WO2020106101A1 - IoT기반 저전력 도로 물분사 시스템 - Google Patents

IoT기반 저전력 도로 물분사 시스템

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WO2020106101A1
WO2020106101A1 PCT/KR2019/016144 KR2019016144W WO2020106101A1 WO 2020106101 A1 WO2020106101 A1 WO 2020106101A1 KR 2019016144 W KR2019016144 W KR 2019016144W WO 2020106101 A1 WO2020106101 A1 WO 2020106101A1
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WO
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road
water
power
unit
enclosure
Prior art date
Application number
PCT/KR2019/016144
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English (en)
French (fr)
Inventor
황청호
민봉기
Original Assignee
블락스톤 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01H—STREET CLEANING; CLEANING OF PERMANENT WAYS; CLEANING BEACHES; DISPERSING OR PREVENTING FOG IN GENERAL CLEANING STREET OR RAILWAY FURNITURE OR TUNNEL WALLS
    • E01H3/00—Applying liquids to roads or like surfaces, e.g. for dust control; Stationary flushing devices
    • E01H3/04—Fixed devices, e.g. permanently- installed flushing means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B12/00—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area
    • B05B12/004—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area comprising sensors for monitoring the delivery, e.g. by displaying the sensed value or generating an alarm
    • B05B12/006—Pressure or flow rate sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B12/00—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area
    • B05B12/08—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means
    • B05B12/12—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means responsive to conditions of ambient medium or target, e.g. humidity, temperature position or movement of the target relative to the spray apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B13/00—Machines or plants for applying liquids or other fluent materials to surfaces of objects or other work by spraying, not covered by groups B05B1/00 - B05B11/00
    • B05B13/02—Means for supporting work; Arrangement or mounting of spray heads; Adaptation or arrangement of means for feeding work
    • B05B13/0278—Arrangement or mounting of spray heads
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/35—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q2209/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems
    • H04Q2209/40—Arrangements in telecontrol or telemetry systems using a wireless architecture

Definitions

  • the present invention relates to an IoT-based low-power road water spray system installed on a road and spraying water in a road direction.
  • fine dust is one of the main air pollutants, and harmful substances such as sulfate, nitrate, and heavy metals are attached to the particle surface, and serious damage to the human body is caused by deposition in the alveoli or bronchi.
  • road scattering dust dust accumulated on the pavement is re-scattered due to the operation of a vehicle.
  • Such road ash scattering dust is deposited by various causes such as direct exhaust by vehicle exhaust gas, wear of tires and road surfaces, drop dust, inflow of garbage, mud and dust, and accumulates on the road surface before it moves to the vehicle's movement. And re-scattering.
  • the proportion of road ash scattering dust accounts for more than 60% of total scattering dust, including construction activities, tire wear, and scattering dust generated on unpaved roads. It is shown.
  • the weight per unit area of dust having a particle diameter of 75 ⁇ m or less is referred to as “silt loading”, which is a measure of the potential of scattering dust.
  • the efficiency of road cleaning is proportional to the amount of silt loading, so the efficiency of water cleaning increases proportionally to the amount of silt loading. It was found that the reduction of the silt loading by more than%, and the reduction efficiency of 30% of TSP (total suspended particles with a diameter of 0.001 ⁇ m floating in the air; Total Suspended Particle).
  • the temperature of the surface increases due to radiant heat of the road for reasons such as global warming, and this leads to a vehicle accident as the wheels of the vehicle running on the road are damaged.
  • Korean Registered Patent No. 1121490 In order to improve the efficiency of the cleaning vehicle, according to Korean Registered Patent No. 1121490, water is supplied using heavy water or ground water, and the supplied water is sprinkled with high pressure from the center of the road toward the roadside to increase cleaning efficiency. Although it is said that the environmental pollution load is minimized through the treatment of discharged water, Korean Registered Patent No. 1121490 carries out the construction of digging the pavement in order to bury the water supply pipe buried in the road, thereby increasing the initial installation cost.
  • the present invention provides an IoT-based low-power road water spray system that is installed on the ground rather than buried underground.
  • the present invention is to provide an IoT-based low-power road water spray system that senses fine dust concentration and temperature on the road surface and automatically operates according to a preset dust concentration and temperature or operates according to an administrator's instruction.
  • the present invention minimizes waste of power by using a water supply pressure above a certain pressure without having a water supply pressure pump, and AC / DC that requires power continuously during the time of opening the valve commonly used for water supply. It is to provide an IoT-based low-power road water spray system that requires only a short time and requires minimal power by using an electric valve method that opens and closes the valve using a DC motor, not a solenoid valve.
  • the present invention is to provide an IoT-based low-power road water spray system that is equipped with a flow sensor in the path pipe and the water supply pipe to easily identify the water supply and the section of the water supply pipe where the abnormality occurs.
  • the IoT-based low-power road water spray system of the present invention for achieving the above object is in a road water spray system, in a system for spraying washing water to the road without a water supply pressure pump and a water storage tank and commercial power, located on the outer side of the road
  • a low-power electric valve part connected to a water pipe having a water pressure of at least 5 bar or more at one end, controlling the pressure and flow of water provided in the water pipe, and being opened and closed by receiving power only when a valve is operated;
  • a path pipe connected to the other end of the low-power motorized valve unit and installed across the road from the outer side of the road to the center line of the road; The path pipe and the starting end are connected, and a plurality of water supply pipes connected in line to the ground along the center line of the road and an injection nozzle member branched to spray water in the road direction between the water supply pipes are combined, and the injection nozzle member
  • a receiving member for receiving the injection portion, and a cover portion for covering the injection portion to the top of the receiving member, the cover portion is characterized in that it is coupled to the upper end of the receiving member.
  • the protection part has a height of a range that the vehicle can pass to the upper surface, but is made of a gentle slope, and the protection part is characterized in that a receiving groove for receiving a path pipe is formed.
  • the water supply pipe and the path pipe are synthetic rubber pipes of a material and a material that withstands at least 10 times the maximum internal pressure of the water pipe, and the diameter of the water supply pipe and the path pipe is 1.25 to 1.5 inch.
  • it characterized in that it further comprises at least one flow sensor for sensing the flow of water to be supplied to the path pipe and the plurality of water supply pipes due to the opening of the low-power electric valve portion.
  • the flow sensor detects a detection signal from the road enclosure and the main enclosure according to a location, wherein the detection signal of the flow sensor detected by the road enclosure is transmitted to the main enclosure.
  • the road housing portion sensor unit for detecting any one or more of the fine dust concentration, carbon dioxide concentration, the temperature of the road surface, and humidity;
  • a short-distance communication unit that communicates the sensor unit information to the main housing unit or to receive the instruction information of the main housing unit;
  • a display unit displaying instruction information transmitted from the main enclosure;
  • a battery that is charged by receiving power from a provided solar panel;
  • a battery control unit that controls overcharge and overdischarge for charging the battery;
  • a road enclosure control unit that receives the power of the battery through the battery control unit and controls the sensor unit, short-range communication unit, and display unit.
  • each of the cells in the dot matrix form is displayed using a thin permanent magnet plate with a rotation axis, a fluorescent color and a background color painted thereon, and an electromagnetic induction coil underneath, and changes in content displayed by the road enclosure control unit It is characterized in that it consumes power only at the time and the changed content is maintained even if the power is cut off immediately after the content change.
  • the main housing unit is a wireless communication unit for receiving or transmitting information of the road housing unit; A wireless LTE / 3G gateway that transmits information or receives commands to the remote manager terminal; A battery that is charged by receiving power from a provided solar panel; A battery control unit that controls overcharge and overdischarge for charging the battery; And a main enclosure control unit that receives the power of the battery through the battery control unit and controls the wireless communication unit and the wireless LTE / 3G gateway.
  • the present invention has an effect of shortening the installation period and reducing the installation cost due to the water supply pipe installed on the ground.
