KR101457649B1 - 비탈면 붕괴 사전 감지시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비탈면 붕괴 사전 감지시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자연사면의 붕괴를 감지하여 사면붕괴로 인한 재해를 예방하도록 한 비탈면 붕괴 사전 감지시스템에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 사면에 매설되는 복수 개의 파일에 각각 설치되어 사면의 기울기를 감지하는 기울기센서; 상기 복수 개의 파일 중 어느 하나 이상에 설치되어 인접된 파일에 적외선 조사 후 수광여부로 사면의 변위를 감지하는 적외선센서; 사면의 일측에 설치되어 상기 기울기센서와 적외선센서로부터 감지정보를 전달받아 저장하고, 관리자서버에 그 감지정보를 전달하는 제어부; 여러 장소의 사면에 설치되는 각각의 제어부로부터 전달받은 감지정보를 저장하고, 그 저장된 감지정보가 설정된 기준값을 초과하는지를 판별한 후 기준값을 초과하는 경우 해당 사면의 관리자에게 이를 알려주는 관리자서버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

비탈면 붕괴 사전 감지시스템{System for sensing collapse of the slope}

본 발명은 비탈면 붕괴 사전 감지시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자연사면의 붕괴를 감지하여 사면붕괴로 인한 재해를 예방하도록 한 비탈면 붕괴 사전 감지시스템에 관한 것이다.

우리나라는 산지가 많은 지형적 특성과 연평균 강우량(1300∼1500mm)의 2/3 정도가 하절기에 집중되는 기후 특성 때문에 사면 붕괴가 자주 발생하여 해마다 인명 및 재산의 손실 뿐만 아니라 사회경제적으로도 커다란 피해를 입고 있다.

따라서, 사면의 붕괴를 사전에 예방하기 위한 대책으로 국내에서는 일반국도 및 고속도로 절토사면을 대상으로 현재 한국건설기술연구원과 한국도로공사의 도로연구소에서 사면 유지관리 시스템을 각각 개발 중에 있다. 이들 사면 유지관리시스템은 공통적으로 위험 사면 분포현황 조사, 사면 조사 및 안정해석 수행, 대책공법 수립, 그리고 사면 자료에 대한 데이터베이스 구축 등을 근간으로 개발되고 있다.

그러나, 단순히 사면 조사와 데이터베이스화를 통한 사면의 유지관리 단계를 넘어서, 위험 사면에 대한 계측을 통해 사면의 장단기적 안정성을 평가하고, 사면의 불안정 요소에 대한 대책을 수립하는 방안이 필요하다.

특히, 원거리에서도 실시간으로 사면 거동 감시가 가능한 사면 자동계측 시스템을 개발하여 원격지에 있는 사면의 붕괴를 조기에 예측 및 예보함으로써, 위험 사면에 대한 적절한 대책을 수립하고 사면 붕괴에 의한 피해를 최소화할 수 있는 방안이 필요하다.

또한, 자동계측 시스템을 통해 사면 거동과 관련된 장기적인 자료(long term data)를 정확하게 효율적으로 축적하고, 이로부터 사면 붕괴 유발요인(강우량 등)과 사면 붕괴와의 상관관계를 파악하여 사면 재해 예방에 계측을 적극적으로 이용하고, 특히 붕괴재발 가능성이 있거나 소규모 붕괴가 진행중인 사면에 자동계측 시스템을 구축하여 예경보 시스템을 운영함으로써, 사면 붕괴로 인한 피해를 최소화하고, 예경보 시점의 정확성을 향상시키기 위한 방안이 요구되고 있다.

본 발명의 배경이 되는 기술로, 등록실용신안공보 제 0293128호(2002.10.11, 사면관리를 위한 실시간 무인 감시 시스템), 공개특허공보 제2012-0067079호(2012.06.25, 도로 사면 붕괴 감시 시스템 및 방법), 공개특허공보 제2009-0116208호(2009.11.11, 사면계측장치 및 이를 포함하는 사면계측시스템)가 개시되어 있다.

