KR20210058273A - 하수관거 제어시스템 - Google Patents

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KR20210058273A
KR20210058273A KR1020190145523A KR20190145523A KR20210058273A KR 20210058273 A KR20210058273 A KR 20210058273A KR 1020190145523 A KR1020190145523 A KR 1020190145523A KR 20190145523 A KR20190145523 A KR 20190145523A KR 20210058273 A KR20210058273 A KR 20210058273A
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Abstract

본 발명은 하수관거 제어시스템에 관한 것이다. 우수토실은 상부 유입구를 통해 하수를 유입하여 차집하고 차집된 하수를 유출구를 통해 유출한다. 유입구용 개폐판은 우수토실의 상부 유입구 쪽에 수평 축을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 것으로, 자중에 의해 상부 유입구를 개방하도록 기울어진 상태에서 상부로 유입되는 하수의 양이 증가함에 따라 상부 유입구를 폐쇄하도록 회전하여 중력식으로 작동하거나, 유입구용 액추에이터에 의해 상부 유입구를 개폐하도록 회전한다. 기울기 센서는 유입구용 개폐판의 기울기를 측정한다. 수위 센서는 우수토실의 외부 수위를 측정한다. 컨트롤러는 기울기 센서 및 수위 센서로부터 측정된 정보를 제공받아 유입구용 액추에이터를 제어한다.

Description

하수관거 제어시스템{System for controlling sewer pipe including the same}
본 발명은 하수관거를 통제하고 운영하는 하수관거 제어시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 하수는 생활이나 사업에 기인하여 발생되는 오수(생활하수)와 자연강우에 의한 우수를 합한 것을 일컫는다. 하수를 배출하기 위한 하수관거는 오수와 우수를 별개의 관거에 의하여 배제하는 분류식 하수관거와, 오수와 우수를 단일 관거로 배제하는 합류식 하수관거로 구분할 수 있다.
합류식 하수관거의 경우, 우천시 하수시설에 대한 부담을 경감시키기 위해 우수토실의 사용은 필수적이라 할 수 있다. 우수토실은 일정량의 오수 및 초기우수를 차집하여 하수종말처리장으로 배출하고, 나머지 맑은 우수는 하천 등의 수역으로 방류하기 위한 시설이다.
우수토실은 차집관거와 연결되어 오수를 전량 하수종말처리장으로 배출시키며, 우천시와 같이 자연강우가 발생하는 경우에는 우수에 의한 유량이 평상시 오수 량의 3배 또는 그 이상이 될 때, 하천이나 바다 등으로 방류하게 된다.
그런데, 종래의 우수토실은 평상시 오수를 하수종말처리장으로 유도하는 것에는 문제가 없으나, 지속 강우시 다량의 우수가 유입되거나 하천수위가 높아져 하천수가 유입되면, 하수종말처리장의 하수처리용량을 초과하는 등에 의해 하수처리 기능을 마비시키는 문제점이 있다. 이를 방지하기 위해, 하수종말처리장을 증설할 수 있으나, 이 또한 시설비가 많이 드는 문제점이 있다.
본 발명의 과제는 하수관거에 대한 자동 제어 실행 중 정전 등의 비상상황 발생시에도 하수관거를 효과적으로 통제할 수 있는 하수관거 제어시스템을 제공함에 있다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 하수관거 제어시스템은 우수토실과, 유입구용 개폐판과, 기울기 센서와, 수위 센서, 및 컨트롤러를 포함한다. 우수토실은 상부 유입구를 통해 하수를 유입하여 차집하고 차집된 하수를 유출구를 통해 유출한다. 유입구용 개폐판은 우수토실의 상부 유입구 쪽에 수평 축을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 것으로, 자중에 의해 상부 유입구를 개방하도록 기울어진 상태에서 상부로 유입되는 하수의 양이 증가함에 따라 상부 유입구를 폐쇄하도록 회전하여 중력식으로 작동하거나, 유입구용 액추에이터에 의해 상부 유입구를 개폐하도록 회전한다. 기울기 센서는 유입구용 개폐판의 기울기를 측정한다. 수위 센서는 우수토실의 외부 수위를 측정한다. 컨트롤러는 기울기 센서 및 수위 센서로부터 측정된 정보를 제공받아 유입구용 액추에이터를 제어한다.
본 발명에 따르면, 하수관거에 대한 자동 제어 실행 중 정전 등의 비상상황 발생시에도 하수관거를 제어할 수 있으므로, 하수관거를 효과적으로 통제할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 다양한 운전 모드를 통해 상황에 맞게 하수관거를 편리하게 통제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하수관거 제어시스템에 대한 단면 구성도이다.
도 2는 도 1에 있어서, 우수토실 영역을 발췌하여 도시한 단면 구성도이다.
도 3은 도 2에 대한 평면 구성도이다.
도 4는 도 3에 있어서, 유입구용 개폐판 및 유입구용 액추에이터를 발췌하여 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 있어서, 유입구용 개폐판이 폐쇄 작동한 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 복동식 공압 실린더의 배치 상태에 대한 다른 예를 도시한 도면이다.
도 7은 도 3에 있어서, 유출구 개폐기를 발췌하여 도시한 도면이다.
도 8은 도 7에 있어서, 유출구 개폐기가 폐쇄 작동한 상태를 도시한 도면이다.
도 9는 유출구 개폐기가 우수토실에 설치된 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 운전 모드에 따른 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 11은 제어반에 구비된 모니터 화면 구성의 일 예를 도시한 도면이다.
도 12는 제어반에 구비된 수동 조정부의 일 예를 도시한 도면이다.
도 13은 제어반에 구비된 메인 컴퓨터 전원 개폐부의 일 예를 도시한 구성도이다.
도 14는 도 13에 도시된 메인 컴퓨터 전원 개폐부의 작용을 설명하기 위한 순서도이다.
도 15는 토사받이 장치가 구비된 예를 나타낸 단면 구성도이다.
도 16은 도 15에 대한 일부 평면도이다.
도 17은 도 15에 있어서, 토사받이 장치의 작용 예를 나타낸 단면 구성도이다.
본 발명에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하수관거 제어시스템에 대한 단면 구성도이다. 도 2는 도 1에 있어서, 우수토실 영역을 발췌하여 도시한 단면 구성도이다. 도 3은 도 2에 대한 평면 구성도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하수관거 제어시스템(100)은 우수토실(110)과, 유입구용 개폐판(120)과, 기울기 센서(141)와, 수위 센서(142), 및 컨트롤러(160)를 포함한다.
우수토실(110)은 상부 유입구(111)를 통해 하수를 유입하여 차집하고 차집된 하수를 유출구(112)를 통해 유출한다. 우수토실(110)은 상부가 개구된 형태로 하천 주변에 매설될 수 있다. 우수토실(110)은 상자 암거(box culvert, 101)에 시공될 수 있다. 우수토실(110)은 상자 암거(101) 내의 바닥에 상부가 개구된 형태로 시공될 수 있다.