  • the present invention can save power consumption required when using the water supply pressure pump if the water supply exceeds the standard water pressure without having a water supply pressure pump for water supply supplied to the water supply pipe, and power is consumed only when opening and closing.
  • the present invention can save power consumption required when using the water supply pressure pump if the water supply exceeds the standard water pressure without having a water supply pressure pump for water supply supplied to the water supply pipe, and power is consumed only when opening and closing.
  • the present invention is equipped with a flow sensor in the path pipe and the water supply pipe to easily identify the section of the water supply pipe where water supply and abnormality occur, and only the corresponding water supply pipe can be replaced to facilitate maintenance, thereby reducing maintenance costs. It has the effect.
  • the present invention has the effect that it is easy to install even on the ground with a gentle curvature because it is elastic by using a high pressure rubber tube in the water supply pipe.
  • the present invention has the effect of increasing the accuracy of the environmental information of the dust concentration and carbon dioxide concentration, temperature and humidity of the road by positioning the position of the sensor near the road.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an IoT-based low-power road water spray system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing the installation of the low-power electric valve portion of the IoT-based low-power road water spray system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view showing a route pipe and a protection unit of an IoT-based low-power road water spray system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing an injection unit of the IoT-based low-power road water spray system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing the receiving member and the cover of the IoT-based low-power road water spray system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a road enclosure of an IoT-based low-power road water spray system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view showing a state of a road enclosure of an IoT-based low-power road water spray system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a main enclosure of an IoT-based low-power road water spray system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 9 is an image showing a state in which an IoT-based low-power road water spray system is installed according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is an image showing a screen of an administrator terminal of an IoT-based low-power road water spray system according to an embodiment of the present invention.
  • the road water spray system includes a low-power electric valve part 100, a path pipe 200, an injection part 300, and a road It includes a housing part 400, a main housing part 500, and a flow sensor 600.
  • the low-power electric valve unit 100 is located on the outer side of the road and is connected to a water pipe having a water pressure of at least 5 bar or more at one end, and opened and closed to control the pressure and flow of water provided from the water pipe.
  • the path pipe 200 is connected to the other end of the low-power electric valve unit 100 and serves as a path for supplying water to the injection unit 300 according to opening and closing of the low-power electric valve unit 100.
  • path pipe 220 Since the path pipe 220 is connected to the water supply pipe 310 across the road, in the case of a roadway, a vehicle passes through to accommodate the receiving groove 211 that receives the path pipe 200 on the road to protect the path pipe 210. It is formed, but is protected by a gently rounded protection unit 210 so that the vehicle can pass to the top of the path pipe 200.
  • the protection unit 210 by forming the receiving groove 211 at the bottom to form a rounded top as uneven, or as shown in Figure 3 (b), It has a rounded shape, but the receiving groove 211 may be formed at the top.
  • the installation of a road without digging is a technical point, but in the case of the route pipe 200 installed across the road, as shown in FIG. 3 (c) in a high-speed driveway, the route pipe 200 ) It is preferable to be able to insert the path pipe 200 by digging as much as the width of the diameter.
  • the injection unit 300 includes a water supply pipe 310 and an injection nozzle member 320, and is configured to inject water provided to the low-power electric valve unit 100 on the road.
  • the path pipe 200 is connected to the starting end of the water supply pipe 310 arranged in the traveling direction at the top of the road, and is formed by combining the spray nozzle member 320 formed by branching to spray water in the road direction between the water supply pipes 310 do.
  • the water supply pipe 310 supplies water from the start end connected to the path pipe 200 to the end of a certain distance.
  • the water supply pipe 310 is formed with coupling parts (not shown) of metal materials at both ends, and can be formed by extending a plurality of water supply pipes 310 easily by combining the coupling parts. After extending a certain distance, the end uses a metal stopper (not shown) to block the flow of water.
  • the water supply pipe 310 and the path pipe 200 are high pressure rubber hose pipes that are not damaged by external shocks, but are made of a pressure resistant rubber material that can be bent in a certain range. More specifically, it is a material and material that can withstand 10 times or more of the maximum withstand pressure of the water pipe, and it can be installed on the ground with some curves due to the characteristics of the material, as well as the driver of the vehicle in the event of a collision due to a vehicle accident. Apply for safety.
  • the diameter of the water supply pipe 310 and the path pipe 200 is preferably within a range of 1.25 to 1.5inch (inch).
  • the diameter of the water supply pipe 310 and the path pipe 200 is less than 1.25 inches, the amount of water and pressure accommodated in the water supply pipe 310 and the path pipe 200 is insufficient, and thus the amount of water injected is insufficient and the pressure is also reduced. do.
  • the diameter of the water supply pipe 310 and the path pipe 200 exceeds 1.5 inches, the amount of water and the water injection pressure increase, but when installed in the center line of the road, it deviates from the width of the center line due to an increase in the volume of installed materials. It can interfere with driving.
  • the diameter may be 1.5 inches or more, unless a problem occurs with the edge or the center of the road.
  • the injection nozzle member 320 is located between the water supply pipes 310 to spray water in one direction (1-way) or both directions (2-way) of the road, but for each nozzle 321 of the spray nozzle member 320 Each valve 322 is provided to adjust the range or injection amount.
  • the valve 322 is adjusted according to the position of 310 to adjust the spray distance or the spray amount of water.
  • a receiving member 331 and a cover part 332 accommodating the water supply pipe 310 and the spray nozzle member 320 on the ground are shown in FIG. 5. .
  • the upper end of the receiving member 331 is formed in the form of the outer periphery of the water supply pipe 310 so that the water supply pipe 310 and the injection nozzle member 320 can be seated, and the water supply pipe 310 to the top of the receiving member 331 And a cover portion 332 covering the injection nozzle member 320, and the cover portion 332 is fixed to the upper end of the receiving member 331. It is desirable to be installed at the top of the road in the direction of travel.
  • the receiving member 331 is fixed to the ground so that the water supply pipe 310 can be fixed.
  • the receiving member 331 and the cover part 332 are protected as a pair to protect the water supply pipe 310 and the spray nozzle member 320, and the receiving member 331 and the cover part 332 are in block units. It is preferred to form.
  • the water supply pipe 310 is formed of a high pressure rubber pipe material and can be installed in a gentle rounded shape, when the lengths of the receiving member 331 and the cover portion 332 become longer, the water supply pipe 310 When installed in this rounded shape, it cannot be covered, so it is preferable to be combined in block units in consideration of the installation shape of the water supply pipe 310.
  • the road enclosure 400 is located at the top of the road and detects any one or more of the concentration of dust and carbon dioxide scattered on the road, and the surface temperature and humidity of the road, and transmits the detected signal. 7, the sensor unit 410, a short-range communication unit 420, a display unit 430, a battery unit 440, a battery control unit 450. And a road enclosure control unit 460.
  • the sensor unit 410 detects any one or more of fine dust concentration, carbon dioxide concentration, road temperature and humidity.
  • a sensor installed to grasp the concentration of fine dust it is generally located in a pillar such as a side of a road or a sidewalk pole and a power pole, that is, provided at a high position to grasp the concentration of fine dust.
  • the sensor unit 410 according to the embodiment of the present invention is located on the center line of the road, so that the information of the road environment can be closely and accurately grasped.
  • the short-range communication unit 420 transmits information sensed by the sensor unit 410 to the main enclosure 500 or receives instruction information from the main enclosure 500.
  • the RF antenna 421 is further provided to transmit the signal of the short-range communication unit 420 to the main housing unit 500.
  • the display unit 430 displays information of the sensor unit 410 or displays an instruction transmitted from the main housing unit 500.
  • the display unit 430 is a cell in which each cell in the form of a dot matrix is displayed using a thin permanent magnet plate with a rotation axis, a fluorescence color, and a background color, and an electromagnetic induction coil under it. Any character can be represented.
  • advertisement display or guide display can be performed with less power consumption.
  • the battery unit 440 is provided on the top of the coating housing 400, is charged by receiving power from the solar cell panel 401 that produces power from solar heat, and the battery control unit 450 charges the battery unit 440. To control overcharging and overdischarging.
