KR20240067050A

KR20240067050A - 분기된 배관을 갖는 상수도관에서 누수위치를 추정하는 방법

Info

Publication number: KR20240067050A
Application number: KR1020230181681A
Authority: KR
Inventors: 나광윤
Original assignee: 주식회사 에스씨솔루션글로벌
Priority date: 2022-11-08
Filing date: 2023-12-14
Publication date: 2024-05-16

Abstract

본 발명은 분기된 배관을 갖는 상수도관에서 누수에 의한 누수위치를 추정하는 방법으로서, 상기 누수위치 좌표값을 추정하는 방법은, 그룹화된 진동검출센서들에서 검출된 누수 진동파로부터 누수위치 좌표값을 획득하는 단계(S100)와, 상기 획득된 누수위치 좌표값들에서 분기점(T) 좌표값을 제외한 노멀(nomal) 좌표값들을 획득하는 단계(S200)와, 상기 획득된 노멀 좌표값들로부터 추정 누수위치 좌표값을 계산하는 단계(S300)를 포함한다.

Description

분기된 배관을 갖는 상수도관에서 누수위치를 추정하는 방법{METHOD OF ESTIMATING THE WATER LEAKAGE POSITION}

본 발명은 분기된 배관을 갖는 상수도관에서 발생되는 누수에 의한 누수위치를 추정하는 방법에 관한 것이다.

생활수준의 향상으로 매년 물의 사용은 날로 증가되고 있다. 물을 공급하기 위한 상수도관은 일반적으로 지하에 매설되는데, 누수여부를 육안으로 확인할 수 없다. 매설된 상수도관은 밸브, 연결관, 서로 다른 재질의 배관이 설치되어 있을 수 있다.

상수도관에서 발생하는 누수지점을 찾기 위하여, 시간차이를 이용한 누수검출방식을 사용하고 있다. 이 방식은 서로 이격된 지점에 각각 진동검출센서를 설치하고, 배관의 길이와 진동검출센서에서 검출되는 누수신호의 도달시간차이를 사용하여 누수위치를 검출하고 있다.

배관의 길이와 누수진동신호의 도달시간 차이를 이용하여 계산된 누수지점은 지하에 매설된 배관의 상태 즉, 밸브, 연결관, 배관의 종류 등 다양한 요인에 따라 정확하지 않을 수 있다.

공개특허공보 제10-2010-0014046호, 상수도 배급수관 누수혐의구간검출기 및 누수협의구간검출 시스템 등록특허공보 제10-1454288호, 누수 탐지 시스템 등록특허공보 제10-1563279호, 배관에서 구간별로 측정된 탄성파 속도에 기반한 누수 위치 탐지 방법 및 누수 위치 탐지 시스템 공개특허공보 제10-2011-0032272호, 누수탐지 장치 및 방법

본 발명은 분기된 배관을 갖는 상수도관으로부터 전달되는 누수 진동파로부터 누수 위치를 추정하기 위한 방법을 제공하려는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 언급한 과제로 제한되지 않는다. 언급하지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

또한, 노멀 누수위치 좌표값을 획득하는 단계는, 분기점(T)를 누수위치로 계산된 좌표값을 제외한 좌표값을 노멀 누수위치 좌표값으로 선택한다.

또한, 추정 누수위치 좌표값을 계산하는 단계는, 분기점(T)를 누수위치로 계산된 좌표값을 제외한 노멀 누수위치 좌표값을 평균하여 누수위치 좌표값으로 추정한다.

