KR100409267B1 - 무선모뎀을 이용한 실시간 파일항타 측정 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선모뎀을 이용한 실시간 파일항타 시스템에 관한 것으로, 특히 광파기에 무선모뎀을 이용하여 파일항타의 자동검측을 실시간으로 수행토록 한 것을 특징으로 하는 무선모뎀을 이용한 실시간 파일항타 측정 시스템 및 방법에 관한 것으로,

일지점에 설치되어 항타파일의 좌우측각을 측정하고 측정된 데이터를 무선모뎀 송신기를 통해 발신하는 제 1 광파기와;

상기 제 1 광파기가 설치된 지점으로 부터 일정거리 떨어진 다른 일지점에 설치되어 제 1 광파기에서 측정하는 항타파일의 동일지점의 좌우측 각을 측정하는 제 2 광파기와;

상기 제 2 광파기로 부터 자체 출력정보를 수신하고 동시에 무선모뎀 수신기를 통해 제 1 광파기의 출력정보를 수신하여 후방교회법에 의해 항타파일의 상중하의 위치정보를 계산하고 모니터상에 디스플레이함과 동시에 설계좌표와 비교하여 허용오차를 자동으로 계산하는 컨트롤 장치를 포함하여 구성이 특징이다.

Description

무선모뎀을 이용한 실시간 파일항타 측정 시스템 및 방법{Real-Time Inspec tion System for Driving Marine Pile Using Total Station and Remote Modem}

본 발명은 무선모뎀을 이용한 실시간 파일항타 시스템에 관한 것으로, 특히 광파기에 무선모뎀을 이용하여 파일항타의 자동 검측을 실시간으로 수행토록한 것을 특징으로 하는 무선모뎀을 이용한 실시간 파일항타 측정 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 항타기는 크레인등에 부착된 상태로 지반에 파일을 항타시키는 기기이다.

그리고, 통상적인 항타기의 구성은 파워팩으로 부터 유압원이 호스 및 파이프에 의해 실린더에 연결되고, 피스톤 로드의 단부에서 커넥팅로드와 결합된 램이 자유낙하방식으로 하강될 때의 충격력으로 파일의 항타작업이 이루어지는 것이다.

한편, 광파기는 빛과 전파를 이용하여 거리 내지는 각도를 측정하는 기계를 총칭하는 것으로, 항타파일의 위치와 기울기를 판독하는 자료를 추출하기 위하여 항타 현장에서 많이 이용되고 있다.

도 1은 종래의 측량기에 의한 해상 파일 항타 측량도를 나타낸 것으로, 도시한 바와 같이 기지점을 2개(A, B)로 설정한 상태에서 각각의 기지점(A, B)으로부터 항타선(30)의 파일을 검측하여 파일의 위치를 측량토록 하며, 이들 데이터를 조합하여 파일의 설치지점을 파악할 수 있도록 하고 있다.

여기서 100은 항타파일을 설치하기 위한 골조를 나타내고 있다.

그러나, 현장에서 다수의 파일이 설치되는 수작업에 따른 시간의 소모 및 검측자료에 대한 신뢰성이 미흡한 상태에서 발주처와 감독에게 제공되는 문제점이 있었다.

즉, 파일항타 시스템에 사용되어지는 기존의 광파기는 측정된 위치 및 기울기에 관련된 수치를 무전기를 통해 불러주기 때문에 음성정보교환에 따른 착오가 발생할 수 있고, 이러한 현장 여건 상황으로 인해 측량사의 실수가 항타파일의 잘못된 위치선정이나 정확한 검측작업을 저해할 수 있으며, 유능한 측량사일 경우에도 착각이나 기타 실수로 인해 정확한 위치정보 및 항타검측을 못하게 되는 문제가 발생할 수가 있었던 것이다.

이는 기본적으로 2개의 광파기가 서로 멀리 떨어져 있는 지점에서 항타파일을 측정해야하고, 이에 따라 광파기마다 측량사가 상주해야 하며, 또한 이들 측량사들이 전달하는 정보를 무전기를 통해 수신받아 파일의 위치 및 각도를 계산해야 하기 때문에 오차가 발생할 소지가 높았던 것이다.

