KR101356757B1 - 지하매설용 상하수도관의 침하계측장치 - Google Patents

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박하진
박종찬
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Abstract

지하매설용 상하수도관의 침하계측장치는 지하에 매설된 상하수도관의 침하 정도를 수직 방향, 수평 방향 및 기울기 변화를 종합적으로 확인하여 상하수도관이 다양한 각도와 방향으로 이동하고 이러한 상하수도관의 침하나 이동 정도에 따라 보수 공사를 용이하게 실시하여 지반 침하에 의한 상하수도관의 파손을 방지한다.
이로 인하여 본 발명은 상하수도관의 침하나 이동 상태를 수시로 확인하여 상하수도관의 파손을 미연에 방지하고, 상하수도관의 완전 침하되기 전에 유지 보수 계획을 마련할 수 있어 상하수도관의 침하에 따른 단수 현상을 방지하는 효과가 있다.

Description

지하매설용 상하수도관의 침하계측장치{Measurement Apparatus for Underground Water Supply Pipe of Laid Under the Ground}
본 발명은 지하매설용 상하수도관의 침하계측장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 지하에 매설된 상하수도관의 침하 정도를 수직 방향, 수평 방향 및 기울기 변화를 종합적으로 확인하고 이러한 상하수도관의 침하 정도에 따라 보수 공사를 용이하게 실시하여 지반 침하에 의한 상하수도관의 파손을 방지하도록 하는 지하매설용 상하수도관의 침하계측장치에 관한 것이다.
각종 시설에 상수를 공급하는 상하수도관과 시설들에서 배수되는 하수 처리용 하수도관은 각각 일정한 직경과 길이를 갖는 다수개가 서로 연통되게 연결한 구조물로서 지상의 공간 확보 및 생활 환경 미화를 위해 지하에 충분한 공간으로 만들어 매설된 후 하수도관 상부에 토사를 덮어 매설 작업을 완료하게 된다.
이와 같은 종래의 상하수도관은 단순히 땅을 파서 그곳에 상하수도관을 넣은 후 다시 땅을 덮는 방식이므로 시공이 간편하여 널리 활용되고 있다.
특히, 도심지의 경우에는 상하수도관의 주변부에 위치되는 토사를 다져 토사들 간의 조밀도를 높이고 상하수도관이 매설된 지면 상에 콘크리트나 아스팔트 등을 도포하여 지반의 침하 및 붕괴로 인한 상하수도관의 파손 위험이 최소화되었다.
하지만 하천 유역 또는 강수량이 많은 산간 지역은 지반의 붕괴와 부분적인 침하가 빈번한 곳으로 상하수도관을 매설하는 시공법만으로 문제점이 발생하였다.
즉, 종래의 매설 시공법은 상하수도관이 일방향으로 길게 연결되어 횡압력에 대한 지지력이 극히 미약하므로 상하수도관 매설지의 경미한 지반 침하로 상하수도관이 쉽게 휘거나 뒤틀리면서 그 일부의 파손 및 틈이 발생될 수 있고, 이러한 틈을 통해 누수 및 외부 이물질의 유입이 발생 될 수 있는 문제점이 있었다.
한편, 근래 들어 토지의 효율적인 이용을 위해 지하의 활용이 빈번한 도심지에서도 상하수도관의 매설지와 지하공사현장이 상호 간섭되어 공사 중의 실수로 인해 지반이 붕괴되는 사고가 잦아졌다.
이와 같이 상하수도관을 지지하는 지반이 붕괴되거나 약화되어 상하수도관의 일부분이 침하되게 되면, 상하수도관의 연결부가 뒤틀리거나 휨이 일어나면서 상하수도관의 일부에 파손 및 크랙 등이 발생될 수 있으며, 파손 및 크랙이 발생 된 부분으로 누수 및 오염 물질의 유입이 일어나는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 상하수도관의 침하 방지를 위해 각종 보강시설이 갖추어지고 있다.
그러나 상하수도관 보강 시설은 상하수도관의 침하를 어느 정도 막을 수 있겠지만 상하수도관의 침하를 완벽하게 막을 수는 없기 때문에 상하수도관의 침하가 발생되고 있다.
상하수도관 특히, 상수관의 침하가 발생되면 상수도가 지중으로 누출됨에 따라 상수도관을 보수하기 전까지 단수될 수 밖에 없으므로 해당 주변 거주자가 많은 불편함을 느낀다.
