KR101800210B1 - 여수 감지 및 여수량 모니터링과 저수지 만수위 보정이 가능한 저수지 관리 시스템 - Google Patents

여수 감지 및 여수량 모니터링과 저수지 만수위 보정이 가능한 저수지 관리 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 농업용 저수지의여수감지 및 여수량 모니터링과 만수위 보정이 가능한 저수지 관리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수위가 상승하여 저수지 둑에 구비된 여수로를 통해 물이 방출되는 경우 여수로의 월류가 시작되는 순간을 감지하여 여수위와 여수방류량을 0으로 조정하고 저수지의 수위를 만수위로 조정하며, 여수 월류량의 측정과 장비의 이상여부를 모니터링할 수 있는 여수감지 및 여수량 모니터링과 만수위 보정이 가능한 저수지 관리 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른여수감지 및 여수량 모니터링과 만수위 보정이 가능한 저수지 관리 시스템은, 저수지 둑의 여수로의 월류가 시작되는 높이의 위치에 설치되어 월류가 접촉되면 통전되어 여수를 감지할 수 있는 여수감지기센서(21); 상기 여수로에 설치되어 상기 여수감지기센서(21)가 여수를 감지하면 상기 여수감지기센서(21)의 여수 감지 조건으로 작동되어 여수위를 측정하는 여수위측정센서(22); 상기 여수감지기센서(21) 및 여수위측정센서(22)를 제어하고 상기 센서들의 측정된 값을 수집하며, 상기 수집된 값을 처리하여 관리자 서버(70)로 송신하는 여수측정 제어부(20);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

여수 감지 및 여수량 모니터링과 저수지 만수위 보정이 가능한 저수지 관리 시스템{.}
본 발명은 농업용 저수지의 여수 감지 및 여수량 모니터링과 저수지 만수위 보정이 가능한 저수지 관리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수위가 상승하여 저수지 둑에 구비된 여수로를 통해 물이 방출되는 경우 여수로의 월류가 시작되는 순간을 감지하여 저수지의 여수위와 여수방류량을 0으로 조정하고 저수지의 저수위를 만수위로 조정하며, 여수 월류량의 측정과 장비의 이상여부를 모니터링할 수 있는 저수지의 여수 감지 및 여수량 모니터링과 저수지 만수위 보정이 가능한 저수지 관리 시스템에 관한 것이다.
최근 기후변화 현상에 따라 집중호우가 빈번하고 여수지의 월류가 발생할 수 있는 상황에서 농업용 저수지의 홍수관리와 함께 과학적이고 효율적인 운영이 절실히 필요한 실정이다.
농업용 저수지는 유역면적이 작고 도달시간이 짧아 빠른 시간 내에 유입량이 증가하며 급격하게 수위가 상승하는 특성이 있으며, 대부분 자연월류식 여수로가 설치되어 있기 때문에 수문이 설치된 대규모 농업용 저수지 또는 다목적댐과는 달리 제어되지 않은 급격한 방류가 발생함으로 인하여 하류지역의 홍수위험을 증가시키는 원인이 되기도 한다.
따라서 저수지의 수위가 상승하여 여수로를 통해 물이 방출되는 경우 하류 지역의 범람 등의 경고가 필요하므로 여수가 시작되는 순간의 시점을 정확히 검지하는 것이 필수적으로 선행되어야 한다.
아울러 농업용 저수지의 본래 기능인 농업용수의 공급과 홍수예방을 수행하기 위해서는 정확한 여수량의 산정이 필요하므로 여수량의 정확한 측정 및 측정 장비의 신뢰도 확보가 매우 중요해진다.
자연월류식 여수로에서 월류수심별 방류량 조견표는 프란시스(Francis) 공식과 같은 계산식에 의해 산정된 값으로 유량계수의 채택에 따라 산정결과가 달라지며, 저수지 수면에서 강풍의 영향 또는 모터보트 운행 등으로 인해 발생된 파랑이 수위관측 값에 영향을 주어 일정범위의 오차가 발생할 수 있는데 실제 자연월류가 일어나지 않았지만 여수량으로 계산할 수 있는 자료가 기록될 수 있다는 것이 주된 이유라고 할 수 있다. 실시간 계측된 자료를 실시간 활용하는 방법에서도 저수지 수위변화를 계측하는 것도 중요하지만, 여수량의 추정보다는 실제 여수량이 어떻게 변화하고 있는지를 파악함으로써 하류 홍수 피해에 보다 정확하고 신속하게 대처할 수 있다.
