KR100478000B1 - 루프 검지기의 검사 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

루프 검지기의 동작 상태를 간편하게 검사하는 방법 및 장치에 관한 본 발명은, 루프 검지기의 루프 코일에서 발생하는 자기장을 비접촉식으로 검지하고, 검지된 자기장에 상응하는 교류 신호의 주파수와 세기를 측정함으로써, 루프 코일의 단선 여부와 질을 측정하는 것은 물론이고 검지기 보드까지를 검사할 수 있으며, 검지기 보드의 민감도 설정의 기준값을 제시한다.

Description

루프 검지기의 검사 방법 및 장치{Evaluation method and apparatus for a loop detector}

본 발명은 지중에 매설되어 있는 루프 검지기(loop detector)를 검사하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히, 도로상에 매설된 루프 검지기의 루프 코일이 생성하는 자기장에 상응하는 교류 신호의 주파수와 세기를 측정함으로써 루프 검지기의 동작 상태를 파악할 수 있는 루프 검지기의 검사 방법 및 장치에 관한 것이다.

차량 통행량을 검지할 수 있는 장치를 도로에 설치하여 도로 교통 상황을 실시간으로 분석하고, 이를 토대로 교통 신호 체계를 제어하는 교통 관리 시스템이 도입된 이후, 이 시스템을 구현하는 수단은 기술의 진보에 따라 급변하여 왔다. 초기 교통 관리 시스템에서는 교통 흐름의 특성변수(교통량, 속도, 밀도 등)를 인력에 의해 수집하였으나, 최근의 교통 관리 시스템에서는 정보 수집에서 제어에 이르는 순환 주기가 매우 짧고 광범위한 지역에서 실시간 교통 정보가 필요하게 되어서, 교통 정보 수집 장치가 필수적으로 요구되고 있다. 현재 국내외의 교통 관리 시스템에서 사용하는 교통 정보 수집 장치로는 자기 유도 방식의 루프 검지기가 주류를 이루고 있다.

동조회로(同調回路)의 일부분을 구성하는 루프 검지기는 루프 코일을 포함하고, 이 루프 코일에 일정 크기와 주파수의 전압을 인가한다. 루프 코일에 인가된 전압은 차량과 같은 금속 물체와 상호 작용하는 방사 패턴의 자기장을 형성한다. 차량이 상기 자기장을 통과하면 자기장이 변화함으로 루프 코일의 인덕턴스 또한 변화하게 되고, 변화된 인덕턴스에 따라서 루프 코일 내 전류 흐름이 변화한다. 검지기 보드는 이 전류 흐름의 변화를 검출하여 차량의 통과 여부를 판정한다(도 1a, 1b 참조).

