KR102404341B1 - Method and system for 3-dimensional shape management of tunnel and computer program for the same - Google Patents
Method and system for 3-dimensional shape management of tunnel and computer program for the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR102404341B1 KR102404341B1 KR1020220021033A KR20220021033A KR102404341B1 KR 102404341 B1 KR102404341 B1 KR 102404341B1 KR 1020220021033 A KR1020220021033 A KR 1020220021033A KR 20220021033 A KR20220021033 A KR 20220021033A KR 102404341 B1 KR102404341 B1 KR 102404341B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- tunnel
- measuring devices
- computing device
- dimensional shape
- measuring
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
- G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
- G01B21/04—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points
- G01B21/045—Correction of measurements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
- G01B21/20—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring contours or curvatures, e.g. determining profile
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
- G01B21/32—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring the deformation in a solid
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C7/00—Tracing profiles
- G01C7/06—Tracing profiles of cavities, e.g. tunnels
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B2210/00—Aspects not specifically covered by any group under G01B, e.g. of wheel alignment, caliper-like sensors
- G01B2210/58—Wireless transmission of information between a sensor or probe and a control or evaluation unit
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
터널의 3차원 형상 관리 방법은, 컴퓨팅 장치에 의하여 실행되는 것으로서, 상기 컴퓨팅 장치가 터널의 내공면에 설치된 복수 개의 측정장치로부터 상기 복수 개의 측정장치 각각의 위치정보를 수신하는 단계; 상기 컴퓨팅 장치가, 상기 복수 개의 측정장치 각각에 대하여 인접한 측정장치들의 위치를 통과하는 곡선을 생성하는 단계; 상기 컴퓨팅 장치가, 상기 위치정보에 기초하여, 상기 복수 개의 측정장치 각각에 대하여 인접한 측정장치들을 통과하는 상기 곡선상의 접선들을 이용하여 상기 복수 개의 측정장치의 보정좌표를 산출하는 단계; 및 상기 컴퓨팅 장치가 상기 복수 개의 측정장치의 보정좌표의 변화를 이용하여 터널의 내공면의 변위를 산출하는 단계를 포함할 수 있다. The three-dimensional shape management method of a tunnel is executed by a computing device, the computing device comprising: receiving, by the computing device, location information of each of the plurality of measurement devices from a plurality of measurement devices installed on an inner surface of the tunnel; generating, by the computing device, a curve passing through positions of adjacent measuring devices for each of the plurality of measuring devices; calculating, by the computing device, correction coordinates of the plurality of measuring devices using the tangent lines on the curve passing through adjacent measuring devices for each of the plurality of measuring devices, based on the location information; and calculating, by the computing device, the displacement of the inner hollow surface of the tunnel by using the change in the correction coordinates of the plurality of measurement devices.
Description
실시예들은 터널의 3차원 형상 관리 방법 및 시스템과 3차원 형상 관리를 위한 측정장치 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 실시예들은 센서 기반의 측정장치를 터널 내공면에 복수 개 설치하고, 각 측정장치로부터 수집된 각도 데이터 및 가속도, 회전, 온도 등의 추가 데이터를 이용하여 초기 설정 위치로부터 변경된 측정장치의 위치 좌표를 산출하고 이를 통해 터널의 변위를 측정하는 기술에 대한 것이다. Embodiments relate to a method and system for managing a three-dimensional shape of a tunnel, and a measuring device and a computer program for managing the three-dimensional shape. More specifically, the embodiments install a plurality of sensor-based measuring devices on the tunnel inner surface, and measure changed from the initial setting position using angle data collected from each measuring device and additional data such as acceleration, rotation, temperature, etc. It is about the technology of calculating the position coordinates of the device and measuring the displacement of the tunnel through this.
터널의 구축 또는 운용 과정에서, 장기간 사용으로 인한 노후화 또는 인접 굴착 공사의 영향 등으로 인하여 터널의 변형 또는 붕괴가 발생할 수 있다. 터널의 변형이나 붕괴가 발생하는 경우 막대한 재산상 또는 인명 피해가 발생할 수 있으므로, 터널의 변형을 신속하게 파악하여 대응하는 것이 중요하다. 또한, 공용 중인 터널의 경우, 유지관리 측면에서 터널의 거동을 지속적으로 살피기 위한 계측이 요구된다. During the construction or operation of the tunnel, deformation or collapse of the tunnel may occur due to deterioration due to long-term use or the influence of adjacent excavation work. In case of tunnel deformation or collapse, enormous property or human damage may occur. Therefore, it is important to quickly identify and respond to tunnel deformation. In addition, in the case of a public tunnel, measurement is required to continuously monitor the tunnel behavior in terms of maintenance.
터널의 형상을 관리하는 종래의 계측 방법으로는 아날로그 방식의 변위 센서와 각도 센서를 이용한 변위 계측법, 스트레인 게이지 및 로드셀을 이용한 변위 계측법 등과 같은 방식이 있다. As a conventional measurement method for managing the shape of a tunnel, there are methods such as a displacement measurement method using an analog displacement sensor and an angle sensor, a displacement measurement method using a strain gauge and a load cell, and the like.
그러나, 종래의 계측 장치는 장치의 설치 방법이 매우 복잡하고, 많은 종류의 아날로그 센서 및 각 센서와 연결되는 다수의 케이블이 센서별로 설치되어야 하므로 설치 면적이 크며, 그럼에도 불구하고 수집되는 데이터는 1차원 데이터에 불과하여 터널의 형상을 직관적으로 파악하기 힘든 어려움이 있다. 또한, 구조물 시공 후 뒤채움을 실시하여야 하는 개착 터널 공법의 경우, 좌우측 균등한 뒤채움에 따른 터널의 변형을 실시간으로 파악하는 것이 구조물의 안정에 중요하지만, 종래의 계측 방법으로는 터널의 실시간 거동을 파악하는데 어려움이 있어 왔다. However, the conventional measuring device has a large installation area because the installation method of the device is very complicated, and many types of analog sensors and a number of cables connected to each sensor must be installed for each sensor. Since it is just data, it is difficult to intuitively grasp the shape of the tunnel. In addition, in the case of the open tunnel method, which requires backfilling after construction of the structure, it is important to know in real time the deformation of the tunnel due to the equal backfilling on the left and right for the stability of the structure. There have been difficulties in figuring out
본 발명의 일 측면에 따르면, 내장된 센서를 응용하여 변위 측정이 가능한 측정장치를 터널의 내공면에 서로 이격하여 복수 개 설치하고, 변하지 않는 절대좌표 원점으로 설정된 기준원점에 대한 측정장치의 위치 변화를 터널 내공 단면의 횡방향 및/또는 종방향으로 측정함으로써 터널의 변형을 높은 신뢰도 및 정밀도로 측정할 수 있는 터널의 3차원 형상 관리 방법 및 시스템과, 터널의 3차원 형상 관리를 위한 측정장치 및 컴퓨터 프로그램을 제공할 수 있다. According to one aspect of the present invention, a plurality of measuring devices that can measure displacement by applying a built-in sensor are installed in a spaced apart from each other on the inner surface of the tunnel, and the position change of the measuring device with respect to the reference origin set as the unchanging absolute coordinate origin A three-dimensional shape management method and system for a tunnel that can measure the deformation of a tunnel with high reliability and precision by measuring in the transverse and/or longitudinal direction of the tunnel bore section, a measuring device for managing the three-dimensional shape of the tunnel, and A computer program may be provided.
본 발명의 일 측면에 따른 터널의 3차원 형상 관리 방법은, 컴퓨팅 장치에 의하여 실행되는 것으로서, 상기 컴퓨팅 장치가 터널의 내공면에 설치된 복수 개의 측정장치로부터 상기 복수 개의 측정장치 각각의 위치정보를 수신하는 단계; 상기 컴퓨팅 장치가 상기 복수 개의 측정장치 각각에 대하여 인접한 측정장치들의 위치를 통과하는 곡선을 생성하는 단계; 상기 컴퓨팅 장치가, 상기 위치정보에 기초하여, 상기 복수 개의 측정장치 각각에 대하여 인접한 측정장치들을 통과하는 상기 곡선상의 접선들을 이용하여 상기 복수 개의 측정장치의 보정좌표를 산출하는 단계; 및 상기 컴퓨팅 장치가 상기 복수 개의 측정장치의 보정좌표의 변화를 이용하여 터널의 내공면의 변위를 산출하는 단계를 포함한다. The method for managing a three-dimensional shape of a tunnel according to an aspect of the present invention is executed by a computing device, wherein the computing device receives location information of each of the plurality of measurement devices from a plurality of measurement devices installed on the inner hollow surface of the tunnel to do; generating, by the computing device, a curve passing through positions of adjacent measuring devices for each of the plurality of measuring devices; calculating, by the computing device, correction coordinates of the plurality of measuring devices using the tangent lines on the curve passing through adjacent measuring devices for each of the plurality of measuring devices, based on the location information; and calculating, by the computing device, the displacement of the inner hollow surface of the tunnel by using the change in the correction coordinates of the plurality of measurement devices.
일 실시예에서, 상기 위치정보를 수신하는 단계는, 상기 컴퓨팅 장치가, 미리 설정된 기준원점에 대한 상기 복수 개의 측정장치 각각의 위치 및 각도를 수신하는 단계를 포함한다. In an embodiment, the receiving of the location information includes receiving, by the computing device, the position and angle of each of the plurality of measurement devices with respect to a preset reference origin.
일 실시예에서, 상기 보정좌표를 산출하는 단계는, 상기 컴퓨팅 장치가, 상기 복수 개의 측정장치 각각에 대하여 인접한 측정장치들을 통과하는 곡선의 중심각을 산출하는 단계; 상기 컴퓨팅 장치가, 상기 곡선의 중심각에 기초하여 상기 복수 개의 측정장치 각각과 인접한 측정장치 사이의 접선 길이를 산출하는 단계; 상기 컴퓨팅 장치가, 상기 접선 길이 및 상기 기준원점에 대한 인접한 측정장치들의 각도를 이용하여 인접한 측정장치로부터 추정된 접선의 교점 위치를 산출하는 단계; 및 상기 컴퓨팅 장치가, 상기 교점 위치를 이용하여 상기 복수 개의 측정장치 각각의 보정좌표를 산출하는 단계를 포함한다.In an embodiment, the calculating of the correction coordinates may include: calculating, by the computing device, a central angle of a curve passing through adjacent measuring devices with respect to each of the plurality of measuring devices; calculating, by the computing device, a tangent length between each of the plurality of measuring devices and an adjacent measuring device based on the central angle of the curve; calculating, by the computing device, an intersection position of a tangent line estimated from an adjacent measuring device using the tangent length and the angles of the adjacent measuring devices with respect to the reference origin; and calculating, by the computing device, correction coordinates of each of the plurality of measurement devices by using the intersection position.
일 실시예에서, 상기 터널의 내공면의 변위를 산출하는 단계는, 상기 컴퓨팅 장치가, 상기 복수 개의 측정장치 각각에 대한 복수 회의 측정을 통해 얻어진 보정좌표에서 최소제곱법을 이용하여 미리 설정된 신뢰 구간을 제외한 보정좌표를 변위 산출에서 제외시키는 단계를 포함한다. In one embodiment, the calculating of the displacement of the inner hollow surface of the tunnel includes, by the computing device, a preset confidence interval using the least squares method in the correction coordinates obtained through a plurality of measurements for each of the plurality of measurement devices. and excluding the correction coordinates from the displacement calculation.
일 실시예에서, 상기 터널의 내공면의 변위를 산출하는 단계는, 상기 컴퓨팅 장치가, 상기 측정장치의 설치 환경에 대하여 미리 설정된 오차 보정 함수를 적용하여 상기 복수 개의 측정장치 각각의 보정좌표에 대한 오차를 보정하는 단계를 포함한다. In one embodiment, the calculating of the displacement of the inner hollow surface of the tunnel includes, by the computing device, an error correction function preset with respect to the installation environment of the measuring device for the correction coordinates of each of the plurality of measuring devices. and correcting the error.
일 실시예에서, 상기 센서장치는 가속도 센서 및 각속도 센서를 포함한다. 이때, 상기 터널의 내공면의 변위를 산출하는 단계는, 상기 컴퓨팅 장치가, 상기 가속도 센서에 의하여 측정된 상기 측정장치의 가속도를 이용하여 상기 자이로 센서를 이용하여 측정된 상기 측정장치의 각도에 대한 오차를 보정하는 단계를 포함한다.In one embodiment, the sensor device includes an acceleration sensor and an angular velocity sensor. In this case, the calculating of the displacement of the inner hollow surface of the tunnel includes, by the computing device, the angle of the measuring device measured using the gyro sensor using the acceleration of the measuring device measured by the acceleration sensor. and correcting the error.