그러므로 상하수도관의 침하 또는 이동 발생을 조기에 검출하고 필요한 조치를 신속하게 취하도록 하는 기술의 개발이 필요하다.
이러한 상하수도관의 침하 또는 이동 상태를 확인하기 위해서 종래 기술은 매설되는 상하수도관의 둘레에 앵커 고리를 설치하고 앵커 고리의 상부에 계측줄을 설치하며 계측줄의 일측 끝단에 계측몸체를 설치시켜 상하수도관의 수직 방향 침하에 따라 계측 몸체도 침하되도록 형성된다.
한편, 상하수도관은 지반이 붕괴되거나 약화되는 상태를 포함하여 다양한 원인으로 침하하게 되는데 수직 방향으로만 침하하지 않고 수평 방향, 사선 방향, 상승하는 등 다양한 각도와 방향으로 이동 또는 침하할 수 있다.
종래기술의 침하계측장치는 상하수도관이 수직 방향 중에서 하부 방향으로 침하될 때, 계측 몸체에 설치된 눈금대의 눈금을 읽어 상하수도관의 침하 상태를 파악할 수 있다.
그러나 종래기술은 상하수도관이 수평 방향이나 사선 방향 등 다양한 방향과 각도로 이동하게 되는 경우, 상하수도관의 침하 또는 이동 상태를 정확하게 파악하기 불가능한 문제점이 있었다.
대한민국 실용신안 등록번호 제20-0376272호(등록일: 2005년 02월 07일), 고안의 명칭: "연약 지반 지하 구조물 침하계측장치"
이와 같은 종래기술의 문제점과 필요성을 해결하기 위하여, 본 발명은 지하에 매설된 상하수도관의 침하 정도를 수직 방향, 수평 방향 및 기울기 변화를 종합적으로 확인하여 상하수도관이 다양한 각도와 방향으로 이동하고 이러한 상하수도관의 침하나 이동 정도에 따라 보수 공사를 용이하게 실시하여 지반 침하에 의한 상하수도관의 파손을 방지하는 지하매설용 상하수도관의 침하계측장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 지하매설용 상하수도관의 침하계측장치는 상하수도관(10)이 관통되어 지지되도록 원형상의 결합홈(22)이 형성되고 양측에 앵커볼트(23)가 부착되어 있는 지지대(20); 상기 상하수도관(10)이 매설되는 깊이에 따라 그 깊이를 조절하도록 상기 지지대(20)의 앵커볼트(23)에 고정되어 있는 제1 계측바(32)와, 상기 제1 계측바(32)에서 신축되며 상부 끝단에 눈금을 지시하는 계측침(104)이 형성되는 제2 계측바(36)로 이루어지는 계측부재(30); 일정 공간을 형성하고 상기 제2 계측바(36)의 일측 끝단이 관통하며 내부에 한 쌍의 볼트(105)가 세워지고 한 쌍의 통공이 구비된 케이스(106)와, 상기 케이스(106)를 개폐하는 뚜껑(107)으로 이루어지며 양측에 상기 계측박스(100)의 볼트(105)가 관통되어 너트로 체결되는 체결공이 구비된 베이스판(104a)과, 상기 베이스판(104a)에 수직으로 형성되며 표면에 눈금이 기록된 눈금판(103)으로 이루어진 계측판(102)과, 상기 계측판(102)의 눈금을 지시하는 상기 계측침(104)과, 수직부(113) 및 수평부(114)를 갖도록 절곡 성형되어 상기 계측침(104)의 승강 경로 상에 배치되는 센서브래킷(112)과, 상기 센서브래킷(112)의 수평부(114)에 장착되어 상기 상하수도관(10)의 침하에 의한 상기 계측침(104)의 하강시 상기 계측침(104)의 접촉에 의해 온 작동되는 리미트 센서(115)와, 상기 리미트 센서(115)의 온 접점에 의해 전원을 공급받아 점등되어 상기 뚜껑(107)의 디스플레이부(150)를 통해 외부로 빛을 조사하는 복수개의 엘이디(108)를 포함한 계측박스(100); 상기 지지대(20)의 결합홈(22)에서 상기 상하수도관(10)의 외면과 결합홈(22)의 내면 사이에 상기 상하수도관(10)의 기울기 변화를 측정하는 변위 계측부(200)를 일정 간격마다 이격되어 복수개 형성하고, 상기 변위 계측부(200)는 상하수도관(10)의 외면에 접촉하는 롤러(212)와, 롤러(212)의 주변에서 롤러(212)를 지탱하고 롤러(212)를 회전시키는 복수개의 구면베어링(215)과, 각각의 구면베어링(215)의 일측이 결합되도록 구면 