KR20070114977A - Tunnel instrumentation and monitoring system by wireless sensor network - Google Patents

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KR20070114977A
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Abstract

A tunnel managing and monitoring system using a wireless sensor network is provided to monitor and manage an underground tunnel by automatically establishing a network among wireless sensor nodes. A tunnel managing and monitoring system using a wireless sensor network includes plural wireless sensor nodes(20-1-20-N), a gateway(30) and a tunnel measuring server(50). The wireless sensor nodes are implemented at a constant spacing between each other in an underground tunnel to establish a wireless network. The gateway is implemented at a ground end of the underground tunnel and receives measurement information from the wireless sensor nodes. The tunnel measuring server processes the measurement information from the wireless sensor nodes and provides the processed result to a user terminal.

Description

무선센서 네트워크에 의한 터널 계측 관리 시스템{TUNNEL INSTRUMENTATION AND MONITORING SYSTEM BY WIRELESS SENSOR NETWORK}Tunnel measurement management system by wireless sensor network {TUNNEL INSTRUMENTATION AND MONITORING SYSTEM BY WIRELESS SENSOR NETWORK}

도 1은 종래의 토목 계측 관리 시스템의 블럭 구성도.1 is a block diagram of a conventional civil measurement management system.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선센서 네트워크에 의한 터널 계측 관리 시스템의 블럭 구성도.Figure 2 is a block diagram of a tunnel measurement management system by a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2에 도시된 무선센서노드의 세부 구성도.3 is a detailed configuration diagram of the wireless sensor node shown in FIG.

도 4a는 터널 건설 중의 무선센서노드와 게이트웨이의 설치예시도.Figure 4a is an installation example of the wireless sensor node and gateway during the tunnel construction.

도 4b는 터널 완공 후의 무선센서노드와 게이트웨이의 설치예시도.Figure 4b is an installation example of the wireless sensor node and gateway after the completion of the tunnel.

본 발명은 무선센서 네트워크에 의한 터널 계측 관리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지하터널에 소정 간격으로 무선센서노드를 설치하고 그 무선센서노드간에 형성되는 무선센서네트워크 및 자동에드혹 라우팅(auto ad-hoc routing) 방식을 통해 지상에 설치된 게이트웨이에서 상기 지하터널에 대한 계측정보를 무선으로 수신할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a tunnel measurement management system by a wireless sensor network, and more particularly, to install a wireless sensor node at predetermined intervals in an underground tunnel, and a wireless sensor network and automatic ad hoc routing (auto ad) formed between the wireless sensor nodes. It relates to a technology for wirelessly receiving the measurement information for the underground tunnel from the gateway installed on the ground through the hoc routing (hoc routing) method.

도 1은 종래 토목 계측 관리 시스템의 블럭 구성도이다.1 is a block diagram of a conventional civil measurement management system.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 계측관리시스템은 현장계측장치(100), 현장감시서버(200), 통합계측관리서버(300) 및, 사용자 단말(400)를 구비하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the conventional measurement management system includes a field measurement device 100, a site monitoring server 200, an integrated measurement management server 300, and a user terminal 400.

