KR101556284B1 - Gps를 기반으로 한 지하시설물의 측량시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 GPS를 기반으로 한 지하시설물의 측량시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지중에 설치된 하수관과 같은 지하시설물의 설치위치를 정확하게 측지측량하고, 그 측지정보를 수집하여 지하시설물의 정보를 갱신함으로써 관리의 효율성을 달성할 수 있도록 개선된 GPS를 기반으로 한 지하시설물의 측량시스템에 관한 것으로써 저렴한 비용으로 하수관과 같은 지하시설물의 측지측량 정보를 획득하며 갱신할 수 있고, 위치정보를 정확하게 확인할 수 있어 관리효율을 증대시키는 효과를 얻을 수 있다.

Description

GPS를 기반으로 한 지하시설물의 측량시스템{SYSTEM FOR MEASURING UNDERGROUND CONSTRUCTION BASED ON GPS}

본 발명은 지하시설물 측량 기술 분야 중에서 GPS를 기반으로 하여 지하시설물을 측량하는 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지중에 설치된 하수관과 같은 지하시설물의 설치위치, 크기를 정확하게 측지측량하고, 측지측량하여 확보된 정보를 수집하여 지하시설물의 정보를 갱신 관리함으로써 관리의 효율성과 지하시설물 정보의 정확성을 높이고 신뢰성이 개선된 GPS를 기반으로 한 지하시설물의 측량시스템에 관한 것이다.

상수도관, 하수도관, 가스관, 통신관, 송유관 등과 같이 지중(지하)에 매설되는 시설물(구조물)들은 한번 매설되면 그 위치가 변경되지 않는 특징과 함께 최초 매설시에 그 설치된 위치를 파악, 기록해두지 않으면 사후 관리가 곤란하다는 특징이 있다.

따라서 지중에 매설되는 시설물들은 매설시에 지중시설도 또는 지중설치도 또는 지하시설물 위치도를 작성해야만 된다.

그러나, 오래전에 제작된 지하매설물(지하시설물, 지하구조물)의 시설위치 관리용 지하시설물 수치지도들은 정확성에 있어서 신뢰성이 떨어지는 문제가 있다.

특히, 하수관의 경우 도심지의 지하에 광범위하게 설치되어 있지만 측량작업을 거치지 않고 시공된 것들이 많아 정확한 위치 파악이 되지 않고 있으며, 시설의 유무조차 파악되지 않는 것들도 있다.

이에 따라, 근래에는 중앙정부차원과 지방정부차원에서 하수관의 정확한 위치파악을 위해 지하매설도(지하시설도)를 작성하고 있다.

이는 도시환경과 밀접한 관계가 있는 것으로 특히, 우기에 우수가 원활히 배수되도록 하는데 매우 중요한 요인이 되기도 한다.

그러나 이미 설치된 하수관의 정확한 위치, 규모 등을 파악하기가 그리 용이하지가 않은 것이 현실이다.

특히, 지름이 작은 원형 하수관의 경우 사람이 직접 들어갈 수 없으므로 하수관의 정확한 위치, 설치된 깊이, 규모, 파손과 노후 상태를 파악하기 어려웠다.

최근 들어 지상에서 지하구조물을 측정할 수 있는 장비가 개발되어 이를 활용하고 있으나, 이러한 장비의 가격이 비교적 고가이고 그 수량도 많지 않아 도심지 등에서 제한적으로 사용되었다.

그럼에도 불구하고 도심지를 중심으로 하는 하수관의 측지 정보 수집에는 한계가 있는 것이 현실이다.

이러한 문제를 일부 개선하기 위한 종래기술로 대한민국 특허 등록번호 제10-1124249호(2012.02.29.) "지피에스를 기반으로 한 지중매설물의 측지정보 수집시스템"이 개시된 바 있다.

그러나 종래기술에 의한 등록특허의 경우 하수관 내벽면을 타고 구름 이동하는 구형롤러가 하수관 내벽면에 고착된 이물질 등에 의하여 걸림되거나 간섭되어 주행안정성이 떨어지고, 주행 불량이 발생되어 심각한 측지 오류 현상이 초래되는 문제가 있다.

뿐만 아니라, 구형롤러를 고정하는 브라켓이 단일 방향으로만 고정된 상태이기 때문에 구형롤러의 회전방향이 한 방향으로 결정되어 있어 유동성이 떨어지고 상술한 문제에 봉착할 경우 강한 하중이 작용하면서 브라켓이 파손되어 주행 불량이 야기되는 문제도 초래된다.

