KR102747423B1 - System for detect leaks based on density distribution of current for anticorrosion - Google Patents
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Abstract
본 발명은 방식전류 밀도분포를 기반으로 하는 누출탐지 시스템이 개시된다.
본 발명에 일 실시예에 따르면, 지중에 매설되는 금속 구조물과 불용성 양극 사이에 교류전원에 의한 고조파와, 직류전원에 의한 저주파의 이종 주파수를 인가하여, 방식전류가 상기 불용성 양극에서 상기 금속 구조물로 흐르도록 하는 정류기; 및 상기 지중에 매설되는 기준전극과 상기 금속 구조물의 전위의 크기를 비교하여, 상기 금속 구조물 상의 측정위치에 따른 해당 방식전류 밀도분포를 측정하는 측정모듈을 포함하며, 상기 측정모듈은, 상기 정류기의 상기 교류전원에서 인가되는 상기 고조파와 상기 고조파의 기본파를 검출하여, 상기 고조파와 상기 기본파의 크기 및 위상차에 의한 상기 전위 값을 측정하는 것을 특징으로 한다.The present invention discloses a leak detection system based on a current density distribution.
According to one embodiment of the present invention, the present invention comprises: a rectifier which applies different frequencies of harmonic waves by AC power and low frequencies by DC power between a metal structure buried in the ground and an insoluble anode, so that a mode current flows from the insoluble anode to the metal structure; and a measuring module which compares the magnitudes of potentials of a reference electrode buried in the ground and the metal structure, and measures a corresponding mode current density distribution according to a measuring position on the metal structure, wherein the measuring module detects the harmonic waves applied from the AC power of the rectifier and the fundamental wave of the harmonic waves, and measures the potential value by the magnitudes and phase differences of the harmonic waves and the fundamental wave.
Description
본 발명은 방식전류 밀도분포를 기반으로 하는 누출탐지 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 금속 구조물(예를 들면, 상수도 관)에서 방식전류 밀도분포를 측정하고, 이를 기반으로 부식 위치를 검출하여, 누출(예를 들면, 누수)을 탐지할 수 있는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a leak detection system based on a current density distribution. More specifically, the present invention relates to a technology capable of detecting a leak (e.g., a water leak) by measuring a current density distribution in a metal structure (e.g., a water pipe) and detecting a corrosion location based on the measured current density distribution.
일반적으로, 수도관, 가스관, 송유관 등과 같이 지하에 매설되는 금속 구조물(금속 관로)은 내외부의 환경에 따라 부식(corrosion)이 발생할 수 있는데, 금속 관로에 부식이 장기간 진행되면 크랙(crack)이 발생하여 금속 관로 내 이송물질이 유출되는 등의 문제가 발생할 수 있다. 예를 들면, 수도관이 부식되는 경우, 누수현상이 발생하여 수돗물이 외부로 손실될 수 있으며, 반대로 이물질이 외부로부터 침입하여 수돗물이 오염되는 원인이 되기도 한다.In general, metal structures (metal pipes) buried underground, such as water pipes, gas pipes, and oil pipelines, can corrode depending on the internal and external environments. If corrosion progresses in metal pipes for a long time, cracks can occur, causing problems such as leakage of substances transported in the metal pipes. For example, if water pipes corrode, water leakage can occur, causing tap water to be lost to the outside. Conversely, foreign substances can enter from the outside, causing tap water to be contaminated.
이러한, 부식은 금속이 외부로 에너지를 방출하고 상대적으로 에너지 전위가 낮은 상태로 변화하는 과정에서 화합물을 생성하거나 분리되어 손상되는 현상을 의미하는데, 이와 같은 금속 관로의 부식을 방지하거나, 부식을 탐지하기 위한 다양한 기술들이 개발되어 왔다.Corrosion refers to a phenomenon in which a metal releases energy to the outside and changes to a state with a relatively low energy potential, thereby creating or separating compounds and causing damage. Various technologies have been developed to prevent or detect corrosion of metal pipes.
먼저, 금속 관로의 부식을 방지하기 위한 대표적인 방법으로는, 전기방식 기술이 활용되어 왔다. 상기 전기방식은, 금속 관로가 양이온화 되고 화학적 반응에 의해 부식되는 현상을 방지하기 위하여, 인위적으로 양이온화를 방지하기 위해 전자를 공급하여 금속의 부식을 방지하는 방식으로, 이종금속 간의 전위차를 이용하여 소규모의 금속 관로와 별도의 외부 전원이용이 어려운 경우 사용되는 희생양극법과, 정류기를 구비하며 방식전류의 제어가 가능한 외부전원법 등이 있다.First, as a representative method for preventing corrosion of metal pipes, electrical protection technology has been utilized. The electrical protection method is a method for preventing corrosion of metal by artificially supplying electrons to prevent cationization in order to prevent the phenomenon of metal pipes being cationized and corroded by chemical reaction, and includes a sacrificial anode method that utilizes the potential difference between dissimilar metals and is used in cases where it is difficult to use a separate external power source, and an external power source method that is equipped with a rectifier and can control the protection current.
다음으로, 금속 관로의 누수 여부를 탐지하기 위한 대표적인 방법으로는, 청음봉과 같은 도구를 이용하여 소구경이며 깊게 매설되지 않은 금속 관로 등에 대하여 누수를 탐지하는 방법이 활용되어 왔다. 또한, 누수 시에 발생하는 음파를 검출하거나 금속 관로 내외에 수분탐지 센서를 설치하여 유출된 수분을 검출하는 방법도 활용되어 왔다.Next, as a representative method for detecting leaks in metal pipes, a method has been utilized to detect leaks in small-diameter, shallow-burrowed metal pipes using tools such as a sounding board. In addition, a method has been utilized to detect leaked moisture by detecting sound waves generated when a leak occurs or by installing moisture detection sensors inside and outside the metal pipe.
그러나, 청음봉을 이용하는 방법의 경우, 결국 사람의 청각에 의존하기 때문에 일정량 이상의 누수가 발생해야만 탐지가 가능하므로, 정확한 누수 위치를 탐지하기는 어렵다. 또한 수분 센서를 이용하는 방법의 경우, 수분 탐지 영역이 제한되어 있으므로 금속 관로의 길이에 따라 많은 수의 센서를 설치하여야 하며, 이에 따라 설치비용이 크게 증가하고 각 센서를 연결하는 배선이 복잡해지는 문제점을 가지고 있다.However, in the case of the method using a sounding board, since it ultimately relies on human hearing, it is difficult to detect the exact location of the leak because it can only be detected when a certain amount of leakage occurs. In addition, in the case of the method using a moisture sensor, since the moisture detection area is limited, a large number of sensors must be installed according to the length of the metal pipe, which significantly increases the installation cost and complicates the wiring connecting each sensor.
