JP2019518208A - 多軸センサーを用いた挙動の測定及びメンテナンス方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、トンネル、斜面、下水管、構造物などの測定面に沿って両端が地面に位置しながら貫通連結されるように一つ以上の移動管を設けるステップと、前記移動管の外側に露出されるロガーと連結されながら、移動管の内側に沿って一つ以上の多軸センサーが移動するように設けるステップと、前記多軸センサーを移動管の外部に露出させるか、あるいは、各移動管の内側に嵌入して移動管に沿って各測点に多軸センサーを移動させるステップと、を含み、前記移動管の内側に多軸センサーモジュールを嵌入して、各測点の変位を同時にまたは順次に測定するか、あるいは、測定し終わった後に多軸センサーを移動管から排出するようにする多軸センサーを用いた挙動の測定及びメンテナンス方法に関する。【選択図】 図２

Description

本発明は、トンネル、斜面、下水管、構造物などの測定面に沿って両端が地面に位置しながら貫通連結されるように一つ以上の移動管を設けるステップと、前記移動管の外側に露出されるロガーと連結されながら、移動管の内側に沿って一つ以上の多軸センサーが移動するように設けるステップと、前記多軸センサーを移動管の外部に露出させるか、あるいは、各移動管の内側に嵌入して移動管に沿って各測点に多軸センサーを移動させるステップと、を含み、前記移動管の内側に多軸センサーモジュールを嵌入して、各測点の変位を同時にまたは順次に測定するか、あるいは、測定し終わった後に多軸センサーを移動管から排出する多軸センサーを用いた挙動の測定及びメンテナンス方法に関する。

一般に、トンネルを形成するためには、色々な先行作業の工法が行われる。

そして、上述したような先行作業として、トンネルを形成しようとする個所の地盤状態の確認作業と、発破のために発破材を嵌入するための穿孔作業と、を行う。

続けて、トンネルを形成しようとする自由全断面に所定の深さで穿孔を行って試料を採取することにより、岩盤に存在する節理の発達状態及び風化状態並びに、破碎帯の分布特性、地下水の流出有無を確認することができる。

加えて、トンネルの形成のための発破を順次に行いながら、トンネルの沈下などによる挙動を測定することになる。

そして、トンネルの完成後にも埋め込まれる変位計などを用いて振動などによるトンネル変位を測定することになる。

このような技術と関連して、本発明の出願人が、大韓民国特許第１４８２０５４号に、傾斜計を用いたトンネル挙動測定システムの技術を開示しており、その構成について説明すれば、図１に示すように、測定センサー２１７からなる傾斜計のケーブルをメインケーブルにそれぞれ連結した後、これをトンネルＴの下部に位置するデータロガー４００に連結し、前記測定センサー２１７は、掘削面１００に位置決められるように複数が順次に連結される測定ユニット５００の内側に一つ以上が設けられて前記測定ユニット５００をトンネルの掘削面１００に対応するように多数組み立てるときに掘削面１００に沿ってそれぞれ位置するように設ける。

しかしながら、上述したような測定システムは、測定ユニット５００が掘削面に形成されるショットクリート層（吹き付けコンクリート）の内側に固定されるような構成であり、個別の測定センサー２１７が損なわれるとき、挙動が測定できなくなるという欠点がある。

また、測定ユニットが固設されて繰り返し使用ができなくなるという問題がある。

大韓民国特許第１４８２０５４号

上述したような従来の問題を改善するための本発明の目的は、センサーの不良の際に手軽に取り替えて測定が不可能になるという問題を解消し、センサーのメンテナンスを可能にし、最小限の費用で各測点の挙動を測定しやすくし、センサーの繰り返し使用が可能であるので、計測に伴うコストを節減可能にし、最小のセンサーを用いて測定地域の全体の挙動を確認可能にする多軸センサーを用いた挙動の測定及びメンテナンス方法を提供することである。