대한민국 특허 등록번호 제10-1124249호(2012.02.29.) "지피에스를 기반으로 한 지중매설물의 측지정보 수집시스템"

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 저렴한 비용으로도 지하의 하수관을 신속하게 측량하여 하수관의 측지정보를 수집할 수 있고, 또한 간단한 방법으로 하수관의 정 중앙 위치를 파악할 수 있도록 하여 수집된 정보의 신뢰성을 높이며, 하수관 내벽면에 부착된 이물질이 존재하더라도 브라켓의 파손 없이 구형롤러가 원활하게 회전하여 주행할 수 있도록 개선된 GPS를 기반으로 한 지하시설물의 측량시스템을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 개방된 맨홀(10) 상단에 설치되는 거치대(110)의 상단에 설치되는 지피에스위치측정기(100)와; 상기 거치대(110)의 하단에서 맨홀(10)의 내부의 하수관(20)의 중심선까지 연장되는 지지대(210)의 하단에 설치되는 위치추적기(200)와; 맨홀(10)과 연결된 하수관(20)을 따라 이동되는 무인견인차량(400)과; 상기 무인견인차량(400)에 의해 견인되는 트레일러(500)와; 상기 트레일러(500)의 후방에 설치되어 위치추적기(200)를 향해 위치신호를 발신하는 위치발신기(600)와; 상기 위치추적기(200)에서 수집된 위치발신기(600)의 위치정보와 상기 지피에스위치측정기(100)에서 확인된 지피에스 위치정보가 저장되는 메모리(300)가; 포함되고, 상기 무인견인차량(400)은 측면의 양측 전방과 후방에 바퀴(411)가 구비된 본체(410)와, 본체(410)의 전방에 설치되어 본체(410) 전방의 하수관(20)을 향해 빛을 조사하는 등기구(420)와, 본체(410)의 전방에 설치되어 본체(410) 전방의 하수관(20)을 촬영하는 카메라(430)와, 본체(410)의 후방에 설치되어 트레일러(500)를 견인하는 견인장치(450)가 포함되어 구성되고, 상기 트레일러(500)는 상기 무인견인차량(400)의 견인장치(450)에 의해 견인되는 하우징(510)과, 상기 하우징(510)의 중심에서 전후방향으로 평행하게 관통되게 설치되고 하우징(510) 내부에는 종동기어(521)가 구비된 회전축(520)과, 하우징(510)의 내부에서 상기 회전축(520)의 종동기어(521)와 치합되는 구동기어(531)가 구비되어 회전축(520)에 정/역방향의 회전력을 제공하는 회전모터(530)와, 상기 하우징(510)의 외부로 노출된 회전축(520)의 전방과 후방의 단부에 순차적으로 3개씩 설치되는 피니언기어(550)와, 상기 피니언기어(550)의 외부에 치합되는 랙기어(561)가 측면에 구비되고 단부에는 구형롤러(562)가 구비되면 회전축(520)을 중심으로 수직방향과 양측 하부방향으로 120도 간격으로 하우징(510)의 전방과 후방에 3개씩 설치되는 확장암(560)이 포함되어 구성되고, 상기 위치발신기(600)는 상기 하우징(510)의 후단부에서 하우징(510)의 후방 중앙으로 연장되는 브라켓(610)에 설치되어 상기 하우징(510)의 중앙으로부터 연장되는 후방에 설치되며, 상기 확장암(560)은 상기 피니언기어(550)의 회동에 의해 단부에 구비된 구형롤러(562)가 하수관(20)의 내주면에 밀착 또는 분리되고, 상기 확장암(560)의 구형롤러(562)들이 하수관(20)의 내주면에 밀착되면 상기 위치발신기(600)는 하수관(20)의 내주면 중심에 위치되며, 상기 확장암(560)은 하우징(510)의 전방과 후방에 구비된 가이드부(570)에 의해 회전축(520)을 중심으로 정해진 방향으로 이동되고, 상기 가이드부(570)는 하우징(510)의 전방과 후방으로 회전축(520)과 평행한 방향으로 돌출되게 구비되는 고정봉(571)과, 상기 확장암(560)의 측면에 확장암(560)의 길이방향으로 양측에 한 쌍이 구비되는 가이드핀(575)과, 상기 고정봉(571)에 끼워져 고정되되 피니언기어(550) 및 확장암(560)이 사이에 설치되고 상기 가이드핀(575)을 상기 확장암(560)의 이동방향으로 안내하는 가이드공(573)이 형성된 판형링(572)으로 구성되고; 상기 확장암(560)의 일단에는 유동홈(810)이 더 형성되며; 상기 유동홈(810) 속에는 탄성스프링(820)이 삽입되고; 상기 유동홈(810)이 형성된 확장암(560)의 선단은 일부 절삭되어 나사산을 갖는 체결단부(830)를 구성하며; 상기 유동홈(810)에는 제1로드(840)가 삽입되는데, 상기 제1로드(840)의 일단은 상기 탄성스프링(820)과 탄성접지되고, 타단에는 제2로드(850)가 분리가능하게 나사체결되고; 상기 제2로드(850)의 후단 둘레에는 걸림턱(860)이 플랜지 형태로 돌출되어 상기 제2로드(850)가 유동홈(810) 속으로 완전히 들어가지 못하도록 제한함과 동시에 그 뒤에 체결되는 고정환(870)에 형성된 턱부(872)에 걸려 외부로도 이탈되지 못하도록 구성되며; 상기 제2로드(850)의 후단에는 고정구(880)가 나사체결되는데, 상기 고정구(880)는 상기 고정환(870)을 관통하여 설치되고; 상기 고정구(880)에는 '∪' 형상의 고정편(890)이 일체로 고정되는데, 상기 고정편(890)은 일정길이를 가지며, 절곡된 양단은 서로 마주보는 방향을 향해 오목하게 요입형성된 구조를 갖고; 상기 고정편(890)의 길이 양단 중앙에는 'ㄴ' 형상으로 절곡된 스토퍼(892)가 일체로 형성되며; 상기 고정편(890)의 개방된 상부에는 'M'자 형상으로 절곡된 일정길이를 갖는 안내편(900)이 덮어지되, 상기 안내편(900)의 절곡된 양단면에는 길이방향으로 간격을 두고 구멍이 다수 형성되고; 상기 구멍에는 구름볼(Bal)이 각각 끼워지며; 상기 안내편(900)의 상부에는 '∩'형상을 갖고 양단이 하방향으로 절곡된 커버편(910)이 씌워지되, 상기 커버편(910)의 절곡된 양단면에는 상기 고정편(890)과 반대방향으로 볼록한 홈이 형성되어 상기 구름볼(Bal)을 완전히 감싸 상기 구름볼(Bal)이 빠져 나가지 않도록 구성되고; 상기 커버편(910)의 폭 일부는 볼록하게 곡률가공되며; 길이 중앙부에는 볼구멍(912)이 천공되고; 상기 볼구멍(912)에는 상기 구형롤러(562)가 삽입되며; 상기 커버편(910)의 안쪽은 볼커버(914)로 고정하여 상기 구형롤러(562)가 이탈되지 않게 구성된 것을 특징으로 하는 GPS를 기반으로 한 지하시설물의 측량시스템을 제공한다.

