WO2011083922A2 - 유속 및 유량측정시스템 및 그 측정방법 - Google Patents

유속 및 유량측정시스템 및 그 측정방법 Download PDF

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이찬주
김동구
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한국건설기술연구원
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Definitions

  • the present invention relates to the field of hydraulic engineering, and more particularly, to an apparatus for measuring the flow rate and flow rate of flow water such as a river, a lake, and the sea.
  • the flow rate data calculated by the flood rich measurement method is less accurate due to the limitations of measurement conditions, methods, and equipment.
  • the flow rate measuring method using a flow meter is used for flat reservoirs having a relatively small flow rate scale and good measuring conditions.
  • the flow rate measurement by the rich drops a number of rich 10 to the river along the section, respectively, measuring the flow time of the rich to flow a certain distance (between 11 and 12) The average flow rate is obtained, and the corresponding cross-sectional area of each rich man descending from the previously measured cross section is obtained to determine the partial cross-sectional area.
  • the total flow rate is calculated by summing each partial flow rate.
  • Such a rich method includes the flow cross-sectional area calculation, the average flow velocity calculation error, the flow path error, the rich flow time measurement error, and the flow rate correction coefficient.
  • the rich method which is used for the existing flood flow measurement, is a method of determining the location of the rich man with the naked eye and observing the naked eye as it passes through the virtual collimator to measure the descent time.
  • the flow rate is calculated on the premise that it goes straight along the stream, but in practice it tends to move very obliquely along the flow, resulting in very large errors.
  • the present invention provides a plurality of rich people 100 and a GPS location transmitted from the plurality of rich people 100 in real time while simultaneously flowing down the flowing water W, respectively transmitting the GPS location information signal.
  • the plurality of rich people 100 are divided into two or more sets 100a, 100b and 100c according to communication frequency bands F1, F2 and F3, and at least one set 100a, 100b and 100c is the same communication frequency band (
  • the present invention provides a flow rate and flow rate measurement system comprising two or more rich persons 100 that sequentially transmit GPS location information signals while using F1, F2, and F3).
  • the constituents 102, 103, 104, and 105 are receivers 102a, 103a, 104a, and 105a for receiving the GPS position information signal of the lead richer 101, and in a predetermined sequence after receiving the GPS position information signal of the leading richer 101.
  • Timers 102c, 103c, 104c and 105c for counting the time difference according to the present invention, and transmitters 102b, 103b, 104b and 105b for transmitting the GPS position information signal to the receiving station 200 when the time difference is counted by the timer. It may include.
  • the plurality of rich people 100 may communicate by RF communication method.
  • the plurality of rich people 100 may be dropped at predetermined intervals from each other along the width direction of the flowing water (W).
  • the present invention firstly turns on the power of the plurality of rich 100, the first rich drop to drop into flowing water;
  • a first rich child communication step of receiving GPS position information signals of a plurality of first rich children 100 dropped in flowing water after the first rich child drop;
  • a primary sub-communication blocking step of cutting off the communication by remotely turning off the power of the plurality of the rich 100 dropped first after the primary sub-communication;
  • the secondary rich water drop step of dropping the flow of water after turning on the power of the plurality of rich (100) in the second; and proposes a measuring method of the flow rate and flow measurement system comprising a.
  • the present invention is a measurement method of the above-described flow rate and flow rate measurement system, before dropping the plurality of rich (100) in the flow water (W), the leading rich 101 and the configuration
  • a warm-up step in which a rich man (102, 103, 104, 105) normally communicates with the receiving station (200) and checks whether the lead rich man (101) and the constituent man (102,103,104,105) normally communicate with each other;
  • the step of dropping the plurality of rich people (100) in the flowing water (W) to obtain the GPS position information of each rich person 100; measurement of the flow rate and flow measurement system comprising a Give a way.
  • the warm-up step may include: checking a lead richer 101 connecting the communication of the leading richer 101 with the receiving station 200 to check communication between the leading richer 101 and the receiving station 200; After the checking process of the lead richer 101, in the communication connection state of the lead richer 101, the communication of the component richer 102, 103, 104, 105 is connected to the leading richer 101 and the receiving station. It may include a; check process components 102, 103, 104, 105 to check whether the communication with the normal 200.
  • the flow rate and flow rate can be measured more quickly and accurately.
  • the present invention can drop a large number of rich people at one time, it is possible to determine the overall behavior of the flowing water at the same time, and the accuracy is excellent, and it is possible to determine the difference between the central portion and the peripheral portion of the flowing water.
  • the present invention can drop a large number of rich people based on GPS at a time, the spread of pollutants, such as in the case of a slow flow rate or a large range, such as a lake or the sea. It is possible to judge the transfer.
  • 1,2 is a configuration diagram for explaining a conventional flow rate and flow rate measurement system.
  • FIG. 3 is a block diagram of a measurement system of a first embodiment
  • FIG. 4 is a block diagram showing communication between the lead rich and the constituent rich in the embodiment.
