KR102635187B1 - Floating type water level measuring device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수면에 떠 있는 부력체를 이용하여 강, 호수, 저수지 등의 수위를 실시간으로 자동 계측할 수 있고, 장치의 유지보수와 운반 및 설치가 용이한 부유식 수위 계측장치에 관한 것으로서, 수면에 부유하도록 상부가 개방된 우묵한 그릇 형태를 가지며 상단부에는 중앙에 통공을 갖는 상부 덮개가 결합되는 부력체; 중력에 의해 수중의 바닥면에 가라앉는 무게추; 상기 상부 덮개의 상면 중앙에 설치되며 상기 무게추와 연결된 와이어를 소정 장력을 유지한 상태로 감거나 풀도록 권취하는 와이어 권취장치; GNSS 위성으로부터 수신되는 신호로부터 측위 정보를 생성하는 이동국 GNSS 모듈; 및 통신 모듈을 통해 상기 측위 정보를 외부로 송신하는 측위 정보 송신부를 포함한다.The present invention relates to a floating water level measuring device that can automatically measure the water level of rivers, lakes, reservoirs, etc. in real time using a buoyant body floating on the water surface, and is easy to maintain, transport, and install the device. A buoyancy body having the shape of a recessed bowl with an open top so that it floats, and an upper cover having a hole in the center is coupled to the upper end; A weight that sinks to the bottom of the water by gravity; A wire winding device installed at the center of the upper surface of the upper cover and winding or unwinding the wire connected to the weight while maintaining a predetermined tension; A mobile station GNSS module that generates positioning information from signals received from GNSS satellites; and a positioning information transmission unit that transmits the positioning information to the outside through a communication module.
Description
본 발명은 부유식 수위 계측장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수면에 떠 있는 부력체를 이용하여 강, 호수, 저수지 등의 수위를 실시간으로 자동 계측할 수 있고, 장치의 유지보수와 운반 및 설치가 용이한 부유식 수위 계측장치에 관한 것이다.The present invention relates to a floating water level measuring device. More specifically, it can automatically measure the water level of rivers, lakes, reservoirs, etc. in real time using a buoyant body floating on the water surface, and maintains, transports, and installs the device. This relates to an easy-to-use floating water level measuring device.
일반적으로 강, 호수, 저수지 등의 수위를 관리하여 수자원을 효율적으로 이용하고 홍수나 수재 등에 의한 피해 방지에 활용하고 있다. 종래에는 저수지의 취수탑이나 교량에 표시한 수위표를 사람의 육안으로 확인하여 수위를 관측하는 방법을 사용하였다. 하지만 관측을 위한 인력이 필요하고 날씨에 의해 시야 확보가 어렵거나 수위표가 낡아 식별이 어려운 경우 수위 관측이 불가능한 문제가 있었다. 또한, 수위표를 설치하기 어려운 개소에서는 사람이 파견하여 측정장비를 이용하여 수위를 측정해야 하는 번거로움이 있었다. 무엇보다 자연재해에 의한 수위의 급격한 변동을 실시간으로 파악하기 어렵다는 문제가 있었다.In general, water levels in rivers, lakes, reservoirs, etc. are managed to efficiently use water resources and prevent damage from floods or floods. Conventionally, a method of observing the water level was used by visually checking the water level table displayed on the reservoir's water intake tower or bridge. However, there was a problem that water level observation was impossible when manpower was needed for observation and visibility was difficult due to weather or the water level table was old and difficult to identify. Additionally, in places where it was difficult to install a water level table, there was the inconvenience of having to dispatch a person to measure the water level using measuring equipment. Above all, there was a problem that it was difficult to identify rapid changes in water levels caused by natural disasters in real time.
최근 들어 저수지 등의 수면에 부력체를 상시로 띄워놓고 수위를 관측하는 장치가 사용되고 있다. 부력체의 하부에는 초음파 센서가 설치되거나 저수지 바닥면과 연결되는 압력 센서가 설치되어 초음파 또는 압력 센싱을 통해 수심을 측정한다.Recently, a device that constantly floats a buoyant body on the water surface of a reservoir and monitors the water level has been used. An ultrasonic sensor is installed at the bottom of the buoyancy body or a pressure sensor connected to the bottom of the reservoir is installed to measure the water depth through ultrasonic waves or pressure sensing.
그러나 초음파 센서는 음영지역이 존재하고 수초 등의 이물질에 의해 측정값에 오차가 발생하여 정확한 수심 탐지가 어려운 문제가 있다. 압력식 센서는 수압을 이용하여 수심을 탐지하는데, 설치 구조가 복잡하고 충격에 약하며 고형물이 고착되어 동작 이상이 발생하는 문제가 있다.However, ultrasonic sensors have problems with accurate water depth detection due to shadow areas and errors in measured values caused by foreign substances such as water plants. Pressure-type sensors use water pressure to detect water depth, but they have a complicated installation structure, are weak against shock, and have problems with malfunctions due to solids sticking to them.
한편, 수심(depth of water)은 수면에서 바닥까지 연직 방향으로 측정한 물의 깊이이고, 수위(water level)는 수면의 고도, 즉, 어떤 기준면 또는 육지 수준 면 기점에서 측정한 수면의 높이이다. 위의 두 측정방식은 모두 수심을 측정한 후에 이를 수위로 변환하는 과정이 요구되는데, 수중 바닥면이 준설 등으로 인해 인위적으로 변형되거나 침식이나 퇴적 등으로 인해 자연적으로 변형될 때 정확한 수위값을 도출하기 어려운 문제가 있다.Meanwhile, the depth of water is the depth of water measured in the vertical direction from the water surface to the bottom, and the water level is the altitude of the water surface, that is, the height of the water level measured from a certain reference surface or land level starting point. Both of the above measurement methods require the process of measuring water depth and then converting it to water level. When the underwater bottom is artificially deformed due to dredging, etc., or is naturally deformed due to erosion or sedimentation, an accurate water level value is derived. There is a problem that is difficult to solve.
