KR101532901B1 - 지하 매설물 멀티 탐지 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자기 마커의 장착 유무를 구분하여 지중 관로의 존재 유무를 검출하는 것이다. 즉, 본 발명은 자기 마커가 없는 지중 관로는 유도 자기를 통하여 지중 관로의 특성을 측정하고 자기 마커가 장착된 지중관로는 자기 마커와 유도 자기를 동시에 사용하여 지중 관로의 특성을 측정하는 지하 매설물 멀티 탐지 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명의 지하 매설물 멀티 탐지 시스템은 자기 발생기로 유도 자계를 공급하는 자계 공급부, 자계 공급부에서 공급된 유도 자계를 외부로 방사하는 자기 발생기, 자기 마커 자계, 활성 라인 자계, 및 자기 발생기에서 방사하여 반사된 유도 자계 중 적어도 어느 하나의 자계를 수신하는 자기 센서, 자기 센서에서 수신된 자기 마커 자계, 활성 라인 자계, 및 유도 자계 중 간섭으로 수신된 유도 자계 성분을 제거하는 간섭 제거부, 간섭 제거부에서 간섭 제거되어 수신된 자계 신호를 서로 분리하는 자계 분리부, 및 자계 분리부에서 분리된 자기 마커 자계, 활성 라인 자계, 및 유도 자계의 특성을 분석하는 자계 분석부를 포함한다.

Description

지하 매설물 멀티 탐지 시스템 및 그 방법{System and its method for multi detection of underground object}
본 발명은 지하 매설물 멀티 탐지 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 상세하게는, 자기 마커의 장착 유무를 구분하여 지중 관로의 존재 유무를 검출하는 것이다. 즉, 본 발명은 자기 마커가 없는 지중 관로는 유도 자기를 통하여 지중 관로의 특성을 측정하고 자기 마커가 장착된 지중관로는 자기 마커와 유도 자기를 동시에 사용하여 지중 관로의 특성을 측정할 수 있는 지하 매설물 멀티 탐지 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
도시화가 급속하게 진행되면서 전기, 통신, 상하수도 등의 기반시설 확충을 위하여, 상하수도관, 도시가스 공급관, 전기 및 통신선로 등의 설치가 급증하고 있는 추세에 있다. 이러한 설비들은 미관이나 설비보호로 인해 대부분 지중에 매립되고 있다. 그러나 이러한 지하매설물의 위치나 깊이에 대한 정보가 잘 갖추어지지 않고 시각을 통해 그 위치나 상태를 파악하기 어렵기 때문에, 지하매설물의 유지관리에 어렵다. 또한, 새로운 지하매설물을 설치하거나 건축물을 시공할 때, 기존 지하매설물의 위치를 정확히 파악하기 위하여 시간 및 비용이 증가되고, 정확히 파악하지 못할 때는 공사중에 기존 지하매설물을 파괴하거나 이로 인해 작업자의 안전에도 위험하게 된다.
종래에는 지하매설물의 위치를 파악하기 위하여, 전자파나, 초음파, 초고주파 등을 전파시킨 후 매질 및 매설물을 통해 전파되어온 파장 변화를 탐지하는 방법들이 사용되었다.
또 다른 방법으로는 지상의 탐지기가 자기를 유도하여 설치된 자기코일에서 발생되는 전류의 자기장을 파악하는 방법이 제시되고 있다. 그러나, 이 기술은 추후 굴착 및 매설 시공을 할 때, 자기코일을 잘못 설치하면 위치 파악이 어렵거나 자기코일이 분실될 우려가 크다는 단점이 있다.
이러한 단점을 해결하기 위하여 자기 마커를 관로에 부착하여 자기센서로 자기 마커를 검출하는 방법이 연구되어 왔다.
그 일례로, 대한민국 공개특허공보 제 10-2003-0096890 호에서는 지하매설물에 부착시킨 강자성체의 자기 마커로부터 발생되는 자기장을 검출하여 지하매설물의 위치를 보다 정확하게 측정하기 위하여, 지하매설물을 향하는 탐지봉의 축의 일직선 상에 탐지봉의 선단으로부터 순차적으로 이격되어 구비된 4개 제1 내지 제4의 검출센서와, 이 검출센서로부터의 신호를 병렬로 처리하는 신호처리 프로세서로 이루어지는 검출부와, 이 검출센서로부터의 신호에 따라, 강자성체와 약자성체를 판단하는 마스터 프로세서로 구성되는 지하매설물 탐지기에 있어서, 마스터 프로세서는, 탐지봉의 선단에 가장 인접한 제1센서의 측정값과 제1센서에 인접하고 제1센서보다 선단으로부터 원거리에 위치한 제2센서의 측정값의 차(A값)가, 제2센서의 측정값과 제2센서에 인접하고 제2센서보다 선단에서 원거리에 위치한 제3센서의 측정값의 차(B값) 보다 작은(A값<B값) 것을 나타낼 때, 강자성체를 탐지하는 것으로 판단한다.
그러나 이 경우에도 자기 마커가 장착되지 않은 관로의 측정이 불가하여 자기 유도에 의한 관로 탐지와 결합 하여 상호 간섭없이 지하매설물을 검출할 필요가 있다.
대한민국 공개특허공보 제 10-2003-0096890 호(2003.12.24)
본 발명의 목적은, 자기 마커의 장착 유무를 구분하여 지중 관로의 존재 유무를 검출하는 지하 매설물 멀티 탐지 시스템 및 그 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명은 자기 마커가 없는 지중 관로는 유도 자기를 통하여 지중 관로의 특성을 측정하고 자기 마커가 장착된 지중관로는 자기 마커와 유도 자기를 동시에 사용하여 지중 관로의 특성을 측정하여 지중 관로의 특성 측정의 신뢰성을 높이는 지하 매설물 멀티 탐지 시스템 및 그 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명에 따른 지하 매설물 멀티 탐지 시스템은 자기 발생기로 유도 자계를 공급하는 자계 공급부, 자계 공급부에서 공급된 유도 자계를 외부로 방사하는 자기 발생기, 자기 마커 자계, 활성 라인 자계, 및 자기 발생기에서 방사하여 반사된 유도 자계 중 적어도 어느 하나의 자계를 수신하는 자기 센서, 자기 센서에서 수신된 자기 마커 자계, 활성 라인 자계, 및 유도 자계 중 간섭으로 수신된 유도 자계 성분을 제거하는 간섭 제거부, 간섭 제거부에서 간섭 제거되어 수신된 자계 신호를 서로 분리하는 자계 분리부, 및 자계 분리부에서 분리된 자기 마커 자계, 활성 라인 자계, 및 유도 자계의 특성을 분석하는 자계 분석부를 포함한다.
여기서, 자기 센서는 1차원, 2차원, 및 3차원 중 적어도 어느 하나의 자기 센서를 사용한다.
또한, 자기 센서는 0[Hz]내지 1,000[MHz]의 주파수를 갖는 자계를 검출한다.
여기서, 자계 공급부는 1[Hz] 내지 1,000[MHz] 내의 적어도 어느 하나의 주파수를 고정 또는 여러 주파수를 스윕하여 유도 자계를 발생한다.
또한, 간섭 제거부는 자계 공급부에서 공급되어 자기 센서를 통해 수신되는 간섭 신호에 대해 자기 발생기와 자기 센서의 상호 배치 조정, 아날로그 형태의 간섭 신호 제거, 및 시간 영역 적응형 등화기를 이용한 간섭 신호 제거 중 적어도 어느 하나를 수행하여 간섭 신호를 제거 또는 캘리브레이션한다.