한편, 유량은 일반적으로 유속을 측정하고 수위를 관측하여 수위-유속관계에 의해 유량으로 환산하는 방법을 사용한다. 여수지의 유량측정에서 유속이 빠른 위치에서 측정해야 하므로 이와 같은 지점에 대해서는 비접촉식 측정방법이 이용하는 것이 바람직하다. 특히, 여수로의 방류시 유량은 고속의 상태가 유지되는 시간이 많고 구조물에 부착하여 설치하는 장비를 이용하여 흐름을 측정하는 경우 부압을 발생시켜 콘크리트 구조물의 파손을 야기하거나 관측장비의 유실이 발생할 우려가 있기 때문에 비접촉식 유량측정이 요구되고 있다.
한편, 대한민국 등록특허 제10-1539116호(여수로 방류량 측정 시스템)는 여수로에서 방류시에 RFID 태크를 투입하여 이격된 1차 검출부와 2차 검출부로부터 측정된 정보로 유량을 계산하는 기술이 기재되어 있으나, 측정시마다 매번 RFID 태그를 1회용으로만 사용해야 하는 비경제적인 점이 있다.
한국등록특허번호 제10-1032679호 한국등록특허번호 제10-1074586호 한국공개특허번호 제10-2004-0060633호 한국등록특허번호 제10-1539116호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 수위가 상승하여 저수지 둑에 구비된 여수로를 통해 물이 방류되는 경우 여수로의 월류가 시작되는 순간을 감지하여 여수위와 여수방류량을 0으로 조정하고 저수지의 저수위를 만수위로 조정하며, 여수 월류량의 측정과 장비의 이상여부를 모니터링할 수 있는 저수지의 여수 감지 및 여수량 모니터링과 저수지 만수위 보정이 가능한 저수지 관리 시스템에 관한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 여수 감지 및 여수량 모니터링과 저수지 만수위 보정이 가능한 저수지 관리 시스템은 저수지 둑의 여수로의 월류가 시작되는 높이의 위치에 설치되어 월류가 접촉되면 통전되어 여수를 감지할 수 있는 여수감지기센서(21); 상기 여수로에 설치되어 상기 여수감지기센서(21)가 여수를 감지하면 상기 여수감지기센서(21)의 여수 감지 조건으로 작동되어 여수위를 측정하는 여수위측정센서(22); 상기 여수감지기센서(21) 및 여수위측정센서(22)를 제어하고 상기 센서들의 측정된 값을 수집하며, 상기 수집된 값을 처리하여 관리자 서버(70)로 송신하는 여수측정 제어부(20);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 여수 감지 및 여수량 모니터링과 저수지 만수위 보정이 가능한 저수지 관리 시스템은 저수지 둑의 여수로의 월류가 시작되는 높이의 위치에 설치되어 월류가 접촉되면 통전되어 여수를 감지할 수 있는 여수감지기센서(21); 상기 여수로에 설치되어 상기 여수감지기센서(21)가 여수를 감지하면 상기 여수감지기센서(21)의 여수 감지 조건으로 작동되어 여수위를 측정하는 여수위측정센서(22); 상기 여수감지기센서(21) 및 여수위측정센서(22)를 제어하고 상기 센서들의 측정된 값을 수집하며, 상기 수집된 값을 처리한 정보를 저수지 관리기(30)로 송신하는 여수측정 제어부(20); 상기 저수지 관리기(30)부터 수신된 상기 정보를 관리자 서버(70)로 송신하는 저수지 관리기(30);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 여수감지기센서(21)에 의해 여수로의 월류가 이루어지기 시작한 것으로 감지된 경우 그 순간에 여수측정 제어부(20)는 저수지의 여수위 및 여수방류량을 0으로 보정하고, 저수지의 수위를 만수위로 보정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 여수감지기센서(21)는 여수로 둑의 여수의 월류가 시작되는 시작점(F)의 높이에 여수가 감지되도록 설치되는 전극센서이고, 상기 여수위측정센서(22)는 여수로 둑의 안쪽 하부에 설치되는 압력센서인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 여수감지기센서(21) 또는 상기 여수위측정센서(22)는 동일한 높이의 측정 위치에 복수개가 이격되어 구비되고, 상기 저수지 관리기(30) 또는 상기 관리자 서버(70)는 복수개의 여수감지기센서(21) 또는 복수개의 여수위측정센서(22)의 각각에 의해 측정된 측정값을 비교하여 비교된 값이 기준값을 벗어나는 경우 복수개의 여수감지기센서 또는 상기 여수위측정센서 중 일부에 이상이 있는 것으로 판단하여 이상이 있다는 정보를 출력하거나 송신하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 여수측정 제어부(20)는 상기 여수감지기센서가 여수로의 넘치는 물을 감지한 시점부터 여수의 유속을 측정하기 위한 여수유속측정센서(23)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 저수지 관리기(30)는 상기 전극센서에 의해 