현장계측장치(100)는 토목공사 현장에 설치되는 수단으로서, 다수의 계측센서(110)와 각 계측센서(100)의 동작을 제어하는 제어부(120), 및 계측센서(110)로부터 감지된 정보를 유선 또는 무선으로 전송하기 위한 데이터 송수신부를 포함하여 구성된다. 여기서, 각 계측센서(110)는 토목 구조물이나 지반의 대표성을 나타내는 부분 또는 취약부분에 설치되어 변형이나 응력, 하중 등을 측정하기 위해 구비되는 다수의 센서를 의미하며, 제어부는 데이터 송수신부를 통해 수신되는 계측 실행명령에 의거하여 각 계측센서의 계측실행을 제어하는 동시에 각 계측센서로부터 계측된 데이터를 소정의 신호처리 과정을 거쳐 다시 데이터 송수신부로 전송하는 기능을 수행하게 된다. 그리고, 데이터 송수신부(130)는 제어부(120)로부터 제공되는 각종 계측데이터를 소정의 신호처리 과정을 거쳐 현장감시서버(200)로 전송하며, 현장감시서버(200)로부터 제공되는 계측실행명령을 수행하여 제어부(120)로 전송하는 기능을 수행한다. 데이터 송수신부(130)는 필요에 따라 유선 송신수단 또는 무선 송신수단으로 구성하여 데이터를 유선 또는 무선으로 전송하도록 구성할 수 있다.The field measurement device 100 is a means installed in a civil engineering site, the control unit 120 for controlling the operation of the plurality of measurement sensors 110 and each measurement sensor 100, and the information detected from the measurement sensor 110 It is configured to include a data transceiver for transmitting a wired or wireless. Here, each measurement sensor 110 means a plurality of sensors that are installed in the part or fragile part representing the representative structure of the civil structure or the ground is provided to measure the deformation, stress, load, etc., the control unit receives through the data transmission and reception unit Based on the measurement execution command, the measurement execution of each measurement sensor is controlled and at the same time, the data measured from each measurement sensor is transferred to the data transmission / reception unit through a predetermined signal processing process. The data transmission / reception unit 130 transmits various measurement data provided from the control unit 120 to the field monitoring server 200 through a predetermined signal processing process, and executes a measurement execution command provided from the field monitoring server 200. Performs a function of transmitting to the control unit 120. The data transmission / reception unit 130 may be configured as a wired transmission means or a wireless transmission means as necessary to transmit data by wire or wireless.

한편, 종래 계측 시스템에서는 계측센서부(110), 제어부(120), 데이터 송수신부(130), 현장감시서버(200), 통합계측관리서버(300), 및 사용자 단말(400)간이 모두 케이블로 연결되어 있으므로, 터널을 건설하는 동안 건설 중장비에 의해 케 이블이 끊어지는 경우가 빈번하게 발생하는데 케이블의 단선으로 인해 케이블이 단선상태인 동안은 정상적으로 터널 내부를 모니터링할 수 없다는 문제점이 있었다.Meanwhile, in the conventional measurement system, the measurement sensor unit 110, the control unit 120, the data transmission and reception unit 130, the field monitoring server 200, the integrated measurement management server 300, and the user terminal 400 are all connected by a cable. Since the cable is frequently disconnected by the heavy equipment during the construction of the tunnel, there is a problem in that the inside of the tunnel cannot be normally monitored while the cable is disconnected due to the cable disconnection.

또한, 계측해야 할 항목이 많고 터널의 길이가 긴 경우에는 계측센서에서 사용자 단말까지 연결하는 케이블의 길이가 길어져서 계측 시스템의 구축비용이 많이 소요된다는 단점이 있다. 그리고, 계측센서의 출력신호가 주변 잡음에 대한 영향을 많이 받아서 터널 길이가 긴 경우에는 측정오차가 발생할 수 있다.In addition, when there are many items to be measured and the length of the tunnel is long, the length of the cable connecting the measurement sensor to the user terminal becomes long, which requires a lot of construction system cost. In addition, when the output signal of the measuring sensor is affected by the ambient noise much and the tunnel length is long, a measurement error may occur.