본 발명은 장력 조절이 가능한 와이어 권취장치와 와이어의 하단부에 고정되며 수중 바닥면에 가라앉는 무게추를 이용하여 부력체를 수면에 띄운 상태에서 실시간으로 수위를 계측하며, 와이어 권취장치를 부력체의 상부에 설치함으로써 수초에 의해 와이어의 장력이 해제되는 것을 방지하고 유지보수가 용이한 새로운 방식의 부유식 수위 계측장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention measures the water level in real time while floating a buoyant body on the water using a tension-adjustable wire winding device and a weight that is fixed to the lower end of the wire and sinks to the underwater bottom, and uses the wire winding device to measure the water level of the buoyant body. The purpose is to prevent the tension of the wire from being released by water plants by installing it at the top and to provide a new type of floating water level measuring device that is easy to maintain.
본 발명의 일실시예에 따른 부유식 수위 계측장치는, 수면에 부유하도록 상부가 개방된 우묵한 그릇 형태를 가지며 상단부에는 중앙에 통공을 갖는 상부 덮개가 결합되는 부력체; 중력에 의해 수중의 바닥면에 가라앉는 무게추; 상기 상부 덮개의 상면 중앙에 설치되며 상기 무게추와 연결된 와이어를 소정 장력을 유지한 상태로 감거나 풀도록 권취하는 와이어 권취장치; GNSS 위성으로부터 수신되는 신호로부터 측위 정보를 생성하는 이동국 GNSS 모듈; 및 통신 모듈을 통해 상기 측위 정보를 외부로 송신하는 측위 정보 송신부를 포함한다.A floating water level measuring device according to an embodiment of the present invention includes a buoyancy body having the shape of a recessed bowl with an open top so as to float on the water surface and an upper cover having a hole in the center coupled to the upper end; A weight that sinks to the bottom of the water by gravity; a wire winding device installed at the center of the upper surface of the upper cover and winding or unwinding the wire connected to the weight to maintain a predetermined tension; A mobile station GNSS module that generates positioning information from signals received from GNSS satellites; and a positioning information transmission unit that transmits the positioning information to the outside through a communication module.
본 발명의 다른 실시예에 따른 부유식 수위 계측장치는, 상기 부력체의 내부에는 전기 사용 구성품이 설치되는 상부 공간과 부력을 형성하는 하부 공간으로 구획하는 설치 플레이트가 구비되며, 상기 설치 플레이트와 상기 부력체의 저면 각각의 중앙에는 상기 통공과 동일한 중심축으로 상기 와이어가 관통되는 관통공이 형성되며, 상기 설치 플레이트의 관통공과 상기 부력체 저면의 관통공에는 상기 와이어를 연직 하방으로 가이드하는 와이어 가이드가 설치된다.A floating water level measuring device according to another embodiment of the present invention is provided with an installation plate dividing the interior of the buoyancy body into an upper space where electrical components are installed and a lower space to form buoyancy, and the installation plate and the A through hole through which the wire passes through the same central axis as the through hole is formed in the center of each bottom of the buoyancy body, and a wire guide for guiding the wire vertically downward is provided in the through hole of the installation plate and the through hole of the bottom of the buoyancy body. It is installed.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 부유식 수위 계측장치는, 상기 부력체의 저면에는 복수의 유출공이 형성되며, 상기 유출공에는 하부에서 상부로 물의 유입을 차단하면서 상기 부력체의 하부 공간으로 유입된 물을 외부로 배출할 수 있는 맴브레인 체크 밸브가 설치된다.In the floating water level measuring device according to another embodiment of the present invention, a plurality of outlet holes are formed on the bottom of the buoyancy body, and the outlet holes block the inflow of water from the bottom to the top while flowing into the lower space of the buoyancy body. A membrane check valve is installed to discharge the accumulated water to the outside.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 부유식 수위 계측장치는, 상기 상부 덮개의 상면에는 태양광을 전기 에너지로 변환하여 상기 전기 사용 구성품에 공급하는 복수의 태양전지 모듈이 설치된다.In the floating water level measuring device according to another embodiment of the present invention, a plurality of solar cell modules are installed on the upper surface of the upper cover to convert sunlight into electrical energy and supply it to the electricity-using components.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 부유식 수위 계측장치는, 상기 상부 덮개의 상면에는 상기 GNSS 위성으로부터 위성 신호를 수신하기 위한 이동국 안테나가 입설되며, 상기 상부 덮개의 가장자리에는 상기 이동국 안테나를 고정된 상태로 지지하는 복수의 안테나 지지 와이어가 설치된다.In the floating water level measuring device according to another embodiment of the present invention, a mobile station antenna for receiving satellite signals from the GNSS satellite is installed on the upper surface of the upper cover, and the mobile station antenna is fixed to the edge of the upper cover. A plurality of antenna support wires are installed to support the antenna in a state.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 부유식 수위 계측장치는, 상기 상부 덮개의 상면에는 상부를 향해 뾰족하게 형성되는 복수의 조류 안착 방지 침이 설치된다.In the floating water level measuring device according to another embodiment of the present invention, a plurality of algae settling prevention needles are installed on the upper surface of the upper cover and are formed sharply toward the top.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 부유식 수위 계측장치는, 상기 무게추는 상부에 상기 와이어가 연결되는 와이어 연결고리를 구비하며, 내부가 비어있는 중량구조물의 표면에 내부 공간과 연통되는 복수의 유입공이 형성되며, 상기 중량구조물의 내부 공간에는 고분자 흡수제를 수용하는 흡습제 주머니 복수개가 충전되어 구성된다.In the floating water level measuring device according to another embodiment of the present invention, the weight is provided with a wire connection ring to which the wire is connected at the top, and a plurality of inflows are communicated with the internal space on the surface of the empty heavy structure. A ball is formed, and the internal space of the heavy structure is filled with a plurality of moisture absorbent bags containing a polymer absorbent.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 부유식 수위 계측장치는, 상기 통신 모듈은 육지 상에 설치되는 기준국과 RF(Radio Frequency) 신호로 통신하는 근거리 무선 통신 모듈이다.In the floating water level measuring device according to another embodiment of the present invention, the communication module is a short-distance wireless communication module that communicates with a reference station installed on land using an RF (Radio Frequency) signal.