본 발명의 일 측면에 따른 컴퓨터 프로그램은 하드웨어와 결합되어 전술한 실시예들에 따른 터널의 3차원 형상 관리 방법을 실행하기 위한 것으로서 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 저장된 것일 수 있다.The computer program according to an aspect of the present invention is combined with hardware to execute the three-dimensional shape management method of the tunnel according to the above-described embodiments, and may be stored in a computer-readable medium.
본 발명의 일 측면에 따른 터널의 3차원 형상 관리 시스템은, 터널의 내공면에 설치된 복수 개의 측정장치와 통신하며 동작하도록 구성된 컴퓨팅 장치를 포함한다. A three-dimensional shape management system for a tunnel according to an aspect of the present invention includes a computing device configured to operate while communicating with a plurality of measuring devices installed on an inner hollow surface of the tunnel.
일 실시예에서, 상기 컴퓨팅 장치는, 상기 복수 개의 측정장치로부터 상기 복수 개의 측정장치 각각의 위치정보를 수신하도록 구성된 통신부; 실행 가능한 명령어가 저장된 메모리; 상기 메모리 및 상기 통신부와 통신 가능하게 연결된 프로세서를 포함한다. 이때 상기 프로세서는, 상기 명령어를 실행함으로써, 상기 복수 개의 측정장치 각각에 대하여 인접한 측정장치들의 위치를 통과하는 곡선을 생성하고, 상기 위치정보에 기초하여, 상기 복수 개의 측정장치 각각에 대하여 인접한 측정장치들을 통과하는 상기 곡선상의 접선들을 이용하여 상기 복수 개의 측정장치의 보정좌표를 산출하며, 상기 복수 개의 측정장치의 보정좌표의 변화를 이용하여 터널의 내공면의 변위를 산출하도록 구성된다.In one embodiment, the computing device, the communication unit configured to receive the location information of each of the plurality of measurement devices from the plurality of measurement devices; memory in which executable instructions are stored; and a processor communicatively connected to the memory and the communication unit. At this time, by executing the command, the processor generates a curve passing through the positions of the adjacent measuring devices for each of the plurality of measuring devices, and based on the location information, the adjacent measuring devices for each of the plurality of measuring devices It is configured to calculate the correction coordinates of the plurality of measuring devices by using the tangents on the curve passing through them, and to calculate the displacement of the inner hollow surface of the tunnel by using the change in the correction coordinates of the plurality of measuring devices.
일 실시예에 따른 터널의 3차원 형상 관리 시스템은, 상기 복수 개의 측정장치를 더 포함한다. The three-dimensional shape management system of a tunnel according to an embodiment further includes the plurality of measuring devices.
본 발명의 일 측면에 따른 측정장치는, 터널의 내공면에 설치되어 터널의 3차원 형상을 측정하도록 구성된 것으로, 미리 설정된 기준원점에 대한 상기 측정장치의 각도를 포함하는 위치정보를 측정하도록 구성된 센서부, 프로세서 및 통신부를 포함하는 센서모듈; 및 상기 센서모듈을 탑재하도록 구성된 보호케이스를 포함한다. 이때, 상기 프로세서는, 상기 센서부에 의해 시간 간격을 두고 측정된 위치정보들을 각각 상기 측정장치와 통신 가능하게 연결된 또 다른 측정장치 또는 컴퓨팅 장치에 전송하도록 상기 통신부 및 상기 센서부를 제어하도록 구성된다. A measuring device according to an aspect of the present invention is a sensor configured to measure a three-dimensional shape of a tunnel by being installed on an inner hollow surface of a tunnel, and to measure position information including an angle of the measuring device with respect to a preset reference origin a sensor module including a unit, a processor and a communication unit; and a protective case configured to mount the sensor module. In this case, the processor is configured to control the communication unit and the sensor unit to transmit the position information measured at a time interval by the sensor unit to another measuring device or computing device communicatively connected to the measuring device, respectively.
일 실시예에 따른 측정장치는, 터널의 내공면에 부착되도록 구성된 플레이트; 및 상기 보호케이스의 일면에 결합되며, 자성에 의해 상기 플레이트에 부착되도록 구성된 자석을 더 포함한다. A measuring device according to an embodiment includes a plate configured to be attached to the inner hole surface of a tunnel; and a magnet coupled to one surface of the protective case and configured to be attached to the plate by magnetism.
본 발명의 일 측면에 따르면, 위치가 변하지 않는 터널 내의 기준원점을 설정하고 복수 개의 측정장치를 터널 내공면을 따라 종방향 및/또는 횡방향으로 서로 이격하여 설치하며, 각각의 측정장치는 브릿지 방향의 케이블을 통한 유선 연결 및/또는 무선 통신 연결에 의해 데이터 송수신이 가능하도록 구성하여, 기준원점에 대한 각 측정장치의 초기 위치로부터의 변경에 따른 변위를 산출할 수 있으며, 복수의 측정장치들의 변위 분포를 통해 터널의 3차원 거동을 파악할 수 있다. According to one aspect of the present invention, a reference origin in a tunnel whose position does not change is set, and a plurality of measuring devices are installed to be spaced apart from each other in the longitudinal and/or lateral directions along the tunnel inner surface, and each measuring device is located in the bridge direction. By configuring data transmission/reception possible by wired connection and/or wireless communication connection through a cable of Through the distribution, the three-dimensional behavior of the tunnel can be grasped.
본 발명의 일 측면에 따른 측정장치 및 이를 포함하는 터널의 3차원 형상 관리 시스템은 장비의 체결 및 구축이 용이하며, 이를 이용하여 높은 신뢰도 및 정밀도로 터널의 3차원 거동을 분석할 수 있고, 측정장치들의 변위 분포를 통하여 외력으로 인한 터널의 변형이나 붕괴와 같은 위험 상황을 실시간으로 인지 및 예측할 수 있는 이점이 있다. A measuring device and a three-dimensional shape management system for a tunnel including the measuring device according to an aspect of the present invention are easy to fasten and construct equipment, and by using this, it is possible to analyze the three-dimensional behavior of the tunnel with high reliability and precision, and to measure There is an advantage of real-time recognition and prediction of dangerous situations such as tunnel deformation or collapse due to external forces through the displacement distribution of devices.
도 1a 내지 1c는 일 실시예에 따른 터널의 3차원 형상 관리 시스템이 적용되는 터널의 예시적인 형태를 나타내는 개념도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 터널의 3차원 형상 관리 방법의 각 단계를 나타내는 순서도이다.
도 3a 내지 3c는 일 실시예에 따른 터널의 3차원 형상 관리 방법에서 각 측정장치의 측정값으로부터 터널의 내공변위를 산출하는 과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 터널의 3차원 형상 관리 시스템의 측정장치의 구성을 나타내는 개략적인 블록도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 터널의 3차원 형상 관리 시스템의 측정장치의 하드웨어 구성을 나타내는 개념도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 터널의 3차원 형상 관리 시스템의 구성을 나타내는 개략적인 블록도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 터널의 3차원 형상 관리 방법에서 수집된 데이터로부터 신뢰 구간에 따른 중심 데이터를 추출하는 것을 설명하기 위한 예시적인 그래프이다.
도 8은 일 실시예에 따른 터널의 3차원 형상 관리 방법에서 데이터를 보정하는 것을 설명하기 위한 예시적인 그래프이다.
도 9는 일 실시예에 따른 터널의 3차원 형상 관리 방법에서 측정 각도의 오차를 보정하는 과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 10a 및 10b는 일 실시예에 따른 터널의 3차원 형상 관리 방법에서 터널의 내공변위를 실시간으로 분석하는 것을 설명하기 위한 개념도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 터널의 3차원 형상 관리 방법에서 일부 측정장치가 사용 불가능한 경우 측정장치의 거동 범위를 예측하는 것을 설명하기 위한 개념도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 터널의 3차원 형상 관리 방법에서 터널의 종방향으로 배열된 측정장치들을 이용하여 3차원 형상 관리를 수행하는 것을 설명하기 위한 개념도이다. 1A to 1C are conceptual diagrams illustrating exemplary shapes of a tunnel to which a three-dimensional shape management system of a tunnel according to an embodiment is applied.
2 is a flowchart illustrating each step of a method for managing a three-dimensional shape of a tunnel according to an embodiment.
3A to 3C are conceptual diagrams for explaining a process of calculating an inward displacement of a tunnel from a measurement value of each measuring device in a method for managing a three-dimensional shape of a tunnel according to an exemplary embodiment.
4 is a schematic block diagram illustrating a configuration of a measuring device of a three-dimensional shape management system for a tunnel according to an embodiment.
5 is a conceptual diagram illustrating a hardware configuration of a measuring device of a three-dimensional shape management system for a tunnel according to an embodiment.
6 is a schematic block diagram illustrating a configuration of a three-dimensional shape management system for a tunnel according to an embodiment.
7 is an exemplary graph for explaining extracting central data according to a confidence interval from data collected in a method for managing a three-dimensional shape of a tunnel according to an embodiment.
8 is an exemplary graph for explaining data correction in a method for managing a three-dimensional shape of a tunnel according to an embodiment.
9 is a conceptual diagram illustrating a process of correcting an error of a measurement angle in a method for managing a three-dimensional shape of a tunnel according to an exemplary embodiment.
10A and 10B are conceptual diagrams for explaining real-time analysis of the inward displacement of a tunnel in a method for managing a three-dimensional shape of a tunnel according to an embodiment.
11 is a conceptual diagram for explaining predicting a behavioral range of a measuring device when some measuring devices are unavailable in a method for managing a three-dimensional shape of a tunnel according to an embodiment.
12 is a conceptual diagram for explaining a 3D shape management using measuring devices arranged in a longitudinal direction of a tunnel in a method for managing a 3D shape of a tunnel according to an embodiment.
이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 살펴본다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1a 내지 1c는 일 실시예에 따른 터널의 3차원 형상 관리 시스템이 적용되는 터널의 예시적인 형태를 나타내는 개념도이다. 1A to 1C are conceptual diagrams illustrating exemplary shapes of a tunnel to which a three-dimensional shape management system of a tunnel according to an embodiment is applied.
도 1a를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 터널의 3차원 형상 관리 시스템은 터널(10)의 내공면에 배치되는 복수 개의 측정장치(100)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 측정장치(100)는 측정모듈(110) 및 상기 측정모듈(110) 사이를 전기적으로 연결하는 케이블(120)을 포함할 수 있다. 측정모듈(110)은 측점에 해당하는 터널(10) 내의 내공면의 각 지점에 부착되며, 내공면의 접선 방향의 각도 측정을 위해 기준원점에 대한 각도를 측정할 수 있도록 구성된 하나 이상의 각도 센서를 포함할 수 있다. 측정모듈(110)의 구체적인 형태에 대해서는 상세히 후술한다. Referring to FIG. 1A , the system for managing a three-dimensional shape of a tunnel according to embodiments of the present invention may include a plurality of
각각의 측정장치(100)는 터널의 내공면을 따라 배치되며, 각 측정장치(100)의 측정모듈(110)이 서로 이격된 위치에 위치하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 측정장치(100)는 도면에 도시된 것과 같이 터널(10)의 길이 방향과 직교하는 방향(즉, 횡방향)의 단면에 배열될 수 있으나, 이는 예시적인 것으로, 실시예들에서 측정장치(100)는 터널 내공면에서 횡방향(즉, 터널(10)의 길이 방향과 직교하는 방향) 및/또는 종방향(즉, 터널(10)의 길이 방향)을 따라 복수 개가 배열될 수 있다. Each of the
본 발명의 실시예들에 따른 터널의 3차원 형상 관리 시스템이 적용될 수 있는 터널의 형태는 도 1a에 도시된 터널(10)로 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 터널의 3차원 형상 관리 시스템은 도 1b에 도시된 것과 같이 다른 상이한 형태의 터널(11)에 적용될 수도 있고, 또한 도 1c에 도시된 것과 같이 복수 개의 내공면을 갖는 터널(12)에 적용될 수도 있다. The shape of the tunnel to which the three-dimensional shape management system of the tunnel according to the embodiments of the present invention can be applied is not limited to the
이하의 본 명세서에서는, 총 N개의 측정장치가 설치되는 형태의 터널의 3차원 형상 관리 시스템에 대하여 설명하며(N은 임의의 자연수이다), 터널 내공면에 설치된 각 측정장치(100)는 임의의 기준점으로부터 인접한 순서에 따라 n번, n+1번, n+2번 측정장치 등으로 지칭된다(n은 임의의 자연수이다). Hereinafter, in the present specification, a three-dimensional shape management system for a tunnel in which a total of N measuring devices are installed (N is an arbitrary natural number) will be described, and each
도 2는 일 실시예에 따른 터널의 3차원 형상 관리 방법의 각 단계를 나타내는 순서도로서, 본 발명의 실시예들에 따른 터널의 3차원 형상 관리 방법은 3차원 형상 관리 시스템에 의해 수행될 수 있으며, 이때 3차원 형상 관리 시스템은 서버, 개인용 컴퓨터, 소정의 애플리케이션이 실행되는 스마트폰과 같은 이동 통신 단말기 등의 컴퓨팅 장치를 포함할 수 있다. 2 is a flowchart illustrating each step of a method for managing a three-dimensional shape of a tunnel according to an embodiment. The method for managing a three-dimensional shape of a tunnel according to embodiments of the present invention may be performed by a three-dimensional shape management system. , In this case, the 3D shape management system may include a computing device such as a server, a personal computer, and a mobile communication terminal such as a smart phone in which a predetermined application is executed.
