KR101775016B1 - 가변형 센서가 적용된 도로 침수 감지 시스템 - Google Patents

가변형 센서가 적용된 도로 침수 감지 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도로의 침수 여부를 판단하기 위한 감지수단이 도로에 설치된 경계석에 착탈되는 구조로 설치되어 다양한 종류로 제작되어 왔던 모든 경계석에 적용 가능함은 물론 도로의 지형 환경에 맞춰 센서의 위치를 조정 가능하도록 구성함으로써 침수 감지 시 발생할 수 있는 오류 등을 최소화할 수 있는 가변형 센서가 적용된 도로 침수 감지 시스템에 관한 것으로, 위치 좌표정보를 포함한 식별정보를 가지고 복수의 도로 경계석 중 선택된 하나의 경계석에 착탈 가능하도록 구성되며, 도로의 침수 레벨을 실시간 감지하기 위한 하나 이상의 감지수단; 상기 하나 이상의 감지수단과 연결되어 감지수단으로부터 감지된 센싱 데이터와 식별정보를 수집하며 이를 취합하여 송신하기 위한 데이터 중계수단; 및 상기 데이터 중계수단에서 송신한 센싱 데이터와 식별정보를 수신 및 저장하여 도로의 침수 상태를 모니터링하기 위한 중앙 관제 서버;를 포함하는 것이 특징이다.

Description

가변형 센서가 적용된 도로 침수 감지 시스템{System for Monitoring Flooding of Road With Variable Sensor}
본 발명은 도로 침수 감지 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 도로의 침수 여부를 판단하기 위한 감지수단이 도로에 설치된 경계석에 착탈되는 구조로 설치되어 다양한 종류로 제작되어 왔던 모든 경계석에 적용 가능함은 물론 도로의 지형 환경에 맞춰 센서의 위치를 조정 가능하도록 구성함으로써 침수 감지 시 발생할 수 있는 오류 등을 최소화할 수 있는 가변형 센서가 적용된 도로 침수 감지 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 장마철과 같이 많은 양의 비가 내리는 시기에는 침수 피해를 입는 지역이 생기게 된다. 특히, 지대가 낮은 곳은 상습적인 침수 피해를 입게 되는데, 차량이 다니는 도로의 경우도 마찬가지로 하천의 범람이나 역류 등에 의해 상습적으로 침수가 되는 지역이 여러 군데 있다.
그런데, 최근 장마철의 강우 추세를 보면, 비가 장시간에 걸쳐서 지속적으로 많이 내리는 것이 아니라, 단시간 안에 기습적으로 퍼붓는 게릴라성 호우가 많아지고 있다. 이와 같은 폭우 추세는 특히 저지대 도로에서 많은 차량 침수 피해를 초래하고 있다.
예를 들어, 이러한 기습적인 폭우 상태에서 미처 안전요원들이 도로를 차단하기도 전에 저지대 도로로 진입한 차량은, 도로 중간에 고립되어 차량 침수 피해를 당하는 사례가 발생한다.
즉, 게릴라성 폭우로 인해, 안전요원들이 위험을 감지하고 차량 진입을 막기도 전에 벌써 도로의 침수가 시작되는 경우가 많고, 먼저 진입한 차량들은 중간에서 빠져나가지 못하고 침수 피해를 입는 일이 생기는 것이다. 이는 차량뿐 아니라 자칫 운전자의 생명까지 위험해지는 상황이 될 수 있다.
따라서, 도로의 침수 상황에 보다 신속하게 대처할 수 있는 방재 시스템이 요구되고 있다.
한편, 지주 형태로 도로상의 침수를 감지하는 장치에 관한 기술로서, 대한민국 등록특허공보 제10-109293호의 "침수 감지 장치 및 이를 구비한 가로등"이 제시되었다.
이에 따르면 우적 감지 센서와 강우량 측정 센서 및 초음파 수위 센서를 상호 유기적으로 연동시켜 도로의 침수 상태를 감지함으로써 사용 전력의 효율성 및 침수 감지의 정확성을 높이고 아울러 도로의 실시간 침수 상황을 모니터링하도록 모니터링을 가능하도록 하는 가로등이 개시되어 있다.
