KR101204426B1 - 하천 월류에 의한 치수시설물 붕괴 방지에 초점을 맞춘 실시간 모니터링 시스템. - Google Patents

Abstract

본 발명은 하천 월류에 의한 치수시설물 붕괴 방지에 초점을 맞춘 실시간 모니터링 시스템에 관한 것으로,
보다 상세하게는 최근 홍수로 인한 하천제방이나 하천제방 주위의 연결호안 등의 치수시설물 붕괴로 인한 제내지 침수 피해로 인하여 인명 및 재산피해가 발생이 증가함에 따라, 하천에 보와 같은 치수시설물이 있는 경우, 하천 월류 발생으로 치수시설물이 변위 또는 붕괴되는 것을 방지하고, 그 위험성을 미리 예측하며, 하천 월류 정보를 통합, 저장하는 실시간 모니터링 시스템에 관한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 하천 월류에 의한 치수시설물 붕괴 방지에 초점을 맞춘 실시간 모니터링 시스템은
상기 치수시설물에 치수시설물의 기울기 계측수단을 매설하여 치수시설물의 정보를 수집, 송신하는 제1단계;
상기 치수시설물 정보를 관제부에 포함된 하나의 웹서버에 통합, 저장하는 제2단계;
상기 관제부에서 수신된 기울기 정보를 실시간으로 분석하여, 치수시설물 붕괴를 예측하고 위험 경보를 발령하는 제3단계; 를 포함하여 이루어지되,
상기 관제부는 수집한 치수시설물 관리 정보를 휴대용 단말기를 통해 제공 하는 제4단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

하천 월류에 의한 치수시설물 붕괴 방지에 초점을 맞춘 실시간 모니터링 시스템. {REAL-TIME MONITORING SYSTEM FOR FLOOD}

본 발명은 하천 월류에 의한 치수시설물 붕괴 방지에 초점을 맞춘 실시간 모니터링 시스템에 관한 것으로,

보다 상세하게는 최근 홍수로 인한 하천제방이나 하천제방 주위의 연결호안 등의 치수시설물 붕괴로 인한 제내지 침수 피해로 인하여 인명 및 재산피해가 발생이 증가함에 따라, 하천에 보와 같은 치수시설물이 있는 경우, 하천 월류 발생으로 치수시설물이 변위 또는 붕괴되는 것을 방지하고, 그 위험성을 미리 예측하며, 하천 월류 정보를 통합, 저장하는 실시간 모니터링 시스템에 관한 것이다.

최근 국내 하천제방을 포함하는 치수시설물은 노후화 및 이상홍수로 인하여 치수시설물로서 안정성이 떨어지고, 월류 시 치수시설물 붕괴로 인한 인명 및 재산피해가 가중되어 왔다. 이러한 피해를 줄이기 위해 다양한 모니터링 시스템이 제안되고 있다.

상술한 목적을 위한 종래 기술로는 특허등록 제10-0509173호(등록일자2005년08월10일)가 있는데,

상기 발명은 계곡이나 자연휴양림과 같은 행락객들이 많이 모이는 장소에서 재해발생시 재해 상황을 신속하고도 효과적으로 전파하여 재해로 인한 피해를 극소화하기 위한 재해경보안내 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 재해 발생여부 및 상황통제를 총괄하는 관제부와, 상기 관제부의 원격제어를 무선으로 주고받을 수 있음은 물론, 휴대폰 수신기가 내포된 송수신수단을 포함하는 경보안내부, 그리고 태양광으로부터 전원을 집적하여 공급하는 전원공급부가 포함된 것으로, 상기 관제부에서 휴대폰을 이용하여 상기 경보안내부를 제어할 수 있는 재해경보안내 시스템에 관한 것이다.

상기 발명의 휴대폰을 이용한 재해경보안내 시스템에 의하면 평상시에는 환경 관련 캠페인 등과 같은 방송을 통해 휴양림, 국ㅇ공립 공원, 자연녹지 등 행락객들이 많은 장소에서 환경보전을 위한 관리활동이 용이하게 이루어짐은 물론, 재해나 위급상황 발생 시 신속하고 적극적인 상황대처가 가능해지는 효과를 기대할 수 있다.

다른 종래 기술로는 특허공개 제10-2004-0023393호(공개일자 2004년03월18일)가 있는데,

상기 발명은 재해 관리시스템 및 방법에 관한 것으로서, 정보통신망; 풍향, 풍속, 수위, 강설량 및 강우량에 관한 정보 중 적어도 어느 하나의 기상정보를 수집하는 기상관련 정보 수집장치; 상기 정보통신망을 통해 상기 기상관련 정보수집장치로부터 상기 기상정보를 수신하는 운영자 서버; 및 상기 정보통신망을 통해 상기 운영자 서버로부터 상기 기상정보, 재해경보 및 효과음, 피해상황에 관한 정보를 수신하고 상기 운영자 서버로 로그인 정보, 피해상황에 대한 조치 내용에 관한 정보를 전송하는 재해경보 수신장치;를 포함하는 재해관리시스템 및 방법에 관한 것이다.

또 다른 종래기술로는 특허공개 제10-2005-0078396호(공개일자 2005년08월05일)가 있는데, 상기 발명은 사면 재해 모니터링 시스템에 관한 것으로 보다 상세하게는 자동연산 신경망(Auto-Associative NeuralNetwork)을 이용하여 이상상태의 데이터 입력을 감지하여 재해를 모니터링 하는 사면 재해 모니터링 시스템에 관한 것이다.