이에 따라 근래에는 GPS에 의한 파일항타 시스템이 개발되기도 하였으나, 현재까지의 기술수준으로서는 해상에서 GPS를 이용한 거리계산의 정확도가 낮은 상태이기 때문에 GPS를 이용하여 개략적으로 위치정보를 수신한 다음 다시 광파기에 의한 수작업에 의해 항타파일의 위치 및 기울기 데이터를 최종적으로 검측하고 있는 실정이다.

즉, 도 2와 같이 1개의 지점에 GPS 기지국 안테나를 설치하고, 항타선(30)에 GPS 이동 수신기(32)를 장착하여 항타선(30)으로부터 전달되는 신호에 따라 항타파일의 위치를 파악하는 시스템이나, 상술한 바와 같이 해상에서의 GPS 정확도가 떨어지므로 다시 수작업에 의하여 항타파일의 위치데이터 및 기울기 데이터를 검측하는 불편함이 있었던 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결코자 하는 것으로,

측량검측작업의 수동적인 체계를 개선하여, 파일항타시 측량의 검측작업의 신뢰성을 좋게 하고, 동시에 항타되는 파일의 위치정보를 실시간으로 제공하여 모니터링을 할 뿐만 아니라, 별도의 계산작업을 추가함이 필요없이 현장에서 검측보고서를 출력시키도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,

본 발명은 일지점에 설치되어 항타파일의 좌우 측각을 측정하고 측정된 데이터를 무선모뎀 송신기를 통해 발신하는 제 1 광파기와;

상기 제 1 광파기로부터 일정거리만큼 떨어진 다른 일지점에 설치되어 제 1 광파기에서 측정하는 항타파일의 동일지점의 좌우 측각을 측정하는 제 2 광파기와;

상기 제 2 광파기로부터 자체 출력정보와 무선모뎀 수신기를 통해 제 1 광파기의 출력정보를 수신하여 후방교회법(피타고라스 정리를 이용하여 거리를 계산하거나, 삼각법에 의하여 일개의 직선 거리를 알고 그 직선거리의 양 끝에서 다른 일개의 꼭지점으로 연결되는 각의 크기를 알고 있을때, 2개의 지점으로부터 각각 나머지 꼭지점까지 이르는 거리를 측정하는 방법)에 의해 항타파일의 상,중,하의 위치정보를 계산하고 모니터상에 디스플레이함과 동시에 설계좌표와 비교하여 허용오차를 자동으로 계산하는 컨트롤부를 포함하여 구성함이 특징이다.

또한, 무선모뎀을 이용한 실시간 파일항타 측정방법에 있어서,

일측 광파기(A)와 타측 광파기(B)를 이용하여 지정된 파일의 좌우방위각을 각각 계측하는 단계(S1)와;

일측 광파기(A)에 설치되는 모뎀 송신기를 통해 일측 광파기에서 측정한 좌우방위각 데이터를 전송하는 단계(S2)와;

모뎀 수신기를 통해 일측 광파기의 데이터를 수신하고 동시에 타측 광파기의 자료를 수신하는 단계(S3)와;

콘트롤부에서 일측 광파기의 자료와 타측 광파기의 자료를 분석하여 현재의 파일위치를 계산하고 미리 입력된 파일의 데이터와 비교하여 허용오차 범위인가를 판단하는 단계(S4)와;

계산된 수치를 디스플레이 화면을 통해 출력하고, 이를 도면화한 화면을 출력하며, 동시에 검측보고서를 출력하는 단계(S5)를 포함하여 순차진행함이 특징이다.

도 1은 종래의 측량기에 의한 해상 파일 항타 측량도.

도 2는 종래 GPS에 의한 해상파일 항타 측량도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 해상 파일항타 개략도.

도 4는 본 발명의 구성블록도.

도 5는 광파기와 무선모뎀을 장착한 정면도.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 해상 파일항타 검측시스템 운형체계도.

도 7은 파일 위치 측량방법도.

도 8은 항타파일 실시간 검측 프로그램도.

