KR100967789B1 - 무선 구조물 변형률 측정 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 구조물 변형률 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 변형률을 측정하고 측정된 변형률을 마스터로 전송하는 다수의 무선 측정 장치, 다수의 무선 측정 장치를 제어하는 한편 무선 측정 장치로부터 전달받은 변형률을 제어 컴퓨터로 전달하는 마스터 및 마스터로 변형률 측정을 명령하고, 상기 마스터로부터 전달받은 변형률을 디스플레이하는 제어 컴퓨터를 포함하는 무선 구조물 변형률 측정 시스템 및 그 방법을 제공함으로써 전기 공급이 어려운 현장에서도 본 발명을 이용하여 용이하게 무선 변형률 측정이 가능하다.
변형률, 무선, 이동통신망

Description

무선 구조물 변형률 측정 시스템 및 그 방법{Wireless Strain Measurement System and Method Using Thereof}
본 발명은 무선 구조물 변형률 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것으로 특히 다수의 무선 변형률 측정 장치와 마스터 및 중앙 제어 컴퓨터로 구성되는 무선 구조물 변형률 측정 시스템에 관한 것이다.
기존의 변형률을 측정하기 위한 장비는 크게 고정형 장비, 이동형 장비, 무선형 장비로 구분될 수 있다. 변형률 측정 장치는 일반적으로 현의 진동을 측정하는 센서와 측정 장비로 분리되어 있다. 센서는 공통으로 사용되는 장치에 해당한다.
고정형 변형률 측정 장치는 데스크탑 컴퓨터와 같이 고정 형태로 사용하는 장치이므로 사용자가 고정형 변형률 측정 장치를 휴대하고 이동하면서 구조물의 변형률을 측정하는 것이 불가능하다. 현장에서 변형률을 측정하기 위해서 큰 장비를 가져가서 사용하는 것이 어렵기 때문이다. 따라서 현장에서는 고정형 변형률 측정 장치를 구성하여 사용할 수가 없다.
이동형 변형률 측정 장치는 소형으로 되어 있어서 이동하면서도 사용할 수 있다. 그러나 이동형 변형률 측정기를 이용해 구조물의 변형률을 측정하기 위해서는 사람이 현장에 가서 장치를 직접 제어함으로써 변형률 측정을 하여야 한다. 이와 같은 방식의 변형률 측정 장치는 현장에 센서만을 설치하고 측정할 때는 직접 가서 이동형 장비를 이용하여 변형률을 측정해야한다.
무선형 변형률 측정 장치는 센서가 설치된 장소에 무선 측정 장치를 두고, 사용자는 마스터에 해당되는 수신장치를 현장에서 떨어진 곳에 설치하여서 값을 읽게 된다. 그러나 하나의 마스터에 하나의 센서 장치만을 사용할 수 있는 구조이고, 마스터에서 센서로 직접 값을 요청하여 센서가 측정한 값을 읽어 가는 구조를 가지고 있다.
본 발명은 공사 현장의 특성상 유선을 사용하기기 어렵다는 문제점을 해결하기 위하여 무선으로 전체 시스템이 동작하도록 하였으며, 시스템 사용을 현장이 아니라 사무실에서 제어할 수 있도록 원거리 통신을 위한 무선 통신 기법을 적용하였으며, 현장의 센서는 소출력 무선 모뎀을 포함하는 무선 변형률 장치의 제공을 그 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 무선 구조물 변형률 측정 시스템은 변형률을 측정하고 측정된 변형률을 마스터로 전송하는 다수의 무선 측정 장치; 상기 다수의 무선 측정 장치를 제어하는 한편 상기 무선 측정 장치로부터 전달받은 변형률을 제어 컴퓨터로 전달하는 마스터; 및 상기 마스터로 변형률 측정을 명령하고, 상기 마스터로부터 전달받은 변형률을 디스플레이하는 제어 컴퓨터를 포함한다.
상기 마스터와 제어 컴퓨터는, 공중 이동 통신망을 이용하여 제어 명령을 송수신하는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한 상기 제어 컴퓨터는 상기 마스터로 변형률 측정을 주기적으로 명령하는 것을 특징으로 할 수 있다. 바람직하게 상기 제어 컴퓨터는 측정된 변형률에 이상이 있는 경우 소정의 번호로 단문 문자 메시지를 전송할 수 있다. 더 바람직하게 상기 제어 컴퓨터는, 다수의 무선 측정 장치 중 적어도 하나의 무선 측정 장치를 선택하여 변형률을 측정하도록 명령하는 것을 특징으로 할 수 있다.
