KR100366397B1 - 교량 상태진단을 위한 자동 계측시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정적 변형율계와 무응력계, 변위차계, 경사계, 지점 변위계 등의 각 정적 센서들이 스위치 박스 또는 멀티플렉스와 스테이틱 데이터 로거를 통해 광 전송장치에 연결되고, 가속도계와 동적 변형율계, 풍향풍속계 등의 각 동적 센서들이 다이나믹 데이터 로거를 통해 상기 광 전송장치에 연결되어 있고, 상기 각 센서들에 의해 측정되는 측정신호를 실시간으로 전송할 수 있도록 상기 교량의 광 전송장치와 중앙운영센터의 광 전송장치가 전용 광 케이블로 연결되며, 상기 교량에 설치된 다수개의 센서들의 측정신호가 교량의 거동을 분석하는 중앙운영센터의 모니터링 컴퓨터에 제공되도록 상기 중앙운영센터의 광 전송장치를 상기 중앙운영센터의 모니터링 컴퓨터에 연결된 것이다.

본 발명에 의하면, 각 센서들에 의해 측정되는 변형율과 응력, 변위차, 경사, 지점 변위, 가속도, 풍향 풍속 등을 실시간으로 전송받아 교량의 거동을 분석할 수 있으며, 중앙운영센터로 전송되어지는 측정신호에 잡음이 유입되는 것을 최소화하며 교량의 이상유무와 상태를 실시간으로 판단할 수 있는 것이다.

Description

교량 상태진단을 위한 자동 계측시스템{Automatic measuring and assessment system for bridge diagnostics}

본 발명은 교량 상태진단을 위한 자동 계측시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사회 주요 기간 시설물의 하나인 교량의 과학적 유지관리의 수단으로 교량에 필요한 센서를 부착하고 이를 원격지 통제실에 연결하여 교량의 거동을 자동 감지하여 이상유무를 판단할 수 있도록 하는 교량 상태진단을 위한 자동 계측시스템에 관한 것이다.

종래의 기술에 있어서는 도1에서와 같이 정적 변형율계(101)와 무응력계(102), 변위차계(103), 경사계(104), 지점 변위계(105), 가속도계(106) 등의 센서를 교량에 설치하고 이를 쉴드 케이블(shield cable)로 스위치 박스(107:switch box) 또는 멀티플렉스(Multiplexer)와 스테이틱 데이터 로거(108:static data logger) 혹은 다이나믹 앰프(109:dynamic Amp)를 이용하여 교량(112) 근처에 있는 현장 계측실(113)로 연결하여 각종 측정신호를 전달하고 이를 현장 계측실에 있는 모니터링 컴퓨터(110,111)에 저장한다. 이후 일정한 주기로 사람에 의해 저장된 데이터를 수집하여 원격지 통제실에서 데이터를 분석하는 방식을 취하고 있다.

위와 같은 방식은 실험실에서의 계측방법을 그대로 현장에 확장시킨 것으로 케이블의 길이가 길어짐에 따라 잡음(noise)의 간섭이 심해지고 실시간 계측성능을 확보할 수 없으며, 현장에 컴퓨터를 배치함으로써 오는 셧다운(shut down) 문제 등 유지관리가 어렵다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 사회 주요 기간 시설물의 하나인 교량의 과학적 유지관리의 수단으로 교량에 필요한 센서를 부착하고 이를 원격지 중앙운영센터에 연결하여 교량의 거동을 자동 감지하여 이상유무를 판단할 수 있도록 하는 교량 상태진단을 위한 자동 계측시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1 은 종래의 교량 상태진단을 위한 계측시스템을 보인 구성도이다.

도 2 는 본 발명에 따른 교량의 상태진단을 위한 자동 계측시스템을 보인 구성도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1,101 : 정적 변형율계 2,102 : 무응력계

3,103 : 변위차계 4,104 : 경사계

5,105 : 지점 변위계 6,106 : 가속도계

7 : 동적 변형율계 8 : 풍향 풍속계

9,107 : 스위치 박스 또는 멀티플렉스

10,108 : 스테이틱 데이터 로거

11 : 다이나믹 데이터 로거 12,13 : 광 전송장치

109 : 다이나믹 앰프 14,110 : 모니터링 컴퓨터

111 : 다이나믹 데이터 로거 겸용 모니터링 컴퓨터

15 : 신호 조절기 16,112 : 교량

17 : 중앙운영센터 113 : 현장계측실

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 교량 상태진단을 위한 자동 계측시스템은, 정적 변형율계와 무응력계, 변위차계, 경사계, 지점 변위계 등의 각 정적 센서들이 스위치 박스 또는 멀티플렉스와 스테이틱 데이터 로거를 통해 광 전송장치에 연결되고, 가속도계와 동적 변형율계, 풍향풍속계 등의 각 센서들이 다이나믹 데이터 로거를 통해 상기 광 전송장치에 연결되어, 상기 각 센서들에 의해 측정되는 측정신호를 실시간으로 전송할 수 있도록 상기 교량의 광 전송장치와 중앙운영센터간의 광 전송장치가 전용 광 케이블로 연결되어, 상기 교량에 설치된 다수개의 센서들의 측정신호를 교량의 거동을 분석하는 중앙운영센터의 모니터링 컴퓨터에 제공되도록 연결하는 것을 특징으로 한다.

상기 다수개의 다이나믹 센서들의 후단에는 상기 센서들의 측정신호를 전송시 잡음의 영향을 줄이기 위해 신호 조절기가 각각 설치되는 것이 적절하다.

또한, 본 발명은 상기 모니터링 컴퓨터를 네트워크에 접속하여, 네트워크 상에서 각 교량의 거동을 원거리에서 모니터링할 수 있는 다수개의 사용자 단말기를 접속하여 각 내·외부기관 등에서 교량의 거동상태를 확인할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실 예를 예시도면과 함께 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 도2에 도시한 것처럼, 교량에 설치된 정적 변형율계(1)와 무응력계(2), 변위차계(3), 경사계(4), 지점 변위계(5) 등의 각 정적 센서들이 실드 케이블(shield cable)에 의해 스위치 박스(9) 또는 멀티플렉스에 접속 된 후 스테이틱 데이터 로거(10)로 연결된 후 통신망에 의해 스테이틱 데이터 로거(10)에서 광 전송장치로 테이터를 전송하게 되어있다. 또한, 교량에 설치된 가속도계(6)와 동적 변형율계(7), 풍향풍속계(8) 등의 각 동적 센서들이 신호 조절기(15)에 접속된 후 실드 케이블(shield cable)에 의해 다이나믹 데이터 로거(11)에 연결되어 있고, 다이나믹 데이터 로거(11) 역시 통신인터페이스에 의해 광 전송장치(12)로 데이터를 전송하게 되어 있다.

여기서, 스위치 박스(9) 또는 멀티플렉스와 스테이틱 데이터 로거(10) 및 다이나믹 데이터 로거(11)를 교량에 설치된 각 센서들에 근접되게 설치하거나 필요시신호조절기를 센서 바로 곁에 부착함으로써 측정신호를 전송하는 중에 신호 대 잡음비를 최대화하여 잡음의 영향을 크게 줄일 수 있을 것이다.

교량에 설치된 광 전송장치(12)와 중앙운영센터의 광 전송장치(13)를 전용 광 케이블로 연결하여 교량(16)에 설치된 각 센서들에 의해 측정되는 측정신호를 실시간으로 중앙운영센터(17)의 모니터링 컴퓨터(14)에 전송할 수 있도록 되어 있다.

그리고, 광 전송장치(13)에 전송된 다수개의 센서들의 측정신호가 통신망을 통하여 중앙운영센터 내의 모니터링 컴퓨터(14)에 전송되도록 연결되어 있어, 모니터링 컴퓨터(14)는 다수개의 센서들의 측정신호를 분석하여 교량의 거동을 분석할 수 있다.

또한, 중앙운영센터의 모니터링 컴퓨터(14)가 네트워크에 접속되어 네트워크 상에서 각 교량의 거동을 모니터링 할 수 있는 다수개의 사용자 단말기가 접속되어 있어, 중앙운영센터(17) 뿐만 아니라 각 내·외부기관에서도 교량의 거동상태를 원격으로 확인할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명은 다음과 같이 동작된다.

교량에 설치된 정적 변형율계(1)와 무응력계(2), 변위차계(3), 경사계(4), 지점 변위계(5) 등에 의해 계측되는 교량의 변형율, 무응력, 변위차, 경사, 지점 변위 등의 측정신호가 스위치 박스(9) 또는 멀티플렉스와 스테이틱 데이터 로거(10)를 통해 광 전송장치(12)에 전송된다. 또한, 교량(16)에 설치된 가속도계(6)와 동적 변형율계(7) 및 풍향풍속계(8) 등에 의해 계측되는 가속도, 변형율, 풍향풍속 등의 측정신호가 신호 조절기(15)에 의해 적정레벨로 증폭 조절된 후 다이나믹 데이터 로거(11)를 통해 광 전송장치(12)에 전송된다.

이렇게 광 전송장치(12)에 전송된 각 센서들의 측정신호는 전용 광 케이블을 통해 원거리에 있는 중앙운영센터(17)의 광 전송장치(13)까지 실시간으로 전송되고, 이는 다시 중앙운영센터(17)의 모니터링 컴퓨터(14)에 전송된다. 이에 따라 모니터링 컴퓨터(14)는 교량에 설치된 다수개의 센서들로부터 전송되는 측정신호를 분석하여 교량의 거동상태를 확인한다. 그리고, 모니터링 컴퓨터(14)는 분석결과를 이용하여 교량을 점검하기 위한 데이터 베이스를 구축하는 한편 사용자의 요구에 따라 모니터에 디스플레이한다.

또한, 모니터링 컴퓨터(14)가 네트워크에 연결되어 네트워크 상에서 다수개의 사용자 단말기가 접속되어 있어, 중앙운영센터(17) 뿐만 아니라 각 내·외부기관에서도 교량의 거동상태를 원격으로 확인할 수 있다.

본 발명에 의하면, 중앙운영센터는 교량에 설치된 각 센서들에 의해 교량으로부터 계측되는 변형율과 무응력, 변위차, 경사, 지점 변위, 가속도, 변형율, 풍량풍속 등을 실시간으로 전송받아 교량의 거동을 분석할 수 있으며, 각 센서에 의해 측정되어 중앙운영센터로 전송되는 측정신호의 신호 대 잡음비가 최대화되어 유입되는 잡음의 영향을 최소화하는 것과 계측용 장비와 모니터링 컴퓨터의 안정된 운용을 할 수 있도록 하는데 유용한 것이다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술 사상 범위내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (3)

1. 정적 변형율계와 무응력계, 변위차계, 경사계, 지점 변위계 등의 각 정적 센서들이 스위치 박스 또는 멀티플렉스에 연결되고, 상기 스위치박스 또는 멀티플렉스로부터 공급되는 각종 센싱신호를 공급받는 스테이틱 데이터 로거와;

   가속도계와 동적 변형율계, 풍향풍속계 등의 각 동적 센서들 각각에 연결되어 동적센서들로부터 얻어진 측정신호를 공급받는 다이나믹 데이터 로거와;

   상기 스테이틱 데이터 로거 및 다이나믹 데이터 로거로부터 공급되는 상기 측정신호를 공급받아서 광신호로 변환 및 실시간으로 전송하는 제1광 전송장치와;

   상기 제1광 전송장치로부터 공급되는 신호를 광케이블을 통해 공급받는 제2광 전송장치와;

   상기 제2광 전송장치로부터 공급되는 전송신호를 분석하여 교량의 거동을 파악하는 원격지 중앙운영센터의 모니터링 컴퓨터;

   를 구비한 것을 특징으로 하는 교량 상태진단을 위한 자동계측시스템.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 모니터링 컴퓨터에는 네트워크에 접속되어 네트워크 상에서 각 교량의 거동을 모니터링할 수 있는 다수개의 사용자 단말기가 접속되는 것을 특징으로 하는 교량 상태진단을 위한 자동 계측시스템.