  • the road enclosure control unit 460 receives the power of the battery unit 440 through the battery control unit 450 to control the sensor unit 410, the short-range communication unit 420, and the display unit 430. That is, the signal sensed by the sensor unit 410 is transmitted and transmitted to the main enclosure 400 through the short-range communication unit 420 or the instruction information transmitted from the main enclosure 400 is output to the display unit 430. Control.
  • the road enclosure 400 having such a configuration includes a housing that can be installed along the longitudinal direction of the road on which the injection unit 300 is located, as shown in FIG. 7.
  • the housing of the road enclosure 400 serves as a cover for protecting the water supply pipe 310, and while acting as a cover, sprays water to the bottom of the housing of the road enclosure 400 so that water can be sprayed through the nozzle 321
  • the hole 470 is further formed.
  • the main housing unit 500 is configured to operate the low-power electric valve unit 100 according to a signal transmitted from the road housing unit 400 or to transmit information to the manager terminal 10 located at a remote location.
  • a wireless communication unit 510 As illustrated, a wireless communication unit 510, a wireless LTE / 3G gateway 520, a battery unit 530, a battery control unit 540, and a main enclosure control unit 550.
  • the wireless communication unit 510 receives or transmits information of the road enclosure 400. At this time, it is preferable to provide a second RF antenna 511 to communicate with the local area communication unit 420 of the road enclosure 400.
  • the wireless LTE / 3G gateway 520 transmits information to the manager terminal 10 at a remote location or receives a command provided from the manager terminal 10.
  • the manager terminal 10 may be a server or a portable terminal, and may transmit sensor information detected through the sensor unit 410 provided by the road enclosure 400 to the manager terminal 10, and the manager is the manager Based on the sensor information through the terminal 10, it is possible to determine whether or not the spraying unit 300 is operating, to transmit a command, or to transmit information of a phrase to be displayed on the display unit 430.
  • the battery unit 530 is provided on the top of the main housing unit 500 like the battery 440 of the road housing unit 400 and is charged by receiving electric power from the solar panel 501 that produces power from solar heat, and charging the battery.
  • the control unit 540 controls overcharging and overdischarging for charging the battery unit 530.
  • the main enclosure control unit 550 receives the power of the battery 530 through the battery control unit 540 to control the wireless communication unit 510 and the wireless LTE / 3G gateway 520.
  • the flow sensor 600 is configured to detect the flow of water that is supplied to the path pipe 200 and the plurality of water supply pipes 310 due to the opening of the low-power electric valve unit 100, and may be provided with at least one or more.
  • the flow sensor 600 it is possible to determine whether the path pipe 200 or the water pipe 310 is abnormal, so that the path pipe 200 or the water pipe 310 having an abnormality can be easily repaired.
  • the flow sensor 600 grasps the detection signal of the flow sensor 600 in the road enclosure 400 and the main enclosure 500 according to the location.
  • the detection signal detected by the road enclosure 400 is transmitted from the short-range communication unit 420, the wireless communication unit 510 of the main enclosure 500 is received and transmitted to the main enclosure control unit 550.
  • the location information of the flow sensor 600 in which an abnormality has been collectively is transmitted to the manager terminal 10 so that the manager can easily grasp it.
  • the method of spraying water on the road as shown in FIG. 9 using the IoT-based low-power water spray system configured as described above is as follows.
  • Fine dust concentration and temperature are detected by the operation of the sensor unit 410 of the road enclosure 400. Detects the detected fine dust concentration and temperature and receives information on the detected fine dust concentration and temperature through the short-range communication unit 420 to the wireless communication unit 510 of the main housing unit 500.
  • the road enclosure 400 and the main enclosure 500 are operated with the power of each battery unit 440,530 charged from the solar panel.
  • the main housing unit 500 operates the low-power electric valve unit 100 to open or open the wireless LTE / 3G gateway 520 Through, the information on the fine dust concentration and temperature is transmitted to the manager terminal 10 to receive a command from the manager.
  • the road enclosure 40O includes one RF antenna 421 for communication of the main enclosure 500, but the main enclosure 500 is one for communicating with the road enclosure 400. It is desirable to have another LTE antenna 521 for communicating with the RF antenna 511 and the manager terminal 10.
  • the manager terminal 10 may transmit a command to the main enclosure 500 through an installed application.
  • (a) is a screen in a state where the water spray system can be turned on and off, and (b) is a screen informing that water spray is performed by performing an operation.
  • (c) is a screen for notifying that water spraying is stopped
  • (d) and (e) are screens for grasping environmental information of the site through the sensor through the sensor.
  • the administrator can manage using the administrator terminal 10 at a remote location, and can separately manage according to the installed location.
  • the low-power electric valve unit 100 is operated in the main housing unit 500, water is supplied to the path pipe 200 and the injection unit 300. At this time, the flow sensor 600 also operates to determine whether water is flowing.
  • the low-power motorized valve unit 100 is operated by the main housing control unit 550 of the main housing unit 500, and the main housing control unit 550 is powered only when the low-power motorized valve unit 100 is opened or closed. By transmitting the, after opening, the low-power electric valve unit 100 can maintain an open state without transmitting power until it is closed.
  • the nozzle 321 of the injection unit 300 is set by adjusting the injection distance or injection amount during installation using the valve 322 provided in each, so that even if the low-power electric valve unit 100 is opened, the injection distance or injection amount of water is set. It is.
  • the distance can be readjusted using the valve 322 when the distance is extended, so no additional repair or installation work is necessary.
  • water supplied to the water supply pipe 310 through the path pipe 200 is sprayed radially through the nozzle 321 of the injection nozzle member 320.
  • the method displayed through the display unit 430 of the road enclosure 400 is as follows.
  • the displayed content may display the fine dust concentration and the surface temperature detected by the sensor unit 410 or may display the content received from the manager terminal 10.
  • Information instructed through the manager terminal 10 is received through the wireless LTE / 3G gateway 520 of the main enclosure 500 and from the wireless communication unit 510 of the main enclosure 500 to the road enclosure 400. It is transmitted to the road enclosure control unit 460 through the short-range communication unit 420 and output to the display unit 430.
  • the display unit 430 is displayed using a thin permanent magnet plate having a rotational axis, a fluorescent color and a background color, and an electromagnetic induction coil underneath each of the dots in the form of a dot matrix. Power is received and driven only when the content displayed by the enclosure control unit 460 is changed, and the changed content is maintained even when the power is cut off by using magnetic force.
  • the present invention has an effect of shortening the installation period and reducing the installation cost due to the water supply pipe installed on the ground.
  • the present invention does not have a water supply pressure pump for water supply supplied to the water supply pipe, and can supply power above the standard water pressure to save the power consumption required when using the water supply pressure pump, and low power consumption only when opening and closing. By providing an electric valve, there is an effect that is maintained with minimal power consumption.
  • the present invention is equipped with a flow sensor in the path pipe and the water supply pipe to easily identify the section of the water supply pipe where water supply and abnormality occur, and only the corresponding water supply pipe can be replaced to facilitate maintenance, thereby reducing maintenance costs. It has the effect.
  • the present invention has the effect that the water supply pipe is elastic as it uses a high pressure rubber pipe, so that it is easy to install even on the ground with gentle curves.
  • the present invention has the effect of increasing the accuracy of the environmental information of the dust concentration, carbon dioxide concentration and temperature and humidity of the road by positioning the position of the sensor near the road.