그러나 상술한 종래 기술은 가로등의 형태로 침수 감지 장치가 구성됨으로써 독립적인 구조물을 구축해야만 하기 때문에 시공의 편의성 및 시공 비용이 상승할 수밖에 없으며, 도로의 지형 특히 도로의 고도에 따른 정확한 침수 상태를 파악할 수 없기 때문에 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-109293호
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 별도의 구조물 부가 설치 없이도 기존에 설치된 경계석을 활용하여 용이하게 시스템을 구축할 수 있는 가변형 센서가 적용된 도로 침수 감지 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
또한 침수 감지 대상 지역의 도로 지형에 맞춰 센서의 위치를 조정할 수 있도록 구성함으로써 침수 감지 시 발생할 수 있는 오류 등을 최소화할 수 있는 가변형 센서가 적용된 도로 침수 감지 시스템을 제공함에 또 다른 목적이 있다.
상술한 문제점들을 해결하기 위한 수단으로 본 발명의 가변형 센서가 적용된 도로 침수 감지 시스템은, 위치 좌표정보를 포함한 식별정보를 가지고 복수의 도로 경계석 중 선택된 하나의 경계석에 착탈 가능하도록 구성되며, 도로의 침수 레벨을 실시간 감지하기 위한 하나 이상의 감지수단; 상기 하나 이상의 감지수단과 연결되어 감지수단으로부터 감지된 센싱 데이터와 식별정보를 수집하며 이를 취합하여 송신하기 위한 데이터 중계수단; 및 상기 데이터 중계수단에서 송신한 센싱 데이터와 식별정보를 수신 및 저장하여 도로의 침수 상태를 모니터링하기 위한 중앙 관제 서버;를 포함하는 것이 특징이다.
하나의 예로써, 상기 감지수단은, 도로 경계석의 타공된 영역에 삽입 설치되며 도로와 대향하는 부위가 노출되도록 구성되는 외부 케이싱; 및 상기 외부 케이싱의 내부 공간에서 외부 케이싱의 노출 부위를 향하여 배치되어 도로상의 수위를 감지하기 위한 하나 이상의 센서를 포함하는 센서부;를 포함할 수 있다.
이때, 상기 센서부는, 비접촉식 초음파 센서 또는 비접촉식 정전용량 센서 중 선택된 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다.
하나의 예로써, 상기 센서부는, 최하부에 배치되어 우수 감지 시 제 1감지신호를 생성하는 제 1센서 및 상기 제 1센서의 상부에 이격 배치되며 우수 감지 시 제 2감지신호를 생성하는 제 2센서를 포함하되, 상기 제 1감지신호는 도로의 초기 침수을 나타내고 제 2감지신호는 침수 임계값을 나타내는 것일 수 있다.
하나의 예로써, 상기 센서부는, 상기 제 1센서와 제 2센서 상호 간에 상하 간격을 조정하기 위한 제 1조정수단 및 상기 제 1센서와 제 2센서의 위치를 상하로 조정하기 위한 제 2조정수단을 포함할 수 있다.
하나의 예로써, 본 발명은 상기 중앙 관제 서버로부터 생성되는 제어신호에 의해 선택적으로 구동되며, 도로 침수 상태에 대한 영상을 촬영하고 촬영된 영상 데이터를 상기 중앙 관제 서버로 송신하는 카메라모듈;을 더 포함할 수 있다.
하나의 예로써, 상기 중앙 관제 서버는, 상기 제 1센서에서 제 1감지신호가 생성되는 경우 상기 제어신호를 생성 및 출력하며, 상기 제 1감지신호를 송신한 감지수단의 위치 좌표정보를 분석하여 침수 지역의 카메라모듈로 상기 제어신호를 송신할 수 있다.
하나의 예로써, 상기 감지수단의 외부 케이싱의 노출 부위에는 결로방지코팅층이 도포된 보호 커버가 체결되며, 상기 결로방지코팅층은 셀룰로오스아세테이트 100중량부에 대해 수산화알루미늄 10 내지 30중량부, 황산화철 10 내지 30중량부, 스테아린산 아연 10 내지 15중량부를 포함하는 분말을 용매에 분산시켜 열경화에 의해 형성될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 가변형 센서가 적용된 도로 침수 감지 시스템은, 별도의 구조물로서 경계석을 대체하지 않고도 선택된 경계석에 타공만으로 도로의 침수 여부를 판단하기 위한 감지수단이 용이하게 장착될 수 있어 다양한 종류로 제작되어 왔던 모든 경계석에 적용 가능함에 따라 시공의 편의성과 시공 비용을 절감할 수 있게 되며 향후 유지/보수 측면에서도 유리한 이점이 있다.
