KR20200119399A - Concrete pumping control system based on monitoring - Google Patents

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KR20200119399A
KR20200119399A KR1020190035498A KR20190035498A KR20200119399A KR 20200119399 A KR20200119399 A KR 20200119399A KR 1020190035498 A KR1020190035498 A KR 1020190035498A KR 20190035498 A KR20190035498 A KR 20190035498A KR 20200119399 A KR20200119399 A KR 20200119399A
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monitoring
pipe
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KR1020190035498A
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김은성
정순용
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(주)나다건설
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Abstract

The present invention relates to a piping-based concrete pumping system. With the monitoring-based concrete pumping control system of the present invention, intra-piping flow conditions such as the pressure and flow velocity of concrete pumped through the piping can be monitored in real time and the characteristics of the flow can be determined. In addition, it is possible to accurately suggest whether or not to increase the pressure of a pump after quickly determining whether or not the current pump pressure is appropriate based on the degrees of decrease in intra-pipe pressure and flow velocity. The monitoring-based concrete pumping control system includes: an experiment data storage unit storing experimentally measured experiment data; a sensor unit monitoring concrete flow conditions by measuring the pressure and flow velocity of the concrete; a data collecting unit converting a monitoring value into a digital value with measurement time and storing it in a knowledge base; a data analysis unit performing coefficient of friction and intra-pipe pressure calculation by using the monitoring value and the experiment data; a characteristic inference unit assessing whether the current pump pressure is suitable for the flow characteristics grasped by the concrete monitoring value by comparing the concrete flow characteristics to the flow characteristics used during past concrete pumping or a condition index calculated from the experiment data; and a display unit expressing whether the monitoring value converted at the data collecting unit and the pump pressure assessed at the characteristic inference unit are appropriate.

Description

모니터링 기반의 콘크리트 압송 제어 시스템{CONCRETE PUMPING CONTROL SYSTEM BASED ON MONITORING}Concrete pressure feeding control system based on monitoring {CONCRETE PUMPING CONTROL SYSTEM BASED ON MONITORING}

본 발명은 콘크리트 압송 제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 콘크리트를 배관에 의해 압송하기 위한 시스템에 있어서, 배관을 통하여 이송되는 콘크리트의 압력과 유동속도 등 배관 내의 유동상태를 실시간으로 모니터링하여 유동특성을 판단할 수 있게 함과 아울러, 관내 압력과 유동속도의 감소 정도를 토대로 현재의 펌프압력이 적절한지 여부를 신속하게 판단한 후 펌프압력의 조정 여부를 정확하게 제시할 수 있게 한 모니터링 기반의 콘크리트 압송 제어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a concrete pumping control system, and more particularly, in a system for pumping concrete by a pipe, the flow characteristics in the pipe, such as the pressure and flow rate of the concrete transported through the pipe, are monitored in real time. In addition to determining whether the current pump pressure is appropriate based on the degree of decrease in pressure and flow rate in the pipe, it is possible to quickly determine whether the current pump pressure is appropriate, and then accurately present whether or not the pump pressure is adjusted. It's about the system.

본 발명은 한국산업기술진흥원이 지원하는 산학연협력 기술개발사업으로 수행된 연구결과이다(과제번호: N0001787, 연구과제명: 콘크리트 고효율(30%) 압송 및 폐색 방지 기법 개발).This  invention is the result of a research carried out as a technology development project for industry-academia-research cooperation supported by the Korea Industrial Technology Promotion Agency (project number: N0001787, research project name: concrete high-efficiency (30%) pumping and blockage prevention technique development).

고층 건물과 대형 구조물의 증가로 인하여 굳지 않은 콘크리트를 펌프와 배관을 통해 압송하여 공사에 활용하는 사례가 일반화 되었고, 초고층 건물과 장거리 압송 사례도 늘어나고 있다. 콘크리트는 배합설계와 배합 조건에 따라 유동성을 비롯한 특성이 달라지므로 고층 압송과 장거리 압송에서는 배관이 막히거나 압송 효율이 저하되는 사례가 발생하고 있고, 이를 해결하기 위하여 배합 조건을 관리하는 연구가 진행되고 있다. 이러한 현장의 문제를 해결하기 위하여 압송 대상인 콘크리트의 조건을 관리하는 것과 함께 압송 과정에서의 여러 조건을 효과적으로 관리하기 위한 기술이 필요하다. Due to the increase in high-rise buildings and large structures, cases in which unsolidified concrete is pumped and used for construction by pumping and piping have become common, and cases of high-rise buildings and long-distance pumping are also increasing. Since concrete has different fluidity and other characteristics depending on the mixing design and mixing conditions, there are cases in which pipes are clogged or the pumping efficiency is lowered in high-rise and long-distance pumping. To solve this problem, a study to manage the mixing conditions is underway. have. In order to solve such a problem in the field, a technology for effectively managing various conditions in the pressure conveying process is required along with managing the conditions of the concrete that is the object of pressure conveying.

콘크리트를 압송하는 배관 내부의 상태를 모니터링 하고자 하는 시도들이 이루어지고 있으며, 등록특허 제10-1202069호에서는 계측과 통계함수를 이용하여 압송 배관 내의 상태를 추정하고자 하였고, 공개특허 제10-2018-0043747에는 인공신경망 학습이론을 적용하여 압송 과정에서의 관내 이상 상태를 확인하고자 하였다.Attempts are being made to monitor the state of the inside of the pipe that pressurizes concrete, and Patent No. 10-1202069 attempts to estimate the state of the pressure feed pipe using measurement and statistical functions, and Patent Publication No. 10-2018-0043747 In this study, the artificial neural network learning theory was applied to check the abnormal state in the tube during the compression process.

본 발명은 콘크리트의 특성에 대한 전문적인 지식을 보유하지 않은 일반 운영자나 근로자들로서도 콘크리트가 압송되는 유동특성을 용이하게 파악할 수 있을 뿐만 아니라, 유동특성의 변화에 따라 적절한 대처방안, 즉 펌프압력의 가압 여부를 신속하면서도 정확하게 판단하여 펌프압력을 조절할 수 있게 함으로써, 콘크리트의 압송 효율을 향상시킬 수 있게 한 새로운 시스템이 필요한 실정이다.The present invention not only allows general operators or workers who do not have specialized knowledge about the characteristics of concrete to easily grasp the flow characteristics through which concrete is pumped, but also provides appropriate countermeasures according to changes in flow characteristics, that is, the pump pressure. There is a need for a new system capable of improving the pumping efficiency of concrete by making it possible to quickly and accurately determine whether or not to pressurize and adjust the pump pressure.

대한민국 등록특허공보 10-1202069(2012.11.20.)Republic of Korea Patent Publication 10-1202069 (2012.11.20.) 대한민국 공개특허 제10-2018-0043747(2018.04.30.)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2018-0043747 (2018.04.30.)

