KR100849686B1 - 지피에스를 이용한 시설물 변형 감지시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 항만이나 공항, 교량 등과 같은 대규모 시설물의 변형을 지속적으로 감시할 수 있도록 된 지피에스를 이용한 시설물 변형 감지시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 지피에스를 이용한 시설물 변형 감지시스템은 변형을 감시하고자 하는 위치에 설치된 감지장치(30)에 레이저가 수신되는 위치의 변화에 따라, 감지장치(30)가 설치된 위치의 높이변화를 감시하므로써, 지속적으로 시설물(1)의 변형을 감지할 수 있으며, 세척장치(40)를 이용하여 자동으로 투광창(21a,31a)을 세척하므로써, 이물질에 의해 투광창(21a,31a)이 오염되어, 레이저가 투광창(21a,31a)을 잘 투과하지 못하게 되는 것을 막을 수 있는 장점이 있다.

Description

지피에스를 이용한 시설물 변형 감지시스템{surveying system}
본 발명은 항만이나 공항, 교량 등과 같은 대규모 시설물의 변형을 지속적으로 감시할 수 있도록 된 지피에스를 이용한 시설물 변형 감지시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 항만이나 공항, 교량 등과 같은 대규모 시설물의 경우, 하중에 의해 발생되는 지형변화 등에 의해 변형이 발생되므로, 지속적으로 시설물의 변형을 감시하여야 한다. 특히, 침하의 경우, 시설물의 안전에 악영향을 미치므로, 지속적으로 감시하여야 한다.
이러한 경우, 데오돌라이트 등을 이용하여 시설물 각 부분의 높이변화를 측정하여, 침하를 비롯한 시설물의 변형을 감시하고 있으나, 이러한 경우, 시간 및 비용이 많이 소요되며, 매우 번거로운 문제점이 있었다.
한편, 최근에는 정지궤도에 떠있는 정지위성을 이용하여 좌표를 측정하는 지피에스 수신기를 이용하여 시설물의 변형을 감지하는 방법이 개발되어 사용되고 있으나, 이러한 지피에스 수신기는 경도, 위도상의 좌표는 비교적 정확히 측정할 수 있는 반면, 높이를 측정할 경우, 정확도가 떨어지는 문제점이 있었다. 따라서, 지피에스 수신기만을 이용하여 시설물의 변형을 정확히 감지하기에는 부족하였다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 지피에스 수신기와 레이저측정장치를 이용하여 시설물의 변형을 지속적으로 감시할 수 있도록 된 지피에스를 이용한 시설물 변형 감지시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상면에 수직회전축(11)이 구비되며 하측에는 레그(12)가 구비되어 측정기준점에 설치되는 지지대(10)와;
상기 지지대(10)의 수직회전축(11)에 수평방향으로 회전가능하게 설치되며 둘레면에 투광창(21a)이 구비된 제1 케이스(21)와, 상기 제1 케이스(21)에 구비되며 제1 케이스(21)의 설치위치를 측정하여 측정된 제1 케이스(21)의 좌표데이터를 출력하는 제1 지피에스 수신기(22)와, 상기 제1 케이스(21)에 구비되어 제1 케이스(21)를 수평방향으로 회전시키는 제1 구동장치(23)와, 상기 제1 케이스(21)의 내부에 상하방향으로 회동가능하게 설치된 레이저발생장치(24)와, 상기 레이저발생장치(24)에 연결되어 레이저발생장치(24)를 상하방향으로 회동시키는 제2 구동장치(25)와, 상기 레이저발생장치(24)에 구비되어 레이저발생장치(24)의 기울기를 측정하는 기울기측정장치(26)와, 상기 레이저발생장치(24)에 구비되어 레이저발생장치(24)의 방위각을 측정하는 방위각측정장치(27)와, 상기 제1 지피에스 수신기(22)와 기울기측정장치(26)와 방위각측정장치(27)와 레이저발생장치(24)와 제1 및 제2 구동장치(23,25)에 연결된 제어부(28)와, 상기 제어부(28)에 연결된 무선송수신기(29)를 포함하여 구성된 메인측정장치(20)와;
