눈의 무게 측정이 가능한 적설계

눈의 무게 측정이 가능한 적설계{SNOW-DEPTH GAUGE WHICH IS ABLE TO MEASURE SNOW WEIGHT}

본 발명은 적설계 및 강우설량계에 관한 것으로, 특히 온도의 변화를 반영하여 정확한 측정이 가능하도록 한 적설계 및 강우설량에 관한 것이다.

본 발명은 비나 눈의 양을 측정하는 강우설량계 및 눈의 높이(적설)를 측정하는 적설계에 관한 것이다.

종래의 강우설량계는 집수구(수수조)에서 눈이 수집되고, 수집된 눈은 집수구 히터에 의하여 녹으며, 녹은 눈(설수)은 유속 완충구에서 유속이 감소되고, 유속이 감소된 설수는 계량컵을 전도하며 배수구로 배수된다. 계량컵이 전도될 때, 계량컵 중앙에 달린 영구 자석이 좌우로 진동하며 영구 자석 하부의 리드 스위치에서는 펄스가 발생하고 발생한 펄스의 수에 의하여 눈의 양을 측정한다.

이와 같은 종래의 강우설량계는, 집수구에 수집된 눈을 녹이기 위한 히터가 단순히 ON/OFF 동작을 하는데, 이는 외부 온도에 따라 적절하게 히터량을 조절하지 못하여 집수구의 눈이 효과적으로 녹지 못하는 문제점이 있었다. 예를 들어, 0 ~ -20 ℃에서는 눈이 잘 녹으나, -20 ~ -40℃에서는 눈이 잘 녹지 않는 문제점이 있었다. 또한, 집수구에 미량의 눈이 있는 경우에 미량의 눈이 감지되지 못하거나, 집수구에 눈이 없음에도 불구하고 히터가 계속 작동하는 등 제어하는데 문제가 있었다.

공개 특허 10-0947450에는 수수조(본 발명에서 집설구에 대응)에 눈이 쌓였는지를 감지하는 무게 감지부와 온도감지센서에 의하여 히터부를 작동하도록 한 강우설량계가 공개 되었다.

이는 별도의 무게감지부가 설치되어 있으므로, 강우설량계의 사이즈가 커지며, 무게를 감지하는 기계적 장치에 의해 고장이 발생할 수 있어 유지 보수에 문제점이 있으며, 위에서 언급한 종래 강우설량계의 문제점도 해결하지 못하였다.

또한, 공개 특허 10-875824에는 온도감지센서를 인위적으로 가열 또는 냉각하는 열발생수단을 구비하여, 온도감지센서에 의해 감지되는 가변적인 온도신호에 따라 히터가 제대로 작동되는지의 여부를 판단할 수 있도록 하였으나, 이 또한, 종래 강우설량계의 문제점을 해결하지는 못하였다.

또한, 강우설량계와 연계되어 작동하는 종래의 초음파적설계는 초음파가 지면 또는 눈의 표면에 반사되어 오는 전파속도를 측정한 후 초음파 속도를 이용하여 눈이 쌓였는지와 눈의 높이(적설값)를 측정하였는데, 초음파 속도는 온도의 함수임에도 불구하고 측정시마다 미세하게 변하는 온도의 양을 반영하지 못하여 적설값(눈의 높이)의 정확한 측정이 어려웠다.

이에 본 발명은 강우설량계 및 강우설량계와 연계하여 작동하는 초음파적설계의 문제점을 해결하고자 한다.

본 발명의 강우설량계는 집설구 온도 센서에 의하여 집설구 히터가 정상적으로 작동하는지 감지하도록 하였다.

또한, 본 발명의 강우설량계는 유속완충구내에 수분감지센서를 설치하여 집설구 히터를 효과적으로 제어하도록 하였다.

또한, 본 발명은 수분감지센서를 강우설량계 내부의 유속 완충구 내에 탈부착 가능하게 하고 수분 감시센서 히터에 의하여 히팅함으로서 혹한기에도 안정적으로 작동할 수 있도록 하였다.

