KR20220061558A - 상하수도관의 소리감지장치, 누수감시서버, 그리고 이들을 포함하는 누수 감시 시스템 - Google Patents

상하수도관의 소리감지장치, 누수감시서버, 그리고 이들을 포함하는 누수 감시 시스템 Download PDF

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Abstract

상하수도관의 누수 감시 시스템이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 상하수도관의 누수 감시 시스템은, 상하수도관에 상호 이격되게 설치되고, 기설정된 동작시간에 동작하여 상하수도관에 흐르는 물의 소리를 감지하며, 감지 동작 중 누수음이 감지되면, 기설정된 녹음시간 동안 물의 소리를 녹음하는 복수의 소리감지장치, 및 복수의 소리감지장치 중 누수음을 감지한 서로 인접한 한 쌍의 소리감지장치로부터 녹음된 물의 소리를 포함한 누수정보를 전송받고, 전송받은 누수정보를 이용하여 누수상세정보를 생성하는 누수감시서버를 포함한다.

Description

상하수도관의 소리감지장치, 누수감시서버, 그리고 이들을 포함하는 누수 감시 시스템 {Sound detecting device, system and server for watching leakage water supply and sewerage facilities}
본 발명은 상하수도관의 소리감지장치, 누수감시서버, 그리고 이들을 포함하는 누수 감시 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 물의 소리에 의해 상하수도관의 누수를 효율적으로 감지 및 감시할 수 있는 상하수도관의 소리감지장치, 누수감시서버, 그리고 이들을 포함하는 누수 감시 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 수돗물은 정수장에서 정수 처리된 뒤 공급된다. 안정적으로 수돗물을 공급하기 위해서는, 정수장으로부터 수요자의 계량기까지 물을 공급하기 위한 상수관망을 거치고, 수요자가 사용한 물을 배출하기 위해서는 하수관망을 거치도록 구성된다.
물은 인간생활에서 없어서는 안되는 요소이므로, 상수관망 및 하수관망은 도시를 포함한 생활시설의 필수적인 기반 시설이다. 이러한 상하수도관은 정수장으로부터 연결되는 관을 통해 수돗물을 이동시키는데, 주로 지하에 매설되는 형태로 형성된다.
이로 인해, 상하수도관이 파손되거나 노후되었을 때 그 상태를 정확하게 파악할 수 없는 문제점이 있다. 상하수도관이 파손되는 경우, 누수가 발생하여 경제적인 손실을 가져오게 되고, 노후관이 방치되면 녹물이 발생할 수 있으며, 파손 부위를 통해 오염물질이 침투하여 수질 관리에 문제가 발생한다.
상하수도관을 관리하는 주체에서는 수질 관리 문제를 해소하기 위하여, 상하수도관의 설치시기에 따라 노후관을 순차적으로 교체하는 방안을 사용한다. 하지만, 상하수도관의 파손이 노후 상태와 반드시 비례하지는 않는다. 상하수도관의 상태는 매설된 땅의 상태에 따라서도 현저히 차이가 발생한다. 그러므로, 노후관을 순차적으로 교체하는 방안은 실질적으로 파손된 상하수도관만을 골라내 교체하는 것이 아니라, 경제성 및 효율성 측면에서 매우 바람직하지 못한 방안이다.
이에, 상하수도관에 직접적으로 파손이 발생한 위치를 찾아내어 해당 관만을 교체하도록 하기 위한 방안들이 제시되고 있다. 예를 들면, 상하수도관의 외주면에 소리감지센서를 부착시켜 물의 흐름에 의해 발생되는 소리를 감지하는 방안이 있다.
이 방안은, 누수가 발생하였을 경우 물의 소리가 달라진다는 점에서 착안한 것으로, 설치가 용이한 장점이 있으나, 소리감지센서가 상하수도관의 외주면에 설치되는 것이어서, 파이프의 두께 및 파이프의 재질에 따라 소리 감지에 큰 영향을 받게 되어, 정확한 소리를 측정하기 어려운 문제점이 있다.
국내등록특허 제10-1107085호(2012. 1. 11. 공개)
전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 상하수도관 내에 흐르는 물의 소리를 이용하여 정확하게 누수를 감지하고 누수와 관련된 정보를 파악하여 효율적으로 누수를 감시할 수 있는 상하수도관의 소리감지장치, 누수감시서버, 그리고 이들을 포함하는 누수 감시 시스템을 제시하는 데 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 상하수도관의 소리감지장치는, 상하수도관 내의 물의 소리를 감지하는 수중 소리센서, 물의 온도를 측정하는 온도센서, 및 수중 소리센서 및 온도센서가 기설정된 동작시간에 동작하도록 제어하고, 감지 동작 중 누수음이 감지되면, 기설정된 녹음시간 동안 수중 소리센서에 의해 감지된 물의 소리를 녹음하는 제어기를 포함한다.