도 9는 검측프로그램의 플로우챠트

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

30: 항타선 32: 항타파일

40: 제 1 광파기 50: 제 2 광파기

60: 컨트롤 장치

이하에서 도면을 참조로 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 해상 파일항타 개략도.

도 4는 본 발명의 구성블록도.

도 5는 광파기와 무선모뎀을 장착한 정면도.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 해상 파일항타 검측시스템 운형체계도.

도 7은 파일 위치 측량방법도.

도 8은 항타파일 실시간 검측 프로그램도.

도 9는 검측프로그램의 플로우챠트로서,

먼저, 본 발명은 도 4에 나타낸 바와 같이, 제 1 광파기(40)로부터 측정된 항타파일(36)에 대한 거리 및 기울기 각도 데이터를 무선송신기(32) 및 무선수신기 (34)를 통해 컨트롤장치(60)로 입력한다.

그리고, 제 2 광파기(50)로부터 측정된 항타파일(36)에 대한 거리 및 기울기 각도 데이터를 컨트롤장치(60)로 입력하여 항타파일(36)에 대한 거리 및 기울기 각도를 삼각측량법에 의해 계산하고, 데이터 입력장치(62)를 통해 데이터 저장 메모리(64)에 미리 입력된 기준데이터와 비교후, 미리 입력된 값과 측정된 데이터값 및 이들 데이터값의 비교에 따른 오차값을 나타내며, 아울러 디스플레이 장치(70)를 통해 파일의 기울기 상태를 디스플레이 한다.

즉, 본원발명은 도 3과 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이 2개의 광파기(40, 50)와 무선모뎀 송수신기(32, 34)와 컨트롤 장치(60) 및 디스플레이 장치(70)가 설치되어 있는 바, 먼저 항타파일(36)에 빛 또는 전파를 이용하여 항타파일(36)의 거리 및 각도를 센싱하는 제 1 광파기(40)를 항타파일(36)과 떨어진 일지점에 설치하여 항타파일(36)의 좌우측각을 측정하고 측정된 데이터를 무선모뎀 송신장치(32)를 통해 출력하고 이후 무선 모뎀 수신장치(34)에서 수신하여 컨트롤 장치(60)에 전달한다.

상기 제 2 광파기(50)는 항타파일(36)을 중심으로 제 1 광파기(40)와 예각으로 위치하며, 다른 일지점에 설치되어 제 1 광파기(40)에서 측정하는 항타파일을 다른 지점에 설치하여 동일지점의 좌우측각을 측정하고 측정된 데이터를 컨트롤 장치(60)에 전송한다.

상기에서 제 1 광파기(40)와 제 2 광파기(50)는 기본적으로 각각의 항타 파일에 대한 거리 및 좌우 측각을 측정하는 시스템을 탑재하고 있으며, 본 발명에서는 제 1 광파기(40)에서 측정한 파일의 거리데이터 및 좌우 측각 데이터를 제 1 광파기(40)에 설치한 무선모뎀 송신기(34)를 통하여 무선송신토록 한다..

그러면, 컨트롤 장치는 제 1 광파기(40)로 부터 데이터를 전송받기 위한 수신기(32)를 이용하여 제 1 광파기(40)로 부터 각각의 항타 파일에 대한 거리 및 좌우 측각 데이터를 전송받고, 동시에 제 2 광파기(50)로부터 촬영한 항타파일의 거리 데이터 및 좌우 측각 데이터를 전송받게 된다.

그러면, 컨트롤장치(60)는 상기 제 2 광파기(50)로 부터 자체 출력정보와 제 1 광파기(40)의 출력정보를 조합하고 후방교회법(피타고라스 정리를 이용하여 거리를 계산하거나, 삼각법에 의하여 일개의 직선거리를 알고 그 직선거리의 양 끝에서 다른 일개의 꼭지점으로 연결되는 각의 크기를 알고 있을때, 2개의 지점으로부터 각각 나머지 꼭지점까지 이르는 거리를 측정하는 방법; 이미 공지된 거리측정 계산방법임)에 의해 항타파일(36)의 상중하의 위치정보를 계산하고 모니터상에 디스플레이함과 동시에 설계좌표와 비교하여 허용오차를 자동으로 계산한다.

