KR101783813B1 - Sensor and system for detecting underground environment change using magnetic induction - Google Patents

Sensor and system for detecting underground environment change using magnetic induction Download PDF

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Abstract

본 발명은 지하환경변화 감지센서에 관한 것이다.
본 발명의 감지센서는 지중에 매설되어 자기유도(magnetic induction) 방식으로 교류신호를 센싱하는 코일부, 상기 코일부가 센싱한 교류신호를 직류 신호로 변환하는 수신부, 및 상기 직류 신호를 사전에 설정된 주기마다 입력받아 상기 교류신호의 경로손실(path loss) 변화량을 측정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
The present invention relates to a sensor for detecting a change in underground environment.
The sensing sensor of the present invention includes a coil part embedded in the ground and sensing an AC signal in a magnetic induction manner, a receiving part converting an AC signal sensed by the coil part into a DC signal, And a controller for measuring the amount of change in path loss of the AC signal.

Description

자기유도를 이용한 지하환경변화 감지센서 및 감지시스템 {SENSOR AND SYSTEM FOR DETECTING UNDERGROUND ENVIRONMENT CHANGE USING MAGNETIC INDUCTION}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a sensor and a sensing system for detecting a change in an underground environment using magnetic induction,

본 발명은 지하환경변화를 감지하는 센서 및 이를 이용한 감지시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a sensor for detecting a change in underground environment and a sensing system using the same.

최근 도심지에 싱크홀이 발생했다는 기사가 심심치 않게 보도된다. 싱크홀(sinkhole)은 지하에 분포하는 공동이 공동 상부의 지반 또는 구조물의 무게를 견디지 못하는 경우 주저 앉게 되는데, 이때 지표와 연결되는 큰 구멍을 의미한다.A recent report that a sinkhole occurred in a downtown area is not reported. A sinkhole sinks when a cavity underground does not withstand the weight of the ground or structure in the cavity, meaning a large hole connected to the surface.

고도화된 현대도시에 싱크홀과 같은 지중 이벤트가 발생하는 경우 재산적 피해는 물론 인적 피해가 발생할 수 있다. If an underground event such as a sinkhole occurs in an upscale modern city, property damage as well as personal injury may occur.

싱크홀과 같은 지중 이벤트가 발생하는 원인으로는 자연적 현상이외에도, 대규모 토목공사와 같은 인위적 요인이 있는 것으로 연구되고 있다. 때문에, 대규모 토목공사가 진행되는 지역의 주민들은 언제 싱크홀이 발생할지 모른다는 불안감에 시달리는 경우가 많아, 큰 사회적 이슈를 낳는다.In addition to natural phenomena, it is studied that there are artificial factors such as large-scale civil works. As a result, residents in areas where large-scale civil works are in progress often suffer from anxiety that they do not know when a sink hole will occur, resulting in a large social issue.

따라서, 국민적 불안감을 해소하고, 지중 이벤트 발생으로 인한 인적, 물적 손해를 최소화하기 위한 지하환경변화 모니터링기술의 필요성이 대두되고 있다.Therefore, there is a need for a technology to monitor the underground environment change in order to solve the public anxiety and to minimize the human and physical damage caused by the underground event.

대한민국 특허출원번호 제10-2013-0051175호는 “지피알 탐사장비의 신호처리에 의한 지하시설물 탐측시스템”을 개시한 바 있다. 종래 기술에 따른 지피알 탐사장비는 카트(cart) 상에 지피알 탐사장비를 적재하여 장치 자체를 소형화 하였으며, 소형화된 탐측장치를 지상에서 이동시키면서 지하시설물의 이상여부를 탐측한다.Korean Patent Application No. 10-2013-0051175 discloses a " system for probing underground facilities by signal processing of geophysical exploration equipment ". The prior art Zircalysteographic apparatus has a miniaturized device by loading a zirconia probe on a cart and moves the miniaturized probe from the ground to detect an abnormality of the underground facility.

그러나, 종래 기술에 따른 지하매설물 탐측장치는 카트를 작업자가 직접 이동시키며 탐측해야하므로 광범위한 지역을 감시하기 어렵다는 공간적 제약이 있으며, 사람의 노동력을 이용해야한다는 점에서 24시간 상시 모니터링할 수 없다는 시간적 제약이 있다.However, there is a spatial restriction that it is difficult to observe a wide area because an underground buried-material probe according to the prior art has to scan a cart by directly moving the worker, and there is a time constraint .