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Abstract

본 발명은 도로에 설치되어 도로방향으로 물을 분사하는 IoT기반 저전력 도로 물분사 시스템에 관한 것으로, 도로의 외곽에 위치하여 일단에 수압이 적어도 5bar 이상인 수도관과 연결되고, 상기 수도관에서 제공되는 물의 흐름을 제어하도록 개폐하는 저전력 전동 밸브부, 상기 저전력 전동 밸브부의 타단에 연결된 경로관, 시작단이 상기 경로관과 연결되어 도로 상단의 진행방향으로 나열된 복수개의 급수관, 및 상기 급수관들 사이에 도로방향으로 물을 분사하도록 분기되어 형성된 분사노즐부재가 결합되어 형성된 분사부, 도로의 상단에 위치하여 도로에 비산되는 먼지 및 도로의 표면 온도 중 어느 하나 이상을 감지하고, 감지된 신호를 전달하는 도로 함체부, 및 상기 도로 함체부로부터 전달된 신호에 따라, 상기 저전력 전동 밸브부를 동작시키거나, 원격지에 위치한 관리자 단말기로 정보를 전달하는 메인 함체부를 포함한다.

Description

[규칙 제26조에 의한 보정 07.02.2020]　IoT기반 저전력 도로 물분사 시스템
본 발명은 도로에 설치되어 도로방향으로 물을 분사하는 IoT기반 저전력 도로 물분사 시스템에 관한 것이다.
최근 수도권 지역의 대기는, 정부의 청정연료 및 저황유 공급의 확대, 저공해자동차 보급 및 "수도권 대기환경개선에 관한 특별법"제정 등 각종 대기오염저감정책에 힘입어 황산화화합물(SOx)과 일산화탄소(CO) 등과 같은 개발도상국형 오염상태가 개선되는 추세이다.
그러나 PM10(직경이 대략 10㎛ 정도가 되는 미세분진) 등의 오염도는 완만하게 증가하거나 오히려 악화되고 있어, 대기오염의 형태가 선진국형으로 전환되고 있다. 특히, 경제협력개발기구(OECD) 국가의 주요 도시들과 비교 했을 때, 대한민국 수도권 지역의 미세먼지 농도는 1.7 내지 3.5배 정도 높은 수준으로서, 최하위 수준인 것으로 보고된다. 2002년 한미경제연구소(KEI)의 보고에 따르면, 미세먼지에 의한 피해비용을 추정했을 때 약 10조원에 달할 것으로 보고되고 있어서, 국민의 건강과 사회비용을 고려해 볼 때 보다 적극적인 정책이 필요한 시점이다.
한편, 미세먼지는 주 대기오염물질중 하나로서 입자 표면에 황산염, 질산염, 중금속 등의 유해물질이 붙어있고, 폐포나 기관지에 침착함으로써 인체에 심각한 해를 끼친다. 이러한 미세먼지들 중에서 포장도로에 쌓인 먼지들이 차량의 운행으로 인해 재비산 되는 먼지를 "도로재비산먼지"라 한다. 이러한 도로재비산먼지는 차량의 배기가스에 의한 직접배출, 타이어와 도로 표면의 마모, 강하분진, 쓰레기, 진흙과 먼지의 유입 등 다양한 원인에 의해 침적되어 도로 표면에 산적해 있다가 차량의 움직임에 의해 재비산하여 발생한다. 2006년 "대한환경공학회지(특집), 1126-1132"에 따르면, 건설활동, 타이어 마모, 비포장도로에서 발생되는 비산먼지 등을 포함한 전체비산먼지 중에서 도로재비산먼지의 비중은 60%이상을 차지하고 있는 것으로 나타나 있다.
특히, 입경 75㎛이하의 먼지의 단위면적당 무게를 "실트 로딩(Silt loading)" 이라 하는데, 이는 비산먼지의 잠재성을 나타내는 척도이다. 2005년도 "Atmospheric Environment, 39 , 1891-. 1902"에 따르면, 도로 청소의 효율성은 실트 로딩의 양에 따라 저량의 실트 로딩에서 물청소의 효율이 비례 증가하여 약 3.5g/m2 이상의 실트 로딩에서는 45%이상의 실트 로딩의 저감과 함께, 30% 수준의 TSP(대기 중에 떠 다니는 직경 0.001㎛에 이르는 모든 입자상물질;Total Suspended Particle)의 저감 효율을 나타내는 것으로 나타났다.
또한, 지구 온난화 등과 같은 이유로 도로 복사열로 인해 표면의 온도가 상승하게 되고, 이로 인해 도로를 달리는 차량의 바퀴가 훼손되면서 차량사고로 이어지고 있다.
이와 같이, 국내 및 해외에서는 도로재비산먼지를 저감시키거나 표면 온도를 저하시키기 위해서 대부분 특별히 고안된 물청소 차량을 이용한 물청소를 실시하고 있는 상황이며, 이와 같이 청소차량을 이용한 물청소의 효과는 상당부분 효과가 있다고 보고되고 있다.
그러나, 차량을 이용한 물청소의 경우에는 용수 확보를 위해 일정한 수원지로 이동하는 것이 불가피하다. 청소차량의 평균 이동속도가 50km/hr 임을 감안하면 청소를 위해 사전 투자해야하는 시간이 상당히 많다고 할 수 있다. 또한 청소중의 청소차량의 평균이동 속도가 12.5km/hr로서 타 차량의 운행을 방해할 소지가 높다. 그리고 노면에 주차된 차량의 아래쪽 부분은 차량을 이용해 청소할 수 없어 사전인력을 투입해야 하는 불편함을 내포하고 있다.
청소차량의 효율성을 개선하기 위해 한국등록특허 제1121490호에 따르면 중수나 지하수를 이용하여 용수를 공급하고, 공급된 용수를도로 중앙으로부터 도로변을 향해 고압으로 살수하여 청소 효율을 증대시킬뿐 아니라 청소 후 배출수의 처리를 통해 환경오염부하를 최소화한다고 하였으나, 한국등록특허 제1121490호는 도로에 매설되는 급수관을 매설하기 위해 포장도를 파내는 공사를 시행하여 급수관을 매설하여야 함으로써 초기 설치비용이 상승하게된다.
또한, 급수관을 매설하여 설치를 하더라도 급수관에 문제가 발생되면 어느 지점의 급수관의 문제인지 파악이 어렵고, 문제의 위치를 파악한다고 하더라도 이를 보수하기 위해 포장된 도로를 다시 파내어야 함에 따라 유지보수 비용 역시 상승하게 되며, 초기 설치 또는 보수를 위해 도로를 파내는 공사로 인해 공사기간이 길어지고, 이로 인해 차량이 다니는 도로의 혼잡을 야기시킨다.