한편 상기 다수의 무선 측정 장치는, 진동현 센서를 이용하여 구조물의 변형률을 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 무선 구조물 변형률 측정 방법은 제어 컴퓨터는 마스터로 변형률 측정 명령을 무선으로 전송하는 단계; 상기 마스터는 적어도 하나 이상의 무선 변형률 측정 장치로 변형률 측정을 명령하는 단계; 상기 무선 변형률 측정 장치는 마스터로부터 측정 명령을 수신한 경우 구조물의 변형률을 측정하고 그 결과를 마스터로 전달하는 단계; 및 상기 마스터는 전달받은 결과를 제어 컴퓨터로 전달하고, 상기 제어 컴퓨터는 전달받은 측정 결과를 디스플레이하는 단계를 포함한다.
이 경우 상기 마스터와 제어 컴퓨터는 공중 이동 통신망을 이용하여 제어 명령을 송수신하는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 제어 컴퓨터가 상기 마스터로 변형률 측정을 주기적으로 명령하는 단계가 더 포함될 수 있다. 바람직하게 상기 제어 컴퓨터가 측정된 변형률에 이상이 있는 경우 소정의 번호로 단문 문자 메시지를 전송하는 단계가 더 포함될 수도 있다. 더 바람직하게 상기 제어 컴퓨터는 다수의 무선 측정 장치 중 적어도 하나의 무선 측정 장치를 선택하여 변형률을 측정하도록 명령하는 것을 특징으로 할 수 있다.
한편 상기 다수의 무선 측정 장치는 진동현 센서를 이용하여 구조물의 변형률을 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 무선 구조물 변형률 측정 장치에 따르면 마스터 단말과 센서 간 무선으로 신호를 송수신하여 사용 및 설치 편리성이 뛰어나다. 또한 센서는 절전형 배터리 회로를 채택할 수 있어 센서가 장기간 동작할 수 있다.
또한, 시스템 운영은 설정에 따라서 주기적으로 값을 읽어 들이는 방법과 현재의 값을 읽어 들이는 방법을 선택적으로 사용할 수 있으므로 필요에 따라 센서의 배터리를 보다 더 절약할 수도 있다.
뿐만 아니라 시스템 전원으로 배터리를 사용하고, 배터리의 사용 시간을 연장시키 위해서 적절한 전원 차단 장치를 구현할 수 있어 전기 공급이 어려운 현장 에서도 본 발명을 이용하여 용이하게 변형률을 측정할 수 있다.
사무실에 있는 관리 컴퓨터에서 제어를 할 수 있어서 편리하게 현장에 있는 무선 측정기들을 사용할 수 있다. 주기적으로 동작하도록 설정하면 무선 측정 장치들은 주기적으로 변형률을 측정하여 관리 컴퓨터에 수집된 정보를 제공한다. 관리자의 요청에서 의해서 현재 값을 읽을 수 있도록 하는 설정을 통해 필요시 사무실에서 실시간으로 현장의 구조물 변형률을 측정할 수도 있다.
관리 컴퓨터가 이동통신망과 연동하고 모든 정보를 취합하여서, 이상이 발생한 것으로 판단하면 관리자에게 이동통신망을 이용하여서 문자 메시지 등과 같은 통신 수단으로 긴급하게 알려 줄 수 있다.
마지막으로 본 발명에 따른 무선 변형률 측정 시스템은 현장에 있는 하나의 마스터가 수 십 개의 무선측정기들을 관리할 수 있어서, 수 십 개의 무선 측정기들을 원하는 위치에 설치하고 간단하게 제어할 수 있는 특징이 있다.
이하, 본 발명에 따른 무선 구조물 변형률 측정 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유선 변형률 측정 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
유선 변형률 측정 장치(12)는 측정 센서(11)와 연결되어 동작하며, 디스플레 이부(13), 동작 스위치(14), 센서 신호선(15) 등을 포함할 수 있다.
측정 센서(11)는 구조물의 변형률을 측정하기 위한 파라미터 값을 측정하는 구성 요소이다. 특히 본 발명에 따른 측정 센서(11)는 진동현 센서인 것이 바람직하다. 진동현 센서는 센서 신호선(15)과 접지선으로 구성될 수 있다.
유선 변형률 측정 장치(12)는 측정 센서(11)와 센서 신호선(15)을 통해 연결되고 동작 스위치(14)를 통하여 사용자로부터 구조물 변형률 측정 명령을 입력받으면 측정 센서(11)내의 현을 구동하고 그에 따른 진동값을 측정하게 된다. 측정한 데이터는 LCD(Liquid Crystal Display) 등으로 구성 가능한 디스플레이부(13)를 통해서 출력된다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 변형률 측정 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
무선 변형률 측정 시스템(20)은 크게 무선 변형률 측정 장치(21)와 마스터(22)를 포함하여 구성될 수 있다.