또한, 본 발명은 강우설량계의 케이스 외부 온도를 측정하여, 집설구 히터의 히팅량을 조절하였고, 이로 인하여 집설구 내의 눈을 효과적으로 녹일수 있게 하였다.

또한, 본 발명은 강우설량계 케이스 내부의 온도를 측정하여, 수분감지센서 히터의 히팅량을 조절하였고, 이로 인하여 수분 감지 센서의 수분을 효과적으로 증발시킬수 있게 하였다.

또한, 본 발명의 강우설량계와 연계되어 작동하는 초음파적설계는 일정한 거리를 두고 2개의 초음파센서를 설치하여 일정한 거리에 대한 초음파 전파 시간을 측정한후, 초음파속도를 연산하도록 하였다.

이와 같이 연산된 초음파 속도는 순간 순간 변하는 온도값이 반영된 초음파 속도이므로, 적설값을 보다 정확하게 측정할 수 있게 하였다.

즉, 종래의 초음파 적설계에서는 온도센서에 의하여 측정한 온도값에 의하여 초음파속도 (V = 331 + 0.6 T)를 구하였으나, 온도센서의 반응 속도가 느려 정확한 초음파 속도 값을 계산하기 어려웠다.

그러나, 본 발명은 초음파 센서 2개를 일정한 거리에 두고 초음파 속도를 측정할 수 있도록 하여 보다 정확한 값을 구할 수 있도록 하였다. 즉, 순간 순간 변화하는 온도가 반영된 초음파 속도값을 정확하게 측정할 수 있게 하였다.

또한, 본 발명의 강우설량계와 초음파적설계에 의하여 측정된 값을 이용하여 효과적으로 방재 방송이 가능하도록 하였다.

본 발명의 강우설량계는 눈을 수집하는 집설구(20), 상기 집설구에 부착된 집설구 히터(21) 및 상기 집설구 히터의 작동상태를 감시하는 집설구 온도센서(22), 집설구(20) 하부에 위치하며 집설구(20)에서 배수되는 설수의 유속을 감소시키는 유속 완충구(11), 강우설량계 내부의 유속완충구(11) 내에 설치된 수분 감지센서(30) 및 상기 수분감지센서의 수분을 증발시키는 수분감지센서 히터(31), 유속 완충구(11) 하부에 위치하며 유속 완충구에서 배출된 설수에 의하여 전도되는 계량컵(12), 계량컵(12)에서의 설수가 배수되는 계량컵(12) 하부의 배수구(15), 계량컵(12) 중심축에 매달려 상기 계량컵의 전도에 따라 왕복 운동을 하는 영구자석(13), 및 상기 영구자석에 의해 펄스 신호를 발생하는 리드스위치(14)를 포함하고 있다.

상기 집설구 온도 센서(22)는 집설구의 온도를 측정하여 집설구 히터가 정상적으로 작동하는지 감지할 수 있게 하였다.

또한, 유속 완충구(11)에 수분 감지 센서(30)를 구비하여 수분이 감지되지 않는 경우 집설구 히터의 작동을 중지시켜 불필요하게 집설구 히터가 작동하는 것을 방지하였다.

또한, 외부 온도가 기준값(4℃) 이하인 경우 집설구 히터(21)를 간헐적으로 작동시켜, 집설구의 녹은 눈(설수)은 수분 감지 센서(30)에 의하여 감지될 수 있도록 하였다.

수분 감지센서(30)가 수분을 감지하는 경우, 집설구에 눈이 수집되어 있다는 것을 인식하게 하였으며, 이로 인하여 미량의 눈이라도 정확하게 측정가능하게 하였으며, 또한 집설구 히터를 즉각적으로 작동하게 할 수 있게 하여 강우설량계의 신뢰도를 증가시켰다.

또한, 본발명의 강우설량계는 집설구 히터(21)의 히터량이 강우설량계 케이스의 외부 온도와 집설구 히터(21)가 작동을 시작하는 기준온도(예, 4℃)와의 차이 값에 비례하여 조절되도록 하여, 집설구 내의 눈을 효과적으로 녹일수 있게 하였다.

