KR101349256B1 - 레이저 거리측정기와 지피에스가 통합된 무선통신 기반 상하수도 지하시설물 위치 실시간 확인과 현지 검증 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하시설물 측량 및 현지조사 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이저 거리 측정기와 지피에스가 통합된 무선통신 기반을 이용하여 측지측량시 거리 오차를 없애도록 거리측정 기능을 이중화하여 편리하고 정확하며 신속하게 지하시설물을 측량하고, 지피에스를 통해 측량 지점의 좌표를 즉시 확인하고 현지 조사와 병행하여 향후 모니터링시 지하시설물의 원점에 대한 위치인식 정확도를 높일 수 있도록 개선된 레이저 거리측정기와 지피에스가 통합된 무선통신 기반 상하수도 지하시설물 위치 실시간 확인과 현지 검증 시스템에 관한 것이다.

Description

레이저 거리측정기와 지피에스가 통합된 무선통신 기반 상하수도 지하시설물 위치 실시간 확인과 현지 검증 시스템{SYSTEM FOR MEASURING POSITION OF CONSTRUCTION IN WATER AND SEWAGE UNDERGROUND FACILITY AND FIELD SURVEY BASED WIRELESS COMMUNICATION WITH INTEGRATION LASER RANGE FINDER AND GPS}

본 발명은 상하수도 지하시설물 위치 확인 및 현지 검증 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이저 거리측정기와 지피에스가 통합된 무선통신 기반을 이용하여 측지측량시 거리 오차를 없애도록 거리측정 기능을 이중화하여 편리하고 정확하며 신속하게 지하시설물을 측량하고, 지피에스를 통해 측량 지점의 좌표를 즉시 확인하며 현지 조사와 병행하여 향후 모니터링시 지하시설물의 원점에 대한 위치인식 정확도를 높일 수 있도록 개선된 레이저 거리측정기와 지피에스가 통합된 무선통신 기반 상하수도 지하시설물 위치 실시간 확인과 현지 검증 시스템에 관한 것이다.

상,하수도 라인 및 각종 통신용 라인과, 도심지 구성을 위한 다양한 기반시설물(이하 '지하시설물')은 지하에 매설돼 보관 및 보호된다.

따라서, 상기 지하시설물이 매설된 후에는 외부로 노출되지 못하므로, 지상에서는 해당 지하시설물의 매설위치와 지하시설물의 종류 등을 알 수 없다.

하지만, 유사시 문제가 발생한 지하시설물의 보수 및 관리를 위해, 지하시설물의 매설 위치는 정확히 확인되어야 하고, 확인된 위치는 기록으로 남겨서 검색 대상인 해당 지하시설물 관리가 효과적으로 이루어지도록 해야 한다.

종래에는 지하시설물의 위치를 확인하고 이를 기록으로 남기기 위해 다수의 측정 작업자가 요구되었다.

이를 좀 더 상세히 설명하면, 종래에는 지하시설물이 매설되면 토사 등을 되메우기 전에, 측정 작업자 중 1명은 타깃을 지지한 채 서있고, 다른 측정 작업자는 지상에서 토털스테이션과 같은 공지,공용의 측량장비를 이용해서 상기 타깃의 위치를 확인한 후 해당 지하시설물의 위치를 측정 및 연산했다.

이때, 종래 타깃은 프리즘으로 명명되는 오목한 반구형상을 한 공지,공용의 도구로, 타깃을 지지하고 있는 자측정 작업가 타깃의 오목한 부분이 측량장비를 향하도록 조정해서, 측량장비가 타깃을 향해 광파를 발신하고, 타깃은 상기 광파를 발신위치로 정반사하며, 상기 측량장비는 상기 광파를 다시 수신하는 모습이 되도록 했다. 즉, 지하시설물의 위치를 측정해서 이를 기록하기 위해서는 타깃이 측량장비를 향하도록 조정하는 자측정 작업와, 측량장비를 조작하는 자측정 작업가 등, 최소한 2명 이상의 자측정 작업가 현장에 투입되어야 하는 것이다.

그런데, 지하시설물의 위치 측정을 위한 용역 단가는 낮아지고 인건비는 오히려 증가하면서, 지하시설물의 위치를 측정하는 용역의뢰에 대한 기피현상이 발생했다. 하지만, 지하시설물의 위치측정결과는 지하시설물에 대한 원활한 보호 및 관리를 위한 자료로 쓰임은 물론 인접지역에 대한 토목 및 건축 시공시 중요한 기반자료로 활용되므로, 지하시설물의 위치 측정 작업은 도심기반 시설 정보를 수집하는 과정에서 없어서는 안될 중요한 업무이다.

또한, 지하시설물의 위치측정 결과는 해당 지하시설물에 대한 보호 및 관리는 물론 전술한 바와 같이 인접지역에 대한 토목 및 건축 시공시 중요한 기반자료로서 활용되므로, 상기 위치측정 결과에 대한 신뢰도와 정확도는 매우 중요하다.

따라서, 지하시설물의 위치측정 작업을 경제적으로 수행할 수 있으면서도, 그 측정 결과에 대한 정확도와 신뢰도를 담보할 수 있는 방안이 요구되었다.

이를 개선하기 위한 종래기술 중에 하나로써 대한민국 특허 등록 제0973591호(2010.07.27.) "지하시설물의 실시간 위치측정을 위한 1 인 측량타킷"이 개시된 바 있다.

하지만, 종래기술로 개시된 등록특허는 측량시 1인 타깃 구현을 통해 경제성과 효율성은 높였지만, 향후 모니터링시 지하시설물의 원점에 대한 위치인식 정확도를 높일 수 있는 방안이 부족하여 이에 대한 보완이 요구되었다.