여기서, 자계 분리부는 간섭 제거부에서 간섭 제거된 자계 신호를 시간 및 주파수 중 적어도 어느 하나의 특성으로 구분하여 분리한다.
또한, 자계 분리부는 아날로그 필터, 디지털 필터, IFFT, 및 IDFT 중 적어도 어느 하나를 포함한 아날로그 및 디지털 신호 처리 중 적어도 어느 하나를 사용하여 자계 신호를 주파수 영역에서 서로 분리한다.
여기서, 자계 분리부는 아날로그 스위치, 디지털 스위치, 및 디멀티플렉서 중 적어도 어느 하나를 포함한 아날로그 및 디지털 신호 처리 중 적어도 어느 하나를 사용하여 자계 신호를 시간 영역에서 서로 분리한다.
또한, 자계 공급부는 자기 발생기를 통해 관로에 유도 자계를 공급하고, 자기 센서는 유도 자계에 의해 유도된 유도 전류와 유도 전류에 의해 발생한 유도 자계를 수신한다.
여기서, 자계 공급부는 전극을 접촉하여 관로에 전류를 흐르게 하고, 자기 센서는 전류에 의해 발생하는 유도 자계를 수신한다.
또한, 자계 분석부는 자기 마커 자계를 측정하여, 칼만필터 및 moving average 신호 처리 후 자기 마커의 특성 또는 심도를 측정한다.
여기서, 자계 분석부는 활성 라인 자계를 측정하여, 칼만필터 및 moving average 신호 처리 후 활성라인의 특성 또는 심도를 측정한다.
또한, 자계 분석부는 활성 라인 자계의 주파수 특성을 측정하여 활성 라인의 파형 왜곡을 분석한다.
여기서, 자계 분석부는 유도 자계를 측정하여, 칼만필터 및 moving average 신호 처리 후 관로의 특성 또는 심도를 측정한다.
또한, 자계 분석부는 유도 자계를 측정하여 자기 마커, 활성 라인, 및 관로 중 어느 하나의 지연 시간을 분석하여 심도를 측정한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 지하 매설물 멀티 탐지 방법은 자기 센서에 수신되는 지자계의 영향을 캘리브레이션하는 지자계 캘리브레이션 단계, 자기 센서에서 자기 마커의 자기 마커 자계를 검출하는 자기 마커 자계 검출 단계, 자기 마커 자계 검출 단계에서 자기 마커 자계가 검출될 경우 자기 발생기에서 자기 마커를 향하여 유도 자계를 공급하는 유도 자계 공급 단계, 유도 자계 공급 단계에서 공급된 유도 자계에 의해 자기 마커에서 유도된 유도 자계를 자기 센서에서 검출하는 자기 마커 유도 자계 검출 단계, 자기 마커 유도 자계 검출 단계에서 자기 마커에서 유도된 유도 자계가 검출될 경우 자기 마커에서 유도된 유도 자계의 특성을 토대로 자기 마커의 심도를 측정하는 자기 마커 유도 자계 심도 측정 단계, 자기 마커 유도 자계 검출 단계에서 자기 마커에서 유도된 유도 자계가 검출되지 않을 경우 자기 발생기에서 공급하고 있는 유도 자계의 공급을 중단하는 유도 자계 공급 중단 단계, 및 자기 마커의 자계의 특성을 토대로 자기 마커의 심도를 측정하는 자기 마커 자계 심도 측정 단계를 포함한다.
본 발명의 또다른 실시예에 따른 지하 매설물 멀티 탐지 방법은 자기 센서에 수신되는 지자계의 영향을 캘리브레이션하는 지자계 캘리브레이션 단계, 자기 센서에서 활성 라인 자계를 검출하는 활성 라인 자계 검출 단계, 활성 라인 자계 검출 단계에서 활성 라인 자계가 검출될 경우 활성 라인의 특성을 분석하는 활성 라인 특성 분석 단계, 자기 발생기에서 활성 라인을 향하여 유도 자계를 공급하는 유도 자계 공급 단계, 유도 자계 공급 단계에서 공급된 유도 자계에 의해 활성 라인에서 유도된 유도 자계를 자기 센서에서 검출하는 활성 라인 유도 자계 검출 단계, 활성 라인 유도 자계 검출 단계에서 활성 라인에서 유도된 유도 자계가 검출될 경우 활성 라인에서 유도된 유도 자계의 특성을 토대로 활성 라인의 심도를 측정하는 활성 라인 유도 자계 심도 측정 단계, 활성 라인 유도 자계 검출 단계에서 활성 라인에서 유도된 유도 자계가 검출되지 않을 경우 자기 발생기에서 공급하고 있는 유도 자계의 공급을 중단하는 유도 자계 공급 중단 단계, 및 검출된 유도 자계의 특성을 토대로 활성 라인의 심도를 측정하는 활성 라인 자계 심도 측정 단계를 포함한다.
본 발명의 또다른 실시예에 따른 지하 매설물 멀티 탐지 방법은 자기 센서에 수신되는 지자계의 영향을 캘리브레이션하는 지자계 캘리브레이션 단계, 자기 센서에서 자기 마커의 자기 마커 자계를 검출하는 자기 마커 자계 검출 단계, 자기 마커 자계 검출 단계에서 자기 마커 자계가 검출되지 않을 경우 자기 발생기에서 관로를 향하여 유도 자계를 공급하는 유도 자계 공급 단계, 유도 자계 공급 단계에서 공급된 유도 자계에 의해 관로에서 유도된 유도 자계를 자기 센서에서 검출하는 유도 자계 검출 단계, 및 유도 자계 검출 단계에서 관로에서 유도된 유도 자계가 검출될 경우 관로에서 유도된 유도 자계의 특성을 토대로 관로의 심도를 측정하는 유도 자계 심도 측정 단계를 포함한다.
여기서, 심도의 측정은 자기 센서에서 검출된 자계가 시간 및 주파수 영역에서 분리되어 자기 마커 자계, 활성 라인 자계, 및 유도 자계를 분리하고 칼만필터 및 moving average 신호 처리 후 수행한다.
또한, 심도의 측정은 자기 마커 자계, 활성 라인 자계, 및 유도 자계의 수신 세기, 위치에 따른 자계 분포, 및 지연 시간 분석 중 적어도 어느 하나를 사용하여 심도를 측정한다.
본 발명에 의한 지하 매설물 멀티 탐지 시스템 및 그 방법은 자기 마커의 장착 유무를 구분하여 지중 관로의 존재 유무를 검출하는 장점이 있다.
또는 본 발명에 의한 지하 매설물 멀티 탐지 시스템 및 그 방법은 자기 마커가 없는 지중 관로는 유도 자기를 통하여 지중 관로의 특성을 측정하고 자기 마커가 장착된 지중관로는 자기 마커와 유도 자기를 동시에 사용하여 지중 관로의 특성을 측정하여 지중 관로의 특성 측정의 신뢰성을 높이는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지하 매설물 멀티 탐지 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 도 1의 자계 공급부가 자계를 공급하는 파형을 시간 및 주파수 영역에서 나타낸 파형이다.
도 3은 도 1의 간섭 제거부를 상세히 나타낸 구성도이다.
도 4는 도 1의 자계 분리부를 디지털 신호처리로 구현한 경우에 대한 상세한 예를 나타낸 구성도이다.