또한 도로의 지형 환경에 맞춰 감지수단에 구비된 센서를 개별적 또는 일괄적으로 조정할 수 있도록 구성됨으로써 침수 감지 시 발생할 수 있는 오류 등을 최소화할 수 있음은 물론 감도 조정을 가능하도록 하여 결과적으로는 침수 감지에 있어 신뢰성을 향상시킬 수 있게 되는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가변형 센서가 적용된 도로 침수 감지 시스템을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 감지수단을 나타내는 도면.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 감지수단의 조정수단을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 감지수단의 구성을 나타내는 블록도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가변형 센서가 적용된 도로 침수 감지 시스템을 이용하여 도로 침수를 감지하는 방법을 나타내는 흐름도.
이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가변형 센서가 적용된 도로 침수 감지 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 가변형 센서가 적용된 도로 침수 감지 시스템(이하 '도로 침수 감지 시스템'이라 함)은 위치 좌표정보를 포함한 식별정보를 가지고 복수의 도로 경계석(10) 중 선택된 하나의 경계석(10)에 착탈 가능하도록 구성되며, 도로의 침수 레벨을 실시간 감지하기 위한 하나 이상의 감지수단(100)과, 상기 하나 이상의 감지수단(100)과 연결되어 감지수단(100)으로부터 감지된 센싱 데이터와 식별정보를 수집하며 이를 취합하여 송신하기 위한 데이터 중계수단(200) 및 상기 데이터 중계수단(200)에서 송신한 센싱 데이터와 식별정보를 수신 및 저장하여 도로의 침수 상태를 모니터링하며, 감지수단(100)의 위치 좌표정보와 기저장된 지형 데이터를 이용하여 침수 지역으로부터 근접 지역에 대한 도로 침수 상황을 예측하는 중앙 관제 서버(300)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 감지수단(100)은 실시간으로 도로의 침수 레벨을 감지하고, 자체적으로 기설정된 임계치 초과 여부에 따라 도로의 침수를 판단할 수 있다.
상기 데이터 중계 수단(200)은 상기 하나 이상의 감지수단(100)과 유무선 통신망을 통해 연결되어 감지수단(100)의 센싱 데이터를 실시간으로 수신하며 수신한 센싱 데이터를 상기 중앙 관제 서버(300)로 인터넷 망을 통해 송신할 수 있다. 예를 들면 상기 데이터 중계 수단(200)은 게이트 웨이(Gate-way)로 구성될 수 있으며, 무선망, 무선 네트워크, RF-424, RS-232, RF-485, TCP/IP, CDMA 등 다양한 인터페이스 환경의 확장이 가능하도록 구성될 수 있다.
상기 중앙 관제 서버(300)는 유무선 인터넷 망을 통해 상기 데이터 중계 수단(200)과 데이터 통신할 수 있으며, 데이터 중계 수단(200)으로부터 수집한 감지수단(100)의 측정 데이터와 식별정보를 수신하고 이를 저장 및 관리할 수 있다.
상기 중앙 관제 서버(300)는 수신한 감지수단(100)의 식별정보를 파악하며 침수 감지 대상 지역을 구역별로 분류하여 관리할 수 있으며, 데이터 처리를 통해 통계화를 수행할 수 있다.
이러한 중앙 관제 서버(300)는 실시간 도로 침수 상태를 관제하는 관련 기관 예를 들면 교통 관제 센터에 구비될 수 있으며, 별도의 민원 접수 내지 자체적으로 판단된 처리 결과에 따라 재해/재난 상황을 판단하고 복구 요청 신호를 생성 및 출력할 수 있다.
그리고 상기 중앙 관제 서버(300)는 도면에 도시된 바 없으나 디스플레이 장치가 구비되어 상기 데이터 중계 수단(200)으로부터 수신한 데이터와 근접 지역에 대하여 예측한 도로 침수 상황은 물론 이하에서 설명하는 카메라모듈(400)로부터 수신한 영상 데이터를 모니터링할 수 있다.