둘레면에 투광창(31a)이 구비된 제2 케이스(31)와, 상기 제2 케이스(31)에 구비되며 제2 케이스(31)의 설치위치를 측정하여 측정된 제2 케이스(31)의 좌표데이터를 출력하는 제2 지피에스 수신기(32)와, 패널(33a)에 복수개의 위치검출소자(PSD,position sensitive device,33b)를 장착하여 상기 레이저발생장치(24)에서 출력된 레이저를 수신할 수 있도록 구성되며 상기 레이저발생장치(24)를 향하도록 상기 제2 케이스(31)의 내부에 장착되는 레이저수신기(33)와, 상기 레이저수신기(33)에 연결되어 레이저가 수신되는 위치를 연산하여 수광위치데이터를 출력하는 연산부(34)와, 상기 연산부(34)와 제2 지피에스 수신기(32)에 연결되어 연산부(34)에서 출력된 수광위치데이터와 제2 지피에스 수신기(32)에서 출력된 좌표데이터를 무선출력하는 무선송신기(35)를 포함하여 구성되며, 시설물(1)의 변형을 감시하고자 하는 위치에 설치되는 감지장치(30)와;
수도관에 연결되며 중간부에 전자제어밸브(42a)가 구비된 급수파이프(42)와, 상기 급수파이프(42)에 연결되며 상기 메인측정장치(20)와 감지장치(30)의 제1 및 제2 케이스(21,31) 외부에 투광창(21a,31a)을 향하도록 설치된 분사노즐(43)과, 상기 투광창(21a,31a)의 양측에 위치되도록 제1 및 제2 케이스(21,31)의 외부면에 상하방향으로 설치된 한쌍의 가이드레일(44)과, 상기 가이드레일(44)에 승강가능하게 설치되며 투광창(21a,31a) 외부면에 밀착되는 와이퍼(45)와, 상기 와이퍼(45)에 연결되어 와이퍼(45)를 승강시키는 승강구동기구(46)와, 상기 승강구동기구(46)와 전자제어밸브(42a)에 연결된 세척제어부(47)로 구성되어, 상기 투광창(21a,31a)의 외 부면을 닦아낼 수 있도록 된 세척장치(40)와;
상기 메인측정장치(20)의 무선송수신기(29)에서 출력되는 데이터를 수신하는 무선 수신기(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조로 되어있다.
본 발명에 따른 지피에스를 이용한 시설물 변형 감지시스템은 변형을 감시하고자 하는 위치에 설치된 감지장치(30)에 레이저가 수신되는 위치의 변화에 따라, 감지장치(30)가 설치된 위치의 높이변화를 감시하므로써, 지속적으로 시설물(1)의 변형을 감지할 수 있으며, 세척장치(40)를 이용하여 자동으로 투광창(21a,31a)을 세척하므로써, 이물질에 의해 투광창(21a,31a)이 오염되어, 레이저가 투광창(21a,31a)을 잘 투과하지 못하게 되는 것을 막을 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1내지 도 10에 의하면, 본 발명에 따른 지피에스를 이용한 시설물 변형 감지시스템은 측정기준점에 설치되는 지지대(10)와, 상기 지지대(10)에 설치되는 메인측정장치(20)와, 시설물(1)의 변형을 감시하고자 하는 위치에 설치되는 감지장치(30)와, 상기 메인측정장치(20) 및 감지장치(30)에 구비된 세척장치(40)와, 상기 메인측정장치(20)와 무선데이터통신하는 무선 수신기(50)로 이루어진다.
상기 지지대(10)는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 상면에 수직회전축(11)이 구비되며 하측에는 레그(12)가 구비되어 지면(2)에 고정설치할 수 있도록 된 것으로, 측정기준점, 즉, 시설물(1)로부터 이격되어 시설물(1)의 하중 등에 영향을 받지 않는 지점의 지면(2)에 고정설치된다.
상기 메인측정장치(20)는 도 2내지 도 5에 도시한 바와 같이, 지지대(10)에 수평방향으로 회전가능하게 설치된 제1 케이스(21)와, 상기 제1 케이스(21)에 구비된 제1 지피에스 수신기(22)와, 상기 제1 케이스(21)에 연결되어 제1 케이스(21)를 수평방향으로 회전시키는 제1 구동장치(23)와, 상기 제1 케이스(21)의 내부에 상하방향으로 회동가능하게 설치된 레이저발생장치(24)와, 상기 레이저발생장치(24)에 연결되어 레이저발생장치(24)를 상하방향으로 회동시키는 제2 구동장치(25)와, 상기 레이저발생장치(24)에 구비되어 레이저발생장치(24)의 기울기를 측정하는 기울기측정장치(26)와, 상기 레이저발생장치(24)에 구비되어 레이저발생장치(24)의 방위각을 측정하는 방위각측정장치(27)와, 상기 제1 지피에스 수신기(22)와 기울기측정장치(26)와 방위각측정장치(27)와 레이저발생장치(24)와 제1 및 제2 구동장치(23,25)에 연결된 제어부(28)와, 상기 제어부(28)에 연결된 무선송수신기(29)로 이루어진다.
