KR100660427B1 - 구조물 안전 관리 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

토목 구조물과 같은 구조물의 안전 관리 방법 및 시스템이 개시된다. 구조물 안전 관리 방법은 동적 계측 신호 독출 단계, 동적 계측 신호 비교 단계, 및 정적 계측 신호 독출 단계로 이루어진다. 동적 계측 신호 독출 단계에서는 동적 계측 센서로부터 구조물의 동적 상태 파악을 위한 동적 계측 신호를 독출한다. 동적 계측 신호 비교 단계에서는 독출된 동적 계측 신호와 소정의 독출 범위를 비교한다. 정적 계측 신호 독출 단계에서는 동적 계측 신호가 비교된 독출 범위를 벗어나는 경우 정적 계측 센서로부터 정적 계측 신호를 독출한다. 이와 같이, 독출된 동적 계측 신호에 따라 정적 신호를 독출함으로써 구조물의 안전에 영향을 미칠 수 있는 상황에서 동적 계측 신호와 정적 계측 신호를 동시에 독출할 수 있게 된다.

동적 계측 신호, 정적 계측 신호

Description

구조물 안전 관리 방법 및 시스템{Method and system for safely managing structure}

도 1은 본 발명에 따른 구조물 안전 관리 시스템의 일 실시예를 도시하는 개략적인 블록도.

도 2는 도 1의 현장 장비를 상세히 도시한 개략적인 블록도.

도 3은 본 발명에 따른 구조물 안전 관리 방법의 일 실시예를 수행하는 개략적인 흐름도.

도 4는 도 3의 관리 조치 수행 단계를 보다 상세하게 도시한 개략적인 블록도.

본 발명은 구조물에 대한 계측 관리 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 구조물의 상태를 파악하고 파악한 상태에 따라 구조물을 관리하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.

교량 등의 토목 구조물의 계측 관리는 구조물의 손상을 초기에 파악하여 유지 관리비용을 최적화하는데 유용하다. 토목 구조물에서 측정된 주요 자료들은 구 조물의 초기 설계 및 해석치와 비교되어 구조물의 현재 상태 파악, 잔존 수명 예측 및 보수 시기를 판단하는데 이용된다.

구조물의 계측 관리는, 또한, 구조물의 거동에 이상이 발견되는 경우 인적 물적 손실을 입기 전에 경보를 발하여 구조물 기능의 유지 관리를 위한 감시 수단으로도 유용하며 계측 시스템에서 확보된 자료를 바탕으로 구조 시방 보완 설계 및 설계 기준에 대한 정보를 제공할 수도 있다.

구조물의 계측 관리란 구조물의 거동 손상을 자동적 연속적 객관적으로 모니터링하고 관리하는 것을 말하며 크게 시공 중 계측과 유지 관리 계측으로 구분될 수 있다.

시공 중 계측은 구조물 시공 시 가설 방법에 따라 설계 시에 고려된 자료를 참고로 공정단계에 따른 구조물의 거동을 분석하고 적절한 위치에 센서(가속도계, 응력계, 침하계, 변위계 등)를 부착하여 공정의 진행에 따라 측정 데이터와 예상 데이터를 비교하여 시공의 안전성을 증가시키는 것을 목적으로 한다.

유지관리 계측은 완공된 구조물에 있어 시공 중 계측의 측정 자료와 구조 분석 등을 통하여 주요 지점을 선정하고 적절한 센서를 채택하여 부착 후 필요에 따라 정적 동적 측정 방식을 병행하여 주기적으로 데이터를 수집, 분석하여 교량의 상태 및 건전성 등을 파악하는 것을 목적으로 한다.

토목 구조물의 계측에서는 주로 응력을 구하기 위한 변형률(strain), 처짐(displacement), 가속도(acceleration), 기울기(tilting), 온도(temperature), 및 풍향/풍속(wind) 등이 측정되고 있다. 이외에도 부식 정도나 균열 등이 측정되 고 있다.

교량의 경우 변형률 측정은 콘크리트 수축이나 외부응력 등에 의한 콘크리트 응력 측정, 주형의 응력상태와 변위 측정, Box 거더의 응력상태와 변위 측정 등이고, 온도 측정은 콘크리트 자체의 온도와 외부의 온도 측정이며, 처짐 측정은 교판의 처짐 측정이다.