  • FIG. 5 is a view showing a dropping state of a plurality of rich people of the first embodiment
  • the flow rate and flow rate measurement system basically a plurality of rich (100) for transmitting the GPS position information signal in real time while flowing down the water (W) at the same time; It may include a receiving station 200 for receiving the GPS location information signal transmitted from the plurality of rich people in real time.
  • the GPS position information is for determining the position of each rich person 100 using GPS, which is a satellite navigation device.
  • the plurality of rich people 100 are divided into two or more sets 100a, 100b and 100c according to communication frequency bands F1, F2 and F3, and at least one set 100a, 100b and 100c communicates with each other. It is characterized by consisting of two or more rich (101 ⁇ 105, 106 ⁇ 110, 111 ⁇ 115) for transmitting the GPS position information signal in order while using the frequency band (F1, F2, F3).
  • the available communication frequency bands (F1, F2) (F3) is limited, the plurality of rich 100 by using a small number of communication frequency bands (F1, F2, F3), that is, a small number of channels by the communication frequency band division and time division by the receiving station ( 200).
  • the present invention is compared with the case of dropping only one rich 100 at a time due to signal crosstalk, or dropping only a few rich 100 due to available communication frequency bands (F1, F2, F3) limitation.
  • the number of rich people 100 can be dropped to obtain the effect that the measurement of the flow rate and the flow rate can be significantly faster. And this is more useful when the flow changes rapidly and the flow rate is high, such as during a flood.
  • the present invention is capable of simultaneously dropping the rich 100 at all points along the width of the flowing water (W). It is possible to obtain the effect that the overall behavior of the flowing water W can be accurately identified.
  • two or more rich persons 100 of any one set 100a, 100b, 100c using one communication frequency band F1, F2, F3 may be connected to the receiving station 200. It may be characterized by mutual communication as follows so that a communication order can be given.
  • the two or more rich people 100 forming one set 100a, 100b, 100c receive one leading rich 101 which transmits a GPS location information signal, and the GPS rich location 101 signal of the leading rich 101. It may be configured to include one or more components 102, 103, 104, 105 for receiving the GPS position information signal with a time difference according to a predetermined sequence.
  • the first rich person who is the leading rich person 101 When the GPS position information signal is transmitted at the 'T' time, the second to fifth rich people, which are the constituents 102, 103, 104, and 105, are sequentially turned into 'T + 0.4 seconds',' T + 0.8 seconds', 'T + 1.2 seconds', and' The GPS location information signal can be transmitted to the receiving station 200 at T + 1.6 seconds'.
  • the lead rich 101 and the component rich (102, 103, 104, 105) may be set systematically to be identified in order and the like.
  • the leader richer 101 and the component richer 102, 103, 104, and 105 may basically include transmitters 101a, 102b, 103b, 104b, and 105b that transmit GPS location information signals.
  • the constituents 102, 103, 104, and 105 are the receivers 102a, 103a, 104a, and 105a for receiving the GPS position information signal of the lead rich 101, and the time difference according to a preset sequence after receiving the GPS position information signal of the lead rich 101.
  • Timers 102c, 103c, 104c, and 105c may be counted.
  • a plurality of rich people 100 is a general so as to minimize the communication failure caused by rain or rain (W) for the communication with the receiving station 200 and the communication between the leading rich 101 and the component rich (102,103,104,105) It can be configured to communicate in the RF communication method.
  • W rain or rain
  • the warm-up step turns on the power of the plurality of rich people 100 to check whether the plurality of rich people 100 communicate with the receiving station 200, as well as the leading rich man 101 forming one set (100a, 100b, 100c). ), And the communication between the components (102, 103, 104, 105) is also a normal check process.
  • the GPS location information is meaningless since the rich water W is not related to the behavior of the flowing water W.
  • the warm-up phase may be as follows.
  • the warm-up step is a process of checking the leading richer 101, which checks the communication between the leading richer 101 and the receiving station 200 by connecting communication between the leading richer 101 and the receiving station 200, and the leading richer 101.
  • the component richer (102,103,104,105) checks whether the component rich (102,103,104,105) normally communicates with the leading rich (101) and the receiving station (200) ) May include a check process.
  • the lead richer 101 prepare a larger number in advance at the expense of the other richer components 102, 103, 104, and 105 because of its importance as described above.
  • the lead rich 101 may be insufficient when the flow rate and flow measurement test in the field. Therefore, the component rich (102, 103, 104, 105) can be made to be able to switch the function to the leading rich (101) as needed.
  • a deep sweetch for converting the constituents 102, 103, 104, and 105 to the leading richer 101 is provided.
  • the receiving station 200 does not only passively receive GPS position information signals of the pre-loaded rich people 100, but the pre-loaded rich people 100 (for example, the first-runner rich people 100 are further received). It is possible to command the transmission of the abnormal GPS location information signal.
  • the receiving station 200 instructs the pre-loaded rich people 100 to be turned off so that the pre-loaded rich people 100 can no longer transmit GPS location information signals, i.e., remote control. Can be lowered. That is, the pre-loaded rich people 100 may be automatically turned off when a command means that no longer transmits the GPS location information signal from the receiving station 200.