대한민국 특허 등록 제0973591호(2010.07.27.) "지하시설물의 실시간 위치측정을 위한 1 인 측량타킷"

본 발명은 상술한 바와 같은 보완 요청에 의해 창출된 것으로, 지하시설물의 위치를 측정하고 이를 기록하는 작업의 경제적 효율성을 높일 수 있고, 측지측량시 거리 오차를 없애도록 거리측정 기능을 이중화하여 편리하고 정확하며 신속하게 지하시설물을 측량하고, 지피에스를 통해 측량 지점의 좌표를 즉시 확인하여 측정결과에 대한 정확성을 보장하면서 향후 모니터링시 지하시설물의 원점에 대한 위치인식 정확도를 높일 수 있도록 한 레이저 거리측정기와 지피에스가 통합된 무선통신 기반 상하수도 지하시설물 위치 실시간 확인과 현지 검증 시스템을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 지하시설물(10)과의 결착을 위한 자성 재질의 고정자(110)를 구비하고, 측량장비(200)의 광파측거기(221)로부터 발사된 광파를 상기 측량장비(200)를 향해 반사시키는 재귀반사체(130a)가 외면에 포장되며, 상기 고정자(110)와 힌지(120)를 매개로 회동가능하게 고정되어 고정자(110)를 기초로 입설 배치되는 막대(130)를 포함하되, 상기 힌지(120)는 고정자(110)에 고정되고 막대(130)의 일단을 감싸는 'ㄷ' 형상의 프레임(123); 및 프레임(123)과 막대(130)를 관통하는 볼트(121a)와, 볼트(121a)와 나사산으로 결합되고 풀림과 조임에 따라 프레임(123)이 막대(130)를 감싸도록 압력을 가하는 너트(121b)를 구비한 고정수단(121);으로 이루어지되, 상기 힌지(120)는 고정자(110)와 회전가능하게 고정되며; 상기 막대(130)는 바아 형상의 모체(131)와 자체(132)가 길이방향을 따라 이동가능하게 맞물려서, 전체 길이의 조정이 가능하도록 구성되고; 상기 막대(130)에는 상기 재귀반사체(130a)와 별개로 거울 형태의 반사판(130b)이 더 구비되며; 상기 측량장비(200)에는 측량장비제어부(240)와 연결되고, 상기 반사판(130b)으로 레이저빔을 조사하여 거리를 측정하는 레이저 거리측정기(230)가 더 구비되고; 상기 측량장비제어부(240)에는 레이저 거리측정기(230)와 광파측거기(221)를 통해 계측된 실거리의 오차를 확인하는 비교연산부(242)가 더 연결되며; 상기 측량장비제어부(240)에는 연산 처리, 계측시 획득된 데이터를 저장, 갱신, 출력하는 메모리(244)가 더 구비되며; 상기 측량장비제어부(240)에는 측량장비(200)의 위치를 실시간 확인할 수 있는 지피에스수신부(246)가 더 연결되고; 상기 측량장비제어부(240)에는 지피에스수신부(246)를 통해 얻은 좌표값과, 상기 비교연산부(242)가 확인한 거리측정값을 이용하여 지하시설물의 좌표를 산출하는 좌표연산부(248)가 더 연결되며; 상기 측량장비제어부(240)에는 최종 연산된 좌표값을 원격지서버로 무선송신하는 무선통신부(270)가 더 구비되고; 상기 측량장비제어부(240)에는 최종 좌표값에 위치한 지하시설물을 확인하고, 측량자가 확인신호를 입력하여 현장 인증하는 조사확인부(260)가 더 할당되어 구비며; 상기 힌지(120)를 구성하는 프레임(123)의 너트(121b) 체결면 상에는 볼트(121a)가 끼워지는 볼트공(BH)과 동심원을 이루면서 요입된 원형상의 풀림방지홈(GH)이 더 형성되고; 상기 너트(121b)의 일측면에는 상기 풀림방지홈(GH)에 대응 삽입될 수 있도록 너트(121b)의 직경방향으로 대칭되며 너트(121b)의 전방으로 돌출된 풀림방지돌기(TH)가 더 형성된 레이저 거리측정기와 지피에스가 통합된 무선통신 기반 상하수도 지하시설물 위치 실시간 확인과 현지 검증 시스템에 있어서; 상기 모체(131)의 상단 일부가 절개되어 형성된 절개홈(500); 상기 모체(131)의 상단이 바깥방향으로 다수회 수직절곡되어 형성된 고정플랜지(510); 상기 고정플랜지(510)와 모체(131) 사이의 공간 일부에 고정된 구동모터(520); 상기 구동모터(520)의 회전축에 고정되고, 상기 절개홈(500)상에 배치된 피니언(530); 상기 피니언(530)과 치결합되도록 상기 자체(132)의 표면에서 길이방향으로 고정된 래크(590); 상기 구동모터(520) 대향측 고정플랜지(510)와 모체(131) 사이의 공간에 고정되어 평형을 유지시키는 평형추(540); 상기 모체(131)의 표면에 고정되고 건전지(560)가 내장된 건전지박스(550); 상기 건전지박스(550) 하부에 설치되어 상기 구동모터(520)의 구동을 제어하는 PLC(570); 상기 고정플랜지(510)의 상면 일측에 고정되고 상기 PLC(570)와 연결된 검출센서(580); 상기 자체(132)의 상단 및 하단에 각각 설치되고, 상기 검출센서(580)의 검출표지 기능을 수행하는 상부마커(610) 및 하부마커(620); 상기 자체(132)의 상단에 고정된 스토퍼(600);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 거리측정기와 지피에스가 통합된 무선통신 기반 상하수도 지하시설물 위치 실시간 확인과 현지 검증 시스템을 제공한다.

