KR101656105B1 - Unit for instrumenting tunel construction environment, management system with the unit, and method for controlling the system - Google Patents

Unit for instrumenting tunel construction environment, management system with the unit, and method for controlling the system Download PDF

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KR101656105B1 KR1020100051394A KR20100051394A KR101656105B1 KR 101656105 B1 KR101656105 B1 KR 101656105B1 KR 1020100051394 A KR1020100051394 A KR 1020100051394A KR 20100051394 A KR20100051394 A KR 20100051394A KR 101656105 B1 KR101656105 B1 KR 101656105B1
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Abstract

본 발명은, 터널 내 굴진 방향으로 가동 가능한 차량에 장착되는 터널 환경 계측 유니트로서, 터널 내 측면에 배치되는 RFID 태그와, 차량의 측면에 배치되어 상기 RFID 태그를 인식하는 RFID 리더기를 구비하는 RFID 디바이스와, 상기 RFID 리더기로부터 상기 RFID 태그에 대한 인식 정보를 취득하는 제어부와, 차량에 배치되고, 상기 제어부가 상기 RFID 태그에 대한 인식 정보를 취득하는 경우 상기 제어부로부터의 스캔 동작 제어 신호를 인가받아 가동되어 터널 내부의 형상을 스캔하는 3차원 스캐너와, 차량에 배치되고, 상기 제어부가 상기 RFID 태그에 대한 인식 정보를 취득하는 경우 상기 제어부로부터의 스테이션 동작 제어 신호를 인가받아 가동되어 터널 내부에서의 절대 좌표를 측정하는 토털 스테이션과, 차량의 전방에 배치되고, 상기 제어부가 상기 RFID 태그에 대한 인식 정보를 취득하는 경우 상기 제어부로부터의 조명 동작 제어 신호를 인가받아 가동되어 터널 내 전방 영상 정보를 취득하는 영상 입력부와, 상기 제어부와 연결되어 상기 제어부로부터의 저장 제어 신호에 따라 상기 3차원 스캐너로부터의 터널 내부 형상 스캔 정보와, 상기 토털 스테이션으로부터의 절대 좌표 정보와, 그리고 상기 영상 입력부로부터의 터널 내 전방 영상 정보를 포함하는 터널 굴착 정보를 저장하는 저장부를 구비하는 터널 환경 계측 유니트, 이를 구비하는 터널 환경 관리 시스템 및 이의 제어 방법을 제공한다.The present invention relates to a tunnel environment measuring unit mounted on a vehicle movable in a direction of travel in a tunnel, the tunnel environment measuring unit comprising: an RFID tag disposed on a side surface of a tunnel; and an RFID reader And a control unit which is disposed in the vehicle and receives the scan operation control signal from the control unit when the control unit obtains the identification information of the RFID tag, And a control unit for receiving the station operation control signal from the control unit when the control unit obtains the identification information for the RFID tag, A total station for measuring the coordinates, and a control unit arranged in front of the vehicle, An image input unit operable to receive the illumination operation control signal from the control unit to acquire the in-tunnel front image information when the recognition information on the D tag is acquired; and a control unit connected to the control unit, And a storage unit for storing tunnel excavation information including in-tunnel shape scan information from the three-dimensional scanner, absolute coordinate information from the total station, and in-tunnel forward image information from the image input unit. A tunnel environment management system having the tunnel environment management system and a control method therefor.

Figure R1020100051394
Figure R1020100051394

Description

터널 환경 계측 유니트, 이를 구비하는 터널 환경 관리 시스템 및 이의 제어 방법{UNIT FOR INSTRUMENTING TUNEL CONSTRUCTION ENVIRONMENT, MANAGEMENT SYSTEM WITH THE UNIT, AND METHOD FOR CONTROLLING THE SYSTEM}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a tunnel environment measurement unit, a tunnel environment management system having the same, and a control method thereof. [0002]

본 발명은 터널 계측 유니트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터널 굴착 정보를 안정적으로 취득하고 자료 전송을 원활하게 하여 효율적 공정 관리를 실행할 수 있는 구조의 터널 환경 계측 유니트, 이를 구비하는 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a tunnel measurement unit, and more particularly, to a tunnel measurement unit having a structure capable of stably acquiring tunnel excavation information and facilitating efficient data transfer by facilitating data transmission, a system including the same, and a control method therefor .

터널 공사 현장에서는 다양한 장비들이 구비되어 소정의 계측을 통하여 안정적인 공사의 진행 여부를 관리한다. 종래 기술에 따른 터널 계측 장비는, 스캐너와 광파기 등이 구비되는데, 스캐너를 통하여 물체와의 거리를 계산하고 반사율을 통하여 터널 내부를 3차원적으로 형상 구현함으로써 실제 설계 구조와의 차이점을 발견하고 이를 보완할 수 있다. 또한, 광파기는 빛의 위상차를 이용하여 반사체간의 거리 및 각도 계산을 통하여 좌표 파악을 가능하게 하는 장치로서, GPS 등의 신호 파악이 어려운 터널 내부에서의 절대 위치 좌표 파악이 가능하다. In the tunnel construction site, various equipments are provided to manage the progress of stable construction through predetermined measurement. The tunnel measuring apparatus according to the related art includes a scanner and a light wave detector. The distance between the scanner and the object is calculated and the tunnel is three-dimensionally shaped through the reflectance. Can be supplemented. In addition, the optical waveguide is a device that enables to grasp the coordinates by calculating the distance and angle between the reflectors using the phase difference of light, and it is possible to grasp the absolute position coordinates in the tunnel where it is difficult to grasp the signals such as GPS.

이와 같은 계측 장비를 통하여 안정적인 공정 관리가 이루어지나, 종래 기술에 따른 계측 장비들은 작업자가 개별 작업을 통하여 일정 조건 하에서 계측하고 계측 결과를 통하여 공정 관리를 이룬다는 점에서 불편함이 존재하였다. However, there is a disadvantage in that the measuring instruments according to the prior art measure the work under a certain condition through the individual work and achieve the process control through the measurement result.

본 발명은 터널 내 환경 정보의 신속한 계측 및 이를 활용한 효율적인 공정 관리를 가능하게 하는 구조의 터널 환경 계측 유니트, 이를 구비하는 시스템 및 이의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a tunnel environment measuring unit having a structure capable of quickly measuring environment information in a tunnel and efficiently using the same, and a system and a control method thereof.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 터널 내 굴진 방향으로 가동 가능한 차량에 장착되는 터널 환경 계측 유니트로서, 터널 내 측면에 배치되는 RFID 태그와, 차량의 측면에 배치되어 상기 RFID 태그를 인식하는 RFID 리더기를 구비하는 RFID 디바이스와, 상기 RFID 리더기로부터 상기 RFID 태그에 대한 인식 정보를 취득하는 제어부와, 차량에 배치되고, 상기 제어부가 상기 RFID 태그에 대한 인식 정보를 취득하는 경우 상기 제어부로부터의 스캔 동작 제어 신호를 인가받아 가동되어 터널 내부의 형상을 스캔하는 3차원 스캐너와, 차량에 배치되고, 상기 제어부가 상기 RFID 태그에 대한 인식 정보를 취득하는 경우 상기 제어부로부터의 스테이션 동작 제어 신호를 인가받아 가동되어 터널 내부에서의 절대 좌표를 측정하는 토털 스테이션과, 차량에 배치되고, 상기 제어부가 상기 RFID 태그에 대한 인식 정보를 취득하는 경우 상기 제어부로부터의 조명 동작 제어 신호를 인가받아 가동되어 터널 내 전방 영상 정보를 취득하는 영상 입력부와, 상기 제어부와 연결되어 상기 제어부로부터의 저장 제어 신호에 따라 상기 3차원 스캐너로부터의 터널 내부 형상 스캔 정보와, 상기 토털 스테이션으로부터의 절대 좌표 정보와, 그리고 상기 영상 입력부로부터의 터널 내 전방 영상 정보를 포함하는 터널 굴착 정보를 저장하는 저장부를 구비하는 터널 환경 계측 유니트를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a tunnel environment measuring unit mounted on a vehicle movable in a direction of travel in a tunnel, the tunnel environment measuring unit comprising: an RFID tag disposed on a side of a tunnel; An RFID tag, comprising: an RFID device having an RFID reader; a control unit for acquiring identification information about the RFID tag from the RFID reader; and a control unit, arranged in the vehicle, A three-dimensional scanner for receiving the operation control signal and scanning the inside of the tunnel when the operation control signal is received, and a three-dimensional scanner disposed in the vehicle and receiving the station operation control signal from the control unit when the control unit obtains the identification information for the RFID tag A total station which is operated and measures the absolute coordinates inside the tunnel, An image input unit operable to receive the illumination operation control signal from the control unit to acquire in-tunnel forward image information when the control unit acquires recognition information for the RFID tag; and a storage control unit connected to the control unit, And a storage unit for storing tunnel excavation information including intra-tunnel shape scan information from the 3D scanner, absolute coordinate information from the total station, and in-tunnel forward image information from the image input unit according to a signal And provides a tunnel environment measurement unit.

상기 터널 환경 계측 유니트에 있어서, 차량에는 상기 제어부와 연결되어 상기 3차원 스캐너, 상기 토털 스테이션 및 상기 영상 입력부로부터 취득된 상기 터널 내부 형상 스캔 정보, 상기 절대 좌표 정보 및 상기 전방 영상 정보를 송신하는 송수신부가 더 구비될 수도 있다. The vehicle is connected to the control unit to transmit and receive the tunnel internal shape scan information, the absolute coordinate information, and the forward image information acquired from the three-dimensional scanner, the total station, and the image input unit. And may be further provided.

상기 터널 환경 계측 유니트에 있어서, 상기 토털 스테이션에서 취득된 상기 절대 좌표 정보로부터 산출되는 연산 간격 정보와, 상기 저장부에 사전 설정 저장된 굴진 진도 간격 정보를 상기 제어부가 비교하고, 상기 연산 간격 정보와 상기 사전 설정 굴진 진도 간격 정보가 실질적으로 일치하는 경우 상기 터널 내부 형상 스캔 정보와 상기 절대 좌표 정보 및 상기 전방 영상 정보를 상기 송수신부가 송신할 수도 있다. Wherein the control unit compares operation interval information calculated from the absolute coordinate information acquired from the total station and the purged progress distance interval information preset in the storage unit, And the transmission / reception unit may transmit the tunnel internal shape scan information, the absolute coordinate information, and the forward image information when the pre-set pseudo-range information is substantially identical.

상기 터널 환경 계측 유니트에 있어서, 상기 송수신부는 지그비 통신 장치를 포함할 수도 있다. In the tunnel environment measuring unit, the transmitting and receiving unit may include a zigbee communication device.