상기 발명에 따른 사면 재해 모니터링 시스템은 다수의 감지 센서로부터 입력되는 재해 감지 데이터를 입력받아 모니터링 서버로 전송하는 재해 감지 장치에 있어서, 상기 장치가 상기 감지 센서로부터 출력되는 감지 데이터를 저장하는 메모리와 상기 메모리로부터 독출되는 감지 데이터와 상기 감지 센서로부터 입력되는 감지 데이터 중 하나를 선택적으로 출력하는 스위칭부와 상기 스위칭부에 의해 출력되는 데이터를 상기 모니터링 서버로 무선 송신하는 데이터 송신부와 상기 감지 센서로부터 입력되는 감지 데이터가 규정된 값 이하일 경우 소정의 주기마다 상기 메모리에 저장된 감지 데이터를 독출하여 출력하도록 상기 스위칭부의 제어신호를 출력하거나 상기 감지 데이터가 규정된 값 이상일 경우 해당 감지 데이터를 실시간으로 전송하도록 상기 스위칭부의 제어신호를 출력하는 이상신호 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명에 따른 사면 재해 모니터링 시스템은 다수의 재해 감지 장치가 입력되는 감지 데이터의 이상 유무를 판단하여 이상 패턴의 데이터 입력 시 실시간으로 해당 데이터를 모니터링 서버로 전송함으로써, 재해 발생을 조기 발견하여 빠르게 진압할 수 있는 효과를 갖는다.

나아가 또 다른 종래 기술로는 특허등록 제10-0722419호(등록일자 2007년05월21일)가 있는데,

상기 발명은 비탈면의 붕괴시 붕괴된 상태를 비탈면을 관리하는 곳에 알려주어 빠른 후속조치를 하게 할 수 있게 한 도로의 사면에 설치되는 비탈면 붕괴 안전진단 장치에 관한 것이다.

그러나 상기 발명들은 비탈면 붕괴나 홍수 등의 재해 발생을 조기에 발견하고 그에 따른 재해 경보를 조기에 발령하기 위한 사후조치로서, 치수시설물의 정보 변화를 실시간으로 모니터링하고, 이를 데이터베이스화 하여, 월류에 의한 치수시설물의 붕괴 위험을 예측하고, 치수시설물의 유지, 보수 및 설계를 위한 정보를 제공하는 등 사전 예방적인 시스템이라고 할 수 없다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 하도의 통수능을 초과하는 홍수 유출이나 토사나 유목 등에 의해 통수능이 저하될 때 발생하는 하천 월류에 의하여 치수시설물이 붕괴되는 것을 방지하기 위하여 치수시설물의 기울기 정보를 계측수단을 통하여 수집하여, 관제부에 송신하고, 관제부는 수집된 기울기 정보를 웹서버에 통합, 저장하면서 실시간으로 모니터링하고, 상기 수집된 치수시설물의 기울기 정보를 포함하여, 수량, 유속, 수심 등의 치수정보를 치수시설물의 관리자뿐만 아니라 일반인들에게도 접근을 쉽게 하여, 치수시설물 인근에 위치하는 사람들에게 하천 월류에 의한 치수시설물 붕괴로 발생할 수 있는 인명 및 재산피해를 방지할 수 있도록, 상기 관제부는 수집한 치수시설물 관리 정보를 휴대용 단말기를 통해 제공하도록 하는 하천 월류에 의한 치수시설물 붕괴 방지에 초점을 맞춘 실시간 모니터링 시스템을 제공하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 상기 계측수단이 치수시설물의 기울기 정보 수집 시 외부 진동이나 충격의 등의 외부 요인으로 인하여 기울기 정보 감지를 방해 받지 않고 보다 정확한 기울기의 변화 감지를 위하여, 상기 계측수단에 내장되는 기울기 센서 및 안테나를 구비한 통신부 등을 포함하여 이루어지는 계측센서를 삽입패널과 이격패널을 이용하여 상기 계측수단의 바디와 이격공간을 갖으면서 내장되도록 하고, 상기 수집된 기울기 정보의 원할한 송신을 위하여 상기 이격패널 상부에 PVC 재질의 송신패널을 더 구비하고, 상기 이격패널의 내주면 일측에 안테나 고정부를 도입하여 상기 계측센서의 송신을 위한 안테나가 고정되도록 하는 월류에 의한 치수시설물 붕괴 방지에 초점을 맞춘 실시간 모니터링 시스템을 제공하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 하천 월류에 의한 치수시설물 붕괴 방지에 초점을 맞춘 실시간 모니터링 시스템은

상기 치수시설물에 치수시설물의 기울기 계측수단을 매설하여 치수시설물의 정보를 수집, 송신하는 제1단계;

상기 치수시설물 정보를 관제부에 포함된 하나의 웹서버에 통합, 저장하는 제2단계;

상기 관제부에서 수신된 기울기 정보를 실시간으로 분석하여, 치수시설물 붕괴를 예측하고 위험 경보를 발령하는 제3단계; 를 포함하여 이루어지되,

상기 관제부는 수집한 치수시설물 관리 정보를 휴대용 단말기를 통해 제공 하는 제4단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 하천 월류에 의한 치수시설물 붕괴 방지에 초점을 맞춘 실시간 모니터링 시스템의 계측수단은

하부에 제1나사산을 갖는 상부 덮개;

상측에 상기 상부 덮개의 제1나사산과 결합되는 제1나사부를 갖고 하측에 제2나사산을 갖는 니플 형상의 송신패널;

내주면에 상기 제2나사산과 결합하는 제2나사부를 갖는 연결패널;

상측 외주면에 상기 제2나사부와 연결되는 나사산을 갖고, 하측 개구부에서 내측으로 절곡되어 돌출 형성되고 외주면에 수나사부를 갖는 바디;

상기 바디에 내장되고, 수직 방향으로 내주면과 외주면이 관통되어 형성되는 삽입홈을 갖는 삽입패널;

