WO2023163331A1 - 스마트 수도미터 - Google Patents

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WO2023163331A1
WO2023163331A1 PCT/KR2022/018929 KR2022018929W WO2023163331A1 WO 2023163331 A1 WO2023163331 A1 WO 2023163331A1 KR 2022018929 W KR2022018929 W KR 2022018929W WO 2023163331 A1 WO2023163331 A1 WO 2023163331A1
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WO
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main body
battery
space
water quality
liquid
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Application number
PCT/KR2022/018929
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French (fr)
Inventor
최석준
Original Assignee
주식회사 레오테크
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D4/00—Tariff metering apparatus
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D7/00—Indicating measured values
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
    • G01F1/667—Arrangements of transducers for ultrasonic flowmeters; Circuits for operating ultrasonic flowmeters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
    • G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link

Definitions

  • the present invention relates to a smart water meter, and more particularly, to a smart water meter capable of improving functions.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a smart water meter capable of improving functions.
  • a smart water meter for achieving the above object is a body provided in a long circular pipe shape in one direction through which liquid passes, and an enclosure detachably coupled to the body to form an internal space.
  • the main body includes an inlet provided at one end of the main body through which liquid flows into the main body, an outlet provided at the other end of the main body through which the liquid passing through the inside of the main body is discharged, and A pair of first seats provided on an outer circumferential surface so as to form a vertical line with the inlet and the outlet, but maintained at a predetermined interval, on which ultrasonic sensors for detecting the flow rate of the liquid passing through the main body are respectively seated;
  • a second seating hole provided on the outer circumferential surface of the main body to form an extra seating space is provided between the first seating holes provided on the side of the discharge port, and the enclosure is provided in an open upper surface to form an upper surface that is attached to the main body.
  • a case to be coupled and a cover that is detachably coupled to the open upper surface of the case and covers the upper surface of the case, and a display for displaying the flow rate identified through the ultrasonic sensor is provided inside the cover, and the case A battery for supplying power may be provided.
  • the battery includes a small battery for supplying power to the ultrasonic sensor and the display, and the case is coupled to the main body and is located on one side of the main body to seat the small battery; A second space portion provided to correspond to the space portion and positioned on the other side of the main body, a third space portion formed between the first space portion and the second space portion and positioned on the upper portion of the main body; A fourth space formed by the first space, the second space, and the third space may include a fourth space in which the main body is located.
  • a detachable water quality sensor for detecting the water quality of the liquid passing through the main body is provided in the second seat, the water quality value of the liquid sensed through the detachable water quality sensor is displayed on the display, and the indicator unit is the detachable water quality sensor. can supply power to
  • a communication module may be provided in the second space unit to transmit the flow rate identified through the ultrasonic sensor and the water quality value of the liquid sensed through the detachable water quality sensor in association with the display to an external device.
  • the battery may include a large battery provided in the third space and connected to the communication module to supply power to the communication module, and a pedestal for supporting the large battery may be provided in the case.
  • the water quality value of the liquid passing through the main body is detected at predetermined intervals, and the flow rate passing through the main body is identified based on the flow rate of the liquid detected through the ultrasonic sensor, and the display and A processor controlling the communication module may be further included.
  • the preset period may be determined based on the remaining capacity of the battery.
  • the processor may increase a preset period when the remaining amount of the battery is less than a preset first value.
  • the processor may increase the predetermined period when the remaining amount of the battery at a second time point after the predetermined period at the first time point is less than a first predetermined ratio compared to the remaining amount of the battery at the first time point. there is.
  • the predetermined period may be determined based on a signal received from the external device.
  • the predetermined period is determined based on the flow rate of the liquid detected through the ultrasonic sensor, and the processor increases the predetermined period when the flow rate of the liquid detected through the ultrasonic sensor is less than a first value, and When the flow rate of the liquid sensed through the second value or more, the preset period may be reduced.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a smart water meter according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a perspective view showing the body of the smart water meter shown in Figure 1;
  • Figure 3 is a cross-sectional view showing the smart water meter shown in Figure 1;
  • FIG. 4 is a perspective view showing a state in which a detachable water quality sensor is provided in the main body shown in FIG. 2;
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which a communication module and a large battery are provided in the smart water meter shown in FIG. 3;
  • Figure 6 is a perspective view showing the smart water meter shown in Figure 5;
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating the smart water meter shown in FIG. 1;
  • FIG. 8 is a view for explaining a display of the smart water meter shown in FIG. 3;
  • FIG. 1 is a perspective view showing a smart water meter according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view showing the main body of the smart water meter shown in FIG. 1
  • FIG. 3 shows the smart water meter shown in FIG. 4 is a perspective view showing a detachable water quality sensor provided in the main body shown in FIG. 2
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a smart water meter shown in FIG. 3 equipped with a communication module and a large battery.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating the smart water meter shown in FIG. 5 .
  • the smart water meter 10 according to an embodiment of the present invention is provided in the shape of a long circular pipe in one direction and is detachable from the main body 100 through which liquid passes. It may be provided with an enclosure 200 that is coupled to form an inner space.