本発明は、上記目的を達成するために、測定面に沿って埋込または露出されるように固定されながら、互いに貫通連結されるように複数の移動管を測定地域に設けるステップと、
外部に露出されるロガーと連結されながら、移動管の内側に沿って一つ以上の多軸センサーモジュールが移動するように設けるステップと、
前記多軸センサーモジュールを移動管の外部に露出させるか、あるいは、各移動管の内側に嵌入して移動管に沿って各測点に多軸センサーモジュールを移動させるステップと、
を含み、
前記移動管の内側に多軸センサーモジュールを嵌入して、各測点の変位を同時にまたは順次に測定するか、あるいは、各測点の変位が測定し終わった後に多軸センサーを移動管から排出する多軸センサーを用いた挙動の測定及びメンテナンス方法を提供する。

そして、本発明は、移動管の内側に位置する各測点を多軸センサーモジュールが停止なしに通過しながらリアルタイムにて測定値をロガーに伝えるように設けられ、前記多軸センサーモジュールは、ジャイロセンサー、加速度センサー、地磁気センサー、傾斜計センサーのうちから選択される一つ以上の組み合わせからなる多軸センサーを用いた挙動の測定及びメンテナンス方法を提供する。

加えて、本発明は、移動管の各測点に対応するように複数の多軸センサーモジュールがケーブルに沿って一体にそれぞれ連結される多軸センサーを用いた挙動の測定及びメンテナンス方法を提供する。

また、本発明は、移動管の各測点に沿って移動しながら測定するように各測点の合計よりも小さくなるように一つ以上の多軸センサーモジュールが連設される多軸センサーを用いた挙動の測定及びメンテナンス方法を提供する。

加えて、本発明は、連結される移動管の全長を等間隔に分割した後、分割される最初の測点から移動しながらそれぞれ測定するように一つ以上の多軸センサーモジュールが分割されて連結される多軸センサーを用いた挙動の測定及びメンテナンス方法を提供する。

続けて、本発明の多軸センサーモジュールは、センサーブロックに組み込まれるときにケーブルとしてそれぞれ連結され、前記センサーブロック及びケーブルは、補強ワイヤーとして連結される多軸センサーを用いた挙動の測定及びメンテナンス方法を提供する。

そして、本発明の移動管に配備されるガイド溝を介してセンサーブロックが嵌入して定位置に移動するようにする多軸センサーを用いた挙動の測定及びメンテナンス方法を提供する。
加えて、本発明のセンサーブロックには、ホイールがさらに配備され、前記ホイールには、ケーブルとして電源が供給される駆動モーターが連結されて自律走行するように設けられる多軸センサーを用いた挙動の測定及びメンテナンス方法を提供する。

また、本発明の移動管は、露出される両端に補強ワイヤーが無限移動するようにスライドホイールがそれぞれ配備されて、補強ワイヤーに結合されるセンサーブロックが移動管に沿って移動するようにする多軸センサーを用いた挙動の測定及びメンテナンス方法を提供する。

続けて、本発明の移動管は、トンネルの進行方向と隣り合うように並設され、近くの移動管に嵌入するそれぞれのセンサーブロックは、進行方向の同一直線上において互いに異なる方向に移動しながら変位を測定するようにする多軸センサーを用いた挙動の測定及びメンテナンス方法を提供する。
そして、本発明の移動管をトンネルの進行方向に所定の間隔を隔てて複数設け、移動管は、露出される両端に補強ワイヤーが無限移動するようにスライドホイールがそれぞれ配備されて補強ワイヤーに結合されるセンサーブロックが移動管に沿って移動するようにし、測定し終わったセンサーブロックを移動管から排出した後、測定を希望する他の移動管に嵌入して測定するようにする多軸センサーを用いた挙動の測定及びメンテナンス方法を提供する。

以上述べたように、本発明によれば、センサーの不良の際に手軽に取り替えて測定が不可能になるという問題を解消し、センサーのメンテナンスが可能であり、最小限の費用で各測点の挙動を測定しやすく、センサーの繰り返し使用が可能であるので、計測に伴うコストが節減可能であり、最小のセンサーを用いて測定地域の全体の挙動が確認可能であるという効果がある。