도 1a 및 도 2를 참조하면, 먼저 터널의 내공면 내에 복수 개의 측정장치(100)를 설치할 수 있다(S1). 다음으로, 각 측정장치(100)의 초기를 측정할 수 있다(S2). 본 발명의 실시예들에서, 측정장치(100)의 초기 위치란 터널(10) 내의 특정 지점 또는 터널(10)과 관련된 환경의 특정 지점에서 위치가 변하지 않을 것으로 생각되는 소정의 기준원점을 설정하고 상기 기준원점에 대해 상대적으로 정의될 수 있다. Referring to FIGS. 1A and 2 , first, a plurality of measuring
예를 들어, 터널(10) 내공면의 가장자리의 지점, 터널(10) 내 공간의 어느 한 지점 또는 복수의 측정장치(100) 중 어느 한쪽 끝 또는 양쪽 끝에 위치한 측정장치(100) 등을 기준원점으로 설정하고, 광파 측량 또는 라이다(LiDAR) 측량 등을 통하여 각 측정장치(100)의 설치 위치를 위치정보로 습득할 수 있다(S2). 그러나, 기준원점의 설정과 기준원점에 대한 상대적인 위치 측정은 다양한 방식으로 이루어질 수 있으며, 본 명세서에 기재된 것으로 한정되지 않는다. For example, the point of the edge of the inner hollow surface of the
복수 개의 측정장치(100) 각각은 주기적으로 자신의 위치정보를 측정하도록 구성된다. 일 실시예에서, 각 측정장치(100)의 위치정보란 기준원점을 절대좌표의 원점으로 하는 좌표계에서의 기준원점에 대한 각 측정장치(100)의 각도를 포함할 수 있다. 이때, 실시예들에 따른 터널의 3차원 형상 관리 방법은 각 측정장치(100)에 대하여 이의 인접 측정장치(100)들의 위치를 통과하는 곡선을 생성하고, 이러한 곡선에서 인접 측정장치(100)들을 통과하는 접선을 이용하여 각 측정장치(100)의 보정좌표를 산출하며, 이와 같이 산출되는 보정좌표가 초기 좌표로부터 변경된 좌표로 이동하는 변위를 통하여 터널(10)의 3차원 형상 변화, 즉, 터널의 내공변위를 측정할 수 있다. Each of the plurality of measuring
이상의 과정에 대하여 도 3a 내지 3c를 참조하여 상세히 설명한다. The above process will be described in detail with reference to FIGS. 3A to 3C.
도 3a를 참조하면, 기준원점에 대한 초기 위치가 (xn, yn)인 n번 측정장치, 초기 위치가 (xn+1, yn+1)인 n+1번 측정장치, 및 초기 위치가 초기 위치가 (xn+2, yn+2)인 n+2번 측정장치가 서로 인접하여 위치하며, 이 중 n+1번 측정장치의 변위를 산출하고자 하는 것으로 가정한다. 이때, 먼저 서로 인접한 이들 측정장치의 위치를 통과하는 곡선을 생성할 수 있다. 각 측정장치의 위치는 설명의 편의를 위하여 단순히 측점으로도 지칭한다. 즉, n번 측점, n+1번 측점 및 n+2번 측점을 지나는 곡선을 설정할 수 있다. Referring to FIG. 3A , the nth measurement device having an initial position of (x n , y n ) with respect to the reference origin, the n+1 measuring device having an initial position of (x n+1 , y n+1 ), and the initial It is assumed that the n+2 measuring device whose initial position is (x n+2 , y n+2 ) is located adjacent to each other, and it is assumed that the displacement of the n+1 measuring device is calculated. In this case, it is possible to first generate a curve passing through the positions of these measuring devices adjacent to each other. The location of each measuring device is also simply referred to as a point for convenience of description. That is, a curve passing through the n-th station, the n+1 point, and the n+2 station can be set.
일 실시예에서 인접한 측점들을 통과하는 곡선은 반지름이 일정한 단곡선일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 터널의 3차원 형상 관리 방법이 적용되는 구조물의 형상에 따라 단곡선이 아닌 완화곡선 또는 다른 선형, 비선형의 곡선이 설정될 수도 있다. In an embodiment, the curve passing through the adjacent point points may be a single curve having a constant radius, but is not limited thereto, and depending on the shape of the structure to which the three-dimensional shape management method of the tunnel is applied, a spiral curve or other linear curve other than a single curve , a non-linear curve may be set.
먼저, n+1번 측정장치의 위치를 중심으로 하여 서로 인접한 세 측점을 지나는 곡선의 중심점의 위치를 산출할 수 있다. 예컨대, 곡선의 중심점의 좌표 (cx, cy)는 하기 수학식 1에 의해 산출될 수 있다. First, it is possible to calculate the position of the center point of the curve passing through three adjacent points with the position of the n+1 measuring device as the center. For example, the coordinates (cx, cy) of the center point of the curve may be calculated by
[수학식 1][Equation 1]
상기 수학식 1에서 d1은 n번 측점과 n+1번 측점을 지나는 직선의 기울기를 나타내며, d2는 n+1번 측점과 n+2번 측점을 지나는 직선의 기울기를 나타낸다.In
이때, 세 측점을 지나는 곡선의 중심각도는 곡선의 중심점 C로부터 n번 측점 방향의 벡터를 Vn, 곡선의 중심점 C로부터 n+2번 측점 방향의 벡터를 Vn+2라 할 경우, 두 벡터의 내적공식에 따라 하기 수학식 2와 같이 산출될 수 있다. At this time, the central angle of the curve passing through the three points is V n from the center point C of the curve to the nth point, and V n +2 from the center point C of the curve to the n+2 point. It can be calculated as in
[수학식 2][Equation 2]
상기 수학식 2에서 D은 두 벡터의 내적 를 나타내며, 은 벡터 Vn의 크기를 나타내고, 는 벡터Vn+2의 크기를 나타낸다. In
이때, 도 3b를 참조하면, 서로 인접한 세 측점을 연결하는 곡선의 반지름을 R이라 할 경우, 좌표보정의 대상인 n+1번 측점(즉, n+1번 측정장치 위치)과 인접한 n번 측점 및 n+2번 측점 각각을 통과하는 곡선상의 접선을 정의할 수 있다. 이러한 접선의 길이 A는 곡선의 중심각을 반으로 나누며 중심점 및 각 인접 측점을 꼭지점으로 하는 삼각형의 한 변의 길이로서 곡선의 중심각 및 반지름을 이용하여 하기 수학식 3과 같이 산출될 수 있다. At this time, referring to FIG. 3B , when the radius of the curve connecting three adjacent points is R, the n+1 point (ie, the location of the n+1 measuring device) and the nth point adjacent to the coordinate correction target and We can define a tangent on the curve passing through each of the n+2 points. The length A of the tangent is the length of one side of a triangle that divides the central angle of the curve in half and has the central point and each adjacent point as a vertex, and can be calculated as in
[수학식 3][Equation 3]
도 3b에서 IP는 보정 대상 측점(즉, n+1번 측정장치 위치)과 인접한 측점을 통과하는 접선들의 교점으로, n+1번 측정장치의 보정좌표를 나타낸다. 이때, 인접한 측정장치들에 의해 수집된 각 측정장치의 위치정보(예컨대, 기준원점에 대한 각도)와 전술한 접선 길이를 이용하여, 각 인접 측점의 위치로부터 해당 측정장치에서 측정된 각도로 접선 길이 A만큼 연장하여 산출된 교점 IP 위치를 산출하고, 양 방향의 인접 측점들로부터 산출된 교점 위치들을 이용하여 교점 IP의 최종 위치(즉, n+1번 측점의 보정좌표)를 산출할 수 있다. In FIG. 3B , IP is the intersection of the tangent lines passing through the calibration target point (ie, the location of the n+1 measuring device) and the adjacent point, and represents the calibration coordinates of the n+1 measuring device. At this time, using the position information (eg, the angle with respect to the reference origin) of each measuring device collected by the adjacent measuring devices and the aforementioned tangent length, the tangent length from the position of each adjacent measuring device to the angle measured by the measuring device It is possible to calculate the calculated intersection IP position by extending by A, and calculate the final position of the intersection IP (ie, the corrected coordinates of the n+1 point) using the intersection positions calculated from adjacent points in both directions.
예를 들어, n번 측점의 위치 (xn, yn) 및 각도 θn를 이용하여 산출된 교점 위치 IPn과, n+2번 측점의 위치 (xn+2, yn+2) 및 각도 θn+2를 이용하여 산출된 교점 위치 IPn+2는 각각 하기 수학식 4와 같이 산출될 수 있다. IPn과 IPn+2는 접선 길이 A 및 기준원점에 대한 각 인접 측정장치의 각도를 이용하여 각 인접 측정장치로부터 추정된 접선의 교점 위치를 나타낸다. For example, the intersection position IP n calculated using the position (x n , y n ) and the angle θ n of the nth station, the position of the n+2 station (x n+2 , y n+2 ) and The intersection point IP n+2 calculated using the angle θ n+2 may be calculated as in
[수학식 4][Equation 4]
이때, n+1번 측정장치의 보정좌표인 교점 IP는 수학식 4의 IPn 및 IPn+2를 이용하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 교점 IP는 IPn 및 IPn+2의 내분점으로 결정될 수 있다. In this case, the intersection IP, which is the correction coordinate of the n+1 measurement device, may be determined using IP n and IP n+2 of Equation 4 (4). For example, in an embodiment, the intersection IP may be determined as an inner division of IP n and IP n+2 .
터널의 내공면에 설치된 1번부터 N번까지의 복수 개의 측정장치들 각각을 대상으로, 각 측정장치의 인접 측정장치들을 통과하는 곡선 및 이들 인접 측정장치들을 통과하는 곡선의 접선을 통해 인접한 측정장치들로부터 접선 길이만큼 연장하여 추정된 교점 위치를 산출하고, 인접 측정장치들로부터 추정된 교점 위치를 이용하여 인접 측정장치들 사이에 위치하는 대상 측정장치의 보정좌표를 설정할 수 있다. 배열된 측점들의 양 끝에 해당하는 1번 측점과 N번 측점은 터널 단면의 양 끝단이므로 회전이 가능한 힌지점으로 설정할 수 있다. For each of the plurality of measuring devices from 1 to N installed on the inner surface of the tunnel, the adjacent measuring device through the curve passing through the adjacent measuring devices of each measuring device and the tangent of the curve passing through these adjacent measuring devices It is possible to calculate an estimated intersection position by extending the length of the tangent line from each other, and set correction coordinates of a target measurement device located between adjacent measurement devices using the estimated intersection positions from the adjacent measurement devices.
이때, 터널 내공면의 형상 변형이 일어남에 따라 n+1번 측점의 인접 측점들로부터 측정되는 각도가 변경되면, 이를 기초로 n+1번 측점의 보정좌표를 변경함으로써 보정좌표의 변경에 따른 터널 내공면의 변위를 산출할 수 있다. At this time, if the angle measured from the adjacent points of the n+1 point is changed as the shape of the tunnel interior surface is deformed, the correction coordinates of the n+1 point are changed based on this, and the tunnel according to the change of the correction coordinates The displacement of the inner hollow surface can be calculated.
