CN113390390A - 测定构筑物的安全相关数据的智能安全管理传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及智能安全管理传感器，从外部提供电源而检测对当前状态的数据，包括：检测模块，设置于构筑物，在每个既定周期检测构筑物的状态；控制模块，与检测模块联动，以从检测模块接收的数据为基础运算结果值；及输出模块，与控制模块联动，接收控制模块运算的结果值并向管理者提供信息。检测模块包括：倾斜度检测部、加速度检测部、高度检测部、陀螺检测部、以及周期性地判断所述倾斜度检测部、加速度检测部、高度检测部及陀螺检测部的工作与否的自我诊断部。加速度检测部包括：间接测定在建筑物外部发生的振动的第一加速度检测部；以及直接测定由第一加速度检测部测定到的振动传递到建筑物内部的振动的第二加速度检测部。

Description

测定构筑物的安全相关数据的智能安全管理传感器
技术领域
本发明涉及从外部提供电源而测定构筑物的数据的传感器，更详细地涉及以所设置的构筑物的最初设置时的数据为基准周期性地测定变形值，向使用者提供与安全有关的数据的安全管理传感器。
背景技术
设置于地表的建筑物或建设物考虑地表的状态及对要设置的周边环境的变数进行设置。因此，在建筑或建设之前必须对地表实施强化耐久性的施工方法。
到90年代初，对于建筑或完成建设的设施的安全管理，与施工之前执行的施工方法相比，曾经存在比较轻视的趋势。代表这种思想的诸如三丰百货店、圣水大桥倒塌的安全事故是体现建设之后安全管理的重要性的代表性事例。另外，被认为是地震安全地带的韩国国内近来也发生多起地震，随之,诸如抗震设计的安全管理的重要性也逐渐增大。
记载上述的安全管理的具体实施例的韩国公开专利公报第10-2018-0061091号为关于利用传感器检测地震的系统的文献。上述文献中的系统包括检测地震的传感部、控制部及多个输出部，是基于传感部检测的地震信号向多个输出部发送警告信号的系统。因此，向位于建筑物内部及周边的人们容易传达危险信号。
但是，上述文献记载的发明具有无法计算除地震以外的其它原因引起的建筑物或建设物的冲击量的缺点。即，所述系统具有在建筑物或建设物的许多安全变量中仅对地震有效的局限性。
另外，上述文献的系统还可推导出当从系统外部提供的电能被切断时可能不能正常工作的问题。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：国内公开专利公报第10-2018-0061091号“利用传感器的建筑物的地震检测通知系统”(2018.06.07)
发明内容
所要解决的技术课题
本发明是为了解决上述的问题而提出的，其目的在于，提供一种智能安全管理传感器，其可以自发运算除地震以外的施加在建筑物或建设物的冲击量，可以计测建筑物或建设物的倾斜度。
课题解决方案
本发明的测定构筑物的安全相关数据的智能安全管理传感器，从外部提供电源，测定对于当前状态的数据，其特征在于，包括：检测模块，设置于构筑物，在每个既定周期检测构筑物的状态；控制模块，与所述检测模块联动，以从所述检测模块接收的数据为基础运算结果值；及输出模块，与所述控制模块联动，接收所述控制模块运算的结果值并向管理者提供信息；所述检测模块包括：倾斜度检测部，测定构筑物的垂直、水平位移及倾斜度；加速度检测部，测定构筑物及构造物周边的振动；高度检测部，测定构筑物的高度；陀螺检测部，校正构筑物上设置的方向及位置；以及自我诊断部，周期性地判断所述倾斜度检测部、加速度检测部、高度检测部及陀螺检测部的工作与否；所述加速度检测部还包括：第一加速度检测部，间接测定在建筑物外部发生的振动；及第二加速度检测部，直接测定由于在所述第一加速度检测部测定到的振动传递到建筑物内部的振动。
另外，其特征在于，所述第二加速度检测部测定的振动的频率(Hz)的最小值由比对于所述第一加速度检测部测定的振动的频率的最大值大的值构成。
另外，其特征在于，所述控制模块还包括：第一运算部，以从所述倾斜度检测部、加速度检测部、高度检测部及陀螺检测部接收到的数据为基础，运算构筑物的运动及变化量；及第二运算部，以从所述自我诊断部接收的数据为基础，判断所述检测模块的工作与否。