한편, 상술되어진 문제점들을 해결하기 위하여 계측센서(100), 제어부(120), 및 데이터송수신부(120)의 연결을 무선으로 고려해 볼 수는 있지만, 지하 터널의 경우에는 측정지역의 길이가 매우 길고 노선이 굽어 있거나 고저차가 심하기 때문에 현실적으로 무선통신을 적용할 수 없다는 문제점이 있다.On the other hand, in order to solve the above-mentioned problems, although the connection of the measurement sensor 100, the control unit 120, and the data transmission and reception unit 120 may be considered wireless, in the case of the underground tunnel, the length of the measurement area is very long There is a problem in that the wireless communication is not practically applied because the route is curved or the elevation is severe.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출되어진 것으로서, 지하터널에 소정 간격으로 무선센서노드를 설치하고 그 무선센서노드간에 형성되는 무선센서네트워크를 통해 지상에 설치된 게이트웨이에서 상기 지하터널에 대한 계측정보를 무선으로 수신할 수 있도록 하는 무선센서 네트워크에 의한 터널 계측 관리 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above circumstances, and installs a wireless sensor node at predetermined intervals in an underground tunnel, and measures information about the underground tunnel from a gateway installed on the ground through a wireless sensor network formed between the wireless sensor nodes. It is an object of the present invention to provide a tunnel measurement management system by a wireless sensor network capable of receiving wirelessly.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 무선센서 네트워크에 의한 터널 계측 관리 시스템은, 지하 터널에 소정 간격으로 설치되어 무선 네트워크를 구성하는 복수의 무선센서노드들, 상기 지하 터널의 지상측 종단에 설치되는 무선 센서노드로부터 계측정보를 전송받는 게이트웨이, 및 상기 게이트웨이로부터 전송받은 계측정보를 가공하여 사용자 단말로 제공하는 터널계측서버를 구비하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a tunnel measurement management system by a wireless sensor network according to the present invention, a plurality of wireless sensor nodes which are installed at a predetermined interval in the underground tunnel constituting a wireless network, the ground side termination of the underground tunnel And a tunnel measurement server for processing the measurement information transmitted from the wireless sensor node installed in the processing unit, and providing the user information by processing the measurement information received from the gateway.

바람직하게 상기 무선센서노드는 센싱되어진 물리량에 해당하는 계측정보를 출력하는 센싱 및 자료 획득부, 주변 무선센서노드의 주파수정보를 이용하여 ad-hoc 네트워크를 구성하는 프로세서 및 통신부를 구비하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the wireless sensor node includes a sensing and data acquisition unit for outputting measurement information corresponding to the sensed physical quantity, and a processor and a communication unit configuring an ad-hoc network using frequency information of neighboring wireless sensor nodes. do.

바람직하게, 상기 무선센서노드는 통신가능영역내에 복수개가 설치되어 가장 근접한 무선센서노드로 상기 계측정보의 전송이 불가한 경우에는 차순의 무선센서노드로 상기 계측정보를 전송하는 것을 특징으로 한다.Preferably, when the plurality of wireless sensor nodes are installed in the communication area and the transmission of the measurement information to the nearest wireless sensor node is impossible, the wireless sensor node may transmit the measurement information to the wireless sensor node in sequence.

바람직하게, 상기 무선센서노드는 다중 주파수 도약 기능을 제공하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the wireless sensor node is characterized by providing a multi-frequency hopping function.

바람직하게, 상기 무선센서노드는 지그비(Zigbee)를 구비하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the wireless sensor node is characterized in that it comprises a Zigbee (Zigbee).

바람직하게, 상기 상기 게이트웨이는 무선통신방식을 통해 상기 무선센서노드로부터 상기 계측정보를 전달받는 것을 특징으로 한다.Preferably, the gateway is characterized in that for receiving the measurement information from the wireless sensor node through a wireless communication method.

바람직하게, 상기 무선센서노드는 상기 계측정보를 전송받으면 상기 계측정보를 타 무선센서노드로 전송하는 릴레이노드인 것을 특징으로 한다.Preferably, the wireless sensor node is characterized in that the relay node for transmitting the measurement information to another wireless sensor node when receiving the measurement information.

바람직하게, 상기 터널계측서버는 상기 게층정보로부터 위험상황이 감지되면, 상기 사용자 단말로 위상상황을 통보하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the tunnel measurement server is characterized in that notifying the user of the phase status when the dangerous situation is detected from the layer information.

이하, 첨부되어진 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한 다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선센서 네트워크에 의한 터널 계측 관리 시스템은 무선센서 네트워크(20), 게이트웨이(30),및 터널계측서버(50)를 구비한다. 사용자 단말(70a, 70b, 70c)은 인터넷을 통해 터널 계측 서버(50)에 접속하여 무선센서 네트워크(20)가 구축된 터널의 계측 또는 모니터링 결과를 확인할 수 있다.2 is a tunnel measurement management system by a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention includes a wireless sensor network 20, a gateway 30, and a tunnel measurement server 50. The user terminals 70a, 70b, and 70c may access the tunnel measurement server 50 through the Internet to check the measurement or monitoring result of the tunnel in which the wireless sensor network 20 is constructed.