본 발명의 구성에 의하면 저렴한 비용으로 하수관과 같은 지하시설물(지하구조물)의 측지측량 정보를 획득하고 갱신할 수 있으며, 위치정보를 정확하게 확인할 수 있어 지하시설물의 관리효율을 크게 증대시키는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 구성에 의하면 하수관 내벽에 이물질이 부착되어 있어도 브라켓의 파손 없이 구형롤러가 원활하게 회전하여 주행의 안정성을 확보할 수 있는 장점이 있다.

도 1 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 지피에스를 기반으로 한 지하시설물의 측량시스템이 하수관에 설치되어 측지정보를 수집하는 상태 설명도,
도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 지피에스를 기반으로 한 지하시설물의 측량시스템을 구성하는 트레일러 외관 사시도,
도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 지피에스를 기반으로 한 지하시설물의 측량시스템을 구성하는 트레일러 부분 분해 사시도,
도 4 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 지피에스를 기반으로 한 지하시설물의 측량시스템을 구성하는 트레일러 부분 단면도,
도 5 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 지피에스를 기반으로 한 지하시설물의 측량시스템이 하수관에 설치되어 사용되는 상태 정면 도시도,
도 6 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 지피에스를 기반으로 한 지하시설물의 측량시스템이 하수관 내부에서 주행하는 상태 설명 도시도,
도 7 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 지피에스를 기반으로 한 지하시설물의 측량시스템을 구성하는 트레일러 확장암이 축소된 상태 설명 도시도,
도 8 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 지피에스를 기반으로 한 지하시설물의 측량시스템을 구성하는 트레일러 확장암이 확장된 상태 설명 도시도,
그리고
도 9 는 본 발명의 추가 일 실시 예에 의한 것으로 지피에스를 기반으로 한 지하시설물의 측량시스템을 구성하는 트레일러 확장암을 설명하는 요부 확대도와 조립 상태 도시도 이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이고, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 후술되는 선등록특허 제1124249호를 그대로 이용한다. 때문에, 이하 설명되는 장치 구성상 특징들은 모두 등록특허 제1124249호에 기재된 사항들이다.

다만, 본 발명은 상기 등록특허 제1124249호에 개시된 구성들 중 구형롤러가 설치되는 부분의 길이 조절이 가능하게 하고, 구형롤러를 파지하는 고정브라켓을 360°회전될 수 있고 유동성이 크도록 구성하여 하수관 내벽면에 이물질이 부착되어 있더라도 원활하게 구름 운동할 수 있도록 개선한 부분이 가장 핵심적인 구성상 특징을 이룬다.

따라서, 이하 설명되는 장치 구성과 특징 및 작동관계는 상기 등록특허 제1124249호의 내용을 그대로 인용하기로 하며, 후단부에서 본 발명의 주된 특징과 관련된 구성에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 시스템은 하수관(20)이 매설된 위치의 정확한 측지정보를 수집하기 위한 것으로서, 기준좌표를 설정하기 위한 지피에스위치측정기(100)와 위치추적기(200)가 구비된다.

먼저, 지피에스위치측정기(100)는 하수관(20)의 상부에 설치되는 것으로서, 하수관(20)과 연결된 맨홀(10)의 상부에 설치되는 거치대(110)에 체결되어 하수관(20) 일측의 맨홀(10) 상단의 중앙에 설치된다. 따라서 지피에스위치측정기(100)에서 인식된 좌표값이 본 수집시스템의 기준좌표값이 되고, x,y,z로 표시되는 기준좌표값은 메모리의 할당된 영역에 저장된다.

