KR101092093B1 - 침수 감지장치 및 이를 구비한 가로등 - Google Patents

Abstract

본 발명은 침수 감지장치에 관한 것으로, 우적감지 센서와 강우량 측정센서 및 초음파 수위센서를 상호 유기적으로 연동시켜 도로의 침수 상태를 감지함으로써, 사용 전력의 효율성 및 침수 감지의 정확성을 높이고 아울러 도로의 실시간 침수 모니터링을 가능하게 하는 침수 감지장치를 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은 침수 감지장치에 있어서, 빗방울을 감지하는 우적감지 장치; 상기 우적감지 장치가 빗방울을 감지한 경우 활성화되어 강우량을 측정하는 강우량 측정장치; 및 상기 강우량 측정장치가 제 1 기준치를 초과하는 강우량을 측정한 경우 활성화되어 침수위를 측정하는 침수위 측정장치를 포함한다.

Description

침수 감지장치 및 이를 구비한 가로등{APPARATUS FOR SENSING INUNDATION AND STREET LAMP THEREWITH}

본 발명은 침수 감지장치 및 이를 구비한 가로등에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 우적감지 센서와 강우량 측정센서 및 초음파 수위센서를 상호 유기적으로 연동시켜 도로의 침수 상태를 감지함으로써, 사용 전력의 효율성 및 침수 감지의 정확성을 높이고 아울러 도로의 실시간 침수 모니터링을 가능하게 하는 침수 감지장치 및 이를 구비한 가로등에 관한 것이다.

본 발명은 국토해양부 한국건설교통기술평가원의 첨단도시개발사업(U-Eco City 사업)의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호 : 07-첨단도시-A01, 과제명 : U-방제 서비스 고도화 및 연계체계 구축 기술연구].

최근 들어, 예측 곤란한 국지성 집중호우가 자주 발생하면서 농촌 지역뿐만 아니라 도시 지역에서도 침수 피해가 점점 증가하고 있다.

이러한 피해를 줄이기 위해 자치단체에서는 오수관 및 우수관의 시설을 확대하거나 배수펌프장 건설을 추진하는 등 대책을 마련하고 있지만, 기상 이변으로 인해 발생하는 집중호우 등에 대처하기에는 역부족이다.

이에 IT 기술을 활용하여 재난으로 인한 피해를 경감하거나 보다 효율적으로 관리하기 위한 노력이 진행되고 있다. 특히, 우리나라 재난의 대부분을 차지하고 있는 풍수해와 관련해서는 국가 및 자치단체 차원에서 더욱 활발하게 연구가 진행되고 있으며, 현장에도 다양한 방안들이 적용되고 있다.

현재, 지역의 침수 피해를 줄이고 시민의 안전을 보호하기 위해 제공되고 있는 서비스 및 시스템은 주요 하천의 수위 모니터링, 빗물펌프장 운용 관리, 배수문 관리, 지하차도 및 저지대 모니터링, 자동우량경보시스템 등이 있으며, 이에 대한 기술 개발을 적극적으로 진행하여 고도화에 노력하고 있다.

하지만 이러한 서비스 및 시스템들은 최근에 심각한 문제가 되고 있는 국지성 집중호우와 관련하여, 특정한 지역별로 강우 강도에 따른 침수 상황의 실시간 파악이 불가능하고, 국지적으로 침수되는 현황을 파악하기에도 많은 어려움이 있어 침수 지역에 대한 적절한 교통통제나 출입통제 등이 이루어지지 못하게 하고, 아울러 이로 인한 인명 및 재산 피해가 발생하는 사례가 자주 발생하고 있다.

또한 자연재해대책법 제21조에서 정하고 있는 침수 흔적도 제작과 관련해서는, 현재 침수 지역에 대하여 향후 조사관이 현장을 직접 방문하여 침수 흔적에 대한 조사를 수행하고 그 결과를 바탕으로 침수 흔적도를 제작하고 있지만, 국지성 호우로 인한 도로의 침수와 같은 상황에서는 침수 당시의 상황을 직접 실시간으로 모니터링 하지 않는 이상 정확한 침수 흔적도의 제작이 어렵다.