상기 수나사부와 결합하는 암나사부를 갖고 원뿔 형태를 갖는 무게중심부; 및

안테나와 연결된 통신부와, 기울기 정보를 감지하는 기울기 센서와 제어부, 정원공급장치를 포함하고, 양측면 단부가 상기 삽입패널의 삽입홈에 슬라이딩 결합하는 편판 형상의 본체로 이루어지는 계측센서;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

나아가 본 발명에 따른 하천 월류에 의한 치수시설물 붕괴 방지에 초점을 맞춘 실시간 모니터링 시스템의 계측수단은 상기 삽입패널에 제2삽입홈을 더 구비하고, 내주면의 상부 일측에서 돌출되어 형성되고, 상기 통신부의 안테나가 고정 결합되는 안테나고정부를 갖고, 이 안테나고정부는 상기 삽입패널의 제2삽입홈에 슬라이딩 결합되고,

내주면의 타측에서 돌출되어 수직방향으로 형성되어 내측 말단에느 상기 계측센서의 본체 양측면 단부가 결합하는 고정홈을 구비하고, 상기 삽입패널의 삽입홈에 슬라이딩 결합하는 삽입가이드를 한 쌍 포함하고, 외주면에 돌출되어 수직 방향으로 형성되고, 상기 바디의 내주면과 맞닿는 복수개의 고정레일을 더 구비하는 관 형태로 이루어진 이격패널;을 포함하여 이루어지고, 상기 바디의 내측 직경을 d1, 상기 이격패널의 내측 직경을 d2, 상기 이격패널의 삽입가이드에 구비된 고정홈의 내측을 잇는 너비를 d3라 할 때, d3 < d2 < d1 의 크기 관계가 형성되어, 상기 계측센서와 결합된 이격패널과 상기 바디사이에 이격공간을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 하천 월류에 의한 치수시설물 붕괴 방지에 초점을 맞춘 실시간 모니터링 시스템은 기울기 정보를 계측하는 계측수단을 통하여 치수시설물의 실시간 기울기 정보를 송신 가능하도록 하고, 이를 관제부에 포함되는 하나의 웹서버에 통합, 저장하고, 수신된 기울기 정보를 실시간으로 분석하여, 치수시설물 붕괴를 예측하고 위험 경보를 발령하는 관제부를 도입하여 치수시설물에 대한 붕괴 가능성을 실시간 모니터링 하고, 수집된 치수시설물 관리 정보를 휴대용 단말기를 통하여 누구나 쉽게 검색, 조회 가능하도록 하여 치수시설물 인근에 거주하거나 방문하는 사람들이 하천 월류에 의한 치수시설물 붕괴로 인한 인명 및 재산 피해를 받지 않도록 하는 장점이 있다.

또한 본 발명에 따른 하천 월류에 의한 치수시설물 붕괴 방지에 초점을 맞춘 실시간 모니터링 시스템의 계측수단은 무게중심부, 내장패널 및 이격패널을 도입하여, 상기 계측센서가 상기 계측수단의 바디와 이격되어 내장됨으로써, 외부 진동이나 충격 등에 의하여 정확한 기울기 정보 수집을 방해하지 않도록 하고, 상기 상부 덮개와 상기 내장패널 사이에 PVC 재질로 이루어진 송신패널과 상기 이격패널의 내주면 일측에 안테나고정부를 더 구비하여 기울기 정보 송신을 원활하게 할 수 있다.

나아가 본 발명에 따른 하천 월류에 의한 치수시설물 붕괴 방지에 초점을 맞춘 실시간 모니터링 시스템의 계측수단은 상기 바디의 내측 직경을 d1, 상기 이격패널의 내측 직경을 d2, 상기 이격패널의 삽입가이드에 구비된 고정홈의 내측을 잇는 너비를 d3라 할 때, d3 < d2 < d1 의 크기 관계가 형성되어, 상기 계측센서와 결합된 이격패널과 상기 바디사이에 이격공간을 갖게 함으로써, 충격이나 진동 등에 의한 외부 요인으로부터 정보 수집 방해를 최소화하여 정확한 기울기 정보 수집을 도모할 수 있다.

도 1은 월류에 의한 치수시설물의 변위 및 붕괴 예시도.
도 2은 본 발명에 따른 하천 월류에 의한 치수시설물 붕괴 방지에 초점을 맞춘 실시간 모니터링 시스템의 계측수단의 분해 사시도 및 조립 사시도.
도 3는 본 발명에 따른 하천 월류에 의한 치수시설물 붕괴 방지에 초점을 맞춘 실시간 모니터링 시스템의 실시예.
도 4는 본 발명에 따른 하천 월류에 의한 치수시설물 붕괴 방지에 초점을 맞춘 실시간 모니터링 시스템의 정보 송수신 관계도.
도 5는 본 발명에 따른 하천 월류에 의한 치수시설물 붕괴 방지에 초점을 맞춘 실시간 모니터링 시스템의 실시예에 따른 어플리케이션 활용예.
도 6은 본 발명에 따른 하천 월류에 의한 치수시설물 붕괴 방지에 초점을 맞춘 실시간 모니터링 시스템의 계측수단의 변형례를 나타낸 분해 사시도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

최근 국내 하천제방을 포함하는 치수시설물은 노후화 및 이상홍수로 인하여 치수시설물로서 안정성이 떨어지고, 하천 월류시 치수시설물 붕괴로 인한 인명 및 재산피해가 가중되어 왔다. 국내 하천제방의 붕괴 유형은 1987년~2003년까지의 통계자료에 의하면 조사건수 758건 중 하천 월류 300건(39.6%), 침식 295건(38.9%), 제체 불안정 87건(11.5%), 시설물에 의한 파괴 76건(10.0%) 등인 것으로 보고하고 있다.(한국건설기술연구원, 2004) 상술한 바와 같이 치수시설물의 붕괴 원인 중 하천 월류에 의한 치수시설물 붕괴가 치수시설물의 붕괴 원인 중 가장 많은 비중을 차지하고 있다.