예를 들어, 도 3c를 참조하면, n번 측정장치에서 측정되는 기준원점에 대한 각도가 초기각도 θn 으로부터 θ'n으로 변경되었다고 가정한다. 위치가 변경된 n번 측정장치로부터 추정된 접선의 교점 위치인 IP'n을 산출하기 위해서는, n번 측점을 통과하는 변경된 접선 An, 및 n번 측점과 IP'n을 꼭지점으로 하는 사각형의 중심각도 In을 산출하여야 한다. For example, referring to FIG. 3C , it is assumed that the angle with respect to the reference origin measured by the n-th measuring device is changed from the initial angle θ n to θ′ n . In order to calculate IP' n , which is the location of the intersection of the tangent line estimated from the n-th measuring device with the changed position, the changed tangent A n passing through the n-th station, and the central angle of the rectangle with the n-th station and IP' n as the vertices. I n should be calculated.
이를 위하여, n번 측점, n+1번 측점, n+2번 측점을 지나는 곡선의 길이 B는 터널 내측 내공면의 길이에 해당하는 것으로서 재료의 신축이 발생하지 않는 한 고정값으로 가정한다. 예를 들어, 곡선의 길이 B는 하기 수학식 5에 의해 산출될 수 있다. For this purpose, the length B of the curve passing through the nth station, the n+1st station, and the n+2nd point corresponds to the length of the inner hollow surface of the tunnel and is assumed to be a fixed value unless the material is stretched. For example, the length B of the curve may be calculated by
[수학식 5][Equation 5]
터널을 구성하는 재료의 신축에 따른 보정은 측정장치에 내장된 온도센서나 압전센서를 적용하여 보정하거나, 또는 각 측점 중 가장 끝에 위치한 1번 및 N번 측점의 좌표를 이용하여 보정할 수 있다. 예를 들어, 특정 온도 또는 압력 수치에 상응하는 오차 보정 함수를 미리 설정하여 두고, 센서를 사용하여 측정된 온도 또는 압력에 상응하는 오차 보정 함수에 곡선 길이 B를 대입하는 등의 방식으로 보정을 실시할 수 있다. 또는, 1번 및 N번 측점의 위치정보를 통해 양 끝의 측점 사이의 직선길이 변화를 산출하고, 이러한 직선길이 변화에 터널의 직경에 따른 변환계수를 곱하여 곡선 길이 B에 대한 보정을 실시할 수도 있다. The correction according to the expansion and contraction of the material constituting the tunnel can be corrected by applying the temperature sensor or piezoelectric sensor built into the measuring device, or by using the coordinates of the No. 1 and No. N points located at the end of each point. For example, the error correction function corresponding to a specific temperature or pressure value is set in advance, and the correction is performed by substituting the curve length B into the error correction function corresponding to the temperature or pressure measured using the sensor. can do. Alternatively, it is also possible to calculate the change in the straight line length between the stations at both ends through the location information of the No. 1 and No. N points, and to correct the curve length B by multiplying the change in the straight line length by a conversion factor according to the diameter of the tunnel. have.
본 실시예에서는 터널 내측 내공면의 길이 B는 고정값으로 취급하는 경우의 좌표 계산에 대하여 설명한다. In this embodiment, the coordinate calculation in the case where the length B of the inner hollow surface of the tunnel is treated as a fixed value will be described.
도 3b에 도시된 것과 같이, 초기 위치에서 n번 및 n+2번 측점을 지나는 현과 접선 A가 이루는 각은 I/2이며, n번 측점의 각도가 θn 으로부터 θ'n으로 변경되었을 경우 변경된 접선 An과 전술한 현이 이루는 각을 In/2라 할 경우, In은 하기 수학식 6과 같이 산출될 수 있다. As shown in Figure 3b, the angle between the chord and the tangent A passing through the nth and n+2 stations at the initial position is I/2, and the angle of the nth station is changed from θ n to θ' n . When the angle between the tangent line A n and the aforementioned chord is I n /2, I n may be calculated as in
[수학식 6][Equation 6]
인접한 측점들을 통과하는 곡선길이 B가 일정하다고 가정하면, 변경된 n번 측점의 각도로부터 n번 측점을 일 방향의 꼭지점으로 가지며 이에 대한 접선의 각도가 n번 측점의 변경된 각도 θ'n인 곡선; 및 위 곡선의 길이 B와 중심각 In에 의해 이와 대각선 방향의 꼭지점 위치가 정의되는 부채꼴을 정의할 수 있고, 이러한 부채꼴의 호 B를 구하는 수학식5를 통하여 반지름 Rn을 구할 수 있다. 다음으로, 수학식 3에 Rn을 대입하여 변경된 접선 길이 An을 산출할 수 있다.Assuming that the curve length B passing through adjacent points is constant, the curve has the nth station as a vertex in one direction from the changed angle of the nth station, and the angle of the tangent to it is the changed angle θ' n of the nth station; And it is possible to define a sector in which the position of the vertex in the diagonal direction is defined by the length B and the central angle I n of the above curve, and the radius R n can be obtained through
따라서, n번 측점의 변경된 각도로 접선 길이 An만큼 연장함으로써 추정되는 접선 교점 IP'n의 위치는, n번 측점의 변경된 각도 θ'n 및 변경된 접선 길이 An을 이용하여 하기 수학식 7에 따라 산출할 수 있다. Accordingly, the position of the tangent intersection IP' n estimated by extending the tangent length A n at the changed angle of the n-th station is in
[수학식 7][Equation 7]
동일한 방식으로, 인접 측점 중 또 다른 측점인 n+2번 측점의 초기각도 θn+2 이 θ'n+2으로 변경되었을 경우 n+2번 측점으로부터 접선 교점의 추정된 위치 IP'n+2를 산출할 수 있다. 즉, 초기 위치에서 n번 및 n+2번 측점을 지나는 현과 n+2번 측점을 통과하는 변경된 접선이 이루는 각은 In+2/2라 하면, In+2는 하기 수학식 8과 같이 산출할 수 있다. In the same way, when the initial angle θ n+2 of station n+2, which is another station among adjacent stations, is changed to θ' n+2 , the estimated position of the tangent intersection from station n+2 IP' n+2 can be calculated. That is, if the angle formed by the chord passing through the n and n+2 points from the initial position and the changed tangent passing through the n+2 point is I n+2 /2, I n+2 is as shown in
[수학식 8][Equation 8]
전술한 것과 같이 곡선길이 B은 일정하다고 가정할 경우, 수학식 5에 In+2을 대입하여 n+2번 측점을 통과하며 이에 대한 접선의 각도가 n+2번 측점의 변경된 각도 θ'n+2인 곡선의 반지름 Rn+2을 구할 수 있다. 다음으로, 수학식 3에 Rn+2을 대입하여 변경된 접선 길이 An+2을 산출할 수 있다.As described above, assuming that the curve length B is constant, by substituting I n+2 in
따라서, n+2번 측점의 변경된 각도로부터 추정되는 교점 IP'n+2의 위치는 n+2번 측점의 변경된 각도 θ'n 및 변경된 접선 길이 An+2를 이용하여 하기 수학식 9에 따라 산출할 수 있다. Accordingly, the position of the intersection IP' n+2 estimated from the changed angle of the n+2 point is determined by the following
[수학식 9][Equation 9]
다음으로, 인접 측점들의 변경된 각도로부터 추정되는 접선의 교점 좌표 IP'n와 IP'n+2를 이용하여 측정 대상인 n+1번 측점의 보정좌표 IP'n+1을 산출할 수 있다. 예를 들어, IP'n+1은 IP'n 및 IP'n+2의 내분점으로 결정될 수 있다. Next, the correction coordinates IP' n+1 of the measurement target point n+1 can be calculated by using the tangent intersection coordinates IP' n and IP' n+2 estimated from the changed angles of the adjacent points. For example, IP' n+1 may be determined as an internal division of IP' n and IP' n+2 .
수학식 1 내지 수학식 9를 참조하여 전술한 이상의 과정을 1번 측정장치로부터 N번 측정장치까지 모든 측정장치에 대하여 반복함으로써 각 측정장치의 변경된 보정좌표를 산출할 수 있다. 이때, 터널의 내공면의 변위는 복수 개의 측정장치의 보정된 초기좌표와 변경좌표 사이의 차이를 이용하여 산출된다. 예를 들어, 일 실시예에서 터널의 내공변위 δ는 보정된 초기좌표와 변경좌표의 차이를 나타내는 벡터의 크기로, 하기 수학식 10과 같이 산출될 수 있다. By repeating the above-described process with reference to
[수학식 10][Equation 10]
다시 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 터널의 3차원 형상 관리 방법에서는 우선 복수 개의 측정장치가 터널에 설치된 후 컴퓨팅 장치에서 각 측정장치의 초기 위치에 대한 위치정보를 수신하고(S2), 측정된 초기 위치를 이용하여 전술한 수학식 1 내지 4에 의하여 각 측정장치의 보정초기좌표를 산출할 수 있다(S3). Referring back to FIG. 2 , in the method for managing a three-dimensional shape of a tunnel according to an embodiment, first, a plurality of measuring devices are installed in the tunnel, and then the computing device receives location information about the initial positions of each measuring device (S2), Using the measured initial position, the corrected initial coordinates of each measuring device may be calculated according to
다음으로, 복수 개의 측정장치는 각 측정장치에 구비된 센서부를 이용하여 각 측정장치의 위치 데이터를 측정하며(S4), 복수 개의 측정장치로부터 측정된 위치 데이터를 수집할 수 있다(S5). 예를 들어, 각 측정장치는 가속도 센서 및 각속도 센서 등을 이용하여 주기적으로 위치정보를 측정하며, 복수 개의 측정장치들에 의해 측정된 위치정보를 네트워크를 통한 통신 방식으로 수집할 수 있다. Next, the plurality of measuring devices may measure the position data of each measuring device by using the sensor unit provided in each measuring device (S4), and may collect the measured position data from the plurality of measuring devices (S5). For example, each measuring device may periodically measure location information using an acceleration sensor and an angular velocity sensor, and may collect location information measured by a plurality of measuring devices through a network communication method.
다음으로, 복수 개의 측정장치로부터 수집된 위치정보를 이용하여 각 측정장치의 변경좌표를 산출할 수 있다(S6). 이때 변경좌표란, 각 측정장치의 변경된 위치정보를 이용하여 전술한 수학식 5 내지 수학식 9의 과정에 의해 산출되는 보정된 좌표를 의미한다. 다음으로, 각 측정좌표의 보정초기좌표와 변경좌표의 차이를 이용하여 터널 내공면의 변위를 측정할 수 있다(S8). 예를 들어, 수학식 10을 참조하여 전술한 과정에 의해 터널의 내공변위를 측정할 수 있다. Next, it is possible to calculate the change coordinates of each measuring device by using the location information collected from the plurality of measuring devices (S6). In this case, the changed coordinates refer to corrected coordinates calculated by the processes of
일 실시예에서, 터널의 변위를 산출함에 앞서 각 측정장치가 측정한 위치정보에서 동적 변화, 저항, 온도 및/또는 각도 검출에 관련된 오차를 보정하고 오차가 보정된 위치정보를 이용하여 변위를 산출하도록 구성될 수도 있으며(S7), 이러한 오차 보정 과정에 대해서는 상세히 후술한다. In one embodiment, before calculating the displacement of the tunnel, an error related to dynamic change, resistance, temperature, and/or angle detection is corrected in the position information measured by each measuring device, and the displacement is calculated using the error-corrected position information It may be configured to do so (S7), and the error correction process will be described in detail later.
본 명세서의 실시예들에서는 인접한 세 측정장치들의 위치를 지나는 단곡선에 의한 내공 변위 계산에 대해 설명하였으나, 터널의 평면 및 종단이 클로소이드 곡선과 같은 완화곡선을 따를 경우 본 발명의 실시들에 따른 원리는 완곡선 또는 다른 형태의 성질을 갖는 곡선에 변형되어 적용될 수 있음이 통상의 기술자에게 용이하게 이해될 것이다. In the embodiments of the present specification, the calculation of the internal displacement by a single curve passing through the positions of the three adjacent measuring devices has been described. It will be readily understood by those skilled in the art that the principle according to the present invention can be applied to a curve having a curve having a curvature or other shape.
