KR100623660B1 - 무선통신기기를 이용한 구조물 변형 자동 관리시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선통신기기를 이용한 구조물 변형 자동 관리시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 구조물의 변형을 감지하여 계측정보를 전송하는 계측수단; 상기 계측수단으로부터 계측데이터를 수집하는 데이터로거; 상기 데이터로거와 네트워크에 의해 연결되어 상기 데이터로거에 의해 수집된 데이터를 데이터베이스에 저장하고, 상기 데이터로부터 분류, 계산, 통계, 출력 등의 연산을 수행하는 서버; 및 상기 서버와 무선통신망에 의해 연결되어 상기 서버의 데이터베이스에 수집된 데이터를 전송받는 무선통신기기;를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 무선통신기기를 이용함으로써 실무담당자가 CCTV 혹은 기타 육안관측이 없더라도 구조물의 위험여부를 호출받을 수가 있으므로 실질적인 구조물 유지관리를 수행할 수가 있다.
무선통신, 계측수단, 구조물 변형, 자동관리시스템, 무선통신기기

Description

무선통신기기를 이용한 구조물 변형 자동 관리시스템{Construction transformation automatic administration system using radio communication device}
도 1은 종래의 구조물 변형 자동 관리시스템의 일실시예 구성도
도 2는 본 발명에 따른 무선통신기기를 이용한 구조물 변형 자동 관리시스템의 일실시예 구성도
도 3은 본 발명에 따른 무선통신기기를 이용한 구조물 변형 자동 관리시스템의 데이터로거의 구성도
*도면에 주요부분에 대한 부호의 설명*
210. 구조물 변형측정센서 220. 데이터로거
250. 서버 240. 무선통신기기
250. 원격지 PC
본 발명은 건물, 교량, 댐, 해양 구조물, 원자력 발전소, 지하철 등의 구조물과 시설물들의 노후화에 따른 변형을 감지하여 계측정보를 실시간으로 무선통신 기기에 전송하여 구조물에 대한 안전이나 하자를 사전에 감지할 수 있는 무선통신기기를 이용한 구조물 변형 관리시스템에 관한 것이다.
콘크리트 구조물 등은 사용되는 동안 외부 물체에 의한 충격, 하중이력, 부식 등의 환경적인 영향에 의해 균열, 경사, 내부응력 등 장기 변형이 발생하며, 이는 본래 시공시 구조물이 가지던 내하력을 감소시키는 요인으로 작용된다.
따라서, 상기와 같이 구조물의 변형에 대하여 미리 예측하지 못하고 방치하는 경우 삼풍백화점이나 성수대교와 같은 대형 건물이나 교각 등이 붕괴되어 대형 사고로 이어지므로 구조물의 변형 및 손상을 미리 신속하게 감지할 필요가 있다.
이하, 종래 기술에 의한 구조물 변형 자동 관리시스템을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1 은 종래의 구조물 변형 자동 관리시스템의 일실시예 구성도이다.
상기 첨부된 도면을 참조하면, 종래의 구조물 변형 자동 관리시스템은, 구조물(101)의 균열, 경사, 내부응력 등의 변형을 감지하여 해당 데이터를 출력하는 다수의 센서(102)와, 상기 다수의 센서에서 출력되는 데이터를 입력받고, 다중화하여 출력하는 각각의 아날로그/디지털 변환기(A/D 컨버터)(103) 및 멀티플렉서 모듈(Multiplex Module)(104)과, 상기 멀티플렉서 모듈(104)로부터 출력되는 데이터를 일시 저장 또는 로깅(Logging)하는 데이터 로거(105)와, 상기 데이터 로거(105)로 부터 출력되는 데이터를 장거리 전송하는 유선 전송선로(106)와, 상기 유선 전송선로(106)를 통하여 전송되는 데이터를 처리하여 구조물의 변형을 예측하는 운용처리부(107)로 구성된다.
그러나, 종래의 구조물 변형 자동 관리시스템은 구조물에 부착되어 구조물의 상태 변화를 측정하기 위한 센서와 각 센서에 의해 계측된 온도, 유량, 압력 등의 공정 변수를 수집하여 중앙통제장치로 전송하기 위한 데이터로거간 유선 전송선로가 수 km로서 매우 길거나 복잡하게 될 뿐만 아니라, 장기간 사용에 의하여 상기 유선 전송선로 구간에서의 노이즈(Noise)가 유입되거나 긴 전송거리에 따른 오류의 발생이 과다하여 그 기능을 원활히 수행하고 있지 못하다는 문제점이 있다.