본 발명에 따르면, 무인방식의 타깃을 사용하여 지상에서 자측정 작업 1인이 토털스테이션과 같은 측량장비를 통해 지하시설물에 대한 위치를 정확하게 측정할 수 있고, 현지조사 개념과 거리 측정기술의 이중화 및 지피에스 좌표 확인기능을 접목시켜 향후 모니터링시 지하시설물 지점에 대한 위치인식의 정확도를 높일 수 있는 효과를 얻는다.

특히, 타깃의 인출기능을 자동화시킴으로써 작업효율을 향상시키는 효과를 더 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 측량타깃의 제1실시예를 도시한 도면이고,
도 2는 토탈스테이션의 모습을 도시한 사시도이고,
도 3은 측량타깃의 표면 모습을 일부 확대 도시한 도면이고,
도 4는 상기 제1실시예의 실시모습을 도시한 도면이고,
도 5는 본 발명에 따른 측량타깃의 제2실시예를 도시한 도면이고,
도 6은 본 발명에 따른 측량타깃의 제3실시예를 도시한 도면이고,
도 7은 본 발명에 따른 측량타깃의 제4실시예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 구성을 보인 블럭도이다.
도 9는 본 발명에 따른 너트에 풀림방지기능이 구현된 예를 보인 예시도이다.
도 10은 본 발명에 따라 개량된 추가 실시예를 보인 예시도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 후술되는 선등록특허 제0973591호를 그대로 이용한다. 때문에, 이하 설명되는 장치 구성상 특징들은 모두 등록특허 제0973591호에 기재된 사항들이다.

다만, 본 발명은 상기 등록특허 제0973591호에 개시된 구성들 중 향후 모니터링이 가능하도록 현장조사와 병행하여 거리측정 기술과 GPS를 통합시킨 무선통신기술 기반 하에서 실시간 정보교환이 가능하도록 구조를 개선한 것으로서, 특히 타깃의 자동 인출입 기능을 구현하여 작업효율을 향상시킨 부분이 주된 특징을 이룬다.

따라서, 이하 설명되는 장치 구성과 특징 및 작동관계는 상기 등록특허 제0973591호의 내용을 그대로 인용하기로 하며, 후단부에서 본 발명의 주된 특징과 관련된 구성에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 측량타깃(100a)은 지하에 매설되는 각종 지하시설물 등의 매설위치와 깊이 등을 현장에서 정확히 측정해서 이를 기록에 남길 수 있도록 하는 도구로, 상기 지하시설물에 부착되어서 토털스테이션과 같은 공지,공용의 측량장비(200)의 측량 대상이 된다.

본 발명에 따른 측량타깃(100a)은 지하시설물의 매설깊이에 상관없이 지상에 위치한 측량장비(200)에 의해 감지될 수 있도록 길이조정이 가능하게 구성된다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 도 1(a) 및 도 1(b)에 도시한 바와 같이 측량타깃(100a)은 지하시설물에 연결되는 고정자(110)와, 고정자(110)에 고정되는 힌지(120)와, 힌지(120)에 회동가능하게 고정되는 막대(130)로 구성된다.

막대(130)는 하단이 힌지(120)와 연결되는 관 형상의 모체(131)와, 모체(131)의 길이방향을 따라 삽탈하면서 막대(130)의 길이를 조정하는 자체(132)로 구성될 수 있다. 참고로, 둘 이상의 자체(132)를 모체(131)와 일렬로 연결시켜서, 막대(130)의 최장길이가 최단길이의 수 배에 이르도록 할 수도 있다. 즉, 본 발명에 따른 막대(130)에 통상적인 막대 안테나의 연결구조를 적용해서, 모체(131)로부터 자체(132)를 인출하는 행태로 막대(130)의 길이조정이 가능하도록 하는 것이다.

힌지(120)와 회전가능하게 연결되는 모체(131)의 하단에는 연직추(131a)가 돌출 형성될 수 있다. 연직추(131a)는 도시한 바와 같이 하방을 향해 뿔 형태로 돌출된 돌기로, 힌지(120)를 기준으로 막대(130)를 회동하는 과정에서 막대(130)의 하단이 지면의 어디를 향하는지를 자측정 작업가 육안으로 가늠할 수 있도록 한다.

이때, 연직추(131a)와 지면(또는 지하시설물의 일지점)의 간격은 상대적으로 원거리가 아니므로, 자측정 작업는 연직추(131a)의 방향을 개략적이면서 비교적 정확히 인지할 수 있고, 이를 통해 측량장비(200)에서 확인되는 측량타깃(100a)의 위치가 지하시설물의 어느 지점에 해당하는지를 추적할 수 있다.

계속해서, 막대(130)의 외면에는 눈금(미도시함)이 형성될 수 있다. 눈금은 자측정 작업가 측량장비(200)의 조준점이 어디인지를 가늠할 수 있도록 하는 것으로, 이를 기준으로 측량타깃(100a)이 가리키는 지하시설물의 위치가 어디인지를 연산할 수 있다.

고정자(110)는 지하시설물의 일지점에 부착 고정되는 것으로, 일정한 자중을 가지면서 자성 재질로 제작되는 것이 바람직하다. 일반적으로 지하시설물은 금속재, 특히 자화 가능한 철재로 주로 제작된다. 이러한 지하시설물의 특성을 고려해서 고정자(110)를 자성 재질로 제작할 경우, 현장의 자측정 작업는 측량타깃(100a)을 철재 지하시설물에 인접시키는 것만으로도 고정자(110)에 의한 측량타깃(100a)의 안정된 위치고정을 실현할 수 있고, 아울러 지하시설물에 부착한 측량타깃(100a)은 다른 자측정 작업가 잡고 있지 않아도 바람과 같은 각종 자연력 등에 저항해 현 위치를 안정적으로 유지할 수 있으므로, 측량장비(200)를 조작하는 자측정 작업 혼자서도 정확한 위치측정 작업을 진행할 수 있다. 또한, 고정자(110)를 일정한 무게 이상이 되도록 제작해서, 부도체 재질의 지하시설물에서도 고정자(110)의 자중이 앵커 기능을 발휘하도록 할 수도 있음은 물론이다.