따라서, 금속 구조물(예를 들면, 상수도관)의 부식 위치를 효율적으로 검출하고, 누출(누수) 위치를 정확하게 탐지할 수 있는 새로운 개념의 누출(누수) 탐지 시스템에 대한 개발이 요구되고 있다.Therefore, there is a need to develop a new concept of leak detection system that can efficiently detect the location of corrosion in metal structures (e.g., water pipes) and accurately detect the location of leaks.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 교류전원(예를 들면, 고주파 전원)에 의한 고조파와, 직류전원에 의한 저주파의 이종 주파수를 인가하여 금속 구조물(예를 들면, 상수도관)에서 방식전류 밀도분포를 측정하도록 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is intended to solve various problems of the prior art as described above, and provides a method for measuring the distribution of the current density in a metal structure (e.g., a water pipe) by applying different frequencies of harmonic waves by an AC power source (e.g., a high-frequency power source) and low frequencies by a DC power source.
또한, 본 발명은 부식 발생시에 변화되는 방식전류 밀도분포 값을 기초로, 부식 발생 위치를 탐지할 수 있는데 다른 목적이 있다.In addition, the present invention has another purpose of being able to detect the location of corrosion occurrence based on the current density distribution value that changes when corrosion occurs.
또한, 본 발명은 교류전원에서 인가되는 상기 고조파와 상기 고조파의 기본파를 검출하여, 크기 및 위상차에 의한 전위 값을 기초로 부식 정도(부식 상태)를 판별하여 금속 구조물의 누출(예를 들면, 누수)를 탐지할 수 있는데 또 다른 목적이 있다.In addition, the present invention has another purpose of detecting the harmonic waves applied from an AC power source and the fundamental wave of the harmonic waves, and determining the degree of corrosion (corrosion state) based on the potential value by the magnitude and phase difference, thereby detecting leakage (e.g., water leakage) of a metal structure.
본 발명의 상기 목적은, 지중에 매설되는 금속 구조물과 불용성 양극 사이에 교류전원에 의한 고조파와, 직류전원에 의한 저주파의 이종 주파수를 인가하여, 방식전류가 상기 불용성 양극에서 상기 금속 구조물로 흐르도록 하는 정류기; 및 상기 지중에 매설되는 기준전극과 상기 금속 구조물의 전위의 크기를 비교하여, 상기 금속 구조물 상의 측정위치에 따른 해당 방식전류 밀도분포를 측정하는 측정모듈을 포함하며, 상기 측정모듈은, 상기 정류기의 상기 교류전원에서 인가되는 상기 고조파와 상기 고조파의 기본파를 검출하여, 상기 고조파와 상기 기본파의 크기 및 위상차에 의한 상기 전위 값을 측정하는 것을 특징으로 하는 누출 탐지 시스템에 의해 달성된다.The above object of the present invention is achieved by a leak detection system including: a rectifier which applies different frequencies of harmonic waves by an AC power supply and low frequencies by a DC power supply between a metal structure buried in the ground and an insoluble anode, so that a fault current flows from the insoluble anode to the metal structure; and a measuring module which compares the magnitudes of potentials of a reference electrode buried in the ground and the metal structure, and measures the corresponding fault current density distribution according to a measuring position on the metal structure, wherein the measuring module detects the harmonic waves applied from the AC power of the rectifier and the fundamental wave of the harmonic waves, and measures the potential value by the magnitude and phase difference of the harmonic waves and the fundamental wave.
이때, 상기 방식전류 밀도분포를 기초로, 상기 금속 구조물의 상기 측정위치 중에서 부식 위치를 탐지하며, 상기 전위 값을 기초로, 상기 부식 위치에서의 부식 정도를 판별하여, 상기 금속 구조물 내부로 이송되는 액체 또는 기체의 누출을 탐지하는 관리자 단말장치를 더 포함할 수 있다.At this time, based on the above-mentioned method current density distribution, a corrosion location is detected among the above-mentioned measurement locations of the metal structure, and based on the above-mentioned potential value, a management terminal device may be further included to determine the degree of corrosion at the above-mentioned corrosion location, thereby detecting a leakage of liquid or gas transported inside the metal structure.
또한, 상기 정류기는, 상기 저주파에 의해 상기 방식전류를 제어하며, 상기 고조파에 의해 상기 방식전류의 밀도분포를 제어하고, 상기 고조파는 상기 기본파의 제3 고조파일 수 있다.In addition, the rectifier controls the mode current by the low frequency and controls the density distribution of the mode current by the harmonic, and the harmonic may be the third harmonic of the fundamental wave.
또한, 상기 측정모듈은, 상기 교류전원인 고주파전원에서 인가되는 고조파 입력을 통한 파라미터인 토지저항 Ri 및 상기 직류전원에 의한 파라미터인 분극전위층저항 Rd와 전위층인 Cd를 측정하도록 구성될 수 있다.In addition, the above measurement module can be configured to measure the ground resistance Ri, which is a parameter through harmonic input applied from the high-frequency power source, which is the AC power source, and the polarization potential layer resistance Rd and potential layer Cd, which are parameters by the DC power source.
또한, 상기 정류기와 상기 측정모듈은 상기 금속 구조물의 일정한 간격마다 배치될 수 있다. Additionally, the rectifier and the measuring module can be arranged at regular intervals on the metal structure.
이 외에도, 본 발명을 구현하기 위한 다른 시스템, 장치 및 제어방법에 의해서도 달성된다.In addition, the present invention is also achieved by other systems, devices and control methods for implementing the present invention.
본 발명에 따르면, 교류전원(예를 들면, 고주파 전원)에 의한 고조파와, 직류전원에 의한 저주파의 이종 주파수를 인가하여 금속 구조물(예를 들면, 상수도관)에서 방식전류 밀도분포를 측정할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect of being able to measure the current density distribution in a metal structure (e.g., a water pipe) by applying different frequencies of harmonic waves by an AC power source (e.g., a high-frequency power source) and low frequencies by a DC power source.