그러나 국내의 치수시설물 안정성 평가는 해당 하천의 하천 월류 특성과 축제 토질조사를 통해 선정된 제방 대표단면을 대상으로 하여 수리, 수문학적 인자로 인한 외력에 대해 제방 붕괴 가능성을 판단하여 평가 항목별 안전율의 만족 여부로 결정하는데 일본 등의 외국은 하천의 침투(활동 및 누수)뿐만 아니라 하천 월류에 대해서도 치수시설물 안전성 평가를 하도록 되어있음에 반해, 국내의 안전성 평가는 활동, 누수 및 침하에 대해서만 조사할 뿐이다.

이에 본 발명은 치수시설물 붕괴 원인 중 가장 많은 비중을 차지하는 하천 월류에 의한 치수시설물 붕괴 방지를 위하여 치수시설물의 기울기 정보를 실시간으로 송신하여 수집된 정보를 관제부에서 실시간 모니터링하여 분석하는 하천 월류에 의한 치수시설물 붕괴 방지에 초점을 맞춘 실시간 모니터링 시스템을 제안한다.

이하에서는 본 발명에 따른 하천 월류에 의한 치수시설물 붕괴 방지에 초점을 맞춘 실시간 모니터링 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

우선 하천 월류에 의한 치수시설물의 붕괴를 도 1을 참조하여 설명한다. 하천 월류에 의한 치수시설물 붕괴 원인을 세분하면 계획규모를 초과하는 홍수 유출로 인한 치수시설물 높이 부족, 설계홍수량의 과소 책정, 토사나 유목 등의 유출로 인한 통수는 저하, 교량 상판이나 교대 미 교각에 의해 통수 단면적 감소로 인한 하천 월류 등으로 나눌 수 있다. 도 1에서 도시된 바와 같이, 이러한 하천 월류로 인하여 치수시설물의 변위나 붕괴가 시작되면 치수시설물은 필연적으로 그 기울기가 변화한다.

상술한 치수시설물의 붕괴 시작 시 치수시설물의 기울기가 변화하는 점에 착안하여 본 발명은 상기 치수시설물에 치수시설물의 기울기 계측수단을 매설하여 치수시설물의 정보를 수집, 송신하는 제1단계, 상기 치수시설물 정보를 관제부에 포함된 하나의 웹서버에 통합, 저장하는 제2단계를 포함하여 이루어진다.

상기 기울기 정보를 수집, 송신하는 제1단계를 위하여 본 발명은 도 3에서 도시된 바와 같이, 치수시설물에 치수시설물의 기울기 정보를 실시간으로 출력하는 계측수단을 매설한다. 상기 계측수단은 치수시설물의 길이나 형태, 크기에 따라 수개의 계측수단을 일렬 또는 병렬하여 일정 간격을 두고 매설할 수 있다.

또한 상기 계측수단을 치수시설물에 매설 전에, 하천 월류에 의한 치수시설물의 수공학적, 지반공학적 붕괴 원인을 모두 파악하고, 지금까지 발생한 치수시설물 붕괴 발생을 통계한 자료를 분석하고 예측하고, 각각의 치수시설물의 평균수심 등을 조사하고, 위험수심을 설정하여 각각의 치수시설물에 맞는 하천 월류에 의한 붕괴 지침을 만들어 하천 월류에 의한 치수시설물의 붕괴 위험 정도에 따라 취약부를 예측하고 나누어 구획화할 수 있다. 본 발명에 따른 계측수단의 바람직한 지중 매설 실시예는 도 3에서 도시된 바와 같이, 치수시설물을 따라 약 500M의 간격으로 일렬로 매설하는 것이 바람직하나, 매설 전에 구획화된 취약부에 더 좁은 간격으로 집중 매설하는 것이 더 바람직하다. 또한 상기 계측수단은 치수시설물의 기울기 정보를 수집하기 위하여 소정의 깊이에 매설되는데, 매설 전에 설정된 취약부에는 깊이를 달리하여 복수개의 계측 수단을 집중 매설하는 것이 더 바람직하다.

도 2에서 도시된 바와 같이 상기 단계에서 정보를 수집, 송신하는 상기 계측수단은 하부에 제1나사산(11)을 갖는 상부 덮개(10);와 상측에 상기 상부 덮개(10)의 제1나사산(11)과 결합되는 제1나사부(21)를 갖고 하측에 제2나사산(22)을 갖는 니플 형상의 송신패널(20);과 내주면에 상기 제2나사산(22)과 결합하는 제2나사부(32)를 갖는 연결패널(30;)과 상측 외주면에 상기 제2나사부(32)와 연결되는 나사산(41)을 갖고, 하측 개구부에서 내측으로 절곡되어 돌출 형성되어 외주면에 수나사부(42)를 갖는 바디(40); 상기 바디(40)에 내장되고, 수직 방향으로 내주면과 외주면이 관통되어 형성되는 삽입홈(51) 한 쌍을 갖는 삽입패널(50); 상기 바디(40)의 수나사부(42)와 결합하는 암나사부(62)를 갖고 원뿔 형태를 갖는 무게중심부(60); 및 변위 정보를 감지하는 변위 센서(71)와 안테나(72a)와 연결된 통신부(72)와 제어부(도면미표기), 전원공급부(73)를 포함하고, 상기 삽입패널(50)의 삽입홈(51)에 슬라이딩 결합하는 평판 형상의 본체(75)로 이루어지는 계측센서;를 포함하여 이루어진다.