그러나 종래의 사면 붕괴 감지기술은 지표면의 거동을 감지하는 방식이 대부분이기 때문에 사면의 붕괴시 지중의 활동면에서의 거동을 감시할 수 없다는 문제점이 있고, 사면의 붕괴 활동면내에 설치되므로, 기준점의 변위가 함께 발생하여 사면의 붕괴형태 및 붕괴위치를 정확하게 감지하지 못하여 전체 사면을 통제하여야 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 기울기센서를 통해 사면의 기울기를 상시 감지하여 이상 발생시 즉각 대처하도록 하며, 특히 적외선센서를 통해 사면 변위를 정확하게 감지하도록 함으로써 사전에 미리 대처할 수 있도록 하여 물적 및 인적 손해를 최소 또는 방지하도록 한 비탈면 붕괴 사전 감지시스템을 제공하는 데 있다.

또한, 토사층 변위측정기 및 함수비측정기를 통해 사면의 붕괴를 효과적으로 감시하고 예측하도록 한 비탈면 붕괴 사전 감지시스템을 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 사면에 매설되는 복수 개의 파일에 각각 설치되어 사면의 기울기를 감지하는 기울기센서; 상기 복수 개의 파일 중 어느 하나 이상에 설치되어 인접된 파일에 적외선 조사 후 수광여부로 사면의 변위를 감지하는 적외선센서; 사면의 일측에 설치되어 상기 기울기센서와 적외선센서로부터 감지정보를 전달받아 저장하고, 관리자서버에 그 감지정보를 전달하는 제어부; 여러 장소의 사면에 설치되는 각각의 제어부로부터 전달받은 감지정보를 저장하고, 그 저장된 감지정보가 설정된 기준값을 초과하는지를 판별한 후 기준값을 초과하는 경우 해당 사면의 관리자에게 이를 알려주는 관리자서버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 사면을 이루는 토사층 내측에는 암반층에 대한 토사층의 상대적인 변위를 측정하여 그 측정정보를 상기 제어부에 전달하는 토사층 변위측정기가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 사면을 이루는 토사층 내측에는 토사층의 함수비를 측정하여 그 측정정보를 상기 제어부에 전달하는 함수비측정기가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 적외선센서는 인접된 파일 중 수평선상에 위치하는 파일에만 적외선을 조사하도록 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 복수 개의 파일은 지주변화를 감지하는 지주감지수단에 의해 연결되어 지되, 상기 지주감지수단은, 적어도 3개 이상의 파일을 연결하도록 연결하는 파일의 개수에 맞게 단위와이어가 문어발 형태로 마련된 와이어부와, 상기 단위와이어의 단부와 그 단위와이어가 연결되는 파일의 일측에 양단이 각각 연결되게 설치되는 탄성스프링과, 상기 탄성스프링의 장력변화를 감지하여 상기 제어부에 그 감지정보를 전달하는 장력감지센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 파일은 상기 사면에 파일고정부재에 의해 각도가 조절된 상태로 고정되어 설치되고, 상기 파일고정부재는, 중앙부에는 고정홈이 형성되고 그 고정홈의 중앙에 고정브래킷을 구비한 고정블록과, 상기 고정브래킷과 결합되어 각도조절되도록 구비되고 상부에 상기 파일이 삽입되어 고정되는 연결구와, 상기 고정홈에 타설 양생되어 상기 연결구를 고정하는 모르타르를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기의 구성으로 이루어진 비탈면 붕괴 사전 감지시스템에 따르면, 기울기센서와 적외선 센서를 통해 자연사면의 붕괴를 상시 감지하여 이상 발생시 즉각 대처하도록 함으로써 사면붕괴로 인한 재해를 예방하도록 하고, 또한 토사층 변위측정기를 통해 암반층에 대한 토사층의 상대적인 변위를 정확하게 감지할 수 있음으로써 사면의 붕괴를 직접적이고 효과적으로 감시할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비탈면 붕괴 사전 감지시스템의 개략적인 구조도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비탈면 붕괴 사전 감지시스템에서 적외선센서의 설치상태도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비탈면 붕괴 사전 감지시스템에서 토사층 변위측정기의 설치상태도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비탈면 붕괴 사전 감지시스템에서 함수비측정기의 설치상태도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비탈면 붕괴 사전 감지시스템에서 지주감지수단이 설치상태도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비탈면 붕괴 사전 감지시스템에서 파일고정부재에 의한 파일 고정구조를 보인 구조도,
도 7은 도 6의 파일 설치상태도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 비탈면 붕괴 사전 감지시스템의 사면 설치상태도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비탈면 붕괴 사전 감지시스템을 상세히 설명하기로 한다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 비탈면 붕괴 사전 감지시스템은 사면에 매설되는 복수 개의 파일(10)에 각각 설치되는 기울기센서(20)와, 적외선센서(30)와, 제어부(40) 및 관리자서버(50)를 포함하여 이루어진다.

