KR20210084043A

KR20210084043A - 수위 감지 센서 모듈 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20210084043A
Application number: KR1020190176940A
Authority: KR
Inventors: 김원효; 신규식; 차철웅
Original assignee: 한국전자기술연구원
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2021-07-07
Also published as: KR102409480B1

Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 수위 감지 센서 모듈은, 유체가 수용되는 수조, 상기 수조의 상부로 수직한 방향으로 형성되되, 외부유체가 유입되는 개방부가 형성되며 상기 수조의 상부면을 커버하도록 결합되는 커버부, 상기 커버부 내측에 결합되어, 상기 수조 내부의 유체의 표면상에 초음파를 조사하는 초음파 센서, 상기 수조의 하단부에 형성되어, 상기 유입된 유체의 압력을 센싱하는 제1 수압센서 및 상기 수조 내부 공간상에 온도를 센싱하도록 상기 커버부 또는 상기 수조 내측에 결합되는 온도센서를 포함한다. 이에 따라 수조 내부 유체 수위를 다양한 센서를 통해 보다 효과적이고 신뢰성 있게 측정 및 확인할 수 있다.

Description

수위 감지 센서 모듈 및 그 제어방법{SENSOR MODULE FOR SENSING WATER LEVEL AND CONTROL METHOD THE SAME}

본 발명의 일실시예는 수위 감지 센서 모듈 및 그 제어방법에 관한 것이다.

근래의 도시화에 따른 아스팔트 등의 도로 형성에 의하여 우천시 빗물을 흡수할 수 있는 토지의 면적이 감소하였다. 도시의 배수시스템에 의하여 강수에 따른 피해를 예방하고 있으나, 단시간에 많은 비가 내리는 국지성 호우가 발생하면 배수시스템이 처리할 수 있는 한계 강수량을 초과하게 되어 매해 지속적으로 인적 물적 피해가 발생하고 있는 실정이다.

이러한 호우에 따른 침수 여부를 확인하기 위하여 종래에는 초음파를 발생시키는 구성요소를 구비한 센서가 이용되었다. 이러한 종래의 센서는 초음파를 발생시킨 후, 발생시킨 초음파가 다시 센서로 복귀하는 시간 데이터를 기초로 수위를 측정하는 방식을 사용하였다.

KR

20-0461904

Y1

본 발명의 일실시예에 따른 목적은 외부 유입되는 유체의 수위를 초음파센서, 수압센서 및 온도센서를 통해 효과적인 상호 비교 및 보정을 통해 다양한 환경에서의 신뢰성 있는 유체 수위를 측정 및 확인할 수 있는 수위 감지 센서 모듈 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.

또한, 수위 감지 센서 모듈의 각 센서에 의한 다양한 측정값을 실시간으로 비교 및 보정할 수 있는 제어방법을 통해 보다 유효하고 신뢰성 있는 침수 및 수위 측정을 할 수 있는 수위 감지 센서 모듈 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 수위 감지 센서 모듈은, 유체가 수용되는 수조, 상기 수조의 상부로 수직한 방향으로 형성되되, 외부유체가 유입되는 개방부가 형성되며 상기 수조의 상부면을 커버하도록 결합되는 커버부, 상기 커버부 내측에 결합되어, 상기 수조 내부의 유체의 표면상에 초음파를 조사하는 초음파센서, 상기 수조 내부 공간상에 온도를 센싱하도록 상기 커버부 또는 상기 수조 내측에 결합되는 온도센서 및 상기 초음파센서 상기 제1 수압센서 및 상기 온도센서에 의한 측정값을 실시간으로 전송받고 이를 제어하는 모니터링 시스템부를 포함한다.