본 발명은 굳지 않은 콘크리트를 배관에 의해 압송하기 위한 압송시스템에 있어서, 배관을 통하여 압송되는 콘크리트의 압력과 유동속도 등 배관내의 유동상태를 실시간으로 모니터링하여 압력과 마찰계수를 포함한 유동특성을 판단할 수 있게 함과 아울러, 압력강하량과 유동속도의 감소 정도를 토대로 현재의 펌프압력이 적절한지 여부를 신속하게 판단한 후 펌프압력의 가압여부를 정확하게 제시할 수 있게 한 모니터링 기반의 콘크리트 압송 제어 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.In the present invention, in a pressure conveying system for conveying unhardened concrete by a pipe, the flow conditions in the pipe such as the pressure and flow rate of the concrete conveyed through the pipe are monitored in real time to determine flow characteristics including pressure and friction coefficient. In addition, it provides a monitoring-based concrete pumping control system that allows you to quickly determine whether the current pump pressure is appropriate based on the amount of pressure drop and the degree of decrease in flow speed, and then accurately present whether the pump pressure is pressurized. It has its purpose.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem of the present invention is not limited to those mentioned above, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 본 발명의 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 배관을 통하여 이송되는 프레시 콘크리트의 시료를 이용한 실험에 의해 측정된 실험데이터를 지식베이스에 저장하는 실험데이터 저장부; 상기 배관에 설치되며, 배관을 통해 이송되는 콘크리트의 압력과 유동속도를 측정하여 콘크리트의 유동상태를 모니터링하는 센서부; 상기 센서부에서 측정된 배관 내부의 압력과 유동속도로 이루어진 모니터링 값을 측정시각과 함께 디지털 수치로 변환하여 지식베이스에 저장하는 데이터 수집부; 상기 데이터 수집부에 의해 변환된 모니터링 값을 유무선 통신수단에 의해 수령하고, 상기 모니터링 값과 실험데이터를 이용하여 마찰계수와 관내압력을 산출하는 데이터 분석부; 상기 센서부에서 측정된 모니터링 값에 의해 파악되는 콘크리트의 유동특성을 과거의 콘크리트 압송 중에 사용되었던 유동특성과 비교하거나, 상기 실험데이터 저장부에 의해 저장되어 있는 실험데이터에 의해 산출된 상태지수와 비교하여, 현재의 펌프압력이 콘크리트의 모니터링 값에 의해 파악되는 유동특성에 적합한지 여부를 평가하는 특성 추론부; 및 상기 데이터 수집부에서 변환된 모니터링 값과 상기 특성 추론부에서 평가된 펌프압력의 적절성 여부를 표출하는 표시부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터링 기반의 콘크리트 압송 제어 시스템이 제공된다.According to an aspect of the present invention for achieving the objects and other features of the present invention, an experiment data storage unit for storing experiment data measured by an experiment using a sample of fresh concrete conveyed through a pipe in a knowledge base; A sensor unit installed in the pipe and measuring a pressure and a flow rate of the concrete conveyed through the pipe to monitor a flow state of the concrete; A data collection unit that converts a monitoring value consisting of pressure and flow velocity inside the pipe measured by the sensor unit into digital values together with a measurement time and stores it in a knowledge base; A data analysis unit that receives the monitoring value converted by the data collection unit by a wired/wireless communication unit, and calculates a friction coefficient and an intra-pipe pressure using the monitoring value and experimental data; Compare the flow characteristics of concrete identified by the monitoring value measured by the sensor unit with the flow characteristics used during the past concrete pumping, or compare the condition index calculated by the experimental data stored by the experiment data storage unit. Thus, a characteristic inference unit for evaluating whether the current pump pressure is suitable for the flow characteristics determined by the monitoring value of the concrete; And a display unit that displays whether the monitoring value converted by the data collection unit and the pump pressure evaluated by the characteristic inference unit are appropriate. A monitoring-based concrete pressure delivery control system is provided.

본 발명에 있어서, 상기 실험데이터 저장부에 의해 콘크리트 시료를 실험하여 측정된 후 지식베이스에 저장되는 실험데이터는 펌프 입구로 흡입되는 콘크리트의 물시멘트비(w/c), 슬럼프값, 굵은골재 최대 입경을 포함할 수 있다.In the present invention, the test data stored in the knowledge base after testing the concrete sample by the test data storage unit is the water cement ratio (w/c) of the concrete sucked into the pump inlet, the slump value, and the maximum particle diameter of the coarse aggregate. It may include.

본 발명에 있어서, 상기 실험데이터 저장부는 콘크리트의 시료를 실험하여 측정된 실험데이터를 토대로 자가학습기반(Unsupervised learning based algorithm) 패턴인식기법에 의해 상태지수를 도출한 후, 그 지수값을 상기 지식베이스에 함께 저장하도록 구성될 수 있다.In the present invention, the experiment data storage unit derives a state index using an unsupervised learning based algorithm pattern recognition technique based on the experimental data measured by testing a sample of concrete, and then converts the index value to the knowledge base. Can be configured to store together.

본 발명에 있어서, 상기 센서부는 배관을 통해 이송되는 압력을 측정하는 압력센서와, 콘크리트의 유동속도를 측정하는 초음파유속센서를 포함하며; 상기 압력센서는, 펌프에서 가까운 이송 시작 위치에 설치되는 제1압력센서와, 배관을 통하여 이송된 후 배출되는 배출구에 가까운 위치에 설치되는 제2압력센서로 구성되고; 상기 초음파유속센서는, 펌프에서 가까운 이송 시작 위치에 설치되는 제1초음파유속센서와, 배관을 통하여 이송된 후 배출되는 배출구에 가까운 위치에 설치되는 제2초음파유속센서로 구성될 수 있다.In the present invention, the sensor unit comprises a pressure sensor for measuring the pressure transferred through the pipe, and an ultrasonic flow sensor for measuring a flow rate of concrete; The pressure sensor includes a first pressure sensor installed at a transfer start position close to the pump, and a second pressure sensor installed at a location close to an outlet discharged after being transferred through a pipe; The ultrasonic flow sensor may include a first ultrasonic flow sensor installed at a transfer start position close to the pump, and a second ultrasonic flow sensor installed at a location close to an outlet discharged after being transferred through a pipe.

본 발명은 배관을 통하여 이송되는 콘크리트의 압력과 유동속도 등 배관내의 유동상태를 실시간으로 모니터링하여 마찰계수나 관내 압력 등의 유동특성을 용이하게 파악할 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of being able to easily grasp flow characteristics such as friction coefficient or pressure in the pipe by monitoring the flow conditions in the pipe in real time, such as the pressure and flow speed of concrete transferred through the pipe.

또한, 본 발명은 콘크리트가 이송되는 장거리에 걸친 배관에서의 압력강하량과 유동속도의 감소 정도를 토대로 현재의 펌프압력이 적절한지 여부를 신속하게 판단한 후 펌프압력의 가압여부까지도 정확하게 알려줄 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of being able to quickly determine whether the current pump pressure is appropriate based on the amount of pressure drop in the pipe over a long distance through which concrete is transferred and the degree of decrease in flow rate, and then accurately inform whether the pump pressure is pressurized. have.