또한, 본 발명에 따르면, 부식 발생시에 변화되는 방식전류 밀도분포 값을 기초로, 부식 발생 위치를 탐지할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, there is an effect of being able to detect the location of corrosion occurrence based on the current density distribution value that changes when corrosion occurs.
또한, 본 발명에 따르면, 교류전원에서 인가되는 상기 고조파와 상기 고조파의 기본파를 검출하여, 크기 및 위상차에 의한 전위 값을 기초로 부식 정도(부식 상태)를 판별하여 금속 구조물의 누출(예를 들면, 누수)를 탐지할 수 할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is expected that the harmonic waves applied from an AC power source and the fundamental wave of the harmonic waves can be detected, and the corrosion degree (corrosion state) can be determined based on the potential value by the size and phase difference, thereby detecting leakage (e.g., water leakage) of a metal structure.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방식전류 밀도분포를 기반으로 하는 누출탐지 시스템의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 A영역의 전기방식 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기방식 구성의 기본파 전류를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기방식 등가회로를 나타내는 도면이다.FIG. 1 is a drawing showing the overall configuration of a leak detection system based on a current density distribution according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a drawing showing the electrical configuration of area A of FIG. 1 according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the fundamental wave current of an electrical configuration according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an electrical equivalent circuit according to one embodiment of the present invention.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.The detailed description of the present invention set forth below refers to the accompanying drawings which illustrate, by way of example, specific embodiments in which the invention may be practiced. It should be understood that the various embodiments of the present invention, while different from one another, are not necessarily mutually exclusive. For example, specific shapes, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention. It should also be understood that the positions or arrangements of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the detailed description set forth below is not intended to be limiting, and the scope of the invention is defined only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which such claims are entitled, if properly so described. In the drawings, like reference numerals designate the same or similar functions throughout, and lengths, areas, thicknesses, and the like may be exaggerated for convenience.
본 발명에서 첨부된 구성도(블록도)의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있다. 이러한 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또한, 몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 인접하거나 순서에 따라 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.The combination of each block of the attached configuration diagram (block diagram) and each step of the flowchart in the present invention can be performed by computer program instructions. Each block or each step can represent a module, segment, or part of code that includes one or more executable instructions for performing a specific logical function(s). It should also be noted that in some alternative embodiments, the functions mentioned in the blocks or steps may occur out of order. For example, two blocks or steps that are depicted adjacent or in sequence may in fact be performed substantially simultaneously, or the blocks or steps may be performed in reverse order depending on the corresponding function.
또한 각각의 게시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배열은 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 또한, 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.It should also be understood that the positions or arrangements of individual components within each published embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, the following detailed description is not intended to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is defined only by the appended claims, along with the full scope equivalents to which such claims are entitled, if properly described. In addition, similar reference numerals in the drawings designate the same or similar functions throughout the several aspects, and the shapes thereof may be exaggerated for convenience.
한편, 본 발명에서 사용되는 용어들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 이해되어야 할 것이다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "모듈" 등의 용어는 적어도 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 기구, 장치, 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Meanwhile, the terms used in the present invention are terms used to appropriately express preferred embodiments of the present invention, and this may vary depending on the user's intention or the customs of the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of these terms should be understood based on the contents throughout this specification. When it is said that a certain part "includes" a certain component throughout the specification, this does not mean that other components are excluded, but rather that other components may be further included, unless specifically stated otherwise. In addition, terms such as "module" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, and this may be implemented as a mechanism, device, hardware or software, or implemented as a combination of hardware and software.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings so that a person skilled in the art to which the present invention pertains can easily practice the present invention.
시스템의 구성System configuration
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방식전류 밀도분포를 기반으로 하는 누출탐지 시스템의 전체 구성을 나타내는 도면이다.FIG. 1 is a drawing showing the overall configuration of a leak detection system based on a current density distribution according to one embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전체 시스템은, 통신망(100), 정류기(200), 측정모듈(300) 및 관리자 단말장치(400)를 포함하며 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, the entire system according to one embodiment of the present invention may be configured to include a communication network (100), a rectifier (200), a measurement module (300), and an administrator terminal device (400).
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신망(100)은, 정류기(200), 측정모듈(300) 및 관리자 단말장치(400) 간의 데이터 수신 및 제어 신호 전송을 위한 일련의 데이터 송수신 동작을 수행할 수 있는 네트워크 망으로, 유선 및/또는 무선과 같은 그 통신 양태를 가리지 않고 구성될 수 있다.First, a communication network (100) according to one embodiment of the present invention is a network capable of performing a series of data transmission and reception operations for data reception and control signal transmission between a rectifier (200), a measurement module (300), and a manager terminal device (400), and can be configured regardless of the communication mode, such as wired and/or wireless.
보다 구체적으로, 근거리 통신망(LAN: Local Area Network), 도시권 통신망(MAN: Metropolitan Area Network), 광역 통신망(WAN: Wide Area Network), 종합정보통신망(ISDN: Integrated Services Digital Network), 무선랜(wireless LAN), 이동통신망(mobile communication network), 와이파이(Wireless Fidelity), 블루투스(Bluetooth) 또는 지그비(ZigBee) 등 중에서 어느 하나이거나, 이들의 조합으로 연계되어 구성될 수 있는 다양한 형태의 유/무선 통신망일 수 있으나, 이는 하나의 예를 들어 설명한 것으로, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 공지된 통신기술을 제한없이 채택하여 사용할 수 있다.More specifically, it may be any one of a Local Area Network (LAN), a Metropolitan Area Network (MAN), a Wide Area Network (WAN), an Integrated Services Digital Network (ISDN), a wireless LAN, a mobile communication network, Wireless Fidelity, Bluetooth, ZigBee, etc., or various types of wired/wireless communication networks that can be configured by connecting a combination of these, but this is only an example, and the present invention is not limited thereto, and known communication technologies may be adopted and used without limitation.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 정류기(200)는, 지중(G)에 매설되는 금속 구조물(10)과 불용성 양극(20) 사이에 교류전원(예를 들면, 고주파 전원)에 의한 고조파와, 직류전원에 의한 저주파의 이종 주파수를 인가하여, 방식전류가 불용성 양극(20)에서 금속 구조물(10)로 흐르도록 할 수 있는 장치일 수 있다.Next, a rectifier (200) according to one embodiment of the present invention may be a device that can apply different frequencies of harmonic waves by AC power (e.g., high-frequency power) and low-frequency waves by DC power between a metal structure (10) buried in the ground (G) and an insoluble anode (20), thereby allowing a rectifying current to flow from the insoluble anode (20) to the metal structure (10).