상기 터널 환경 계측 유니트에 있어서, 상기 토털 스테이션과 상기 3차원 스캐너는 택일적으로 가동될 수도 있다. In the tunnel environment measurement unit, the total station and the three-dimensional scanner may alternatively be operated.

본 발명의 다른 일면에 따르면, 본 발명은 터널 내 굴진 방향으로 가동 가능한 차량; 상기 차량에 장착되는 터널 환경 계측 유니트로서, 터널 내 측면에 배치되는 RFID 태그와, 차량의 측면에 배치되어 상기 RFID 태그를 인식하는 RFID 리더기를 구비하는 RFID 디바이스와, 상기 RFID 리더기로부터 상기 RFID 태그에 대한 인식 정보를 취득하는 제어부와, 상기 차량에 배치되고, 상기 제어부가 상기 RFID 태그에 대한 인식 정보를 취득하는 경우 상기 제어부로부터의 스캔 동작 제어 신호를 인가받아 가동되어 터널 내부의 형상을 스캔하는 3차원 스캐너와, 상기 차량에 배치되고, 상기 제어부가 상기 RFID 태그에 대한 인식 정보를 취득하는 경우 상기 제어부로부터의 스테이션 동작 제어 신호를 인가받아 가동되어 터널 내부에서의 절대 좌표를 측정하는 토털 스테이션과, 상기 차량의 전방에 배치되고, 상기 제어부가 상기 RFID 태그에 대한 인식 정보를 취득하는 경우 상기 제어부로부터의 조명 동작 제어 신호를 인가받아 가동되어 터널 내 전방 영상 정보를 취득하는 영상 입력부와, 상기 제어부와 연결되어 상기 제어부로부터의 저장 제어 신호에 따라 상기 3차원 스캐너로부터의 터널 내부 형상 스캔 정보와, 상기 토털 스테이션으로부터의 절대 좌표 정보와, 그리고 상기 영상 입력부로부터의 터널 내 전방 영상 정보를 저장하는 저장부와, 상기 차량에 배치되고 상기 제어부와 연결되어 상기 3차원 스캐너, 상기 토털 스테이션 및 상기 영상 입력부로부터 취득된 상기 터널 내부 형상 스캔 정보, 상기 절대 좌표 정보 및 상기 전방 영상 정보를 포함하는 터널 굴착 정보를 송신하는 송수신부를 구비하는 터널 환경 계측 유니트; 상기 송수신부로부터 상기 터널 굴착 정보를 수신하는 중계기; 및 상기 중계기로부터의 송신된 상기 터널 굴착 정보를 수신하여 터널 굴착 정보를 활용하여 굴진 진도 관리를 실행하는 중앙 서버를 포함하는 터널 환경 관리 시스템을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a vehicle comprising: a vehicle movable in a direction of travel in a tunnel; An RFID device having an RFID tag disposed on a side surface of a tunnel and an RFID reader disposed on a side surface of the vehicle and recognizing the RFID tag; And a control unit which is disposed in the vehicle and receives the scan operation control signal from the control unit when the control unit obtains the identification information for the RFID tag, A total station disposed in the vehicle and operating in response to a station operation control signal from the control unit when the control unit obtains recognition information for the RFID tag and measuring absolute coordinates within the tunnel; Wherein the control unit is arranged in front of the vehicle, An image input unit for receiving the illumination operation control signal from the control unit to acquire in-tunnel forward image information when the acquisition is obtained; and a control unit for controlling the inside of the tunnel from the three-dimensional scanner in accordance with a storage control signal from the control unit, A storage unit for storing shape scan information, absolute coordinate information from the total station, and intra-tunnel in-tunnel image information from the image input unit, and a storage unit disposed in the vehicle and connected to the control unit, And a transmission / reception unit for transmitting tunnel excavation information including the tunnel internal shape scan information, the absolute coordinate information, and the forward image information acquired from the station and the image input unit. A relay for receiving the tunnel excavation information from the transceiver; And a central server that receives the tunnel excavation information transmitted from the relay and performs excavation progress management using the tunnel excavation information.

본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 본 발명은, 터널 내 굴진 방향으로 가동 가능한 차량에 탑재되는 터널 환경 계측 유니트의 RFID 리더기와, 터널의 측벽에 배치되는 RFID 태그 간의 태그 인식이 실행되는 RFID 태그 인식 단계와, 상기 RFID 태그 인식 단계에서 인식이 이루어진 후, 상기 터널 환경 계측 유니트에 구비되는 3차원 스캐너, 토털 스테이션 및 영상 입력부를 통하여 터널 내부의 터널 내부 형상 스캔 정보, 터널 내에서의 절대 위치 좌표 및 터널 굴착면의 영상 정보를 포함하는 터널 굴착 정보를 취득하는 정보 취득 단계와, 상기 터널 굴착 정보를 상기 터널 환경 계측 유니트의 저장부가 저장하도록 제어부가 저장 제어 신호를 인가하는 저장 단계와, 상기 저장 단계 후 상기 제어부의 송신 신호에 따라 상기 터널 굴착 정보를 외부로 전송하는 송신 단계를 포함하는 터널 환경 관리 시스템 제어 방법을 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided an RFID tag recognition system comprising: an RFID reader of a tunnel environment measurement unit mounted on a vehicle movable in a direction of travel in a tunnel; And the RFID tag is recognized in the RFID tag recognition step. The 3D shape information, the internal shape scan information in the tunnel inside the tunnel, the absolute position coordinates in the tunnel, An information acquisition step of acquiring tunnel excavation information including image information of a tunnel excavation surface, a storage step of applying a storage control signal to the control unit to store the tunnel excavation information in a storage unit of the tunnel environment measurement unit, And transmitting the tunnel excavation information to the outside according to a transmission signal of the control unit A tunnel environment management system control method including the steps of:

상기 터널 환경 관리 시스템 제어 방법에 있어서, 상기 송신 단계는: 상기 토털 스테이션에서 취득된 절대 위치 좌표 정보를 인식하는 절대 좌표 인식 단계와, 상기 절대 좌표 인식 단계와 전회에서의 절대 좌표를 활용하여 연산 간격 정보를 산출하는 연산 간격 정보 산출 단계와, 상기 연산 간격 정보와 상기 저장부에 사전 설정되어 저장된 사전 설정 간격 정보를 비교하는 간격 정보 비교 단계와, 상기 간격 정보 비교 단계에 얻어진 간격 정보 비교값이 영 이상인지 여부를 판단하는 간격 정보 판단 단계와, 상기 간격 정보 판단 단계에서 상기 간격 정보 비교값이 영 이상인 경우, 상기 제어부가 터널 환경 계측 유니트의 송수신부에 상기 터널 굴착 정보를 송신하도록 송신 제어 신호를 출력하는 송신 실행 단계를 포함할 수도 있다.The transmitting method includes: an absolute coordinate recognition step of recognizing absolute position coordinate information acquired in the total station; and a calculation step of calculating an absolute coordinate using the absolute coordinates in the absolute coordinate step An interval information comparing step of comparing the operation interval information with preset interval information stored in advance in the storage unit; and an interval information comparison step of comparing the interval information obtained in the interval information comparing step with the preset interval information, Wherein the control unit transmits a transmission control signal to transmit the tunnel excavation information to the transceiver unit of the tunnel environment measurement unit when the interval information comparison value is equal to or greater than zero in the interval information determination step, And a transmission execution step of outputting.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 터널 환경 계측 유니트, 이를 구비하는 시스템 및 이의 제어 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다. The tunnel environment measuring unit according to the present invention having the above-described configuration, the system having the tunnel environment measuring unit, and the control method thereof have the following effects.

첫째, 본 발명에 따른 터널 환경 계측 유니트, 이를 구비하는 시스템 및 이의 제어 방법은, 능동형 구조의 RFID 디바이스를 통하여 터널 측벽에서도 이격된 상태에서도 정확한 태그 인식을 통한 태그 인식 정보를 활용하여 3차원 스캐너, 토털 스테이션 및 영상 입력부를 통하여 취득되는 터널 굴착 정보를 관리를 가능하게 하여 안정적인 공정 관리를 가능하게 한다. The present invention relates to a tunnel environment measuring unit, a system including the same, and a control method therefor. The tunnel environment measuring unit includes a three-dimensional scanner, It is possible to manage the tunnel excavation information acquired through the total station and the image input unit, thereby enabling stable process management.

둘째, 본 발명에 따른 터널 환경 계측 유니트, 이를 구비하는 시스템 및 이의 제어 방법은, 터널 환경 계측 유니트의 RFID 디바이스를 통한 태그 인식 정보를 활용하여 터널 굴착 정보를 확보하고 이를 송수신부를 통한 중계기 등으로의 송신 및 궁극적으로 중앙 서버로의 전송을 이루어 터널 내 공사 진척 상황의 원격 관리를 가능하게 한다는 점에서 효율적인 공정 관리를 이룰 수 있다. Second, a tunnel environment measuring unit according to the present invention, a system having the tunnel environment measuring unit, and a control method thereof, are capable of acquiring tunnel excavation information by utilizing tag identification information through an RFID device of a tunnel environment measuring unit and transmitting the tunnel excavation information to a repeater Transmission and ultimately transmission to the central server enables remote management of the progress of the construction in the tunnel, thereby achieving efficient process management.

셋째, 본 발명에 따른 터널 환경 계측 유니트, 이를 구비하는 시스템 및 이의 제어 방법은, 일정 조건에서 터널 굴착 정보의 송신을 자동적으로 이룸으로써 작업자의 별도의 관리 부하를 절감시켜 안정적인 공정 관리를 이루도록 할 수 있다.Third, the tunnel environment measuring unit according to the present invention, the system including the tunnel environment measuring unit, and the control method thereof can automatically transmit the tunnel excavation information under a certain condition, thereby reducing the management load of the operator, have.

