KR101531034B1 - 지자기 검지기와 피에조 센서를 이용한 차량검지시스템 - Google Patents

지자기 검지기와 피에조 센서를 이용한 차량검지시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101531034B1
KR101531034B1 KR1020130097451A KR20130097451A KR101531034B1 KR 101531034 B1 KR101531034 B1 KR 101531034B1 KR 1020130097451 A KR1020130097451 A KR 1020130097451A KR 20130097451 A KR20130097451 A KR 20130097451A KR 101531034 B1 KR101531034 B1 KR 101531034B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
vehicle
sensor
piezo
gateway
geomagnetism
Prior art date
Application number
KR1020130097451A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150019948A (ko
Inventor
송병훈
정지은
Original Assignee
전자부품연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 전자부품연구원 filed Critical 전자부품연구원
Priority to KR1020130097451A priority Critical patent/KR101531034B1/ko
Publication of KR20150019948A publication Critical patent/KR20150019948A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101531034B1 publication Critical patent/KR101531034B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/01—Detecting movement of traffic to be counted or controlled
    • G08G1/042—Detecting movement of traffic to be counted or controlled using inductive or magnetic detectors
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/01—Detecting movement of traffic to be counted or controlled
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)

Abstract

본 발명은 하나의 차선에 설치된 하나의 지자기 검지기와 제1 및 제2 피에조 센서를 포함하는 센서부, 상기 지자기 검지기의 감지신호와 상기 제1 및 제2 피에조 센서의 감지신호를 수신하는 게이트웨이, 및 상기 게이트웨이의 출력을 원격 무선통신을 통해 수신하고, 웹기반 사용자 인터페이스를 통해 교통상황 정보를 외부에 제공하는 메인 서버를 포함하며, 상기 게이트웨이와 상기 메인 서버 중 하나에서 차량의 도로점유율, 차량의 속도, 차축의 수, 차량의 길이, 축간 길이, 이동중인 차량의 하중 중 적어도 하나의 정보를 산출하고, 다른 하나에서 나머지 정보를 산출하는 지자기 검지기와 피에조 센서를 이용한 차량검지시스템에 관한 것이다.

Description

지자기 검지기와 피에조 센서를 이용한 차량검지시스템{Vehicle detecting system using geomagnetism detector and piezo sensor}
본 발명은 지자기 검지기를 이용하여 교통상황 정보를 수집하는 차량검지시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 차량검지시스템(VDS: Vehicle Detection System)은 지방도로, 고속도로 등에 각종 센서 및 장비들을 설치하여 각 차로별 교통량, 주행속도, 도로 점유율, 차량길이 등 항목의 교통 상황정보를 실시간으로 수집하는 장비이다.
이러한 VDS는 통과하는 차량에 대한 개별정보 및 주기별 통과 차량에 대한 통계정보를 관제 센터에 실시간으로 제공하므로, 지능형 교통 시스템 구축을 위한 필수적 장비이다.
이와 같이 VDS를 통해 교통상황 정보를 수집하는 방식으로는 크게 마그네틱루프 검지기를 이용하는 접촉식 방식과 영상검지기와 같은 영상 센서를 이용하는 비접촉식 방식이 있다. 구체적으로 접촉식 방식은 도로에 루프 코일과 같은 센서를 매설하고 통과 차량을 검지하는 방법이며, 비접촉식 방식은 도로 위 지상 구조물 거치대에 카메라와 같은 영상 센서를 설치하고 카메라 아래를 통과하는 차량을 검지하는 방법이다.
접촉식 방식에 하나인 루프 코일을 이용한 루프 검지 방식은 2개의 마그네틱 루프를 이용하여 차량의 통행 속도를 속도 트랩 방식에 의하여 측정한다. 루프 검지 방식은 차량 속도가 고속, 저속인 경우 모두 검지감도가 양호한 편이다.
그러나 잦은 도로 공사와 도로 파손에 따른 센서 유지 보수 등의 어려움이 있으며, 설치 시간이 오래 걸려 이로 인한 교통 체증과 교통유발현상을 발생시킬 수 있다. 또한 루프 검지기의 감도는 루프의 크기, 리드선의 길이, 지면과의 단락 저항 및 차도 위의 재포장(Over-lay)층의 두께 등에 의해 영향을 받아 교통 정보 수집 오차를 일으킬 수 있다. 또한 다수의 루프코일과 제어기는 버스형(Bus Topology) 통신방식을 사용하고 있으며, 버스형 통신방식은 중앙 케이블 절선 시 망 전체 운영이 중단, 새로운 자원 추가의 어려움, 각 자원의 관리가 어려운 단점을 가지고 있다.