  • the measuring method of the present invention the first step of dropping the first rich to drop the water after turning on the plurality of rich 100, the first;
  • a first rich child communication step of receiving GPS position information signals of a plurality of first and second rich children 100 dropped in the first rich drop;
  • a primary rich communication blocking step of blocking communication by remotely turning off the power of the plurality of rich children 100 dropped first after the primary rich communication;
  • the secondary rich water drop step of dropping the flow of water after turning on the power of the plurality of rich 100 (second); can be made.
  • the pre-invested rich people 100 are no longer generated, the pre-invested rich people Although the 100 are congested within the communication distance with the receiving station 200, only the GPS location information signals of the second and second rich men 100 can be clearly received at the receiving station 200 without any confusion.
  • the flowing water W is not limited to a river as flowing water but may include all of the behavior of flowing water such as a lake and the sea.
  • the flow rate and flow rate measurement system according to the present invention can drop a plurality of rich at the same time, it is useful for determining the flow rate and flow rate, as well as the diffusion, transport and the like of contaminants.
  • the flow of the lake is too slow and wide to measure with a general flowmeter.
  • the flow and flow measurement systems of the present invention are based on GPS and can simultaneously drop multiple rich people, resulting in lake flow and pollutants. Diffusion and transfer can be accurately measured over a wide range for a long time.
  • the use of a GPS-based flow rate and flow rate measurement system is useful for measuring the speed of oil spreading on a blue wave in the event of a marine pollution accident (oil spill, etc.).
  • the output of the rich, the power consumption, the RF communication distance may increase more than in the case of rivers or lakes.

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Abstract

본 발명은 수공학 분야에 관한 것으로서, 상세하게는, 하천이나 호수, 바다 등의 유수의 유속 및 유량을 측정하기 위한 장치에 관한 것이다. 특히 본 발명은 본 발명은 동시에 유수(W)를 유하하면서 각각 실시간으로 GPS 위치정보신호를 송신하는 복수의 부자(100)들 및, 상기 복수의 부자(100)들로부터 송신된 GPS 위치정보신호를 실시간으로 수신하는 수신국(200)을 포함하며; 상기 복수의 부자(100)들은 통신 주파수 대역(F1,F2,F3)에 따라 둘 이상의 세트(100a,100b,100c)로 나뉘며, 적어도 한 세트(100a,100b,100c)는 서로 동일한 통신 주파수 대역(F1,F2,F3)을 사용하면서 순번대로 GPS 위치정보신호를 송신하는 둘 이상의 부자(100)들로 이루어진 것을 특징으로 하는 유속 및 유량 측정시스템 및 그 측정방법을 제시한다.

Description

유속 및 유량측정시스템 및 그 측정방법
본 발명은 수공학 분야에 관한 것으로서, 상세하게는, 하천이나 호수, 바다 등의 유수의 유속 및 유량을 측정하기 위한 장치에 관한 것이다.
하천의 유량자료는 이수, 치수, 수질관리 등의 목적으로 널리 사용되기 때문에 여러 가지 수문관측 자료 중 가장 중요하다.
그러나 측정되는 유량자료는 여러 가지 한계가 있어서 수문자료로서 제대로 사용되지 못하고 있는 실정이다.
특히 홍수기 부자측정 방법에 의해 산정된 유량자료는 측정 여건, 방법, 기기 등의 한계로 인해 그 정확도가 더욱 낮다.
전통적인 유량측정 방법은 유속계를 이용해서 측정된 유속과 단면측량에 의해 계산된 흐름 단면적의 곱으로 유량을 계산하는 것이다.
유속계에 의한 유속측정 방법은 비교적 유속 규모가 작고, 측정 여건이 양호한 평저수기에 사용된다.
반면 흐름이 급격하게 변하고, 빠른 유속 및 부유 잡물에 의해 유속계를 이용한 측정이 곤란한 홍수기에는 부자법에 의한 유량측정을 시행하고 있다.
도 1,2에 도시된 바와 같이, 부자에 의한 유량측정은 다수의 부자(10)를 각각 구분단면을 따라 하천에 투하하고, 일정거리(11과 12 사이)를 유하하는 부자의 유하시간을 측정하여 평균유속을 구하고, 사전에 측량된 횡단면으로부터 유하한 개별 부자의 해당 단면적을 구하여 부분 단면적을 구한다.
구해진 개별 부자의 평균유속과 부분 단면적(예컨대 도 2에서 A2+A'2/2)을 곱하여 부분유량을 산출한 후, 각 부분유량을 합하여 전체 유량을 계산한다.
이와 같은 부자법은 유속-면적법이 가지고 있는 흐름 단면적 계산, 평균유속 계산 오차 이외에 유하경로에 따른 오차, 부자 유하 시간 측정 오차, 유속 보정 계수에 따른 오차 등을 포함한다.