상기 바디(40)와 무게중심부(60) 및 연결패널(20)은 금속 등의 재질로 이루어져 외부 요인의 영향을 가능한 받지 않도록 형성되는 것이 바람직하며 나아가 상기 바디(30)의 하부에 결합되는 무게중심부(60)는 상기 바디보다 무거운 재질로 이루어지고 지중 매설 시 상기 계측수단의 중심을 잡고, 변위 변화를 보다 정확히 감지할 수 있도록 원뿔 형태로 형성되어 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 바디(34) 하부와 무게중심부(60)의 결합 방법은 상기 바디의 내부를 수분 등의 침투로부터 방지 할 수 있도록 밀폐되면 족하다. 또한 상기 상부 덮개(10)는 추후 상기 계측수단의 재활용이나 전원공급장치(73) 등을 포함하는 계측센서(70)의 고장이나 교체 또는 업그레이드 등을 위하여, 개폐가 가능하되, 밀폐되도록 형성되는 것이 바람직하다. 뿐만 아니라 상기 계측센서가 변위 정보의 원활한 송신을 위하여 상기 상부 덮개(10)와 송신패널(20)은 전파 방해가 없는 PVC 재질 등으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 상기 계측수단은 기울기 센서(71)를 내장하는데, 이 기울기 센서(71)는 종래 공개된 기울기 변화를 감지하기 위한 센서를 모두 포함하여 이루어질 수 있다. 특히, 특허공개 제10-2006-0074672호(공개일자 2006년07월03일)는 기울기변화에 따른 충전용량의 변화 값을 출력하는 캐패시터부와; 상기 캐패시터부의 전극과 유전체사 이의 충전용량값을 검출한 후 기울기를 연산하여 출력하는 기울기 연산부를 포함하여 구성되어 기울기 센서(61)로서의 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 칩을 대체하여 이동통신 단말기 등에 탑재되는 소형 피씨비의 하단부에 장착되어 피씨비의 기울기 변화에 따라 변화되는 충전용량의 변화량을 측정함으로써 피씨비 등의 기울기를 검출할 수 있도록 하는 기울기 검출 장치를 제시하고 있는데, 상기 발명의 기울기 검출 장치와 같이 정확한 기울기 정보를 계측하면서, 소형으로 제작되어 본 발명의 계측센서(70)의 피씨비 등의 본체(75)에 결합되어 상기 계측수단의 하우징에 내장될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한 상기 계측수단의 기울기 센서(71)는 장기간 동안 치수시설물의 기울기 정보를 수집하여야 하므로, 전력소모가 적고 치수시설물의 기울기 변화를 감지할 수 있는 정도의 정밀도가 요구된다. 상기 기울기 센서(71)의 정밀도는 상기 계측수단의 매설 위치에 따라 다르게 선택할 수 있다. 치수시설물 비탈면 세굴부에 매설 시에는 안전도가 민감한 부분으로서 높은 정밀도가 요구되며, 치수시설물 하단부에 매설 시에는 하상세굴이 빈번히 발생하는 부분으로서 제방비탈면보다는 비교적 낮은 정밀도를 요구하므로 상기 계측수단의 기울기 센서(61)는 매설 깊이와 치수시설물의 형태, 크기에 따라 선택 가능하다.

이어서 도 3 및 도 4에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 하천 월류에 의한 치수시설물 붕괴에 초점을 맞춘 실시간 모니터링 시스템의 제1단계는 복수개의 계측수단이 매설되어 치수시설물의 기울기 정보를 감지하는데, 상기 계측수단은 서로 단거리통신망으로 연결되는 하나의 정보수집부를 이루게 된다. 이를 위하여, 상술한 바와 같이 상기 계측수단은 정보 송신을 위한 통신부(72)를 내장한다. 상기 계측수단의 통신부(62)는 지중에서도 원할한 정보 송신이 가능하고, 노이즈가 없는 것이 바람직하다. 상기 정보수집부를 이루도록 하는 상기 통신부(62)는 종래의 여러 통신기술을 모두 포함하여 이루어질 수 있는데, 특히 특허공개 제10-2008-0000290호(공개일자 2008년01월02일)에서 제시하는 것과 같이 지그비 모듈을 이용하는 것이 바람직하다. 상기 발명은 지그비 통신을 이용하여 별도의 네트워크 구축 없이 공동 주택 내에 구비된 보일러와 같은 다양한 감시 대상의 상태정보를 수집 관리할 수 있도록, 각각이 식별정보를 가지며 상호 간 데이터를 송수신하는 지그비 통신 모듈을 포함하고, 장치의 각 부분의 상태를 감지하는 감지 수단으로부터 출력되는 상태정보를 수신하여 상기 지그비 통신 모듈을 통해 출력하거나 지그비 통신 모듈을 통해 수신되는 상태정보를 전달하는 지그비를 이용한 모니터링 시스템을 제시한다. 이러한 지그비 모듈 방식을 활용하여 치수시설물의 전부 또는 구역별로 나누어진 치수시설물의 일부에 매설된 상기 계측수단은 근거리 통신망을 형성하는 정보수집부를 이루게 된다. 상기 정보수집부는 하나의 게이트웨이와 무선으로 연결되어진다. 상기 게이트웨이는 일반적인 장거리 무선통신을 가능하게 하는 것으로써, 관제부로 수집한 정보를 송신하기 위함이다.