그리고, 영상 검지 방식은 가장 보편적으로 사용되는 비접촉식 방식으로, 비디오 카메라에 의해서 촬영된 도로의 영상 화면을 비디오 모니터로 보면서 도로의 차선마다 필요 위치에 영상 검지 영역을 설정하여 이 영역 위를 통과하는 차량을 비디오 이미지 프로세서 보드로 검출하는 방식이다. 이 보드는 설정된 시간 마다 1개의 화면을 받아 기 설정된 영상 루프의 픽셀 영역 내를 통과하는 차량에 의하여 변화되는 그레이 레벨과 비디오 이미지를 분석하여 통과 차량 유무를 검출하고, 통과된 개별 차량의 속도와 차량 길이, 번호판을 통한 차종 정보를 인식, 계산하여 표시한다.
그러나 영상 검지 방식은 픽셀 당 검출 오차가 4~5 미터 정도로 나타나고 있고, 영상 검지기가 설치된 지점의 교통정보만 검출하여 처리하기 때문에 지점간 데이터 측정의 기본 파라미터인 CVO(Count: 통행량, Velocity: 차량속도, Occupancy: 점유율)을 처리하는데 문제가 있다. 또한 날씨, 이동체의 모양, 그림자, 도로면의 상태, 주야간 차이, 일조량과 같은 환경 변화에 따른 정확성 변동이 심한 단점이 있다.
이와 같이 루프검지기와 영상검지기의 기술적 측면, 자원 유지 관리적 측면, 그리고 시공적 단점을 보완하고, 도로의 교통 상황에 최대한 영향을 끼치지 않는 교통량 상황 정보 수집 시스템의 개발이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 기존 루프감지기와 과적차량 하중감지기보다 원가가 절감된 지자기센서와 피에조센서(piezo sensor)를 활용하여 교통상황 정보와 구조안전 정보를 수집할 수 있도록 하는 지자기 검지기와 피에조 센서를 이용한 차량검지시스템을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 일 특징에 따른 본 발명은 지자기 검지기와 피에조 센서를 이용한 차량검지시스템을 제공한다. 이 차량검지시스템은 하나의 차선에 설치된 하나의 지자기 검지기와 제1 및 제2 피에조 센서를 포함하는 센서부, 상기 센서부로부터 상기 지자기 검지기의 감지신호와 상기 제1 및 제2 피에조 센서의 감지신호를 수신하는 게이트웨이, 및 상기 게이트웨이의 출력을 원격 무선통신을 통해 수신하고, 웹기반 사용자 인터페이스를 통해 교통상황 정보를 외부에 제공하는 메인 서버를 포함하며, 상기 게이트웨이와 상기 메인 서버 중 하나에서 차량의 도로점유율, 차량의 속도, 차축의 수, 차량의 길이, 축간 길이, 이동중인 차량의 하중 중 적어도 하나의 정보를 산출하고, 다른 하나에서 나머지 정보를 산출하되, 상기 차량의 도로점유율은 상기 지자기 검지기의 감지신호를 이용하여 산출되고, 상기 차량의 속도, 상기 차축의 수, 상기 차량의 길이 및 상기 축간 길이는 상기 제1 및 제2 피에조 센서의 감지신호를 이용하여 산출되며, 상기 차종은 산출한 상기 차축의 수, 상기 차량의 길이 및 상기 축간 길이를 이용하여 판별되고, 상기 이동중인 차량의 하중은 상기 제1 및 제2 피에조 센서의 감지신호 중 적어도 하나를 통해 파악되는 출력 전압, 감도, 피에조 센서에 작용된 압력, 피에조 센서의 단면적을 이용하여 산출된다.
상기에서 제1 및 제2 피에조 센서는 유선 통신으로 감지신호를 상기 게이트웨이에 전송하고, 상기 지자기 검지기는 유선 통신 또는 무선 통신으로 감지신호를 상기 게이트웨이에 전송한다..
상기 지자기 검지기는 상기 지자기센서를 포함하는 센서 모듈, 상기 지자기센서에서 출력한 감지 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 AD 변환부, 상기 AD 변환부에서 출력한 디지털 감지 신호를 유선 또는 무선으로 상기 게이트웨이로 유선으로 전송하는 통신부, 외부의 상용전원 단자와 유선으로 연결되어 상용전원을 공급받고 상기 지자기 검지기의 내부 구성에 상기 상용전원을 제공하는 외부전원부, 상기 상용전원의 공급이 차단된 경우에 동작하여 상기 지자기 검지기의 내부 구성에 전원을 공급하는 배터리와, 각 구성에 대한 제어 동작을 수행하는 제어부를 포함한다.