지중에 매설된 상수도관은 서로 다른 재질의 배관이 연결될 수 있다. 특히 분기된 배관을 갖는 상수도관에서 정확한 누수 위치를 계산하는 것은 오류가 있을 수 있다. 본 발명에서는 계산된 누수위치 좌표값이 분기점으로 계산될 경우, 누수 추정위치에서 제외한다. 진동검출센서들 간에 계산된 누수위치 좌표값들 중에서 분기점을 갖지 않는 배관라인을 선택함으로써 보다 정확한 누수위치를 추정할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 3개의 분기 배관을 갖는 상수도관의 설치예를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 5개의 분기 배관을 갖는 상수도관의 설치예를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 누수에 의한 누수거리를 계산하는 것을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 누수 발생위치를 추정하는 방법을 나타낸 것이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 3개의 분기 배관을 갖는 상수도관의 설치예를 나타낸 것이다.

상수도관은 지중에 매설되며, 하나의 배관에서 분기되는 적어도 2이상의 배관을 포함할 수 있다.

일 실시예로서, 상수도관은 제1 배관(WP1), 제2 배관(WP2), 제3 배관(WP3)으로 이루어지고, 제1 배관(WP1)로부터 제2 배관(WP2)과 제3 배관(WP3)이 분기된다. 제1 배관(WP1)에서 공급되는 물은 제2 및 제3 배관(WP2,WP3)으로 흐른다.

상기 제1 내지 제3 배관은 하나의 지점에서 분기된다. 이하에서는 설명의 편의상 제1 배관(WP1), 제2 배관(WP2), 제3 배관(WP3)이 상호 연결되는 지점을 분기점(T)라 지칭한다.

상기 진동검출센서는 분기점(T)로부터 소정 거리 이격되는 배관에 설치된다. 진동검출센서는 배관으로부터 전달되는 진동파를 검출한다. 진동검출센서를 설치될 수 있는 위치는 제한된다. 진동검출센서를 설치할 수 있는 위치는 누수검출을 위해 마련한 곳이거나, 지상으로 노출된 배관이거나, 밸브가 설치된 지점일 수 있다.

한편, 누수에 의한 진동파는 특정 주파수 대역을 갖는다. 예컨대, 누수 진동파는 5~250Hz 주파수 대역에서 검출될 수 있다. 진동검출센서에는 밴드패스 필터(band pass filter)가 설치될 수 있다. 밴드패스 필터는 누수 진동파 대역만을 통과시킨다. 다른 실시예로서 상기 밴드패스 필터는 컨트롤러에 설치될 수도 있다.

도 1을 참조하면, 제1 배관(WP1)의 제1 지점(A)에 제1 진동검출센서(S-1)가 설치되고, 제2 배관(WP2)의 제2 지점(B)에 제2 진동검출센서(S-2)가 설치되며, 제3 배관(WP3)의 제3 지점(C)에 제3 진동검출센서(S-3)가 설치된다. 이들 진동검출센서들은 하나의 그룹으로 설정되며, 상기 그룹으로 설정된 진동검출센서들은 모두 컨트롤러에 연결된다.

상기 진동검출센서들은 컨트롤러(controller)와 무선 또는 유선 연결될 수 있다. 상기 컨트롤러에는 지도정보와 배관의 배치정보가 저장된다. 상기 배관의 배치정보는 배관의 분기점, 배관의 재질, 배관의 직경, 배관의 매설위치 등 일 수 있다. 이와 같은 배관의 배치정보는 지도정보와 함께 디스플레이될 수 있다.

상기 컨트롤러는 저장된 배관의 배치정보 및 지도정보를 기초로 누수위치 좌표값을 추정한다.

도 3은 본 발명에 따른 누수에 의한 누수거리를 계산하는 것을 나타낸 것이다.

누수에 의한 누수거리 d₁ 및 d₂는 배관의 길이, 배관의 진동파 전달속도 그리고 진동파의 도달시간차로부터 계산될 수 있다.

상기 누수거리는 아래 〈수식 1〉에 따라 계산된다.

〈수식 1〉

- d₁ = (D - c·Δt)/2

- d₂ = (D - c·Δt)/2

여기서, D는 배관의 길이이고, c는 상수도관에서 진동파의 전달속도이며, Δt는 도달시간차이다.