상기 계측수단에는 PVC 재질로 이루어지고 니플 형상으로 이루어진 송신패널(20)을 더 구비한다. 이는 상기 계측센서(70)와 결합되는 삽입패널(50)이 상기 연결패널(30)과 상기 바디(40)에 내장되어질 때, 금속 재질로 이루어진 연결패널(30)과 바디(40)로 인하여 변위 정보 송신 시 재질의 특성으로 인한 전파방해를 받아 원활한 정보 송신이 이루어지지 않을 수 있기 때문이다. 상기 연결패널(20)은 상기 바디(40) 내장되는 삽입패널(50) 때문에 상기 바디(40)의 외측면에 형성될 수밖에 없는데 PVC 등의 전파 방해가 적은 재질로 이루어질 경우, 재질의 특성상 파손되기 쉬움으로 억지끼움이 불가능하여 나사 결합 등의 방식으로 밖에 결합할 수 없다. 이때 서로 경도가 다른 재질을 나사 결합할 경우 상기 연결패널(30)의 작은 경도로 인하여 외부의 충격 등에 의해 쉽게 파손 될 수 있기 때문에 추후 연결패널(50)의 고정이 이완되면 계측수단으로서, 기울기 센서(71)가 치수시설물의 정확한 기울기 정보를 수집하기 어려워질 수 있다.

이에 본 발명은 금속 재질의 연결패널(20)을 도입하여 상기 바디(40)와 억지끼움 함으로써, 상기 계측수단 구성부분간의 견고한 고정 결합을 장시간 보장하고, 전파 방해가 적은 송신패널(20)을 더 구비하고, 후술할 상기 안테나(72a)가 상기 송신패널(20) 내측에 위치되도록 하여, 치수시설물의 기울기 정보의 원활한 송신을 가능하도록 한다.

상기한 바와 같은 목적 달성을 위하여, 상기 연결패널(30)을 억지끼움 하기 위해서는 별도의 억지끼움부재(90)가 필요한데 도 3에서 도시된 바와 같이 상기 억지끼움부재(90)는 상기 연결패널(30)의 제2나사부(32)와 결합하는 볼트부(91)를 갖고, 같은 금속재질로 이루어진다. 이 때 상기 바디(40)의 상측 외주면은 평평하게 형성되어 상기 억지끼움부재(90)와 결합한 상기 연결패널(30)을 상기 바디(40)의 상측 개구부와 맞닿게 위치시켜 해머 등의 강한 타격수단을 이용하여 상기 연결패널(30)의 제2나사부(32)를 상기 바디(40))의 외주면에 억지끼움시킴으로써, 상기 계측수단의 구성부분간의 견고한 고정 결합을 가능하게 할 수 있다. 또는 상기 억지끼움부재(90) 상부에 형성되는 회전조임부(92)를 이용하여, 상기 억지끼움부재(90)와 결합한 상기 연결패널(30)의 제2나사부(32)를 상기 바디의 외주면에 억지 나사 조임을 함으로써, 일반적인 나사볼트, 너트 결합 방식 보다 견고한 고정을 가능하게 할 수 있다. 상기 억지끼움부재(90)를 통한 연결패널(30)의 고정을 완료하면, 상기 억지끼움부재(90)와 연결패널(30)의 나사 결합을 해제하고, 니플형상으로 이루어진 송신패널(20)의 제2나사산(22)을 상기 연결패널(30)의 제2나사부(32)와 결합시키고, 상기 상부 덮개(10)의 제1나사산(11)과 상기 송신패널(20)의 제1나사부(21)를 결합함으로써, 본 발명에 따른 하천 월류에 의한 치수시설물 붕괴 방지에 초점을 맞춘 실시간 모니터링 시스템은 계측센서의 정보 송신을 원활히 하면서도, 견고한 고정결합으로 인하여 정확한 기울기 정보 수집이 가능한 계측수단을 구비할 수 있다. 그리고 본 발명은 상기 계측수단 내부로의 수분 등의 침투를 막기 위하여, 상기 각 구성부분이 결합하는 각각의 결합부에 고무 등의 재질로 이루어진 오링 또는 납작링 등의 밀폐보조수단(도면미표기)을 더 구비할 수 있다. 상기 밀폐보조수단을 통하여 상기 계측수단은 흙이나 벌레 등의 침투뿐만 아니라, 빗물이나 하천의 침투로 인한 수분 침투를 방지하여 고장 발생을 방지하고, 안전하고 정확한 치수시설물의 기울기 정보를 수집하여 송신할 수 있다.

이어서 상술한 상기 계측센서(60)의 안정된 고정유지와 원할한 정보 송신을 위하여, 본 발명에 따른 하천 월류에 의한 치수시설물 붕괴 방지에 초점을 맞춘 실시간 모니터링 시스템은 도 6에 도시된 바와 같이 계측수단의 변형이 가능하다. 본 발명의 변형례에 따른 상기 계측수단의 이격패널(80)은 내주면의 상부 일측에서 돌출되어 형성되고, 상기 통신부의 안테나가 고정 결합되는 안테나고정부(84)를 갖고, 상기 삽입패널(50)에는 제2삽입홈(51a)을 더 구비하여, 상기 안테나고정부(84)는 상기 삽입패널(50)의 제2삽입홈(51a)에 슬라이딩 결합된다. 도 6에서와 같이 상기 안테나고정부(84)는 내측으로 돌출 형성되어 안테나가 억지끼움 가능하도록 형성되어, 상기 안테나가 상기 송신패널(20) 내측에 고정됨으로써, 전파 방해 없이 원활한 정보 송신을 가능하게 한다. 뿐만 아니라 상기 계측센서(60)의 안정된 고정 유지를 위하여, 도 6에 따른 변형례에서 상기 이격패널(80)은 내주면의 타측에서 돌출되어 수직방향으로 형성되고, 내측 말단에 상기 계측센서(70)의 본체(75) 양측면 단부가 결합하는 고정홈(81a)을 구비하고, 상기 삽입패널(50)의 삽입홈(51)에 슬라이딩 결합하는 삽입가이드(81)를 한 쌍 포함하고, 외주면에 돌출되어 수직 방향으로 형성되고, 상기 바디(40)의 내주면과 맞닿는 복수개의 고정레일(82)을 더 구비하는 관 형상으로 이루어진다.