여수로의 월류가 이루어지기 시작한 것으로 감지된 경우, 압력센서의 수위와 유속센서의 값이 일정시간 지속적으로 출력되지 않는 경우는 여수로의 월류가 아닌 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 관리자 서버(70)는 상기 여수측정 제어부(20) 또는 저수지 관리기(30)부터 정보를 수신하여 저수지 상태를 분석하여 이를 관리자 단말기(80) 또는 경고 방송기(90)로 송신하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 여수측정 제어부(20)는 여수유속측정센서(23)가 고장으로 판단시 여수위와 여수로의 단면적으로 여수유량을 계산하여 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 여수 감지 및 여수량 모니터링과 저수지 만수위 보정이 가능한 저수지 관리 시스템은 수위가 상승하여 저수지 둑에 구비된 여수로를 통해 물이 방출되는 경우 전극센서를 사용하여 여수가 시작되는 시점에서 정확하게 여수의 여부를 감지하고, 압력센서를 사용하여 정확한 여수위를 측정할 뿐만 아니라, 여수로의 유속을 측정하여 여수로의 방출량을 정확히 계산하며, 장비의 이상 여부를 모니터링을 할 수 있는 장점을 갖는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 여수 감지 및 여수량 모니터링과 저수지 만수위 보정이 가능한 저수지 관리 시스템을 개념적으로 도시한 도면
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 여수 감지 및 여수량 모니터링과 저수지 만수위 보정이 가능한 저수지 관리 시스템을 도시한 블럭도
도 3은 본 발명의 일실시에에 따른 여수 감지 및 여수량 모니터링과 저수지 만수위 보정이 가능한 저수지 관리 시스템에 이용되는 여수감지기센서, 여수위측정센서, 여수유속측정센서의 설치 예를 도시한 도면
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 여수감지기센서의 외형 및 현장설치 그림
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 여수감지기센서을 복수로 설치한 설치사진
도 6은 여수측정 제어부의 흐름도
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
이하에서는 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 여수 감지 및 여수량 모니터링과 저수지 만수위 보정이 가능한 저수지 관리 시스템을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 여수 감지 및 여수량 모니터링과 저수지 만수위 보정이 가능한 저수지 관리 시스템을 개념적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 여수 감지 및 여수량 모니터링과 저수지 만수위 보정이 가능한 저수지 관리 시스템을 도시한 블록도이며, 도 3은 본 발명의 일실시에에 따른 여수 감지 및 여수량 모니터링과 저수지 만수위 보정이 가능한 저수지 관리 시스템에 이용되는 여수감지기센서, 여수위측정센서, 여수유속측정센서의 설치 예를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 여수감지기센서의 외형 및 현장설치 사진이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 여수감지기센서를 복수 개 설치한 사진이이고, 도 6은 여수측정 제어부의 데이터 처리 흐름도이다.
본 발명에 따른 여수 감지 및 여수량 모니터링과 저수지 만수위 보정이 가능한 저수지 관리 시스템은 도 2a와 같이 저수지 둑의 여수로의 월류가 시작되는 높이의 위치에 설치되어 월류가 접촉되면 통전되어 여수를 감지할 수 있는 여수감지기센서(21); 상기 여수로에 설치되어 상기 여수감지기센서(21)가 여수를 감지하면 상기 여수감지기센서(21)의 여수 감지 조건으로 작동되어 여수위를 측정하는 여수위측정센서(22); 상기 여수감지기센서(21) 및 여수위측정센서(22)를 제어하고 상기 센서들의 측정된 값을 수집하며, 상기 수집된 값을 처리하여 관리자 서버(70)로 송신하는 여수측정 제어부(20);를 포함하여 구성된다.
상기와 같은 구성의 여수 감지 및 여수량 모니터링과 저수지 만수위 보정이 가능한 저수지 관리 시스템은 규모가 작은 농업용 저수지의 여수로에 간편하게 설치하여 여수로의 월류여부를 무선망이나 네트워크를 통해 관리자 서버(70)로 송신할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명은 도 2b와 같이 도 2a의 구성에 상기 여수측정 제어부(20)부터 수신된 상기 정보를 관리자 서버(70)로 송신하는 저수지 관리기(30)를 더 구성할 수 있다.