상기 기울기센서(20)는 사면의 기울기를 감지하기 위한 센서로서, 파일(10)의 선택된 위치에 설치하여 사용할 수 있으나, 바람직하게는 기울기 값이 가장 큰 상단에 설치하도록 한다.

상기 적외선센서(30)는 상기 복수 개의 파일(10) 중 어느 하나 이상에 설치되어 인접된 파일에 적외선을 조사하도록 한 후 조사된 적외선의 수광여부를 통해 사면의 변위를 감지하게 된다.

상기 기울기센서(20)는 단순 사면의 기울기만을 감지하게 되나, 상기 적외선센서(30)는 기울기로 포함하여 사면의 변위를 정확하게 감지할 수 있게 된다. 이때 상기 적외선센서(30)는 인접된 파일에 적외선을 조사하도록 설치할 수 있으나, 사면 변위측정으로 사면 붕괴를 예측하기 위한 것임에 따라 파일 중 수직선상에 위치하는 파일보다는 수평선상에 위치하는 파일에만 적외선을 조사하도록 설치된 것이 바람직하다.

이러한 적외선센서(30)는 기울기센서에 비해 사면의 미세한 변위발생시에도 수광여부를 통해 변위 발생여부를 확인할 수 있음으로써 사전에 사면의 붕괴조짐을 정확하게 예측할 수 있게 된다.

상기 제어부(40)는 상기 기울기센서(20)와 적외선센서(30)로부터 감지정보를 전달받아 저장하고, 관리자서버(50)에 그 감지정보를 전달하는 역할을 하게 된다. 이러한 제어부(40)는 사면의 일측에 설치되는 것으로, 상기 복수 개의 파일(10) 중 어느 하나의 파일에 설치될 수도 있고, 별도로 사면 일측에 설치되는 지주를 설치하여 그 지주에 박스형으로 제어부를 구비할 수 있다.

이때, 상기 제어부(40)에는 사면 붕괴예상시 경보기(45)를 제어하여 경보를 발생하게 된다. 상기 경보기는 해당 사면의 아래쪽 도로 또는 길에 설치되어 점멸동작되는 경고등이나 경고음을 울리는 스피커일 수 있다.

상기 관리자서버(50)는 여러 장소의 사면에 설치되는 각각의 제어부(40)로부터 전달받은 감지정보를 저장하고, 그 저장된 감지정보를 해석하여 기존에 설정된 기준값을 초과하는지를 판별한 후 기준값을 초과하는 경우 사면의 관리자에게 이를 알려주게 된다.

사면의 관리자에게 알려주는 방법으로서, 관리자가 상시 휴대하는 관리자단말기에 문자 전송을 통해 알려주거나 현장 영상을 함께 전송할 수 있다.

상기 관리자단말기에 영상 전송을 위해 상기 관리자서버(50)에서는 제어부(40)에 영상장치의 동작신호를 전달하여 영상장치로 하여금 주변 영상을 촬영한 후 그 촬영정보를 관리자서버(50)로 전송하도록 할 수 있다.

이에 따라, 사면에는 상기 제어부(40)와 유무선 연결되게 영상장치(47)가 설치된다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 사면을 이루는 토사층(70)의 내측에는 암반층(75)에 대한 토사층(70)의 상대적인 변위를 측정하여 그 측정정보를 상기 제어부(40)에 전달하는 토사층 변위측정기(60)가 설치될 수 있다.