그리고, 상기 컨트롤장치(60)는 무선모뎀 수신 데이터만을 통하여 파일항타선(30)의 위치조정뿐만 아니라 항타중의 파일의 실시간 모니터링과 최종 검측보고서까지도 프로그램에 의해 출력한다.

즉, 본 발명의 실시간 항타파일 검측시스템은 각각 두대의 광파기(40, 50)에 서로의 자료를 전송할 수 있는 무선모뎀(TX, RX)를 장착하여 B지점 광파기(제 1 광파기, 40)로부터 계측되는 자료를 TX를 이용하여 RX로 전송하여 이 자료를 RX로 수신하면서 A지점 광파기(제 2 광파기, 50)로부터 계측되는 자료와 조합하여 후방교회법에 의한 위치계산식이 이용된 프로그램을 사용하여 항타파일의 움직임 뿐만아니라, 계획에 따른 실시간의 편위나 위치정보 및 검측과 관련된 정보를 계산하게 되며 이를 통한 실시간 모니터링 뿐만아니라 검측자료를 현장에서 출력할 수 있도록 프로그램으로 형성되어 있다.

그리고, 본 발명의 컨트롤 장치(60)는 항타중에도 파일의 수평적, 수직적 위치뿐만 아니라 수직파일 및 경사파일에 대한 기울기 및 파일의 최상단 및 절단레벨의 위치와 정확도를 실시간으로 자동 계산하여 모니터링을 할 수 있도록 광파기의 각 계측시스템과 무선모뎀과의 상호교신 및 이를 통한 프로그램 내에서의 위치정보가 연동화 되도록 한 것이다.

이때, 경사파일에 대한 항타시에도 파일의 경사각과 항타방위각 또한 계산되어 검측보고서에 모든 일련의 정보를 기록 및 저장할 수 있도록 구성되어 있다.

도 7은 항타 파일을 실제 측정하는 것을 도시한 것으로, 기지점 A, B에서 항타파일을 각각 측정하여 위치와 각도를 파악할 수 있도록 하였다.

즉, A점에 위치하는 제 2 광파기와 B점에 위치하는 제 1 광파기로부터 측정되는 항타파일의 각도에 의하여 항타파일의 위치와 기울기 각도를 파악할 수 있는것이다.

그리고, 도 8과 같이 검출된 데이터를 출력하는바, 미리 입력한 좌표와 실제 측정되는 좌표를 비교하여 그 결과치를 수치데이터를 통해 출력하며, 아울러 파일의 측면현황을 그림파일로 디스플레이 하고, 또한 파일의 허용오차범위를 그림 파일로 디스플레이하고 있다.

본 발명의 실시예에서는 입력장치(62)를 통해 메모리(64)에 입력된 데이터는 E=569317.250, N=547159.263이고, 제 1 광파기로부터 측정된 데이터는 E= 569311. 236, N=547040.511이며, 제 2 광파기로부터 측정된 데이터는 E=569191.628, N=546964.878이다.

여기서 실제 측정결과값은 제 1 광파기와 제 2 광파기의 출력데이터를 조합한 것으로, E=569317.107, N=547159.236으로서 메모리된 데이터 즉, E=569317.250, N=547159.263값과 일정한 오차가 발생함을 알 수 있다.

여기서 오차값은 측정값에서 메모리된 데이터를 빼주면 곧바로 알 수 있으며, 이는 다른 출력모드로 곧바로 알 수 있다.

아울러, 본 발명에서는 파일의 측면현황과, 파일 허용 오차범위를 그래픽으로 도시하여 파일의 기울기 및 오차를 벗어난 정도를 쉽게 파악할 수 있도록 하였다.

