KR101395695B1 - Method and system for measuring structural behavior - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 구조물 거동 계측 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a structural behavior measurement system and method.
구조물의 거동을 계측하는 기술은 토목 및 기타 건축현장에서 이미 사용되어진 기술이다. 그리고 변형률계 및 광섬유 센서를 사용하여 건물의 거동을 측정하거나, 광파기 또는 라이더와 같이 광학 기술을 사용하고, 이미지를 이용하여 구조물의 거동을 측정하는 방법이 개발되어 왔다. The technology for measuring the behavior of structures is a technology already used in civil engineering and other construction sites. Methods have been developed to measure the behavior of a building using strain gauges and fiber optic sensors, optical techniques such as lightwaves or riders, and measurement of the behavior of structures using images.
한편, 변형률계 및 광섬유 센서와 같이 변형률을 측정하여 구조물에 작용하는 힘을 측정하고, 이를 다시 계산하여 구조물에 생기는 변형을 예측하는 방법은 일부 국소부위에 센서를 설치하여 측정함으로써 절대 변위를 계측하기 때문에 오차의 발생이 쉽다. On the other hand, methods such as strain gauges and optical fiber sensors to measure the strain acting on the structure by measuring the strain and to calculate the deformation of the structure by recalculating the strain are performed by measuring the absolute displacement by measuring the sensor at some local sites Therefore, it is easy to generate an error.
또한, 광학 및 이미지를 이용하는 방법은 계측하고자 하는 구조물과 측정하는 광학 기기 및 이미지 촬영 기기 사이에 아무런 장해물이 존재하지 않아야 한다. 따라서, 외부 마감에 의해 내부 골조의 변형은 광학이나 이미지 처리 방식으로는 계측에 한계가 많다.Also, in the method using optical and image, there should be no obstacle between the structure to be measured and the optical measuring instrument and the image photographing apparatus. Therefore, the deformation of the inner frame due to the outer finishing is limited in the measurement by the optical or image processing method.
이와 관련하여, 한국공개특허 제2012-0083694호(발명의 명칭: 구조물의 횡방향 변형을 측정하는 장치 및 구조물의 횡방향 변형에 따른 보정값 산출 장치)에는 GPS 장치 및 레이저 스캐너를 이용하여 건축 구조물의 횡압력에 의한 변형을 측정하는 장치 및 변형에 따른 보정값을 산출하는 장치가 개시되어 있다.In this connection, Korean Unexamined Patent Publication No. 2008-0083694 (entitled "Apparatus for Measuring Lateral Deformation of Structures and Calculation of Correction Value According to Lateral Deformation of Structures") discloses an architectural structure And a device for calculating a correction value according to the deformation.
또한, 한국공개특허 제2008-0000433호(발명의 명칭: 내공 변위 측정 시스템)에는 구조물 상의 변위 측정 위치로부터의 거리를 비접촉식 거리 측정 장치를 이용하여 측정하는 거리 측정부 및 상기 변위 측정 위치와 상기 거리 측정부의 상대 각도를 측정하는 각도 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 내공 변위 측정 장치가 개시되어 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2008-0000433 (entitled " Inner displacement measurement system ") is provided with a distance measurement unit for measuring a distance from a displacement measurement position on a structure by using a non-contact distance measurement apparatus, And an angle measuring unit for measuring a relative angle of the measuring unit.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 일부 실시예는 구조물의 거동을 3차원으로 계측하는 것으로, 센서가 설치된 각 지점의 거동을 계측하여 각각의 좌표를 산출하는 구조물 거동 계측 시스템 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a structure for measuring the behavior of a structure in three dimensions, And an object of the present invention is to provide a behavior measurement system and method.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면에 따른 구조물 거동 계측 시스템은 구조물 상의 일정 위치마다 배치된 복수의 감지부 센서의 센싱값에 기초하여 구조물의 각도 변위 및 수직 방향에 대한 길이 변위를 추출하는 변위 추출부, 추출된 상기 각도 변위 및 상기 길이 변위에 대한 데이터를 저장하는 저장부 및 상기 각도 변위에 기초하여 수평 변위를 계산하고, 상기 수평 변위 및 상기 길이 변위를 각각 누적하여 구조물 전체의 변위를 계산하는 변위 계산부를 포함한다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a system for measuring the behavior of a structure, the system comprising: a plurality of sensor sensors arranged at predetermined positions on a structure, A storage unit that stores data on the extracted angular displacement and the displacement, and a controller that calculates a horizontal displacement based on the angular displacement, and calculates the horizontal displacement and the displacement by And a displacement calculation unit for calculating the displacement of the entire structure in a cumulative manner.
또한, 본 발명의 제 2 측면에 따른 구조물 거동 계측 방법은 구조물 상의 일정 위치마다 배치된 복수의 감지부 센서의 센싱값에 기초하여 구조물의 각도 변위 및 수직 방향에 대한 길이 변위를 추출하는 단계, 추출된 상기 길이 변위에 대한 데이터 및 상기 각도 변위에 대한 데이터를 데이터 베이스에 저장하는 단계 및 상기 각도 변위에 기초하여 수평 변위를 계산하고, 상기 수평 변위 및 상기 길이 변위를 각각 누적하여 구조물 전체의 변위를 계산하는 단계를 포함한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for measuring the behavior of a structure, comprising the steps of extracting angular displacements and longitudinal displacements in a vertical direction on the basis of sensing values of a plurality of sensor sensors arranged at predetermined positions on a structure, Storing the data on the length displacement and the data on the angular displacement in a database, calculating a horizontal displacement based on the angular displacement, accumulating the horizontal displacement and the length displacement, respectively, .