바람직하게, 상하수도관에 상호 이격되게 복수개가 설치될 수 있다.
또한 바람직하게, 제어기는, 녹음된 물의 소리, 측정된 물의 온도, 및 물의 소리에 대한 녹음 시간을 포함하는 누수정보를 생성하고, 생성된 누수정보를 외부 서버로 전송할 수 있다.
또한 바람직하게, 일단은 상하수도관의 일측에 서로 이격되게 형성된 홀에 고정되고, 타단에는 밸브가 설치되는 복수의 서브관을 더 포함할 수 있다.
또한 바람직하게, 밸브를 닫은 상태에서 서브관의 타단에 소리감지장치를 설치하고, 소리감지장치를 설치한 이후에 밸브를 열어 둘 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 상하수도관의 누수감시서버는, 상하수도관에 설치된 복수의 소리감지장치 중 누수음을 감지한 소리감지장치로부터 누수정보를 전송받는 네트워크 인터페이스부, 전송받은 누수정보를 이용하여 누수상세정보를 생성하는 정보 생성부, 및 일정 주기에 따라 복수의 소리감지장치의 시간을 일괄적으로 동기화시키는 동기화부를 포함한다.
바람직하게, 정보 생성부는, 전송받은 누수정보를 이용하여 누수지점을 산출하고, 산출된 누수지점을 상하수도관 지도에 표시하여 지도정보를 생성하며, 생성된 지도정보를 누수상세정보에 포함시킬 수 있다.
또한 바람직하게, 정보 생성부는, 누수정보에 포함되어 있는 물의 온도를 반영하여 누수음이 소리감지장치에 전달된 속도를 파악하고, 누수음이 상기 복수의 소리감지장치에 전달된 시간 차이를 상호상관(Cross-correlation) 연산하여 누수 위치를 판단할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 상하수도관의 누수 감시 시스템은, 상하수도관에 상호 이격되게 설치되고, 기설정된 동작시간에 동작하여 상하수도관에 흐르는 물의 소리를 감지하며, 감지 동작 중 누수음이 감지되면, 기설정된 녹음시간 동안 물의 소리를 녹음하는 복수의 소리감지장치, 및 복수의 소리감지장치 중 누수음을 감지한 서로 인접한 한 쌍의 소리감지장치로부터 녹음된 물의 소리를 포함한 누수정보를 전송받고, 전송받은 누수정보를 이용하여 누수상세정보를 생성하는 누수감시서버를 포함한다.
바람직하게, 소리감지장치는, 물의 소리를 감지하는 수중 소리센서, 물의 온도를 측정하는 온도센서, 및 수중 소리센서 및 온도센서가 동작시간에 동작하도록 제어하고, 수중 소리센서에 의해 감지된 물의 소리를 녹음하는 제어기를 포함할 수있다.
또한 바람직하게, 누수감시서버는, 전송받은 누수정보를 이용하여 누수지점을 산출하고, 산출된 누수지점을 상하수도관 지도에 표시하여 지도정보를 생성하며, 생성된 지도정보를 누수상세정보에 포함시킬 수 있다.
또한 바람직하게, 제어기는 녹음된 물의 소리, 측정된 물의 온도, 및 물의 소리에 대한 녹음 시간을 포함하는 누수정보를 생성하고, 생성된 누수정보를 누수감시서버로 전송할 수 있다.
또한 바람직하게, 제어기는, 수중 소리센서에 의해 누수음이 감지되면, 기설정된 녹음가능시간이 되었을 때 물의 소리를 녹음할 수 있다.
또한 바람직하게, 누수감시서버는, 일정 주기에 따라 제어기의 시간을 일괄적으로 동기화시킬 수 있다.
또한 바람직하게, 누수감시서버는, 누수정보에 포함되어 있는 물의 온도를 반영하여 누수음이 소리감지장치에 전달된 속도를 파악하고, 누수음이 복수의 소리감지장치에 전달된 시간 차이를 상호상관(Cross-correlation) 연산하여 누수 위치를 판단할 수 있다.
또한 바람직하게, 일단은 상하수도관의 일측에 서로 이격되게 형성된 홀에 고정되고, 타단에는 밸브가 설치되는 복수의 서브관을 더 포함할 수 있다.
또한 바람직하게, 밸브를 닫은 상태에서 서브관의 타단에 소리감지장치를 설치하고, 소리감지장치를 설치한 이후에 밸브를 열어 둘 수 있다.