보다 구체적으로, 이러한 정류기(200)는, 지중(G)에 매설되는 금속 구조물(10)과 불용성 양극(20) 사이에서 방식전류가 흐를 수 있도록, 교류전원(예를 들면, 고주파 전원)에 의한 고조파와, 직류전원에 의한 저주파의 이종 주파수를 인가할 수 있다. 이때, 금속 구조물(10)은 수도관, 가스관, 송유관 등과 같이 지하에 매설되는 금속 관로일 수 있는데, 내부에는 액체(예를 들면, 수돗물 등) 또는 기체(예를 들면, 가스 등)를 이송할 수 있다. 이러한 금속 구조물(10)이 양이온화 되어 화학적 반응에 의해 부식(corrosion)되는 현상을 방지하기 위하여, 인위적으로 전자를 공급하는 방식전류 방법으로 제어할 수 있는데, 본 발명에서는 교류전원(예를 들면, 고주파 전원)에 의한 고조파와 직류전원에 의한 저주파의 이종 주파수를 인가하여, 일 예로, 저주파에 의해 방식전류를 제어할 수 있고, 고조파에 의해 방식전류의 밀도분포를 제어할 수 있다.More specifically, such a rectifier (200) can apply different frequencies of harmonic waves by AC power (e.g., high-frequency power) and low-frequency waves by DC power so that a method current can flow between a metal structure (10) buried in the ground (G) and an insoluble anode (20). At this time, the metal structure (10) can be a metal pipe buried underground such as a water pipe, a gas pipe, or an oil pipeline, and a liquid (e.g., tap water, etc.) or a gas (e.g., gas, etc.) can be transported inside. In order to prevent the phenomenon of the metal structure (10) being cationized and corroded by a chemical reaction, the current can be controlled by artificially supplying electrons. In the present invention, by applying different frequencies of harmonic waves by AC power (e.g., high-frequency power) and low-frequency waves by DC power, the current can be controlled by the low frequency, and the density distribution of the current can be controlled by the harmonic waves.
한편, 불용성 양극(20)은 금속 구조물(10)의 인근에 배치되며 소정 크기의 직류전원의 (+)극이 연결되고 금속 구조물(10)에 (-)극이 연결되어 전해질의 토양을 통해 금속 구조물로 방식전류가 흐를 수 있다. 이때, 불용성 양극(20)은 대표적으로 고규소 주철인 HSCI(High Silicon Cast Iron)일 수 있다.Meanwhile, an insoluble anode (20) is placed near a metal structure (10), and a (+) pole of a direct current power source of a predetermined size is connected, and a (-) pole is connected to the metal structure (10), so that a method current can flow to the metal structure through the soil of the electrolyte. At this time, the insoluble anode (20) can be, for example, HSCI (High Silicon Cast Iron), which is a high silicon cast iron.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 측정모듈(300)은 지중(G)에 매설되는 기준전극(30)과 금속 구조물(10)의 전위의 크기를 비교하여, 금속 구조물(10) 상의 측정위치에 따른 해당 방식전류 밀도분포를 측정할 수 있는 장치일 수 있다.Next, the measuring module (300) according to one embodiment of the present invention may be a device that can measure the corresponding method current density distribution according to the measuring position on the metal structure (10) by comparing the magnitude of the potential of the reference electrode (30) buried in the ground (G) and the metal structure (10).
보다 구체적으로, 이러한 측정모듈(300)은 금속 구조물(10)로부터 금속 표면에서 전해질인 토양을 통해 전류가 외부로 유출되는 지점에서 부식이 발생하므로, 금속 구조물(10)의 가까운 지점에 기준전극(30)을 매설하여 배치하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 지중(G)에 매설되는 금속 관로(예를 들면, 수도관)에 (+)단자를 연결하고 기준전극(30)에 (-)단자를 연결하여, 기준전위와 산출된 전위값을 비교할 수 있는데, 이때, 기준전극(30)과 금속 구조물(10)의 전위 크기를 비교하여, 금속 구조물(10) 상의 측정위치에 따른, 예를 들면, 금속 관로의 길이에 따른 해당 방식전류 밀도분포를 측정할 수 있다. 상기 정류기(200)와 상기 측정모듈(300)은 금속 구조물(10)의 일정한 간격마다 배치되어 방식전류 및/또는 방식전류 밀도분포를 정밀하게 측정할 수 있다.More specifically, since corrosion occurs at the point where current flows out from the metal surface of the metal structure (10) through the electrolyte, soil, it is preferable to bury the reference electrode (30) near the metal structure (10). For example, by connecting the (+) terminal to a metal pipe (e.g., a water pipe) buried in the ground (G) and connecting the (-) terminal to the reference electrode (30), the reference potential and the calculated potential value can be compared. At this time, by comparing the potential sizes of the reference electrode (30) and the metal structure (10), the corresponding mode current density distribution according to the measurement position on the metal structure (10), for example, according to the length of the metal pipe, can be measured. The rectifier (200) and the measurement module (300) are arranged at regular intervals on the metal structure (10) to precisely measure the mode current and/or the mode current density distribution.
또한, 측정모듈(300)은 정류기(200)의 교류전원(예를 들면, 고주파 전원)에서 인가되는 상기 고조파와 상기 고조파의 기본파를 검출하여, 상기 고조파와 상기 기본파의 크기 및 위상차에 의한 전위 값을 더 측정할 수 있다. 이때, 상기 고조파는, 상기 기본파의 제3 고조파일 수 있다.In addition, the measurement module (300) can detect the harmonic and the fundamental wave of the harmonic applied from the AC power source (e.g., high-frequency power source) of the rectifier (200), and further measure the potential value by the size and phase difference of the harmonic and the fundamental wave. At this time, the harmonic may be the third harmonic of the fundamental wave.