즉, 도 2b와 같이 저수지 둑의 여수로의 월류가 시작되는 높이의 위치에 설치되어 월류가 접촉되면 통전되어 여수를 감지할 수 있는 여수감지기센서(21); 상기 여수로에 설치되어 상기 여수감지기센서(21)가 여수를 감지하면 상기 여수감지기센서(21)의 여수 감지 조건으로 작동되어 여수위를 측정하는 여수위측정센서(22); 상기 여수감지기센서(21) 및 여수위측정센서(22)를 제어하고 상기 센서들의 측정된 값을 수집하며, 상기 수집된 값을 처리한 정보를 저수지 관리기(30)로 송신하는 여수측정 제어부(20); 상기 저수지 관리기(30)부터 수신된 상기 정보를 관리자 서버(70)로 송신하는 저수지 관리기(30);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성은 자동수위측정장치가 설치된 농업용저수지에 본 발명의 구성요소를 부가하여 저수지의 여수의 여부를 정확히 검지하고 월류량, 저수위의 만수위 등의 정확한 정보를 제공할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 여수감지기센서(21), 여수위측정센서(22), 여수유속측정기(23)는 도 3과 같이 설치된다. 여수감지기센서(21)는 전극센서로서 도 3a와 같이 저수지 둑(B)에 형성된 여수로에 형성된 만수위(F)의 위치의 높이에 여수감지기센서(21-1, 21-2)을 복수 개 설치한다. 상기 여수감지기센서는 전극센서로서 도 4 및 도 5와 같이 센서보호캡(21b)에 전극(21a)을 내장시켜 구성되며, 상기 센서보호캡(21b)을 새들(21s)이나 브라켓을 사용하여 여수로의 측벽(300)에 설치한다. 전극센서는 도 4a와 같이 파이프 형태의 센서보호캡(21b) 내부에 전극센서(21a)를 삽입시켜 결합된 형태로 구성된다. 전극센서는 물이 닿았을 때 통전하여 감지할 수 있도록 여수로의 월류가 시작되는 높이의 위치에 설치하게 되는데, 도 3과 같이 여수로의 양 측면에 설치하거나, 도 4b와 같이 여수로 측벽(300)에 부착할 수 있다. 도 4b와 같이 유속이 빠른 여수의 영향을 받지 않도록 여수로 측벽(300)의 오목부(301)에 새들(21s)을 사용하여 고정시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서 여수감지기센서(21)는 저수지의 여수를 감지하고 여수위를 0으로 조정하고 저수위를 만수위로 조정하는 절대값의 기준을 정하는 중요한 역할을 하므로, 전극센서를 도 5와 같이 2개 또는 3개의 복수로 사용하여 만약 하나의 전극센서가 고장이 나더라도 다른 전극센서가 작동함으로써 여수로의 월류를 절대적으로 감지할 수 있도록 구성하였다.
상기 여수위측정센서(22)는 압력센서로 이루어지며, 도 3과 같이 여수로 둑의 안쪽 하부에 설치된다. 일반적으로 저수지의 수위를 측정하는 방식으로 초음파 센서를 사용하나, 앞에서 설명한 바와 같이 초음파 센서는 수초나 이슬 등에 오동작을 하는 경우가 있어 정확한 수위의 측정이 어렵다. 본 발명에서는 압력센서에 의해 수압을 측정하고 수압을 계산하여 수위를 계산하게 되므로 초음파나 다른 방식에 비해 수위를 정확히 측정할 수 있는 장점이 있다. 또한 본 발명에서 복수의 압력센서를 설치하여 수위를 측정할 수 있으므로 어느 하나가 고장이 발생해도 수위를 검지할 수 있도록 하였다. 한편, 도 3에서는 여수위측정센서(22-1, 22-2)를 여수로에 설치한 것으로 도시되어 있으나, 그 설치개소와 개수는 현장에 맞게 조정될 수 있다.
상기 여수감지기센서(21), 여수위측정센서(22) 및 여수측정 제어부(20)의 센서들의 측정값과 데이터 처리 흐름도를 도 6과 같이 도시할 수 있다.
상기 여수유속측정기(23)는 레이더방식으로 유속을 측정기로 저수지 여수로 둑의 여수가 시작되는 둑의 상부에 설치된다. 비접촉식으로 유속을 측정하여 여수로의 여수 방출량을 정확히 측정할 수 있도록 유속값을 제공하게 된다. 즉, 종래에는 여수로의 방류된 여수량을 측정된 저수지 수위가 여수로 월류부의 표고 이상인 경우에 대하여 사전에 준비된 월류수심별 방류량조견표에 따라 추정하는 방법을 대부분 사용하고 있으나, 본 발명에서는 레이더 유속측정기를 사용하여 실시간 계측된 유속을 활용함으로써 보다 정확한 여수로의 방류 여수량과 실측 변화값을 파악함으로써 하류 홍수 피해에 보다 정확하고 신속하게 대처할 수 있게 해준다.
또한, 도 3과 같이 여수감지기센서(21), 여수위측정센서(22), 여수유속측정기(23)의 센서 값들을 처리하는 여수측정제어부(20)는 상기 각 센서들(21, 22, 23)의 출력 값들을 순차적으로 조합하면 센서의 고장여부를 진단할 수 있다. 도 3과 같이 여수위측정센서(22)는 여수감지기센서(21)보다 아래에 설치되어 있으므로 저수지의 수위가 차 올라오게 되면 먼저 수위 값이 읽혀지게 된다. 이 상태에서 수위가 점점 차올라 여수로의 물이 넘쳐 흐르게 되면 여수감지기센서(21)는 이를 감지하고 여수가 시작되고 있음을 감지하게 되며, 센서는 이상 없이 작동되고 있음을 알 수 있다.