従来の傾斜計を用いたトンネル挙動測定システムを示す断面図である。 本発明に係る挙動の測定及びメンテナンス方法を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る挙動の測定及びメンテナンス方法を示す断面図である。 本発明に係る挙動の測定及びメンテナンス方法の要部断面図である。 本発明に係る挙動の測定及びメンテナンス方法による作業手順図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る挙動の測定及びメンテナンス方法を示す断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る挙動の測定及びメンテナンス方法を示す断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る挙動の測定及びメンテナンス方法を示す断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る移動管の適用状態図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る移動管の適用状態図である。 本発明のさらに他の一実施形態に係るセンサーブロックの測定状態図である。 本発明のさらに他の一実施形態に係るセンサーブロックの測定状態図である。 本発明のさらに他の一実施形態に係るセンサーブロックの測定状態図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態を詳述する。
図２は、本発明に係る挙動の測定及びメンテナンス方法を示す断面図であり、図３は、本発明の他の実施形態に係る挙動の測定及びメンテナンス方法を示す断面図であり、図４は、本発明に係る挙動の測定及びメンテナンス方法の要部断面図であり、図５は、本発明に係る挙動の測定及びメンテナンス方法による作業手順図であり、図６から図８は、本発明のさらに他の実施形態に係る挙動の測定及びメンテナンス方法を示す断面図であり、図９及び図１０は、それぞれ本発明のさらに他の実施形態に係る移動管の適用状態図であり、図１１から図１３は、それぞれ本発明のさらに他の一実施形態に係るセンサーブロックの測定状態図である。

本発明は、弧状のトンネルや、構造物の内側または外面、斜面、下水管など変形の測定を希望する位置の設置面からなる測定面１０に沿って設けられる一つ以上の多軸センサーモジュールを用いて測定面に働く応力に伴う変位を測定するようにする。
このとき、前記測定面１０には複数が互いに貫通連結されるように移動管３０を設けた後、その内側を走行する多軸センサーモジュールにより変位を測定するように設けられる。

加えて、前記移動管３０は、互いに螺合されてもよく、カップリング（図示せず）を介して連結されてもよく、測定面１０に沿って所定の長さを持たせながら露出または埋め込まれる。
そして、管理者が移動管の外部から把握し易いように前記移動管３０に嵌入する多軸センサーモジュールと連結されながら移動管３０の一方の側に露出されるようにロガー５０が設けられる。

また、前記ロガー５０と電気的に連結されながら移動管３０の内側に沿って移動可能なように一つ以上の多軸センサーモジュール７０を連設する。
このとき、前記多軸センサーモジュール７０は、一つ以上がケーブルを介して電気的に連結されて信号及び電源の供給を可能ならしめながら、移動管の内側に自律走行したり、手動により移動するように設けられる。

続けて、前記多軸センサーモジュール７０は、傾斜計センサー、加速度センサーなどの３軸センサー７３が単独で設けられるか、
一つのチップにジャイロセンサー、加速度センサー、地磁気センサー、傾斜計センサーが同時に連結される多軸センサー６０を用いる。
このとき、前記多軸センサーモジュール７０は、各測点Ｐに対応するように移動管の内側に複数が同時に連結されてもよい。

そして、図１２に示すように、前記多軸センサー６０を活用した多軸センサーモジュール７０を用いる場合、移動管の内側に位置する各測点Ｐに対応するように多軸センサーモジュールを複数用いる必要なしに、一つの多軸センサーモジュールを停止なしに移動管の内側に沿って移動させるときに所望の測点Ｐにおいて変位値を停止することなくリアルタイムにて伝送しながら測点の変位を記録してもよい。
すなわち、前記多軸センサーモジュール７０を用いた変位の測定に際して、そのデータを予め定められたプログラムに入力処理してトンネルなどの現在の状態及び先行変化などを予測して事故を未然に防ぐようにする。

また、前記変位値は、ジグビー通信、ブルートゥース、ＲＳ−４８５通信、イーサネットなどの有無線通信のうち、ユーザーの選択により一つ以上の通信方法を用いてロガーに伝送する。
このとき、前記多軸センサーモジュール７０には、上述したような通信モジュールがさらに配備されて伝送できるようにしてもよく、測定される変位値は、上述したような通信方法を用いてロガーに伝送してもよく、外部の別途のデータ収集手段に直接的に伝送してもよい。