또한, 수분감지센서 히터(31)의 히터량은 강우설량계 케이스의 내부온도(23)와 수분 감지 센서 히터(31)가 작동을 시작하는 기준온도와의 차이 값에 비례하여 조절되도록 하여, 수분 감시 센서(30)의 수분을 효과적으로 증발시킬 수 있게 하였다.

또한, 본 발명의 강우설량계와 연계되어 작동하는 초음파적설계는 2개의 초음파 센서(54, 55)가 정확하게 일정거리를 유지할 수 있는 적설 센서 가이드(53)를 구비하도록 하여 각각의 초음파 센서(54, 55)와 눈의 표면과의 거리(L1, L2)의 차이는 일정(L3 = L2 - L1)하게 하였다. 이로 인하여 각각의 초음파 센서(54, 55)로 부터의 초음파의 전파 속도(T1, T2)를 측정한 후, 측정시의 초음파 속도, 적설값 및 온도가 측정 가능하도록 하였다.

이와 같이 적설 센서 가이드(53)와 2개의 초음파 센서는 적설값 측정시의 순간순간 변화하는 대기온도값이 반영된 초음파 속도를 측정할 수 있게 하였고, 이에 의하여 적설량을 측정하므로 측정된 적설값의 정확도를 증가시켰다.

또한, 본 발명의 강우설량계에 의하여 측정된 눈의 양(무게)과 본 발명의 적설계에서 측정한 적설량(눈의 높이)을 이용하여 눈의 밀도를 계산할 수 있도록 하였다.

또한, 본 발명에서 측정한 눈의 무게, 밀도, 적설량을 미리 설정된 기준값과 비교하여 SMS, 문자방송, 마을방송, 안내방송 또는 경보방송을 자동으로 할 수 있는 방재시스템을 고안하여, 방재 시스템이 신뢰성 있는 정보를 제공하게 하였다.

본 발명은 집설구 온도 센서(22)에 의하여 집설구 온도를 측정하여 집설구 히터의 오작동을 즉시 파악할 수 있도록 하였다.

또한, 본발명은 유속 완충구(11)의 수분 감지 센서(30)에 의하여 수분이 감지되지 않는 경우 히터의 작동을 중지시켜 불필요하게 집설구 히터가 작동하는 것을 방지하였고, 집설구에 미량의 눈이 수집되어 있는 경우에도 집설구 히터를 즉각적으로 작동하게 하여 강우설량계의 신뢰성을 증가시켰다.

또한, 수분 감지 센서(30)와 수분 감지 센서 히터(31)를 강우설량계 내부의 유속완충구(11) 내부에 설치하여, 혹한기에도 정상적으로 작동가능하게 하였다.

또한, 집설구 히터(21)의 히터량을 케이스 외부 온도에 따라 변화하도록 조절하여 집설구 내의 눈을 효과적으로 녹일 수 있게 하였다.

또한, 수분 감지 센서 히터(31)의 히터량을 케이스 내부 온도에 따라 변화하도록 조절하여 수분 감시센서의 수분을 효과적으로 증발시킬 수 있게 하였다.

또한, 본 발명의 초음파 적설계는 적설 센서 가이드(53)에 설치된 2개의 초음파 센서에 의하여 온도 변화가 반영된 초음파 속도를 측정하여, 정확한 적설값을 측정할 수 있게 하였다.

또한, 본 발명은 보다 정확한 눈의 무게, 밀도 및 적설값을 이용하여 보다 신뢰성 있는 정보를 제공하는 방재 시스템을 고안하였다.

도 1은 본 발명의 적설계와 결합된 강우설량계의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 집설구 히터량과 외부온도의 관계에 대한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 수분감시센서 히터량과 내부온도의 관계에 대한 예시도이다.

도 1을 참조하여 본 발명의 강우설량계(1)를 설명하면, 눈 또는 비가 오는 경우 눈 또는 비는 집설구(20)에 수집된다. 집설구(20) 둘레에는 집설구 히터(21)가 밀착 설치되어 집설구(20)에 수집된 눈을 녹이며, 집설구(20) 둘레에는 탈부착이 가능하게 집설구 온도 센서(22)가 부착된다.