  • the main body 100 includes an inlet 110 provided at one end of the main body 100 through which liquid flows into the main body 100, and a liquid passing through the inside of the main body 100 provided at the other end of the main body 100.
  • An ultrasonic sensor 300 is provided on the pair of first seating holes 130, and the ultrasonic sensor 300 is provided to detect the flow rate of the liquid introduced into the body 100, and generates ultrasonic waves to reflect the plate.
  • the flow rate of the liquid may be sensed by using the time difference in which the ultrasonic waves are reflected and reach the ultrasonic sensor 300 again.
  • the case 200 is provided with an open upper surface and coupled to the main body 100, and a cover 220 that is detachably coupled to the open upper surface of the case 210 and covers the upper surface of the case 210. ), and a display 400 displaying the flow rate identified through the ultrasonic sensor 300 is provided inside the cover 220, and a battery 500 for supplying power may be provided in the case 210. there is.
  • the battery 500 may include a small battery 510 provided inside the cover 220 to supply power to the indicator 400a that controls the display 400, and the indicator 400a is supplied with Power may be supplied to the ultrasonic sensor 300 and the display 400 .
  • the case 210 is located on one side of the main body 100 after being coupled to the main body 100, and is provided to correspond to the first space 211 where the small battery 510 is seated and the first space 211.
  • the second space part 212 located on the other side of the main body 100 and the third space part formed between the first space part 211 and the second space part 212 and located above the main body 100 (213) may be provided.
  • the first space part 211, the second space part 212, and the third space part 213 are provided in an integrated 'n' shape, and the case 210 is located below the third space part 213.
  • the body 100 located in the fourth space 214 may be fixed to the case 210 through a separate fixing member (not shown).
  • the smart water meter 10 can be utilized as an ultrasonic water meter capable of measuring only the flow rate by utilizing only the ultrasonic sensor 300.
  • a detachable water quality sensor 600 for detecting the water quality of liquid passing through the main body 100 is provided in the second seat 140 of the main body 100, and the detachable water quality sensor 600 is installed in the display 400.
  • the water quality value of the detected liquid is displayed, and the detachable water quality sensor 600 can receive power from the indicator 400a supplied with power through the small battery 510.
  • water quality refers to chemical and biological characteristics caused by the inclusion of impurities in water. Items to measure water quality include turbidity, residual chlorine, and TDS (Total Dissolved Solids). It may refer to properties indicating the content of inorganic and organic substances (ie, impurities).
  • the detachable water quality sensor 600 may preferably include a TDS sensor.
  • the smart water meter 10 is additionally equipped with a detachable water quality sensor 600, so that the water quality of the water supplied to each home can be checked in real time when water supply is supplied. .
  • the flow rate identified through the ultrasonic sensor 300 in association with the display 400 and the water quality value of the liquid detected through the detachable water quality sensor 600 are stored in an external device.
  • a communication module 700 for transmitting may be provided.
  • the communication module 700 can communicate with an external device using various communication methods (eg, loT communication such as LoRa, NB-loT, and Cat.M1 for data transmission), and is provided in a detachable form and installed And it can be easily replaced according to the field communication status.
  • loT communication such as LoRa, NB-loT, and Cat.M1 for data transmission
  • a large battery 520 connected to the communication module 700 and supplying power to the communication module 700 is provided in the third space 213 of the case 210, and the case 210 has a large battery ( 520) is provided so that the large battery 520 can be stably provided in the third space 213.
  • the large battery 520 may be mutually switched and shared with the small battery 510 according to the remaining amount.
  • the display 400 may be included in the indicator 400a for displaying measurement information of the smart water meter 10.
  • the indicator 400a displays all information measured by the smart water meter 10 (ie, the total amount of water passing through the water pipe, water quality, etc.) and detects the ultrasonic sensor 300 and the removable water quality sensor 600. It is connected through a cable (not shown) in order to obtain a measurement value, and the cable (not shown) may be configured to converge to the indicator 400a so as not to be damaged from liquid flowing through the main body 100.
  • the display 400 may be provided in various types such as a liquid crystal display (LCD), a light emitting diode (LED), and an organic light emitting diode (OLED).
  • LCD liquid crystal display
  • LED light emitting diode
  • OLED organic light emitting diode
  • the indicator 400a is detachably provided with the communication module 700 and the large battery 520, so that in a place where the communication function is unnecessary, the communication module 700 and the large battery 520 can be separated so that the loT communication function is not available. Only meters are available.
  • FIG. 7 is a block diagram showing the smart water meter shown in FIG. 1
  • FIG. 8 is a view for explaining a display of the smart water meter shown in FIG.
  • the smart water meter 10 is connected to the detachable water quality sensor 600 to detect the water quality value of the liquid passing through the main body 100 at predetermined intervals. and a processor 800 for identifying the flow rate passing through the main body 100 based on the flow rate of the liquid sensed through the ultrasonic sensor 300 and controlling the display 400 and the communication module 700.
  • the processor 800 may control the detachable water quality sensor 600 to detect the water quality of the liquid passing through the main body 100 at predetermined intervals.
  • the processor 800 measures the water quality value.
  • the detachable water quality sensor 600 is not operated and the water quality value is measured at predetermined intervals, thereby saving battery 500 consumption.