또한, 가속도 측정은 교량의 동적 거동 특성(고유진동수, 감쇄모드, 모드형상 등)의 측정이고, 교각의 경사 측정은 교각 및 교대의 기울기 측정이며, 풍향 풍속 측정은 교량에 미치는 풍압(풍하중)의 영향 측정이다.

이러한 구조물의 계측에 있어서, 동적 계측과 정적 계측이 별도로 행하여지고 있는데, 동적 계측의 경우 통상 100Hz 이상의 빈도로 측정되고, 정적 계측은 필요에 따라 설정된 빈도대로 측정되며 그 빈도는 분, 시간, 일일 수도 있다.

계측 빈도는 계측치의 변화속도 및 안전과의 관련을 고려하여 결정한다. 데이터의 변화속도가 빠르거나 안전과의 관련이 직접적인 항목은 높은 빈도로 측정하고, 데이터가 장기간에 걸쳐 변화하거나 안전과의 관련이 간접적인 항목은 낮은 빈도로 측정한다.

정적 계측은 측정 시간 중에 센서의 출력 값이 변화하지 않는다던지 변화량이 무시될 수 있을 만큼의 정적 현상의 측정에 사용되는 계측을 말하고, 동적 계측은 이와 반대로 측정 시간 중에 센서의 출력값이 변화하거나 변화량이 무시될 수 없는 동적 현상의 측정에 사용되는 계측을 말한다. 다시 말해, 단발적으로 데이터를 수집하는 방법은 정적 계측이고, 연속적으로 데이터를 수집 저장하는 것은 동적 계측이다.

구조물의 불규칙한 거동 및 선회각도를 측정하는 경사변형각 측정, 구조물의 하중에 따른 변형을 측정하는 변형률 측정, 하중에 따른 변형을 측정하는 처짐 측정, 온도에 따른 구조물의 거동을 판단하는 기초자료 측정인 온도 측정은 정적 계측이고, 사하중 및 활하중에 의한 진동 영향으로 인한 동특성을 파악하는 진동 가속도 측정, 구조물에 작용하는 풍하중의 크기를 측정하는 풍향 풍속 측정, 지진시 하부구조와 기반의 응답을 측정하는 지진 측정 등은 동적 계측으로 구분된다.

그러나, 이와 같이 정적 계측과 동적 계측이 별도로 수행되는 경우에는 동적 계측의 측정치가 구조물의 안전에 영향을 미칠 수 있는 정도로 측정되는 경우에도 정적 계측이 이루어지지 않아 구조물의 상황 판단에 충분한 자료를 얻을 수 없는 경우가 많았다.

이를 방지하기 위해 정적 계측의 빈도 수를 높이는 것은 또한 불필요한 측정 및 데이터의 생성으로 인해 필요한 장비와 비용이 증가하게 되는 문제점을 야기한다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 일 목적은 구조물이 안전에 영향이 있을 정도의 상황에 있을 때 동적 및 정적 계측 측정치를 동시에 얻을 수 있는 방법 및 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 동적 계측 데이터 및 이와 동시에 측정된 정적 계측 데이터를 이용해 구조물의 안전 관리를 수행하는 방법 및 시스템을 제공하는데 있 다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명에 따른 구조물 안전 관리 방법은 동적 계측 신호 독출 단계, 동적 계측 신호 비교 단계, 및 정적 계측 신호 독출 단계를 포함한다.

동적 계측 신호 독출 단계에서는 동적 계측 센서로부터 구조물의 동적 상태 파악을 위한 동적 계측 신호를 독출하고, 동적 계측 신호 비교 단계에서는 독출된 동적 계측 신호와 소정의 독출 범위를 비교하며, 정적 계측 신호 독출 단계에서는 동적 계측 신호가 비교된 독출 범위를 벗어나는 경우 정적 계측 센서로부터 정적 계측 신호를 독출한다.

이와 같이, 독출된 동적 계측 신호에 따라 정적 신호를 독출함으로써 구조물의 안전에 영향을 미칠 수 있는 상황에서 동적 계측 신호와 정적 계측 신호를 동시에 독출할 수 있게 된다.