여기서, 상기 수조의 상부에 형성되며, 상기 수조 내부로 유입되는 유체의 접촉이 가능하도록 메쉬망 형상의 전도성을 갖는 메쉬전극을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 수조의 내측 유체의 수위를 외부에서 인식할 수 있도록, 상기 수조 내부에 유입된 유체수위가 증가하는 방향을 따라 형성된 투명한 윈도우창 및 상기 수조의 내부유체가 연통되도록 연결되고, 상기 수조의 유체수위가 증가하는 방향으로 형성된 소정유체가 포함되는 수위게이지부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 수조내부의 유체 수위가 증가하는 방향의 상단부에 형성되며, 외부공간으로부터 유입되는 유체의 유입통로의 개폐를 조절하기 위한 급수개폐조절부가 형성된 급수밸브 및 상기 수조내부의 바닥면에 형성되며, 외부공간으로 상기 수조 내부의 유체가 유출되는 유출통로의 개폐를 조절하기 위한 배수개폐조절부와 상기 유출통로상에 흐르는 유체의 압력을 센싱하기 위한 제2 수압센서가 형성된 배수밸브를 더 포함하고, 상기 모니터링 시스템부는 상기 초음파센서, 상기 제1 수압센서, 상기 제2 수압센서 및 상기 온도센서에 의한 측정값을 실시간으로 전송받고 이를 제어할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 수위 감지 센서 모듈의 제어방법은, 수조에 유입되는 유체에 의한 수위를 수위 감지 센서 모듈의 초음파센서 모듈이 측정하는 제1 센싱단계, 상기 수조에 유입되는 유체에 의한 수위를 상기 수위 감지 센서 모듈의 수압센서 모듈로부터 측정하는 제2 센싱단계, 상기 제1 센싱단계로 부터 측정된 제1 수위값과 상기 제2 센싱단계로부터 측정된 제2 수위값을 모니터링 시스템 모듈에서 비교하는 단계, 상기 제1 수위값 및 상기 제2 수위값을 통해 도출된 최종수위값을 토대로 기 설정된 위험수위값에 도달했는지 여부를 상기 모니터링 시스템 모듈에서 판단하는 단계 및 상기 최종수위값이 상기 기 설정된 위험수위값을 초과하는 경우, 상기 모니터링 시스템 모듈이 그 정보를 외부서버로 전송하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 제1 센싱단계로 부터 측정된 제1 수위값과 상기 제2 센싱단계로부터 측정된 제2 수위값을 모니터링 시스템 모듈에서 비교하는 단계는, 상기 제1 수위값과 상기 제2 수위값의 차이가 설정범위를 초과하는 경우에는, 상기 수조 내측에 결합된 온도센서 모듈을 통해 상기 초음파센서 모듈로부터 측정된 제1 수위값을 보정하여 재 비교하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 수위값 및 상기 제2 수위값을 통해 도출된 최종 수위값을 토대로 기 설정된 위험수위값에 도달했는지 여부를 상기 모니터링 시스템 모듈에서 판단하는 단계는, 상기 제1 수위값 및 상기 제2 수위값을 통해 도출된 최종 수위값이 기 설정된 측정수위값을 초과하는 경우에, 상기 수조의 하단부 일측에 형성되어 상기 수조 내부의 유체가 외부로 배출되도록 배출통로의 개폐를 조절하기 위한 배수개폐조절부가 개방되는 단계, 상기 배수개폐조절부를 통해 배출되는 유체의 상기 배출통로상의 유체압력을 수압센서 모듈을 통해 센싱하는 단계, 상기 수압센서부에 의해 계산된 상기 수조의 제3 수위값을 도출하는 단계 및 상기 제1 수위값, 상기 제2 수위값 및 상기 제3 수위값을 통해 도출된 최종 수위값을 토대로 기 설정된 위험수위값에 도달했는지 여부를 상기 모니터링 시스템 모듈에서 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 기 설정된 측정수위값은 상기 수조 내부의 유체의 수위가 상기 수조 내부에 설치된 상기 온도센서 모듈이 유체에 잠기지 않는 범위의 상기 수조 내부 공간상의 유체의 수위값으로 설정될 수 있다.

