KR101474408B1 - 다중센서 지능형 저전력 철도 터널 환경 데이터 측정 시스템 및 방법 - Google Patents

다중센서 지능형 저전력 철도 터널 환경 데이터 측정 시스템 및 방법 Download PDF

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박원희
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박덕신
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한국철도기술연구원
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Abstract

본 발명은 다중센서 지능형 저전력 철도 터널 환경 데이터 측정 시스템 및 방법에 관한 것으로, 다중센서를 이용하여 복수의 물리량을 검출하여 설정 값에 도달 여부 및 순서에 따라 터널의 상황을 판단하여 터널 환경 데이터의 검출을 위한 유휴상태와 운용상태에 관한 전환 신호를 송출하는 터널상태판단수단과; 상기 터널상태판단수단의 전환 신호가 입력되면 터널 환경 데이터의 검출을 위한 유휴상태와 운용상태에 따라 터널 환경 데이터를 검출하는 터널 환경 검출수단을 제어하여 선택적으로 터널 환경 데이터를 수집하는 데이터수집수단;으로 구성된 것을 특징으로 하는 다중센서 지능형 저전력 철도 터널 환경 데이터 측정 시스템과, 그 측정 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 터널환경 데이터를 측정시 다중센서에서 측정된 물리량을 분석하여 설정 값에 도달 여부 및 순서에 따라 터널의 상황 판단하고 그에 따라 터널 환경 데이터를 검출하는 설정된 상황을 인지하고 그에 따라 터널 환경 데이터를 선별적으로 측정함으로써 결과적으로 측정할 환경 및 상태에 따른 최적의 측정 및 데이터 전송을 달성할 수 있어 터널환경 모니터링을 위한 전력량 소모 및 데이터 전송량의 감소 효과를 증대할 수 있다.

Description

다중센서 지능형 저전력 철도 터널 환경 데이터 측정 시스템 및 방법 {ENVIRONMENT DATA MEASUREMENT SYSTEM FOR LOW POWER RAILWAY TUNNEL AND THE METHOD}
본 발명은 다중센서 지능형 저전력 철도 터널 환경 데이터 측정 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 다중센서를 사용하여 철도 터널의 환경 데이터를 상황에 따라 선별하여 측정할 수 있는 다중센서 지능형 저전력 철도 터널 환경 데이터 측정 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 열차 등은 레일을 따라 이동되는데, 이 레일은 지상 또는 지하의 터널에 설치되어 열차의 이동을 안내한다.
그리고, 터널에서는 승객이 아닌 일반인들이 등산 중에 비를 피하거나 추위를 비하기 위해 대피하기도 한다. 이때, 터널을 이동하는 열차에 의해 인명사고가 발생되는 문제점이 있었다.
따라서, 철도 관계자가 터널을 수시로 감시 및 관리하거나, 별도의 시설을 설치하여 일반인들의 접근을 금지하고 있다. 그러나, 이와 같은 관리에도 불구하고 매년마다 인명사고와 화재 사고 등이 빈번하게 발생하고 있어, 무인으로 24시간 터널을 관리하는 장치가 절실히 요구되고 있다.
이와 같은 점에 착안하여 등록특허 제10-0908190호가 제안된 바 있다. 이는 철도터널 안전시스템에 관한 것으로, 본 발명의 실시예는 철도터널 안전시스템에 있어서, 터널에 진입되는 물체를 감지하는 물체감지부와, 터널에서 발생되는 화재를 감지하는 화재감지부와, 물체감지신호 및 화재감지신호를 인식하는 감지신호인식부와, 감지신호인식부의 감지에 의해 터널을 촬영하여 영상신호를 발생시키는 카메라부와, 물체감지신호, 화재감지신호 및 영상신호를 외부로 송신하는 통신부와, 통신부에서 송신되는 신호들을 수신받아 관리자에게 통보하는 관리서버를 포함한다.
하지만 이와 같은 안전시스템은 특정의 상황인 인명과 화재의 감시에만 초점이 맞추어질 뿐만 아니라 빈번한 열차의 이동이 일어나는 경우 대용량의 영상을 촬영하는 구조로서 그 용도가 지극히 제한적이고 대용량의 영상 촬영 및 데이터 전송이 수시로 이루어지므로 전력소비량이 과대하게 소요되는 문제를 안고 있다.