힌지(120)는 고정자(110)와 막대(130)를 서로 회동가능하게 체결하는 수단으로, 고정자(110)와는 회전축(122)을 매개로 고정되고, 막대(130)와는 고정수단(121)을 매개로 고정된다. 회전축(122)은 고정자(110)와 회전가능하게 맞물려서, 힌지(120)가 회전축(122)을 중심으로 고정자(110)에서 회전할 수 있도록 하고, 고정수단(121)은 고정자(110)와 회전가능하게 고정되는 'ㄷ' 형상 프레임(123)과 막대(130)를 회전가능하게 관통하는 볼트(121a)와, 프레임(123)이 막대(130)를 감싸 조여서 현 상태를 유지할 수 있도록 가압하는 너트(121b)로 구성된다.

따라서, 자측정 작업는 현장 상황에 따라 막대(130)의 위치를 조정한 후, 너트(121b)가 볼트(121a)를 따라 이동하도록 너트(121b)를 조이거나 풀어서, 위치가 조정된 막대(130)의 현 위치가 유지되도록 할 수 있다.

전술한 바와 같이, 힌지(120)는 자측정 작업가 현장에서 막대(130)의 수직 상태를 맞추기 위해 고정자(110)를 기준으로 막대(130)를 움직일 수 있도록 함은 물론, 맞추어진 막대(130)의 수직 상태가 유지될 수 있도록 고정하는 기능을 포함한다. 즉, 자측정 작업는 너트(121b)의 조임을 해제한 상태에서 막대(130)를 회동시켜 그 수직 상태를 맞춘 후 너트(121b)를 다시 조여서 힌지(120)가 막대(130)를 감싸쥐도록 할 수 있는 것이다. 한편, 막대(130)의 수직 상태 확인은 공지,공용의 기포관(미도시함)을 통해 이룰 수 있다. 참고로, 기포관은 기포의 움직임을 확인해서, 기포관이 설치된 대상물의 수평상태를 자측정 작업가 육안으로 확인할 수 있도록 하는 기구로, 막대(130)의 최상단에 탈부착 가능하게 고정될 수 있고, 자측정 작업는 지상(도 4 참조)에서 막대(130)의 최상단에 배치된 기포관의 기포 위치를 육안으로 확인하면서 막대(130)를 회동시켜서, 상기 막대(130)를 수직 상태로 조정할 수 있다.

토털스테이션은 각도와 거리를 함께 측정할 수 있는 공지,공용의 측량장비(200)로, 전자식 세오돌라이트(electronic theodolite)와 광파측거기(EDM: electro-optical instruments)가 하나의 기기로 통합되어 있어서, 측정한 자료를 빠르게 처리해 결과를 출력할 수 있는 전자식 측거ㆍ측각기이다. 종류에는 광파측거기에 측각기능을 부가한 광파측거기 주체형과, 광학식 세오돌라이트에 광파측거기를 부착한 광학식 세오돌라이트 주체형과, 전자식 세오돌라이트에 광파측거기를 부착한 전자식 세오돌라이트 주체형 등이 있다.

토털스테이션의 통상적인 구조는 안정된 지지를 위한 삼발이(210)와, 삼발이(210)에 지지 고정되는 본체(220)로 구성된다. 한편, 본체(220)는 광파측거기(221)와, 광파측거기(221)의 상하 이동으로 생기는 연직각을 측정하는 연직각 검출부(미인출함)와, 본체(220)의 좌우 회전으로 생기는 수평각을 측정하는 수평각 검출부(미인출함)와, 본체(220)의 수평을 측정하고 보정하는 틸팅 센서(미인출함) 4가지 구조로 되어 있다. 초기에는 수평거리와 고저차의 변환은 나중에 별도로 계산하는 방식이었으나 전자기술의 발달로 광파측거기(221)에 계산 기능이 내장되고, 상기 연직각 및 수평각 측정을 위한 상기 검출부가 점차 소형화ㆍ경량화되면서 지금의 모습을 갖추게 되었다. 상기 토털스테이션의 종류로는 광파측거기(221)에 측각 기능을 부가한 광파측거기 주체형과, 광학식 세오돌라이트에 광파측거기(221)를 부착한 광학식 세오돌라이트 주체형과, 전자식 세오돌라이트에 광파측거기를 부착한 전자식 세오돌라이트 주체형 등이 있다.

계속해서, 본 발명에 따른 측량타깃(100a)의 표면에는 재귀반사를 위한 필름형태의 재귀반사체(130a)가 포장된다. 재귀반사란, 광원으로부터 온 빛이 물체의 표면에서 반사되어 다시 광원으로 돌아가는 현상을 뜻하는 것으로, 광원으로부터 조사되는 빛의 각도에 상관없이 재귀반사체(130a)는 해당 빛을 광원 방향으로 반사시키는 물리적 성질을 갖는다.

재귀반사체(130a)는 널리 알려진 바와 같이, 외면이 곡면 또는 3면체의 절곡면 형태로 오목하게 형성된 요철을 이루고, 3면체의 절곡면 형태가 적용될 경우엔 도 3의 원 안에 도시한 바와 같은 모습을 갖는다.

도 4는 상기 제1실시예의 실시모습을 도시한 도면인 바, 이를 참조해 설명한다.