도 5는 도 1의 지하 매설물 멀티 탐지 시스템이 측정하는 자기 마커 자계, 활성 라인 자계, 및 유도 자계가 관로에서 발생하는 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 자기 마커 자계, 활성 라인 자계, 및 유도 자계에 대한 주파수 특성을 나타낸 스펙트럼 분포도이다.
도 7은 도 5의 관로가 위치한 심도 대비 자기 마커 자계, 활성 라인 자계, 및 유도 자계의 측정을 시뮬레이션 하기 위한 도면이다.
도 8은 도 7의 자기 마커 자계 분포를 도 7의 시뮬레이션 조건으로 측정한 분포도이다.
도 9는 도 5의 활성 라인 자계가 정상적으로 관로를 흐르고 있을 경우를 나타낸 삼상 전류의 파형을 나타낸 파형이다.
도 10은 도 9의 활성 라인 자계 분포를 도 7의 시뮬레이션 조건으로 측정한 분포도이다.
도 11은 도 5의 활성 라인 자계가 비정상적으로 관로를 흐르고 있을 경우를 나타낸 삼상 전류의 파형을 나타낸 파형이다.
도 12는 도 11의 활성 라인 자계 분포를 도 7의 시뮬레이션 조건으로 측정한 분포도이다.
도 13은 도 5의 활성 라인 자계 파형이 왜곡 없이 60[Hz]만 분포할 경우를 나타낸 시간 및 주파수 파형이다.
도 14는 도 5의 활성 라인 자계 파형에 왜곡이 발생하여 60[Hz]의 체배 주파수가 분포할 경우를 나타낸 시간 및 주파수 파형이다.
도 15는 도 5의 유도 자계 분포를 도 7의 시뮬레이션 조건으로 측정한 분포도이다.
도 16은 도 15의 유도 자계 측정 결과를 주파수 영역에서 검출한 파형이다.
도 17은 도 16의 유도 자계 주파수 영역의 위상 파형을 미분하여 유도 자계의 주파수 영역에서의 시간 지연을 분석하여 나타낸 파형이다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 지하 매설물 멀티 탐지 방법에서 자기 마커 자계의 검출을 상세히 나타낸 순서도이다.
도 19는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 지하 매설물 멀티 탐지 방법에서 활성 라인 자계의 검출을 상세히 나타낸 순서도이다.
도 20은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 지하 매설물 멀티 탐지 방법에서 유도 자계의 검출을 상세히 나타낸 순서도이다.
본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 할 수 있다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 의도는 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 지하 매설물 멀티 탐지 시스템 및 그 방법에 대해 상세히 설명할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지하 매설물 멀티 탐지 시스템을 나타낸 구성도이며, 도 2 내지 도 17은 도 1을 상세히 설명하기 위한 파형이다.
이하, 도 1 내지 도 17을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 지하 매설물 멀티 탐지 시스템을 설명할 수 있다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 지하 매설물 멀티 탐지 시스템은 자기 발생기(600)로 유도 자계(S993)를 공급하는 자계 공급부(400), 자계 공급부(400)에서 공급된 유도 자계(S993)를 외부로 방사하는 자기 발생기(600), 자기 마커 자계(S911), 활성 라인 자계(S912), 및 자기 발생기(600)에서 방사하여 반사된 유도 자계(S913) 등의 자계를 수신하는 자기 센서(500), 자기 센서(500)에서 수신된 자기 마커 자계(S911), 활성 라인 자계(S912), 및 유도 자계(S913) 중 간섭으로 수신된 유도 자계(S993) 성분을 제거하는 간섭 제거부(300), 간섭 제거부(300)에서 간섭 제거되어 수신된 자계 신호를 서로 분리하는 자계 분리부(100), 및 자계 분리부(100)에서 분리된 자기 마커 자계(S901), 활성 라인 자계(S902), 및 유도 자계(S903)의 특성을 분석하는 자계 분석부(200)를 포함할 수 있다.
여기서, 자기 센서(500)는 1차원, 2차원, 및 3차원 등의 자기 센서를 사용할 수 있다.
또한, 자기 센서(500)는 0[Hz]내지 1,000[MHz]의 주파수를 갖는 자계를 검출할 수 있다.
즉, 자계 공급부(400)에서 발생하는 유도 자계(S903)는 자기 발생기(600)를 통하여 외부로 방사되고 자기 마커, 활성 라인, 및 관로에서 전류를 유도 시킨다. 이때, 전류는 다시 자계를 유도 시키고 자기 센서(500)를 통하여 수신될 수 있다.
자기 센서(500)에서 수신된 유도 자계(S903)는 자기 마커, 활성 라인, 및 관로에서 반사된 것 이외에 자기 발생기(600)에서 자기 센서(500)로 직접 간섭으로 수신되는 자계도 존재할 수 있다. 따라서 간섭 제거부(300)에서는 자기 센서(500)에서 간섭으로 수신된 유도 자계(S903)를 제거할 수 있다.
자계 분리부(100)에서는 간섭 제거부(300)에서 간섭이 제거된 유도 자계(S903) 이외에 자기 마커에서 발생된 자기 마커 자계(S901)와 활성 라인에서 발생된 활성 라인 자계(S902)도 동시에 수신하고 자기 마커 자계(S901), 활성 라인 자계(S902), 및 유도 자계(S903)를 시간 및 주파수 특성을 이용하여 각각 분리할 수 있다.
분리된 자기 마커 자계(S901), 활성 라인 자계(S902), 및 유도 자계(S903)는 자계 분석부(200)에서 분석을 통해 자기 마커의 특성 및 심도, 활성 라인의 특성 및 심도, 관로의 특성 및 심도를 파악할 수 있다.
도 2는 도 1의 자계 공급부(400)가 자계를 공급하는 파형을 시간 및 주파수 영역에서 나타낸 파형이다. 이때, 자계 공급부(400)는 1[Hz] 내지 1,000[MHz] 내의 적어도 어느 하나의 주파수를 고정 또는 여러 주파수를 스윕하여 유도 자계(S993)를 발생할 수 있다.
이때, 고정 주파수를 발생할 경우 물체의 유무 또는 반사된 신호에 의해 심도와 크기 등이 대략 파악이 가능하나, 크기에 따라 심도가 다르게 측정될 수 있어 측정 정확도가 떨어질 수 있다.
따라서, 여러 주파수를 스윕하여 측정함으로써, 주파수 마다 반사된 위상을 측정할 수 있어 정확한 심도가 측정될 수 있고, 정확한 심도가 측정될 경우 수신 자계의 세기에 따라 반사된 물체의 크기 등을 추정할 수 있는 효과가 있다.
도 3은 도 1의 간섭 제거부(300)를 상세히 나타낸 구성도이다. 이때, 간섭 제거부(300)는 자계 공급부(400)에서 공급되어 자기 센서(500)를 통해 수신되는 간섭 신호에 대해 자기 발생기(600)와 자기 센서(500)의 상호 배치 조정, 아날로그 형태의 간섭 신호 제거, 및 시간 영역 적응형 등화기를 이용한 간섭 신호 제거 중 적어도 어느 하나를 수행하여 간섭 신호를 제거 또는 캘리브레이션할 수 있다.
이때, 자기 센서(500)에 수신되는 자계 중에 자계 공급부(400)의 간섭 신호가 반사 신호보다 훨씬 더 클 수 있으므로 유도 자계에 대한 캘리브레이션이 선행 되어야 간섭 없이 측정할 수 있다.