본 발명에 따르면, 물을 매질로 하여 소리를 감지할 수 있는 수중 소리센서를 이용하고, 수중 소리센서에 의해 감지되는 누수음을 통해 얻어지는 정보에 의해 누수와 관련된 구체적인 정보들을 파악할 수 있는 상하수도관의 소리감지장치, 누수감시서버, 그리고 이들을 포함하는 누수 감시 시스템을 제공하는 효과가 있다.
상하수도관이 누수 발생시 누수가 발생된 지점까지 파악하여 관리자에게 알려줌으로써, 불필요한 상하수도관의 교체를 막고, 누수로 인한 사고 및 피해를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상하수도관 누수 감시 시스템의 네트워크 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소리감지장치의 블럭도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소리감지장치의 설치 예를 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소리감지장치의 다른 설치 예를 보인 도면,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 누수감시서버의 블럭도,
도 6은 상하수도관에 누수가 발생하지 않았을 경우의 상태를 설명하기 위한 도면,
도 7은 상하수도관에 누수가 발생하였을 때 소리감지장치의 미동작 시간에서의 상태를 설명하기 위한 도면, 그리고,
도 8은 상하수도관에 누수가 발생하였을 때 소리감지장치의 동작 시간에서의 상태를 설명하기 위한 도면이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시 예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
어떤 엘리먼트, 구성요소, 장치, 또는 시스템이 프로그램 또는 소프트웨어로 이루어진 구성요소를 포함한다고 언급되는 경우, 명시적인 언급이 없더라도, 그 엘리먼트, 구성요소, 장치, 또는 시스템은 그 프로그램 또는 소프트웨어가 실행 또는 동작하는데 필요한 하드웨어(예를 들면, 메모리, CPU 등)나 다른 프로그램 또는 소프트웨어(예를 들면 운영체제나 하드웨어를 구동하는데 필요한 드라이버 등)를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 어떤 엘리먼트(또는 구성요소)가 구현됨에 있어서 특별한 언급이 없다면, 그 엘리먼트(또는 구성요소)는 소프트웨어, 하드웨어, 또는 소프트웨어 및 하드웨어 어떤 형태로도 구현될 수 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상하수도관 누수 감시 시스템의 네트워크 구성도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상하수도관 누수 감시 시스템은 서로 무선 통신망을 통해 통신이 가능하도록 연결되는 누수감시서버(100), 및 복수의 소리감지장치(200)를 포함한다.
누수감시서버(100)는 소리감지장치(200)에 의해 상하수도관에 누수가 발생하였음이 감지되면, 누수 감지에 의해 획득되는 정보를 이용하여 누수와 관련된 상세한 정보를 추출 및 산출한다.
소리감지장치(200)에서 누수 감지로 인해 획득되는 정보를 누수정보라 한다. 누수정보는, 녹음된 물의 소리, 물의 온도, 및 물의 소리에 대한 녹음 시간을 포함한다. 누수감시서버(100)에서는 소리감지장치(200)로부터 누수정보를 전송받아 이를 이용하여 누수와 관련된 상세한 정보를 추출 및 산출한다. 이때, 누수감시서버(100)에서 생성하는 누수와 관련된 상세한 정보를 누수상세정보라 한다. 누수상세정보는, 누수정보와 함께 누수가 발생한 지점에 대한 정보를 포함한다.
누수감시서버(100)에서 누수정보를 이용하여 누수지점을 산출할 때, 누수음을 감지한 한 쌍의 소리감지장치에서 전송한 데이터를 기공지된 상호상관(Cross-Correlation)으로 시간차 분석을 통해 산출할 수 있으며, 물의 온도에 따른 소리 속도 보상을 통해 보다 정확한 누수 위치를 파악할 수 있다.
누수감시서버(100)는 상하수도관에 설치된 복수의 소리감지장치(200)와 무선 네트워크를 통해 통신하여 상호간의 정보를 송수신한다. 누수감시서버(100)에 관하여는 후술하는 도 2에서 보다 상세히 설명한다.
소리감지장치(200)는 상하수도관에 상호 이격되게 설치된다. 즉, 소리감지장치(200)는 한 지점의 상하수도관에 복수 개가 설치되는 것으로, 누수감시서버(100)와의 무선 통신이 가능하고, 누수 감지를 위해 필요한 동작을 수행함에 있어 효율적인 동작이 가능한 범위가 되도록 실험적으로 그 설치 간격을 설정하도록 한다. 소리감지장치(200)의 설치 예는 도 3에서 보다 상세히 설명한다.