상기 토사층 변위측정기(60)는 암반층에 설치되어 토사층의 변위를 측정하기 위한 것이다. 이러한 토사층 변위측정기(60)를 설치하는 이유는 위에 기재되어 있는 바와 같이 암반층에 대한 토사층의 상대적인 변위를 측정하기 위한 것으로, 강우에 의해 암반층에 대한 토사층의 부착력이 저하됨에 따라 미끄러지는 경우 그 미끄러짐으로 인한 변위를 측정하여 산사태 등의 사면붕괴를 사전에 예측하기 위한 것이다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 토사층에는 상기 토사층 변위측정기(60) 외에도 함수비측정기(65)가 설치될 수 있다. 상기 함수비측정기(65)는 토사층(70)의 함수비를 측정하여 그 측정정보를 상기 제어부(40)에 전달하게 되는 것으로, 관리자서버(50)에서는 상기 제어부(40)로부터 함수비측정기에서 측정한 측정정보를 전달받아 토사층의 수분함유량을 계산하게 되고, 그 함수비를 통해 사면 붕괴를 예측할 수 있게 되는 것이다.

본 발명은 상기 토사층 변위측정기(60)와 함수비측정기(65)를 통해 직접적이고 효율적으로 사면 붕괴를 감시할 수 있게 되는 것이며, 사면의 표면에서의 변위외에도 토사층과 암반층의 경계층에서의 변위를 함께 확인할 수 있음으로써 정확한 사면 붕괴를 예측할 수 있게 되는 것이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 복수 개의 파일(10)은 지주변화를 감지하는 지주감지수단에 의해 서로 연결되어 지도록 설치될 수 있다.

구체적으로 상기 지주감지수단은, 적어도 3개 이상의 파일을 연결하도록 연결하는 파일의 개수에 맞게 단위와이어(81)가 문어발 형태로 마련된 와이어부(80)와, 상기 단위와이어(81)의 단부와 그 단위와이어(81)가 연결되는 파일(10)의 일측에 양단이 각각 연결되게 설치되는 탄성스프링(84)과, 상기 탄성스프링(84)의 장력변화를 감지하여 상기 제어부(40)에 그 감지정보를 전달하는 장력감지센서(86)를 포함한다.

따라서, 사면이 유실되는 경우나 사면의 변위가 발생하는 경우, 지주가 움직이게 되는데, 이와 같이 지주가 움직이는 경우 상기 탄성스프링(84)의 장력 변화를 감지하여 그 값을 통해 사면의 변위 여부를 판단하게 되는 것이다.

상기와 같이 복수 개의 파일을 각각 단위와이어(81)로 연결하여 구비한 경우에는 변위발생시 각각의 파일 중 변위가 발생한 위치의 파일에 설치된 탄성스프링의 장력변화가 있게 됨으로써 변위지점을 예측할 수 있어 관리자로 하여금 보다 효과적으로 대처할 수 있게 되는 효과가 있다.

그리고 본 발명의 파일(10)은 사면에 효과적으로 설치하기 위해 파일고정부재에 의해 각도가 조절된 상태로 설치된다.

구체적으로 파일고정부재는 도6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 고정블록(90)과, 연결구(94) 및 모르타르(96)로 구성될 수 있다.

상기 고정블록(90)은 사각 또는 원형의 블록으로서, 중앙부에 상기 모르타르(96)가 타설되는 고정홈(91)이 형성되어 있고, 그 고정홈(91)의 중앙에는 고정브래킷(92)이 구비되어 있다.

상기 연결구(94)는 파일(10)이 상부로 삽입되어 고정되는 것으로, 상기 파일(10)을 고정블록(90)에 고정하기 위한 매개체 역할을 하는 것이다. 이러한 연결구(94)는 상기 고정브래킷(92)과 결합되는 것으로, 상기 고정블록(90)에 대해 각도조절가능하게 구비된다. 이를 위해 상기 연결구(94)는 하단이 힌지핀 등으로 상기 고정브래킷(92)에 힌지결합되어 진다. 상기 힌지핀에 의한 힌지결합구조는 공지의 일반적인 결합구조로 형성될 수 있다.