여기서, 자기 발생기(600)의 송신 방향과 자기 센서(500)의 수신 방향이 동일한 방향으로 배치 되어도 자기 발생기(600)의 송신 방사 패턴이 자기 센서(500)의 수신 지점에 자기 센서(500)의 수신 방사 패턴과 직각으로 배치될 수 있도록 하여 간섭 신호를 최소화 할 수 있다. 예를 들어, 자기 발생기(600)와 자기 센서(500)가 송수신 방향 대비 45도 내외의 배치를 할 경우 간섭을 최소화할 수 있다.
한편, 간섭 신호는 시간에 따라 조금씩 크기와 위상이 변할 수 있으므로 간섭 제거부(300)는 시간 적응형 등화기를 사용하여 zero forcing 또는 LMSE(least mean squared error) 기법으로 제거할 수 있다.
즉, 자기 발생기(600)와 자기 센서(500)의 배치, 아날로그 간섭 제거, 및 적응형 등화기 중 적어도 어느 하나를 사용하여 간섭을 제거할 수 있다.
도 4는 도 1의 자계 분리부(100)를 디지털 신호처리로 구현한 경우에 대한 상세한 예를 나타낸 구성도이다. 이때, 자계 분리부(100)는 간섭 제거부(300)에서 간섭 제거된 자계 신호를 시간 및 주파수 등의 특성으로 구분하여 분리할 수 있다.
또한, 자계 분리부(100)는 아날로그 필터, 디지털 필터, IFFT, 및 IDFT 중 적어도 어느 하나를 포함한 아날로그 및 디지털 신호 처리 중 적어도 어느 하나를 사용하여 자계 신호를 주파수 영역에서 서로 분리할 수 있다.
여기서, 자계 분리부(100)는 아날로그 스위치, 디지털 스위치, 및 디멀티플렉서 중 적어도 어느 하나를 포함한 아날로그 및 디지털 신호 처리 중 적어도 어느 하나를 사용하여 자계 신호를 시간 영역에서 서로 분리할 수 있다.
여기서, 자계 분리부(100)로 수신되는 신호를 주파수 영역에서 분리할 경우, 자기 마커 자계(S901)의 주파수 특성인 0[Hz], 활성 라인 자계(S902)의 주파수 특성인 60[Hz]의 체배 주파수, 및 유도 자계(S903)의 주파수 특성인 1,000[MHz]이하의 어느 주파수를 사용하는 것을 이용할 수 있다.
따라서, 디지털 신호처리의 경우 자계 분리부(100)는 아날로그 신호를 A/D(analog to digital) 변환기를 거쳐 디지털 신호로 변환하고, 디지털 신호를 FFT(fast fourier transform)을 수행하여 주파수 영역의 신호로 변환하고, 주파수 영역으로 변환된 신호를 자기 마커 자계(S901), 활성 라인 자계(S902), 및 유도 자계(S903) 신호 각각의 주파수 특성에 맞도록 FFT 출력을 필터링하고, 필터링된 각각의 신호를 IFFT(inverse fast fourier transform)하여 시간 영역으로 재변환하는 과정을 수행할 수 있다.
이러한 과정을 통해 자계 분리부(100)는 자기 마커 자계(S901), 활성 라인 자계(S902), 및 유도 자계(S903)를 분리할 수 있고 자기 마커 자계(S901), 활성 라인 자계(S902), 및 유도 자계(S903)의 분석을 위해 자계 분석부(200)로 전송할 수 있다.
또한, 유도 자계(S903)가 활성 라인 자계(S902)와 주파수가 중첩될 경우 활성 라인 자계(S902)를 우선 측정한 후 유도 자계(S903)를 측정하여 활성 라인 자계(S902)의 간섭의 영향을 제거할 수 있다.
따라서, 자계 분리부(100)는 시간 영역과 주파수 영역을 동시에 고려함으로써 자기 마커 자계(S901), 활성 라인 자계(S902), 및 유도 자계(S903)를 효율적으로 구분할 수 있는 효과가 있다.
도 5는 도 1의 지하 매설물 멀티 탐지 시스템이 측정하는 자기 마커 자계(S901), 활성 라인 자계(S902), 및 유도 자계(S903)가 관로에서 발생하는 예를 나타낸 도면이다. 이때, 자계 공급부(400)는 자기 발생기(600)를 통해 관로에 유도 자계(S973)를 공급하고, 자기 센서(500)는 유도 자계(S973)에 의해 유도된 유도 전류(S974)와 유도 전류(S974)에 의해 발생한 유도 자계(S923)를 수신할 수 있다.
여기서, 자계 공급부(400)는 전극(700)을 접촉하여 관로에 전류를 흐르게 하고, 자기 센서(500)는 전류에 의해 발생하는 유도 자계(S923)를 수신할 수 있다.
도체로 구성된 관로는 유도 자계(S983)가 관로에 인가되어 자계 공급될 경우 관로에는 자계 공급에 의한 유도 전류가 흐르고 유도 전류에 의해 발생된 유도 자계(S913)를 자기 센서(500)세서 검출할 수 있다.
이와 마찬가지로, 자기 마커 또는 전기가 흐르는 활성 라인도 도체로 이루어져 있으므로 유도 자계(S983)가 관로에 공급될 경우 반사된 유도 자계(S913)를 검출할 수 있다.
여기서, 자기 마커의 경우 크기가 작으므로 반사된 유도 자계(S913)는 매우 적을 수 있다.
한편, 활성라인과 관로는 직선으로 배치되어 있어 반사된 유도 자계(S913)가 활성라인과 관로의 배치와 직각 방향으로 발생하는 자계가 가장 큰 특성이 있다.
또한, 자기 마커, 활성 라인, 및 관로에서 유도된 유도 자계(S913)를 측정 및 분석함으로써 자기 마커, 활성 라인, 및 관로의 종류 및 특성을 파악할 수 있는 장점이 있다.
도 6은 도 5의 자기 마커 자계(S901), 활성 라인 자계(S902), 및 유도 자계(S903)에 대한 주파수 특성을 나타낸 스펙트럼 분포도이다.
즉, 자기 마커 자계(S901)는 주파수 특성이 0[Hz]이고, 활성 라인 자계(S902)는 주파수 특성인 60[Hz]의 체배 주파수이고, 유도 자계(S903)는 주파수 특성이 1,000[MHz]이하의 어느 주파수를 사용할 수 있다.
특히, 활성 라인 자계(S902)는 60[Hz]의 체배 주파수 특성이 있으며, 활성 라인에 흐르는 전류의 왜곡 정도에 따라 체배 주파수는 고주파까지 발생할 수 있다.
한편, 유도 자계(S903)는 활성 라인 자계(S902)와의 간섭을 피하기 위해 60[Hz]의 체배 주파수를 제외하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 1[kHz]~3[kHz]를 사용할 수도 있고 활성 라인이 없을 경우 1[kHz]이하 1[Hz] 부터 사용할 수도 있으며, 관로의 시간 지연 특성을 정확히 파악하기 위해 1,000[MHz] 까지 주파수 범위를 넓힐 수도 있다.
도 7은 도 5의 관로가 위치한 심도 대비 자기 마커 자계(S901), 활성 라인 자계(S902), 및 유도 자계(S903)의 측정을 시뮬레이션 하기 위한 도면이다.
여기서, 관로의 심도는 1,000[M] 단위로 사용하였으며, 동쪽 및 서쪽 방향으로 자기 마커 자계(S901), 활성 라인 자계(S902), 및 유도 자계(S903)의 크기에 대해 측정 가능하다.