본 발명은 도로 지하에 매설하기 않고 지상에 설치하는 IoT 기반 저전력 도로 물분사 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 도로 표면의 미세먼지 농도와 온도를 센싱하여 기설정된 먼지 농도와 온도에 따라 자동으로 작동하거나 관리자의 지시에 따라 작동하는 IoT 기반 저전력 도로 물분사 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 급수 가압 펌프를 구비하지 않고 일정 압력 이상의 수도를 사용하여 전력낭비를 최소화하고, 물을 급수시에 보편적으로 사용하고 있는 벨브를 열고 있는 시간동안은 지속적으로 전력이 필요한 교류/직류형 솔레노이드 벨브가 아니라 DC 모터를 사용해 벨브를 열고 닫는 전동 밸브 방식에 의해 짧은 시간만 전력이 필요한 최소한의 전력소비만 하는 IoT 기반 저전력 도로 물분사 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 경로관 및 급수관에 플로우 센서를 구비하여 물의 급수여부 및 이상이 발생되는 급수관의 구간을 용이하게 파악하는 IoT 기반 저전력 도로 물분사 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 IoT 기반 저전력 도로 물분사 시스템은도로 물분사 시스템에 있어서, 급수 가압 펌프와 저수조 및 상용전원이 없이 도로로 세척물을 분사하는 시스템에 있어서, 도로의 외곽에 위치하여 일단에 수압이 적어도 5bar 이상인 수도관과 연결되고, 상기 수도관에서 제공되는 물의 압력과 흐름을 제어하며 밸브 동작시에만 전력을 제공받아 개폐되는 저전력 전동 밸브부; 상기 저전력 전동 밸브부의 타단에 연결되며 도로 외곽에서 도로 중앙라인 측으로 도로를 가로질러 설치되되 보호부 내에 설치되는 경로관; 상기 경로관과 시작단이 연결되어 도로의 중앙라인을 따라 지상에 일렬 연결된 복수개의 급수관 및 상기 급수관들 사이에서 도로방향으로 물을 분사하도록 분기되어 형성된 분사노즐부재가 결합되며, 상기 분사노즐부재에는 상기 급수관을 통해 급수되는 물의 분사량 또는 분사거리를 조절하는 밸브가 설치된 분사부; 상기 급수관이 설치되는 지상에 위치하여 도로에서 비산되는 먼지, 이산화탄소 농도, 및 도로의 표면 온도 중 어느 하나 이상을 감지하고, 감지된 정보를 근거리 무선통신으로 전송하는 도로 함체부; 및 도로의 외곽에 위치되어 상기 도로 함체부로부터 전송된 정보에 따라, 상기 저전력 전동 밸브부의 개폐를 선택적으로 동작시키거나, 원격지에 위치한 관리자 단말기로 감지 정보를 전달하는 메인 함체부;를 포함하며, 상기 저전력 전동 밸브부, 도로 함체부, 및 메인함체부는 솔라셀 전력으로 동작되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분사부를 수용하는 수용부재, 및 상기 수용부재의 상단으로 상기 분사부를 커버링하는 커버부를 구비하며, 상기 커버부는 상기 수용부재의 상단에 결합하여 고정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보호부는 윗면으로 차량이 통행할 수 있는 범위의 높이를 갖되 완만한 경사면으로 이루어져 있으며, 상기 보호부에는 경로관을 수용하는 수용홈이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 급수관 및 경로관은 상기 수도관의 최대 내압의 10배 이상을 견디는 재질과 소재의 합성고무관으로, 상기 급수관 및 경로관의 직경은 1.25 내지 1.5inch인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 저전력 전동 밸브부의 개방으로 인해 경로관 및 상기 복수개의 급수관에 급수되는 물의 흐름을 감지하는 적어도 하나 이상의 플로우 센서를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 플로우 센서는 위치에 따라 상기 도로 함체부 및 메인 함체부에서 감지 신호를 검출하되, 상기 도로 함체부에서 검출된 상기 플로우 센서의 감지 신호는 상기 메인 함체부로 전달되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 도로 함체부는 미세먼지 농도, 이산화탄소 농도, 도로 표면의 온도, 및 습도 중 어느 하나 이상을 감지하는 센서부; 상기 센서부의 정보를 상기 메인 함체부에 전달하거나, 상기 메인 함체부의 지시정보를 전달 받을 수 있도록 통신하는 근거리통신부; 상기 메인 함체부에서 전달하는 지시 정보를 표시하는 디스플레이부; 구비되는 솔라셀 패널로부터 전력을 전달 받아 충전되는 배터리; 상기 배터리의 충전을 위해 과충전 및 과방전을 제어하는 배터리 제어부; 및 상기 배터리 제어부를 통해 상기 배터리의 전력을 공급받아 상기 센서부, 근거리통신부, 및 디스플레이부를 제어하는 도로 함체 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 디스플레이부는 도트매트릭스 형태의 각 셀 하나가 회전 축과 형광 컬러와 바탕색이 도색된 박형 영구자석판과 그 아래의 전자 유도코일을 이용하여 디스플레이되고, 상기 도로 함체 제어부에 의해 디스플레이되는 내용의 변화시에만 전력을 소모하며, 내용 변화 직후 전력이 차단되더라도 변화된 내용이 유지되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 메인 함체부는 상기 도로 함체부의 정보를 전달받거나 전달하는 무선통신부; 상기 원격지의 관리자 단말기에 정보를 전달하거나 명령을 전달 받는 무선 LTE/3G 게이트웨이; 구비되는 솔라셀 패널로부터 전력을 전달 받아 충전되는 배터리; 상기 배터리의 충전을 위해 과충전 및 과방전을 제어하는 배터리 제어부; 및 상기 배터리 제어부를 통해 상기 배터리의 전력을 공급받아 상기 무선통신부, 무선 LTE/3G 게이트웨이를 제어하는 메인 함체 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 지상에 설치되는 급수관으로 인해 설치기간이 짧고, 설치비용을 절감하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 급수관으로 공급되는 급수를 위한 급수 가압 펌프를 구비하지 않고도 기준 수압 이상으로 급수가 된다면 급수 가압 펌프를 사용할 때 필요로 하는 소비전력을 절약할 수 있으며, 개폐시에만 전력이 소비되는 저전력 전동 밸브를 구비함으로써 최소한의 소비전력 사용으로 유지되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 경로관 및 급수관에 플로우 센서를 구비하여 급수 여부 및 이상이 발생되는 급수관의 구간을 용이하게 파악하여 해당 급수관만 교체할 수있어 유지보수가 용이하고, 이에 따른 유지보수비용을 절감하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 급수관에 고압 고무관을 사용함에 따라 탄성이 있어 완만한 굴곡이 있는 지상에서도 설치가 용이하다는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 센서부의 위치를 도로와 가까운 곳에 위치시켜 도로의 먼지 농도 및 이산화탄소농도, 온습도의 환경정보의 정확도를 높이는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 IoT 기반 저전력 도로 물분사 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 IoT 기반 저전력 도로 물분사 시스템의 저전력 전동 밸브부의 설치모습을 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 IoT 기반 저전력 도로 물분사 시스템의 경로관 및 보호부을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 IoT 기반 저전력 도로 물분사 시스템의 분사부를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 IoT 기반 저전력 도로 물분사 시스템의 수용부재와 커버부를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 IoT 기반 저전력 도로 물분사 시스템의 도로 함체부를 나타낸 블록도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 IoT 기반 저전력 도로 물분사 시스템의 도로 함체부의 모습을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 IoT 기반 저전력 도로 물분사 시스템의 메인 함체부를 나타낸 블록도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 IoT 기반 저전력 도로 물분사 시스템을 설치한 모습을 나타낸 이미지이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 IoT기반 저전력 도로 물분사 시스템의 관리자 단말기의 화면을 나타낸 이미지이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있으며, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있고, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
도 1 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 IoT기반 저전력 도로 물분사 시스템을 나타낸 것으로, 도로 물분사 시스템은 저전력 전동 밸브부(100), 경로관(200), 분사부(300), 도로 함체부(400), 메인 함체부(500), 및 플로우 센서(600)을 포함한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 저전력 전동 밸브부(100)는 도로의 외곽에 위치하여 일단에 수압이 적어도 5bar 이상인 수도관과 연결되고, 수도관에서 제공되는 물의 압력과 흐름을 제어하도록 개폐한다.
본 발명의 실시예에서는 적어도 5bar 이상의 수압으로 물을 공급 받음으로써, 별도의 급수 가압 펌프 없이 공급되는 물의 수압으로 분사되는 분사량 및 분사거리를 조절하여 급수 가압 펌프를 사용하는데 사용되는 전력을 사용하지 않고, 물의 분사량 및 분사거리를 조절한다.
또한, 일반적으로 사용되는 솔레노이드 밸브의 경우 밸브를 개방하는 동안 지속적으로 전력을 부여하여 밸브가 개방될 수 있도록 함에 따라 지속적으로 전력 소실이 발생되는 반면, 본 발명의 실시예에 따른 저전력 전동 밸브부(100)는 개폐하는 동작시에만 전력이 부여되고, 개방되어 있는 상태이거나, 폐쇄된 상태에서는 전력이 부여되지 않는다.
즉, 전력이 부여되면 밸브가 개방 되지만 공급 전력은 개방된 시간동안 지속되어야 하고 전력을 끊으면 밸브가 닫히는 일반적인 솔레노이드 밸브와 현저한 차이가 있다.
경로관(200)은 저전력 전동 밸브부(100)의 타단에 연결되어 저전력 전동 밸브부(100)의 개폐 에 따라 분사부(300)에 물을 급수하는 경로 역할을 한다.
