일반적으로 전기나 통신용 케이블이 매설된 지하 매설 지중 관로가 토목공사나 지반 침하 등에 의해 훼손되거나 부분적으로 찌그러져, 이로 인해 관로 내부에 흙이나 이물질이 쌓이는 현상이 발생한다.
따라서, 이에 대한 보수작업을 하기 위해서는, 지중 관로 검사 장치를 지중 관로내에 투입하여 내부 상태 및 이상 유무를 관찰한 후, 보수 작업을 하게 된다. 이러한 지중 관로 내부를 점검하기 위하여 여러 가지 지중 관로 검사 장치가 개발되어 이용되고 있다. 통상적으로 사용되는 지중 관로 검사 장치는 이동 방법에 따라 바퀴형, 무한궤도형, 견인형 등으로 분류된다.
이러한 관로 검사용 지중 관로 검사 장치를 이용하여 관로 내부를 검사하려면, 먼저 검사하려는 관로의 어느 일부분에서 지중 관로 검사 장치를 지중 관로에 진입시키고, 관로 외부에서 사용자가 이를 조작하여 카메라로 촬영한 관로 내부의 영상을 외부의 모니터로 전송하여 관로 내부의 상태를 검사하게 된다.
그러나 일반적으로 지중 관로는 협소하거나, 함몰되어 더욱 협소하게 된 경우가 자주 있어, 구동 모터에 의해 이동하는 지중 관로 검사 장치로는 적절하게 이동하지 못하는 문제점이 있었다.
또한, 관로 내부를 관찰하기 위하여 투입되는 종래의 지중 관로 검사 장치는 단순히 카메라만을 부착하고 있어, 별다른 구조적 특징이 없는 지중 관로 내부에서 지중 관로 검사 장치의 카메라가 정상적으로 수평을 이루고 있는 상태에서 촬영한 영상인지, 아니면 좌우로 기울어져 있는 상태에서 촬영한 영상인지를 구분하는 것이 매우 어려울 때가 많이 있으며, 여러 가지 이유로 지중 관로 검사 장치가 수평자세를 이루고 있지 못하고 좌우로 회전하게 되었을 때, 출력되는 영상의 정확한 방향과 지중 관로 검사 장치의 자세를 판단할 적절한 수단을 제공하고 있지 못하고 있다.
따라서, 화면에 나타난 영상만으로는 보수 공사를 해야될 분지점이나 함몰된 지점을 발견했다 하더라도, 바닥면을 기준으로 하여 정확히 상하좌우 어느 방향인지를 알 수 없어, 해당 지점의 주변을 모두 다 파야만 되는 어려움이 있었다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
도 1은 지하에 형성된 맨홀(101)과 맨홀(101) 사이를 상호 연결하는 지중 관로(103)에 지중 관로 검사 장치(105)를 투입한 후, 상기 지중 관로 검사 장치(105)에 로프(107a, 107b)를 매어 와이어 풀링기(109a, 109b)로 견인하여 지하 관로(103)를 검사하는 지중 관로에 대한 검사 실시 예를 나타낸 것이다.
이때, 지중 관로 검사 장치(105)에서 측정된 데이터는 케이블(111)을 통하여 지상의 주컴퓨터(113)로 전송되어 작업자로 하여금 관로의 정확한 상태와 보수 공사를 해야할 위치와 방향을 파악할 수 있게 하여 보수 공사 작업을 효율적으로 할 수 있게 한다.