기존 홍수 유량측정에 사용하고 있는 부자법은 육안에 의해 부자의 위치를 파악하고, 가상의 시준선을 통과할 때 육안으로 관측하여 유하시간을 측정하는 방법이기 때문에 정확한 유량측정에 한계가 있으며, 부자가 하천을 따라 직진한다는 전제로 유량을 계산하지만 실제로는 흐름에 따라 경사지게 이동하는 경우가 많기 때문에 매우 큰 오차가 발생한다.
뿐만 아니라 측정에 다수의 인원이 필요하며, 홍수시 많은 비가 내리거나, 야간에 측정하는 경우에는 부자의 식별이 곤란하고 측정 여건이 불량해 측정에 큰 애로가 있다. 또한, 우리나라에서 홍수시 유량 측정의 대상이 되는 대부분의 하천은 하폭이 300m 이상인 대하천으로서 부자의 식별에 어려움이 많다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 하천은 물론, 호수나 바다 등의 유수의 정확한 유속 및 유량 측정이 가능하며, 적은 인력으로 신속하게 실시간으로 유속 및 유량을 측정할 수 있는 유속 및 유량측정시스템 및 그 측정방법을 제공함을 그 목적으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명은 동시에 유수(W)를 유하하면서 각각 실시간으로 GPS 위치정보신호를 송신하는 복수의 부자(100)들 및, 상기 복수의 부자(100)들로부터 송신된 GPS 위치정보신호를 실시간으로 수신하는 수신국(200)을 포함하며; 상기 복수의 부자(100)들은 통신 주파수 대역(F1,F2,F3)에 따라 둘 이상의 세트(100a,100b,100c)로 나뉘며, 적어도 한 세트(100a,100b,100c)는 서로 동일한 통신 주파수 대역(F1,F2,F3)을 사용하면서 순번대로 GPS 위치정보신호를 송신하는 둘 이상의 부자(100)들로 이루어진 것을 특징으로 하는 유속 및 유량 측정시스템을 제시한다.
상기 서로 동일한 통신 주파수 대역(F1,F2,F3)을 사용하는 둘 이상의 부자(100)들은, 상기 GPS 위치정보신호를 송신하는 하나의 선도부자(101), 및 상기 선도부자(101)의 GPS 위치정보신호를 수신받아서 기 설정된 순번에 따른 시간차를 두고 GPS 위치정보신호를 송신하는 하나 또는 둘 이상의 구성부자(102,103,104,105)를 포함할 수 있다.
상기 구성부자(102,103,104,105)는 상기 선도부자(101)의 GPS 위치정보신호를 수신하는 수신부(102a,103a,104a,105a) 및, 상기 선도부자(101)의 GPS 위치정보신호 수신 후 기 설정된 순번에 따른 시간차를 카운팅하는 타이머(102c,103c,104c,105c), 상기 타이머에 의해 상기 시간차가 카운팅되면 GPS 위치정보신호를 상기 수신국(200)으로 송신하는 송신부(102b,103b,104b,105b)를 포함할 수 있다.
상기 복수의 부자(100)들은 RF 통신방식으로 통신할 수 있다.
상기 복수의 부자(100)들은 상기 유수(W)의 폭방향을 따라 서로 소정 간격을 두고 투하될 수 있다.
또한 상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명은 1차로 복수의 부자(100)들의 전원을 켠 후, 유수에 투하하는 1차부자투하단계; 상기 1차부자투하 후, 유수에 투하된 1차 복수의 부자(100)들의 GPS위치정보신호를 수신하는 1차부자통신단계; 상기 1차부자통신 후, 1차로 투하된 복수의 부자(100)들의 전원을 원격으로 꺼서 통신을 차단하는 1차부자통신차단단계; 상기 1차부자통신차단 후, 2차로 복수의 부자(100)들의 전원을 켠 후 유수에 투하하는 2차부자투하단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유속 및 유량측정시스템의 측정방법을 제시한다.
또한 상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명은 상술한 유속 및 유량측정시스템의 측정방법으로서, 상기 유수(W)에 상기 복수의 부자(100)들을 투하하기 전에, 상기 선도부자(101) 및 상기 구성부자(102,103,104,105)가 상기 수신국(200)과 정상적으로 통신하고 상기 선도부자(101)와 상기 구성부자(102,103,104,105)가 서로 정상적으로 교신하는지 체크하는 워밍업단계; 상기 워밍업단계 후, 상기 복수의 부자(100)들을 유수(W)에 투하하여 각각의 부자(100)의 GPS 위치정보를 획득하는 본단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유속 및 유량측정시스템의 측정방법을 제시한다.
상기 워밍업단계는, 상기 선도부자(101)와 상기 수신국(200)의 통신을 연결하여 상기 선도부자(101)와 상기 수신국(200)의 통신을 체크하는 선도부자(101) 체크과정; 상기 선도부자(101)의 체크과정 후, 상기 선도부자(101)의 통신 연결 상태에서 상기 구성부자(102,103,104,105)의 통신을 연결하여 상기 구성부자(102,103,104,105)가 상기 선도부자(101) 및 상기 수신국(200)과 정상적으로 통신하는지 체크하는 구성부자(102,103,104,105) 체크과정;을 포함할 수 있다.