상기 게이트웨이에서 상기 차량의 도로점유율, 상기 차량의 속도, 상기 차축의 수, 상기 차량의 길이, 상기 축간 길이, 상기 이동중인 차량의 하중을 산출하고 상기 산출한 정보를 상기 메인 서버에 제공하거나,
상기 메인 서버에서, 상기 게이트웨이로부터 상기 지자기 검지기의 감지신호와 상기 제1 및 제2 피에조 센서의 감지신호를 수신하여 상기 차량의 도로점유율, 상기 차량의 속도, 상기 차축의 수, 상기 차량의 길이, 상기 축간 길이, 상기 이동중인 차량의 하중을 산출하고 상기 차종을 판별할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 기존 루프검지기와 비교하여 차량을 인식하기 위한 검지기 모듈을 소형으로 제작하여 도로 파손을 최소화 시켰으며, 유지관리도 용이하다.
또한, 피에조 센서와 지자기검지기를 함께 활용함으로써 윔(Wim), 루프코일 등과 같은 대형 검지기의 지원 없이도 차로별 교통량, 주행속도, 점유율, 차종 등과 같은 차량 기초 정보를 수집할 수 있다.
또한 본 발명의 실시 예에 따르면, 피에조 센서에서 추출된 신호의 파형과 크기를 분석하여 이동중인 차량의 하중을 예측할 수 있으므로, 이동중인 차량의 하중 정보는 구조물 유지와 안전점검에 도움이 준다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 지자기 검지기와 피에조 센서를 이용한 차량검지시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 지자기 검지기의 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 피에조 센서의 설치 구성도이다.
도 4는 보 발명의 실시 예에 따른 게이트웨이의 블록 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 메인 서버의 블록 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 지자기 검지기와 피에조 센서를 이용한 차량검지시스템에서 감지 신호를 이용한 동작을 보인 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 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 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
이제, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 지자기 검지기와 피에조 센서를 이용한 차량검지시스템에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 지자기 검지기와 피에조 센서를 이용한 차량검지시스템의 블록 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 지자기 센서와 피에조 센서를 이용한 차량검지시스템은 센서부(100)와 게이트웨이(200)와 메인 서버(300)를 포함한다.
센서부(100)는 복수의 단위 센서부(미도시)를 구성으로 하며, 하나의 단위 센서부는 하나의 차선에 설치된다. 이러한 각각의 단위 센서부는 2개의 피에조 센서(101, 102), 하나의 지자기 검지기(103)를 포함한다.
피에조 센서(101, 102)는 금속판 사이에 얇은 압전 소자를 끼워 넣은 센서로서, 소리, 진동, 압력 등을 감지할 수 있으며, 압전 소자는 압력을 가하면 전압펄스를 발생시키는 특성이 있다. 이때 각 피에조 센서(101, 102)에서 발생하는 펄스의 수, 시간 정보를 이용하면 차축의 수, 축간 거리 등을 계산할 수 있다. 또한 피에조 센서의 전압펄스 크기는 차축의 압력에 비례하므로 발생 펄스의 크기, 면적을 분석하면, 이동 중인 차량의 하중을 측정할 수 있다. 각 피에조 센서(101, 102)는 발생된 전압 펄스를 피에조 통신라인 즉, 유선통신라인을 통해 출력되며, 이때 전압 펄스를 RS-485 통신으로 송신한다.
지자기 검지기(103)는 차선당 한 개를 설치하며, 차량이 매설 지점을 통과할 때에 발생되는 지구 자기장의 변화를 감지하고, 감지 신호를 게이트웨이(200)로 전송한다. 이때 게이트웨이(200)로의 전송은 감지 신호를 근거리 무선 통신을 통해 디지털로 변환된 패킷으로 직접 전송하거나, 유선 통신라인을 통해 감지 신호를 전송한다.
지자기 검지기(103)와 게이트웨이(200)간의 유선 통신은 예컨대 DC-PLC(Direct Current-Power Line Communication, 직류-전력선통신)이거나 RS-485 통신 또는 RS232 통신이다. 그리고 지자기 검지기(103)와 게이트웨이(200)간의 무선 통신은 예컨대 IEEE 802.15.4 기반 지그비(Zigbee) 통신 또는 블루투스(Bluetooth) 통신과 같은 근거리 무선통신이다.
여기서, 지자기 검지기(103)의 신호 전송 방식을 무선 방식으로 사용하게 되면, 기존 루프와 비교하여 유선 인프라 구축이 어려운 교량, 터널과 같은 구조물 설치에 용이하며, 소형으로 제작되어 도로파손, 설치/유지보수로 인한 교통체증 유발을 막는 효과를 제공한다.
이러한 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102)와 지지기 검지기(103)는 설치된 차선을 주행(소통)하는 차량에 대한 실시간 차량 정보를 수집하여 게이트웨이(200)에 제공한다.
게이트웨이(200)와 메인 서버(300)는 설계자에 의해 기능이 다음과 같이 가변될 수 있다.
가변 1 : 게이트웨이(200)는 센서의 감지신호를 메인 서버에서 전달하는 기능 수행, 메인 서버(300)는 감지신호를 이용하여 모든 교통상황정보를 생성.