상기 집설구 온도 센서(22)는 집설구(20)의 온도를 측정하여 집설구 히터(21)가 작동되는지를 검출할 수 있다.

집설구 히터(21)는 집설구에 수집된 눈을 녹이기 위해 열량을 제공하는데 제공되는 히터량은 외부 온도 센서(24)에서 측정한 강우설량계 케이스 외부의 온도와 히터가 작동을 시작하는 기준온도 (4℃)의 차이에 비례되는 양이 제공되도록 하였다.

이는 도 2에 도시된 집설구 히터 동작 곡선으로부터 알 수 있는데, 외부 온도가 4℃인 경우 집설구 히터(21)는 작동이 개시되며, -6℃인 경우 (기준 온도와 10℃ 차이) 200의 히터량이 제공된다면, -16℃인 경우(기준 온도와 20℃ 차이) 400의 히터량이 제공되도록 하는 것이다.

이와 같이, 외부 온도와 기준온도의 차이에 비례(기울기)하여 히터량이 제공되도록 하였다.

이는 종래 단순히 ON/OFF 되는 집설구 히터(21)와는 다르게, 측정된 외부 온도에 따라 히터량을 다르게 공급하도록 하여, 집설구에 수집된 눈을 효과적이며 신속하게 녹일 수 있게 하였다.

예를 들어 0 ~ -20℃에서는 눈이 잘녹으나 -20~ -40℃ 에서는 쉽게 녹지 않게 되는데, 위와 같이 온도에 따라 히터량을 조절하면 눈이 녹는 속도를 적절하게 조절할 수 있게 하였다.

집설구(20)에 수집된 눈은 위에서 설명한 것처럼 집설구 히터(21)에 의하여 녹게 되며, 설수(녹은 눈)는 하부의 유속 완충구(11)로 흐르며 유속이 감소된다.

유속완충구(11)내부에 수분 감지 센서(30)가 설치되어 유속 완충구(11)로 흐르는 설수를 감지하며, 수분 감지 센서(30)의 수분은 수분 감시 센서 히터(31)에 의하여 증발될 수 있도록 한다.

이와 같이 수분 감지 센서(30)를 유속 완충구(11)에 설치하여, 수분이 감지 되지 않는 경우 집설구 히터(21)의 작동을 즉시 중지하도록 하였다.

또한, 수분 감지 센서(30)에서 수분이 감지되지 않더라도, 집설구 히터(21)를 간헐적으로 작동시켜, 집설구(20)에 수집된 눈이 녹아 수분 감지 센서(30)에 의해 수분이 감지되면, 집설구 히터(21)가 다시 작동하도록 하였다.

이와 같이, 유속 완충구(11)에 수분 감지 센서(30)를 탈부착이 가능하게 부착하여 유속 완충구(11)의 수분을 검출함으로써, 집속구 히터(21)를 적절하게 작동시키도록 하였으며, 집설구(20)에 미량의 눈이 있는 경우에도 집설구 히터(21)의 작동에 의해 미량의 눈이 녹아 수분 감지 센서에 의해 감지할 수 있도록 하여, 강우설량계의 정확성 및 신뢰성을 증가시켰다.

또한, 본 발명은 수분 감지 센서(30)의 적절한 작동을 위해 수분을 증발시켜야 하므로 수분 감지 센서 히터(31)를 유속 완충구(11)에 설치하였다.

수분 감지 센서 히터(31)의 히터량은 도 3에 도시된 그래프에서처럼 강우설량계의 케이스의 내부 온도와 기준온도의 차이에 비례하여 공급되도록 하였다.

도 3을 보면, 0℃인 경우 25의 히터량이 제공된다면, -30℃인 경우 40의 히터량이 제공되도록 하는 것을 알 수 있는데 이와 같이 기준온도와의 온도차에 따라 히터량을 다르게 제공하여(기울기에 따라) 수분 감지 센서(30)의 수분이 증발하는 시간을 일정하게 하도록 하였습니다.