도 4는 일 실시예에 따른 터널의 3차원 형상 관리 시스템의 측정장치의 구성을 나타내는 개략적인 블록도이며, 도 5는 일 실시예에 따른 터널의 3차원 형상 관리 시스템의 측정장치의 하드웨어 구성을 나타내는 개념도이다. 4 is a schematic block diagram showing a configuration of a measuring device of a three-dimensional shape management system of a tunnel according to an embodiment, and FIG. 5 is a hardware configuration of a measuring device of a three-dimensional shape management system of a tunnel according to an embodiment. It is a conceptual diagram representing
도 4 및 도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 측정장치는 센서모듈(500) 및 센서모듈(500)을 탑재하도록 구성된 보호케이스(701)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 센서모듈(500)은 센서부(501), 프로세서(502) 및 통신부(503)를 포함할 수 있다. 또한 일 실시예에서, 센서모듈(500)은 센서모듈(500)의 다른 각 부분에 공급되는 전력을 제어하기 위한 하나 이상의 레귤레이터(regulator)(504)를 더 포함할 수도 있다. 4 and 5 , the measuring device according to an embodiment may include a
센서부(501)는 기준원점에 대한 측정장치의 위치정보(예컨대, 기준원점에 대한 각도)를 측정하기 위한 것으로, 각속도 및/또는 회전 측정을 위한 자이로 센서 등을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 센서부(501)는 오차 보정을 위한 가속도 센서 및/또는 온도 센서를 더 포함할 수도 있다. The
프로세서(502)는 센서부(501) 및 통신부(503)의 동작을 제어함으로써, 센서부(501)에 의해 측정된 위치정보가 통신부(503)를 통해 다른 측정장치 또는 측정장치들로부터 위치정보를 수집하는 컴퓨팅 장치(예컨대, 서버 등)에 전송되도록 할 수 있다. 예를 들어, 센서모듈(500)은 인쇄회로기판(PCB) 상에 마이크로컨트롤러 유닛(MCU), 통신 칩 등이 브릿지 방식으로 연결되어 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The
일 실시예에서, 보호케이스(701)는 내부에 공간을 포함하며 그 공간 내에 센서모듈(500)의 수용되는 상자 형태로 구현될 수 있다. 또한 일 실시예에서, 보호케이스(701)는 플레이트(702) 및 자석(703)을 더 포함할 수 있다. 플레이트(702)는 터널의 내공면에 부착되도록 구성된 것으로서, 예를 들어 콘크리트 터널에 접촉하여 부착되는 강재 등으로 형성될 수 있다. 자석(703)은 보호케이스(701)의 일면에 결합되며, 자성에 의해 플레이트(702)에 부착되도록 구성된다. 자석(703)의 자성에 의하여 보호케이스(701)를 플레이(702)에 부착함으로써, 보호케이스(701) 및 그 내부에 수용된 센서모듈(500)을 터널의 내공면에 배치할 수 있다. In one embodiment, the
도 6은 일 실시예에 따른 터널의 3차원 형상 관리 시스템의 구성을 나타내는 개략적인 블록도이다. 6 is a schematic block diagram illustrating a configuration of a three-dimensional shape management system for a tunnel according to an embodiment.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 터널의 3차원 형상 관리 시스템은 컴퓨팅 장치(20)를 포함하며, 컴퓨팅 장치(20)는 유선 및/또는 무선 네트워크를 통하여 터널(10)에 배치된 하나 이상의 측정장치(100, 101, ..., 10N)와 통신 가능하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치(20)는 위치정보의 처리 및 형상 관리를 위한 컴퓨터 프로그램 또는 애플리케이션이 실행되는 서버, PC, 이동 통신 단말기 등일 수 있다. Referring to FIG. 6 , the three-dimensional shape management system of a tunnel according to an embodiment includes a
컴퓨팅 장치(20)는 전적으로 하드웨어이거나, 또는 부분적으로 하드웨어이고 부분적으로 소프트웨어인 측면을 가질 수 있다. 예컨대, 컴퓨팅 장치(20)를 구성하는 각 부(unit) 및 이와 통신하는 각각의 시스템, 장치, 서버 등과 이들에 포함된 각 모듈 또는 부는, 특정 형식 및 내용의 데이터를 전자통신 방식으로 주고받기 위한 장치 및 이에 관련된 소프트웨어를 통칭할 수 있다. 본 명세서에서 "부", "모듈", "서버", "시스템", "플랫폼", "장치" 또는 "단말" 등의 용어는 하드웨어 및 해당 하드웨어에 의해 구동되는 소프트웨어의 조합을 지칭하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 여기서 하드웨어는 CPU 또는 다른 프로세서(processor)를 포함하는 데이터 처리 기기일 수 있다. 또한, 하드웨어에 의해 구동되는 소프트웨어는 실행중인 프로세스, 객체(object), 실행파일(executable), 실행 스레드(thread of execution), 프로그램(program) 등을 지칭할 수 있다.
컴퓨팅 장치(20)와 복수 개의 측정 장치(10) 사이의 통신 방법은 유선 및/또는 무선 네트워크를 통하여 객체와 객체가 네트워킹 할 수 있는 모든 통신 방법을 포함할 수 있으며, 유선 통신, 무선 통신, 3G, 4G, 혹은 그 이외의 방법으로 제한되지 않는다. The communication method between the
예를 들어, 유선 및/또는 무선 네트워크는 LAN(Local Area Network), MAN(Metropolitan Area Network), GSM(Global System for Mobile Network), EDGE(Enhanced Data GSM Environment), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), W-CDMA(Wideband Code Division Multiple Access), CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 와이-파이(Wi-Fi), VoIP(Voice over Internet Protocol), LTE Advanced, IEEE802.16m, WirelessMAN-Advanced, HSPA+, 3GPP Long Term Evolution (LTE), Mobile WiMAX (IEEE 802.16e), UMB (formerly EV-DO Rev. C), Flash-OFDM, iBurst and MBWA (IEEE 802.20) systems, HIPERMAN, Beam-Division Multiple Access (BDMA), Wi-MAX(World Interoperability for Microwave Access) 및 초음파 활용 통신으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 통신 방법에 의한 통신 네트워크를 지칭할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. For example, wired and/or wireless networks include Local Area Network (LAN), Metropolitan Area Network (MAN), Global System for Mobile Network (GSM), Enhanced Data GSM Environment (EDGE), High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) , W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access), CDMA (Code Division Multiple Access), TDMA (Time Division Multiple Access), Bluetooth, Zigbee, Wi-Fi, VoIP (Voice) over Internet Protocol), LTE Advanced, IEEE802.16m, WirelessMAN-Advanced, HSPA+, 3GPP Long Term Evolution (LTE), Mobile WiMAX (IEEE 802.16e), UMB (formerly EV-DO Rev. C), Flash-OFDM, iBurst and MBWA (IEEE 802.20) systems, HIPERMAN, Beam-Division Multiple Access (BDMA), Wi-MAX (World Interoperability for Microwave Access), and ultrasonic-based communication to refer to a communication network by one or more communication methods selected from the group consisting of However, the present invention is not limited thereto.
또한, 도면에 도시되지는 않으나, 실시예들에 따른 컴퓨팅 장치(20)는 각 부품을 전기적으로 및/또는 통신 가능하게 연결하기 위한 인터페이스를 포함하고, 상기 인터페이스에는 고속 인터페이스 및 저속 인터페이스가 포함된다. 각 부품들은 서로 다른 버스를 통해 서로 연결되고, 공공 메인보드에 장착되거나 또는 수요에 따라 기타 방식으로 장착될 수 있다. 프로세서(203)는 전자 기기에서 실행되는 명령어를 실행할 수 있고, 상기 명령어는 메모리(202)에 저장되어 GUI의 그래픽 정보를 표시하기 위한 명령어를 포함할 수 있다. In addition, although not shown in the drawings, the
도 6에는 설명의 편의를 위하여 하나의 메모리(202) 및 프로세서(203)가 도시되었으나, 컴퓨팅 장치(20)는 복수의 프로세서 및/또는 복수의 버스 및 복수의 메모리를 복수의 메모리와 함께 사용될 수 있다. Although one
본 명세서에서 메모리는 비휘발성의 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체를 의미한다. 메모리(12)는 RAM(Random Access Memory)를 포함할 수도 있고, 예를 들어, 적어도 하나의 디스크 저장 디바이스, 플래시 메모리 디바이스, 또는 기타 비휘발성 고체 저장 디바이스와 같은 비휘발성 메모리를 포함할 수도 있다. In this specification, a memory means a non-volatile computer-readable storage medium.
메모리에는 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 수 있는 명령어가 저장되어 있어, 프로세서로 하여금 본 발명의 실시예들에 따라 위치정보를 분석하여 이를 표시 장치(미도시)를 통해 표시할 수 있도록 한다. 즉, 메모리의 저장 매체에는 컴퓨팅 장치가 실시예들에 따른 터널의 3차원 형상 관리 방법을 실행할 수 있도록 하는 실행 가능한 명령어가 저장된다. The memory stores instructions that can be executed by at least one processor, so that the processor analyzes location information according to embodiments of the present invention and displays it through a display device (not shown). That is, executable instructions for enabling the computing device to execute the method for managing a three-dimensional shape of a tunnel according to embodiments are stored in the storage medium of the memory.
일 실시예에서, 메모리는 운영체제(Operating System), 적어도 하나의 기능에 필요한 애플리케이션 또는 웹 문서 등을 저장할 수 있다. 또한, 메모리는 프로세서의 동작에 의해 생성된 데이터 및 이에 대한 사용자의 상호작용에 의해 생성된 데이터 등을 저장할 수 있다. 즉, 일 실시예에서 메모리는 프로그램 저장 영역과 데이터 저장 영역으로 구분될 수도 있다. In an embodiment, the memory may store an operating system, an application or web document required for at least one function, and the like. In addition, the memory may store data generated by the operation of the processor and data generated by the user's interaction with the data. That is, in an embodiment, the memory may be divided into a program storage area and a data storage area.
사용자는 컴퓨팅 장치(20)에 구비된 표시 장치(미도시)를 통해 컴퓨팅 장치(20) 상에서 실행되는 컴퓨터 프로그램 또는 애플리케이션이 제공하는 3차원 형상 관리 데이터를 확인하면서, 입력 장치(미도시)를 이용하여 컴퓨터 프로그램 또는 애플리케이션의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 입력 장치는 터치스크린, 키 패드, 마우스, 트랙패드, 터치패드, 인디케이터 로드, 하나 또는 복수의 마우스버튼, 트랙 볼 등을 포함할 수 있으며, 표시 장치는 액정 디스플레이(LCD), 발광 다이오드(LED) 디스플레이 및 플라스마 디스플레이 등의 표시 장치, 보조 조명장치(예를 들어, LED) 및 촉각 피드백 장치(예를 들어, 진동모터) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 일 실시예에서, 표시 장치는 입력 장치와 일체화된 터치스크린일 수도 있다. A user uses an input device (not shown) while checking 3D shape management data provided by a computer program or application executed on the
컴퓨팅 장치(20)의 통신부(201)는 터널(10)에 배치된 복수 개의 측정장치(100, 101, ..., 10N)로부터 각 측정장치(100, 101, ..., 10N)의 위치정보를 수신하도록 구성된다. 예를 들어, 복수 개의 측정장치(100, 101, ..., 10N)는 각각에 구비된 통신부를 통하여 컴퓨팅 장치(20)에 위치 정보를 전송할 수 있다. 또는, 복수 개의 측정장치(100, 101, ..., 10N)는 상호 간에 유선 연결 및/또는 무선 연결에 의하여 통신 가능하게 연결되어 복수 개의 측정장치(100, 101, ..., 10N) 중 하나 이상이 다른 측정장치들의 위치정보를 수집하고, 수집된 위치정보를 컴퓨팅 장치(20)에 전송할 수도 있다. The
프로세서(203)는 통신부(201) 및 메모리(202)와 통신 가능하게 연결되어, 메모리(202)에 저장된 명령어를 실행함으로써 전술한 것과 같은 터널(10)의 내공면의 변위 산출 과정을 수행하도록 구성된다. 구체적으로, 프로세서(203)는 각 측정장치(100, 101, ..., 10N)의 위치정보에 기초하여 각 측정장치(100, 101, ..., 10N)에 대해 인접 측정장치들의 위치를 통과하는 곡선을 생성하고, 인접한 측정장치들을 통과하는 곡선상의 접선들을 이용하여 각 측정장치(100, 101, ..., 10N)의 보정좌표를 산출하고, 이와 같이 산출되는 보정좌표의 변화를 통하여 터널의 내공면의 변위를 산출할 수 있다. The
일 실시예에서, 프로세서(203)에 의하여 실행되는 3차원 형상 관리 방법은 각 측정장치(100, 101, ..., 10N)로부터 수집된 데이터에서 오차 보정을 통하여 이를 오차가 보정된 데이터로 정규화한 후, 정규화된 데이터를 이용하여 터널의 내공면의 변위를 산출하도록 구성될 수도 있다. 이러한 오차 보정 과정에 대하여 아래에서 설명한다. In one embodiment, the 3D shape management method executed by the
노이즈 제거 및 보정에 대한 설명Description of Noise Removal and Correction
본 발명의 실시예들은 터널의 내공면 변위 측정에 적용되는데, 터널 내공면의 변위는 짧은 시간 간격으로 발생되었다가 다시 복구되는 동적 및 탄성적인 변화라기 보다는 정적이고 비탄성적인 변화에 관한 것이다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 상대적으로 단기간 동안 이루어지는 동적 변화를 측정 데이터에서 제외하고 상대적으로 장기간 동안의 변화를 관찰하기 위한 오차 보정을 실시할 수 있다. Embodiments of the present invention are applied to the measurement of the displacement of the hollow surface of a tunnel, but the displacement of the hollow surface of the tunnel relates to a static and inelastic change rather than a dynamic and elastic change that is generated at a short time interval and recovered again. Accordingly, in an embodiment of the present invention, an error correction for observing a change over a relatively long period may be performed by excluding a dynamic change made during a relatively short period from the measurement data.