또한, 후술할 도 8 내지 도 15를 참조하면 자기 마커 자계(S901), 활성 라인 자계(S902), 및 유도 자계(S903) 모두 관로의 심도가 깊을 수록 자계의 수신 세기가 감소되며, 활성 라인 자계(S902)의 경우 활성 선로에 흐르는 전류의 왜곡이 발생할 수록 수신 세기가 증가함을 알 수 있다.
도 8은 도 7의 자기 마커 자계(S901) 분포를 도 7의 시뮬레이션 조건으로 측정한 분포도이다. 이때, 자계 분석부(200)는 자기 마커 자계(S901)를 측정하여, 칼만필터 및 moving average 신호 처리 후 자기 마커의 특성 또는 심도를 측정할 수 있다.
자기 마커는 자기 마커의 형태에 따라 자기 분포가 다르게 나타내며, 시뮬레이션은 원통형을 자석에 대해 시뮬레이션을 수행하였다.
이때, 자기 마커 자계(S901)는 심도가 깊을 수록 로그 형태로 감소하였으며, 자기 마커의 중심에서 벗어날 수록 현저히 감소하였다.
자기 마커의 특성은 자기 마커의 중심의 위치가 아닌 경우를 구별하여 수신 세기의 방향과 수신 세기를 검출할 수 있으며, 지하 매설물 멀티 탐지 시스템의 수신 환경에 따라 진동이 발생하므로 칼만필터 및 moving average 신호 처리를 통해 평균값으로 심도를 예측할 수 있다.
도 9는 도 5의 활성 라인 자계(S902)가 정상적으로 관로를 흐르고 있을 경우를 나타낸 삼상 전류의 파형을 나타낸 파형이다.
활성 라인은 삼상 전류가 흐르고 있으며, 삼상 전류는 각각 R, S, T로 나타낸다. R, S, T는 각각 120도의 위상차를 갖고 있으며, 정상적일 경우 크기가 같으며, 120도 위상차를 항상 유지하고 있다.
도 10은 도 9의 활성 라인 자계(S902) 분포를 도 7의 시뮬레이션 조건으로 측정한 분포도이다. 이때, 자계 분석부(200)는 활성 라인 자계(S902)를 측정하여, 칼만필터 및 moving average 신호 처리 후 활성라인의 특성 또는 심도를 측정할 수 있다.
활성 라인은 R, S, T의 선로 배치에 따라 활성 라인 자계(S902)의 분포가 다르게 나타나며, 세기는 심도에서 멀어질 수록 약하게 나타난다.
지하 매설물 멀티 탐지 시스템이 활성 라인의 중심에서 멀어질 수록 수신 세기가 현저히 감소하였다.
활성 선로의 특성은 활성 선로의 중심의 위치가 아닌 경우를 구별하여 수신 세기의 방향과 수신 세기를 검출할 수 있으며, 지하 매설물 멀티 탐지 시스템의 수신 환경에 따라 진동이 발생하므로 칼만필터 및 moving average 신호 처리를 통해 평균값으로 심도를 예측할 수 있다.
도 11은 도 5의 활성 라인 자계(S902)가 비정상적으로 관로를 흐르고 있을 경우를 나타낸 삼상 전류의 파형을 나타낸 파형이다.
활성 라인의 R, S, T 의 크기와 위상에 대해 밸런스가 맞지 않을 경우 활성 선로에 대한 활성 라인 자계(S902)는 정상적인 활성 라인 자계(S902) 보다 상대적으로 수신 세기가 크다.
따라서, 상대적인 수신 세기를 측정하여 활성 라인의 언밸런스 정도를 측정할 수 있다.
R, S, T의 크기와 위상의 언밸런스는 어느 하나의 선로에 누전이 발생하거나 부하의 밸런스가 맞지 않아 발생할 수 있다.
도 12는 도 11의 활성 라인 자계(S902) 분포를 도 7의 시뮬레이션 조건으로 측정한 분포도이다.
이 조건은 R의 크기가 S, T에 비해 90[%]의 값을 가질 때를 나타낸 것으로서, 도 10과 비교하여 R의 값이 낮아졌는데도 불구하고 활성 선로의 중앙에서 더욱 큰 값으로 수신되었다.
즉, 활성 라인의 언밸런스는 활성 라인 자계(S902)의 세기를 크게 발생하여 지하 매설물 멀티 탐지 시스템을 통해 언밸런스를 알 수 있음을 나타낸다.
도 13은 도 5의 활성 라인 자계(S902) 파형이 왜곡 없이 60[Hz]만 분포할 경우를 나타낸 시간 및 주파수 파형이다.
활성 라인 자계(S902)는 60[Hz]의 교류를 전송하는 선로로서 아무런 왜곡이 없을 경우 60[Hz]만 주파수 스펙트럼으로 확인 할 수 있다.
도 14는 도 5의 활성 라인 자계(S902) 파형에 왜곡이 발생하여 60[Hz]의 체배 주파수가 분포할 경우를 나타낸 시간 및 주파수 파형이다. 이때, 자계 분석부(200)는 활성 라인 자계(S902)의 주파수 특성을 측정하여 활성 라인의 파형 왜곡을 분석할 수 있다.
60[Hz]의 왜곡은 60[Hz]의 체배 주파수로만 나타나는 특징이 있는데, 이는 60[Hz]에 대한 왜곡 파형이 매 주기마다 동일하게 나타나기 때문이며, 체배 주파수는 왜곡이 심할수록 많이 발생하는 특징이 있다.
왜곡은 선로 또는 부하의 높은 전압에 대한 비선형 특성에 의해 발생할 수 있으며, 체배 주파수 전체의 전력이 클수록 파형의 왜곡이 많아 전력 전달에 영향을 미칠 수 있다.
도 15는 도 5의 유도 자계(S903) 분포를 도 7의 시뮬레이션 조건으로 측정한 분포도이다. 이때, 자계 분석부(200)는 유도 자계(S903)를 측정하여, 칼만필터 및 moving average 신호 처리 후 관로의 특성 또는 심도를 측정할 수 있다.
자기 발생기(600)에서 방사되는 유도 자계(S903)가 관로에서 반사되어 수신되는 유도 자계(S903) 세기의 분포는 관로의 심도에 따라 다르게 나타나며, 심도에서 멀어질 수록 약하게 나타난다.
또한, 지하 매설물 멀티 탐지 시스템이 관로에서 멀어질 수록 수신 세기가 현저히 감소하였다.
관로의 특성은 관로의 중심의 위치가 아닌 경우를 구별하여 수신 세기의 방향과 수신 세기를 검출할 수 있으며, 지하 매설물 멀티 탐지 시스템의 수신 환경에 따라 진동이 발생하므로 칼만필터 및 moving average 신호 처리를 통해 평균값으로 심도를 예측할 수 있다.
도 16은 도 15의 유도 자계(S903) 측정 결과를 주파수 영역에서 검출한 파형이다.
유도 자계(S903)는 주파수를 스윕하여 측정할 수 있으며, 주파수가 높을 수록 반사되어 수신되는 수신 세기는 감소하는 특성이 있다.
따라서, 활성 라인 자계(S902)의 영향이 없을 경우 낮은 주파수를 스윕하여 사용할 수도 있다.
도 17은 도 16의 유도 자계(S903) 주파수 영역의 위상 파형을 미분하여 유도 자계(S903)의 주파수 영역에서의 시간 지연을 분석하여 나타낸 파형이다. 이때, 자계 분석부(200)는 유도 자계(S903)를 측정하여 자기 마커, 활성 라인, 및 관로 중 어느 하나의 지연 시간을 분석하여 심도를 측정할 수 있다.