지피에스위치측정기(100)의 하부에는 맨홀(10) 상부에서 하수관(20)의 중심선에 근접하는 길이의 지지대(210)가 설치된다. 이때, 지지대(210)는 지피에스위치측정기(100)에 직접 설치되기보다는 거치대(110)에 설치되는 것이 바람직하다.

상기 지지대(210)의 하단에는 위치추적기(200)가 구비된다. 위치추적기(200)는 상기 원형하수관(20)의 중심선의 연장선상에 설치되는 것이 바람직하고, 상기 메모리(300)와 신호교환되도록 구성된다.

상기에서 지피에스위치측정기(100)와 위치추적기(200)의 이격된 거리도 메모리(300)에 함께 저장된다.

상기와 같이 구성된 지피에스위치측정기(100)와 위치추적기(200) 및 메모리(300)는 본 발명을 설명하기 위해 먼저 설명되었지만, 실제로는 무인견인차량(400)과 트레일러(500)가 하수관(20)에 설치된 뒤 설치된다.

도 1, 도 5, 도 6을 참조하여 무인견인차량(400)과 트레일러(500)를 설명하면, 무인견인차량(400)은 원형의 단면인 하수관(20)을 따라 이동하기 용이하도록 하수관(20)의 지름보다 작은 단면을 가진 본체(410)가 구비된다.

상기 본체(410)에는 양측 측면의 전방과 후방에 바퀴(411)가 구비된다. 이때, 사용되는 바퀴(411)는 하수관(20)의 원형단면에 대응하기 용이하게 반구형의 바퀴(411)가 사용되는 것이 바람직하다.

본체(410)의 전방 상부에는 하수관(20)의 형상을 감시할 수 있는 카메라(430)와 카메라(430)를 통해 하수관(20)의 내부를 감시하는데 사용되는 빛을 발산하는 등기구(420)가 설치된다. 이때 카메라(430)는 하수관(20)의 외부에서 작업자가 하수관(20)의 내부를 식별할 수 있을 정도의 이미지를 촬영할 수 있는 정도의 해상도를 가진 것이 사용되는 것이 바람직하고, 등기구(420)도 카메라(430)에서 촬영된 이미지가 작업자가 인식할 수 있을 정도로 촬영될 수 있는 빛을 조사할 수 있는 정도이면 충분하며, 이러한 카메라(430)와 등기구(420)는 본체(410) 전방에 구비되는 브라켓(440)에 함께 설치된다.

상기와 같이 구성된 무인견인차량(400)은 하수관(20)의 외부에 마련된 조종기(미도시됨)에 의해 작동된다.

무인견인차량(400)의 후방에는 트레일러(500)를 견인하기 위한 견인장치(450)가 구비되고, 상기 견인장치(450)는 무인견인차량(400)의 후방에 구비되는 견인뭉치(451)와 상기 견인뭉치(451)에 결합되는 견인봉(455)으로 구성되며, 견인뭉치(451)는 본체(410)에 평면상에서 회동가능하게 설치되고 상하방향으로는 장공(452)이 형성된다.

견인봉(455)은 견인뭉치(451)의 장공(452)에 일측이 끼워진 뒤 견인뭉치(451)의 전방방향에서 나사가 끼워지고, 타측은 후술될 트레일러(500)의 하우징(510)에 고정된다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 상기 트레일러(500)는 상기 무인견인차량(400)에 의해 견인되는 것으로서, 하우징(510)과 회전축(520)과 피니언기어(550)와 확장암(560) 등을 주요 구성으로 한다.

하우징(510)은 내부의 구성품이 하수관(20)의 하수에 의해 손상되는 것이 방지되게 소정의 공간이 형성된 원형단면의 관형상의 함으로 제작되고, 전면의 하부에는 상기 설명된 견인봉(455)이 결합되며 내부에서 외부로 관통되게 회전축(520)이 구비된다.

상기 회전축(520)은 하우징(510)의 내부 중심에서 하우징(510)의 전방과 후방으로 평행하게 관통되게 설치되고, 하우징(510)의 내부에 종동기어(521)가 설치된다. 이러한 회전축(520)에는 종동기어(521)와 치합되는 구동기어(531)가 연결되고, 구동기어(531)는 하우징(510) 내부의 회전모터(530)의 모터축에 결합된다. 상기 회전모터(530)는 정/역회전 되어 구동기어(531)와 종동기어(521)를 통해 회전축(520)을 정/역방향으로 회전시킨다. 즉, 회전모터(530)의 회전력은 구동기어(531)와 종동기어(521)에 의해 회전축(520)에 전달되는 구조이다.

하우징(510)의 외부로 노출된 회전축(520)의 전방과 후방의 단부에는 피니언기어(550)가 설치되고, 피니언기어(550)는 하우징(510)을 중심으로 전방과 후방에 각각 3개씩 순차적으로 설치된다.