또한, 본 발명의 제 3 측면에 따른 구조물 거동 계측 서버는 각각의 구조물로부터 추출된 각도 변위 및 수직 방향에 대한 길이 변위를 전송 받고, 이를 각각의 구조물마다 부여된 ID에 따라 구분하여 저장하는 데이터 베이스, 상기 각도 변위에 기초하여 수평 변위를 계산하고, 상기 수평 변위 및 상기 길이 변위를 각각 누적하여 구조물 전체의 변위를 계산하며, 계산된 상기 구조물 전체의 변위를 각각의 클라이언트에 전송하는 변위 계산부를 포함한다. 이때, 상기 각도 변위 및 수직 방향에 대한 길이 변위는, 상기 각각의 구조물 상의 일정 위치마다 배치된 복수의 감지부 센서의 센싱값에 기초하여 추출된다.The structure movement measuring server according to the third aspect of the present invention receives the angular displacements and the length displacements in the vertical direction extracted from the respective structures, and stores the divided angular displacements in accordance with the IDs assigned to the respective structures A displacement calculation unit for calculating a horizontal displacement based on the angular displacement, calculating a displacement of the entire structure by accumulating the horizontal displacement and the displacement, respectively, and transmitting the calculated displacement of the entire structure to each client do. At this time, the angular displacement and the longitudinal displacement with respect to the vertical direction are extracted on the basis of the sensing values of the plurality of sensor sensors arranged at predetermined positions on the respective structures.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, 감지부 센서가 설치된 구조물의 수평 방향 및 수직 방향으로의 거동 정도를 측정할 수 있으며, 구조물의 거동 이력을 센서가 부착된 지점마다 각각 추출할 수 있다.According to the present invention, it is possible to measure the degree of the horizontal and vertical movements of a structure provided with the sensor unit, and to extract the behavior history of the structure at each point where the sensor is attached.
또한, 추출된 데이터를 이용하여 구조물 전체의 거동 정도를 계산할 수 있으며, 이와 같은 데이터를 분석하여 구조물의 안정성을 확보하기 위한 자료로 사용할 수 있다.Also, it is possible to calculate the degree of behavior of the whole structure by using the extracted data, and it can be used as data for securing the stability of the structure by analyzing such data.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 거동 계측 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 구조물 거동 계측 시스템에 사용되는 감지부 센서를 도시한 도면이다.
도 3은 감지부 센서가 구조물 상에서 설치되는 좌표의 일 예시를 도시한 도면이다.
도 4 a는 구조물 모델을 도시한 도면이며, 도 4b는 구조물 모델에 하중을 제하하는 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.
도 5는 변위 추출부에서 각도 및 길이 변위를 추출하는 방법을 도시한 도면이다.
도 6은 변위 추정부에서 각도 및 길이 변위를 추정하는 방법을 도시한 도면이다.
도 7은 감지부 센서를 통해 계측된 변위 데이터를 도시한 도면이다.
도 8은 감지부 센서를 통해 계측된 변위 데이터로부터 구조물 전체의 변위를 계산한 데이터를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구조물 거동 계측 시스템을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 거동 계측 방법을 도시한 도면이다. 1 is a view illustrating a structure behavior measuring system according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a sensor unit used in a structural behavior measurement system.
3 is a view showing an example of coordinates at which the sensor unit is installed on the structure.
FIG. 4A is a view showing a structure model, and FIG. 4B is a view showing simulation results for reducing a load on a structure model.
5 is a diagram showing a method of extracting an angle and a length displacement in a displacement extracting unit.
6 is a diagram showing a method of estimating the angle and length displacement in the displacement estimating unit.
7 is a view showing displacement data measured through a sensor unit.
FIG. 8 is a view showing data in which the displacement of the entire structure is calculated from the displacement data measured through the sensor unit.
9 is a view showing a structure behavior measuring system according to another embodiment of the present invention.
10 is a view illustrating a method for measuring the behavior of a structure according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 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. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise. The word " step (or step) "or" step "used to the extent that it is used throughout the specification does not mean" step for.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 거동 계측 시스템(100)을 도시한 도면이다. 1 is a view showing a structure
본 발명에 따른 구조물 거동 계측 시스템(100)은 변위 추출부(110), 저장부(120) 및 변위 계산부(130)를 포함하고 있다.The structure
참고로, 본 발명의 실시예에 따른 도 1에 도시된 구성 요소들은 소프트웨어 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어 구성 요소를 의미하며, 소정의 역할들을 수행한다.1 refers to a hardware component such as software or an FPGA (Field Programmable Gate Array) or an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), and performs predetermined roles .
