KR100676412B1 - 웹기반 자동 우량 측정 시스템 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야

본 발명은 웹기반 자동 우량 측정 시스템에 관한 것임.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

본 발명은 실시간 강우량을 자동으로 측정ㆍ전송ㆍ수집하며, 측정된 데이터를 텍스트와 그래프 등으로 선로변의 강우 상황을 수시로 파악할 수 있고, 철도청 강우정보의 통합 및 지역적 관리가 가능하며, 일선 관리자에게 실시간으로 강우정보를 제공하고, 철도 연변의 우량정보의 데이터베이스화를 통한 예ㆍ경보 기능과 경계우량 설정에 의해 신속한 경보 발령 및 해제를 시행함으로써 열차정상운행, 경계발령, 열차서행, 열차정지 등 강우 상황에 따른 합리적인 열차의 운전규제가 가능하도록 하기 위한, 웹기반의 자동 우량 측정 시스템을 제공하고자 함.

3. 발명의 해결 방법의 요지

본 발명은, 우량 측정 시스템에 있어서, 선로별 기점을 기준으로 선로연변에 설치되되, 지형별ㆍ구간별 강우정보를 실시간으로 수집하기 위한 우량측정수단; 상기 우량측정수단과 쌍(pair)으로 형성되며, 상기 우량측정수단에서 측정된 지형별ㆍ구간별 강우정보를 저장한 후, 주기적 혹은 요청시마다 실시간으로 상기 지형별ㆍ구간별 강우정보를 기상학적 물리량으로 변환하여 강우량 보고 데이터 포맷에 따라 인터넷 통신 프로토콜을 통해 전송하기 위한 자료수집수단; 및 상기 인터넷 통신 프로토콜을 통해 전송되는 각 지형별ㆍ구간별 강우정보를 실시간으로 취합하여 통합 및 지역적으로 관리ㆍ분석한 후, 강우가 노선에 미치는 기상변화를 예측하고, 재해 발생된 개소의 내력과 기상정보와의 상관성 분석으로 강우상황에 따른 열차운전규제기준을 설정하고, 경계우량 이상의 강우시 단계적으로 경보를 발령하되, 각 지형별ㆍ구간별 강우정보의 분석 결과에 따라, 선로변의 강우상황(관측개소 및 지역별 시간강우량 및 누적강우량에 대한 실시간 정보 및 이력정보 포함)을 시설관리사무소/지역관리사무소 및/또는 철도청 종합통제실(CTC)에 자동으로 보고하고, 경계우량 설정에 의해 경계치 도달시(즉, 경계우량을 초과하는 강우시) 열차의 운행 속도 규제를 위한 단계적인 경보 조치내용(경계발령, 열차서행, 열차정지)을 기 설정된 관리자에게 공지의 통신수단을 통해 알리는 통합분석수단을 포함함.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명은 우량 측정 시스템 및 철도 재해 예방을 위한 방재조치(열차운행제어) 등에 이용됨.

철도, 우량 측정, 인터넷, 선로, 강우량계, 강우시 열차운전규제

Description

웹기반 자동 우량 측정 시스템{Web-based automatic rainfall measurement system}

도 1 및 도 2 는 종래의 우량 측정 시스템의 구성 예시도.

도 3 은 본 발명에 따른 웹기반 자동 우량 측정 시스템의 일실시예 구성도.

도 4 은 강우량 지표별 강우상황 표시 예시도.

도 5 는 고속철도의 강우시 운전규제기준을 나타낸 설명도.

도 6 는 본 발명의 강우시 열차운전규제기준을 나타낸 일실시예 설명도.

도 7 은 본 발명의 약한 강우에 의한 열차운전규제기준 설정 개념을 나타낸 일실시예 설명도.

도 8 은 본 발명의 철도의 안전운행을 위한 강우시 열차운전규제기준을 나타낸 일실시예 설명도.

도 9 은 본 발명의 운전규제 해제방안을 나타낸 일실시예 설명도.

도 10 은 본 발명에 따른 우량 데이터베이스 구조도.

도 11 은 본 발명에 따라 전체적인 선로화면 구성을 나타낸 일실시 예시도.

도 12 는 본 발명에 따라 지역별 강우량 정보 검색 및 확인 화면 구성을 나타낸 일실시 예시도.

도 13 은 본 발명에 따라 지역별 강우량 예ㆍ경보 화면 구성을 나타낸 일실시 예시도.

도 14 는 본 발명에 따라 지역별 경계우량(시간강우량, 누적강우량) 설정 화면 구성을 나타낸 일실시 예시도.

도 15 는 본 발명에 따라 강우량 경보 발령담당자 입력 화면 구성을 나타낸 일실시 예시도.

도 16 은 본 발명에 따라 누적강우량 입력 화면 구성을 나타낸 일실시 예시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명

31 : 전도형 우량계 32 : 자료수집기

33 : 서버 34 : 개인컴퓨터/중앙센터

35 : 전광판

본 발명은 웹기반의 인터넷 서비스를 통해 강우에 기인한 철도시설 등의 재해를 안전하고 효과적으로 예방할 수 있는 웹기반 자동 우량 측정 시스템에 관한 것이다.

즉, 본 발명은 실시간 강우량을 자동으로 측정ㆍ전송ㆍ수집하며, 측정된 데 이터를 텍스트와 그래프 등으로 선로변의 강우 상황을 수시로 파악할 수 있고, 철도청 강우정보의 통합 및 지역적 관리가 가능하며, 일선 관리자에게 실시간으로 강우정보를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 철도 연변의 우량정보의 데이터베이스화를 통한 예ㆍ경보 기능과 경계우량 설정에 의해 신속한 경보 발령 및 해제를 시행함으로써 열차정상운행, 경계발령, 열차서행, 열차정지 등 강우 상황에 따른 합리적인 열차의 운전규제가 가능하다.

현재, 대륙횡단철도 및 남북철도연계사업 등으로 어느 때보다 철도의 중요성이 부각되고 있는 시점에 있으나, 철도차량의 고속화, 첨단화, 현대화에 비해 상대적으로 기존 철도시설의 많은 부분이 사용년수 경과로 인한 노후화 및 건설 당시와 상이한 환경조건 및 설계조건으로 안전성과 신뢰성에 많은 문제점이 내재해 있으며, 근래 세계적인 기후의 이상변동으로 인해 지진, 호우 등 천재지변이 다발하여 철도의 안전을 위협하고 있다. 또한, 고속으로 열차가 주행 중 재해가 발생하게 되면, 인적, 물적 손실은 물론 국가 경제에 미치는 손실도 방대해지게 되므로, 지진, 호우, 강풍, 강설 등의 자연재해에 대한 종합적인 방재대책이 마련되어야 한다.

효율적인 방재대책을 위해서는, 재해우려시설 추출 및 현장조사(안전진단, 점검)에 의한 안정성 평가, 재해우려시설의 안정성 향상 방안 수립, 재해복구지원체계 등을 적절히 조화시켜 시행해야 하며, 여기에서 '재해우려시설의 안정성 향상 방안 수립'은 다시 철도시설물 보수ㆍ보강, 재해우려 시설물에 대한 상시계측으로 예ㆍ검지시스템 구축, 재해우려시 철도시설물별 열차운전규제기준 정립으로 나뉠 수 있다.