한편, 터널 내부에서의 환경 데이터는 온도, 습도, 먼지, 풍향, 풍속, 공기압력, 진동, 소음, 조도, 전력누설량 등이 있으며, 이와 같은 모든 데이터를 모니터링하면 터널의 상태를 판단할 수 있는데 이 모든 철도 터널의 환경을 측정할 경우 고해상도로 환경 데이터를 상시 측정하기에는 데이터 용량 및 전력소비량이 과다하게 소요되는 문제점이 있다.
아울러 현재에는 특정의 터널의 상태에 따라 철도터널 내의 환경을 지능적으로 모니터링 하는 방법이 존재하지 않으므로 이에 대한 개발이 절실한 상황이다.
참고문헌 1: 등록특허 제10-0908190호
따라서, 본 발명은 철도 터널의 환경을 측정할 경우 고해상도로 환경 데이터를 상시 측정하기에는 데이터 용량 및 전력소비량이 과대하게 소요되는 문제를 해결하기 위하여 상황에 따른 집중적이며 효율적인 데이터를 측정할 수 있는 다중센서 지능형 저전력 철도 터널 환경 데이터 측정 시스템 및 그와 같은 철도 터널 환경 데이터의 측정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은;
다중센서를 이용하여 복수의 물리량을 검출하여 설정 값에 도달 여부 및 순서에 따라 터널의 상황을 판단하여 터널 환경 데이터의 검출을 위한 유휴상태와 운용상태에 관한 전환 신호를 송출하는 터널상태판단수단과; 상기 터널상태판단수단의 전환 신호가 입력되면 터널 환경 데이터의 검출을 위한 유휴상태와 운용상태에 따라 터널 환경 데이터를 검출하는 터널 환경 검출수단을 제어하여 선택적으로 터널 환경 데이터를 수집하는 데이터수집수단;으로 구성된 것을 특징으로 하는 다중센서 지능형 저전력 철도 터널 환경 데이터 측정 시스템을 제공한다.
이때, 상기 데이터수집수단에서 수집된 터널 환경 데이터를 원격지의 관제실에 구비되어 통합적으로 터널 환경 데이터를 관리 및 감시하는 관제 서버;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 터널상태판단수단은, 다중센서를 이용하여 물리량을 검출하는 물리량 검출부와, 상기 다중센서에서 검출된 물리량의 설정 값에 도달 여부 및 순서에 따라 터널의 상황을 판단하는 판단부와, 상기 판단부에서 판단된 터널상황에 따라 터널 환경 데이터의 검출을 위한 유휴상태와 운용상태에 관한 전환 신호를 상기 데이터수집수단으로 송출하는 송출부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 물리량 검출부에서 검출된 물리량의 노이즈를 제거하는 노이즈필터부가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 물리량은 터널의 진동, 공기압력, 소음, 풍속, 감광의 변화량이고, 상기 터널의 상황은 차량 진입 및 통과, 강제 환기, 자연 환기, 보수차량 통과, 작업자 접근 중에 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은;
다중센서를 이용하여 터널의 진동, 공기압력, 소음, 풍속, 감광의 변화에 관한 터널 물리량을 검출하는 제1단계; 검출된 물리량이 상승추세이고, 센서별 설정값을 초과하며, 전체 설정값에 도달하면 터널상황이 발생한 것으로 판단하는 제2단계; 터널 환경 데이터의 검출을 위한 복수의 센서를 구비하는 터널 환경 검출수단의 구동을 제어하기 위한 전환 신호를 생성하여 터널 환경 데이터를 검출하는 터널 환경 검출수단을 제어하여 선택적으로 터널 환경 데이터를 수집하는 데이터수집수단으로 송출하는 제3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중센서 지능형 저전력 철도 터널 환경 데이터 측정 방법.