상기 여수감지기센서(21)는 여수로 둑의 여수의 월류가 시작되는 시작점(F)의 높이에 여수가 감지되도록 설치되는 전극센서이고, 상기 여수위측정센서(22)는 여수로 둑의 안쪽 하부에 설치되는 압력센서인 것을 특징으로 한다. 본 발명에서 사용되는 전극센서와 압력센서는 종래 여수로의 여수여부를 검지하는 방식에 비해 정확한 검지를 할 수 있다. 즉, 농업용 저수지에서 종래는 초음파센서를 사용하여 여수로의 여수여부와 여수위를 검지하였으나, 초음파 센서는 수초나 이슬 등에 오동작을 하는 경우가 있어 여수여부와 여수위를 정확히 측정할 수 없었으나 본 발명에서는 전극센서를 사용함으로써 전극에 물이 닿을 때만 검지하므로 여수여부를 정확히 검지할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 상기 여수감지기센서(21)에 의해 여수로의 월류가 이루어지기 시작한 것으로 감지된 경우 그 순간에 여수측정 제어부(20)는 여수위 및 여수방류량을 0으로 조정하고, 상기 수위측정기(10)는 수위를 만수위로 조정하는 것을 특징으로 한다. 이는 저수지 둑(B)에 물이 가득 찬 만수가 이루어지는 수위, 즉 만수위가 되는 시점에 상기 수위측정센서(10)에 의해 측정되는 만수위 위치를 재조정하게 되는 것이다. 일반적으로 시간이 경과하면서 오차의 누적, 측정 센서의 변화 등으로 상기 수위측정센서(10)에 의해 측정되는 수위가 실제 수위와는 차이가 발생되고, 이러한 차이는 시간의 경과로 더욱 누적되어 커지게 된다. 그러나 본 발명은 만수위 위치에서 상기 수위측정센서(10)의 만수위 포인트를 재조정함으로써 누적된 오차를 제거할 수 있게 된다.
상기 여수감지기센서(21)에 의해 여수가 발생한 것으로 감지됨에도 불구하고 상기 여수측정제어부(20)의 여수위측정센서(22)의 신호가 전혀 감지되지 않거나 신호의 변화가 이루어지지 않는 경우에는 여수위측정센서(22)에 이상이 있는 것으로 판단하여 이를 점검할 수 있도록 상기 여수위측정센서(22) 및 여수감지기센서(21)의 신호는 여수측정제어부(20)의 제어판넬(21)을 통해 저수지 관리기(30)로 전송된다. 상기와 같이 상기 여수측정제어부(20)에 의해 측정된 여수량에 대한 정보는 둑의 붕괴 여부를 예측하는 정보로 이용된다.
또한 상기 여수위측정센서(22)는 동일한 높이의 측정 위치에 복수개가 이격되어 구비되고, 상기 저수지 관리기(30) 또는 상기 관리자 서버(70)는 복수개의 여수감지기센서(21) 또는 복수개의 여수위측정센서(22)의 각각에 의해 측정된 측정값을 비교하여 비교된 값이 기준값을 벗어나는 경우 복수개의 여수 감지기 또는 상기 여수측정제어부 중 일부에 이상이 있는 것으로 판단하여 이상이 있다는 정보를 출력하거나 송신하는 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명은 상기 여수감지기센서(21) 또는 여수위측정센서(22)의 이상이 발생되는 경우 해당 장비의 고장여부를 즉각 판단할 수 있게 해준다. 즉, 여수로(F)를 통해 월류가 시작되면 상기 여수 감지 센서(21)는 여수되는 물이 전극봉에 접촉되어 통전이 이루어지는 것을 감지하게 되므로 저수지의 수위는 만수위로 되므로 수위센서의 작동 여부를 감지할 수 있게 된다. 또한, 상기 여수감지기센서(21)가 여수의 시작 시점을 검지하여 출력하고, 압력센서로 구성되는 여수위측정센서(22)는 여수가 시작되는 순간의 측정된 압력 값을 출력하면, 상기 출력된 저수지 관리기(30)는 여수위를 0으로 셋팅하고 수위를 만수위로 조정하게 된다. 압력센서를 사용하는 여수위측정센서는 여수량이 많아 위험한 여수의 한계 순간을 감지할 수 있다. 본 발명에서 여수감지기 및 압력센서는 복수로 사용하여 하나가 고장이라도 다른 센서에 의해 여수여부와 여수위를 측정할 수 있게 되므로 여수검지에 대한 신뢰성을 높여주게 된다.
본 발명의 상기 여수측정 제어부(20)는 상기 여수감지기센서가 여수로의 넘치는 물을 감지한 시점부터 여수의 유속을 측정하기 위한 여수유속측정센서(23)를 더 구비할 수 있다. 이는 여수로(F)를 넘치는 물의 여수위를 측정하여 여수로(F)의 단면을 고려하여 여수위의 수심별 방류량조견표에 따라 월류 방류량을 추정하는 방법은 저수지 수면에서 강풍의 영향 또는 모터보트 운행 등으로 인해 발생된 파랑이 수위관측 값에 영향을 주어 일정범위의 오차가 발생할 수 있기 때문에 실제로 자연월류가 일어나지 않았지만 여수량으로 계산되어 오류 데이터가 기록될 수 있기 때문이다.