내부에 홈이 형성되고 일측이 개방되어 롤러(212)의 일부가 노출되는 롤러브라켓(216)을 포함하는 완충부(210)와, 일정 공간을 형성한 실린더몸체(222)와, 상기 롤러브라켓(216)에 결합되어 상기 실린더몸체(222)의 내부를 관통하는 장력측정로드(224)와, 상기 장력측정로드(224)의 일측 끝단과 연결되어 압축과 인장되는 코일스프링(226)과, 상기 실린더몸체(222)의 내부로부터 외부로 관통하여 형성되어 일측 끝단이 상기 코일스프링(226)과 연결되고 타측 끝단이 상기 결합홈(22)의 내면과 연결되며 상기 코일스프링(226)의 장력을 감지하여 제어 신호를 전송하는 로드셀(228)을 포함하는 장력 측정부(220)를 포함하며, 상기 지지대(20)의 상부면에 상기 상하수도관(10)의 기울어진 정도를 계산하는 기울기 센서(310)를 구비한 하우징몸체(300)가 형성되고, 상기 기울기 센서(310)는 빛을 발광하는 발광다이오드(312)와, 상기 발광다이오드(312)를 둘러싸도록 배치되며 빛의 세기를 측정하는 한 개 이상의 포토다이오드(314)와, 상기 발광다이오드(312)와 상기 한 개 이상의 포토다이오드(314) 사이에 배치되고 특정한 방향으로 움직이는 흡광물질(316) 및 상기 한 개 이상의 포토다이오드(314)에서 측정된 빛의 세기를 비교하여 기울어진 정도를 계산하는 제어부(330)를 구비하고, 상기 제어부(330)는 계산된 코일스프링(226)의 장력을 통해 상하수도관(10)의 기울기 변화를 판단하고 이를 기초로 상하수도관(10)의 기존 위치로부터의 이탈 정도를 측정하여 기울기 변화값으로 수치화하며, 상기 기울기 센서(310)로부터 획득한 기울기 측정값을 상기 코일스프링(226)의 장력에 의해 측정된 기울기 변화를 나타내는 기울기 변화값에 의해 보정하여 침하량 데이터를 생성하고 송신부(340)를 통해 상기 계측박스(100)의 수신부(120)로 전송하며, 상기 계측박스(100)의 내부 일측에 형성된 연산부(130)는 상기 수신부(120)로부터 수신한 침하량 데이터를 기설정된 기준값을 이용하여 거리 정보, 좌표값, 기준점으로부터의 이탈 정도를 계산하고 이를 디지털 값이나 그래프로 표현하여 디스플레이부(150)로 출력한다.
상기와 같은 구성의 본 발명은 지하에 매설된 상하수도관의 침하 정도를 수직 방향, 수평 방향 및 기울기 변화를 종합적으로 분석하고 상하수도관의 침하나 이동 상태를 수시로 확인하여 상하수도관의 파손을 미연에 방지하는 효과가 있다.
본 발명은 지표면에서 상하수도관의 침하 확인이 가능하여 상하수도관의 완전 침하되기 전에 유지 보수 계획을 마련할 수 있어 상하수도관의 침하에 따른 단수 현상을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지하매설용 상하수도관의 침하계측장치를 나타낸 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지하매설용 상하수도관의 침하계측장치를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 변위 계측부를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 롤러를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하우징몸체의 내부에 구비된 기울기 센서를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기울기 센서의 동작 원리를 나타낸 도면이다.
그리고
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 하우징몸체와 계측박스 간의 송수신 관계를 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
종래 기술에 따른 상하수도관의 침하계측장치는 상하수도관이 하부로 침하될 때, 계측 몸체의 눈금대의 눈금을 읽어 상하수도관의 침하 상태를 파악할 수 있다.