또한, 소리감지장치(200)는 기설정된 동작시간에 동작하여 상하수도관에 흐르는 물의 소리를 감지하며, 감지 동작 중 누수음이 감지되면 기설정된 녹음시간 동안 물의 소리를 녹음한다. 이러한 동작을 수행하는 소리감지장치(200)에 관하여는 후술하는 도 2에서 보다 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소리감지장치의 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소리감지장치(200)는 수중소리센서(210), 온도 센서(220), 통신기(230), 메모리(240), 및 제어기(250)를 포함한다. 본 실시예에 도시한 소리감지장치(200)는 도 1에 도시한 소리감지장치(200)의 공통적인 구성이다.
수중 소리센서(210)는 상하수도관 내에 흐르는 물의 소리를 감지한다. 수중 소리센서(210)로는 마이크로폰(microphone)과 같은 소리를 감지할 수 있는 여러 소리센서가 적용될 수 있으나, 반드시 수중에서 사용이 가능한 형태가 적용되어야 한다.
수중 소리센서(210)는 상하수도관 내에 흐르는 물을 소리를 전달하는 매질로 활용하여 소리를 감지하는 것으로, 상하수도관의 종류에 관계없이 일정한 감지 성능을 확보할 수 있는 장점이 있다.
온도 센서(220)는 상하수도관 내에 흐르는 물의 온도를 측정한다. 온도 센서(220)는 수중 소리센서(210) 인근에 설치되어야 한다. 본 소리감지장치(200)에 온도 센서(220)가 적용된 것은, 물의 온도에 따라 소리의 전달속도가 달라지기 때문이다.
보다 구체적으로, 물의 전달속도가 15℃ 온도의 물에서는 초당 1433m, 20℃ 온도의 물에서는 초당 1483m를 나타내는데, 온도가 1℃ 상승할 때마다 전달속도는 4.6m가 빨라지는 형태를 보인다. 그러므로, 누수감시서버(100)에서 정확한 누수지점을 찾아내기 위해서는 누수음이 전달되는 속도를 정확히 알아야 하고, 누수음이 전달되는 속도를 정확히 알기 위해서는 누수음이 발생하였을 때의 물의 온도를 알아야 한다. 이와 같이, 물의 온도에 따라 물이 누수음을 전달하는 속도가 달라짐에 따라 누수감시서버(100)에서는 누수정보에 포함되어 있는 물의 온도를 반영하여 누수음이 소리감지장치(200)에 전달된 속도를 파악할 수 있다.
통신기(230)는 본 소리감지장치(200)가 누수감시서버(100)와 통신할 수 있도록 무선 통신을 지원한다. 예를 들면, 통신기(230)는 후술하는 제어기(250)의 제어에 의해 누수정보를 누수감시서버(100)로 전송할 수 있고, 누수감시서버(100)에 의한 시간 동기화 동작시 시간정보를 전송받을 수 있다.
본 실시예에서는 소리감지장치(200)마다 각각의 통신기(230)가 구비되는 형태를 예시하였으나, 이는 구성 및 설명의 편의를 위한 것으로 필요에 의해 설계 변경이 가능하다. 예를 들면, 적은 개수(예를 들면, 3개 내지 4개)의 소리감지장치(200)가 그룹화되어 각 그룹에 하나의 통신기(230)가 유선으로 연결된 형태도 가능하다.
메모리(240)는 본 소리감지장치(200)의 동작에 필요한 정보를 저장한다. 예를 들면, 메모리(240)는 누수감시서버(100)가 시간 동기화를 위해 시간정보를 전송하면, 이 시간정보를 저장한다. 또한, 소리감지장치(200)가 지속적으로 동작하는 것이 아니므로, 소리감지장치(200)가 동작하여야 하는 동작시간을 저장한다.
제어기(250)는 본 소리감지장치(200)의 전반적인 기능을 제어한다. 제어기(250)는 수중 소리센서(210) 및 온도 센서(220)가 기설정된 동작시간에 동작하도록 제어한다. 즉, 제어기(250)는 동작시간이 아닌 시간에는 수중 소리센서(210) 및 온도 센서(220)가 동작하지 않도록 한다.
또한, 제어기(250)는 수중 소리센서(210)에 의해 감지된 물의 소리에서 누수음이 감지되면, 기설정된 녹음시간 동안 물의 소리를 녹음한다. 이후, 제어기(250)는 수중 소리센서(210)에 의해 획득되는 녹음된 물의 소리, 온도 센서(220)에 의해 획득되는 물의 온도, 및 메모리(240)에 저장되어 있는 물의 소리에 대한 녹음 시간이 포함된 누수정보를 생성한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소리감지장치의 설치 예를 설명하기 위한 도면이다.
본 상하수도관의 누수 감시 시스템에는 복수의 소리감지장치(200)가 적용된다. 복수의 소리감지장치(200)는 기설정된 설치간격으로 서로 이격되어 상하수도관(300)에 직접 설치된다.