另外，其特征在于，所述第一运算部将从所述检测模块接收的模拟信号变换为数字信号进行数据运算。
另外，其特征在于，还包括供电调节模块，该供电调节模块与所述第二运算部联动，测定并调节从外部接收的电功率。
本发明具有如下效果：
根据本发明，对于建筑物及在建设物周边发生的诸如地震及台风、暴风那样的其它振动，可以进行建筑物或建设物受到的冲击量运算，可以计测由于建筑物或建设物的老旧化产生的耐久性降低引起的倾斜度，从而能够提高安全管理的精密度。
附图说明
图1是表示根据本发明的一实施例的智能安全管理传感器的例示图。
图2是表示根据本发明的探测高度的状态的例示图。
图3是表示根据本发明的第一加速度检测部及第二加速度检测部测定的频带的图表。
图4是表示利用本发明检测安全状态异常的系统的一实施例的例示图。
图5是表示利用本发明检测安全状态异常的方法的例示图。
其中，附图标记说明如下：
100：检测模块；110：倾斜度检测部；120：加速度检测部；121：第一加速度检测部；122：第二加速度检测部；130：高度检测部；131：第一高度检测部；132：第二高度检测部；140：陀螺检测部；150：自我诊断部；200：控制模块；210：运算部；220：工作检测部；300：输出模块。
具体实施方式
本说明书及权利要求书中使用的用语或词语不应限于通常或词典上的含义进行解释，鉴于发明人为了以最优选的方法说明其自身的发明可以适当地定义用语的概念的原则，应当解释为符合本发明的技术思想的含义和概念。
因此，记载于本说明书的实施例和附图中所示的构成不过是本发明的最优选的实施例，不代表本发明的全部技术思想，因此应当理解本申请提出时刻可能存在可以代替它们的多样的等同物和变形例。
下面，参照附图说明之前，请注意对于突显本发明的主旨不需要的事项即本领域普通技术人员可以显而易见地附加的公知结构不进行图示，或不进行具体描述。
图1是表示根据本发明的一实施例的智能安全管理传感器的例示图。本发明是设置于建筑物的内部或外部而测定数据的传感器，包括分别执行单独的功能的多个模块构成。不限于单纯测定数据的传感器，可以自发运算及控制测定的数据，这一点是本发明的最大的技术特征。
如图1所示，本发明可以包括：检测并测定对所设置的建筑物的多个数据的检测模块100；与所述检测模块100联动而控制本发明的控制模块200；以及与所述控制模块200联动而将当前建筑物的状态传达给管理者的输出模块300。
所述检测模块100为管理者在指定的每个周期测定多个数据的结构，包括：测定建筑物的垂直及水平位移的倾斜度检测部110；测定建筑物周边的震级的加速度检测部120；测定建筑物的高度的高度检测部130；测定设置本发明的基准点的3轴上的误差的陀螺检测部140；及判断所述倾斜度检测部110、加速度检测部120、高度检测部130及陀螺检测部140的工作与否的自我诊断部150。
这时，测定建筑物周边的震级的所述加速度检测部120还可以包括：测定地震发生时测定的震级传达到建筑物的冲击量的第一加速度检测部121；以及测定构筑物由于地震以外的诸如暴风、台风产生振动受到的冲击量的第二加速度检测部122。所述第一加速度检测部121及第二加速度检测部122由检测频率的机构构成，可以通过分别不同地设定检测振动的频带而实现。
另外，测定建筑物的高度的所述高度检测部130还可以包括：测定从所设置的地面或对应层的底面起的高度的第一高度检测部131；及测定设置建筑物的地面的海拔高度的第二高度检测部132。所述结构用于随后以所述控制模块200运算的值为基础实施3D建模，作为视觉性的图像利用，可以将当前建筑物的状态容易地传达给管理者。
所述自我诊断部150可以由如所述加速度检测120那样检测振动的机构构成，可以由按指定的每个周期检测所述倾斜度检测部110、加速度检测部120、高度检测部130及陀螺检测部140工作时产生的振动的机构构成。
所述控制模块200还可以包括：以所述检测模块100测定的多个数据为基础运算当前建筑物的状态的运算部210；以及检查所述检测模块100的工作状态的工作检测部220。