무선센서 네트워크(20)는 복수의 무선센서노드(20-1, …, 20-N)로 구성되며, 각 무선센서노드는 도 2에 도시된 바와 같이 물리량을 계측하는 센싱 및 자료 획득부(80)와, 계측된 물리량을 처리하고 Ad-hoc 방식에 의해 통신하는 프로세서 및 통신부(90)를 구비한다. 무선센서노드의 센싱 및 자료 획득부(80)에서 센싱되어지는 자료는 센서의 종류에 따라 다양하며, 예를 들어 변형, 응력, 가속도, 온도, 습도, 조도, 화재, 가스, 악취, 공기유동 등이다.Wireless sensor network 20 is composed of a plurality of wireless sensor nodes (20-1, ..., 20-N), each wireless sensor node sensing and data acquisition unit 80 to measure the physical quantity as shown in FIG. ), A processor and a communication unit 90 for processing the measured physical quantity and communicating by the Ad-hoc method. The data sensed by the sensing and data acquisition unit 80 of the wireless sensor node varies according to the type of sensor, for example, deformation, stress, acceleration, temperature, humidity, illuminance, fire, gas, odor, air flow, etc. to be.

본 발명에서 무선센서노드(20-1, …, 20-N)는 지그비(Zigbee)를 구비하는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the wireless sensor nodes 20-1,..., 20 -N have a Zigbee.

무선센서 네트워크(20)는 다중 주파수 도약(multi frequency hopping) 기능을 지원하는데, 상기 다중 주파수 도약 기능에 의해 각 무선센서노드들이 라우터(router)의 기능을 공동으로 적용함으로써 ad-hoc 네트워크를 구현한다.The wireless sensor network 20 supports a multi frequency hopping function. The multi-frequency hopping function enables each wireless sensor node to jointly apply a router function to implement an ad-hoc network. .

ad-hoc 네트워크는 고정된 기간망의 도움없이 이동단말만으로 구성된 자율적이고 독립적인 네트워크이고, ad-hoc 네트워크에서의 단말은 능동적으로 네트워크의 참여와 이탈이 자유로우며 대등하게 네트워크를 구성하는 주체가 된다. 이러한 네트워크의 단말들은 라우터로서도 역할을 부여받으며 네트워크 내 다른 단말의 라우팅 경로를 찾아내고 유지하는 기능을 한다.An ad-hoc network is an autonomous and independent network composed only of mobile terminals without the help of a fixed backbone network, and a terminal in an ad-hoc network becomes a subject that composes a network equally freely from participation and departure of the network. Terminals of such a network are also given a role as a router and functions to find and maintain a routing path of another terminal in the network.

라우팅 경로를 유지하기 위해 table-driven 방식과 on-demand 방식이 있는데, 본 발명에서 무선 네트워크를 위해 제시하는 지그비 네트워크의 라우팅 프로토콜은 애드혹 주문형 거리백터(Ad-hoc On-demand Distance Vector)에 기반을 둔 것으로서 트리구조의 계측(hierarchy)를 이용하여 어드레싱을 한다. 상기 라우팅 프로토콜은 네트워크를 군집 트리(clustered tree) 형태로 가정하고, 네트워크 상의 각 단말에 어드레스를 할당할 때, 트리상에서 아래에 위치하는 하위 단말( child)들은 위에 위치하는 상위 단말(parent)의 어드레스와 일정한 관계를 가지는 규칙을 정의함으로써 라우팅 시에 불필요한 브로드캐스팅을 줄이고, 필요한 테이블의 크기를 줄임으로써 기존의 on-demand 방식을 개선한 것이다. 이러한 트리 구조를 이용한 어드레싱 방식을 사용하기 때문에 지그비 표준에서는 라우팅 프로토콜을 "hierarchical routing"이라고 부른다.In order to maintain a routing path, there are a table-driven method and an on-demand method. The routing protocol of the Zigbee network proposed for the wireless network in the present invention is based on an Ad-hoc On-demand Distance Vector. It is addressed using a hierarchy of tree structures. The routing protocol assumes the network in the form of a clustered tree, and when assigning an address to each terminal on the network, the lower children on the tree are the addresses of the upper parents on the upper side. By defining a rule that has a constant relation with, the existing on-demand method is improved by reducing unnecessary broadcasting during routing and reducing the size of a required table. The ZigBee standard calls the routing protocol "hierarchical routing" because of the tree-based addressing scheme.