그렇지만 '구성 요소들'은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니며, 각 구성 요소는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.However, 'components' are not meant to be limited to software or hardware, and each component may be configured to reside on an addressable storage medium and configured to play one or more processors.
따라서, 일 예로서 구성 요소는 소프트웨어 구성 요소들, 객체지향 소프트웨어 구성 요소들, 클래스 구성 요소들 및 태스크 구성 요소들과 같은 구성 요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다.Thus, by way of example, an element may comprise components such as software components, object-oriented software components, class components and task components, processes, functions, attributes, procedures, Routines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables.
구성 요소들과 해당 구성 요소들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성 요소들로 결합되거나 추가적인 구성 요소들로 더 분리될 수 있다.The components and functions provided within those components may be combined into a smaller number of components or further separated into additional components.
변위 추출부(110)는 구조물 상의 일정 위치마다 배치된 복수의 감지부 센서의 센싱값에 기초하여 구조물의 각도 변위 및 수직 방향에 대한 길이 변위를 추출한다.The
도 2 내지 도 5 및 도 7을 참조하여 변위 추출부(110) 및 감지부 센서에 대하여 설명하면 다음과 같다. The
도 2는 구조물 거동 계측 시스템(100)에 사용되는 감지부 센서를 도시한 도면이다. 감지부 센서는 각도를 측정하는 각도 센서와 길이를 측정하는 길이 센서로 구성되어 있다. 각도 센서는 X축 및 Y축의 각도 변위로 좌표를 계산하며, 길이 센서는 수직 방향의 변위인 Z 변위를 감지한다. 감지부 센서의 설치시 센서의 길이를 최소화하여 설치하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며 여러 가지 조건에 의해 센서의 길이를 수정하여 설치할 수 있다. FIG. 2 is a view showing a sensor unit used in the structural
한편, 이와 같은 감지부 센서에 있어서 길이 변위를 감지하는 센서는 센서의 몸체 부분의 길이를 조정할 수 있어야 하며, 최소 정밀도는 0.003mm 이내가 됨이 바람직하다. 또한, 측정 범위는 초고층 건물, 교량, 터널 및 기타 중요 구조물에 설치할 수 있어야 하며, 이러한 상황을 고려할 때 20~25mm의 범위 내에서 측정이 가능해야 한다. 이와 더불어, 센서가 설치될 장소의 기상 상황을 고려하여 방수 처리가 되어 있어야 하며, 가용 온도범위는 -40℃~80℃로 설계됨이 바람직하다.Meanwhile, in such a sensor unit, it is preferable that the sensor for sensing the length displacement is capable of adjusting the length of the body portion of the sensor, and the minimum precision is within 0.003 mm. In addition, the measurement range must be able to be installed in skyscrapers, bridges, tunnels and other important structures, and in this context, measurements should be possible within the range of 20 to 25 mm. In addition, it should be waterproofed considering the weather conditions at the place where the sensor is to be installed, and it is preferable that the temperature range is -40 ° C to 80 ° C.
또한, 각도 센서는 측정범위가 ±3°이며, 측정 신호 분해 능력이 0.0001°, 센서의 가용 온도범위는 -54℃~125℃가 되도록 설계됨이 바람직하다.In addition, it is preferable that the angle sensor is designed so that the measurement range is ± 3 °, the resolution of the measurement signal is 0.0001 °, and the temperature range of the sensor is -54 ° C to 125 ° C.
도 3은 감지부 센서가 구조물 상에서 설치되는 좌표의 일 예시를 도시한 도면이다. 3 is a view showing an example of coordinates at which the sensor unit is installed on the structure.
감지부 센서는 구조물 상의 일정 위치마다 배치될 수 있다. 도 3을 참조하면, 감지부 센서는 측정하는 좌표마다 각각의 센서가 연결되어야 하며, 감지부 센서는 1개의 라인으로, 일렬로 연결고리에 연결되어 설치될 수 있다. 이때, 구조물의 미세한 움직임은 감지부 센서에 설치된 앵커볼트에 전달되어 각각의 센서에 감지된다. The sensor unit may be arranged at a certain position on the structure. Referring to FIG. 3, each sensor of the sensor unit should be connected to each of the coordinates to be measured, and the sensor unit of the sensor unit may be connected to the connection link in a line. At this time, the minute movement of the structure is transmitted to the anchor bolt installed on the sensor part, and is sensed by each sensor.
도 4 a는 구조물 모델을 도시한 도면이며, 도 4b는 구조물 모델에 하중을 제하하는 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.FIG. 4A is a view showing a structure model, and FIG. 4B is a view showing simulation results for reducing a load on a structure model.
도 4a는 구조물에 하중을 부여하기 전의 모델이다. 본 발명의 예시에서는 구조물 모델에서 4개의 기둥인 C1, C2, C3 및 C4에 각각 18개의 감지부 센서를 부착하였다. 즉, 구조물 모델이 총 6개 층이므로 한 층에 3개씩의 감지부 센서를 부착한 것이다. 4A is a model before a load is applied to a structure. In the example of the present invention, eight sensor sensors are attached to four pillars C1, C2, C3 and C4, respectively, in the structure model. That is, since the structure model is six layers in total, three sensors are attached on one layer.