또한, 본 발명은 실제 이송되는 콘크리트 자체의 고유한 특성인 물시멘트비(w/c), 슬럽프값, 굵은골재 최대 입경 등에 의해 콘크리트가 배관 내에서 폐색될 수 있는 조건을 산출하고, 이를 방지할 수 있는 유동속도를 유지하기 위한 펌프압력의 가압여부를 추론하여 출력함으로써, 전문적인 지식이 부족한 시스템 운영자나 근로자들로서도 정확한 펌프압력조절 여부를 신속하고 정확하게 파악할 수 있는 효과가 있다. In addition, the present invention calculates the conditions under which concrete can be blocked in the pipe by the water cement ratio (w/c), the slump value, the maximum particle diameter of the coarse aggregate, etc., which are the inherent characteristics of the concrete to be actually conveyed, and prevent this. By inferring and outputting whether the pump pressure is pressurized to maintain the current flow rate, even system operators and workers who lack professional knowledge can quickly and accurately determine whether or not to accurately control the pump pressure.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 본 발명에 따른 모니터링 기반의 콘크리트 압송 제어 시스템의 블록 구성도이다.1 is a block diagram of a monitoring-based concrete pressure delivery control system according to the present invention.

본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다. Additional objects, features, and advantages of the present invention may be more clearly understood from the following detailed description and accompanying drawings.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Prior to the detailed description of the present invention, the present invention is capable of various modifications and various embodiments, and the examples described below and shown in the drawings are intended to limit the present invention to specific embodiments. It should be understood as including all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in the middle. Should be. On the other hand, when a component is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in the middle.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or a combination thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance.

또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In addition, terms such as "... unit", "... unit", and "... module" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which is hardware, software, or hardware and It can be implemented as a combination of software.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals are assigned to the same components regardless of the reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모니터링 기반의 콘크리트 압송 제어 시스템에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a monitoring-based concrete pressure delivery control system according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명에 따른 모니터링 기반의 콘크리트 압송 제어 시스템의 블록 구성도이다.1 is a block diagram of a monitoring-based concrete pressure delivery control system according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 모니터링 기반의 콘크리트 압송 제어 시스템은, 배관을 통하여 이송되는 콘크리트 자체의 시료를 이용한 실험에 의해 측정된 실험데이터를 지식베이스에 저장하는 실험데이터 저장부(100)와, 상기 배관에 설치되며 배관을 통해 이송되는 콘크리트의 압력과 유동속도를 측정하여 콘크리트의 유동상태를 모니터링하는 센서부(200)와, 상기 센서부에서 측정된 배관 내부의 압력과 유동속도로 이루어진 모니터링 값을 측정시각과 함께 디지털 수치로 변환하여 지식베이스에 저장하는 데이터 수집부(300)와, 상기 데이터 수집부에 의해 변환된 모니터링 값을 유무선 통신수단에 의해 수령하고 상기 모니터링 값과 실험데이터를 이용하여 마찰계수와 침강속도를 산출하는 데이터 분석부(400)와, 상기 센서부에서 측정된 모니터링 값에 의해 파악되는 콘크리트의 유동특성을 과거의 콘크리트 압송 중에 사용되었던 유동특성과 비교하거나 상기 실험데이터 저장부에 의해 저장되어 있는 실험데이터에 의해 산출된 상태지수와 비교하여 현재의 펌프압력이 현재 모니터링되고 있는 콘크리트의 모니터링 값에 의해 파악되는 유동특성에 적합한지 여부를 평가하는 특성 추론부(500)와, 상기 데이터 수집부에서 변환된 모니터링 값과 상기 특성 추론부에서 평가된 펌프압력의 적절성 여부를 표출하는 표시부(600)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, the monitoring-based concrete pumping control system according to the present invention includes an experiment data storage unit 100 that stores experimental data measured by an experiment using a sample of concrete transported through a pipe in a knowledge base. And, a sensor unit 200 that monitors the flow state of concrete by measuring the pressure and flow rate of concrete installed in the pipe and conveyed through the pipe, and the pressure and flow rate inside the pipe measured by the sensor unit. A data collection unit 300 that converts the monitoring value to digital values together with the measurement time and stores it in a knowledge base, and receives the monitoring value converted by the data collection unit by wired/wireless communication means, and receives the monitoring value and experimental data. The data analysis unit 400 that calculates the coefficient of friction and the settling speed using the data analysis unit 400, and the flow characteristics of the concrete determined by the monitoring values measured by the sensor unit are compared with the flow characteristics used during the concrete transport in the past, or the experimental data A characteristic inference unit 500 that evaluates whether the current pump pressure is suitable for the flow characteristics identified by the monitoring value of the concrete currently being monitored by comparing it with the condition index calculated by the experimental data stored by the storage unit. And, a display unit 600 that displays whether the monitoring value converted by the data collection unit and the pump pressure evaluated by the characteristic inference unit are appropriate.

상기 실험데이터 저장부(100)는 배관을 통하여 이송되는 콘크리트의 유동특성을 각 콘크리트의 물성에 적합하게 판단할 수 있도록, 즉 콘크리트의 토질 조건에 따른 유동특성을 정확하게 판단할 수 있도록, 콘크리트 자체의 시료를 채취한 후 그 시료를 이용하여 다양한 실내 실험을 하면서 콘크리트의 물성을 측정하고, 그 측정 결과를 지식베이스(700)에 저장하도록 구성된다. The experimental data storage unit 100 is configured to accurately determine the flow characteristics of the concrete transported through the pipe, that is, the flow characteristics according to the soil conditions of the concrete. After collecting a sample, it is configured to measure the physical properties of concrete while conducting various indoor experiments using the sample, and to store the measurement result in the knowledge base 700.

이때, 콘크리트 시료를 실험하여 측정된 후 지식베이스(700)에 저장되는 실험데이터는 펌프에서 흡입되는 콘크리트의 물시멘트비(w/c), 슬럼프값, 굵은골재 최대입경을 포함하도록 구성되는 것이 바람직하다. 이처럼 상기 실험데이터 저장부(100)에 의해 지식베이스(700)에 저장되는 저장된 물시멘트비(w/c), 슬럼프값, 굵은골재 최대입경은 상기 데이터 분석부에서 현재 압송중인 콘크리트의 조건에 맞는 최저유동속도를 산출하기 위한 기초자료로서 사용될 수 있게 된다.At this time, it is preferable that the test data stored in the knowledge base 700 after being measured by testing the concrete sample is configured to include the water cement ratio (w/c) of the concrete sucked from the pump, the slump value, and the maximum particle diameter of the coarse aggregate. . As such, the stored water-cement ratio (w/c), slump value, and maximum particle diameter of the coarse aggregate stored in the knowledge base 700 by the experimental data storage unit 100 are the lowest suitable for the condition of the concrete currently being pushed by the data analysis unit. It can be used as basic data for calculating the flow rate.

또한, 콘크리트의 시료를 실험하여 측정된 실험데이터는 단순히 측정된 값을 저장할 뿐만 아니라, 자가학습기반(Unsupervised learning based algorithm) 패턴인식기법에 의해 상태지수를 도출한 후 그 지수값을 상기 지식베이스(700)에 함께 저장하도록 구성되는 것이 바람직하다. 그에 따라, 상기 특성 추론부(500)에 과거의 콘크리트 시공과정에서 획득하였던 실험데이터나 시공데이터 등이 없더라도 펌프압력의 적절성 여부를 판단하는 기초 자료를 제공할 수 있게 된다. 이때, 설계유량과 압송거리 등의 데이터가 현장 여건 및 콘크리트 압송 목적에 따라 별도로 주어질 수 있음은 물론이다.In addition, the experimental data measured by experimenting with a concrete sample not only stores the measured value, but also derives the state index by the unsupervised learning based algorithm pattern recognition technique, and then converts the index value to the knowledge base ( 700) is preferably configured to be stored together. Accordingly, even if there is no experimental data or construction data obtained in the past concrete construction process in the characteristic inference unit 500, basic data for determining whether the pump pressure is appropriate can be provided. At this time, it goes without saying that data such as the design flow rate and the pumping distance may be separately given depending on the site conditions and the purpose of the concrete delivery.