그러나 이와 같은 루프 검지기는 도로 포장 상태의 변형에 따라서 성능이 저하되고, 도로 굴착 공사가 빈번하고 교통 정체가 일상적으로 발생하는 국내의 교통 상황에서는 오동작과 고장율이 매우 높은 실정이다. 또한, 루프 검지기의 검사는 루프 코일을 검지기 보드로부터 분리한 후, 오실로스코프 또는 LRC-Meter를 이용하여 수동적으로 시험하는 방식으로 수행됨으로, 작업이 비효율적이며 검사 내용에도 루프 코일의 단선 여부 등을 확인하는 정도에 지나지 않는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 창작된 것으로, 지중에 매설된 루프 검지기의 루프 코일이 생성하는 자기장에 상응하는 교류 신호의 주파수 및 세기를 측정하여 루프 검지기의 동작 상태를 파악할 수 있는 방법 및 이 방법을 구현한 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 루프 검지기의 검사 방법은, a) 루프 검지기의 검지 영역에 차량이 존재하는 상태에서 루프 코일이 생성하는 자기장을 검지하고, 검지된 자기장에 상응하는 교류 신호의 주파수와 세기를 검출하는 단계; b) 루프 검지기의 검지 영역에 차량이 존재하지 않는 상태에서 루프 코일이 생성하는 자기장을 검지하고, 검지된 자기장에 상응하는 교류 신호의 주파수와 세기를 검출하는 단계; 및 c) 상기 단계 a)에서 얻은 신호의 주파수 및 세기 각각을 상기 단계 b)에서 얻은 신호의 주파수 및 세기와 비교하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 루프 검지기의 자동 검사 장치는, a) 루프 코일에서 생성된 자기장을 유도 결합 방식으로 검출하고, 그에 상응하는 교류 신호를 출력하는 센서부; b) 상기 센서부의 출력을 입력받아 증폭하는 아날로그 인터페이스부; c) 상기 아날로그 인터페이스부의 출력 신호가 0 레벨과 교차하는 점을 검출하는 0 레벨 교차 검출부; d) 상기 아날로그 인터페이스부의 출력 신호를 정류하여 실효값(root mean square)으로 변환하는 정류부; e) 상기 0 레벨 교차 검출부의 출력 신호를 계수하여 상기 교류 신호의 주파수를 검출하는 계수부; f) 상기 정류부의 아날로그 출력을 디지털로 변환하여 신호의 크기를 계산하는 아날로그-디지털 변환부; 및 상기 계수부와 아날로그-디지털 변환부의 출력을 소정 알고리즘에 따라서 비교ㆍ연산하여 외부에 표시하는 중앙처리부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 루프 검지기의 자동 검사 방법에서는, 차량이 검지 영역에 존재하는지 여부와 상관없이 루프 코일의 자기장이 센서부(100)에 검출되지 않으면 루프 코일이 단선되었거나 검지기 보드가 고장난 것으로 판단한다.

또한, 본 발명에 따른 검사 방법에서는, 차량이 검지 영역에 존재할 때 측정한 교류 신호의 크기가 소정의 제1 비교값보다 작거나, 차량이 검지 영역에 존재하지 않을 때 측정한 교류 신호의 크기가 소정의 제2 비교값보다 작으면, 루프 검지기의 검지 능력에 이상이 발생한 것으로 판단한다.

또한, 본 발명에 따른 검사 방법에서는, 차량이 검지 영역에 존재할 때 측정한 교류 신호의 주파수와 차량이 검지 영역에 존재하지 않을 때 측정한 교류 신호의 주파수간 차이를 구하고, 이 값이 소정의 제3 비교값보다 작으면, 루프 검지가가 차량을 검지할 수 없는 상태에 있다고 판단한다.

본 발명에 따라서 구성된 루프 검지기의 자동 검사 장치는, 루프검지기의 자기장을 검출하는 센서부, 센서부에서 검출된 교류 신호를 아날로그 인터페이스부, 0 레벨 교차 검출부, 및 계수부로 처리하여 교류 신호의 주파수를 얻고, 아날로그 인터페이스부, 정류부, 및 아날로그-디지털 변환부로 처리하여 교류 신호의 크기를 얻은 후, 중앙처리부에서 소정 비교값들과 비교ㆍ연산하여 루프 검지기의 고장 여부나 검지 기능의 정상 여부를 등을 판단한다.

이하, 본 발명에 따른 루프 검지기의 자동 검사 방법 및 장치에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 기본 원리를 개략적으로 예시하는 도면이다. 검지기 보드(11)는 일정 주파수의 교류 전류를 루프 코일(12)에 인가하므로, 루프 코일(12)에는 인가된 주파수와 동일 주파수로 극성이 변화하는 자기장(14)이 생성된다. 이 자기장(14)에 센서(13)를 근접시키면 자기장(14)이 센서(13)와 쇄교하여 유도결합이 발생함으로 센서(13)에는 교류 전압(또는 전류)이 유기된다. 따라서, 신호 처리부(15)는 유기된 교류 전압을 처리하여 필요한 정보를 얻을 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 루프 검지기의 자동 검사 장치를 예시하는 블록도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 검사 장치는 지중에 매설된 루프 코일에서 발생된 자기장을 비접촉식으로 검출하고, 검출된 자기장에 상응하는 교류 신호를 출력하는 센서부(100), 센서부(100)의 교류 신호를 증폭하고, 그 신호의 주파수와 세기를 검출하기 위한 신호 처리를 수행하는 아날로그부(200), 아날로그부(200)의 출력 신호를 처리하여 센서부(100)가 검출한 교류 신호의 주파수와 세기를 디지털 신호로 변환하며, 소정 알고리즘에 따라서 비교ㆍ연산을 수행하는 디지털부(300), 및 디지털부(300)의 출력 신호를 사용자가 인식할 수 있도록 표시하는 사용자 인터페이스부(400)로 구성된다.