가변 2 : 게이트웨이(200)는 감지신호를 이용하여 일부 교통상황정보를 생성, 메인 서버(300)는 감지신호를 이용하여 게이트웨이에서 생성하지 않는 다른 일부의 교통상황정보를 생성.
가변 3 : 게이트웨이(200)는 감지신호를 이용하여 모든 교통상황정보를 생성, 메인 서버(300)는 각 게이트웨이(200)로부터 교통상황정보를 수집하고 관리하는 기능 수행.
상기에서 교통상황 정보는 차량속도, 차량점유율, 차속, 차량길이, 축간거리, 차종, 하중 등이다.
게이트웨이(200)는 센서부(100)로부터 각 감지신호를 수신한다. 즉, 게이트웨이(200)는 복수의 단위 센서부 각각으로부터 피에조 센서(101, 102)의 감지 신호와 지자기 검지기(103)의 감지신호를 수신한다. 교통상황 정보를 전송하는 경우에 게이트웨이(200)는 차량속도, 점유율, 차종, 하중 중에서 적어도 하나 이상을 가공하여 메인 서버(300)에 전송한다. 그리고 교통상황 정보를 생성하는 경우에, 게이트웨이(200)는 자체 DBMS(Database Management System)를 구비하여 생성한 교통상황정보를 DBMS에 저장한다.
메인 서버(300)는 다수의 게이트웨이(300)로부터 감지신호를 수신하거나, 감지신호 및 교통상황정보를 수신한다. 감지신호를 수신하는 경우에 메인 서버(300)는 감지신호를 이용하여 차량속도, 차량점유율, 차속, 차량길이, 축간거리, 차종, 하중 등의 교통상황정보를 생성한다. 반면에, 게이트웨이(200)로부터 감지신호 및 교통상황정보를 수신하는 경우에 메인 서버(300)는 게이트웨이(200)에서 생성하지 않은 교통상황정보를 생성한다. 그리고 메인 서버(300)는 교통정보를 저장하는 DBMS(Database Management System)를 구비하며, 웹기반 사용자 인터페이스를 통해 교통정보를 표출한다. 그리고 메인 서버(300)는 Wibro, LTE, Ethernet 등과 같은 광대역 유무선 통신을 이용하여 다수의 게이트웨이와 통신을 한다.
이하에서는 도 2를 참조로 하여 본 발명의 실시 예에 따른 지자기 검지기(103)를 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 지자기 검지기의 블록 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 지자기 검지기(103)는 센서모듈(10), AD 변환부(11), 배터리(14), 외부전원부(15)와 제어부(16)를 포함하며, 게이트웨이(200)와의 통신을 위해 유선통신부(12)와 무선통신부(13) 중 적어도 하나를 포함한다.
센서모듈(10)은 지자기센서(10a), 온도센서(10b) 등 각종 센서를 포함하고 있으며, 각 센서는 감지한 신호를 AD 변환부(11)로 출력한다. 이하에서는 센서모듈(10)에 포함된 센서 중 지자기센서(10a)를 기준으로 설명한다.
지자기센서(10a)는 현재 자기장의 변동값을 계속하여 측정하고 차량이 검지 영역안에 집입하였을때 변동하는 자기장값을 인식하여 자기자의 변화값을 출력한다.
AD 변환부(11)는 센서모듈(10)의 지자기센서(10a)에서 출력한 신호를 디지털 신호로 변환시켜 출력한다
유선통신부(12)는 DC-PLC, RS-485, RS232 중 하나의 유선통신방식을 이용하여 AD 변환부(11)에서 출력한 지자기센서(10a)의 디지털 출력을 게이트웨이(200)로 전송한다. 데이터는 RS-485로 송신하며 송신된 데이터는 RS232로 변환되어 게이트웨이(200)에서 처리 및 가공한다.
무선통신부(13)는 지그비 통신 또는 블루투스 통신 또는 적외선 통신 등 근거리무선통신 방식 중 하나를 이용하여 AD 변환부(11)에서 출력한 지자기센서(10a)의 디지털 출력을 게이트웨이(200)로 무선 전송하는 기능을 수행한다.
배터리(14)는 외부전원의 공급이 차단된 경우에 동작하여 각 구성에 전원을 공급한다. 외부전원부(15)는 외부의 상용전원 단자와 유선으로 연결되어 상용전원을 공급받아 각 구성에 전원을 공급한다.
제어부(16)는 AD 변환부(11)가 무선통신부(13)(또는 유선 통신부)로 디지털 신호를 출력하게 하고, 외부전원부(15)로부터 전원공급이 중단된 경우에 배터리(14)의 전원이 각 구성에 공급되도록 제어한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 피에조 센서의 설치 구성도이다.