이에 국지성 호우로 인한 도로의 침수 여부를 실시간으로 감지하여 모니터링 할 수 있도록 하는 방안이 요구되고 있다.

상기와 같은 요구에 부응하고자 하는 것이 본 발명의 과제이다.

따라서, 본 발명은 우적감지 센서와 강우량 측정센서 및 초음파 수위센서를 상호 유기적으로 연동시켜 도로의 침수 상태를 감지함으로써, 사용 전력의 효율성 및 침수 감지의 정확성을 높이고 아울러 도로의 실시간 침수 모니터링을 가능하게 하는 침수 감지장치 및 이를 구비한 가로등을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 침수 감지장치에 있어서, 빗방울을 감지하는 우적감지 장치; 상기 우적감지 장치가 빗방울을 감지한 경우 활성화되어 강우량을 측정하는 강우량 측정장치; 및 상기 강우량 측정장치가 제 1 기준치를 초과하는 강우량을 측정한 경우 활성화되어 침수위를 측정하는 침수위 측정장치를 포함한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 장치는, 빗방울을 감지하는 우적감지 장치; 상기 우적감지 장치가 빗방울을 감지한 경우 활성화되어 강우량을 측정하는 강우량 측정장치; 및 상기 강우량 측정장치가 제 1 기준치를 초과하는 강우량을 측정한 경우 활성화되어 침수위를 측정하는 침수위 측정장치를 구비한 가로등을 포함한다.

상기와 같은 본 발명은, 우적감지 센서와 강우량 측정센서 및 초음파 수위센서를 상호 유기적으로 연동시켜 도로의 침수 상태를 감지함으로써, 사용 전력의 효율성 및 침수 감지의 정확성을 높이고 아울러 도로의 실시간 침수 모니터링을 가능하게 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 도로변에 위치한 가로등에 설치되어 가로등의 전원을 이용함으로써, 별도의 전원 연결 없이 도로의 침수를 감지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 충전 배터리를 구비하여 가로등에 설치된 경우에도 주간에 도로의 침수를 감지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 침수 흔적도 제작 시스템에 적용되어 실시간으로 업데이트되는 전자 침수 흔적도를 제작할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 침수 감지장치의 일실시예 구성도,
도 2 는 본 발명에 따른 침수 감지장치를 구비한 가로등에 대한 일예시도,
도 3 은 본 발명이 적용되는 도로의 침수 모니터링 시스템에 대한 일실시예 구성도,
도 4 는 본 발명을 이용하여 생성한 도로의 침수 흔적도에 대한 일예시도이다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 침수 감지장치의 일실시예 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 침수 감지장치는, 내부에 내장된 발광 다이오드를 통해 적외선을 방출시키고, 커버 유리에 떨어진 빗방울에 의해 굴절된 적외선을 내부에 내장된 포토 다이오드를 통해 수신한 후 수신 적외선의 양을 연산해서 빗방울을 감지하는 우적감지 센서(11), 상기 우적감지 센서(11)가 빗방울을 감지함에 따라 활성화(Activation)되어 강우량을 측정하는 강우량 측정센서(12), 상기 강우량 측정센서(12)가 제 1 기준치를 초과하는 강우량을 측정함에 따라 활성화되어 도로의 침수위를 측정하는 초음파 수위센서(13), 및 상기 우적감지 센서(11)가 빗방울을 감지함에 따라 상기 강우량 측정센서(12)를 활성화시키고, 상기 강우량 측정센서(12)가 측정한 강우량이 제 1 기준치를 초과하는 경우 상기 초음파 수위센서(13)를 활성화시키며, 상기 초음파 수위센서(13)가 측정한 침수위가 제 2 기준치를 초과함에 따라 도로가 침수된 것으로 판단하는 제어기(14)를 포함한다.

아울러 본 발명에 따른 침수 감지장치는, 교류 전원이 인가되는 경우 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 공급하면서 배터리를 충전하고, 교류 전원이 중단된 경우에는 상기 충전된 배터리를 이용하여 직류 전원을 공급하는 전원 공급장치(도면에는 도시되어 있지 않음)를 포함한다.