본 발명은 도면에 도시된 일실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 터널 환경 계측 유니트 및 이를 구비하는 터널 환경 관리 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 터널 환경 계측 유니트의 개략적인 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 터널 환경 계측 유니트의 다른 시점에서의 개략적인 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 터널 환경 계측 유니트의 또 다른 시점에서의 개략적인 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 터널 환경 계측 유니트를 구비하는 차량의 터널 내에서의 진행 상태를 나타내는 개략적인 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 터널 환경 계측 유니트의 3차원 스캐너를 통하여 취득한 터널 내부 형상 스캔 정보를 나타내는 개략적인 형상도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 터널 환경 계측 유니트의 영상 입력부를 통하여 취득한 터널 굴착면의 영상 정보를 나타내는 개략적인 촬영도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 터널 환경 계측 유니트 및 이를 구비하는 터널 환경 관리 시스템의 제어 과정을 나타내는 개략적인 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 터널 환경 계측 유니트 및 이를 구비하는 터널 환경 관리 시스템의 제어 과정 중 송신 단계에 대한 구체적인 흐름도이다.1 is a schematic block diagram of a tunnel environment measurement unit and a tunnel environment management system having the tunnel environment measurement unit according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic perspective view of a tunnel environment measuring unit according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic perspective view of a tunnel environment measuring unit according to an embodiment of the present invention at another point of time.
4 is a schematic perspective view of a tunnel environment measurement unit according to an embodiment of the present invention at another time point.
FIG. 5 is a schematic conceptual view illustrating a traveling state of a vehicle having a tunnel environment measurement unit according to an embodiment of the present invention in a tunnel. FIG.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a tunnel internal shape scan information acquired through a three-dimensional scanner of a tunnel environment measurement unit according to an embodiment of the present invention.
7 is a schematic view showing image information of a tunnel excavation surface acquired through an image input unit of a tunnel environment measurement unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic flowchart illustrating a process of controlling a tunnel environment measurement unit and a tunnel environment management system having the tunnel environment measurement unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart illustrating a transmission step during a control process of a tunnel environment measurement unit and a tunnel environment management system having the tunnel environment measurement unit according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명에 따른 터널 환경 계측 유니트(10) 및 이를 구비하는 터널 환경 관리 시스템(1)에 대하여 도면을 참조하여 설명하기로 한다. Hereinafter, a tunnel environment measuring unit 10 according to the present invention and a tunnel environment management system 1 having the same will be described with reference to the drawings.

도 1에는 본 발명의 일실시예에 따른 터널 환경 계측 유니트 및 이를 구비하에는 터널 환경 관리 시스템의 개략적인 구성도가 도시되고, 도 2에는 본 발명의 일실시예에 따른 터널 환경 계측 유니트의 개략적인 사시도가 도시되고, 도 3에는 본 발명의 일실시예에 따른 터널 환경 계측 유니트의 다른 시점에서의 개략적인 사시도가 도시되고, 도 4에는 본 발명의 일실시예에 따른 터널 환경 계측 유니트의 또 다른 시점에서의 개략적인 사시도가 도시되고, 도 5에는 본 발명의 일실시예에 따른 터널 환경 계측 유니트를 구비하에는 차량의 터널 내에서의 진행 상태를 나타내에는 개략적인 개념도가 도시되고, 도 6에는 본 발명의 일실시예에 따른 터널 환경 계측 유니트의 3차원 스캐너를 통하여 취득한 터널 내부 형상 스캔 정보를 나타내에는 개략적인 형상도가 도시되고, 도 7에는 본 발명의 일실시예에 따른 터널 환경 계측 유니트의 영상 입력부를 통하여 취득한 터널 굴착면의 영상 정보를 나타내에는 개략적인 촬영도가 도시되고, 도 8에는 본 발명의 일실시예에 따른 터널 환경 계측 유니트 및 이를 구비하에는 터널 환경 관리 시스템의 제어 과정을 나타내에는 개략적인 흐름도가 도시되고, 도 9에는 본 발명의 일실시예에 따른 터널 환경 계측 유니트 및 이를 구비하에는 터널 환경 관리 시스템의 제어 과정 중 송신 단계에 대한 구체적인 흐름도가 도시된다.FIG. 1 is a schematic block diagram of a tunnel environment measurement unit according to an embodiment of the present invention and a tunnel environment management system having the tunnel environment measurement unit. FIG. 2 is a schematic diagram of a tunnel environment measurement unit according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a schematic perspective view of a tunnel environment measuring unit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a perspective view of a tunnel environment measuring unit according to an embodiment of the present invention. 5 is a schematic perspective view showing a state of progress in a tunnel of a vehicle with a tunnel environment measurement unit according to an embodiment of the present invention, The tunnel internal shape scan information acquired through the three-dimensional scanner of the tunnel environment measurement unit according to an embodiment of the present invention includes a schematic shape FIG. 7 is a schematic view showing image information of a tunnel excavation surface acquired through an image input unit of a tunnel environment measurement unit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a schematic flow chart showing a control procedure of a tunnel environment measurement unit according to an example and a tunnel environment management system having the tunnel environment measurement unit according to an example of the tunnel environment measurement unit. FIG. 9 shows a tunnel environment measurement unit according to an embodiment of the present invention, A specific flowchart for the transmission step during the control process of the environmental management system is shown.

본 발명에 따른 터널 환경 계측 유니트(10)는 터널 내 영상 내지 스캔 정보 및 좌표 정보를 취득하는 것을 가능하게 하는 계측 유니트로서, 터널 환경 계측 유니트(10)는 차량(2)에 장착된다. The tunnel environment measurement unit 10 according to the present invention is a measurement unit that can acquire image, scan information and coordinate information in a tunnel. The tunnel environment measurement unit 10 is mounted on the vehicle 2. [

차량(2)은 터널(T)의 내부에서 가동 가능한 구조를 취하는데, 터널 환경 계측 유니트(10)는 차량(2)에 탑재된다. 차량(2)은 차량 하우징(2a)을 구비하고 차량 하우징(2a)의 내부에 배치되는 차량 동력 전달 장치로서의 구동부(900, 도 1 참조)에서 생성되는 동력을 사용하여 터널(T) 내에서의 가동을 이룬다. 구동부(900)는 차량 하우징(2a)의 하부에 배치되는 차량 휠(2b)와 연결되고 차량 휠(2b)에 동력을 전달하여 구동부(900)로부터 생성된 구동력에 의하여 차량 하우징(2a)의 터널(T) 내에서의 위치를 변동시킨다. 차량 하우징(2a)의 상단에는 차량 핸들(21)이 구비되어 작업자의 그립 상태를 형성하여 차량(2)에 이동력 제공 내지 지지 상태 형성을 이룰 수도 있다.The vehicle 2 is structured to be movable within the tunnel T, and the tunnel environment measurement unit 10 is mounted on the vehicle 2. The vehicle 2 is driven by the power generated in the drive unit 900 (see Fig. 1) as a vehicle power transmission apparatus having the vehicle housing 2a and disposed inside the vehicle housing 2a, It is in operation. The driving unit 900 is connected to the vehicle wheel 2b disposed at the lower portion of the vehicle housing 2a and transmits power to the vehicle wheel 2b to drive the tunnel of the vehicle housing 2a by the driving force generated from the driving unit 900. [ (T). A vehicle handle 21 is provided at the upper end of the vehicle housing 2a to form a gripping state of the operator so as to provide a moving force to the vehicle 2 or form a supporting state.

터널 환경 계측 유니트(10)는 RFID 디바이스(300)와, 제어부(600)와, 3차원 스캐너(400)와, 토털 스테이션(200)과, 영상 입력부(500)와 저장부(700)를 구비하는데, 이들 구성요소는 차량(2)의 차량 하우징(2a)에 장착된다. 또한, 터널 환경 계측 유니트(10)는 입력부(100)를 더 구비하는데, 입력부(100)는 차량(2)의 일측에 장착되어 터널(T) 내 작업자의 조작을 가능하게 하여 작업자의 조작을 통한 차량(2)의 굴진 방향 내지 기타 작업을 실행할 수 있다. The tunnel environment measurement unit 10 includes an RFID device 300, a control unit 600, a three-dimensional scanner 400, a total station 200, an image input unit 500, and a storage unit 700 , These components are mounted on the vehicle housing 2a of the vehicle 2. [ The tunnel environment measurement unit 10 further includes an input unit 100. The input unit 100 is mounted on one side of the vehicle 2 to allow an operator to operate the tunnel T, It is possible to carry out the traveling direction of the vehicle 2 or other operations.

입력부(100)는 버튼 입력부(101)와 스틱 입력부(106) 및 영상 조정 입력부(107)를 포함하는데, 버튼 입력부(101)는 터널 환경 계측 유니트(10)의 전원 ON/OFF, 하기되는 3차원 스캐너(400) 및/또는 토털 스테이션(200) 및/또는 RF 디바이스(300)의 작업자에 의한 수동 조작을 통한 작동 ON/OFF와 같이 터널 환경 계측 유니트(10)의 동작을 제어하기 위한 소정의 입력 버튼들이 배치된다. 또한, 작업자에 의하여 차량(2)의 굴진 방향을 조정하기 위한 차량 조이스틱 레버(106)가 배치될 수도 있다. 차량 조이스틱 레버(106)는 구동부(900)의 구동을 제어하거나 조향 상태를 형성하여 차량(2)의 소정의 진행 방향 조정을 가능하게 한다. 예를 들어, 본 발명에 따른 차량(2)의 구동부(900)는 두 개의 전기 모터로 구현되고 차량 휠(2b)은 총 4개가 구비되는데, 작업자에 인접한 측의 차량 휠(2b)에는 구동부(900) 및/또는 감속장치가 연결되어 소정의 구동력이 전달되고 작업자가 배치되는 측과 멀리 있는 측의 차량 휠에는 소정의 조향 장치(미도시)가 배치되어 작업자에 의하여 조작되는 차량 조이스틱 레버(106)로부터 입력되는 신호에 대응하여 조향 가능한 차량 휠 측에 소정의 조향 각도 형성이 가능하다. 따라서, 차량 조이스틱 레버(106)를 전진 가동시키는 경우 구동부(900)를 통한 구동력 생성을 통하여 별도의 선회 운동 없이 전진 운동이 이루어질 수 있고, 차량 조이스틱 레버(106)를 좌/우측으로 가동시키는 경우 조향륜에 대응하는 차량 휠이 차량 조이스틱 레버(106)의 회전각에 상응하는 조향 각도를 형성하고 구동부(900)의 좌/우측 구동력 발생의 차동이 발생하여 좌우 선회 운동도 가능하게 한고, 차량 조이스틱 레버(106)를 후방으로 가동시키는 경우 구동부(900)는 역회전하여 차량(2)의 후진 운동도 가능하다. The input unit 100 includes a button input unit 101, a stick input unit 106 and an image adjustment input unit 107. The button input unit 101 controls the ON / OFF state of the tunnel environment measurement unit 10, A predetermined input for controlling operation of the tunnel environment measurement unit 10 such as operation ON / OFF through manual operation by the scanner 400 and / or the operator of the total station 200 and / or the RF device 300 Buttons are arranged. Further, a vehicle joystick lever 106 for adjusting the advancing direction of the vehicle 2 by the operator may be disposed. The vehicle joystick lever 106 controls the driving of the driving unit 900 or establishes a steering state to enable predetermined traveling direction adjustment of the vehicle 2. [ For example, the driving unit 900 of the vehicle 2 according to the present invention is implemented by two electric motors, and four vehicle wheels 2b are provided in total. In the vehicle wheel 2b on the side adjacent to the operator, 900) and / or a decelerating device is connected to a vehicle wheel on a side far from the side on which the operator is disposed and a predetermined steering device (not shown) is disposed to operate the vehicle joystick lever 106 It is possible to form a predetermined steering angle on the side of the steerable vehicle wheel. Accordingly, when the vehicle joystick lever 106 is moved forward, the forward movement can be performed without generating another swing motion through the driving force generation through the driving unit 900. When the vehicle joystick lever 106 is operated to the left and right, The vehicle wheel corresponding to the wheel forms a steering angle corresponding to the rotation angle of the vehicle joystick lever 106 and the differential of the driving force generation of the left and right driving forces of the driving unit 900 occurs, The drive unit 900 rotates in the reverse direction and the vehicle 2 can be moved backward.