복수의 소리감지장치(200)는 상하수도관(300) 내에 흐르는 물의 소리 및 온도를 감지하기 위하여 상하수도관(300)에 직접 설치되며, 각각이 상호 이격되게 배치된다.
도시한 바와 같이, 상하수도관(300)에 소리감지장치들(200a 내지 200f)이 이격되게 배치되며 본 실시예에서는 일정한 간격으로 배치된 것으로 하고 이 간격을 L로 표기하여 설명한다. 예를 들면, L은 1km일 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소리감지장치의 다른 설치 예를 보인 도면이다.
이전 실시예에서는 소리감지장치(200)가 상하수도관(300)의 천공된 지점에 직접 설치된 상태를 예시하였으나, 본 실시예에서는 소리감지장치(200)가 상하수도관(300)에 직접 설치되지 않고 서브관(310)을 통해 설치되는 것을 예시하였다.
도시한 바와 같이, 상하수도관(300)의 일측에 천공이 행해지고, 이 천공 부위에는 상하수도관(300)과 직각을 이루는 서브관(310)이 설치된다. 즉, 서브관(310)의 일측이 상하수도관(300)의 천공 부위에 연결되고, 타측에는 소리감지장치(200)가 설치된다.
이때, 소리감지장치(200)가 설치되는 서브관(310)의 타측에는 물의 흐름을 막을 수 있는 밸브(320)가 설치되어 있다. 즉, 밸브(320)는 서브관(310)과 소리감지장치(200)의 중간에 개재되어 있는 형태이다.
이때, 주의해야 할 것은 서브관(310)을 상하수도관(300)에 설치할 때 그 설치 순서이다. 밸브(320)가 연결된 서브관(310)을 상하수도관(300)에 연결할 때 밸브(320)를 닫은 상태에서 서브관(310)을 상하수도관(300)의 천공 부위에 연결한다. 이후, 밸브(320)가 설치된 측의 서브관(310)의 단부에 소리감지장치(200)를 설치한 다음, 밸브(320)를 열어 상하수도관(300)의 물이 서브관(310)으로 유입되도록 하여 소리감지장치(200)에 물이 닿도록 한다.
이러한 구조는 상하수도관(300)에 설치되는 복수의 소리감지장치(200)에 동일하게 적용하도록 한다. 이와 같이, 서브관(310)에 소리감지장치(200)가 설치되는 형태에서도 소리감지장치(200)들간의 간격은 상호 일정하게 유지되어야 한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 누수감시서버의 블럭도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 누수감시서버(100)는 네트워크 인터페이스부(110), 동기화부(120), 정보 생성부(130), 사용자 인터페이스부(140), 저장부(150), 및 제어부(160)를 포함한다.
네트워크 인터페이스부(110)는 본 누수감시서버(100)의 네트워크 통신을 지원하는 것으로, 복수의 소리감지장치(200)에 구비된 통신기(230)와 통신이 가능하여 정보를 상호 송수신할 수 있도록 한다. 예를 들면, 네트워크 인터페이스부(110)는 복수의 소리감지장치(200) 중 누수음을 감지한 소리감지장치로부터 누수정보를 전송받을 수 있다.
동기화부(120)는 일정 주기에 따라 복수의 소리감지장치(200)의 시간을 일괄적으로 동기화시킨다. 동기화부(120)에서는 GPS(Global Positioning System) 등을 이용하여 시간정보를 취득할 수 있으며, 취득한 시간정보에 따라 복수의 소리감지장치(200)가 동일한 시간정보를 가지고 있을 수 있도록 한다.
정보 생성부(130)는 네트워크 인터페이스부(110)를 통해 전송받은 누수정보를 이용하여 누수상세정보를 생성한다. 보다 구체적으로, 정보 생성부(130)는 누수정보를 이용하여 누수지점을 산출하고, 산출된 누수지점을 기보유하고 있는 상하수도관 지도에 표시하여 지도정보를 생성한다. 또한, 정보 생성부(130)는 지도정보를 누수상세정보에 포함시킬 수 있다.
또한, 정보 생성부(130)는 누수정보에 포함되어 있는 물의 온도를 반영하여 누수음이 소리감지장치(200)에 전달된 속도를 파악하고, 누수음이 복수의 소리감지장치(200)에 전달된 시간 차이를 상호상관(Cross-correlation) 연산하여 누수 위치를 판단한다. 정보 생성부(130)에서 상호상관 연산을 통해 누수 위치를 판단하는 것은 기공지된 기술에 따른다.
사용자 인터페이스부(140)는 누수감시서버(100)와 사용자(혹은 관리자)와의 인터페이스를 지원하는 것으로, 누수가 발생하여 복구가 필요한 경우가 발생하였을 때 누수상세정보를 사용자에게 제공할 수 있다.
