KR100579218B1

KR100579218B1 - 지표 변위 계측기

Info

Publication number: KR100579218B1
Application number: KR1020040086679A
Authority: KR
Inventors: 유동훈
Original assignee: 아주대학교산학협력단
Priority date: 2004-10-28
Filing date: 2004-10-28
Publication date: 2006-05-11
Also published as: KR20060037657A

Abstract

측량기간 중, 수 차례에 걸친 현장방문을 통하여 지표 변위를 계측하는 번거러움을 지양하고, 계측간격을 시,일 단위로 짧게 하여 지표 변위의 정밀한 계측자료를 제공하며, 무인으로 장기간(수개월~수년)의 지표 변위 계측자료를 제공하기 위하여;

내부에 중공의 공간부를 형성하며, 하단에는 연결볼트를 일체로 형성하고, 상단은 개구되어 상부 내주면을 따라 나사산을 형성한 너트부를 형성하는 일정 길이의 계측관; 상기 계측관의 공간부 내에 길이방향을 따라 배치되며, 그 길이방향을 따라 일정간격으로 다수개의 빛 감지수단을 구성하고, 하부 일측에는 정보저장수단을 구성하여 상기 빛 감지수단으로부터의 신호를 정보저장수단에 시간별, 날짜별로 저장하도록 제어회로를 구성하는 회로판; 상기 계측관의 지표 삽입을 위하여 상기 계측관의 하단에 형성되는 연결볼트를 통하여 탈,부착 가능하게 형성되는 삽입콘; 상기 계측관의 상부 너트부에 체결되어 계측관 상단부를 밀폐시킴과 동시에 상기 회로판에 전원을 공급하기 위한 전원공급단자가 일체로 형성되는 덮개볼트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지표 변위 계측기를 제공한다.

광센서, 계측관, 지표 변위 계측기,

Description

지표 변위 계측기{SURFACE EARTH LEVEL MEASUREMENT INSTRUMENT}

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 지표 변위 계측기의 측면도,

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 지표 변위 계측기의 분해 사시도,

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 지표 변위 계측기의 단면도,

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 지표 변위 계측기 내 회로판의 제어 블록도,

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 지표 변위 계측기의 측면도,

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 지표 변위 계측기의 분해 사시도,

도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 지표 변위 계측기의 단면도,

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 지표 변위 계측기의 지표상태에 따른 작동 상태도,

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 지표 변위 계측기의 제1사용 상태도,

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 지표 변위 계측기의 제2사용 상태도, 및

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 지표 변위 계측기의 하천지역 평면 배치도이다.

본 발명은 지표 변위 계측기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하천이나 해안선의 침식 및 퇴적에 의한 지표 변위를 장기간에 걸쳐 자동으로 측정함과 동시에, 정밀한 지표 변위 데이터를 확보할 수 있도록 해주는 지표 변위 계측기에 관한 것이다.

일반적으로 하천이나 해안선의 침식 및 퇴적에 의한 지표 변위 데이터는 연안의 기준선 재정립 및 침식되어 가는 해안의 지표 변위 추정과 침식 방지 대책수립, 항만부지의 입지조건, 항만 시설물의 안전성 평가, 해역의 환경 민감도, 하천이나 연안의 재해방지, 해역개선, 친수연안 조성사업 등, 여러 분야에서의 과학적 지표가 되며, 지역의 특수성을 고려하고, 바람직한 지역모형의 설정을 통하여 보다 효율적이고 미래지향적인 연안 및 하천정비를 도모하기 위하여 중요한 자료가 된다.

특히, 해안선이 긴 특징을 지닌 지역에서는 이러한 자료의 요구가 절실하며, 하천이나 연안의 재해 및 환경여건, 친수여건 등의 조사를 상례화하는 취지에서나, 하천 혹은 연안재해의 시계열별, 원인별, 지역별 분석평가를 통한 예방적 대책을 강구하기 위한 과학적 기반을 구축하기 위해서도 중요한 자료로 사용된다.