상기 센서부(200)는 배관을 통해 압송되는 콘크리트의 압력을 측정하기 위한 압력센서(210)와, 콘크리트의 유동속도를 측정하기 위한 초음파유속센서(220)를 포함하여 구성된다.The sensor unit 200 is configured to include a pressure sensor 210 for measuring the pressure of the concrete that is pumped through a pipe, and an ultrasonic flow sensor 220 for measuring the flow rate of the concrete.

이때, 상기 압력센서(210)는 콘크리트를 흡입하여 배관으로 공급하는 펌프로부터 가까운 압송 시작 위치에 설치되는 제1압력센서와, 배관을 통하여 이송된 후 배출되는 배출구에 가까운 위치에 설치되는 제2압력센서로 구성되어, 상기 제1 및 제2압력센서에서 측정되는 압력의 차이에 의해 압력강하량을 모니터링할 수 있도록 구성된다.In this case, the pressure sensor 210 includes a first pressure sensor installed at a pressure feeding start position close to a pump that sucks concrete and supplies it to a pipe, and a second pressure installed at a position close to the discharge port discharged after being transported through the pipe. It is composed of a sensor, and is configured to monitor the amount of pressure drop by the difference in pressure measured by the first and second pressure sensors.

이와 같이 산출된 압력강하량이 클수록 콘크리트가 이송되는 배관내의 마찰이 큰 것을 의미하므로 더 높은 펌프압력으로 콘크리트를 공급해야 함을 용이하게 파악할 수 있게 된다.The larger the calculated pressure drop, the greater the friction in the pipe through which the concrete is transported, so it can be easily understood that concrete must be supplied at a higher pump pressure.

또한, 상기 초음파유속센서(220)도 콘크리트를 흡입하여 배관으로 공급하는 펌프로부터 가까운 압송 시작 위치에 설치되는 제1초음파유속센서와, 배관을 통하여 이송된 후 배출되는 배출구에 가까운 위치에 설치되는 제2초음파유속센서로 구성되어 콘크리트가 배관을 이동하는 유속 프로파일을 측정할 수 있게 된다. 이때, 배관 단면의 깊이별로 콘크리트가 이송되는 유속값을 측정할 경우 배관 단면의 깊이별로 유속 프로파일을 측정할 수 있게 된다.In addition, the ultrasonic flow sensor 220 is also a first ultrasonic flow sensor installed at a pressure-feeding start position close to a pump that sucks concrete and supplies it to a pipe, and a first ultrasonic flow-velocity sensor installed at a position close to a discharge port discharged after being transported through the pipe. It is composed of two ultrasonic flow sensors so that it is possible to measure the flow velocity profile at which concrete moves through the pipe. In this case, when measuring the flow velocity value at which concrete is transferred by the depth of the pipe section, the flow velocity profile can be measured by the depth of the pipe section.

상기 데이터 수집부(DAQ)(300)는 상기 센서부에서 측정된 압력과 유동속도로 이루어진 모니터링 값을 상기 데이터 분석부에서의 연산을 위한 기초자료로 이용할 수 있도록 디지털 수치로 변환한 후 측정된 시각을 나타내는 정보와 함께 지식베이스(700)에 저장하도록 구성된다.The data acquisition unit (DAQ) 300 converts the monitoring value consisting of the pressure and flow rate measured by the sensor unit into digital values so that it can be used as basic data for calculation in the data analysis unit, and then the measured time It is configured to be stored in the knowledge base 700 together with information representing

이때, 상기 지식베이스(700)는 현재 측정된 콘크리트의 모니터링 값과, 상기 실험데이터 저장부를 통하여 입력되는 콘크리트의 실험데이터를 저장할 뿐만 아니라, 과거의 콘크리트 압송시 측정되었던 모니터링 값과 실험데이터도 누적 저장하는 데이터베이스로서, 추후 유사한 실험데이터를 나타내는 콘크리트의 이송시에 펌프압력의 적절성을 판단하기 위한 비교자료로 활용할 수 있게 된다.At this time, the knowledge base 700 not only stores the monitoring values of the currently measured concrete and the test data of concrete input through the test data storage unit, but also accumulates and stores the monitoring values and test data measured when the concrete was transported in the past. As a database, it can be used as comparative data to determine the appropriateness of pump pressure when transporting concrete showing similar experimental data in the future.

상기 데이터 분석부(400)는 유무선 통신수단에 의하여 상기 데이터 수집부(300)에서 변환된 모니터링 값을 수령한 후, 상기 지식베이스(700)에 저장되어 있는 콘크리트의 실험데이터와 모니터링 값을 토대로 콘크리트의 유동특성을 파악할 수 있는 마찰계수와 침강속도 등을 도출하는 연산을 수행하도록 구성된다.The data analysis unit 400 receives the monitoring value converted from the data collection unit 300 by a wired or wireless communication means, and then, based on the test data and monitoring value of concrete stored in the knowledge base 700 It is configured to perform calculations to derive the friction coefficient and settling speed, etc., which can grasp the flow characteristics of

그에 따라, 상기 데이터 분석부(400)는, 관성력과 점성력의 비를 나타내는 레이놀즈 수(Re)를 연산하는 레이놀즈 수 산출부(410)와, 레이놀즈 수(Re)가 상기 레이놀즈 수 산출부에서 산출된 값일 때에 콘크리트가 이송되는 배관내의 마찰계수(f)를 연산하는 마찰계수 산출부(420)와, 정지한 콘크리트 입자가 배관 내에서 움직이기 시작하는 최저속도를 나타내는 최저유동화속도를 연산하는 최저유동화속도 산출부(430)와, 유속이 작을 때 콘크리트 입자가 배관내에서 퇴적을 시작하는 최대속도를 나타내는 침강속도를 연산하는 침강속도 산출부(440)를 포함하여 구성된다.Accordingly, the data analysis unit 400, the Reynolds number calculation unit 410 for calculating the Reynolds number (Re) representing the ratio of the inertial force and the viscous force, and the Reynolds number (Re) is calculated by the Reynolds number calculation unit. When it is a value, the friction coefficient calculation unit 420 that calculates the friction coefficient (f) in the pipe through which the concrete is transferred, and the minimum fluidization speed that calculates the minimum fluidization speed representing the minimum speed at which the stopped concrete particles start moving in the pipe. A calculation unit 430 and a settling speed calculation unit 440 for calculating a settling speed indicating a maximum speed at which concrete particles start to deposit in the pipe when the flow speed is small.