각 피에조 센서(101, 102)는 세라믹형과 필름형이 있으며, 차량이 통과할 때 압력이 가해지고 전압 펄스가 발생된다. 피에조 센서(101, 102)는 지자기검지기와 동일하게 차선 내에 홀(Hole)을 내어 센서를 매설하며, 홀은 에폭시 또는 아크릭과 같은 제품으로 덮는다. 피에조 센서(101, 102)의 출력신호는 RS-485로 송신하며 송신된 데이터는 RS232로 변환되어 게이트웨이(200)에서 처리 및 가공된다.
도 4는 보 발명의 실시 예에 따른 게이트웨이의 블록 구성도로서, 교통상황정보를 생성하는 경우에 대한 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 게이트웨이(200)는 센서통신 인터페이스부(210), 신호변환부(220), 시간정보 매칭부(230), 저장부(240), 교통정보 생성부(250)와, 광역통신 인터페이스부(260)를 포함한다.
센서통신 인터페이스부(210)는 지자기 검지기(103)와 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102) 간의 통신 인터페이스를 제공하여, 지자기 검지기(103)와 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102)로부터 감지 신호를 수신한다.
센서통신 인터페이스부(210)는 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102)와 유선통신 인터페이스를 제공하고, 지자기 검지기(103)와 근거리 무선통신 또는 유선 통신 인터페이스를 제공한다. 이때 지자기 검지기(103)와의 인터페이스는 지자기 검지기(103)가 유선통신으로 데이터를 전송시 유선통신 인터페이스를 제공하고, 무선 근거리 통신으로 데이터를 전송시에 무선 근거리 통신 인터페이스를 제공하도록 설계된다.
신호변환부(220)는 센서통신 인터페이스부(210)로부터 수신되는 지자기 검지기(103)의 출력 및 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102)의 출력을 디지털 신호로 변환한다.
시간정보 매칭부(230)는 신호변환부(220)에 의해 변환된 각 감지신호의 디지털 신호에 감지신호가 수신된 시간값(즉, 수신 시간값)을 함께 매칭하여 저장부(240)에 저장하고 또한 교통정보 생성부(250)에 의해 생성된 교통정보에 수신 시간값을 매칭하여 저장부(240)에 저장한다.
교통정보 생성부(250)는 신호변환부(220)로부터 수신된 각 감지신호의 디지털 신호를 이용하여 교통상황정보를 생성한다. 이때 생성되는 교통상황 정보는 교통상황 정보는 차량속도, 차량점유율, 차속, 차량길이, 축간거리, 차종, 하중 등 중에서 적어도 하나이다.
광역통신 인터페이스부(260)는 메인 서버(300)와의 데이터 통신을 위한 원거리 통신 인터페이스를 제공한다. 이때의 인터페이스는 와이 파이(Wi-Fi), 이더넷, LTE(Long Term Evolution) 등이 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 메인 서버의 블록 구성도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 메인 서버(300)는 수신부(310), 정보 생성부(320), 통계분석부(330), DBMS(340)와 웹서버부(350)를 포함한다.
수신부(310)는 게이트웨이(200)로부터 전송된 데이터를 수신하고, 정보 생성부(320)는 수신한 데이터를 이용하여 교통상황 정보를 생성한다. 통계분석부(330)는 DBMS(340)에 누적 저장된 교통상황 정보를 이용하여 정규분포, 상관관계 분석 등과 같은 통계 분석을 수행하며, 이를 통해 다양한 예측 서비스(예; 검지장비 이상, 교통량, 속도, 도로장애정보 등)을 제공한다.
웹서버부(350)는 외부 장치와 인터넷을 통해 데이터를 송수신하며, 인터넷을 기반으로 외부 장치에게 각종 정보를 제공한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 지자기 검지기와 피에조 센서를 이용한 차량검지시스템에서 감지 신호를 이용한 동작을 보인 도면이다.
우선 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102)와 지자기 검지기(103)는 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 하나의 차선에 대해 차량이동방향(차량진행방향)으로 제1 피에조 센서(101), 지자기 검지기(103)와 제2 피에조 센서(102)의 순서로 매립되어 있다.
이러한 상태에서 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102)와 지자기 검지기(103)가 설치된 차선에 차량이 지나가면, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 자지기 검지기(103), 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102)는 각각 차량을 감지하는 신호를 게이트웨이(200)로 출력한다. 이때 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102)는 차량에 의한 압력이 감지될 때에 펄스 신호를 출력하고, 지자기 검지기(103)는 차량에 의한 지구 자기장이 변화에 대응하는 감지 신호를 출력한다.
이와 같은 도 6에 도시된 자지기 검지기(103), 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102)의 감지 신호를 이용하여 다양한 교통상황 정보의 산출 과정을 설명한다.
(도로점유율)
도로점유율은 지자기 검지기(103)의 감지신호를 이용하여 산출된다. 지자기 검지기(103)는 도 6에 도시된 바와 같이 차량이 진입하면 이를 감지하고 정지(Idle) 상태에서 검지(Detection) 상태 전이한 후 차량이 지나가면 검지 상태에서 정지 상태로 전이하는 감지 신호를 출력한다.