또한, 독출된 동적 계측 신호 및 정적 계측 신호를 변환하여 물리적 의미를 가지는 계측 데이터를 생성하여 단순한 전기적 신호가 아닌 센서가 측정하려고 하는 물리량을 파악할 수 있다.

또한, 생성된 계측 데이터를 저장하여 신호 측정 순간의 데이터만이 아니라 누적된 데이터를 이용해 구조물의 안전을 관리할 수 있다.

또한, 생성되고 저장된 계측 데이터로부터 구조물의 상태를 판단하여 구조물 관리를 위해 측정한 데이터뿐만 아니라 데이터의 분석 결과도 이용할 수 있다.

또한, 구조물의 상태를 관리자 단말로 출력하여 구조물의 관리자가 구조물의 상태를 단말을 통해 확인할 수 있게 한고, 관리자 단말은 이동 통신 단말로 구성하여 관리자가 급변하는 구조물 환경의 변화에 대해 시간과 장소에 구애받지 않고 대응할 수 있게 한다.

또한, 구조물의 상태에 대응하는 조치 내용에 따라 구조물 관리 조치를 수행할 수 있는데, 조치 내용은 소정의 데이터베이스 또는 관리자 단말로부터 입력될 수도 있다.

이에 따라 예상 가능한 상황에 대해서는 미리 예정된 관리 조치를 수행할 수 있으며 예측하지 못한 상황에 대해서도 관리자의 판단으로 대응할 수 있게 된다.

또한, 동적 계측 신호 또는 정적 계측 신호를 소정의 경계 범위와 비교하고, 경계 범위를 벗어나는 경우 경계 신호를 발생하며, 경계 신호에 대응하여 구조물 관리 조치를 수행할 수 있다.

이러한 구성은 구조물에 대한 급격한 환경 변화로 인해 데이터 처리 및 관리자로부터의 지시를 기다릴 수 없는 긴급 상황에서도 구조물의 긴급 관리 조치를 수행할 수 있도록 한다.

마지막으로, 설명된 본 발명에 따른 구조물 관리 방법을 시스템 형태로 구성한 구조물 안전 관리 시스템이 청구된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 발명의 명확한 이해를 위해 동일한 구성 요소에 대해 동일한 부호를 부가한다.

도 1은 본 발명에 따른 구조물 안전 관리 시스템의 일 실시예를 도시하는 개략적인 블록도이다. 도 1에서 다수의 현장 장비(100)들 및 다수의 관리자 단말(300)이 관리 서버(200)에 연결되어 있다. 도 1에서는 하나의 관리 서버(200)에 복수의 현장 장비(100) 및 관리자 단말(300)이 연결되어 있지만, 하나의 현장 장비(100)에 대해 하나의 관리 서버(200)만이 연결될 수도 있고 각각의 관리 서버(200)에 대해 하나의 관리자 단말(300)이 연결될 수도 있다.

각 현장 장비(100)는 각각의 토목 구조물에 부착된 다수의 계측 센서에서 측정된 신호로부터 계측 데이터를 생성하고 저장한다. 관리자 서버(200)는 계측 장비에서 전송된 데이터를 분석하여 구조물의 상태를 파악하고, 파악한 구조물의 상태를 관리자 단말(300)에 출력하며, 현장 장비(100)로 구조물의 상태에 대응하는 관리 조치를 출력한다. 관리자 단말(300)은 관리자가 원격지에서 구조물의 상태를 파악할 수 있도록 구조물의 상태를 출력하며 관리자로부터 입력된 조치 내용을 관리 서버(200)로 출력한다.

도 2는 도 1의 현장 장비를 상세히 도시한 개략적인 블록도이다. 도 2에서 토목 구조물에 부착된 동적 계측 센서(170) 및 정적 계측 센서(180)가 각각 현장 장비(100) 내의 동적 신호 독출부(110) 및 정적 신호 독출부(120)와 연결되어 있다. 동적 신호 독출부(110)와 정적 신호 독출부(120)는 서로 연결되어 있으며 각각 계측 데이터 생성부(130)와 연결되어 있다. 도 2에서 동적 신호 독출부(110)와 정적 신호 독출부(120)는 별도의 장치로 구성되어 있으나 하나의 장치 내에 통합될 수도 있다.