또한, 수조에 유입되는 유체에 의한 수위를 수위 감지 센서 모듈의 초음파센서 모듈이 측정하는 제1 센싱단계 이전에, 상기 수조의 유체 유입여부를 지속적으로 센싱하기 위해 전도성으로 형성된 메쉬전극이 상기 수조를 커버하는 커버부에 결합되어, 상기 메쉬전극과 유체의 접촉에 의한 저항변화를 센싱해, 상기 수조의 상단부에 유체의 유입을 위한 유체통로상에 형성된 급수개폐조절부를 개방하여 급수밸브를 통해 외부 유체가 상기 수조 내부로 유입되도록 하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 비나 다양한 외부 환경에 의한 침수 및 수위를 판단함에 있어서, 수위 감지 센서 모듈을 다양한 물리적인 요소를 통한 수위를 측정함으로써 어떠한 환경에서도 효과적이고 신뢰성 있는 수위측정 및 위험환경을 판단할 수 있는 효과가 있다.

또한, 초음파 센서에 의한 수위감지 및 수조 내부의 온도환경을 온도센서로 측정함으로써 다양한 환경에서도 초음파 센서에 의한 수위측정의 신뢰성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

또한, 수조의 내부 공간에 유체가 넘치거나 범람하여 내부 센서들에 의한 측정 신뢰성 저하를 막기 위해, 일정한 수조 내부 수위를 초과하는 경우에는 수조의 하단부의 배수밸브를 통해 적절한 외부 유출을 통해 수조 내부 수위를 유지할 수 있음과 동시에, 유출되는 유체의 압력값을 센싱하여 전체적인 유체 수위 측정의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 수조 상부의 유입되는 유체가 자연스럽게 접촉되는 메쉬전극을 형성함으로써 메쉬전극이 유체와 접촉되는 면적이나 부분을 센싱하여 정상범위 이상의 경우에는 유체유입의 장애물이나 장애가 있다고 판단되면 수조 상부의 급수밸브의 유입통로를 개방하여 외부 유체 유입을 원활하게 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수위 감지 센서 모듈;
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수위 감지 센서 모듈의 초음파 센서부의 작동 모식도 및
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수위 감지 센서 모듈 상부의 메쉬전극의 부분 확대도; 및
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수위 감지 센서 모듈의 제어방법을 위한 모식도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "일면", "타면", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하기로 하며, 동일한 참조부호는 동일한 부재를 가리킨다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수위 감지 센서 모듈, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수위 감지 센서 모듈의 초음파 센서의 작동 모식도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수위 감지 센서 모듈 상부의 메쉬전극의 부분 확대도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 수위 감지 센서 모듈은, 유체가 수용되는 수조(10), 상기 수조(10)의 상부로 수직한 방향으로 형성되되, 외부유체가 유입되는 개방부(11a)가 형성되며 상기 수조(10)의 상부면을 커버하도록 결합되는 커버부(11), 상기 커버부(11) 내측에 결합되어, 상기 수조(10) 내부의 유체의 표면상에 초음파를 조사하는 초음파 센서(40), 상기 수조(10)의 하단부에 형성되어, 상기 유입된 유체의 압력을 센싱하는 제1 수압센서(31), 상기 수조(10) 내부 공간상에 온도를 센싱하도록 상기 커버부(11) 또는 상기 수조(10) 내측에 결합되는 온도센서(50) 및 상기 초음파 센서(40) 상기 제1 수압센서(31) 및 상기 온도센서(50)에 의한 측정값을 실시간으로 전송받고 이를 제어하는 모니터링 시스템부(60)를 포함한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 수조(10)는 외부 유체를 유입하여 외부 환경에 의한 유체의 수위를 측정할 수 있게 된다. 예를 들어, 강수량의 측정이나 특정한 공간에서의 변화되는 유체의 수위를 실시간으로 측정하여, 이러한 측정값을 통한 경고나 특정한 환경설정을 할 수 있다. 수조(10)는 유체의 유입을 위해 상단의 커버부(11)는 유체유입을 위한 개방부(11a)가 형성된다. 개방부(11a)의 형태는 특별한 한정은 없으나 일반적인 유체의 유입이 원활할 수 있도록 구조적인 설계를 하는 것이 적절할 것이다.