또한 상기 중앙 관제 서버(300)는 상기 데이터 중계 수단(200)으로부터 수신한 데이터에 포함된 감지수단(100)의 위치 좌표정보와 기저장된 지형 데이터를 활용하여 감지수단(100)이 구축되지 않은 근접 지역의 도로 침수 상황을 예측할 수 있는 예측 모델이 탑재될 수 있다.
이는 상기 지형 데이터가 갖는 근접 지역의 도로에 대한 고도 정보를 침수 감지 대상 지역의 고도 정보와 비교 분석을 통해 예측할 수 있는 것이다.
본 발명의 도로 침수 감지 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 침수 지역에 대한 영상을 촬영하기 위한 카메라모듈(400)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 카메라모듈(400)는 침수 감지 대상 지역 즉, 하나 이상의 감지수단(100)이 설치된 지역에 설치될 수 있으며 적어도 하나 이상의 IP 카메라로 구성되어 유무선 인터넷 망을 통해 상기 중앙 관제 서버(300)와 상호 데이터 통신할 수 있다. 일 예로서 상기 카메라모듈(400)은 상기 데이터 중계 수단(200)을 경유하여 상기 중앙 관제 서버(300)와 연결되거나 별도의 유, 무선 인터넷 망을 구축하여 직접적으로 중앙 관제 서버(300)와 연결될 수 있다.
바람직하게는 상기 카메라모듈(400)은 상기 감지수단(100)이 설치된 지역의 도로 교차로에 있어 지주 형태의 구조물에 고정 설치될 수 있으며, PTZ(Pan Tilt Zoom) 카메라로 구성되어 하나의 카메라를 통해 다방면의 침수 지역 촬영이 가능하도록 할 수 있다.
상기 카메라모듈(400)은 상기 중앙 관제 서버(300)로부터 전송되는 제어신호에 따라 구동되는 것으로, 예를 들면 중앙 관제 서버(300)는 상기 감지수단(100)이 도로의 초기 침수를 판단하는 시점에 제어신호를 생성 및 출력하도록 하며 해당 감지수단(100)의 위치 좌표정보를 분석하여 침수 지역을 판단하고 상기 출력된 제어신호를 침수 지역에 위치한 카메라모듈(400)로 송신하도록 함으로써 해당 카메라모듈(400)이 구동될 수 있도록 제어할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 감지수단을 나타내는 도면이며, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 감지수단의 조정수단을 나타내는 도면이다.
먼저 상기 감지수단(100)은 설치 및 유지 보수의 편의성을 도모할 수 있도록 기설치된 경계석(10)에 착탈 가능하도록 구성됨이 바람직하다.
구체적으로 상기 감지수단(100)은 도로 경계석(10)의 타공된 영역(11)에 삽입 설치되며 도로와 대향하는 부위가 노출되도록 구성되는 외부 케이싱(110) 및 상기 외부 케이싱(110)의 내부 공간에서 외부 케이싱(110)의 노출 부위를 향하여 배열되어 도로상의 수위를 감지하기 위한 하나 이상의 센서를 포함하는 센서부(120)를 포함하여 구성될 수 있다.
예를 들면 상기 감지수단(100)의 외부 케이싱(110)은 도 2에 도시된 바와 같이 원통형으로 구성될 수 있으며, 그 외주면에 복수의 끼움 돌기(111)가 구성되어 도로 경계석(10)의 타공된 영역(11)에 억지 끼움으로 결합될 수 있으며, 침수 환경에서도 우수가 유입되지 않게 밀실 구조로 구성됨이 바람직하다.
그리고 상기 센서부(120)는 비접촉식 초음파 센서 또는 비접촉식 정전용량 센서 중 선택된 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 여기서 비접촉식 센서를 이용하여 수위를 감지하는 기술은 공지 기술 등을 통해 다양하게 실시될 수 있는 바, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
이처럼 본 실시 예에 따른 침수 감지 시스템은 별도의 구조물로서 경계석을 대체하지 않고도 선택된 경계석에 타공만으로 용이하게 장착될 수 있으며, 이는 다양한 종류로 제작되어 왔던 모든 경계석에 장착이 가능한 바, 시공의 편의성과 시공 비용을 절감할 수 있게 되는 것이며, 향후 유지/보수 측면에서도 유리한 이점이 있는 것이다.