도 4b는 구조물 모델에 하중을 부여한 후 시뮬레이션을 실행시킨 결과를 도시한 도면이다. 도 4a에서 지정한 4개의 기둥이 있는 지점에서 구조물의 거동이 발생되었음을 확인할 수 있다. 이러한 구조물의 변형 또는 거동 정도를 감지부 센서가 감지하여 변위 추출부(110)를 통해 각도 변위 및 수직 방향의 변위를 추출하게 되는 것이다.FIG. 4B is a view showing a result of executing a simulation after applying a load to a structure model. FIG. It can be confirmed that the behavior of the structure occurred at the point where the four pillars designated in FIG. 4A exist. The sensing unit sensor senses the degree of deformation or the behavior of the structure, and the angular displacement and the vertical displacement are extracted through the
도 5는 변위 추출부(110)에서 x 방향 및 y 방향에 대한 길이 변위를 추출하는 방법을 도시한 도면이다.5 is a diagram showing a method of extracting the length displacement in the x direction and the y direction by the
기준점(x0, y0, z0)에서 좌표 1(x1, y1, z1) 및 좌표 2(x2, y2, z2)를 연결하는 방향으로 감지부 센서가 연속적으로 설치되어 있는 경우, 먼저 x 방향의 변위는 기준점과 좌표 1 사이의 각도에 기초하여 추출할 수 있다. 즉, 기준점과 좌표 1 사이의 각도를 θl이라고 하면, 이때의 x 변위(Δxl)는 Δxl=tanθl×hl의 수식을 이용하여 추출할 수 있다. 기준점과 좌표 1에 대한 x 변위가 추출된 후, 좌표 1과 좌표 2 간의 x 변위인 Δxl +1도 위와 동일한 수식을 이용하여 추출할 수 있다. 이와 같이, 산출된 x 변위인 Δxl, Δxl +1을 누적하면 건물 전체의 x 변위를 추출할 수 있다.A reference point (x 0, y 0, z 0) the coordinates 1 (x 1, y 1, z 1) and coordinates 2 (x 2, y 2, z 2) is detected as the connection direction in which the sub-sensor is provided continuously from the If so, the displacement in the x direction can be extracted first based on the angle between the reference point and the coordinate 1. That is, when the angle between the reference point and the coordinate 1 is θ 1 , the x displacement (Δx 1 ) at this time can be extracted by using the equation Δx 1 = tan θ 1 × h 1 . After the x displacement of the reference point and the first coordinate extracted, the coordinate and the coordinate x 1 of the displacement Δx between 2 l +1 can also be extracted using the same formula as above. Thus, accumulating the calculated x displacements [Delta] xl , [Delta] xl + 1 can extract the x displacement of the entire building.
마찬가지로, y 방향의 변위도 x 방향의 변위를 추출하는 것과 동일한 방법으로 추출할 수 있다. 즉, 기준점과 좌표 1에 대한 y 변위인Δyl을 추출하고, 좌표 1과 좌표 2에 대한 y 변위인 Δyl +1을 추출하여, Δyl과 Δyl +1을 합산함으로써 건물 전체의 y 변위를 추출할 수 있다.Likewise, the displacement in the y direction can be extracted in the same manner as the displacement in the x direction. That is, extraction, and coordinates 1 extracts the y displacement of Δy l +1 for and coordinates 2, y displacements of the entire building, by the sum of the Δy Δy l and l +1 the y displacement of Δy l of the reference point and the
도 7은 변위 추출부(110)를 통해 계측된 변위 데이터를 도시한 도면이다.7 is a diagram showing displacement data measured through the
도 7은 도 4a에서 도시된 구조물 모델의 특정 위치에 있는 기둥인 C1, C2, C3 및 C4에서 계측된 데이터이다. 각각의 기둥 위치마다 센서 번호(NO), 길이(length) 및 각도가 항목으로 표시되어 있다. 도 7의 예시에서는 총 18개의 센서가 1000mm 간격으로 배치되어 있다. C1 기둥에 부착된 센서 번호 1을 살펴보면, x 방향의 각도는 -0.0007°이고, y 방향의 각도는 0.0093°이다. 이때 (+)와 (-) 부호는 x축 및 y축을 기준으로 구조물에 있는 기둥의 위치가 움직인 방향을 구분하기 위하여 설정한 것이다. 이와 같이, 지정된 위치에서 동일한 간격으로 부착된 각각의 센서는 센서가 부착된 지점을 중심으로 각도 변위를 측정하게 된다. 이렇게 측정된 각도 변위와 센서가 부착된 지점의 수직 방향의 길이(length)를 고려하여 길이 변위를 추출하게 된다.Figure 7 is the data measured at pillars C1, C2, C3 and C4 at specific locations in the structure model shown in Figure 4a. For each column position, the sensor number (NO), length (length), and angle are indicated as items. In the example of Fig. 7, a total of 18 sensors are arranged at intervals of 1000 mm. Looking at the
다시 도 1을 참조하면, 저장부(120)는 변위 추출부(110)에서 추출된 각도 변위 및 길이 변위에 대한 데이터를 변위 추출부(110)로부터 전달받아 저장한다. 이때, 저장부(120)는 실시간으로 계측된 구조물의 거동 이력을 저장할 수 있다. Referring to FIG. 1 again, the