한편, 누수거리 계산에서, 지중에 매설된 배관의 전달속도는 정확하지 않을 수 있다. 이는 지상으로부터 전달되는 생활진동, 배관의 누후상태, 서로 다른 종류의 배관들의 연결 등과 같은 다양한 이유로 저장된 전달속도는 부정확할 수 있다.

컨트롤러에는, 진동검출센서들 사이의 전달속도를 미리 측정하고, 상기 측정된 전달속도를 미리 저장될 수 있다. 실시예로서, 제1 지점(A)과 제2 지점(B), 제2 지점(B)과 제3 지점(C), 제1 지점(A)과 제3 지점(C) 사이의 전달속도를 측정하여 저장한다. 상기 전달속도는 제1 내지 제3 지점 중 어느 하나의 지점에 진동발생기(G)를 설치하고, 나머지 진동검출센서가 설치된 지점에서 해당 진동발생기의 진동을 검출하는 방식을 사용할 수 있다. 또 누수 진동파는 전달되는 매질에 따라 서로 다른 전달속도를 가질 수 있다. 때문에 진동발생기에서 발생시키는 진동 주파수는 누수로부터 발생되는 진동 주파수 대역에서 선택될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 분기된 배관을 갖는 상수도관에서 누수 진동파를 검출하는 것을 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 누수 발생위치를 추정하는 방법을 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 누수발생 위치를 추정하는 방법은, 그룹화된 진동검출센서들에서 검출된 누수 진동파로부터 누수위치 좌표값을 획득하는 단계(S100)와, 상기 획득된 누수위치 좌표값들에서 분기점(T) 좌표값을 제외한 노멀(nomal) 좌표값들을 획득하는 단계(S200)와, 상기 획득된 노멀 좌표값들로부터 추정 누수위치 좌표값을 계산하는 단계(S300)를 포함한다.

1. 그룹화된 진동검출센서들에서 검출된 누수 진동파로부터 누수위치 좌표값을 획득하는 단계(S100);

상수도관을 이루는 어느 하나의 배관에서 누수가 발생하면, 누수 발생지점에서 누수 진동파는 연결된 배관을 따라 전파된다. 예컨대, 도 1에서 누수 발생위치(LP)에서 누수가 발생하였다면, 누수진동파는 제3 진동검출센서(S-3), 제1 진동검출센서(S-1), 제2 진동검출센서(S-2)의 순서로 도달한다.

누수 진동파가 검출되면, 컨트롤러는 진동검출센서들 사이의 누수위치 좌표값을 획득한다. 구체적으로, 제1 내지 제3 진동검출센서가 누수 진동파를 검출하면, 컨트롤러는 누수거리를 계산한다. 이와 같은, 누수거리는 전술한 상기 〈수식 1〉에 따라 계산된다. 이어서, 컨트롤러는 누수거리를 기초로 누수위치 좌표값을 획득한다. 상기 누수위치 좌표값은 누수거리를 기초로 미리 저장된 지도정보와 배관의 배치정보로부터 획득될 수 있다.

2. 획득된 누수위치 좌표값들에서 분기점(T) 좌표값을 제외한 노멀(nomal) 좌표값들을 획득하는 단계(S200);

이 단계에서는, 획득된 누수위치 좌표값들로부터 정상적인 또는 신뢰성을 갖는 노멀(nomal) 누수위치 좌표값을 획득한다.

아래 〈표 1〉은 3개의 분기 배관을 갖는 상수도관에서 획득된 누수위치 좌표값과 누수위치 좌표값의 유효성 평가를 나타낸 것이다.