특히, 지형학적으로 전 국토의 약 70%가 산지로 이뤄진 우리나라의 경우, 세계적인 이상기후에 의한 악천후 돌발 및 국지성 호우 빈도 증가로 해마다 강우관련 철도재해가 빈발하고 있으며, 특히 집중호우 및 태풍의 영향 등으로 막대한 재해가 발생하고 있다. 이와 같이 국내 철도재해의 대부분은 여러 가지 자연재해 원인 중, 태풍에 의한 홍수재해와 국지성 호우가 많은 부분을 차지하고 있으며, 폭풍에 의한 피해도 종종 동반되고 있다. 그동안 철도청에서는 지속적인 재해 감소노력으로 재해발생건수를 대폭 줄여 왔지만, 인간의 힘으로는 감당키 어려운 자연재해에 대해서는 그 피해가 최소화될 수 있도록 보다 선진화된 재해 예방 및 대처 방법이 필수적으로 강구되어야 할 것이다.

이에, 본 발명에서는 열차운전규제를 위한 기초자료로 활용하는 것을 목적으로 하여 강우시 열차운전규제를 실시하기 위한 강우시 선로 및 사면방재를 위한 웹기반의 우량 측정 시스템을 통하여 철도강우정보의 웹기반 인터넷 서비스를 실시하고자 한다.

그런데, 도 1을 참조하여 종래의 우량 측정 시스템의 일예를 살펴보면, 우량계(전도형 우량계)에서 강우량을 측정하여, 우량계의 강우량 데이터가 전송되면, 펜기록타입의 데이터 기록계(펜기록 타입 저장장치)에 1mm 단위의 강우량이 기록된다. 이렇게 기록된 강우량 데이터는 강우량계 설치기관-시설관리분소 등에 근무하는 시설관리 일선관계자가 육안으로 직접 관측한 후, 유선통신을 이용하여 시설관리사무소 및 지역관리사무소에 보고하고, 각 사무소에서는 관할지역의 강우량 정보 를 취합하여 본청으로 유선통보하는 강우량정보 전달체계를 갖추고 있다.

여기서, 최종적인 중앙정보수집센터(CTC)는 철도청 본청이 된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 우량 측정 시스템은 관리자의 인위적인 행위에 의한 정보 수집 및 우량이력 기록으로 인하여, 전체 시스템 통합이 불가능하고 정보처리/분석에 어려움이 있었다.

즉, 현재 철도청에서는 전국적으로 79개소에 강우량계를 설치하고 수동으로 계측한 결과를 전화 등 유선에 의해 통보받아 철도주의보 및 철도경보를 발령하는데 활용하고 있지만, 운영되고 있는 강우량계로는 선로의 전구간에 대한 강우정보를 파악하기에는 부족함이 있으며, 특히 유선통신을 이용한 인력 의존식 정보전달체계는 강우정보의 자동 분석이 곤란함과 동시에, 아울러 타부처에서 운용하고 있는 컴퓨터 통신망을 이용한 기상상황의 실시간 입수도 적용이 불가능한 실정이다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이 종래의 우량 측정 시스템의 다른 예를 살펴보면, 비록 자료수집기(Data Logger)와 컴퓨터(PC)간의 직렬 인터페이스(RS-232C(EIA-232C 또는 RS-232) 통신규격), 컴퓨터(PC)와 중앙센터(CTC)간의 모뎀 방식, 자료 수집기(Data Logger)와 전광판간의 직렬 인터페이스(RS-485(또는 EIA-485) 통신규격)을 통해 강우량 데이터의 취합 및 보고체계가 전산화 가능했지만, 이는 기본적으로 일대일 통신 방식을 기반으로 하고 있어, 일대다 혹은 다대다의 통신 지원이 불가능하여 선로변(지형별ㆍ구간별)에 다수의 우량계를 설치(특히 철도청에서 현재 설치ㆍ운용하고 있는 우량계 개수는 대략 79개 정도로, 최소 10km ~ 최대 100km 간격으로 설치ㆍ운용함)해야 하는 데이터 통신 방법으로는 부적절할 뿐 만 아니라, 이 역시 타부처에서 운용하고 있는 컴퓨터 통신망을 이용한 기상상황의 실시간 입수도 적용이 불가능한 실정이다.

따라서, 강우에 기인한 철도시설 등의 재해를 안전하고 효과적으로 예방하기 위해, 부가적으로 기존 강우량계를 철도특성에 맞게 보완하고 특성화함과 동시에, 특히 강우정보수집체계의 전산화를 통해 인력의존적인 수집체계를 개선하고, 아울러 타 부처에서 제공되는 강우 등의 기상정보의 공유시스템을 구축함에 의해 방재대책 중 열차운전규제를 위한 기초자료로 활용하는 것을 목적으로 하여 강우시 열차운전규제를 실시하기 위한 강우시 선로 및 사면방재를 위한 웹기반의 자동 우량 측정 시스템(웹기반의 강우 자동 경보 시스템)이 절실히 요구된다.

본 발명은, 상기와 같은 요구에 부응하기 위하여 제안된 것으로, 실시간 강우량을 자동으로 측정ㆍ전송ㆍ수집하며, 측정된 데이터를 텍스트와 그래프 등으로 선로변의 강우 상황을 수시로 파악할 수 있고, 철도청 강우정보의 통합 및 지역적 관리가 가능하며, 일선 관리자에게 실시간으로 강우정보를 제공하고, 철도 연변의 우량정보의 데이터베이스화를 통한 예ㆍ경보 기능과 경계우량 설정에 의해 신속한 경보 발령 및 해제를 시행함으로써 열차정상운행, 경계발령, 열차서행, 열차정지 등 강우 상황에 따른 합리적인 열차의 운전규제가 가능하도록 하기 위한, 웹기반의 자동 우량 측정 시스템을 제공하는데 다른 목적이 있다.

삭제

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 우량 측정 시스템에 있어서, 선로별 기점을 기준으로 선로연변에 설치되되, 지형별ㆍ구간별 강우정보를 실시간으로 수집하기 위한 우량측정수단; 상기 우량측정수단과 쌍(pair)으로 형성되며, 상기 우량측정수단에서 측정된 지형별ㆍ구간별 강우정보를 저장한 후, 주기적 혹은 요청시마다 실시간으로 상기 지형별ㆍ구간별 강우정보를 기상학적 물리량으로 변환하여 강우량 보고 데이터 포맷에 따라 인터넷 통신 프로토콜을 통해 전송하기 위한 자료수집수단; 및 상기 인터넷 통신 프로토콜을 통해 전송되는 각 지형별ㆍ구간별 강우정보를 실시간으로 취합하여 통합 및 지역적으로 관리ㆍ분석한 후, 강우가 노선에 미치는 기상변화를 예측하고, 재해 발생된 개소의 내력과 기상정보와의 상관성 분석으로 강우상황에 따른 열차운전규제기준을 설정하고, 경계우량 이상의 강우시 단계적으로 경보를 발령하되, 각 지형별ㆍ구간별 강우정보의 분석 결과에 따라, 선로변의 강우상황(관측개소 및 지역별 시간강우량 및 누적강우량에 대한 실시간 정보 및 이력정보 포함)을 시설관리사무소/지역관리사무소 및/또는 철도청 종합통제실(CTC)에 자동으로 보고하고, 경계우량 설정에 의해 경계치 도달시(즉, 경계우량을 초과하는 강우시) 열차의 운행 속도 규제를 위한 단계적인 경보 조치내용(경계발령, 열차서행, 열차정지)을 기 설정된 관리자에게 공지의 통신수단을 통해 알리는 통합분석수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

도 3 은 본 발명에 따른 웹기반 자동 우량 측정 시스템의 일실시예 구성도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 웹기반 자동 우량 측정 시스템은, 선로별 기점을 기준으로 선로연변에 설치되되, 지형별ㆍ구간별 강우정보를 실시간 으로 수집하기 위한 전도형 우량계(31)와, 전도형 우량계(31)와 쌍(pair)으로 형성되며, 전도형 우량계(31)에서 측정된 지형별ㆍ구간별 강우정보를 저장한 후, 기상학적 물리량으로 변환하여 강우량 보고 데이터 포맷에 따라 인터넷 통신 프로토콜(TCP/IP)을 통해 전송하기 위한 자료수집기(Data Logger)(32)와, 인터넷 통신 프로토콜을 통해 전송되는 각 지형별ㆍ구간별 강우정보를 실시간으로 취합하여 통합 및 지역적으로 관리ㆍ분석한 후, 강우가 노선에 미치는 기상변화를 예측하고, 재해 발생된 개소의 내력과 기상정보와의 상관성 분석으로 강우시 열차운전규제기준을 제공하기 위한 서버(33)를 포함한다.