即，所述运算部210与所述倾斜度检测部110、加速度检测部120、高度检测部130及陀螺检测部140联动，利用在所述检测模块100测定的数据运算之后，向管理者传达当前建筑物的状态。这时，所述运算部210将运算的数据以3D建模的视觉图像给管理者提供信息，还可以通过单独的通知信号以听觉信号传达。这种信息提供方式取决于所述输出模块300的结构。
另外，所述运算部210以在所述倾斜度检测部110测定的建筑物或建设物的垂直位移及水平位移值为基础运算3轴上的倾斜度。即，测定构成任意的一平面的x轴及y轴的水平位移来运算相对于平面的水平倾斜度，测定对朝向地面的z轴的垂直位移来运算下沉的深度。对有关所述水平倾斜度及下沉的深度的数据进行再运算，可以计算建筑物或建设物的整体倾斜度。
进而，所述运算部210以由加速度检测部120运算的冲击量和由所述倾斜度检测部110运算的整体倾斜度信息为基础，可以预测随后可能发生的对于其它外部冲击的建筑物或建设物的整体倾斜度。
这时，所述运算部210可以利用ADC(Analog to Digital Convert(模数转换))方式运算值。即，可以将在所述检测模块100接收的模拟信号变换为数字信号进行数据运算。
所述工作检测部220是与所述自我诊断部150联动的机构，接收在所述自我诊断部150检测的信号，判断对当前数据进行测定的机构的工作与否。这时，检测到所述多个检测部的异常状态时传达给管理者。另外，所述工作检测部220与单独的供电调节模块400联动，在从外部提供的电力意外切断的紧急情况下，进行临时供电，从而可以顺畅地执行各机构的功能。
图2是表示根据本发明的探测高度的状态的例示图。如上所述，所述高度检测部130可以包括：对设置建筑物的地面或所设置的层的底面起的高度进行测定的第一高度检测部131；以及对设置建筑物的位置的海拔高度进行测定的第二高度检测部132。这时，如图2所示，所述第一高度检测部131可以向地面或底面发出信号且接收反射的信号来测定对应数据。另外，所述第二高度检测部132可从卫星接收设置有当前建筑物的位置的数据来测定对应数据。
图3是表示根据本发明的所述第一加速度检测部121及第二加速度检测部122测定的频带的图表。如图3所示，构成为所述第一加速度检测部121可测定的频带和所述第二加速度检测部122可测定的频带不同。由地震引起的建筑物的每秒振动次数和除地震以外的其它气象变化引起的建筑物的每秒振动次数彼此不同，如上所述的结构的目的在于最小化不能在一个加速度仪测定的频率的范围。即，意味着可以分别测定地震和气象变化带来的建筑物的冲击量。
通过如上所述的结构，所述运算部210可按地震的震级分析传递到建筑物的震级，以将对建筑物造成的影响数据化，同时，可以根据气象变化，将如当时的天气、温度、湿度等要素对建筑物造成的影响进行数据化。
图4是表示利用本发明检测安全状态的系统的一实施例的例示图。如图4所示，本发明的可以由与单独的服务器20及输出部30联动的系统构成。这时，所述输出模块300可以由与所述服务器20相互收发数据的机构构成。即，可以由诸如Wi-Fi、RF及LTE等无线通信模块或诸如以太网的有线通信模块构成。另外，所述输出模块300还可以包括自发地发出通知信号的警报部。例如，由于在所述运算部210运算的数据，判断到建筑物的状态异常，或者在所述工作检测部220检测到所述检测模块100的状态异常，则可以自行发送视觉或听觉信号，向管理者或周边人员传播状况。
图5是表示利用本发明检测安全状态异常的方法的例示图。如图5所示，首先，实施在管理者既定的时间期间本发明的机构待机的步骤。然后，若到达既定的周期，则执行所述倾斜度检测部110、加速度检测部120、高度检测部130及陀螺检测部140测定数据的步骤。这时，所述多个检测部测定的数据是用模拟信号测定。
为了识别所述步骤正常执行的情况，从属地实施所述自我诊断部150感测所述多个检测部的步骤。本步骤中，所述自我诊断部150感测多个检测部工作时发生的振动，所述工作检测部220判断所述多个检测部是否正常工作。这时，若判断为所述多个检测部正常工作时，将既定的周期回归为待机的步骤。相反，在判断为所述多个检测部不正常工作时，实施从所述供电调节模块供给紧急电能的步骤和发出状态异常通知的步骤。