유도 자계(S903)가 수신된 파형 중 위상을 미분하면 지연 시간을 측정할 수 있다.
즉, 시간 지연은 지하 매설물 멀티 탐지 시스템의 내부 지연이 없을 경우를 가정하면, 유도 자계(S903)가 자기 발생기(600)를 출발하여 자기 센서(500)로 수신되는 시간 지연으로 정의할 수 있다.
따라서, 시간 지연은 왕복 시간을 의미하므로 측정된 지연 시간을 반으로 취하면 자기 마커, 활성 라인, 및 관로까지의 거리를 상대적으로 알 수 있다.
자계의 공기 중 전파 속도는 광속으로 정의할 수 있으므로 s=ct의 수식을 적용할 수 있다. 여기서, s는 거리, c는 광속, t는 시간을 나타낸다. 예를 들어, 편도 지연 시간이 10[nsec]으로 발생할 경우 자기 마커, 활성 라인, 및 관로까지의 거리는 3[m]로 예상할 수 있다.
한편, 자계의 지중 전파 속도는 지중 유전율 분포에 따라 다르며, v=c/sqrt(유전율)로 나타난다. 예를 들어 물은 유전율이 81이므로 공기 중 속도 보다 9배 느리게 전파됨을 알 수 있다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 지하 매설물 멀티 탐지 방법에서 자기 마커 자계(S901)의 검출을 상세히 나타낸 순서도이다. 이때, 지하 매설물 멀티 탐지 방법은 자기 센서(500)에 수신되는 지자계의 영향을 캘리브레이션하는 지자계 캘리브레이션 단계(S110), 자기 센서(500)에서 자기 마커의 자기 마커 자계(S911)를 검출하는 자기 마커 자계 검출 단계(S120), 자기 마커 자계 검출 단계(S120)에서 자기 마커 자계(S911)가 검출될 경우 자기 발생기(600)에서 자기 마커를 향하여 유도 자계(S983)를 공급하는 유도 자계 공급 단계(S130), 유도 자계 공급 단계(S130)에서 공급된 유도 자계(S983)에 의해 자기 마커에서 유도된 유도 자계(S923)를 자기 센서(500)에서 검출하는 자기 마커 유도 자계 검출 단계(S140), 자기 마커 유도 자계 검출 단계(S140)에서 자기 마커에서 유도된 유도 자계(S913)가 검출될 경우 자기 마커에서 유도된 유도 자계(S913)의 특성을 토대로 자기 마커의 심도를 측정하는 자기 마커 유도 자계 심도 측정 단계(S150), 자기 마커 유도 자계 검출 단계(S140)에서 자기 마커에서 유도된 유도 자계(S913)가 검출되지 않을 경우 자기 발생기(600)에서 공급하고 있는 유도 자계(S983)의 공급을 중단하는 유도 자계 공급 중단 단계(S160), 및 자기 마커의 자계의 특성을 토대로 자기 마커의 심도를 측정하는 자기 마커 자계 심도 측정 단계(S170)를 포함할 수 있다.
즉, 자기 마커 자계(S901)의 검출은 자기 마커가 검출될 경우 자기 마커 자계(S901)의 수신 특성을 통해 자기 마커의 특성 및 심도를 측정할 수 있으나, 유도 자계(S903)를 공급하여 자기 마커에서 반사된 유도 자계(S903)를 측정하여 자기 마커의 심도를 더욱 정확히 측정할 수 있다.
이때, 측정된 자기 마커 자계(S901)의 특성을 토대로, 자기 마커의 크기, 자기 마커의 배치에 따른 관로의 특성을 예측할 수 있다.
도 19는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 지하 매설물 멀티 탐지 방법에서 활성 라인 자계(S902)의 검출을 상세히 나타낸 순서도이다. 이때, 지하 매설물 멀티 탐지 방법은 자기 센서(500)에 수신되는 지자계의 영향을 캘리브레이션하는 지자계 캘리브레이션 단계(S310), 자기 센서(500)에서 활성 라인 자계(S912)를 검출하는 활성 라인 자계 검출 단계(S320), 활성 라인 자계 검출 단계(S320)에서 활성 라인 자계(S912)가 검출될 경우 활성 라인의 특성을 분석하는 활성 라인 특성 분석 단계(S330), 자기 발생기(600)에서 활성 라인을 향하여 유도 자계(S983)를 공급하는 유도 자계 공급 단계(S340), 유도 자계 공급 단계(S340)에서 공급된 유도 자계(S983)에 의해 활성 라인에서 유도된 유도 자계(S923)를 자기 센서(500)에서 검출하는 활성 라인 유도 자계 검출 단계(S350), 활성 라인 유도 자계 검출 단계(S350)에서 활성 라인에서 유도된 유도 자계(S913)가 검출될 경우 활성 라인에서 유도된 유도 자계(S913)의 특성을 토대로 활성 라인의 심도를 측정하는 활성 라인 유도 자계 심도 측정 단계(S360), 활성 라인 유도 자계 검출 단계(S350)에서 활성 라인에서 유도된 유도 자계(S913)가 검출되지 않을 경우 자기 발생기(600)에서 공급하고 있는 유도 자계(S983)의 공급을 중단하는 유도 자계 공급 중단 단계(S370), 및 검출된 유도 자계(S913)의 특성을 토대로 활성 라인의 심도를 측정하는 활성 라인 자계 심도 측정 단계(S380)를 포함할 수 있다.
즉, 활성 라인 자계(S912)의 검출은 활성 라인 자계(S912)가 검출될 경우 활성 라인 자계(S912)의 수신 특성을 통해 활성 라인의 특성 및 심도를 측정할 수 있으나, 유도 자계(S983)를 공급하여 활성 라인에서 반사된 유도 자계(S913)를 측정하여 활성 라인의 심도를 더욱 정확히 측정할 수 있다.
이때, 측정된 활성 라인 자계(S912)의 특성을 토대로, 활성 라인의 누전, 왜곡, 및 활성 라인의 배선 방향을 예측할 수 있다.
도 20은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 지하 매설물 멀티 탐지 방법에서 유도 자계(S903)의 검출을 상세히 나타낸 순서도이다. 이때, 지하 매설물 멀티 탐지 방법은 자기 센서(500)에 수신되는 지자계의 영향을 캘리브레이션하는 지자계 캘리브레이션 단계(S210), 자기 센서(500)에서 자기 마커의 자기 마커 자계(S911)를 검출하는 자기 마커 자계 검출 단계(S220), 자기 마커 자계 검출 단계(S220)에서 자기 마커 자계(S911)가 검출되지 않을 경우 자기 발생기(600)에서 관로를 향하여 유도 자계(S983)를 공급하는 유도 자계 공급 단계(S230), 유도 자계 공급 단계(S230)에서 공급된 유도 자계(S983)에 의해 관로에서 유도된 유도 자계(S913)를 자기 센서(500)에서 검출하는 유도 자계 검출 단계(S240), 및 유도 자계 검출 단계(S240)에서 관로에서 유도된 유도 자계(S913)가 검출될 경우 관로에서 유도된 유도 자계(S913)의 특성을 토대로 관로의 심도를 측정하는 유도 자계 심도 측정 단계(S250)를 포함할 수 있다.
즉, 유도 자계(S913)의 검출은 자기 마커 자계(S911)가 검출될 경우 수행하지 않으며, 자기 마커 자계(S911)가 존재하지 않을 때 유도 자계(S983)를 공급하여 관로의 특성 및 심도를 측정할 수 있다.