따라서 본 발명의 발명자는 그런 문제점을 해결하기 위해서 오랫동안 연구하고 시행착오를 거치며 개발한 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다. Therefore, the inventor of the present invention has studied for a long time to solve such a problem, developed through trial and error, and finally completed the present invention.

본 발명의 목적은 자기유도 방식으로 센싱한 신호의 경로손실을 분석하여 지하환경변화를 검출할 수 있는 지하환경변화 감지센서 및 감지시스템을 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a sensor and a sensing system for detecting a change in underground environment by analyzing a path loss of a signal sensed by a magnetic induction method.

지하환경변화는 지하공간의 지질환경변화, 지하수 분포와 변화, 도시철도를 포함한 도시 구조물과 주변 지반 변화, 상하수도 관로 상태변화를 포함할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Changes in the underground environment may include, but are not limited to, changes in geological conditions in the underground space, groundwater distribution and changes, changes in urban structures and surrounding grounds, including urban railways, and changes in water and wastewater conduits.

한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.On the other hand, other unspecified purposes of the present invention will be further considered within the scope of the following detailed description and easily deduced from the effects thereof.

이와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 제1국면은 자기유도(magnetic induction) 방식으로 지중(underground)을 통해 전파되는 교류신호를 센싱하는 코일부; 및 상기 교류신호를 반복적으로 센싱하여 상기 교류신호의 변화량을 측정하는 제어부를 포함하는, 지하환경변화 감지센서를 제공한다.To achieve these and other advantages and in accordance with the purpose of the present invention, as embodied and broadly described herein, a first aspect of the present invention provides a magnetic resonance imaging apparatus comprising: a coil part for sensing an AC signal propagated through an underground in a magnetic induction manner; And a control unit for repeatedly sensing the AC signal to measure a change amount of the AC signal.

본 발명에서 상기 코일부는 자기공명(magnetic resonance)방식으로 상기 교류신호를 센싱하는 것이 좋다.In the present invention, the coil unit may sense the AC signal in a magnetic resonance manner.

본 발명에서 상기 코일부는 제1코일부 및 제1코일부 보다 큰 인덕턴스(inductance)를 갖는 제2코일부를 포함하는 것이 좋다.In the present invention, the coil portion may include a first coil portion and a second coil portion having an inductance greater than that of the first coil portion.

본 발명에서 상기 코일부는 제1코일부 및 상기 제1코일부와 다른 코일 형태를 갖는 제2코일부를 포함하는 것이 좋다.In the present invention, the coil portion may include a first coil portion and a second coil portion having a coil shape different from the first coil portion.

본 발명에서 상기 제1코일부는 스파이럴 코일(spiral coil)이고, 상기 제2코일부는 헬리컬 코일(helical coil)을 포함하는 것이 좋다.In the present invention, the first coil portion may be a spiral coil, and the second coil portion may include a helical coil.

본 발명에서 상기 제2코일부는 적어도 둘 이상의 제1코일부와 연동되어 상기 교류신호를 센싱하는 것이 좋다.In the present invention, the second coil part may interlock with at least two first coil parts to sense the AC signal.

본 발명에서 적어도 하나 이상의 가변 커패시터를 포함하는 매칭부를 더 포함하고, 상기 제어부는 가변 커패시터의 커패시턴스를 조절하여, 다른 지하환경변화 감지센서와 임피던스 매칭을 수행하는 것이 좋다.In the present invention, it is preferable to further include a matching unit including at least one variable capacitor, and the control unit adjusts a capacitance of the variable capacitor to perform impedance matching with another underground environment change sensor.

본 발명에서 상기 코일부를 회전시키는 회전부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 회전부를 조절하여 상기 코일부가 교류신호 발신방향을 지향하도록 제어하는 것이 좋다.In the present invention, it is preferable to further include a rotation unit for rotating the coil unit, and the control unit controls the rotation unit so that the coil unit directs an AC signal emission direction.