(문의; 하천 해안선의 지표 변위 데이터를 이용하는 분야를 간단하게 정리해 보았습니다. 이외의 용도에 대하여 필요하다면 그 내용을 간단하게 언급하여 주시기 바랍니다.)

이러한 지표 변위 데이터는 장기간에 걸쳐 측정되며, 한 달에 1~2회 정도 현 장을 방문하여 직접 측량자가 여러 형태의 계측기를 이용하여 계측을 수행해야 하며, 이러한 과정을 총 측정기간동안 반복하여 수행하고 있다.

그러나, 종래의 경우, 계측을 위해서는 측량자가 매번 정기적으로 현장에 가서 계측작업을 수행하여야 하는 불편함이 있으며, 하천이나 해안선 가까이는 기존방법으로 관측이 매우 곤란하고, 계측 간격이 짧게는 보름, 길게는 한 달 정도로 정밀하지 못하여 신뢰도가 낮다는 단점이 있었다.

또한, 장기간의 지표 변위 데이터를 획득하기에는 측량자의 노력이 많이 요구되는 문제점을 내포하고 있으며, 동일한 조건에서 계측을 이루기가 어려워 정확한 지표 변위를 측량하는 것 또한 어렵다는 문제점도 내포하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 방식의 문제점과 단점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 측량기간 중, 수 차례에 걸친 현장방문을 통하여 지표 변위를 계측하는 번거러움을 지양하고, 계측간격을 시,일 단위로 짧게 하여 지표 변위의 정밀한 계측자료를 제공하며, 무인으로 장기간(수개월~수년)의 지표 변위 계측자료를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 지표 변위 계측기는 내부에 중공의 공간부를 형성하며, 하단에는 연결볼트를 일체로 형성하고, 상단은 개구되어 상부 내주면을 따라 나사산을 형성한 너트부를 형성하는 일정 길이의 계측관; 상기 계측관의 공간부 내에 길이방향을 따라 배치되며, 그 길이방향을 따라 일정간격으 로 다수개의 빛 감지수단을 구성하고, 하부 일측에는 정보저장수단을 구성하여 상기 빛 감지수단으로부터의 신호를 정보저장수단에 시간별, 날짜별로 저장하도록 제어회로를 구성하는 회로판; 상기 계측관의 지표 삽입을 위하여 상기 계측관의 하단에 형성되는 연결볼트를 통하여 탈,부착 가능하게 형성되는 삽입콘; 상기 계측관의 상부 너트부에 체결되어 계측관 상단부를 밀폐시킴과 동시에 상기 회로판에 전원을 공급하기 위한 전원공급단자가 일체로 형성되는 덮개볼트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 지표 변위 계측기의 측면도, 분해 사시도, 단면도, 및 제어 블록도로써, 본 발명의 제1실시예에 따른 지표 변위 계측기(1)의 구성은 먼저, 내부에 중공의 공간부(3)를 형성하는 계측관(5)을 구비한다.

상기 계측관(5)은, 도 2에서와 같이, 그 하단에 연결볼트(7)를 일체로 형성하고, 그 상단은 개구되어 상부 내주면을 따라 나사산을 형성한 너트부(9)를 구성한다.

여기서, 상기 계측관(5)은 그 전체길이를 대략 1.5m 내지 2.0m 정도의 범위 내에서 구성하는 것이 바람직하다.

상기 계측관(5)의 보다 구체적인 구성은, 도 3에서와 같이, 외부관(11)과 내부관(13), 그리고 외부관(11)과 내부관(13) 사이의 보온재(15)로 구성된다.

상기 외부관(11)은 내식성이 강한 스테인리스 소재로 제작되며, 그 하단 중심에 상기 연결볼트(7)를 일체로 구성하고, 그 외주면에는 길이방향을 따라 약 5㎝~10㎝ 정도의 범위 내에서 일정 간격으로 관통홀(17)을 형성하여 구성된다.