  • a preset cycle ie, a cycle for operating the detachable water quality sensor 600
  • the processor 800 determines that the remaining amount of the battery 500 is less than a preset first value. If this is the case, the preset period may be increased.
  • the processor 800 may operate the detachable water quality sensor 600 once every 2 hours by increasing the preset period to 2 hours.
  • the processor 800 determines a predetermined ratio when the remaining amount of the battery 500 at the first time point and the remaining amount of the battery 500 at the second time point after the preset period has elapsed is less than the first preset ratio. cycles can be increased.
  • the processor 800 may increase the preset period when a value obtained by dividing the residual amount of the battery 500 at the time of the current measurement by the remaining amount of the battery 500 at the time of the previous measurement is less than a preset ratio.
  • the processor 800 determines that the remaining amount (80%) of the battery 500 at the second time point compared to the remaining amount (81%) of the battery 500 at the first time point is not less than the first predetermined ratio (0.9876). As a result, the detachable water quality sensor 600 can be operated according to the existing predetermined cycle (1 hour).
  • the remaining amount of the battery 500 is 80% at a first time point when the water quality value is measured, and the remaining amount of the battery 500 is 79% at a second time point when a predetermined cycle of 1 hour has elapsed from the first time point.
  • the processor 800 determines that the remaining amount (79%) of the battery 500 at the second time point compared to the remaining amount (80%) of the battery 500 at the first time point is less than the first predetermined ratio (0.9876), The operating cycle of the detachable water quality sensor 600 may be increased.
  • a predetermined period in which the detachable water quality sensor 600 operates may be determined based on a signal received from an external device.
  • the smart water meter 10 can communicate with an external device through the communication module 700, it can receive a signal for adjusting the operation cycle of the detachable water quality sensor 600 from the external device, and the received Based on the signal, the operating cycle of the detachable water quality sensor 600 may be set as a new cycle.
  • a predetermined period during which the detachable water quality sensor 600 operates may be determined based on the flow rate of the liquid sensed through the ultrasonic sensor 300 .
  • the processor 800 increases the predetermined cycle when the flow rate of the liquid sensed through the ultrasonic sensor 300 is less than the first value, and the flow rate of the liquid sensed through the ultrasonic sensor 300 is greater than or equal to the second value. If this is the case, the preset period may be reduced.
  • the predetermined period By increasing (i.e., by slowing down the operating cycle of the detachable water quality sensor 600) to save battery 500 consumption, and when the flow rate of the sensed liquid is greater than or equal to the second value, by reducing the preset cycle (i.e., detachable water quality By speeding up the operating cycle of the sensor 600), it is possible to more sensitively respond to changes in water quality.
  • the smart water meter 10 can exert an effect of saving battery 500 consumption by adjusting the operation cycle of the water quality sensor as needed.
  • the processor 800 may identify a value obtained by multiplying the flow rate of the liquid sensed through the ultrasonic sensor 300 by the sectional area of the passage of the main body 100 as the flow rate passing through the passage.
  • the processor 800 may control the indicator 400a to display the identified flow rate and the water quality value of the liquid detected through the detachable water quality sensor 600, and the display 400 included in the indicator 400a It is possible to display not only the flow rate and water quality value (TDS measurement value) of the liquid passing through the main body 100, but also the remaining amount of the battery 500, reverse flow, and the like.
  • the processor 800 controls the communication module 700 to transmit the identified flow rate and the water quality value of the liquid detected through the detachable water quality sensor 600 to an external device, through which the flow rate and quality of water passing through the water pipe are transmitted. Since data such as information can be collected, it is possible to demonstrate the effect of analyzing water usage patterns or predicting usage and establishing a water production plan.

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 스마트 수도미터는 일 방향으로 긴 원형파이프형상으로 구비되어 액체가 통과하는 본체와, 상기 본체와 탈착되도록 결합하여 내부공간을 형성하는 함체를 구비하고, 상기 본체는 상기 본체의 일단에 구비되어 액체가 상기 본체의 내부로 유입되는 유입구와, 상기 본체의 타단에 구비되어 상기 본체의 내부를 통과한 액체가 배출되는 배출구와, 상기 본체의 외주면에 상기 유입구 및 상기 배출구와 수직을 형성하도록 구비되되 일정간격을 유지하도록 구비되어 상기 본체를 통과하는 액체의 유속을 감지하는 초음파 센서가 각각 안착하는 한 쌍의 제1안착구와, 상기 배출구와 상기 배출구 측에 구비되는 상기 제1안착구 사이에 위치하도록 상기 본체의 외주면에 구비되어 여분의 안착공간을 형성하는 제2안착구를 구비하고, 상기 함체는 상면이 개방된 형태로 구비되어 상기 본체와 결합하는 케이스와, 상기 케이스의 개방된 상면에 탈착되도록 결합하여 상기 케이스의 상면을 덮는 덮개를 구비하고, 상기 덮개의 내부에는 상기 초음파 센서를 통해 식별된 유량을 표시하는 디스플레이가 구비되고, 상기 케이스에는 전력을 공급하는 배터리가 구비될 수 있다.

Description

스마트 수도미터
본 발명은 스마트 수도미터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기능을 향상시킬 수 있는 스마트 수도미터에 관한 것이다.