상부 유입구(111)를 갖는 커버 바닥판(113)이 우수토실(110)의 상부 개구를 덮도록 설치될 수 있다. 상부 유입구(111)는 상자 암거(101)를 통해 하천으로 흐르는 하수의 진행 방향을 기준으로, 하천 주변에 가까운 커버 바닥판(113)의 전방 부위에 위치될 수 있다. 커버 바닥판(113)은 프레임(114)을 매개로 우수토실(110)의 상부 개구에 지지될 수 있다. 커버 측판(115)들이 커버 바닥판(113)의 양측에 하수를 안내하도록 배치될 수 있다.
상부 유입구(111)는 협잡물 스크린(103)에 의해 협잡물이 제거된 하수를 공급받아 우수토실(110)로 유입시킬 수 있다. 협잡물 스크린(103)은 암거 박스(101) 내의 바닥에 설치될 수 있다. 유출구(112)는 우수토실(110)로부터 유출되는 하수를 공급받아 유출관(102)을 통해 하수종말처리장이나 저류 탱크 등으로 공급할 수 있다. 유출관(102)은 유출구(112)와 연결되어 매설될 수 있다.
유입구용 개폐판(120)은 우수토실(110)의 상부 유입구(111) 쪽에 수평 축을 중심으로 회전 가능하게 결합된다. 유입구용 개폐판(120)은 자중에 의해 상부 유입구(111)를 개방하도록 기울어진 상태에서 상부로 유입되는 하수의 양이 증가함에 따라 상부 유입구(111)를 폐쇄하도록 회전하여 중력식으로 작동하거나, 유입구용 액추에이터(130)에 의해 상부 유입구(111)를 개폐하도록 회전한다. 즉, 유입구용 개폐판(120)은 중력식 또는 동력식으로 상호 전환되어 작동한다.
예컨대, 유입구용 개폐판(120)은 회전 샤프트(121)에 회전 가능하게 힌지 결합될 수 있다. 회전 샤프트(121)는 우수토실(110)의 상부 유입구(111)를 가로질러 양단이 프레임(114)의 축받이에 결합되어 수평 축을 중심으로 회전 가능하게 지지될 수 있다.
유입구용 개폐판(120)은 하천 주변에 인접한 부위를 선단 부위로 기준하면, 선단 부위가 후단 부위보다 높게 경사져 배치된 상태로 상부 유입구(111)를 개방함으로써, 개방 상태의 상부 유입구(111)를 통해 우수를 유입시킬 수 있다. 유입구용 개폐판(120)은 후단 부위가 우수토실(110)의 내벽으로부터 이격되어, 이격된 공간을 통해 우수토실(110)로 하수를 유입시킬 수 있다.
유입구용 개폐판(120)은 경사진 하단 부위에 중량 조절추(122a)가 장착될 수 있다. 중량 조절추(122a)는 설정 중량을 갖는 것으로 마련되어, 유입구용 개폐판(120)에 장착될 수 있다. 가변중량 이동추(122b)는 볼트 형태로 이루어져 유입구용 개폐판(120)의 너트부에 나사 결합되어 전후 방향으로 위치 조정될 수 있다. 가변중량 이동추(122b)는 회전 샤프트(121)를 사이에 두고 유입구용 개폐판(120)의 전,후방에 각각 배치될 수 있다.
유입구용 개폐판(120)이 중력식으로 작동하도록 전환된 경우, 가변중량 이동추(122b)는 중량 조절추(122a)와 함께 유입구용 개폐판(120)을 자중에 의해 상부 유입구(111)를 개방하도록 기울어진 상태로 유지함과 아울러, 유입구용 개폐판(120)의 개폐 작동 시점을 조절할 수 있게 한다. 유입구용 개폐판(120)은 양측에 하수를 안내하는 안내판(123)이 각각 연결될 수 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 유입구용 액추에이터(130)는 복동식 공압 실린더(131)와, 방향 제어 밸브(134)와, 제1 및 제2 전동 밸브(135a, 135b)를 포함함으로써, 유입구용 개폐판(120)을 개폐 작동시킬 수 있다.
복동식 공압 실린더(131)는 실린더 몸체(131a)의 양쪽 내부 공간에 선택적으로 공급되는 압축공기에 의해 실린더 로드(131b)가 실린더 몸체(131a)에 대해 신축 동작함에 따라 유입구용 개폐판(120)을 개폐 작동시킨다. 복동식 공압 실린더(131)는 한 쌍으로 구비되어 유입구용 개폐판(120)의 양쪽에 각각 설치될 수 있다.
일 예로, 복동식 공압 실린더(131)는 유입구용 개폐판(120)의 후단 쪽에 배치될 수 있다. 복동식 공압 실린더(131)는 실린더 몸체(131a)가 프레임(114)에 지지된 상태에서, 실린더 로드(131b)가 유입구용 개폐판(120)의 후단 쪽으로부터 유입구용 개폐판(120)의 선단 쪽으로 신장 동작하도록 배치될 수 있다.
실린더 로드(131b)의 신축 동작은 동력전달기구에 의해 유입구용 개폐판(120)의 개폐 동작으로 전달될 수 있다. 동력전달기구는 실린더 로드(131b)의 신장 동작에 따라 유입구용 개폐판(120)을 폐쇄 작동시키고, 실린더 로드(131b)의 수축 동작에 따라 유입구용 개폐판(120)을 개방 작동시키도록 구성될 수 있다. 동력전달기구는 제1 전달 링크(131c) 및 제2 전달 링크(131d)를 포함할 수 있다.
제1 전달 링크(131c)는 일직선으로 연장된 형태로 이루어질 수 있다. 제1 전달 링크(131c)의 한쪽 단은 실린더 로드(131b)에 힌지 결합되고, 제1 전달 링크(131c)의 다른쪽 단이 제2 전달 링크(131d)에 힌지 결합된다. 제2 전달 링크(131d)는 중앙 부위가 전방으로 돌출되어 V자 형태로 굽어진 형태로 이루어질 수 있다. 제2 전달 링크(131d)는 한쪽 단이 제1 전달 링크(131c)에 힌지 결합되고, 굽어진 중앙 부위가 프레임(114)의 안내 축(116)에 의해 힌지 결합된다. 여기서, 제1,2 전달 링크(131c, 131d)의 힌지 결합축은 좌우 방향으로 나란한 방향을 갖는다.
제2 전달 링크(131d)는 다른쪽 단에 하락방지턱(131e)이 연결된다. 하락방지턱(131e)은 유입구용 개폐판(120)이 자중에 의해 경사진 상태에서 유입구용 개폐판(120)의 후단 부위가 하락하는 것을 방지한다. 하락방지턱(131e)은 유입구용 개폐판(120)의 안내 홈(125)에 끼워질 수 있다. 안내 홈(125)은 제1,2 전달 링크(131c, 131d)의 피벗 동작을 원활하게 할 수 있을 정도로만 하락방지턱(131e)의 이동을 허용함으로써, 하락방지턱(131e)의 상승에 따라 유입구용 개폐판(120)을 폐쇄 작동시키고, 하락방지턱(131e)의 하강에 따라 유입구용 개폐판(120)을 개방 작동시킬 수 있다.