무선 변형률 측정 장치(21)는 유선 변형률 측정 장치(12)와 마찬가지로 측정 센서(11)와 연결되어 있다. 무선 변형률 측정 장치(21)는 측정 센서(11)가 측정한 값을 읽어들이고, 측정된 값을 무선 신호를 통하여 마스터(22)로 전송한다. 마스터(22)는 무선 변형률 측정 장치(21)가 전송한 측정값을 수신하고, 수신된 측정값을 디스플레이부(23)에 출력한다.
이 경우 무선 변형률 측정 장치(21)의 측정 센서(11)는 온도에 따른 편차를 보정하기 위해서 온도 측정을 할 수 있는 신호선을 추가로 포함하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 무선 변형률 측정 장치(21)는 전원이 공급되는 경우 일정 주기 또는 일정 간격으로 구조물의 변형률을 측정하기 위한 파라미터를 측정할 수 있다. 위에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 무선 변형률 측정 장치(21)는 일정 주기로 센서의 현을 구동하고 그에 따른 진동 정도를 측정하는 것이다. 물론, 그 후 무선 변형률 측정 장치(21)는 마스터(22)로 측정된 값을 주기적으로 전달하며, 마스터(22)는 전달된 측정값을 디스플레이부(23)에 출력한다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 변형률 측정 시스템의 동작 흐름을 나타낸 도면이다.
먼저 무선 변형률 측정 장치(21)와 마스터(22)에 전원이 공급된다(S301). 마스터(22)는 무선 변형률 측정 장치(21)로 측정 센서(11)를 통하여 변형률을 측정하라는 명령을 전송한다(S302). 무선 변형률 측정 장치(21)는 마스터(22)로부터 측정 명령을 수신하고 그에 따라 측정 센서(11)를 이용하여 값을 센싱한다(S303).
무선 변형률 측정 장치(21)는 센싱한 값을 마스터(22)로 전송한다(S304). 마스터(22)는 수신한 값을 디스플레이부(23)에 출력한다(S305). 이 때 마스터(22)는 개인용 PC 등과 연결되어 개인용 PC에 연결된 모니터 등의 디스플레이 장치에 센싱된 값을 출력할 수도 있다. S301 내지 S305의 동작이 완료되면 무선형 측정 시스템은 그 동작을 종료한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 시스템에 따른 무선형 측정 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이 무선형 측정 시스템은 측정 센서(41), 무선 변형률 측정 장치(42), 제어 컴퓨터(43), CDMA 모뎀(44), 마스터(45), 이동통신망(46) 등으로 구성될 수 있다.
무선 변형률 측정 장치(42)는 마스터(45)와 무선으로 데이터를 송수신할 수 있다. 무선 변형률 측정 장치(42)는 마스터(45)로부터 구조물의 변형률 측정 명령을 수신하고, 그에 따라 진동현을 동작시키고 그에 따른 값을 센싱한다. 무선 변형률 측정 장치(42)는 센싱된 값을 무선으로 마스터(45)에게 전송한다.
마스터(45)는 무선 변형률 측정 장치(42)와 무선으로 통신(47)을 할 뿐만 아니라 이동통신망(46)을 통해 중앙 운영자가 조작할 수 있는 제어 컴퓨터(43)와 통신을 할 수 있도록 CDMA 모뎀(미도시)을 포함할 수 있다.
마스터(45)는 제어 컴퓨터(43)로부터 변형률 측정 명령을 수신한다. 변형률 측정 명령을 수신한 마스터(45)는 다수의 무선 변형률 측정 장치(42) 중 적어도 하나의 무선 변형률 측정 장치(42)에게 선택적으로 변형률을 측정하도록 명령한다. 또한, 마스터(45)는 무선 변형률 측정 장치(42)가 측정한 값을 이동 통신망(46)을 통해 제어 컴퓨터(43)로 전달한다.
제어 컴퓨터(43)에는 이동통신망을 이용한 통신을 위해서는 CDMA 모뎀(44) 등이 포함될 수 있다. 무선형 측정 시스템 운영자는 제어 컴퓨터(43)를 이용하여 전체 시스템을 관리하면서 이상 발생시에는 통신망을 통해 문자 메시지 또는 다른 통신 수단으로 관리자에게 이상 유무를 알려줄 수도 있다. 이 경우 제어 컴퓨터(43)로는 일반적으로 사용하는 컴퓨터 외에 프로세서 보드 등을 사용할 수도 있다.