그러나 상하수도관이 지반이 붕괴되거나 약화되는 경우 하부로 침하될 뿐만 아니라 횡압력으로 인하여 수평 방향이나 사선 방향 등 다양한 방향과 각도로 이동하게 되며 이로 인하여 종래 기술의 상하수도관의 침하계측장치로 상하수도관의 침하 상태를 정확하게 파악하기 불가능한 문제점이 있었다.
이하 본 발명의 상하수도관의 침하계측장치는 지하에 매설된 상하수도관의 침하 정도를 수직 방향, 수평 방향 및 기울기 변화를 종합적으로 확인하여 상하수도관이 다양한 각도와 방향으로의 이동을 판단하여 상하수도관의 완전 침하되기 전에 유지 보수 계획을 마련할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지하매설용 상하수도관의 침하계측장치를 나타낸 분해사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지하매설용 상하수도관의 침하계측장치를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 지하매설용 상하수도관의 침하계측장치는 상하수도관(10)이 통과되어 지지되는 지지대(20)와, 지지대(20)에 고정되는 계측부재(30)와, 계측부재(30)의 상부에 형성되어 지표면에 설치되는 계측박스(100)를 포함한다.
지지대(20)는 상하수도관(10)이 삽입되도록 원형의 결합홈(22)이 형성되어 있고 양측에 계측부재(30)가 고정되는 앵커볼트(23)가 형성되어 있다. 여기서, 지지대(20)의 결합홈(22)에는 완충패드(24)가 부착되어 있다.
상하수도관(10)을 지지대(20)에 설치할 때 완충패드(24)에 의하여 충격이 흡수되므로 상하수도관(10)이 파손되는 것을 방지한다.
계측부재(30)는 상하수도관(10)이 매설되는 깊이에 따라 그 길이를 조절할 수 있도록 제1 계측바(32)와, 제1 계측바(32)에서 신축되는 제2 계측바(36)로 이루어져 있다.
제1 계측바(32)는 앵커볼트(23)에 체결되는 너트에 의하여 지지대(20)에 고정되도록 그 하단부에 지지대(20)의 앵커볼트(23)가 삽입되는 관통구멍(33)이 형성되어 있다.
제1 계측바(32)는 제2 계측바(36)에 삽입되는 가이드레일(34)이 길이 방향으로 형성되어 있다.
제2 계측바(36)는 제1 계측바(32)가 삽입되어 가이드되는 가이드홈(37)이 길이 방향으로 형성되어 있다.
계측부재(30)는 제1 계측바(32)가 제1 계측바(32)에서 신축되므로 상하수도관(10)이 매설되는 깊이에 따라 그 길이를 조절할 수 있다.
계측박스(100)는 일정한 공간을 형성하고 내부에 장착되어 눈금판(103)을 갖는 계측판(102)과, 계측판(102)의 눈금판(103)을 가리키는 한 쌍의 계측침(104)으로 구성된다.
계측박스(100)는 내부에 한 쌍의 볼트(105)가 세워지고 한 쌍의 통공이 구비된 케이스(106)와, 케이스(106)를 개폐하는 뚜껑(107)으로 이루어진다.
계측판(102)은 양측에 계측박스(100)의 볼트(105)가 관통되어 너트로 체결되는 체결공이 구비된 베이스판(104a)과, 베이스판(104a)에 수직으로 형성되며 표면에 눈금이 기록된 눈금판(103)으로 이루어진다.
계측침(104)은 선단부가 뽀족한 형태로 이루어져 계측침고정봉(109)에 결합되어 너트(109a)로 체결되고 계측판(102)의 눈금을 지시한다.
알림수단(110)은 수직부(113) 및 수평부(114)를 갖도록 절곡 성형되어 계측침(104)의 승강 경로 상에 배치되는 센서브래킷(112), 센서브래킷(112)의 수평부(114)에 장착되며 상하수도관(10)의 침하에 의한 계측침(104)의 하강시 계측침(104)의 접촉에 의해 온 작동되는 리미트 센서(115), 리미트 센서(115)의 온 접점에 의해 전원을 공급받아 점등되어 뚜껑(107)에 형성된 표시부를 통해 외부로 빛을 조사하는 다수의 엘이디(108)로 구성된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 변위 계측부를 확대하여 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 롤러를 확대하여 나타낸 도면이다.