저장부(150)는 누수감시서버(100)의 동작에 필요한 모든 정보를 저장한다. 예를 들면, 저장부(150)는 정보 생성부(130)에서 누수상세정보 생성시 필요한 상하수도관 지도정보를 저장하고 있을 수 있다.
제어부(160)는 누수감시서버(100)의 전반적인 기능을 제어한다. 즉, 제어부(160)는 네트워크 인터페이스부(110), 동기화부(120), 정보 생성부(130), 사용자 인터페이스부(140), 및 저장부(150)들 간의 신호 입출력을 제어한다.
도 6은 상하수도관에 누수가 발생하지 않았을 경우의 상태를 설명하기 위한 도면이다.
(a)는 소리감지장치(200)가 설치된 상하수도관(300)의 일부를 나타낸 것으로, 터널처럼 긴 형태의 상하수도관(300) 중 한 쌍의 소리감지장치(M1 및 M2)가 설치된 부분만을 도시하였다. 한 쌍의 소리감지장치(M1 및 M2)는 L만큼 이격되어 설치되어 있다.
(a)의 상하수도관(300)에 누수가 발생하지 않았을 경우에 한 쌍의 소리감지장치(M1 및 M2)에 의해 감지된 소리 레벨을 그래프화하여 (b)에 도시하였다.
(b)를 참조하면, A는 도면 상 좌측의 소리감지장치(M1)에 의해 감지된 소리 레벨을 나타낸 것이고, B는 도면 상 우측의 소리감지장치(M2)에 의해 감지된 소리 레벨을 나타낸 것이다.
상하수도관(300)에 누수가 발생하지 않은 경우, 혹은 물의 흐름이 최소화되는 야간 시간대의 경우에는 한 쌍의 소리감지장치(M1 및 M2) 모두 화이트 노이즈 수준의 소리만을 감지하게 된다.
도 7은 상하수도관에 누수가 발생하였을 때 소리감지장치의 미동작 시간에서의 상태를 설명하기 위한 도면이다.
한 쌍의 소리감지장치(M1 및 M2) 사이의 상하수도관(300)에서 누수가 발생하였음을 가정한다. 이때, 한 쌍의 소리감지장치(M1 및 M2)가 동작시간이 아닐 경우에는 본 상하수도관의 누수 감시 시스템에 의한 누수 감시 동작이 동작하지 않는다.
즉, 복수의 소리감지장치(200)는 기설정된 동작시간에만 동작하도록 설정되어 있다. 그 이유는 상하수도관(300)에 많은 양의 물이 흐르는 시간에는 누수음의 측정이 효과적으로 이루어지지 않기 때문에, 물의 사용이 적은 시간대를 실험적으로 동작시간으로 설정하도록 한다.
한 쌍의 소리감지장치(M1 및 M2)는 간격 L만큼 이격되어 있고, 한 쌍의 소리감지장치(M1 및 M2)의 중간 어느 지점에서 누수가 발생하였다면, 소리감지장치(M1)에서 누수지점(P)까지의 거리를 D1이라 하고, 소리감지장치(M2)에서 누수지점(P)까지의 거리를 D2라 한다.
만약, 현재 복수의 소리감지장치(200)가 동작시간이라면, 누수음이 물을 타고 전달되어 한 쌍의 소리감지장치(M1 및 M2)가 누수음을 감지하고 누수정보를 생성할 것이다. 이 경우, (b)와 같은 그래프가 얻어질 수 있다.
(b)의 그래프는 복수의 소리감지장치(200)가 항상 켜져 있는 상황일 경우에 측정될 수 있는 소리 레벨을 그래프화한 것이다. 도시한 바와 같이, 상하수도관(300)에 누수가 발생하지 않았을 경우에는 도 5의 (b)에서와 같이 화이트 노이트 수준의 소리만이 감지되다가(T0 이전) 누수가 발생된 시점(T0)으로부터 점차 증가하여 높은 수준의 소리 레벨을 보이게 된다.
한 쌍의 소리감지장치(M1 및 M2)는 누수지점(P)과의 거리가 서로 상이하므로, 소리감지장치(M1)의 소리레벨 그래프(A')과 소리감지장치(M2)의 소리레벨 그래프(B')는 서로 비슷한 형태이나 시간 차이를 보이게 된다.
T0는 누수가 발생된 시점이고, T1은 누수음이 소리감지장치(M1)에 도달한 시간이며, T2는 누수음이 소리감지장치(M2)에 도달한 시간이다. 여기서, T1-T2를 알면 누수지점을 알아낼 수 있다. 하지만, 본 실시예에서는 복수의 소리감지장치(200)가 미동작시간이므로, (b)의 그래프에 의한 데이터는 실질적으로 얻어지지 않는다.