한편, 최근에 개발된 근거리 지그비 무선칩은 무선 네트워크를 위한 지그비 칩의 기능뿐 아니라 칩 안에 on-demand 방식의 라우팅을 수행할 수 있는 기능이 탑재되어 있어 특별한 센서 네트워크 OS의 도움없이도 멀티-홉 메쉬 네트워크 기능을 구현할 수 있다.Meanwhile, the recently developed short range ZigBee wireless chip has not only the function of ZigBee chip for wireless network but also the on-demand routing in the chip so that it can be multi-hop mesh without the help of special sensor network OS. Network functions can be implemented.

게이트웨이(30)는 무선센서네트워크(20)로부터 전송되는 데이터를 터널계측서버(50)로 전송하여 인터넷(60)을 통해 사용자가 확인할 수 있도록 하는 시스템으로서, 정해진 통신 프로토콜에 따라 인증절차를 수행하고 인증이 완료되면 무선센 서네트워크(20)로부터 정보의 입력을 허락한다. 게이트웨이(30)는 무선통신망(40)을 통해 시간과 장소에 구애를 받지 않고 터널계측서버(50)로 정보를 전송할 수 있는 체계를 가지고 있으며, 광역 연결 통신망을 구축하기 위하여 WAN(Wide Area Network)를 통해 터널계측서버(50)와 연결될 수도 있다. The gateway 30 is a system for transmitting data transmitted from the wireless sensor network 20 to the tunnel measurement server 50 so that a user can check it through the Internet 60. The gateway 30 performs an authentication procedure according to a predetermined communication protocol. When the authentication is completed, allows the input of information from the wireless sensor network (20). The gateway 30 has a system capable of transmitting information to the tunnel measurement server 50 without regard to time and place through the wireless communication network 40, and to establish a wide area communication network (WAN) It may be connected to the tunnel measurement server 50 through.

터널계측서버(50)는 무선통신망(40)을 통해 전송받은 무선센서네트워크920)로부터 전송되어진 계측정보를 인터넷(60)을 통해 사용자가 확인할 수 있는 형태로 가공하여 제공하는 기능을 수행한다. 특히, 터널계측서버(50)는 계측정보를 통해 위험상황이 감지되면, 사용자 단말로 위험상황을 통보하기 위한 경보를 발생시켜 상기 위험상황에 대한 적절한 조치가 취해지도록 할 수 있다. 여기서, 위험상황이란 구조물의 붕괴, 화재 및 침수, 공기오염 및 가스발생, 전원차단 등을 예로 들 수 있으며, 이는 각각 변형 측정, 화재 및 수위, 가스, 전원 계측정보를 통해 감지할 수 있다.The tunnel measurement server 50 performs a function of processing and providing measurement information transmitted from the wireless sensor network 920 received through the wireless communication network 40 in a form that can be confirmed by a user through the Internet 60. In particular, when a dangerous situation is detected through the measurement information, the tunnel measurement server 50 may generate an alarm for notifying the user of the dangerous situation so that appropriate measures may be taken for the dangerous situation. Here, the dangerous situation may be examples of collapse of the structure, fire and flooding, air pollution and gas generation, power interruption, and the like, which may be detected through deformation measurement, fire and water level, gas, and power measurement information, respectively.