지지대(20)의 결합홈(22)에는 상하수도관(10)의 외면과 결합홈(22)의 내면 사이에 상하수도관(10)의 기울기 변화를 측정하는 변위 계측부(200)를 일정 간격마다 이격되어 복수개 형성한다.
변위 계측부(200)는 상하수도관(10)의 충격을 완충시키는 완충부(210) 및 상하수도관(10)의 기울기 변화를 장력을 측정하여 파악하는 장력 측정부(220)를 포함한다.
완충부(210)는 상하수도관(10)의 외면에 접촉하는 롤러(212)와, 롤러(212)의 주변에서 롤러(212)를 지탱하고 롤러(212)를 회전시키는 복수개의 구면베어링(215)과, 각각의 구면베어링(215)의 일측이 결합되도록 구면 내부에 홈이 형성되고 일측이 개방되어 롤러(212)의 일부가 노출되는 롤러브라켓(216)을 포함한다.
롤러(212)는 내부에 구형상의 볼(213)이 구비되고 볼(213)의 외주면에는 합성수지층(214)이 고르게 도포되어 구성된다.
장력 측정부(220)는 일정 공간을 형성한 실린더몸체(222)와, 롤러브라켓(216)에 결합되어 실린더몸체(222)의 내부를 관통하는 장력측정로드(224)와, 장력측정로드(224)의 일측 끝단과 연결되어 압축과 인장되는 코일스프링(226)과, 실린더몸체(222)의 내부로부터 외부로 관통하여 형성되어 일측 끝단이 코일스프링(226)과 연결되고 타측 끝단이 결합홈(22)의 내면과 연결되며 코일스프링(226)의 장력을 감지하여 제어 신호를 전송하는 로드셀(228)을 포함한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하우징몸체의 내부에 구비된 기울기 센서를 나타낸 단면도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기울기 센서의 동작 원리를 나타낸 도면이다.
지지대(20)의 상부면에는 내부에 기울기 센서(310)를 구비한 하우징몸체(300)가 형성된다.
기울기 센서(310)는 발광다이오드(312)를 중심으로 원 또는 구 모양으로 둘러싸고, 포토다이오드(314)가 마련되는 하우징(316)을 더 포함한다. 즉, 하우징(316)은 발광다이오드(312)를 중심으로 구체(Sphere)형상 또는 원통형상 일 수 있다.
포토다이오드(314)는 하우징(316)의 내부에 일정한 간격으로 배치되어, 발광다이오드(312)을 중심으로 한 원에 일정한 각도 간격으로 놓인다. 하우징(316)의 내부면은 투명하여 포토다이오드(314)에서 발광된 빛의 세기를 감소시키지 않으며, 외부면은 투명하지 않아도 된다.
흡광물질(316)은 하우징(316)의 내부에 마련되며 유동성을 가지는 액체 상태일 수 있다. 흡광물질(316)은 구슬과 같은 유동성을 갖는 작은 고체의 집합일 수도 있다.
흡광물질(316)은 하우징(316)의 내부에서 중력 방향으로 움직일 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 포토다이오드(314)의 주위에 쓰여진 숫자는 감지된 빛의 세기를 표시한 값이다. 빛이 흡광물질(316)을 지나게 되면서 그 세기가 약해져, 흡광물질(316)을 많이 지나게 되는 아래 방향의 포토다이오드(314)는 그 값이 제일 작고, 흡광물질(316)을 지나지 않는 포토다이오드(314)는 상대적으로 측정되는 값이 크다.
특히, 발광다이오드(312)를 중심으로 중력방향으로 놓인 포토다이오드(314)에서 측정한 빛의 값이 가장 작다.
도 5와 도 6에는 기울기 센서(310)에서 기울이진 정도를 측정하기 위한 기준점으로 쓰이는 A, B, C, D점이 표시되어 있다. 기준점이 얼마만큼의 각도만큼 발광다이오드(312)를 중심으로 회전했는지를 인식하여 기울어진 정도를 측정할 수 있다. 즉, 포토다이오드(314)의 기준이 되는 A가 최저값의 빛의 세기를 감지한 포토다이어드와 얼마나 떨어져 있는지, 기울어지기 전과 기울어진 후를 비교하여 기울기를 감지할 수 있다.