초음파 센서(40)는 수조(10) 내부에 유입된 유체의 노출된 표면상에 초음파를 조사함으로써 수조(10) 내부 유체의 수위를 측정하게 된다. 그러므로 수조(10)의 상단부 또는 커버부(11)상에 결합되어 유입되는 유체에 의해 변동되는 수위를 실시간으로 센싱 및 측정할 수 있다. 초음파 센서(40)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 송신부(41)와 수신부(42)가 파라볼라 형태로 형성됨으로써 송수신의 신뢰성을 높여 실시간으로 변화되는 수조(10) 내부에 유입된 유체의 수위를 보다 효과적으로 측정할 수 있다.

여기서, 초음파 센서(40)에 의한 수위측정시에는, 초음파의 속도가 해당 공간의 밀도에 따라 미세한 차이가 발생하고, 이러한 공기의 밀도는 주위 환경에 의해 영향을 받는 요소이다. 그러므로, 수조(10) 내부에 온도센서(50)를 설치하여, 초음파 센서(40)에 의한 수위측정시에 실시간 온도를 측정하여, 온도의 급격한 변화나 환경에 의해 영향을 받을 수 있는 초음파 센서(40)의 측정치를 효과적으로 보정 및 보상할 수 있는 것이다.

수조(10)의 하단부에는 유체가 유입되어 차오르는 가장 하단부에 배치되어 유입된 유체의 압력에 의해 유입된 유체의 수위를 간접적으로 측정할 수 있다. 여기서, 도 1에 도시된 바와 같이, 수조(10)내측 하단부에 설치되어, 수조(10) 내부 공간에 유입된 유체의 압력을 측정할 수 있다. 이렇게 초음파 센서(40)와 제1 수압센서(31)의 두가지의 서로 다른 구성에 의한 수위측정을 통해 다양한 환경변화에도 유체 수위 측정의 신뢰성을 확보할 수 있는 것이다.

모니터링 시스템부(60)는 실질적인 각 센서에 의해 측정된 유체의 수위를 각각 비교하여 신뢰성 있는 측정값을 결정 및 이에 따른 다양한 외부 정보를 송출하는 기능을 한다. 특히, 각각의 센서에서 측정된 값을 통해 보다 신뢰성 있는 유체 수위를 측정할 수 있는 것이다. 모니터링 시스템부(60)는 수조(10) 내부에 유체의 유입속도가 급격하게 증가하거나 넘쳐흐르는 것을 실시간으로 센싱함으로써, 수조(10) 상단에 설치된 급수밸브(14)나 수조(10) 하단에 설치된 배수밸브(15)의 개방을 적절하게 조절함으로써 효과적인 유체의 수위측정 환경을 유지할 수 있다.

구체적으로, 급수밸브(14)는 실제 수조(10)의 상단의 개방부(11a)를 통해 유체가 유입되지만, 환경이나 장애물에 의해 그러한 유입경로가 차단되는 경우에는, 급수밸브(14)가 외부의 다른 영역에 연결되어 차선책으로 외부 환경에 의한 유체의 유입을 구현할 수 있다. 즉, 급수밸브(14)의 급수개폐조절부(14a)가 개방되면서, 외부의 유체가 급수밸브(14)를 통해 수조(10) 내부로 유입되어, 외부 환경에 맞는 적절한 수위를 측정할 수 있는 환경을 만들 수 있다.

배수밸브(15)는 수조(10) 내부의 유체가 범람하거나, 비정상적인 유체의 유입으로 수조(10) 내부공간에서의 유체 수위 측정에 장애가 발생될 염려가 생기는 경우에, 실시간으로 배수밸브(15)의 배수개폐조절부(15a)를 통한 유체 배출통로를 개방함으로써 급수밸브(14)를 통해 원활하게 유체를 배출할 수 있다. 뿐만 아니라, 이러한 배출통로상에 제2 수압센서(32)를 형성함으로써, 유출되는 유체의 압력을 센싱하여 현재 수조(10) 내부의 수위 값을 간접적으로 센싱하여, 다른 센서에 의한 측정값과 함께 수조(10) 내부 수위측정의 신뢰성을 확보할 수 있다. 여기서, 제2 수압센서(32)에 의한 측정값도 당연히 모니터링 시스템부(60)에서 함께 정보를 전송 받고 이를 통해 연산하여 효과적인 제어 및 정보를 송수신 할 수 있다.