이때, 제1단계 후 제2단계 이전에, 상기 터널 물리량의 노이즈를 제거하는 제4단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 제1단계 후 제2단계 이전에, 상기 터널상황의 발생 전인지 여부를 판단하는 제5단계; 상기 제5단계에서 터널상황의 발생 후로 판단되면 검출된 물리량이 하강추세이고, 센서별 설정값이 미달되며 전체 설정값에 도달되면 터널상황이 종료한 것으로 판단하는 제6단계; 상기 제6단계 후, 터널 환경 데이터의 검출을 위한 터널 환경 검출수단의 구동을 제어하기 위한 전환 신호를 생성하여 상기 데이터수집수단으로 송출하는 제7단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 터널환경 데이터를 측정시 다중센서에서 측정된 물리량을 분석하여 설정 값에 도달 여부 및 순서에 따라 터널의 상황을 판단하고 그에 따라 터널 환경 데이터를 검출하는 설정된 상황을 인지하고 그에 따라 터널 환경 데이터를 선별적으로 측정함으로써 결과적으로 측정할 환경 및 상태에 따른 최적의 측정 및 데이터 전송을 달성할 수 있어 터널환경 모니터링을 위한 전력량 소모 및 데이터 전송량의 감소 효과를 증대할 수 있다.
특히, 본 발명은 필요 상황 발생에 대한 터널 환경 모니터링 자료의 확보가 가능하고, 소비전력 감소와 전송데이터 감소를 통해 베터리 경량화 및 전력, 통신 비용의 감소 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 다중센서 지능형 저전력 철도 터널 환경 데이터 측정 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 다중센서를 이용한 터널의 물리량에 따른 터널 상황 판 단을 위한 알고리즘을 도식화한 표이다.
도 3은 본 발명에 따른 다중센서 지능형 저전력 철도 터널 환경 데이터 측정을 위한 제어 흐름도이다.
본 발명에 따른 다중센서 지능형 저전력 철도 터널 환경 데이터 측정 시스템 및 방법을 첨부한 도면을 참고로 하여 이하 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 다중센서 지능형 저전력 철도 터널 환경 데이터 측정 시스템은 철도 터널의 임의의 한 지점에서 다양한 다중센서(112)에서 측정한 물리량이 설정치에 도달했는지 여부, 그 유지시간, 증감 정도 및 도달하는 순서 규칙을 이용하는 인공지능 판단 알고리즘을 도입하여, 차량 진입 및 통과, 강제 환기, 자연 환기, 보수차량 통과, 작업자 접근 등과 같은 터널상황을 판단하고, 설정된 상황에만 상태를 전환하여 터널 환경 데이터를 측정한다.
이와 같은 본 발명은 다중센서(112)를 이용하여 터널의 진동, 공기압력, 소음, 풍속, 감광의 변화를 검출하여 설정 값에 도달 여부 및 순서에 따라 터널의 상황 판단하여 터널 환경 데이터의 검출을 위한 유휴상태와 운용상태에 관한 전환 신호를 송출하는 터널상태판단수단(100)과, 상기 터널상태판단수단(100)의 전환 신호가 입력되면 터널 환경 데이터의 검출을 위한 유휴상태와 운용상태에 따라 터널 환경 데이터를 검출하는 터널 환경 검출수단(210)을 제어하여 선택적으로 터널 환경 데이터를 수집하는 데이터수집수단(200)과; 상기 데이터수집수단(200)에서 수집된 터널 환경 데이터를 원격지의 관제실(300)에 구비되어 통합적으로 터널 환경 데이터를 관리 및 감시하는 관제 서버(310);로 구성된다.
이 경우 상기 터널상태판단수단(100)과 데이터수집수단(200) 및 데이터수집수단(200)은 유선 또는 무선 방식으로 연동되어 데이터 통신을 수행할 수 있지만, 관제 서버(310)는 데이터수집수단(200)에서 원거리에 위치하므로 무선으로 데이터 통신이 가능하도록 함이 바람직하다. 물론, 이와 같은 터널상태판단수단(100)과 데이터수집수단(200) 및 데이터수집수단(200)을 위해서는 유선 또는 무선 통신모듈이 구비됨은 당연하다.
이하, 본 발명의 각부 구성을 구체적으로 설명한다.
먼저, 터널상태판단수단(100)은 다중센서(112)를 이용하여 터널의 진동(112a), 공기압력(112b), 소음(112c), 풍속(112d), 감광(112e) 변화 등의 물리량을 검출하는 물리량 검출부(110)와, 상기 다중센서(112)에서 검출된 물리량의 설정 값에 도달 여부 및 순서에 따라 터널의 상황을 판단하는 판단부(120)와, 상기 판단부(120)에서 판단된 터널상황에 따라 터널 환경 데이터의 검출을 위한 유휴상태와 운용상태에 관한 전환 신호를 송출하는 송출부(130)로 구성된다.