또한, 입력부(100)의 인근에는 작업자에게 터널 환경 계측 유니트(10)의 동작을 통하여 얻어진 터널 환경 정보를 디스플레이하기 위한 출력부(110)가 더 배치될 수도 있다. 출력부(110)는 터널 환경 계측 유니트(10)의 RFID 디바이스(300)의 작동 여부를 표시하는 인식 확인 표시등(117), 터널 내 전면 영상 정보를 표시하는 전면 영상 디스플레이(111,115) 등과 같은 표시 장치를 포함할 수 있다. An output unit 110 for displaying the tunnel environment information obtained through the operation of the tunnel environment measurement unit 10 to the operator may be further disposed near the input unit 100. [ The output unit 110 includes a recognition confirmation indicator 117 indicating whether the RFID device 300 of the tunnel environment measurement unit 10 is operating or not, a front image display 111 or 115 displaying the front image information in the tunnel, Device.

3차원 스캐너(400)는 차량(2), 보다 구체적으로 차량(2)의 상부에 배치된다. 차량(2)의 차량 하우징(2a)의 상부에는 하우징 스캐너 장착부(23, 도 4 참조)가 배치되는데, 3차원 스캐너(400)는 하우징 스캐너 장착부(23)에 배치된다. 3차원 스캐너(400)는 레이저 광선을 쏘아 물체에 반사되어 오는 시간을 측정하여 물체와의 거리를 계산하고 반사율을 통하여 색상을 인식하여 물체에 대한 3차원 영상을 구현하는 장비이다. 초당 수십 만개의 포인트에 대한 측정 속도로 인하여 짧은 시간에 거의 실제 형상에 근사한 데이터를 취득할 수 있다는 장점이 있으나, 비접촉식 형상 인식이라는 점에서 소정의 오차가 발생한다. 본 실시예에서는 초당 최대 625,000 포인트의 해상도와, 최대 53.5~70m 반경의 측정 범위와, 거리 정확도 1mm의 사양을 구비하는 모델명 Z+F Imager5003 3차원 스캐너를 사용하였다. 제어부(600)가 하기되는 RFID 디바이스(300)의 RFID 태그(320)에 대한 인식 정보를 취득하는 경우 제어부(600)는 소정의 제어 과정에 따라 3차원 스캐너(400)에 스캔 동작 제어 신호를 인가하고 3차원 스캐너(400)는 인가받은 스캔 동작 제어 신호에 따라 소정의 스캔 동작을 실행하여 터널(T) 내부의 형상을 스캔한다. 이와 같은 3차원 스캐너(400)를 통하여 얻어지는 스캔 파일은 소정의 좌표 변환 및 구간별 블록 생성 등의 데이터 처리 과정을 통하여 소정의 스캔 이미지를 취득하게 된다. 도 6에는 본 발명의 일실시예에 따른 터널 환경 계측 유니트(10)의 3차원 스캐너(400)를 통하여 취득된 터널 내부 형상 스캔 정보의 연속적 도시가 이루어진다. 즉, 복수 개의 RFID 태그로부터 인식된 후 취득된 스캔 이미지를 연속적으로 도시하는 경우 굴착 상태에 따라 취득된 터널 내부 형상을 파악할 수 있다. The three-dimensional scanner 400 is disposed on the vehicle 2, more specifically, on the top of the vehicle 2. [ A housing scanner mounting portion 23 (see Fig. 4) is disposed on the vehicle housing 2a of the vehicle 2, and the three-dimensional scanner 400 is disposed on the housing scanner mounting portion 23. [ The 3D scanner 400 is a device for calculating the distance to an object by measuring the time reflected from the object by emitting a laser beam and realizing a three-dimensional image of the object by recognizing the color through the reflectance. Due to the measurement speed of several hundred thousand points per second, it is possible to acquire data approximate to the actual shape in a short time, but a certain error occurs due to non-contact type shape recognition. In the present embodiment, a model name Z + F Imager 5003 three-dimensional scanner having a maximum resolution of 625,000 points per second, a measuring range of 53.5 to 70 m radius maximum, and a distance accuracy of 1 mm was used. When the control unit 600 acquires recognition information about the RFID tag 320 of the RFID device 300, the control unit 600 applies a scan operation control signal to the three-dimensional scanner 400 according to a predetermined control process The three-dimensional scanner 400 performs a predetermined scan operation in accordance with the received scan operation control signal to scan a shape inside the tunnel T. The scan file obtained through the three-dimensional scanner 400 acquires a predetermined scan image through a data processing process such as predetermined coordinate conversion and block generation for each section. 6, a continuous view of the tunnel internal shape scan information acquired through the three-dimensional scanner 400 of the tunnel environment measurement unit 10 according to an embodiment of the present invention is provided. That is, if the acquired scan images are continuously displayed after being recognized from a plurality of RFID tags, the inside shape of the tunnel acquired according to the excavation state can be grasped.

3차원 스캐너(400)를 통하여 취득된 스캔 이미지는 터널의 굴진 상태를 파악하고 터널의 굴진 진도 관리 등의 자료로 활용될 수 있다. 즉, 터널의 설계 단면과의 비교를 통하여 미굴량과 여굴량을 계산하여 숏크리트 타설시 활용될 수 있는데, 이를 통하여 터널의 굴질 공정을 위하여 투입되어야 할 비용 등의 터널의 굴진 진도에 따른 단계별로 연속적 계산이 가능하여 공정 관리를 보다 용이하게 할 수 있다. The scanned image acquired through the three-dimensional scanner 400 can be utilized as a data such as the progress of the tunnel and the progress management of the tunnel. In other words, it can be utilized in the shotcrete casting by calculating the unexposed amount and the excavation amount through comparison with the design section of the tunnel. Through this, It is possible to perform the process management more easily.

또한, 3차원 스캐너(400)를 통하여 취득된 스캔 이미지를 활용하여 변형 여부도 감시할 수 있다. 즉, 굴착 후 숏크리트 타설 내지 준공 검사 후 지반의 침하 등으로 터널의 변형이 발생하지 여부를 감지하여 안전 사고 발생을 방지할 수 있다. Also, it is possible to monitor the deformation by utilizing the scan image acquired through the three-dimensional scanner (400). That is, it is possible to prevent the occurrence of safety accidents by detecting whether or not the tunnel is deformed due to settlement of the ground after the excavation of shotcrete or completion inspection.

토털 스테이션(200)은 차량(2), 보다 구체적을 차량(2)의 상부에 배치되는데, 터널(T) 내에서의 차량(2)의 위치, 보다 구체적으로 차량(2)에 장착된 터널 환경 계측 유니트(10)의 위치를 측정할 수 있는 전자식 세오돌라이트(electronic theodolite)와 광파측거기(EDM; electro-optical instruments)를 포함하는 광파기이다. 토털 스테이션(200)의 작동은 입력부(100)를 통하여 작업자의 수작업을 통하여 실행될 수도 있고, 소정의 제어 루틴에 따라 제어부(600)의 제어 신호에 따라 자동적으로 실행될 수도 있는데, 본 실시예에서 제어부(600)가 하기되는 RFID 디바이스(300)의 RFID 태그(320)에 대한 인식 정보를 취득하는 경우 제어부(600)는 소정의 제어 과정에 따라 토털 스테이션(200)에 스테이션 동작 제어 신호를 인가하고 토털 스테이션(200)은 인가받은 스테이션 동작 제어 신호에 따라 소정의 스테이션 동작을 실행하여 터널(T) 내부에서의 절대 위치 좌표를 확보한다. 토털 스테이션(200)은 터널(T) 내 위치 측정을 가능하게 하는 범위에서 다양한 선택이 가능한데, 본 실시예에서는 별도의 반사체없이 터널(T) 내에서의 위치 좌표 확보 가능한 구조의 광파기로 구현됨으로써 별도의 반사체 부착 공정의 번거로움을 제거할 수 있다. The total station 200 is located at the top of the vehicle 2 and more specifically at the top of the vehicle 2. The total station 200 is located at the location of the vehicle 2 in the tunnel T and more specifically in the tunnel environment And is a light source including an electronic theodolite and an electro-optical instrument (EDM) capable of measuring the position of the measurement unit 10. [ The operation of the total station 200 may be performed manually by an operator through the input unit 100 or may be automatically executed according to a control signal of the control unit 600 according to a predetermined control routine. The control unit 600 applies the station operation control signal to the total station 200 in accordance with a predetermined control process and transmits the station operation control signal to the total station 200. [ The mobile station 200 performs a predetermined station operation according to the received station operation control signal to secure the absolute position coordinates within the tunnel T. [ The total station 200 can be selected in a range that enables position measurement in the tunnel T. In this embodiment, the total station 200 is realized as a light wave transmitter having a structure capable of securing the position coordinates in the tunnel T without a separate reflector, It is possible to eliminate the hassle of the process of attaching the reflector.