본 발명은 통신 주파수 대역 분할 및 시분할에 의해, 한번에 많은 수의 부자들을 유수에 투하할 수 있기 때문에, 보다 신속하고 정확하게 유속 및 유량을 측정할 수 있다.
나아가, 본 발명은 한번에 많은 수의 부자들을 투하할 수 있기 때문에, 유수의 전체적인 거동을 동시에 판단할 수 있어서 정확성이 우수하며, 아울러 유수의 중앙부와 주변부 간 차이점을 판단하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명은 GPS를 기반으로 한 부자들을 한번에 많은 수를 투하할 수 있기 때문에, 호수나 바다 등과 같이 유속이 느리거나 범위가 방대한 경우 등에, 오염물질의 확산. 이송을 판단하는 것이 가능하다.
도 1,2는 종래의 유속 및 유량 측정시스템을 설명하기 위한 구성도.
도 3 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,
도 3은 제1실시예의 측정시스템의 블록도.
도 4는 제실시예의 선도부자와 구성부자 간 교신을 보여주는 블록도.
도 5는 제1실시예의 복수의 부자들의 투하상태를 보여주는 도면.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
도 3 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유속 및 유량측정시스템은, 기본적으로 동시에 유수(W)를 유하하면서 각각 실시간으로 GPS 위치정보신호를 송신하는 복수의 부자(100)들과; 복수의 부자(100)들로부터 송신된 GPS 위치정보신호를 실시간으로 수신하는 수신국(200)을 포함할 수 있다. 여기서, GPS 위치정보란, 위성항법장치인 GPS를 이용하여 각 부자(100)의 위치를 파악하기 위한 것이다.
특히 본 발명은 복수의 부자(100)들은 통신 주파수 대역(F1,F2,F3)에 따라 둘 이상의 세트(100a,100b,100c)로 나뉘며, 적어도 한 세트(100a,100b,100c)는 서로 동일한 통신 주파수 대역(F1,F2,F3)을 사용하면서 순번대로 GPS 위치정보신호를 송신하는 둘 이상의 부자(101~105, 106~110, 111~115))들로 이루어진 것을 특징으로 한다.
즉, 각 부자(100)의 GPS 위치정보가 실시간으로 수신국(200)의 수신부(202)에 송신되면, 수신국(200)에 각 부자(100)의 위치정보와 아울러 그 측정시간정보가 수집될 수 있다. 따라서 수신국(200)에 수집된 각 부자(100)의 위치정보와 그 측정시간정부에 의해 연산부(204)에서 유속 및 유량의 즉시 연산이 가능하게 된다.
따라서 종래 육안 관측에 의존하던 경우에 비해 오차의 발생을 대폭 줄일 수 있다는 점, 측정 작업을 위해 다수의 인원이 필요 없다는 점, 다수의 부자(100)를 투하하는 경우라도 측정작업을 동시에 진행할 수 있으므로 작업시간이 단축된다는 점, 우천시, 야간시에도 정확한 측정이 가능하다는 점, 부자(100)가 하류 방향으로 직진하지 않은 조건이더라도 부자(100) 위치의 정확한 측정이 가능하다는 점, 홍수기와 같이 흐름이 급하게 변하고 빠른 유속이 존재하는 조건이라 하더라도 측정오차를 최소화할 수 있다는 점 등의 효과를 얻을 수 있다.
특히, 유수(W) 주변의 다른 통신 주파수 대역(F1,F2,F3)과의 간섭을 최소화하며 우천이나 유수(W)의 너울에 의한 통신장애를 최소화하기 위해서는 사용가능한 통신 주파수 대역(F1,F2,F3)이 제한되는데, 복수의 부자(100)들이 통신 주파수 대역 분할 및 시분할에 의해 적은 수의 통신 주파수 대역(F1,F2,F3), 즉 소수의 채널을 사용하면서도 서로 혼선되지 않고 수신국(200)과 통신할 수 있다.
따라서, 신호 혼선 때문에 한번에 하나의 부자(100)만 투하하거나, 사용 가능한 통신 주파수 대역(F1,F2,F3) 제한 때문에 소수의 부자(100)들만 투하하는 경우와 비교해볼 때, 본 발명은 한번에 많은 수의 부자(100)들을 투하할 수 있어서 유속 및 유량의 측정이 현격히 신속해질 수 있다는 효과를 얻을 수 있다. 그리고 이로 인해, 홍수기와 같이 흐름이 급하게 변하고 유속이 빠른 경우에 보다 유용하다.
또한, 특히 도 5를 참조하면 유수(W)의 전체적인 거동을 정확히 파악하기 위해 유수(W)의 폭을 따라 여러 지점에서 부자(100)를 투하하는 것이 바람직하며 유수(W)의 거동은 지속적으로 변하는데, 한번에 한 지점 또는 일부 지점씩 나누어서 부자(100)를 투하하는 경우와 비교해볼 때, 본 발명은 유수(W)의 폭을 따라 모든 지점에서 동시에 부자(100)를 투하하는 것이 가능하여 보다 정확하게 유수(W)의 전체적인 거동이 파악될 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
그리고 이로 인해, 홍수기와 같이 흐름이 급하게 변하고 유속이 빠른 경우에 보다 유용하다. 예컨대, 홍수시 등에 댐을 열어서 유수를 방류할 경우, 방류시작시 발생하는 홍수파(flood wave)의 하류방향진행속도가 하천의 폭을 따라 중앙부와 주변부에서 다른데, 이러한 다른 점이 복수의 부자들을 동시에 투하할 수 있기 때문에 명확하게 파악할 수 있다.