이러한 지자기 검지기(103)의 감지신호 파형에서 차량의 진입을 감지한 시점(T1)으로부터 차량이 이탈한 시점(T2)까지의 시간(△t2)이 차량점유시간이다.
그리고 도로점유율은 단위시간당 측정된 도로점유시간의 합을 백분율로 나타낸 것이다. 그러므로 측정한 도로점유시간을 설정된 단위시간만큼 합한 후 백분율로 나타내면 도로점유율이 산출된다.
이를 통해 차량의 대수 및, 직진 차선 좌회전 및 우회전 차선의 차량 흐름 등을 추가적으로 알 수 있다.
(차속)
차량속도(차속)은 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102)의 감지신호 파형을 통해 측정된다. 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102)는 설치 간격(D)이 이미 정해져 있으므로, 그러므로 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102) 간에 차량이 이동한 시간 즉, 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102)의 전압 펄스가 발생한 시간의 차(△t1)를 설치 간격(D)로 나누면 차속이 산출된다.
(차량길이)
도 6에 도시된 차량의 길이(L)은 차량이 차량속도(V)로 차량의 뒷범퍼가 지자기 검지영역을 통과하는데까지 걸리는 시간 즉, 차량점유시간(△t2)을 곱하는 것으로 산출된다. 즉, 다음의 수학식 2와 같이 차량길이가 산출된다.
(차축의 수)
차축의 수는 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102)에서 차량이 지나갈때 펄스가 발생한 횟수를 카운트하고 이를 평균값을 구하는 것으로 산출된다. 도 6을 예로 하면, 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102)에서 발생되는 펄스가 2개이므로, 차축은 2개이다.
(축간거리)
축간거리(AL)는 앞바퀴 차축의 중심에서 뒷바퀴 차축의 중심까지의 거리를 의미하므로, 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102)에서 발생하는 펄스의 시간차(△t3, △t4)에 차량의 이동속도를 곱하면 된다. 축이 k개여서 펄스가 n번 발생하는 경우에는 다음의 수학식 3과 같이 각 경우에 대한 축간거리를 계산하여 평균값을 산출한다.
(차종 분류)
이와 같이 센서부(100)에 의해 감지된 차량의 축간거리, 차축의 수, 차량의 길이 등을 산출하면, 게이트웨이(200) 또는 메인 서버(300)는 산출한 차량의 축간거리, 차축의 수, 차량의 길이를 "교통량정보제공시스템"에 기재된 11개 차종분류표에 적용하여 차종을 판별한다. 물론 게이트웨이(200) 또는 메인 서버(300)는 "교통량정보제공시스템"에서 제공하는 11개 차종분류표에 대한 정보를 자체적으로 저장하고 있다.
그림 6과 같은 형태의 신호를 발생하며, 게이트웨이는 샘플링 클록(Clock)에 의하여 각각의 센서 신호를 동시에 읽어 들여 각 신호들의 시간정보를 실시간으로 처리한다. 그리고 이를 메인서버에 전송하여 교통정보수집 및 관리를 위해 필요한 정보를 추출, 처리할 수 있도록 한다.
(이동중인 차량의 하중)
이동중인 차량의 하중 즉, 센서부(100)를 소통한 차량에 대한 하중은 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102) 중 적어도 하나의 감지신호를 이용하여 산출된다.
우선 피에조센서에서 출력하는 전압(V)은 수학식, V = Sv × P × D를 이용하여 산출한다. 상기에서 V는 피에조 센서의 전압값이고, Sv는 피에조 센서의 신호 감도(Volt * meters/Newton)이며, P는 피에조 센서에 작용된 압력(N/m^2)이고, D는 피에조 센서의 단면적 (Meters)으로 차량이 밟고 지나는 면적이다. D는 피에조 센서 설치시에 이미 알고 있는 값이다.
이와 같은 상기 수학식을 이용하여 피에조 센서에 가해진 압력을 산출하고, 구해진 압력의 정의의 단위면적당 힘을 이용하여 차량의 무게를 측정한다.
예를 들어, 1N(뉴턴) = 1/9.8 = 0.10204 (kgf) 이므로, 단면적이 D (m^2) 이라고 가정하면, 힘 = 압력 * 단위면적 = P (N/m^2) * D (m^2) = P (N) * D = {P / 9.8} * D (kgf)로 구할 수 있다.