기타, 수조(10)에는 내부의 유체의 수위를 시각적으로 확인할 수 있는 윈도우창(12)이 수위가 증가 또는 감소하는 경로방향으로 형성될 수 있다. 또한, 수조(10) 내부의 유체와 연동되도록 연결된 수조(10)의 길이방향으로 형성되어 수조(10) 내부의 유체 수위를 측정가능한 수위게이지부(13)를 물리적 구성으로 결합시킴으로써 단순히 모니터링 시스템부(60) 이외에소 직접 또는 간접적으로 수위의 증감을 확인하거나, 수위 감지 센서 모듈의 작동을 효과적으로 확인 및 검사할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수위 감지 센서 모듈의 제어방법을 위한 모식도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 수위 감지 센서 모듈의 제어방법은, 수조(10)에 유입되는 유체에 의한 수위를 수위 감지 센서 모듈의 초음파 센서(40)부가 측정하는 제1 센싱단계, 상기 수조(10)에 유입되는 유체에 의한 수위를 상기 수위 감지 센서 모듈의 수압센서(30)부로부터 측정하는 제2 센싱단계, 상기 제1 센싱단계로 부터 측정된 제1 수위값과 상기 제2 센싱단계로부터 측정된 제2 수위값을 모니터링 시스템 모듈(400)에서 비교하는 단계, 상기 제1 수위값 및 상기 제2 수위값을 통해 도출된 최종 수위값을 토대로 기 설정된 위험수위값에 도달했는지 여부를 상기 모니터링 시스템 모듈(400)에서 판단하는 단계 및 상기 최종 수위값이 상기 기 설정된 위험수위값을 초과하는 경우, 상기 모니터링 시스템 모듈(400)가 그 정보를 외부서버(500)로 전송하는 단계를 포함한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 먼저, 수조(10)에 유입되는 유체에 의한 수위를 초음파센서 모듈(100)이 측정하는 제1 센싱단계이다. 본 단계에서는 초음파센서 모듈(100)을 통해 수위 내부로 유입되는 유체의 수위를 측정하는 것이다. 구체적인 초음파센서 모듈(100)을 통한 유체의 수위측정은 상술한 본 발명의 일실시예에 따른 수위 감지 센서 모듈의 초음파 센서(40)에 의한 설명과 중복되므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

다음, 수조(10) 내부에 유입된 유체의 수위를 수압센서 모듈(200)을 통해 측정하는 제2 센싱단계이다. 제2 센싱단계는 제1 센싱단계와 다른 물리적인 요소를 통해 수조(10) 내부에 유입된 수위를 측정함으로써 보다 수위 측정의 신뢰성을 높일 수 있다.

다음, 제1 센싱단계에 의해 측정된 제1 수위값과 제2 센싱단계에 의해 측정된 제2 수위값을 모니터링 시스템 모듈(400)에서 비교하는 단계이다. 모니터링 시스템 모듈(400)은 유체 수위값에 따른 각각의 센싱값의 오차를 사전에 설정하여 오차범위 내인 경우에는 이를 평균 혹은 어느 하나의 수위값을 최종수위값으로 판단할 수 있다. 다만, 제1 수위값과 제2 수위값이 오차범위 이상의 편차를 보이는 경우에는 실질적인 수위 센싱의 문제가 발생될 소지가 많으므로 실질적인 수위 감지 센서 모듈의 수리 및 작동검사를 실시할 수 있다.