즉, 실시간 계측된 자료를 실시간 활용하는 방법에서도 저수지 수위변화를 계측하는 것도 중요하지만, 여수량의 추정보다는 실제 여수량이 어떻게 변화하고 있는지를 파악함으로써 하류 홍수 피해에 보다 정확하고 신속하게 대처할 수 있기 때문이다.
상기 저수지 관리기(30)는 상기 전극센서에 의해 여수로의 월류가 이루어지기 시작한 것으로 감지된 경우, 전극센서의 값, 또는 압력센서의 수위와 유속센서의 값이 일정시간 지속적으로 출력되지 않는 경우는 여수로의 월류가 아닌 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다. 앞에서 설명한 바와 같이 저수지 수면에서 강풍의 영향 또는 모터보트 운행 등으로 인해 발생된 파랑이 수위관측 값은 일정시간 지속적으로 유지하지 못하므로 여수측정제어부에서 설정한 시간 이상을 지속적으로 유지하지 못할 경우 여수가 아닌 것으로 처리하게 된다.
즉, 상기 저수지 관리기(30)는 상기 수위측정센서(10), 여수측정제어부(20), 수로 유량 측정기(50) 및 붕괴 감지기(60)에 의해 측정된 정보를 수집하여 관리자 서버(70)로 송신하고, 상기 관리자 서버(70)에 수신된 정보 및 명령에 따라 상기 저수지 수문(40) 및 수로 수문(51)의 개폐를 제어한다. 즉, 상기 저수지 관리기(30)는 수위측정센서(10) 및 여수측정제어부(20)에 의해 측정된 정보를 상기 관리자 서버(70)로 전송할 뿐만 아니라, 상기 수로 유량 측정기(50)로부터 수신된 수로의 유량에 대한 정보 및 상기 붕괴 감지기(60)로부터 수신된 경사면 변화에 대한 정보를 상기 관리자 서버(70)로 송신한다.
저수지 수문(40)은 저수지 둑의 내부에서 수로로 연결되게 저수지 둑에 형성된 방류로를 통한 물읠 방류를 제어하기 위한 구성이다. 저수지 수문은 방류로의 입구를 개폐하는 비문과, 상기 비문의 개폐 동작을 전달하기 위한 구동축, 상기 구동축의 동작을 구동하기 위한 모터와 같은 구동기, 상기 저수지 관리기로 저수지 수문의 상태에 관한 정보를 송신하고 상기 저수지 관리기로부터 수신된 명령이나 정보에 따라 비문의 개폐정도를 조절하도록 상기 구동기의 구동을 제어하는 수문 제어기 및 구동축을 지지하도록 저수지 둑의 경사면에 설치된 지지대를 포함하여 구성된다. 상기 수로 수문의 수로를 개폐하기 위한 구성으로 상기 방류로로부터 이어져 갈리진 수로마다 구비된다. 상기 수로 수문은 그 개폐 정도나 상태에 관한 정보를 상기 저수지 관리기(30)으로 전송하고, 상기 저수지 관리기(30)로부터 정보나 명령을 수신하여 개폐가 이루어진다.
수로 유량 측정기(50)는 농경지 등으로 공급되는 물의 양을 제어하기 위하여 수로(P)를 따라 흐르는 물의 양을 측정하기 위한 구성으로, 상기 저수지 둑(B)에 구비된 방류구(O)에 연결된 수로(P)를 통해 흐르는 물의 유량을 측정하기 위한 구성이다. 수로 유량 측정기(50)로는 저수지의 수위를 측정하는 방식과 같은 초음파 센서를 사용하거나, 여수로의 수위를 측정하는 압력센서를 이용하여 수로(P)를 흐르는 물의 수위를 측정하고 수로(P)의 단면적을 고려하여 수로(P)를 흐르는 물의 양을 산출하는 방식이 이용될 수 있다.
붕괴 감지기(60)는 저수지 둑(B)의 붕괴 조짐이나 붕괴 여부를 감지하기 위한 구성으로 저수지 둑(B)의 내부나 경사면에 다수개가 설치된다. 도 1을 참조하면, 상기 붕괴 감지기(60)는 붕괴가 예상되는 위치에 적절하게 배치되어 설치된다. 상기 붕괴 감지기(60)로는 다양한 센서가 이용될 수 있으며, 상기 수로 유량 측정기(50) 및 붕괴 감지기(60)에 대한 일 실시예의 기술은 본 출원인에 의해 출원된 등록특허공보 제10-1646744호에 기재되어 있으므로 생략하기로 한다.