すなわち、前記多軸センサーを活用した多軸センサーモジュール７０は、勾配を認識するジャイロセンサー、移動状態を認識する加速度センサー、方位を測定する地磁気センサーを用いることにより、各測点はもとより、各測点での変位値を知ることになって、各測点Ｐにおいて変位値を停止することなく、リアルタイムにて確認することになる。
このとき、移動距離の重複的な確認が可能なように前記多軸センサーモジュール７０に連結されるケーブルまたは前記ケーブル７５を支持する補強ワイヤー７７にエンコーダーをさらに連結してもよい。

加えて、前記多軸センサーモジュール７０を移動管３０の外部に露出させるか、あるいは、各移動管の内側に沿って各測点Ｐに位置するように多軸センサーモジュール７０を移動管の内部に沿って移動させる。
このとき、前記多軸センサーモジュール７０は、移動管に位置する各測点Ｐに同時にそれぞれ設けられて各測点の変位を同時に測定するか、あるいは、一部のみが設けられて順次に移動した後、測点Ｐに停止して変位を測定するように設けられてもよい。

また、前記多軸センサーモジュール７０による各測点での測定作業が終わったとき、またはメンテナンスを行いたいときに、多軸センサーモジュール７０を移動管から外側に排出可能なように設ける。
そして、前記多軸センサーモジュール７０は、移動管３０に位置する各測点Ｐに対応するように複数が同時に連結される。

さらに、前記多軸センサーモジュール７０は、移動管３０の各測点Ｐに沿って移動しながら測定するように各測点Ｐの合計よりも少なくとも一つ以上が小さくなるように配備される。

上述したような構成を有する本発明について具体的に説明すれば、前記多軸センサーモジュール７０は、図６及び図７に示すように、複数が連結される移動管の全長を測点に対応するように等間隔に分割した後、分割される最初の測点Ｐから移動しながらそれぞれ測定するように３軸センサーまたは多軸センサーが取り付けられる一つ以上の多軸センサーモジュールが分割されてそれぞれ連結される。
すなわち、図８に示すように、前記多軸センサーモジュールが最初の測点にのみ対応するように一つのみを設けた後、連続して移動しながら測定するか、あるいは、図７に示すように、最初及び中間に設けた後、中間までにのみ移動して全体を測定するようにする。

続けて、前記多軸センサーモジュール７０は、センサーブロック７１の内側に３軸センサー７３が組み込まれるとき、ケーブル７５としてそれぞれ連結されて信号及び電源の供給または伝達が可能になる。
加えて、前記センサーブロック７１の内側には単一チップにジャイロセンサー、加速度センサー、地磁気センサー、傾斜計センサーが同時に連結される多軸センサー６０が設けられる構成の多軸センサーモジュールを用いてもよく、前記多軸センサーモジュールもケーブルとして連結される。

このとき、前記センサーブロックは、ここに連結されるケーブル７５を介して牽引してもよいが、好ましくは、引っ張りの作用の際にケーブルが途切れてしまうという問題があるため、別途の補強ワイヤー７７を用いて連結することが好ましい。

また、前記移動管は、露出される両端及び内部の一方の側に複数のスライドホイール８３が配備されてここに連結される補強ワイヤーまたはケーブルを引っ張ると、前記多軸センサーモジュールが移動管の内側に沿って移動することになる。
このとき、前記移動管３０に配備されるガイド溝３５を介してセンサーブロックが嵌入する状態で移動されて定位置に移動するように設けられる。

加えて、前記センサーブロック７１には、ホイール７２がさらに配備され、前記ホイールには、ケーブルとして電源が供給される駆動モーター７４が連結されてケーブルを用いた電源の供給の際に自律走行することになる。
このとき、前記ホイール７２には、エンコーダーなどが取り付けられて移動距離の確認が可能になって、測点Ｐの位置に対応する正確な移動が可能になる。

さらに、前記移動管３０には、露出される両端に移動管を通過せしめる補強ワイヤー８１が無限移動するようにスライドホイール８３がそれぞれ配備されて、補強ワイヤーに結合される多軸センサーモジュールが補強ワイヤーを一方向に引っ張るとき、多軸センサーモジュールが移動管に沿って移動するように設けられる。
このとき、前記スライドホイール８３には、エンコーダー（図示せず）がさらに取り付けられて、補強ワイヤーの繰り出しまたは巻き戻しの度合いを距離をもって知るようにする。