이때, 상기 물리량 검출부(110)는 차량 진입 및 통과, 강제 환기, 자연 환기, 보수차량 통과, 작업자 접근 등과 같은 터널상황을 판단하기 위한 물리량으로서 다중센서(112)를 이용해 터널의 진동, 공기압력, 소음, 풍속, 감광을 검출한다.
상기 다중센서는 다양한 물리량을 복합적으로 검출할 수 있는 멀티센서로서, 본체의 내부에 철도터널의 일측에 설치되어 진동의 세기 및 주파수를 검출하는 진동센서, 공기압력변동 및 크기를 검출하는 공기압력센서, 소음 주파수별 크기를 검출하는 소음센서, 풍속 크기와 풍속변화율 및 풍속유지시간을 검출하는 풍속센서, 조도와 조도 변화율 및 조도유지시간을 측정하는 감광센서를 함께 구비하여 복수의 물리량을 검출하는 기능을 종합적으로 수행한다.
이 경우 좀 더 정확한 물리량 검출을 위해 상기 감광센서의 경우 차량의 진입방향으로 설치하고, 진동센서는 레일에 부착하고, 나머지 공기압력센서와 소음센서 및 풍속센서는 하나의 본체에 구비된 상태로 설치함이 바람직하다.
또한, 상기 터널상태판단수단(100)은 상기 물리량 검출부(110)에서 검출된 물리량의 노이즈를 제거하는 노이즈필터부(140)가 더 구비된다. 따라서, 노이즈필터부(140)에서 필터링된 물리량이 상기 판단부(120)로 입력된다.
이와 같은 다중센서(112)의 물리량 검출은 철도터널의 상황을 분석하기 위한 것이다. 센서 종류별 기능을 살펴보면, 상기 진동센서는 진동의 세기 및 주파수를 검출하는데, 이는 철도차량의 터널 진입/통과 상황과 보수차량의 진입/통과 여부에 관한 상황을 분석하는데 이용된다.
그리고, 상기 공기압력센서는 공기압력변동 및 크기를 검출하는데, 이는 철도차량의 터널 진입/통과, 보수차량의 진입/통과, 기계환기의 시작/종료, 자연환기, 작업자의 접근 여부에 관한 상황을 분석하는데 이용된다.
또한, 상기 소음센서는 소음 주파수별 크기를 검출하는데, 이는 철도차량의 터널 진입/통과, 보수차량의 진입/통과, 기계환기의 시작/종료, 자연환기, 작업자의 접근 여부에 관한 상황을 분석하는데 이용된다.
그리고, 상기 풍속센서는 풍속 크기, 풍속변화율, 풍속유지시간을 검출하는데, 이는 철도차량의 터널 진입/통과, 보수차량의 진입/통과, 기계환기의 시작/종료, 자연환기, 작업자의 접근 여부에 관한 상황을 분석하는데 이용된다.
또한, 상기 감광센서는 터널 내 조도, 조도 변화율, 조도유지시간을 검출하는데, 이는 철도차량의 터널 진입/통과, 보수차량의 진입/통과 여부에 관한 상황을 분석하는데 이용된다.
한편, 상기 판단부(120)는 상기 다중센서(112)에서 검출된 물리량의 설정 값에 도달 여부 및 순서에 따라 터널의 상황을 판단하여 터널 환경 데이터의 검출을 위한 복수의 센서를 구비하는 터널 환경 검출수단(210)의 구동을 제어하기 위한 전환 신호를 생성한다.
이때, 상기 터널 환경 검출수단(210)은 터널환경 데이터인 온도, 습도, 먼지, 풍향, 풍속, 공기압력, 진동, 소음, 조도, 전력누설량 등을 검출할 수 있는 가능한한 많은 종류의 센서 및 측정기를 포함하여 구성된다. 일 예로 상기 터널 환경 검출수단(210)은 터널 내에 설치되어 온도를 측정하는 온도센서, 터널 내 습도를 측정하는 습도센서, 터널 내 먼지 농도를 측정하는 미세먼지측정기(Dustmate), 터널 내 풍향을 측정하는 풍향계, 풍속을 측정하는 풍속계, 공기압력을 측정하는 압력센서, 진동을 측정하는 진동센서, 소음을 측정하는 소음센서, 조도를 측정하는 조도센서, 전력누설량을 측정하는 누설전류측정기 등으로 이루어질 수 있다. 물론 상기 터널 환경 검출수단(210)은 영상촬영을 위한 카메라, 화재 감지를 위한 화재감지기 등을 더 포함할 수 있다.