실린더 로드(131b)가 신장 동작하게 되면, 그에 따른 제1,2 전달 링크(131c, 131d)의 피벗 동작에 의해 하락방지턱(131e)이 상승하여 유입구용 개폐판(120)을 폐쇄 작동시킨다. 실린더 로드(131b)가 수축 동작하게 되면, 그에 따른 제1,2 전달 링크(131c, 131d)의 피벗 동작에 의해 하락방지턱(131e)이 하강하여 유입구용 개폐판(120)을 개방 작동시킨다.
유입구용 개폐판(120)의 최대 개방 각도는 높이조절기구(126)에 의해 하락방지턱(131e)의 높이를 조절함에 따라 설정될 수 있다. 예컨대, 높이조절기구(126)는 스크류(126a)와, 제1 조절 링크(126b), 및 제2 조절 링크(126c)를 포함할 수 있다.
스크류(126a)는 유입구용 개폐판(120)의 선단 쪽에 배치된다. 스크류(126a)는 수평축을 중심으로 회전 가능하게 커버 바닥판(113) 상에 회전 가능하게 지지된다.
제1 조절 링크(126b)는 일직선으로 연장된 형태로 이루어질 수 있다. 제1 조절 링크(126b)의 한쪽 단은 조인트(126d)에 의해 스크류(126a)에 힌지 결합되고, 제1 조절 링크(126b)의 다른쪽 단이 제2 조절 링크(126c)에 힌지 결합된다. 조인트(126d)의 한쪽 단은 스크류(126a)에 스크류(126a)의 길이 방향에 나란한 축을 중심으로 회전 가능하게 지지되며, 조인트(126d)의 한쪽 단은 제1 조절 링크(126b)의 한쪽 단에 힌지 결합된다.
제2 조절 링크(126c)는 V자 형태로 굽어진 형태로 이루어질 수 있다. 제2 조절 링크(126c)는 제2 전달 링크(131d)와 동일한 형태로 이루어진다. 제2 조절 링크(126c)는 한쪽 단이 제1 조절 링크(126b)에 힌지 결합되고, 굽어진 중앙 부위가 제2 전달 링크(131d)의 중앙 부위와 동축을 이루어 프레임(114)의 안내 축(116)에 힌지 결합된다. 여기서, 제1,2 조절 링크(126b, 126c)의 힌지 결합축은 좌우 방향으로 나란한 방향을 갖는다. 제2 조절 링크(126c)는 다른쪽 단에 후크(126e)가 형성된다. 후크(126e)는 하락방지턱(131e)을 하측으로부터 걸 수 있는 형태로 이루어진다.
스크류(126a)가 유입구용 개폐판(120)의 선단으로 이동하게 되면, 그에 따른 제1,2 조절 링크(126b, 126c)의 피벗 동작에 의해 하락방지턱(131e)을 상승시켜 유입구용 개폐판(120)의 개방 각도를 작게 한다. 스크류(126a)가 유입구용 개폐판의 후단으로 이동하게 되면, 그에 따른 제1,2 조절 링크(126b, 126c)의 피벗 동작에 의해 하락방지턱(131e)이 하강하도록 허용하여 유입구용 개폐판(120)의 개방 각도를 크게 한다. 따라서, 상부 유입구(111)에 대한 유입구용 개폐판(120)의 최대 개방 각도가 설정될 수 있다.
유입구용 개폐판(120)의 최대 개방 각도가 설정됨에 따라 제1,2 전달 링크(131c, 131d)의 자세가 조정되며, 그에 따라 유입구용 개폐판(120)은 최대 개방 각도와 폐쇄 각도 범위에서 복동식 공압 실린더(131)에 의해 개도가 조절될 수 있다.
다른 예로, 도 6에 도시된 바와 같이, 복동식 공압 실린더(131)는 유입구용 개폐판(120)의 회전 중심으로부터 유입구용 개폐판(120)의 경사진 선단 쪽으로 벗어난 위치에서 실린더 로드(131b)가 유입구용 개폐판(120)의 하측에 힌지 결합되고, 실린더 몸체(131a)가 프레임(114)에 힌지 결합됨으로써, 실린더 로드(131b)의 신장 동작시 유입구용 개폐판(120)을 개방 작동시키고, 실린더 로드(131b)의 수축 동작시 유입구용 개폐판(120)을 폐쇄 작동시킬 수 있다. 물론, 복동식 공압 실린더(131)는 유입구용 개폐판(120)을 개폐 작동시키는 범주에서 다양하게 설치될 수 있다. 복동식 공압 실린더(131)는 컨트롤러(160)에 의해 실린더 로드(131b)의 스트로크가 조절됨에 따라 유입구용 개폐판(120)의 개도를 조절할 수 있다.
방향 제어 밸브(134)는 공압원(136)으로부터 제공된 압축공기를 실린더 몸체(131a)의 양쪽 내부 공간과 연통된 제1 및 제2 포트(132a, 132b)에 선택적으로 공급한다. 즉, 방향 제어 밸브(134)는 제1 포트(132a)로 압축공기가 공급될 때, 제2 포트(132b)로부터 압축공기를 배출한다. 방향 제어 밸브(134)는 제2 포트(132b)로 압축공기가 공급될 때, 제1 포트(132a)로부터 압축공기를 배출한다.
이와 같이, 방향 제어 밸브(134)는 실린더 몸체(131a)의 양쪽 내부 공간에 압축공기를 선택적으로 공급함에 따라 실린더 로드(131b)를 실린더 몸체(131a)에 대해 신축 동작시킬 수 있다. 방향 제어 밸브(134)는 솔레노이드 밸브 등으로 이루어져, 컨트롤러(160)에 의해 제어된다.
공압원(136)은 공기를 압축해서 압축공기를 만드는 공기 압축기(136a)와, 공기 압축기(136a)로부터 공급되는 압축공기를 설정 압력으로 조정해서 안정적인 압축공기를 방향 제어 밸브(134)로 전달하는 공압 레귤레이터(136b)를 포함할 수 있다.
공압원(136)은 공압 회로 상의 수분 제거를 위해 드레인 밸브(136c)를 포함할 수 있다. 드레인 밸브(136c)는 일정 주기로 수분을 배출하도록 제어될 수 있다. 도시하고 있지 않지만, 공압원(136)은 공압 회로 상의 수분 제거를 위한 에어 드라이어와, 유입구용 개폐판(120)의 개폐 속도를 조절하기 위한 속도 조절 밸브를 포함할 수도 있다. 공압원(136)은 컨트롤러(160)에 의해 제어된다.