또한, 종래의 구조물 변형 자동 관리시스템은 다수의 센서와 데이터로거간의 케이블 설치작업의 복잡성으로 인한 과다한 유지관리 비용과 유/무선 전송 시스템의 불안정성 등으로 인하여 그 기능이 제한되고 있다는 문제점이 있다.
한편, 구조물 변형 자동 관리시스템에 관한 관리자가 다수의 건물을 육안으로 확인하기 위해 자리를 비우거나 퇴근, 휴일인 경우에는 구조물의 위험신호가 발생하더라도 제때 그 정보를 확인할 수 없어 실질적인 구조물의 유지관리를 수행할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 구조물의 변형 상태를 파악할 수 있는 각종 센서를 구조물에 설치하고, 상기 센서의 출력을 무선통신망을 통하여 입력받아 구조물의 변형 상태를 실시간으로 파악함으로써 구조물의 유지 관리를 항상 최적의 상태로 유지할 수 있는 무선통신기기를 이용한 각 구조물에 대한 정보검색 및 변형 관리를 위한 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 무선통신망을 통하여 구조물의 변형 상태를 전송함으로써 실무담당자가 CCTV 혹은 기타 육안관측이 없더라도 구조물의 위험여부를 호출받을 수가 있으므로 실질적인 구조물 유지관리를 수행할 수 있는 무선통신기기를 이용한 구조물 변형 자동 관리시스템을 제공하는 데 다른 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 무선통신기기를 이용한 구조물 변형 자동 관리시스템은 구조물의 균열, 경사, 내부응력 등의 변형을 감지하는 구조물 변형측정센서; 상기 구조물 변형측정센서에 자료를 요청하고 측정된 데이터를 수집하는 데이터로거; 상기 데이터로거와 네트워크에 의해 연결되어 상기 데이터로거에 의해 수집된 데이터를 데이터베이스에 저장하고, 상기 데이터로부터 분류, 계산, 통계, 출력 등의 연산을 수행하는 서버; 및 상기 서버와 무선통신망에 의해 연결되어 상기 서버의 데이터베이스에 수집된 데이터를 전송받는 무선통신기기를 포함함을 특징으로 한다.
또한, 상기 서버와 무선통신망에 의해 연결되어 상기 서버의 데이터베이스에 수집된 데이터를 전송받는 PC를 포함함을 특징으로 한다.
또한, 상기 서버는 상기 데이터로거와 상기 데이터로거에 연결된 계측기의 종류에 따른 환경을 설정하는 환경설정부; 상기 데이터로거와 통신에 의해 계측된 데이터를 수집하여 저장하는 데이터베이스; 상기 데이터베이스에 저장된 데이터를 무선통신기기로 전송하는 데이터전송부; 및 상기 수집된 데이터의 이상 발견시 지정 입력된 사용자에게 SMS메시지를 전송하는 SMS서비스관리부;를 포함함을 특징으 로 한다.
또한, 상기 무선통신기기는 상기 서버를 통해 계측시행 정보를 전송하여 계측결과를 즉시 알 수 있음을 특징으로 한다.
또한, 상기 무선통신기기는 PDA임을 특징으로 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 무선통신기기를 이용한 구조물 변형 자동검색 시스템의 일실시예 구성도로서, 구조물 변형측정센서(220), 데이터로거(230), 서버(250), 무선통신기기(270) 및 원격지 PC(280)로 이루어진다.
상기 구조물 변형측정센서(220)는 도로, 교량, 댐, 지하철, 터널 등과 같은 구조물(210)의 균열, 경사, 내부응력 등의 변형을 감지한다.
상기 데이터로거(230)는 구조물 변형측정센서(220)로부터 전송되어진 구조물(210)의 균열, 경사, 내부응력 등의 변형에 대한 정보를 수집하여 가공하며 가공된 데이터를 전송한다.
상기 서버(250)는 데이터로거(230)로부터 전송된 다수의 구조물(210)에 대한 정보를 수신하여 각각의 구조물에 대한 안정성을 판단하고 통제함으로써 전체 구조물들을 통합적으로 관리한다.
여기서, 서버(250)는 데이터를 수집, 저장, 출력, 그래픽기능을 포함하는 소프트웨어, 문자메시지 전송 소프트웨어 및 PDA검색 소프트웨어를 포함한다.
상기 무선통신기기(270)는 서버(250)와 통신하여 서버(250)의 데이터베이스(253)에 수집되어 있는 데이터를 전송받는 것으로, 무선네트워크(240)를 통해 서버(250)와 연결된다.