상기 내부관(13)은 투명한 아크릴 계통의 소재로 제작되며, 상기 외부관(11)의 내부에서 일정 간격 이격되어 배치되며, 그 상부 내주면에는 상기 너트부(9)를 일체로 형성한다.

또한, 상기 내부관(13)의 외주면에는 그 길이방향을 따라 상기 외부관(11)의 각각의 관통홀(17)에 끼워지는 투명창 돌기(19)를 일정 간격으로 형성하여 구성된다.

본 실시예에서는 상기 관통홀(17)과 투명창 돌기(19)를 각각 10개씩 구성된다.

상기 보온재(15)는 상기 내부관(13)과 외부관(11) 사이의 이격된 공간내에 채워져 계측관(5)의 내부 온도가 급격하게 상승하거나 하강하는 것을 방지하게 된다.

여기서, 상기 계측관(5) 즉, 외부관(11)의 하단면에 구성되는 연결볼트(7)와 내부관(13)의 상부 내주면에 형성되는 너트부(9)는 상호 체결 가능하도록 외경과 내경이 동일한 사이즈로 형성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기한 바와 같은 계측관(5)의 내부관(13) 내, 공간부(3)에는 그 길이방향을 따라 회로판(21)이 배치되는데, 이 때, 상기 회로판(21)은 상기 내부관(13)의 내부에 길이방향을 따라 삽입 가이드(23)를 형성하여 이를 통하여 가이드 되어 설치된다.

상기 회로판(21)에는 그 길이방향을 따라 상기 내부관(13) 상의 각각의 투명창 돌기(19)에 대응하도록 약 5㎝~10㎝ 정도의 범위 내에서 일정 간격으로 빛 감지수단인 광센서(25)가 구성된다.

본 실시예서는 상기 광센서(25)가 상기 관통홀(17)과 투명창 돌기(19)와 동일한 10개가 구성된다.

또한, 상기 회로판(21)은 그 하부 일측에 정보저장수단으로 메모리 칩(27)이 구성되며, 상기 광센서(25)로부터의 신호를 메모리 칩(27)에 시간별, 날짜별로 저장하도록 제어부(30; 도 4참조)를 구성하여 이루어진다.

여기서, 상기 광센서(25)는 빛을 수광하여 그 저항값 차이에 의한 신호를 출력하게 된다.

그리고 상기 회로판(21) 상에는 상기 광센서(25)에서 검출된 신호를 시간별, 날짜별로 분석하여 메모리 칩(27)에 저장하는 제어부(30)를 통하여 상기 메모리 칩(27)에 저장된 지표 변위 데이터를 다운로드 할 수 있도록 별도의 출력 커넥터(29)를 추가로 구성하여 이루어진다.

또한, 상기 회로판(21)의 상단에는 전원 공급을 위한 전원입력단자(31)가 일체로 형성된다.

한편, 상기 계측관(5)의 지표 삽입을 위하여 상기 계측관(5)의 하단 즉, 외부관(11)의 하단면에 형성되는 연결볼트(7)에는 삽입콘(33)이 탈,부착 가능하게 장착되는데, 상기 삽입콘(33)은 상기 계측관(5)을 지표면에 대하여 원활하게 삽입할 수 있도록 하는 형상을 갖는다.

그리고 상기 계측관(5)의 내부관(13) 상부에 형성되는 너트부(9)에는 계측관(5) 상단부를 밀폐시킴과 동시에, 상기 회로판(21)에 전원을 공급하기 위한 전원공급단자(35)가 일체로 형성되는 덮개볼트(37)가 체결된다.

상기 덮개볼트(37)는 그 재질을 플라스틱 소재로 형성되며, 그 하단면에는 외부 전원공급 케이블(39)과 연결되는 전원공급단자(35)를 부착하여 형성된다.