이때, 상기 레이놀즈 수 산출부(410)에서는 상기 지식베이스에 저장되어 있는 콘크리트의 점도와, 상기 센서부에서 측정된 유속값과, 배관을 통하여 콘크리트가 압송되는 거리를 이용하여 하기의 [수학식 1]에 의해 레이놀즈 수(Re)를 산출할 수 있게 된다.At this time, the Reynolds number calculation unit 410 uses the viscosity of the concrete stored in the knowledge base, the flow velocity value measured by the sensor unit, and the distance at which the concrete is pumped through the pipe, as shown in [Equation 1]. ], the Reynolds number (Re) can be calculated.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기에서, vs는 유동의 평균 속도, L은 특성 길이(characteristic length),μ는 유체의 점성 계수, ν는 유체의 동점성 계수, ρ는 유체의 밀도를 나타낸다. 이때 특성 길이는 다음과 같이 정의된다. 예를 들어 단면이 원형인 파이프 내의 유동에 대해서는 특성 길이는 파이프의 지름이 된다. 단면이 원형이 아닌 경우 특성 길이는 수력학적 직경(hydraulic diameter)으로 정의된다. 평판 위를 흐르는 유동의 경우, 특성 길이는 평판의 길이이며, 특성 속도는 자유류(free stream)의 속도이다. 평판 위의 경계층 내에서는, 유동이 층류인가 난류인가 하는 것은 평판의 앞전(leading edge)부터 측정한 길이에 대한 레이놀즈 수에 의해서 결정된다.Here, vs is the average velocity of the flow, L is the characteristic length, μ is the viscosity coefficient of the fluid, ν is the dynamic viscosity coefficient of the fluid, and ρ is the density of the fluid. At this time, the characteristic length is defined as follows. For example, for flow in a pipe with a circular cross section, the characteristic length is the diameter of the pipe. If the cross section is not circular, the characteristic length is defined as the hydraulic diameter. In the case of flow over a plate, the characteristic length is the length of the plate, and the characteristic velocity is the velocity of the free stream. In the boundary layer above the plate, whether the flow is laminar or turbulent is determined by the Reynolds number over the length measured from the leading edge of the plate.

또한, 상기 마찰계수 산출부(420)에서는 콘크리트의 물성이 반영되어 콘크리트가 압송되는 매끈한 배관 속에서의 마찰계수(f)를 Blasius 제안식을 나타내는 하기의 [수학식 2]에 의해 산출할 수 있게 된다. 이처럼 상기 마찰계수 산출부(420)에서 연산되는 마찰계수는 유속이 빠를 경우에는 마찰계수가 작고, 유속이 느릴 경우에는 마찰계수가 크게 산출된다.In addition, the friction coefficient calculation unit 420 reflects the physical properties of concrete so that the friction coefficient (f) in the smooth pipe through which the concrete is pushed can be calculated by the following [Equation 2] representing the Blasius proposed equation. do. As such, the coefficient of friction calculated by the coefficient of friction calculation unit 420 has a small coefficient of friction when the flow velocity is high, and the coefficient of friction is large when the flow velocity is low.

Figure pat00002
Figure pat00002

또한, 상기 최저유동화속도 산출부(430)에서는 배관을 통하여 이송되는 콘크리트의 물성을 나타내는 콘크리트의 물시멘트비(w/c), 슬럼프값, 굵은골재 최대입경에 대한 함수식인 Ergun equation을 초기 유동화되는 순간에 적용하여 산출되는 하기의 [수학식 3]에 의하여, 이미 퇴적되어 있는 콘크리트 입자가 배관 내에서 움직이기 시작하는 최저속도를 나타내는 최저유동화속도(

Figure pat00003
)을 산출할 수 있게 된다.In addition, the minimum fluidization speed calculation unit 430 initially fluidizes the Ergun equation, which is a function of the water cement ratio (w/c) of concrete, slump value, and the maximum particle diameter of the coarse aggregate representing the physical properties of the concrete conveyed through the pipe. According to the following [Equation 3] calculated by applying to, the minimum fluidization speed representing the minimum speed at which the already deposited concrete particles begin to move in the pipe (
Figure pat00003
) Can be calculated.

그에 따라, 상기 센서부를 통하여 측정되는 압력과 유동속도의 모니터링 값에 의해 배관 내에 퇴적된 퇴적토가 많은 것으로 판단될 경우에는 콘크리트의 유동속도를 최저유동화속도 이상으로 유지할 수 있는 압력으로 펌프압력을 도출하여 콘크리트의 압송효율을 향상시킬 수 있게 된다.Accordingly, when it is determined that there is a large amount of sedimentary soil deposited in the pipe by the monitoring value of the pressure and flow rate measured through the sensor unit, the pump pressure is derived at a pressure that can maintain the flow rate of concrete above the minimum fluidization rate. It is possible to improve the pumping efficiency of concrete.

이와 같이 산출되는 최저유동속도(

Figure pat00004
)는 콘크리트의 물시멘트비(w/c), 슬럼프값, 굵은골재 최대입경 등에 의해 산출될 수 있으며, 콘크리트의 물성을 나타내는 물시멘트비(w/c), 슬럼프값, 굵은골재 최대입경 등의 각 매개변수 별 최대유동속도를 산출할 수 있게 된다.The minimum flow rate calculated in this way (
Figure pat00004
) Can be calculated by the water-cement ratio (w/c) of concrete, slump value, and maximum particle diameter of coarse aggregate. The maximum flow rate for each variable can be calculated.

Figure pat00005
Figure pat00005

또한, 상기 침강속도 산출부(440)에서는 유속이 작을 때 콘크리트 입자가 퇴적되기 시작하는 최대속도를 의미하는 침강속도(ut)를 형상계수(Ψ)와 공극율과 최저유동화속도(

Figure pat00006
)에 대한 함수식을 나타내는 하기의 [수학식4]에 의하여 산출할 수 있게 된다. 이러한 [수학식 4]는 상기 [수학식 3]과 Stokes 법칙을 이용하여 도출될 수 있으며, 이와 같이 산출되는 침강속도에 의해 배관내에 퇴적층이 형성되는 퇴적거리를 구할 수 있게 된다.In addition, the sedimentation velocity calculation unit 440 determines the sedimentation velocity (ut), which means the maximum velocity at which concrete particles start to be deposited when the flow velocity is small, the shape factor (Ψ), the porosity, and the minimum fluidization velocity (
Figure pat00006
It can be calculated by the following [Equation 4] representing a functional expression for ). This [Equation 4] can be derived using [Equation 3] and the Stokes law, and the sedimentation distance at which the sediment layer is formed in the pipe can be obtained by the sedimentation speed calculated as described above.

그리고, 이러한 퇴적층의 형성은 콘크리트가 압송되는 배관 단면의 공간 변화를 유발하여 유속 등의 유동특성이 달라지게 함과 아울러, 배관 단면을 기준으로 상부와 하부의 체적비가 바뀌게 되므로, 배관내에 허용되는 퇴적층의 높이를 미리 규정하여 놓는 것이 바람직하다. 그에 따라, 상기 센서부에서 측정되는 모니터링 값에 의해 유속이 과도하게 감소될 경우, 허용되는 높이 이상의 퇴적층이 형성된 것으로 인식하여 퇴적층을 감소시킬 수 있는 보다 큰 압력으로 펌프에서 콘크리트를 압송하게 함으로써 콘크리트의 유동상태, 즉 콘크리트가 이송되는 압력과 유동속도를 일정 수준 이상으로 유지하여 콘크리트의 압송효율을 향상시킬 수 있게 된다.In addition, the formation of such a sediment layer causes a spatial change in the cross section of the pipe through which the concrete is conveyed, thereby causing the flow characteristics such as flow rate to be different, and the volume ratio of the upper and lower parts based on the pipe cross section. It is desirable to pre-define the height. Accordingly, when the flow rate is excessively reduced by the monitoring value measured by the sensor unit, it is recognized that a sediment layer having a height higher than the allowable height has been formed, and the concrete is pumped from the pump at a higher pressure that can reduce the sediment layer. It is possible to improve the conveying efficiency of concrete by maintaining the flow state, that is, the pressure and the flow rate at which the concrete is conveyed above a certain level.