다음, 모니터링 시스템 모듈(400)로 부터 결정된 최종수위값으로 사전에 설정된 위험수위값을 비교하게 된다. 위험수위값은, 예를 들어, 강수량이나 강우량에 의한 수위가 위험한 단계에 이르는 수위값이거나, 위험수위 전단계의 경보 등의 발효를 위한 단계별 수위값으로 정의될 수 있다. 그 수위측정값이 사용용도에 따라 다양한 수위값을 설정 및 세팅할 수 있다.

다음, 위험수위값을 수조(10)를 통해 측정되는 유체의 수위는 외부 환경에 의한 강우량이나 강수량의 수위값이 될 수 있으므로, 위험수위값을 초과하는 수위값이 측정되는 경우에는 이러한 사실을 모니터링 시스템 모듈(400)과 이와 네트워크로 연결된 다양한 외부서버(500)로 이러한 정보를 송출할 수 있다. 외부서버(500)는 실질적인 위험을 관리하는 공공기관의 서버가 될 수 있을 것이다.

제1 수위값 및 제2 수위값을 도출된 최종수위값은 위험수위값 이외에도 기 설정된 측정수위값과 비교하여 특정한 프로세스를 구현할 수 있다. 측정수위값은 수조(10)내부의 유체유입을 원활하게 하거나, 유체유입에 의한 수조(10)의 범람 등의 경우에도 효과적으로 이를 조절하여 유체 내부의 수위센싱의 신뢰성을 유지하게 하기 위한 것이다.

즉, 최종수위값이 측정수위값을 초과하는 경우, 수조(10) 내부의 유체가 범람하는 경우라고 볼 수 있으므로, 이 경우는 수조(10)의 하단부에 형성된 배수밸브(15)를 통해 수조(10) 내부의 유체를 배출할 수 있다. 이를 위해 배수개폐조절부(15a)를 개방하는 단계를 포함한다.

다음, 배수개폐조절부(15a)가 개방되어 배수밸브(15)를 통과하는 유체의 압력을 수압센서 모듈(200)이 측정함으로써 또 다른 제3 수위값을 얻을 수 있다. 이 경우에는 제1 수위값, 제2 수위값과 함께 제3 수위값을 함께 고려하여 최종적인 최종수위값을 산출함으로써 모니터링 시스템 모듈(400)로부터 위험수위값 또는 측정수위값과의 비교에 의한 작동을 수행하게 할 수 있다.

측정수위값은 일반적으로는 수조(10)를 넘치는 정도의 수위를 설정할 수 있지만, 내부 온도센서 모듈(500) 등의 작동의 신뢰성을 위해 온도센서 모듈(500)이 잠기지 않는 적정한 범위의 수위를 단계적으로 설정할 수 있고, 이러한 설정과 동시에, 배수밸브(15)의 배수개폐조절부(15a)의 개방정도도 함께 단계적으로 제어될 수 있음은 물론이다.

또한, 수조(10) 내부에 유체의 유입이 원활하지 않은 경우에는 외부 환경에 의한 수조(10) 내부의 수위측정값의 신뢰도가 떨어질 수 있다. 이러한 상황을 고려하여, 수조(10) 상부에서 유체의 유입이 원활하게 이루어지는지 확인하여 이에 대한 대응 프로세스를 구현할 필요성이 있다.

이미 본 발명의 일실실예에 따른 수위 감지 센서 모듈에서 상술하였듯이, 수조(10)의 상단부에 유체유입을 위한 개방부가(20a)가 형성된 전도성의 메쉬전극(20)을 통해 유입되는 유체와의 접촉영역이나 여부에 따른 저항변화를 통해 그 유체유입이 원활하게 되고 있는지 등의 유입에 따른 장애여부를 효과적으로 센싱 및 판단할 수 있다. 이 경우, 수조(10)의 상부의 개방부(11a)를 통한 유체유입의 장애가 생기는 경우에는 수조(10)의 상단부에 수조(10) 외부와 유체가 연통되도록 형성된 급수밸브(14)를 이용할 수 있다. 급수밸브(14)는 외부의 다른 쪽의 유체유입의 경로를 만들어 놓음으로써, 수조(10) 내부에 직접적인 유체 유입이 곤란한 경우나 장애가 발생되는 경우, 급수개폐밸브를 개방하여 외부 유체의 유입을 원활하고 지속적으로 유지하도록 할 수 있다. 이러한 단계를 통해 수위 감지 센서 모듈의 작동 및 제어의 신뢰성을 효과적으로 향상시킬 수 있는 것이다.