상기 제1 케이스(21)는 둘레면에는 투광창(21a)이 구비된 것으로, 상기 지지대(10)의 상단에 구비된 수직회전축(11)에 결합되어 수평방향으로 회전될 수 있도록 설치된다. 이때, 상기 투광창(21a)은 상하로 충분히 길게 형성되어, 상기 레이저발생장치(24)가 제1 케이스(21)의 내부에서 상하로 충분히 회동되어도, 레이저발 생장치(24)에서 출력된 레이저가 투광창(21a)을 통해 외부로 발사될 수 있도록 구성된다. 또한, 상기 투광창(21a)은 제1 케이스(21)에 형성된 개구부(21c)에 레이저가 저항없이 투과될 수 있는 투명한 유리재질의 패널(21d)을 끼워 이루어지며, 제1 케이스(21)의 내부에는 상기 레이저발생장치(24)가 설치되는 거치대(21b)가 구비된다.
상기 제1 지피에스 수신기(22)는 상기 제1 케이스(21)의 상면중앙부에 고정설치되는 것으로, 제1 케이스(21)의 설치위치를 측정하여 측정된 제1 케이스(21)의 좌표데이터, 즉, 메인측정장치(20)의 좌표데이터를 상기 제어부(28)로 출력한다.
상기 제1 구동장치(23)는 상기 제1 케이스(21)의 내부에 구비된 구동모터로서. 상기 수직회전축(11)에 연결되어 제어부(28)의 제어신호에 따라 구동되어 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 케이스(21)를 수평방향으로 회전시키는 기능을 한다.
상기 레이저발생장치(24)는 길이가 긴 통형상으로 구성되어 전방에 구비된 렌즈를 통해 레이저를 출력할 수 있도록 된 것으로, 양측에 구비된 수평힌지축(24a)이 제1 케이스(21) 내부의 거치대(21b) 양측에 연결되어, 상하방향으로 회동가능하게 설치된다. 이때, 상기 레이저발생장치(24)는 He-Ne 레이저를 이용하며, 제1 케이스(21)의 투광창(21a)을 통해 외부로 레이저를 발사할 수 있도록 설치된다.
상기 제2 구동장치(25)는 상기 제1 케이스(21)의 내부에 구비된 구동모터로서, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 레이저발생기(24)의 수평힌지축(24a)에 연결되어, 제어부(28)의 제어신호에 따라 구동되어 레이저발생장치(24)를 상하방향으로 회동시키는 기능을 한다.
상기 기울기측정장치(26)는 상기 레이저발생장치(24)의 일측에 구비되어 레이저발생장치(24)의 기울기를 측정하고 측정된 기울기데이터를 출력한다.
상기 방위각측정장치(27)는 상기 레이저발생장치(24)의 일측에 구비된 전자식 나침반을 이용하는 것으로, 레이저발생장치(24)의 방위각, 즉, 정북방향을 기준으로 레이저발생장치(24)가 향하는 방향의 각도를 계산하여, 측정된 방위각데이터를 출력하는 기능을 한다.
상기 제어부(28)는 상기 제1 지피에스 수신기(22)에서 출력된 제1 케이스(21)의 좌표데이터와, 상기 기울기측정장치(26)에서 출력된 기울기데이터, 상기 방위각측정장치(27)에서 출력된 방위각데이터, 후술하는 제2 지피에스 수신기(32)에 의해 측정되어 무선송수신기(29)를 통해 수신된 제2 케이스(31)의 좌표데이터를 수신하여 메모리(28a)에 저장하며, 상기 제1 및 제2 구동장치(23,25)의 작동을 제어하여 레이저발생장치(24)의 방위각 및 상하방향 각도를 조절함과 동시에, 상기 레이저발생장치(24)를 on-off 제어한다.