경로관(220)은 도로를 가로질러 급수관(310)과 연결되므로, 차도의 경우 차량이 통행함으로써 경로관(210)을 보호하기 위해 도로위에서 경로관(200)을 수용하는 수용홈(211)을 형성하되, 경로관(200)의 상단으로 차량이 통행할 수 있도록 완만하게 라운드진 형태의 보호부(210)로 보호된다.
보호부(210)은 도 3(a)에 도시한 바와 같이, 하부에 수용홈(211)을 형성하여 요철과 같이 상단이 라운드진 형상으로 형성하거나, 도 3(b)에 도시한 바와 같이, 라운드진 형상이되, 상단에 수용홈(211)을 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 도로를 파지 않고 설치하는 것을 기술적 요지로 하나, 도로를 가로질러 설치되는 경로관(200)의 경우 고속의 차도에서는 도 3(c)에 도시한 바와 같이, 경로관(200)의 직경의 폭 만큼 파내어 경로관(200)을 삽설할 수 있음이 바람직하다.
분사부(300)는 도 4에 도시한 바와 같이, 급수관(310), 및 분사노즐부재(320)을 포함하고, 저전력 전동 밸브부(100)의 개방으로 제공되는 물을 도로에 분사하는 구성으로, 경로관(200)이 도로 상단의 진행방향으로 나열된 급수관(310)의 시작단과 연결되며, 급수관(310) 사이에 도로방향으로 물을 분사하도록 분기되어 형성된 분사노즐부재(320)을 결합하여 형성한다.
급수관(310)은 경로관(200)과 연결된 시작단부터 일정한 거리의 끝단까지 물을 급수한다. 급수관(310)은 양끝단에 금속소재의 결합부(미도시)가 형성되어, 결합부의 결합으로 용이하게 복수개의 급수관(310)을 연장하여 형성할 수 있다. 일정거리 연장된 후 끝단은 금속소재의 마개(미도시)를 이용하여 물의 흐름을 차단한다.
급수관(310) 및 경로관(200)은 고압 고무 호스관으로서 외부충격으로도 파손되지 않으나 어느 정도 범위에서 휘어질 수 있는 있는 내압 고무 재질의 소재이다. 더욱 상세하게는 수도관의 최대 내압의 10배 이상을 견딜 수 있는 재질과 소재이며, 소재의 특성에 의해 다소의 굴곡이 있는 지상에서도 설치가 가능할 뿐만 아니라 차량사고로 인해 충돌이 일어나는 경우에 차량 운전자의 안전을 위해 적용한다.
또한, 상기 급수관(310) 및 경로관(200)의 직경은 1.25 내지 1.5inch(인치)이내 범위 임이 바람직하다.
여기서, 급수관(310) 및 경로관(200)의 직경이 1.25인치 미만이면 급수관(310) 및 경로관(200)에 수용되는 물의 양과 압력이 부족하여 분사되는 물의 양이 부족하고, 압력도 감소하게 된다.
또한, 급수관(310) 및 경로관(200)의 직경이 1.5인치를 초과하면 물의 양 및 물 분사 압력은 증가하게 되나 도로의 중앙선에 설치시 설치 자재류의 부피의 증가에 의해 중앙선의 폭을 벗어나게 되어 운전시 방해가 될 수 있다. 그러나, 도로 중앙이 아닌 가장자리나 이에 대한 문제가 발생되지 않으면 직경은 1.5인치 이상일 수 있다.
분사노즐부재(320)는 급수관(310) 사이에 위치하여 물을 도로의 일방향(1-way) 또는 양방향(2-way)으로 분사하되, 분사노즐부재(320)의 노즐(321)마다 물의 분사거리 또는 분사량을 조절하기 위해 각각의 밸브(322)를 구비한다.
여기서, 분사노즐부재(320)이 동일한 수압에 의해 공급되는 물이 급수관(310)의 길이에 따라 동일한 노즐(321)의 크기을 갖는다면 시작단으로부터 가장 먼 위치의 노즐(321)까지 분사되는 물의 분사거리 또는 분사량이 감소되어 급수관(310)의 시작단과 끝단의 물이 분배되는 양이 상이하여 효과가 현저히 저감되므로, 분사노즐부재(320)의 각 노즐(321)에 밸브(322)를 구비하여 급수관(310)의 위치에 따라 밸브(322)를 조절하여 물의 분사거리 또는 분사량을 조절한다.
노즐(321)에 구비된 밸브(322)를 통해 도로의 차선수가 확장되더라도 밸브(322)의 조절만으로 분사거리를 연장시킬 수 있는 효과가 있다.
급수관(310) 및 분사노즐부재(320)를 보호하기 위해 지면에 급수관(310) 및 분사노즐부재(320)를 수용하는 수용부재(331) 및 커버부(332)를 도 5에 도시한 바와 같이, 설치한다.
이때, 수용부재(331)의 상단은 급수관(310) 및 분사노즐부재(320)가 안착될 수 있도록 급수관(310)의 외주연 형태로 형성하고, 수용부재(331)의 상단으로 급수관(310) 및 분사노즐부재(320)를 커버링하는 커버부(332)를 구비하며, 커버부(332)는 수용부재(331)의 상단에 결합하여 고정한다. 이는 도로의 상단에 진행방향으로 설치됨이 바람직하다.
여기서, 수용부재(331)는 지면에 고정시켜 급수관(310)이 고정될 수 있도록 한다.
본 발명의 실시예에는 수용부재(331)와 커버부(332)를 한쌍으로 급수관(310) 및 분사노즐부재(320)를 보호하며, 수용부재 (331)및 커버부(332)는 블록단위로 형성함이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따른 급수관(310)은 고압 고무관 소재로 형성되어 완만한 라운드진 형태로 설치될 수 있으므로, 수용부재(331) 및 커버부(332)의 길이가 길어지면, 급수관(310)이 라운드진 형태로 설치될 때 커버할 수 없으므로 급수관(310)의 설치 형상을 고려하여 블록단위로 결합됨이 바람직하다.
도로 함체부(400)는 도로의 상단에 위치하여 도로에 비산되는 먼지 및 이산화탄소 농도, 그리고 도로의 표면 온도, 습도 중 어느 하나 이상을 감지하고, 감지된 신호를 전달하는 구성으로, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 센서부(410), 근거리통신부(420), 디스플레이부(430), 배터리부(440), 배터리 제어부(450). 및 도로 함체 제어부(460)를 포함한다.
센서부(410)는 미세먼지 농도, 이산화탄소 농도, 도로의 온도 및 습도 중 어느 하나 이상을 감지한다.
미세먼지의 농도를 파악하기 위해 설치되는 센서의 경우 도로 측면부나 인도측 폴대와 전봇대와 같이 기둥에 위치하여 즉, 높은 위치에 구비되어 미세먼지의 농도를 파악하는 경우가 일반적이다. 반면, 본 발명의 실시예에 따른 센서부(410)는 도로의 중앙선에 위치되어, 도로 환경의 정보를 면밀하고 정확히 파악할 수 있다.
근거리통신부(420)는 센서부(410)에서 감지한 정보를 메인 함체부(500)에 전달하거나, 메인 함체부(500)의 지시 정보를 전달 받는다.
근거리통신부(420)의 신호를 메인 함체부(500)로 전달하기 위해 RF 안테나(421)를 더 구비한다.
디스플레이부(430)는 센서부(410)의 정보를 표시하거나, 메인 함체부(500)에서 전달하는 지시를 표시한다.
디스플레이부(430)는 도트매트릭스 형태의 각 셀 하나가 회전 축과 형광 컬러와 바탕색이 도색된 박형 영구자석판과 그 아래의 전자 유도코일을 이용하여 디스플레이되는 것으로서, 매트릭스 조합에 따라 한글/영어등의 모든 문자를 표현할 수 있다.
또한, 도로 함체 제어부(460)에 의해 디스플레이되는 내용의 변화시에만 전력을 소모함으로써, 내용 변화 직후 전력이 차단되더라도 변화된 내용이 그대로 유지된다.