여기서, 우적감지 센서(11)는 0.4mm의 아주 작은 빗방울도 감지할 수 있는 고감도를 지니며, 유리의 투과율을 스스로 보정하는 기능도 있어 투과율이 다소 불량해도 빗방울 감지가 가능하다.

또한, 제어기(14)는 강우량 측정센서(12)가 측정한 강우량이 제 1 기준치 이하이면, 불필요한 전력의 낭비를 방지하기 위해 초음파 수위센서(13)를 비활성화(Inactivation)시킨다.

부가적으로, 도로의 침수 감지 장치는 우적 감지센서(11), 강우량 측정센서(12), 초음파 수위센서(13)에서 측정한 데이터를 외부의 침수 모니터링 서버로 전송하는 유무선데이터 중계노드를 더 포함할 수도 있다.

도 2 는 본 발명에 따른 침수 감지장치를 구비한 가로등의 일실시예 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 침수 감지장치를 구비한 가로등은, 도로변에 위치하여 인가되는 전원을 이용하여 동작하는 램프, 상기 가로등의 지지대 일측에 설치되어 빗방울을 감지하는 우적감지 센서(11), 상기 가로등의 지지대 최상단에 설치되어 강우량을 측정하는 강우량 측정센서(12), 상기 가로등 라인에 설치되어 도로와 보도 사이의 침수위를 측정하는 초음파 수위센서(13), 및 상기 우적감지 센서(11)가 빗방울을 감지함에 따라 상기 강우량 측정센서(12)를 활성화시키고, 상기 강우량 측정센서(12)가 측정한 강우량이 제 1 기준치를 초과하는 경우 상기 초음파 수위센서(13)를 활성화시키며, 상기 초음파 수위센서(13)가 측정한 침수위가 제 2 기준치를 초과함에 따라 도로가 침수된 것으로 판단하는 제어기(14)를 포함한다.

여기서, 제어기(14)는 가로등의 어느 위치에 설치되어도 무방하며, 다만 내구성을 높이기 위해 배터리 함체 내에 구비되는 것이 바람직하다.

이때, 일반적으로 가로등은 야간에는 전원을 인가받아 동작하고 주간에는 전원이 인가되지 않아 동작하지 않는다는 점을 감안하여, 본 발명은 충전 배터리를 더 구비하여 야간에 인가되는 전원으로 배터리를 충전함으로써, 전원이 인가되지 않는 주간에도 동작할 수 있도록 한다. 이러한 전원 제어 역시 제어기(14)가 수행한다.

여기서, 충전 배터리는 방수 구조를 가지는 함체 내에 인입되며, 아울러 함체 내부에는 가로등의 교류 전원(AC)을 직류 전원(DC)으로 변환할 수 있는 컨버터가 구비되어 있다.

도 3 은 본 발명이 적용되는 도로의 침수 모니터링 시스템에 대한 일실시예 구성도로서, 이 경우 제어부(14)의 기능은 침수 모니터링 서버(32)가 수행한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 도로의 침수 모니터링 시스템은, 다수의 가로등에 설치된 강우량 측정센서(12)와 초음파 수위센서(13)에서 측정된 강우량 정보 및 침수위 정보를 수집하여 시간대별로 관리하는 통합 데이터 관리 장치(31), 상기 통합 데이터 관리 장치(31)에서 관리하는 강우량 정보 및 침수위 정보를 이용하여 도로의 침수를 모니터링하는 침수 모니터링 서버(32), 도로별의 침수 이력 정보, 도로의 설계도면, 도로의 지도데이터를 기반으로, 침수 모니터링 서버(32)로부터 제공받은 각 도로의 해당 위치별 강우량 정보 및 침수위 정보를 포함하는 침수 지도를 제작하는 지도제작 서버(33)를 포함한다.

여기서, 침수 모니터링 서버(32)는 통합 데이터 관리 장치(31)에서 관리하는 각 도로별 특정 위치의 강우량 및 침수위 데이터를 이용하여 강우 강도 및 지속시간 등에 따른 도로 침수 상황을 종합적으로 분석/정리하고 이력 데이터를 축적하며, 과거의 측정데이터와 비교하여 유사한 기상상황이 발생할 것으로 예상될 때에는 관련 기관 및 주변 시민에게 사전에 경보를 할 수 있는 정보를 제공하도록 한다.