변위 계산부(130)는 변위 추출부(110)에서 추출된 각도 변위에 기초하여 수평 변위를 계산하고, 수평 변위 및 길이 변위를 각각 누적하여 구조물 전체의 변위를 계산한다. 도 8을 참조하여 변위 계산부(130)를 설명하면 다음과 같다.The
도 8은 변위 계산부(130)에서 구조물 전체의 변위를 계산한 데이터를 도시한 도면이다. 8 is a diagram showing data in which the
변위 추출부(110)에서 추출된 각도 변위는 변위 계산부(130)를 통해 수평 변위로 계산된다. 즉, x 방향에서 측정된 각도 변위와 y 방향에서 측정된 각도 변위는 수직 방향에 대한 길이 변위와 탄젠트 함수를 이용하여 수평 변위로 계산된다. 이렇게 수평 변위로 계산된 결과가 도 8에 도시되어 있다.The angular displacement extracted by the
한편, 도 8에서 센서 번호가 증가할수록 각각의 위치에 따른 x, y 및 z의 좌표의 값은 누적된다. 따라서, 가장 마지막 센서인 18번 센서의 측정값을 살펴보면 구조물의 거동 정도를 살펴볼 수 있게 된다. 위치 C1에서의 18번 센서를 살펴보면, 누적된 결과값이 x 방향의 좌표는 -0.2804, y 방향의 좌표는 4.5150, z 방향의 좌표는 0.120이다. 이때, X 방향 및 y 방향의 좌표는 수평 방향의 좌표를 의미하며, z 방향의 좌표는 수직 방향의 좌표를 의미한다. 따라서, C1 기둥에서는 y방향으로 4.5150 좌표만큼 구조물이 거동이 계측되어 y 방향으로 가장 많이 변형되었음을 확인할 수 있다.In FIG. 8, as the sensor number increases, the values of the coordinates of x, y, and z are accumulated according to each position. Therefore, the measurement of the 18th sensor, which is the last sensor, shows the behavior of the structure. Looking at the 18th sensor at position C1, the cumulative result is -0.2804 in the x direction, 4.5150 in the y direction, and 0.120 in the z direction. In this case, the coordinates in the X direction and the y direction indicate the coordinates in the horizontal direction, and the coordinates in the z direction indicate the coordinates in the vertical direction. Therefore, in C1 column, the behavior of the structure is measured by 4.5150 coordinates in the y direction, and it can be confirmed that it is most deformed in the y direction.
한편, 본 발명에 따른 구조물 거동 계측 시스템(100)은 변위 추정부(140)를 더 포함할 수 있다. 변위 추정부(140)는 구조물 상의 일정 위치에 배치된 감지부 센서가 불연속적으로 배치되는 경우, 불연속 구간에 대한 길이 변위 및 각도 변위를 추정할 수 있다. 도 6을 참조하여 변위 추정부(140)를 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, the structure
도 6은 변위 추정부(140)에서 각도 및 길이 변위를 추정하는 방법을 도시한 도면이다. 6 is a diagram showing a method of estimating the angle and length displacement in the
기준점(x0, y0, z0)에서 좌표 1(x1, y1, z1) 사이 및 좌표 1’(x1’, y1’, z1’)에서 좌표 2(x2, y2, z2) 사이를 연결하는 방향으로 감지부 센서가 연결되어 있으나, 일부 구간은 감지부 센서가 설치되지 않아 센서가 불연속적으로 배치된 경우이다. 이 경우에는 감지부 센서가 선형적으로 배치된 구간에 기초하여 센서가 배치되지 않은 부분에 대한 길이 변위를 추정할 수 있다. 예를 들어, 기준점(x0, y0, z0)과 좌표 1(x1, y1, z1) 사이 각도 θl과 좌표 1’ 까지의 수직 거리인 h1을 측정한 후, 이에 기초하여 기준점과 좌표 1’ 사이의 x 방향에 대한 길이 변위 Δxl을 추출할 수 있다. 구체적으로, Δxl은 Δxl=tanθl×hl 수식을 이용하여 추출할 수 있다. 동일한 방법으로 좌표 1’와 좌표 2’사이의 x 방향에 대한 변위인 Δxl +1을 추출할 수 있으며, 산출된 Δxl 및 Δxl +1을 누적하여 건물 전체의 x변위를 추출할 수 있다.A reference point (x 0, y 0, z 0) the coordinates 1 (x 1, y 1, z 1) and between the coordinates 1 '(x 1', y 1 ', z 1') coordinates 2 (x 2, y in 2 , z 2 ). However, in some of the sections, the sensors are disposed discontinuously because the sensor unit is not installed. In this case, it is possible to estimate the displacement of the portion where the sensor is not disposed based on the section in which the sensor unit is arranged linearly. For example, after measuring an angle? 1 between a reference point (x 0 , y 0 , z 0 ) and a coordinate 1 (x 1 , y 1 , z 1 ) and a vertical distance h 1 to a coordinate 1 ' So that the length displacement Δx 1 between the reference point and the coordinate 1 'in the x direction can be extracted. Specifically, Δx 1 can be extracted using the formula Δx 1 = tan θ 1 × h 1 . In the same manner, the displacement Δx l + 1 between the coordinate 1 'and the coordinate 2' in the x direction can be extracted, and the x displacement of the entire building can be extracted by accumulating the calculated Δx l and Δx l +1 .