동적 신호 독출부(110)는 동적 계측 센서(170)로부터 동적 계측 신호를 독출한다. 신호 독출 장치(110, 120)는 센서(170, 180)로부터 전달되는 전기 신호의 증폭(amplification), 필터링(filtering), 및 A/D 변환(analog to digital conversion)을 수행한다.

센서(170, 180)에서 측정/전달되는 전기신호는 그 크기가 매우 작으므로 일정한 크기로 증폭시켜야 하며, 전기 신호에는 원하지 않는 노이즈(noise)가 섞여 있으므로 이를 걸러내는 필터링 과정이 필요하다. 또한, 전달되는 전기 신호는 파형 그대로의 아날로그 형태이므로 수치적 전산처리를 위하여 이를 숫자 배열 형태의 디지털 데이터로 변환되어야 한다.

센서로부터의 신호를 독출 및 전달하는 과정은 신호의 특성이 왜곡되지 않도록 신뢰성 있는 독출과 전달이 보장되어야 한다. 독출 과정은 보통 센서의 특성과 예상 측정치에 맞도록 계수들을 조정하는 작업과 이를 전달하는 작업으로 구분된다.

독출 과정에서 고려되어야 할 사항으로는 정적 또는 동적 계측 모두 증폭률(gain)과 센서 계수에 대한 보정이 필요하다는 것이다. 특히 동적 계측의 경우 우선 수집 빈도(sampling rate) 즉, 일 초에 몇 개의 데이터를 기록할 것인가를 결정해야 하는데, 보통 Nyquist Frequency 라고 하여 구조물의 예상 진동수의 최소한 2배 이상으로 결정하며, 이는 A/D 변환장치의 분해 성능(resolution)과 밀접한 관계가 있다.

또한, 불가피하게 섞여 있는 기계 또는 환경 노이즈를 제거하기 위하여 필터 링을 실행하는데, 보통은 저역 필터(low pass filter)로 일정하게 선택된 주파수 이상의 신호를 제거시킨다. 선택되는 기준 주파수는 시험 계측을 통해 신호 상에 섞여 있는 노이즈를 확인한 후에 결정하는 것이 보통이다.

원격 계측일 경우 수집된 신호를 원거리에 있는 신호 처리장치로 보내야 하는데, 모뎀과 일반 전화선에 의한 전송방식, 전용회선에 의한 전송방식, 및 무선에 의한 전송 방식이 있다.

정적 신호 독출부(120)는 동적 신호 독출부(110)에서 독출된 동적 계측 신호가 소정의 독출 범위를 벗어나는 경우 정적 계측 센서로부터 정적 계측 신호를 독출하는데, 이로써 동적 계측 센서에서 측정한 측정치가 미리 설정된 기준 범위를 벗어나는 순간의 정적 계측 신호 측정치도 얻을 수 있게 된다.

이러한 동작은 동적 신호 독출부(110)에서 독출된 동적 계측 신호가 소정의 독출 범위를 벗어나는 경우 출력되는 신호에 의해 정적 신호 독출부(120)가 정적 계측 신호를 독출하는 형태로 수행될 수 있으며, 또한 당업자가 고안할 수 있는 다른 형태로도 수행 가능하다.

소정의 독출 범위는 구조물에 부착된 동적 계측 센서마다 미리 설정되는데, 구조물 관리자가 구조물의 상태에 영향을 미칠 정도의 물리량에 대응하여 센서의 독출 범위를 미리 설정한다.

계측 데이터 생성부(130)는 독출된 동적 계측 신호 및 정적 계측 신호를 변환하여 물리적 의미를 가지는 계측 데이터를 생성한다. 독출된 신호는 전기적 신호로 보통 전압의 단위로 기록이 되어 있으므로 이를 공학적 의미를 가지는 단위로 변환하여야 한다. 즉, 스트레인 게이지로부터 수집 전달된 신호 데이터를 변형률로, 가속기로부터의 시그널은 중력 가속도 단위로 변환되어야 한다. 이 과정은 센서인자와 수집 시 선택해 놓은 계수들을 감안하여 실행된다. 다음으로는 신호 해석에 필요한 공학적 인자를 추출하는 과정으로 변형률에서 응력, 가속도에서 진동 주기 등을 추출해낸다.