続けて、図５に示すように、前記移動管３０は、トンネルの進行方向Ｔ１と隣り合うように並設される。
このとき、前記移動管３０に嵌入する多軸センサーモジュール７０は、互いに異なる方向に移動しながら測定するようにしてもよい。
そして、前記移動管３０をトンネルの進行方向Ｔ１に所定の間隔を隔てて複数設け、一つの移動管から測定し終わった多軸センサーモジュールを排出した後、測定を希望する他の移動管の内側に嵌入して順次に測定するようにする。
このとき、前記移動管の内側には、補強ワイヤー７７と前記補強ワイヤーが無限移動するようにスライドホイール８３がそれぞれ配備されて、補強ワイヤーに多軸センサーモジュールを連結すれば、補強ワイヤーに結合されるそれぞれの多軸センサーモジュールを移動管に連続して嵌入しながら各測点の挙動を測定するようにする。

加えて、本発明は、トンネルの適用状態について説明したが、図９及び図１０に示すよに、斜面、橋、構造物、下水管ＧＰなどに移動管３０を設けて、その変形が分かるようにする。
また、前記移動管３０には、下水管やトンネル、斜面などに設けるとき、地表を介して流入する水などをドレインし易いように少なくとも一方の側に流入孔３９が一体にさらに形成される。
続けて、図９に示すように、前記移動管３０の内側に設けられる補強ワイヤー７７または多軸センサーモジュール７０の一方の側にはカメラ９１及びＬＥＤ９３がさらに配備されて、移動管の内側を容易に注視しながら移動するようにする。

さらに、図１１から図１３に示すように、前記多軸センサーモジュール７０は、一つのチップにジャイロセンサー、加速度センサー、地磁気センサー、傾斜計センサーが同時に連結される多軸センサー６０を用いて、各測点Ｐに対応してセンサーをそれぞれ設けることなく、一つの多軸センサーモジュール７０を移動管の内側に沿って移動させ、前記多軸センサーモジュール７０の移動の際に各測点Ｐにおいて多軸センサーモジュールが提供する勾配、速度、方位角などを予め保存されるプログラムにより判断して各測点Ｐでの変位をリアルタイムにて確認することになる。

そして、前記多軸センサーモジュール７０は、前記センサーブロック７１の内側に単一チップにジャイロセンサー、加速度センサー、地磁気センサー、傾斜計センサーが同時に連結される多軸センサー６０が設けられてケーブル７５として連結される。
このとき、前記多軸センサーを備える多軸センサーモジュールは、ケーブル及びここに連結される補強ワイヤーなどに移動してもよく、ホイール７２がさらに配備されながら、ケーブルとして電源が供給される駆動モーター７４がさらに連結されてケーブルを介した電源の供給の際に自律走行することになる。

そして、前記移動管３０に配備されるガイド溝３５を介してセンサーブロックが嵌入する状態で移動して定位置に移動するように設けられてもよい。

本発明は、トンネルなどの変位を測定するセンサーを埋め込む固定方式ではなく、移動式に設ける技術に関するものであり、トンネル、斜面、下水管、構造物などの測定面に沿って設けられる移動管の内側に測点に対応するように位置する複数の多軸センサーを嵌入して、各測点の変位を同時または順次に測定するか、あるいは、測定し終わった後、多軸センサーを移動管から排出するようにして、高価な多軸センサーの繰り返し使用を可能ならしめる。

Claims (12)