본 발명의 부유식 수위 계측장치에 따르면, 장력 조절이 가능한 와이어 권취장치와 와이어의 하단부에 고정되며 수중 바닥면에 가라앉는 무게추를 이용하여 부력체를 수면에 띄운 상태에서 실시간으로 수위를 계측하며, 와이어 권취장치를 부력체의 상부에 설치함으로써 수초에 의해 와이어의 장력이 해제되는 것을 방지하고 유지보수가 용이한 효과가 있다.According to the floating water level measuring device of the present invention, the water level is measured in real time while the buoyant body is floating on the water surface using a tension-adjustable wire winding device and a weight that is fixed to the lower end of the wire and sinks to the underwater bottom. , installing the wire winding device on the top of the buoyancy body prevents the tension of the wire from being released by aquatic plants and facilitates maintenance.
도 1은 본 발명에 따른 부유식 수위 계측장치의 설치상태를 예시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 부유식 수위 계측장치의 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 부유식 수위 계측장치의 단면도,
도 4는 본 발명에서 무게추의 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 부유식 수위 계측장치의 블록도, 및
도 6은 본 발명에 의해 계측된 수위 정보를 보정하는 과정을 예시한 흐름도이다.1 is a diagram illustrating the installation state of the floating water level measuring device according to the present invention;
Figure 2 is a perspective view of a floating water level measuring device according to the present invention;
Figure 3 is a cross-sectional view of the floating water level measuring device according to the present invention;
Figure 4 is a perspective view of the weight in the present invention;
Figure 5 is a block diagram of a floating water level measuring device according to the present invention, and
Figure 6 is a flowchart illustrating the process of correcting water level information measured by the present invention.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구체적인 실시예가 설명된다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대하여 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, specific embodiments according to the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.
명세서 전체에 걸쳐 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 그리고 본 발명에 첨부된 도면은 설명의 편의를 위한 것으로서, 그 형상과 상대적인 척도는 과장되거나 생략될 수 있다.Throughout the specification, parts having similar structures and operations are given the same reference numerals. Additionally, the drawings attached to the present invention are for convenience of explanation, and the shape and relative scale may be exaggerated or omitted.
실시예를 구체적으로 설명함에 있어서, 중복되는 설명이나 당해 분야에서 자명한 기술에 대한 설명은 생략되었다. 또한, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 기재된 구성요소 외에 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In describing the embodiments in detail, redundant descriptions or descriptions of techniques that are obvious in the field have been omitted. Additionally, in the following description, when a part is said to “include” other components, this means that it may include additional components in addition to the components described, unless specifically stated to the contrary.
또한, 명세서에 기재된 "~부", "~기", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분과 전기적으로 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 구성을 사이에 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다. In addition, terms such as "unit", "unit", and "module" used in the specification refer to a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented through hardware or software or a combination of hardware and software. You can. Additionally, when a part is said to be electrically connected to another part, this includes not only the case where it is directly connected, but also the case where it is connected with another component in between.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.Terms containing ordinal numbers, such as first, second, etc., may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, the second component may be referred to as the first component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the first component may also be referred to as the second component.
도 1은 본 발명에 따른 부유식 수위 계측장치의 설치상태를 예시한 도면이다. 먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 부유식 수위 계측장치를 이용하여 수위를 모니터링하는 시스템에 대하여 간략하게 설명한다.Figure 1 is a diagram illustrating the installation state of the floating water level measuring device according to the present invention. First, with reference to FIG. 1, a system for monitoring the water level using the floating water level measuring device of the present invention will be briefly described.