지하시설물(10)의 매설을 위해 절개지(30)에 매설 대상이 되는 지하시설물(10)을 설치한 후 절개지(30)를 다시 매립하기 전, 자측정 작업는 지하시설물(10)의 위치를 확인하기 위해 본 발명에 따른 측량타깃(100a)을 해당 지하시설물(10)에 설치할 수 있다. 이때, 지하시설물(10)이 자화 가능한 금속성 재질일 경우, 측량타깃(100a)에 구성된 자성을 갖는 고정자(110)는 자력으로 측량타깃(100a)과 지하시설물(10)을 상호 연결 및 고정해서, 측량타깃(100a)이 쓰러짐 없이 지하시설물(10)에 안정적으로 입설 배치되도록 한다.

한편, 절개지(30)에는 해당 지하시설물(10) 외에도 다른 지하시설물(20)이 함께 매설될 수 있고, 다른 지하시설물(20)의 매설 위치가 도시한 바와 같이 해당 지하시설물(10)의 바로 위쪽을 가리는 위치일 수도 있다.

따라서, 지하시설물(10, 20)의 배치 모습이 도시한 바와 같을 경우엔, 하부에 위치한 해당 지하시설물(10)의 위치 측정은 곧은 막대 형상의 측량타깃으로는 곤란함이 있었다.

하지만, 본 발명에 따른 측량타깃(100a)은 힌지(120)를 매개로 회동가능한 구조를 이루므로, 상부에 위치한 지하시설물(20)을 회피해서 측량타깃(100a)의 막대(130)를 곧게 입설시킬 수 있고, 지상에서는 자측정 작업가 절개지(30)로부터 곧게 인출된 측량타깃(100a)의 막대(130)를 측량장비(200)를 이용해 감지해서 하부에 위치한 해당 지하시설물(10)의 실제 매설 위치를 측정할 수 있다.

또한, 막대(130)는 힌지(120)를 매개로 고정자(110)와 회동 가능하게 되므로, 측량타깃(100a)의 고정자(110)가 안착되는 지하시설물(10)의 외면이 경사지거나 평면이 아닌 굴곡면이더라도, 고정자(110)를 기초로 입설되는 막대(130)가 항시 곧게 되도록 위치시킬 수 있다. 참고로, 도심지의 지하시설물(10, 20)은 상하수관은 물론 각종 통신라인 및 지중전선 라인 등이 상호 인접 매설되므로, 이웃하는 다른 지하시설물(10, 20)에 의해 그 위치에 대한 확인이 곤란할 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 측량타깃(100a)은 이웃하는 다른 지하시설물(10, 20)의 간섭을 회피해 해당 지하시설물에 대한 정확한 위치확인을 할 수 있도록 되므로, 도심지의 지하시설물에 대한 위치 정보 데이터 구축작업을 정확하면서도 비교적 용이하게 수행할 수 있는 이점이 있다.

도 5는 본 발명에 따른 측량타깃의 제2실시예를 도시한 도면인 바, 이를 참조해 설명한다.

본 발명에 따른 제2실시예인 측량타깃(100b)은 지지수단(140)을 더 포함한다. 지지수단(140)은 도 5(a)에 도시한 바와 같이, 지하시설물(10)의 외형에 상응하는 형상을 한 클립(141)과, 클립(141)의 일 지점에 설치되어서 측량타깃(100b)의 고정자(110)와 탈부착 가능하게 연결되는 링커(142)로 구성된다.

클립(141)은 일정한 탄성을 갖는 재질로 제작되어서, 도 5(b)에 도시한 바와 같이 상기 탄성에 의해 지하시설물(10)의 둘레를 강제로 감싸면서 상기 지하시설물(10)에 고정될 수도 있고, 벨트와 같은 가요성 재질로 제작되고 말단에는 공지,공용의 버클(미도시함) 또는 벨크로 테입(미도시함)과 같은 결속수단이 설치되어서, 이를 매개로 지하시설물(10)의 둘레를 감싸듯 탈부착 가능하게 고정될 수도 있을 것이다. 참고로, 상기 결속수단을 매개로 클립(141)의 양단을 서로 고정하는 실시예가 적용될 경우엔, 클립(141)의 길이를 지하시설물(10)의 둘레를 감쌀 수 있는 충분한 길이로 제작하거나, 고무줄과 같이 신축성이 있는 재질로 제작되어야 함은 당연할 것이다.

링커(142)는 클립(141)의 일 지점에 고정 배치되어서, 막대(130)의 하단에 위치되는 고정자(110)와 탈부착하는 것으로, 고정자(110)는 자력을 발하므로, 이에 상응해서 링커(142)는 자력에 반응해 부착되는 재질로 제작된다.

결국, 자측정 작업는 막대(130)와는 분리된 지지수단(140)을 지하시설물(10)에 감싸서 우선 고정한 후, 지지수단(140)의 링커(142)에 고정자(110)를 부착시켜서, 막대(130)가 링커(142) 및 고정자(110)를 기초로 입설되도록 한다.

도 6은 본 발명에 따른 측량타깃의 제3실시예를 도시한 도면인 바, 이를 참조해 설명한다.

본 발명에 따른 측량타깃(100c)은 입면체 형상의 구조물로, 외면에는 재귀반사체가 포장됨은 물론 측량장비(200)의 조준을 위한 조준점(101)이 표시된다. 한편, 도 6(a)의 AA'선 단면도인 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 측량타깃(100c)에는 자성을 갖는 고정자(110')가 내설되어서, 이 고정자(110')를 매개로 지하시설물(10)에 안정하게 고정된다. 즉, 자측정 작업가 위치 측량 대상이 되는 지하시설물(10)의 해당 위치에 본 발명에 따른 제3실시예인 측량타깃(100c)을 올려놓으면, 측량타깃(100c)에 내설된 고정자(110')는 자력에 의해서 해당 지하시설물(10)에 부착돼 고정되는 것이다. 물론, 상기 자측정 작업는 지상으로 이동해서 측량장비(200)의 광파측거기(221)를 측량타깃(100c)의 조준점(101)에 조준시킨 후 광파를 발사하면, 상기 광파는 측량타깃(100c)의 조준점(101)에 명중한 후 재귀반사체에 의해 반사되어서 측량장비(200)로 수신된다. 참고로, 측량장비(200)는 광파의 발신 및 수신 정보를 수집하고 이를 처리해서, 해당 지하시설물(10)의 위치정보를 확인한다.