센서부(100)는 자기 센서(magnetic sensor)를 구비하여 루프 검지부의 검지 루프가 생성하는 자기장을 검출하고, 검출된 자기장에 상응하는 교류 신호를 출력한다.

센서부(100)의 출력 신호를 입력받아 처리하는 아날로그부(200)는, 상기 센서부(100)의 미약한 교류 신호를 차후의 신호 처리에 사용하기 적합한 정도로 증폭하는 아날로그 인터페이스부(201)와, 센서부(100)가 검출한 교류 신호의 주파수를 측정하기 위하여 아날로그 인터페이스부(201)의 출력 신호가 0 레벨을 교차하는지 여부를 검출하는 0 레벨 교차 검출부(202); 및 아날로그 인터페이스부(201)의 출력 신호를 정류하여 실효값(rms)을 얻는 정류부(203)로 구성된다.

아날로그부(200)가 출력하는 2개의 신호(0 레벨 교차 검출부(202)의 출력신호와 정류부(203)의 출력신호)를 입력받아 처리하는 디지털부(300)는, 0 레벨 교차 검출부(202)의 출력 신호를 계수하여 교류 신호의 주파수를 검출하는 계수부(301)와, 정류부(203)가 출력하는 실효값을 디지털 값으로 변환하여 교류 신호의 크기를 숫치화하는 아날로그-디지털 변환부(302), 및 계수부(301)와 아날로그-디지털 변환부(302)의 출력을 소정 알고리즘에 따라서 비교값과 비교ㆍ연산하고 그 결과를 출력하는 중앙처리부(303)로 구성된다. 디지털부(300)의 중앙처리부(303)는 통상의 마이크로 프로세서, 운영 프로그램과 소정의 비교ㆍ연산 알고리즘을 저장하는 롬(ROM), 및 계수부(301)와 아날로그-디지털 변환부(302)의 출력을 임시로 저장하기 위한 메모리(RAM) 등을 포함한다. 중앙처리부(303)가 수행하는 비교ㆍ연산 알고리즘은 루프 검지기의 검사 방법과 함께 설명한다.

사용자 인터페이스부(400)는 디지털부(300)의 출력 신호를 입력받아 사용자가 인식할 수 있는 기호(그래픽 아이콘, 문자, 숫자)로 표시한다.

다음, 상기한 루프 검지기의 자동 검사 장치를 이용하여 지중에 매설된 루프 검지기의 상태를 검사하는 일 실시예를 설명한다.

동작 상태를 검사하고자 하는 루프 검지기가 매설된 영역에 자동 검사 장치를 위치시킨 후, 차량이 검지 영역에 존재할 때와 존재하지 않을 때로 구별하여 자동 검사 장치를 동작시킨다. 각 경우에 대하여, 자동 검사 장치는 루프 검지기의 루프 코일에서 발생된 자기장을 검출하여 이에 상응하는 교류 신호를 검출하고, 이 신호를 처리하여 그 주파수와 세기를 얻어 메모리에 저장한 후, 각 경우에 얻어진 주파수 및 세기를 소정 기준들과 비교하고, 그 결과에 따라서 판단한 루프 검지기의 상태를 사용자 인터페이스부(400)를 통하여 사용자에게 알린다. 따라서 사용자는 단지 루프 검지기가 매설된 도로 위에 본 발명에 따른 자동 검사 장치를 동작시키는 것만으로 루프 검지기의 상태를 알 수 있다.

다음, 본 발명에 따른 루프 검지기의 검사 방법을 도 4를 참조하여 설명한다.

루프 검지기의 검사를 개시(단계100)하면, 루프 검지기의 검지 영역에 차량이 존재하는 상태(이하 온 상태)와 존재하지 않는 상태(이하 오프 상태) 각각에 대하여, 루프 코일에서 생성된 자기장을 검지하고 이에 상응하는 교류 신호의 주파수와 세기를 산출한다(단계200).