본 발명의 부유식 수위 계측장치는 강, 호수, 저수지 등의 수면에 상시로 떠 있는 상태에서 위성 항법 시스템(GNSS: Global Navigation Satellite System)을 이용하여 자동으로 수위를 계측하는 장치이다. 부유식 수위 계측장치는 이동국(100)으로서 기능하며, 저수지 주변의 지상 구조물이나 댐 등에는 이동국(100)의 고도 정보를 보정하기 위한 기준국(200)이 설치된다. 이동국(100)과 기준국(200)에는 모두 동일한 규격의 GNSS 모듈이 설치된다.The floating water level measuring device of the present invention is a device that automatically measures the water level using a global navigation satellite system (GNSS) while constantly floating on the water surface of a river, lake, reservoir, etc. The floating water level measuring device functions as a
본 발명의 부유식 수위 계측장치는 수면에 떠 있는 부력체(110)와, 중력에 의해 수중의 바닥면에 가라앉는 무게추(170)와, 부력체(110)의 상면에 설치되며 무게추(170)와 연결된 와이어를 소정 장력을 유지한 상태로 감거나 풀도록 권취하는 와이어 권취장치(140)로 구성된다. 부력체(110)의 내부 공간에는 도 5를 참조하여 후술하는 이동국 GNSS 모듈(180)이 설치되며, 부력체(110)의 상면에는 GNSS 위성(300)으로부터 위성 신호를 수신하는 이동국 안테나(150)가 입설된다.The floating water level measuring device of the present invention includes a
기준국(200)은 지상에 설치되는 폴(210)의 상부에 기준국 데이터 수집장치(220)와, 태양광 패널(230)과, 기준국 안테나(240)가 설치되어 구성된다. 기준국 데이터 수집장치(220)의 내부에는 도 5를 참조하여 후술하는 기준국 GNSS 모듈(280)이 설치된다. 태양광 패널(230)은 태양광을 전기 에너지로 변환하여 저장하며, 기준국 데이터 수집장치(220) 내의 전기 구성품에 동작 전원을 공급한다. 기준국 안테나(240)는 GNSS 위성(300)으로부터 위성 신호를 수신한다.The
이동국(100)을 구성하는 본 발명의 부유식 수위 계측장치는 무게추(170)가 앵커 역할을 하여 저수지 안에서 특정 반경 내에 부유한 상태로 위치할 수 있다. 통상 알려진 바와 같이 이동국(100)의 GNSS 모듈에서 수신하는 위성 신호로부터 측위 정보를 추출할 수 있으며, 이 측위 정보는 지구상에서 부유식 수위 계측장치가 현재 위치하는 위도, 경도, 고도에 대응하는 값이다.The floating water level measuring device of the present invention, which constitutes the
GNSS 모듈은 대략 수 m ~ 수십 m의 오차를 보이는데, 저수지의 반경이 이 오차 범위에 비해 매우 크고 저수지의 어느 지점에서 측정을 하여도 수위는 동일하므로 위도와 경도의 측정 오차는 무시할 수 있다. 하지만 고도 오차에 의해 저수지의 수위가 잘못 측정될 경우, 저수량을 잘못 판단하여 수자원의 효율적인 이용과 관리가 불가능하며, 범람에 의한 피해를 막기 어려운 문제가 있다. 따라서 도 1과 같은 기준국을 이용하여 고도 오차를 보정할 필요가 있다.The GNSS module shows an error of approximately several meters to tens of meters, but the radius of the reservoir is very large compared to this error range, and the water level is the same no matter where the measurement is made at any point in the reservoir, so the measurement errors in latitude and longitude can be ignored. However, if the water level of the reservoir is measured incorrectly due to altitude error, the storage amount is misjudged, making efficient use and management of water resources impossible, and it is difficult to prevent damage from flooding. Therefore, it is necessary to correct the altitude error using a reference station as shown in Figure 1.
이동국(100)의 GNSS 모듈과 기준국(200)의 GNSS 모듈을 동일한 제조사의 동일한 규격으로 설치한다. 기준국(200)을 이동국(100)에 근접한 위치의 지상에 설치한다면, 두 GNSS 모듈에서 발생하는 오차는 근사한 범위에 있게 된다. 기준국(200)은 고정되어 설치되어 있으므로, 기준국(200)의 실제 고도는 측량을 통해 정확하게 알 수 있다. 기준국(200)은 GNSS 모듈에 의해 측정된 측위 정보의 측정 고도값과 설치 위치의 실제 고도값을 비교하여 고도 보정값을 생성한다. 그리고 이동국(100)의 GNSS 모듈에서 측정된 동일 시각의 GNSS 측위 정보를 수집하고, 고도 보정값을 이용하여 이동국(100)의 고도값을 보정하고 저수지의 현재 수위를 결정할 수 있다. 결정된 수위값은 실시간으로 방재 서버 등으로 전송될 수 있을 것이다.The GNSS module of the
도 2는 본 발명에 따른 부유식 수위 계측장치의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 부유식 수위 계측장치의 단면도이고, 도 4는 본 발명에서 무게추의 사시도이다. 본 발명의 부유식 수위 계측장치는 장치의 유지보수와 운반 및 설치가 용이한 부유식 수위 계측장치의 구조를 제공한다. 도 2 내지 4를 참조하여 본 발명에 따른 부유식 수위 계측장치의 구성 및 작용을 좀 더 구체적으로 설명한다.Figure 2 is a perspective view of the floating water level measuring device according to the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view of the floating water level measuring device according to the present invention, and Figure 4 is a perspective view of the weight in the present invention. The floating water level measuring device of the present invention provides a structure for a floating water level measuring device that is easy to maintain, transport, and install. Referring to Figures 2 to 4, the configuration and operation of the floating water level measuring device according to the present invention will be described in more detail.