상기 피니언기어(550)에는 각각 확장암(560)이 구비된다. 상기 확장암(560)은 상기 피니언기어(550)와 치합되는 랙기어(561)가 측면에 형성되고 단부에는 구형롤러(562)가 구비된다. 이와 같이 구성된 확장암(560)들은 피니언기어(550)와 마찬가지로 하우징(510)을 기준으로 전방에 3 개 후방에 3 개가 구비된다. 이때 확장암(560)은 전방과 후방에 동일하게 설치되고, 회전축(520)을 중심으로 수직방향에 1 개가 설치되고 수직방향을 중심으로 양측의 120도 회전된 하부에 2 개가 설치된다.

이러한 확장암(560)은 가이드부(570)에 의해 회전축(520)을 중심으로 정해진 방향인 수직방향과 양측의 120도 방향으로 이동되는 구조이고, 상기 가이드부(570)는 가이드핀(575)과 판형링(572)에 의해 구성된다.

상기에서 가이드핀(575)은 각각의 확장암(560) 측면에 구비되는 것으로서, 확장암(560)이 이동되는 길이방향으로 확장암(560)의 측면 양측에 각각 한 쌍씩 구비된다. 판형링(572)은 상기 회전축(520)이 관통되는 중공부(574)가 형성된 원형의 판으로서, 평면에는 상기 확장암(560)의 가이드핀(575)이 확장암(560)의 길이방향을 따라 안내될 수 있게 가이드공(573)이 형성된다. 이러한 판형링(572)은 한 쌍이 상기 확장암(560)의 양측에 설치되며 상기 확장암(560)이 길이방향을 따라 이동되게 안내하는 기능을 한다.

이러한 판형링(572)은 상기 하우징(510)의 양측으로 돌출되게 구비되는 고정봉(571)에 순차적으로 설치되는 것으로서, 내부에 하나의 판형링(572)이 설치된 뒤 피니언기어(550)와 확장암(560)이 설치되고 다른 하나의 판형링(572)이 설치되는 구조이고, 총 3개의 피니언기어(550)와 확장암(560)에 각각 순차적으로 설치된다.

상기 트레일러(500)의 후방에는 위치발신기(600)가 구비되고, 상기 위치발신기(600)는 상기 위치추적기(200)에 자신의 위치를 식별할 수 있는 신호를 발산하는 장치이다.

이러한 위치발신기(600)는 하우징(510)의 배면 하단부에서 후방으로 연장된 뒤 다시 하우징(510)의 중앙을 향해 절곡된 브라켓(610)에 의해 설치된다.

이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 수집시스템의 작동을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1과 도 6 내지 도 8을 참조하여 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 수집시스템이 설치되는 과정을 설명하면, 측지정보를 수집하고자 하는 하수관(20)의 맨홀(10)을 개방한 뒤 맨홀(10)을 통해 무인견인차량(400)을 하수관(20)으로 내려보낸다.

무인견인차량(400)이 하수관(20)에 내려진 뒤 하수관(20)과 평행을 이루게 설치되면, 다시 맨홀(10)을 통해 트레일러(500)를 내려보낸다. 이때, 트레일러(500)의 확장암(560)은 구형롤러(562)가 하우징(510)에 최대한 근접하게 되는 것이 바람직하다. 이는 하우징(510) 내부의 회전모터(530)의 조작으로 가능한 것으로서, 회전모터(530)를 작동시켜 회전축(520)을 회전시키면 회전축(520)에 연결된 피니언기어(550)가 회전되고 확장암(560)은 피니언기어(550)에 의해 이동되어 구형롤러(562)가 하우징(510)에 근접하게 이동된다.

이와 같이 구형롤러(562)가 하우징(510)에 근접하게 이동되면 트레일러(500)의 외경이 좁아져서 맨홀(10)을 통해 하수관(20)으로 이동시키기 용이 해지므로 하수관(20)과 평행으로 이동시키기 편리하다. 무인견인차량(400)과 트레일러(500)는 하수관(20)의 내부로 내려진 뒤 견인장치(450)에 의해 일체가 된다.

이후 거치대(110)가 맨홀(10) 상부에 설치되고, 위치추적기(200)가 하단부에 설치된 지지대(210)가 거치대(110)의 중앙 하단에 설치되며, 지피에스위치측정기(100)가 거치대의 중앙 상단에 설치되고, 지피에스위치측정기(100)의 주변에는 메모리(300)가 설치된다. 이때, 지피에스위치측정기(100)와 위치추적기(200)는 메모리(300)와 신호교환되게 설치되고, 메모리(300)에는 지피에스위치측정기(100)와 위치추적기(200)의 이격된 거리가 저장되며, 상기 이격된 거리는 지지대(210)의 길이를 기준으로 산정하면 된다.

상기와 같이 모든 장치의 설치가 완료되면 작업자는 맨홀(10)의 주변에서 조종기(미도시됨)를 이용해 트레일러(500)의 회전모터(530)를 가동시킨다. 이때 회전모터(530)의 회전방향을 시계방향으로 회전시켜 확장암(560)의 구형롤러(562)가 하수관(20)의 내주면을 향해 이동되게 한다.