계측 데이터 저장부(140)는 생성된 계측 데이터를 저장하여 구조물의 현재 상태뿐만 아니라 과거 상태까지 관리에 이용할 수 있도록 한다.

관리 서버(200)로 구현될 수 있는 관리부는 계측 데이터 생성부(130) 또는 계측 데이터 저장부(140)로부터 전송된 계측 데이터로부터 구조물의 상태를 판단한다. 이를 위해서는 데이터 분석과 구조물 평가를 수행한다.

신호 분석 과정은 이전 과정서 추출된 공학적 인자를 바탕으로 구조 공학적 계산을 수행하는 과정이다. 예를 들어, 추출된 응력치를 이용하여 응력 범위를 구할 수 있으며 이는 다음 단계에서 피로 해석에 이용된다. 또한, 주파수 영역에서의 가속도 데이터를 이용하여 진동 모드에서 형상을 도시할 수 있다.

종합적인 구조물 평가는 전문가의 해석과 판단이 필요한 과정으로서, 신호 분석 결과와 구조물 자체에 관한 정보, 환경 정보, 공학적 지식, 시방서 규정 등 모든 지식이 동원되어야 한다. 이러한 이유로 이 과정을 정보처리(information Processing) 과정이라고도 한다.

관리자 단말(300)은 관리 서버(200)로부터 전송된 상기 구조물의 상태를 독출한다. 관리자 단말(300)은 서버와 전용선 또는 인터넷을 통하여 연결되는 개인용 컴퓨터일 수 있다.

또한, 관리자 단말(300)은 이동 통신 단말일 수도 있는데, 이 경우 서버는 이동 통신사의 통신 설비를 경유해 관리자 단말(300)과 연결될 수 있다. 관리자 단말(300)이 이동 통신 단말인 경우는 관리자는 때와 장소에 구애받지 않고 구조물의 상태를 파악할 수 있게 된다.

제어부(150)는 관리 서버(200)부로부터 출력된 구조물의 상태에 대응하는 조치 내용에 따라 구조물 관리 조치를 수행한다. 관리 서버(200)가 현장에서 수행되어야 할 관리 조치를 출력하는 경우 현장의 인력이 이를 수행할 수도 있겠지만 구조물에 설치된 제어 장치(190)에 의해 수행될 수 있는데 이 경우 제어부(150)가 제어 장치에 수행 명령을 지시하게 된다.

조치 내용은 관리 서버(200)에서 파악된 구조물의 상태에 대응하도록 미리 관리 데이터 베이스(210)에 저장되어 관리 서버(200)로 출력될 수도 있고, 관리자 단말(300)로부터 입력될 수도 있다.

따라서, 예상 가능한 조치 내용에 대해서는 미리 설정된 대응 조치를 수행할 수 있고, 예상치 못한 상황에 대해서는 관리자로부터의 입력을 통해 조치할 수 있다.

제어부(150)는 또한, 동적 신호 독출부 또는 정적 신호 독출부로부터 전송된 경계 신호에 대응하여 구조물 관리 조치를 수행할 수도 있는데, 동적 계측 신호를 소정의 경계 범위와 비교하고, 동적 계측 신호가 경계 범위를 벗어나는 경우 경계 신호를 발생하며, 발생된 경계 신호에 대응하여 구조물 관리 조치를 수행하는 형태 로 구성될 수 있다.

소정의 경계 범위는 일반적인 독출 범위를 초과하는 구조물의 안전에 급격한 영향을 줄 수 있는 물리량의 측정 범위이며 각 계측 센서마다 미리 설정된다.

이로써 구조물 환경에 대한 급격한 변동으로 인한 긴급 관리 조치가 필요한 경우에는 관리 서버와의 정보를 교환하지 않고 즉각적인 관리 조치를 수행할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 구조물 안전 관리 방법의 일 실시예를 수행하는 개략적인 흐름도이다.