상기 서버(33)는 각 지형별ㆍ구간별 강우정보의 분석 결과에 따라, 선로변의 강우 상황(관측개소 및 지역별 시간강우량 및 누적강우량에 대한 실시간 정보 및 이력정보 포함)을 시설관리사무소/지역관리사무소 및/또는 철도청 종합통제실(CTC)(34)에 자동으로 보고하고, 경계우량 설정에 의해 경계치 도달시(즉, 경계우량을 초과하는 강우시) 열차의 운행 속도 규제를 위한 단계적인 경보 조치내용을 기 설정된 관리자에게 공지의 통신수단(팝업(pop-up)창(36), 이메일(e-mail), 로그파일, 경보창(37), 휴대 전화의 단문메시지(SMS)(38) 등)을 통해 알린다.

즉, 서버(33)는 현재의 강우량 변화와 경계우량 초과에 따른 경계발령, 열차서행, 열차정지와 같이 단계별 열차운전규제를 제공하며, 강우량이 경계우량을 초과할 시에는 경고창이 자동으로 팝업(Pop-up)되어 현재의 시간우량, 누적우량, 경계우량에 관한 강우 상황과 열차안전확보를 위한 재해 대비 상황에 대한 정보를 철도청 종합통제실(CTC)(34)과 관할 시설관리사무소ㆍ분소에 자동으로 제공하며, 경계우량을 초과하는 강우시 경보를 기 설정된 관리자에게 공지의 통신수단(팝업(pop-up)창(36), 이메일(e-mail), 로그파일, 경보창(37), 휴대 전화의 단문메시지(SMS)(38) 등)을 통해 전달하여 확인 및 조치가 가능하도록 한다.

전도형 우량계(강우량 감지기)(31)는 통상 뚜껑과 물받이, 그리고 기본 구조물로 구성되어 있고, 200mm 직경인 그물이 덮인 깔대기 형태로 되어 있어, 강우시 0.5mm의 빗물이 모일 때마다 삼각형 물받이로 흘러 들어간다.

전도형 우량계(31)내의 가열기(heater)의 전력은 200W로 기온이 5℃ 이하일 때 동작하여, 눈을 물로 변화시켜 간접적으로 눈의 양도 측정한다. 물받이에 물이 차면 기울어져 밀봉된 리드(Reed) 스위치를 작동시키고, 이 신호를 자료수집기(Data Logger)(32)로 보낸다. 여기서, 기울어져 흘러내린 물은 바닥홈통을 통하여 밖으로 나간다.

전도형 우량계(31)는 강우량을 측정하여, 우량의 레벨(level)을 자료수집기(32)로 이송하고, 통상적인 강우량 감지기(전도형 우량계)의 제품사양은 하기의 [표 1]과 같다.

참고적으로, 전도형 우량계(강우량 감지기)(31)는 주기적으로 깔대기의 스크린을 검사하여 축적된 불순물을 제거하고, Tipping Bucket과 배수로를 매년 청소하고 다음과 같은 방법(REED Switch 체크 방법, 바이메탈 체크 방법)으로 Reed Switch의 작동 유무를 검사한다.

- REED Switch 체크 방법

아날로그 테스터로 Reed Switch 양단을 체크하고, Tipping Bucket을 손으로 움직여 본다.

아날로그 테스터에 DC 전압이 Tipping Bucket을 움직일 때마다 아날로그 테스터를 유심히 관측한다. 아날로그 테스터에 눈금이 움직이면 Reed Switch는 이상이 없는 것으로 간주한다.

- 바이메탈 체크 방법

우량 감지기의 전원을 'OFF'한다. (전원 분배기의 우량계 히터 스위치) 아날로그 테스터로 전원을 Off 상태에서 테스터(Rx1)로 우량계 전원 입력선을 체크한 다. 바이메탈이 5℃ 이상이 되면 바이메탈이 작동하지 않아 아날로그 테스터에 '∞'이 측정된다.

참고적으로, 상기 전도형 우량계(강우량 감지기)(31)의 설치기준 및 대상지역을 살펴보면 다음과 같다.

현재 철도청에서 설치ㆍ운용하고 있는 우량계 개수는 총 79개로 최소 10km에서 최대 100km 간격으로 일정한 기준없이 운용되고 있다. 이와 같은 적정 설치간격기준 및 설치개소의 부족은 우량계로부터 강우시 철도 선로에 대한 지형별 구간별 강우정보의 신뢰성있는 수집ㆍ분석에 어려움이 있으며, 특히 최근 기상이변에 의한 국지성 호우로부터 철도 피해를 미연에 방지하기 위해서는 너무 부족한 실정이다. 따라서, 이를 보완하기 위한 기상관련 관측기기의 정비와 추가적인 우량계 설치를 통한 밀도 높은 관측망이 구성이 요구된다.

이와 같이 현재까지 선로변에 설치되는 우량계(31)는 지역ㆍ지형적 특성과 무관하게 산발적으로 설치되어 왔다. 특히, 산악 지형을 통과하는 구간은 비록 선로 구간은 짧지만 지형적 조건 때문에 수 km이내의 강우상황이 상이한 경우가 많다. 따라서, 이러한 우량계 데이터는 국지적 성향이 강한 국내 강우상황을 표현함에는 한계가 있으며, 불규칙한 간격으로 설치된 우량계(31)로부터 수집한 강우정보가 선로연변 지역의 강우를 대표한다고 보기 어렵다. 그러므로, 우량계(31)를 설치함에 있어 적정 설치간격에 관한 기준이 전제되어야 한다.

바람직하게는, 우량계 설치 개소의 선정시 선로별 기점을 기준으로 평균 13km(최소 8km ~ 최대 19km) 간격으로 각 역에 설치하는 것으로 하여 총 129개소를 선정한다. 다만, 지하철과 연계되는 경인선, 안산선, 일산선, 분당선은 우량계 설치 대상 선정에서는 제외하기로 한다.

따라서, 현재 설치된 우량계(79개)와 우량계 추가 설치 129개, 총 208개소로 한다. 이는 우량계 설치 간격이 평균 13km으로서 지형별 구간별 강우정보의 실시간 수집을 가능하게 하며, 수집된 데이터를 근거로 하여 소규모 돌발성 집중호우를 연속 감시함으로써 강우 재해에 대한 정밀도 높은 예지ㆍ예측이 가능하여 지형별 구간별로 열차의 운전 규제가 가능하다.