상기 회전모터(530)가 회전되면 구동기어(531)와 종동기어(521)에 의해 회전모터(530)의 회전력이 회전축(520)에 전달되고, 회전축(520)이 회전되면 하우징(510)의 전방과 후방에 설치된 6개의 피니언기어(550)가 회전된다.

이때 피니언기어(550)들은 모두 같은 방향으로 회전되므로 피니언기어(550)에 치합되어 있는 확장암(560)도 가이드부(570)에 의해 안내되어 모두가 하수관(20)의 내주면 방향으로 확장되고, 각 방향으로 확장되던 확장암(560)은 세 방향에서 구형롤러(562)가 하수관(20)의 내주면에 접촉되면 더 이상 확장되지 못하고 정지하게 된다.

상기에서 확장암(560)이 최대한 펼쳐지게 되면 트레일러(500)의 후방에 설치된 위치발신기(600)는 항상 하수관(20)의 중앙인 중심선상에 위치하게 된다.

상기와 같이 확장암(560)의 확장이 정지되고 위치발신기(600)가 하수관(20)의 중앙에 위치되면 작업자는 등기구(420)와 카메라(430)를 작동시켜 하수관(20) 내부를 관찰하면서 서서히 무인견인차량(400)을 하수관(20) 내부로 이동시킨다.

무인견인차량(400)이 하수관(20)을 따라 이동되면 무인견인차량(400)에 의해 견인되는 트레일러(500)도 무인견인차량(400)과 함께 하수관(20)을 따라 이동되고, 트레일러(500)에 부착된 위치발신기(600)에서는 이동되는 동안 계속해서 위치신호가 발신된다.

상기와 같이 위치발신기(600)가 하수관(20)의 중앙을 따라 이동되면서 발산되는 위치신호는 맨홀(10)의 내부에 설치된 위치추적기(200)에 의해 수집되어 좌표화 되고, 상기 수집된 위치발신기(600)의 좌표값은 메모리(300)에 저장된다.

상기와 같이 메모리(300)에 저장된 지피에스위치측정기(100)의 기준좌표값과 지피에스위치측정기(100)와 위치추적기(200)의 이격된 거리값 및 위치추적기(200)를 기준으로 측정된 위치발신기(600)의 좌표값들은 연산처리되어 측지정보로 활용될 수 있는 데이터화작업을 거치게 되고, 이는 국토지리정보원과 같은 기관으로 보내져서 도심지의 하수관(10)의 정보를 수록한 수치지도의 측지정보로 활용된다.

본 발명에 따른 추가 실시예는 상술한 구성을 그대로 포함하면서 도 9와 같이, 확장암(560)의 단부에 고정되는 구형롤러(562)의 길이 조절 및 탄성 완충, 그리고 360°회전자재 기능을 더 구비함으로써 관 내벽면에 이물질이 고착되어 있더라도 구형롤러(562)가 원활하게 굴러 갈 수 있도록 하고, 하중 집중에 의해 구형롤러(562)를 고정하고 있는 확장암(560)의 단부가 파손되지 않도록 구성된다.

즉, 도 9에 도시된 바와 같이, 확장암(560)의 단부에는 유동홈(810)이 요입 형성된다.

그리고, 상기 유동홈(810) 속에는 탄성스프링(820)이 삽입된다.

아울러, 상기 유동홈(810)이 형성된 확장암(560)의 선단은 일부 절삭되어 나사산을 갖는 체결단부(830)를 구성한다.

또한, 상기 유동홈(810)에는 제1로드(840)가 삽입되는데, 상기 제1로드(840)의 일단은 상기 탄성스프링(820)과 탄성접지되고, 타단에는 제2로드(850)가 분리가능하게 나사체결된다.

특히, 상기 제2로드(850)의 후단 둘레에는 걸림턱(860)이 플랜지 형태로 돌출되어 상기 제2로드(850)가 유동홈(810) 속으로 완전히 들어가지 못하도록 제한함과 동시에 그 뒤에 체결되는 고정환(870)에 형성된 턱부(872)에 걸려 외부로도 이탈되지 못하도록 구성된다.

여기에서, 상기 고정환(870)은 내경에 나사산이 형성되어 있어 상기 체결단부(830)에 나사체결된다.

한편, 상기 제2로드(850)의 후단에는 고정구(880)가 나사체결되는데, 상기 고정구(880)는 상기 고정환(870)을 관통하여 설치되며, 상기 탄성스프링(820)의 탄성력에 의해 상기 고정구(880)는 유동홈(810)의 길이방향으로 탄성완충 가능하게 된다.

아울러, 상기 고정구(880)에는 '∪' 형상의 고정편(890)이 일체로 고정되는데, 상기 고정편(890)는 일정길이를 가지며, 절곡된 양단은 서로 마주보는 방향, 즉 안쪽을 향해 오목하게 요입형성된 구조를 갖는다.

뿐만 아니라, 상기 고정편(890)의 길이 양단 중앙에는 'ㄴ' 형상으로 절곡된 스토퍼(892)가 일체로 형성되어 있어 후술되는 안내편(900) 및 커버편(910)이 일정 폭 내에서만 좌우 이동할 수 있도록 유동폭을 제한한다.