한편, 본 발명에 따른 토털 스테이션(200)과 3차원 스캐너(400)는 택일적인 작동 상태를 구현한다. 즉, 토털 스테이션(200)은 차량 하우징(2a)에 형성된 하우징 스테이션 장착부(22, 도 4 참조)에 배치되는데, 하우징 스테이션 장착부(22)는 차량 하우징(2a)의 상단으로 하우징 스캐너 장착부(23)에 인접하여 배치된다. 이는 터널(T)의 내부에서 가동되는 차량(2a)에 탑재된 터널 환경 계측 유니트(10)의 보다 정확한 터널 정보 확보를 위한 것으로서, 3차원 스캐너(400)와 토털 스테이션(200)은 터널(T) 내에서의 굴진 방향에 수직한 평면 상에 투영하였을 경우 교차되어 중첩 영역을 형성한다. 따라서, 소정의 동작, 즉 3차원 스캐너(400)를 통한 스캔 이미지 확보 내지 토털 스테이션(200)을 통한 터널(T) 내 위치 정보 확보를 위하여 3차원 스캐너(400)와 토털 스테이션(200)은 택일적 동작을 취하고 이들 중 어느 하나가 가동되는 경우 다른 하나, 적어도 터널(T)의 전면을 향하여 앞에 배치되는 구성요소는 위치 변동을 이루어 터널(T)의 전면을 향한 방향으로 간섭되지 않는 구조를 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 본 실시예에서는 터널(T)의 전면을 향하여 토털 스테이션(200)이 앞서 차량 하우징(2a)에 배치되고, 3차원 스캐너(400)가 토털 스테이션(200)의 후방에 배치되는데, 토털 스테이션(200)은 차량 하우징(2a)의 하우징 스테이션 장착부(23)의 내부로 가동 수용 가능한 구조를 취한다. 즉, 토털 스테이션(200)의 하부에는 유압 피스톤 가동부(미도시)가 배치되는데, 3차원 스캐너(400)가 가동되는 경우 유압 피스톤 가동부(미도시)가 가동하여 토털 스테이션(200)을 차량 하우징(2a)의 내부로 하향 인입시킴으로써 토털 스테이션(200)과의 간섭을 방지하여 3차원 스캐너(400)의 원활한 스캐닝 작업을 가능하게 함으로써 정확한 데이터 취득이 가능하다. 또한, 3차원 스캐너(400)의 하부에도 유압 피스톤 가동부(미도시)가 별도 배치되어 3차원 스캐너(400)가 작동하지 않는 경우, 차량(2)의 차량 하우징(2a)의 내부로 인입시켜 이동 중 3차원 스캐너(400) 등의 손상을 방지할 수도 있다.Meanwhile, the total station 200 and the three-dimensional scanner 400 according to the present invention implement alternative operating states. 4) formed in the vehicle housing 2a. The housing station mounting portion 22 is connected to the housing scanner mounting portion 23 at the upper end of the vehicle housing 2a. The housing station mounting portion 22, Respectively. This is for securing more precise tunnel information of the tunnel environment measurement unit 10 mounted on the vehicle 2a running inside the tunnel T. The three dimensional scanner 400 and the total station 200 are connected to the tunnels T ), The overlapping region is formed when the projection is performed on a plane perpendicular to the advancing direction. Accordingly, the three-dimensional scanner 400 and the total station 200 can be selectively operated in order to secure a scanned image through the three-dimensional scanner 400 or to obtain position information in the tunnel T through the total station 200 When any one of them is activated, at least another component arranged at least in front of the front of the tunnel (T) forms a structure which does not interfere in the direction toward the front surface of the tunnel (T) . That is, in the present embodiment, the total station 200 is disposed in front of the tunnel T and the three-dimensional scanner 400 is disposed in the rear of the total station 200, (200) has a structure capable of being movably housed inside the housing station mounting portion (23) of the vehicle housing (2a). A hydraulic piston moving part (not shown) is disposed below the total station 200. When the three-dimensional scanner 400 is operated, a hydraulic piston moving part (not shown) is operated to move the total station 200 to the vehicle housing 2a to prevent interference with the total station 200, thereby enabling a smooth scanning operation of the three-dimensional scanner 400, thereby enabling accurate data acquisition. When the three-dimensional scanner 400 is not operated, a hydraulic piston moving part (not shown) is separately disposed on the lower part of the three-dimensional scanner 400 to enter the inside of the vehicle housing 2a of the vehicle 2 It is possible to prevent damage to the three-dimensional scanner 400 or the like.

RFID 디바이스(300)는 RFID 리더기(310)와 RFID 태그(320, 도 5 참조)를 포함한다. RFID 리더기(310)는 차량의 측면에 배치되고 RFID 태그(320)는 터널(T)의 측면에 배치되는데, RFID 태그(320)는 능동형 태그 타입을 구비한다. 즉, RFID 태그(320)는 전압 발진 회로, 검파기 다이오드 및 커패시터(미도시) 등을 포함하는 통상적인 액티브 타입으로 구현되어 에너지 신호를 순차적으로 DC전압으로 정류하여 전압을 상승시켜 전원을 생성하고 해당 RFID 태그에 대한 태그 식별 정보를 RFID 리더기(310) 측으로 송신한다. 터널(T)의 내부에는 복수 개의 RFID 태그(320)가 배치되는데, 각각의 RFDI 태그는 해당 태그 식별 정보를 포함하는 신호를 송신하나 인접 태그와의 간섭을 방지하기 위하여 소정의 간격으로 이격 배치되는 것이 바람직하다. The RFID device 300 includes an RFID reader 310 and an RFID tag 320 (see FIG. 5). The RFID reader 310 is disposed on the side of the vehicle and the RFID tag 320 is disposed on the side of the tunnel T. The RFID tag 320 has an active tag type. That is, the RFID tag 320 is implemented as a typical active type including a voltage oscillation circuit, a detector diode, and a capacitor (not shown) to sequentially rectify the energy signal to a DC voltage, And transmits the tag identification information for the RFID tag to the RFID reader 310 side. A plurality of RFID tags 320 are disposed in the tunnel T. Each RFDI tag transmits signals including the tag identification information but is spaced apart at a predetermined interval to prevent interference with adjacent tags .

RFID 리더기(310)는 차량(2)의 측면에 배치되어 RFID 태그(320)로부터 송신되는 태그 식별 정보를 수신하는데, RFID 리더기(310)는 안테나, 송수신부, 복조부, 변조부, 리더기 제어부 및 메모리를 포함하는 리더기 회로부와, 리더기 송수신 모듈(미도시)을 포함하는 통상적인 액티브 타입의 RFID 리더기로 구성된다. 안테나를 통하여 RFID 태그(320)로부터 송신된 태그 식별 정보를 포함하는 태그 신호를 수신하고 송수신부는 수신된 태그 신호를 RF 신호 상태에서 베이스 밴드 신호로 변환하고 복조부가 베이스 밴드 신호를 디지털 신호로 변환하여 리더기 제어부가 이를 수신하고 리더기 제어부는 통신 프로토콜을 처리하여 RFID 태그(320)와의 통신을 제어하고 디지털 신호로부터 태그 식별 정보 등을 추출하는데, 이는 제어부(600) 등으로 전달되어 터널(T) 내 스캐닝 정보를 활용하기 위한 소정의 제어 과정이 수행된다. The RFID reader 310 is disposed on a side of the vehicle 2 and receives tag identification information transmitted from the RFID tag 320. The RFID reader 310 includes an antenna, a transceiver, a demodulator, a modulator, A reader circuit portion including a memory, and a conventional active type RFID reader including a reader / writer module (not shown). The transmitter / receiver receives the tag signal including the tag identification information transmitted from the RFID tag 320 through the antenna, converts the received tag signal from the RF signal state into the baseband signal, and demodulates the baseband signal into a digital signal The reader control unit receives the information and the reader control unit processes the communication protocol to control the communication with the RFID tag 320 and extract the tag identification information and the like from the digital signal. A predetermined control process for utilizing the information is performed.

한편, 차량(2), 보다 구체적으로 차량(2)의 전방에는 영상 입력부(500)가 배치되는데, 영상 입력부(500)는 카메라 등의 영상 입력 장치로 구현되는데, 제어부(600)로부터의 영상 입력부 제어 신호에 따라 가동되어 터널(T)의 영상 정보를 취득하고, 취득된 영상 정보는 저장부(700)에 저장된다. 영상 입력부(500)의 가동시 정확한 영상 정보 취득을 위하여 터널 환경 계측 유니트(10)는 조명부(510)를 더 구비할 수 있다. 조명부(510)는 차량(2)의 전방 및/또는 측부에 배치되어 빛을 소정의 방향으로 조사하여 작업자가 취득하고자 하는 터널(T) 내 영상 정보의 정확한 취득을 가능하게 한다. 조명부(510)의 조명 강도 내지 조명 조사 방향 등은 입력부(100)의 버튼 등을 통하여 작업자에 의하여 조정될 수도 있다. 영상 입력부(500)는 동영상 촬영 및 스틸 촬영 등 다양한 기능을 수행하는 디지털 카메라로 구현될 수 있다. 도 7에는 본 발명의 영상 입력부(500)를 통하여 취득된 터널(T) 내 굴착면(A, 도 5 참조)의 영상 정보가 도시되는데, 이를 통하여 터널 내외부의 작업자는 현재 터널 굴착면의 굴착 상태를 판단하여 여굴 영역 등에 대한 작업 지시를 요청할 수 있다.The video input unit 500 is disposed in front of the vehicle 2 and more specifically the vehicle 2. The video input unit 500 is implemented as a video input device such as a camera. And acquires the image information of the tunnel T, and the acquired image information is stored in the storage unit 700. [ The tunnel environment measurement unit 10 may further include an illumination unit 510 to acquire accurate image information when the image input unit 500 is operated. The illumination unit 510 is disposed on the front and / or the side of the vehicle 2, and irradiates the light in a predetermined direction, thereby enabling the operator to accurately acquire image information in the tunnel T to be acquired. The illumination intensity, illumination direction, etc. of the illumination unit 510 may be adjusted by an operator through a button or the like of the input unit 100. The image input unit 500 may be implemented as a digital camera that performs various functions such as moving image shooting and still image shooting. FIG. 7 shows image information of an excavation surface A (see FIG. 5) in the tunnel T acquired through the image input unit 500 of the present invention. Through this, the operator inside and outside the tunnel can see the excavation state of the tunnel excavation surface And can request a work instruction for the excavation area and the like.

터널 환경 계측 유니트(10)는 송수신부(800)를 더 구비하는데, 송수신부(800)는 제어부(600)와 연결되어 제어부(600)로부터의 신호를 전달받는다. 송수신부(800)는 3차원 스캐너(400), 토털 스테이션(200) 및 영상 입력부(500)로부터 취득된 터널 내부 형상 스캔 정보, 절대 좌표 정보 및 전방 영상 정보를 외부로 송신하는데, 송신된 정보는 하기되는 중계기(3,4)를 거쳐 외부에 배치되는 중앙 서버(5)로 전달될 수 있다. 또한, 송수신부(800)는 데이터의 송신이외에 수신 기능도 포함하여, 외부 중앙 서버(5)로부터 전달되는 지시를 신호 전달받아 작업자를 통한 터널 환경 계측 유니트(10)의 조작에 대한 정보를 취득할 수도 있다. 즉, 작업자가 소정의 굴진 정보 등을 중앙 서버(5)로부터 취득하여 현재 터널에 대한 공정 상태 등을 파악하고 현장에서의 종합적 굴착 진도 관리를 실행할 수도 있다. The tunnel environment measuring unit 10 further includes a transmitting and receiving unit 800. The transmitting and receiving unit 800 is connected to the control unit 600 and receives a signal from the control unit 600. [ The transmission / reception unit 800 transmits the tunnel internal shape scan information, absolute coordinate information, and forward image information acquired from the 3D scanner 400, the total station 200, and the image input unit 500 to the outside, To the central server 5 disposed outside via the repeaters 3 and 4 described below. In addition to the data transmission, the transmission / reception unit 800 also receives a signal from the external central server 5, including the reception function, to obtain information on the operation of the tunnel environment measurement unit 10 through the operator It is possible. That is, the operator can acquire predetermined drilling information or the like from the central server 5, grasp the process state and the like for the current tunnel, and execute the comprehensive drilling progress management in the field.