본 발명에 따른 이동통신망(46)은 국내에서 가장 많이 사용하는 CDMA 통신망 외에 TRS(Trunked Radio System, 주파수 공용통신), GSM(Global System for Mobile) 등의 기간 통신망을 의미한다.
이 때 마스터(45)와 제어 컴퓨터(43)간의 통신은 무선 랜 네트워크 등의 데이터 통신 등을 이용할 수도 있다. 이 경우 상기 마스터(45)와 제어 컴퓨터(43)는 CDMA 모뎀은 필요없다.
도 5는 도 4에 도시된 무선형 측정 시스템을 이용하여 변형률을 주기적으로 측정하는 동작을 나타낸 도면이다.
먼저 무선형 측정 시스템 전체 구성 요소에 전원을 공급한 상태에서 제어 컴퓨터(43)는 임의의 무선 변형률 측정 장치(42)에게 주기적으로 변형률 값을 측정하여 보고하도록 마스터(45)에게 명령한다(S501). 이와 같은 명령은 이동 통신망(46) 또는 무선 데이터 통신망을 이용하여 전송될 수 있다.
마스터(45)는 제어 컴퓨터(43)에서 전송한 명령과 측정 조건을 수신하고 무선 변형률 측정 장치(42)에게 변형률 측정 명령과 측정 조건을 전달한다(S502). 변형률 측정 명령과 측정 조건을 수신한 무선 변형률 측정 장치(42)는 전달받은 측정 조건에 따라 변형률을 측정한다(S503).
제어 컴퓨터(43)의 지시에 따라 변형률을 측정한 다수의 무선 변형률 측정 장치들(42)은 측정 데이터를 마스터(45)로 보고한다(S504). 마스터(45)는 무선 변형률 측정 장치들(42)로부터 전달받은 데이터를 이동 통신망 또는 무선 데이터 네트워크를 이용하여 제어 컴퓨터(43)로 전달한다(S505).
제어 컴퓨터(43)는 마스터(45)로부터 전달받은 데이터를 소정의 디스플레이부에 출력한다(S506). 이와 같은 과정을 통해 사용자는 현장에 나가지 않아도 사무실에 설치되어 있는 제어 컴퓨터(43)를 이용하여 변형률 측정 데이터를 검토할 수 있게 된다.
그 후 제어 컴퓨터(43)는 구조물의 굴절율을 측정하도록 설정된 시간이 도달되었는지 체크한다(S507). 만일 S507 단계에서 설정된 시간이 도달한 경우 제어 컴퓨터는 다시 S501 단계로 진행하여 구조물의 굴절율을 자동으로 측정한다.
만일 S507 단계에서 설정된 시간이 도달되지 않은 경우 제어 컴퓨터(43)는 사용자에 의하여 주기적 굴절률 측정 동작이 종료되지 않았는지 체크한다. 만일 사용자가 임의의 명령을 내려 굴절률 측정 동작을 종료시킨 경우 무선 변형률 측정 시스템은 그 동작을 종료한다. 만일 굴절률 측정 동작이 종료되지 않은 경우 제어 컴퓨터(43)는 S507 단계로 진행하여 굴절률 측정 시간이 도래했는지 판단한다.
이와 같이 도 4에 따른 시스템과 이를 이용한 도 5의 측정 방법을 통해 사용자는 현장에 나가지 않고 사무실에서 주기적으로 구조물의 변형률을 측정할 수 있게 된다.
도 6은 도 4에 도시된 무선형 측정 시스템을 이용하여 변형률을 필요한 시점에 측정하는 동작을 나타낸 도면이다.
제어 컴퓨터는 임의의 무선 변형률 측정 장치로 하여금 현재의 측정값을 보고하도록 마스터에게 명령한다(S601). 마스터는 제어 컴퓨터의 명령을 수신하고, 그에 따라 해당 무선 변형률 측정 장치에게 변형률을 측정하라는 명령을 전달한다(S602).
해당 무선 변형률 측정 장치는 진동현 센서를 구동하여 측정한 값을 마스터에 보고한다(S603). 마스터는 해당 무선 센서장치들의 값을 모두 읽을 때까지 관리 컴퓨터의 지시에 따라서 반복 스캔할 수 있다(S604).