이와 같이, 본 발명인 구조물 거동 계측 시스템(100)은 감지부 센서가 불연속적으로 배치되더라도 선형적으로 변화하는 구간에 대하여 감지부 센서가 배치되지 않은 곳의 길이 변위 및 각도 변위를 추정할 수 있어, 구조물 전체에 감지부 센서를 설치하지 않아도 되므로, 구조물 거동 계측시 비용을 절감할 수 있다는 효과적인 측면이 있다.As described above, the structure
또한, 본 발명에 따른 구조물 거동 계측 시스템(100)은 전송부(150)를 더 포함할 수 있다. 전송부(150)는 변위 추출부(110)로부터 추출된 각도 변위 및 수직 방향에 대한 길이 변위 데이터를 변위 계산부(130)에 전송할 수 있다. 이때, 변위 추정부(140)를 통해 추정된 길이 변위 및 각도 변위도 함께 변위 계산부(130)로 전송할 수 있다. In addition, the structure
또한, 전송부(150)는 직접 통신 케이블을 이용하여 데이터를 전송할 수 있으며, 이와 더불어 TCP/IP, FTP, SMTP, RF Modem, 휴대폰 모뎀 등을 이용하여 서버에 전송할 수 있다.In addition, the
이와 같이 전달된 데이터는 모델링 기법을 통하여 각각의 좌표점이 계산되면, 서버에 연결된 디스플레이 장치에 표시될 수 있다. 또한, 인터넷을 통한 원격지에서도 구조물의 상태를 확인할 수 있다.The data thus transmitted can be displayed on a display device connected to the server when each coordinate point is calculated through a modeling technique. In addition, the state of the structure can be confirmed at a remote place via the Internet.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 거동 계측 서버(200)를 도시한 도면이다.FIG. 9 is a diagram illustrating a structure
본 발명에 따른 구조물 거동 계측 서버(200)는 구조물 전체의 변위를 계산할 수 있다.The structure
먼저, 제 1 구조물, 제 2 구조물 등 복수의 구조물은 각각 구조물 상의 일정 위치마다 배치된 복수의 감지부 센서의 센싱값에 기초하여 구조물의 각도 변위 및 수직 방향에 대한 길이변위를 추출한다. 각각의 구조물에 대하여 추출된 각도 변위 및 수직 방향에 대한 길이 변위는 구조물 거동 계측 서버(200)로 전송된다.First, a plurality of structures such as the first structure and the second structure extract angular displacements of the structure and length displacements with respect to the vertical direction based on the sensing values of the plurality of sensor sensors disposed at predetermined positions on the structure, respectively. The angular displacements and the longitudinal displacements with respect to the vertical direction are transmitted to the structure
구조물 거동 계측 서버(200)는 데이터 베이스(210) 및 변위 계산부(220)를 포함하고 있다. 데이터 베이스(210)는 각각의 구조물에 대하여 고유의 ID를 부여하여, 각각의 구조물에 대한 각도 변위 및 수직 방향에 대한 길이 변위를 ID에 따라 구분하여 저장한다. 데이터 베이스(210)에 저장된 각도 변위 및 수직 방향에 대한 길이 변위는 변위 계산부(220)에서 구조물 전체의 변위로 계산된다. 즉, 각각의 구조물에서 추출된 각도 변위에 기초하여 수평 변위를 계산하고, 계산된 수평 변위 및 길이 변위를 각각 누적하여 구조물 전체의 변위를 계산하게 된다.The structure
이와 같이 계산된 구조물 전체의 변위는 각각의 클라이언트로 전송되고, 클라이언트는 구조물 전체의 변위를 전송받음으로써 구조물의 거동 여부를 파악할 수 있다.The calculated displacements of the whole structure are transmitted to each client, and the client can grasp the behavior of the structure by receiving the displacement of the entire structure.
한편, 본 발명에 따른 구조물 거동 계측 서버(200)는 변위 추정부(230)를 더 포함할 수 있다. 변위 추정부(230)는 구조물 상의 일정 위치에 배치된 감지부 센서가 불연속적으로 배치되는 경우, 불연속 구간에 대한 길이 변위 및 각도 변위를 추정할 수 있다. 이와 같이 추정된 길이 변위 및 각도 변위는 변위 계산부(220)로 전달되며, 변위 계산부(220)에서 각 구조물에 대한 전체 변위를 계산한 후 각 클라이언트로 결과값을 전송하게 된다. 한편, 변위 추정부(230)에 대한 설명은 도 6에서 자세히 설명하였으므로, 이하에서는 생략하도록 한다.Meanwhile, the structure
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 거동 계측 방법을 도시한 도면이다. 10 is a view illustrating a method for measuring the behavior of a structure according to an embodiment of the present invention.