제1 및 제2 전동 밸브(135a, 135b)는 제1 및 제2 포트(132a, 132b)를 각각 개폐한다. 제1 전동 밸브(135a)는 방향 제어 밸브(134)와 제1 포트(132a)를 연결하는 유로 상에 설치되어 제1 포트(132a)를 개폐하며, 제2 전동 밸브(135b)는 방향 제어 밸브(134)와 제2 포트(132b)를 연결하는 유로 상에 설치되어 제2 포트(132b)를 개폐할 수 있다.
제1 및 제2 전동밸브(135a, 135b)는 전원 비공급시 제1,2 포트(132a, 132b)를 폐쇄한 상태로 유지되고, 전원 공급시 제1,2 포트(132a, 132b)를 개방시키도록 작동할 수 있다. 제1 및 제2 전동밸브(135a, 135b)는 컨트롤러(160)에 의해 제어된다.
제1 및 제2 전동 밸브(135a, 135b)는 복합 자동 모드 설정시 중력식 작동 조건에서 무정전 전원공급장치(137)로부터 전원을 공급받아 제1 및 제2 포트(132a, 132b)를 개방시킨다. 복합 자동 모드 설정 중 정전, 전원불량, 시스템 불량, 통신 불량 등과 같은 다양한 비상상황으로 인해 중력식 작동 조건이 되면, 무정전 전원공급장치(137)는 제1 및 제2 전동 밸브(135a, 135b)에 전원을 공급한다.
이에 따라, 제1 및 제2 전동 밸브(135a, 135b)는 제1 및 제2 포트(132a, 132b)를 개방시키도록 작동함으로써, 실린더 몸체(131a)의 양쪽 내부 공간으로부터 압축공기를 배출시켜 대기압 상태로 만든다. 따라서, 복동식 공압 실린더(131)는 실린더 로드(131b)의 양방향 어디에도 공압이 작용하지 않게 되어 유입구용 개폐판(120)의 개폐 작동을 구속하지 않게 되므로, 유입구용 개폐판(120)은 중력식으로 개폐 작동하도록 전환될 수 있다.
추가적으로, 제1 수동조작 밸브(138a)는 제1 전동 밸브(135a)와 제1 포트(132a)를 연결하는 유로 상에 설치될 수 있다. 제2 수동조작 밸브(138b)는 제2 전동 밸브(135b)와 제2 포트(132b)를 연결하는 유로 상에 설치될 수 있다. 따라서, 하수관거 제어시스템(100)이 완전 불능인 상태가 되어 사용자가 직접 방문해야 할 경우가 발생되면, 사용자가 제1,2 수동조작 밸브(138a, 138b)를 수동 조작해서 제1,2 포트(132a, 132b)를 수동으로 개폐함으로써, 유입구용 개폐판(120)을 중력식으로 개폐 작동하도록 전환시킬 수 있다.
한편, 도시하고 있지 않지만, 복동식 공압 실린더(131) 대신, 회전 모터와 회전 모터의 회전 운동을 선형 운동으로 변환하는 운동변환기를 포함하여 구성되거나, 리니어 모터를 포함하여 구성될 수도 있다. 이 경우, 모터는 정전 등의 비상상황으로 인해 중력식 작동 조건이 되면, 구동축이 자유롭게 움직일 수 있는 상태가 되어 유입구용 개폐판(120)의 개폐 작동을 구속하지 않게 됨으로써, 유입구용 개폐판(120)을 중력식으로 개폐 작동하도록 전환할 수 있다.
기울기 센서(141)는 유입구용 개폐판(120)의 기울기를 측정한다. 기울기 센서(141)는 유입구용 개폐판(120)의 경사진 선단 부위 하면에 장착되어 유입구용 개폐판(120)의 기울기를 측정할 수 있다. 일 예로, 기울기 센서(141)는 디지털 수준기로 이루어져 유입구용 개폐판(120)과 함께 기울어짐에 따라 유입구용 개폐판(120)의 기울기를 측정할 수 있다. 기울기 센서(141)로부터 측정된 유입구용 개폐판(120)의 기울기 정보는 컨트롤러(160)로 제공되며, 컨트롤러(160)는 유입구용 개폐판(120)의 개도율을 산출할 수 있다.
수위 센서(142)는 우수토실(110)의 외부 수위를 측정한다. 일 예로, 수위 센서(142)는 우수토실(110) 외부의 수면으로 초음파를 조사해서 수위를 측정하는 초음파 수위 센서로 이루어질 수 있다. 수위 센서(142)는 상자 암거(101) 내의 천장 등에 설치될 수 있다. 수위 센서(142)는 협잡물 스크린(103)을 거쳐 상부 유입구(111)로 흐르는 하수의 수위를 측정하도록 배치된다. 수위 센서(142)로부터 측정된 수위 정보는 컨트롤러(160)로 제공된다.
추가 수위 센서(144)가 상자 암거(101)의 외부에 설치될 수 있다. 추가 수위 센서(144)는 상자 암거(101)의 외부 수위를 측정해서 컨트롤러(160)로 제공한다. 하수관거 제어시스템(100)의 설치는 구조상으로 상자 암거(101)의 바닥면이 하천 수위보다 높게 위치하고 있으나, 상자 암거(101) 내로 유입되는 하수량이 증가하여 유입구용 개폐판(120)이 폐쇄 동작하기 전에, 저지대나 하천 수위가 급격하게 상승하는 지역에서 하천수(상류 우천시)나 바닷물(밀물, 만조)이 우수토실(110)로 역류하는 현상이 상습적으로 발생하는 경우가 있다.
이 경우, 컨트롤러(160)는 추가 수위 센서(144)로부터 제공된 수위 정보를 기반으로 상자 암거(101)의 외부 수위가 설정 수위보다 높다고 판단되면, 수위 센서(142)에 의해 측정된 수위가 목표 수위에 도달하지 않아도 유출구 개폐기(150)를 작동시켜 유출구(112)를 폐쇄할 수 있다. 따라서, 우수토실(110)로 역류하는 하천수나 바닷물이 하수종말처리장 등으로 공급되는 것을 차단할 수 있다.
도시하고 있지 않지만, 우수토실(110)의 내부 수위를 측정하기 위한 수위 센서가 구비될 수도 있다.
유입구용 개폐판(120)의 상부에는 로드셀 등의 무게 센서가 장착되어 유입구용 개폐판(120)의 상부로 유입된 하수의 무게를 측정할 수 있다. 무게 센서로부터 측정된 무게 정보는 컨트롤러(160)로 제공된다. 무게 센서로부터 측정된 무게 정보는 수위 센서(142)로부터 측정된 수위 정보와 함께 우수토실(110)로 유입되는 유량을 정확히 예측하는데 이용될 수 있다.
추가적으로, 수질 측정기(143)가 우수토실(110)의 외부 수질을 측정할 수 있다. 수질 측정기(143)는 우수토실(110)로 유입되는 하수의 pH(수소이온농도) 또는 COD(chemical oxygen demand) 등을 측정할 수 있다. 수질 측정기(143)는 공지의 다양한 수질 측정기로 구성될 수 있다. 수질 측정기(143)는 협잡물 스크린(103)을 거쳐 우수토실(110)의 상부 유입구(111)로 흐르는 하수의 수질을 측정하도록 배치될 수 있다. 수질 측정기(143)는 상자 암거(101) 내의 바닥에 설치될 수 있다.