도 8은 상하수도관에 누수가 발생하였을 때 소리감지장치의 동작 시간에서의 상태를 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에서는, 상하수도관(300)에 누수가 지속적으로 발생하고 있는 상태에서 복수의 소리감지장치(200)의 동작시간이 되어 시스템이 동작을 시작하였음을 예로 들어 설명한다. 시스템의 동작시간은 대부분 사용자들의 물 사용이 적은 시간대 예를 들면, 새벽 2시로 설정될 수 있다.
시스템의 동작시간이 되면, 제어기(250)는 누수감시서버(100)와의 통신 및 다른 제어기와의 통신을 통해 복수의 소리감지장치(200)들이 사용하는 시간 동기화를 진행한다. 물 속에서는 소리의 속도가 매우 빠르기 때문에, 정확한 누수상세정보를 파악하기 위해서는 복수의 소리감지장치(200)들 간의 시간 동기화가 매우 중요하다.
도 6에서 설명한 바와 같이, 한 쌍의 소리감지장치(M1 및 M2) 사이의 누수지점(P)에서 누수가 발생하고 있는 상태로, 누수음이 물을 타고 전달되어 한 쌍의 소리감지장치(M1 및 M2)에서 누수음을 감지하게 된다.
한 쌍의 소리감지장치(M1 및 M2)가 동작시간이 되어 동작을 시작했을 때 즉시 누수음이 감지되었을 경우의 소리 레벨을 (b)에 나타내었다. A”는 소리감지장치(M1)의 소리 레벨 그래프이고, B”는 소리감지장치(M2)의 소리 레벨 그래프이다. 여기에서는 이미 누수가 발생한 상태에서 한 쌍의 소리감지장치(M1 및 M2)가 동작을 시작했으므로, 처음부터 누수음 수준의 소리가 감지된다. 이때 중요한 것은, 한 쌍의 소리감지장치(M1 및 M2)가 동일한 시간에 소리를 취득하여야 한다는 것이다.
소리감지장치(M1)은 누수음이 감지되면, 수중 소리센서(210)에 의해 기설정된 녹음시간 동안 물의 소리를 녹음하고, 온도 센서(220)에 의해 물의 온도를 측정하도록 한다. 이후, 누수감시서버(100)에서는 녹음된 물의 소리, 물의 온도, 및 녹음된 시간을 이용하여 누수지점(P)으로부터 누수음이 소리감지장치(M1)에 도달한 시간을 계산한다.
또한, 소리감지장치(M2)은 누수음이 감지되면, 수중 소리센서(210)에 의해 기설정된 녹음시간 동안 물의 소리를 녹음하고, 온도 센서(220)에 의해 물의 온도를 측정하도록 한다. 이후, 누수감시서버(100)에서는 녹음된 물의 소리, 물의 온도, 및 녹음된 시간을 이용하여 누수지점(P)으로부터 누수음이 소리감지장치(M2)에 도달한 시간을 계산한다.
누수감시서버(100)에서는 누수음이 소리감지장치(M1)에 도달한 시간(T1)과 누수음이 소리감지장치(M2)에 도달한 시간(T2)의 차이를 알면, 누수 지점(P)을 파악할 수 있다.
누수감시서버(100)에서는 누수지점(P)이 파악되면, 기보유하고 있는 상하수도관 지도에 누수 지점(P)을 표시하여 지도정보를 생성한다. 이러한 동작에 의해, 관리자는 지도정보에 의해 손쉽게 누수가 발생한 지점을 파악할 수 있으며, 관리자는 해당 지점에 대한 신속한 조치를 취할 수 있어 누수로 인한 피해를 방지할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 누수감시서버 200 : 소리감지장치
210 : 수중 소리센서 220 : 온도 센서
230 : 통신기 240 : 메모리
250 : 제어기

Claims (17)

  1. 상하수도관 내의 물의 소리를 감지하는 수중 소리센서;
    상기 물의 온도를 측정하는 온도센서; 및
    상기 수중 소리센서 및 상기 온도센서가 기설정된 동작시간에 동작하도록 제어하고, 감지 동작 중 누수음이 감지되면, 기설정된 녹음시간 동안 상기 수중 소리센서에 의해 감지된 물의 소리를 녹음하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 상하수도관의 소리감지장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상하수도관에 상호 이격되게 복수개가 설치되는 것을 특징으로 하는 상하수도관의 소리감지장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 녹음된 물의 소리, 상기 측정된 물의 온도, 및 상기 물의 소리에 대한 녹음 시간을 포함하는 누수정보를 생성하고, 상기 생성된 누수정보를 외부 서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 상하수도관의 소리감지장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    일단은 상기 상하수도관의 일측에 상호 이격되게 형성된 홀에 고정되고, 타단에는 밸브가 설치되는 복수의 서브관;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상하수도관의 소리감지장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 밸브를 닫은 상태에서 상기 서브관의 상기 타단에 상기 소리감지장치를 설치하고, 상기 소리감지장치를 설치한 이후에 상기 밸브를 열어 두는 것을 특징으로 하는 상하수도관의 소리감지장치.