이때, 상기 삽입패널(50)의 삽입홈(51)의 너비를 g1, 상기 삽입가이드의 폭을 g2, 상기 고정홈의 너비를 g3, 상기 계측센서 본체의 측면 너비를 g4라 할 때, g1 > g2 > g3 > g4 의 크기 관계가 형성되어 상기 계측센서의 고정을 견고히 할 수 있다.

또한, 상기 바디의 내측 직경을 d1, 상기 이격패널의 내측 직경을 d2, 상기 이격패널의 삽입가이드에 구비된 고정홈의 내측을 잇는 너비를 d3라 할 때, d3 < d2 < d1 의 크기 관계가 형성되어,상기 계측센서(70)와 결합된 이격패널(80)과 상기 바디(40)사이에 이격공간을 갖게 함으로써, 상기 계측센서(70)는 외부 진동이나 충격 등의 외부 요인으로 인한 정확한 변위 정보 수집 방해를 최소화하여 보다 정확한 정보 수집이 가능해질 뿐만 아니라 상기 계측센서(70)가 이중으로 견고하게 고정되게 함으로써, 상기 계측센서의 장시간 사용에 따른 상기 계측센서의 이탈을 방지할 수 있다.

본 발명은 도 3 및 도 4에서 도시된 바와 같이, 치수시설물의 기울기 변화 정보를 수집하여 송신하는 제1단계를 거친 후, 상기 기울기 정보를 관제부에 포함된 하나의 웹서버에 통합, 저장하는 제2단계를 갖는다. 상기 정보수집부와 게이트웨이는 국내 모든 치수시설물에 형성되고, 각각의 치수시설물로부터 수집된 정보는 각각의 게이트웨이를 통하여 하나로 통합 운용되어지는 관제부로 전달된다.

이어서, 본 발명은 상기 제3단계에서 상기 관제부에 포함된 하나의 웹서버를 갖고, 국내 모든 치수시설물로부터 전달되는 각각의 치수시설물의 정보들을 행정별, 유역별, 하천별, 명칭별 등으로 통합, 저장하여 수집된 정보를 데이터베이스화 한다. 그리고 제4단계에서 상기 관제부는 수집, 송신된 치수시설물의 정보를 실시간으로 분석하여 모니터링 함으로써, 광범위한 실시간 모니터링 및 사전예방적 관리체계를 구축하고, 국부적 혹은 일면적 분석체계에서 탈피하여, 국내 모든 치수시설물 전 구간에 걸친 총체적인 접근이 가능하도록 할 수 있다. 나아가 본 발명에 따른 제3단계에서 상기 관제부는 치수시설물에 설치된 상기 계측수단으로부터 수집, 송신된 기울기 정보를 실시간 모니터링 하고 분석하면서, 하천 월류에 의한 붕괴를 예측하고, 위험 경보를 발령할 수 있도록 하여 하천 월류에 의한 치수시설물 붕괴 방지에 초점을 맞춘 실시간 모니터링 시스템을 구축하는 것이 바람직하다. 나아가 상기 관제부가 분석하고 저장된 치수시설물의 정보는 향후 치수시설물의 유지, 보수를 위한 정보를 제공하고, 상기 데이터베이스화된 정보를 분석하여, 새로운 치수시설물 등의 설계 시 하천 월류에 의한 치수시설물 붕괴를 방지하는 데 더 적합한 설계를 가능하도록 할 수 있다.

나아가 도 5에서 도시된 바와 같이, 상기 관제부의 웹서버는 스마트폰 등의 휴대용 단말기와 연동 가능하도록 형성되어진다. 본 발명의 실시예로서 스마트폰 등의 어플리케이션을 활용하여 치수시설물의 정보를 실시간으로 쉽고 빠르게 찾을 수 있는 치수시설물 조회 서비스를 제공하는 제4단계를 갖는 것이 바람직하다. 상기 어플리케이션 역시 유역별, 하천별, 명칭별 검색을 통한 데이터베이스 정보의 표출이 가능하도록 하는 것이 더욱 바람직하다.

또한 상기 관제부는 원격제어장치를 통하여 각각의 치수시설물에 매설된 정보수집부의 계측수단을 원격 제어하여 계측수단의 정보 수집 및 송신 간격을 탄력적으로 선택할 수 있다. 장마철 등의 홍수기나 집중호우로 인하여 치수시설물의 수심이나 유량이 증가할 때에는 상기 원격제어장치를 통하여 계측수단이 치수시설물의 기울기 정보를 수시로 수집하고 송신하게 하여 급작스런 유량 증가로 발생하는 하천 월류에 의한 치수시설물 붕괴를 방지하고, 비 홍수기 등 유량이 적을 때에는 계측수단이 치수시설물의 기울기 정보를 수집, 송신하는 간격을 길게 조절함으로써, 전원장치의 수명을 연장시켜 보다 오랜 기간 동안 정보 수집 활동이 가능하도록 할 수 있다.

이어서, 상기 계측수단은 치수시설물의 기울기 정보를 수집하여 송신 할 뿐만 아니라, 정보 송신 시에 이전 기울기 정보와 비교 분석하여 치수시설물 붕괴 위험 발생 시 경보 신호를 송출하는 기능을 더 구비할 수 있다. 상기 관제부에서 치수시설물의 기울기 정보를 실시간으로 모니터링하여 하천 월류에 의한 치수시설물 붕괴를 방지할 뿐만 아니라, 계측수단으로부터 경보 신호를 송신할 수 있게 함으로써, 상기 관제부가 경보 신호를 수신하면 상기 원격제어장치를 통해 계측수단의 정보 수집 및 송신 간격을 짧게 조절하여 하천 월류에 의한 붕괴 위험 치수시설물의 집중적인 실시간 모니터링을 가능하게 하여, 하천 월류에 의한 치수시설물 붕괴 방지의 효과를 더 높일 수 있다.