상기 무선송수신기(29)는 후술하는 감지장치(30)의 무선송신기(35)와, 무선 수신기(50)와 데이터통신가능하게 구성되어, 수신된 데이터를 제어부(28)로 출력하고, 제어부(28)에서 출력된 데이터를 무선 수신기(50)로 송신하는 기능을 한다.
상기 감지장치(30)는 도 6에 도시한 바와 같이, 둘레면에 투광창(31a)이 구비된 제2 케이스(31)와, 상기 제2 케이스(31)에 구비되며 제2 케이스(31)의 설치위치를 측정하여 측정된 제2 케이스(31)의 좌표데이터를 출력하는 제2 지피에스 수신기(32)와, 상기 레이저발생장치(24)를 향하도록 상기 제2 케이스(31)의 내부에 장착되는 레이저수신기(33)와, 상기 레이저수신기(33)에 연결된 연산부(34)와, 상기 연산부(34)와 제2 지피에스 수신기(32)에 연결된 무선송신기(35)로 이루어져, 시설물(1)의 변형을 감시하고자 하는 위치, 즉, 시설물(1) 전체에서, 변형의 가능성이 높은 위치의 상면에 고정설치된다.
상기 제2 케이스(31)는 시설물(1)에 고정되는 레그부(31b)가 하단에 구비된 것으로, 투광창(31a)이 상기 메인측정장치(20)를 향하도록 시설물(1)에 고정설치된다. 상기 투광창(31a)은 제2 케이스(31)의 측면에 형성된 개구부(31c)에 레이저가 저항없이 투과될 수 있는 투명한 유리재질의 패널(31d)을 끼워 이루어진다.
상기 제2 지피에스 수신기(32)는 상기 제2 케이스(31)의 상면 중앙부 고정설치되는 것으로, 제2 케이스(31)의 설치위치를 측정하여 측정된 제2 케이스(31)의 좌표데이터, 즉, 측정장치의 좌표데이터를 상기 무선송신기(35)로 출력한다.
상기 레이저수신기(33)는 도 7에 도시한 바와 같이, 패널(33a)에 복수개의 위치검출소자(PSD,position sensitive device,33b)를 장착하여 상기 레이저발생장치(24)에서 출력된 레이저를 수신할 수 있도록 구성되며, 상기 투광창(31a)을 향하도록 제2 케이스(31)의 내부에 설치되어, 투광창(31a)을 통과한 레이저가 위치검출소자(33b)에 조사될 수 있도록 구성된다. 상기 위치검출소자(33b)는 통상 포토쎌(photo cell)로 불리는 것으로 레이저가 주사되면 영상신호를 출력한다. 이때, 상기 레이저수신기(33)는 상기 제2 지피에스 수신기(32)의 설치위치의 하부에 위치되도록 설치되어, 상기 레이저발생장치(24)가 제2 지피에스 수신기(32)에 의해 수신된 좌표데이터에 따라 방향을 설정하면, 레이저가 자동적으로 레이저수신기(33)에 조사되도록 구성된다. 이때, 상기 투광창(31a)과 레이저수신기(33)는 최대한 넓은 면적을 갖도록 구성된다.
상기 연산부(34)는 상기 레이저수신기(33)의 위치검출소자(33b)에서 출력된 영상신호를 분석하여, 레이저가 수신된 위치, 특히, 상하방향의 위치를 연산하는 것으로, 연산된 수광위치데이터는 상기 무선송신기(35)로 출력된다.
상기 무선송신기(35)는 연산부(34)에서 출력된 수광위치데이터와 제2 지피에스 수신기(32)에서 출력된 제2 케이스(31)의 좌표데이터를 무선출력하여, 상기 메인측정장치(20)의 무선송수신기(29)를 통해 수신할 수 있도록 한다.
이때, 상기 메인측정장치(20)의 제어부(28)는 전술한 제1 케이스(21)의 좌표데이터와 기울기데이터와 방위각데이터와 제2 케이스(31)의 좌표데이터와, 수광위치데이터 등을 상호 연산하여, 상기 메인측정장치(20)와 상기 감지장치(30)를 연결하는 직선이 메인측정장치(20)의 정북방향에 대해 몇시방향을 향하는지를 나타내는 상대방위각(θ), 시설물(1)의 변형에 따른 감지장치(30)의 상하위치변동량을 의미하는 상하위치변동값을 계산하여, 메모리(28a)에 저장하거나 무선송수신기(29)를 통해 무선송출하는 기능을 한다.