최저값의 빛의 세기를 감지한 포토다이어드가 발광다이오드(312)를 중심으로 중력 방향에 놓인 것으로 볼 수 있기 때문에, 기울어 지기 전에 A점에 놓인 포토다이오드(314)의 빛의 세기가 최저값이었고, 기울어진 후, A점에 놓인 포토다이오드(314)와 중력방향에 놓인 포토다이오드(314)와의 각도를 P도 라고 했을 때, 기울기 센서(310)는 P도 만큼 기울어 진것으로 인식한다.
구체적으로, 마련된 포토다이오드(314)의 개수를 N이라 했을 때, 포토다이오드(314) 한 개당 간격은 360/n 도가 되는데, A와 최저값의 빛의 세기를 감지한 포토다이어드 간의 간격이 포토다이오드(314) X개 만큼 될 때, 기울어진 정도는 x*(360/n) 도 인 것으로 계산할 수 있다.
본 실시예에서는 기준점 A를 사용하는 것만 개시하였으나, 필요에 따라, 기준점 B, C, D를 사용해도 되고, 한꺼번의 복수개의 기준점을 사용하여도 된다.
그리고 빛의 세기가 최저점이 되는 곳에 위치한 포토다이오드(314)와 기준점과의 각도를 비교하였으나, 발광다이오드(312)를 지나는 중력방향의 선을 중심으로 빛의 세기가 대칭이기 때문에, 그 대칭의 중심이 되는 가상의 선 위에 위치한 포토다이오드(314)와 기준점을 비교하여 기울어진 정도를 측정할 수도 있다.
본 발명과 같이, 발광다이오드(312)를 중심으로 배치된 포토다이오드(314)과 그 사이에 놓은 흡광물질(316)을 통해 기울기를 측정하므로, 360도 전후좌우의 기울어짐을 측정할 수 있다. 그리고 흡광물질(316)에 큰 제한이 없어 사용환경에 큰 제한이 없는 장점이 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 하우징몸체와 계측박스 간의 송수신 관계를 나타낸 도면이다.
하우징몸체(300)의 내부에는 전원부(320), 제어부(330) 및 송신부(340)를 포함한다.
전원부(320)는 발광다이오드(312)와 포토다이오드(314)에 전원을 공급하며 발광다이오드(312)와 전선을 통해 연결되어 있다.
제어부(330)는 포토다이오드(314)가 측정한 빛의 세기에 대한 정보를 전송받아 상하수도관(10)의 기울어진 정도를 계산한다.
제어부(330)는 로드셀(228)로부터 코일스프링(226)의 장력을 감지하여 형성된 제어 신호를 수신하고, 해당 제어 신호를 분석하여 코일스프링(226)의 장력을 계산한다.
제어부(330)는 계산된 코일스프링(226)의 장력을 통해 상하수도관(10)의 기울기 변화를 판단하고 이를 기초로 상하수도관(10)의 기존 위치로부터의 이탈 정도를 측정하여 기울기 변화값으로 수치화한다.
제어부(330)는 상하수도관(10)이 기준값에서 좌측 또는 우측으로 기울어졌는지 기준값에서 어느 정도 벗어나고 있는지 파악할 수 있다.
제어부(330)는 기울기 센서(310)로부터 360도 전후좌우의 기울어짐을 측정한 기울기 측정값을 수신하여 상하수도관(10)의 기울기 변화를 파악한다.
제어부(330)는 기울기 센서(310)로부터 획득한 기울기 측정값을 코일스프링(226)의 장력에 의해 측정된 기울기 변화를 나타내는 기울기 변화값에 의해 보정하여 정확한 침하량 데이터를 생성한다. 이러한 보정은 일반적으로 알 수 있는 연산방식을 사용하는 것으로 설명한다.
송신부(340)는 생성된 침하량 데이터를 계측박스(100)의 수신부(120)로 전송한다.
계측박스(100)의 내부 일측에는 수신부(120), 연산부(130), 저장부(140) 및 디스플레이부(150)를 포함한다.
수신부(120)는 하우징몸체(300)의 송신부(340)로부터 침하량 데이터를 수신한다.
연산부(130)는 수신부(120)로부터 수신한 침하량 데이터를 수신하고 침하량 데이터를 기설정된 기준값을 이용하여 거리 정보, 좌표값, 기준점으로부터의 이탈 정도(퍼센트)를 계산하여 다양한 값으로 변환한다.