이는 단순히, 수분 감지 센서 히터(31)를 작동하는 것이 아니라, 내부 온도 센서(23)에서 측정한 케이스 내부의 온도를 고려하여, 가변적으로 히터량을 제어함으로써, 수분 감지 센서(30)의 수분을 효과적으로 증발시킬 수 있게 한 것이다.

또한, 본 발명은 수분감지센서 및 수분감시센서 히터를 강우설량계 내부의 유속 완충구에 탈부착 가능하게 함으로써, 수분감지센서를 혹한기에도 안정적으로 작동시킬 수 있게 하였다.

유속 완충구(11)의 설수 또는 빗물은 하부에 위치하는 계량컵(12)을 전도하며, 배수구(15)로 배출된다. 일정 무게에 도달하면 계량컵(12)이 전도되는데, 이 경우 계량컵의 중심축에 매달린 영구자석(13)이 좌우로 움직이므로, 펄스 신호를 발생하고 이러한 펄스 신호의 숫자에 의하여 강우량 또는 강설량을 측정한다.

또한, 본 발명의 주요한 특징은 민감하게 변하는 대기 온도가 반영된 초음파 적설계에 관한 것이다.

종래의 초음파적설계는 대기 온도가 변하면 초음파의 속도가 변함에도 불구하고 민감하게 변하는 대기온도를 반영하지 못한 초음파 속도를 이용함으로서, 측정된 적설값에 오차가 있었다.

이에 본 발명은 도 1에서 보이는 것처럼, 초음파 센서 2개(54, 55)를 고정간격 50cm(L3)에 두고 설치하였다.

보다 구체적으로, 2개의 센서의 고정간격(L3 50cm)을 유지하기 위하여 적설센서 가이드(53)를 설치하였고, 적설센서 가이드 하단에는 초음파센서 1(54), 적설센서 가이드 상단에는 초음파센서 2(55)를 설치하였다.

민감하게 변하는 대기 온도가 반영된 초음파속도를 측정하기 위해, 상기 초음파센서 1에서 방출된 초음파가 지면 또는 눈의 표면(눈이 온 경우)에 반사되어 돌아오는 전파시간 T1을 구하고, 상기의 초음파센서 2에서 방출된 초음파가 지면 또는 눈의 표면(눈이 온 경우)에 반사되어 돌아오는 전파시간 T2를 구한 후, T2-T1의 차이 값 T3를 구하면, T3는 2개의 센서의 고정간격 50cm (L3)의 두 배에 해당되는 거리 1m에 대하여 초음파가 지나온 전파시간이 된다.

따라서, 위에서 구한 T3값의 역수는 초음파의 속도가 되며, 초음파의 온도에 따른 속도식 V = 331 + 0.6T (0℃에서 331m/s)을 적용하면, 측정시의 온도를 알 수 있다.

이와 같이, 2개의 초음파 센서가 설치된 적설계는, 순간 순간의 변하는 대기 온도가 반영된 초음파 속도(1/T3)와 대기 온도의 측정이 가능하다.

또한, 초음파 센서 2가 눈의 표면으로부터 반사된 시간 T2는 초음파센서 2와 눈의 표면과의 거리의 2배를 초음파가 진행한 시간이므로, 초음파 센서 2와 눈의 표면과의 거리 (L2) = T2÷(2×T3) 이 된다.

따라서, 미리 설정된 값 L에서 L2값을 빼면, 눈이 쌓인 높이 D를 구할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 민감하게 변하는 온도가 반영된 초음파 속도를 측정하여 적설량(눈의 높이)을 계산할 수 있게 하였다.

즉, 2개의 초음파 센서 (54, 55)로 부터 지면 또는 눈의 표면까지의 거리 L1, L2에 대한 전파 시간(T1, T2)를 측정하여, 초음파속도 1/(T2-T2)을 구하고, 초음파 센서 2와 눈의 표면 까지의 거리 L2 [T2÷(2×T3)]를 구하여, 적설량 D 값 [L(고정값) - L2]을 구할 수 있도록 한 것이다.

이와 같이 본 발명의 적설량계(2)는 2개의 초음파 센서를 일정 거리 간격을 두고 설치하여, 순간 순간 변하는 대기 온도가 반영된 초음파 속도를 측정함으로서, 적설값의 정확도를 향상 시켰다.