초음파 센서가 구비된 수도미터를 이용하는 종래의 상수 관망시설은 수질을 측정하기 어려운 단점으로 인해 수질 사고 등의 이상 발생시 감지가 늦어지는 것이 현실이다.
이에 따라, 사후 대처가 지연되며 수질 사고로 인한 피해가 더욱 심각해진다는 문제가 있었다.
따라서, 상수도 공급 시 각 가정으로 공급되는 상수의 수질을 실시간으로 확인하고, 변화된 수질 정보를 취득할 수 있는 방안의 모색이 요청된다.
또한, 수질 정보를 취득하기 위해 수질 센서를 추가로 장착한 수도미터는 종래의 수도미터보다 전력 소모량이 많기 때문에 배터리 소모를 절약할 수 있는 수도미터의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 기능을 향상시킬 수 있는 스마트 수도미터를 제공하는 것이다.
그리고 배터리 소모를 절약할 수 있는 스마트 수도미터를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 수도미터는 일 방향으로 긴 원형파이프형상으로 구비되어 액체가 통과하는 본체와, 상기 본체와 탈착되도록 결합하여 내부공간을 형성하는 함체를 구비하고, 상기 본체는 상기 본체의 일단에 구비되어 액체가 상기 본체의 내부로 유입되는 유입구와, 상기 본체의 타단에 구비되어 상기 본체의 내부를 통과한 액체가 배출되는 배출구와, 상기 본체의 외주면에 상기 유입구 및 상기 배출구와 수직을 형성하도록 구비되되 일정간격을 유지하도록 구비되어 상기 본체를 통과하는 액체의 유속을 감지하는 초음파 센서가 각각 안착하는 한 쌍의 제1안착구와, 상기 배출구와 상기 배출구 측에 구비되는 상기 제1안착구 사이에 위치하도록 상기 본체의 외주면에 구비되어 여분의 안착공간을 형성하는 제2안착구를 구비하고, 상기 함체는 상면이 개방된 형태로 구비되어 상기 본체와 결합하는 케이스와, 상기 케이스의 개방된 상면에 탈착되도록 결합하여 상기 케이스의 상면을 덮는 덮개를 구비하고, 상기 덮개의 내부에는 상기 초음파 센서를 통해 식별된 유량을 표시하는 디스플레이가 구비되고, 상기 케이스에는 전력을 공급하는 배터리가 구비될 수 있다.
상기 배터리는 상기 초음파 센서 및 상기 디스플레이에 전력을 공급하는 소형배터리를 구비하고, 상기 케이스는 상기 본체와 결합한 후 상기 본체의 일측에 위치하여 상기 소형배터리가 안착하는 제1공간부와, 상기 제1공간부와 대응되도록 구비되어 상기 본체의 타측에 위치하는 제2공간부와, 상기 제1공간부와 상기 제2공간부 사이에 형성되어 상기 본체의 상부에 위치하는 제3공간부와, 상기 제1공간부, 상기 제2공간부 및 상기 제3공간부에 의해 형성되어 상기 본체가 위치하는 제4공간부를 구비할 수 있다.
상기 제2안착구에는 상기 본체를 통과하는 액체의 수질을 감지하는 착탈식 수질센서가 구비되고, 상기 디스플레이에는 상기 착탈식 수질센서를 통해 감지된 액체의 수질 값이 표시되고, 상기 지시부는 상기 착탈식 수질센서에 전력을 공급할 수 있다.
상기 제2공간부에는 상기 디스플레이와 연계되어 상기 초음파 센서를 통해 식별된 유량 및 상기 착탈식 수질센서를 통해 감지된 액체의 수질 값을 외부장치에 전송하는 통신모듈이 구비될 수 있다.
상기 배터리는 상기 제3공간부에 구비되고 상기 통신모듈과 연결되어 상기 통신모듈에 전력을 공급하는 대형배터리를 구비하고, 상기 케이스에는 상기 대형배터리를 받치는 받침대가 구비될 수 있다.
상기 착탈식 수질센서와 연계되어 기설정된 주기마다 상기 본체를 통과하는 액체의 수질 값을 감지하고, 상기 초음파 센서를 통해 감지된 액체의 유속에 기초하여 상기 본체를 통과하는 유량을 식별하고, 상기 디스플레이 및 상기 통신모듈을 제어하는 프로세서를 더 구비할 수 있다.
상기 기설정된 주기는 상기 배터리의 잔량에 기초하여 결정될 수 있다.
상기 프로세서는 상기 배터리의 잔량이 기설정된 제1 값 미만이면 기설정된 주기를 증가시킬 수 있다.
상기 프로세서는 제1 시점에서의 상기 배터리의 잔량 대비 상기 제1 시점에서 상기 기설정된 주기가 경과 한 제2 시점에서의 상기 배터리의 잔량이 기설정된 제1 비율 미만이면 상기 기설정된 주기를 증가시킬 수 있다.
상기 기설정된 주기는 상기 외부장치로부터 수신된 신호에 기초하여 결정될 수 있다.