도 4a와 도 4b는 무선센서노드와 게이트웨이의 설치예시도로서, 도 4a는 터널 건설 중의 무선센서노드와 게이트웨이의 설치예시도이고, 도 4b는 완공된 터널에서 무선센서노드와 게이트웨이의 설치예시도이다.4A and 4B show installation examples of wireless sensor nodes and gateways, and FIG. 4A shows installation examples of wireless sensor nodes and gateways in a tunnel construction, and FIG. 4B shows installation examples of wireless sensor nodes and gateways in a completed tunnel. to be.

도 4a에 의하면, 지하 터널을 건설하면서 일정 간격으로 무선센서노드에 해당하는 지그비를 고정설치하여, 각 무선센서노드에 의해 무선센서네트워크가 형성되도록 한다.According to Figure 4a, while installing the underground tunnel fixed to the ZigBee corresponding to the wireless sensor node at regular intervals, so that the wireless sensor network is formed by each wireless sensor node.

상기한 구조에서 각 무선센서노드(20-1 ~ 20-6)는 센싱 및 자료 획득부(80)를 통해 센싱되어진 계측정보를 가장 근접한 무선센서노드에 전달하고, 타 무선센 서노드로부터 계측정보를 전송받은 무선센서노드는 그 계측정보를 가장 근접한 무선센서노드로 전달한다. In the above structure, each of the wireless sensor nodes 20-1 to 20-6 transmits the measurement information sensed through the sensing and data acquisition unit 80 to the nearest wireless sensor node, and the measurement information from another wireless sensor node. The wireless sensor node that receives the signal transmits the measurement information to the nearest wireless sensor node.

상기한 동작에 의해, 무선센서노드(20-6)로부터 송신된 계측정보는 무선센서노드(20-5)→무선센서노드(20-4)→무선센서노드(20-3)→무선센서노드(20-2)→무선센서노드(20-1)를 통해 게이트웨이(30)로 전달되어진다.By the above-described operation, the measurement information transmitted from the wireless sensor node 20-6 is transmitted from the wireless sensor node 20-5 to the wireless sensor node 20-4 to the wireless sensor node 20-3 to the wireless sensor node. 20-2 is transmitted to the gateway 30 through the wireless sensor node 20-1.

지하터널이 완공되어 도 4b와 같이 무선센서노드가 설치되면, 무선센서노드(20-11)로부터 송신된 계측정보는 무선센서노드(20-10)→무선센서노드(20-9)→무선센서노드(20-8)→무선센서노드(20-7)→무선센서노드(20-6)→무선센서노드(20-6)→무선센서노드(20-5)→무선센서노드(20-4)→무선센서노드(20-3)→무선센서노드(20-2)→무선센서노드(20-1)를 통해 게이트웨이(30)로 전달되어진다.When the underground tunnel is completed and the wireless sensor node is installed as shown in FIG. 4B, the measurement information transmitted from the wireless sensor node 20-11 is transmitted from the wireless sensor node 20-10 to the wireless sensor node 20-9 to the wireless sensor. Node (20-8) → Wireless Sensor Node (20-7) → Wireless Sensor Node (20-6) → Wireless Sensor Node (20-6) → Wireless Sensor Node (20-5) → Wireless Sensor Node (20-4) ) Is transmitted to the gateway 30 through the wireless sensor node 20-3, the wireless sensor node 20-2, and the wireless sensor node 20-1.