적설량계(2)의 적설제어부(50)는 강우설량계(1)의 강우설량 제어부(40) 및 디지털 기록계(60)와 통신하여, 적설량계에서 측정한 적설량과 강우설량계에서 측정한 강우설량을 고려하여, 눈의 밀도등을 산출할 수 있게 하였다.

또한, 본 발명은 상기 정밀강우설량계 및 정밀적설량계와 통신하여 자료를 저장하고 외부와 통신하는 디지털기록계(60)를 구비할 수 있으며, 계측된 눈의 무게, 밀도, 적설량을 산출하여 방재시스템에 적용할 수 있도록 하였다. 또한, 방재 시스템은 미리 설정된 양에 따라 개인이나 담당자에게 SMS, 문자방송을 하고 다수에게는 마을방송, 안내방송, 경보방송 등을 자동으로 할 수 있게 하였다.

본 발명의 적설량을 측정하는 방법은 아래와 같다.

처음에, 온도 보상용 온도를 읽고, 2개의 초음파 센서의 위치 및 지면으로 부터의 높이(L)를 설정하여 저장한다.

초음파 센서 1과 2로 부터 지면 또는 눈의 표면(눈이 온 경우)까지의 전파시간 T1, T2의 값을 산출한 후, 전파시간의 차 ( T3 = T2 - T1 )값을 구한다.

위에서 구한 T3를 이용해서 초음파 센서 2로 부터 눈의 표면까지의 거리 L2 = T2/(2xT3)를 구하고, 적설값 D = L - L2를 구한다.

또한, 초음파 적설계에서 구한 적설값(눈의 높이)은 강우설량계에서 측정한 눈의 무게를 이용하여 눈의 밀도를 구할 수 있다.

즉, 강우설량계의 집설구 단면적에 초음파 적설계에서 구한 적설값을 곱하면 눈의 부피를 구할 수 있으며, 강우설량계에서 측정한 눈의 무게(질량)를 상기 부피로 나누면 눈의 밀도가 될 것이다.

구체적으로, 강우설량계에서 설수 무게를 측정하는 방법은 집설구의 지름이 200mm인 경우, 초음파 적설계에서 구한 적설값이 10mm이면, 집설구에 수집된 눈의 부피는 3.14 x 10cm x 10cm x 1cm = 314ml가 될 것이다..

또한, 전도되는 계량컵은 용량이 3.14ml (물의 비중은 1이므로 3.14g)가 될 때 전도되도록 하면, 전도시 발생하는 펄스가 10개면 (눈의 무게)는 31.4g이 될 것이다.

이와 같이, 적설계에서 구한 적설값으로 강우설량계에 싸인 눈의 부피와, 강우설량계에서 녹은 눈의 무게를 측정하면, 눈의 밀도를 구할 수 있을 것이다.

또 다른 방법으로, 강우설량계의 계량컵이 3.14(cm ³ = cc = ml)에 1펄스가 출력되게 하고, 집수구의 지름을 20cm로 제작하면, 집수구의 단면적은 10cm*10cm*3.14에 의하여 314 cm ² 이 되고, 1펄스가 발생한 경우에는 설수의 높이가 3.14cm ³ /314 cm ² = 0.01cm = 0.1mm가 된다.

즉, 강우설량계의 계량컵을 3.14cc에 1펄스가 출력되게 하고, 집수구의 지름을 20cm로 제작하면, 녹은 눈(설수)에 해당되는 높이는 1펄스당 0.1mm가 된다.

만약, 강우설량계에서 펄스가 155개 발생하면, 설수의 높이는 15.5mm (0.0155m)가 되며 녹은 눈의 무게는 1m ² 당 1m x 1m x 0.0155m x1000kg/m ³ (물의 밀도) = 15.5kg이 될 것이다.

이 경우 눈의 높이가 15.5cm (0.155m)라면 눈의 부피는 1m x 1m x 0.155m가 되어 0.155m ³ 이 되고, 밀도는 15.5kg ÷ 0.155m ³ = 100kg/m ³ 이 될 것이다.