다만, 고려의 대상으로, 강우량계의 설치간격이 넓으면 경제적인 운용이 가능하나, 국지적인 호우특성의 파악이 어려우므로, 본 발명에서 제시한 강우량계 설치기준 등은 일반적으로 집중호우의 분포범위가 작은 경우에 해당하지만, 제시한 설치간격에서 양호한 우량대표치를 얻을 수 없는 경우는 강우량계(31)의 설치간격을 더욱 조정하여 보다 정확한 정보입수가 가능하도록 배려해야 한다.

상기 전도형 우량계(강우량 감지기)(31)의 설치기준으로, 주변에 장해물이 있는 장소는 피한다(물받는 부분을 중심으로 하여 600m²의 범위에 장해로 되는 물건이 없는 것이 바람직하다. 기준으로서는 장해물 높이의 3배 이상, 최저에서도 10m 이상 이격함). 그리고, 일조 확보가 용이한 장소, 지면으로부터 튈 수 있는 흙탕물이 강우량계로 유입되지 않는 장소에 설치하여 운용토록 해야 한다.

한편, 자료수집기(Data Logger)(32)는 매초마다 강우량 센서를 샘플링(Sampling)하고, 이때 샘플링된 자료는 통상적인 기상학적 물리량으로 변환 되어, 일정한 데이터 포맷(Data Format)으로 처리하여 1분, 10분, 정시자료를 산출 전송한다.

그리고, 자료수집기(32)는 복사열 및 외부 열로부터 차단되어야 하며, 해수의 염분 등으로 부식되지 않도록 밀폐된 구조를 갖고 있어야 하며, 밀폐에 따른 방열 대책이 따라야 한다.

자료수집기(32)의 구성은 신호변환부, 자료처리부, 자료교환부(통신부), 전원부, LED 디스플레이부, 강우량 정보 전송부 등으로 구성되어, 상기의 제반 조건을 충족하도록 개발되어야 하며, 사용 환경은 하기의 [표 2]와 같다.

자료수집기(32)의 신호변환부(A/D 변환기, 24비트 이상)는 각 수감부의 신호를 변환하여 자료처리부로 전송한다. 또한 수감부 또는 통신선으로 인입될 수 있는 전기적 부하(surge)를 제거하여 자료수집기(32)의 주요전자 부품을 보호한다.

자료수집기(32)의 자료처리부는 신호변환부로부터 자료 수집과 계산된 자료의 저장, 시각관리, 시스템제어, 상태자료의 생산 등을 수해하고 이를 전송한다.

상기 자료처리부의 상세 기능을 살펴보면 다음과 같다.

센서로부터 수집된 자료는 센서고유의 상수로 소프트웨어에 의해 계산되며, 상수는 사용자가 수정할 수 있다(자료처리부의 자료수집 및 계산 기능).

또한, 출력되는 자료에 관측시각을 적용하고 시스템을 운영하기 위한 RTC(Real Time Clock)를 구비한다. 이 RTC는 전용 배터리(battery) 장치에 의하여 백업(backup)되어, 전원공급이 장시간 중단되어도 자체 시각은 유지된다. 이 시각은 자료수집기(32)의 제어판 또는 노트북 PC로 변경할 수 있다(자료처리부의 시각관리 기능).

또한, 액정표시판(LCD)은 키패드(Key pad) 명령에 의하여 통신특성 변경(모뎀의 속도 등), 시각표시 및 조정, 자료표출, 자료수집기 진단 또는 리셋(Reset) 기능을 수행한다(자료처리부의 시스템 제어 기능).

또한, 4Mbyte 이상의 저장공간 또는 최근 10일 이상의 10분 간격 자료를 저장한다(자료처리부의 자료저장 기능).

또한, 서버(33)에 현재 측정값 또는 저장된 자료를 전송한다(자료처리부의 송신 기능).

상기 자료처리부의 메모리 백업(Memory backup) 하드웨어 구성을 살펴보면 다음과 같다.

- 주메모리 : 32KB 이상 EPROM, 32KB 이상 SDAM

- 보조기억장치 : SDRAM 4MB 이상

- 동작방식 : FIRMWARE 또는 ROM 드라이브 방식

- 모니터연결 포트 : 데이터 로거의 상태모니터, 파라미터 변경 동작점검을 위한 노트북 연결용 포트가 접속 가능토록 제작

한편, 상기 자료수집기(32)의 전원부(Power Supply)를 살펴보면 다음과 같다.

- 입 력 : AC 220V(60Hz)

- 출력 : DC12V(0.35A), DC5V(0.7A)

- AC 입.출력단에는 보호용 스위치 및 Surge Protector를 부착

다른 한편, 상기 자료수집기(32)의 통신부(자료교환부)과 LED 디스플레이부의 시스템 사양을 살펴보면 하기의 [표 3] 및 [표 4]와 같다.

자료수집기(32)에서의 자료처리 기준 및 자료구조를 살펴보면 다음과 같다.

자료수집기(32)에서 서버(33)로 전송되는 관측자료는 60 바이트(1분자료는 52 바이트(실자료부분), 10분자료는 52 바이트(실자료부분)), 전압자료, ROM 버전, 자료수집기 상태자료는 26 바이트, 자료수집기 감시자료는 18 바이트 등으로 구성된다.

상기 관측자료는 전체 60 바이트로 구성되며, 하기의 [표 5]와 같다.

한편, 상기 1분 자료의 구조를 살펴보면 하기의 [표 6]과 같다.

한편, 자료수집기(32)의 강우량 정보 전송부는 자료수집기(32)가 처음 부팅되었을 때나 지시가 되었을 때 초기 신호(Initial Sign)를 송신하며, 매 10초 마다 자료를 수집하여 LED 디스플레이부로 전송한다. 또한, 자료처리부와 자동기상관측시스템(AWS)의 통신 상태를 감시하여 다운로드(Dowen Load) 또는 제어명령이 입력되었을 때나 AWS의 상태가 비정상일 때 날짜, 시간, 상태를 저장한다.

상기 강우량 정보 전송부의 시스템 사양을 살펴보면 다음과 같다.

- MPU : 89c51 (One Chip Micro Processer)

- Master Clock : 11.0592 MHz

- ROM : 32 Kbyte

- RAM : 1 Mbyte

- SIO : 2 Port (COM 1 : 서버용 송/수신가능, COM 2 : 전관판 용)

- Counter : 2 Channel

- Real Time Clock

- A/D Converter : 24 bit/1 Channel

자료수집기(32)의 강우량 정보 전송부는 자료수집기(32)가 처음 부팅(Booting)되었을 때나 00시 00분이 되었을 때 초기 신호(Initial Sign)를 송신한다. 또한, 매 10초마다 순간 자료를 수집하여 LED　디스플레이부로 전송한다. 또한, 매 10초마다 모듈(Module) 상태를 진단하여, 비정상 상태가 감지되었을 때 해당 모듈(Module)의 플래그(Flag)를 설정(Set)한다. 또한, 매 1분이 되면 평균자료를 수집하여 메모리(Memory)에 저장한다. 또한, 저장 일수는 7일을 기본으로 하나, 센서(Sensor)의 수에 따라 증감할 수 있다.

또한, 자료수집기(32)의 강우량 정보 전송부는 자료처리부로부터 송신되는 각종 명령어를 검색하여, 순간 자료 전송 요구 명령어가 입력되면 순간 자료를 전송한다. 또한, 자료처리부로부터 송신되는 각종 명령어를 검색하여, 1분 자료 전송 요구 명령어가 입력되면 1분 평균 자료를 전송한다. 또한, 자료처리부로부터 송신 되는 각종 명령어를 검색하여, 과거 정시 자료 전송 요구 명령어가 입력되면 과거 자료를 검색하여 해 당일의 자료를 전송한다. 또한, 자료처리부로부터 송신되는 각종 명령어를 검색하여, 과거 10분 자료 전송 요구 명령어가 입력되면 10분 자료를 검색, 해당일의 10분 평균 자료를 전송한다. 또한, 자료처리부로부터 송신되는 각종 명령어를 검색하여, 다운로드(Down Load) 명령어가 입력되면 해당 자료를 설정(Set)한다.