도 9는 본 발명의 컨트롤장치의 동작 진행을 나타내는 플로우 챠트로서,

일측 광파기(A)와 타측 광파기(B)를 이용하여 지정된 파일의 좌우방위각을 각각 계측하는 단계(S1)와;

일측 광파기(A)에 설치되는 모뎀 송신기를 통해 일측 광파기에서 측정한 좌우방위각 데이터를 전송하는 단계(S2)와;

모뎀 수신기를 통해 일측 광파기의 데이터를 수신하고 동시에 타측 광파기의 자료를 수신하는 단계(S3)와;

콘트롤부에서 일측 광파기의 자료와 타측 광파기의 자료를 분석하여 현재의 파일위치를 계산하고 미리 입력된 파일의 데이터와 비교하여 허용오차 범위인가를 판단하는 단계(S4)와;

계산된 수치를 디스플레이 화면을 통해 출력하고, 이를 도면화한 화면을 출력하며, 동시에 검측 보고서를 출력하는 단계(S5)를 포함하여 순차진행한다.

본 발명은 2대의 광파기에 의한 항타파일의 좌우측면에 대한 관측각의 위치정보를 시리얼포트로 정보를 전송하여 B지점에 설치된 장치의 경우 이 정보를 무선모뎀을 통해 A지점에 설치한 수신기로 전송하며, A지점에서는 B지점으로부터 수신된 위치정보와 A지점에서의 위치정보를 com1, com2 포트로 컴퓨터로 전송을 받아 실시간 검측 프로그램상에서 이 두가지 정보를 이용하여 후방교회법에 의해 정해진 수식에 의해 자동으로 계산되도록 하여 이러한 계측된 정보의 계속적인 수신작업을 통하여 검측 프로그램 내에서 항타되는 파일의 수평적, 수직적 위치정보 및 움직임을 모니터링할 수 있도록 함으로서, 측량의 정확성 및 신뢰성이 향상되고 또 측량사 개인적인 수작업에 의한 계산에서 탈피하여 발주처 및 감독에게 항타파일의 실시간 위치정보 및 허용오차를 그 즉시 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 최종 파일셋팅후의 승인에 대한 자료를 현장에서 출력하도록 하여 이에 따라 후속적인 공정의 작업을 신속하게 수행할 수 있도록 하며, 측량사 뿐만아니라 공정담당자 및 발주처 감독 등에게 손쉬운 현장정보 취득에 따른 편리성을 확보시킬 수 있는 잇점을 갖는다.

Claims (2)

1. 일지점에 설치되어 항타파일의 좌우측각을 측정하고 측정된 데이터를 무선모뎀 송신기를 통해 발신하는 제 1 광파기와; 상기 제 1 광파기가 설치된 지점으로부터 일정거리 떨어진 다른 일지점에 설치되어 상기 제 1 광파기에서 측정하는 항타파일의 동일지점의 좌우측각을 측정하는 제 2 광파기와; 상기 제 1 광파기 및 제 2 광파기의 데이터를 활용하는 컨트롤 장치를 포함하는 파일항타 시스템에 있어서,

   상기 컨트롤 장치는 항타파일의 상, 중, 하의 위치정보를 계산하여 파일의 기울기를 계산하고, 미리 입력된 설계좌표와 비교하여 허용오차를 자동으로 계산하여 디스플레이하는 동작모드를 갖는 것을 특징으로 하는 무선모뎀을 이용한 실시간 파일항타 시스템.
2. 일측 광파기(A)와 타측 광파기(B)를 이용하여 지정된 파일의 좌우 방위각을 각각 계측하는 단계(S1)와; 일측 광파기(A)에 설치되는 모뎀 송신기를 통해 일측 광파기에서 측정한 좌우 방위각 데이터를 전송하는 단계(S2)와; 모뎀 수신기를 통해 일측 광파기의 데이터를 수신하고 동시에 타측 광파기의 자료를 수신하는 단계(S3)를 포함하는 파일항타 측정방법에 있어서,

   상기 수신단계(S3) 이후, 현재의 파일위치 및 각도를 계산하고 파일의 현재 데이터와 미리 입력된 데이터를 비교하여 파일의 기울기가 허용오차 범위 이내인가를 계산하는 단계(S4) 및;

   계산된 수치를 디스플레이 화면을 통해 출력하고, 이를 도면화한 화면을 출력하며, 동시에 검측 보고서를 출력하는 단계(S5)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선모뎀을 이용한 실시간 파일항타 측정방법.