즉, 일 실시예에 따른 터널의 3차원 형상 관리 시스템에서 측정장치는 미리 설정된 간격마다 기준원점에 대한 각도를 측정하도록 구성되며, 측정 간격은 예를 들어 1시간 간격으로 설정될 수 있으나 필요에 따라 변경될 수 있다. 그러나, 측정장치가 설치되는 위치에 따라 정적인 변화뿐만 아니라 터널 내 차량의 통행 및 탄성범위 내의 외부충격, 전기적 노이즈 등의 동적인 변화량이 발생할 수 있으며, 이와 같은 동적 변화가 있을 경우 측정장치의 위치정보에 변화가 발생하지만 이러한 동적 변화만으로는 위치정보의 변화가 소성범위의 영구적인 거동인지 또는 탄성한계 내에서의 순간적인 변위인지 구분할 수 없다. That is, in the three-dimensional shape management system of the tunnel according to an embodiment, the measuring device is configured to measure the angle with respect to the reference origin at preset intervals, and the measurement interval may be set, for example, at 1 hour intervals, but if necessary can be changed. However, depending on the location where the measuring device is installed, not only static changes, but also dynamic changes such as vehicle passage in the tunnel and external shock and electrical noise within the elastic range may occur. Although information changes occur, it is not possible to distinguish whether the change in position information is a permanent behavior of the plastic range or an instantaneous displacement within the elastic limit only by such a dynamic change.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서 각 측정장치는 한 번의 위치정보를 측정하는 것이 아니라 미리 설정된 기간(예컨대, 2 내지 3분) 동안 또는/또한 미리 설정된 샘플링 속도로(예컨대, 1 내지 1000Hz 중 설정된 샘플링 속도)로 위치정보를 수집하도록 구성되며, 실시예들에 따른 터널의 3차원 형상 관리 시스템은 이와 같이 수집된 위치정보를 이용하여 터널의 변위에 대한 분석을 실시할 수 있다. 이때, 동적인 변위가 발생하면 수집된 데이터에는 정적 데이터의 값들 중 동적 변위에 의한 피크(peak) 값이 포함되며, 따라서 수집된 데이터를 단순 산술평균 또는 최소제곱(least square)법에 의해 이용할 경우 동적 변위에 의한 피크 값의 영향을 받게 된다. Accordingly, in an embodiment of the present invention, each measuring device does not measure the position information once, but for a preset period (eg, 2 to 3 minutes) or/or at a preset sampling rate (eg, 1 to 1000 Hz). sampling rate), and the three-dimensional shape management system of the tunnel according to the embodiments may analyze the displacement of the tunnel using the collected location information. At this time, when dynamic displacement occurs, the collected data includes a peak value due to dynamic displacement among the values of static data. It is affected by the peak value due to the dynamic displacement.
이를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에서는 복수 회의 측정을 통해 얻어진 보정좌표에서 최소제곱법을 이용하여 미리 설정된 신뢰 구간을 제외한 보정좌표를 변위 산출에서 제외시킬 수 있다. 예를 들어, 수집된 데이터가 정규 분포의 형태를 갖는다고 가정하면, 상대적으로 정규 분포의 중심에 가깝게 위치한 신뢰 구간의 데이터를 추출함으로써 정적 변위의 측정값을 추출할 수 있다. In order to solve this problem, in an embodiment of the present invention, the correction coordinates except for the preset confidence interval using the least-squares method in the correction coordinates obtained through a plurality of measurements may be excluded from the displacement calculation. For example, assuming that the collected data has the form of a normal distribution, the measured value of the static displacement can be extracted by extracting the data of the confidence interval located relatively close to the center of the normal distribution.
도 7은 일 실시예에 따른 터널의 3차원 형상 관리 방법에서 수집된 데이터로부터 신뢰 구간에 따른 중심 데이터를 추출하는 것을 설명하기 위한 예시적인 그래프이다. 7 is an exemplary graph for explaining extracting central data according to a confidence interval from data collected in a method for managing a three-dimensional shape of a tunnel according to an embodiment.
도 7을 참조하면, 표준편차 σ의 배수를 이용하여 설정된 신뢰 구간에 따라 해당 구간의 데이터에 대한 신뢰도가 결정된다. 예를 들어, 데이터 z에 대해 중심 데이터 0로부터 표준편차σ의 1배를 가감한 범위를 신뢰 구간(-σ≤ z ≤σ)으로 할 경우 신뢰도는 68.3%에 해당하며, 따라서 각 측정장치의 위치정보로부터 얻어진 보정좌표에서 상위 15.85% 및 하위 15.85%의 측정값을 제외한 구간을 신뢰 구간으로 하여 최소제곱법을 적용함으로써 오차 보정을 수행할 수 있다. 그러나, 실시예들에 따른 터널의 3차원 형상 관리 방법에서 동적 변화에 대한 오차 보정을 위한 신뢰 구간의 범위는 이에 한정되는 것은 아니다. Referring to FIG. 7 , the reliability of data in the corresponding interval is determined according to a confidence interval set using a multiple of the standard deviation σ. For example, if the range obtained by adding or subtracting 1 times the standard deviation σ from the
도 8은 일 실시예에 따른 터널의 3차원 형상 관리 방법에서 최소제곱법에 의하여 데이터를 보정하는 것을 나타낸다. 8 is a diagram illustrating data correction by the least squares method in a method for managing a three-dimensional shape of a tunnel according to an exemplary embodiment.
도 8을 참조하면, 일 실시예에서 최소제곱법을 이용하기 위한 일차방정식은 다음 수학식 11과 같다. Referring to FIG. 8 , a linear equation for using the least-squares method in an embodiment is as shown in
[수학식 11][Equation 11]
y = ax + by = ax + b
이때 미지수 a, b를 행렬 X로 정의하고, 각 측정장치의 측정값에 의해 얻어진 보정좌표 데이터를 A라고 하면, A는 다음 수학식 12와 같이 표현될 수 있다. In this case, if the unknowns a and b are defined as a matrix X, and the corrected coordinate data obtained by the measurement value of each measuring device is A, A can be expressed as in
[수학식 12][Equation 12]
상기 수학식 12를 기준으로 각 보정좌표 데이터로부터 미리 설정된 신뢰 구간을 제외한 데이터를 오차로 정의하고 각 오차의 부호를 양으로 설정하면, 오차 데이터 E는 하기 수학식 13과 같이 함수화될 수 있다. Based on
[수학식 13][Equation 13]
이때, 오차의 최소값을 구하기 위해 상기 수학식 13을 미지수 a, b로 편미분하면 다음 수학식 14를 얻을 수 있다. In this case, the following
[수학식 14][Equation 14]
상기 수학식 14에 미리 설정된 신뢰 구간(예컨대, 중심 데이터로부터 68.3% 범위 내의 데이터)을 대입하여 수학식 11의 a, b를 구하면, 측정하고자 하는 정적 계측의 변화량은 장기적인 변화로 순간 변화량이 0에 가까우므로 a는 0에 수렴하는 값이 되고, 따라서 b의 값을 보정좌표의 측정값으로 취할 수 있다.If a and b of
연장케이블 저항보정에 대한 설명Description of extension cable resistance compensation
본 발명의 일 실시예에서, 측정장치의 센서는 인가전압을 수신하며 이를 위치정보에 따라 출력전압으로 변환한 출력값으로 갖는 디지털 형식의 센서일 수 있으며, 이때 센서의 출력값 ε0는 ε0 = k Х Vi 로 나타낼 수 있다. 여기서 k는 센서의 변환상수에 해당한다. 한편, 전압 Vi는 측정장치와 다른 측정장치 및 컴퓨팅 장치를 연결하는 케이블의 저항값에 의해 영향을 받으며, 케이블 자체 저항에 의하여 센서의 출력값에는 오차가 발생하게 된다. In an embodiment of the present invention, the sensor of the measuring device may be a digital type sensor that receives an applied voltage and has it as an output value converted into an output voltage according to location information, wherein the output value ε 0 of the sensor is ε 0 = k It can be expressed as Х V i . Here k corresponds to the conversion constant of the sensor. On the other hand, the voltage Vi is affected by the resistance value of the cable connecting the measuring device and other measuring devices and computing devices, and an error occurs in the output value of the sensor due to the resistance of the cable itself.
따라서, 본 실시예에서는 미리 설정된 오차 보정 함수를 이용하여 케이블 사용으로 인한 저항값의 변화에 대한 오차 보정을 실시할 수 있다. 예를 들어, 측정장치의 센서에 대한 입력 전압 Vi 가 일정한 것으로 가정하고, 센서 자체의 저항을 Rs라 하며, 측정장치에 연결되는 연장 케이블의 저항을 rc라 할 경우, 케이블의 저항을 고려하지 않은 상태에서 센서가 받는 인가 전압은 그대로 Vi, 출력값은 ε0 라고 가정한다.Accordingly, in the present embodiment, an error correction for a change in a resistance value due to the use of a cable may be performed using a preset error correction function. For example, assuming that the input voltage V i to the sensor of the measuring device is constant, the resistance of the sensor itself is R s , and the resistance of the extension cable connected to the measuring device is rc , the resistance of the cable is It is assumed that the applied voltage received by the sensor is as it is, V i , and the output value is ε 0 without consideration.
이때, 케이블의 저항을 고려하면 회로 전체의 저항값은 센서 저항과 케이블 저항이 직렬 연결되어 Rs + rc가 된다. 이때 센서에 인가되는 전압은 입력 전압을 저항값에 비례하여 나눈 이고, 이로부터 산출되는 센서의 출력값 ε은 이다. 여기서 이므로 로, 이를 다시 ε0에 대하여 표현하면 가 되고, 최종적으로 오차 보정 함수를 구할 수 있다. At this time, considering the resistance of the cable, the resistance value of the entire circuit becomes R s + rc as the sensor resistance and the cable resistance are connected in series. At this time, the voltage applied to the sensor is calculated by dividing the input voltage in proportion to the resistance value. and the output value ε of the sensor calculated therefrom is to be. here Because of , and expressing this again with respect to ε0, become, and finally An error correction function can be obtained.
즉, 본 실시예에서 오차 보정 함수는 측정장치의 센서에 연결되는 케이블의 저항을 측정장치의 저항에 산입하여 측정장치의 출력전압 중 케이블의 저항으로 인한 성분을 제외하기 위한 함수로 미리 설정될 수 있다. 그러나 이는 예시적인 것으로, 센서 및 케이블의 저항의 형태에 따라 다른 상이한 형태로 오차 보정 함수가 정의될 수 있으며, 또한 케이블 저항 외에 측정장치의 설치 환경의 다른 요소들에 대하여 미리 설정된 오차 보정 함수를 적용하여 보정좌표에 대한 오차 보정을 실시할 수도 있다. That is, in this embodiment, the error correction function may be preset as a function for excluding a component due to the resistance of the cable from the output voltage of the measuring device by including the resistance of the cable connected to the sensor of the measuring device into the resistance of the measuring device. have. However, this is an example, and the error correction function may be defined in different forms depending on the type of resistance of the sensor and the cable, and a preset error correction function is applied to other elements of the installation environment of the measuring device in addition to the cable resistance. Therefore, it is also possible to perform error correction on the correction coordinates.