수질 측정기(143)로부터 측정된 수질 정보는 컨트롤러(160)로 제공된다. 컨트롤러(160)는 하수의 수질이 기준을 충족하는 것으로 판단되면, 유입구용 개폐판(120)을 폐쇄 동작시켜 하천으로 하수를 방류시킬 수 있다. 컨트롤러(160)는 하수의 수질이 기준에 미달하는 것으로 판단되면, 유입구용 개폐판(120)을 개방 동작시켜 우수토실(110)로 하수를 유입시킬 수 있다.
추가적으로, 하수관거 제어시스템(100)은 우수토실(110)의 유출구(112)를 개폐하도록 컨트롤러(160)에 의해 제어되는 유출구 개폐기(150)를 포함할 수 있다. 유입구용 개폐판(120)이 차집을 필요로 하지 않는 우수량 조건에 의해 상부 유입구(111)를 폐쇄한 상태로 침수되면, 유입구용 개폐판(120)의 원활한 작동을 위해 주변 부품 간에 마련된 여유 공간 등을 통해 우수가 우수토실(110) 내로 누설될 수 있다. 이러한 우수는 하수종말처리장 등으로 공급될 필요가 없으므로, 유출구 개폐기(150)는 유출구(112)를 폐쇄시켜 하수종말처리장 등으로 우수의 공급을 차단할 수 있다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 유출구 개폐기(150)는 유출구용 개폐판(151)과, 유출구용 액추에이터(152)를 포함할 수 있다.
유출구용 개폐판(151)은 유출구(112)를 개폐함에 따라 유출관(102)을 통한 우수토실(110) 내의 하수 배출을 허용하거나 차단할 수 있게 한다. 유출구용 개폐판(151)은 유출구(112)의 상측 주변에 수평 축을 중심으로 회전 가능하게 힌지 결합되어 유출구(112)를 개폐할 수 있다.
유출구(112)의 주변에는 가스켓(155)이 장착될 수 있다. 가스켓(155)은 유출구용 개폐판(151)이 유출구(112)를 폐쇄한 상태에서 유출구용 개폐판(151)과 유출구(112) 사이를 밀봉하여 누수를 방지할 수 있게 한다.
유출구용 액추에이터(152)는 유출구용 개폐판(151)를 개폐 동작시킨다. 유출구용 액추에이터(152)는 공압 실린더(153)와, 와이어 부재(154)를 구비할 수 있다. 공압 실린더(153)는 실린더 몸체(153a)에 작용하는 압축공기에 의해 실린더 로드(153b)가 실린더 몸체(153a)에 대해 신축 동작하도록 구성된다. 공압 실린더(153)는 복동식 공압 실린더로 이루어질 수 있으나, 단동식 공압 실린더로 이루어질 수도 있다. 공압 실린더(153)는 컨트롤러(160)에 의해 구동 제어된다.
공압 실린더(153)는 유출구(112)의 상측에 배치될 수 있다. 공압 실린더(153)는 실린더 몸체(153a)가 우수토실(110)의 내부 측벽에 브래킷을 매개로 힌지 결합될 수 있다. 실린더 몸체(153a)의 힌지 결합축은 유출구용 개폐판(151)의 힌지 결합축과 나란하게 설정된다. 실린더 몸체(153a)는 힌지 결합축을 중심으로 피벗 동작함으로써, 유출구용 개폐판(151)이 와이어 부재(154)를 매개로 실린더 로드(153b)의 신축 동작에 따라 회전할 때 유출구용 개폐판(151)을 원활하게 회전 동작시킬 수 있다.
와이어 부재(154)는 한쪽 단부가 공압 실린더(153)의 실린더 로드(153b)에 힌지 결합되고 다른쪽 단부가 유출구용 개폐판(151)에 힌지 결합되어 실린더 로드(153b)의 신축 동작에 따라 연계되어 유출구용 개폐판(151)을 회전시킨다. 와이어 부재(154)의 힌지 결합축들은 유출구용 개폐판(151)의 힌지 결합축과 나란하게 설정된다.
실린더 로드(153b)가 설정 신장 길이만큼 신장되면, 와이어 부재(154)는 실린더 로드(153b)의 신장 동작에 따라 유출구용 개폐판(151)을 하방으로 밀어 폐쇄 위치로 회전시킨다. 이때, 실린더 몸체(153a)는 우수토실(110)의 내부 측벽에 가깝게 피벗 동작하면서 유출구용 개폐판(151)의 회전을 원활하게 한다.
유출구용 개폐판(151)은 자중과 수압에 의해 유출구(112)를 폐쇄한 상태로 유지할 수 있다. 이 상태에서, 실린더 로드(153b)가 설정 수축 길이만큼 수축되면, 와이어 부재(154)는 실린더 로드(153b)의 수축 동작에 따라 유출구용 개폐판(151)을 상방으로 당겨서 개방 위치로 회전시킨다. 이때, 실린더 몸체(153a)는 우수토실(110)의 내부 측벽으로부터 멀어지게 피벗 동작하면서 유출구용 개폐판(151)의 회전을 원활하게 한다.
한편, 도 9에 도시된 바와 같이, 공압 실린더(153)의 실린더 몸체(153a)는 프레임(114)에 브래킷을 매개로 힌지 결합될 수 있다. 따라서, 공압 실린더(153)는 우수토실(110)의 깊이가 낮은 곳에 설치되더라도, 실린더 로드(153b)의 스트로크(stroke)를 여유 있게 확보함으로써, 유출구용 개폐판(151)을 설정 개방 각도로 충분히 동작시킬 수 있다.
컨트롤러(160)는 기울기 센서(141) 및 수위 센서(142)로부터 측정된 정보를 제공받아 유입구용 액추에이터(130)와 유출구 개폐기(150)를 제어한다. 컨트롤러(160)는 유입구용 개폐판(120)의 개폐 동작과 연계해서 유출구용 개폐판(151)을 개폐 동작시키도록 유출구용 액추에이터(152)를 제어할 수 있다. 컨트롤러(160)는 유입구용 개폐판(120)의 개폐 동작과 무관하게 우수토실(110) 내의 수위를 조절하기 위해 유출구용 개폐판(151)을 개폐 동작시키도록 유출구용 액추에이터(152)를 제어할 수도 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(160)는 복합 자동 모드 설정시, 미리 입력된 기준 데이터(161)에 따라 유입구용 개폐판(120)을 유입구용 액추에이터(130)에 의해 작동시키거나, 중력식으로 작동시킨다.