다음, 온 상태에서 얻은 주파수와 오프 상태에서 얻은 주파수가 모두 0(즉, 자기장이 검출되지 않음)인지 여부를 판단한다(단계300). 만일 온, 오프 상태 모두에서의 주파수가 0이면 루프 검지기의 루프 코일이 단선되었거나 검지기 보드가 고장난 것으로 판단한다.

다음, 온 상태에서 얻은 신호의 크기가 소정의 제1 비교값보다 작거나, 오프 상태에서 얻은 신호의 크기가 소정의 제2 비교값보다 작은지 여부를 판단한다(단계400). 만일 상기 단계400의 판단 결과, 온 상태에서 얻은 신호의 크기가 제1 비교값보다 작거나, 오프 상태에서 얻은 신호의 크기가 제2 비교값보다 작으면, 루프 검지기의 검지 기능에 이상이 있는 것으로 판단한다.

다음, 온 상태에서 얻은 주파수와 오프 상태에서 얻은 주파수간 차이값을 계산하고(단계 500), 이 차이값이 소정의 제3 비교값보다 작은지 여부를 판단한다(단계600). 만일 이 차이값이 상기 제3 비교값보다 작으면 루프 검지기가 차량의 존재 여부를 검지할 수 없는 상태에 있다고 판단하고, 루프 검지기의 민감도를 재설정하기 위한 차이값을 산출한다.

다음, 각 단계의 결과를 종합하여 사용자에게 표시한 후(단계700), 작업을 종료한다(단계800).

본 발명에 따른 방법의 실시예(도 4)에서, 루프 코일의 단선이나 검지기 보드의 고장을 판단하는 단계, 루프검지기의 기능 이상을 판단하는 단계, 및 검지 불능 상태를 판단하는 단계가 순차적으로 설명되었지만, 각 단계는 병렬적으로 일시에 수행되거나, 어느 일부 단계만이 수행될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 장치의 실시예에서, 아날로그부(200)와 디지털부(300)로 구분하여 설명하였지만, 당업자라면 이와 같은 구분에 제한되지 않고 아날로그부와 디지털부를 혼재시켜 본 발명에 따른 장치를 구현할 수 있다.

상기와 같이 구성되어 동작하는 본 발명에 따른 루프검지기의 자동 검지 장치 및 방법은, 지중에 매설된 루프 검지기의 고장 여부를 손쉽게 파악할 수 있어서, 루프 검지기의 유지 보수에 소요되는 비용을 현저히 감소시키는 효과를 달성하고, 또한, 루프 검지기의 동작에 관한 정보를 제공하므로 루프 검지기의 튜닝을 용이하게 실시할 수 있는 효과와 함께, 비전문가도 루프 검지기의 설치 및 운영을 가능하게 하는 효과도 달성한다.

도 1a는 루프검지기를 이용하여 차량의 존재 여부를 검출하고, 신호등을 제어하는 교통 관리 시스템을 나타내는 모식도.

도 1b는 루프 검지기를 예시하는 도.

도 2는 본 발명의 기본 원리를 개략적으로 예시하는 도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 루프 검지기의 자동 검사 장치를 예시하는 블록도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 루프 검지기의 자동 검사 방법을 나타내는 흐름도.

<주요 도면 부호의 설명>

11 : 검지기 보드 12 : 루프 검지기의 루프 코일

13 : 센서 14 : 자기장

15 : 신호 처리부 100 : 센서부

200 : 아날로그부 201 : 아날로그 인터페이스

202 : 0 레벨 교차 검출부 203 : 정류부

300 : 디지털부 301 : 계수부

302 : 아날로그-디지털 변환부 303 : 중앙처리부

400 : 사용자 인터페이스부

Claims (6)