또한 상기 센서부(120)는 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 복수의 센서(121, 122, 123)가 상호 일정 간격으로 이격되도록 구성됨으로써 초기 침수와 위험 상황을 판단하는 기준으로서의 임계값는 물론 단계별 침수 상황을 감지할 수 있다.
예를 들면 상기 센서부(120)는 최하부에 배치되어 우수 감지 시 제 1감지신호를 생성하는 제 1센서(121) 및 상기 제 1센서(121)의 상부에 이격 배치되며 우수 감지 시 제 2감지신호를 생성하는 제 2센서(122)를 포함하되, 상기 제 1감지신호는 도로의 초기 침수를 나타내며 제 2감지신호는 침수 임계값을 나타낼 수 있다.
즉, 상기 제 1센서(121)에서 제 1감지신호가 생성될 경우 이는 도로의 침수가 시작되고 있음을 판단할 수 있게 되는 것이며, 제 2센서(122)에서 제 2감지신호가 생성되는 경우에는 침수 임계값을 초과한 것으로 간주되어 침수에 의한 위험 상황으로 판단할 수 있게 되는 것이다. 이러한 제 1센서(121)와 제 2센서(122)의 배치 위치 및 간격 등은 관리자에 의해 변경 가능함은 당연하다.
그리고 상기 제 1센서(121)와 제 2센서(122) 사이 또는 제 2센서의 상부에는 단계별 경보 신호를 생성하기 위한 복수의 제 3센서(123)가 구비될 수 있다.
각각의 제 3센서(123)는 감지수단(100)으로부터 부여된 높이 정보를 가질 수 있는 바, 제 3센서(123)에서 생성되는 경보 신호를 통해 단계별 침수 레벨을 확인할 수 있음은 물론 해당 제 3센서(123)에 부여된 높이 정보를 통해 침수 레벨 즉 수위를 판단할 수 있다. 예를 들면 각각의 제 3센서(123)는 5 내지 10mm 간격으로 높이 정보가 부여될 수 있으며, 센서의 배치 역시 부여된 높이 정보에 따른 간격으로 이격 배치될 수 있다.
이처럼 본 실시 예에 따른 센서부(1120)는 초기 침수를 감지하는 제 1센서(121)와 임계값 초과 여부를 확인할 수 있는 제 2센서(122) 및 단계별 경보 신호를 생성하는 제 3센서(123)를 나란히 배열함으로써 도로의 초기 침수 이후 또는 임계치를 초과한 침수 상황 이후에 대해서도 단계별 침수 상황을 확인할 수 있도록 한다.
한편 대부분의 국도 또는 지방도를 포함한 일반 도로에서는 빈번한 포장 공사 등으로 인하여 경계석(10)보다 도로의 지면이 높게 형성되는 경우가 있기 때문에 실질적으로 도로의 지면과 경계석(10)의 하부면 간에 경계가 모호하다.
이에 따라 도로의 양측에 형성된 배수로 측으로 적은 양의 물 고임에도 즉 도로 침수가 아닌 상황에서도 경계석(10)에 구성된 센서는 위치 이동이 불가하기 때문에 도로 침수로 판단하여 알람이 발생할 수 있는 등의 문제점이 있었다.
본 실시 예에 따른 센서부(120)는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 앞서 설명한 바와 같이 경계석(10)의 일 부분을 타공하고, 타공된 영역(11)에 감지수단(100)이 착탈 가능하도록 설치할 수 있도록 함과 더불어, 센서부(120)를 이루는 각 센서(121, 122, 123) 또는 모든 센서(121, 122, 123)를 일괄적으로 위치 이동시킬 수 있도록 구성됨에 특징이 있다.
즉, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 센서부(120)는 상기 제 1센서(121)와 제 2센서(122) 등 센서 상호 간에 상하 간격을 조정하기 위한 제 1조정수단(124)을 포함하여 각각의 센서들이 이동할 수 있도록 하는 바, 이는 감지수단(100)에 있어 센싱 감도를 조정할 수 있도록 한다.
뿐만 아니라, 상기 센서부(120)는 상기 제 1센서(121)와 제 2센서(122) 등 센서들의 위치를 일괄적으로 상하로 조정하기 위한 제 2조정수단(125)을 포함함으로써 도로의 지면과 감지수단(100)의 하부면 간 경계보다 상대적으로 높은 위치에 센서부(120) 특히 초기 침수를 감지하기 위한 제 1센서(121)가 위치하도록 할 수 있어 우수가 도로 지면보다 높게 형성되는 경우에서만 침수가 감지되도록 할 수 있는 것이다.