상기 관리자 서버(70) 또는 저수지 관리기(30)는 상기 여수측정제어부(20)에 의해 여수가 이루어지기 시작한 것으로 감지된 경우 그 순간에 상기 수위측정센서(10)에 의해 측정된 수위를 만수위로 조정함으로써 만수위와 저수지 수위에 대한 값을 재설정할 수 있도록 한다. 또한, 수위측정기에서 만수위까지의 측정된 값을 누적시켜 이를 역으로 환산하여 수위별의 오차를 보정할 수 있다.
종래에는 저수지의 물이 만수가 되었음을 감지하는 만수위 감지 센서가 저수지 둑(B)에 구비되어 상기 만수위 감지 센서에 의해 만수위가 감지되는 순간 상기 저수지 관리기(30) 또는 관리자 서버(70)는 상기 수위측정센서(10)에 측정된 수위를 만수위의 수위로 재조정하여 그 포인트를 기준으로 상기 수위측정센서(10)의 수위를 산출하게 된다.
이에 따라, 본 발명은 저수지 만수위를 감지하기 위하여 저수지 둑(B)에 만수위 감지 센서를 별도로 둘 수 있으나, 통상 저수지의 만수위를 상기 여수로(F)를 통해 물이 넘치는 순간, 즉 여수가 이루어지는 순간으로 정할 수 있으므로, 본 발명은 여수감지기센서(21)가 여수가 이루어지는 순간을 감지하고 여수측정제어부(20)가 만수위 포인트를 재조정할 수 있도록 구현될 수 있다. 즉, 여수로(F)를 물이 넘치기 시작하는 것으로 측정되는 순간을 여수측정제어부(20)가 저수지의 수위를 만수위로 재조정하는 정보를 제공함으로써, 별도의 만수위 감지 센서를 설치하거나 유지관리 하는 비용을 절약할 수 있는 장점이 있다.
상기 관리자 단말기(80)는 상기 관리자 서버(70)에 의해 송신된 저수지 상태와 관련된 정보를 수신하여 관리자가 확인할 수 있도록 화면이나 음성으로 출력하는 장치이다.
상기 경고 방송기(90)는 상기 관리자 서버(70)로부터 수신된 신호에 따라 이를 저수지 붕괴나 방류시 위험 지역에 거주하는 주민이 들을 수 있는 음성이나 경고음을 방송하는 구성이다
한편, 본 발명은 상기 수위감지기(10), 여수량 감지기(20), 수로 유량 측정기(50) 및 붕괴 감지기(60)가 동일한 측정 장소에 2개 이상이 구비되어 각 감지기로부터 측정된 측정값을 비교하여 감지기의 이상여부를 상기 저수지 관리기(30) 또는 관리자 서버(70)가 판단할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다. 즉, 도 3에서와 같이 상기 수위감지기(10), 여수량 감지기(20), 수로 유량 측정기(50) 및 붕괴 감지기(60)의 경우 동일한 측정 장소에 센서1 및 센서2가 구비되어 센서1에서 측정된 측정값1과 센서2에서 측정된 측정값2를 비교하여 그 차, 즉 [측정값1-측정값2]가 설정된 기준 값보다 큰 경우 감지기 또는 센서에 이상이 있는 것으로 판단하여 관리자가 점검할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
상기 관리자 서버(70)는 상기 저수지 관리기(30)로부터 송신된 정보를 수신하여 해당 정보를 처리하여 저수지 상태를 파악하고 이를 관리자 단말기(80) 및 경고 방송기(90)로 송신한다. 예를 들어, 상기 관리자 서버(70)는 수신된 경사면 변화에 대한 정보로부터 붕괴 가능성 및 붕괴 여부를 판단하여 이에 대한 정보를 관리자 단말기(80) 및 경고 방송기(90)로 송신한다. 또한, 상기 관리자 서버(70)는 수신된 수로의 유량에 대한 정보로부터 상기 수로에 설치된 수로 수문의 개폐 정도를 판단한다.
즉, 상기 관리자 서버(70)는 상기 저수지가 설치된 지역의 강수량, 수신된 저수지 수위 변화에 대한 정보, 수신된 여수량에 대한 정보로부터 수위 변화가 예측된 변화 범위를 벗어나는 경우 저수지 둑의 붕괴 가능성이 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 관리자 서버(70)는 상기 수위측정센서(10)에 의해 측정된 저수지 수위 변화에 대한 정보, 상기 여수측정제어부(20)에 의해 측정된 여수량에 대한 정보, 상기 방류로(O)를 통해 배출되는 방류량에 대한 정보 및 측우기(도면에 미도시)로 측정되거나 기상청에서 제공하는 강수량 정보로부터 저수지의 수위 변화가 예측된 변화 범위를 벗어나는 경우 저수지 둑의 붕괴 가능성이 있는 것으로 판단하는 기능을 갖는다.