상기 모르타르(96)는 상기 고정홈(91)에 타설되어 양생되는 것으로, 상기 연결구(94)를 고정브래킷(92)에 결합한 후 설치각도를 조절한 상태에서 상기 모르타르를 타설하여 양생시킴으로써 상기 연결구(94)의 각도가 조절된 상태로 사면에 설치되도록 한 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 기울기센서(20)에 의한 사면의 기울기를 감지함은 물론, 적외선센서를 통해 보다 정확하게 사면의 변위를 측정할 수 있게 되고, 특히 토사층 변위측정기와 함수비측정기를 통해 토사층의 변위는 물론, 토사층 내의 함수비를 모니터링할 수 있음으로써 사면의 붕괴를 사전에 미리 예측할 수 있으며, 이에 따라 보다 효과적으로 대처가 가능하여 사면붕괴를 미연에 예방할 수 있음은 물론, 사면 붕괴시 그로 인한 물적, 인적피해를 최소화할 수 있는 유용한 발명이다.

10: 파일 20: 기울기센서
30: 적외선센서 40: 제어부
45: 경보기 47: 영상장치
50: 관리자서버 60: 토사층 변위측정기
65: 함수비측정기 70: 토사층
75: 암반층 80: 와이어부
81: 단위와이어 84: 탄성스프링
86: 장력감지센서 90: 고정블록
91: 고정홈 92: 고정브래킷
94: 연결구 96: 모르타르

Claims (6)

1. 사면에 매설되는 복수 개의 파일(10)에 각각 설치되어 사면의 기울기를 감지하는 기울기센서(20);
   상기 복수 개의 파일(10) 중 어느 하나 이상에 설치되어 인접된 파일에 적외선 조사 후 수광여부로 사면의 변위를 감지하는 적외선센서(30);
   사면의 일측에 설치되어 상기 기울기센서(20)와 적외선센서(30)로부터 감지정보를 전달받아 저장하고, 관리자서버(50)에 그 감지정보를 전달하는 제어부(40);
   여러 장소의 사면에 설치되는 각각의 제어부(40)로부터 전달받은 감지정보를 저장하고, 그 저장된 감지정보가 설정된 기준값을 초과하는지를 판별한 후 기준값을 초과하는 경우 해당 사면의 관리자에게 이를 알려주는 관리자서버(50); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 비탈면 붕괴 사전 감지시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 사면을 이루는 토사층(70) 내측에는 암반층(75)에 대한 토사층(70)의 상대적인 변위를 측정하여 그 측정정보를 상기 제어부(40)에 전달하는 토사층 변위측정기(60)가 설치되는 것을 특징으로 하는 비탈면 붕괴 사전 감지시스템.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 사면을 이루는 토사층(70) 내측에는 토사층(70)의 함수비를 측정하여 그 측정정보를 상기 제어부(40)에 전달하는 함수비측정기(65)가 설치되는 것을 특징으로 하는 비탈면 붕괴 사전 감지시스템.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 적외선센서(30)는 인접된 파일 중 수평선상에 위치하는 파일에만 적외선을 조사하도록 설치된 것을 특징으로 하는 비탈면 붕괴 사전 감지시스템.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 복수 개의 파일(10)은 지주변화를 감지하는 지주감지수단에 의해 연결되어 지되,
   상기 지주감지수단은, 적어도 3개 이상의 파일을 연결하도록 연결하는 파일의 개수에 맞게 단위와이어(81)가 문어발 형태로 마련된 와이어부(80)와, 상기 단위와이어(81)의 단부와 그 단위와이어(81)가 연결되는 파일(10)의 일측에 양단이 각각 연결되게 설치되는 탄성스프링(84)과, 상기 탄성스프링(84)의 장력변화를 감지하여 상기 제어부(40)에 그 감지정보를 전달하는 장력감지센서(86)를 포함하는 것을 특징으로 하는 비탈면 붕괴 사전 감지시스템.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 파일(10)은 상기 사면에 파일고정부재에 의해 각도가 조절된 상태로 고정되어 설치되고,
   상기 파일고정부재는, 중앙부에는 고정홈(91)이 형성되고 그 고정홈(91)의 중앙에 고정브래킷(92)을 구비한 고정블록(90)과, 상기 고정브래킷(92)과 결합되어 각도조절되도록 구비되고 상부에 상기 파일(10)이 삽입되어 고정되는 연결구(94)와, 상기 고정홈(91)에 타설 양생되어 상기 연결구(94)를 고정하는 모르타르(96)를 포함하는 것을 특징으로 하는 비탈면 붕괴 사전 감지시스템.
   

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