이때, 측정된 유도 자계(S913)의 특성을 토대로 관로의 크기 및 관로 방향을 예측할 수 있다.
또다른 실시예에 따른 심도의 측정은 자기 센서(500)에서 검출된 자계가 시간 및 주파수 영역에서 분리되어 자기 마커 자계(S901), 활성 라인 자계(S902), 및 유도 자계(S903)를 분리하고 칼만필터 및 moving average 신호 처리 후 수행할 수 있다.
또한, 심도의 측정은 자기 마커 자계(S901), 활성 라인 자계(S902), 및 유도 자계(S903)의 수신 세기, 위치에 따른 자계 분포, 및 지연 시간 분석 중 적어도 어느 하나를 사용하여 심도를 측정할 수 있다.
즉, 지중의 유전율에 따른 감쇄 정도, 자기 마커 자계(S901), 활성 라인 자계(S902), 및 유도 자계(S903)의 위치에 따른 자계 극성 분포, 자계 전파 속도에 따른 시간 지연 등을 종합적으로 고려하여 심도를 정확하게 측정할 수 있다.
하나 이상의 예시적인 실시예에서, 설명한 기능들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어로 구현된다면, 이 기능들은 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 하나 이상의 명령 또는 코드로서 저장 또는 전송될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 한 장소에서 다른 장소로 컴퓨터 프로그램의 전달을 용이하게 하는 임의의 매체를 포함하는 통신 매체 및 컴퓨터 저장 매체를 모두 포함할 수 있다.
저장 매체는 컴퓨터에 의해 액세스 가능한 임의의 이용 가능한 매체일 수 있다. 한정이 아닌 예시로, 이러한 컴퓨터 판독 가능 매체는 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM이나 다른 광 디스크 저장소, 자기 디스크 저장소 또는 다른 자기 저장 디바이스, 또는 명령이나 데이터 구조의 형태로 원하는 프로그램 코드를 전달 또는 저장하는데 사용될 수 있으며 컴퓨터에 의해 액세스 가능한 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 또한, 임의의 접속이 컴퓨터 판독 가능 매체로 적절히 지칭될 수 있다.
소프트웨어에서 구현에서, 여기서 설명한 기술들은 여기서 설명한 기능들을 수행하는 모듈들(예를 들어, 프로시저, 함수 등)로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드들은 메모리 유닛들에 저장될 수 있으며 프로세서들에 의해 실행될 수 있다. 메모리 유닛은 프로세서 내에 구현될 수도 있고 프로세서 외부에 구현될 수 있으며, 이 경우 메모리 유닛은 공지된 바와 같이 다양한 수단에 의해 프로세서에 통신 가능하게 연결될 수 있다.
하드웨어 구현에서, 처리 유닛들은 하나 이상의 주문형 집적 회로(ASIC), 디지털 신호 프로세서(DSP), 디지털 신호 처리 디바이스(DSPD), 프로그래밍 가능 로직 디바이스(PLD), 현장 프로그래밍 가능 게이트 어레이(FPGA), 프로세서, 제어기, 마이크로컨트롤러, 마이크로프로세서, 여기서 설명한 기능들을 수행하도록 설계된 다른 전자 유닛들, 또는 이들의 조합 내에 구현될 수 있다.
상술한 것은 하나 이상의 실시예의 실례를 포함할 수 있다. 물론, 상술한 실시예들을 설명할 목적으로 컴포넌트들 또는 방법들의 가능한 모든 조합을 기술할 수 있는 것이 아니라, 당업자들은 다양한 실시예의 많은 추가 조합 및 치환이 가능함을 인식할 수 있다. 따라서 설명한 실시예들은 첨부된 청구범위의 진의 및 범위 내에 있는 모든 대안, 변형 및 개조를 포함하는 것이다.
더욱이, 상세한 설명 또는 청구범위에서 포함한다라는 용어가 사용되는 범위에 대해, 이러한 용어는 구성되는이라는 용어가 청구범위에서 과도적인 단어로 사용될 때 해석되는 것과 같이 구성되는과 비슷한 식으로 포함되는 것이다.
이상과 같이 본 발명에 따른 지하 매설물 멀티 탐지 시스템 및 그 방법은 자기 마커의 장착 유무를 구분하여 지중 관로의 존재 유무를 검출하는 장점이 있으며, 자기 마커가 없는 지중 관로는 유도 자기를 통하여 지중 관로의 특성을 측정하고 자기 마커가 장착된 지중관로는 자기 마커와 유도 자기를 동시에 사용하여 지중 관로의 특성을 측정하여 지중 관로의 특성 측정의 신뢰성을 높이는 장점이 있다.

Claims (20)

  1. 자기 발생기로 유도 자계를 공급하는 자계 공급부;
    상기 자계 공급부에서 공급된 상기 유도 자계를 외부로 방사하는 상기 자기 발생기;
    자기 마커 자계, 활성 라인 자계, 및 상기 자기 발생기에서 방사하여 반사된 유도 자계 중 적어도 어느 하나의 자계를 수신하는 자기 센서;
    상기 자기 센서에서 수신된 상기 자기 마커 자계, 상기 활성 라인 자계, 및 상기 유도 자계 중 간섭으로 수신된 상기 유도 자계 성분을 제거하는 간섭 제거부;
    상기 간섭 제거부에서 간섭 제거되어 수신된 자계 신호를 서로 분리하는 자계 분리부; 및
    상기 자계 분리부에서 분리된 자기 마커 자계, 활성 라인 자계, 및 유도 자계의 특성을 분석하는 자계 분석부;를 포함하고,
    상기 간섭 제거부는, 상기 자계 공급부에서 공급되어 상기 자기 센서를 통해 수신되는 간섭 신호에 대해 상기 자기 발생기와 상기 자기 센서의 상호 배치 조정, 아날로그 형태의 상기 간섭 신호 제거, 및 시간 영역 적응형 등화기를 이용한 상기 간섭 신호 제거 중 적어도 어느 하나를 수행하여 상기 간섭 신호를 제거 또는 캘리브레이션하는 것을 특징으로 하는 지하 매설물 멀티 탐지 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    자기 센서는, 1차원, 2차원, 및 3차원 중 적어도 어느 하나의 자기 센서를 사용하는 것을 특징으로 하는 지하 매설물 멀티 탐지 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 자기 센서는, 0[Hz]내지 1,000[MHz]의 주파수를 갖는 자계를 검출하는 것을 특징으로 하는 지하 매설물 멀티 탐지 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 자계 공급부는, 1[Hz] 내지 1,000[MHz] 내의 적어도 어느 하나의 주파수를 고정 또는 여러 주파수를 스윕하여 상기 유도 자계를 발생하는 것을 특징으로 하는 지하 매설물 멀티 탐지 시스템.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 자계 분리부는, 상기 간섭 제거부에서 간섭 제거된 상기 자계 신호를 시간 및 주파수 중 적어도 어느 하나의 특성으로 구분하여 분리하는 것을 특징으로 하는 지하 매설물 멀티 탐지 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 자계 분리부는, 아날로그 필터, 디지털 필터, IFFT, 및 IDFT 중 적어도 어느 하나를 포함한 아날로그 및 디지털 신호 처리 중 적어도 어느 하나를 사용하여 상기 자계 신호를 주파수 영역에서 서로 분리하는 것을 특징으로 하는 지하 매설물 멀티 탐지 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 자계 분리부는, 아날로그 스위치, 디지털 스위치, 및 디멀티플렉서 중 적어도 어느 하나를 포함한 아날로그 및 디지털 신호 처리 중 적어도 어느 하나를 사용하여 상기 자계 신호를 시간 영역에서 서로 분리하는 것을 특징으로 하는 지하 매설물 멀티 탐지 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 자계 공급부는, 상기 자기 발생기를 통해 관로에 유도 자계를 공급하고, 상기 자기 센서는 상기 유도 자계에 의해 유도된 유도 전류와 상기 유도 전류에 의해 발생한 유도 자계를 수신하는 것을 특징으로 하는 지하 매설물 멀티 탐지 시스템.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 자계 공급부는, 전극을 접촉하여 관로에 전류를 흐르게 하고, 상기 자기 센서는 전류에 의해 발생하는 유도 자계를 수신하는 것을 특징으로 하는 지하 매설물 멀티 탐지 시스템.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 자계 분석부는, 상기 자기 마커 자계를 측정하여, 칼만필터 및 moving average 신호 처리 후 자기 마커의 특성 또는 심도를 측정하는 것을 특징으로 하는 지하 매설물 멀티 탐지 시스템.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 자계 분석부는, 상기 활성 라인 자계를 측정하여, 칼만필터 및 moving average 신호 처리 후 활성라인의 특성 또는 심도를 측정하는 것을 특징으로 하는 지하 매설물 멀티 탐지 시스템.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 자계 분석부는, 상기 활성 라인 자계의 주파수 특성을 측정하여 활성 라인의 파형 왜곡을 분석하는 것을 특징으로 하는 지하 매설물 멀티 탐지 시스템.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 자계 분석부는, 상기 유도 자계를 측정하여, 칼만필터 및 moving average 신호 처리 후 관로의 특성 또는 심도를 측정하는 것을 특징으로 하는 지하 매설물 멀티 탐지 시스템.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 자계 분석부는, 상기 유도 자계를 측정하여 자기 마커, 활성 라인, 및 관로 중 어느 하나의 지연 시간을 분석하여 심도를 측정하는 것을 특징으로 하는 지하 매설물 멀티 탐지 시스템.