본 발명에 따른 측량타깃(100c)은 지하시설물(10) 상에 안착해서 고정할 수 있는 입면체라면 그 형상에는 제한이 없을 것이나, 바람직하게는 도 6에 도시된 바와 같이 사면체 형상을 이루는 것이 좋을 것이다.

사면체는 삼각형의 측면을 갖는 입면체로서, 뿔 형상을 이루므로 상대적으로 상방에 위치하는 측량장비(200)가 측면에 표시된 조준점(101)을 상방에서 효과적으로 감지 및 조준할 수 있고, 동일한 방향을 향하는 측면의 면적이 동일한 체적을 갖는 입면체 중에서는 가장 넓으므로, 측량장비(200)를 통한 측량시 측량 결과에 대한 신뢰도를 높일 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 측량타깃의 제4실시예를 도시한 도면인 바, 이를 참조해 설명한다.

본 발명에 따른 측량타깃(100d)의 제4실시예는 반구 형상을 한 입체물로, 지하시설물(10)과의 결속을 위해 고정자(110')를 구비함은 제3실시예로 제시된 측량타깃(100c)과 동일하다.

반구 형상의 측량타깃(100d)은 상방의 어느 방향에서도 정면을 향하므로, 측량장비(200)는 다양한 방향에서 정반사되는 광파를 수신할 수 있고, 이를 통해 측량장비(200)는 측량타깃(100d)이 위치한 지점에 대한 정보를 정확히 수집해 기록할 수 있다.

이러한 구성을 기본 전제로 하고, 본 발명에서는 도 8과 같은 거리측정 기능의 이중화 기술과, 지피에스 측정 기술을 더 접목하여 측지측량시 거리 측정오차를 없애고, 지하시설물의 좌표를 지피에스로부터 즉시 확인 저장이 가능하도록 하여 정확성을 높이고, 향후 모니터링시 확인작업의 편의성과 정확도를 극대화시키도록 구성된다.

예컨대, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명은 본체(220)에 구비된 광파측거기(221) 외에 별도로 레이저 거리측정기(230)가 더 구비된다.

상기 레이저 거리측정기(230)는 레이저발진기로서, 레이저빔을 조사한 후 반사판(130b)을 통해 되돌아 오는 레이저빔의 시간차를 통해 거리를 측정하는 유닛으로서 공지된 것이다.

이를 위해, 본 발명에서는 상기 레이저 거리측정기(230)로부터 방출된 빔을 조사받은 후 반사시킬 수 있는 수단으로 반사판(130b)이 더 구비되는데, 상기 반사판(130b)은 일종의 거울로서, 상기 막대(130) 상의 특정 지점에 설치된다.

따라서, 본 발명은 광파측거기(221)와 재귀반사체(130a)의 조합을 통한 1차 거리측정값과, 레이저 거리측정기(230)와 반사판(130b)의 조합을 통한 2차 거리측정값을 함께 취득한 후 이들 값의 차를 확인하여 거리 오차를 없애도록 함으로써 거리측량에 있어 측량기술의 이중화를 통해 더욱 더 정확한 거리 측정이 가능하도록 구현된다.

이와 같이 거리오차를 줄여야 하는 이유는 측량시 미소한 각도 오차만으로도 실제상에서는 현저한 거리 오차를 발생시키기 때문이며, 이것이 지도상에 표시될 때에는 더욱 더 그러하기 때문이다.

이러한 거리 측정기술의 이중화를 위해, 본체(220)에 구성된 측량장비제어부(240)에는 비교연산부(242)와, 메모리(244)가 더 구비된다.

상기 비교연산부(243)는 상기 레이저 거리측정기(230)가 계측한 거리값과, 상기 광파측거기(221)가 계측한 거리값을 비교판독하여 오차 여부를 확인하고, 측정값의 일치여부를 판단하게 된다.

이때, 계측값의 오차 범위는 ±1/10000mm가 바람직하다.

아울러, 상기 비교연산부(243)는 비교 연산시, 각 계측값들을 메모리(244)에 저장한 후 입출력하여 비교 연산시 활용하게 되며, 연산된 값은 다시 메모리(244)에 저장되고, 입,출력부(250)를 통해 출력되어 계측장비(200)의 본체(220)에 마련된 디스플레이로 표시된다.

이를 위해, 상기 측량장비제어부(240)에는 입,출력부(250)가 더 연결되며, 상기 입,출력부(250)는 설정 등을 위한 입력시 또는 계측데이터, 산술연산값 등을 출력할 때 사용된다.

뿐만 아니라, 상기 측량장비제어부(240)에는 현지조사 확인을 위한 조사확인부(260)가 별도의 버튼 형태로 입,출력부(250)와 별개로 할당되어 있어, 측량시 산출값들과 위치 확인이 완료된 후 측량기사가 상기 조사확인부(260)를 통해 완료신호를 입력하면, 상기 측량장비제어부(240)는 계측작업을 완료하고, 후술되는 지피에스에 의한 좌표값과 함께 최종 계측값을 무선통신부(270)를 통해 원격지서버(미도시)로 전송함으로써 현지조사 확인까지 종료시킬 수 있도록 구성된다.

이 경우, 상기 원격지서버는 메인측량서버로서, 관리회사나 국가기관 혹은 지자체 기관 등에서 구축된 서버일 수 있다.

아울러, 상기 무선통신부(270)는 통신을 위한 안테나를 구비하며, 상기 원격지서버와 무선통신하도록 구성되며, 상기 측량장비제어부(240)와 연결 제어된다.