도 2는 본 발명에 따른 지중 관로 검사 장치의 물리적 구조에 관한 일 실시 예를 나타낸 것이다. 본 발명에 따른 지중 관로 검사 장치는 카메라(219), 기어드 모터(223), 수평기울기 센서(221), 수평기울기 가속도 센서(222), 가변저항(211), 경사도 센서(213), 경사가속도 센서(215), 제어부(217), 조명램프(225) 등으로 이루어진 전기전자 부분과 지주간(201), 지지간(205, 206), 고정지지틀(203a, 203b), 확장간(207), 유동지지틀(208, 214), 슬라이딩바(210), 스프링(233), 스프링 고정자(231), 보호용 케이스(227a, 227b) 등을 포함하여 이루어진 기구적 구조물로 구성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 중심부에 설치된 지주간(201)의 전후측에 끼움된 고정 지지틀(203a, 203b)에는 다수의 지지간(205)이 방사선상으로 설치되고, 상기 지지간(205)의 외단에는 확장간(207)의 전후부가 연결되어 전개 및 절첩기능을 할 수 있게 하고, 후측 고정 지지틀(203b)의 지지간(205)에 절첩 가능하게 장착된 측정 지지간(209)에는 유동 지지틀(214)이 끼움 설치되고, 상기 유동 지지틀(214)의 외측 일측에는 유동 지지틀(214)의 움직임에 따라 축방향으로 움직이는 슬라이딩바(210)가 연결되고 슬라이딩바(210)에는 가변저항(211)이 연결되어 있다.
또한, 상기 지주간(201)에는 유동 지지틀(208)에 의해 압축되는 스프링(233)이 장착되며, 이 스프링(233)의 후측단은 스프링 고정자(231)에 의해 걸림된다.
상기 지주간(201)의 선단에는 기어드 모터(223)와 CCD 카메라(219)가 장착되어 있고, CCD카메라(219)의 위에는 수평기울기 센서(221)와 수평기울기 가속도 센서(222)가 부착되어 있어, 좌우 수평방향 기울기 및 가속도에 따라 센서 값이 변한다.
상기 기어드 모터(223)는 수평기울기 센서(221)의 출력 값에 따라 제어부(217)에서 기어드 모터(223)를 제어하여, 기어드 모터(223)의 회전축에 연결된 카메라(219)를 좌 혹은 우방향으로 회전시켜 카메라(219)가 수평을 유지하게 한다. 카메라(219)의 좌우에는 조명을 위하여 조명램프(225)가 각각 부착되어 있다.
상기 지중 관로 검사 장치(105)의 지주간(201) 전후단부에는 로프(107a, 107b)를 매는 고리(229a,229b)가 부착되어 있으며, 외부에서 지중 관로 검사 장치(105)를 견인하여 이동하게 된다.
그리고 지주간(201)의 전단부에는 수평기울기 센서(221), 수평기울기 가속도 센서(222), CCD 카메라(219), 기어드 모터(223) 및 조명 램프(225)가 위치하며, 이들은 보호용 케이스(227a)로 보호되어 있다.
또한 지주간(201)의 후단부에는 가변저항(211), 경사도 센서(213), 경사가속도 센서(215) 및 제어부(217)가 위치하며, 이들은 보호용케이스(227b)에 보호 실장되어 주변의 습기와 흙먼지로 부터 보호되는 구조로 되어 있고, 외부의 전력 공급 장치 및 외부의 주컴퓨터(113)와의 접속을 위하여 케이블(111)로 연결된다.
또, 지중 관로 검사 장치(105)는 맨홀(101) 혹은 맨홀(101)의 외부에서 고리(229a, 229b)에 부착된 로프(107b)를 견인하여 이동하게 되며, 견인된 로프(107a)의 거리를 측정하여 지중 관로 내에서 지중 관로 검사 장치(105)가 위치한 곳을 알 수 있다.
도 3은 슬라이딩바(210)가 가변저항(211)에 연결된 것을 나타내고 있으며, 슬라이딩바(210)의 움직임에 따라 저항값이 달라지고, 이에 따라 출력 단자(301)의 전압 값이 달라지며, 측정된 전압 값으로 지중 관로의 폭을 계산한다.
도 4는 제어부의 구성을 나타낸 것이다. 지중 관로의 폭이 변하게 되면 슬라이딩바(210)가 움직이게 되고, 슬라이딩바(210)의 움직임에 의해 가변 저항(211)에 의한 출력전압(301) 값이 변하며, 출력 전압(301)은 입력저항(401) 및 피드백저항(403)과 증폭기(402)로 구성된 증폭단을 거처 A/D 컨버터(419)에 입력되며 측정된 디지털 측정값은 중앙처리장치(CPU, 421)로 전달되고, 중앙처리장치(421)에서는 관로의 폭을 계산하여 데이터를 통신 인터페이스(423)을 통해 외부의 메인 컴퓨터(113)로 전달한다.