또한, 송수신부(800)는 작업자의 조작을 통한 중앙 서버로의 데이터 전송을 이룰 수도 있으나, 터널 굴착 진도에 따라 자동적으로 데이터 취득 및 전송 기능도 포함할 수 있다. 제어부(600)는 토털 스테이션(200)으로부터 취득한 절대 좌표 정보로부터 산출되는 연산 간격 정보(Dc)와, 저장부(700)에 사전 설정 저장된 굴진 진도 간격 정보(Ds)를 비교하고 연산 간격 정보(Dc)와 사전 설정 저장된 굴진 진도 간격 정부(Ds)가 실질적으로 일치하는 경우 3차원 스캐너(400), 토털 스테이션(200) 및 영상 입력부(500)가 취득한 터널 굴착 정보를 송신부(800)로 하여금 외부 중앙 서버(5)로 송신하도록 할 수 있다. The transmission / reception unit 800 may transmit data to the central server through the operation of the operator, but may also include data acquisition and transmission functions automatically according to the tunnel excavation progress. The control unit 600 compares the operation interval information Dc calculated from the absolute coordinate information acquired from the total station 200 and the advance interval calibration information Ds previously stored in the storage unit 700, The total station 300 and the image input unit 500 are transmitted to the transmission unit 800 by the transmission center 800 to the outside center To the server (5).

또 한편, 본 발명은 터널 환경 계측 유니트(10)를 포함하는 터널 환경 관리 시스템(1)으로 구현될 수도 있다. 즉, 터널 환경 관리 시스템(1)은 차량(2)에 탑재되어 터널(T) 내의 터널 굴착 정보를 취득하는 터널 환경 계측 유니트(10)와, 터널 환경 계측 유니트(10)로부터 터널 굴착 정보를 전달받아 이를 관리 저장하고 활용하는 외부 사무실 등에 배치되는 중앙 서버(5)와, 터널 환경 계측 유니트(10)와 중앙 서버(5)를 연결하여 터널 굴착 정보의 데이터를 전송하는 중계기(3,4)를 포함한다. 도면 부호 3으로 지시되는 중계기(3)는 터널 공사 현장에 배치되어 터널 환경 계측 유니트(10)와 통신 상태를 형성하여 터널 환경 계측 유니트(10)의 송수신부(800)를 통하여 송신되는 터널 굴착 정보를 수신한다. 도면 부호 4로 지시되는 중계기(4)는 도면 부호 3으로 지시되는 중계기(3)와 통신 상태를 형성하고, 중앙 서버(5)와 연결되어 도면 부호 3으로 지시되는 중계기(3)로부터 송신된 터널 굴착 정보를 수신하여 중앙 서버(5)로 전달한다. 송수신부(800), 중계기(3,4) 및 중앙 서버(5) 간에 다양한 통신 방식이 이루어질 수 있는데, 송수신부와 중계기 간의 해당 통신 방식에는 IEEE 802.11,a,b,g,n 등의 무선랜 방식을 사용할 수도 있다. 송수신부와 중계기 간에 다양한 통신 방식이 이루어질 수 있는데, 예를 들어 터널 환경 계측 유니트(10)의 송수신부(800)가 중계기(3)와 지그비 통신 방식을 사용할 수도 있다. 송수신부(800)는 PHY 계층, MAC 계측, 네트워크 계층, 어플리케이션 프레임워크 계층 및 응용 계층을 포함하는 지그비 프로토콜 스택을 처리하는 지그비 통신 장치를 구비함으로써, 저전력 근거리 무선 통신 기능을 실행할 수 있다. In addition, the present invention may be implemented in a tunnel environment management system 1 including a tunnel environment measurement unit 10. That is, the tunnel environment management system 1 includes a tunnel environment measurement unit 10 that is mounted on the vehicle 2 and acquires tunnel excavation information in the tunnel T, and a tunnel environment measurement unit 10 that transmits tunnel excavation information from the tunnel environment measurement unit 10 A central server 5 disposed in an external office or the like for managing and storing the received data and a repeater 3 and 4 for connecting the tunnel environment measurement unit 10 and the central server 5 to transmit data of tunnel excavation information . The relay 3 is disposed at a tunnel construction site to establish a communication state with the tunnel environment measurement unit 10 and transmits the tunnel excavation information transmitted through the transmission / reception unit 800 of the tunnel environment measurement unit 10 . The repeater 4 indicated by reference numeral 4 forms a communication state with the repeater 3 indicated by reference numeral 3 and is connected to the center server 5 via a tunnel 3, And transmits the excavation information to the central server 5. Various communication methods can be performed between the transmitting and receiving unit 800, the repeaters 3 and 4 and the central server 5. The corresponding communication method between the transmitting and receiving unit and the repeater includes a wireless LAN such as IEEE 802.11, a, b, g, Method. For example, the transmitting and receiving unit 800 of the tunnel environment measuring unit 10 may use the Zigbee communication method with the repeater 3. The transceiver 800 may include a ZigBee communication device that processes a ZigBee protocol stack including a PHY layer, a MAC measurement, a network layer, an application framework layer, and an application layer, thereby performing a low power short range wireless communication function.

중계기(3,4) 간의 통신은 이동통신네트워크를 활용할 수 있는데, 중계기(3,4)는 게이트웨이, 이동통신교환기, 기지국 장치, 기지국 제어장치 등으로 구현되거나 또는 이들을 포함하는 통신네트워크로 구현될 수 있다. 중앙 서버(5)는 이동통신네트워크로 구현되는 중계기(3,4)간의 통신을 통하여 전달되는 터널 굴착 정보를 수신하고, 터널 굴착 정보를 활용하여 터널(T)의 굴착 상태 진도를 관리하고 안전 상태를 관리하며 공사 비용등의 실시간적으로 관리하는 굴진 진도 관리 기능을 실행할 수도 있다. 또한, 중앙 서버(5)는 터널 굴착 정보의 수신 이외에, 소정의 지시 신호를 터널 환경 계측 유니트(10) 측으로 전송할 수도 있다. The communication between the repeaters 3 and 4 can utilize a mobile communication network. The repeaters 3 and 4 can be implemented as a communication network including a gateway, a mobile communication exchange, a base station device, a base station control device, or the like. have. The central server 5 receives the tunnel excavation information transmitted through the communication between the repeaters 3 and 4 implemented in the mobile communication network, manages the progress of the excavation state of the tunnel T using the tunnel excavation information, And can execute a progressive progress management function that manages the construction cost in real time. In addition to receiving the tunnel excavation information, the central server 5 may also transmit a predetermined instruction signal to the tunnel environment measurement unit 10 side.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 터널 환경 계측 유니트(10) 및 이를 구비하는 터널 환경 관리 시스템(1)의 작동 과정을 설명한다. Hereinafter, the operation of the tunnel environment measurement unit 10 of the present invention and the tunnel environment management system 1 including the tunnel environment measurement unit 10 will be described with reference to the drawings.

먼저, 터널(T)이 굴착되고 터널(T)의 측면에 RFID 디바이스(300)의 RFID 태그(320)가 부착된다. RFID 태그(320)는 일정한 간격을 두고 복수 개가 터널(T)의 측벽에 부착된다. 작업자가 차량(2)의 입력부(100)를 조작하여 조향 가동시키는 경우, 입력부(100)를 통하여 입력되는 소정의 신호에 따라 구동부(100)가 조정되어 소정의 터널 내에서의 가동이 이루어진다. 차량(2)의 차량 하우징(2a)의 측부에 배치되는 RFID 리더기(310)는 터널(T)의 측벽에 배치되는 RFID 태그(320)로부터의 태그 인식 정보를 감지하는 RFID 태그 인식 단계(S10)가 실행된다. First, the tunnel T is excavated and the RFID tag 320 of the RFID device 300 is attached to the side of the tunnel T. A plurality of RFID tags 320 are attached to the side walls of the tunnel T at regular intervals. When the operator operates the input unit 100 of the vehicle 2 to steer the vehicle, the driving unit 100 is adjusted according to a predetermined signal inputted through the input unit 100, and the operation is performed in a predetermined tunnel. The RFID reader 310 disposed on the side of the vehicle housing 2a of the vehicle 2 recognizes the RFID tag from the RFID tag 320 disposed on the side wall of the tunnel T, Is executed.

RFID 태그(320)로부터의 태그 인식 정보를 RFID 태그 리더기(310)가 감지하고 소정의 인식 신호를 제어부(600)로 전달하고, 제어부(600)는 정보 취득 단계(S11)를 실행하는데, 정보 취득 단계(S11)에서 터널 내부 형상 스캔 정보, 절대 위치 좌표 및 영상 정보를 취득한다. 먼저, 제어부(60))는 사전 설정된 제어 흐름에 따라 3차원 스캐널(400)를 가동시켜 터널(T)의 굴착면에 대한 3차원 스캔 동작을 실행하여 터널 내부의 형상을 스캔한 터널 내부 형상 스캔 정보를 취득한다(S20). 그런 후, 제어부(600)는 토털 스테이션(200)을 가동시켜 소정의 절대 좌표 위치를 확보한다(S30). 이때, 토털 스테이션(200)이 가동되는 경우 3차원 스캐너(400)는 차량 하우징(2a)의 상부에 형성된 하우징 스캐너 장착부(23)로 삽입되는데, 3차원 스캐너(400)의 하부에 배치되는 유압 실린더 장치를 통하여 하방 가동된다. 또한, 3차원 스캐너(400)의 측면에는 스캐너 가이드(401)가 배치되고, 하우징 스캐너 장착부(23)의 내측면에는 스캐너 가이드(401)에 대응하는 가이드 형상을 구비하여, 수직 하방 가동되는 3차원 스캐너(400)의 안정적인 가동을 가능하게 할 수도 있다. The RFID tag reader 310 senses the tag recognition information from the RFID tag 320 and transmits a predetermined recognition signal to the controller 600. The controller 600 executes the information acquisition step S11, In step S11, the tunnel internal shape scan information, absolute position coordinates and image information are acquired. First, the controller 60 activates the three-dimensional scanner 400 according to a predetermined control flow to execute a three-dimensional scanning operation on the excavation surface of the tunnel T, And acquires scan information (S20). Then, the control unit 600 activates the total station 200 to secure a predetermined absolute coordinate position (S30). When the total station 200 is operated, the three-dimensional scanner 400 is inserted into the housing scanner mounting portion 23 formed on the upper portion of the vehicle housing 2a. The three-dimensional scanner 400 includes a hydraulic cylinder And is operated downward through the apparatus. A scanner guide 401 is disposed on a side surface of the three-dimensional scanner 400. A guide shape corresponding to the scanner guide 401 is provided on the inner surface of the housing scanner mounting portion 23, Thereby enabling stable operation of the scanner 400.