나아가 본 발명에 따른 치수시설물 붕괴 방지에 초점을 맞춘 실시간 모니터링 시스템의 계측수단은 치수시설물에 지중 매설될 뿐만 아니라 부착형으로 변형 제작하여 치수시설물의 모양, 특색에 따라 다양한 설치가 가능하도록 한다. 뿐만 아니라 상기 계측수단은 기울기 센서(61)를 내장할 뿐만 아니라, 침수센서, 간극수압계, 누수측정기, 변형측정계 등을 추가 내장하여 치수시설물 붕괴 방지를 위한 다방면의 정보를 수집할 수 있게 함으로써 치수시설물 변위 실시간 모니터링 시스템의 활용을 극대화 할 수 있다.

또한 상기 정보수집부는 치수시설물에 매설되는 계측수단뿐만 아니라, 상기 치수시설물의 외벽에 설치되는 계측분체를 더 구비하는 것이 바람직하다. 상기 계측분체는 상기 계측수단과 무선 연결되어 정보수집부를 구성하되, 상기 계측분체는 하천 월류 위험을 미리 감지하기 위하여 침수센서 등을 구비한다. 상기 계측분체는 치수시설물의 내측 상부 외벽에 설치하되 하천 월류 등에 의해 파손되지 않도록 반매설 형태로 설치되고, 하천 월류 감지를 위한 센서가 외부로 노출되도록 형성된다. 상기 계측분체는 집중 호우 등에 의해 유량이 증가하거나 수심이 높아지면 하천 월류 위험을 감지하여 상기 계측수단 및 관제부에 하천 월류 감지 정보를 송신한다. 하천 월류 감지 정보를 받은 상기 계측수단은 치수시설물의 기울기 정보를 수시로 수집, 송신하고, 관제부 역시 하천 월류 감지 정보를 받은 치수시설물에 대한 집중적이 감시 및 분석이 가능하도록 하여, 하천 월류에 의한 치수시설물의 붕괴 방지 및 이에 의한 인명이나 재산 피해를 방지할 수 있다.

S : 계측수단
10 : 상부덮개 11 : 제1나사산
20 : 송신패널 21 : 제1나사부
22 : 제2나사산 30 : 연결패널
32 : 제2나사부 40 : 바디
41 : 나사산 42 : 수나사부
50 : 삽입패널 51 : 삽입홈
51a : 제2삽입홈
52 : 삽입탭 60 : 무게중심부
62 : 암나사부 70 : 계측센서
71 : 변위 센서 72 : 통신부
72a : 안테나 73 : 전원공급장치
75 : 본체 80 : 이격패널
81 : 삽입가이드 81a : 고정홈
82 : 고정레일 83 : 삽입부재
90 : 억지끼움부재 91 : 볼트부
92 : 회전조임부

Claims (4)

1. 하부에 제1나사산을 갖는 상부 덮개;
   상측에 상기 상부 덮개의 제1나사산과 결합되는 제1나사부를 갖고 하측에 제2나사산을 갖는 니플 형상의 송신패널;
   내주면에 상기 제2나사산과 결합하는 제2나사부를 갖는 연결패널;
   상측 외주면에 상기 제2나사부와 연결되는 나사산을 갖고, 하측 개구부에서 내측으로 절곡되어 돌출 형성되고 외주면에 수나사부를 갖는 바디;
   상기 바디에 내장되고, 수직 방향으로 내주면과 외주면이 관통되어 형성되는 삽입홈을 갖는 삽입패널;
   상기 수나사부와 결합하는 암나사부를 갖고 원뿔 형태를 갖는 무게중심부; 및
   안테나와 연결된 통신부와, 변위 정보를 감지하는 변위센서와 제어부(도면미표기), 전원공급장치를 포함하고, 양측면 단부가 상기 삽입패널의 삽입홈에 슬라이딩 결합하는 평판 형상의 본체로 이루어지는 계측센서;를 포함하여 이루어지는
   계측수단을 통하여 치수시설물을 실시간 모니터링하는 것을 특징으로 하는 하천 월류에 의한 치수시설물 붕괴 방지에 초점을 맞춘 실시간 모니터링 시스템.
   
2. 삭제
3. 제 1 항 에 있어서,
   상기 계측수단은
   상기 삽입패널에 제2삽입홈을 더 구비하고,
   내주면의 상부 일측에서 돌출되어 형성되고, 상기 통신부의 안테나가 고정 결합되는 안테나고정부를 갖고, 이 안테나고정부는 상기 삽입패널의 제2삽입홈에 슬라이딩 결합되고,
   내주면의 타측에서 돌출되어 수직방향으로 형성되고, 내측 말단에 상기 계측센서의 본체 양측면 단부가 결합하는 고정홈을 구비하고, 상기 삽입패널의 삽입홈에 슬라이딩 결합하는 삽입가이드를 한 쌍 포함하고,
   외주면에 돌출되어 수직 방향으로 형성되고, 상기 바디의 내주면과 맞닿는 복수개의 고정레일을 더 구비하는 관 형상의 이격패널;
   을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하천 월류에 의한 치수시설물 붕괴 방지에 초점을 맞춘 실시간 모니터링 시스템.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 바디의 내측 직경을 d1, 상기 이격패널의 내측 직경을 d2, 상기 이격패널의 삽입가이드에 구비된 고정홈의 내측을 잇는 너비를 d3라 할 때,
   d3 < d2 < d1 의 크기 관계가 형성되어,
   상기 계측센서와 상기 바디사이에 이격공간을 갖고, 상기 계측센서가 이중으로 고정되는 것을 특징으로 하는 하천 월류에 의한 치수시설물 붕괴 방지에 초점을 맞춘 실시간 모니터링 시스템.
   

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