상기 세척장치(40)는 도 8내지 도 10에 도시한 바와 같이, 수도관에 연결되며 중간부에 전자제어밸브(42a)가 구비된 급수파이프(42)와, 상기 급수파이프(42)에 연결되며 상기 메인측정장치(20)와 감지장치(30)의 제1 및 제2 케이스(21,31) 외부에 투광창(21a,31a)을 향하도록 설치된 분사노즐(43)과, 상기 투광창(21a,31a)의 양측에 위치되도록 제1 및 제2 케이스(21,31)의 외부면에 상하방향으로 설치된 한쌍의 가이드레일(44)과, 상기 가이드레일(44)에 승강가능하게 설치되며 투광창(21a,31a) 외부면에 밀착되는 와이퍼(45)와, 상기 와이퍼(45)에 연결되어 와이퍼(45)를 승강시키는 승강구동기구(46)와, 상기 승강구동기구(46)와 전자제어밸브(42a)에 연결된 세척제어부(47)로 구성되어, 상기 투광창(21a,31a)의 외부면을 닦아낼 수 있도록 구성된다.
상기 분사노즐(43)은 상기 메인측정장치(20)의 제1 케이스(21) 외부면과 감지장치(30)의 제2 케이스(31) 외부면에, 각각의 투광창(21a,31a)을 향하도록 설치되어, 급수파이프(42)를 통해 공급된 물을 투광창(21a,31a)의 외부면을 향해 분사한다.
상기 와이퍼(45)는 고무재질의 바형상으로 구성되며, 양단이 상기 가이드레일(44)에 승강가능하게 결합되며 투광창(21a,31a)을 수평방향으로 가로지르도록 설치되어 투광창(21a,31a)의 전면에 밀착되는 것으로, 승강시 투광창(21a,31a)에 묻은 물기와 이물질을 닦아 하측으로 밀어낼 수 있도록 구성된다. 상기 승강구동기구(46)는 가이드레일(44)의 상하단에 구비된 한쌍의 풀리(46a)와, 일측의 풀리(46a)에 연결된 구동모터(46b)와, 상기 풀리(46a)에 걸려지며 상기 와이퍼(45)의 일단에 연결된 벨트(46c)로 구성되어, 구동모터(46b)로 풀리(46a)를 회전시켜 벨트(46c)를 구동하므로써, 와이퍼(45)를 승강시킬 수 있다.
상기 세척제어부(47)는 상기 승강구동기구(46)의 구동모터(46b)와 전자제어밸브(42a)에 연결되어, 미리 설정된 시간마다 상기 세척제어밸브(42a)와 승강구동기구(46)를 구동시켜, 투광창(21a,31a)의 외부면에 물을 분사함과 동시에 와이퍼(45)를 승강시켜 투광창(21a,31a)의 외부면에 묻은 이물질을 제거할 수 있도록 구성된다.
상기 무선 수신기(50)는 디스플레이수단이 구비되어, 상기 메인측정장치(20)의 무선송수신기(29)에서 출력된 상하위치변동값데이터를 수신하여 디스플레이하므로써, 무선 수신기(50)를 소유한 작업자가 각 감지장치(30)의 상하위치변화를 확인할 수 있도록 한다.
이와같이 구성된 지피에스를 이용한 시설물 변형 감지시스템의 작용을 설명하면 다음과 같다.
우선, 도 1 및 도 11에 도시한 바와 같이, 미리 설정된 측정기준점에 지지대(10)를 매설하고, 메인측정장치(20)를 상기 지지대(10)의 상단에 장착하고, 시설물(1)의 변형을 감시하고자 하는 위치에 감지장치(30)를 고정설치한다. 이때, 감지장치(30)는 투광창(31a)이 메인측정장치(20)를 향하도록 설치된다.
그리고, 작업자가, 감지장치(30)와 메인측정장치(20)를 on 시키면, 감지장치(30)는 제2 지피에스 수신기(32)를 이용하여 제2 케이스(31)의 좌표를 측정하고, 측정된 좌표데이터를 무선송신기(35)를 통해 상기 메인측정장치(20)의 제어부(28)로 송신한다.