Figure pat00007
Figure pat00007

이와 같이 상기 최저유동속도 산출부(430)와 침강속도 산출부(440)에서 산출된 침강속도와 최저유동속도의 비를 나타내는 속도비는 각 형상계수에 대하여 산출될 수 있게 된다.In this way, the speed ratio representing the ratio of the settling speed and the lowest flow speed calculated by the minimum flow rate calculation unit 430 and the settling speed calculation unit 440 can be calculated for each shape factor.

상기 특성 추론부(500)는, 과거의 콘크리트 압송 중 측정되었던 모니터링 값과 이를 토대로 적용되었던 유동특성을 지식베이스에 누적 저장하는 과거데이터 저장부(510)와, 현재 상기 센서부에서 측정된 모니터링 값을 이용하여 상기 데이터 분석부에서 산출된 값에 의해 현재의 유동특성을 평가한 후 펌프압력의 적절성 여부를 제시하는 펌프압력 평가부(520)를 포함하여 구성된다.The characteristic inference unit 500 includes a past data storage unit 510 that accumulates and stores a monitoring value measured during the past concrete pumping and a flow characteristic applied based on the monitoring value in a knowledge base, and a monitoring value currently measured by the sensor unit. And a pump pressure evaluation unit 520 that evaluates the current flow characteristics based on the value calculated by the data analysis unit and then presents whether the pump pressure is appropriate.

상기 과거데이터 저장부(510)는 과거에 압송되었던 콘크리트의 물성과, 당시에 센서부에서 측정되었던 압력과 유동속도로 이루어진 유동상태와, 당시에 압력과 유동속도의 변화에 따라 요구되었던 펌프압력을 과거데이터로서 지식베이스(700)에 저장하도록 구성된다.The past data storage unit 510 stores the physical properties of the concrete that was pushed in the past, the flow state consisting of the pressure and flow rate measured by the sensor unit at the time, and the pump pressure required according to the change in the pressure and flow rate at the time. It is configured to be stored in the knowledge base 700 as.

이와 같이 과거의 콘크리트 압송시에 측정되거나 사용되었던 자료를 지식베이스에 저장함으로써, 유사한 물성을 갖는 콘크리트를 이송하고자 하는 경우 현재 이송중인 콘크리트의 유동특성과 펌프압력의 적절성을 판단하기 위한 기초자료로 활용할 수 있게 된다.In this way, by storing the data measured or used in the past when the concrete was transported in the knowledge base, it is used as basic data to determine the appropriateness of the flow characteristics and pump pressure of the concrete being transported in case of transporting concrete with similar physical properties. You will be able to.

또한, 상기 펌프압력 평가부(520)는, 현재 상기 센서부에서 측정된 모니터링 값과 상기 데이터 분석부에서 산출된 값을 과거의 콘크리트 압송과 관련되어 상기 지식베이스에 저장되어 있는 과거데이터와 비교하여 현재 펌프압력의 적절성을 판단하는 과거데이터 비교부(522)와, 상기 실험데이터 저장부에 의해 지식베이스에 저장되어 있는 현재 압송 중인 콘크리트 시료의 물성을 나타내는 실험데이터와 상기 센서부에서 측정된 모니터링 값을 토대로 지도학습기반(Supervised learning based algorithm) 패턴인식기법에 의해 현재 펌프압력의 적절성을 판단하는 현재데이터 추론부(524)를 포함하여 구성된다.In addition, the pump pressure evaluation unit 520 compares the monitoring value currently measured by the sensor unit and the value calculated by the data analysis unit with past data stored in the knowledge base in connection with the past concrete pressure delivery. The past data comparison unit 522 that determines the appropriateness of the current pump pressure, the experimental data indicating the physical properties of the concrete sample currently being pumped stored in the knowledge base by the experiment data storage unit, and the monitoring value measured by the sensor unit Based on the supervised learning based algorithm (Supervised learning based algorithm) is configured to include a current data inference unit 524 to determine the appropriateness of the current pump pressure by a pattern recognition technique.

그에 따라, 상기 펌프압력 평가부(520)는 지식베이스에 과거의 콘크리트 압송과 관련된 과거데이터가 있을 경우에는 이와 비교하여 펌프압력의 적절성을 판단하게 함과 아울러, 이러한 과거데이터가 없거나 콘크리트의 물성이 상이할 경우에는 지도학습기반 패턴인식기법에 의해 도출된 상태지수로 구축되거나 결정되는 패턴과 비교하여 펌프압력을 적절성을 판단할 수 있게 된다.Accordingly, the pump pressure evaluation unit 520 determines the appropriateness of the pump pressure by comparing it with past data related to the past concrete pressure delivery in the knowledge base, and there is no such past data or the physical properties of the concrete. If they are different, it is possible to determine the appropriateness of the pump pressure by comparing it with a pattern established or determined by a state index derived by a supervised learning-based pattern recognition technique.

이러한 상기 특성 추론부(500)는 콘크리트의 물성을 나타내는 각종 실험데이터를 분석데이터로 입력하면, 입력된 분석데이터들을 토대로 추론엔진에 의한 규칙을 선택하게 되고, 이와 같이 입력된 분석데이터와 규칙을 지식베이스에 현재 상태로 저장하며, 통계처리에 의한 유동상태 수준을 상태지수로 제시한 후, 다시 추론엔진에 의한 규칙을 선택하여 현재 펌프압력의 적절성을 판단하여 제시할 수 있게 된다.When inputting various experimental data representing the physical properties of concrete as analysis data, the characteristic inference unit 500 selects a rule by an inference engine based on the input analysis data, and knowledge of the input analysis data and rules. The current state is stored in the base, and the flow state level by statistical processing is presented as a state index, and then a rule by the reasoning engine is selected again, and the appropriateness of the current pump pressure can be determined and presented.

또한, 상기 특성 추론부(500)는 지도학습기반 패턴인식기법은 수치해석 결과를 이용하여 상태지수를 도출하고, 도출된 상태지수를 그룹별로 정리하여 학습데이터를 구축하고 결정경계를 설정한다. 그리고, 실제 콘크리트의 압송 중 모니터링 된 값을 계측데이터로 입력받은 후, 상기 계측데이터를 토대로 상태지수를 도출한 후, 이 상태지수를 학습데이터의 결정경계에 패턴 매칭시키면 현재 콘크리트의 압송상태를 분류할 수 있으며, 그에 따라 분류된 상태지수와 유속저하로 인하여 펌프압력의 가압이 필요함을 나타내는 결과를 도출할 수 있게 된다.In addition, in the supervised learning-based pattern recognition technique, the characteristic inference unit 500 derives a state index using numerical analysis results, and organizes the derived state index for each group to construct learning data and sets a decision boundary. And, after receiving the monitored value during actual concrete conveying as measurement data, after deriving a state index based on the measurement data, pattern matching this state index to the decision boundary of the learning data classifies the current state of concrete conveying. It is possible to derive a result indicating that the pressure of the pump needs to be pressurized due to the state index and flow rate drop classified accordingly.