즉, 상기 터널 환경 검출수단(210)은 터널환경에 관한 데이터를 측정할 수 있는 다양한 센서 및 측정기를 포함하는 것으로 모든 터널 환경 데이터를 상시(常時) 측정하는 경우 데이터 전송으로 인한 통신의 과부하 및 전력 손실이 크므로 철도차량의 터널 진입/통과, 보수차량의 진입/통과, 기계환기의 시작/종료, 자연환기, 작업자의 접근 여부 중에 어느 한 특정한 상황에 따라 필요한 터널환경 데이터를 산출할 수 있도록 제어함으로써 데이터 전송으로 인한 통신의 과부하 및 전력 손실을 최소화할 필요가 있다.
이를 위해 상기 판단부(120)는 철도차량 터널 진입 시 다중센서(112)의 물리량 검출시 도 3의 표에 도시된 순서대로 분석하여 터널 상황을 판단하게 되며, 그 상황에 따른 알고리즘의 구동에 의해 터널 상황의 판단 및 터널 환경 검출수단(210)을 구성하는 복수의 센서 및 측정기를 선별 제어하기 위한 전환 신호를 생성하게 된다.
예를 들어 철도터널에 차량이나 보수차량이 진입 또는 통과하는 경우 터널의 진동, 공기압력, 소음, 풍속, 감광 등의 물리량이 검출될 수 있는데, 진동, 공기압력, 소음, 풍속, 감광에 대한 물리량은 설정값이 기설정된다. 이에 따라 검출된 진동, 공기압력, 소음, 풍속, 감광 물리량이 설정값에 도달하는 경우 물리량들의 설정값 도달 순위에 따라 어떤 차량이 철도터널에 진입 또는 통과하는지를 판단할 수 있다.
즉, 물리량들의 설정값 도달 순위가 진동, 공기압력, 풍속, 소음, 감광의 순서이면 통상의 주행 차량이 철도터널에 진입하고 있는 상황으로 판단하는 것이다.
이와 같은 상황에서는 판단부(120)는 터널 환경 검출수단(210)의 구동을 제어하기 위한 전환 신호를 생성하게 된다. 예를 들어 철도터널에 진입하고 있는 상황인 경우 터널환경 데이터인 온도, 습도, 먼지, 풍향, 풍속, 공기압력, 진동, 소음, 조도, 전력누설량 등을 검출이 가능하지만, 풍향, 풍속, 공기압력, 진동, 소음, 조도, 전력누설량만을 측정하도록 할 수 있도록 전환 신호를 생성하여 출력하게 된다.
이와 같은 도 2의 표를 참고하면 '제외' 항목은 미세한 값이 있더라도 무시함을 의미하고, '없음'은 입력 값이 없어야 함을 의미한다. 그리고, 철도터널 차량 터널 진입시 터널 내 공기압력센서에서 측정되는 공기압력변동은 터널/차량 단면적(차폐비), 터널연장, 통풍공(사갱/수직갱), 철도차량 터널진입 속도에 의존하며 이를 포함한 알고리즘을 이용한다.
또한, 같은 순위 번호는 일정 시간 안에 동시성이 부여되는 것으로, 지능형 판단 기준을 이용 각 시나리오의 상황을 인식하거나, 배제할 수 있어, 특정 목적시의 동작 및 오동작 방지, 고장 검출 등을 수행할 수 있고, 설정 값은 터널 상태, 운행 차종에 따라 달라지므로, 대상에 맞추어 설정함이 바람직하다.
상기 판단부(120)에서 판단된 터널상황에 따라 터널 환경 데이터의 검출을 위한 유휴상태와 운용상태에 관한 전환 신호는 송출부(130)를 통해 데이터수집수단(200)으로 전송되며, 상기 데이터수집수단(200)은 전환 신호에 따라 상기 터널상태판단수단(100)을 제어하여 터널 환경 데이터를 선별하여 검출하고 원격지의 관제실(300)에 구비되는 관제 서버(310)로 전송하게 된다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참고로 본 발명에 따른 다중센서 지능형 저전력 철도 터널 환경 데이터 측정 과정을 설명한다.