与上述无关而独立地，在所述运算部210执行将从所述多个检测部发送的模拟信号变换为数字信号的步骤。然后，运算变换为数字方式的数据，实施对建筑物判断状态异常的步骤。这时，若对于建筑物未导出安全相关不正常数据，将既定的周期回归到待机的步骤。相反，若在所述运算部210导出非正常数据，则执行发出状态异常通知的步骤。
以上，对本发明以其优选实施例为中心进行了说明。
本说明书中记载的实施例和附图所示的结构涉及本发明的最优选的一个实施例，但不代表本发明的全部技术思想，应当理解可能存在可以代替它们的多样的等同物和变形的例子。
因此，本发明不限于所提出的实施例，可能存在通过本发明所属技术领域的普通技术人员在本发明的技术思想和下面记载的权利要求书的技术思想的等同范围内可进行多样的修改及变更的实施例。

Claims (8)

1.一种测定构筑物的安全相关数据的智能安全管理传感器，从外部提供电源，测定对于当前状态的数据，其特征在于，包括：
检测模块(100)，设置于构筑物，在每个既定周期检测构筑物的状态；
控制模块(200)，与所述检测模块(100)联动，以从所述检测模块(100)接收的数据为基础运算结果值；及
输出模块(300)，与所述控制模块(200)联动，接收所述控制模块(200)运算的结果值并向管理者提供信息；
所述检测模块(100)包括：倾斜度检测部(110)，测定构筑物的垂直、水平位移及倾斜度；加速度检测部(120)，测定构筑物及构造物周边的振动；高度检测部(130)，测定构筑物的高度；及陀螺检测部(140)，校正构筑物上设置的方向及位置；
所述加速度检测部(120)包括：第一加速度检测部(121)，间接测定在建筑物外部发生的振动；及第二加速度检测部(122)，直接测定由于在所述第一加速度检测部(121)测定到的振动传递到建筑物内部的振动。
2.如权利要求1所述的智能安全管理传感器，其特征在于，
所述第二加速度检测部(122)测定的振动的频率的最小值由比对于所述第一加速度检测部(121)测定的振动的频率的最大值大的值构成。
3.如权利要求1所述的智能安全管理传感器，其特征在于，
所述高度检测部(130)还包括：
第一高度检测部(131)，测定自地面的高度；及
第二高度检测部(132)，从卫星接收建筑物的位置数据及相应地区的海拔高度值。
4.如权利要求1所述的智能安全管理传感器，其特征在于，
所述检测模块(100)还包括自我诊断部(150)，所述自我诊断部(150)周期性地判断所述倾斜度检测部(110)、加速度检测部(120)、高度检测部(130)及陀螺检测部(140)的工作与否。
5.如权利要求4所述的智能安全管理传感器，其特征在于，
所述控制模块(200)还包括：
运算部(210)，以从所述倾斜度检测部(110)、加速度检测部(120)、高度检测部(130)及陀螺检测部(140)接收到的数据为基础，运算构筑物的运动及变化量；及
工作检测部(220)，以从所述自我诊断部(150)接收到的数据为基础，判断所述检测模块(100)的工作与否。
6.如权利要求5所述的智能安全管理传感器，其特征在于，
所述运算部(210)利用所述倾斜度检测部(110)测定的倾斜度值和由所述加速度检测部(120)测定的冲击量值，预测并运算根据随后发生的其它外部冲击而变化的倾斜度值。
7.如权利要求5所述的智能安全管理传感器，其特征在于，
还包括供电调节模块，该供电调节模块与所述工作检测部(220)联动，测定并调节从外部接收的电功率。
8.一种检测模块(100)，设置于构筑物，在每个既定周期检测构筑物的状态，其特征在于，
所述检测模块(100)包括：倾斜度检测部(110)，测定构筑物的垂直、水平位移及倾斜度；加速度检测部(120)，测定构筑物及构筑物周边的振动；高度检测部(130)，测定构筑物的高度；及陀螺检测部(140)，校正构筑物上设置的方向及位置；
所述加速度检测部(120)包括：第一加速度检测部(121)，间接测定在建筑物外部发生的振动；及第二加速度检测部(122)，直接测定由于在所述第一加速度检测部(121)测定到的振动传递到建筑物内部的振动。
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