도 3에서 먼저, 동적 계측 센서로부터 동적 계측 신호를 독출한다(S300). 신호 독출 장치는 센서로부터 전달되는 전기 신호의 증폭(amplification), 필터링(filtering), 및 A/D 변환(analog to digital conversion)을 수행한다.

센서에서 측정/전달되는 전기신호는 그 크기가 매우 작으므로 일정한 크기로 증폭시켜야 하며, 원하지 않는 노이즈가 섞여 있으므로 이를 걸러내는 필터링 과정을 수행하여야 하고, 전달되는 전기 신호는 파형 그대로의 아날로그 형태이므로 수치적 전산처리를 위하여 이를 숫자 배열 형태의 디지털 데이터로 변환시켜야 한다.

센서로부터의 신호를 독출 및 전달하는 과정은 신호의 특성이 왜곡되지 않도록 신뢰성 있는 독출과 전달이 보장되어야 한다. 독출 과정은 보통 센서의 특성과 예상 측정치에 맞도록 계수들을 조정하는 작업과 이를 전달하는 작업으로 구분된다.

독출 과정에서 고려되어야 할 사항으로는 정적 또는 동적 공히 증폭률(gain) 과 센서 계수에 대한 보정이 필요하다는 것이다. 특히 동적 계측의 경우 우선 수집빈도(sampling rate) 즉, 일 초에 몇 개의 데이터를 기록할 것인가를 결정해야 하는데, 보통 Nyquist Frequency 라고 하여 구조물의 예상 진동수의 최소한 2배 이상을 필요로 한다. 이는 A/D 변환장치의 분해 성능(resolution)과 밀접한 관계가 있다.

불가피하게 섞여 있는 기계 또는 환경 노이즈를 제거하기 위하여 필터링을 실행하는데 보통은 저역 필터(low pass filter)로 일정하게 선택된 주파수 이상의 신호를 제거한다. 이러한 선택된 기준 주파수는 시험 계측을 통해 신호 상에 섞여 있는 노이즈를 확인한 후에 결정하는 것이 보통이다.

원격 계측일 경우 수집된 신호를 원거리에 있는 신호 처리장치로 보내야 하는데, 모뎀과 일반 전화선에 의한 전송방식, 전용회선에 의한 전송방식, 및 무선에 의한 전송 방식이 있다.

다음 독출된 동적 계측 신호가 소정의 독출 범위를 벗어나는 지를 판단한다(S310). 소정의 독출 범위는 센서마다 미리 설정되는 것으로서, 구조물의 관리자가 각 센서가 측정하는 물리량이 구조물의 안전에 영향을 미칠만한 정도를 미리 설정하는 것이다.

동적 계측 신호가 독출 범위를 벗어나는 경우 정적 계측 센서로부터 정적 계측 신호를 독출하는데(S320), 이로써 동적 계측 센서에서 측정한 측정치가 미리 설정된 기준 범위를 벗어나는 순간의 정적 계측 신호 측정치도 얻을 수 있게 된다. 동적 계측 신호가 독출 범위 이내인 경우 다시 동적 계측 신호 독출을 수행한다.

소정의 독출 범위는 구조물에 부착된 동적 계측 센서마다 미리 설정되는데, 구조물 관리자가 구조물의 상태에 영향을 미칠 정도의 물리량에 대응하여 센서의 독출 범위를 미리 설정한다.

동적 계측 신호 및 정적 계측 신호가 독출된 후 독출된 동적 계측 신호 및 정적 계측 신호를 변환하여 물리적 의미를 가지는 계측 데이터를 생성한다(330). 독출된 신호는 전기적 신호로 보통 전압의 단위로 기록이 되어 있으므로 이를 공학적 의미를 가지는 단위로 변환하여야 한다.

즉, 스트레인 게이지로부터 수집 전달된 신호 데이터를 변형률로, 가속기로부터의 시그널은 중력 가속도 단위로 변환되어야 한다. 이 과정은 센서 인자와 수집시 선택해 놓은 계수들을 감안하여 실행된다. 다음으로는 신호 해석에 필요한 공학적 인자를 추출하는 과정으로 변형률에서 응력, 가속도에서 진동 주기 등을 추출해낸다.