이때, 상기 메인측정장치(20)의 제어부(28)는 제1 지피에스 수신기(22)에서 출력된 제1 케이스(21)의 좌표데이터와, 제2 지피에스 수신기(32)에 의해 측정되어 무선송수신기(29)에 의해 수신된 제2 케이스(31)의 좌표데이터를 수신하여 연산하므로써, 메인측정장치(20)와 감지장치(30)의 상대위치를 계산하고, 계산된 상대위치를 근거로, 메인측정장치(20)를 중심으로 한 감지장치(30)의 상대방위각(θ)을 연산하여, 계산된 감지장치(30)의 상대방위각데이터를 메모리(28a)에 저장한다. 이때, 일반적인 지피에스 수신기에 의해 측정되는 좌표데이터에는 위도와 경도데이터가 포함되므로, 제1 및 제2 지피에스 수신기(22,32)에서 출력된 좌표데이터를 이용하여 상대방위각(θ)을 계산할 수 있다.
그리고, 상기 제어부(28)는 메모리(28a)에 저장된 감지장치(30)의 상대방위각데이터에 따라, 제1 구동장치(23)를 작동시켜, 도 11에 도시한 바와 같이, 제1 케이스(21)와 레이저발생장치(24)가 감지장치(30)의 방위를 향하도록 수평방향으로 회동시킨다. 이때, 상기 제어부(28)는 상기 방위각측정장치(27)를 이용하여 레이저발생장치(24)의 방위각을 피드백하므로써, 레이저발생장치(24)의 방위각이 메모리(28a)에 저장된 상대방위각데이터와 정확히 일치되어 레이저발생장치(24)가 감지장치(30)의 방향을 정확히 향하도록 한다. 그리고, 상기 제어부(28)는 도 12의 (a)에 도시한 바와 같이, 레이저발생장치(24)를 on시키고, 상기 제2 구동장치(25)를 제어하여 레이저발생장치(24)를 상하방향으로 회동되도록 함과 동시에, 감지장치(30)에서 출력되는 수광위치데이터를 수신하여, 레이저발생장치(24)에서 출력된 레이저가 레이저수신기(33)의 정 중앙부에 조사되면, 상기 기울기측정장치(26)를 이용하여 레이저발생장치(24)의 기울기를 측정하고, 출력된 기울기데이터를 메모리(28a)에 저장하므로써, 하나의 감지장치(30)에 구비된 레이저수신기(33)의 정중앙에 레이저를 조사하기 위한 상대방위각데이터와 기울기데이터를 수집하고, 이를 세팅값으로 하여 메모리(28a)에 저장한다.
그리고, 상기 제어부(28)는 메모리(28a)에 저장된 세팅값인 상대방위각데이터와 기울기데이터에 따라 레이저발생장치(24)의 방위각 및 기울기를 조절하여, 감지장치(30)의 레이저수신기(33)에 레이저를 발사한다. 그리고, 감지장치(30)의 연산부(34)는 레이저수신기(33)에서 출력되는 신호를 수신하여 레이저의 상하위치를 나타내는 수광위치데이터를 출력하고 무선송신기(35)를 통해 메인측정장치(20)의 제어부(28)로 전송하며, 메인측정장치(20)의 제어부(28)는 수신된 수광위치데이터를 메모리(28a)에 저장한 후, 저장된 수광위치데이터를 반복연산하여 상기 감지장치(30)의 상하위치에 변동이 있는지를 계산하고, 계산된 감지장치(30)의 상하위치변동값을 무선송수신기(29)를 통해 무선송출한다.
이때, 상기 레이저발생장치(24)는 세팅단계에서 입력된 상대방위각데이터와 기울기데이터에 따라 방위와 기울기가 조절되어, 감지장치(30)의 상하위치가 변동되지 않는 한 레이저발생장치(24)에서 출력된 레이저는 항상 감지장치(30)의 레이저수신기(33) 중앙부에 조사된다.
그리고, 상기 메인측정장치(20)는 시설물(1)의 하중 등에 의해 영향을 받지 않는 미리 설정된 측정기준점에 고정되고, 상기 감지장치(30)는 시설물(1)에 설치되어 시설물(1)의 변형시 시설물(1)과 함께 승강된다.