이와 같은 침하량 데이터는 상하수도관(10)의 수직 방향, 수평 방향 및 기울기 변화를 종합적으로 확인하여 상하수도관(10)이 다양한 각도와 방향으로 이동 정도를 판단할 수 있다.
저장부(140)는 연산부(130)에서 계산된 거리 정보, 좌표값, 이탈 정도 등을 저장하고 업데이트한다.
디스플레이부(150)는 연산부(130)에서 계산된 거리 정보, 좌표값, 이탈 정도 등을 디지털 값, 그래프 등으로 화면 상에 출력한다.
전술한 구성을 가진 본 발명의 실시예에 따른 상하수도관의 침하계측장치의 설치 과정을 설명하면 다음과 같다.
상하수도관(10)을 매설하기 위하여 굴토되어 있는 굴토부에 지지대(20)를 위치시키고 지지대(20)에 상하수도관(10)을 설치한다.
지지대(20)는 양측에 계측부재(30)를 고정시키고 지지대(20)의 상하 이동에 따라 계측부재(30)가 상하 이동하게 된다.
제1 계측바(32)는 지지대(20)의 양측에 설치되고 제1 계측바(32)에 연결된 제2 계측바(36)는 지표면에 위치한 계측박스(100)의 케이스(106)를 하부면에서 상부 방향으로 관통한다.
침하가 발생된 경우, 상하수도관(10)이 침하되고 상하수도관(10)의 침하에 따라 지지대(20)가 하강하게 된다.
지지대(20)가 하강하게 되면, 계측침(104)이 하강하게 되어 계측침(104)이 지시하는 눈금이 달라지게 된다.
관리자는 계측된 눈금과 초기 설치 상태에 계측침(104)이 지시하는 눈금을 비교하여 상하수도관(10)의 침하 유무 및 침하 정도를 알 수 있게 된다.
연약지반의 급격한 침하가 발생되면, 계측침(104)이 하강하여 리미트 센서(115)를 온 접점시키게 되고 리미트 센서(115)의 온 접점에 의해 엘이디(108)가 전원을 인가받아 점등된다.
외부에서는 뚜껑(107)의 디스플레이부(150)를 통해 조사되는 빛을 확인하여 상하수도관(10)이 침하되었음을 확인할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 상하수도관 20: 지지대
22: 결합홈 23: 앵커볼트
24: 완충패드 30: 계측부재
32: 제1 계측바 33: 관통구멍
34: 가이드레일 36: 제2 계측바
37: 가이드홈 100: 계측박스
102: 계측판 103: 눈금판
104: 계측침 104a: 베이스판
105: 볼트 106: 케이스
107: 뚜껑 108: 엘이디
109: 계측침고정봉 109a: 너트
110: 알림수단 112: 센서브래킷
113: 수직부 114: 수평부
115: 리미트 센서 120: 수신부
130: 연산부 140: 저장부
150: 디스플레이부 200: 변위 계측부
210: 완충부 212: 롤러
213: 볼 214: 합성수지층
215: 구면베어링 216: 롤러브라켓
220: 장력 측정부 222: 실린더몸체
224: 장력측정로드 226: 코일스프링
228: 로드셀 300: 하우징몸체
310: 기울기 센서 312: 발광다이오드
314: 포토다이오드 315: 하우징
316: 흡광물질 320: 전원부
330: 제어부 340: 송신부

Claims (1)

  1. 상하수도관(10)이 관통되어 지지되도록 원형상의 결합홈(22)이 형성되고 양측에 앵커볼트(23)가 부착되어 있는 지지대(20);
    상기 상하수도관(10)이 매설되는 깊이에 따라 그 깊이를 조절하도록 상기 지지대(20)의 앵커볼트(23)에 고정되어 있는 제1 계측바(32)와, 상기 제1 계측바(32)에서 신축되며 상부 끝단에 눈금을 지시하는 계측침(104)이 형성되는 제2 계측바(36)로 이루어지는 계측부재(30);