나아가, 특히 도 4를 참조하면, 하나의 통신 주파수 대역(F1,F2,F3)을 사용하는 어느 한 세트(100a,100b,100c)의 둘 이상의 부자(100)들은, 수신국(200)과의 통신 질서가 부여될 수 있도록 다음과 같이 상호 교신되는 것을 특징으로 할 수 있다.
즉, 하나의 세트(100a,100b,100c)를 이루는 둘 이상의 부자(100)들은, GPS 위치정보신호를 송신하는 하나의 선도부자(101), 및 선도부자(101)의 GPS 위치정보신호를 수신받아서 기 설정된 순번에 따른 시간차를 두고 GPS 위치정보신호를 송신하는 하나 또는 둘 이상의 구성부자(102,103,104,105)를 포함하여 구성될 수 있다.
예컨대, 5개의 부자(100)가 하나의 세트(100a,100b,100c)를 이루며 각 부자(100)가 2초 단위로 GPS 위치정보신호를 송신하는 경우, 선도부자(101)인 제1부자가 'T' 시간에 GPS 위치정보신호를 송신하면 구성부자(102,103,104,105)인 제2 내지 제5부자가 각각 순번대로 'T+0.4초', 'T+0.8초', 'T+1.2초', 'T+1.6초'에 GPS 위치정보신호를 수신국(200)에 송신할 수 있다. 이때, 선도부자(101) 및 구성부자(102,103,104,105)들은 순번 등으로 식별가능토록 시스템적으로 세팅될 수 있다.
즉, 선도부자(101)와 구성부자(102,103,104,105)는 기본적으로 GPS 위치정보신호를 송신하는 송신부(101a, 102b,103b,104b,105b)를 포함할 수 있다. 추가적으로 구성부자(102,103,104,105)는 선도부자(101)의 GPS 위치정보신호를 수신하는 수신부(102a,103a,104a,105a) 및, 선도부자(101)의 GPS 위치정보신호 수신 후 기 설정된 순번에 따른 시간차를 카운팅하는 타이머(timer)(102c,103c,104c,105c)를 포함할 수 있다.
복수의 부자(100)들은 수신국(200)과의 통신 및 선도부자(101)와 구성부자(102,103,104,105) 간 통신을 위해, 우천이나 유수(W)의 너울에 의한 통신장애를 최소화할 수 있도록 일반적인 RF통신방식으로 통신토록 구성될 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 유속 및 유량측정시스템의 측정방법은, 다음과 같다.
즉, 유수(W)에 복수의 부자(100)들을 투하하기 전에 정상적으로 통신하는지 체크하는 워밍업단계 및, 워밍업단계 후 복수의 부자(100)들을 유수(W)에 투하하여 각각의 부자(100)의 GPS 위치정보를 실시간으로 획득하는 본단계를 포함할 수 있다.
워밍업단계는 복수의 부자(100)들의 전원을 켜서 복수의 부자(100)들이 각각 수신국(200)과 통신하는지 체크함은 물론, 하나의 세트(100a,100b,100c)를 이루는 선도부자(101)와 구성부자(102,103,104,105) 간 교신도 정상적으로 이루어지는 체크하는 과정이다. 워밍업단계는 복수의 부자(100)들이 유수(W)에 투하되기 전으로서 유수(W)의 거동과 상관없는 바, GPS 위치정보가 의미없다.
특히 워밍업단계는 다음과 이루어질 수 있다.
워밍업단계는 선도부자(101)와 수신국(200)의 통신을 연결하여 선도부자(101)와 수신국(200)의 통신을 체크하는 선도부자(101) 체크과정과, 선도부자(101)의 체크과정 후 선도부자(101)의 통신 연결 상태에서 구성부자(102,103,104,105)의 통신을 연결하여 구성부자(102,103,104,105)가 선도부자(101) 및 수신국(200)과 정상적으로 통신하는지 체크하는 구성부자(102,103,104,105) 체크과정을 포함할 수 있다.
이때, 상술한 바와 같이 구성부자(102,103,104,105)는 선도부자(101)와의 시간차에 의해 순번이 부여되어 있기 때문에 구성부자(102,103,104,105)의 통신연결은 구성부자(102,103,104,105)의 통신 순번에 상관없이 이루어져도 무방하다. 하지만 구성부자(102,103,104,105)는 선도부자(101)의 GPS 위성정보신호를 수신받는다는 전제에서 수신국(200)과 통신될 수 있기 때문에, 선도부자(101)의 통신연결이 구성부자(102,103,104,105)보다 먼저 체크되는 것이 바람직하다.