  6. 상하수도관에 설치된 복수의 소리감지장치 중 누수음을 감지한 소리감지장치로부터 누수정보를 전송받는 네트워크 인터페이스부;
    상기 전송받은 누수정보를 이용하여 누수상세정보를 생성하는 정보 생성부; 및
    일정 주기에 따라 상기 복수의 소리감지장치의 시간을 일괄적으로 동기화시키는 동기화부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 상하수도관의 누수감시서버.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 정보 생성부는, 상기 전송받은 누수정보를 이용하여 누수지점을 산출하고, 상기 산출된 누수지점을 상하수도관 지도에 표시하여 지도정보를 생성하며, 상기 생성된 지도정보를 상기 누수상세정보에 포함시키는 것을 특징으로 하는 상하수도관의 누수감시서버.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 정보 생성부는, 상기 누수정보에 포함되어 있는 물의 온도를 반영하여 상기 누수음이 상기 소리감지장치에 전달된 속도를 파악하고, 상기 누수음이 상기 복수의 소리감지장치에 전달된 시간 차이를 상호상관(Cross-correlation) 연산하여 누수 위치를 판단하는 것을 특징으로 하는 상하수도관의 누수감시서버.
  9. 상하수도관에 서로 상호 이격되게 설치되고, 기설정된 동작시간에 동작하여 상기 상하수도관에 흐르는 물의 소리를 감지하며, 상기 감지 동작 중 누수음이 감지되면, 기설정된 녹음시간 동안 상기 물의 소리를 녹음하는 복수의 소리감지장치; 및
    상기 복수의 소리감지장치 중 상기 누수음을 감지한 서로 인접한 한 쌍의 소리감지장치로부터 상기 녹음된 물의 소리를 포함한 누수정보를 전송받고, 상기 전송받은 누수정보를 이용하여 누수상세정보를 생성하는 누수감시서버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 상하수도관의 누수 감시 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 소리감지장치는,
    상기 물의 소리를 감지하는 수중 소리센서;
    상기 물의 온도를 측정하는 온도센서; 및
    상기 수중 소리센서 및 상기 온도센서가 상기 동작시간에 동작하도록 제어하고, 상기 수중 소리센서에 의해 감지된 물의 소리를 녹음하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 상하수도관의 누수 감시 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 녹음된 물의 소리, 상기 측정된 물의 온도, 및 상기 물의 소리에 대한 녹음 시간을 포함하는 누수정보를 생성하고, 상기 생성된 누수정보를 상기 누수감시서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 상하수도관의 누수 감시 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 수중 소리센서에 의해 누수음이 감지되면, 기설정된 녹음가능시간이 되었을 때 상기 물의 소리를 녹음하는 것을 특징으로 하는 상하수도관의 누수 감시 시스템.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 누수감시서버는, 일정 주기에 따라 상기 제어기의 시간을 일괄적으로 동기화시키는 것을 특징으로 하는 상하수도관의 누수 감시 시스템.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 누수감시서버는, 상기 전송받은 누수정보를 이용하여 누수지점을 산출하고, 상기 산출된 누수지점을 상하수도관 지도에 표시하여 지도정보를 생성하며, 상기 생성된 지도정보를 상기 누수상세정보에 포함시키는 것을 특징으로 하는 상하수도관의 누수 감시 시스템.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 누수감시서버는, 상기 누수정보에 포함되어 있는 물의 온도를 반영하여 상기 누수음이 상기 소리감지장치에 전달된 속도를 파악하고, 상기 누수음이 상기 복수의 소리감지장치에 전달된 시간 차이를 상호상관(Cross-correlation) 연산하여 누수 위치를 판단하는 것을 특징으로 하는 상하수도관의 누수 감시 시스템.
  16. 제 9 항에 있어서,
    일단은 상기 상하수도관의 일측에 상호 이격되게 형성된 홀에 고정되고, 타단에는 밸브가 설치되는 복수의 서브관;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상하수도관의 누수 감시 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 밸브를 닫은 상태에서 상기 서브관의 상기 타단에 상기 소리감지장치를 설치하고, 상기 소리감지장치를 설치한 이후에 상기 밸브를 열어 두는 것을 특징으로 하는 상하수도관의 누수 감시 시스템.
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