즉, 상기 덮개볼트(37) 상의 전원공급단자(35)는 덮개볼트(37)가 상기 너트부(9)에 체결되면, 회로판(21) 상의 전원입력단자(31)와 접촉되어 외부전원을 회로판(21)에 공급할 수 있도록 구성되는 것이다.

이러한 구성의 지표 변위 계측기(1)는, 도 4에서 도시한 회로판의 제어 블록도에서와 같이, 제어부(30)를 통하여 전원을 공급하게 되며. 상기 위치별 빛 감지수단인 다수개의 광센서(25)가 빛을 수광하여 그 저항값 차이에 의한 신호를 제어부(30)를 통하여 시간별, 날짜별로 정보저장수단인 메모리 칩(27)에 지표 변위 정보로 저장하게 된다.

또한, 제어부(30)와 연결된 출력 커넥터(29)는 상기 메모리 칩(27)에 저장된 지표 변위 데이터를 외부 단말기(미도시)로 다운로드 할 수 있도록 해주며, 실시간으로 상기 지표 변위 데이터를 전송할 경우에도 외부 전송선(41)을 상기 출력 커넥터(29)에 연결하여 전송할 수 있다.

그리고 도 5 내지 도 7에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 지표 변위 계측기(1)의 구성은 그 전원공급을 별도의 외부 전원이 아닌 휴대용 배 터리(51)를 이용하여 공급하기 위한 구성을 갖는다.

즉, 본 발명의 제2실시예에 따른 지표 변위 계측기(1)는 외부관(11)과 내부관(13), 및 보온재(15)로 이루어지는 계측관(5)의 구성이 동일하며, 다수개의 광센서(25), 메모리 칩(27), 및 출력 커넥터(29)를 포함하는 회로판(21)의 구성도 동일하며, 연결볼트(7)를 통하여 계측관(5)에 탈,부착 가능하게 장착되는 삽입콘(33)과 덮개볼트(37)의 구성이 모두 동일하다.

단, 본 발명의 제2실시예에 따른 지표 변위 계측기(1)는 상기 회로판(21)의 길이를 줄이고, 그 상단부에는 전원입력단자(31)를 형성하고, 상기 전원입력단자(31)와 상기 덮개볼트(37) 상의 전원공급단자(35)와의 사이에는 배터리(51)가 삽입될 수 있을 정도의 공간을 형성하여 휴대용 배터리(51)를 개재하여 전원을 공급하도록 구성되는 것에 그 차이가 있다.

이외에도, 본 발명의 실시예에 따른 지표 변위 계측기(1)를 구성함에 있어, 전원공급을 위한 구성은 전원 공급원의 형식에 따라 다소 변형이 가능할 것이나, 본 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진지가 용이하게 발명하여 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

따라서, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 지표 변위 계측기(1)의 작동은, 도 8에서와 같이, 먼저, 상기 계측관(5)이 그 하부의 삽입콘(33)을 통하여 하천이나 해안선의 지표면(60)에 박아서 설치된다.

이러한 상태로, 하천 또는 해안선이 침식 혹은 퇴적에 의해 그 지표면(60)의 변위가 발생하게 되면, 지표면(60) 아래에 위치되는 광센서(25)는 이에 대응하는 투명창 돌기(19)가 지표면(60) 밑에 위치되어 빛을 상기 광센서(25)까지 전달하지 못하게 되며, 지펴면(60) 위로 노출된 광센서(25)는 상기 투명창 돌기(19)를 통하여 외부 빛을 감지하여 그 신호를 이분법적인 방식에 의해 제어부(30)를 통하여 시간별, 날짜별로 메모리 칩(27)에 지표 변위 데이터로 저장한다.