또한, 측정모듈(300)은, 상기 교류전원인 고주파전원에서 인가되는 고조파 입력을 통한 파라미터인 토지저항 Ri 및 상기 직류전원에 의한 파라미터인 분극전위층저항 Rd와 전위층인 Cd를 포함하여 측정할 수 있도록 구성될 수 있는데, 보다 구체적인 설명은 도 3 및 도 4를 참조한 이하의 상세한 설명에 의해 이해될 수 있을 것이다.In addition, the measurement module (300) can be configured to measure the ground resistance Ri, which is a parameter through harmonic input applied from the AC power source, which is a high-frequency power source, and the polarization potential layer resistance Rd and potential layer Cd, which are parameters by the DC power source. A more specific description can be understood through the following detailed description with reference to FIGS. 3 and 4.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 관리자 단말장치(400)는, 상기 방식전류 밀도분포를 기초로 금속 구조물(10)의 측정위치 중에서 부식 위치를 검출(탐지)하며, 상기 고조파와 상기 기본파의 크기 및 위상차에 의한 전위 값을 기초로 상기 부식 위치에서의 부식 정도를 판별하여, 금속 구조물(10) 내부로 이송되는 액체 또는 기체의 누출을 탐지하는 기능을 제공할 수 있는 장치일 수 있다.Next, the manager terminal device (400) according to one embodiment of the present invention may be a device that detects (detects) a corrosion location among the measurement locations of a metal structure (10) based on the above-described method current density distribution, determines the degree of corrosion at the corrosion location based on the potential value by the size and phase difference of the harmonic wave and the fundamental wave, and provides a function of detecting a leak of a liquid or gas transported into the inside of the metal structure (10).
보다 구체적으로, 이러한 관리자 단말장치(400)는, 측정모듈(300)에서 측정한 불용성 양극(20)에서 금속 구조물(10)로 흐르는 방식전류의 밀도분포를 기초로, 금속 구조물(10)에서 부식이 발생한 위치를 검출할 수 있다.More specifically, the manager terminal device (400) can detect the location where corrosion has occurred in the metal structure (10) based on the density distribution of the current flowing from the insoluble anode (20) to the metal structure (10) measured by the measurement module (300).
이때, 금속 구조물(10)의 측정위치에 따른 방식전류의 밀도 값 중에서, 금속 구조물(10)에서 부식이 발생된 위치(P)에서는 다른 위치에서 보다 큰 방식전류의 밀도 값을 나타내기 때문에, 금속 구조물(10)의 해당 위치에 부식이 진행되고 있음을 검출(탐지)할 수 있다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 측정위치(거리) 중에서 방식전류 밀도의 값이 가장 큰 측정위치가, 부식이 발생된 위치(P)임을 알 수 있다.At this time, among the density values of the corrosion current according to the measurement position of the metal structure (10), the location (P) where corrosion occurred in the metal structure (10) shows a greater density value of the corrosion current than other locations, so it is possible to detect (detect) that corrosion is occurring at the corresponding location of the metal structure (10). That is, as shown in Fig. 1, it can be seen that the measurement location with the largest value of the corrosion current density among the measurement locations (distances) is the location (P) where corrosion occurred.
또한, 관리자 단말장치(400)는, 정류기(200)의 교류전원에서 인가되는 상기 고조파와 상기 고조파의 기본파를 검출하여, 크기 및 위상차에 의한 전위 값을 기초로 상기 부식 위치에서의 부식 정도(부식 진행수준)를 판별할 수 있다.In addition, the administrator terminal device (400) can detect the harmonic waves and the fundamental waves of the harmonic waves applied from the AC power of the rectifier (200), and determine the degree of corrosion (corrosion progression level) at the corrosion location based on the potential value by the size and phase difference.
또한, 관리자 단말장치(400)는, 이와 같은 금속 구조물(10) 상의 부식 위치와 부식 정도의 데이터를 기반으로 금속 구조물 내부(10)로 이송되는 액체(예를 들면, 수돗물 등) 또는 기체(예를 들면, 가스 등)의 누출 여부를 탐지(판별)할 수도 있다.In addition, the administrator terminal device (400) can also detect (determine) whether there is a leak of liquid (e.g., tap water, etc.) or gas (e.g., gas, etc.) being transported inside the metal structure (10) based on data on the location and degree of corrosion on the metal structure (10).
이상에서 설명된 본 발명의 실시 예에 따른 관리자 단말장치(400)는 통신망(100)을 통해 접속하여 상술된 정류기(200) 및/또는 측정모듈(300)와 데이터를 송수신할 수 있는 기능을 포함하는 디지털 기기일 수 있다. 또한 본 발명에서는 다수의 정류기(200) 및/또는 다수의 측정모듈(300)의 동작을 관리(제어)하는 서버의 기능을 수행할 수도 있다.The administrator terminal device (400) according to the embodiment of the present invention described above may be a digital device including a function capable of transmitting and receiving data with the above-described rectifier (200) and/or measurement module (300) by connecting through a communication network (100). In addition, the present invention may perform the function of a server that manages (controls) the operation of a plurality of rectifiers (200) and/or a plurality of measurement modules (300).
보다 구체적으로, 이러한 관리자 단말장치(400)는 디지털 기기로, 공지된 모든 이동통신단말장치, 정보통신기기, 멀티미디어 단말장치 등의 다양한 단말장치가 적용될 수 있다. 구체적으로, 스마트폰(Smart Phone), PMP(Portable Multimedia Player), 개인 정보 단말기(Personal Digital Assistant: PDA), MID(Mobile Internet Device), 태블릿 컴퓨터(Tablet PC), 노트북(Note book), 넷북(Net book) 등과 같이 메모리 수단을 구비하고 마이크로 프로세서를 탑재하여 연산 능력을 갖춘 디지털 기기로, 유/무선의 통신기능을 포함하고 있다면 얼마든지 본 발명에 따른 관리자 단말장치(400)로 채택될 수 있을 것이다.More specifically, the administrator terminal device (400) is a digital device, and various terminal devices such as all known mobile communication terminal devices, information and communication devices, and multimedia terminal devices can be applied. Specifically, any digital device equipped with memory means and equipped with a microprocessor and having computational capabilities, such as a smart phone, a portable multimedia player (PMP), a personal digital assistant (PDA), a mobile internet device (MID), a tablet computer (Tablet PC), a notebook, a net book, etc., and including wired/wireless communication functions, can be adopted as the administrator terminal device (400) according to the present invention.