본 발명에서 상기 코일부의 매설깊이를 조절하는 깊이조절부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 깊이조절부를 제어하여 상기 코일부가 서로 다른 매설깊이에서 교류신호를 수신할 수 있도록 하는 것이 좋다.In the present invention, it is preferable that the apparatus further includes a depth adjusting unit for adjusting the depth of the coil part, and the controller controls the depth adjusting unit so that the coil unit can receive an AC signal at different depths of burial.

본 발명에서 상기 코일부는 지중 깊이방향으로 이격되어 배치되는 적어도 둘 이상의 코일을 포함하는 것이 좋다.In the present invention, the coil portion may include at least two coils spaced apart from each other in the depth direction of the ground.

본 발명에서 상기 코일부를 통해 다른 지하환경변화 감지센서를 지향하여 발신되는 교류신호를 생성하는 발신부를 더 포함하는 것이 좋다.The present invention may further comprise a transmitter for generating an AC signal transmitted from the other part of the coil section through the coil section.

본 발명에서 상기 코일부를 통해 센싱한 교류신호를 디지털 신호로 변환하는 수신부를 더 포함하는 것이 좋다.The present invention may further comprise a receiver for converting the AC signal sensed through the coil part into a digital signal.

본 발명에서 상기 제어부는 상기 교류신호가 임계범위를 벗어나는 경우 지하환경변화가 발생한 것으로 판정하는 것이 좋다.In the present invention, it is preferable that the controller determines that a change in the underground environment occurs when the AC signal is out of the critical range.

본 발명의 제2국면은 자기유도방식으로 지중을 통해 전파되는 교류신호를 반복적으로 송수신하는 복수의 지하환경변화 감지센서; 및 상기 복수의 지하환경변화 감지센서에서 수신된 상기 교류신호의 변화로부터 지하환경변화를 모니터링하는 지하환경변화 감지서버를 포함하는 지하환경변화 감지시스템을 제공한다.A second aspect of the present invention is a method for detecting an underground environment change, comprising: a plurality of underground environment change detection sensors for repeatedly transmitting and receiving an alternating current signal propagated through the ground in a magnetic induction manner; And an underground environment change detection server for monitoring changes in the underground environment from the change of the AC signals received from the plurality of underground environment change sensors.

본 발명의 제3국면은 자기유도방식으로 교류신호를 송신하는 적어도 하나의 제1감지센서; 상기 제1감지센서로부터 이격되어 지중을 통해 전파되는 상기 교류신호를 센싱하는 적어도 하나의 제2감지센서; 및 상기 제2감지센서에서 센싱된 상기 교류신호의 변화량을 반복하여 측정하여 지하환경변화를 감지하는 지하환경변화 감지서버를 포함하는 지하환경변화 감지시스템을 제공한다.A third aspect of the present invention is a method for detecting an AC signal, comprising: at least one first sensing sensor for transmitting an AC signal in a magnetic induction manner; At least one second sensing sensor for sensing the AC signal propagating through the ground away from the first sensing sensor; And an underground environment change detection server for repeatedly measuring a change amount of the AC signal sensed by the second sensor and detecting a change in the underground environment.

본 발명에서 상기 지하환경변화 감지서버는, 상기 교류신호가 임계범위를 벗어나는 경우 지하환경변화가 발생한 것으로 판정하는 것이 좋다.In the present invention, the underground environment change detection server may determine that a change in the underground environment occurs when the AC signal is out of the critical range.

본 발명에서 상기 지하환경변화 감지서버는, 상기 교류신호가 임계횟수 이상 연속하여 증가하거나 감소한 경우 지하환경변화의 발생을 경고하는 것이 좋다.In the present invention, it is preferable that the underground environment change detection server warns occurrence of underground environment change when the AC signal continuously increases or decreases more than a threshold number of times.

본 발명에서 상기 지하환경변화 감지서버는, 상기 교류신호의 변화로부터 상기 교류신호가 전파되는 경로 상의 매질특성 변화에 따른 경로손실(path loss) 변화를 분석하고, 상기 경로손실 변화를 이용하여 지하환경변화를 검출하는 것이 좋다.In the present invention, the underground environment change detection server analyzes a change in path loss according to a change in a medium property on a path through which the AC signal propagates from a change in the AC signal, It is better to detect the change.