상기와 같은 무선센서 네트워크는 ac-hoc 네트워킹 방식에 의해 자동으로 구성되는데, 각 무선센서노드의 프로세서 및 통신부(90)에는 통신영역내에 존재하는 무선센서노드와의 통신을 위한 주파수정보가 저장되어 가장 근접한 무선센서노드와의 통신이 정상적이지 않은 경우에는 다음 순서에 해당하는 무선센서노드로 계측정보를 전송할 수 있게 된다. 이와 같이, 무선센서노드간에 통신이 가능한 거리를 1 홉(hop)이라 칭하고 1홉 내에서 가능한 한 복수개의 무선센서노드를 배치하여 여유노드를 확보함으로써 통신이 원할하게 이루어지도록 한다. 일반적으로, 지그비의 경우에는 무선통신거리가 약 30 ~ 40m에 해당하기 때문에, 상기 통신가능영역내에 설치되는 무선센서노드와는 통신가능상태가 된다.The wireless sensor network as described above is automatically configured by an ac-hoc networking method. The processor and communication unit 90 of each wireless sensor node stores frequency information for communication with a wireless sensor node existing in a communication area. When the communication with the adjacent wireless sensor node is not normal, the measurement information may be transmitted to the wireless sensor node corresponding to the following procedure. As such, the distance in which communication is possible between the wireless sensor nodes is referred to as one hop, and a plurality of wireless sensor nodes are arranged in one hop as much as possible to secure a spare node so that communication can be made smoothly. In general, in the case of Zigbee, since the wireless communication distance corresponds to about 30 to 40m, it becomes a communication state with the wireless sensor node installed in the communication area.

예를 들어, 도 4b와 같이 무선센서노드가 설치된 상태에서 무선센서노드(20- 5)가 고장난 상태이면, 무선센서노드(20-6)는 무선센서노드(20-5)의 장애상태가 감지됨에 따라 다중 주파수 도약 기능에 의해 무선센서노드(20-4)와 통신가능한 주파수를 이용하여 무선센서노드(20-4)로 상기 계측정보를 전송한다.For example, if the wireless sensor node 20-5 is broken while the wireless sensor node is installed as shown in FIG. 4B, the wireless sensor node 20-6 detects a failure state of the wireless sensor node 20-5. As the multi-frequency hopping function, the measurement information is transmitted to the wireless sensor node 20-4 using a frequency that can communicate with the wireless sensor node 20-4.

만약, 무선센서노드(20-4)도 고장난 상태라면 무선센서노드(20-6)은 무선센서노드(20-4)의 장애상태가 감지됨에 따라 무선센서노드(20-3)와 통신가능한 주파수를 이용하여 무선센서노드(20-3)로 상기 계측정보를 전송한다. 상술되어진 바와 같이 원할하게 다중 주파수 도약 기능이 수행되기 위해서는 무선센서노드의 통신가능영역내에 복수개의 무선센서노드(20-3)가 설치되는 것이 바람직하다.If the wireless sensor node 20-4 is also in a broken state, the wireless sensor node 20-6 can communicate with the wireless sensor node 20-3 as a failure state of the wireless sensor node 20-4 is detected. The measurement information is transmitted to the wireless sensor node 20-3 by using. As described above, in order to smoothly perform the multi-frequency hopping function, it is preferable that a plurality of wireless sensor nodes 20-3 are installed in the communicable area of the wireless sensor node.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무선센서 네트워크에 의한 터널 계측 관리 시스템에 의하면, 무선센서노드가 상호 자동적으로 네트워크를 구성함으로써 지하 터널을 계측하거나 모니터링 할 수 있다는 효과가 있다.As described above, according to the tunnel measurement management system by the wireless sensor network according to the embodiment of the present invention, the wireless sensor nodes can automatically measure the network by measuring the underground tunnel.

특히, 본 발명은 애드혹 네트워크(ad-hoc network) 구성이 가능하여 유선 통신 인프라가 갖추어져 있지 않은 곳이라 할지라도 통신이 가능한 장점이 있다.In particular, the present invention is an ad hoc network (ad-hoc network) can be configured even if the wired communication infrastructure is not equipped with the advantage that the communication is possible.

한편, 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 이러한 수정 및 변경 등은 이하의 특허 청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be modified and modified within the scope not departing from the gist of the present invention, such modifications and changes should be regarded as belonging to the following claims. will be.