또한, 관리자 단말장치(400)에는 본 발명에 의한 방식전류 정보, 방식전류 밀도분포 정보, 측정 장치 정보, 금속 구조물 정보 및 이와 관련된 정보들을 디스플레이 할 수 있는 표시수단을 구비할 수 있다. 여기서, 표시수단은 LCD(Liquid Crystal Display), TFT-LCD(Thin Film Transistor LCD), OLED(Organic Light Emitting Diodes), 발광다이오드(LED), AMOLED(Active Matrix Organic LED), 플렉시블 디스플레이(Flexible display) 및 3차원 디스플레이(3 Dimension) 등으로 구성될 수 있다. 이때, 표시수단에 터치스크린(touch screen) 형태가 포함될 수도 있어 입력수단의 기능 중 일부 또는 전부를 수행할 수도 있다.In addition, the administrator terminal device (400) may be equipped with a display means capable of displaying method current information, method current density distribution information, measuring device information, metal structure information, and information related thereto according to the present invention. Here, the display means may be composed of a liquid crystal display (LCD), a thin film transistor LCD (TFT-LCD), an organic light emitting diode (OLED), a light emitting diode (LED), an active matrix organic LED (AMOLED), a flexible display, and a three-dimensional display (3 Dimension), etc. At this time, the display means may include a touch screen form, and may perform some or all of the functions of the input means.
또한, 이러한 관리자 단말장치(400)는 서버의 기능을 수행할 수도 있는데, 예를 들면, 정류기(200) 및/또는 측정모듈(300)와 접속하여 방식전류의 제어 및 방식전류 밀도분포 측정정보를 송수신 할 수 있는 앱(App) 또는 웹(Web) 전용 프로그램을 운영하는 서버의 기능을 포함할 수 있다.In addition, such an administrator terminal device (400) may perform the function of a server, for example, it may include the function of a server that operates an app or web-only program that can control the method current and transmit and receive method current density distribution measurement information by connecting to a rectifier (200) and/or a measurement module (300).
이때, 관리자 단말장치(400)는 하나 또는 다수의 정류기(200)에서 인가되는 전원을 제어하여 방식전류를 제어할 수 있으며, 하나 또는 다수의 측정모듈(300)에서 측정된 방식전류 밀도분포를 포함하는 측정정보를 수집하여, 본 발명에 의한 지능형 알고리즘에 따라 데이터 패턴을 분석하여 금속 구조물(10)의 부식 위치를 검출하고, 부식 정도를 판별하여 누출을 탐지를 구현할 수 있도록 지원할 수 있다.At this time, the administrator terminal device (400) can control the method current by controlling the power applied from one or more rectifiers (200), and can collect measurement information including the method current density distribution measured from one or more measurement modules (300), analyze the data pattern according to the intelligent algorithm of the present invention, detect the corrosion location of the metal structure (10), and support the implementation of leak detection by determining the degree of corrosion.
전기방식의 구성Electrical configuration
이하의 상세한 설명에서는, 본 발명의 구현을 위하여 중요한 기능을 수행하는 정류기(200)를 이용한 전기방식의 구성과 동작특성에 대하여 도 1의 A영역과 그 등가회로를 중심으로, 일 예를 들어 살펴보기로 한다.In the detailed description below, the configuration and operating characteristics of an electrical method using a rectifier (200) that performs an important function for implementing the present invention will be examined as an example, focusing on area A of FIG. 1 and its equivalent circuit.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 A영역의 전기방식 구성을 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a drawing showing the electrical configuration of area A of FIG. 1 according to one embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 방식전류 밀도분포를 기반으로 하는 누출탐지 시스템에서, 지중(G)에 매설된 금속 구조물(10)의 부식이 진행된 A영역을 확대한 도면으로 금속이 양이온화 되고 화학적 반응에 의해 부식되는 현상을 방지하기 위하여, 인위적으로 양이온화를 방지하기 위해 전자를 공급해 금속의 부식을 방지할 수 있는 전기방식의 구성과 동작특성을 보여주고 있다.Referring to FIG. 2, in a leak detection system based on a current density distribution according to one embodiment of the present invention, the diagram is an enlarged view of an area A where corrosion of a metal structure (10) buried in the ground (G) has progressed, and shows the configuration and operating characteristics of an electric method capable of preventing corrosion of a metal by artificially supplying electrons to prevent cationization in order to prevent the phenomenon of the metal being cationized and corroded by a chemical reaction.
예를 들면, 금속 구조물(10)이 상수도관으로 관로 내부에 수돗물이 이송되는 경우, A영역에서는 도 1에서 설명된 바와 같이 정류기(200)에 의해 금속 구조물(10)과 불용성 양극(20) 사이에 교류전원(예를 들면, 고주파 전원)에 의한 고조파와, 직류전원에 의한 저주파의 이종 주파수를 인가하여, 방식전류가 불용성 양극(20)에서 금속 구조물(10)로 흐르도록 할 수 있는 장치일 수 있다.For example, in the case where tap water is transported inside a pipe through a metal structure (10) as a water pipe, in area A, as described in FIG. 1, a device may be used to apply different frequencies of harmonic waves by AC power (e.g., high-frequency power) and low-frequency waves by DC power between the metal structure (10) and the insoluble anode (20) by a rectifier (200), thereby allowing the rectifying current to flow from the insoluble anode (20) to the metal structure (10).
이때, 음극(Cathode) 반응에서는 2H+ + 2e- => H2의 전기반응을 보여줄 수 있으며, 양극(Anode) 반응에서는 Fe => Fe2+ + 2e- 의 전기반응을 보여줄 수 있다. 따라서, 지중(G)인 전해질 토양으로 H2와 Fe2+ 를 포함하는 금속이온이 용출되어 전기방식에 의한 전류가 흐르게 될 수 있다.At this time, the cathode reaction can show an electric reaction of 2H + + 2e - => H2, and the anode reaction can show an electric reaction of Fe => Fe2 + + 2e - . Therefore, metal ions including H2 and Fe2 + can be dissolved into the electrolyte soil (G), and an electric current can flow by electrical method.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 방식전류 밀도분포를 기반으로 하는 누출탐지 시스템에서, 지중(G) 매설되는 금속 구조물(10)과 불용성 양극(20) 사이에 교류전원에 의한 고조파 입력을 통해 파라미터를 검출할 수 있는데, 먼저 지중(G) 토지저항인 Ri를 추정하는 방법으로 고주파 전원에 의한 파라미터 측정하면, 임피던스 궤적에 의해 주파수가 무한대인 경우에는 배터리 임피던스가 Ri로 나타날 수 있다.Next, in a leak detection system based on a current density distribution according to an embodiment of the present invention, parameters can be detected through harmonic input by an AC power source between a metal structure (10) buried in the ground (G) and an insoluble anode (20). First, if the parameter is measured by a high-frequency power source as a method of estimating the ground resistance Ri of the ground (G), the battery impedance can be expressed as Ri when the frequency is infinite due to the impedance trajectory.