터널상태판단수단(100)의 물리량 검출부(110)는 다중센서(112)를 이용하여 터널의 진동, 공기압력, 소음, 풍속, 감광의 변화와 같은 터널 물리량을 지속적으로 검출한다.(S100)
상기 물리량 검출부(110)에서 검출된 물리량은 노이즈필터부(140)를 거쳐 노이즈가 제거되게 되고 노이즈필터부(140)에서 필터링된 물리량이 상기 판단부(120)로 입력된다.(S102)
상기 단계(S102)를 거친 후 상기 판단부(120)는 차량 진입 및 통과, 강제 환기, 자연 환기, 보수차량 통과, 작업자 접근 등과 같은 터널상황의 발생 전인지 여부를 판단한다.(S104)
상기 단계(S104)를 통해 터널상황의 발생 전인 경우 검출된 물리량이 상승추세인지 여부(S106), 센서별 설정값 초과 여부(S108), 전체 설정값 도달 여부(S110)를 순차적으로 판단한다.
이 경우 검출된 물리량이 상승추세가 아니고, 센서별 설정값이 초과하지 않으며, 전체 설정값이 도달되지 않은 경우에는 상기 단계(S100)로 분기하여 물리량을 지속적으로 검출한다.
한편, 상기 단계(S106)를 거치면서 검출된 물리량이 상승추세이고, 단계(S108)를 거치면서 센서별 설정값을 초과하고, 단계(S110)를 거치면서 전체 설정값이 도달된 경우에는 차량 진입 및 통과, 강제 환기, 자연 환기, 보수차량 통과, 작업자 접근 중에 어느 하나의 터널상황이 발생한 것으로 판단하고(S112), 터널 환경 데이터의 검출을 위한 복수의 센서를 구비하는 터널 환경 검출수단(210)의 구동을 제어하기 위한 전환 신호를 생성하여 데이터수집수단(200)으로 송출한다.(S114) 그에 따라 데이터수집수단(200)은 전환 신호에 따라 상기 터널상태판단수단(100)을 제어하여 터널 환경 데이터를 선별하여 검출하고 원격지의 관제실(300)에 구비되는 관제 서버(310)로 전송하게 된다.
한편, 상기 단계(S104)를 통해 터널상황의 발생 전이 아닌 상황(상황 발생 후)에서는 검출된 물리량이 하강추세인지 여부(S116), 센서별 설정값 미달 여부(S118), 전체 설정값 도달 여부(S120)를 순차적으로 판단한다. 이 경우 검출된 물리량이 하강추세가 아니고, 센서별 설정값이 미달하지 않으며, 전체 설정값이 도달되지 않은 경우에는 상기 단계(S100)로 분기하여 물리량을 지속적으로 검출한다.
상기 단계(S116)를 거치면서 검출된 물리량이 하강추세이고, 단계(S118)를 거치면서 센서별 설정값이 미달되고, 단계(S120)를 거치면서 전체 설정값이 도달된 경우에는 차량 진입 및 통과, 강제 환기, 자연 환기, 보수차량 통과, 작업자 접근 중에 어느 하나의 터널상황이 종료한 것으로 판단하고(S122), 터널 환경 데이터의 검출을 위한 복수의 센서를 구비하는 터널 환경 검출수단(210)의 구동을 제어하기 위한 전환 신호를 생성하여 데이터수집수단(200)으로 송출한다.(S114) 그에 따라 데이터수집수단(200)은 전환 신호에 따라 상기 터널상태판단수단(100)을 제어하여 터널 환경 데이터의 수집을 종료 또는 전환하게 된다.