온도보정에 대한 설명Description of temperature compensation
실시예들에 따른 측정장치의 센서의 출력값은 주위 온도 변화에 의해 영향을 받아 변동할 수 있다. 특히, 철도 및 구조물의 장기 모니터링과 같이 상대적으로 장기간의 거동 변화를 모니터링하는 경우 계절에 따른 온도 변화로 인한 오차가 발생할 수 있다. The output value of the sensor of the measuring device according to the exemplary embodiment may be changed by being influenced by a change in ambient temperature. In particular, when monitoring a relatively long-term change in behavior, such as long-term monitoring of railways and structures, errors may occur due to seasonal temperature changes.
따라서, 일 실시예에서 측정장치는 각도 센서에 더하여 온도 센서를 더 포함하도록 구성되며, 기준원점에 대한 각도 측정과 더불어 측정장치에 포함된 온도 센서를 이용하여 온도를 특정하고, 온도 범위에 대하여 미리 설정된 오차 보정 함수를 측정장치의 측정값에 적용함으로써 온도에 대한 오차 보정을 실시할 수 있다. Therefore, in one embodiment, the measuring device is configured to further include a temperature sensor in addition to the angle sensor, specifying the temperature using the temperature sensor included in the measuring device along with measuring the angle with respect to the reference origin, and in advance with respect to the temperature range By applying the set error correction function to the measurement value of the measuring device, it is possible to perform temperature error correction.
자이로 센서의 검출 각도 오차 보정Correction of detection angle error of gyro sensor
본 발명의 일 실시예에서, 측정장치는 기준원점에 대한 각도 검출을 위한 센서로 자이로 센서를 포함할 수 있다. 이때, 자이로 센서가 측정하는 각도에는 적분 드리프트에 의한 바이어스 오차가 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위하여, 일 실시예에서 측정장치는 가속도 센서를 더 포함하며, 가속도 센서를 이용한 상보필터를 적용함으로써 자이로 센서가 측정하는 각도에 대한 오차 보정을 실시할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the measuring device may include a gyro sensor as a sensor for detecting an angle with respect to the reference origin. In this case, a bias error due to integral drift may occur in the angle measured by the gyro sensor. To solve this problem, in one embodiment, the measuring device further includes an acceleration sensor, and by applying a complementary filter using the acceleration sensor, an error correction can be performed on the angle measured by the gyro sensor.
도 9는 일 실시예에 따른 터널의 3차원 형상 관리 방법에서 측정 각도의 오차를 보정하는 과정을 설명하기 위한 개념도이다. 9 is a conceptual diagram illustrating a process of correcting an error of a measurement angle in a method for managing a three-dimensional shape of a tunnel according to an exemplary embodiment.
본 실시예에서 자이로 센서의 각도 오차를 보정하기 위한 2차 상보필터는 하기 수학식 15와 같이 정의될 수 있다. In the present embodiment, the secondary complementary filter for correcting the angular error of the gyro sensor may be defined as in
[수학식 15][Equation 15]
상기 수학식 15에서 αa는 가속도 센서로부터 측정된 각도를 나타내며, g는 자이로 센서로부터 측정된 각속도를 나타내고, αg는 g를 적분하여 얻은 각도를 나타낸다. 한편, T1(s) = k1s + k2/(s2 + k1s + k2)는 저역통과 필터에 대한 전달함수이고, T2(s) = s2/(s2 + k1s + k2)는 고역통과 필터에 대한 전달함수로서, T1(s) + T2(s) = I의 관계가 성립한다.In
본 실시예에서는, 상기 수학식 15에 미리 설정된 설계변수 k1, k2를 이용하여 자이로 센서의 오차를 가속도 센서의 측정값을 이용하여 보정하는 상보필터를 설계 및 적용할 수 있다. 이때 미리 설정된 설계변수 k1, k2의 값은 실험을 통하여 다양하게 설정될 수 있으며, 특정 수치로 제한되지 않는다. In the present embodiment, a complementary filter for correcting the error of the gyro sensor using the measurement value of the acceleration sensor can be designed and applied using the design variables k 1 and k 2 preset in
도 10a 및 10b는 일 실시예에 따른 터널의 3차원 형상 관리 방법에서 터널의 내공변위를 실시간으로 분석하는 것을 설명하기 위한 개념도이다. 10A and 10B are conceptual diagrams for explaining real-time analysis of the inward displacement of a tunnel in a method for managing a three-dimensional shape of a tunnel according to an embodiment.
도 10a 및 10b를 참조하면, 이상에서 살펴본 본 발명의 실시예들에서는 터널 내공면에 배치된 하나 이상의 측점들(a, b)을 대상으로 이들의 보정좌표들을 연결한 터널 내공면을 형상을 라이닝(lining)(301, 302)의 형태로 산출할 수 있으며, 위치정보의 시간에 따른 측정 결과 터널 내공면의 형상이 초기 라이닝(301)으로부터 변형 라이닝(302)으로 변화된 것을 통하여 터널 내공면의 변위()를 산출할 수 있다. Referring to FIGS. 10A and 10B , in the embodiments of the present invention as described above, the shape of the inner hollow surface of the tunnel is lined by connecting their correction coordinates to one or more point points (a, b) disposed on the inner hollow surface of the tunnel. It can be calculated in the form of (linings) 301 and 302, and as a result of the measurement of the location information over time, the shape of the tunnel inner surface is changed from the
도 11은 일 실시예에 따른 터널의 3차원 형상 관리 방법에서 일부 측정장치가 사용 불가능한 경우 측정장치의 거동 범위를 예측하는 것을 설명하기 위한 개념도이다. 11 is a conceptual diagram for explaining predicting a behavioral range of a measuring device when some measuring devices are unavailable in a method for managing a three-dimensional shape of a tunnel according to an embodiment.
도 11을 참조하면, 일 실시예에 따른 터널의 3차원 형상 관리 시스템은 일부 측정장치가 사용 불가능한 경우 다른 측정장치들의 보정좌표에 기초하여 측정장치의 거동 범위에 대한 예측 정보를 생성할 수 있다. 즉, 임의의 측점(400) 및 이에 인접한 두 측점(401, 402)을 지나는 곡선(예컨대, 원호)을 통하여 터널의 내공면을 측정하던 도중 측점(400)에 배치된 측정장치가 사용 불가능하게 된 경우, 사용 불가능한 측정장치의 인접 측정장치에 해당하는 측점(401, 402)과 그 외 터널 내공면의 다른 측정장치를 통과하는 복수 개의 곡선을 정의하고 이들 곡선들을 중첩시킨 범위를 사용 불가능한 측정장치의 거동 범위에 대한 예측 정보로 생성할 수 있다. 본 실시예를 통하여, 측정장치 외에 다른 장치를 추가 설치하지 않고도 전체 터널의 형상 관리가 가능한 이점이 있다. Referring to FIG. 11 , when some measuring devices are unavailable, the 3D shape management system of the tunnel according to an exemplary embodiment may generate prediction information on the behavioral range of the measuring device based on correction coordinates of other measuring devices. That is, while measuring the interior surface of the tunnel through a curve (eg, an arc) passing through the
또한 본 명세서의 실시예들에서는 터널의 횡방향(즉, 터널의 길이 방향과 직교하는 방향)의 단면에 대한 형상 관리를 실시하는 과정에 대하여 예시적으로 설명하였으나, 다른 실시예에서는 도 12에 도시된 것과 같이 터널의 종방향으로 배열된 측정장치들을 서로 연결하는 곡선을 통하여 보정좌표를 산출하고 터널의 3차원 형상 관리를 수행할 수도 있다. In addition, in the embodiments of the present specification, the process of performing shape management for the cross section of the tunnel in the transverse direction (ie, the direction orthogonal to the longitudinal direction of the tunnel) has been exemplarily described, but in another embodiment, it is shown in FIG. As described above, it is also possible to calculate the correction coordinates through a curve connecting the measuring devices arranged in the longitudinal direction of the tunnel to each other and to manage the three-dimensional shape of the tunnel.
도 12를 참조하면, 터널 내공면의 횡방향의 단면을 터널(10)의 종방향을 따라 서로 이격된 복수 개로 설정하고, 각각의 횡방향 단면에 복수 개의 측정장치를 배치할 수 있다. 예를 들어, 측정장치(601)는 제1 단면에 위치하고, 측정장치(611)는 제1 단면으로부터 터널(10)의 종방향으로 이격된 제2 단면에 위치하며, 또한 측정장치(621-625)는 제2 단면으로부터 터널(10)의 종방향으로 이격된 제3 단면에 위치할 수 있다. Referring to FIG. 12 , the transverse section of the tunnel inner surface may be set to a plurality of spaced apart from each other along the longitudinal direction of the
이때, 서로 상이한 단면상에 위치하는 복수 개의 측정장치들을 서로 통과하는 곡선을 생성하여 도 3a 내지 3c를 참조하여 전술한 과정과 같이 각 측정장치의 보정좌표를 생성하고, 이를 이용하여 터널(10) 내공면의 3차원 형상을 전체적으로 관리할 수 있다. 예를 들어, 제1 단면의 측정장치(601)와, 제2 단면의 측정장치(611)와, 제3 단면의 측정장치(621-625) 중 어느 하나를 통과하는 원호를 설정하여 터널(10)의 내공면을 모니터링할 수 있으며, 이러한 원호를 터널(10)의 각 단면에 설치된 측정장치들 전부에 대하여 중첩시킴으로써 해당 영역 내의 터널(10) 내공면의 변위를 산출하고 또는/또한 터널(10)의 변위에 대한 예측 정보를 생성할 수 있다. At this time, a curve is generated that passes through a plurality of measuring devices located on different cross sections, and correction coordinates of each measuring device are generated as in the process described above with reference to FIGS. 3A to 3C, and using this, the
이상에서 설명한 실시예들에 따른 터널의 3차원 형상 관리 방법에 의한 동작은 적어도 부분적으로 컴퓨터 프로그램으로 구현되고 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 실시예들에 따른 터널의 3차원 형상 관리 방법에 의한 동작을 구현하기 위한 프로그램이 기록되고 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 또한, 본 실시예를 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트(segment)들은 본 실시예가 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 용이하게 이해될 수 있을 것이다.The operation by the method for managing the three-dimensional shape of the tunnel according to the above-described embodiments may be at least partially implemented as a computer program and recorded in a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium in which a program for implementing the operation by the three-dimensional shape management method of the tunnel according to the embodiments is recorded and includes all kinds of recording devices in which computer-readable data is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, and optical data storage device. In addition, the computer-readable recording medium may be distributed in a network-connected computer system, and the computer-readable code may be stored and executed in a distributed manner. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the present embodiment may be easily understood by those skilled in the art to which the present embodiment belongs.
이상에서 살펴본 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.Although the present invention as described above has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, it will be understood that these are merely exemplary, and that various modifications and variations of the embodiments are possible therefrom by those of ordinary skill in the art. However, such modifications should be considered to be within the technical protection scope of the present invention. Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the technical spirit of the appended claims.
Claims (11)
상기 컴퓨팅 장치가 터널의 내공면에 설치된 복수 개의 측정장치로부터 상기 복수 개의 측정장치 각각의 위치정보를 수신하는 단계;
상기 컴퓨팅 장치가 상기 복수 개의 측정장치 각각에 대하여 인접한 측정장치들의 위치를 통과하는 곡선을 생성하는 단계;
상기 컴퓨팅 장치가, 상기 위치정보에 기초하여, 상기 복수 개의 측정장치 각각에 대하여 인접한 측정장치들을 통과하는 상기 곡선상의 접선들을 이용하여 상기 복수 개의 측정장치의 보정좌표를 산출하는 단계; 및
상기 컴퓨팅 장치가 상기 복수 개의 측정장치의 보정좌표의 변화를 이용하여 터널의 내공면의 변위를 산출하는 단계를 포함하는 터널의 3차원 형상 관리 방법.