따라서, 시설물(1)이 변형되어 감지장치(30)가 승강될 경우, 도 12의 (b)에 도시한 바와 같이, 레이저발생장치(24)에서 출력된 레이저가 감지장치(30)의 레이저수신기(33) 중앙부에서 상측 또는 하측에 조사되며, 상기 연산부(34)는 레이저가 조사된 수광위치데이터를 제어부(28)로 전송하고, 제어부(28)는 지속적으로 수신된 감지장치(30)의 수광위치데이터를 연산하여, 감지장치(30)가 하강되는 거리를 계산하므로써, 감지장치(30)가 설치된 부위의 변형상태를 나타내는 상하변동값을 간접적으로 연산할 수 있다.
그리고, 상기 제어부(28)는 연산된 상하변동값데이터를 무선송수신기(29)를 통해 무선출력하고, 작업자는 무선 수신기(50)에 수신된 상하변동값데이터를 확인하여, 감지장치(30)가 설치된 시설물(1)의 변형을 감지할 수 있다. 이때, 상기 레이저수신기(33) 및 연산부(34)에 의해 구해지는 수광위치데이터와, 수광위치데이터를 바탕으로 연산되는 상하변동값의 정밀도는 상기 레이저수신기(33)를 구성하는 위치검출소자(33b)의 개수 및 정밀도에 따라 달라진다.
또한, 상기 세척장치(40)는 제어부(28)에 미리 설정된 시간에 따라, 일정시간마다 투광창(21a,31a)의 외부면에 물을 분사한 후, 와이퍼(45)를 이용하여 세척하므로써, 외부오염에 의해 투광창(21a,31a)이 오염되어 레이저가 통과하지 못하게 되는 것을 방지한다.
본 실시예의 경우, 하나의 감지장치(30)만을 시설물(1)에 설치하는 것을 예시하였으나, 필요에 따라, 다수개의 감지장치(30)를 시설물(1)에 설치하고, 전술한 세팅단계를 감지장치(30)의 개수만큼 반복하여, 각 감지장치(30)의 상대방위각데이터와 기울기데이터를 DB화하여 상기 제어부(28)의 메모리(28a)에 저장하여, 각 감지장치(30)에 순차적으로 레이저를 발사하도록 하므로써, 한꺼번에 다수개소의 시설물(1)의 변형을 동시에 감시하도록 하는 것도 가능하다.
이와같이 구성된 지피에스를 이용한 시설물 변형 감지시스템은 측정기준점에 설치되는 지지대(10)와, 상기 지지대(10)에 설치된 메인측정장치(20)와, 시설물(1)의 변형을 감지하고자 하는 위치에 설치되는 감지장치(30)가 구비되어, 메인측정장치(20)에서 출력되는 레이저가 주사되는 위치의 변화를 감시하여, 감지장치(30)가 설치된 위치의 변형을 감지할 수 있으므로, 시설물(1)의 침하등과 같은 변형을 실시간으로 감지할 수 있는 장점이 있다.
특히, 다수개의 감시장치(30)를 설치할 경우, 동시에 다수개소의 시설물(1) 변형을 동시에 감시할 수 있어서, 비용 및 시간을 절감할 수 있는 장점이 있다.
또한, 메인측정장치(20)와 감지장치(30)에는 세척장치(40)가 구비되어, 투광창(21a,31a)을 지속적으로 세척하므로써, 투광창(21a)이 오염되어 레이저가 약해지거나 분산되는 것을 방지하고, 측정정밀도가 떨어지는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 지피에스를 이용한 시설물 변형 감지시스템을 도시한 참고도,
도 2는 본 발명에 따른 지피에스를 이용한 시설물 변형 감지시스템의 파일 및 메인측정장치를 도시한 측단면도,
도 3은 본 발명에 따른 지피에스를 이용한 시설물 변형 감지시스템의 파일 및 메인측정장치를 도시한 정단면도,
도 4는 본 발명에 따른 지피에스를 이용한 시설물 변형 감지시스템의 메인측정장치를 도시한 평단면도,
도 5는 본 발명에 따른 지피에스를 이용한 시설물 변형 감지시스템의 메인측정장치를 도시한 구성도,
도 6은 본 발명에 따른 지피에스를 이용한 시설물 변형 감지시스템의 감지장치를 도시한 측단면 구성도,
도 7은 본 발명에 따른 지피에스를 이용한 시설물 변형 감지시스템의 레이저수신기를 도시한 정면도,
도 8내지 도 10은 본 발명에 따른 지피에스를 이용한 시설물 변형 감지시스템의 세척장치를 도시한 참고도,
도 11은 본 발명에 따른 지피에스를 이용한 시설물 변형 감지시스템의 설치상태 및 상대방위데이터를 설명하기 위한 참고도,
도 12는 본 발명에 따른 지피에스를 이용한 시설물 변형 감지시스템의 메인 측정장치와 감지장치의 작용을 설명하기 위한 참고도이다.