이처럼 본 실시 예에 따른 감지수단(100)은 도로의 지형 환경에 맞춰 센서부(120)의 위치를 조정할 수 있게 되어 침수 감지 시 발생할 수 있는 오류 등을 최소화할 수 있음은 물론 감도 조정을 가능하도록 하여 결과적으로는 침수 감지에 있어 신뢰성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 감지수단의 구성을 나타내는 블록이다.
본 발명의 감지수단은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 센서부(120)로부터 감지한 센싱 데이터를 수신받아 이를 저장하고 프로그램에 의해 침수 여부를 분석하기 위한 제어부(130)와, 감지수단(100)에 전원을 공급하고 전원 공급 가용 상태를 파악하기 위한 배터리부(140)와, 상기 배터리부(140)로부터 전원을 공급받으며 상기 제어부(130)로부터 분석된 도로 침수 여부를 상기 데이터 중계 수단(200)으로 전달하기 위한 RF무선 데이터 송수신 모듈(150)을 포함하여 구성될 수 있다.
먼저 상기 RF 무선 데이터 송수신 모듈(150)은 상기 중앙 관제 서버(400)로부터 수신된 수위 데이터를 수신받으며, 인터넷으로 전송하기 위한 데이터로의 가공을 수행한다.
그리고, RF-424Hz, RF-447MHz, RF-ZigBee, 10mW, DC 3.3V로써 RSSI를 통해 무선 사용 대역이 확인 가능하고,1.0Km 반경 내의 센서 네트워크 망으로 구축되는 것이 바람직하며, 그에 따라 추가 확장이 용이하다.
상기 배터리부(140)는 충전 가능한 배터리(141)와 상기 배터리(141)로부터 상기 RF 무선 데이터 송수신 모듈(150)로 DC 전원을 공급하기 위한 DC-to-DC 컨버터(142) 및 파워 컨트롤러(143)와 상기 배터리(141)의 충전 상태 정보를 상기 제어부(130)로 전달하기 위한 AD 컨버터(144)로 구성된다.
상기 제어부(130)는 MCU(131)가 프로그램 메모리(133)에 저장된 프로그램에 따라 상기 센서부(120)로부터 감지된 센싱 데이터를 전달받아 SRAM(132)에 저장하고, 인터넷 전송 가능 데이터로 가공한다.
상기 MCU(131)는 상기 프로그램에 의해 침수 상태 여부를 판단하게 되는데, 앞서 설명한 실시 예와 같이 상기 센서부(120)가 제 1센서(121), 제 2센서(122) 및 제 3센서(123)로 구성되는 경우 각 센서에서 생성되는 감지신호를 구분하여 분석함으로써 초기 침수, 임계값 초과 및 단계별(수위) 침수 상황 등을 판단할 수 있도록 한다.
그리고 상기 MCU(131)는 부가적으로 단순히 차량에 의해 물이 튀거나, 도로 청소차에 의해 뿌려진 물의 흐름 인지의 여부를 판단할 수 있도록 하여 오류를 최소화할 수 있도록 구성됨이 바람직하다.
예를 들면 센서부(120)의 센서가 근접센서인 비접촉 정전 용량 센서로 구성되는 경우 검출 물체인 물과 대지간의 정전용량 변화를 이용하여 비접촉 상태로 정전용량 변화의 지속 시간을 분석하여 얻을 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가변형 센서가 적용된 도로 침수 감지 시스템을 이용하여 도로 침수를 감지하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5를 참조하면 감지수단(100)은 도로의 침수 상태를 센싱한다(S100).
이때, 상기 감지수단(100)의 센서는 비접촉 정전 용량 센서로 구성될 수 있으며, 이 경우 검출 물체인 물과 대지 간의 정전용량 변화를 파악하여 도로의 침수상태 인지를 판단할 수 있다.(S200).
상기 감지수단(100)은 데이터 중계 수단(200)이 전송 가능한 거리에 있는지 판단하여(S300), 전송이 가능할 경우 감지수단(100)에서 센싱 및 처리한 도로 침수 상태 데이터를 데이터 중계수단(200)으로 전송한다(S400).