이와 같은 제어 흐름에 따라 다중센서(112)에서 측정된 물리량의 입력 값에 의해, 지능형 판단을 수행하여 설정된 상황을 인지, 이를 통해 시스템의 유휴상태와 운용상태간의 전환을 수행하여 필요 상황 발생에 따라 설정된 시간 동안의 터널 환경 데이터를 측정 및 저장하고, 설정된 조건에 맞추어 네트워크를 통해 원격지의 관제실로 전송하여, 필요 상황 발생에 대한 터널 환경 모니터링 자료의 확보가 가능하고, 소비전력 감소와 전송데이터 감소를 통해 베터리 경량화 및 전력, 통신 비용의 감소 효과를 얻을 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능한 것으로, 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 터널상태판단수단 110: 물리량 검출부
112: 다중센서 120: 판단부
130: 송출부 140: 노이즈필터부
200: 데이터 수집수단 210: 터널환경 검출수단
300: 관제실 310: 관제 서버

Claims (10)

  1. 다중센서를 이용하여 복수의 물리량을 검출하여 설정 값에 도달 여부 및 순서에 따라 터널의 상황을 판단하여 터널 환경 데이터의 검출을 위한 유휴상태와 운용상태에 관한 전환 신호를 송출하는 터널상태판단수단과;
    상기 터널상태판단수단의 전환 신호가 입력되면 터널 환경 데이터의 검출을 위한 유휴상태와 운용상태에 따라 터널 환경 데이터를 검출하는 터널 환경 검출수단을 제어하여 선택적으로 터널 환경 데이터를 수집하는 데이터수집수단;으로 구성된 것을 특징으로 하는 다중센서 지능형 저전력 철도 터널 환경 데이터 측정 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 데이터수집수단에서 수집된 터널 환경 데이터를 원격지의 관제실에 구비되어 통합적으로 터널 환경 데이터를 관리 및 감시하는 관제 서버;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중센서 지능형 저전력 철도 터널 환경 데이터 측정 시스템.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 터널상태판단수단은,
    다중센서를 이용하여 물리량을 검출하는 물리량 검출부와, 상기 다중센서에서 검출된 물리량의 설정 값에 도달 여부 및 순서에 따라 터널의 상황을 판단하는 판단부와, 상기 판단부에서 판단된 터널상황에 따라 터널 환경 데이터의 검출을 위한 유휴상태와 운용상태에 관한 전환 신호를 상기 데이터수집수단으로 송출하는 송출부로 구성되는 것을 특징으로 하는 다중센서 지능형 저전력 철도 터널 환경 데이터 측정 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 물리량 검출부에서 검출된 물리량의 노이즈를 제거하는 노이즈필터부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 다중센서 지능형 저전력 철도 터널 환경 데이터 측정 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 물리량은 터널의 진동, 공기압력, 소음, 풍속, 감광의 변화량이고, 상기 터널의 상황은 차량 진입 및 통과, 강제 환기, 자연 환기, 보수차량 통과, 작업자 접근 중에 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다중센서 지능형 저전력 철도 터널 환경 데이터 측정 시스템.
  6. 다중센서를 이용하여 터널의 진동, 공기압력, 소음, 풍속, 감광의 변화에 관한 터널 물리량을 검출하는 제1단계;
    검출된 물리량이 상승추세이고, 센서별 설정값을 초과하며, 전체 설정값에 도달하면 터널상황이 발생한 것으로 판단하는 제2단계;
    터널 환경 데이터의 검출을 위한 복수의 센서를 구비하는 터널 환경 검출수단의 구동을 제어하기 위한 전환 신호를 생성하여 터널 환경 데이터를 검출하는 터널 환경 검출수단을 제어하여 선택적으로 터널 환경 데이터를 수집하는 데이터수집수단으로 송출하는 제3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중센서 지능형 저전력 철도 터널 환경 데이터 측정 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    제1단계 후 제2단계 이전에, 상기 터널 물리량의 노이즈를 제거하는 제4단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중센서 지능형 저전력 철도 터널 환경 데이터 측정 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    제1단계 후 제2단계 이전에, 상기 터널상황의 발생 전인지 여부를 판단하는 제5단계;
    상기 제5단계에서 터널상황의 발생 후로 판단되면 검출된 물리량이 하강추세이고, 센서별 설정값이 미달되며 전체 설정값에 도달되면 터널상황이 종료한 것으로 판단하는 제6단계;
    상기 제6단계 후, 터널 환경 데이터의 검출을 위한 터널 환경 검출수단의 구동을 제어하기 위한 전환 신호를 생성하여 상기 데이터수집수단으로 송출하는 제7단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중센서 지능형 저전력 철도 터널 환경 데이터 측정 방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 물리량은 터널의 진동, 공기압력, 소음, 풍속, 감광의 변화량인 것을 특징으로 하는 다중센서 지능형 저전력 철도 터널 환경 데이터 측정 방법.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 터널의 상황은 차량 진입 및 통과, 강제 환기, 자연 환기, 보수차량 통과, 작업자 접근 중에 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다중센서 지능형 저전력 철도 터널 환경 데이터 측정 방법.
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