예컨대, 기준 데이터(161)는 동력식 작동 조건용 룩업 테이블(161a)과 중력식 작동 조건용 룩업 테이블(161b)을 포함할 수 있다. 동력식 작동 조건용 룩업 테이블(161a)은 우수토실(110)의 외부 수위에 따른 유입구용 개폐판(120)의 개도율을 설정한 정보를 가질 수 있다. 따라서, 컨트롤러(160)는 기울기 센서(141) 및 수위 센서(142)로부터 측정된 정보를 기초로, 동력식 작동 조건용 룩업 테이블(161a)에 따라 유입구용 액추에이터(130)를 제어해서 유입구용 개폐판(120)의 개도율을 수위에 따라 조절할 수 있다.
중력식 작동 조건용 룩업 테이블(161b)은 정전과 전원불량과 시스템 불량 및 통신 불량과 같은 다양한 비상상황에 따른 중력식 작동 모드를 설정한 정보를 가질 수 있다. 따라서, 컨트롤러(160)는 중력식 작동 조건용 룩업 테이블(161b)에 따라 유입구용 개폐판(120)을 중력식으로 전환할 수 있다. 이때, 컨트롤러(160)는 무정전 전원공급장치(137)가 비상상황을 인식하도록 함으로써, 제1 및 제2 전동 밸브(135a, 135b)에 전원을 공급해서 복동식 공압 실린더(131)로부터 압축공기를 배출시킨다. 이에 따라, 복동식 공압 실린더(131)는 유입구용 개폐판(120)의 개폐 작동을 구속하지 않게 됨으로써, 유입구용 개폐판(120)은 중력식으로 개폐 작동하도록 전환될 수 있다.
복합 자동 모드는 그래픽 사용자 인터페이스(graphical user interface)를 통해 사용자의 명령에 따라 설정될 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 현장에 설치되는 제어반(166)은 터치입력 방식의 모니터를 구비하며, 사용자는 모니터 화면에 표시된 복합 자동 모드 설정 메뉴(167a)에서 적용 명령을 입력해서 복합 자동 모드를 설정할 수 있다. 모니터 화면에는 기준 데이터(161)의 동력식 작동 조건용 룩업 테이블(161a)과 중력식 작동 조건용 룩업 테이블(161b)이 표시될 수 있다.
한편, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(160)는 다른 운전 모드인 단일 자동 모드 설정시 입력되는 유입구용 개폐판(120)의 개도 기준값과 수위 기준값에 따라 유입구용 개폐판(120)을 유입구용 액추에이터(130)에 의해 작동시킬 수 있다. 컨트롤러(160)는 기울기 센서(141) 및 수위 센서(142)로부터 측정된 정보를 기초로, 측정 수위값이 수위 기준값에 도달하면 유입구용 개폐판(120)의 개도율을 개도 기준값으로 조절할 수 있다.
사용자는 모니터 화면에 표시된 단일 자동 모드 설정 메뉴(167b)를 통해 단일 자동 모드를 설정할 수 있다. 이때, 사용자는 단일 자동 모드 설정 메뉴(167b)에서 유입구용 개폐판(120)의 개도 기준값과 수위 기준값을 증감시켜 원하는 값으로 입력한 후 적용 명령을 입력할 수 있다.
컨트롤러(160)는 다른 운전 모드인 수동 모드 설정시 입력되는 유입구용 개폐판(120)의 개도율에 따라 유입구용 개폐판(120)을 유입구용 액추에이터(130)에 의해 작동시킬 수 있다. 컨트롤러(160)는 기울기 센서(141)로부터 측정된 정보를 기초로, 유입구용 액추에이터(130)를 제어해서 유입구용 개폐판(120)의 개도율을 입력 개도율로 조절할 수 있다. 사용자는 모니터 화면에 표시된 수동 모드 설정 메뉴(167c)를 통해 수동 모드를 설정할 수 있다. 이때, 사용자는 수동 모드 설정 메뉴(167c)에서 유입구용 개폐판(120)의 개도율을 증감시켜 원하는 값으로 입력한 후 적용 명령을 입력할 수 있다.
컨트롤러(160)는 다른 운전 모드인 중력 모드 설정시 유입구용 개폐판(120)을 중력식으로 작동시킬 수 있다. 컨트롤러(160)는 중력 모드 설정에 따라 제1 및 제2 전동 밸브(135a, 135b)에 전원을 공급해서 복동식 공압 실린더(131)로부터 압축공기를 배출시킨다. 이에 따라, 복동식 공압 실린더(131)는 유입구용 개폐판(120)의 개폐 작동을 구속하지 않게 됨으로써, 유입구용 개폐판(120)은 중력식으로 개폐 작동하도록 전환될 수 있다.
사용자는 모니터 화면에 표시된 중력 모드 설정 메뉴(167d)를 통해 중력 모드를 설정할 수 있다. 이때, 사용자는 중력 모드 설정 메뉴(167d)에서 적용 명령을 입력해서 중력 모드를 설정할 수 있다. 제어반(166)의 모니터 화면에는 현재 운전 모드와, 측정 수위값과, 측정 개도율과, 기준 수위값과, 기준 개도값 등의 정보가 표시될 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 제어반(166)은 수동 조정부(168)를 포함할 수 있다. 수동 조정부(168)는 운전 모드 조정 스위치(168a)와, 개도 조정 스위치(168b), 및 드레인 밸브 조정 스위치(168c)를 포함할 수 있다. 운전 모드 조정 스위치(168a)는 사용자가 자동 모드와 중력 모드와 수동 모드 중 어느 하나를 선택할 수 있게 한다. 개도 조정 스위치(168b)는 사용자가 유입구용 개폐판(120)의 개도율을 증감시켜 조정할 수 있게 한다. 드레인 밸브 조정 스위치(168c)는 사용자가 드레인 밸브(136c)의 개폐를 조정할 수 있게 한다.
컨트롤러(160)는 관제센터와 무선 통신망을 통해 연결되어 우수토실(110)의 외부 수위 및 유입 유량, 유입구용 개폐판(120)의 개도율 등에 대한 정보를 관제센터로 실시간으로 전송할 수 있다. 관제센터는 하수관거의 제어 상태를 모니터링하여 상황에 따라 컨트롤러(160)를 통해 유입구용 개폐판(120)을 원격으로 제어할 수 있다.
예컨대, 도 13에 도시된 바와 같이, 현장의 제어반(166)은 메인 컴퓨터 전원 개폐부(169)를 포함할 수 있다. 메인 컴퓨터 전원 개폐부(169)는 제어반(166) 내의 메인 컴퓨터가 순간 정전 등으로 인해 커져 있거나 작동 불능시, 사용자의 현장 방문 없이도, 관제센터에 의한 원격 제어로 메인 컴퓨터의 전원을 리셋함으로써 메인 컴퓨터를 재기동할 수 있게 하는 편리함을 제공한다.
메인 컴퓨터는 컨트롤러(160)를 탑재해서 구성될 수 있다. 메인 컴퓨터 전원 개폐부(169)는 전기감지장치(169a)와, 전기제어장치(169b)와, 통신모듈(169c), 및 전기개폐 소프트웨어(169d)를 구비한다.