A method for managing a three-dimensional shape of a tunnel executed by a computing device, comprising:
receiving, by the computing device, location information of each of the plurality of measuring devices from a plurality of measuring devices installed on the inner surface of the tunnel;
generating, by the computing device, a curve passing through positions of adjacent measuring devices for each of the plurality of measuring devices;
calculating, by the computing device, correction coordinates of the plurality of measuring devices using the tangent lines on the curve passing through adjacent measuring devices for each of the plurality of measuring devices, based on the location information; and
The three-dimensional shape management method of the tunnel comprising the step of calculating, by the computing device, the displacement of the inner hollow surface of the tunnel by using the change in the correction coordinates of the plurality of measurement devices.
상기 위치정보를 수신하는 단계는, 상기 컴퓨팅 장치가, 미리 설정된 기준원점에 대한 상기 복수 개의 측정장치 각각의 각도를 수신하는 단계를 포함하는 터널의 3차원 형상 관리 방법.
According to claim 1,
The receiving of the location information may include receiving, by the computing device, an angle of each of the plurality of measurement devices with respect to a preset reference origin.
상기 보정좌표를 산출하는 단계는,
상기 컴퓨팅 장치가, 상기 복수 개의 측정장치 각각에 대하여 인접한 측정장치들을 통과하는 곡선의 중심각을 산출하는 단계;
상기 컴퓨팅 장치가, 상기 곡선의 중심각에 기초하여 상기 복수 개의 측정장치 각각과 인접한 측정장치 사이의 접선 길이를 산출하는 단계;
상기 컴퓨팅 장치가, 상기 접선 길이 및 상기 기준원점에 대한 인접한 측정장치들의 각도를 이용하여 인접한 측정장치로부터 추정된 접선의 교점 위치를 산출하는 단계; 및
상기 컴퓨팅 장치가, 상기 교점 위치를 이용하여 상기 복수 개의 측정장치 각각의 보정좌표를 산출하는 단계를 포함하는 터널의 3차원 형상 관리 방법.
3. The method of claim 2,
The step of calculating the correction coordinates,
calculating, by the computing device, a central angle of a curve passing through adjacent measuring devices for each of the plurality of measuring devices;
calculating, by the computing device, a tangent length between each of the plurality of measuring devices and an adjacent measuring device based on the central angle of the curve;
calculating, by the computing device, an intersection position of a tangent line estimated from an adjacent measuring device using the tangent length and the angles of the adjacent measuring devices with respect to the reference origin; and
The three-dimensional shape management method of a tunnel comprising the step of calculating, by the computing device, correction coordinates of each of the plurality of measurement devices by using the positions of the intersection points.
상기 터널의 내공면의 변위를 산출하는 단계는, 상기 컴퓨팅 장치가, 상기 복수 개의 측정장치 각각에 대한 복수 회의 측정을 통해 얻어진 보정좌표에서 최소제곱법을 이용하여 미리 설정된 신뢰 구간을 제외한 보정좌표를 변위 산출에서 제외시키는 단계를 포함하는 터널의 3차원 형상 관리 방법.
According to claim 1,
In the calculating of the displacement of the hollow surface of the tunnel, the computing device uses the least-squares method in the correction coordinates obtained through a plurality of measurements for each of the plurality of measurement devices. Correction coordinates excluding a preset confidence interval A method for managing a three-dimensional shape of a tunnel including excluding it from displacement calculation.
상기 터널의 내공면의 변위를 산출하는 단계는, 상기 컴퓨팅 장치가, 상기 측정장치의 설치 환경에 대하여 미리 설정된 오차 보정 함수를 적용하여 상기 복수 개의 측정장치 각각의 보정좌표에 대한 오차를 보정하는 단계를 포함하는 터널의 3차원 형상 관리 방법.
According to claim 1,
Calculating the displacement of the inner hollow surface of the tunnel includes, by the computing device, applying an error correction function preset to the installation environment of the measuring device to correct an error with respect to the correction coordinates of each of the plurality of measuring devices A three-dimensional shape management method of a tunnel comprising a.
상기 센서장치는 가속도 센서 및 자이로 센서를 포함하며,
상기 터널의 내공면의 변위를 산출하는 단계는, 상기 컴퓨팅 장치가, 상기 가속도 센서에 의하여 측정된 상기 측정장치의 가속도를 이용하여 상기 자이로 센서를 이용하여 측정된 상기 측정장치의 각도에 대한 오차를 보정하는 단계를 포함하는 터널의 3차원 형상 관리 방법.
According to claim 1,
The sensor device includes an acceleration sensor and a gyro sensor,
In the calculating of the displacement of the hollow surface of the tunnel, the computing device uses the acceleration of the measuring device measured by the acceleration sensor to calculate an error with respect to the angle of the measuring device measured using the gyro sensor. A method for managing a three-dimensional shape of a tunnel, comprising the step of calibrating.
A computer program stored in a computer-readable recording medium to execute the three-dimensional shape management method of a tunnel according to any one of claims 1 to 6 in combination with hardware.
상기 컴퓨팅 장치는,
상기 복수 개의 측정장치로부터 상기 복수 개의 측정장치 각각의 위치정보를 수신하도록 구성된 통신부;
실행 가능한 명령어가 저장된 메모리;
상기 메모리 및 상기 통신부와 통신 가능하게 연결된 프로세서를 포함하되,
상기 프로세서는, 상기 명령어를 실행함으로써, 상기 복수 개의 측정장치 각각에 대하여 인접한 측정장치들의 위치를 통과하는 곡선을 생성하고, 상기 위치정보에 기초하여 상기 복수 개의 측정장치 각각에 대하여 인접한 측정장치들을 통과하는 상기 곡선상의 접선들을 이용하여 상기 복수 개의 측정장치의 보정좌표를 산출하며, 상기 복수 개의 측정장치의 보정좌표의 변화를 이용하여 터널의 내공면의 변위를 산출하도록 구성된 터널의 3차원 형상 관리 시스템.
A three-dimensional shape management system for a tunnel comprising a computing device configured to communicate and operate with a plurality of measurement devices installed on the inner surface of the tunnel,
The computing device,
a communication unit configured to receive position information of each of the plurality of measuring devices from the plurality of measuring devices;
memory in which executable instructions are stored;
Including a processor communicatively connected to the memory and the communication unit,
The processor, by executing the command, generates a curve passing through positions of adjacent measuring devices for each of the plurality of measuring devices, and passing through the adjacent measuring devices for each of the plurality of measuring devices based on the location information A three-dimensional shape management system of a tunnel configured to calculate the correction coordinates of the plurality of measuring devices by using the tangents on the curve to calculate the displacement of the inner hollow surface of the tunnel by using the change in the correction coordinates of the plurality of measuring devices .
상기 복수 개의 측정장치를 더 포함하는 터널의 3차원 형상 관리 시스템.
9. The method of claim 8,
The three-dimensional shape management system of the tunnel further comprising the plurality of measuring devices.
미리 설정된 기준원점에 대한 상기 측정장치의 각도를 포함하는 위치정보를 측정하도록 구성된 센서부, 프로세서 및 통신부를 포함하는 센서모듈; 및
상기 센서모듈을 탑재하도록 구성된 보호케이스를 포함하되,
상기 프로세서는, 상기 센서부에 의해 시간 간격을 두고 측정된 위치정보들을 각각 상기 측정장치와 통신 가능하게 연결된 또 다른 측정장치 또는 컴퓨팅 장치에 전송하도록 상기 통신부 및 상기 센서부를 제어하도록 구성된 측정장치.
A measuring device installed on the inner surface of the tunnel and configured to measure the three-dimensional shape of the tunnel,
a sensor module including a sensor unit, a processor and a communication unit configured to measure position information including an angle of the measuring device with respect to a preset reference origin; and
Including a protective case configured to mount the sensor module,
The processor is configured to control the communication unit and the sensor unit to transmit the position information measured at time intervals by the sensor unit to another measuring device or computing device communicatively connected to the measuring device, respectively.
터널의 내공면에 부착되도록 구성된 플레이트; 및
상기 보호케이스의 일면에 결합되며, 자성에 의해 상기 플레이트에 부착되도록 구성된 자석을 더 포함하는 측정장치. 11. The method of claim 10,
a plate configured to be attached to the interior surface of the tunnel; and
The measuring device further comprising a magnet coupled to one surface of the protective case and configured to be attached to the plate by magnetism.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020220021033A KR102404341B1 (en) | 2022-02-17 | 2022-02-17 | Method and system for 3-dimensional shape management of tunnel and computer program for the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020220021033A KR102404341B1 (en) | 2022-02-17 | 2022-02-17 | Method and system for 3-dimensional shape management of tunnel and computer program for the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR102404341B1 true KR102404341B1 (en) | 2022-06-02 |
Family
ID=81985560
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020220021033A KR102404341B1 (en) | 2022-02-17 | 2022-02-17 | Method and system for 3-dimensional shape management of tunnel and computer program for the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102404341B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102655507B1 (en) * | 2022-12-16 | 2024-04-08 | 주식회사 세이프웍스 | Management system of multidimensional shape of railroad structure |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20040108382A (en) * | 2004-12-02 | 2004-12-23 | (주)지오넷 | The measuring device to displacement in the turren inside using laser beams and the method thereof |
KR20170097356A (en) * | 2016-02-18 | 2017-08-28 | 주식회사 흥인이엔씨 | display method of Tunnel Ground-Lining Behaviour |
KR102180872B1 (en) | 2019-05-17 | 2020-11-19 | 주식회사 누림 | 3 dimensional displacement meter using laser beam and optical media |
-
2022
- 2022-02-17 KR KR1020220021033A patent/KR102404341B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20040108382A (en) * | 2004-12-02 | 2004-12-23 | (주)지오넷 | The measuring device to displacement in the turren inside using laser beams and the method thereof |
KR20170097356A (en) * | 2016-02-18 | 2017-08-28 | 주식회사 흥인이엔씨 | display method of Tunnel Ground-Lining Behaviour |
KR102180872B1 (en) | 2019-05-17 | 2020-11-19 | 주식회사 누림 | 3 dimensional displacement meter using laser beam and optical media |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102655507B1 (en) * | 2022-12-16 | 2024-04-08 | 주식회사 세이프웍스 | Management system of multidimensional shape of railroad structure |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Park et al. | Wireless displacement sensing system for bridges using multi-sensor fusion | |
US20180203959A1 (en) | Virtual sensor for virtual asset | |
Ozdagli et al. | Low-cost, efficient wireless intelligent sensors (LEWIS) measuring real-time reference-free dynamic displacements | |
KR102438845B1 (en) | Method and system for 3-dimensional shape management of track and computer program for the same | |
US10302510B2 (en) | Wireless axial load cell and sensor assembly | |
KR102404341B1 (en) | Method and system for 3-dimensional shape management of tunnel and computer program for the same | |
Cho et al. | System identification of a historic swing truss bridge using a wireless sensor network employing orientation correction | |
KR101543368B1 (en) | Hybrid sensor for structure and condition diagnosis system using it | |
WO2019049406A1 (en) | Failure probability evaluation system | |
Miskiewicz et al. | Structural health monitoring of composite shell footbridge for its design validation | |
US20180203949A1 (en) | Data transformation for a virtual asset | |
WO2019098226A1 (en) | Damage diagnosing device, damage diagnosing method, and recording medium having damage diagnosing program stored thereon | |
Alamdari et al. | Non-contact structural health monitoring of a cable-stayed bridge: Case study | |
JP2017067723A (en) | Measurement device, measurement system, measurement method and program | |
CN105008263A (en) | Method for calibrating a movable crane part of a crane | |
Lo Iacono et al. | Structural monitoring of “Himera” viaduct by low-cost MEMS sensors: characterization and preliminary results | |
CN111336985B (en) | Monitoring method and device for goaf iron tower, storage medium and electronic equipment | |
CN110160492B (en) | Method and device for monitoring inclination of power transmission tower | |
ES2891501T3 (en) | Procedure for determining the received load of a working machine, as well as working machine, in particular a crane | |
Li et al. | Bridge damage detection from the equivalent damage load by multitype measurements | |
CN117007097A (en) | Sensor temperature calibration method, device, system, electronic equipment and medium | |
CN112883478B (en) | Steel structure displacement prediction method, device, terminal equipment and system | |
CN114370960B (en) | Pull rod load measuring method, device, system and storage medium | |
KR102329607B1 (en) | Structural Displacement Measurement System | |
KR102435166B1 (en) | A method of determining the measurement location and location of a structure using a genetic algorithm and AI technology for precise strain-displacement prediction |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |