KR100395750B1 - Seismic monitoring system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지진 감시 시스템에 관한 것으로, 지진발생시 이를 감지하고 지반의 움직임을 가속도 단위로 계측하는 지진파 감시 장치와, 전송된 지반의 가속도 데이터를 분석하여 공급 관리소에 가해지는 지반진동중 공급 관리소가 가장 취약한 고유주파수 대역의 지진파 성분만을 필터링한 후 수평방향 2성분(남북방향, 동서방향)과 연직방향 1성분을 벡터합성하여 최대지반가속도를 계산, 지진인지 또는 단순한 충격인지를 판단하고 지진일 경우에는 지진응답특성 분석 및 가스 공급 관리소의 상황을 미리 설정한 셋팅치와 비교후에 데이터를 저장하고 지진경보, 최대지반가속도 및 SI값을 통제실로 전송하기 위한 지진파 수신 장치로 구성된 지진 감시 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an earthquake monitoring system, wherein a seismic wave monitoring device that detects an earthquake and measures ground movements in acceleration units, and a supply station during ground vibration applied to a supply station by analyzing acceleration data of the transmitted ground After filtering only the seismic wave components of the weak natural frequency band, vector synthesis of horizontal two components (north-south, east-west direction) and vertical one component is used to calculate the maximum ground acceleration, and determine whether it is an earthquake or a simple impact. The present invention relates to an earthquake monitoring system composed of seismic wave receivers for storing data and transmitting earthquake alarms, maximum ground acceleration and SI values to the control room after analyzing seismic response characteristics and comparing the situation of gas supply stations with preset settings.
Description
본 발명은 지진 감시 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지진발생시 이를 감지하고 지반의 움직임을 가속도 단위로 계측하고, 전송된 지반의 가속도 데이터를 분석하여 공급 관리소에 가해지는 지반진동중 공급 관리소가 가장 취약한 고유주파수 대역의 지진파 성분만을 필터링한 후 수평방향 2성분(남북방향, 동서방향)과 연직방향 1성분을 벡터합성하여 최대지반가속도를 계산, 지진인지 또는 단순한 충격인지를 판단하고 지진일 경우에는 지진응답특성 분석 및 가스 공급 관리소의 상황을 미리 설정한 셋팅치와 비교후에 데이터를 저장하고 지진경보, 최대지반가속도 및 SI값을 통제실로 전송하는 지진 감시 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an earthquake monitoring system, and more particularly, it detects when an earthquake occurs, measures the movement of the ground in acceleration units, analyzes the transmitted acceleration data of the ground, and applies the ground station supply station to the supply station. After filtering only the seismic wave components of the weak natural frequency band, vector synthesis of horizontal two components (north-south, east-west direction) and vertical one component is used to calculate the maximum ground acceleration, and determine whether it is an earthquake or a simple impact. The present invention relates to an earthquake monitoring system that stores data and transmits earthquake alarms, maximum ground acceleration, and SI values to the control room after analyzing earthquake response characteristics and comparing the situation of gas supply stations with preset settings.
일반적으로 지진이란 지구내부 어딘가에서 급격한 지각변동이 생겨 그 충격으로 생긴 파동, 즉 지진파가 지표면까지 전해져 지반을 흔드는 것을 말하며, 학술적으로는 "탄성 에너지원으로부터 지진파가 전파됨으로써 발생하는 지구의 진동"이라고 정의할 수 있다.전술한 지진은 넓은 지역에서 거의 동시에 감지되는데, 이때 각 지역의 흔들림의 정도, 즉 진도를 조사해보면 어느 좁은 범위 내에서 가장 세고 그 곳으로부터 멀어지면 흔들림이 약하게 되어 먼 곳에서는 흔들림을 느끼지 못하게 된다. 이것은 지진이 마치 종을 쳤을 때 사방으로 울려 퍼지는 음파와 같은 성질을 갖고 있다는 것을 알 수 있게 해준다.In general, an earthquake is a wave caused by a sudden crustal change somewhere in the earth, that is, an earthquake wave is transmitted to the earth's surface and shakes the ground. Scholarly, it is defined as "earth vibration caused by the propagation of seismic waves from elastic energy sources." The above-mentioned earthquakes are detected almost simultaneously in large areas, where the degree of shaking in each area, or magnitude, is the strongest within a narrow range and weakens further when moving away from it. You will not feel it. This makes it clear that earthquakes have the same properties as sound waves that ring in all directions when hitting a bell.
전술한 바와 같은 지진의 원인으로 현재까지 알려진 가장 유력한 학설은 1960년대 후반에 등장한 판구조운동론(Plate tectonics)이다. 이 학설에 의하면 지구의 표층은 수십 km 혹은 그 이상의 두께를 가진 암석권(lithosphere)으로 구성되어 있고, 이들은 태평양판, 북미판, 유라시아판 등 10여개의 판으로 나뉘어져 있어 각각 매년 수 cm 정도의 속도로 제각기 움직이고 있다. 이러한 상대운동으로 인해 지진은 판경계 부근에서 주로 발생하며, 경계부근의 판내부(intraplate earthquake)에서도 발생하고 있다. 일본에서 발생하는 대부분은 태평양쪽에서 발생하는데, 이것은 판경계 지진으로 태평양판이 유라시아판 밑으로 충돌 침강하고 있기 때문인 것으로 설명할 수 있다.The most influential theory known to date as the cause of the earthquake described above is Plate tectonics, which appeared in the late 1960s. According to this theory, the earth's surface is composed of lithospheres with thicknesses of several tens of kilometers or more, which are divided into ten plates such as the Pacific, North American, and Eurasian plates, each moving at a speed of several centimeters each year. have. Due to this relative movement, earthquakes occur mainly near the plate boundary, and also in the intraplate earthquake near the boundary. Most of the occurrence in Japan occurs on the Pacific side, which can be explained by the fact that the plate boundary earthquake is causing the Pacific to collide under the Eurasian Plate.
한편, 지진의 측정 방법으로는 무거운 추를 실에 매단 후 실의 끝을 잡고 좌우로 빠르게 움직여 보면 추는 정지된 채 그대로 있게 된다. 최초의 지진계는 이러한 원리를 이용한 것으로, 지진이 발생하면 땅이 흔들리고 땅에 박혀 있는 지진계도 흔들리게 되지만 지진계의 추만은 관성에 의해 정지되어 있으므로 회전원통 기록지에 땅의 흔들림을 기록할 수 있다. 지진계에는 수평동 지진계와 수직동 지진계가 있으며 지진관측소에서는 한 대의 지진계(Z axis)와 서로 직교하는 방향으로(X, Y axis) 수평 지진계를 한 조로 설치하여 지진을 입체적으로 기록하고 분석한다. 최신의 지진계는 복잡한 전자 장비를 이용하여 땅의 흔들림을 기록하지만 그 기본적인 개념은 초기 지진계와 같다.On the other hand, as a method of measuring earthquakes, when the heavy weight is hung on the thread and the end of the thread is fastened to the left and right, the weight remains stationary. The first seismograph uses this principle. When an earthquake occurs, the earth shakes and the embedded seismograph is shaken, but since the earthquake's overtaking is stopped by inertia, the earthquake can be recorded on the rotating cylinder record sheet. Seismographs include horizontal and vertical seismometers, and seismic stations record and analyze three-dimensional earthquakes by installing a pair of horizontal seismometers in a direction orthogonal to each other (Z axis). Modern seismographs use complex electronic equipment to record earth shakes, but the basic concept is the same as early seismographs.
그러나, 종래의 지진계는 속도나 가속도 센서를 통해 지반의 가속도를 계측하여 관제소로 전송하면 관제소에서는 전송된 데이터를 이용하여 지진응답특성 분석 및 지진의 세기를 구하는 방식을 취하고 있다. 이러한 종래의 지진 감지 시스템은 데이터가 관제소에 전송되어야만 분석프로그램에 의해 지진응답의 특성이 분석 가능하므로 사고 발생시 대처까지의 시간이 오래 걸리고, 현장에서는 분석 결과 및 지진에 대한 경고를 확인할 수 없는 문제점이 있다.또한, 지진에 의하여 건물 등이 손상 혹은 붕괴에 의하여 발생되는 위험요소를 갖고 있는 시설물의 안전상황을 모니터링하는 시스템을 설치·운영함에 있어 우선으로 고려해야 할 점은 빠른 계측과 결과 분석에 의한 현장 조치이나 상기한 바와 같은 종래의 기술은 현장에서 지진의 영향을 파악할 수 없고, 지진의 영향을 분석하고 현장 조치를 위한 정보 제공에 많은 시간이 걸리는 문제점이 있다.However, the conventional seismograph measures the acceleration of the ground through a speed or acceleration sensor and transmits it to the control station. The control station uses the transmitted data to analyze the seismic response characteristics and obtain the strength of the earthquake. In the conventional earthquake detection system, since the characteristics of the earthquake response can be analyzed by the analysis program only when data is transmitted to the control station, it takes a long time to deal with an accident, and it is not possible to check the analysis result and the warning about the earthquake. In addition, the first consideration in installing and operating a system for monitoring the safety situation of a facility having a risk factor caused by damage or collapse of a building due to an earthquake is that the site must be quickly measured and analyzed. The conventional technology as described above or the above-described techniques cannot grasp the impact of the earthquake on the site, and there is a problem in that it takes a lot of time to analyze the impact of the earthquake and provide information for on-site action.
더구나, 종래의 기술은 지진이 발생하면 모든 시설물의 지진파에 대하여 가장 취약한 주파수 대역이 있는데, 이것 중의 하나가 시설물의 고유 주파수이다. 따라서, 위험 시설물의 안전을 위하여 지진을 계측·분석하는데 있어서는 지진파에서 시설의 고유주파수 부근 대역에서 지진파의 강도와 SI값을 계산해야 그 결과가 시설물에 받을 피해정도와 밀접해지므로 그에 따른 대책 등을 판단할 수 있으나 종래에는 이와 같은 위험 시설물에서 SI값을 계산하지 못하여 아무런 대책도 취할 수 없는 문제점도 있다.Moreover, the prior art has the most vulnerable frequency band for seismic waves of all installations when an earthquake occurs, one of which is the natural frequency of the installation. Therefore, in the measurement and analysis of earthquakes for the safety of hazardous facilities, the strength and SI of seismic waves should be calculated in the band near the natural frequency of the facility from the earthquake wave, and the result is closely related to the degree of damage to the facility. Although it can be determined in the prior art, there is a problem in that no measures can be taken because the SI value cannot be calculated in such a dangerous facility.
아울러, 전술한 바와 같은 지진발생시의 위험요소로는 1차적으로 시설물 등의 붕괴를 들 수 있으나 최근의 경우에는 그 피해 규모가 더욱 큰 가스폭발, 화재 등의 2차위험의 요소가 더욱 문제시되고 있으며, 최근 한반도가 지진위험지역으로 분류됨에 따라 지진 발생을 상시 모니터링하고 지진의 세기가 가스시설의 안전에 영향을 미칠 정도인가를 파악하여 지역별로 가스를 차단할 수 있도록 정보를 제공해 주는 장치의 필요성이 더욱 대두되고 있는 실정이다.In addition, the risk factors in the event of an earthquake as described above may primarily include the collapse of facilities, etc. In recent years, however, secondary risk factors such as gas explosions and fires, which have a greater magnitude of damage, are more problematic. As the Korean peninsula is recently classified as an earthquake danger zone, there is a need for a device that can continuously monitor earthquake occurrences and determine whether the earthquake's strength affects the safety of gas facilities, and provide information to block gas by region. It is emerging.
본 발명은 전술한 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 지진발생시 이를 감지하고 지반의 움직임을 가속도 단위로 계측하고, 전송된 지반의 가속도 데이터를 분석하여 공급 관리소에 가해지는 지반진동중 공급 관리소가 가장 취약한 고유주파수 대역의 지진파 성분만을 필터링한 후 수평방향 2성분(남북방향, 동서방향)과 연직방향 1성분을 벡터합성하여 최대지반가속도를 계산, 지진인지 또는 단순한 충격인지를 판단하고 지진일 경우에는 지진응답특성 분석 및 가스 공급 관리소의 상황을 미리 설정한 셋팅치와 비교후에 데이터를 저장하고 지진경보, 최대지반가속도 및 SI값을 통제실로 전송하는 지진 감시 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was devised to solve the above-mentioned problems of the prior art, and it detects this when an earthquake occurs, measures the movement of the ground in acceleration units, analyzes the acceleration data of the transmitted ground, and applies the ground vibration to the supply management station. Supply station filters only the seismic wave components of the most vulnerable natural frequency band, and then calculates the maximum ground acceleration by vector-synthesizing two horizontal components (north-south and east-west) and one vertical direction to determine whether it is an earthquake or a simple impact. In the case of an earthquake, an earthquake monitoring system that stores data and transmits earthquake alarms, maximum ground acceleration and SI values to the control room after analyzing earthquake response characteristics and comparing the situation of the gas supply station with preset settings. have.
도 1 은 본 발명에 따른 지진 감시 시스템의 지진파 감지 장치의 제어 블록도.도 2 는 본 발명의 3축 가속도 감지부에 적용되는 가속도센서의 회로 구성을 나타낸 회로도.1 is a control block diagram of a seismic wave detection device of an earthquake monitoring system according to the present invention. Figure 2 is a circuit diagram showing a circuit configuration of an acceleration sensor applied to the three-axis acceleration detection unit of the present invention.
도 3 은 본 발명의 폴리실리콘 막을 매스로 이용한 용량형 가속도센서의 일반적인 구조를 나타낸 도면이다.도 4 는 본 발명의 원리에 의하여 측정된 시간-가속도의 계측 결과를 나타낸 그래프.3 is a view showing a general structure of a capacitive acceleration sensor using the polysilicon film of the present invention as a mass. FIG. 4 is a graph showing measurement results of time-acceleration measured according to the principles of the present invention.
도 3은 본 발명의 원리에 의하여 측정된 시간-가속도의 계측 결과를 나타낸 그래프.3 is a graph showing measurement results of time-acceleration measured according to the principles of the present invention.
도 5 및 도 6 은 본 발명의 지진파 감지 장치의 외형 구조를 나타낸 도면.5 and 6 are views showing the external structure of the seismic wave detection device of the present invention.
도 7 은 본 발명에 따른 지진 감시 시스템의 지진파 수신 장치의 제어 블록도.7 is a control block diagram of a seismic wave receiving apparatus of an earthquake monitoring system according to the present invention.
도 8 은 본 발명에 따른 지진파 수신 장치의 상호 접속도.8 is an interconnection diagram of a seismic wave receiving device according to the present invention;
도 9 및 도 10 은 본 발명의 지진파 수신 장치의 외형 구조를 나타낸 도면.9 and 10 are views showing the external structure of the seismic wave receiving apparatus of the present invention.
도 11 은 본 발명의 측정지점의 가속도 수직성분 비교 그래프.11 is a graph comparing acceleration vertical components of measurement points of the present invention.
도 12 은 본 발명의 벡터합성 가속도 및 SI값을 나타낸 그래프.12 is a graph showing the vector synthesis acceleration and SI value of the present invention.
도 13 은 본 발명의 지진데이터 관리상태를 모니터 화면에 출력한 도면.13 is a view showing the seismic data management state of the present invention on a monitor screen;
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1 : 센서 본체 2 : 스틸 플레이트1: sensor body 2: steel plate
3 : 보호용 박스 4 : 스크류 볼트3: protective box 4: screw bolt
5 : 스틸 플레이트 고정볼트 6 : 보호용 박스 고정볼트5: Steel plate fixing bolt 6: Protective box fixing bolt
10 : 감지부 11 : 증폭기10 detection unit 11: amplifier
12 : 필터 13 : A/D변환기12 filter 13 A / D converter
14 : 제어부 15 : 입출력 통신모듈14 control unit 15 input / output communication module
16 : 입출력 단자 20 : 입출력단자16: input / output terminal 20: input / output terminal
21 : 입출력 통신모듈 22 : 대역통과필터21: I / O communication module 22: band pass filter
23 : 제어부 24 : SI 및 가속도 계산모듈23 control unit 24 SI and acceleration calculation module
25 : 자기진단모듈 26 : 트리거모듈25: self diagnosis module 26: trigger module
27 : 메모리 28 : LCD 디스플레이부27 memory 28 LCD display
29 : 터치스크린 입력부 30 : 경보수단29: touch screen input unit 30: alarm means
31 : 데이터 출력부 32 : 입출력 통신모듈31: data output unit 32: I / O communication module
33 : 입출력 단자 34 : RS-232C포트33: I / O terminal 34: RS-232C port
35 : 노이즈 필터 36 : 외부 메모리 카드35: noise filter 36: external memory card
37 : 카드 리더37: card reader
전술한 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 지진 감시 시스템은 지진발생시 이를 감지하고 지반의 움직임을 가속도 단위로 계측하는 지진파 감지 장치; 및 전송된 지반의 가속도 데이터를 분석하여 공급 관리소에 가해지는 지반진동중 공급 관리소가 가장 취약한 고유주파수 대역의 지진파 성분만을 필터링한 후 수평방향 2성분(남북방향, 동서방향)과 연직방향 1성분을 벡터합성하여 최대지반가속도의 계산을 통해 지진인지 또는 단순한 충격인지를 판단하고, 이 판단값이 지진일 경우에는 지진응답특성 분석 및 가스 공급 관리소의 상황을 미리 설정한 셋팅치와 비교후에 데이터를 저장하고 지진경보, 최대지반가속도 및 SI값을 통제실로 전송하기 위한 지진파 수신 장치를 포함하여 이루어진다.The present invention configured to achieve the above object is as follows. That is, an earthquake monitoring system according to the present invention is an earthquake detection device for detecting when the earthquake occurs and for measuring the movement of the ground in acceleration units; And analyzes the acceleration data of the transmitted ground and filters only the seismic components of the natural frequency band where the supply station is most vulnerable among the ground vibrations applied to the supply station, and then removes two horizontal components (North-North and East-West) and one vertical direction. Vector synthesis is used to determine whether it is an earthquake or a simple impact through the calculation of the maximum ground acceleration.In the case of an earthquake, the data is stored after analyzing the seismic response characteristics and comparing the settings of the gas supply station with preset settings. And a seismic wave receiver for transmitting the seismic alarm, the maximum ground acceleration and the SI value to the control room.
이때, 지진파 감지 장치는 지반에 견고히 고정되어 지진발생시 지반에 전달되는 가속도를 각각의 방향으로 설치된 3개의 용량형 가속도센서(capacitive acceleration sensor)로 감지하는 3축 가속도 감지부; 3축 가속도 감지부로부터 입력된 신호를 증폭하는 증폭기; 로우 패스 필터로 지진감지신호와 충격신호를 선별하기 위한 필터링을 수행하는 필터; 필터링을 거쳐서 입력된 전기적 신호는 아날로그 값으로 1000mV/1G의 값을 갖게 되며, 입력된 아날로그 값인 진기적신호를 g값으로 환산하기 위하여 디지털 값으로 변환하는 A/D변환기; A/D변환기에서 디지털 값으로 변환된 신호와 필터를 거친 아날로그 신호를 입출력단자를 거쳐 외부기기로 출력하기 위한 입출력 통신모듈; 및 각부의 기능을 총괄 제어하는 한편 변수의 대입, 저장, 기록제어, 관리기능, 연산 등의 알고리즘을 수행하는 제어부로 이루어진다.그리고, 지진파 수신 장치는 지진파 감지 장치로부터 출력되는 신호를 입출력단자를 거쳐 기기내부로 입력하기 위한 입출력 통신모듈; 입출력 통신모듈로부터 입력된 신호를 적절히 처리하여 각종 노이즈를 제거하고, 그 주파수 성분과 파형을 분석하여 설정된 대역폭의 필요한 신호만을 선택하는 대역통과필터; 대역통과필터로부터 신호를 입력받아 처리한 후 데이터 출력부로 출력시키며, 각 기능의 총괄 제어 및 변수의 대입, 저장, 기록제어, 관리기능, 연산 등의 알고리즘을 수행하되 SI 및 최대지반 가속도값을 구하는 SI 및 가속도 계산모듈과 미리 설정된 경보치 이상의 값이 입력될 경우 주파수 분석에 의한 충격 및 지진식별능력을 갖으며 이러한 값을 내부 또는 외부 메모리에 저장하는 트리거모듈 및 안정된 동작과 신뢰성을 유지하기 위하여 최초에 전원 투입시 적어도 1회이상 자기진단 기능을 수행하여 내부 기기의 기능을 확인하고, 고장 또는 기능의 이상이 감지되면 그 결과를 RTU로 송신하는 자기진단모듈을 포함하는 제어부; 제어부의 제어에 따라 현장에서 발생되는 지진 또는 평상시의 지면 가속도에 관한 값 등 현장의 각종 운전정보 및 기능의 작동여부 등을 감시할 수 있도록 3축에 대한 그래픽, 최대지반 가속도값, 속도응답스펙트럼과 SI값을 표시하는 LCD 디스플레이부; 제어부로 운전에 필요한 각종 댐핑 팩터(지진경보시점, 자기진단주기, SI값)를 입력하고, 지진파 감지 장치의 영점을 조정할 수 있는 입력기능으로 LCD 디스플레이부의 표면에 구성되는 터치스크린 입력부; 제어부로부터 설정된 임계치 이상의 값이 검출되면 사이렌에 의한 경보를 출력하는 경보수단; 제어부로부터 출력된 지진상황데이터를 저장하는 저장매체로 상황 종료 후 지진의 크기 및 피해의 복구대책으로 활용하기 위하여 현장에서 수거한 후 재분석을 할 수 있도록 보관되는 외부 메모리 카드; 제어부로부터 출력된 데이터를 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)와 연계하여 통제실에서 관찰할 수 있도록 아날로그와 디지털의 출력모드를 갖는 데이터 출력부; 및 데이터 출력부에서 출력되는 신호를 입출력단자를 거쳐 외부기기로 출력하기 위한 입출력 통신모듈로 이루어진다.이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 지진 감시 시스템의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.도 1 은 본 발명에 따른 지진파 감지 장치의 제어 블록도이다.도 1 에 도시된 바와 같이 지진파 감지 장치는 지반에 견고히 고정되어 지진발생시 지반에 전달되는 가속도를 각각의 방향으로 설치된 3개의 용량형 가속도센서로 감지하는 3축 가속도 감지부(10), 3축 가속도 감지부(10)로부터 입력된 신호를 증폭하는 증폭기(11), 증폭기(11)에 의해 증폭된 신호로부터 로우 패스 필터를 통해 지진감지신호와 충격신호를 선별하기 위한 필터링을 수행하는 필터(12), 필터(12)에 의해 필터링되어 아날로그 값으로 1000mV/1G의 값을 갖는 입력된 아날로그 값인 전기적신호를 g값으로 환산하기 위하여 디지털 값으로 변환하는 A/D변환기(13), A/D변환기(13)에서 디지털 값으로 변환된 신호와 필터(12)를 거친 아날로그 신호를 입출력단자(16)를 거쳐 외부기기로 출력하기 위한 입출력 통신모듈(15) 및 각부의 기능을 총괄 제어하는 한편 변수의 대입, 저장, 기록제어, 관리기능, 연산 등의 알고리즘을 수행하되 A/D변환기(13)에서 변환된 데이터를 처리하여 입출력 통신모듈(15)로 전달하는 제어부(14)를 포함한다.전술한 3축 가속도 감지부(10)의 감지방향은 X(E-W),Y(N-S),Z(U-D)의 3축 방향으로 가속도단위인 gal값을 검출하고, 필터(12)는 필터링을 통하여 100Hz이상의 주파수를 갖는 진동은 충격으로 판별하게 하며, A/D변환기(13)는 변환의 범위는 각축당 200sample/sec를 갖도록 하고, 제어부(14)는 마이크로프로세서(micro-processor)임이 바람직하다.도 2 는 본 발명의 3축 가속도 감지부에 적용되는 가속도센서의 회로 구성을 나타낸 회로도, 도 3 은 본 발명의 폴리실리콘 막을 매스로 이용한 용량형 가속도센서의 일반적인 구조를 나타낸 도면이다.일반적으로 용량형 가속도센서는 매스(mass)가 인가되는 힘에 의해 움직이면 매스 위에 형성된 전극과 고정되어 있는 전극 사이의 간격이 바뀌어 나타나는 커패시턴스의 변화로서 측정된다. 상대적인 커패시턴스의 변화는 압저항 센서의 상대적 저항 변화보다 훨씬 클 수 있어 용량형 센서는 높은 감도를 가진다. 그러나, 커패시턴스의 값이 작기 때문에 커패시턴스 검출 회로는 기생 커패시턴스와 잡음의 영향을 피하기 위해 센서 커패시터에 아주 가깝게 위치시켜 주어야 하며, CMOS같은 고 임피던스 회로가 신호검출에 쓰인다. 과부하 방지는 매스를 한쪽 전극에 근접시킴으로서 이룰 수 있으나, 전극간의 좁은 간격은 압축막 부하 효과에 의해 과도 감쇠를 일으킬 수 있다. 커패시터 전극은 전압을 가함으로서 정전 작용을 할 수 있으며, 따라서 정전 힘의 궤환이나 자기 진단을 가지는 가속도센서는 커패시터 구조를 가지는 것이 적합하다.도 3 에 도시된 바와 같은 용량형 가속도센서는 측면으로의 구동이 가능한 폴리실리콘 막을 이용한 센서로서 A-C와 A-B에서의 차동 정전용량의 변화를 감지회로를 이용하여 전압으로 바꿈으로써 가속도에 비례하는 전압을 출력으로 얻는다. 폴리실리콘층은 아래에 있는 희생층(SiO2, PSG)을 식각함으로써 구조물을 형성하며, 이를 표면 마이크로머시닝이라 한다. 이 기술은 작은 구조물을 제작할 수 있기 때문에 고밀도 패키징이 가능하며, 또한 HF용액에서만 식각이 이루어짐에 따라 기존의 IC 제조공정과 호환성이 있다는 장점이 있다.도 4 는 본 발명의 원리에 의하여 측정된 시간-가속도의 계측 결과를 나타낸 그래프, 도 5 및 도 6은 본 발명의 외형 구조를 나타낸 도면이다.도 4 내지 도 6 에 도시된 바와 같이 3축 가속도 감지부(10)는 용량형 가속도센서가 내장된 원통형의 센서 본체(1), 센서 본체(1)가 안착되는 스틸 플레이트(2), 센서 본체(1)와 스틸 플레이트(2)를 덮는 보호용 박스(3), 센서 본체(1)를 스틸 플레이트(2)에 고정시키는 스크류 볼트(4), 스틸 플레이트(2)를 바닥면(GROUTING)에 고정시키는 스틸 플레이트 고정볼트(5) 및 보호용 박스(3)를 바닥면(GROUTING)에 고정시키는 보호용 박스 고정볼트(6)로 구성된다.At this time, the seismic wave detection device is a three-axis acceleration detection unit that is firmly fixed to the ground and detects the acceleration transmitted to the ground when the earthquake occurs with three capacitive acceleration sensors (capacitive acceleration sensor) installed in each direction; An amplifier for amplifying a signal input from the 3-axis acceleration detector; A filter for filtering the seismic detection signal and the impact signal with a low pass filter; The electrical signal input through the filtering has an analog value of 1000mV / 1G, and an A / D converter converting the input analog value into a digital value in order to convert the analog signal into a g value; An input / output communication module for outputting a signal converted into a digital value from an A / D converter and an analog signal passed through a filter to an external device via an input / output terminal; And a control unit which performs overall control of functions of each unit and performs algorithms such as variable assignment, storage, recording control, management function, and calculation. The seismic wave receiving device receives signals output from the seismic wave sensing device through input / output terminals. Input / output communication module for input into the device; A band pass filter for appropriately processing signals inputted from the input / output communication module to remove various noises, analyzing the frequency components and waveforms, and selecting only necessary signals having a set bandwidth; After receiving the signal from the band pass filter, processing it and outputting it to the data output unit, it performs general control of each function and assigns, saves, records control, management functions and algorithms such as variables, and calculates SI and maximum ground acceleration values. When the SI and acceleration calculation module and the value above preset alarm value are input, it has shock and seismic identification ability by frequency analysis, and it is the trigger module that stores these values in internal or external memory and the first to maintain stable operation and reliability. A control unit including a self-diagnosis module performing at least one self-diagnosis function when the power is supplied to the internal device to check a function of the internal device, and transmitting a result to the RTU when a failure or a function abnormality is detected; Graphical, maximum ground acceleration value, speed response spectrum and three axes to monitor various operational information and function of the site such as earthquake or normal ground acceleration generated in the field under the control of the controller. An LCD display unit displaying an SI value; A touch screen input unit configured on the surface of the LCD display unit as an input function for inputting various damping factors (earthquake alarm time point, self-diagnosis period, SI value) required for operation as a control unit and adjusting the zero point of the seismic wave detection device; Alarm means for outputting an alarm by a siren when a value equal to or greater than a threshold value set by the controller is detected; An external memory card for storing the earthquake situation data output from the control unit, the external memory card being collected for re-analysis after being collected in the field to be used as a recovery measure of the size and damage of the earthquake after the end of the situation; A data output unit having analog and digital output modes for observing data output from the control unit in a control room in association with SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition); And an input / output communication module for outputting a signal output from the data output unit to an external device via the input / output terminal. Hereinafter, a preferred embodiment of the earthquake monitoring system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 is a control block diagram of a seismic wave detection device according to the present invention. As shown in FIG. 1, the seismic wave detection device is firmly fixed to the ground, and three capacitive acceleration sensors are installed in each direction to receive the acceleration transmitted to the ground when an earthquake occurs. Earthquake detection signal through a low pass filter from the signal amplified by the three-axis acceleration detection unit 10, the amplifier 11 to amplify the signal input from the three-axis acceleration detection unit 10, the amplifier 11 And filter 12 for filtering the shock signal, and filtered by filter 12 to input an analog value having a value of 1000 mV / 1 G. A / D converter 13 and A / D converter 13, which converts electrical signals that are analog values into g values, are converted into digital values. While controlling the input / output communication module 15 and the functions of each part for output to the external device via the terminal 16, while performing algorithms such as variable assignment, storage, recording control, management function, operation, etc. And a control unit 14 for processing the data converted in step 13 and delivering the converted data to the input / output communication module 15. The sensing directions of the three-axis acceleration detection unit 10 described above are X (EW) and Y (NS). The gal value, which is an acceleration unit in the three-axis direction of Z (UD), is detected, and the filter 12 causes the vibration having a frequency of 100 Hz or more to be determined as an impact through the filtering, and the A / D converter 13 performs the conversion. Range is 200sample / sec for each axis, and the control unit 14 is a microprocessor. Figure 2 is a circuit diagram showing the circuit configuration of the acceleration sensor applied to the three-axis acceleration detection unit of the present invention, Figure 3 shows a general structure of a capacitive acceleration sensor using a polysilicon film of the present invention as a mass In general, a capacitive acceleration sensor is measured as a change in capacitance caused by a change in the distance between an electrode formed on the mass and a fixed electrode when the mass moves by a force applied to the mass. The change in relative capacitance can be much larger than the change in relative resistance of piezoresistive sensors, so capacitive sensors have high sensitivity. However, because the capacitance value is small, the capacitance detection circuit must be placed very close to the sensor capacitor to avoid the effects of parasitic capacitance and noise, and high impedance circuits such as CMOS are used for signal detection. Overload protection can be achieved by bringing the mass close to one electrode, but narrow spacing between the electrodes can cause excessive attenuation due to the compression film loading effect. The capacitor electrode can perform an electrostatic action by applying a voltage, and therefore, it is preferable that an acceleration sensor having a feedback of electrostatic force or a self-diagnosis has a capacitor structure. A capacitive acceleration sensor as shown in FIG. A sensor using a polysilicon film that can be driven is used to change the differential capacitance at AC and AB into voltage using a sensing circuit to obtain a voltage proportional to the acceleration. The polysilicon layer forms a structure by etching underlying sacrificial layers (SiO 2, PSG), which is called surface micromachining. This technique enables high-density packaging because small structures can be manufactured, and also has the advantage of being compatible with existing IC manufacturing processes as the etching is performed only in HF solution. FIG. 4 shows the time measured according to the principles of the present invention. 5 and 6 show the external structure of the present invention. As shown in FIGS. 4 to 6, the 3-axis acceleration detecting unit 10 has a capacitive acceleration sensor built therein. Cylindrical sensor body 1, steel plate 2 on which sensor body 1 rests, protective box 3 covering sensor body 1 and steel plate 2, and sensor body 1 with steel plate Screw box (4) for fixing (2), steel plate fixing bolt (5) for fixing the steel plate (2) to the bottom (GROUTING) and protective box for fixing the protective box (3) to the bottom (GROUTING) It consists of a fixed bolt (6).
상기 지진파 수신 장치는 상기 지진파 감지 장치로부터 출력되는 신호를 입출력단자를 거쳐 기기내부로 입력하기 위한 입출력 통신모듈; 상기 입출력 통신모듈로부터 입력된 신호를 적절히 처리하여 각종 노이즈를 제거하고, 그 주파수 성분과 파형을 분석하여 설정된 대역폭의 필요한 신호만을 선택하는 대역통과필터; SI 및 최대지반 가속도값을 구하는 SI 및 가속도 계산모듈과, 미리 설정된 경보치 이상의 값이 입력될 경우 주파수 분석에 의한 충격 및 지진식별능력을 갖으며 이러한 값을 내부 또는 외부 메모리에 저장하는 트리거모듈과, 안정된 동작과 신뢰성을 유지하기 위하여 최초에 전원 투입시 적어도 1회이상 자기진단 기능을 수행하여 내부 기기의 기능을 확인하고, 고장 또는 기능의 이상이 감지되면 그 결과를 RTU로 송신하는 자기진단모듈을 포함하며, 각 기능의 제어 및 변수의 대입, 저장, 기록제어, 관리기능, 연산 등의 알고리즘을 수행하는 제어부; 현장에서 발생되는 지진 또는 평상시의 지면 가속도에 관한 값 등 현장의 각종 운전정보 및 기능의 작동여부 등을 감시할 수 있도록 3축에 대한 그래픽, 최대지반 가속도값, 속도응답스펙트럼과 SI값을 표시하는 LCD 디스플레이부; 운전에 필요한 각종 댐핑 팩터(지진경보시점, 자기진단주기, SI값)를 입력하고, 지진파 감지 장치의 영점을 조정할 수 있는 입력기능으로 상기 LCD 디스플레이부의 표면에 구성되는 터치스크린 입력부; 설정된 임계치 이상의 값이 검출되면 사이렌에 의한 경보를 출력하는 경보수단; 지진상황데이터를 저장하는 저장매체로서, 상황 종료후 지진의 크기 및 피해의 복구대책으로활용하기 위하여 현장에서 수거한 후 재분석을 할 수 있도록 보관되는 외부 메모리 카드; SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)와 연계하여 통제실에서 관찰할 수 있도록 아날로그와 디지털의 출력모드를 갖는 데이터 출력부; 상기 데이터 출력부에서 출력되는 신호를 입출력단자를 거쳐 외부기기로 출력하기 위한 입출력 통신모듈을 포함한다.The seismic wave receiving device includes an input / output communication module for inputting a signal output from the seismic wave detecting device into a device through an input / output terminal; A band pass filter for appropriately processing signals inputted from the input / output communication module to remove various noises, analyzing the frequency components and waveforms, and selecting only necessary signals having a set bandwidth; SI and acceleration calculation module to calculate SI and maximum ground acceleration value, and a trigger module that has shock and seismic identification ability by frequency analysis when more than preset alarm value is input and stores these values in internal or external memory. In order to maintain stable operation and reliability, the self-diagnosis module performs at least one self-diagnosis function when the power is first supplied, and checks the function of the internal device, and transmits the result to the RTU when a failure or malfunction is detected. And a control unit that performs algorithms such as control of each function and assignment of variables, storage, recording control, management functions, and operations; It displays graphic about 3 axes, maximum ground acceleration value, speed response spectrum and SI value so that various operation information and function of the site such as earthquake or normal ground acceleration generated in the field can be monitored. LCD display unit; A touch screen input unit configured on the surface of the LCD display unit as an input function for inputting various damping factors (earthquake alarm time point, self-diagnosis period, SI value) required for operation and adjusting the zero point of the seismic wave detection device; Alarm means for outputting an alarm by a siren when a value equal to or greater than a set threshold value is detected; A storage medium for storing earthquake situation data, comprising: an external memory card that is collected for re-analysis after being collected at a site to be used as a recovery measure of an earthquake and damage after an event; A data output unit having analog and digital output modes for viewing in a control room in association with SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition); And an input / output communication module for outputting a signal output from the data output unit to an external device via an input / output terminal.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 7 은 본 발명에 따른 지진 감시 시스템의 지진파 수신 장치의 제어 블록도, 도 8 은 본 발명에 따른 지진파 수신 장치의 상호 접속도이다.7 is a control block diagram of a seismic wave receiving apparatus of an earthquake monitoring system according to the present invention, and FIG. 8 is an interconnection diagram of a seismic wave receiving apparatus according to the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명의 지진파 감지 장치는 지반에 견고히 고정되어 지진발생시 지반에 전달되는 가속도를 감지하는 감지부(10)와; 상기 감지부(10)로부터 입력된 신호를 증폭하는 증폭기(11)와; 로우 패스 필터로 지진감지신호와 충격신호를 선별하기 위한 필터링을 수행하는 필터(12)와; 필터링을 거쳐서 입력된 전기적 신호는 아날로그 값으로 1000mV/1G의 값을 갖게 되며, 이때 입력된 아날로그 값인 전기적신호를 g값으로 환산하기 위하여 디지털 값으로 변환하는 A/D변환기(13)와; 모든 기능을 총괄하는 중앙처리장치(CPU)로 각기능의 제어 및 변수의 대입, 저장, 기록제어, 관리기능, 연산 등의 알고리즘을 수행하는 제어부(14)와; 상기 A/D변환기(13)에서 디지털 값으로 변환된 신호를 입출력단자(16)를 거쳐 외부기기로 출력하기 위한 입출력 통신모듈(15)을 포함한다.As shown, the seismic wave detection device of the present invention is fixed to the ground firmly detects the acceleration transmitted to the ground when the earthquake occurs; An amplifier (11) for amplifying the signal input from the detector (10); A filter 12 for filtering the seismic detection signal and the impact signal with a low pass filter; The electrical signal input through the filtering has an analog value of 1000mV / 1G, wherein the A / D converter 13 converts the electrical signal, which is the input analog value, into a digital value in order to convert it into a g value; A central processing unit (CPU) which oversees all functions, and a control unit 14 for performing algorithms such as control of each function and assignment of variables, storage, recording control, management functions, and operations; And an input / output communication module 15 for outputting a signal converted into a digital value by the A / D converter 13 to an external device via the input / output terminal 16.
상기 감지부(10)는 감지방향은 3축으로 가속도단위인 gal값을 검출하고, 상기 필터(12)는 필터링을 통하여 100Hz이상의 주파수를 갖는 진동은 충격으로 판별하게 하며, 상기 A/D변환기(13)는 변환의 범위는 각축당 200sample/sec를 갖도록 하고, 상기 제어부(14)는 마이크로프로세서(microprocessor)임이 바람직하다.The sensing unit 10 detects a gal value, which is an acceleration unit, with a sensing direction of three axes, and the filter 12 allows the vibration having a frequency of 100 Hz or more to be determined as an impact through the filtering, and the A / D converter ( 13) the range of conversion is 200sample / sec for each axis, the control unit 14 is preferably a microprocessor (microprocessor).
도 3은 본 발명의 원리에 의하여 측정된 시간-가속도의 계측 결과를 나타낸 그래프이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 지진파 감지 장치의 외형 구조를 나타낸 도면이다.3 is a graph showing measurement results of time-acceleration measured according to the principles of the present invention, and FIGS. 4 and 5 are views showing the external structure of the seismic wave sensing device of the present invention.
도시된 바와 같이 감지부(10)는 원통형의 센서 본체(1)와; 상기 센서 본체(1)가 안착되는 스틸 플레이트(2)와; 센서 본체(1)와 상기 스틸 플레이트(2)를 덮는 보호용 박스(3)와; 상기 센서 본체(1)를 상기 스틸 플레이트(2)에 고정시키는 스크류 볼트(4)와; 상기 스틸 플레이트(2)를 바닥면(GROUTING)에 고정시키는 스틸 플레이트 고정볼트(5)와; 상기 보호용 박스(3)를 바닥면(GROUTING)에 고정시키는 보호용 박스 고정볼트(6)로 구성된다.As shown, the sensing unit 10 includes a cylindrical sensor body 1; A steel plate 2 on which the sensor main body 1 is seated; A protective box (3) covering the sensor body (1) and the steel plate (2); Screw bolts (4) for fixing the sensor body (1) to the steel plate (2); A steel plate fixing bolt (5) for fixing the steel plate (2) to the bottom (GROUTING); It consists of a protective box fixing bolt 6 for fixing the protective box 3 to the bottom (GROUTING).
또한, 도 6은 본 발명에 따른 지진 감시 시스템의 지진파 수신 장치의 제어 블록도이고, 도 7은 본 발명에 따른 지진파 수신 장치의 상호 접속도이다.6 is a control block diagram of the seismic wave receiving apparatus of the earthquake monitoring system according to the present invention, and FIG. 7 is an interconnection diagram of the seismic wave receiving apparatus according to the present invention.
도 7 및 도 8 에 도시된 바와 같이 본 발명의 지진파 수신 장치는 지진파 감지 장치로부터 출력되는 신호를 입출력단자(20)를 거쳐 기기내부로 입력하기 위한 입출력 통신모듈(21); 입출력 통신모듈(21)로부터 입력된 신호를 적절히 처리하여 각종 노이즈를 제거하고 그 주파수 성분과 파형을 분석하여 설정된 대역폭의 필요한 신호만을 선택하는 대역통과필터(22); 대역통과필터(22)로부터 신호를 입력받아 처리한 후 데이터 출력부(31)로 출력시키며 각 기능의 총괄 제어 및 변수의 대입, 저장, 기록제어, 관리기능, 연산 등의 알고리즘을 수행하되 SI 및 최대지반 가속도값을 구하는 SI 및 가속도 계산모듈(24)과 미리 설정된 경보치 이상의 값이 입력될 경우 주파수 분석에 의한 충격 및 지진식별능력을 갖으며 이러한 값을 내부 또는 외부 메모리(27)(36)에 저장하는 트리거모듈(26) 및 안정된 동작과 신뢰성을 유지하기 위하여 최초에 전원 투입시 적어도 1회이상 자기진단 기능을 수행하여 내부 기기의 기능을 확인하고 고장 또는 기능의 이상이 감지되면 그 결과를 RTU로 송신하는 자기진단모듈(25)을 포함하는 제어부(23); 제어부(23)의 제어에 따라 현장에서 발생되는 지진 또는 평상시의 지면 가속도에 관한 값 등 현장의 각종 운전정보 및 기능의 작동여부 등을 감시할 수 있도록 3축에 대한 그래픽, 최대지반 가속도값, 속도응답스펙트럼과 SI값을 표시하는 LCD 디스플레이부(28); 제어부(23)로 운전에 필요한 각종 댐핑 팩터(지진경보시점, 자기진단주기, SI값)를 입력하고, 지진파 감지 장치의 영점을 조정할 수 있는 입력기능으로 LCD 디스플레이부(28)의 표면에 구성되는 터치스크린 입력부(29); 제어부(23)로부터 설정된 임계치 이상의 값이 검출되면 사이렌에 의한 경보를 출력하는 경보수단(30); 제어부(23)로부터 출력된 지진상황데이터를 저장하는 저장매체로써 상황 종료후 지진의 크기 및 피해의 복구대책으로 활용하기 위하여 현장에서 수거한 후 재분석을 할 수 있도록 보관되는 외부 메모리 카드(36); 제어부(23)로부터 출력된 데이터를 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)와 연계하여 통제실에서 관찰할 수 있도록 아날로그와 디지털의 출력모드를 갖는 데이터 출력부(31); 데이터 출력부(31)에서 출력되는 신호를 입출력단자(33)를 거쳐 외부기기로 출력하기 위한 입출력 통신모듈(32); 현장에서 수거된 외부 메모리 카드(36)를 읽어 들여 분석프로그램을 활용, 수집 데이터의 그래프 분석 및 데이터의 DB화를 통하여 현장 상황값을 재현하는 카드 리더(37); 별도의 통신포트로써 기기 내부의 각종정보를 외부의 컴퓨터 시스템과 원활히 연결하기 위한 RS-232C포트(34); 외부 메모리 카드(36)로 보내지는 값들에 동반되는 노이즈를 제거하는 노이즈 필터(35)로 구성된다.전술한 구성에서 데이터 출력부(31)의 아날로그 출력 모드는 최대가속도 및 SI값을 4~20mA로 전송하고, 데이터 출력부(31)는 최대지반가속도 및 SI값을 출력하기 위한 2개의 아날로그 출력포트와 지진경보, 매뉴얼 셧다운, 자기진단 신호를 출력하기 위한 3개의 디지털 출력포트를 갖으며, 디지털 출력 모드는 지진발생시 지진경보 및 자기진단시 고장의 발생상황을 온/오프접점으로 전송한다.As shown in FIG. 7 and FIG. 8, the seismic wave receiving apparatus of the present invention includes an input / output communication module 21 for inputting a signal output from the seismic wave sensing device into the device through the input / output terminal 20; A band pass filter 22 for appropriately processing signals inputted from the input / output communication module 21 to remove various noises, analyzing the frequency components and waveforms, and selecting only necessary signals having a set bandwidth; After receiving the signal from the band pass filter 22 and processing it, it outputs it to the data output unit 31, and performs algorithms such as general control of each function, assignment of variables, storage, record control, management function, operation, etc. SI and acceleration calculation module 24 for obtaining the maximum ground acceleration value and shock and seismic discrimination ability by frequency analysis are inputted when a value higher than a preset alarm value is input and these values are stored in internal or external memory (27) (36). In order to maintain stable operation and reliability, the trigger module 26 stores the function in the self-diagnosis function at least once when the power is turned on, and checks the function of the internal device. A control unit 23 including a self-diagnosis module 25 for transmitting to the mobile terminal; Under the control of the control unit 23, graphics on the three axes, the maximum ground acceleration value, and speed for monitoring the operation of various operational information and functions of the site, such as earthquake or normal ground acceleration generated in the field, etc. An LCD display unit 28 displaying a response spectrum and an SI value; The controller 23 inputs various damping factors (earthquake alarm time point, self-diagnosis period, SI value) necessary for operation, and is configured on the surface of the LCD display unit 28 as an input function for adjusting the zero point of the seismic wave detection device. A touch screen input unit 29; Alarm means 30 for outputting an alarm by a siren when a value equal to or greater than a threshold value set by the controller 23 is detected; An external memory card 36 which is a storage medium for storing earthquake situation data output from the control unit 23 and stored for re-analysis after being collected in the field to be used as a recovery measure of the magnitude and damage of the earthquake after the end of the situation; A data output unit 31 having analog and digital output modes for observing data output from the control unit 23 in a control room in association with SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition); An input / output communication module 32 for outputting a signal output from the data output unit 31 to an external device via the input / output terminal 33; A card reader 37 that reads the external memory card 36 collected in the field and utilizes an analysis program to reproduce the situation value through graph analysis of the collected data and DB of the data; RS-232C port 34 for smoothly connecting various information inside the device as an external communication port and an external computer system; It consists of a noise filter 35 for removing noise accompanying the values sent to the external memory card 36. In the above-described configuration, the analog output mode of the data output unit 31 has a maximum acceleration and SI value of 4-20 mA. The data output unit 31 has two analog output ports for outputting the maximum ground acceleration and SI value, and three digital output ports for outputting earthquake alarm, manual shutdown, and self-diagnosis signals. The output mode transmits earthquake alarms in case of an earthquake and the occurrence of faults in self-diagnosis to on / off contacts.
상기 데이터 출력부(31)의 아날로그 출력 모드는 최대가속도 및 SI값을 4~20mA로 전송하고, 상기 데이터 출력부(31)는 최대지반가속도 및 SI값을 출력하기 위한 2개의 아날로그 출력포트와, 지진경보, 매뉴얼 셧다운, 자기진단 신호를 출력하기 위한 3개의 디지털의 출력포트를 갖으며, 디지털 출력 모드는 지진발생시 지진경보 및 자기진단시 고장의 발생상황을 온/오프접점으로 전송한다.The analog output mode of the data output unit 31 transmits the maximum acceleration and the SI value at 4 ~ 20mA, the data output unit 31 has two analog output ports for outputting the maximum ground acceleration and SI value, It has three digital output ports for outputting earthquake alarm, manual shutdown, and self-diagnosis signal. The digital output mode transmits earthquake alarms and failure status during self-diagnosis to on / off contact.
전술한 외부 메모리 카드(36)에 저장되는 지진상황 데이터는 트리거 모드 50초전부터 100초후까지의 지진상황 데이터이고, 제어부(23)는 마이크로 프로세서(Micro-Processor)로 구성된다.The earthquake situation data stored in the external memory card 36 described above is earthquake situation data from 50 seconds to 100 seconds before the trigger mode, and the control unit 23 is composed of a micro-processor.
도 9 및 도 10 은 본 발명의 지진파 수신 장치의 외형 구조를 나타낸 도면이다.도 9 및 도 10 에 도시된 바와 같이 지지파 수신 장치는 통상 알루미늄 재질로 구성되고, 그 전면에는 LCD 패널과 외부 메모리 카드가 장착되며, 그 하부에는 다수의 연결 컨넥터 및 전원 컨넥터가 취부된다. 또한, 그 배면에는 냉각용 쿨링팬 등의 방열장치(미도시)가 형성되어 벽체에 고정 설치된다.9 and 10 are views showing the external structure of the seismic wave receiving apparatus of the present invention. As shown in FIGS. 9 and 10, the support wave receiving apparatus is generally made of aluminum, and an LCD panel and an external memory on the front thereof. The card is mounted, and a plurality of connection and power connectors are mounted at the bottom thereof. In addition, a heat dissipation device (not shown) such as a cooling fan for cooling is formed on the rear surface thereof and fixedly installed on the wall.
도 11 은 본 발명의 측정지점의 가속도 수직성분 비교 그래프, 도 12 는 본 발명의 벡터합성 가속도 및 SI값을 나타낸 그래프, 도 13 은 본 발명의 지진데이터 관리상태를 모니터 화면에 출력한 도면이다.11 is a graph showing a comparison of acceleration vertical components at measurement points of the present invention, FIG. 12 is a graph showing the vector synthesis acceleration and the SI value of the present invention, and FIG. 13 is a view showing the seismic data management state of the present invention on a monitor screen.
전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 지진 감시 시스템의 작용을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.먼저, 3축 가속도 감지부(10)는 지반에 견고히 고정되어 지진발생시 지반에 전달되는 가속도를 각각의 방향으로 설치된 3개의 용량형 가속도센서로 감지하는 기능을 갖는다. 감지방향은 X(E-W),Y(N-S),Z(U-D)의 3축 방향으로 가속도단위인 gal값을 검출한다.3축 가속도 감지부(10)의 측정원리를 도 2 및 도 3을 참조하여 보다 상세히 살펴보면 센서 본체(1)에는 상술한 마이크로머시닝 기술로 표면을 수미크론으로 정밀 가공한 폴리실리콘을 구조물 위에 올려놓은 가속도센서가 배치되어 있다. 폴리실리콘 스프링(spring)은 웨이퍼의 표면에서 폴리실리콘 구조물을 지지하는 역할을 하며, 가속력에 대항하는 저항력을 제공한다. 구조물의 편차는 별도의 고정판과 무빙매스에 부착되어 있는 중심판으로 구성된 디퍼런셜 커패시터(differential capacitor)를 사용해서 측정된다. 움직임이 전달되면 고정판은 방형파 상(相)으로부터 180°변위되며, 가속도는 빔(beam)을 편향시키고 티퍼런셜 커패시터의 균형을 깨뜨려 결과적으로 방형파가 출력되는데 이 방형파의 진폭은 가속도에 비례하는 값을 갖는다. 상에 반응하는 복조 기법은 신호를 정류하여 가속도의 방향을 판단하는 데에 이용된다. 이와 같은 원리에 의하여 측정된 시간-가속도의 계측 결과를 도 3 에 도시하였다.한편, 3축 가속도 감지부(10)는 내장된 센서 및 회로의 보호와 지면으로부터의 보다 정확한 데이터의 검출을 위하여 도 4 및 도 5 에 도시된 바와 같은 구조를 갖는다. 따라서, 본 발명의 3축 가속도 감지부(10)는 센서 본체(1), 스틸 플레이트(2), 보호용 박스(3), 스크류 볼트(4), 스틸 플레이트 고정볼트(5), 보호용 박스 고정볼트(6)로 구성되는데, 먼저 용량형 가속도센서가 내장된 원통형의 센서 본체(1)는 스틸 플레이트(2)에 안착되어 스크류 볼트(4)에 의하여 고정되고, 다시 스틸 플레이트(2)는 스틸 플레이트 고정볼트(5)에 의하여 바닥면(GROUTING)에 견고히 고정된다. 그 위에 보호용 박스(3)가 덮여지고 보호용 박스 고정볼트(6)에 의하여 보호용 박스(3)를 바닥면에 고정시킨다.이후, 증폭기(11)는 3축 가속도 감지부(10)로부터 입력된 신호를 증폭하는 기능을 수행하고, 필터(12)는 로우 패스 필터로 지진감지신호와 충격신호를 선별하기 위한 필터링을 수행하며, 100Hz이상의 주파수를 갖는 진동은 충격으로 판별한다.A/D변환기(13)는 필터링을 거쳐서 입력된 전기적 신호는 아날로그 값으로 1000mV/1G의 값을 갖게 되며, 이때 입력된 아날로그 값인 진기적신호를 g값으로 환산하기 위하여 디지털 값으로 변환하는 기능을 수행한다. 변환의 범위는 각축당 200sample/sec를 갖는다.제어부(14)는 모든 기능을 총괄하는 중앙처리장치(CPU)로 각기능의 제어 및 변수의 대입, 저장, 기록제어, 관리기능, 연산 등의 알고리즘을 수행하는 마이크로프로세서(microprocessor)로써 A/D변환기(13)에서 변환된 데이터를 처리하여 입출력 통신모듈(15)로 전달한다.입출력 통신모듈(15)은 A/D변환기에서 디지털 값으로 변환된 신호와 필터(12)를 거친 아날로그 신호를 입출력단자(16)를 거쳐 외부기기(예, 지진파 수신 장치)로 출력하는 기능을 수행한다. 이 입출력단자(16)는 통상의 RS-232C와 RS422/485통신을 지원하는 것이 바람직하다.The operation of the earthquake monitoring system according to the present invention configured as described above will be described in more detail as follows. First, the three-axis acceleration detection unit 10 is firmly fixed to the ground, and each of the accelerations transmitted to the ground during an earthquake occurs. It has the function of sensing by three capacitive acceleration sensors installed in the direction. The sensing direction detects gal values in acceleration units in three directions of X (EW), Y (NS), and Z (UD). Referring to FIGS. 2 and 3, the measurement principle of the 3-axis acceleration sensing unit 10 is measured. In more detail, the sensor main body 1 has an acceleration sensor in which polysilicon, which has been precisely processed to several microns on the surface by the micromachining technique, is placed on the structure. Polysilicon springs serve to support the polysilicon structure at the surface of the wafer and provide resistance against acceleration. The deviation of the structure is measured using a differential capacitor consisting of a separate stationary plate and a center plate attached to the moving mass. When motion is transmitted, the stationary plate is displaced 180 ° from the square wave phase, and the acceleration deflects the beam and breaks the balance of the differential capacitor, resulting in the output of a square wave. It has a proportional value. Demodulation techniques that respond to phases are used to rectify the signal to determine the direction of acceleration. The measurement results of time-acceleration measured according to this principle are shown in FIG. 3. Meanwhile, the three-axis acceleration detection unit 10 is used for the protection of the built-in sensors and circuits and for the detection of more accurate data from the ground. 4 and 5 have a structure as shown. Therefore, the three-axis acceleration detection unit 10 of the present invention is the sensor body 1, steel plate (2), protective box (3), screw bolt (4), steel plate fixing bolt (5), protective box fixing bolt It consists of (6), first of the cylindrical sensor body 1 with a capacitive acceleration sensor is mounted on the steel plate (2) is fixed by a screw bolt (4), again the steel plate (2) is a steel plate The fixing bolt (5) is firmly fixed to the bottom (GROUTING). The protective box 3 is covered thereon and the protective box 3 is fixed to the bottom surface by the protective box fixing bolt 6. The amplifier 11 then receives a signal input from the 3-axis acceleration sensing unit 10. A filter 12 performs a filtering to select the earthquake detection signal and the shock signal with a low pass filter, and the vibration having a frequency of 100 Hz or more is determined as an impact. A / D converter 13 ) The filtered electrical signal has an analog value of 1000mV / 1G, and at this time, it converts the analog signal, which is an analog value, into a digital value in order to convert it into a g value. The range of the conversion is 200 samples / sec for each axis. The control unit 14 is a central processing unit (CPU) that controls all functions. Algorithms such as control of each function, assignment of variables, storage, recording control, management functions, and operations The A / D converter 13 processes the data converted by the A / D converter 13 and transmits the data to the input / output communication module 15. The input / output communication module 15 is converted into a digital value by the A / D converter. The analog signal passing through the signal and the filter 12 is output to the external device (eg, seismic wave receiving device) via the input / output terminal 16. The input / output terminal 16 preferably supports normal RS-232C and RS422 / 485 communications.
따라서, 본 발명은 정압기지 내의 적합한 위치에 설치되어 실제 지진발생시 지반의 움직임을 가속도의 단위로 계측하되 계측의 방향은 X(E-W),Y(N-S),Z(U-D) 3축방향으로 각 축별의 지반 움직임을 측정하고, 지진에 대한 반응 및 크기를 연산하여 디지털 및 아날로그 데이터 형태로 지진파 수신 장치에 보내주는 역할을 수행한다.또한, 본 발명의 지진파 수신 장치의 입출력 통신모듈(21)은 지진파 감지 장치로부터 출력되는 신호를 입출력단자(20)를 거쳐 기기내부로 입력한다. 대역통과필터(22)는 입출력 통신모듈(21)로부터 입력된 신호를 적절히 처리하여 각종 노이즈를 제거하고, 그 주파수 성분과 파형을 분석하여 설정된 대역폭의 필요한 신호만을 선택한다.Therefore, the present invention is installed at a suitable position in the constant pressure base to measure the movement of the ground in the unit of acceleration during the earthquake occurs, but the direction of measurement is X (EW), Y (NS), Z (UD) in each of three axes It measures the ground motion of the ground, calculates the response and magnitude of the earthquake, and sends it to the seismic wave receiving device in the form of digital and analog data. Further, the input / output communication module 21 of the seismic wave receiving device of the present invention is a seismic wave. The signal output from the sensing device is input into the device via the input / output terminal 20. The bandpass filter 22 appropriately processes signals input from the input / output communication module 21 to remove various noises, analyzes frequency components and waveforms thereof, and selects only necessary signals having a set bandwidth.
증폭기(11)는 감지부(10)로부터 입력된 신호를 증폭하는 기능을 갖는다. 필터(12)는 로우 패스 필터로 지진감지신호와 충격신호를 선별하기 위한 필터링을 수행하며, 100Hz이상의 주파수를 갖는 진동은 충격으로 판별한다.The amplifier 11 has a function of amplifying a signal input from the sensing unit 10. The filter 12 performs filtering to select the earthquake detection signal and the impact signal with a low pass filter, and the vibration having a frequency of 100 Hz or more is determined as the impact.
A/D변환기(13)는 필터링을 거쳐서 입력된 전기적 신호는 아날로그 값으로 1000mV/1G의 값을 갖게 되며, 이때 입력된 아날로그 값인 전기적신호를 g값으로 환산하기 위하여 디지털 값으로 변환하는 기능을 수행한다. 변환의 범위는 각축당 200sample/sec를 갖는다.The A / D converter 13 receives the filtered electrical signal as an analog value and has a value of 1000 mV / 1G. At this time, the A / D converter 13 converts the electrical signal, which is the input analog value, into a digital value to convert it into a g value. do. The range of conversion is 200 samples / sec for each axis.
제어부(14)는 모든 기능을 총괄하는 중앙처리장치(CPU)로 각기능의 제어 및 변수의 대입, 저장, 기록제어, 관리기능, 연산 등의 알고리즘을 수행하는 마이크로프로세서(microprocessor)이다.The control unit 14 is a central processing unit (CPU) that oversees all functions, and is a microprocessor that performs algorithms such as control of each function, assignment of variables, storage, recording control, management functions, and operations.
입출력 통신모듈(15)은 상기 A/D변환기에서 디지털 값으로 변환된 신호를 입출력단자(16)를 거쳐 외부기기(예, 지진파 수신 장치)로 출력하기 위한 기능을 수행한다.The input / output communication module 15 performs a function for outputting a signal converted into a digital value by the A / D converter to an external device (eg, seismic wave receiving device) via the input / output terminal 16.
따라서, 본 발명은 정압기지 내의 적합한 위치에 설치되어 실제 지진발생시 지반의 움직임을 가속도의 단위로 계측하되, 이때 계측의 방향은 3축(X,Y,Z/E-W,N-S,U-D)방향으로 각 축별의 지반 움직임을 측정하고, 지진에 대한 반응 및 크기를 연산하여 지진파 수신 장치로 보내주는 역할을 수행한다.Therefore, the present invention is installed at a suitable position in the constant pressure base to measure the movement of the ground in the unit of acceleration during the earthquake, in which the direction of measurement is the three axes (X, Y, Z / EW, NS, UD) direction It measures the ground motion by axis, calculates the response and magnitude of the earthquake, and sends it to the seismic wave receiver.
상기 감지부(10)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 센서 본체(1), 스틸 플레이트(2), 보호용 박스(3), 스크류 볼트(4), 스틸 플레이트 고정볼트(5), 보호용 박스 고정볼트(6)로 구성된다. 따라서, 원통형의 센서 본체(1)는 스틸 플레이트(2)에 안착되어 스크류 볼트(4)에 의하여 고정되고, 다시 상기 스틸 플레이트(2)는 스틸 플레이트 고정볼트(5)에 의하여 바닥면(GROUTING)에 고정된다. 그 위에 보호용 박스(3)가 덮여지고, 보호용 박스 고정볼트(6)에 의하여 상기 보호용 박스(3)를 바닥면에 고정시킨다.4 and 5, the sensing unit 10 includes a sensor body 1, a steel plate 2, a protective box 3, a screw bolt 4, a steel plate fixing bolt 5, and a protective plate. It consists of a box fixing bolt (6). Accordingly, the cylindrical sensor body 1 is seated on the steel plate 2 and is fixed by the screw bolts 4, and the steel plate 2 is again bottomed by the steel plate fixing bolts 5. Is fixed to. The protective box 3 is covered thereon, and the protective box 3 is fixed to the bottom surface by the protective box fixing bolt 6.
이 감지부(10)의 측정원리를 보다 상세히 살펴보면, 센서 본체(1)에는 마이크로머신으로 표면을 정밀 가공한 폴리실리콘을 구조물 위에 올려놓은 가속도센서가 배치되어 있다. 폴리실리콘 스프링은 웨이퍼의 표면에서 폴리실리콘 구조물을 지지하는 역할을 하며, 가속력에 대항하는 저항력을 제공한다. 구조물의 편차는 별도의 고정판과 무빙매스에 부착되어 있는 중심판으로 구성된 디퍼런셜 캐패시터(differential capacitor)를 사용해서 측정된다.Looking at the measuring principle of the sensing unit 10 in more detail, the sensor body 1 is arranged with an acceleration sensor on which the polysilicon is precisely processed on the surface of the structure by a micromachine. The polysilicon springs serve to support the polysilicon structure on the surface of the wafer and provide resistance against acceleration. The deviation of the structure is measured using a differential capacitor consisting of a separate holding plate and a center plate attached to the moving mass.
움직임이 전달되면 고정판은 방형파 상(相)으로부터 180°변위되며, 가속도는 빔(beam)을 편향시키고 디퍼런셜 캐패시터의 균형을 깨뜨려 결과적으로 방형파가 출력되는데 이 방형파의 진폭은 가속도에 비례하는 값을 갖는다. 상에 반응하는 복조 기법은 신호를 정류하여 가속도의 방향을 판단하는 데에 이용된다. 이와 같은 원리에 의하여 측정된 시간-가속도의 계측 결과를 도 3에 도시하였다.When the motion is transmitted, the stationary plate is displaced 180 ° from the square wave phase, and the acceleration deflects the beam and unbalances the differential capacitor, resulting in the output of a square wave, whose amplitude is proportional to the acceleration. Has a value. Demodulation techniques that respond to phases are used to rectify the signal to determine the direction of acceleration. The measurement result of time-acceleration measured by this principle is shown in FIG. 3.
또한, 본 발명의 입출력 통신모듈(21)은 상기 지진파 감지 장치로부터 출력되는 신호를 입출력단자(20)를 거쳐 기기내부로 입력한다. 대역통과필터(22)는 상기 입출력 통신모듈(21)로부터 입력된 신호를 적절히 처리하여 각종 노이즈를 제거하고, 그 주파수 성분과 파형을 분석하여 설정된 대역폭의 필요한 신호만을 선택한다.In addition, the input / output communication module 21 of the present invention inputs the signal output from the seismic wave sensing device into the device via the input / output terminal 20. The bandpass filter 22 appropriately processes signals input from the input / output communication module 21 to remove various noises, analyzes frequency components and waveforms thereof, and selects only necessary signals having a set bandwidth.
이후, 제어부(23)는 각 기능의 제어 및 변수의 대입, 저장, 기록제어, 관리기능, 연산 등의 알고리즘을 수행하는데 SI 및 가속도 계산모듈(24)은 SI 및 최대지반 가속도값을 구하고, 트리거모듈(26)은 미리 설정된 경보치 이상의 값이 입력될 경우 주파수 분석에 의한 충격 및 지진식별능력을 갖으며 이러한 값을 내부 또는 외부 메모리(27)(36)에 저장하며, 자기진단모듈(25)은 안정된 동작과 신뢰성을 유지하기 위하여 최초에 전원 투입시 적어도 1회 이상 자기진단 기능을 수행하여 내부 기기의 기능을 확인하고, 고장 또는 기능의 이상이 감지되면 그 결과를 RTU로 송신한다.Thereafter, the control unit 23 performs algorithms such as control of each function and assignment of variables, storage, recording control, management functions, and calculations, and the SI and acceleration calculation module 24 obtains SI and maximum ground acceleration values, and triggers The module 26 has a shock and earthquake discrimination ability by frequency analysis when a value equal to or greater than a preset alarm value is input and stores these values in an internal or external memory 27 or 36, and the self-diagnosis module 25. In order to maintain stable operation and reliability, the controller performs at least one self-diagnosis function at the first power on to check the function of the internal device, and transmits the result to the RTU when a failure or malfunction is detected.
또한, LCD 디스플레이부(28)는 현장에서 발생되는 지진 또는 평상시의 지면 가속도에 관한 값 등 현장의 각종 운전정보 및 기능의 작동여부 등을 감시할 수 있도록 3축에 대한 그래픽, 최대지반 가속도값, 속도응답스펙트럼과 SI값을 표시하고, LCD 디스플레이부(28)의 표면에 구성되는 터치스크린 입력부(29)는 운전에 필요한 각종 댐핑 팩터(지진경보시점, 자기진단주기, SI값)를 입력하고, 지진파 감지 장치의 영점을 조정한다.In addition, the LCD display unit 28 is a graphic for the three axes, the maximum ground acceleration value, so as to monitor the operation of various operational information and functions of the site, such as the value of earthquake or normal ground acceleration occurring in the field, The speed response spectrum and the SI value are displayed, and the touch screen input unit 29 configured on the surface of the LCD display 28 inputs various damping factors (earthquake alarm time point, self-diagnosis period, SI value) necessary for operation. Adjust the zero point of the seismic wave detection device.
경보수단(30)은 설정된 임계치 이상의 값이 검출되면 사이렌에 의한 경보를 출력하고, 외부 메모리 카드(36)는 지진상황데이터를 저장하는 저장매체로써 상황 종료후 지진의 크기 및 피해의 복구대책으로 활용하기 위하여 현장에서 수거한 후 재분석을 할 수 있도록 보관하되 여기에 저장되는 지진상황 데이터는 트리거 모드 50초전부터 100초후까지의 지진상황 데이터이다. 노이즈 필터(35)는 외부 메모리 카드(36)로 보내지는 값들에 동반되는 노이즈를 제거한다.The alarm means 30 outputs an alarm by a siren when a value equal to or greater than a predetermined threshold value is detected, and the external memory card 36 is a storage medium for storing earthquake situation data and is used as a recovery measure of the magnitude and damage after the end of the situation. In order to do this, it is collected in the field and stored for re-analysis, but the seismic situation data stored here is the seismic situation data from 50 seconds to 100 seconds before the trigger mode. The noise filter 35 removes noise accompanying the values sent to the external memory card 36.
데이터 출력부(31)는 SCADA와 연계하여 통제실에서 관찰할 수 있도록 아날로그와 디지털의 출력모드를 갖는데, 특히 아날로그 출력 모드는 최대가속도 및 SI값을 4~20mA로 전송하며, 데이터 출력부(31)는 최대지반가속도 및 SI값을 출력하기 위한 2개의 아날로그 출력포트와 지진경보, 매뉴얼 셧다운, 자기진단 신호를 출력하기 위한 3개의 디지털의 출력포트를 갖으며, 디지털 출력 모드는 지진발생시 지진경보 및 자기진단시 고장의 발생상황을 온/오프접점으로 전송한다.The data output unit 31 has analog and digital output modes so that it can be observed in the control room in conjunction with the SCADA. In particular, the analog output mode transmits the maximum acceleration and the SI value at 4-20 mA, and the data output unit 31. Has two analog output ports to output maximum ground acceleration and SI value, and three digital output ports to output earthquake alarm, manual shutdown, and self-diagnosis signal. Digital output mode has earthquake alarm and magnetic In case of diagnosis, the status of fault is transmitted to on / off contact.
입출력 통신모듈(32)은 데이터 출력부(31)에서 출력되는 신호를 입출력단자(33)를 거쳐 외부기기로 출력하고, 카드 리더(37)는 현장에서 수거된 외부 메모리 카드(36)를 읽어 들여 분석프로그램을 활용, 수집 데이터의 그래프 분석 및 데이터의 DB화를 통하여 현장 상황값을 재현한다. 또한, RS-232C포트(34)는 별도의 통신포트로서 기기 내부의 각종정보를 외부의 컴퓨터 시스템과 원활히 연결한다.The input / output communication module 32 outputs a signal output from the data output unit 31 to an external device via the input / output terminal 33, and the card reader 37 reads in the field collected external memory card 36. Using the analysis program, the site situation value is reproduced through graph analysis of collected data and data DB. In addition, the RS-232C port 34 is a separate communication port for smoothly connecting various types of information inside the device with an external computer system.
여기서, 지진파의 여러 가지 특성중 특히 구조물에 미치는 영향을 알기 위하여 본 발명에서는 응답스펙트럼을 사용하는데, 이 응답스펙트럼은 1질점계로 표시되는 구조물에 미치는 영향을 나타낸다. 특히, 속도응답스펙트럼은 지반진동이 구조물에 미치는 최대에너지를 표시한다. 예로서 가스 공급기지와 같은 구조물의 스프링상수를 k, 지진으로부터의 최대 변위를 xmax라 하면 단위 질량당 최대 변형률 에너지는 1/2·k/m xmax 2이 되고, 이를 다시 정리하면 1/2 (w·xmax) 2이 된다. 이를 달리 표현하면 1/2·Sv 2이 되고, Sv가 속도응답스펙트럼인 것이다.Here, the response spectrum is used in the present invention in order to know the effect of the seismic waves on the structure, in particular, the response spectrum shows the effect on the structure represented by a single quality system. In particular, the velocity response spectrum indicates the maximum energy that the ground vibrations have on the structure. For example, if the spring constant of a structure such as a gas supply base is k and the maximum displacement from an earthquake is x max , the maximum strain energy per unit mass is 1/2 · k / mx max 2. (w x max) 2 is obtained. In other words, it is 1/2 · S v 2 , and S v is the velocity response spectrum.
지상의 구조물과 그 부재의 주기에는 여러 가지가 있고, 또한 국부적인 파괴가 일어나면 이들의 고유주기는 변한다. 그러나, 어느 정도 강성이 있는 구조물에 대해서는 주요한 부재는 대략 0.1~2.5(sec)에 있으므로 이들 사이의 에너지 총합을 표시하는 적분값를 이용하여 지진의 파괴력을 나타내는 지표로 사용하고, 이를 스펙트럼강도(Spectrum Intensity)라 한다.There are many cycles of ground structures and their members, and their local cycles change when local destruction occurs. However, for structures that are somewhat rigid, the integral member is in the range of approximately 0.1 to 2.5 (sec), so an integral value representing the sum of the energy between them. It is used as an index indicating the destructive force of earthquake by using and it is called Spectrum Intensity.
따라서, 본 발명에서는 속도스펙트럼과 SI값을 실시간으로 구현하여 현장의 출력 장치를 통하여 디스플레이하고 통제소로 전송함으로써 지진발생시 지진의 파괴력을 현장과 통제소에서 동시에 알 수 있게 하고, 그에 따른 신속한 대처가 가능하게 된다.Therefore, the present invention implements the speed spectrum and the SI value in real time to display through the output device of the field and transmit to the control station so that the earthquake's destructive force at the time of the earthquake can be known at the site and the control station at the same time, and accordingly can be quickly responded do.
또한, 전술한 바와 같이 본 발명은 지진파 감지 장치로부터 수신받은 지진의 정보를 내장되어 있는 확장 메모리 카드에 저장하고, 전송된 지반의 가속도 데이터를 분석하여 공급 관리소에 가해지는 지반진동중 공급 관리소가 가장 취약한 고유주파수 대역의 지진파 성분만을 필터링한 후 수평방향 2성분(남북방향, 동서방향)과 연직방향 1성분을 벡터합성하여 최대지반가속도의 계산을 통해 계측된 실제 지진 상황을 그 크기에 따라 4~20mA 로 환산하여 지역통제소에 전송할 수 있도록 정압기지에 있는 RTU에 전송하며, 지진발생시 지진의 거동을 확인할 수 있도록 LCD 패널을 갖고 있으며, 자기진단 및 운전에 필요한 각종의 파라미터의 세팅을 할 수 있도록 터치 스크린을 이용할 수 있다.In addition, as described above, the present invention stores the information of the earthquake received from the seismic wave sensing device in the built-in expansion memory card, analyzes the transmitted acceleration data of the ground, and applies the ground management station during the ground vibration applied to the supply management station. After filtering only the seismic wave components of the weak natural frequency band, vector synthesis of horizontal two components (north-south, east-west direction) and vertical one component is performed to calculate the actual ground acceleration according to the magnitude. It is converted to 20mA and sent to the RTU at the constant pressure base for transmission to the local control station.It has an LCD panel to check the behavior of the earthquake in the event of an earthquake, and a touch screen for setting various parameters for self-diagnosis and operation. Can be used.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.Although the preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the present invention is not limited to the above-described embodiments without departing from the spirit of the present invention as claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and such modifications are intended to fall within the scope of the appended claims.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 정압기지 내의 적합한 위치에 설치되어 실제 지진발생시 지반의 움직임을 가속도의 단위로 계측하는 한편, 계측의 방향은 3축(X,Y,Z/E-W,N-S,U-D)방향으로 각 축별의 지반 움직임을 측정하고, 지진에 대한 반응 및 크기를 연산하여 지진파 수신 장치로 보내주는 역할을 수행하므로, 원거리에서도 신속하게 지진을 감지하여 바람직한 대책을 세울 수 있는 효과가 있다.또한, 본 발명은 지진파 감지 장치와 지진파 수신 장치의 통신방식을 아날로그와 디지털 방식 모두 가능하므로 노이즈 레벨이 높은 곳에도 비싼 경비가 소요되는 노이즈 대책 없이도 바로 적용가능함은 물론, 전기적 신호에 의해 센서를 정량적으로 가진(加震)할 수 있고, 그 가진된 진동이 출력되는 반도체형 센서를 채용함으로써 3축 가속도 감지부의 고장을 쉽게 판단하게 하여 유지보수를 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.한편, 본 발명은 지진파 감지 장치로부터 수신받은 지진의 정보를 내장되어 있는 확장 메모리 카드에 저장하고, 전송된 지반의 가속도 데이터를 분석하여 공급 관리소에 가해지는 지반진동중 공급 관리소가 가장 취약한 고유주파수 대역의 지진파 성분만을 필터링한 후, 수평방향 2성분(남북방향, 동서방향)과 연직방향 1성분을 벡터합성한 상태에서 최대지반가속도를 계산하여 계측된 실제 지진 상황을 그 크기에 따라 4~20mA 로 환산하여 지역통제소에 전송할 수 있도록 정압기지에 있는 RTU에 전송하며, 지진발생시 지진의 거동을 확인할 수 있도록 LCD 패널을 갖고 있으며, 자기진단 및 운전에 필요한 각종의 파라미터의 세팅을 할 수 있도록 터치 스크린을 이용한 입력 기능을 가지므로 신호 통과 대역폭을 각 공급 관리소에 맞게 입력할 수 있게 하여 지진파에서 공급관리소의 고유주파수 부근 대역에서 지진파의 강도와 SI값을 계산해서 그 결과가 공급 관리소가 받을 피해정도를 신속·정확하게 분석 할 수 있으며, 임계치 이상의 지진세기를 가지는 지진파 발생시, 이 데이터를 반영구적으로 저장하고 추후 카드리더를 통하여 더욱 정밀한 분석이 가능한 효과가 있다.As described above, according to the present invention, it is installed at a suitable position in the static pressure base to measure the movement of the ground in the unit of acceleration during the actual earthquake, while the direction of measurement is three axes (X, Y, Z / EW, NS, UD). It measures the ground movement of each axis in the direction of), calculates the response and magnitude of the earthquake, and sends it to the seismic wave receiving device. Therefore, it is possible to quickly detect the earthquake even at a long distance and make a desirable countermeasure. In addition, the present invention can be analog and digital communication method of the seismic wave detection device and the seismic wave receiving device can be applied directly to the high noise level even without the need for costly noise countermeasures, as well as quantitatively detect the sensor by the electrical signal. 3-axis acceleration by adopting a semiconductor sensor that can be excited and output the excited vibration The present invention has an effect of facilitating easy maintenance by determining a fault of the present invention. Meanwhile, the present invention stores information of an earthquake received from an earthquake wave detection device in an internal expansion memory card and transmits the acceleration data of the ground. After analyzing, we filter only the seismic wave components of the natural frequency band where the supply station is the most vulnerable among the ground vibrations applied to the supply station, and then, in the vector-synthesis of horizontal two-component (north-south, east-west) and vertical one, It calculates the ground acceleration and converts the measured real earthquake situation to 4 ~ 20mA according to the size and transmits it to the RTU at the static pressure base so that it can be sent to the local control station.It has an LCD panel to check the earthquake behavior when an earthquake occurs. Input function using touch screen to set various parameters necessary for self-diagnosis and operation Therefore, the signal passing bandwidth can be input to each supply station, so that the seismic wave intensity and SI value in the band near the natural frequency of the supply station can be quickly and accurately analyzed. In the case of seismic waves having a seismic intensity of more than a threshold value, this data can be semi-permanently stored and further analyzed through a card reader.
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