또한, 지도제작 서버(33)는 침수 모니터링 서버(32)에서 종합적으로 분석 정리된 데이터를 받아서 데이터 측정 지역의 3차원 지도정보, 정확한 도로의 설계도면 정보 등의 기본 데이터를 이용하여 시간대별, 강우량 및 강우 강도별로 도로변의 침수위 데이터를 활용하여, 도 4에 도시된 바와 같은 도로의 침수 흔적도를 제작한다.

여기서, 침수 흔적도(자연재해대책법 시행령 제18조/재해지도 작성 기준 등에 관한 지침)란 태풍, 호우, 해일 등 풍수해로 인해 침수 피해가 발생한 지역에 대해 침수 흔적 조사 및 측량을 수행하여 획득한 침수구역에 대한 침수위, 침수심, 침수시간 등을 지형도 및 지적도에 표시한 도면을 말하는 것으로 재해 예방을 위한 기초자료로 사용된다.

이렇게 제작한 침수 흔적도는 해당 지역의 관할 자치단체에 전송하여 자연재해대책법에서 규정하고 있는 재해지도의 제작/활용에 활용할 수 있도록 한다.

이러한 본 발명은 국지성 호우로 인한 침수로 교통통제, 인명피해 등이 발생할 수 있는 경우에 대하여 자치단체별로 침수 위험 예상 지역에 설치되어 강우량과 강우강도에 따른 침수 데이터를 실시간으로 수집하고 데이터를 축적하여 향후 유사상황 발생시에 즉시 대응을 할 수 있는 체계를 마련할 수 있으며, 정확하게 제작하기 어려운 침수 흔적도를 강우량, 강우강도, 시간대별로 국지적인 지역에 대하여 보다 정확하게 제작할 수 있다.

이는 도로뿐만 아니라 지역 내에 침수 발생이 우려되는 지역에 대해서도 확대 적용이 가능하며, 침수에 대한 대비, 신속한 대응, 정책 의사결정에도 도움을 주어 궁극적으로는 침수로 인한 인명 및 재산 피해의 감소에 기여할 수 있다.

또한, 유무선데이터 중계노드는 우적 감지센서(11), 강우량 측정센서(12), 초음파 수위센서(13)에서 측정한 데이터를 통합 데이터 관리 장치(31)로 전송한다.

한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.　또한, 상기 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체를 포함한다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

11 : 우적감지 센서 12 : 강우량 측정센서
13 : 초음파 수위센서 14 : 제어기

Claims (7)

1. 빗방울을 감지하는 우적감지 장치;
   상기 우적감지 장치가 빗방울을 감지한 경우 활성화되어 강우량을 측정하는 강우량 측정장치; 및
   상기 강우량 측정장치가 제 1 기준치를 초과하는 강우량을 측정한 경우 활성화되어 침수위를 측정하는 침수위 측정장치
   를 포함하는 침수 감지장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 침수위 측정장치가 측정한 침수위가 제 2 기준치를 초과하는 경우 침수된 것으로 판단하는 제어장치
   를 더 포함하는 침수 감지장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제어장치는,
   상기 강우량 측정장치가 측정한 강우량이 상기 제 1 기준치 이하인 경우, 상기 침수위 측정장치를 비활성화시키는 침수 감지장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 침수위 측정장치가 측정한 침수위 데이터를 외부로 전송하는 전송장치
   를 더 포함하는 침수 감지장치.
   
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   교류 전원이 인가되는 경우 상기 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 공급하면서 배터리를 충전하고, 상기 교류 전원이 중단된 경우 상기 충전된 배터리로부터의 직류 전원을 공급하는 전원 공급장치
   를 더 포함하는 침수 감지장치.
   
6. 제 5 항의 상기 침수 감지장치를 포함한 가로등.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 침수 감지장치의 침수위 측정장치는,
   상기 가로등 라인에 설치되어 도로와 보도 사이를 가리키는 측구의 침수위를 측정하는 가로등.
   

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