  16. 자기 센서에 수신되는 지자계의 영향을 캘리브레이션하는 지자계 캘리브레이션 단계;
    상기 자기 센서에서 자기 마커의 자기 마커 자계를 검출하는 자기 마커 자계 검출 단계;
    상기 자기 마커 자계 검출 단계에서 상기 자기 마커 자계가 검출될 경우 자기 발생기에서 상기 자기 마커를 향하여 유도 자계를 공급하는 유도 자계 공급 단계;
    상기 유도 자계 공급 단계에서 공급된 상기 유도 자계에 의해 상기 자기 마커에서 유도된 유도 자계를 상기 자기 센서에서 검출하는 자기 마커 유도 자계 검출 단계;
    상기 자기 마커 유도 자계 검출 단계에서 상기 자기 마커에서 유도된 유도 자계가 검출될 경우 상기 자기 마커에서 유도된 상기 유도 자계의 특성을 토대로 상기 자기 마커의 심도를 측정하는 자기 마커 유도 자계 심도 측정 단계;
    상기 자기 마커 유도 자계 검출 단계에서 상기 자기 마커에서 유도된 상기 유도 자계가 검출되지 않을 경우 상기 자기 발생기에서 공급하고 있는 상기 유도 자계의 공급을 중단하는 유도 자계 공급 중단 단계; 및
    상기 자기 마커의 자계의 특성을 토대로 상기 자기 마커의 심도를 측정하는 자기 마커 자계 심도 측정 단계;를 포함하는 지하 매설물 멀티 탐지 방법.
  17. 자기 센서에 수신되는 지자계의 영향을 캘리브레이션하는 지자계 캘리브레이션 단계;
    상기 자기 센서에서 활성 라인 자계를 검출하는 활성 라인 자계 검출 단계;
    상기 활성 라인 자계 검출 단계에서 상기 활성 라인 자계가 검출될 경우 활성 라인의 특성을 분석하는 활성 라인 특성 분석 단계;
    자기 발생기에서 상기 활성 라인을 향하여 유도 자계를 공급하는 유도 자계 공급 단계;
    상기 유도 자계 공급 단계에서 공급된 상기 유도 자계에 의해 상기 활성 라인에서 유도된 유도 자계를 상기 자기 센서에서 검출하는 활성 라인 유도 자계 검출 단계;
    상기 활성 라인 유도 자계 검출 단계에서 상기 활성 라인에서 유도된 유도 자계가 검출될 경우 상기 활성 라인에서 유도된 상기 유도 자계의 특성을 토대로 상기 활성 라인의 심도를 측정하는 활성 라인 유도 자계 심도 측정 단계;
    상기 활성 라인 유도 자계 검출 단계에서 상기 활성 라인에서 유도된 상기 유도 자계가 검출되지 않을 경우 상기 자기 발생기에서 공급하고 있는 상기 유도 자계의 공급을 중단하는 유도 자계 공급 중단 단계; 및
    검출된 상기 유도 자계의 특성을 토대로 상기 활성 라인의 심도를 측정하는 활성 라인 자계 심도 측정 단계;를 포함하는 지하 매설물 멀티 탐지 방법.
  18. 자기 센서에 수신되는 지자계의 영향을 캘리브레이션하는 지자계 캘리브레이션 단계;
    상기 자기 센서에서 자기 마커의 자기 마커 자계를 검출하는 자기 마커 자계 검출 단계;
    상기 자기 마커 자계 검출 단계에서 상기 자기 마커 자계가 검출되지 않을 경우 자기 발생기에서 관로를 향하여 유도 자계를 공급하는 유도 자계 공급 단계;
    상기 유도 자계 공급 단계에서 공급된 상기 유도 자계에 의해 관로에서 유도된 유도 자계를 상기 자기 센서에서 검출하는 유도 자계 검출 단계; 및
    상기 유도 자계 검출 단계에서 상기 관로에서 유도된 상기 유도 자계가 검출될 경우 상기 관로에서 유도된 상기 유도 자계의 특성을 토대로 관로의 심도를 측정하는 유도 자계 심도 측정 단계;를 포함하는 지하 매설물 멀티 탐지 방법.
  19. 제 16항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 있어서,
    심도의 측정은,
    상기 자기 센서에서 검출된 자계가 시간 및 주파수 영역에서 분리되어 자기 마커 자계, 활성 라인 자계, 및 유도 자계를 분리하고 칼만필터 및 moving average 신호 처리 후 수행하는 것을 특징으로 하는 지하 매설물 멀티 탐지 방법.
  20. 제 16항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 있어서,
    심도의 측정은,
    자기 마커 자계, 활성 라인 자계, 및 유도 자계의 수신 세기, 위치에 따른 자계 분포, 및 지연 시간 분석 중 적어도 어느 하나를 사용하여 심도를 측정하는 것을 특징으로 하는 지하 매설물 멀티 탐지 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101987606B1 (ko) * 2018-12-28 2019-06-10 경북대학교 산학협력단 파이프라인 상태 탐지 시스템

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030004610A (ko) * 2001-07-05 2003-01-15 (주) 이우티이씨 매설물정보마커를 이용한 매설물정보 관리시스템

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Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
김윤명, "주파수 분석이 가능하고 자계 프로브가 내장된 광대역 자계 측정 장치 개발", 2013년 산학연협력 기술개발사업, 단국대학교, 2014.5.19. *
김윤명, "주파수 분석이 가능하고 자계 프로브가 내장된 광대역 자계 측정 장치 개발", 2013년 산학연협력 기술개발사업, 단국대학교, 2014.5.19.*

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