Claims (1)

  1. 상면에 수직회전축(11)이 구비되며 하측에는 레그(12)가 구비되어 측정기준점에 설치되는 지지대(10)와;
    상기 지지대(10)의 수직회전축(11)에 수평방향으로 회전가능하게 설치되며 둘레면에 투광창(21a)이 구비된 제1 케이스(21)와, 상기 제1 케이스(21)에 구비되며 제1 케이스(21)의 설치위치를 측정하여 측정된 제1 케이스(21)의 좌표데이터를 출력하는 제1 지피에스 수신기(22)와, 상기 제1 케이스(21)에 구비되어 제1 케이스(21)를 수평방향으로 회전시키는 제1 구동장치(23)와, 상기 제1 케이스(21)의 내부에 상하방향으로 회동가능하게 설치된 레이저발생장치(24)와, 상기 레이저발생장치(24)에 연결되어 레이저발생장치(24)를 상하방향으로 회동시키는 제2 구동장치(25)와, 상기 레이저발생장치(24)에 구비되어 레이저발생장치(24)의 기울기를 측정하는 기울기측정장치(26)와, 상기 레이저발생장치(24)에 구비되어 레이저발생장치(24)의 방위각을 측정하는 방위각측정장치(27)와, 상기 제1 지피에스 수신기(22)와 기울기측정장치(26)와 방위각측정장치(27)와 레이저발생장치(24)와 제1 및 제2 구동장치(23,25)에 연결된 제어부(28)와, 상기 제어부(28)에 연결된 무선송수신기(29)를 포함하여 구성된 메인측정장치(20)와;
    둘레면에 투광창(31a)이 구비된 제2 케이스(31)와, 상기 제2 케이스(31)에 구비되며 제2 케이스(31)의 설치위치를 측정하여 측정된 제2 케이스(31)의 좌표데이터를 출력하는 제2 지피에스 수신기(32)와, 패널(33a)에 복수개의 위치검출소자(PSD,position sensitive device,33b)를 장착하여 상기 레이저발생장치(24)에서 출력된 레이저를 수신할 수 있도록 구성되며 상기 레이저발생장치(24)를 향하도록 상기 제2 케이스(31)의 내부에 장착되는 레이저수신기(33)와, 상기 레이저수신기(33)에 연결되어 레이저가 수신되는 위치를 연산하여 수광위치데이터를 출력하는 연산부(34)와, 상기 연산부(34)와 제2 지피에스 수신기(32)에 연결되어 연산부(34)에서 출력된 수광위치데이터와 제2 지피에스 수신기(32)에서 출력된 좌표데이터를 무선출력하는 무선송신기(35)를 포함하여 구성되며, 시설물(1)의 변형을 감시하고자 하는 위치에 설치되는 감지장치(30)와;
    수도관에 연결되며 중간부에 전자제어밸브(42a)가 구비된 급수파이프(42)와, 상기 급수파이프(42)에 연결되며 상기 메인측정장치(20)와 감지장치(30)의 제1 및 제2 케이스(21,31) 외부에 투광창(21a,31a)을 향하도록 설치된 분사노즐(43)과, 상기 투광창(21a,31a)의 양측에 위치되도록 제1 및 제2 케이스(21,31)의 외부면에 상하방향으로 설치된 한쌍의 가이드레일(44)과, 상기 가이드레일(44)에 승강가능하게 설치되며 투광창(21a,31a) 외부면에 밀착되는 와이퍼(45)와, 상기 와이퍼(45)에 연결되어 와이퍼(45)를 승강시키는 승강구동기구(46)와, 상기 승강구동기구(46)와 전자제어밸브(42a)에 연결된 세척제어부(47)로 구성되어, 상기 투광창(21a,31a)의 외부면을 닦아낼 수 있도록 된 세척장치(40)와;
    상기 메인측정장치(20)의 무선송수신기(29)에서 출력되는 데이터를 수신하는 무선 수신기(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지피에스를 이용한 시설물 변형 감지시스템.
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