도 2와 3을 참조하면, 부력체(110)는 수면에 부유하도록 상부가 개방된 우묵한 그릇 형태를 갖는다. 부력체(110)의 상단부에는 중앙에 통공(122)을 갖는 상부 덮개(120)가 결합된다.Referring to Figures 2 and 3, the
상부 덮개(120)의 상면 중앙에는 무게추(170)와 연결된 와이어(160)를 권취하는 와이어 권취장치(140)가 설치된다. 상부 덮개(120)의 통공(122) 둘레에는 권취장치 고정 브라켓(142)이 고정 설치되며, 권취장치 고정 브라켓(142) 상에 와이어 권취장치(140)가 결합되어 고정된다. 와이어 권취장치(140)는 와이어(160)가 소정 장력으로 팽팽하게 유지되도록 감거나 푸는 장력 조절장치를 포함하여 구성된다. 이와 같이 와이어 권취장치(140)를 상부 덮개(120)의 상면에 설치함으로써 수초 등이 권취 릴에 걸려서 와이어 권취장치(140)가 동작불능에 빠지는 것을 방지할 수 있다.A
본 발명에서 와이어(160)의 길이는 수위 측정값과는 무관하며 단지 부력체(110)가 무게추(170)를 중심으로 소정 반경 밖으로 이탈하는 것을 방지하기 위함이다. 예를 들어, 와이어(160)의 장력이 해제되면 부력체(110)가 표류하여 저수지의 끝부분으로 이동하면서 지상으로 올라오는 등으로 인해 수위 측정 기능을 상실할 수 있기 때문에, 와이어(160)의 장력을 어느 정도 유지하여 부력체(110)가 상시로 저수지에 떠 있는 상태를 유지하도록 한다.In the present invention, the length of the
부력체(110)의 내부 공간은 전기 사용 구성품들이 설치되는 상부 공간과 부력을 형성하는 하부 공간으로 구획된다. 도 3에서와 같이 부력체(110)의 허리 부분에는 상부 공간과 하부 공간을 구획하는 격벽 형태로 설치 플레이트(112)가 구비된다.The internal space of the
설치 플레이트(112)의 상면에는 중공 형태의 인쇄회로기판(116)이 설치된다. 인쇄회로기판(116)에는 전기 사용 구성품들을 제어하기 위한 제어회로, 예를 들어 저항, 코일, 커패시터 등의 회로소자가 인쇄된다. 물론, 전기 사용 구성품들은 모듈화되어 설치 플레이트(112) 상에 설치될 수도 있다.A hollow printed
설치 플레이트(112)와 부력체(110)의 저면 각각의 중앙에는 상부 덮개(120)의 통공(122)과 동일한 중심축으로 관통공이 형성된다. 그리고 설치 플레이트(112)의 관통공에 제1 와이어 가이드(114)가 설치되고, 부력체(110)의 관통공에 제2 와이어 가이드(118)가 설치된다.A through hole is formed in the center of each of the bottom surfaces of the
제1 와이어 가이드(114)와 제2 와이어 가이드(118)는 와이어(160)를 연직 하방으로 가이드한다. 바람직하게는 제1 와이어 가이드(114)와 제2 와이어 가이드(118)는 와이어(160)의 외주면과 관통공의 내주면에 각각 구름 접촉되는 2점 베어링 구조를 가짐으로써, 부력체(110)의 하부로부터 물이 유입되는 것을 최대한 방지한다.The
또한, 부력체(110)의 저면에는 복수의 유출공(115)이 형성되며, 이 유출공(115)에는 물이 외부로 배출되지만 내부로 유입되는 것을 차단하는 맴브레인 체크 밸브(117)가 설치될 수 있다. 따라서, 도시한 바와 같이 설치 플레이트(112)에 의해 구획되는 부력체(110)의 하부 공간에 부력 형성을 위한 충분한 캐비티(119)를 형성할 수 있고, 이 캐비티(119)에 의해 부력체(110)의 부력을 유지하면서 부력체(110) 내부의 상부 공간으로 수분이 침입하는 것을 방지하여 전기 구성품들을 보호할 수 있다.In addition, a plurality of outlet holes 115 are formed on the bottom of the
도 2를 참조하면, 상부 덮개(120)의 상면에는 복수의 태양전지 모듈(124)이 설치된다. 태양전지 모듈(124)은 태양광을 전기 에너지로 변환하여 전기 사용 구성품의 전원으로 공급한다.Referring to FIG. 2, a plurality of
또한, 상부 덮개(120)의 상면에는 GNSS 위성(300)으로부터 위성 신호를 수신하기 위한 이동국 안테나(150)가 입설된다. 그리고 이동국 안테나(150)가 바람이나 외력에 의해 쓰러지는 것을 방지하기 위해, 상부 덮개(120)의 가장자리에는 이동국 안테나(150)를 고정된 상태로 지지하는 복수의 안테나 지지 와이어(152)가 설치된다.In addition, a
한편, 본 발명의 부유식 수위 계측장치 위에 여러 마리의 조류가 앉을 경우, 또는, 새똥에 의해 태양전지 모듈(124)의 충전을 방해할 수 있다. 따라서 이를 방지하기 위해 상부 덮개(120)의 상면에는 상부를 향해 뾰족하게 형성되는 복수의 조류 안착 방지 침(126)이 설치된다.Meanwhile, if several birds sit on the floating water level measuring device of the present invention, or bird droppings may interfere with charging of the