특히, 상기 안내편(900)은 대략 'M'자 형상으로 절곡된 일정길이를 갖는 편상의 부재로서, 절곡된 양단면에는 도면에 잘 나타나 있지 않지만 길이방향으로 간격을 두고 구멍(도면번호 생략)이 다수 형성되고, 상기 구멍에는 구름볼(Bal)이 각각 끼워지며, 상기 구름볼(Bal)은 탄성조립되는 커버편(910)에 의해 분리 이탈되지 않고 구름접촉되면서 상기 고정편(890)에 대해 상기 안내편(900) 또는 커버편(910)이 유동할 때 일종의 베어링 기능을 수행하게 된다.

다만, 설명을 위해 도면을 약간 개략화시킨 것으로서, 구름볼(Bal)이 쉽게 빠지지 않도록 곡률을 더 깊게 형성함이 바람직하다.

그리고, 상기 커버편(910)은 '∩'형상을 갖고 절곡된 양단면에 상기 고정편(890)과 반대방향으로, 즉 바깥방향으로 볼록한 홈이 형성되어 상기 구름볼(Bal)을 완전히 감싸 구름볼(Bal)이 빠져 나가지 않도록 구성된다.

이때, 조립은 고정편(890) 상에 안내편(900)을 눌러 끼운 후 다시 그 위에 커버편(910)을 눌러 끼우는 형태가 된다. 그러면, 절곡단이 탄성변형되면서 딸깍하고 끼워지면 3단으로 서로 얽혀 있기 때문에 쉽게 분리되지 않고 견고한 조립상태를 유지할 수 있게 된다.

특히, 상기 커버편(910)의 폭 일부는 볼록하게 곡률가공되며, 길이 중앙부에는 볼구멍(912)이 천공되고, 볼구멍(912)에는 구형롤러(562)가 삽입된다.

이 경우, 상기 구형롤러(562)는 상기 커버편(910)을 끼우기 전에 안에서 밖으로 구형롤러(562)를 끼운다.

그러면, 구형롤러(562)(사실상 ball 임)는 밖으로 이탈하지 못한 채 볼구멍(912)에 갇힌 상태가 되고, 안쪽은 볼커버(914)로 마감한다.

여기에서, 도시상 상기 구형롤러(562)가 하나만 있는 예를 도시 설명하고 있으나, 길이가 충분하다면 다수의 구형롤러(562)를 설치할 수도 있음은 물론이다.

이에 따라, 상기 고정구(880)는 구형롤러(562)가 360°자유자재로 구를 수 있기 때문에 이동하는데 제약이 없고, 또한 고착물질이 있는 구간을 주행하더라도 탄성스프링(820)에 의해 길이방향으로 완충유동되기 때문에 전혀 문제없이 원활하게 주행할 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 변형예는 구형롤러(562)가 자유롭게 회전할 수 있으므로 유동성이 좋아 내벽 고착물과의 간섭시 회피가 쉽고, 또한 간섭이 이루어지더라도 탄성스프링(880)에 의해 탄성 유동가능하기 때문에 쉽게 타고 넘을 수 있음으로 걸려 정지하는 일이 없어진다.

특히, 길이 조절이 가능하므로 하수관의 관경에 상관없이 하나의 장치로 여러가지 하수관에 사용할 수 있어 효율성이 증대된다.

이와 같은 이유로 측량시 불량이 없어져 정확도를 높이고, 효율적인 측량작업이 가능해진다.

100: 위치측정기 200: 위치추적기
400: 무인견인차 500: 트레일러

Claims (1)