전송이 불가능한 지역에 설치된 경우, 상기 감지수단(100)은 인접한 다른 감지수단(100)으로 데이터를 전송하여 상기 데이터 중계 수단(200)으로 전달되도록 하는 것이 바람직하며, 이를 위해 지그비(Zigbee)통신 또는 무선네트워크 중계기가 활용되는 것이 바람직하다(S500).
상기 데이터 중계 수단(200)이 상기 하나 이상의 감지수단(100)으로부터 수신된 도로 침수 상태 데이터를 취합하여(S600), 상기 중앙 관제 서버(300)로 인터넷망을 통해 전송한다(S700).
상기 중앙 관제 서버(300)는 상기 수신된 도로 침수 상태 데이터로 1차 침수를 판단하고, 인터넷망을 통해 카메라모듈(400)을 제어하여 도로 상황에 대한 영상을 판독한다(S800).
이때, 일정 시간마다 전송받은 영상 데이터로 분석하거나, 현재의 실시간 영상을 관리자가 직접 확인하는 것이 바람직하다.
도로 침수 상태로 판단되면, 침수 지역에 설치된 감지수단(100)들의 위치 좌표와 지형 데이터를 이용하여 근접 지역의 도로 침수를 예측하여 재난/재해 상황을 판단한다(S900).
이는 지형의 고도 차이에 따라 침수 피해가 크게 발생되는 지역으로 구름이 이동될 경우 사전에 대책을 간구할 수 있도록 시간을 확보할 수 있다.
한편 본 발명의 침수 감지 시스템은 앞서 설명한 바와 같이 센서를 이용하여 침수 레벨을 판단하게 되는데, 통상적으로 전류 변화를 이용하는 센서의 특성상 감지 영역에 겨울철 발생할 수 있는 결로는 감지 저해 요소가 작용할 우려가 있다.
이에 본 발명에서는 상기 감지수단(100)의 감지 영역 즉 도 2에 도시된 외부 케이싱(110)의 노출부위에 결로를 방지할 수 있는 결로방지코팅층이 도포된 보호 커버(112)가 체결될 수 있다.
이에 더하여 본 발명에서는 상기 결로방지코팅층의 조성 예를 제시함에 특징이 있다.
본 실시 예의 결로방지코팅층은 셀룰로오스아세테이트 100중량부에 대해 수산화알루미늄 10 내지 30중량부, 황산화철 10 내지 30중량부, 스테아린산 아연 10 내지 15중량부를 포함하는 분말을 용매에 분산시켜 열경화에 의해 형성될 수 있다.
겨울철 발생하는 결로의 경우 외부케이싱(110)의 내, 외부 온도 차에 의한 것으로, 이러한 외부케이싱(110)에 발생되는 결로를 최대한 제어하여야 한다. 이에 본 발명에서는 셀룰로오스아세테이트가 첨가되도록 하여 결로방지코팅층이 도포된 보호커버(112)의 표면을 친수화 함으로써 결로 발생을 제어하도록 하는 것이다.
그리고 상기 수산화알루미늄은 열경화 과정에서 발생되는 열을 흡수하여 삼산화알루미늄과 물로 분해가 되는 것이다. 즉 경화열을 저감시켜 온도균열을 제어하도록 하는 것이다.
또한 용매로 물이 사용되는 경우 열경화 과정에서 물이 증발하여 이러한 물의 증발에 의해 균열이 발생될 수 있는데 수산화알루미늄을 첨가함에 의해 열을 흡수함과 동시에 삼산화알루미늄과 물로 분해되어 증발되는 물을 보충함으로써 보습기능도 수행하게 되는 것이다.
이에 더하여 열경화 과정에서 남은 잉여수들이 급격히 증발하여 건조되는 것을 막아줌으로써 자기수축을 제어할 필요가 있으며 이러한 증발에 의해 결로방지코팅층이 도포된 보호커버(112) 표면의 건조에 의한 소성 수축에 의한 균열을 제어할 필요가 발생된다. 이에 본 발명에서는 황산화철이 더 배합되도록 하는데 황산화철은 반응의 속도를 지연시켜 지속적인 반응이 유도되도록 하는 것으로 페이스트의 자기수축을 제어하게 되는 것이다.