생성된 계측 데이터는 저장되어 구조물의 현재 상태뿐만 아니라 과거 상태까지 관리에 이용할 수 있도록 한다(S340).

이어서, 계측 데이터로부터 구조물의 상태를 판단한다(S350). 이를 위해서는 데이터 분석과 구조물 평가를 수행한다.

신호 분석 과정은 이전 과정서 추출된 공학적 인자를 바탕으로 구조 공학적 계산을 수행하는 과정이다. 예를 들어, 추출된 응력치를 이용하여 응력 범위를 구할 수 있으며 이는 다음 단계에서 피로 해석에 이용된다. 또한, 주파수 영역에서의 가속도 데이터를 이용하여 진동 모드에서 형상을 도시할 수 있다.

종합적인 구조물 평가는 전문가의 해석과 판단이 필요한 과정으로서, 신호 분석 결과와 구조물 자체에 관한 정보, 환경 정보, 공학적 지식, 시방서 규정 등 모든 지식이 동원되어야 한다.

판단 결과 관리 조치가 필요한 경우 구조물 안전 관리를 수행하고(S370), 관리 조치가 필요 없는 경우 다시 센서로부터 계측 신호를 독출한다.

도 4는 도 3의 관리 조치 수행 단계를 보다 상세하게 도시한 개략적인 블록도이다. 먼저, 소정의 데이터베이스를 조회하여(S371) 현재의 구조물 상황에 대응하는 관리 조치가 저장되어 있는지 확인한다(S372). 대응 관리 조치가 저장되어 있는 경우 조치 내용을 독출하여 현장으로 출력한다(S375).

데이터 베이스에 대응 관리 조치가 저장되어 있지 않은 경우 관리자 단말로 구조물의 현재 상태를 출력한다(S373). 관리자 단말은 전송된 상기 구조물의 상태를 독출하는데, 관리자 단말은 서버와 전용선 또는 인터넷을 통하여 연결되는 개인용 컴퓨터일 수 있다.

또한, 관리자 단말은 이동 통신 단말일 수도 있는데, 이 경우 서버는 이동 통신사의 통신 설비를 경유해 관리자 단말과 연결될 수 있다. 관리자 단말이 이동 통신 단말인 경우는 관리자는 때와 장소에 구애받지 않고 구조물의 상태를 파악할 수 있게 된다.

관리자 단말로부터 구조물의 현재 상태에 대한 관리 조치가 입력되는 경우, 입력된 조치 내용을 또한 현장으로 출력한다(S376).

이어서 출력된 구조물의 상태에 대응하는 조치 내용에 따라 구조물 관리 조 치를 수행한다(S376). 현장에서 수행되어야 할 관리 조치가 출력되는 경우 현장의 인력이 이를 수행할 수도 있겠지만 구조물에 설치된 제어 장치에 의해 수행될 수 있는데 이 경우 제어부가 제어 장치에 수행 명령을 지시하게 된다.

조치 내용은 파악된 구조물의 상태에 대응하도록 미리 소정의 관리 데이터 베이스에 저장되어 출력될 수도 있고, 관리자 단말로부터 입력될 수도 있다.

따라서, 예상 가능한 조치 내용에 대해서는 미리 설정된 대응 조치를 수행할 수 있고, 예상치 못한 상황에 대해서는 관리자로부터의 입력을 통해 조치할 수 있다.

제어부는 또한, 측정된 동적 계측 신호 또는 정적 계측 신호가 소정의 경계 범위를 벗어나는 경우 발생되는 경계 신호에 대응하여 구조물 관리 조치를 수행할 수도 있다.

소정의 경계 범위 역시 미리 설정되는 것으로서 구조물의 환경의 급격한 변동으로 인해 긴급 관리 조치가 필요할 경우의 물리량에 대한 범위를 관리자가 미리 설정한 것이다. 이는 통상 독출 범위보다 넓은 범위를 가진다.

이로써 구조물 환경에 대한 급격한 변동으로 인한 긴급 관리 조치가 필요한 경우에는 관리 서버와의 정보를 교환하지 않고 즉각적인 관리 조치를 수행할 수 있다.