그에 따라 상기 펌프압력 평가부(520)는 상기 센서부를 이루는 두 개의 압력센서에서 측정된 값을 토대로 압력 강하량이 큰 것으로 판단될 경우, 현재의 펌프압력보다 높은 펌프압력이 필요한 것으로 인지하여 가압이 필요한 것으로 판단한 후, 상기 표시부를 통하여 이를 표출하도록 구성된다. 이때, 측정되는 압력 강하량을 일정수준 이상으로 유지할 수 있는 펌프압력을 도출하도록 구성될 수도 있음은 물론이다.Accordingly, when it is determined that the pressure drop is large based on the values measured by the two pressure sensors constituting the sensor unit, the pump pressure evaluation unit 520 recognizes that a pump pressure higher than the current pump pressure is required, After determining that it is, it is configured to display it through the display unit. At this time, it goes without saying that it may be configured to derive a pump pressure capable of maintaining the measured pressure drop amount above a certain level.

이처럼 상기 센서부를 이루는 두 개의 압력센서에서 측정되는 모니터링 값에 의해 산출되는 압력강하 정도와, 콘크리트가 이송되는 거리에 따른 압력 강하량의 값들이 콘크리트의 물시멘트비(w/c), 슬럼프값, 굵은골재 최대입경 등의 물성에 의해 상이하게 측정될 수 있음은 물론이다. 또한, 이러한 소요펌프 동력도 배관을 통하여 압송하고자 하는 콘크리트의 물성과 배관의 직경 또는 이송거리 등에 따라 상이하게 도출될 수 있음은 물론이다.As such, the degree of pressure drop calculated by the monitoring values measured by the two pressure sensors constituting the sensor unit and the values of the pressure drop according to the distance to which the concrete is transferred are the water cement ratio (w/c), slump value, and coarse aggregate of concrete. It goes without saying that it can be measured differently by physical properties such as the maximum particle diameter. In addition, it goes without saying that the required pump power may be derived differently depending on the physical properties of the concrete to be pumped through the pipe and the diameter or transport distance of the pipe.

또한, 상기 펌프압력 평가부(520)는 단순히 상기 센서부에서 측정된 두 압력센서의 모니터링 값의 차이를 토대로 펌프압력의 가압을 도출하도록 구성될 수도 있으나, 통상 콘크리트의 압력강하량이 클 경우 유동속도가 저하되고, 이러한 유동속도의 저하는 배관내 퇴적층의 형성을 야기하게 되는바, 상기 펌프압력 평가부에서 도출되는 펌프압력은 최저유동화속도 이상으로 콘크리트의 유동속도를 유지하거나, 침강속도보다 큰 속도로 콘크리트가 압송 될 수 있도록 도출되는 것이 바람직하다.In addition, the pump pressure evaluation unit 520 may be simply configured to derive the pressure of the pump pressure based on the difference between the monitoring values of the two pressure sensors measured by the sensor unit, but in general, when the pressure drop of concrete is large, the flow rate Is lowered, and such a decrease in flow rate causes the formation of a sediment layer in the pipe, and the pump pressure derived from the pump pressure evaluation unit maintains the flow rate of concrete above the minimum fluidization rate, or a rate greater than the settling rate. It is desirable that the furnace is drawn so that the concrete can be pressed.

상기 표시부(600)는 상기 센서부에서 측정된 후 데이터 수집부에서 디지털 수치로 변환된 압력강하량과 유속프로파일, 상기 데이터 분석부에서 산출된 유동특성을 나타내는 마찰계수나 침강속도 등의 값들, 그리고, 상기 특성 추론부에서 도출된 펌프압력의 적절성을 표출하도록 구성된다.The display unit 600 includes values such as a pressure drop amount and a flow rate profile that are measured by the sensor unit and converted into digital values by a data collection unit, a friction coefficient or a settling velocity representing the flow characteristics calculated by the data analysis unit, and, It is configured to express the appropriateness of the pump pressure derived from the characteristic inference unit.

그에 따라, 본 발명에 따른 시스템을 이용하는 사용자로서는, 전문적인 지식이 부족하더라도, 표시부에 표출되는 내용을 보는 것만으로도 펌프압력 조절의 필요성을 직관적으로 용이하게 인식할 수 있게 된다.Accordingly, a user using the system according to the present invention can intuitively and easily recognize the necessity of pump pressure adjustment simply by looking at the content displayed on the display unit, even if there is insufficient professional knowledge.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.In the above, the technical idea of the present invention has been described together with the accompanying drawings, but this is illustrative of a preferred embodiment of the present invention and does not limit the present invention. In addition, it is a clear fact that anyone with ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 모니터링 기반의 콘크리트 압송 제어 시스템에 의하면, 배관을 통하여 이송되는 콘크리트의 압력과 유동속도 등 배관내의 유동상태를 실시간으로 모니터링하여 마찰계수나 관내 압력 등의 유동특성을 용이하게 파악할 수 있으며, 콘크리트가 이송되는 장거리에 걸친 배관에서의 압력강하량과 유동속도의 감소 정도를 토대로 현재의 펌프압력이 적절한지 여부를 신속하게 판단한 후 펌프압력의 가압여부까지도 정확하게 알려줄 수 있는 이점이 있다.According to the monitoring-based concrete pressure delivery control system according to the present invention as described above, flow characteristics such as friction coefficient or pressure in the pipe are monitored in real time by monitoring the flow conditions in the pipe, such as the pressure and flow speed of the concrete transferred through the pipe. The advantage of being able to identify easily, and to quickly determine whether the current pump pressure is appropriate based on the amount of pressure drop in the pipe over a long distance through which concrete is transferred and the degree of decrease in flow speed, and to accurately inform whether the pump pressure is pressurized. There is this.

또한, 본 발명은 실제 이송되는 콘크리트 자체의 고유한 특성인 물시멘트비(w/c), 슬럽프값, 굵은골재 최대 입경 등에 의해 콘크리트가 배관 내에서 폐색될 수 있는 조건을 산출하고, 이를 방지할 수 있는 유동속도를 유지하기 위한 펌프압력의 가압여부를 추론하여 출력함으로써, 전문적인 지식이 부족한 시스템 운영자나 근로자들로서도 정확한 펌프압력조절 여부를 신속하고 정확하게 파악할 수 있는 이점이 있다.In addition, the present invention calculates the conditions under which concrete can be blocked in the pipe by the water cement ratio (w/c), the slump value, the maximum particle diameter of the coarse aggregate, etc., which are the inherent characteristics of the concrete to be actually conveyed, and prevent this. By inferring and outputting whether the pump pressure is pressurized to maintain the current flow rate, there is an advantage in that even system operators and workers who lack professional knowledge can quickly and accurately determine whether or not to accurately control the pump pressure.