이에 따라, 적은 전력소모로 광고 표시 또는 안내 표시를 할 수 있다.
배터리부(440)는 도포 함체부(400) 상단에 구비되어 태양열로부터 전력을 생산하는 솔라 셀 패널(401)로부터 전력을 전달 받아 충전되고, 배터리 제어부(450)는 배터리부(440)의 충전을 위해 과충전 및 과방전을 제어한다.
도로 함체 제어부(460)는 배터리 제어부(450)를 통해 배터리부(440)의 전력을 공급받아 센서부(410), 근거리통신부(420), 및 디스플레이부(430)를 제어한다. 즉, 센서부(410)에서 감지된 신호를 전달 받아 근거리통신부(420)를 통해 메인 함체부(400)로 전달하거나, 메인 함체부(400)에서 전달하는 지시 정보를 디스플레이부(430)에 출력하도록 제어한다.
이와 같은 구성을 갖는 도로 함체부(400)는 도 7에 도시한 바와 같이, 분사부(300)가 위치되는 도로의 길이 방향을 따라 설치될 수 하우징을 포함한다
또한, 도로 함체부(400)의 하우징은 급수관(310)을 보호하는 커버 역할을 하며, 커버 역할을 하면서 노즐(321)을 통해 물이 분사될 수 있도록 도로 함체부(400)의 하우징 하단에 분사홀(470)을 더 형성한다.
메인 함체부(500)는 도로 함체부(400)로부터 전달된 신호에 따라 저전력 전동 밸브부(100)를 동작시키거나, 원격지에 위치한 관리자 단말기(10)로 정보를 전달하는 구성으로, 도 8에 도시한 바와 같이, 무선통신부(510), 무선 LTE/3G 게이트웨이(520), 배터리부(530), 배터리 제어부(540), 및 메인 함체 제어부(550)를 포함한다.
무선통신부(510)는 도로 함체부(400)의 정보를 전달받거나 전달한다. 이때, 도로 함체부(400)의 근거리통신부(420)와 통신하기 위해 제2 RF 안테나(511)를 구비함이 바람직하다.
무선 LTE/3G 게이트웨이(520)는 원격지의 관리자 단말기(10)에 정보를 전달하거나 관리자 단말기(10)로부터 제공하는 명령을 전달 받는다.
예컨대, 관리자 단말기(10)는 서버이거나 휴대용 단말기일 수 있으며, 관리자 단말기(10)로 도로 함체부(400)에서 제공하는 센서부(410)를 통해 감지된 센서 정보를 전달할 수 있으며, 관리자는 관리자 단말기(10)를 통해 센서정보를 바탕으로 분사부(300)의 동작여부를 결정하여 명령을 전달하거나 디스플레이부(430)에 표시될 문구의 정보를 전달할 수 있다.
배터리부(530)는 도로 함체부(400)의 배터리(440)와 마찬가지로 메인함체부(500) 상단에 구비되어 태양열로부터 전력을 생산하는 솔라셀 패널(501)로부터 전력을 전달 받아 충전되고, 배터리 제어부(540)는 배터리부(530)의 충전을 위해 과충전 및 과방전을 제어한다.
메인 함체 제어부(550)는 상기 배터리 제어부(540)를 통해 배터리(530)의 전력을 공급받아 상기 무선통신부(510), 무선 LTE/3G 게이트웨이(520)를 제어한다.
플로우 센서(600)은 저전력 전동 밸브부(100)의 개방으로 인해 경로관(200) 및 복수개의 급수관(310)로 급수되는 물의 흐름을 감지하는 구성으로, 적어도 하나 이상 구비될 수 있다.
플로우 센서(600)을 통해 경로관(200) 또는 급수관(310)의 이상 여부를 파악할 수 있어 이상이 있는 경로관(200) 또는 급수관(310)을 용이하게 보수할 수 있다.
플로우 센서(600)은 위치에 따라 도로 함체부(400) 및 메인 함체부(500)에서 플로우 센서(600)의 감지 신호를 파악한다.
여기서, 도로 함체부(400)에서 검출된 감지 신호는 근거리통신부(420)에서 송신하고, 메인 함체부(500)의 무선통신부(510)가 수신하여 메인 함체 제어부(550)에 전달된다.
* 메인 함체부(500)의 메인 함체 제어부(550)에서 총괄적으로 이상이 발생된 플로우 센서(600)의 위치정보를 관리자 단말기(10)로 전달하여 관리자가 용이하게 파악할 수 있도록 있다.
상기와 같은 구성된 IoT기반 저전력 물분사 시스템을 이용하여 도 9에 도시한 바와 같이 도로에 물분사하는 방법은 다음과 같다.
도로 함체부(400)의 센서부(410)의 동작으로 미세먼지 농도 및 온도을 감지한다. 감지된 미세먼지 농도 및 온도를 감지하고 근거리통신부(420)를 통해 메인 함체부(500)의 무선통신부(510)로 감지된 미세먼지 농도 및 온도에 대한 정보를 전달 받는다.
이때, 도로 함체부(400) 및 메인 함체부(500)는 솔라셀 패널로부터 충전된 각각의 배터리부(440,530)의 전력으로 동작된다.
이어, 메인 함체부(500)는 전달받은 정보에 따라 미세먼지 농도 또는 표면의 온도가 기준설정 범위를 넘어서면, 저전력 전동 밸브부(100)를 가동하여 개방하거나, 무선 LTE/3G 게이트웨이(520)을 통해 관리자 단말기(10)에 미세먼지 농도 및 온도에 대한 정보를 전달하여 관리자로부터 명령을 전달받는다.
이와 같이, 도로 함체부(40O)는 메인 함체부(500)의 통신을 위하여 하나의 RF 안테나(421)를 구비하나, 메인 함체부(500)는 도로 함체부(400)와 통신을 위한 하나의 RF 안테나(511)와 관리자 단말기(10)와 통신하기 위한 또 하나의 LTE 안테나(521)를 구비함이 바람직하다.
관리자 단말기(10)는 도 10에 도시한 바와 같이, 설치된 어플리케이션을 통해 메인 함체부(500)에 명령을 전달할 수 있다.
(a)는 물분사 시스템을 온오프 할 수 있는 상태의 화면이며, (b)는 동작을 진행하여 물분사가 이루어짐을 알리는 화면이다.
또한, (c)는 물분사가 중지됨을 알리는 화면이며, (d) 및 (e)는 센서를 통해 현장의 환경 정보를 관리자 단말기(10)를 통해 파악할 수 있는 화면을 나타낸다.
이와 같이 관리자는 원격지에서 관리자 단말기(10)를 사용하여 관리할 수 있으며, 설치되는 위치에 따라 구분하여 관리할 수 있다.
이어, 메인 함체부(500)에서 저전력 전동 밸브부(100)를 가동하면, 경로관(200) 및 분사부(300)로 물을 공급한다. 이때, 플로우 센서(600)도 같이 동작하여 물의 흐름 여부를 파악한다.
여기서, 저전력 전동 밸브부(100)는 메인 함체부(500)의 메인 함체 제어부(550)에 의해 동작되되, 메인 함체 제어부(550)는 저전력 전동 밸브부(100)가 개방 또는 폐쇄되는 경우에만 전력을 전달함으로써, 개방한 후에는 폐쇄될 때까지 전력을 전달하지 않아도 저전력 전동 밸브부(100)가 개방 상태를 유지할 수 있다.
이에 따라, 지속적으로 펌핑해야 하는 기존의 기술들 또는 개방을 유지해야 하는 솔레노이드 밸브에 비해 현저히 전력소비를 줄일 수 있다.
분사부(300)의 노즐(321)은 각각에 구비된 밸브(322)를 이용하여 설치시 분사거리 또는 분사량을 조절하여 세팅함으로써 저전력 전동 밸브부(100)가 개방되더라도 물의 분사거리 또는 분사량이 설정되어 있다.