여기서, 상기 무선통신기기(270)는 서버(250)를 통하여 자료를 수집하고 통제하는 소프트웨어를 탑재하고 있으며, 상기 소프트웨어를 이용하여 무선통신을 통하여 검색하고 호출할 수 있게 된다.
상기 무선통신기기(270)로는 PDA가 일반적으로 사용될 수 있다.
상기 원격지 PC(280)는 무선통신기기(270)와 마찬가지로 서버(250)와 통신하여 서버(250)의 데이터베이스(253)에 수집되어 있는 데이터를 전송받는 것으로, 주로 무선통신망(260)을 이용하여 서버(250)와 통신이 이루어진다.
그리고, 상기 복수의 데이터로거(230)와 서버(250)를 연결시켜주기 위한 네트워크(240)와 상기 서버(250)와 상기 무선통신기기(270) 또는 원격지 PC(280)를 연결시켜주기 위한 무선통신망(260)을 포함하여 구성되어 있다.
또한, 상기 구조물 변형측정센서(220)는 구조물(210)에 부착되어 구조물(210)의 이상 변위를 측정하고, 센서로부터 입력된 아날로그 정보를 디지털 정보로 변환하여 데이터로거(230)로 전송한다.
또한, 상기 데이터로거(230)는 도 3에 도시된 바와 같이 구조물 변형측정센서(220)로부터 전송된 각 센서로부터의 데이터를 수집하기 위한 데이터 수집부(231), 수집된 데이터를 처리 가능한 디지털 신호로 환산하기 위한 데이터 환산 처리부(232), 상기 데이터를 무선 또는 유선 네트워크를 통해 중앙통제장치로 송신하기 위한 데이터 송신부(234) 및 상기 데이터 송신부(234)의 동작을 제어하기 위한 통신 제어부(233)를 포함하여 구성되어 있다.
또한, 상기 서버(250)는 네트워크를 통해 데이터로거(230)로부터 전송된 구조물(210)에 대한 데이터를 수신하기 위한 수신부(251), 수신부(251)를 통해 상기 데이터로거(230)와 통신에 의해 계측된 데이터를 수집하여 저장하는 데이터베이스(253), 상기 데이터베이스(253)에 저장된 데이터를 무선통신기기(270)로 전송하는 데이터전송부(254), 상기 수집된 데이터의 이상 발견시 지정 입력된 사용자에게 SMS메시지를 전송하는 SMS서비스관리부(255), 상기 데이터로거(230)와 상기 데이터로거(230)에 연결된 계측기의 종류에 따른 환경을 설정하는 환경설정부(256) 및 상기 각 부(251,253,254,255,256)간의 정보전달을 제어하기 위한 제어부(252)를 포함하여 구성되어 있다.
또한, 상기 무선통신기기(270)는 상기 서버(250)와 무선통신망(260)에 의해 연결되어 상기 서버(250)의 데이터베이스(253)에 수집된 데이터를 전송받을 수 있으며, 상기 서버(250)를 통해 계측시행 정보를 전송하여 계측결과를 즉시 알 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 구조물 변형 자동 관리시스템의 동작을 간단히 설명하면 다음과 같다.
각 구조물에 부착되어져 있는 구조물 변형측정센서(220)가 구조물의 거동에 따른 자료를 획득하여 데이터 전송케이블을 이용해 데이터로거(230)로 전송하면, 데이터로거(230)는 각각의 센서들로부터 수집된 데이터를 네트워크(240) 또는 무선통신망(260) 등을 통하여 서버(250)로 전송하게 된다.
여기서, 데이터로거(230)는 TCP/IP, RS232c 시리얼통신을 포함한다.
데이터를 전송받은 서버(250)는 상기 데이터를 통해 구조물(210)에서 발생하고 있는 각종 응력, 기울기 등의 자료를 종합/분석하여 구조물(210)의 안정성을 판단하게 되며, 구조물(210)의 안정성에 문제가 있다고 분석되어질 경우 즉각적으로 해당 담당부서 또는 담당자에게 경고를 발하여 구조물(210)의 이상 유무를 통보하게 된다.
이때, 서버(250)는 하나의 구조물(210)에 대한 데이터만을 전송받는 것이 아니며 다수의 구조물(l,m,n)에 대한 정보를 각각의 해당 데이터로거(230)를 통해 무선 또는 유선으로 제공받아, 각각의 구조물(210)에 대한 관리뿐만 아니라 관리대상이 되는 전체 구조물을 통합적으로 관리하게 된다.