이러한 지표 변위의 계측은 장기간의 지표 변위 데이터를 얻는 것을 목적으로 하는 바, 시간별, 날짜별로 주간에 1회 데이터를 메모리 칩(27)에 누적 저장하고, 2개월 혹은 3개월마다 계측자가 현장 방문하여 메모리 칩(27)으로부터 계측 데이터를 회수하고, 리셋(reset) 후, 반복하여 작동시키게 된다.

상기와 같이, 메모리 칩(27)에 저장된 지표 변위 계측 데이터를 회수하는 방법으로는 메모리 칩(27)을 뽑지 않고, 지표 변위 계측기(1)에 구성된 출력 커넥터(29;연결포트)를 외부 단말기인 노트북(미도시) 등으로 다운로드 받아 회수하는 방법이 있으며, 더 나아가서는 PCS통신의 방법 등, 여러 가지 방법에 의해 유,무선 방식을 이용할 수 있다.

한편, 본 발명은 지표 변위가 심한 지역에서도 계측이 가능하도록 계측관(5)의 길이를 연장할 수 있도록 한 구성이다.

즉, 상기 계측관(5)의 제작 당시 1.5m로 제작하였으나, 지표 변위가 심한 지역에서 1개의 지표 변위 계측기(1)로는 계측이 곤란한 경우, 도 9에서 도시한 바와 같이, 먼저 설치된 계측관(5)의 덮개볼트(37)를 풀어내고, 그 너트부(9)에 다른 계측관(5)를 그 연결볼트(7)를 통하여 연결하여 사용하게 된다.

또한, 상기와 같이, 계측관(5)의 계속적인 연결을 통하여 큰 지표 변위의 계 측이 가능하며, 계측관(5) 상호간의 연결 가능한 구성의 특징에 의해 상기 계측관(5)을 짧게 제작할 수 있어 일반 승용차로도 운반이 가능한 이점이 있다.

그리고, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 지표 변위 계측기(1)을 이용하여 해안선 직각방향으로 지상에서 가까운 수면(70)아래 지표까지 약 100m ~ 200m 거리의 종단 지표고 변위를 측정하고자 할 경우의 사용 상태도를 도시한 것이다.

즉, 해안선 가까이에 중앙 저장소(80)를 설치하고, 각각의 지표 변위 계측기(1)를 해안선 직각방향으로 지상에서 가까운 수면아래 지표까지 일정한 간격으로 설치한 후, 상기한 바와 같은 외부 전송선(41)을 중앙 저장소(80)와 지표 변위 계측기(1) 내부의 출력 커넥터(29)에 연결하여 실시간으로 데이터를 전송하도록 구성된 예를 도시한 것이다.

그리고 도 11은 상기한 해안선의 종단 지표고 변위를 계측하는 동일한 원리로 하천지역(90)에 본 발명의 지표 변위 계측기(1)를 배치한 평면 배치도를 도시하고 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 지표 변위 계측기에 의하면, 계측관 내에에 구성되는 다수개의 광센서를 이용하여 지표 변위를 시간별, 날짜별로 저장하여 계측자가 정기적으로 이를 다운로드 할 수 있도록 함으로써, 측량기간 중, 수 차례에 걸친 현장방문을 통하여 지표 변위를 계측하는 측량자의 번거러움을 배제할 수 있으며, 계측간격을 시,일 단위로 짧게 하여 지표 변위의 정밀한 계측자료를 제공할 수 있다.

또한, 무인으로 장기간(수개월~수년)의 지표 변위 계측자료를 제공할 수 있는 효과도 있으며, 장기간의 정밀한 지표 변위 데이터를 이용하여 연안의 기준선 재정립 및 침식되어 가는 해안의 지표 변위 추정과 침식 방지대책 강구에 과학적 근거를 제공할 수 있게 된다.