상기 기설정된 주기는 상기 초음파 센서를 통해 감지된 액체의 유속에 기초하여 결정되고, 상기 프로세서는 초음파 센서를 통해 감지된 액체의 유속이 제1 값 미만이면 상기 기설정된 주기를 증가시키고, 사기 초음파 센서를 통해 감지된 액체의 유속이 제2 값 이상이면 상기 기설정된 주기를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 따른 스마트 수도미터에 의하면, 기능을 향상시킬 수 있다.
그리고 배터리 소모를 절약할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 수도미터를 나타낸 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 스마트 수도미터의 본체를 나타낸 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 스마트 수도미터를 나타낸 단면도.
도 4는 도 2에 도시된 본체에 착탈식 수질센서가 구비된 모습을 나타낸 사시도.
도 5는 도 3에 도시된 스마트 수도미터에 통신모듈 및 대형배터리가 구비된 모습을 나타낸 단면도.
도 6은 도 5에 도시된 스마트 수도미터를 나타낸 사시도.
도 7은 도 1에 도시된 스마트 수도미터를 나타낸 블록도.
도 8은 도 3에 도시된 스마트 수도미터의 디스플레이를 설명하기 위한 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 수도미터에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 수도미터를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 스마트 수도미터의 본체를 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 1에 도시된 스마트 수도미터를 나타낸 단면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 본체에 착탈식 수질센서가 구비된 모습을 나타낸 사시도이고, 도 5는 도 3에 도시된 스마트 수도미터에 통신모듈 및 대형배터리가 구비된 모습을 나타낸 단면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 스마트 수도미터를 나타낸 사시도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 수도미터(10)는 일 방향으로 긴 원형파이프형상으로 구비되어 액체가 통과하는 본체(100)와, 본체(100)와 탈착되도록 결합하여 내부공간을 형성하는 함체(200)를 구비할 수 있다.
본체(100)는 본체(100)의 일단에 구비되어 액체가 본체(100)의 내부로 유입되는 유입구(110)와, 본체(100)의 타단에 구비되어 본체(100)의 내부를 통과한 액체가 배출되는 배출구(120)와, 본체(100)의 외주면에 유입구(110) 및 배출구(120)와 수직을 형성하도록 구비되되 일정간격을 유지하도록 구비되는 한 쌍의 제1안착구(130)와, 배출구(120)와 배출구(120) 측에 구비되는 제1안착구(130) 사이에 위치하도록 본체(100)의 외주면에 구비되어 여분의 안착공간을 형성하는 제2안착구(140)를 구비할 수 있다.
한 쌍의 제1안착구(130)에는 초음파 센서(300)가 구비되고, 초음파 센서(300)는 본체(100)의 내부로 유입된 액체의 유속을 감지하기 위해 구비되며, 초음파를 발생시켜 반사판에 반사되어 다시 초음파 센서(300)에 도달하는 시간차를 이용하여 액체의 유속을 감지할 수 있다.
함체(200)는 상면이 개방된 형태로 구비되어 본체(100)와 결합하는 케이스(210)와, 케이스(210)의 개방된 상면에 탈착되도록 결합하여 케이스(210)의 상면을 덮는 덮개(220)를 구비하고, 덮개(220)의 내부에는 초음파 센서(300)를 통해 식별된 유량을 표시하는 디스플레이(400)가 구비되며, 케이스(210)에는 전력을 공급하는 배터리(500)가 구비될 수 있다.
여기서, 배터리(500)는 덮개(220)의 내부에 구비되어 디스플레이(400)를 제어하는 지시부(400a)에 전력을 공급하는 소형배터리(510)를 구비될 수 있으며, 지시부(400a)는 공급받은 전력을 초음파 센서(300)와 디스플레이(400)에 공급할 수 있다.
케이스(210)는 본체(100)와 결합한 후 본체(100)의 일측에 위치하여 소형배터리(510)가 안착하는 제1공간부(211)와, 제1공간부(211)와 대응되도록 구비되어 본체(100)의 타측에 위치하는 제2공간부(212)와, 제1공간부(211)와 제2공간부(212) 사이에 형성되어 본체(100)의 상부에 위치하는 제3공간부(213)를 구비할 수 있다.
제1공간부(211), 제2공간부(212) 및 제3공간부(213)는 일체화된 'ｎ'자 형태로 구비되고, 케이스(210)는 제3공간부(213)의 하측에 제1공간부(211), 제2공간부(212) 및 제3공간부(213)에 의해 형성된 내측 공간인 제4공간부(214)를 구비하며, 제4공간부(214)에는 본체(100)가 위치할 수 있다.
제4공간부(214)에 위치한 본체(100)는 별도의 고정부재(미부호)를 통해 케이스(210)에 고정될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 수도미터(10)는 초음파 센서(300)만 활용하여 유량만을 측정할 수 있는 초음파 수도미터로 활용할 수 있다.
한편, 본체(100)의 제2안착구(140)에는 본체(100)를 통과하는 액체의 수질을 감지하는 착탈식 수질센서(600)가 구비되고, 디스플레이(400)에는 착탈식 수질센서(600)를 통해 감지된 액체의 수질 값이 표시되며, 착탈식 수질센서(600)는 소형배터리(510)를 통해 전력을 공급받은 지시부(400a)로부터 전력을 공급받을 수 있다.