검출 센서쌍	누수위치 좌표값	유효성 평가
S-1, S-2	T	X
S-1, S-3	LP	○
S-2, S-3	LP	○

도 1을 참조하면, 누수발생 위치(LP)에서 전파되는 누수 진동파는 제3 진동검출센서로 직접적으로 전파된다. 또 분기점(T)에서 분기되어 동시에 제1 진동검출센서(S-1)과 제2 진동검출센서(S-2)로 전파된다. 이 경우, 〈수식 1〉에서 계산되는, 제1 진동검출센서(S-1)과 제2 진동검출센서(S-2) 사이의 누수위치 좌표값은 분기점(T)가 된다. 때문에, 분기점(T)를 누수위치로 계산되는 값은 제외하여야 한다.

분기점 누수위치값을 제외한 나머지 누수위치 좌표값은 신뢰성을 갖는 좌표값 즉, 노멀 좌표값으로 선택된다. 표 1에서 누수위치 좌표값은 모두 LP로 표현되어 있지만, 좌표값들은 센서의 성능, 센서의 이격거리, 배관의 거리에 따라 서로 다른 서로 다른 값을 가질 수 있다.

도 2는 4개의 분기 배관을 갖는 상수도관을 나타낸 것이다. 도면을 참조하면, 분기배관에는 각각 제1 내지 제4 진동검출센서(S-1, S-2, S-3, S-4)가 설치되어 있다.

이러한 배치에서, 누수발생 위치(LP)에서 전파되는 누수 진동파는 제4 진동검출센서로 직접적으로 전파되고, 또 분기점(T)를 거쳐 제1, 제2, 제3 진동검출센서로 전파된다.

아래 〈표 2〉는 4개의 분기 배관을 갖는 상수도관에서 획득된 누수위치 좌표값과 누수위치 좌표값의 유효성 평가를 나타낸 것이다.

검출 센서쌍	누수위치 좌표값	유효성 평가
S-1, S-2	T	X
S-1, S-3	T	X
S-1, S-4	LP	○
S-2, S-3	T	X
S-2, S-4	LP	○
S-3, S-4	LP	○

상기 〈표 1〉과〈표 2〉에서, 누수위치 좌표값이 모두 분기점(T)가 될 때, 유효성 평가는 모두 신뢰성을 갖는 노멀 좌표값으로 평가될 수 있다.

3. 획득된 노멀 좌표값들로부터 추정 누수위치 좌표값을 계산하는 단계(S300);

이 단계에서는 노멀 좌표값로부터 추정 누수위치 좌표값을 계산한다. 구체적으로, 평가된 노멀 좌표값들을 평균하여 실재 누수가 발생하는 누수위치 좌표값을 추정할 수 있다.

도 1의 실시예에서, 노멀 좌표값은 제3 진동검출센서와 제1 진동검출센서 사이의 누수위치 좌표값, 제3 진동검출센서와 제2 진동검출센서 사이의 누수위치 좌표값이 된다. 상기 2개의 노멀 좌표값들을 산출평균하여 실재 누수가 발생하고 있는 좌표값으로 추정할 수 있다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

S-1 : 제1 진동검출센서
S-2 : 제2 진동검출센서
S-3 : 제3 진동검출센서
S-4 : 제4 진동검출센서
LP : 누수발생 위치

Claims

분기점(T)에서 분기된 배관들을 갖는 상수도관에서 누수에 의한 누수위치 좌표값을 추정하는 방법으로서,
상기 분기점(T)에서 분기된 배관들에는 각각 진동검출센서가 설치되고, 상기 설치된 진동검출센서들은 그룹화되어 컨트롤러에 연결되고,
상기 누수위치 좌표값을 추정하는 방법은,
그룹화된 진동검출센서들에서 검출된 누수 진동파로부터 누수위치 좌표값을 획득하는 단계(S100)와,
상기 획득된 누수위치 좌표값들에서 분기점(T)을 누수위치로 계산된 좌표값을 제외한 노멀(nomal) 누수위치 좌표값들을 획득하는 단계(S200)와,
상기 획득된 노멀 누수위치 좌표값들을 평균하여 추정 누수위치 좌표값을 계산하는 단계(S300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 누수위치 추정방법.