상기한 바와 같은 실시 예들은 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the above-described embodiments have been described by the limited drawings, a person of ordinary skill in the art can apply various technical modifications and variations based on the above. For example, the described techniques are performed in a different order from the described method, and/or components such as a system, structure, device, circuit, etc. described are combined or combined in a form different from the described method, or other components Alternatively, even if substituted or substituted by an equivalent, an appropriate result can be achieved.

본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The embodiments described in the present specification and the accompanying drawings are merely illustrative of some of the technical ideas included in the present invention. Accordingly, it is obvious that the embodiments disclosed in the present specification are not intended to limit the technical idea of the present disclosure, but to explain the technical idea, and thus the scope of the technical idea of the present disclosure is not limited by these embodiments. Modification examples and specific embodiments that can be easily inferred by those skilled in the art within the scope of the technical idea included in the specification and drawings of the present invention should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

100: 실험데이터 저장부
200: 센서부
210: 압력센서
220: 초음파유속센서
300: 데이터 수집부
400: 데이터 분석부
410: 레이놀즈 수 산출부
420: 마찰계수 산출부
430: 최저유동화속도 산출부
440: 침강속도 산출부
500: 특성 추론부
510: 과거데이터 저장부
520: 펌프압력 평가부
522: 과거데이터 비교부
524: 현재데이터 추론부
600: 표시부
700: 지식베이스
100: experimental data storage unit
200: sensor unit
210: pressure sensor
220: ultrasonic flow sensor
300: data collection unit
400: data analysis unit
410: Reynolds number calculator
420: friction coefficient calculation unit
430: minimum fluidization speed calculation unit
440: settling speed calculation unit
500: characteristic inference unit
510: past data storage unit
520: pump pressure evaluation unit
522: past data comparison unit
524: current data inference unit
600: display
700: knowledge base

Claims (4)

배관을 통하여 이송되는 프레시 콘크리트의 시료를 이용한 실험에 의해 측정된 실험데이터를 지식베이스에 저장하는 실험데이터 저장부;
상기 배관에 설치되며, 배관을 통해 이송되는 콘크리트의 압력과 유동속도를 측정하여 콘크리트의 유동상태를 모니터링하는 센서부;
상기 센서부에서 측정된 배관 내부의 압력과 유동속도로 이루어진 모니터링 값을 측정시각과 함께 디지털 수치로 변환하여 지식베이스에 저장하는 데이터 수집부;
상기 데이터 수집부에 의해 변환된 모니터링 값을 유무선 통신수단에 의해 수령하고, 상기 모니터링 값과 실험데이터를 이용하여 마찰계수와 관내압력을 산출하는 데이터 분석부;
상기 센서부에서 측정된 모니터링 값에 의해 파악되는 콘크리트의 유동특성을 과거의 콘크리트 압송 중에 사용되었던 유동특성과 비교하거나, 상기 실험데이터 저장부에 의해 저장되어 있는 실험데이터에 의해 산출된 상태지수와 비교하여, 현재의 펌프압력이 콘크리트의 모니터링 값에 의해 파악되는 유동특성에 적합한지 여부를 평가하는 특성 추론부; 및
상기 데이터 수집부에서 변환된 모니터링 값과 상기 특성 추론부에서 평가된 펌프압력의 적절성 여부를 표출하는 표시부;를 포함하는 것을 특징으로 하는
모니터링 기반의 콘크리트 압송 제어 시스템.
Experiment data storage unit for storing the experimental data measured by the experiment using the sample of fresh concrete transferred through the pipe in the knowledge base;
A sensor unit installed in the pipe and measuring a pressure and a flow rate of the concrete conveyed through the pipe to monitor a flow state of the concrete;
A data collection unit that converts a monitoring value consisting of pressure and flow velocity inside the pipe measured by the sensor unit into digital values together with a measurement time and stores it in a knowledge base;
A data analysis unit that receives the monitoring value converted by the data collection unit by a wired/wireless communication unit, and calculates a friction coefficient and an intra-pipe pressure using the monitoring value and experimental data;
Compare the flow characteristics of concrete identified by the monitoring value measured by the sensor unit with the flow characteristics used during the past concrete pumping, or compare the condition index calculated by the experimental data stored by the experiment data storage unit Thus, a characteristic inference unit for evaluating whether the current pump pressure is suitable for the flow characteristics determined by the monitoring value of the concrete; And
And a display unit that displays whether the monitoring value converted by the data collection unit and the pump pressure evaluated by the characteristic inference unit are appropriate.
Concrete pressure control system based on monitoring.
제1항에 있어서,
상기 실험데이터 저장부에 의해 콘크리트 시료를 실험하여 측정된 후 지식베이스에 저장되는 실험데이터는 펌프 입구로 흡입되는 콘크리트의 물시멘트비(w/c), 슬럼프값, 굵은골재 최대 입경을 포함하는 것을 특징으로 하는
모니터링 기반의 콘크리트 압송 제어 시스템.
The method of claim 1,
The experimental data stored in the knowledge base after testing and measuring a concrete sample by the experimental data storage unit includes the water cement ratio (w/c) of the concrete sucked into the pump inlet, the slump value, and the maximum particle diameter of the coarse aggregate. With
Concrete pressure control system based on monitoring.
제2항에 있어서,
상기 실험데이터 저장부는 콘크리트의 시료를 실험하여 측정된 실험데이터를 토대로 자가학습기반(Unsupervised learning based algorithm) 패턴인식기법에 의해 상태지수를 도출한 후, 그 지수값을 상기 지식베이스에 함께 저장하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
모니터링 기반의 콘크리트 압송 제어 시스템.
The method of claim 2,
The experiment data storage unit is configured to derive a state index using an unsupervised learning based algorithm pattern recognition technique based on the experimental data measured by testing a sample of concrete, and then store the index value together in the knowledge base. Characterized by being
Concrete pressure control system based on monitoring.
제3항에 있어서,
상기 센서부는 배관을 통해 이송되는 압력을 측정하는 압력센서와, 콘크리트의 유동속도를 측정하는 초음파유속센서를 포함하며;
상기 압력센서는, 펌프에서 가까운 이송 시작 위치에 설치되는 제1압력센서와, 배관을 통하여 이송된 후 배출되는 배출구에 가까운 위치에 설치되는 제2압력센서로 구성되고;
상기 초음파유속센서는, 펌프에서 가까운 이송 시작 위치에 설치되는 제1초음파유속센서와, 배관을 통하여 이송된 후 배출되는 배출구에 가까운 위치에 설치되는 제2초음파유속센서로 구성되는 것을 특징으로 하는
모니터링 기반의 콘크리트 압송 제어 시스템.
The method of claim 3,
The sensor unit includes a pressure sensor for measuring a pressure transferred through a pipe, and an ultrasonic flow sensor for measuring a flow rate of concrete;
The pressure sensor includes a first pressure sensor installed at a transfer start position close to the pump, and a second pressure sensor installed at a location close to an outlet discharged after being transferred through a pipe;
The ultrasonic flow sensor is characterized in that it is composed of a first ultrasonic flow sensor installed at a transfer start position close to the pump, and a second ultrasonic flow sensor installed at a location close to an outlet discharged after being transferred through a pipe.
Concrete pressure control system based on monitoring.
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