터널 내부 형상 스캔 정보와 절대 좌표 정보가 취득된 후, 제어부(600)는 영상 입력부(500)에 영상 정보 취득을 위한 제어 신호를 인가하여, 차량(2)의 전방에 배치되는 영상 입력부(500)를 통하여 터널 굴착면의 영상 정보를 취득한다(S40). 이때, 조명부(510)는 영상 입력부(500)와 함께 가동되어 터널 내부의 굴착면에 빛을 조사함으로써 정확한 영상 정보 취득을 가능하게 할 수 있다. The control unit 600 applies a control signal for acquiring image information to the image input unit 500 and outputs the control information to the image input unit 500 disposed in front of the vehicle 2, To acquire image information of the tunnel excavation surface (S40). At this time, the illuminating unit 510 is operated together with the image input unit 500 to illuminate the excavation surface inside the tunnel, thereby enabling accurate acquisition of image information.

그런 후, 제어부(600)는 취득된 터널 내부 형상 스캔 정보, 절대 좌표 위치 정보, 굴착면의 영상 정보를 저장부(700)에 저장 내지 송신하는 저장 단계를 실행한다(S50). 즉, 제어부(600)는 취득된 터널 내부 형상 스캔 정보, 절대 좌표 위치 정보 및 영상 정보를 포함하는 터널 굴착 정보를 저장부(700)에 저장한다. Then, the control unit 600 executes a storage step of storing or transmitting the obtained tunnel internal shape scan information, absolute coordinate position information, and image information of the excavation surface to the storage unit 700 (S50). That is, the control unit 600 stores the tunnel excavation information including the obtained tunnel internal shape scan information, absolute coordinate position information, and image information in the storage unit 700.

그런 후, 경우에 따라 제어부(600)는 터널 환경 계측 유니트(10)의 송수신부(800)를 통하여 중계기(3)로 터널 굴착 정보의 데이터 전송을 실행할 수 있다(S60). 전송된 데이터는 다른 중계기(4)를 거쳐 중앙 서버(5)로 전달되어 원격 상태에서 다른 작업자가 현재 터널(T)의 굴착 상태, 굴착 진도 상황, 및 안전 상태 등을 종합적으로 관리할 수 있다. The control unit 600 may then transmit data of the tunnel excavation information to the transponder 3 through the transceiver unit 800 of the tunnel environment measurement unit 10 at step S60. The transmitted data is transmitted to the central server 5 via the other relay 4 so that another worker can comprehensively manage the excavation state, excavation progress state, and safety state of the current tunnel T in the remote state.

한편, 송신 단계(S60)는 터널(T) 내 작업자에 의하여 수동적으로 이루어질 수도 있으나, 소정의 조건에 따른 자동 송신 구조를 취할 수도 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 송신 단계(S60)는 복수 개의 서브 단계를 구비할 수 있는데, 송신 단계(S60)는 절대 좌표 인식 단계(S61), 연산 간격 정보 산출(S63), 간격 정보 비교 단계(S65), 간격 판단 단계(S67), 정소 송신 실행 단계(S69)를 포함한다. 먼저, 절대 좌표 인식 단계(S60)에서 제어부(600)는 토털 스테이션(200)에서 취득한 절대 위치 좌표 데이터를 활용하여 현재 터널 환경 계측 유니트(10)가 배치된 차량(2)의 터널(T) 내 위치를 확인한다. 그런 후, 제어부(60))는 바로 전 중계기(3)로의 송신 단계가 실행된 전회(前回)에서의 절대 위치 좌표 데이터와 현재 절대 위치 좌표 데이터를 활용하여 연산 간격 정보(Dc)를 산출한다(S63). 즉, 전회(前回) 송신 단계에서 실행된 절대 위치 좌표 데이터와 이번 과정에서 취득된 현재 절대 위치 좌표 데이터를 이용하여 굴착 방향으로의 진행 거리, 즉 연산 간격 정보(Dc)를 산출할 수 있다.Meanwhile, the transmission step S60 may be manually performed by an operator in the tunnel T, but may take an automatic transmission structure according to a predetermined condition. As shown in FIG. 9, the transmitting step S60 may include a plurality of sub-steps. The transmitting step S60 includes an absolute coordinate recognizing step S61, an operation interval information calculating step S63, (S65), an interval determination step (S67), and a testimony transmission execution step (S69). First, in the absolute coordinate recognition step S60, the control unit 600 uses the absolute position coordinate data acquired from the total station 200 to calculate the absolute position coordinate data in the tunnel T of the vehicle 2 in which the current tunnel environment measurement unit 10 is arranged Check the location. Then, the control unit 60 calculates the calculation interval information Dc using the absolute position coordinate data and the current absolute position coordinate data at the previous time in which the transmission step to the immediately preceding repeater 3 has been executed ( S63). That is, the travel distance in the excavation direction, that is, the calculation interval information Dc, can be calculated using the absolute position coordinate data executed in the previous transmission step and the current absolute position coordinate data acquired in the present process.

그런 후, 제어부(600)는 연산 간격 정보(Dc)와 사전 설정되어 저장부(700)에 저장된 사전 설정 간격 정보(Ds)를 비교하여 양자 간의 차이값을 산출한다(S65). 그런 후, 제어부(600)는 연산 간격 정보(Dc)와 사전 설정 간격 정보(Ds) 간의 차이인 간격 정보 비교값이 영 이상인지 여부를 판단하는 간격 판단 단계(S67)를 실행하는데, 경우에 따라 간격 판단 단계에서 소정의 오프셋을 부여할 수도 있다. 즉, 연산 간격 정보(Dc)와 사전 설정 간격 정보(Ds)간의 차이인 간격 정보 비교값이 영 이상인지 판단하지 않고 소정의 오프셋 값(Do) 이상인지 여부를 판단하여 실질적으로 연산 간격 정보와 사전 설정 간격 정보의 차이인 간격 정보 비교값이 실질적으로 영 이상인지 여부를 판단할 수도 있다. Then, the control unit 600 compares the operation interval information Dc with the preset interval information Ds preset in the storage unit 700 to calculate a difference value between them (S65). Then, the controller 600 executes an interval determining step S67 for determining whether the interval information comparison value, which is the difference between the operation interval information Dc and the preset interval information Ds, is zero or more, A predetermined offset may be given in the interval determination step. That is, it is determined whether the interval information comparison value, which is the difference between the operation interval information Dc and the preset interval information Ds, is equal to or larger than a predetermined offset value Do, It may be determined whether the interval information comparison value, which is the difference of the setting interval information, is substantially zero or more.

단계 S67에서 연산 간격 정보(Dc)와 사전 설정 간격 정보(Ds)의 차이인 간격 정보 비교값이 영 이상인 경우, 제어부(600)는 현재 저장된 터널 굴착 정보를 송신부(800)를 통하여 중계기(3)로 전달하여 순차적으로 다른 중계기(4)를 거쳐 중앙 서버(5)로의 전달을 가능하게 한다(S69). 이와 같은 송신 실행 단계가 실행된 후 제어 흐름을 단계 S10으로 복귀하여 소정의 제어 과정을 반복하게 된다. If the interval information comparison value, which is the difference between the operation interval information Dc and the preset interval information Ds, is zero or more in step S67, the controller 600 transmits the currently stored tunnel excavation information to the repeater 3 through the transmission unit 800, To the central server 5 via the other repeater 4 (S69). After the transmission execution step is executed, the control flow returns to step S10 to repeat the predetermined control procedure.

반면, 단계 S67에서 연산 간격 정보(dc)와 사전 설정 간격 정보(Ds)의 차이가 영 이상이지 않은 경우 별도의 송신 실행 단계를 수행하지 않고 제어 흐름을 단계 S10으로 복귀시킨다.
On the other hand, if the difference between the operation interval information dc and the preset interval information Ds is not zero or more in step S67, the control flow is returned to step S10 without performing a separate transmission execution step.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 터널 환경 계측 유니트 및 이를 구비하는 터널 환경 관리 시스템은, RFID 디바이스를 통한 소정의 위치에서의 터널 내부 형상 스캔 정보, 절대 좌표 위치 정보 및 영상 정보를 취득하고 이를 송수신하여 소정의 터널 굴착 관리 등을 용이하게 이루는 구조를 취한다는 점에서, 3차원 스캐너, 토털 스테이션 및 영상 입력부의 데이터 취득 순서는 서로 변화되는 다양한 구성을 취할 수도 있는 등, 터널 굴착 정보 취득을 RFID 디바이스를 활용하는 범위에서 다양한 구성이 가능하다. As described above, the tunnel environment measurement unit and the tunnel environment management system having the tunnel environment measurement unit according to the present invention acquire the tunnel internal shape scan information, absolute coordinate position information, and image information at a predetermined position through the RFID device, Dimensional scanner, the total station, and the image input unit may take various configurations that vary from each other, and the tunnel excavation information acquisition may be performed by the RFID device A variety of configurations can be used.

1...터널 환경 관리 시스템 2...차량
3,4...중계기 5...중앙 서버
10...터널 환경 계측 유니트 100...입력부
200...토털 스테이션 300...RFID 디바이스
400...3차원 스캐너 500...영상 입력부
600...제어부 700...저장부
800...송수신부 900...구동부1 ... tunnel environment management system 2 ... vehicle
3,4 ... repeater 5 ... central server
10 ... Tunnel environment measurement unit 100 ... Input unit
200 ... Total station 300 ... RFID device
400 ... 3D scanner 500 ... image input unit
600 ... control unit 700 ... storage unit
800 ... Transmitting / receiving unit 900 ... Driving unit

Claims (8)