또한, 상기 측량장비제어부(240)에는 지피에스수신부(246)와 좌표연산부(248)가 더 연결된다.

상기 지피에스수신부(246)는 위성을 통해 지피에스(GPS) 정보를 수신하며, 수신된 정보는 측량장비제어부(240)와 좌표연산부(248) 및 메모리(244)의 조합을 통해 측량장비(200)인 본체(220)의 좌표로부터 타깃이 설치된 위치, 다시 말해 지하시설물의 위치를 좌표값으로 정확하게 산출한다.

이때, 앞서 취득한 거리측정값이 활용된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 무선통신 기반 지하시설물 측량 및 현지조사 시스템은 거리 측정오차를 없앰으로써 지하시설물의 위치를 정확하게 계측할 수 있고, 그 위치를 현장에서 직접 확인한 상태로 원격지서버에 저장되고 관리되기 때문에 향후 모니터링시 정확성을 갖출 수 있게 된다.

덧붙여, 도 9에서와 같이, 너트(121b)가 볼트(121a, 도 1 참조)와 결합할 때 풀림방지기능을 더욱 강화시키도록 너트(121b)의 체결면에 직경방향으로 대칭되게 한 쌍의 풀림방지돌기(TH)를 더 돌출시키고, 그와 대향되는 프레임(123)의 면 상에는 풀림방지홈(GH)을 더 형성할 수 있다.

이 경우, 상기 풀림방지홈(GH)은 도시와 같이 힌지(120, 도 1 참조)를 구성하는 프레임(123)의 너트조임면 상에 볼트공(BH)을 중심으로 동심원을 이루도록 원형으로 요입 형성된다.

이에 따라, 볼트공(BH)을 관통한 볼트(121a)에 너트(121b)가 체결되면서 프레임(123)에 근접하게 되면 상기 풀림방지돌기(TH)의 회전반경과 일치되게 형성된 풀림방지홈(GH) 속으로 풀림방지돌기(TH)가 삽입되면서 너트(121b)는 지속적인 체결력을 유지하게 된다.

때문에, 최종 체결 완료시 풀림방지돌기(TH)는 풀림방지홈(GH) 속에 위치하게 되므로 너트(121b)가 풀리려고 할 때는 풀림방지돌기(TH)와 풀림방지홈(GH) 사이의 마찰력이 더 작용하게 되므로 쉽게 풀리지 않게 되어 막대(130, 도 1 참조)를 특정 각도를 유지시킨 상태에서 너트(121b)를 조였을 때 그 상태를 오랫동안 유지할 수 있게 되어 측량작업의 효율성을 높여 주게 된다.

이에 더하여, 작업 효율을 더욱 더 향상시키기 위해, 도 10에 예시한 바와 같이 측량타깃(100a)을 구성하는 자체(132)를 모체(131)에 대하여 자동 인출입시킬 수 있는 구성을 더 포함할 수 있다.

이를 위해, 상기 모체(131)의 상단 일부는 절개되어 일정크기의 절개홈(500)이 형성되며, 상기 모체(131)의 상단은 바깥방향으로 다수회 수직절곡되어 고정플랜지(510)를 형성한다.

그리고, 상기 고정플랜지(510)의 일측 내부에는 구동모터(520)가 고정되고, 상기 구동모터(520)의 회전축에는 피니언(530)이 고정되는데, 상기 피니언(530)은 상기 절개홈(500)에 노출된 상태로 구비되어야 한다.

아울러, 상기 구동모터(520)의 설치로 인해 무게가 한 쪽으로 편중되는 것을 감안하여 대향되는 쪽 고정플랜지(510) 내부, 즉 모체(131)와 고정플랜지(510) 사이의 공간에는 구동모터(520)와 대응되는 중량을 갖는 평형추(540)가 더 구비된다.

때문에, 상기 모체(131)의 상단은 무게중심이 기존처럼 모체(131)의 정중앙에 위치되게 되어 안정적인 구동이 가능하다.

또한, 상기 모체(131)의 표면 일부에는 상기 구동모터(520)로 전원공급하기 위한 건전지박스(550)가 고정되고, 상기 건전지박스(550)에는 건전지(560)가 수납되며, 그 하방에는 제어부인 PLC(570)가 설치되어 상기 구동모터(520)의 구동을 제어하게 된다.

이때, 상기 구동모터(520)는 회전토크와 정지토크가 커 브레이크 기능을 충분히 수행할 수 있는 스텝모터를 사용해야 한다. 그래야, 자체(132)의 출몰 동작을 원활하게 할 수 있고, 특정 지점에 안정적으로 고정시킬 수 있다.

한편, 상기 자체(132)의 표면에는 길이방향을 따라 길게 래크(590)가 고정된다.

그리고, 상기 래크(590)는 상기 피니언(530)과 치결합된다.

특히, 상기 고정플랜지(510)의 상면 일측에는 검출센서(580)가 구비되는데, 상기 검출센서(580)는 자력센서일 수 있고, 혹은 근접센서일 수 있다.

아울러, 상기 자체(132)의 상단과 하단에는 각각 상부마커(610)와 하부마커920)가 구비되는데, 상기 상부마커(610)와 하부마커(620)는 각각 상기 검출센서(580)에 반응하여 검출센서(580)가 검출할 수 있도록 구성된다.

또한, 상기 자체(132)의 상단에는 상기 자체(132)의 인입을 제한하는 스토퍼(600)가 구비된다.

뿐만 아니라, 상기 모체(131)의 표면 일부에는 작동스위치(SW)가 구비되는데, 상기 작동스위치(SW)는 업 다운 스위치로서, 업 방향으로 스위치를 누르면 구동모터(520)가 정회전되면서 자체(131)를 밀어 올려 인출시키고, 다운 방향으로 스위치를 누르면 구동모터(520)가 역회전되면서 자체(131)를 밀어 내려 인입시키도록 구성된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 추가 실시예에서는 상기 자체(132)를 모체(131)에 대하여 구동원인 구동모터(520)를 이용하여 자동 인출입시킬 수 있도록 구성함으로써 자체(132)를 뽑아 올리기 쉬어 작업효율을 향상시킨다.