마스터는 적어도 하나 이상의 무선 센서장치들로부터 전송받은 측정값을 이동통신망을 통하여 제어 컴퓨터로 전달한다(S605). 제어 컴퓨터는 마스터로부터 전달받은 측정값을 디스플레이하게 되며(S606), 이와 같은 과정을 통해 사용자는 관리 컴퓨터를 이용하여 현장에 가지 않고도 적어도 하나 이상의 구조물 위치에 대한 변형률을 측정할 수 있게 된다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의하여 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유선 변형률 측정 장치의 구성을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 변형률 측정 시스템의 구성을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 변형률 측정 시스템의 동작 흐름을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 또 다른 시스템에 따른 무선형 측정 시스템의 구성을 나타낸 도면.
도 5는 도 4에 도시된 무선형 측정 시스템을 이용하여 변형률을 주기적으로 측정하는 동작을 나타낸 도면.
도 6은 도 4에 도시된 무선형 측정 시스템을 이용하여 변형률을 필요한 시점에 측정하는 동작을 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
41 : 측정 센서 42 : 무선 변형률 측정 장치
43 : 제어 컴퓨터 44 : CDMA 모뎀
45 : 마스터 46 : 이동통신망

Claims (12)

  1. 무선 구조물 변형률 측정 시스템에 있어서,
    변형률을 측정하고 측정된 변형률을 마스터(45)로 전송하는 다수의 무선 변형률 측정 장치(42);
    상기 다수의 무선 변형률 측정 장치(42)를 제어하는 한편 상기 무선 변형률 측정 장치(42)로부터 전달받은 변형률을 제어 컴퓨터(45)로 전달하는 마스터(45); 및
    상기 마스터(45)로 변형률 측정을 명령하고, 상기 마스터(45)로부터 전달받은 변형률을 디스플레이하는 제어 컴퓨터(45)를 포함하고
    상기 제어 컴퓨터(45)는,
    다수의 무선 변형률 측정 장치(42) 중 적어도 하나의 무선 변형률 측정 장치(42)를 선택하여 변형률을 측정하도록 명령하는 것을 특징으로 하는 무선 구조물 변형률 측정 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마스터(45)와 제어 컴퓨터(45)는,
    공중 이동 통신망을 이용하여 제어 명령을 송수신하는 것을 특징으로 하는 무선 구조물 변형률 측정 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어 컴퓨터(45)는 상기 마스터(45)로 변형률 측정을 주기적으로 명령하는 것을 특징으로 하는 무선 구조물 변형률 측정 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어 컴퓨터(45)는 측정된 변형률에 이상이 있는 경우 소정의 번호로 단문 문자 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 구조물 변형률 측정 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수의 무선 변형률 측정 장치(42)는, 진동현 센서를 이용하여 구조물의 변형률을 측정하는 것을 특징으로 하는 무선 구조물 변형률 측정 시스템.
  6. 무선 구조물 변형률 측정 방법에 있어서,
    제어 컴퓨터(45)는 마스터(45)로 변형률 측정 명령을 무선으로 전송하는 단계;
    상기 마스터(45)는 적어도 하나 이상의 무선 변형률 측정 장치로 변형률 측정을 명령하는 단계; 및
    상기 무선 변형률 측정 장치는 마스터(45)로부터 측정 명령을 수신한 경우 구조물의 변형률을 측정하고 그 결과를 마스터(45)로 전달하는 단계;
    상기 마스터(45)는 전달받은 결과를 제어 컴퓨터(45)로 전달하고, 상기 제어 컴퓨터(45)는 전달받은 측정 결과를 디스플레이하는 단계를 포함하는 무선 구조물 변형률 측정 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 마스터(45)와 제어 컴퓨터(45)는,
    공중 이동 통신망을 이용하여 제어 명령을 송수신하는 것을 특징으로 하는 무선 구조물 변형률 측정 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제어 컴퓨터(45)는 상기 마스터(45)로 변형률 측정을 주기적으로 명령하는 단계를 더 포함하는 무선 구조물 변형률 측정 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제어 컴퓨터(45)는 측정된 변형률에 이상이 있는 경우 소정의 번호로 단문 문자 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는 무선 구조물 변형률 측정 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제어 컴퓨터(45)는 다수의 무선 변형률 측정 장치(42) 중 적어도 하나의 무선 변형률 측정 장치(42)를 선택하여 변형률을 측정하도록 명령하는 것을 특징으로 하는 무선 구조물 변형률 측정 방법.
  11. 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수의 무선 변형률 측정 장치(42)는 진동현 센서를 이용하여 구조물의 변형률을 측정하는 것을 특징으로 하는 무선 구조물 변형률 측정 방법.
  12. 삭제
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논문,2002년춘계학술대회

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