KR100955600B1 - 현장주변 또는 원격지에서 모니터링 가능한 지하수위 자동계측 시스템 - Google Patents

현장주변 또는 원격지에서 모니터링 가능한 지하수위 자동계측 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지하수위 자동측정 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 슬라이드 형식의 부력센서로부터 검출된 데이터를 자동 계측하고 저장된 지하수위량 변위값 데이터를 근거리 무선통신 모듈을 통해 현장단말과 원격관리 서버로 전송하여 모니터링 할 수 있도록 한 지하수위 자동계측 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 현장주변 또는 원격지에서 지하수위를 자동적으로 계측하는 시스템에 있어서, 다단으로 연결 가능한 일정한 규격을 갖는 원형파이프 내부 일측에는 수위계측을 위한 다수개의 전극(110~110n)과 상기 일측과 대향하는 타측에는 수위량에 따라 부력체의 상하움직임을 지지 안내하고 좌우 움직임을 방지하는 한 쌍의 턱(130, 130')이 일정한 간격을 갖고 파이프 연결 길이만큼 형성되는 지하수위계관(100)과; 상기 지하수위계관의 내부에 설치되며, 지하수위량에 따라 부상되어 상기 다수개의 전극과 접촉방식에 의해 지하수위량 변위를 감지하는 제1 센서(210) 및 제2 센서(220)와 상기 한 쌍의 턱(130, 130')에 삽입되는 걸림쇠(230)를 구비하는 슬라이드 형식의 부력체를 갖는 2중 구조센서(200)와; 상기 다수개의 전극과 상기 제1/제2 센서 중 어느 하나의 접촉에 의해 전기회로를 구성하도록 하는 전선(300)과; 상기 슬라이드 형식의 부력체를 갖는 2중 구조센서의 상승에 따라 상기 전선(300)을 권선하는 권선기(400)와; 상기 지하수위계관의 상부에 체결되어 시스템 전체를 제어하며, 상기 2중 구조센서로부터 검출된 데이터를 자동 계측하여 메모리부(550)에 저장하고 저장된 지하수위량 변위값을 근거리 무선통신 모듈(560)로 전송하도록 제어하는 지하수위측정기(500)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하수위 자동계측 시스템을 제공한다.
따라서 본 발명에 의하면, 지하수위량을 정밀하게 자동계측이 가능하다. 또한, 실시간으로 전송되는 지하수위량 데이터를 원격관리 서버를 통해 모니터링이 가능하므로, 지하수위량의 예측과 공사기간을 단축하고 계측 근무자의 현장 상주 및 출장과 같은 계측비용을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.
지하수위, 계측, 지하수위측정기, 부력체, 2중 구조센서, 권선기, 근거리 무선통신 모듈, 현장단말, 원격관리서버

Description

현장주변 또는 원격지에서 모니터링 가능한 지하수위 자동계측 시스템{System for auto Measuring Underground Water Level is Possible Monitoring in Site Surroundings or Remote Places}
본 발명은 지하수위 자동측정 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 슬라이드 형식의 부력센서로부터 검출된 데이터를 자동 계측하고 저장된 지하수위량 변위값 데이터를 근거리 무선통신 모듈을 통해 현장단말과 원격관리 서버로 전송하여 모니터링 할 수 있도록 한 지하수위 자동계측 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 토목 분야에서 지하수위를 측정하는 것은, 인접 지반이나 건물의 침하를 예측하여 관리하고, 인접 구조물의 지지력 저하를 관리하며, 침하로 인한 공공 매설물의 피해 감시 및 방지를 위함이다.