한편, 선도부자(101)는 상술한 바와 같이 그 중요성때문에 다른 구성부자(102,103,104,105)에 비해 여비로 미리 더 많은 갯수를 준비하는 것이 바람직하다. 그런데 모든 부자(100)들은 한번 유수(W)에 투하하면 회수하여 재사용하기 어렵기 때문에, 현장에서 유속 및 유량측정시험을 진행하다보면 선도부자(101)가 부족할 수 있다. 따라서, 필요에 따라 선택적으로 구성부자(102,103,104,105)를 선도부자(101)로 기능전환할 수 있도록 만들어질 수 있다. 구성부자(102,103,104,105)를 선도부자(101)로 기능전환화기 위한 구체적인 방법은 여러가지가 있을 수 있으며, 예컨대 구성부자(102,103,104,105)에 선도부자(101)로의 기능전환을 위한 딥 스위치(deep sweetch) 등을 설치할 수도 있고, 수신국(200)에서 원격조치하여 시스템적으로 구성부자(102,103,104,105)를 선도부자(101)로 기능전환할 수 있다.
또한 홍수시 등과 같이 유수(W)의 거동이 급격하게 변하는 경우 등에 유수(W)의 거동을 보다 정확히 파악하기 위해, 여러차례에 걸쳐 유속 및 유량을 측정할 수 있다.
즉, 1차로 복수의 부자(100)들을 유수(W)에 투하하여 1차로 유수(W)의 유속 및 유량을 파악하며, 다시 2차로 복수의 부자(100)들을 1차시와 똑같이 유수(W)에 투하하여 2차로 유수(W)의 유속 및 유량을 파악하여, 필요에 따라 3차, 4차 등으로 유수(W)의 유속 및 유량을 파악할 수 있다.
이때, 여러차례에 걸쳐 유수(W)의 유속 및 유량을 측정할 때, 측정 차수별로 서로 상이한 통신 주파수 대역(F1,F2,F3)을 사용하는 것보다는 동일한 통신 주파수 대역(F1,F2,F3)을 사용하는 것이 보다 바람직하다.
즉, 1차로 복수의 부자(100)들을 투하하여 유수(W)의 유속 및 유량을 측정한 후, 1차로 투하된 복수의 부자(100)들의 통신을 끓고 난 다음, 2차로 복수의 부자(100)들을 투하함으로써, 1차때 사용했던 통신 주파수 대역(F1,F2,F3)을 2차때도 사용가능하게 된다.
이를 위해, 수신국(200)은 선 투하된 부자(100)들의 GPS위치정보신호를 수동적으로 수신만하지 않고, 선 투하된 부자(100)들(예컨대, 1차로 투하된 부자(100)들이 더 이상 GPS 위치정보신호를 송신하지 못하도록 명령을 할 수 있다.
수신국(200)의 명령에 의해 선 투하된 부자(100)들이 GPS위치정보신호를 더 이상 보내지 않는 방법은 여러가지가 있을 수 있다,
다만 보다 간단하고 정확한 방법으로서, 수신국(200)은 선 투하된 부자(100)들이 더 이상 GPS위치정보신호를 송신하지 못하도록, 선 투하된 부자(100)들의 전원이 꺼지도록 명령, 즉 원격조치를 내릴 수 있다. 즉, 선 투하된 부자(100)들은 수신국(200)으로부터 더 이상 GPS위치정보신호를 송신하지 말라는 의미의 명령이 통신되면 자동으로 전원이 꺼질 수 있다.
즉, 본발명의 측정방법은, 1차로 복수의 부자(100)들의 전원을 켠 후, 유수에 투하하는 1차부자투하단계; 1차부자투하 후, 유수에 투하된 1차 복수의 부자(100)들의 GPS위치정보신호를 수신하는 1차부자통신단계; 1차부자통신 후, 1차로 투하된 복수의 부자(100)들의 전원을 원격으로 꺼서 통신을 차단하는 1차부자통신차단단계; 1차부자통신차단 후, 2차로 복수의 부자(100)들의 전원을 켠 후 유수에 투하하는 2차부자투하단계;를 포함하여 이루어질 수 있다.
따라서, 수신국(200)의 원격조치에 의해 선 투하된 부자(100)들의 전원이 꺼진 상태라면, 선 투자된 부자(100)들의 GPS위치정보신호가 더 이상 발생하지 않기 때문에, 선 투자된 부자(100)들이 수신국(200)과의 통신거리 내에 정체하고 있더라도, 2차 투하된 부자(100)들의 GPS위치정보신호만 혼선없이 명확하게 수신국(200)에 수신될 수 있다.
한편, 전술에서 유수(W)란 흐르는 물로서 하천에만 한정되는 것이 아니고 호수, 바다 등 흐르는 물의 거동을 모두 포함할 수 있다. 그리고, 본 발명에 따른 유속 및 유량 측정시스템은 복수의 부자를 동시에 투하할 수 있는 바, 유속 및 유량측정은 물론, 오염물질의 확산, 이송 등을 판단하는데도 유용하다.