먼저, 구조물 상의 일정 위치마다 배치된 복수의 감지부 센서의 센싱값에 기초하여 구조물의 각도 변위 및 수직 방향에 대한 길이 변위를 추출한다(S910). First, the angular displacement of the structure and the length displacement with respect to the vertical direction are extracted based on the sensing values of the plurality of sensor sensors disposed at predetermined positions on the structure (S910).
다음으로, 추출된 길이 변위에 대한 데이터 및 각도 변위에 대한 데이터를 데이터 베이스에 저장한다(S920). 이때, 데이터 베이스는 실시간으로 계측된 구조물의 거동 이력을 저장할 수 있다.Next, the data on the extracted length displacement and the data on the angular displacement are stored in the database (S920). At this time, the database can store the behavior history of the measured structure in real time.
다음으로, 각도 변위에 기초하여 수평 변위를 계산하고, 수평 변위 및 길이 변위를 각각 누적하여 구조물 전체의 변위를 계산한다(S930).Next, the horizontal displacement is calculated based on the angular displacement, and the displacement of the entire structure is calculated by accumulating the horizontal displacement and the longitudinal displacement, respectively (S930).
한편, 본 발명에 따른 구조물 거동 계측 방법은, 구조물 상의 일정 위치에 배치된 감지부 센서가 불연속적으로 배치되는 경우, 불연속 구간의 길이 및 각도 변위를 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 감지부 센서가 불연속적으로 배치되는 경우 길이 변위 및 각도 변위를 추정하는 방법은 도 6에서 설명한 바와 같으며, 이에 관한 설명은 생략하기로 한다.Meanwhile, the method for measuring the behavior of a structure according to the present invention may further include estimating a length and an angular displacement of a discontinuous section when the sensor sensors disposed at a predetermined position on the structure are discontinuously disposed. The method of estimating the length displacement and the angular displacement when the sensor unit is disposed discontinuously is the same as that described with reference to FIG. 6, and a description thereof will be omitted.
또한, 본 발명에 따른 구조물 거동 계측 방법은, 길이 변위에 대한 데이터 및 각도 변위에 대한 데이터를 서버에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다. In addition, the method for measuring the behavior of a structure according to the present invention may further include transmitting data on length displacement and data on angular displacement to a server.
본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다. One embodiment of the present invention may also be embodied in the form of a recording medium including instructions executable by a computer, such as program modules, being executed by a computer. Computer readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media. In addition, the computer-readable medium may include both computer storage media and communication media. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data. Communication media typically includes any information delivery media, including computer readable instructions, data structures, program modules, or other data in a modulated data signal such as a carrier wave, or other transport mechanism.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
100: 구조물 거동 계측 시스템 110: 변위 추출부
120: 저장부 130: 변위 계산부
140: 변위 추정부 150: 전송부
200: 구조물 거동 계측 서버 210: 데이터베이스
220: 변위 추출부 230: 변위 추정부100: Structure behavior measurement system 110: Displacement extraction unit
120: storage unit 130: displacement calculation unit
140: displacement estimation unit 150:
200: Structural Behavior Measurement Server 210: Database
220: Displacement extraction unit 230: Displacement estimation unit
Claims (8)
구조물 상의 일정 위치마다 배치되며, 상기 구조물 상의 기준점에서 제 1 좌표 및 제 2 좌표를 연결하는 방향으로 하나 이상의 선형 구간에 설치된 복수의 감지부 센서의 센싱값에 기초하여 구조물의 각도 변위 및 수직 방향에 대한 길이 변위를 추출하는 변위 추출부,
상기 구조물 상에 상기 감지부 센서가 설치되지 않은 불연속 구간이 존재하는 경우, 상기 선형 구간에 설치된 감지부 센서의 좌표값에 기초하여 상기 불연속 구간에 대한 길이 변위 및 각도 변위를 추정하는 변위 추정부,
추출 또는 추정된 상기 각도 변위 및 상기 길이 변위에 대한 데이터를 저장하는 저장부 및
상기 각도 변위에 기초하여 수평 변위를 계산하고, 상기 수평 변위 및 상기 길이 변위를 각각 누적하여 구조물 전체의 변위를 계산하는 변위 계산부를 포함하되,
상기 각도 변위는 x축 각도 변위 및 y축 각도 변위를 포함하는 구조물 거동 계측 시스템. A structural behavior measurement system comprising:
The angular displacement of the structure and the vertical direction of the structure based on the sensing values of the plurality of sensor sensors provided in the at least one linear section in the direction connecting the first coordinate and the second coordinate at the reference point on the structure, A displacement extracting unit for extracting a length displacement of the object,
A displacement estimator for estimating a length displacement and an angular displacement with respect to the discontinuity section based on a coordinate value of the sensor unit installed in the linear section when a discontinuity section in which the sensor section is not provided is present on the structure,
A storage for storing data on the angular displacement and the displacement of the extracted or estimated angular displacement,
And a displacement calculation unit for calculating a horizontal displacement based on the angular displacement and calculating a displacement of the entire structure by accumulating the horizontal displacement and the displacement,
Wherein the angular displacement includes an x-axis angular displacement and a y-axis angular displacement.