또한, 제1 수위값과 제2 수위값을 비교하는 경우, 제1 수위값과 제2 수위값의 차이가 오차범위를 넘어선 차이를 보이는 경우이다. 이 경우에는 수조(10) 내측에 형성된 온도센서 모듈(300)에 의한 온도측정값으로 보정을 시도해볼 수 있다. 즉, 초음파센서 모듈(100)에 의한 수위측정은 공기의 매질에 의한 환경에 의해 오차가 발생될 수 있으므로, 수조(10) 내부의 초음파가 이동하는 공간상에 온도를 측정한 값으로부터 초음파센서 모듈(100)로부터 측정된 값을 적절하게 보정 및 보상할 수 있다. 그렇게 함으로써 외부환경이나 다양한 변화에도 수조(10) 내부 유체 수위를 효과적이고 신뢰성 있게 측정이 가능하다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 수위 감지 센서 모듈 및 그 제어 방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

100: 초음파센서모듈 200: 수압센서모듈
300: 온도센서모듈 400: 모니터링 시스템 모듈
500: 외부서버
10: 수조 11: 커버부
11a: 개방부 12: 윈도우창
13: 수위게이지부 14: 급수밸브
14a: 급수개폐조절부 15: 배수밸브
15a: 배수개폐조절부
20: 메쉬전극 20a: 개방부
30: 수압센서 31: 제1 수압센서
32: 제2 수압센서
40: 초음파센서 41: 송신부
42: 수신부
50: 온도센서
60: 모니터링 시스템부