1. 개방된 맨홀(10) 상단에 설치되는 거치대(110)의 상단에 설치되는 지피에스위치측정기(100)와; 상기 거치대(110)의 하단에서 맨홀(10)의 내부의 하수관(20)의 중심선까지 연장되는 지지대(210)의 하단에 설치되는 위치추적기(200)와; 맨홀(10)과 연결된 하수관(20)을 따라 이동되는 무인견인차량(400)과; 상기 무인견인차량(400)에 의해 견인되는 트레일러(500)와; 상기 트레일러(500)의 후방에 설치되어 위치추적기(200)를 향해 위치신호를 발신하는 위치발신기(600)와; 상기 위치추적기(200)에서 수집된 위치발신기(600)의 위치정보와 상기 지피에스위치측정기(100)에서 확인된 지피에스 위치정보가 저장되는 메모리(300)가; 포함되고, 상기 무인견인차량(400)은 측면의 양측 전방과 후방에 바퀴(411)가 구비된 본체(410)와, 본체(410)의 전방에 설치되어 본체(410) 전방의 하수관(20)을 향해 빛을 조사하는 등기구(420)와, 본체(410)의 전방에 설치되어 본체(410) 전방의 하수관(20)을 촬영하는 카메라(430)와, 본체(410)의 후방에 설치되어 트레일러(500)를 견인하는 견인장치(450)가 포함되어 구성되고, 상기 트레일러(500)는 상기 무인견인차량(400)의 견인장치(450)에 의해 견인되는 하우징(510)과, 상기 하우징(510)의 중심에서 전후방향으로 평행하게 관통되게 설치되고 하우징(510) 내부에는 종동기어(521)가 구비된 회전축(520)과, 하우징(510)의 내부에서 상기 회전축(520)의 종동기어(521)와 치합되는 구동기어(531)가 구비되어 회전축(520)에 정/역방향의 회전력을 제공하는 회전모터(530)와, 상기 하우징(510)의 외부로 노출된 회전축(520)의 전방과 후방의 단부에 순차적으로 3개씩 설치되는 피니언기어(550)와, 상기 피니언기어(550)의 외부에 치합되는 랙기어(561)가 측면에 구비되고 단부에는 구형롤러(562)가 구비되면 회전축(520)을 중심으로 수직방향과 양측 하부방향으로 120도 간격으로 하우징(510)의 전방과 후방에 3개씩 설치되는 확장암(560)이 포함되어 구성되고, 상기 위치발신기(600)는 상기 하우징(510)의 후단부에서 하우징(510)의 후방 중앙으로 연장되는 브라켓(610)에 설치되어 상기 하우징(510)의 중앙으로부터 연장되는 후방에 설치되며, 상기 확장암(560)은 상기 피니언기어(550)의 회동에 의해 단부에 구비된 구형롤러(562)가 하수관(20)의 내주면에 밀착 또는 분리되고, 상기 확장암(560)의 구형롤러(562)들이 하수관(20)의 내주면에 밀착되면 상기 위치발신기(600)는 하수관(20)의 내주면 중심에 위치되며, 상기 확장암(560)은 하우징(510)의 전방과 후방에 구비된 가이드부(570)에 의해 회전축(520)을 중심으로 정해진 방향으로 이동되고, 상기 가이드부(570)는 하우징(510)의 전방과 후방으로 회전축(520)과 평행한 방향으로 돌출되게 구비되는 고정봉(571)과, 상기 확장암(560)의 측면에 확장암(560)의 길이방향으로 양측에 한 쌍이 구비되는 가이드핀(575)과, 상기 고정봉(571)에 끼워져 고정되되 피니언기어(550) 및 확장암(560)이 사이에 설치되고 상기 가이드핀(575)을 상기 확장암(560)의 이동방향으로 안내하는 가이드공(573)이 형성된 판형링(572)으로 구성되고;
   상기 확장암(560)의 일단에는 유동홈(810)이 더 형성되며; 상기 유동홈(810) 속에는 탄성스프링(820)이 삽입되고; 상기 유동홈(810)이 형성된 확장암(560)의 선단은 일부 절삭되어 나사산을 갖는 체결단부(830)를 구성하며; 상기 유동홈(810)에는 제1로드(840)가 삽입되는데, 상기 제1로드(840)의 일단은 상기 탄성스프링(820)과 탄성접지되고, 타단에는 제2로드(850)가 분리가능하게 나사체결되고; 상기 제2로드(850)의 후단 둘레에는 걸림턱(860)이 플랜지 형태로 돌출되어 상기 제2로드(850)가 유동홈(810) 속으로 완전히 들어가지 못하도록 제한함과 동시에 그 뒤에 체결되는 고정환(870)에 형성된 턱부(872)에 걸려 외부로도 이탈되지 못하도록 구성되며; 상기 제2로드(850)의 후단에는 고정구(880)가 나사체결되는데, 상기 고정구(880)는 상기 고정환(870)을 관통하여 설치되고; 상기 고정구(880)에는 '∪' 형상의 고정편(890)이 일체로 고정되는데, 상기 고정편(890)은 일정길이를 가지며, 절곡된 양단은 서로 마주보는 방향을 향해 오목하게 요입형성된 구조를 갖고; 상기 고정편(890)의 길이 양단 중앙에는 'ㄴ' 형상으로 절곡된 스토퍼(892)가 일체로 형성되며; 상기 고정편(890)의 개방된 상부에는 'M'자 형상으로 절곡된 일정길이를 갖는 안내편(900)이 덮어지되, 상기 안내편(900)의 절곡된 양단면에는 길이방향으로 간격을 두고 구멍이 다수 형성되고; 상기 구멍에는 구름볼(Bal)이 각각 끼워지며; 상기 안내편(900)의 상부에는 '∩'형상을 갖고 양단이 하방향으로 절곡된 커버편(910)이 씌워지되, 상기 커버편(910)의 절곡된 양단면에는 상기 고정편(890)과 반대방향으로 볼록한 홈이 형성되어 상기 구름볼(Bal)을 완전히 감싸 상기 구름볼(Bal)이 빠져 나가지 않도록 구성되고; 상기 커버편(910)의 폭 일부는 볼록하게 곡률가공되며; 길이 중앙부에는 볼구멍(912)이 천공되고; 상기 볼구멍(912)에는 상기 구형롤러(562)가 삽입되며; 상기 커버편(910)의 안쪽은 볼커버(914)로 고정하여 상기 구형롤러(562)가 이탈되지 않게 구성된 것을 특징으로 하는 GPS를 기반으로 한 지하시설물의 측량시스템.
   

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