도 4를 참조하면, 본 발명에서 무게추(170)는 상부에 와이어(160)가 연결되는 와이어 연결고리(172)를 구비한 중량구조물 형태를 갖는다. 예를 들어, 무게추(170)는 단면 사다리꼴을 갖는 육면체로 구성된다. 여기서, 무게추(170)를 구성하는 중량구조물은 내부가 비어있으며, 표면에는 내부 공간과 연통되는 복수의 유입공(174)이 형성된다. 그리고 중량구조물의 내부에는 물을 흡수하는 충전재가 충전된다.Referring to FIG. 4, in the present invention, the
예를 들어, 충전재는 솜뭉치일 수 있다. 바람직하게는, 충전재는 고분자 흡수제를 수용하는 흡습제 주머니일 수 있다. 고분자 흡수제는 아크릴산 중합체나 폴리비닐 알코올을 원료로 하여 만든 흡수성이 높은 고분자 수지로서, 자기 부피의 1,000배 가량의 물을 흡수한다. 따라서, 무게추(170)를 저수지에 담수하기 전에는 무게추(170)가 비교적 가벼우므로 고무보트 등을 이용하여 부유식 수위 계측장치를 저수지 가운데로 이동시킨 후, 무게추(170)를 저수지에 투하하는 것으로 계측장치를 설치할 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면 부유식 수위 계측장치의 운반 및 설치가 용이하며, 무게추(170)를 저수지의 바닥으로 투하하는 과정에서 고무보트가 전복되는 사고를 방지할 수 있다.For example, the filling may be a cotton ball. Preferably, the filler may be a desiccant bag containing a polymeric absorbent. A polymer absorbent is a highly absorbent polymer resin made from acrylic acid polymer or polyvinyl alcohol, and absorbs about 1,000 times its volume of water. Therefore, before submerging the
도 5는 본 발명에 따른 부유식 수위 계측장치의 블록도이고, 도 6은 본 발명에 의해 계측된 수위 정보를 보정하는 과정을 예시한 흐름도이다. 도 5 및 6을 참조하여, 본 발명을 이용하여 측정된 수위 정보를 원격의 방재 서버로 전송하는 과정을 설명한다.Figure 5 is a block diagram of a floating water level measuring device according to the present invention, and Figure 6 is a flow chart illustrating a process for correcting water level information measured by the present invention. 5 and 6, the process of transmitting measured water level information to a remote disaster prevention server using the present invention will be described.
도 5를 참조하면, 이동국(100)은 이동국 GNSS 모듈(180)과, 전원부(182)와, 제어부(184)와, 측위 정보 송신부(186)와, 근거리 무선 통신 모듈(188)을 포함한다.Referring to FIG. 5, the
이동국 GNSS 모듈(180)은 GNSS 위성(300)으로부터 위성 신호를 수신하여 이동국(100)의 현재 측위 정보를 생성한다. 예를 들어, 이동국(100)의 현재 위치에 대응하는 위도, 경도, 고도값을 생성한다. 전원부(182)는 태양전지 모듈(124)에서 생성된 전기 에너지를 저장하는 축전지, 충전 회로, 전원 공급 회로를 포함하며, 장치 구성품들에 동작 전원을 공급한다.The mobile
근거리 무선 통신 모듈(188)은 기준국(200)과 수십 kHz 대역의 RF(Radio Frequency) 신호로 통신하는 수단이다. 측위 정보 송신부(186)는 이동국 GNSS 모듈(180)에 의해 측정된 측위 정보를 기준국(200)으로 송신한다. 제어부(184)는 미리 정해진 동작 주기(예컨대, 1분)마다 이동국 GNSS 모듈(180)을 스위칭하여 동작시키고, 측위 정보 송신부(186) 및 장치 구성품들을 제어하는 수단이다.The short-range
기준국(200)은 기준국 GNSS 모듈(280)과, 전원부(282)와, 제어부(284)와, 측위 정보 송수신부(286)와, 근거리 무선 통신 모듈(288)과, 광대역 이동 통신 모듈(290)을 포함한다.The
기준국 GNSS 모듈(280)은 GNSS 위성(300)으로부터 위성 신호를 수신하여 기준국(200)의 현재 측위 정보를 생성한다. 예를 들어, 기준국(200)의 현재 위치에 대응하는 위도, 경도, 고도값을 생성한다. 전원부(282)는 태양광 패널(230)에서 생성된 전기 에너지를 저장하는 축전지, 충전 회로, 전원 공급 회로를 포함하며, 장치 구성품들에 동작 전원을 공급한다.The reference
근거리 무선 통신 모듈(288)은 이동국(100)과 동일한 주파수 대역의 RF(Radio Frequency) 신호로 이동국(100)과 통신하는 수단이다. 광대역 이동 통신 모듈(290)은 CDMA(Code Division Multiple Acess), LTE(Long Term Evolution), 5G 등의 광대역 이동 통신망을 통해 원격의 방재 서버(400)와 통신하기 위한 수단이다. 측위 정보 송수신부(286)는 이동국(100)으로부터 이동국의 측위 정보를 수신하고, 자신의 측위 정보와 이동국(100)의 보정된 수위 정보를 방재 서버(400)로 송신한다. 제어부(284)는 미리 정해진 동작 주기(이동국(100)과 동기화된 동일한 동작 주기로서, 예컨대, 1분)마다 기준국 GNSS 모듈(280)을 스위칭하여 동작시키고, 측위 정보 송수신부(286) 및 장치 구성품들을 제어하는 수단이다.The short-range