더구나, 최상단까지 인출되면 검출센서(580)가 하부마커(620)를 인식하여 구동모터(520)의 동작을 정지시키기 때문에 보다 안전한 동작이 가능하며, 반대로 인입시에는 상부마커(610)를 검출하여 정지시킨다.

110: 고정자 120: 힌지
130: 막대 200: 측량장비
210: 삼발이 220: 본체
230: 레이저 거리측정기 240: 측량장비제어부
242: 비교연산부 244: 메모리
246: 지피에스수신부 248: 좌표연산부
260: 조사확인부 270: 무선통신부

Claims (1)

1. 지하시설물(10)과의 결착을 위한 자성 재질의 고정자(110)를 구비하고, 측량장비(200)의 광파측거기(221)로부터 발사된 광파를 상기 측량장비(200)를 향해 반사시키는 재귀반사체(130a)가 외면에 포장되며, 상기 고정자(110)와 힌지(120)를 매개로 회동가능하게 고정되어 고정자(110)를 기초로 입설 배치되는 막대(130)를 포함하되, 상기 힌지(120)는 고정자(110)에 고정되고 막대(130)의 일단을 감싸는 'ㄷ' 형상의 프레임(123); 및 프레임(123)과 막대(130)를 관통하는 볼트(121a)와, 볼트(121a)와 나사산으로 결합되고 풀림과 조임에 따라 프레임(123)이 막대(130)를 감싸도록 압력을 가하는 너트(121b)를 구비한 고정수단(121);으로 이루어지되, 상기 힌지(120)는 고정자(110)와 회전가능하게 고정되며; 상기 막대(130)는 바아 형상의 모체(131)와 자체(132)가 길이방향을 따라 이동가능하게 맞물려서, 전체 길이의 조정이 가능하도록 구성되고; 상기 막대(130)에는 상기 재귀반사체(130a)와 별개로 거울 형태의 반사판(130b)이 더 구비되며; 상기 측량장비(200)에는 측량장비제어부(240)와 연결되고, 상기 반사판(130b)으로 레이저빔을 조사하여 거리를 측정하는 레이저 거리측정기(230)가 더 구비되고; 상기 측량장비제어부(240)에는 레이저 거리측정기(230)와 광파측거기(221)를 통해 계측된 실거리의 오차를 확인하는 비교연산부(242)가 더 연결되며; 상기 측량장비제어부(240)에는 연산 처리, 계측시 획득된 데이터를 저장, 갱신, 출력하는 메모리(244)가 더 구비되며; 상기 측량장비제어부(240)에는 측량장비(200)의 위치를 실시간 확인할 수 있는 지피에스수신부(246)가 더 연결되고; 상기 측량장비제어부(240)에는 지피에스수신부(246)를 통해 얻은 좌표값과, 상기 비교연산부(242)가 확인한 거리측정값을 이용하여 지하시설물의 좌표를 산출하는 좌표연산부(248)가 더 연결되며; 상기 측량장비제어부(240)에는 최종 연산된 좌표값을 원격지서버로 무선송신하는 무선통신부(270)가 더 구비되고; 상기 측량장비제어부(240)에는 최종 좌표값에 위치한 지하시설물을 확인하고, 측량자가 확인신호를 입력하여 현장 인증하는 조사확인부(260)가 더 할당되어 구비며; 상기 힌지(120)를 구성하는 프레임(123)의 너트(121b) 체결면 상에는 볼트(121a)가 끼워지는 볼트공(BH)과 동심원을 이루면서 요입된 원형상의 풀림방지홈(GH)이 더 형성되고; 상기 너트(121b)의 일측면에는 상기 풀림방지홈(GH)에 대응 삽입될 수 있도록 너트(121b)의 직경방향으로 대칭되며 너트(121b)의 전방으로 돌출된 풀림방지돌기(TH)가 더 형성된 레이저 거리측정기와 지피에스가 통합된 무선통신 기반 상하수도 지하시설물 위치 실시간 확인과 현지 검증 시스템에 있어서;
   상기 모체(131)의 상단 일부가 절개되어 형성된 절개홈(500); 상기 모체(131)의 상단이 바깥방향으로 다수회 수직절곡되어 형성된 고정플랜지(510); 상기 고정플랜지(510)와 모체(131) 사이의 공간 일부에 고정된 구동모터(520); 상기 구동모터(520)의 회전축에 고정되고, 상기 절개홈(500)상에 배치된 피니언(530); 상기 피니언(530)과 치결합되도록 상기 자체(132)의 표면에서 길이방향으로 고정된 래크(590); 상기 구동모터(520) 대향측 고정플랜지(510)와 모체(131) 사이의 공간에 고정되어 평형을 유지시키는 평형추(540); 상기 모체(131)의 표면에 고정되고 건전지(560)가 내장된 건전지박스(550); 상기 건전지박스(550) 하부에 설치되어 상기 구동모터(520)의 구동을 제어하는 PLC(570); 상기 고정플랜지(510)의 상면 일측에 고정되고 상기 PLC(570)와 연결된 검출센서(580); 상기 자체(132)의 상단 및 하단에 각각 설치되고, 상기 검출센서(580)의 검출표지 기능을 수행하는 상부마커(610) 및 하부마커(620); 상기 자체(132)의 상단에 고정된 스토퍼(600);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 거리측정기와 지피에스가 통합된 무선통신 기반 상하수도 지하시설물 위치 실시간 확인과 현지 검증 시스템.

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