따라서 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102) 중 적어도 하나의 피에조 센서를 이용하여 해당 피에조 센서의 전압(V), 해당 피에조 센서의 감도, 해당 피에조 센서에 작용된 압력 및 해당 피에조 센서의 단면적를 이용하여 이동중인 차량의 하중을 산출할 수 있다. 만약 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102) 모두의 감지신호를 이용하는 경우에는 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102)의 평균 전압(V), 제1 및 제2 피에조 센서의 평균 감도, 제1 및 제2 피에조 센서(101, 102)에 작용된 평균 압력 및 제1 및 제2 피에조 센서의 평균 단면적을 이용하여 이동중인 차량의 하중을 산출한다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 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.
100 : 센서부 101, 102 : 피에조 센서
103 : 지자기 검지기 200 : 게이트 웨이
300 : 메인 서버
10 : 센서 모듈 10a : 지자기 센서
11 : AD 변환부 12 : 유선 통신부
13 : 무선 통신부 14 : 배터리
15 : 외부전원부 16 : 제어부
210 :센서통신 인터페이스부 220 : 신호변환부
230 : 시간정보 매칭부 240 : 저장부
250 : 교통정보 생성부 260 : 광역통신 인터페이스부
310 : 수신부 320 : 정보 생성부
330 : 통계 분석부 340 : DBMS
350 : 웹서버부

Claims (5)

  1. 하나의 차선에 설치된 하나의 지자기 검지기와 제1 및 제2 피에조 센서를 포함하는 센서부,
    상기 센서부로부터 상기 지자기 검지기의 감지신호와 상기 제1 및 제2 피에조 센서의 감지신호를 수신하는 게이트웨이, 및
    상기 게이트웨이의 출력을 원격 무선통신을 통해 수신하고, 웹기반 사용자 인터페이스를 통해 교통상황 정보를 외부에 제공하는 메인 서버를 포함하며,
    상기 게이트웨이와 상기 메인 서버 중 하나에서 차량의 도로점유율, 차량의 속도, 차축의 수, 차량의 길이, 축간 길이, 차종, 이동중인 차량의 하중 중 적어도 하나의 정보를 산출하고, 다른 하나에서 나머지 정보를 산출하되,
    상기 차량의 도로점유율은 상기 지자기 검지기의 감지신호를 이용하여 산출되고, 상기 차량의 속도, 상기 차축의 수, 상기 차량의 길이 및 상기 축간 길이는 상기 제1 및 제2 피에조 센서의 감지신호를 이용하여 산출되며,
    상기 차종은 산출한 상기 차축의 수, 상기 차량의 길이 및 상기 축간 길이를 이용하여 판별되고,
    상기 이동중인 차량의 하중은 상기 제1 및 제2 피에조 센서의 감지신호를 통해 파악되는 상기 제1 및 제2 피에조 센서의 평균 출력 전압, 상기 제1 및 제2 피에조 센서의 평균 감도, 상기 제1 및 제2 피에조 센서에 작용된 평균 압력, 상기 제1 및 제2 피에조 센서의 평균 단면적을 이용하여 산출되는 지자기 검지기와 피에조 센서를 이용한 차량검지시스템.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 및 제2 피에조 센서는 유선 통신으로 감지신호를 상기 게이트웨이에 전송하고, 상기 지자기 검지기는 유선 통신 또는 무선 통신으로 감지신호를 상기 게이트웨이에 전송하는 것을 특징으로 하는 지자기 검지기와 피에조 센서를 이용한 차량검지시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 지자기 검지기는
    지자기센서를 포함하는 센서 모듈,
    상기 지자기센서에서 출력한 감지 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 AD 변환부,
    상기 AD 변환부에서 출력한 디지털 감지 신호를 유선 또는 무선으로 상기 게이트웨이로 전송하는 통신부,
    외부의 상용전원 단자와 유선으로 연결되어 상용전원을 공급받고 상기 지자기 검지기의 내부 구성에 상기 상용전원을 제공하는 외부전원부,
    상기 상용전원의 공급이 차단된 경우에 동작하여 상기 지자기 검지기의 내부 구성에 전원을 공급하는 배터리와,
    각 구성에 대한 제어 동작을 수행하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 지자기 검지기와 피에조 센서를 이용한 차량검지시스템.
  4. 제3항에서,
    상기 게이트웨이는
    상기 차량의 도로점유율, 상기 차량의 속도, 상기 차축의 수, 상기 차량의 길이, 상기 축간 길이, 상기 이동중인 차량의 하중을 산출하고 상기 산출한 정보를 상기 메인 서버에 제공하는 것을 특징으로 하는 지자기 검지기와 피에조 센서를 이용한 차량검지시스템.
  5. 제3항에서,
    상기 메인 서버는
    상기 게이트웨이로부터 상기 지자기 검지기의 감지신호와 상기 제1 및 제2 피에조 센서의 감지신호를 수신하여 상기 차량의 도로점유율, 상기 차량의 속도, 상기 차축의 수, 상기 차량의 길이, 상기 축간 길이, 상기 이동중인 차량의 하중을 산출하고 상기 차종을 판별하는 것을 특징으로 하는 지자기 검지기와 피에조 센서를 이용한 차량검지시스템.