그러나, 현실적으로는 무한대의 전원 구성은 불가능함으로, 본 발명에서는 용량성 임피던스가 영(0)에 접근하는 고주파 전원을 인가하여 Ri를 검출할 수 있다. 이러한 전원 주파수의 용량성 임핀던스가 영(0)에 접근하는 큰 주파수라 가정하면 기본파 전류는 아래 수학식들과 같이 정의될 수 있다. 이때, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기방식 구성의 기본파 전류를 나타내는 그래프이다.However, since infinite power configuration is impossible in reality, in the present invention, Ri can be detected by applying high-frequency power whose capacitive impedance approaches zero (0). Assuming that the capacitive impedance of this power frequency is a large frequency approaching zero (0), the fundamental current can be defined as in the mathematical equations below. At this time, FIG. 3 is a graph showing the fundamental current of the electrical configuration according to one embodiment of the present invention.
[수학식 1][Mathematical formula 1]
상기 수학식 1은, 도 3의 정현적 전압과 전류 및 순시전력 P(t)의 관계를 나타내는 수식이다. The above mathematical expression 1 is an equation representing the relationship between the sinusoidal voltage and current and the instantaneous power P(t) of Fig. 3.
[수학식 2][Mathematical formula 2]
상기 수학식 2는, 도 3의 유효전력 P1과 순시전력 P(t)의 최대치(max) 및 최소치(min)의 관계를 나타내는 수식이다. The above mathematical expression 2 is an equation representing the relationship between the maximum (max) and minimum (min) values of the active power P1 and the instantaneous power P(t) of Fig. 3.
[수학식 3][Mathematical Formula 3]
상기 수학식 3은, 도 3의 피상전력 VA1과 순시전력P(t)의 최대치(max) 및 최소치(min)의 관계를 나타내는 수식이다.The above mathematical expression 3 is an equation representing the relationship between the maximum (max) and minimum (min) values of the apparent power VA1 and the instantaneous power P(t) of Fig. 3.
[수학식 4][Mathematical formula 4]
상기 수학식 4는, 상술된 수학식 2 및 수학식 3으로부터 얻어지는 무효전력 Q1과 위상차 1를 나타내는 수식이다.The above mathematical expression 4 is the phase difference between the reactive power Q 1 obtained from the above mathematical expressions 2 and 3. This is a formula representing 1 .
다음으로, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기방식 등가회로를 나타내는 도면이다.Next, FIG. 4 is a diagram showing an electrical equivalent circuit according to one embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 방식전류 밀도분포를 기반으로 하는 누출탐지 시스템에서, Rd는 상기 직류전원에 의한 파라미터인 분극전위층저항이며, Cd는 전위층이고, Ri는 상기 교류전원인 고주파전원에서 인가되는 고조파 입력을 통한 파라미터인 토지저항을 의미할 수 있다. 이때, 고주파 전원에서 Ri 파라미터 측정을 하였다면, 직류전원에 의한 저주파 콘덴서의 전압은 아래 수학식들과 같이 정의될 수 있다.Referring to FIG. 4, in a leak detection system based on a current density distribution according to an embodiment of the present invention, Rd is a polarization potential layer resistance, which is a parameter by the DC power source, Cd is a potential layer, and Ri may mean a ground resistance, which is a parameter through a harmonic input applied from the AC power source, which is a high-frequency power source. At this time, if the Ri parameter is measured from the high-frequency power source, the voltage of the low-frequency capacitor by the DC power source may be defined as in the following mathematical equations.
[수학식 5][Mathematical Formula 5]
상기 수학식 5는, 도 4의 고주파 전원에서 Ri 파라미터 측정을 위한 전압 v를 나타내는 수식이다.The above mathematical expression 5 is an equation representing the voltage v for measuring the Ri parameter in the high-frequency power supply of Fig. 4.
[수학식 6][Mathematical Formula 6]
상기 수학식 6은, 도 4의 고주파 전원에서 Ri 파라미터 측정을 위한 전류 i를 나타내는 수식이다.The above mathematical expression 6 is an equation representing the current i for measuring the Ri parameter in the high-frequency power supply of Fig. 4.
[수학식 7][Mathematical formula 7]
상기 수학식 7은, 도 4의 Ri 파라미터 측정에 기반한, 직류전원에 의한 저주파 콘덴서의 전압 v를 나타내는 수식이다.The above mathematical expression 7 is an equation representing the voltage v of a low-frequency capacitor by a DC power source based on the Ri parameter measurement of Fig. 4.
이와 같이 전류(i1)를 콘덴서 전압 위상을 기준으로 퓨리에 급수를 전개하면, 콘덴서 전압과 동상인 저항에 흐르는 유효전류 성분과 콘덴서 전압과 90°위상을 갖는 무효성분으로 분리가 가능할 수 있다. 이때, 직류전원에 의한 분극전위층 저항인 Rd와 전위층인 Cd는 아래 수학식과 같이 정의될 수 있다.In this way, if the current (i 1 ) is expanded using a Fourier series based on the capacitor voltage phase, it can be separated into an active current component flowing in the resistor that is in phase with the capacitor voltage and a reactive component that is 90° out of phase with the capacitor voltage. At this time, the polarization potential layer resistance Rd and the potential layer Cd by the DC power can be defined as in the following mathematical formula.
[수학식 8][Mathematical formula 8]
상기 수학식 8은, 도 4의 콘덴서 전압과 동상인 저항에 흐르는 유효전류 i(t)를 나타내는 수식이다.The above mathematical expression 8 is an equation representing the effective current i(t) flowing through the resistor that is in phase with the capacitor voltage of Fig. 4.
[수학식 9][Mathematical formula 9]
상기 수학식 9는, 도 4의 분극전위층 저항 Rd에 흐르는 전류 id(t)를 나타내는 수식이다.The above mathematical expression 9 is an equation representing the current id(t) flowing in the polarization potential layer resistance Rd of Fig. 4.