여기서 수질이란, 물이 불순물을 함유하여 생기는 화학적·생물학적 특성을 의미하는 것으로, 수질을 측정하는 항목으로는 탁도, 잔류 염소, TDS(Total Dissolved Solids) 등이 있으며, TDS 값이란 액체에 용해된 모든 무기 및 유기물질(즉, 불순물)의 함량을 나타내는 특성을 의미할 수 있다.
특히, 상수도의 수질을 나타내는 지표 중 TDS 값이 사용되는 경우가 많으므로, 바람직하게는 본 발명의 일 실시 예에 따른 착탈식 수질센서(600)는 TDS 센서를 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 수도미터(10)는 착탈식 수질센서(600)를 추가로 장착하여 상수도 공급 시 각 가정으로 공급되는 상수의 수질을 실시간으로 확인할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
한편, 케이스(210)의 제2공간부(212)에는 디스플레이(400)와 연계되어 초음파 센서(300)를 통해 식별된 유량 및 착탈식 수질센서(600)를 통해 감지된 액체의 수질 값을 외부장치에 전송하는 통신모듈(700)이 구비될 수 있다.
통신모듈(700)은 다양한 통신 방식(가령, 데이터 전송을 위한 LoRa, NB-loT, Cat.M1 등의 loT 통신)을 이용하여 외부 장치와 통신을 수행할 수 있고, 탈착 가능한 형태로 구비되어 설치 및 현장 통신 상태에 따라 용이하게 교체할 수 있다.
한편, 케이스(210)의 제3공간부(213)에는 통신모듈(700)과 연결되어 통신모듈(700)에 전력을 공급하는 대형배터리(520)가 구비되고, 케이스(210)에는 대형배터리(520)를 받치는 받침대(215)가 구비되어 대형배터리(520)가 안정적으로 제3공간부(213)에 구비되도록 할 수 있다.
여기서, 대형배터리(520)는 잔여량에 따라 소형배터리(510)와 상호 스위칭하여 공유될 수 있다.
한편, 디스플레이(400)는 스마트 수도미터(10)의 계측 정보를 표시하기 위한 지시부(400a)에 포함될 수 있다.
지시부(400a)는 스마트 수도미터(10)를 통해 계측한 모든 정보(즉, 수도관을 통과하는 물의 총량, 물의 수질 등)를 표시하고, 초음파 센서(300) 및 착탈식 수질센서(600)로부터 감지된 측정값을 획득하기 위해 케이블(미도시)을 통해 연결되며, 케이블(미도시)은 본체(100)를 흐르는 액체로부터 손상되지 않도록 지시부(400a)에 수렴되는 구조로 구성될 수 있다.
그리고 디스플레이(400)는 LCD(Liquid Crystal Display), LED(Light Emitting Diode) 및 OLED(Organic Light Emitting Diode) 등과 같은 다양한 유형으로 구비될 수 있다.
또한, 지시부(400a)는 통신모듈(700) 및 대형배터리(520)와 탈착 가능하게 구비되어 통신 기능이 불필요한 곳에서는 통신모듈(700) 및 대형배터리(520)를 분리하여 loT 통신 기능이 없는 수도미터로만 사용할 수 있다.
다음은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 수도미터(10)의 프로세서(800)에 대해 설명하도록 한다. 이하의 설명에서는 상술한 실시 예와 서로 다른 부분만을 상세하게 설명하며 동일하거나 극히 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
도 7은 도 1에 도시된 스마트 수도미터를 나타낸 블록도이고, 도 8은 도 3에 도시된 스마트 수도미터의 디스플레이를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 수도미터(10)는 착탈식 수질센서(600)와 연계되어 기설정된 주기마다 본체(100)를 통과하는 액체의 수질 값을 감지하고, 초음파 센서(300)를 통해 감지된 액체의 유속에 기초하여 본체(100)를 통과하는 유량을 식별하고, 디스플레이(400) 및 통신모듈(700)을 제어하는 프로세서(800)를 더 구비할 수 있다.
프로세서(800)에 대해 자세히 살펴보면, 프로세서(800)는 기설정된 주기마다 본체(100)를 통과하는 액체의 수질을 감지하도록 착탈식 수질센서(600)를 제어할 수 있다.
즉, 착탈식 수질센서(600)를 통해 액체의 수질 값을 측정하기 위해서는 초음파 센서(300)를 통해 액체의 유속을 측정하는 것에 비해 많은 양의 전력을 소모하게 되므로 프로세서(800)는 수질 값을 측정하지 않는 시간에는 착탈식 수질센서(600)를 동작시키지 않고, 기설정된 주기마다 수질 값을 측정함으로써 배터리(500) 소모를 절약할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 수도미터(10)의 배터리(500) 소모를 절약할 수 있는 방법에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.
먼저, 기설정된 주기(즉, 착탈식 수질센서(600)를 동작시키는 주기)는 배터리(500)의 잔량에 기초하여 결정되고, 프로세서(800)는 배터리(500)의 잔량이 기설정된 제1 값 미만이면 기설정된 주기를 증가시킬 수 있다.
가령, 수질 값을 측정하는 초기 주기가 1시간으로 설정되어 있어, 착탈식 수질센서(600)가 1시간에 한 번씩 동작하고 있는 상황에서 배터리(500)의 잔량이 50% 미만으로 줄어든 것이 감지되면, 프로세서(800)는 기설정된 주기를 2시간으로 증가시켜 착탈식 수질센서(600)를 2시간에 한 번씩 동작시킬 수 있다.
또한, 프로세서(800)는 제1 시점에서의 배터리(500)의 잔량 대비 제1 시점에서 기설정된 주기가 경과 한 제2 시점에서의 배터리(500)의 잔량이 기설정된 제1 비율 미만이면 기설정된 주기를 증가시킬 수 있다.
즉, 프로세서(800)는 현재 측정 시의 배터리(500)의 잔량을 이전 측정 시의 배터리(500)의 잔량으로 나눈 값이 기설정된 비율 미만이면 기설정된 주기를 증가시킬 수 있다.
가령, 수질 값을 측정하는 초기 주기가 1시간이고, 기설정된 제1 비율이 0.9876인 상황을 가정하면, 수질 값을 측정한 제1 시점에서 배터리(500)의 잔량이 81%이고, 제1 시점으로부터 기설정된 주기인 1시간이 경과 한 제2 시점에서의 배터리(500)의 잔량이 80%인 경우, 제1 시점에서의 배터리(500)의 잔량 대비 제2 시점에서의 배터리(500)의 잔량은 80/81 = 0.98765 가 된다.
따라서, 프로세서(800)는 제1 시점에서의 배터리(500)의 잔량(81%) 대비 제2 시점에서의 배터리(500)의 잔량(80%)이 기설정된 제1 비율(0.9876) 미만이 아니므로, 기존의 기설정된 주기(1시간)대로 착탈식 수질센서(600)를 동작시킬 수 있다.
한편, 수질 값을 측정한 제1 시점에서 배터리(500)의 잔량이 80%이고, 제1 시점으로부터 기설정된 주기인 1시간이 경과 한 제2 시점에서의 배터리(500)의 잔량이 79%인 경우, 제1 시점에서의 배터리(500)의 잔량 대비 제2 시점에서의 배터리(500)의 잔량은 79/80 = 0.9875 가 된다.
따라서, 프로세서(800)는 제1 시점에서의 배터리(500)의 잔량(80%) 대비 제2 시점에서의 배터리(500)의 잔량(79%)이 기설정된 제1 비율(0.9876) 미만이므로, 착탈식 수질센서(600)를 동작시키는 주기를 증가시킬 수 있다.
한편, 착탈식 수질센서(600)가 동작하는 기설정된 주기는, 외부 장치로부터 수신된 신호에 기초하여 결정될 수도 있다.
즉, 스마트 수도미터(10)는 통신모듈(700)을 통해 외부 장치와 통신을 수행할 수 있으므로, 외부 장치로부터 착탈식 수질센서(600)의 동작 주기를 조절하는 신호를 수신할 수 있고, 수신한 신호에 기초하여 새로운 주기로 착탈식 수질센서(600)의 동작 주기를 설정할 수도 있다.
또한, 착탈식 수질센서(600)가 동작하는 기설정된 주기는, 초음파 센서(300)를 통해 감지된 액체의 유속에 기초하여 결정될 수도 있다.
구체적으로, 프로세서(800)는 초음파 센서(300)를 통해 감지된 액체의 유속이 제1 값 미만이면 기설정된 주기를 증가시키고, 초음파 센서(300)를 통해 감지된 액체의 유속이 제2 값 이상이면 기설정된 주기를 감소시킬 수 있다.
즉, 물의 수질이 변화할 가능성은 수도관을 통과하는 유량이 많은 시기가 유량이 적은 시기에 비해 상대적으로 높으므로, 초음파 센서(300)를 통해 감지된 액체의 유속이 제1 값 미만이면 기설정된 주기를 증가시켜(즉, 착탈식 수질센서(600)의 동작주기를 느리게 하여) 배터리(500) 소모를 절약하고, 감지된 액체의 유속이 제2 값 이상이면 기설정된 주기를 감소시켜(즉, 착탈식 수질센서(600)의 동작 주기를 빠르게 하여) 수질 변화에 더욱 민감하게 대응할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 수도미터(10)는 수질 센서의 동작 주기를 필요에 따라 조절함으로써 배터리(500) 소모를 절약할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
한편, 프로세서(800)는 초음파 센서(300)를 통해 감지된 액체의 유속에 본체(100)의 유로의 단면적을 곱한 값을 유로를 통과하는 유량으로 식별할 수 있다.
또한, 프로세서(800)는 식별된 유량 및 착탈식 수질센서(600)를 통해 감지된 액체의 수질 값을 표시하도록 지시부(400a)를 제어할 수 있고, 지시부(400a)에 포함된 디스플레이(400)는 본체(100)를 통과하는 액체의 유량, 수질 값(TDS 측정치)뿐만 아니라 배터리(500) 잔량, 역류 여부 등을 표시할 수 있다.