1. 測定面に沿ってそれぞれ設けられながら、測定面の長さに対応して貫通連結されるように一つ以上の移動管を設けるステップと、
   前記移動管の外側に露出されるロガーと連結されながら、移動管の内側に沿って一つ以上の多軸センサーモジュールが移動または停止するように設けるステップと、
   前記多軸センサーモジュールを移動管の外部に露出させるか、あるいは、各移動管の内側に嵌入して移動管に沿って各測点に多軸センサーモジュールを移動させるステップと
   を含み、
   前記移動管の内側に多軸センサーモジュールを嵌入して、各測点の変位を同時にまたは順次に測定するか、あるいは、測定し終わった後に多軸センサーを移動管から排出するようにする多軸センサーを用いた挙動の測定及びメンテナンス方法。
2. 前記多軸センサーモジュールは、ジャイロセンサー、加速度センサー、地磁気センサー、傾斜計センサーが同時に連結される多軸センサーが用いられ、移動管に沿って停止なしに移動しながら測点の変位をリアルタイムにて測定するようにする請求項１に記載の多軸センサーを用いた挙動の測定及びメンテナンス方法。
3. 前記多軸センサーモジュールとしては、傾斜計センサーまたは加速度センサーのうちから選択される３軸センサーが用いられ、移動管の各測点に対応するように複数の多軸センサーモジュールが同時にそれぞれ連設されて各測点の変位を同時に測定することを特徴とする請求項１に記載の多軸センサーを用いた挙動の測定及びメンテナンス方法。
4. 前記多軸センサーモジュールとしては、傾斜計センサーまたは加速度センサーのうちから選択される３軸センサーが用いられ、移動管の各測点に沿って移動しながら順次にそれぞれ測定するように各測点の合計よりも小さくなるように一つ以上が連結されて測点の変位の測定後に移動して残りの測点の変位を測定することを特徴とする請求項１に記載の多軸センサーを用いた挙動の測定及びメンテナンス方法。
5. 前記多軸センサーモジュールとしては、傾斜計センサーまたは加速度センサーのうちから選択される３軸センサーが用いられ、移動管の全長を等間隔に分割した後、分割される最初の測点から移動しながらそれぞれ測定するように一つ以上の多軸センサーモジュールがケーブルに沿って分割されて設けられることを特徴とする請求項１に記載の多軸センサーを用いた挙動の測定及びメンテナンス方法。
6. 前記多軸センサーモジュールは、センサーブロックに組み込まれるときにケーブルとしてそれぞれ連結され、
   前記センサーブロック及びケーブルは、補強ワイヤーとして連結されることを特徴とする請求項１に記載の多軸センサーを用いた挙動の測定及びメンテナンス方法。
7. 前記移動管に配備されるガイド溝を介してセンサーブロックが定位置に移動するようにし、
   前記センサーブロックには、カメラ及びＬＥＤがさらに連結されることを特徴とする請求項１または２に記載の多軸センサーを用いた挙動の測定及びメンテナンス方法。
8. 前記センサーブロックには、ホイールがさらに配備され、前記ホイールには、ケーブルとして電源が供給される駆動モーターが連結されて自律走行するようにすることを特徴とする請求項６に記載の多軸センサーを用いた挙動の測定及びメンテナンス方法。
9. 前記移動管は、露出される両端に補強ワイヤーが無限移動するようにスライドホイールがそれぞれ配備されて、補強ワイヤーに結合されるセンサーブロックが移動管に沿って移動するように設けられ、
   一方の側に複数の流入孔が貫通形成されることを特徴とする請求項１に記載の多軸センサーを用いた挙動の測定及びメンテナンス方法。
10. 前記移動管は、トンネルの進行方向と隣り合うように並設され、移動管に嵌入するセンサーブロックは、互いに異なる方向に移動しながら変位を測定するようにすることを特徴とする請求項１に記載の多軸センサーを用いた挙動の測定及びメンテナンス方法。
11. 前記移動管をトンネルの進行方向に所定の間隔を隔てて複数設け、
    前記移動管は、露出される両端に補強ワイヤーが無限移動するようにスライドホイールがそれぞれ配備されて補強ワイヤーに結合されるセンサーブロックが移動管に沿って移動するようにし、
    測定し終わったセンサーブロックを移動管から排出した後、測定を希望する他の移動管に嵌入して測定することを特徴とする請求項１に記載の多軸センサーを用いた挙動の測定及びメンテナンス方法。
12. 前記測定面は、斜面、弧状のトンネルや、構造物の内側面または外面、斜面、下水管の設置面からなることを特徴とする請求項１に記載の多軸センサーを用いた挙動の測定及びメンテナンス方法。