Claims

유체가 수용되는 수조;
상기 수조의 상부로 수직한 방향으로 형성되되, 외부유체가 유입되는 개방부가 형성되며 상기 수조의 상부면을 커버하도록 결합되는 커버부;
상기 커버부 내측에 결합되어, 상기 수조 내부의 유체의 표면상에 초음파를 조사하는 초음파센서;
상기 수조 내부 공간상에 온도를 센싱하도록 상기 커버부 또는 상기 수조 내측에 결합되는 온도센서; 및
상기 초음파센서 상기 제1 수압센서 및 상기 온도센서에 의한 측정값을 실시간으로 전송받고 이를 제어하는 모니터링 시스템부를 포함하는 수위 감지 센서 모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 수조의 상부에 형성되며, 상기 수조 내부로 유입되는 유체의 접촉이 가능하도록 메쉬망 형상의 전도성을 갖는 메쉬전극을 더 포함하는 수위 감지 센서 모듈.
청구항 1에 있어서,
상기 수조의 내측 유체의 수위를 외부에서 인식할 수 있도록, 상기 수조 내부에 유입된 유체수위가 증가하는 방향을 따라 형성된 투명한 윈도우창; 및
상기 수조의 내부유체가 연통되도록 연결되고, 상기 수조의 유체수위가 증가하는 방향으로 형성된 소정유체가 포함되는 수위게이지부;를 더 포함하는 수위 감지 센서 모듈.
청구항 3에 있어서,
상기 수조내부의 유체 수위가 증가하는 방향의 상단부에 형성되며, 외부공간으로부터 유입되는 유체의 유입통로의 개폐를 조절하기 위한 급수개폐조절부가 형성된 급수밸브; 및
상기 수조내부의 바닥면에 형성되며, 외부공간으로 상기 수조 내부의 유체가 유출되는 유출통로의 개폐를 조절하기 위한 배수개폐조절부와 상기 유출통로상에 흐르는 유체의 압력을 센싱하기 위한 제2 수압센서가 형성된 배수밸브를 더 포함하고,
상기 모니터링 시스템부는 상기 초음파센서, 상기 제1 수압센서, 상기 제2 수압센서 및 상기 온도센서에 의한 측정값을 실시간으로 전송받고 이를 제어하는 수위 감지 센서 모듈.
수조에 유입되는 유체에 의한 수위를 수위 감지 센서 모듈의 초음파센서 모듈이 측정하는 제1 센싱단계;
상기 수조에 유입되는 유체에 의한 수위를 상기 수위 감지 센서 모듈의 수압센서 모듈로부터 측정하는 제2 센싱단계; 및
상기 제1 센싱단계로 부터 측정된 제1 수위값과 상기 제2 센싱단계로부터 측정된 제2 수위값을 모니터링 시스템 모듈에서 비교하는 단계;
상기 제1 수위값 및 상기 제2 수위값을 통해 도출된 최종수위값을 토대로 기 설정된 위험수위값에 도달했는지 여부를 상기 모니터링 시스템 모듈에서 판단하는 단계 및
상기 최종수위값이 상기 기 설정된 위험수위값을 초과하는 경우, 상기 모니터링 시스템 모듈이 그 정보를 외부서버로 전송하는 단계를 포함하는 수위 감지 센서 모듈의 제어방법.
청구항 5에 있어서,
상기 제1 센싱단계로 부터 측정된 제1 수위값과 상기 제2 센싱단계로부터 측정된 제2 수위값을 모니터링 시스템 모듈에서 비교하는 단계는,
상기 제1 수위값과 상기 제2 수위값의 차이가 설정범위를 초과하는 경우에는, 상기 수조 내측에 결합된 온도센서 모듈을 통해 상기 초음파센서 모듈로부터 측정된 제1 수위값을 보정하여 재 비교하는 단계;를 더 포함하는 수위 감지 센서 모듈의 제어방법.
청구항 6에 있어서,
상기 제1 수위값 및 상기 제2 수위값을 통해 도출된 최종 수위값을 토대로 기 설정된 위험수위값에 도달했는지 여부를 상기 모니터링 시스템 모듈에서 판단하는 단계는,
상기 제1 수위값 및 상기 제2 수위값을 통해 도출된 최종 수위값이 기 설정된 측정수위값을 초과하는 경우에, 상기 수조의 하단부 일측에 형성되어 상기 수조 내부의 유체가 외부로 배출되도록 배출통로의 개폐를 조절하기 위한 배수개폐조절부가 개방되는 단계;
상기 배수개폐조절부를 통해 배출되는 유체의 상기 배출통로상의 유체압력을 수압센서 모듈을 통해 센싱하는 단계;
상기 수압센서부에 의해 계산된 상기 수조의 제3 수위값을 도출하는 단계 및
상기 제1 수위값, 상기 제2 수위값 및 상기 제3 수위값을 통해 도출된 최종 수위값을 토대로 기 설정된 위험수위값에 도달했는지 여부를 상기 모니터링 시스템 모듈에서 판단하는 단계를 더 포함하는 수위 감지 센서 모듈의 제어방법.
청구항 7에 있어서,
상기 기 설정된 측정수위값은 상기 수조 내부의 유체의 수위가 상기 수조 내부에 설치된 상기 온도센서 모듈이 유체에 잠기지 않는 범위의 상기 수조 내부 공간상의 유체의 수위값으로 설정된 수위 감지 센서 모듈의 제어방법.
청구항 5에 있어서,
수조에 유입되는 유체에 의한 수위를 수위 감지 센서 모듈의 초음파센서 모듈이 측정하는 제1 센싱단계 이전에,
상기 수조의 유체 유입여부를 지속적으로 센싱하기 위해 전도성으로 형성된 메쉬전극이 상기 수조를 커버하는 커버부에 결합되어, 상기 메쉬전극과 유체의 접촉에 의한 저항변화를 센싱해, 상기 수조의 상단부에 유체의 유입을 위한 유체통로상에 형성된 급수개폐조절부를 개방하여 급수밸브를 통해 외부 유체가 상기 수조 내부로 유입되도록 하는 단계;를 더 포함하는 수위 감지 센서 모듈의 제어방법.