도 5에서 방재 서버(400)는 다양한 방재 정보 생성 단말과 방재 정보 수집 데이터 처리 유닛들로부터 방재 정보들을 수집하는 서버이다. 방재 정보는 강, 호수, 저수지의 수위 정보를 포함한다. 수집된 방재 정보는 방재 정보 데이터베이스 서버(500)에 저장되어 관리된다.In FIG. 5, the
방재 서버(400)는 수집된 방재 정보로부터 저수지들의 수위를 실시간으로 모니터링하고 댐의 방류 여부를 결정할 수 있다. 또한, 방재 서버(400)는 저수지의 수위가 위험 수위에 도달할 경우 하천의 범람 위험 영역과 그에 따라는 재난 상황 등을 예측할 수 있다. 방재 서버(400)는 높은 위험 등급의 침수가 발생한 경우 교통 통제 서버, 경찰청 서버, 소방청 서버 등의 재난 관리 서버(600)와 범람 위험 영역 및 재난 상황 정보를 공유하고, 즉각적으로 교통 통제나 구급차 출동을 요청할 수도 있다.The
도 6을 참조하여 본 발명에서 기준국(200)을 이용하여 저수지의 측정된 수위값을 보정하는 과정을 설명한다.Referring to FIG. 6, the process of correcting the measured water level value of the reservoir using the
기준국(200)의 제어부(284)는 프로세서와 메모리를 포함할 수 있다. 프로세서는 단일 코어 프로세서 또는 멀티 코어 프로세서로 구성될 수 있다. 메모리는 프로세스를 수행하기 위한 컴퓨터 판독 가능 명령을 저장한다. 프로세서는 메모리를 호출하여 미리 정해진 순서에 따라 도 6과 같은 이동국의 수위 정보 보정 프로세스를 진행한다. 이하에서 설명되는 각 단계들은 프로세서에 의해 실행되는 과정이다.The
먼저, 기준국 GNSS 모듈(280)로부터 기준국(200)의 측위 정보를 수신한다(ST110). 기준국(200)의 측위 정보는 기준국(200)이 현재 위치한 위도, 경도, 고도 정보를 포함한다. 한편, 기준국(200)은 지상에 고정 설치되는 구조물로서 기준국(200)의 실제 위치에 대응하는 위도, 경도, 고도값은 메모리에 저장되어 있다.First, positioning information of the
다음으로, 기준국(200)의 실제 고도값과 GNSS 측위 정보에 포함된 측정 고도값을 비교하여 고도 보정값을 생성한다(ST120). 그리고 기준국(200)과 동일한 시각에 측정된 이동국(100)의 GNSS 측위 정보를 수집한다(ST130).Next, an altitude correction value is generated by comparing the actual altitude value of the
이동국(100)의 GNSS 측위 정보에 포함된 측정 고도값은 이동국의 수위를 나타내는 값이다. 만약, 측정 고도값의 기준면과 저수지의 수위를 지시하는 육지 수준 면 기점이 상이하다면 측정 고도값을 육지 수준 면 기점의 고도값으로 보정할 수 있을 것이다.The measured altitude value included in the GNSS positioning information of the
다음으로, 단계 ST120에서 생성된 고도 보정값을 이용하여 이동국(100)의 수위를 결정한다(ST140). 마지막으로 이동국 측위 정보와 보정된 이동국의 수위 정보를 방재 서버(400)로 전송한다(ST150).Next, the water level of the
위에서 개시된 발명은 기본적인 사상을 훼손하지 않는 범위 내에서 다양한 변형예가 가능하다. 즉, 위의 실시예들은 모두 예시적으로 해석되어야 하며, 한정적으로 해석되지 않는다. 따라서 본 발명의 보호범위는 상술한 실시예가 아니라 첨부된 청구항에 따라 정해져야 하며, 첨부된 청구항에 한정된 구성요소를 균등물로 치환한 경우 이는 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 보아야 한다.The invention disclosed above can be modified in various ways without damaging the basic idea. In other words, all of the above embodiments should be interpreted as illustrative and not limited. Therefore, the scope of protection of the present invention should be determined based on the attached claims, not the above-described embodiments, and if the components defined in the attached claims are replaced with equivalents, this should be considered to fall within the scope of protection of the present invention.