또 다른 방법으로, 강우설량계로 눈의 무게를 측정하는 방법은 내린 눈을 녹혔을 때의 높이를 측정하고, 높이가 측정이되면 단면적에 높이를 곱하면 무게가 나오며, 눈의 무게는 입방미터이기 때문에 1m x 1m x 높이(강우설량계로 측정한)를 측정하는 것이다.

강우설량계에 적용하여 설명하면 원통의 집설구 지름이 200mm일 때, 1mm높이 이면 3.14 x 100 x 100 = 31.4cc이고 31.4g(물의 비중이 1이므로)이다. 이때 계량컵이 3.14cc에 1펄스가 출력이되게 강우설량계를 만들면 설수 높이를 0.1mm단위로 측정이 가능 합니다. 이런 강우설량계(0.1 unit)로 펄스가 155개 발생하면 설수의 높이는 15.5mm이고, 눈의 무게는1m x 1m x 15.5mm = 15.5kg.m² 이며, 이때의 적설이 15.5Cm라면 1m²의 부피를 구해서 무게를 나누면 밀도가 구해진다. (밀도 = 무게/부피)

이와 같이, 1) 강우설량계로 무게를 구하며(설수의 높이), 2) 적설량계로 부피를 구해서(눈의 높이) 3) 눈의 밀도를 구할 수 있다.

또한, 초음파적설계(2)에 의한 적설값과 강우수량계(1)의 집설구 히터와 수분감지센서히터의 작동은 아래와 같다.

초기에 집설구 히터(21)와 수분 감지센서 히터(31)를 OFF 한후, 리드 스위치에서 발생하는 펄스를 측정하여 강설량을 계수한다.

내부 온도와 기준값과의 차이에 따라 (내부온도와 히터량과의 기울기, 도 3 참조) 수분 감지 센서를 히팅하며, 수분이 감지되면 외부 온도와 기준값과의 차이에 따라(온도와 히터량과의 기울기 도 2 참조) 집설구를 히팅하며, 집설구 온도가 설정치 보다 높으면 집설구 히터를 OFF 하고, 설정치 이하면, 처음으로 돌아가 펄스가 카운트되는지를 검토한후 위의 순서도대로 작동하도록 하였다.

이와 같이 유속 완충구 내의 수분 감지 센서에서 수분을 감지하는 기능에 의하여, 집설구를 히팅함으로서 강우설량계의 신뢰성 및 정확성을 증가시켰다.

또한, 위의 순서도에서 수분 감지 센서에서 수분이 감지되지 않았으나, 초음파 적설계에서 적설값이 측정된 경우에는 순서도에서 보이는 것처럼 집설구 히팅 작업으로 진행하도록 하였다.

이와 같이, 수분이 감지되지않아도 초음파 적설계에서 측정된 적설값을 이용하여 집설구를 히팅하도록하여, 강우설량계의 신뢰성 및 정확성을 더욱 향상시켰다.

또한, 수분 감지 센서에서 수분이 감지되지도 않고, 적설계에서 적설값이 측정되지도 않으나, 외부 온도가 4℃이하인 경우에는 순서도에서 집설구 히팅 작업으로 진행한다.

이와 같이, 외부 온도가 4℃이하인 경우 (눈이 올 수 있는 환경), 수분 감지 센서에서 수분이 감지되지 않고 적설값이 측정되지 않아도, 집설구를 히팅함으로서, 강우설량계의 신뢰성 및 정확성을 더욱 향상시켰다.

본 발명은 기재된 구체적인 예에 대하여만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 수정할 수 있음은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

11: 유속 완충구 12: 계량컵
13: 영구 자석 14: 리드 스위치
15: 배수구 20: 집설구
21: 집설구 히터 22: 집설구 온도센서
23: 내부 온도센서 24: 외부 온도센서
25: 단열커버 30: 수분감지 센서
31: 수분감지센서 히터 40: 강우설량 제어부
50: 적설제어부 51: 적설보상용 온도센서
52: 설치대 53: 적설센서 가이드
54: 초음파센서 1 54: 초음파센서 2
60: 디지털 기록계