1. 루프 코일을 포함하는 루프 검지기를 검사하는 방법에 있어서,

   a) 상기 루프 검지기의 검지 영역에 차량이 존재하는 상태에서 상기 루프 코일에서 생성된 자기장을 검지하고, 검지된 자기장에 상응하는 교류 신호의 주파수와 세기를 검출하는 단계;

   b) 상기 루프 검지기의 검지 영역에 차량이 존재하지 않는 상태에서 상기 루프 코일에서 생성된 자기장을 검지하고, 검지된 자기장에 상응하는 교류 신호의 주파수와 세기를 검출하는 단계; 및

   c) 상기 단계 a)에서 얻은 신호의 주파수와 상기 단계 b)에서 얻은 신호의 주파수가 모두 0이면, 상기 루프 코일이 단선된 상태이거나 검지기 보드가 고장난 상태라고 판단하는 단계;

   d) 상기 단계 a)에서 얻은 신호의 크기가 소정의 제1 비교값보다 작거나, 상기 단계 b)에서 얻은 신호의 크기가 소정의 제2 비교값보다 작으면, 루프 검지기의 검지 능력에 이상이 있는 것으로 판단하는 단계; 및

   e) 상기 단계 a)에서 얻은 신호의 주파수와 상기 단계 b)에서 얻은 신호의 주파수간 차이값이 소정의 제3 비교값보다 작으면, 상기 루프 검지기가 차량을 검지할 수 없는 상태에 있다고 판단하는 단계를 포함하는, 루프 검지기의 검사 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 e)단계에서 상기 루프 검지기가 차량을 검지할 수 없는 상태라고 판단되면, 상기 루프 검지기의 민감도를 재설정하는 값을 산출하는 단계를 더 포함하는, 루프 검지기의 검사 방법.
3. 루프 코일을 포함하는 루프 검지기를 검사하는 장치에 있어서,

   a) 상기 루프 코일에서 생성된 자기장을 유도 결합 방식으로 검출하고, 그에 상응하는 교류 신호를 출력하는 센서부;

   b) 상기 센서부의 출력 신호를 증폭하는 아날로그 인터페이스부;

   c) 상기 아날로그 인터페이스부의 출력 신호가 0 레벨과 교차하는 점을 검출하는 0 레벨 교차 검출부;

   d) 상기 아날로그 인터페이스부의 출력 신호를 정류하여 실효값(root mean square)으로 변환하는 정류부;

   e) 상기 0 레벨 교차 검출부가 검출한 교차점을 계수하여 상기 교류 신호의 주파수를 검출하는 계수부;

   f) 상기 정류부의 아날로그 출력을 디지털로 변환하여 신호의 크기를 계산하는 아날로그-디지털 변환부;

   g) 차량이 상기 루프검지기의 검지영역에 존재할 때의 상기 계수부와 상기 아날로그-디지털 변환부 출력을, 차량이 상기 루프검지기의 검지영역에 존재하지 않을 때의 상기 계수부와 상기 아날로그-디지털 변환부 출력과 각각 비교ㆍ연산하는 중앙처리부; 및

   h) 상기 중앙처리부의 연산 결과를 사용자에게 표시하는 표시부를 포함하는, 루프 검지기의 검사 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 중앙처리부는 차량이 상기 루프검지기의 검지영역에 존재할 때의 상기 계수부 출력과 차량이 루프검지기의 검지영역에 존재하지 않을 때의 상기 계수부 출력이 모두 0이면, 상기 루프 코일이 단선된 상태이거나 검지기 보드가 고장난 상태라고 판단하는, 루프 검지기의 검사 장치.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 중앙처리부는 차량이 상기 루프검지기의 검지영역에 존재할 때의 상기 정류부의 출력이 소정의 제1 비교값보다 작거나, 차량이 상기 루프검지기의 검지영역에 존재하지 않을 때의 상기 정류부의 출력이 소정의 제2 비교값보다 작으면, 루프 검지기의 검지 능력에 이상이 있는 것으로 판단하는, 루프 검지기의 검사 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 중앙처리부는 차량이 상기 루프검지기의 검지영역에 존재할 때의 상기 계수부의 출력과 차량이 상기 루프검지기의 검지영역에 존재하지 않을 때의 상기 계수부의 출력간 차이값이 소정의 제3 비교값보다 작으면, 상기 루프 검지기가 차량을 검지할 수 없는 상태에 있다고 판단하는, 루프 검지기의 검사 장치.