자료수집기(32)의 강우량 정보 전송부는 서버(33)로 강우량 정보를 전송제어프로토콜/인터넷프로토콜(TCP/IP) 방식을 통해 전송하는데, 이때 전송되는 전송자료로는 순간 자료, 1분 관측 자료, 10분 관측 자료, 정시 관측 자료, 과거 정시 자료, 과거 10분 자료 등이 있다.

상기 전도형 우량계(31) 및 자료수집기(32)는 쌍(pair)으로 선로변에 위치하여, 해당 지역의 강우량을 감지하여 인터넷 통신 프로토콜(TCP/IP)을 통해 서버(33)로 전송한다. 그러면, 서버(33)는 각 전도형 우량계(31) 및 자료수집기(32)로부터 수집된 강우량 데이터를 실시간으로 취합하여 관리ㆍ분석한 후, 분석된 데이터를 텍스트와 그래프 등으로 선로변의 강우 상황을 개인컴퓨터(시설관리사무소 및 지역관리사무소의 PC 혹은 그외 사용자의 PC)/중앙센터(즉, 철도청 종합통제실(CTC))(34) 및 전광판(35) 등으로 제공하고, 인터넷을 통해 개인컴퓨터(시설관리사무소 및 지역관리사무소의 PC 혹은 그외 사용자의 PC)/중앙센터(즉, 철도청 중합통제실(CTC))(34)에서의 철도청 강우정보의 통합 및 지역적 관리가 가능하도록 하며, 일선 관리자에게 팝업(Pop-up)창(36), 전광판 경고(37), 휴대전화(SMS)(38) 등을 통해 실시간으로 강우정보를 제공할 수 있다.

여기서, 각 지역에서 발생하는 실시간 강우정보를 통신회선(TCP/IP)을 통해 중앙센터(즉, 철도청 중합통제실(CTC))(34)에서 수집ㆍ처리함으로써 통합적인 우량정보 관리가 가능하고, 중앙센터(즉, 철도청 중합통제실(CTC))(34)에서 통신회선(TCP/IP)을 통해 각 관할 지역(시설관리사무소 및 지역관리사무소)의 PC(34)를 통합 관리하도록 구성할 수도 있다.

또한, 서버(33)는 철도 연변의 우량정보의 데이터베이스화를 통한 예ㆍ경보 기능과 경계우량 설정에 의해 신속한 경보 발령 및 해제를 시행함으로써 열차정상운행, 경계발령, 열차서행, 열차정지 등 강우 상황에 따른 합리적인 열차의 운전규제가 가능하도록 한다.

그럼, 먼저 강우량 지표의 설정 과정을 살펴보고, 이후 강우재해 경계우량을 설정하는 과정에 대해 살펴보기로 한다.

열차의 강우시 열차운전규제기준에서 사용될 강우량 지표를 정의하면, 하기의 [표 7]과 같다.

도 4에 도시된 바와 같이, 기상청 발표 강우량은 시간대별로 발표되어 그 중간의 강우상황을 파악할 수 없으나, 본 발명에서 제안한 강우지표의 정의에 의하면 15분 강우량으로 현재 강우상황을 직접 판단할 수 있으며, 측정시각을 기준으로 한 시간강우량이 수치 및 그래프로 제시되어 추후 강우상황이 악화될 것인지, 개선될 것인지에 대한 개략적 판단에 일조할 수 있다.

이제, 강우재해 경계우량을 설정하는 과정에 대해 살펴보기로 한다.

철도의 강우시 열차운전규제 등의 발령은 운전규제 기준치에 의해서 시행하는 것으로 하며, 운전규제 등으로 정상운행, 경계, 속도규제, 운전중지의 4가지의 구분을 정의하여, 각각의 구분에 대하여 하기의 [표 8]에 제시한 재해 등의 내용에 대응해서 발령기준치를 설정하여야 한다.

강우에 의한 비탈면 붕괴 등의 발생인자로서, 누적강우량과 시간강우량(강우강도)의 두 가지가 중요하며, 일반적으로 누적강우량이 클수록 붕괴가 발생할 때의 시간강우량은 작아진다. 또한, 비탈면의 구조는 결정적으로 개별성이 강하기 때문에 붕괴가 발생한 우량을 이론적으로 구하는 경우가 곤란하지만, 침식ㆍ풍화의 진행 또는 수문환경의 변화를 무시하고 단기간을 고려하게 되면, 그 장소에 있어서 반복적인 강우데이터로부터 내력이 얻어지는 우량을 추정하는 것은 가능하다. 국내의 경우, 철도연변의 강우량 데이터가 부족하고, 특히 고속철도의 경우 신선을 건설함에 따라 지역적 강우량 집계에 어려움이 있으므로, 운전규제 등의 발령기준우량의 결정에 있어 일반적인 경험적 방법에 근거하지 않고, 현행 고속철도의 강우시 운전규제 규정을 보완하여 작성하는 것으로 하였다.

도 5에 도시된 바와 같이 현행 고속철도 구간에 있어 안전한 운행이 보장되는 강우지표를 시간강우량, 누적강우량의 강우지표로 열차의 정상운행 및 열차 운전중지의 조치를 취하도록 하고 있다. 따라서, 본 발명에서는 고속철도구간에서의 강우지표를 근거로 하여 누적강우량 및 시간강우량의 조합에 의한 운전중지 기준에 속도규제 및 경계발령의 기준치를 추가 보완하였다. 속도규제 및 경계발령 기준의 결정은 누적강우량과 시간강우량의 조합에 의한 운전중지 기준에 대하여 속도규제 및 경계발령 기준으로 각각 1.2 및 1.5의 안전율을 예상한 값을 부여하여 설정한 것이다(도 6 참조).

시간강우량이 일정치보다 작은 강우가 지속되는 경우는 누적강우량이 운전중지 발령기준을 초과하더라도 재해가 발생할 우려가 없다고 고려할 수 있다. 이와 같은 작은 강우에 대한 운전중지 및 속도규제 발령기준을 별도로 지정하여 과도한 열차의 운전 통제가 발효되지 않도록 한다.

도 7에서, A 및 B는 약한 강우에 대한 운전중지 및 속도규제 발령 시간강우량이며, C는 이와 같은 약한 강우에 대한 운전규제 등 발령기준의 적용 상한 누적우량 C₁, C₂, C₃는 운전규제 기준으로부터 결정한 운전중지, 속도규제 및 경계발령 기준의 누적강우량을 보인 것이다. 일예로, 일본의 경우 A는 5mm/hr로 정의하고 있으며, 과거 운전지장을 초래한 재해의 시간우량이 5mm/hr 미만의 경우는 그 값을 사용한다. 또한, B는 A의 50% 정도의 값으로 한다. C는 시간강우량이 A 또는 B의 값 미만의 작은 강우로 지속되는 경우에 운전규제가 발령되지 않으면 때때로 누적강우량이 무제한으로 증가하는 사태를 피하기 위해서 설정하였다. C는 누적강우량이 운전중지 기준을 초과한 후, 시간강우량 A의 일정 강도로 강우가 계속되는 경우에 있어서 이 일정한 강우에 의한 우량합계의 재현확률년수가 소정의 값을 가지도 록 C를 결정하였다.