전기감지장치(169a)는 적산전력계(166a)와 연결되어 전기 흐름을 감지한다. 전기제어장치(169b)는 전기감지장치(169a)로부터 감지된 정보를 기반으로 메인 컴퓨터 전원 리셋 장치(166b)를 제어해서 메인 컴퓨터의 전원을 강제로 개폐한다.
통신모듈(169c)는 관제센터와 WAN(Wide Area Network) 등으로 연결되어 통신한다. 통신모듈(169c)는 통신모뎀 등으로 이루어질 수 있다. 전기개폐 소프트웨어(169d)는 전기감지장치(169a)와 전기제어장치(169b)와 통신모듈(169c)의 상태를 표시하고, 통신모듈(169a)을 통해 관제센터의 원격 컴퓨터와 접속되어 전기제어장치(169b)를 기동한다.
이러한 메인 컴퓨터 전원 개폐부(169)는 도 14에 도시된 바와 같이 작용할 수 있다. 관제센터로부터 통신모듈(169a)과의 통신을 통해 전기개폐 소프트웨어 (169d)에 접속되면, 전기제어장치(169b)는 메인 컴퓨터가 작동하는지 판단한다. 전기제어장치(169b)는 메인 컴퓨터가 작동하지 않는 것으로 판단되면, 전기감지장치(169a)에 의해 전기 흐름을 감지한다. 전기제어장치(169b)는 전기감지장치(169a)로부터 제공된 정보를 기반으로 전기가 인입되는 것으로 판단되면, 메인 컴퓨터 전원 리셋 장치(166b)를 리셋 또는 온(On) 작동시킴으로써, 메인 컴퓨터를 재기동시킨다.
다시 도 1을 참조하면, 하수관거 제어시스템(100)은 하수관거의 제어 상태를 촬영하는 카메라(170)를 포함할 수 있으며, 관제센터는 카메라(170)에 의해 촬영된 정보를 통해 하수관거의 제어 상태를 모니터링할 수 있다. 카메라(170)는 IP 카메라 또는 CCTV 카메라로 이루어져 우수토실(110) 외부에 설치될 수 있다. 카메라(170)는 상자 암거(101) 내의 천장에 장착되어 우수토실(110) 쪽을 촬영할 수 있다.
또한, 관제센터는 하수관거 제어시스템(100)이 설치된 해당 지역의 관리자에게 무선 통신망을 통해 스마트폰 등의 단말기로 하수관거의 제어 상태를 전송함으로써, 관리자가 하수관거의 상태를 직접 관찰하여 조치하도록 할 수도 있다.
하수관거 제어시스템(100)은 우수토실(110) 쪽을 조명하는 조명기(180)를 포함할 수 있다. 조명기(180)는 상자 암거(101) 내의 천장에 장착되어 우수토실(110) 쪽을 조명할 수 있다. 조명기(180)는 야간에 우수토실(110) 쪽을 조명하거나, 어두운 상자 암거(101) 내에서 우수토실(110) 쪽을 조명함으로써, 관리자가 우수토실(110) 쪽을 편리하게 점검 또는 수리할 수 있게 한다. 또한, 조명기(180)는 카메라(170)의 촬영시 우수토실(110) 쪽을 조명함으로써, 촬영된 영상 품질을 높일 수도 있다.
조명기(180)는 관리자가 제어반(166)의 조명용 조작 스위치를 조작함에 따라 점등 또는 점멸하도록 컨트롤러(160)에 의해 제어될 수 있다. 또는, 조명기(180)는 평상시에 점멸되어 있다가, 관리자가 우수토실(110)이나 상자 암거(101)로 접근할 때 점등하도록 컨트롤러(160)에 의해 제어될 수 있다. 이 경우, 컨트롤러(160)는 우수토실(110)이나 상자 암거(101)로 접근하는 관리자의 움직임을 감지하는 센서로부터 제공된 정보를 기반으로 조명기(180)를 점등시키도록 제어할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 하수관거 제어시스템(100)에 의하면, 하수관거에 대한 자동 제어 실행 중 정전 등의 비상상황 발생시에도 하수관거를 효과적으로 통제할 수 있으며, 다양한 운전 모드를 통해 상황에 맞게 하수관거를 편리하게 통제할 수 있다.
한편, 도 15는 토사받이 장치가 구비된 예를 나타낸 단면 구성도이다. 도 16은 도 15에 대한 일부 평면도이다. 도 17은 도 15에 있어서, 토사받이 장치의 작용 예를 나타낸 단면 구성도이다.
도 15 내지 도 17을 참조하면, 하수관거 제어시스템(100)은 토사받이 장치(190)를 포함할 수 있다. 토사받이 장치(190)는 토사받이(191)와, 토사받이용 개폐판(192), 및 토사받이용 액추에이터(193)를 구비한다.
토사받이(191)는 토사 배출구(191a)를 갖고, 우수토실(110) 내에 배치된다. 토사받이(191)는 우수토실(110) 내의 상측 공간에 배치될 수 있다. 토사받이(191)는 토사 배출구(191a)를 제외한 부위가 막힌 형태로 이루어지고, 가장자리 부위가 우수토실(110)의 내벽 둘레를 따라 밀봉되게 고정될 수 있다. 토사받이(191)의 가장자리는 프레임(114)에 고정될 수 있다.
토사받이(191)는 토사 배출구(191a)가 토사받이용 개폐판(192)에 의해 폐쇄되면, 상부로 유입된 토사를 받아 저장할 수 있다. 토사받이(191)는 토사 배출구(191a)가 토사받이용 개폐판(192)에 의해 개방되면, 저장된 토사를 개방된 토사 배출구(191a)를 통해서만 우수토실(110)의 하측으로 배출시킬 수 있다.
토사받이용 개폐판(192)은 토사 배출구(191a)를 개폐한다. 토사받이용 개폐판(192)은 토사 배출구(191a)를 개폐함에 따라 토사 배출구(191a)를 통한 토사 배출을 허용하거나 차단할 수 있게 한다. 토사받이용 개폐판(192)은 토사 배출구(191a)의 한쪽 주변에 수평 축을 중심으로 회전 가능하게 힌지 결합되어 토사 배출구(191a)를 개폐할 수 있다.
토사받이용 액추에이터(193)는 토사받이용 개폐판(192)을 개폐 동작시키도록 컨트롤러(160)에 의해 제어된다. 토사받이용 액추에이터(193)는 공압 실린더를 포함하여 구성될 수 있다. 공압 실린더는 복동식 또는 단동식 공압 실린더로 이루어질 수 있다. 공압 실린더는 복수 개로 구비될 수 있다. 공압 실린더는 토사받이(191)의 하측에 배치된다. 공압 실린더의 실린더 몸체(193a)는 수평 축을 중심으로 회전 가능하게 토사받이(191)에 힌지 결합되고, 공압 실린더의 실린더 로드(193b)는 수평 축을 중심으로 회전 가능하게 토사받이용 개폐판(192)에 힌지 결합된다.