[수학식 10] [Mathematical formula 10]
상기 수학식 10은, 도 4의 전위층 Cd에 흐르는 전류 iq(t)를 나타내는 수식이다.The above mathematical expression 10 is an equation representing the current iq(t) flowing in the potential layer Cd of Fig. 4.
[수학식 11][Mathematical Formula 11]
상기 수학식 11은, 도 4의 저주파 유/무효 전류 분류에 의해 계산된, 직류전원에 의한 분극전위층 저항인 Rd, 전위층인 Cd 파라미터를 나타내는 수식이다.The above mathematical expression 11 is an equation representing the parameters Rd, which is the polarization potential layer resistance by the DC power source, and Cd, which is the potential layer, calculated by the low-frequency active/inactive current classification of Fig. 4.
따라서 본 발명에 따르면, 교류전원(예를 들면, 고주파 전원)에 의한 고조파와, 직류전원에 의한 저주파의 이종 주파수를 인가하여 금속 구조물(예를 들면, 상수도관)에서 방식전류 밀도분포를 측정할 수 있는 효과가 있다.Therefore, according to the present invention, there is an effect of being able to measure the current density distribution in a metal structure (e.g., a water pipe) by applying different frequencies of harmonic waves by an AC power source (e.g., a high-frequency power source) and low frequencies by a DC power source.
또한, 부식 발생시에 변화되는 방식전류 밀도분포 값을 기초로, 부식 발생 위치를 탐지할 수 있는 효과가 있으며, 교류전원에서 인가되는 상기 고조파와 상기 고조파의 기본파를 검출하여, 크기 및 위상차에 의한 전위 값을 기초로 부식 정도(부식 상태)를 판별하여 금속 구조물의 누출(예를 들면, 누수)를 탐지할 수 할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.In addition, based on the current density distribution value that changes when corrosion occurs, it is possible to detect the location of corrosion occurrence, and by detecting the harmonic waves applied from the AC power source and the fundamental wave of the harmonic waves, it is possible to expect the effect of being able to detect leakage (e.g., water leakage) in a metal structure by determining the degree of corrosion (corrosion state) based on the potential value by the size and phase difference.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시 예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다. 따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시 예에 국한되어 정해지는 것은 아니며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 그 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Although the detailed description of the present invention has been described with specific details such as specific components and limited embodiments and drawings, this has been provided only to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments, and those with ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can attempt various modifications and variations from this description. Therefore, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments described above, and not only the claims described below but also all things that are equally or equivalently modified by the claims are considered to belong to the scope of the spirit of the present invention.
G: 지중
10: 금속 구조물
20: 불용성 양극
30: 기준전극
100: 통신망
200: 정류기
300: 측정모듈
400: 관리자 단말장치G: Mediterranean
10: Metal structures
20: Insoluble anode
30: Reference electrode
100: Communication network
200: Rectifier
300: Measurement module
400: Administrator terminal
Claims (5)
상기 지중에 매설되는 기준전극과 상기 금속 구조물의 전위의 크기를 비교하여, 상기 금속 구조물 상의 측정위치에 따른 해당 방식전류 밀도분포를 측정하는 측정모듈을 포함하며,
상기 측정모듈은,
상기 정류기의 상기 교류전원에서 인가되는 상기 고조파와 상기 고조파의 기본파를 검출하여, 상기 고조파와 상기 기본파의 크기 및 위상차에 의한 전위 값을 더 측정하는 것을 특징으로 하는 누출 탐지 시스템.
A rectifier that applies different frequencies of harmonic waves by AC power and low frequencies by DC power between a metal structure buried in the ground and an insoluble anode, thereby causing a rectifying current to flow from the insoluble anode to the metal structure; and
It includes a measuring module that compares the magnitude of the potential of the reference electrode buried in the ground and the metal structure, and measures the corresponding method current density distribution according to the measuring position on the metal structure.
The above measurement module,
A leak detection system characterized in that it detects the harmonic and the fundamental wave of the harmonic applied from the AC power of the rectifier, and further measures the potential value by the magnitude and phase difference of the harmonic and the fundamental wave.
상기 방식전류 밀도분포를 기초로, 상기 금속 구조물의 상기 측정위치 중에서 부식 위치를 탐지하며,
상기 고조파와 상기 기본파의 크기 및 위상차에 의한 상기 전위 값을 기초로, 상기 부식 위치에서의 부식 정도를 판별하여, 상기 금속 구조물 내부로 이송되는 액체 또는 기체의 누출을 탐지하는 관리자 단말장치
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 누출 탐지 시스템.
In the first paragraph,
Based on the above method current density distribution, the corrosion location is detected among the above measurement locations of the metal structure,
A management terminal device that detects leakage of liquid or gas transported inside the metal structure by determining the degree of corrosion at the corrosion location based on the potential value by the magnitude and phase difference of the harmonic and fundamental waves
A leak detection system characterized by further comprising:
상기 정류기는,
상기 저주파에 의해 상기 방식전류를 제어하며,
상기 고조파에 의해 상기 방식전류의 밀도분포를 제어하고, 상기 고조파는 상기 기본파의 제3 고조파인 것을 특징으로 하는 누출 탐지 시스템.
In the first paragraph,
The above rectifier is,
The above method controls the current by the low frequency,
A leak detection system characterized in that the density distribution of the above-described method current is controlled by the above-described harmonic, and the above-described harmonic is the third harmonic of the above-described fundamental wave.
상기 측정모듈은,
상기 교류전원인 고주파전원에서 인가되는 고조파 입력을 통한 파라미터인 토지저항 Ri 및 상기 직류전원에 의한 파라미터인 분극전위층저항 Rd와 전위층인 Cd를 측정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 누출 탐지 시스템.
In the first paragraph,
The above measurement module,
A leak detection system characterized in that it is configured to measure the ground resistance Ri, which is a parameter through harmonic input applied from the high-frequency power source, which is the AC power source, and the polarization potential layer resistance Rd and the potential layer Cd, which are parameters by the DC power source.
상기 정류기와 상기 측정모듈은 상기 금속 구조물의 일정한 간격마다 배치되는 것을 특징으로 하는 누출 탐지 시스템.
In the first paragraph,
A leak detection system, characterized in that the above rectifier and the above measuring module are arranged at regular intervals on the metal structure.
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