본 발명에서는 C 값을 430mm로 산정하여 이를 적용토록 하였다(도 7 참조). 도 8에서 제시된 철도의 강우시 열차운전규제기준을 활용하게 되면 자연재해 발생에 대하여 보다 높은 안전성을 확보할 수 있다.

열차운전규제가 시행된 후, 해제방안의 설정을 위해 도 9를 바탕으로 각 구간마다에서 '강우중단시간'을 결정하여 활용하도록 한다.

① 강우중단의 개시 시각에 있어서 누적우량을 q라 한다.

② q와 누적우량의 경계발령기준치(C₃의 누적우량)와의 차 Q=q-C₃를 구한다.

③ 강우중단이 12시간 지속하면 연속우량은 q에서 0으로 되지만, 이것에 대해서 1시간마다의 일정한 수치의 감소율 R을 가정하면, R=q/12

④ 누적우량 q가 가상의 감소율의 원인으로 경계발령기준치 C₃까지 감소하는 시간 T를 계산하면, T=Q/R=12(q-C₃)/q

⑤ 이 T를 '강우중단시간'으로 정의한다.

매 강우시마다 T를 계산하여 활용함은 운용에 불필요한 노력을 요구하므로, 대상구간마다의 '강우중단시간'을 전산화하거나 표로 작성하여 사용하는 것이 바람직하다.

운전규제 등의 해제의 판단은 가능하면 강우가 종식되는 경향을 확인한 후 시행되어야 한다. 특히, 누적강우량이 기준을 초과한 후에 있어 경계의 해제는 위에서 기술한 강우중단시간 T가 경과하여 해제가 가능하게 되는 경우라도 강우중단 이 12시간 이상이 되지 않는 사이에 1mm라도 추가 우량이 발생하면 경계의 재발령이 필요하게 된다는 것을 고려해서 신중하게 판단하도록 한다. '약한 강우'의 경우 운전중지 및 속도규제의 해제에 대해서도, 이와 마찬가지로 고려한다.

본 발명에 따른 인터넷을 이용한 자동 우량 측정 시스템은 기존의 인력에 의한 비효율적인 관측을 보다 효율적이고 안정적인 운영방법을 통하여 신속하고 정확하게 우량 데이터를 중앙으로 전송하여 즉각적인 관리ㆍ분석을 가능케 한다. 최근 폭풍ㆍ장마로 인한 토목 구조물의 붕괴가 빈번해지고 있으나, 기존의 인력에 의한 보고과정, 의사결정과정이 상당히 비효율적이기 때문에 자연재해에 신속한 대처에 어려움이 있다.

이에, 본 발명에서는 최종 사용자에게 신속하게 전달하기 위한 데이터 전송 시스템, 인터넷 접목을 통한 신속하고 쉬운 사용자 접근, 서버/분석/클라이언트 설계 원칙에 따른 소프트웨어/하드웨어 구성, 데이터베이스 구축을 통한 사용자의 빠른 검색, 분석시스템을 활용하여 단순 반복적인 계산을 컴퓨터에 의한 빠른 해석, 경보시스템 활용을 통한 효과적이고 단계적인 자동 우량 경보 시스템을 설계ㆍ구축하였다.

또한, 본 발명에서는 강우량 관측 시스템(전도형 우량계, 자료수집기)에 대한 자동화 관측현장, 중앙 데이터베이스 및 분석시스템, 웹 어플리케이션 및 웹 서비스 3가지로 분류하여 구축범위를 설정함과 동시에 모든 소프트웨어 설계방법은 UML(Unified Modeling Language) 방식을 적용함으로써 시스템 설계에 보다 체계적이고 확장성이 용이하도록 하였다.

본 발명에서 개발된 시스템의 특징 및 요구사항은 다음과 같다.

- 우량계, 자료수집기(데이터 로거), 전원공급장치, 케이블로 구성된 관측 시스템은 무인 관리로 운용되어야 한다.

- 우량계에 의해 측정된 데이터는 안정적으로 서버에 전달되어야 한다.

- 재해우려 지역에 대해 효율적인 경보시스템을 구축하기 위해서는 관측 데이터는 수초 안에 서버로 전달되어야 하며, 최종 사용자는 관측데이터 및 분석데이터를 실시간으로 인터넷을 통하여 전달받는다.

- 관측 데이터를 효과적으로 예ㆍ경보 시스템에 적용시키기 위해서는 확장이 용이하도록 한다. 분석된 정보는 상호 참조가 이루어 질 수 있으므로 다른 분석 시스템의 접근이 용이하도록 설계하고 구축한다. 다만, 분석 시스템의 전산학적인 접근은 본 발명에서 논외로 한다.

- 관측 데이터를 표 및 그래프로 표현하고, 자료실, 게시판, 컨설팅 등의 사용자 참여 위주의 인터페이스를 구축한다.

- 데이터의 추가, 수정, 삭제, 관람 등의 권한을 차별한다. 사용자의 오류 또는 의도적인 데이터 변경 등을 사전에 방지하기 위하여, 아이디에 따른 권한을 차별화하며, 이는 궁극적으로 데이터의 투명성을 보장받기 위함이다.

- 현 인터넷 관련 시스템 설계는 필수적으로 타 시스템과 연동을 고려해야만 차후에 다른 시스템과의 데이터 공유가 가능하므로, 기상청 또는 전자지도 시스템 등과의 연동을 위해서 XML을 통한 데이터 전송을 준비한다.

데이터베이스를 통한 관측 데이터 접근은 빠른 검색과 대량의 데이터 처리, 그리고 관측 데이터간 분석, 연동이 가능해짐으로써 관측 데이터의 재사용 및 활용효율을 증가시킬 수 있다. 또한, 즉각적인 확인이 가능하므로 재해예방을 위한 실시간 경보, 실시간 모니터링이 가능해진다.

우량 데이터와 같은 경우는 기상정보의 일부이기는 하나, 본 발명에서는 일반적인 기상 데이터베이스의 구축이 아니라, 철도연변 우량정보로부터 철도시설물의 단계적 재해 대책 수준을 분석 결정코자 하였기 때문에 새로이 데이터베이스를 설계하여야 한다.

따라서, 본 발명에 사용된 데이터베이스 스키마는 일반관측, 재해예방, 예ㆍ경보 시스템, 인터넷 서비스에 쉽게 적응될 수 있으며, 토목에서 사용되는 분석 메카니즘이 적용될 수 있도록 데이터베이스 구조를 도 10과 같이 최적화하였다.

서버의 각 구성요소들의 기능을 살펴보면 다음과 같다.

웹사용자, 서버 관리자로부터 전달받은 메시지는 서버측 메시지 생성기(메시지 큐 작성기)에 의해 자료수집기(32)의 메시지 큐 해독기로 전달된다.

그러면, 자료수집기(32)에서는 서버(33)측으로부터 전달받은 메시지가 유효한 메시지인지를 확인하고, 이를 쿼리 작성기로 보내어 자료수집기(32)가 사용자의 요구에 응답하도록 한다.

여기서, 현장 관측 관리자는 자료수집기(32)의 인터페이스(관측 프로그램 인터페이스)를 통하여 관측 데이터 측정과 자료수집기(32)의 스케줄, 자료수집기(32)의 정상 작동 유무, 설정, 변경 등이 가능하다.