또한, CCD 카메라(219)의 제어를 위하여 CCD 카메라(219)에 부착된 수평기울기 센서(221)의 출력 값은 입력저항(425) 및 피드백저항(427)과 증폭기(431)로 구성된 증폭단을 거처 A/D 컨버터(419)에 입력되며 측정값은 중앙처리장치(CPU, 421)로 입력된다. 수평기울기 센서(221)는 좌측으로 기울어지면 - 값을, 우측으로 기울어지면 + 값을 출력한다.
상기 수평기울기 센서(221) 출력 값이 - 값이면 중앙처리장치(421)는 모터 제어부(424)를 통하여 기어드 모터(223)가 우측으로 회전하게 하고, 수평기울기 센서(221) 출력 값이 + 값이면 중앙처리장치(421)는 모터 제어부(424)를 통하여 기어드 모터(223)가 좌측으로 회전하게 하여, 카메라(219)가 수평을 유지하게 한다.
상기 수평기울기 센서(221)는 정지 상태에서는 정확한 수평기울기 값을 나타내나, 지중 관로 검사 장치(105)가 좌우 방향으로 움직이면 가속도에 의해, 중력과 가속도의 합성 벡터 방향으로 합성 중력이 나타나 측정된 좌우 기울기 값에 오차가 나타나게 된다.
따라서, 수평기울기 가속도 센서(222)에 의해 측정된 가속도 값이 일정한 값 이하일 때만 수평기울기 값의 측정 오차를 일정한 범위 이내로 줄일 수 있다. 수평기울기 가속도 센서(222)의 출력은 가속도에 비례하여 나타나며, 수평기울기 가속도 센서(222)의 출력 값을 적분하면 속도가 되는데, 적분한 값이 변하지 않고 일정한 범위를 유지할 때만 수평기울기 센서(221)의 값을 읽으며, 중력 가속도에서 측정된 가속도를 보상하여 측정값을 계산한다.
상기 경사도 센서(213)는 중력에 의해 경사도에 비례하는 출력 전압이 출력된다. 경사도 센서(213)의 출력 전압은 입력 저항(405) 및 출력 저항(407)과 증폭기(409)에 의해 증폭되어 A/D 컨버터(419)에 의해 디지털 값으로 변환되어 중앙처리장치(CPU, 421)에 전달된다.
상기 수평기울기 센서(221)에서와 마찬가지로, 경사도 센서(213)는 정지 상태에서는 정확한 경사도 값을 나타내나, 지중 관로 검사 장치(105)가 경사도 방향으로 움직이면 가속도에 의해, 중력과 가속도의 합성 벡터 방향으로 합성 중력이 나타나 측정된 경사도 값에 오차가 나타나게 된다. 따라서, 경사가속도 센서(215)에 의해 측정된 가속도 값이 일정한 값 이하일 때만 경사도 값의 측정 오차를 일정한 범위 이내로 줄일 수 있다.
따라서, 경사가속도 센서(215)의 증폭기(418) 출력 값이 변하지 않고 일정한 범위를 유지할 때만 경사도 센서(213)의 값을 읽으며, 중력 가속도에서 측정된 가속도를 보상하여 측정값을 계산한다.
상기 경사가속도 센서(215)의 출력은 입력저항(411), 콘덴서(415), 보상용 저항(413) 및 증폭기(418)로 이루어진 적분회로를 거처 A/D 컨버터(419)를 통해 디지털 값으로 바뀌고 중앙처리장치(CPU: 421)에 입력된다. 중앙처리장치(421)는 통신 인터페이스(Comm. Intf, 423) 및 통신케이블(111)를 통해 외부의 주처리 컴퓨터(113)와 통신하는 구성으로 되어 있다.
상술한 각 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 다양하게 변형하여 실시할 수 있는 것임은 물론이다.