즉 반응지연을 목적으로 첨가되는 황산화철의 첨가에 의해서 페이스트의 수축을 상당히 억제할 수 있다. 이것은 황산화철이 열경화과정에서 침상결정을 생성시켜 그 침상결정의 성장압에 의하여 페이스트를 조밀한 구조로 유도하기 때문이다.
즉, 다수의 미세한 침상결정이 발달됨에 따라 팽창압을 얻음으로 수축에 의한 영향을 줄일 수 있으며, 이에 자기수축에 의한 미세균열을 제어할 수 있게 되는 것이다. 이러한 미세균열 또한 결로발생의 포인트로 작용될 수 있으므로 최대한 미세균열의 제어가 필요하다.
상기 스테아린산 아연은 산화아연 및 스테아린산을 고온에서 합성하여 제조되며 스테아린산 아연은 상기 친수성용액에 혼합되어 에멀젼 형태가 되는데 이는 분산제로서 기능과 이형 기능을 수행하게 되는 것이다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.
10 : 도로 경계석
100 : 감지수단 200 : 데이터 중계 수단
300 : 중앙 관제 서버 400 : 카메라모듈

Claims (8)

  1. 위치 좌표정보를 포함한 식별정보를 가지고 복수의 도로 경계석 중 선택된 하나의 경계석에 착탈 가능하도록 구성되며, 도로의 침수 레벨을 실시간 감지하기 위한 하나 이상의 감지수단;
    상기 하나 이상의 감지수단과 연결되어 감지수단으로부터 감지된 센싱 데이터와 식별정보를 수집하며 이를 취합하여 송신하기 위한 데이터 중계수단; 및
    상기 데이터 중계수단에서 송신한 센싱 데이터와 식별정보를 수신 및 저장하여 도로의 침수 상태를 모니터링하기 위한 중앙 관제 서버;를 포함하며,
    상기 감지수단은,
    도로 경계석의 타공된 영역에 삽입 설치되며 도로와 대향하는 부위가 노출되도록 구성되되 노출부위에는 결로방지코팅층이 도포되는 보호 커버가 체결되는 외부 케이싱; 및 상기 외부 케이싱의 내부 공간에서 외부 케이싱의 노출 부위를 향하여 배치되어 도로상의 수위를 감지하기 위한 하나 이상의 센서를 포함하는 센서부;를 포함하고,
    상기 결로방지코팅층은,
    셀룰로오스아세테이트 100중량부에 대해 수산화알루미늄 10 내지 30중량부, 황산화철 10 내지 30중량부, 스테아린산 아연 10 내지 15중량부를 포함하는 분말을 용매에 분산시켜 열경화에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 가변형 센서가 적용된 도로 침수 감지 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 센서부는,
    비접촉식 초음파 센서 또는 비접촉식 정전용량 센서 중 선택된 하나 이상의 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 센서가 적용된 도로 침수 감지 시스템.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 센서부는,
    최하부에 배치되어 우수 감지 시 제 1감지신호를 생성하는 제 1센서 및 상기 제 1센서의 상부에 이격 배치되며 우수 감지 시 제 2감지신호를 생성하는 제 2센서를 포함하되, 상기 제 1감지신호는 도로의 초기 침수을 나타내고 제 2감지신호는 침수 임계값을 나타내는 것을 특징으로 하는 가변형 센서가 적용된 도로 침수 감지 시스템.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 센서부는,
    상기 제 1센서와 제 2센서 상호 간에 상하 간격을 조정하기 위한 제 1조정수단 및 상기 제 1센서와 제 2센서의 위치를 상하로 조정하기 위한 제 2조정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 센서가 적용된 도로 침수 감지 시스템.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 중앙 관제 서버로부터 생성되는 제어신호에 의해 선택적으로 구동되며, 도로 침수 상태에 대한 영상을 촬영하고 촬영된 영상 데이터를 상기 중앙 관제 서버로 송신하는 카메라모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 센서가 적용된 도로 침수 감지 시스템.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 중앙 관제 서버는,
    상기 제 1센서에서 제 1감지신호가 생성되는 경우 상기 제어신호를 생성 및 출력하며, 상기 제 1감지신호를 송신한 감지수단의 위치 좌표정보를 분석하여 침수 지역의 카메라모듈로 상기 제어신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 가변형 센서가 적용된 도로 침수 감지 시스템.
  8. 삭제
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