100 : 이동국 110 : 부력체
112 : 설치 플레이트 114 : 제1 와이어 가이드
115 : 유출공 116 : 인쇄회로기판
117 : 맴브레인 체크 밸브 118 : 제2 와이어 가이드
119 : 캐비티 120 : 상부 덮개
122 : 통공 124 : 태양전지 모듈
126 : 조류 안착 방지 침 140 : 와이어 권취장치
142 : 권취장치 고정 브라켓 150 : 이동국 안테나
152 : 안테나 고정 와이어 160 : 와이어
170 : 무게추 172 : 와이어 연결고리
174 : 유입공 176 : 충전재
180 : 이동국 GNSS 모듈 182 : 전원부
184 : 제어부 186 : 측위 정보 송신부
188 : 근거리 무선 통신 모듈 200 : 기준국
210 : 폴 220 : 기준국 데이터 수집장치
230 : 태양광 패널 240 : 기준국 안테나
280 : 기준국 GNSS 모듈 282 : 전원부
284 : 제어부 286 : 측위 정보 송수신부
288 : 근거리 무선 통신 모듈 290 : 광대역 이동 통신 모듈
300 : GNSS 위성 400 : 방재 서버
500 : 방재 정보 데이터베이스 서버
600 : 재난 관리 서버100: mobile station 110: buoyancy body
112: Installation plate 114: First wire guide
115: outlet hole 116: printed circuit board
117: Membrane check valve 118: Second wire guide
119: cavity 120: upper cover
122: hole 124: solar cell module
126: Bird settling prevention needle 140: Wire winding device
142: Winding device fixing bracket 150: Mobile station antenna
152: antenna fixing wire 160: wire
170: Weight 172: Wire connection ring
174: inlet hole 176: filling material
180: Mobile station GNSS module 182: Power supply unit
184: Control unit 186: Positioning information transmission unit
188: short-range wireless communication module 200: reference station
210: Pole 220: Reference station data collection device
230: solar panel 240: reference station antenna
280: Reference station GNSS module 282: Power supply unit
284: Control unit 286: Positioning information transmitting and receiving unit
288: short-range wireless communication module 290: broadband mobile communication module
300: GNSS satellite 400: Disaster prevention server
500: Disaster prevention information database server
600: Disaster management server
Claims (8)
중력에 의해 수중의 바닥면에 가라앉는 무게추;
상기 상부 덮개의 상면 중앙에 설치되며 상기 무게추와 연결된 와이어를 소정 장력을 유지한 상태로 감거나 풀도록 권취하는 와이어 권취장치;
GNSS 위성으로부터 수신되는 신호로부터 측위 정보를 생성하는 이동국 GNSS 모듈; 및
통신 모듈을 통해 상기 측위 정보를 외부로 송신하는 측위 정보 송신부
를 포함하며,
상기 상부 덮개의 상면에는 태양광을 전기 에너지로 변환하여 전기 사용 구성품에 공급하는 복수의 태양전지 모듈과, 상부를 향해 뾰족하게 형성되는 복수의 조류 안착 방지 침이 설치되고,
상기 무게추는 상부에 상기 와이어가 연결되는 와이어 연결고리를 구비하며, 내부가 비어있는 중량구조물의 표면에 내부 공간과 연통되는 복수의 유입공이 형성되며, 상기 중량구조물의 내부 공간에는 고분자 흡수제를 수용하는 흡습제 주머니 복수개가 충전되어 구성되는 부유식 수위 계측장치.
A buoyancy body having the shape of a hollow bowl with an open top so as to float on the surface of the water and an upper cover having a hole in the center coupled to the upper end;
A weight that sinks to the bottom of the water by gravity;
A wire winding device installed at the center of the upper surface of the upper cover and winding or unwinding the wire connected to the weight while maintaining a predetermined tension;
A mobile station GNSS module that generates positioning information from signals received from GNSS satellites; and
Positioning information transmission unit that transmits the positioning information to the outside through a communication module
Includes,
A plurality of solar cell modules are installed on the upper surface of the upper cover to convert sunlight into electrical energy and supply it to electricity-using components, and a plurality of bird landing prevention needles are formed sharply toward the top,
The weight has a wire connection ring to which the wire is connected at the top, and a plurality of inflow holes communicating with the internal space are formed on the surface of the heavy structure with an empty interior, and the internal space of the heavy structure accommodates a polymer absorbent. A floating water level measuring device consisting of multiple pockets filled with desiccant.
상기 부력체의 내부에는 상기 전기 사용 구성품이 설치되는 상부 공간과 부력을 형성하는 하부 공간으로 구획하는 설치 플레이트가 구비되며, 상기 설치 플레이트와 상기 부력체의 저면 각각의 중앙에는 상기 통공과 동일한 중심축으로 상기 와이어가 관통되는 관통공이 형성되며, 상기 설치 플레이트의 관통공과 상기 부력체 저면의 관통공에는 상기 와이어를 연직 하방으로 가이드하는 와이어 가이드가 설치되는 부유식 수위 계측장치.
According to paragraph 1,
An installation plate is provided inside the buoyancy body to divide it into an upper space where the electrical components are installed and a lower space to form buoyancy, and at the center of each of the installation plate and the bottom of the buoyancy body is a central axis identical to the through hole. A through hole through which the wire passes is formed, and a wire guide for guiding the wire vertically downward is installed in the through hole of the installation plate and the through hole of the bottom of the buoyancy body.
상기 부력체의 저면에는 복수의 유출공이 형성되며, 상기 유출공에는 하부에서 상부로 물의 유입을 차단하면서 상기 부력체의 하부 공간으로 유입된 물을 외부로 배출할 수 있는 맴브레인 체크 밸브가 설치되는 부유식 수위 계측장치.
According to paragraph 2,
A plurality of outlet holes are formed on the bottom of the buoyancy body, and the outlet holes are equipped with a membrane check valve that blocks the inflow of water from the bottom to the top and discharges water flowing into the lower space of the buoyancy body to the outside. Drinking water level measuring device.
상기 상부 덮개의 상면에는 상기 GNSS 위성으로부터 위성 신호를 수신하기 위한 이동국 안테나가 입설되며, 상기 상부 덮개의 가장자리에는 상기 이동국 안테나를 고정된 상태로 지지하는 복수의 안테나 지지 와이어가 설치되는 부유식 수위 계측장치.
According to paragraph 1,
A mobile station antenna for receiving satellite signals from the GNSS satellite is installed on the upper surface of the upper cover, and a plurality of antenna support wires are installed at the edge of the upper cover to support the mobile station antenna in a fixed state. Floating water level measurement Device.
상기 통신 모듈은 육지 상에 설치되는 기준국과 RF(Radio Frequency) 신호로 통신하는 근거리 무선 통신 모듈인 부유식 수위 계측장치.According to paragraph 1,
The communication module is a floating water level measuring device that is a short-distance wireless communication module that communicates with a reference station installed on land using RF (Radio Frequency) signals.
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2023
- 2023-09-19 KR KR1020230125033A patent/KR102635187B1/en active IP Right Grant
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