예컨대 호수의 경우, 호수의 흐름은 일반 유속계로 측정하기에는 너무 느리고 범위가 넓은데, 본 발명의 유속 및 유량 측정 시스템은 GPS를 기반으로 하며 복수의 부자들을 동시에 투하할 수 있기 때문에 호수 흐름과 오염물질 확산, 이송을 장시간 넓은 범위에서 정확하게 측정 가능하다.
또한 바다의 경우, 본 발명과 같이 GPS를 기반으로 한 유속 및 유량 측정 시스템을 이용하면, 해양 오염 사고(기름 유출 등) 발생시 파랑을 타고 확산되는 기름의 속도를 측정하는 경우 등에 유용하다. 이때, 바다의 경우, 부자의 출력, 전원사용량, RF 통신거리는 하천이나 호수 등의 경우보다는 더 증가할 수 있다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

Claims (8)

  1. 동시에 유수(W)를 유하하면서 각각 실시간으로 GPS 위치정보신호를 송신하는 복수의 부자(100)들 및, 상기 복수의 부자(100)들로부터 송신된 GPS 위치정보신호를 실시간으로 수신하는 수신국(200)을 포함하며;
    상기 복수의 부자(100)들은 통신 주파수 대역(F1,F2,F3)에 따라 둘 이상의 세트(100a,100b,100c)로 나뉘며, 적어도 한 세트(100a,100b,100c)는 서로 동일한 통신 주파수 대역(F1,F2,F3)을 사용하면서 순번대로 GPS 위치정보신호를 송신하는 둘 이상의 부자(100)들로 이루어진 것을 특징으로 하는 유속 및 유량 측정시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 서로 동일한 통신 주파수 대역(F1,F2,F3)을 사용하는 둘 이상의 부자(100)들은,
    상기 GPS 위치정보신호를 송신하는 하나의 선도부자(101), 및 상기 선도부자(101)의 GPS 위치정보신호를 수신받아서 기 설정된 순번에 따른 시간차를 두고 GPS 위치정보신호를 송신하는 하나 또는 둘 이상의 구성부자(102,103,104,105)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유속 및 유량측정시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 구성부자(102,103,104,105)는 상기 선도부자(101)의 GPS 위치정보신호를 수신하는 수신부(102a,103a,104a,105a) 및, 상기 선도부자(101)의 GPS 위치정보신호 수신 후 기 설정된 순번에 따른 시간차를 카운팅하는 타이머(102c,103c,104c,105c), 상기 타이머에 의해 상기 시간차가 카운팅되면 GPS 위치정보신호를 상기 수신국(200)으로 송신하는 송신부(102b,103b,104b,105b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유속 및 유량측정시스템.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 부자(100)들은 RF 통신방식으로 통신하는 것을 특징으로 하는 유속 및 유량측정시스템.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 부자(100)들은 상기 유수(W)의 폭방향을 따라 서로 소정 간격을 두고 투하되는 것을 특징으로 하는 유속 및 유량측정시스템.
  6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항의 유속 및 유량측정시스템의 측정방법으로서,
    1차로 복수의 부자(100)들의 전원을 켠 후, 유수에 투하하는 1차부자투하단계;
    상기 1차부자투하 후, 유수에 투하된 1차 복수의 부자(100)들의 GPS위치정보신호를 수신하는 1차부자통신단계;
    상기 1차부자통신 후, 1차로 투하된 복수의 부자(100)들의 전원을 원격으로 꺼서 통신을 차단하는 1차부자통신차단단계;
    상기 1차부자통신차단 후, 2차로 복수의 부자(100)들의 전원을 켠 후 유수에 투하하는 2차부자투하단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 유속 및 유량측정시스템의 측정방법.
  7. 청구항 2 또는 청구항 3의 유속 및 유량측정시스템의 측정방법으로서,
    상기 유수(W)에 상기 복수의 부자(100)들을 투하하기 전에, 상기 선도부자(101) 및 상기 구성부자(102,103,104,105)가 상기 수신국(200)과 정상적으로 통신하고 상기 선도부자(101)와 상기 구성부자(102,103,104,105)가 서로 정상적으로 교신하는지 체크하는 워밍업단계;
    상기 워밍업단계 후, 상기 복수의 부자(100)들을 유수(W)에 투하하여 각각의 부자(100)의 GPS 위치정보를 획득하는 본단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 유속 및 유량측정시스템의 측정방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 워밍업단계는,
    상기 선도부자(101)와 상기 수신국(200)의 통신을 연결하여 상기 선도부자(101)와 상기 수신국(200)의 통신을 체크하는 선도부자(101) 체크과정;
    상기 선도부자(101)의 체크과정 후, 상기 선도부자(101)의 통신 연결 상태에서 상기 구성부자(102,103,104,105)의 통신을 연결하여 상기 구성부자(102,103,104,105)가 상기 선도부자(101) 및 상기 수신국(200)과 정상적으로 통신하는지 체크하는 구성부자(102,103,104,105) 체크과정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 유속 및 유량측정시스템의 측정방법.
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