예를 들어, 상기 저수지 관리기(30) 또는 관리자 서버(70)는 상기 여수측정제어부(20)에 의해 여수가 이루어지기 시작한 것으로 감지된 경우 그 순간에 상기 수위측정센서(10)에 의해 측정된 수위를 만수위로 조정함으로써 만수위와 저수지 수위에 대한 값을 재설정할 수 있도록 한다. 또한, 수위측정기에서 만수위까지의 측정된 값을 누적시켜 이를 역으로 환산하여 수위별의 오차를 보정할 수 있다.
상기 여수측정 제어부(20)는 여수유속측정센서(23)가 고장으로 판단시 여수위와 여수로의 단면적으로 여수유량을 계산하여 출력하는 것을 특징으로 한다.
B 저수지 둑
F 여수로
O 배수로
P 수로
M 관측교
10 : 수위측정기
20 : 여수측정 제어부
21 : 여수감지기센서
21a : 전극
21b : 센서보호캡
21h : 센서케이블
21s : 새들
300 : 여수로 측벽
30 : 저수지 관리기
40 : 저수지 수문
50 : 수로 유량 측정기
60 : 붕괴 감지기
70 : 관리자 서버
80 : 관리자 단말기
90 : 경고 방송기

Claims (9)

  1. 저수지 둑의 여수로의 월류가 시작되는 높이의 위치에 설치되어 월류가 접촉되면 통전되어 여수를 감지할 수 있는 여수감지기센서(21);
    상기 여수로에 설치되어 상기 여수감지기센서(21)가 여수를 감지하면 상기 여수감지기센서(21)의 여수 감지 조건으로 작동되어 여수위를 측정하는 여수위측정센서(22);
    상기 여수감지기센서(21) 및 여수위측정센서(22)를 제어하고 상기 센서들의 측정된 값을 수집하며, 상기 수집된 값을 처리하여 관리자 서버(70)로 송신하는 여수측정 제어부(20);를 포함하되,
    상기 여수감지기센서(21) 또는 상기 여수위측정센서(22)는 동일한 높이의 측정 위치에 복수개가 이격되어 구비되고, 저수지 관리기(30) 또는 상기 관리자 서버(70)는 복수개의 여수감지기센서(21) 또는 복수개의 여수위측정센서(22)의 각각에 의해 측정된 측정값을 비교하여 비교된 값이 기준값을 벗어나는 경우 복수개의 여수 감지기 또는 여수측정제어부 중 일부에 이상이 있는 것으로 판단하여 이상이 있다는 정보를 출력하거나 송신하는 것을 특징으로 하는 여수감지 및 여수량 모니터링과 만수위 보정이 가능한 저수지 관리 시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 여수감지기센서(21)에 의해 여수로의 월류가 이루어지기 시작한 것으로 감지된 경우 그 순간에 여수측정 제어부(20)는 저수지의 여수위 및 여수방류량을 0으로 보정하고, 저수지의 수위를 만수위로 보정하는 것을 특징으로 하는 여수 감지 및 여수량 모니터링과 저수지 만수위 보정이 가능한 저수지 관리 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 여수감지기센서(21)는 여수로 둑의 여수의 월류가 시작되는 시작점(F)의 높이에 여수가 감지되도록 설치되는 전극센서이고,
    상기 여수위측정센서(22)는 여수로 둑의 안쪽 하부에 설치되는 압력센서인 것을 특징으로 하는 여수감지 및 여수량 모니터링과 만수위 보정이 가능한 저수지 관리 시스템.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 여수측정 제어부(20)는 상기 여수감지기센서가 여수로의 넘치는 물을 감지한 시점부터 여수의 유속을 측정하기 위한 여수유속측정센서(23)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 여수감지 및 여수량 모니터링과 만수위 보정이 가능한 저수지 관리 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 저수지 관리기(30)는 전극센서에 의해 여수로의 월류가 이루어지기 시작한 것으로 감지된 경우, 압력센서의 수위와 유속센서의 값이 지속적으로 출력되지 않는 경우는 여수로의 월류가 아닌 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 여수감지 및 여수량 모니터링과 만수위 보정이 가능한 저수지 관리 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 관리자 서버(70)는 상기 여수측정 제어부(20) 또는 저수지 관리기(30)부터 정보를 수신하여 저수지 상태를 분석하여 이를 관리자 단말기(80) 또는 경고 방송기(90)로 송신하는 것을 특징으로 하는 여수감지 및 여수량 모니터링과 만수위 보정이 가능한 저수지 관리 시스템.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 여수측정 제어부(20)는 여수유속측정센서(23)가 고장으로 판단시 여수위와 여수로의 단면적으로 여수유량을 계산하여 출력하는 것을 특징으로 하는 여수감지 및 여수량 모니터링과 만수위 보정이 가능한 저수지 관리 시스템.
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