또한 서버(250)는 무선통신기기(270)와 네트워크 또는 무선통신망(260)로 연결되며 무선통신기기(270)의 요청에 따라 구축된 데이터베이스(253)로부터 요구된 데이터를 무선통신기기(270)로 전송하며, 자동 계측시 무선통신기기(270)로부터 데이터요구가 없더라도 계측된 데이터의 이상 발견시 현재 연결되어 있는 무선통신기기(270)로 경고메시지를 전송하며 현재 연결된 무선통신기기(270)가 없다면 지정 입력된 사람에게 SMS메시지를 전송한다.
그리고 상기 무선통신기기(270)는 데이터로거(230)와 직접통신하지 못하며 오로지 서버(250)와 통신하여 현재 서버(250)의 데이터베이스(253)에 수집되어 있는 데이터를 전송받는다.
전송되는 데이터의 종류는 현장 환경, 계기 설정 등 계기의 데이터에만 국한 되지는 않는다.
사용등급에 따라 관리자인 경우 서버(250)에 즉시 계측을 시행하게 할 수 있다.
본 발명에 의한 구조물 변형 자동 관리시스템의 적용예를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 터널 자동 내공변위 검색을 위한 적용시스템인 경우
지하구조물(지하터널)인접 터파기 시공시 혹은 지하구조물 취약부에 변위센서를 설치하고 이를 통하여 사전에 위험요소를 파악하는 시스템으로, SMS서비스로 호출 및 PDA를 이용한 수시자료검색을 통하여 수시로 위험요소를 파악할 수 있다.
둘째, 교량, 지상물, 노후구조물을 위한 적용시스템인 경우
교량, 지상물, 노후구조물의 취약부에 기울기, 균열측정센서를 설치하고 이를 통하여 사전에 위험요소를 파악하는 시스템으로, SMS서비스로 호출 및 PDA를 이용한 수시자료검색을 통하여 수시로 위험요소를 파악할 수 있다.
셋째, 위험사면, 산사태지역을 위한 적용시스템인 경우
대상 위험사면의 자연적 영향에 의한 붕괴 등과 같은 위험요소에 자동지중경사계 센서(210)이외에 다수의 센서를 설치하고 각 센서를 통해 입력된 데이터를 데이터로거(230)를 통하여 수집하여 서버(250)의 데이터베이스에 저장한다.
그러면 PDA(240)를 이용하여 수시검색을 통하여 위험요소를 사전에 파악할 수 있게 된다.
도면과 명세서는 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
그러므로, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 무선통신기기를 이용한 구조물 변형 자동관리시스템에 의하면, 무선통신기기를 이용함으로써 실무담당자가 CCTV 혹은 기타 육안관측이 없더라도 구조물의 위험여부를 호출받을 수가 있으므로 실질적인 구조물 유지관리를 수행할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 구조물(210)의 균열, 경사, 내부응력 등의 변형을 감지하는 구조물 변형측정센서(220);
    상기 구조물 변형측정센서(220)에 자료를 요청하고 측정된 데이터를 수집하는 데이터로거(230);
    상기 데이터로거(230)와 네트워크(240)에 의해 연결되어 상기 데이터로거(230)에 의해 수집된 데이터를 데이터베이스(253)에 저장하고, 상기 데이터로부터 분류, 계산, 통계, 출력 등의 연산을 수행하는 서버(250);
    상기 서버(250)와 무선통신망(260)에 의해 연결되어 상기 서버(250)의 데이터베이스(253)에 수집된 데이터를 전송받는 무선통신기기(270); 및
    상기 서버(250)와 무선통신망(260)에 의해 연결되어 상기 서버의 데이터베이스(253)에 수집된 데이터를 전송받는 원격지 PC(280);를 포함하되,
    상기 서버(250)는,
    상기 데이터로거(230)와 상기 데이터로거(230)에 연결된 계측기의 종류에 따른 환경을 설정하는 환경설정부(256);
    상기 데이터로거(230)와 네트워크(240)에 의해 계측된 데이터를 수집하여 저장하는 데이터베이스(253);
    상기 데이터베이스(253)에 저장된 데이터를 무선통신기기(270)로 전송하는 데이터전송부(254); 및
    상기 수집된 데이터의 이상 발견 시 지정 입력된 사용자에게 SMS메시지를 전송하는 SMS서비스관리부(255);를 포함함을 특징으로 하는 무선통신기기를 이용한 구조물 변형 자동 관리시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 무선통신기기(270)는
    상기 서버(250)를 통해 계측시행 정보를 전송하여 계측결과를 즉시 알 수 있음을 특징으로 하는 무선통신기기를 이용한 구조물 변형 자동 관리시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 무선통신기기(270)는
    PDA임을 특징으로 하는 무선통신기기를 이용한 구조물 변형 자동 관리시스템.
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