또한, 해안 종단 지표고 변위 측정을 통한 가까운 수면아래의 종단 지표고 변위 자료를 제공하여 해안, 항만분야의 연구 및 설계에 매우 유익한 자료를 제공할 수 있게 되며, 하천 종단 지표고 변위 측정을 통하여 하천공학 분야에도 매우 유익한 자료를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims

지표 변위 계측기에 있어서,

내부에 중공의 공간부를 형성하며, 하단에는 연결볼트를 일체로 형성하고, 상단은 개구되어 상부 내주면을 따라 나사산을 형성한 너트부를 형성하는 일정 길이의 계측관;

상기 계측관의 공간부 내에 길이방향을 따라 배치되며, 그 길이방향을 따라 일정간격으로 다수개의 빛 감지수단을 구성하고, 하부 일측에는 정보저장수단을 구성하여 상기 빛 감지수단으로부터의 신호를 정보저장수단에 시간별, 날짜별로 저장하도록 제어회로를 구성하는 회로판;

상기 계측관의 지표 삽입을 위하여 상기 계측관의 하단에 형성되는 연결볼트를 통하여 탈,부착 가능하게 형성되는 삽입콘;

상기 계측관의 상부 너트부에 체결되어 계측관 상단부를 밀폐시킴과 동시에 상기 회로판에 전원을 공급하기 위한 전원공급단자가 일체로 형성되는 덮개볼트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지표 변위 계측기.
제1항에 있어서, 상기 계측관은

하단에 상기 연결볼트를 일체로 구성하고, 그 외주면에는 길이방향을 따라 상기 회로판 상의 각각의 빛 감지수단에 대응하는 위치에 일정 간격으로 관통홀을 형성하는 외부관;

상기 외부관과 일정 간격 이격되어 그 내부에 배치되며, 상부 내부면에는 상기 너트부를 일체로 형성하고, 그 외주면에는 길이방향을 따라 상기 외부관의 각각의 관통홀에 끼워지도록 일정 간격으로 투명창 돌기를 형성하는 내부관;

상기 내부관과 외부관 사이의 이격된 공간부에 채워지는 보온재;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 지표 변위 계측기.
제2항에 있어서, 상기 외부관은

그 재질이 내식성이 강한 스테인리스 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지표 변위 계측기.
제2항에 있어서, 상기 내부관은

그 재질이 투명한 아크릴 계통의 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지표 변위 계측기.
제2항 또는 제4항에 있어서, 상기 내부관에는

그 내부에 상기 회로판의 삽입을 가이드 하도록 길이방향을 따라 삽입 가이드가 형성되는 것을 특징으로 하는 지표 변위 계측기.
제1항에 있어서, 상기 회로판 상에는

상기 빛 감지수단에서 검출된 신호를 시간별, 날짜별로 분석하여 정보저장수 단에 저장하는 제어부를 구성하고, 상기 제어부로부터 정보저장수단에 저장된 지표 변위 데이터를 다운로드 할 수 있도록 별도의 출력 커넥터를 추가로 구성하는 것을 특징으로 하는 지표 변위 계측기.
제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 빛 감지수단은

빛을 수광하여 그 저항값 차이에 의한 신호를 출력하는 광센서로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지표 변위 계측기.
제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 정보저장수단은

메모리 칩으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지표 변위 계측기.
제1항에 있어서, 상기 덮개볼트는

그 재질을 플라스틱 소재로 형성하며, 그 하단면에는 외부 전원공급 케이블과 연결되는 전원공급단자를 부착하여 형성되는 것을 특징으로 하는 지표 변위 계측기.
제1항에 있어서, 상기 회로판의 상단부에는

전원입력단자를 형성하고, 상기 전원입력단자와 상기 덮개볼트 상의 전원공급단자와의 사이에 배터리를 개재하여 전원을 공급하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 지표 변위 계측기.
제1항에 있어서, 상기 계측관의 하단면에 구성되는 연결볼트와 그 상부 내주면에 형성되는 너트부는 상호 체결 가능하도록 외경과 내경이 동일한 사이즈로 형성되는 것을 특징으로 하는 지표 변위 계측기.