    일정 공간을 형성하고 상기 제2 계측바(36)의 일측 끝단이 관통하며 내부에 한 쌍의 볼트(105)가 세워지고 한 쌍의 통공이 구비된 케이스(106)와, 상기 케이스(106)를 개폐하는 뚜껑(107)으로 이루어지며 양측에 계측박스(100)의 볼트(105)가 관통되어 너트로 체결되는 체결공이 구비된 베이스판(104a)과, 상기 베이스판(104a)에 수직으로 형성되며 표면에 눈금이 기록된 눈금판(103)으로 이루어진 계측판(102)과, 상기 계측판(102)의 눈금을 지시하는 상기 계측침(104)과, 수직부(113) 및 수평부(114)를 갖도록 절곡 성형되어 상기 계측침(104)의 승강 경로 상에 배치되는 센서브래킷(112)과, 상기 센서브래킷(112)의 수평부(114)에 장착되어 상기 상하수도관(10)의 침하에 의한 상기 계측침(104)의 하강시 상기 계측침(104)의 접촉에 의해 온 작동되는 리미트 센서(115)와, 상기 리미트 센서(115)의 온 접점에 의해 전원을 공급받아 점등되어 상기 뚜껑(107)의 디스플레이부(150)를 통해 외부로 빛을 조사하는 복수개의 엘이디(108)를 포함한 계측박스(100);
    상기 지지대(20)의 결합홈(22)에서 상기 상하수도관(10)의 외면과 결합홈(22)의 내면 사이에 상기 상하수도관(10)의 기울기 변화를 측정하는 변위 계측부(200)를 일정 간격마다 이격되어 복수개 형성하고,
    상기 변위 계측부(200)는 상하수도관(10)의 외면에 접촉하는 롤러(212)와, 롤러(212)의 주변에서 롤러(212)를 지탱하고 롤러(212)를 회전시키는 복수개의 구면베어링(215)과, 각각의 구면베어링(215)의 일측이 결합되도록 구면 내부에 홈이 형성되고 일측이 개방되어 롤러(212)의 일부가 노출되는 롤러브라켓(216)을 포함하는 완충부(210)와, 일정 공간을 형성한 실린더몸체(222)와, 상기 롤러브라켓(216)에 결합되어 상기 실린더몸체(222)의 내부를 관통하는 장력측정로드(224)와, 상기 장력측정로드(224)의 일측 끝단과 연결되어 압축과 인장되는 코일스프링(226)과, 상기 실린더몸체(222)의 내부로부터 외부로 관통하여 형성되어 일측 끝단이 상기 코일스프링(226)과 연결되고 타측 끝단이 상기 결합홈(22)의 내면과 연결되며 상기 코일스프링(226)의 장력을 감지하여 제어 신호를 전송하는 로드셀(228)을 포함하는 장력 측정부(220)를 포함하며,
    상기 지지대(20)의 상부면에 상기 상하수도관(10)의 기울어진 정도를 계산하는 기울기 센서(310)를 구비한 하우징몸체(300)가 형성되고, 상기 기울기 센서(310)는 빛을 발광하는 발광다이오드(312)와, 상기 발광다이오드(312)를 둘러싸도록 배치되며 빛의 세기를 측정하는 한 개 이상의 포토다이오드(314)와, 상기 발광다이오드(312)와 상기 한 개 이상의 포토다이오드(314) 사이에 배치되고 특정한 방향으로 움직이는 흡광물질(316) 및 상기 한 개 이상의 포토다이오드(314)에서 측정된 빛의 세기를 비교하여 기울어진 정도를 계산하는 제어부(330)를 구비하고, 상기 제어부(330)는 계산된 코일스프링(226)의 장력을 통해 상하수도관(10)의 기울기 변화를 판단하고 이를 기초로 상하수도관(10)의 기존 위치로부터의 이탈 정도를 측정하여 기울기 변화값으로 수치화하며, 상기 기울기 센서(310)로부터 획득한 기울기 측정값을 상기 코일스프링(226)의 장력에 의해 측정된 기울기 변화를 나타내는 기울기 변화값에 의해 보정하여 침하량 데이터를 생성하고 송신부(340)를 통해 상기 계측박스(100)의 수신부(120)로 전송하며, 상기 계측박스(100)의 내부 일측에 형성된 연산부(130)는 상기 수신부(120)로부터 수신한 침하량 데이터를 기설정된 기준값을 이용하여 거리 정보, 좌표값, 기준점으로부터의 이탈 정도를 계산하고 이를 디지털 값이나 그래프로 표현하여 디스플레이부(150)로 출력하는 지하매설용 상하수도관의 침하계측장치.
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