이후, 자료수집기(32)의 쿼리 생성기에서는 사용자로부터 요구된 요구사항을 자료수집기(32)의 프로토콜에 맞추어 쿼리(Query)를 생성한다.

다음으로, 서버(33)의 데이터 해독기(메시지 큐 해독기)에서는 자료수집기(32)로부터 전달된 메시지를 해독한다. 이때, 만약 불안전하거나 잘못된 메시지가 전달되었을 경우 재요청한다.

상기에서, 자료수집기(32)는 자체 데이터베이스를 보유하며, 저장된 내용은 항상 서버측 데이터베이스와 같은 내용으로 저장되기 때문에 데이터의 무결성이 유지된다. 또한, 데이터 통신망 이상시 관측 데이터를 임시 저장하고 차후에 망 복구시 서버(33)측 데이터베이스에 누락된 데이터를 전달한다.

그리고, 서버(33)는 만약 자료수집기(32)에 문제가 생겼을 경우 복구 시나리오에 따라 자료수집기(32)에 복구 명령을 내린다(예를 들면, Reset, Retry, 강우량계 작동 유무 판단).

클라이언트 입장에서는, 중앙 프로그램으로 우량정보, 그래프, 보고서 등을 전달받아 최종 사용자에게 Flash UI를 통하여 도시될 수 있도록 한다.

사용자 UI는 사용자가 직관적으로 접근할 수 있도록 하며, 인터넷 웹페이지 접속만으로 모든 클라이언트 기능을 사용할 수 있도록 한다. 이때, 사용된 ActiveX 컨트롤은 접속시 AutoUpgrader에 의해 항상 최신 버전으로 유지시키도록 한다.

클라이언트 프로그램 예시 화면을 살펴보면 다음과 같다.

도 11은 전체적인 선로화면을 나타낸 것으로, 종합운영주체인 철도청 종합통제실(CTC)을 대상으로 하며 원하는 지역(강우량계 설치지역)을 선택하여 그 지역에 대한 강우정보를 실시간으로 파악할 수 있으며, 줌기능을 이용하여 관할지역 및 기상상황 악화시 요주의 개소를 확대하여 감시할 수 있는 기능도 제공한다. 또한, 본 발명에서는 범위에 포함하지 않은 레일온도, 기온 등의 정보도 추가 설치에 의해 운용이 가능할 수 있도록 시스템의 화면에 포괄하여 구축하고 있다.

도 12는 철도청의 지역관리사무소, 지역시설관리사무소 등의 중간관리주체와 시설관리분소 등의 최소단위운영주체를 대상으로 한 지역별 화면으로, 관할지역의 크고 작음에 따라 차이가 있으나, 강우량계 설치된 역사는 기본적으로 시간강우량과 누적강우량을 초기화면에서 확인할 수 있도록 개발되어 관할지역의 총괄강우지표를 제시하며, 특히 강우량계 설치역을 선택함에 의해 특정지역의 국지강우정보 및 상황을 그래프와 도표로 세분하여 제공하는 것이 가능하다. 또한, 각 분소에서는 관할역에 대한 강우정보창을 이용하여 화면상에서 실시간으로 수집된 강우량 데이터를 확인할 수 있다.

도 13은 각 지역에 대한 강우량정보화면으로서, 현재의 강우량 변화와 경계우량 초과에 따른 경계발령, 열차서행, 열차정지 등 단계별 열차운전규제를 나타내는 대표적인 화면이다. 또한, 강우량이 경계우량을 초과할 시에는 경고창이 자동으로 팝업(Pop-up)되어 현재의 시간우량, 누적우량, 경계우량 등 강우 상황과 열차안전확보를 위한 재해 대비 상황에 대한 정보를 CTC와 관할 시설관리사무소ㆍ분소에 자동으로 제공하며, 경계우량을 초과하는 강우시 담당당직자 및 지역 철도방재대책 책임자 등을 미리 설정하여 경보를 전달하여 확인 및 조치가 가능하게 되어 있다.

도 14는 지역별 상이한 경계우량설정 기능 화면으로, 지역적ㆍ기후적 특성을 반영하는 국지적인 강우지표를 고려하여 경계우량을 설정할 수 있으며, 시간강우량이 일정치보다 작은 강우가 지속되는 경우에 대해서도 경계우량을 설정해 줌으로써 과도한 열차운전통제를 피할 수 있다. 또한, 강우에 대한 지반의 변화 특성에 따라 경계우량을 설정하므로, 성토, 절토 사면 및 노반을 구성하는 토질의 특성을 고려할 수 있다.

도 15는 경고 대상자에 대한 정보를 입력하는 화면으로, 대상자의 변경ㆍ추가가 가능하며, 경계우량 설정에 의해 경계치 도달시 실무 담당자의 휴대 전화로 문자메세지ㆍe-mail 전송 기능을 보여주는 화면이다.

도 16은 누적강우량에 대한 화면으로, 각 지역에 대한 누적강우량 및 적정 통계 처리하여 제공된 강우 정보를 확인할 수 있다

우량계(31)로부터 얻어진 관측 데이터는 서버(33)의 분석 프로그램에 의해 실시간으로 분석되고, 이는 다시 메일, 로그파일, 팝업창(36), 경보창(37), SMS(38) 등을 통하여 사용자에게 전달된다. 특히, 열차의 운행 속도 규제를 위한 단계적인 경보 조치내용은 신속하게 SMS를 통하여 전달되므로 측정에서 예ㆍ경보까지가 동시에 일어날 수 있다.

본 발명에서의 중요 과제 중 하나는 최종 사용자가 관측 데이터를 신속하고 정확하게 전달받을 수 있도록 하는 것이다. 이는 곧 관측데이터, 분석데이터, 경보방송 등을 실시간으로 사용자가 접근할 수 있어야 함을 의미하고, 이때 전체 데이터 흐름을 파악하고 그 흐름을 프로그램 설계시부터 적용시켜야 함은 당연하다.

본 발명에서 모든 데이터의 흐름은 객체간 양방향 통신이 가능하고 서로에 대해 독립적일 수 있도록 설계하여, 각각의 하부 시스템들이 발생하는 데이터는 다른 하부 시스템간에 통신을 할 수 있다. 즉, 최종 사용자는 현장 관측 시스템에 명령을 내릴 수 있고, 현장 관측 시스템(우량계, 자료수집기)은 이 요구에 즉각 반응하고 처리할 수 있도록 하며, 중앙 데이터베이스 또한 최종 사용자의 요구에 항상 반응할 수 있도록 서버측 기술을 구현한 것이다.

본 발명의 웹기반 자동 우량 측정 시스템의 특징을 요약하면 다음과 같다.

- 관측개소 및 지역별 시간강우량 및 누적강우량에 대한 실시간 정보 및 이력 정보에 대한 그래프 표시 기능

- 지역별로 상이한 경계우량 설정기능

- 온도에 대한 현황 및 이력에 대한 정보

- 경계우량 설정에 의해 경계치 도달시 환경설정에 의해 실무 담당자 휴대 전화로 문자메세지ㆍe-mail 전송 기능

- 수집/저장데이터의 기간별, 지역별, 형태별 등의 필요조건 데이터로 처리 및 출력 기능

- 기상정보시스템의 추가 설정 기능 : 지진, 기온, 수위, 경로, 풍향, 풍속 등

이와 같은 시스템을 통해 각 관할 지역 및 근접지역에 대한 신뢰성있는 우량 정보를 웹검색기능을 통해서 실시간으로 제공함으로써 공간적ㆍ시간적 제약을 벗어나 강우에 대한 정보를 공유할 수 있으며, 일반 승객들에게도 인터넷 검색을 통해 강우에 대한 철도 방재 정보를 실시간으로 제공받을 수 있다.