KR1020130097451A 2013-08-16 2013-08-16 지자기 검지기와 피에조 센서를 이용한 차량검지시스템 KR101531034B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130097451A KR101531034B1 (ko) 2013-08-16 2013-08-16 지자기 검지기와 피에조 센서를 이용한 차량검지시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130097451A KR101531034B1 (ko) 2013-08-16 2013-08-16 지자기 검지기와 피에조 센서를 이용한 차량검지시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150019948A KR20150019948A (ko) 2015-02-25
KR101531034B1 true KR101531034B1 (ko) 2015-06-23

Family

ID=52578947

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130097451A KR101531034B1 (ko) 2013-08-16 2013-08-16 지자기 검지기와 피에조 센서를 이용한 차량검지시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101531034B1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101588434B1 (ko) * 2015-06-08 2016-01-26 주식회사 탑이엔씨 유지관리가 용이한 도로터널의 종류식 환기시설
CN105448106A (zh) * 2015-12-03 2016-03-30 哈尔滨工业大学 基于地磁传感器阵列的车辆检测装置
WO2022030956A1 (ko) 2020-08-03 2022-02-10 주식회사 에스피티 압전 스피커 및 판넬 스피커용 진동모듈
CN115424454B (zh) * 2022-08-25 2024-01-26 福建省城市大脑建设有限公司 一种检测车辆驻停的地磁

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090046392A (ko) * 2007-11-06 2009-05-11 김민식 지자기 센서를 이용한 매립형 교통정보 측정 장치
KR100985734B1 (ko) * 2009-06-24 2010-10-06 (주)뉴컨스텍 주행 차량 자동 계중 시스템
KR20100126922A (ko) * 2009-05-25 2010-12-03 주식회사 메인트라 지자기센서 장치, 이의 설치 방법 및 이를 이용한 차량 이동 감지 방법
KR101014244B1 (ko) * 2010-07-28 2011-02-16 주식회사 제이캐스트 축거 및 축수 기반 차종 인식 시스템

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090046392A (ko) * 2007-11-06 2009-05-11 김민식 지자기 센서를 이용한 매립형 교통정보 측정 장치
KR20100126922A (ko) * 2009-05-25 2010-12-03 주식회사 메인트라 지자기센서 장치, 이의 설치 방법 및 이를 이용한 차량 이동 감지 방법
KR100985734B1 (ko) * 2009-06-24 2010-10-06 (주)뉴컨스텍 주행 차량 자동 계중 시스템
KR101014244B1 (ko) * 2010-07-28 2011-02-16 주식회사 제이캐스트 축거 및 축수 기반 차종 인식 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150019948A (ko) 2015-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11373523B2 (en) Method for vehicle detection based on single-axis geomagnetic sensor
Mandal et al. Road traffic congestion monitoring and measurement using active RFID and GSM technology
JP3382625B2 (ja) 交通状況判断に用いるデータを伝送するための方法とその装置
KR101531034B1 (ko) 지자기 검지기와 피에조 센서를 이용한 차량검지시스템
CN102343922A (zh) 基于无线传感器网络的高速铁路道岔振动特性在线监测系统
CN102592449B (zh) 一种车辆超载非现场执法系统
CN202584421U (zh) 一种车辆超载非现场执法系统
WO2020257167A1 (en) Distributed intelligent traffic informatics using fiber sensing
CN102360531A (zh) 基于无线传感器网络的智能交通灯控制方法及系统
CN202352081U (zh) 基于无线传感器网络的智能交通灯控制系统
KR100883054B1 (ko) 집합형 피에조 센서를 이용한 교통파라메타 및 차량하중 계측장치 및 방법
CN106652459A (zh) 一种智能型路侧交通空气污染监测系统
CN106683484B (zh) 一种实时判断车位占用状态的检测系统及检测方法
US11830361B1 (en) Method and system to control traffic speed through intersections
CN205486358U (zh) 一种人群密度及流向的监测系统
KR100814028B1 (ko) 주행 차량 자동 계중 시스템
JP7003817B2 (ja) 交通流管理システム
CN112113649A (zh) 车辆荷载及其作用下桥梁结构响应的二维监测系统和方法
CN102324121A (zh) 一种公交车内拥挤程度检测方法
JP2005011057A (ja) 空間情報配信装置
KR100703818B1 (ko) 차량 검지기를 이용한 교통관리 시스템
KR100906432B1 (ko) 피에조센서를 이용한 교통량조사장비
KR101132848B1 (ko) 가드레일 모니터링 시스템
KR101474408B1 (ko) 다중센서 지능형 저전력 철도 터널 환경 데이터 측정 시스템 및 방법
KR101049739B1 (ko) 차량의 윤폭비를 이용한 차종분류 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180406

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190313

Year of fee payment: 5