다만, 설치시 이미 물의 분사거리 또는 분사량을 조절하였더라도 거리의 확장이 이루어질 경우 밸브(322)를 이용하여 거리를 재조정할 수 있어 추가적인 보수 또는 설치 공사가 불필요하다.
여기서, 경로관(200)을 통해 급수관(310)으로 공급되는 물이 분사노즐부재(320)의 노즐(321)을 통해 방사형으로 분사된다.
도로 함체부(400)의 디스플레이부(430)를 통해 디스플레이되는 방법은 다음과 같다.
여기서, 디스플레이되는 내용은 센서부(410)에서 검출된 미세먼지 농도 및 표면온도를 표시하거나 관리자 단말기(10)로부터 전달받은 내용을 표시할 수 있다.
관리자 단말기(10)를 통해 지시하는 정보는 메인 함체부(500)의 무선 LTE/3G 게이트웨이(520)를 통해 수신되어 메인 함체부(500)의 무선통신부(510)에서 도로 함체부(400)의 근거리통신부(420)를 통해 도로 함체 제어부(460)에 전달되어 디스플레이부(430)에 출력한다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이부(430)는 도트매트릭스 형태의 각 쎌 하나가 회전 축과 형광 컬러와 바탕색이 도색된 박형 영구자석판과 그 아래의 전자 유도코일을 이용하여 디스플레이되고, 도로 함체 제어부(460)에 의해 디스플레이되는 내용의 변화시에만 전력을 전달받아 구동하며, 자력을 이용함으로써 전력이 차단되어도 변화된 내용이 유지시킨다.
이에 따라, 디스플레이부(430)를 이용하여 내용을 디스플레이 하더라도 소비전력을 절감할 수 있다.
따라서, 본 발명은 지상에 설치되는 급수관으로 인해 설치기간이 짧고, 설치비용을 절감하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 급수관으로 공급되는 급수를 위한 급수 가압 펌프를 구비하지 않고, 기준 수압 이상으로 급수하여 급수 가압 펌프를 사용할 때 필요하는 소비전력을 절약할 수 있으며, 개폐시에만 전력이 소비되는 저전력 전동 밸브를 구비함으로써 최소한의 소비전력 사용으로 유지되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 경로관 및 급수관에 플로우 센서를 구비하여 급수 여부 및 이상이 발생되는 급수관의 구간을 용이하게 파악하여 해당 급수관만 교체할 수있어 유지보수가 용이하고, 이에 따른 유지보수비용을 절감하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 급수관을 고압 고무관을 사용함에 따라 탄성이 있어 완만한 굴곡이 있는 지상에서도 설치가 용이하다는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 센서부의 위치를 도로와 가까운 곳에 위치시켜 도로의 먼지 농도, 이산화탄소 농도 및 온습도의 환경정보의 정확도를 높이는 효과가 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 급수 가압 펌프와 저수조 및 상용전원이 없이 도로로 세척물을 분사하는 시스템에 있어서,
    도로의 외곽에 위치하여 일단에 수압이 적어도 5bar 이상인 수도관과 연결되고, 상기 수도관에서 제공되는 물의 압력과 흐름을 제어하며 밸브 동작시에만 전력을 제공받아 개폐되는 저전력 전동 밸브부;
    상기 저전력 전동 밸브부의 타단에 연결되며 도로 외곽에서 도로 중앙라인 측으로 도로를 가로질러 설치되되 보호부 내에 설치되는 경로관;
    상기 경로관과 시작단이 연결되어 도로의 중앙라인을 따라 지상에 일렬 연결된 복수개의 급수관 및 상기 급수관들 사이에서 도로방향으로 물을 분사하도록 분기되어 형성된 분사노즐부재가 결합되며, 상기 분사노즐부재에는 상기 급수관을 통해 급수되는 물의 분사량 또는 분사거리를 조절하는 밸브가 설치된 분사부;
    상기 급수관이 설치되는 지상에 위치하여 도로에서 비산되는 먼지, 이산화탄소 농도, 및 도로의 표면 온도 중 어느 하나 이상을 감지하고, 감지된 정보를 근거리 무선통신으로 전송하는 도로 함체부; 및
    도로의 외곽에 위치되어 상기 도로 함체부로부터 전송된 정보에 따라, 상기 저전력 전동 밸브부의 개폐를 선택적으로 동작시키거나, 원격지에 위치한 관리자 단말기로 감지 정보를 전달하는 메인 함체부;를 포함하며,
    상기 저전력 전동 밸브부, 도로 함체부, 및 메인함체부는 솔라셀 전력으로 동작되는 것을 특징으로 하는 IoT 기반 저전력 도로 물분사 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 분사부를 수용하는 수용부재, 및 상기 수용부재의 상단으로 상기 분사부를 커버링하는 커버부를 구비하며,
    상기 커버부는 상기 수용부재의 상단에 결합하여 고정하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반 저전력 도로 물분사 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 보호부는 윗면으로 차량이 통행할 수 있는 범위의 높이를 갖되 완만한 경사면으로 이루어져 있으며, 상기 보호부에는 경로관을 수용하는 수용홈이 형성된 것을 특징으로 하는 IoT 기반 저전력 도로 물분사 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 급수관 및 경로관은 상기 수도관의 최대 내압의 10배 이상을 견디는 재질과 소재의 합성고무관으로, 상기 급수관 및 경로관의 직경은 1.25 내지 1.5inch인 것을 특징으로 하는 IoT 기반 저전력 도로 물분사 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 저전력 전동 밸브부의 개방으로 인해 경로관 및 상기 복수개의 급수관에 급수되는 물의 흐름을 감지하는 적어도 하나 이상의 플로우 센서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반 저전력 도로 물분사 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 플로우 센서는 위치에 따라 상기 도로 함체부 및 메인 함체부에서 감지 신호를 검출하되, 상기 도로 함체부에서 검출된 상기 플로우 센서의 감지 신호는 상기 메인 함체부로 전달되는 것을 특징으로 하는 IoT 기반 저전력 도로 물분사 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 도로 함체부는,
    미세먼지 농도, 이산화탄소 농도, 도로 표면의 온도, 및 습도 중 어느 하나 이상을 감지하는 센서부;
    상기 센서부의 정보를 상기 메인 함체부에 전달하거나, 상기 메인 함체부의 지시정보를 전달 받을 수 있도록 통신하는 근거리통신부;
    상기 메인 함체부에서 전달하는 지시 정보를 표시하는 디스플레이부;
    구비되는 솔라셀 패널로부터 전력을 전달 받아 충전되는 배터리;
    상기 배터리의 충전을 위해 과충전 및 과방전을 제어하는 배터리 제어부; 및
    상기 배터리 제어부를 통해 상기 배터리의 전력을 공급받아 상기 센서부, 근거리통신부, 및 디스플레이부를 제어하는 도로 함체 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반 저전력 도로 물분사 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 디스플레이부는 도트매트릭스 형태의 각 셀 하나가 회전 축과 형광 컬러와 바탕색이 도색된 박형 영구자석판과 그 아래의 전자 유도코일을 이용하여 디스플레이되고, 상기 도로 함체 제어부에 의해 디스플레이되는 내용의 변화시에만 전력을 소모하며, 내용 변화 직후 전력이 차단되더라도 변화된 내용이 유지되는 것을 특징으로 하는 IoT 기반 저전력 도로 물분사 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인 함체부는,
    상기 도로 함체부의 정보를 전달받거나 전달하는 무선통신부;
    상기 원격지의 관리자 단말기에 정보를 전달하거나 명령을 전달 받는 무선 LTE/3G 게이트웨이;
    구비되는 솔라셀 패널로부터 전력을 전달 받아 충전되는 배터리;
    상기 배터리의 충전을 위해 과충전 및 과방전을 제어하는 배터리 제어부; 및
    상기 배터리 제어부를 통해 상기 배터리의 전력을 공급받아 상기 무선통신부, 무선 LTE/3G 게이트웨이를 제어하는 메인 함체 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반 저전력 도로 물분사 시스템.
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