본 발명은 강우시 선로 유실 및 사면 방재를 위한 철도의 자동 우량 측정 시스템을 보인 것으로, 각 지역에서 발생하는 실시간 강우정보를 통신회선을 통해 철도청 CTC에서 수집ㆍ처리함으로써 통합적인 우량정보 관리가 가능하고, 각 관할 지역으로 기상정보를 온라인으로 제공함으로써 신속하고 세밀한 철도 재해 대응이 가능하다.

비록, 타 부처에서 운영하고 있는 강우 및 수위에 대한 기상 정보는 설치 위치와 감시 대상에 있어 다소 차이가 있지만, 강우가 철도 노선에 미치는 기상변화를 보다 정확히 예측하고, 재해 발생된 개소의 내력과 강우량 등의 기상정보와의 상관성 분석으로 국내 현실에 맞는 운전규제기준을 설정하기 위해서는 타 부처와 상호 연계하여 기상정보 수집ㆍ분석ㆍ저장할 필요성이 있다. 즉, 타 부처에서 운영하고 있는 강우량계 및 수위계로부터 선로 근접지역 및 하천에 대한 실시간 강우 정보 및 수위 정보를 수집하고 비교 분석함으로써 보다 정확하고 체계적인 강우정보 시스템을 구축할 수 있다.

즉, 철도청의 자동 우량 측정 시스템을 메인시스템으로 하고 기상정보 시스템을 운영하고 있는 타 기관과 연계하여, 선로변 근접 지역의 강우량, 하천 수위, 유량, 홍수위 등 기상관련 정보를 실시간으로 수집ㆍ관리함으로써 철도 재해 대책에 활용할 수 있다. 특히, 기상청으로부터 1차적인 기상예보를 통해 강우 지역을 미리 선정하고 2차적으로 선정된 지역 및 근접 지역에 대해 집중적으로 강우 및 수위를 감시함으로써 보다 효율적으로 철도 재해를 방지할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명은, 다음과 같은 효과들을 갖는다.

본 발명은 현재 최소 10km ~ 최대 100km 간격으로 설치되어 있는 우량계를 평균 13km간격으로 추가 설치함으로써 선로연변의 국지성 집중호우에 대한 강우량 측정이 가능하며, 운전규제 구간, 경비순회구간을 최적화할 수 있는 효과가 있다.

특히, 본 발명은 웹기반으로 실시간 강우량을 자동으로 측정ㆍ전송ㆍ수집하며, 측정된 데이터를 텍스트와 그래프로 선로변의 강우 상황을 수시로 파악할 수 있고, 철도청 강우정보의 통합 및 지역적 관리가 가능하며, 일선 관리자에게 실시간 강우정보를 제공할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명은 철도 연변의 우량정보의 데이터베이스화를 통한 예ㆍ경보 기능과 경계우량 설정에 의해 신속한 경보 발령 및 해제를 시행함으로써 열차정상운행, 경계발령, 열차서행, 열차 정지 등 강우 상황에 따른 합리적인 열차의 운전규제가 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 경계우량 설정 기능에 의해 지역적ㆍ기후적 특성을 반영하는 국지적인 강우지표를 고려하여 경계우량을 설정할 수 있으며, 성토, 절토 사면 및 노반을 구성하는 토질의 특성 등을 고려한 강우에 대한 지반의 변화 특성에 따라 경계우량을 설정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 본 시스템을 타 기관이 보유하고 있는 기상 및 수위 정보와 공유하여 활용될 경우, 선로변 근접 지역의 강우로 인한 하천 유량 및 수위 증가에 따른 재해를 미연에 방지할 수 있으며, 우리나라 지형적 특성에 따른 기상변화에 보다 효율적으로 대처할 수 있으며, 기상관측용 기기 설치 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 강우시 열차운전규제를 보다 신속하고 정확히 실시하게 되어, 철도 방재 대책수립에 한층 기여할 수 있으며, 인터넷을 통해 강우에 대한 철도 방재 정보를 일반 승객들에게 실시간으로 제공함으로써 대국민의 신뢰도를 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 우량 측정 시스템에 있어서,

   선로별 기점을 기준으로 선로연변에 설치되되, 지형별ㆍ구간별 강우정보를 실시간으로 수집하기 위한 우량측정수단;

   상기 우량측정수단과 쌍(pair)으로 형성되며, 상기 우량측정수단에서 측정된 지형별ㆍ구간별 강우정보를 저장한 후, 주기적 혹은 요청시마다 실시간으로 상기 지형별ㆍ구간별 강우정보를 기상학적 물리량으로 변환하여 강우량 보고 데이터 포맷에 따라 인터넷 통신 프로토콜을 통해 전송하기 위한 자료수집수단; 및

   상기 인터넷 통신 프로토콜을 통해 전송되는 각 지형별ㆍ구간별 강우정보를 실시간으로 취합하여 통합 및 지역적으로 관리ㆍ분석한 후, 강우가 노선에 미치는 기상변화를 예측하고, 재해 발생된 개소의 내력과 기상정보와의 상관성 분석으로 강우상황에 따른 열차운전규제기준을 설정하고, 경계우량 이상의 강우시 단계적으로 경보를 발령하되, 각 지형별ㆍ구간별 강우정보의 분석 결과에 따라 선로변의 강우상황(관측개소 및 지역별 시간강우량 및 누적강우량에 대한 실시간 정보 및 이력정보 포함)을 시설관리사무소/지역관리사무소 및/또는 철도청 종합통제실(CTC)에 자동으로 보고하고, 경계우량 설정에 의해 경계치 도달시(즉, 경계우량을 초과하는 강우시) 열차의 운행 속도 규제를 위한 단계적인 경보 조치내용(경계발령, 열차서행, 열차정지)을 기 설정된 관리자에게 공지의 통신수단을 통해 알리는 통합분석수단

   을 포함하는 웹기반 자동 우량 측정 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 공지의 통신수단은,

   팝업(pop-up)창, 이메일(e-mail), 로그파일, 경보창, 휴대 전화의 단문메시지(SMS) 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 웹기반 자동 우량 측정 시스템.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 철도청 종합통제실(CTC)에서는,

   각 지역에서 발생하는 실시간 강우정보를 통신회선을 통해 수집ㆍ처리함으로써 통합적인 우량정보 관리가 가능하고, 각 관할 지역으로 기상정보를 온라인으로 제공함으로써, 신속하고 세밀한 철도 재해 대응이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 웹기반 자동 우량 측정 시스템.
5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 통합분석수단은,

   현재의 강우량 변화와 경계우량 초과에 따른 경계발령, 열차서행, 열차정지와 같이 단계별 열차운전규제를 제공하며, 강우량이 경계우량을 초과할 시에는 경고창이 자동으로 팝업(Pop-up)되어 현재의 시간우량, 누적우량, 경계우량에 관한 강우 상황과 열차안전확보를 위한 재해 대비 상황에 대한 정보를 상기 철도청 종합통제실(CTC)과 관할 시설관리사무소ㆍ분소에 자동으로 제공하며, 경계우량을 초과하는 강우시 경보를 기 설정된 관리자에게 전달하여 확인 및 조치가 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 웹기반 자동 우량 측정 시스템.
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 통합분석수단은,

   인터넷 검색을 통해 접속된 사용자에게 강우에 대한 철도 방재 정보를 실시간으로 제공하는 것을 특징으로 하는 웹기반 자동 우량 측정 시스템.

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