본 발명에 의해, 구조물이 안전에 영향이 있을 정도의 상황에 있을 때 동적 및 정적 계측 측정치를 동시에 얻을 수 있게 된다.

또한, 동적 계측 데이터 및 이와 동시에 측정된 정적 계측 데이터를 이용해 보다 효과적인 구조물의 안전 관리를 수행할 수 있게 된다. 더욱이, 이동 통신 단말을 이용하여 시기와 장소에 구애받지 않고 구조물의 안전 관리를 수행할 수 있게 된다.

본 발명이 비록 본 발명의 바람직한 실시예에 의해 설명되었지만 본 발명의 범위는 이에 의해 제한되어서는 아니 되며, 본 발명의 청구범위에 의해 뒷받침되는 한 상기 실시예의 변형이나 개량에도 미쳐야 할 것이다.

Claims (24)

1. 구조물 안전 관리 시스템의 동적 신호 독출부가 동적 계측 센서로부터 동적 계측 신호를 독출하는 단계;

   상기 동적 신호 독출부가 상기 독출된 동적 계측 신호와 소정의 독출 범위를 비교하는 단계; 및

   상기 독출된 동적 계측 신호가 상기 독출 범위를 벗어나는 경우 상기 동적 신호 독출부에서 출력되는 신호에 따라 상기 구조물 안전 관리 시스템의 정적 신호 독출부가 정적 계측 센서로부터 정적 계측 신호를 독출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 안전 관리 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 구조물 안전 관리 시스템이 상기 독출된 동적 계측 신호 및 정적 계측 신호를 변환하여 물리적 의미를 가지는 계측 데이터를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 안전 관리 방법.
3. 삭제
4. 제 2항에 있어서,

   상기 구조물 안전 관리 시스템이 상기 생성된 계측 데이터를 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 안전 관리 방법.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 제 1항에 있어서,

    상기 구조물 안전 관리 시스템이 상기 동적 계측 신호를 소정의 경계 범위와 비교하는 단계;

    상기 구조물 안전 관리 시스템이 상기 동적 계측 신호가 상기 경계 범위를 벗어나는 경우 경계 신호를 발생하는 단계; 및

    상기 구조물 안전 관리 시스템이 상기 경계 신호에 대응하여 구조물 관리 조치 내용을 상기 구조물의 현장 장비로 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 안전 관리 방법.
12. 제 1항에 있어서,

    상기 구조물 안전 관리 시스템이 상기 정적 계측 신호를 소정의 경계 범위와 비교하는 단계;

    상기 구조물 안전 관리 시스템이 상기 정적 계측 신호가 상기 경계 범위를 벗어나는 경우 경계 신호를 발생하는 단계; 및

    상기 구조물 안전 관리 시스템이 상기 경계 신호에 대응하여 구조물 관리 조치 내용을 상기 구조물의 현장 장비로 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 안전 관리 방법.
13. 동적 계측 센서로부터 동적 계측 신호를 독출하는 동적 신호 독출부; 및

    상기 독출된 동적 계측 신호가 소정의 독출 범위를 벗어나는 경우 상기 동적 신호 독출부에서 출력되는 신호에 따라 정적 계측 센서로부터 정적 계측 신호를 독출하는 정적 신호 독출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 안전 관리 시스템.
14. 제 13항에 있어서,

    상기 독출된 동적 계측 신호 및 정적 계측 신호를 변환하여 물리적 의미를 가지는 계측 데이터를 생성하는 계측 데이터 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 안전 관리 시스템.
15. 제 14항에 있어서,

    상기 생성된 계측 데이터를 저장하는 계측 데이터 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 안전 관리 시스템.
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제
21. 삭제
22. 삭제
23. 제 13항에 있어서,

    상기 동적 신호 독출부로부터 전송된 경계 신호에 대응하는 구조물 관리 수행 명령을 상기 구조물의 제어 장치로 전송하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 안전 관리 시스템.
24. 제 13항에 있어서,

    상기 정적 신호 독출부로부터 전송된 경계 신호에 대응하는 구조물 관리 수행 명령을 상기 구조물의 제어 장치로 전송하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 안전 관리 시스템.

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