터널 내 굴진 방향으로 가동 가능한 차량에 장착되는 터널 환경 계측 유니트로서, 터널 내 측면에 배치되는 RFID 태그와, 차량의 측면에 배치되어 상기 RFID 태그를 인식하는 RFID 리더기를 구비하는 RFID 디바이스와, 상기 RFID 리더기로부터 상기 RFID 태그에 대한 인식 정보를 취득하는 제어부와, 차량에 배치되고, 상기 제어부가 상기 RFID 태그에 대한 인식 정보를 취득하는 경우 상기 제어부로부터의 스캔 동작 제어 신호를 인가받아 가동되어 터널 내부의 형상을 스캔하는 3차원 스캐너와, 차량에 배치되고, 상기 제어부가 상기 RFID 태그에 대한 인식 정보를 취득하는 경우 상기 제어부로부터의 스테이션 동작 제어 신호를 인가받아 가동되어 터널 내부에서의 절대 좌표를 측정하는 토털 스테이션과, 차량에 배치되고, 상기 제어부가 상기 RFID 태그에 대한 인식 정보를 취득하는 경우 상기 제어부로부터의 조명 동작 제어 신호를 인가받아 가동되어 터널 내 전방 영상 정보를 취득하는 영상 입력부와, 상기 제어부와 연결되어 상기 제어부로부터의 저장 제어 신호에 따라 상기 3차원 스캐너로부터의 터널 내부 형상 스캔 정보와, 상기 토털 스테이션으로부터의 절대 좌표 정보와, 그리고 상기 영상 입력부로부터의 터널 내 전방 영상 정보를 포함하는 터널 굴착 정보를 저장하는 저장부를 구비하고,
차량에는 상기 제어부와 연결되어 상기 3차원 스캐너, 상기 토털 스테이션 및 상기 영상 입력부로부터 취득된 상기 터널 내부 형상 스캔 정보, 상기 절대 좌표 정보 및 상기 전방 영상 정보를 송신하는 송수신부가 더 구비되고,
상기 토털 스테이션에서 취득된 상기 절대 좌표 정보로부터 산출되는 연산 간격 정보와, 상기 저장부에 사전 설정 저장된 굴진 진도 간격 정보를 상기 제어부가 비교하고, 상기 연산 간격 정보와 상기 사전 설정 굴진 진도 간격 정보가 실질적으로 일치하는 경우 상기 터널 내부 형상 스캔 정보와 상기 절대 좌표 정보 및 상기 전방 영상 정보를 상기 송수신부가 송신하는 것을 특징으로 하는 터널 환경 계측 유니트.A tunnel environment measuring unit mounted on a vehicle movable in a direction of travel in a tunnel, comprising: an RFID device having an RFID tag disposed on a side surface of a tunnel and an RFID reader disposed on a side surface of the vehicle and recognizing the RFID tag; A control unit which is disposed in the vehicle and receives the scan operation control signal from the control unit when the control unit obtains the identification information for the RFID tag, A three-dimensional scanner for scanning the shape of the object; a three-dimensional scanner disposed in the vehicle for receiving the station operation control signal from the control unit when the control unit obtains the identification information for the RFID tag, A total station, and a control unit, arranged in the vehicle, An image input unit operable to receive the illumination operation control signal from the control unit to acquire in-tunnel forward image information when acquiring information from the three-dimensional scanner, the image input unit being connected to the control unit, A storage unit for storing tunnel excavation information including intra-tunnel shape scan information, absolute coordinate information from the total station, and intra-tunnel forward image information from the image input unit,
The vehicle further includes a transceiver connected to the control unit and configured to transmit the tunnel internal shape scan information, the absolute coordinate information, and the forward image information acquired from the 3D scanner, the total station, and the image input unit,
Wherein the control unit compares operation interval information calculated from the absolute coordinate information obtained from the total station and the purged progress distance information pre-stored in the storage unit, and when the operation interval information and the preset purged progress distance information are substantially The transmission / reception unit transmits the tunnel internal shape scan information, the absolute coordinate information, and the forward image information. 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 송수신부는 지그비 통신 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 터널 환경 계측 유니트.The method according to claim 1,
Wherein the transmission / reception unit includes a Zigbee communication device. 제 1항에 있어서,
상기 토털 스테이션과 상기 3차원 스캐너는 택일적으로 가동되는 것을 특징으로 하는 터널 환경 계측 유니트.The method according to claim 1,
Wherein the total station and the three-dimensional scanner are alternatively operated. 터널 내 굴진 방향으로 가동 가능한 차량; 상기 차량에 장착되는 터널 환경 계측 유니트로서, 터널 내 측면에 배치되는 RFID 태그와, 차량의 측면에 배치되어 상기 RFID 태그를 인식하는 RFID 리더기를 구비하는 RFID 디바이스와, 상기 RFID 리더기로부터 상기 RFID 태그에 대한 인식 정보를 취득하는 제어부와, 상기 차량에 배치되고, 상기 제어부가 상기 RFID 태그에 대한 인식 정보를 취득하는 경우 상기 제어부로부터의 스캔 동작 제어 신호를 인가받아 가동되어 터널 내부의 형상을 스캔하는 3차원 스캐너와, 상기 차량에 배치되고, 상기 제어부가 상기 RFID 태그에 대한 인식 정보를 취득하는 경우 상기 제어부로부터의 스테이션 동작 제어 신호를 인가받아 가동되어 터널 내부에서의 절대 좌표를 측정하는 토털 스테이션과, 상기 차량의 전방에 배치되고, 상기 제어부가 상기 RFID 태그에 대한 인식 정보를 취득하는 경우 상기 제어부로부터의 조명 동작 제어 신호를 인가받아 가동되어 터널 내 전방 영상 정보를 취득하는 영상 입력부와, 상기 제어부와 연결되어 상기 제어부로부터의 저장 제어 신호에 따라 상기 3차원 스캐너로부터의 터널 내부 형상 스캔 정보와, 상기 토털 스테이션으로부터의 절대 좌표 정보와, 그리고 상기 영상 입력부로부터의 터널 내 전방 영상 정보를 저장하는 저장부와, 상기 차량에 배치되고 상기 제어부와 연결되어 상기 3차원 스캐너, 상기 토털 스테이션 및 상기 영상 입력부로부터 취득된 상기 터널 내부 형상 스캔 정보, 상기 절대 좌표 정보 및 상기 전방 영상 정보를 포함하는 터널 굴착 정보를 송신하는 송수신부를 구비하는 터널 환경 계측 유니트; 상기 송수신부로부터 상기 터널 굴착 정보를 수신하는 중계기; 및 상기 중계기로부터의 송신된 상기 터널 굴착 정보를 수신하여 터널 굴착 정보를 활용하여 굴진 진도 관리를 실행하는 중앙 서버를 포함하고,
상기 토털 스테이션에서 취득된 상기 절대 좌표 정보로부터 산출되는 연산 간격 정보와, 상기 저장부에 사전 설정 저장된 굴진 진도 간격 정보를 상기 제어부가 비교하고, 상기 연산 간격 정보와 상기 사전 설정 굴진 진도 간격 정보가 실질적으로 일치하는 경우 상기 터널 내부 형상 스캔 정보와 상기 절대 좌표 정보 및 상기 전방 영상 정보를 상기 송수신부가 송신하는 것을 특징으로 하는 터널 환경 관리 시스템.A vehicle movable in a direction of travel in a tunnel; An RFID device having an RFID tag disposed on a side surface of a tunnel and an RFID reader disposed on a side surface of the vehicle and recognizing the RFID tag; And a control unit which is disposed in the vehicle and receives the scan operation control signal from the control unit when the control unit obtains the identification information for the RFID tag, A total station disposed in the vehicle and operating in response to a station operation control signal from the control unit when the control unit obtains recognition information for the RFID tag and measuring absolute coordinates within the tunnel; Wherein the control unit is arranged in front of the vehicle, An image input unit for receiving the illumination operation control signal from the control unit to acquire in-tunnel forward image information when the acquisition is obtained; and a control unit for controlling the inside of the tunnel from the three-dimensional scanner in accordance with a storage control signal from the control unit, A storage unit for storing shape scan information, absolute coordinate information from the total station, and intra-tunnel in-tunnel image information from the image input unit, and a storage unit disposed in the vehicle and connected to the control unit, And a transmission / reception unit for transmitting tunnel excavation information including the tunnel internal shape scan information, the absolute coordinate information, and the forward image information acquired from the station and the image input unit. A relay for receiving the tunnel excavation information from the transceiver; And a central server for receiving the tunnel excavation information transmitted from the repeater and performing the excavation progress management using the tunnel excavation information,
Wherein the control unit compares operation interval information calculated from the absolute coordinate information obtained from the total station and the purged progress distance information pre-stored in the storage unit, and when the operation interval information and the preset purged progress distance information are substantially The transmission / reception unit transmits the tunnel internal shape scan information, the absolute coordinate information, and the forward image information. 터널 내 굴진 방향으로 가동 가능한 차량에 탑재되는 터널 환경 계측 유니트의 RFID 리더기와, 터널의 측벽에 배치되는 RFID 태그 간의 태그 인식이 실행되는 RFID 태그 인식 단계와, 상기 RFID 태그 인식 단계에서 인식이 이루어진 후, 상기 터널 환경 계측 유니트에 구비되는 3차원 스캐너, 토털 스테이션 및 영상 입력부를 통하여 터널 내부의 터널 내부 형상 스캔 정보, 터널 내에서의 절대 위치 좌표 및 터널 굴착면의 영상 정보를 포함하는 터널 굴착 정보를 취득하는 정보 취득 단계와, 상기 터널 굴착 정보를 상기 터널 환경 계측 유니트의 저장부가 저장하도록 제어부가 저장 제어 신호를 인가하는 저장 단계와, 상기 저장 단계 후 상기 제어부의 송신 신호에 따라 상기 터널 굴착 정보를 외부로 전송하는 송신 단계를 포함하고,
상기 송신 단계는: 상기 토털 스테이션에서 취득된 절대 위치 좌표 정보를 인식하는 절대 좌표 인식 단계와, 상기 절대 좌표 인식 단계와 전회에서의 절대 좌표를 활용하여 연산 간격 정보를 산출하는 연산 간격 정보 산출 단계와, 상기 연산 간격 정보와 상기 저장부에 사전 설정되어 저장된 사전 설정 간격 정보를 비교하는 간격 정보 비교 단계와, 상기 간격 정보 비교 단계에 얻어진 간격 정보 비교값이 영 이상인지 여부를 판단하는 간격 정보 판단 단계와, 상기 간격 정보 판단 단계에서 상기 간격 정보 비교값이 영 이상인 경우, 상기 제어부가 터널 환경 계측 유니트의 송수신부에 상기 터널 굴착 정보를 송신하도록 송신 제어 신호를 출력하는 송신 실행 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터널 환경 관리 시스템 제어 방법.A step of recognizing an RFID tag between an RFID reader of a tunnel environment measurement unit mounted on a vehicle movable in a tunneling direction and an RFID tag disposed on a side wall of the tunnel, , Tunnel excavation information including the scan information of the inner shape of the tunnel inside the tunnel, the absolute position coordinates in the tunnel and the image information of the tunnel excavation surface through the 3D scanner, the total station and the image input unit provided in the tunnel environment measurement unit A storage step of applying a storage control signal to the control unit to store the tunnel excavation information in a storage unit of the tunnel environment measurement unit; and a storage step of storing the tunnel excavation information according to a transmission signal of the control unit after the storage step And transmitting to the outside,
Wherein the transmitting step comprises: an absolute coordinate recognition step of recognizing the absolute position coordinate information acquired by the total station; an operation interval information calculation step of calculating the operation interval information by utilizing the absolute coordinates in the absolute coordinate recognition step and the last time; An interval information comparing step of comparing the operation interval information with preset preset interval information stored in the storage unit, an interval information determining step of determining whether the interval information comparison value obtained in the interval information comparing step is zero or more, And a transmission execution step of outputting a transmission control signal to the control unit to transmit the tunnel excavation information to the transmission and reception unit of the tunnel environment measurement unit when the interval information comparison value is equal to or larger than zero in the interval information determination step Wherein said tunnel environment management system control method comprises: 삭제delete
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