상기 저장부는 실시간으로 계측된 구조물의 거동 이력을 저장하는 것인 구조물 거동 계측 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the storage unit stores the behavior history of the structure measured in real time.
상기 변위 추출부로부터 추출된 상기 각도 변위 및 수직 방향에 대한 길이 변위 데이터를 서버에 전송하는 전송부를 더 포함하는 것인 구조물 거동 계측 시스템.The method according to claim 1,
And a transmission unit for transmitting the angular displacement and the longitudinal displacement data for the vertical direction extracted from the displacement extraction unit to the server.
구조물 상의 일정 위치마다 배치되며, 상기 구조물 상의 기준점에서 제 1 좌표 및 제 2 좌표를 연결하는 방향으로 하나 이상의 선형 구간에 설치된 복수의 감지부 센서의 센싱값에 기초하여 구조물의 각도 변위 및 수직 방향에 대한 길이 변위를 추출하는 단계,
상기 구조물 상에 상기 감지부 센서가 설치되지 않은 불연속 구간이 존재하는 경우, 상기 선형 구간에 설치된 감지부 센서의 좌표값에 기초하여 상기 불연속 구간에 대한 길이 변위 및 각도 변위를 추정하는 단계,
추출 또는 추정된 상기 길이 변위에 대한 데이터 및 상기 각도 변위에 대한 데이터를 데이터 베이스에 저장하는 단계 및
상기 각도 변위에 기초하여 수평 변위를 계산하고, 상기 수평 변위 및 상기 길이 변위를 각각 누적하여 구조물 전체의 변위를 계산하는 단계를 포함하되,
상기 각도 변위는 x축 각도 변위 및 y축 각도 변위를 포함하는 구조물 거동 계측 방법. A method for measuring a behavior of a structure,
The angular displacement of the structure and the vertical direction of the structure based on the sensing values of the plurality of sensor sensors provided in the at least one linear section in the direction connecting the first coordinate and the second coordinate at the reference point on the structure, A step of extracting a length displacement of the object,
Estimating a length displacement and an angular displacement with respect to the discontinuity section based on a coordinate value of the sensor section installed in the linear section when there is a discontinuity section in which the sensor section is not provided on the structure,
Storing data on the extracted or estimated length displacement and data on the angular displacement in a database; and
Calculating horizontal displacements based on the angular displacements, and accumulating the horizontal displacements and the length displacements, respectively, to calculate the displacement of the entire structure,
Wherein the angular displacement includes x-axis angular displacement and y-axis angular displacement.
상기 구조물 상에 감지부 센서가 설치되지 않은 불연속 구간에 대한 길이 변위 및 각도 변위를 추정하는 변위 추정부,
각각의 구조물로부터 추출 또는 추정된 각도 변위 및 수직 방향에 대한 길이 변위를 전송받고, 이를 각각의 구조물마다 부여된 ID에 따라 구분하여 저장하는 데이터 베이스,
상기 각도 변위에 기초하여 수평 변위를 계산하고, 상기 수평 변위 및 상기 길이 변위를 각각 누적하여 구조물 전체의 변위를 계산하며, 계산된 상기 구조물 전체의 변위를 각각의 클라이언트에 전송하는 변위 계산부를 포함하되,
상기 각도 변위는 x축 각도 변위 및 y축 각도 변위를 포함하고,
상기 각도 변위 및 수직 방향에 대한 길이 변위는,
상기 각각의 구조물 상의 일정 위치마다 배치되며, 상기 구조물 상의 기준점에서 제 1 좌표 및 제 2 좌표를 연결하는 방향으로 하나 이상의 선형 구간에 설치된 복수의 감지부 센서의 센싱값에 기초하여 추출되고,
상기 변위 추정부는 상기 감지부 센서가 설치되지 않은 불연속 구간이 존재하는 경우, 상기 선형 구간에 설치된 감지부 센서의 좌표값에 기초하여 상기 불연속 구간에 대한 길이 변위 및 각도 변위를 추정하는 것인 구조물 거동 계측 서버.A structural behavior measurement server comprising:
A displacement estimating unit for estimating a length displacement and an angular displacement for a discontinuous section in which the sensor unit is not installed on the structure,
A database for receiving angular displacements and length displacements in the vertical direction extracted or estimated from the respective structures and storing the angular displacements in accordance with IDs assigned to respective structures,
And a displacement calculation unit calculating a horizontal displacement based on the angular displacement, calculating a displacement of the entire structure by accumulating the horizontal displacement and the displacement, respectively, and transmitting the calculated displacement of the whole structure to each client ,
Wherein the angular displacement comprises an x-axis angular displacement and a y-axis angular displacement,
The angular displacement and the length displacement with respect to the vertical direction,
Wherein the plurality of sensor sensors are arranged at predetermined positions on the respective structures and are extracted based on sensing values of a plurality of sensor sensors provided in at least one linear section in a direction connecting the first coordinate and the second coordinate at the reference point on the structure,
Wherein the displacement estimating unit estimates the displacement and angular displacement of the discontinuous section based on the coordinate values of the sensor unit installed in the linear section when there is a discontinuity section in which the sensor section is not installed, Measurement server.
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