Claims (9)

지하 터널에 소정 간격으로 설치되어 무선 네트워크를 구성하는 복수의 무선센서노드들;A plurality of wireless sensor nodes installed in the underground tunnel at predetermined intervals to constitute a wireless network; 상기 지하 터널의 지상측 종단에 설치되는 무선센서노드로부터 계측정보를 전송받는 게이트웨이; 및A gateway receiving measurement information from a wireless sensor node installed at the ground end of the underground tunnel; And 상기 게이트웨이로부터 전송받은 계측정보를 가공하여 사용자 단말로 제공하는 터널계측서버를 구비하는 것을 특징으로 하는 무선센서 네트워크에 의한 터널 계측 관리 시스템.And a tunnel measurement server for processing the measurement information received from the gateway and providing the measured information to the user terminal. 제 1 항에 있어서, 상기 무선센서노드는,The method of claim 1, wherein the wireless sensor node, 센싱되어진 물리량에 해당하는 계측정보를 출력하는 센싱 및 자료 획득부;A sensing and data acquisition unit for outputting measurement information corresponding to the sensed physical quantity; 주변 무선센서노드의 주파수정보를 이용하여 ad-hoc 네트워크를 구성하는 프로세서 및 통신부를 구비하는 것을 특징으로 하는 무선센서 네트워크에 의한 터널 계측 관리 시스템.And a processor and a communication unit configured to configure an ad-hoc network using frequency information of neighboring wireless sensor nodes. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 무선센서노드는,The method of claim 1 or 2, wherein the wireless sensor node, 통신가능영역내에 복수개가 설치되어 가장 근접한 무선센서노드로 상기 계측정보의 전송이 불가한 경우에는 차순의 무선센서노드로 상기 계측정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 무선센서 네트워크에 의한 터널 계측 관리 시스템.And transmitting the measurement information to the next wireless sensor node when the measurement information cannot be transmitted to the nearest wireless sensor node. 제 3 항에 있어서, 상기 무선센서노드는,The method of claim 3, wherein the wireless sensor node, 다중 주파수 도약 기능을 제공하는 것을 특징으로 하는 무선센서 네트워크에 의한 터널 계측 관리 시스템.Tunnel measurement management system by a wireless sensor network, characterized in that it provides a multi-frequency hopping function. 제 3 항에 있어서, 상기 무선센서노드는,The method of claim 3, wherein the wireless sensor node, 지그비(Zigbee)를 구비하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 무선센서 네트워크에 의한 터널 계측 관리 시스템. Tunnel measurement management system by a wireless sensor network characterized in that it comprises a Zigbee (Zigbee). 제 1 항에 있어서, 상기 게이트웨이는,The method of claim 1, wherein the gateway, 무선통신방식을 통해 상기 무선센서노드로부터 상기 계측정보를 전달받는 것을 특징으로 하는 것을 무선센서 네트워크에 의한 터널 계측 관리 시스템.Tunnel measurement management system by a wireless sensor network, characterized in that for receiving the measurement information from the wireless sensor node through a wireless communication method. 제 1 항에 있어서, 상기 무선센서노드는,The method of claim 1, wherein the wireless sensor node, 상기 계측정보를 전송받으면 상기 계측정보를 타 무선센서노드로 전송하는 릴레이노드인 것을 특징으로 하는 무선센서 네트워크에 의한 터널 계측 관리 시스템. And a relay node transmitting the measurement information to another wireless sensor node when the measurement information is received. 제 1 항에 있어서, 상기 터널계측서버는,The method of claim 1, wherein the tunnel measurement server, 상기 계측정보로부터 위험상황이 감지되면, 상기 사용자 단말로 위상상황을 통보하는 것을 특징으로 하는 무선센서 네트워크에 의한 터널 계측 관리 시스템. When the dangerous situation is detected from the measurement information, the tunnel measurement management system by the wireless sensor network, characterized in that notifying the user of the phase situation. 제 1 항에 있어서, 상기 무선센서노드들은The method of claim 1, wherein the wireless sensor nodes 자동에드혹 라우팅(auto ad hoc routing) 방식에 의해 네트워크를 구성하는 것을 특징으로 하는 무선센서 네트워크에 의한 터널 계측 관리 시스템. A tunnel measurement management system using a wireless sensor network, characterized in that the network is configured by an auto ad hoc routing method.
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