이러한 지하수위를 측정하는 방법에 있어서 여러 가지 개량 공법이 개발되어 적용되어 왔으나, 대체적으로 토목 공사 현장에서 널리 사용되는 지하수위량 측정방법으로는, 지하 매설물 또는 지장물 등의 위치를 감안하여 적절한 위치를 선정한 후 굴착공을 만들어서 그 굴착공 내에 Piezometer tip과 모래주머니가 일체화 된 PVC 관을 수직으로 삽입하여 Stand pipe(20)를 설치하고, 원 지층과 투수성이 유사 한 흙으로 Stand pipe(20) 주변의 여굴을 채운 후 지하수위 측정관 상단의 지표면으로부터 유수 및 우수가 유입될 가능성이 있는 경우에는 지표면을 콘크리트 또는 모르타르(mortar)등을 차단시켜 단단히 고정한 후, 지하수위 측정계(10)와 연결된 줄자(11)의 끝부분에 설치된 센서가 부착된 Probe tip(30)을 Stand pipe(20) 속으로 삽입하여 Probe tip(30)이 Stand pipe(20)내의 지하수위 면에 닿았을 때 감지된 신호에 의하여 지하수위 측정계(10)의 눈금을 읽어서 측정하는 방법이다(도 1 참조).
그러나 이 방법은 사용자가 직접 손으로 Probe tip을 Stand pipe 속으로 주입하므로 계측 시간이 많이 걸리고, 지하수위 측정계의 줄자가 관 속에서 계측할 때 마다 좌우로 움직이므로 계측 오차가 많은 단점이 있다.
선행기술로는, 대한민국 실용신안출원 제2003-0013614호(출원일: 2003년 04월 30일)의 "무선 리모콘을 이용한 수위 측정 장치"에 의하면, 토목 현장의 지하 수위를 측정하기 위하여, 수위 지점을 감지하기 위한 감지센서와, 감지 신호를 무선으로 전달하기 위한 무선 리모콘 송신부와, 상기 신호를 무선으로 수신하여 표시하는 표시부와, 지하 수위의 깊이를 측정하기 위한 줄자로 지하수위량을 계측하는 기술이 제안된 바 있다.
그러나 이 선행기술은 지하수위의 깊이를 측정하기 위한 줄자 내부에 신호선을 내장하지 않고, 단지 수위 감지 신호를 무선리모콘으로 전달하여, 수위 감지 표시부에 감지 신호를 표시할 뿐으로, 결과적으로는 상기 일반적인 토목 분야에서의 지하수위 측정방법인 줄자를 사용한 계측방법과 동일하며, 상기 줄자를 사용하여 계측 시 계측 오차가 많은 단점을 가지고 있다.
따라서 본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 구체적인 목적은, 슬라이드 형식의 부력체를 갖는 2중 구조센서와 지하수위계관 일측에 삽입된 다수개의 전극과의 접촉방식에 의해 전기회로 신호를 발생하여 검출된 데이터를 지하수위측정기를 통해 자동계측하고 저장된 지하수위량 변위값을 근거리 무선통신 모듈을 통해 현장단말과 원격관리 서버로 전송함으로써, 지하수위량을 현장주변 또는 원격지에서 모니터링 할 수 있도록 한 지하수위 자동계측 시스템을 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 현장주변 또는 원격지에서 지하수위를 자동적으로 계측하는 시스템에 있어서, 다단으로 연결 가능한 일정한 규격을 갖는 원형파이프 내부 일측에는 수위계측을 위한 다수개의 전극(110~110n)과 상기 일측과 대향하는 타측에는 수위량에 따라 부력체의 상하움직임을 지지 안내하고 좌우 움직임을 방지하는 한 쌍의 턱(130, 130')이 일정한 간격을 갖고 파이프 연결 길이만큼 형성되는 지하수위계관(100)과; 상기 지하수위계관의 내부에 설치되며, 지하수위량에 따라 부상되어 상기 다수개의 전극과 접촉방식에 의해 지하수위량 변위를 감지하는 제1 센서(210) 및 제2 센서(220)와 상기 한 쌍의 턱(130, 130')에 삽입되는 걸림쇠(230)를 구비하는 슬라이드 형식의 부력체를 갖는 2중 구조센서(200)와; 상기 다수개의 전극과 상기 제1/제2 센서 중 어느 하나의 접촉에 의해 전기회로를 구성하도록 하는 전선(300)과; 상기 슬라이드 형식의 부력체를 갖는 2중 구조센서의 상승에 따라 상기 전선(300)을 권선하는 권선기(400)와; 상기 지하수위계관의 상부에 체결되어 시스템 전체를 제어하며, 상기 2중 구조센서로부터 검출된 데이터를 자동 계측하여 메모리부(550)에 저장하고 저장된 지하수위량 변위값을 근거리 무선통신 모듈(560)로 전송하도록 제어하는 지하수위측정기(500)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하수위 자동계측 시스템을 제공한다.
바람직하게는, 상기 근거리 무선통신 모듈(560)은, 상기 메모리부(550)에 저장된 데이터를 현장주변 근무자와 사무실 근무자가 동시에 확인할 수 있도록 하는 현장단말(600) 및 원격관리서버(700)로 데이터를 전송하는 것을 더 포함하여 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 근거리 무선통신 모듈(560)은, 지그비(ZigBee), 블루투스(Bluetooth), 적외선통신장치(IrDA) 및 UWB(Ultra-wideband) 중에서 어느 하나가 선택되는 것을 더 포함하여 특징으로 한다.
본 발명의 현장주변 또는 원격지에서 모니터링 가능한 지하수위 자동계측 시스템에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
슬라이드 형식의 부력체를 갖는 2중 구조센서와 지하수위계관 일측에 삽입된 다수개의 전극과의 접촉방식에 의해 전기회로 신호를 발생하여 검출된 데이터를 지하수위측정기를 통해 자동계측하고 저장된 지하수위량 변위값을 근거리 무선통신 모듈을 통해 현장단말과 원격관리 서버로 전송함으로써,
(1) 실시간 자동계측이 가능하므로 굴착에 따른 배면 지반 또는 주변 지반의 수위를 정확하게 파악하여 설계에 적용된 수위와 검토가 용이하다.
(2) 실시간으로 전송되는 지하수위량 변위값 데이터를 현장단말 및 원격관리 서버를 통해 모니터링이 가능하므로, 인접 지반이나 건물의 침하의 예측 및 방지를 통해 공사기간을 단축하고 계측 비용을 크게 절감할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 토목 공사 현장에서 널리 사용되는 지하수위량을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 지하수위측정 및 지하수위 자동계측 시스템을 설치한 모습을 나타내는 도면, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 지하수위측정 및 지하수위 자동계측 시스템에 대한 지하수위계관을 분리한 모습을 나타내는 도면, 도 4는 상기 도 3의 지하수위계관을 체결한 모습을 나타내는 도면, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 지하수위측정 및 지하수위 자동계측 시스템에 대한 지하수위자동계측장치를 나타낸 블록도, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 지하수위측정 및 지하수위 자동계측 시스템의 전체 구성을 나타낸 블록도 및 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 근거리 무선통신 모듈을 나타낸 블록도를 각각 나타낸다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지하수위 자동측정 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지하수위 자동측정 장치의 핵심 기술적 구성은, 지하수위계관(100), 슬라이드 형식의 부력체를 갖는 2중 구조센서(200), 전선(300), 권선기(400), 지하수위측정기(500)로 이루어진다.
먼저, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 지하수위계관(100)은, 굴착지역 또는 그 주변지역의 천공 공내에 수직으로 설치되는 원형파이프로 지하수위계측에 필요한 장치를 체결하는 수단으로, 다단으로 연결 가능한 일정한 규격을 갖는 원형파이프 내부 일측에는 수위계측을 위한 다수개의 전극(110~110n)과 상기 일측과 대향하는 타측에는 수위량에 따라 부력체의 상하움직임을 지지 안내하고 좌우 움직임을 방지하는 한 쌍의 턱(130, 130')이 일정한 간격을 갖고 원형파이프의 연결 길이만큼 형성되어 있다.
여기서, 상기 지하수위계관(100)을 설치하는 방법으로는, 지반에 수직으로 지름 50mm 이상으로 굴착 공하며, 상기 지하수위계관(100)을 굴착 공한 지하로 삽입하고 남은 공간의 최하단부에 0.5m 정도의 두께로 입도가 양호한 모래나 자갈을 채워 투수층을 형성한 후, 원래의 지층과 투수성이 유사한 흙으로 나머지 여굴을 채우며, 상단 지표면으로부터 유수 및 우수가 유입될 가능성이 있는 경우에는 지표면을 콘크리트 또는 모르타르로 차단시킨다.
또한, 상기 다수개의 전극(110~110n)은, 5~10mm 단위로 상기 지하수위계관(100)의 일측에 핀 모양의 동(Cu) 재질로 절연체와 함께 삽입되며, 상기 다수개의 전극 전체는 하나의 동(Cu) 부스-바(bus-bar)(120)로 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 동(Cu) 부스-바(bus-bar)(120)는, 상기 지하수위계관(100)을 다단계로 연결 시 상기 동 부스-바 연결용 소켓(미도시)을 별도로 사용한다.
여기서, 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 지하수위계관(100)은 굴착 깊이에 따라 다단으로 연결 가능하도록 원형파이프 밑단에는 숫나사부(140)를 형성하고 선단에는 암나사부(150)를 각각 형성시킨다.
도 5 및 도 6을 참조하여, 상기 슬라이드 형식의 부력체를 갖는 2중 구조센서(200)는, 상기 지하수위계관(100) 내부에 침투된 수위를 감지하기 위한 수단으로, 상기 지하수위계관(100)의 내부에 설치되며, 지하수위량에 따라 부상되어 상기 다수개의 전극(110~110n)과의 접촉방식에 의해 지하수위량 변위를 감지하는 제1 센서(210) 및 제2 센서(220)와 상기 한 쌍의 턱에 내장되는 걸림쇠(230)로 이루어진다.
또한, 상기 슬라이드 형식의 부력체를 갖는 2중 구조센서(200)는, 상기 지하수위 계관(100)의 내경보다는 작은 일정한 두께를 갖는 원판으로 형성되되, 원판 일측에는 제1/제2 센서(210, 220)의 부속품인 일정한 탄성력을 갖는 코일스프링(211, 221)과 상기 다수개의 전극(110~110n)과 접촉되는 볼(212, 222)이 내장되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 슬라이드 형식의 부력체를 갖는 2중 구조센서(200)는, 상기 볼(212, 222)이 상기 다수개의 전극(110~110n) 중 어느 하나와 접촉함으로써 전기적인 폐회로를 구성하여 지하수위량센싱부(530)로 신호를 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기 전선(300)은, 상기 슬라이드 형식의 부력체를 갖는 2중 구조센서(200)와 연결되어 전기 또는 전기신호를 전달하기 위한 수단으로, 상기 다수개의 전극(110~110n)과 상기 슬라이드 형식의 부력체를 갖는 2중 구조센서(200)의 제1/제2 센서(210, 220) 중 어느 하나가 상기 지하수위계관(100) 내부에 침투된 물의 부력을 받아 상기 지하수위계관(100)의 다수개의 전극(110~110n) 중에 어느 하나와 접촉되어 전기적인 폐회로를 구성한다.
상기 권선기(400)는, 상기 지하수위계관(100)의 상부에 설치되며, 상기 슬라이드 형식의 부력체를 갖는 2중 구조센서(200)가 상기 지하수위계관(100) 내부에 물이 차면서 상승하는 상기 슬라이드 형식의 부력체를 갖는 2중 구조센서(200)와 연결된 상기 전선(300)의 하중으로 부력체의 부력을 방해하지 않도록 후술하는 지하수위측정기(500)의 제어부(510) 및 권선기 구동부(570)의 구동신호에 따라 상기 전선(300)을 권선한다.
여기서, 상기 권선기(400)에 의한 권선은 상기 슬라이드 형식의 부력체를 갖는 2중 구조센서(200)의 현재 위치에서 부력에 의해 1m가 상승하면 0.5m를 권선시킨다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 상기 지하수위측정기(500)는, 상기 지하수위계관(100)의 상부에 체결되어 지하수위 자동계측 장치 전체를 제어하며, 상기 슬라이드 형식의 부력체를 갖는 2중 구조센서(200)로부터 검출된 데이터를 자동계측하고 저장된 지하수위량 변위값을 근거리 무선통신 모듈(560)을 통해 현장단말(600)과 원격관리서버(700)로 전송하도록 제어한다.
이하, 상기 지하수위측정기(500)에 대한 기술적 구성에 대한 동작 기능을 도 7을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
상기 지하수위측정기(500)는 제어부(510), 기준값 설정부(520), 지하수위량 센싱부(530), 지하수위량 연산처리부(540), 메모리부(550), 근거리 무선통신 모듈(560), 충전용 배터리(800)를 포함한다.
먼저, 제어부(510)는, 본 발명의 지하수위 자동계측 장치 전체를 제어하되, 후술하는 각 구성부의 동작 기능을 제어한다.
상기 기준값 설정부(520)는, 사용자 입력에 의한 기준값을 사전에 설정하는 수단으로, 지하 굴착 공내에 삽입되는 상기 지하수위 계관(100)의 전체 길이에 대한 다수개의 전극(110~110n) 위치값 및 상기 다수개의 전극과 제1/제2 센서와의 실제 접촉되는 위치값과 상기 지하수위계관(100)의 최하단에 연결되는 지하수위침투홀(103')이 형성된 카사그랜디 팁(103)에 대한 수중 부피값을 입력시키는 수단이다.
상기 지하수위량 센싱부(530)는, 상기 슬라이드 형식의 부력체를 갖는 2중 구조센서(200)의 제1 센서(210) 및 제2 센서(220) 중 어느 하나가 상기 다수개의 전극(110~110n) 중 어느 하나의 전극과 접촉된 전기신호로부터 상기지하수위계관(100) 내부에 침투된 지하수위량 변위를 검출한다.
상기 지하수위량 연산처리부(540)는, 상기 지하수위량 센싱부(530)로부터 검출된 데이터를 상기 기준값 설정부에서 설정한 상기 제1/제2 센서의 위치값과 상기 카사그랜디 팁(103)에 대한 수중 부피값을 감산 처리하여 실제 지하수위량 변위값을 산정한다.
여기서, 상기 제1 센서가 다수개의 전극과 접촉될 경우, 상기 지하수위침투홀(103')이 형성된 카사그랜디 팁(103)에 대한 사전에 설정된 수중 부피값을 h1, 상기 슬라이드 형식의 부력체를 갖는 2중 구조센서(200)의 제1 센서의 위치값 h3, 즉 상기 센서가 검출한 변위값은 h3가 되므로, 실제 지하수위계관(100)에 침투한 수위레벨 값(H)은 H=h3-h1이 된다.
또한, 상기 제2 센서가 다수개의 전극과 접촉될 경우, 상기 지하수위침투홀(103')이 형성된 카사그랜디 팁(103)에 대한 사전에 설정된 수중 부피값을 h1, 상기 슬라이드 형식의 부력체를 갖는 2중 구조센서(200)의 제1 센서의 위치값에 대한 사전에 설정된 제2 센서가 갖는 위치값을 h2, 즉 상기 센서가 검출한 변위값을 h2=h3가 되므로, 실제 지하수위계관(100)에 침투한 수위레벨 값(H)은 H=h3-(h1+h2)가 된다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에서 상기 제1/제2 센서(210, 220)로 구성된 2중 구조센서(200)를 만든 이유는, 상기 다수개의 전극(110~110n)이 상기 지하수위계관(100)에 5~10mm 간격으로 삽입되어 있기 때문이며, 또한, 상기 지하수위계관(100)에 침투한 수압에 의해 부력이 작용하는 상기 슬라이드 형식의 부력체를 갖는 2중 구조센서(200)의 제1/제2 센서(210, 220)와 상기 다수개의 전극(110~110n)간에 접촉에 따른 오차율을 줄이기 위해 상기 제1/제2 센서의 간격을 10~15mm로 이격하여 구성하였기 때문이다.
상기 메모리부(550)는, 사용자가 입력한 상기 기준값 설정부(520)에 의해 설정된 기준값과 상기 지하수위량 연산처리부(540)가 산정한 지하수위량 변위 데이터를 저장한다.
상기 근거리 무선통신 모듈(560)은, 상기 메모리부(550)에 저장된 지하수위량 변위값 데이터를 현장단말(600) 및 원격관리서버(700)로 전송하기 위한 수단으로, 통신방식으로는 지그비(ZigBee), 블루투스(Bluetooth), 적외선 통신장치(IrDA) 및 UWB(Ultra-wideband) 중에서 어느 하나가 선택되는 것을 특징으로 한다.
상기 권선기 구동부(570)는 상기 제어부(510)의 명령에 따라 구동신호를 발생시켜 상기 권선기(400)를 권선시킨다. 권선방법은 전술한 권선기(400)에서 살펴 본 바와 같다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 상기 메모리부(550)에 저장된 지하수위량 변위값 데이터를 상기 근거리 무선통신 모듈(560) 및 무선안테나(561)를 통해 현장주변 또는 원격지 근무자에게 전송할 수 있도록 더 구성된다.
상기 현장단말(600)은, 상기 근거리 무선통신 모듈(560)을 통해 전송된 지하수위량 변위값을 현장주변 근무자가 휴대하면서 모니터링 할 수 있는 휴대단말로서, 상기 지하수위측정기(500)의 I/O 인터페이스(미도시)에 유선 또는 무선으로 연결되거나, 상기 지하수위측정기(500)의 근거리 무선통신 모듈(560)에 무선으로 연결되며, 상기 자동으로 계측되는 지하수위량 변위값 데이터를 수신하여 현장주변 근무자가 모니터링 할 수 있도록 한다. 이때, 상기 지하수위측정기(500)가 지하수위량을 분석할 수 있지만, 상기 현장단말(600)이 지하수위량을 분석할 수도 있다.
또한, 상기 원격관리서버(700)는, 상기 근거리 무선통신 모듈(560)을 통해 전송된 지하수위량 변위값 데이터를 사무실 근무자가 모니터링 할 수 있도록 지원하는 관리서버 수단으로서, 무선모뎀 등을 사용하여 상기 현장단말(600)과 무선으로 연결되어 상기 지하수위량 변위값 데이터를 포함하는 계측데이터를 원격 관리할 수 있다. 따라서 종래에는 지하수위량을 현장주변이나 원격지에서 자동 계측된 데이터를 모니터링 하지 못하였지만, 본 발명의 실시예에서는 상기 원격관리서버(700)를 통해 원격 관리가 가능해진다.
한편, 충전용 배터리(800)는, 본 발명의 지하수위 자동계측 장치에 전원을 공급하기 위한 전원공급 수단이다.
이와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 현장주변 또는 원격지에서 모니터링 가능한 지하수위 자동계측 시스템은, 슬라이드 형식의 부력체를 갖는 2중 구조센서와 지하수위계관 일측에 삽입된 다수개의 전극과의 접촉방식에 의해 전기회로 신호를 발생하여 지하수위량 변위값을 자동계측하고 저장된 데이터를 근거리 무선통신 모듈(560) 및 무선안테나(561)를 통해 현장단말(600)과 원격관리서버(700)로 전송함으로써, 굴착에 따른 배면 지반 또는 주변 지반의 수위를 정확하게 파악하여 설계에 적용된 수위와 검토가 용이해진다. 또한, 실시간으로 전송되는 지하수위량 변위값 데이터를 현장단말(600) 및 원격관리서버(700)를 통해 상시 모니터링이 가능하므로, 인접 지반이나 건물의 침하의 예측 및 방지를 통해 공사기간을 단축하고 계측 비용을 크게 절감할 수 있는 특징이 있다.
이상의 설명은, 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 토목 공사 현장에서 널리 사용되는 지하수위량을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 지하수위측정 및 지하수위 자동계측 시스템을 설치한 모습을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 지하수위측정 및 지하수위 자동계측 시스템에 대한 지하수위계관을 분리한 모습을 나타내는 도면,
도 4는 상기 도3의 지하수위계관을 체결한 모습을 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 지하수위측정 및 지하수위 자동계측 시스템에 대한 지하수위자동계측장치를 나타낸 블록도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 지하수위측정 및 지하수위 자동계측 시스템의 전체 구성을 나타낸 블록도 및
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 근거리 무선통신 모듈을 나타낸 블록도를 각각 나타낸다.
<도면부호의 간단한 설명>
100 : 지하수위계관 103 : 카사그란디팁(Casagrande Tip)
103' : 지하수위침투홀 110~110n : 다수개의 전극
130, 130' : 한 쌍의 턱 140 : 숫나사부
150 : 암나사부 200 : 2중 구조센서
210 : 제1 센서 220 : 제2 센서
211, 221 : 코일스프링 212, 222 : 볼(ball)
230 : 걸림쇠 300 : 전선
400 : 권선기 500 : 지하수위측정기
510 : 제어부 520 : 기준값 설정부
530 : 지하수위량 센싱부 540 : 지하수위량 연산처리부
550 : 메모리부 560 : 근거리 무선통신 모듈
561 : 무선 안테나 570 : 권선기 구동부
600 : 현장단말 700 : 원격관리서버
800 : 충전용 배터리

Claims (3)

  1. 현장주변 또는 원격지에서 지하수위를 자동적으로 계측하는 시스템에 있어서,
    다단으로 연결 가능한 일정한 규격을 갖는 원형파이프 내부 일측에는 수위계측을 위한 다수개의 전극(110~110n)과 상기 일측과 대향하는 타측에는 수위량에 따라 부력체의 상하움직임을 지지 안내하고 좌우 움직임을 방지하는 한 쌍의 턱(130, 130')이 일정한 간격을 갖고 파이프 연결 길이만큼 형성되는 지하수위계관(100)과;
    상기 지하수위계관의 내부에 설치되며, 지하수위량에 따라 부상되어 상기 다수개의 전극과 접촉방식에 의해 지하수위량 변위를 감지하는 제1 센서(210) 및 제2 센서(220)와 상기 한 쌍의 턱(130, 130')에 삽입되는 걸림쇠(230)를 구비하는 슬라이드 형식의 부력체를 갖는 2중 구조센서(200)와;
    상기 다수개의 전극과 상기 제1/제2 센서 중 어느 하나의 접촉에 의해 전기회로를 구성하도록 하는 전선(300)과;
    상기 슬라이드 형식의 부력체를 갖는 2중 구조센서의 상승에 따라 상기 전선(300)을 권선하는 권선기(400)와;
    상기 지하수위계관의 상부에 체결되어 시스템 전체를 제어하며, 상기 2중 구조센서로부터 검출된 데이터를 자동 계측하여 메모리부(550)에 저장하고 저장된 지하수위량 변위값을 근거리 무선통신 모듈(560)로 전송하도록 제어하는 지하수위측정기(500)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하수위 자동계측 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 근거리 무선통신 모듈(560)은, 상기 메모리부(550)에 저장된 데이터를 현장주변 근무자와 사무실 근무자가 동시에 확인할 수 있도록 하는 현장단말(600) 및 원격관리서버(700)로 데이터를 전송하는 것을 더 포함하여 특징으로 하는 지하수위 자동계측 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 근거리 무선통신 모듈(560)은, 지그비(ZigBee), 블루투스(Bluetooth), 적외선통신장치(IrDA) 및 UWB(Ultra-wideband) 중에서 어느 하나가 선택되는 것을 더 포함하여 특징으로 하는 지하수위 자동계측 시스템.
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