한편, 프로세서(800)는 식별된 유량 및 착탈식 수질센서(600)를 통해 감지된 액체의 수질 값을 외부 장치에 전송하도록 통신모듈(700)을 제어하고, 이를 통해 수도관을 통과하는 물의 유량 및 수질 정보 등의 데이터를 수집할 수 있으므로 물 사용량 패턴 분석 또는 사용량을 예측하고 물 생산계획을 수립할 수 있도록 하는 효과를 발휘할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 수도미터에 대해 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니한다. 그리고 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

Claims (11)

  1. 일 방향으로 긴 원형파이프형상으로 구비되어 액체가 통과하는 본체와,
    상기 본체와 탈착되도록 결합하여 내부공간을 형성하는 함체를 구비하고,
    상기 본체는 상기 본체의 일단에 구비되어 액체가 상기 본체의 내부로 유입되는 유입구와, 상기 본체의 타단에 구비되어 상기 본체의 내부를 통과한 액체가 배출되는 배출구와, 상기 본체의 외주면에 상기 유입구 및 상기 배출구와 수직을 형성하도록 구비되되 일정간격을 유지하도록 구비되어 상기 본체를 통과하는 액체의 유속을 감지하는 초음파 센서가 각각 안착하는 한 쌍의 제1안착구와, 상기 배출구와 상기 배출구 측에 구비되는 상기 제1안착구 사이에 위치하도록 상기 본체의 외주면에 구비되어 여분의 안착공간을 형성하는 제2안착구를 구비하고,
    상기 함체는 상면이 개방된 형태로 구비되어 상기 본체와 결합하는 케이스와, 상기 케이스의 개방된 상면에 탈착되도록 결합하여 상기 케이스의 상면을 덮는 덮개를 구비하고,
    상기 덮개의 내부에는 상기 초음파 센서를 통해 식별된 유량을 표시하는 디스플레이가 구비되고,
    상기 케이스에는 전력을 공급하는 배터리가 구비되는 것을 특징으로 하는 스마트 수도미터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 배터리는 상기 덮개의 내부에 구비되어 상기 디스플레이를 제어하는 지시부에 전력을 공급하는 소형배터리를 구비하고,
    상기 케이스는 상기 본체와 결합한 후 상기 본체의 일측에 위치하여 상기 소형배터리가 안착하는 제1공간부와, 상기 제1공간부와 대응되도록 구비되어 상기 본체의 타측에 위치하는 제2공간부와, 상기 제1공간부와 상기 제2공간부 사이에 형성되어 상기 본체의 상부에 위치하는 제3공간부와, 상기 제1공간부, 상기 제2공간부 및 상기 제3공간부에 의해 형성되어 상기 본체가 위치하는 제4공간부를 구비하는 것을 특징으로 하는 스마트 수도미터.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제2안착구에는 상기 본체를 통과하는 액체의 수질을 감지하는 착탈식 수질센서가 구비되고,
    상기 디스플레이에는 상기 착탈식 수질센서를 통해 감지된 액체의 수질 값이 표시되고,
    상기 지시부는 상기 착탈식 수질센서에 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 스마트 수도미터.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제2공간부에는 상기 디스플레이와 연계되어 상기 초음파 센서를 통해 식별된 유량 및 상기 착탈식 수질센서를 통해 감지된 액체의 수질 값을 외부장치에 전송하는 통신모듈이 구비되는 것을 특징으로 하는 스마트 수도미터.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 배터리는 상기 제3공간부에 구비되고 상기 통신모듈과 연결되어 상기 통신모듈에 전력을 공급하는 대형배터리를 구비하고,
    상기 케이스에는 상기 대형배터리를 받치는 받침대가 구비되는 것을 특징으로 하는 스마트 수도미터.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 착탈식 수질센서와 연계되어 기설정된 주기마다 상기 본체를 통과하는 액체의 수질 값을 감지하고,
    상기 초음파 센서를 통해 감지된 액체의 유속에 기초하여 상기 본체를 통과하는 유량을 식별하고,
    상기 디스플레이 및 상기 통신모듈을 제어하는 프로세서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스마트 수도미터.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 기설정된 주기는 상기 배터리의 잔량에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 스마트 수도미터.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 배터리의 잔량이 기설정된 제1 값 미만이면 기설정된 주기를 증가시키는 것을 특징으로 하는 스마트 수도미터.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 프로세서는 제1 시점에서의 상기 배터리의 잔량 대비 상기 제1 시점에서 상기 기설정된 주기가 경과 한 제2 시점에서의 상기 배터리의 잔량이 기설정된 제1 비율 미만이면 상기 기설정된 주기를 증가시키는 것을 특징으로 하는 스마트 수도미터.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 기설정된 주기는 상기 외부장치로부터 수신된 신호에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 스마트 수도미터.
  11. 제 6항에 있어서,
    상기 기설정된 주기는 상기 초음파 센서를 통해 감지된 액체의 유속에 기초하여 결정되고,
    상기 프로세서는 초음파 센서를 통해 감지된 액체의 유속이 제1 값 미만이면 상기 기설정된 주기를 증가시키고, 사기 초음파 센서를 통해 감지된 액체의 유속이 제2 값 이상이면 상기 기설정된 주기를 감소시키는 것을 특징으로 하는 스마트 수도미터.
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