실린더 로드(193b)는 설정 길이만큼 신장됨에 따라 토사받이용 개폐판(192)을 토사 배출구(191a)의 폐쇄 위치로 회전시킬 수 있다. 이때, 실린더 몸체(193a)는 토사받이용 개폐판(192)의 원활한 회전을 위해 한쪽 방향으로 피벗 동작한다. 이 상태에서, 실린더 로드(193b)는 설정 길이만큼 수축됨에 따라 토사받이용 개폐판(192)을 토사 배출구(191a)의 개방 위치로 회전시킬 수 있다. 이때, 실린더 몸체(193a)는 토사받이용 개폐판(192)의 원활한 회전을 위해 반대 방향으로 피벗 동작한다.
이러한 토사받이 장치(190)의 작용 예를 설명하면 다음과 같다.
도 15에 도시된 바와 같이, 유출구용 개폐판(151)이 유출구(112)를 폐쇄하도록 동작하고, 유입구용 개폐판(120)이 상부 유입구(111)를 폐쇄한 상태로 침수되면, 유입구용 개폐판(120)의 원활한 작동을 위해 주변 부품 간에 마련된 여유 공간 등을 통해 토사가 우수토실(110) 내로 유입될 수 있다.
이때, 토사받이용 액추에이터(193)는 토사받이용 개폐판(192)을 폐쇄 동작시켜 토사받이(191)의 토사 배출구(191a)를 폐쇄한 상태로 유지시킨다. 토사받이(191)는 상부로부터 유입되는 토사를 받아서 저장함으로써, 우수토실(110)의 바닥으로 토사가 유입되어 쌓이는 것을 방지한다. 토사받이(191)는 설정 용량만큼 토사를 채우게 되면, 토사를 더 이상 유입시키지 않고 하천 등으로 흘러나가게 한다.
이와 같이, 토사받이 장치(190)에 의해 우수토실(110)의 바닥에 토사가 쌓이지 않게 되면, 유출구(112)를 폐쇄하고 있던 유출구용 개폐판(151)은 토사로 인한 저항 없이 원활하게 개방 동작할 수 있게 된다.
이후, 도 17에 도시된 바와 같이, 유입구용 개폐판(120)이 상부 유입구(111)를 개방시키도록 동작하고, 유출구용 개폐판(151)이 유출구(112)를 개방시키도록 동작하면, 토사받이용 액추에이터(193)는 토사받이용 개폐판(192)을 개방 동작시켜 토사받이(191)의 토사 배출구(191a)를 개방시킨다.
토사받이(191)에 저장된 토사는 상부 유입구(111)로부터 유입되는 하수에 씻겨 토사 배출구(191a)를 통해 우수토실(110)의 바닥으로 유입된 후, 유출구(112)를 통해 배출된다. 이때, 토사받이(191)에 저장되어 유출구(112)를 통해 배출되는 토사의 양은 토사받이 장치(190) 없이 우수토실(110)의 바닥에 쌓여 유출구(112)를 통해 배출되는 토사의 양보다 상당히 적게 된다. 그 결과, 우수토실(110)로부터 유출구(112)를 통해 하수종말처리장 등으로 배출되는 토사의 양이 최소화될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
110..우수토실 120..유입구용 개폐판
130..유입구용 액추에이터 131..복동식 공압 실린더
134..방향 제어 밸브 135a..제1 전동 밸브
135b..제2 전동 밸브 136..공압원
136c..드레인 밸브 141..기울기 센서
142..수위 센서 143..수질 측정기
150..유출구 개폐기 151..유출구용 개폐판
152..유출구용 액추에이터 160..컨트롤러
166..제어반 168..수동 조정부
170..카메라 180..조명기
190..토사받이 장치

Claims (8)

  1. 상부 유입구를 통해 하수를 유입하여 차집하고 차집된 하수를 유출구를 통해 유출하는 우수토실;
    상기 우수토실의 상부 유입구 쪽에 수평 축을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 것으로, 자중에 의해 상기 상부 유입구를 개방하도록 기울어진 상태에서 상부로 유입되는 하수의 양이 증가함에 따라 상기 상부 유입구를 폐쇄하도록 회전하여 중력식으로 작동하거나, 유입구용 액추에이터에 의해 상기 상부 유입구를 개폐하도록 회전하는 유입구용 개폐판;
    상기 유입구용 개폐판의 기울기를 측정하는 기울기 센서;
    상기 우수토실의 외부 수위를 측정하는 수위 센서; 및
    상기 기울기 센서 및 수위 센서로부터 측정된 정보를 제공받아 상기 유입구용 액추에이터를 제어하는 컨트롤러;
    를 포함하는 하수관거 제어시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 우수토실의 유출구를 개폐하도록 상기 컨트롤러에 의해 제어되는 유출구 개폐기를 포함하는 것을 특징으로 하는 하수관거 제어시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 복합 자동 모드 설정시 미리 입력된 기준 데이터에 따라 상기 유입구용 개폐판을 상기 유입구용 액추에이터에 의해 작동시키거나 중력식으로 작동시키는 것을 특징으로 하는 하수관거 제어시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    단일 자동 모드 설정시 입력되는 유입구용 개폐판의 개도 기준값과 수위 기준값에 따라 상기 유입구용 개폐판을 상기 유입구용 액추에이터에 의해 작동시키며, 수동 모드 설정시 입력되는 유입구용 개폐판의 개도율에 따라 상기 유입구용 개폐판을 상기 유입구용 액추에이터에 의해 작동시키며, 중력 모드 설정시 상기 유입구용 개폐판을 중력식으로 작동시키는 것을 특징으로 하는 하수관거 제어시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유입구용 액추에이터는,
    실린더 몸체의 양쪽 내부 공간에 선택적으로 공급되는 압축공기에 의해 실린더 로드가 상기 실린더 몸체에 대해 신축 동작함에 따라 상기 유입구용 개폐판을 개폐 작동시키는 복동식 공압 실린더;
    공압원으로부터 제공된 압축공기를 상기 실린더 몸체의 양쪽 내부 공간과 연통된 제1 및 제2 포트에 선택적으로 공급하는 방향 제어 밸브; 및
    복합 자동 모드 설정시 중력식 작동 조건에서 무정전 전원공급장치로부터 전원을 공급받아 상기 제1 및 제2 포트를 개방시키는 제1 및 제2 전동 밸브;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 하수관거 제어시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 우수토실은 상자 암거에 시공되며;
    상기 상자 암거 내의 천장에 장착되어 상기 우수토실 쪽을 조명하는 조명기를 포함하는 것을 특징으로 하는 하수관거 제어시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 우수토실의 외부 수질을 측정하는 수질 측정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 하수관거 제어시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    토사 배출구를 갖고 상기 우수토실 내에 배치되는 토사받이와, 상기 토사 배출구를 개폐하는 토사받이용 개폐판, 및 상기 토사받이용 개폐판을 개폐 동작시키도록 상기 컨트롤러에 의해 제어되는 토사받이용 액추에이터를 구비하는 토사받이 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 하수관거 제어시스템.
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