본 발명에서 상기 지하환경변화 감지서버는, 지하공간의 지질환경변화, 지하수 분포변화, 상하수도관, 가스관, 송유관, 전기라인, 도시철도 중 적어도 하나를 포함하는 지하구조물의 변형 및 그 주변 지반 변화 중 적어도 하나를 모니터링하는 것이 좋다.In the present invention, the underground environment change detection server may be configured to detect an underground structure change including at least one of a change in a geological condition of an underground space, a change in groundwater distribution, a water supply and drainage pipe, a gas pipe, a pipeline, an electric line, It is good to monitor at least one.

위와 같은 본 발명의 과제해결수단에 의해서 본 발명은 자기유도 방식, 바람직하게는 자기공명 방식으로 지하환경변화를 검출할 수 있는 효과가 있다. 종래에는 지하환경변화를 검출하는데 자기유도 방식으로 전달되는 신호의 경로손실을 이용하여 지하환경변화를 검출하는 경우가 없었기 때문에, 본 발명은 종래에 없던 전혀 새로운 방식의 지하환경변화 검출방법을 제안한다. The above and other objects and features of the present invention will become more apparent from the following detailed description when read in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. Since there has been no case in which the underground environment change is detected using the path loss of a signal transmitted in a magnetic induction manner in detecting a change in the underground environment in the past, the present invention proposes a completely new underground environment change detection method .

또한, 본 발명은 특정 지역의 지하환경변화를 실시간으로 그리고 지속적으로 모니터링할 수 있는 효과가 있다. 센서가 지중에 매설되어 있기 때문에 주기적으로 센서를 통해 지하환경변화를 측정할 수 있기 때문이다. 따라서, 본 발명은 차량 등을 이용하여 수동으로 측정장치를 이동시키며 지하환경변화를 측정하지 않아도 된다.In addition, the present invention has an effect of monitoring underground environment changes in a specific area in real time and continuously. Because the sensor is buried in the ground, it can periodically measure changes in the underground environment through the sensor. Therefore, the present invention does not need to measure the change of the underground environment by manually moving the measuring apparatus using a vehicle or the like.

또한, 본 발명은 특정 지역의 지하환경변화를 3차원적으로 검출할 수 있는 효과가 있다. 본 발명의 감지센서는 지평면을 구성하는 x, y 축 방향뿐 아니라 깊이방향인 z 축 방향으로도 (복수의)센서가 매설되므로, 지하환경변화에 대한 3차원 맵을 작성할 수 있기 때문이다.In addition, the present invention has an effect of three-dimensionally detecting changes in the underground environment of a specific area. This is because the sensor of the present invention is capable of creating a three-dimensional map of changes in the underground environment because the sensor (s) are embedded in the z-axis direction as well as the x- and y-axis directions constituting the horizontal plane.

한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.On the other hand, even if the effects are not explicitly mentioned here, the effect described in the following specification, which is expected by the technical features of the present invention, and its potential effects are treated as described in the specification of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 있어서 지하환경변화 감지시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 있어서 지중에 매설된 지하환경변화 감지센서를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 지하환경변화 감지센서의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 지하환경변화 감지센서의 제어부 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 발신부와 수신부의 신호처리를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 복수의 주기 동안 측정한 디지털 신호를 분석하여 지하환경변화 이벤트를 검출하는 것을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제어부의 매칭부를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제어부가 임피던스 매칭하는 것을 나타내는 순서도이다.
도 9는 본 발명에 따른 일 실시예에 있어서, 큐팩터를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제2코일을 이용하여 자기공명을 강화하는 것을 나타내는 도면이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 복수의 감지센서 상호 간에 신호를 주고 받는 것을 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 지하환경변화 감지방법을 나타내는 순서도이다.
※ 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.
FIG. 1 is a diagram illustrating a system for detecting change in underground environment in an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 2 is a view showing a sensor for detecting a change in the underground environment buried in the ground in an embodiment of the present invention. FIG.
3 is a diagram illustrating a configuration of a sensor for detecting a change in underground environment in an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a configuration of a control unit of a subterranean environment change sensor according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram showing signal processing of a transmitting unit and a receiving unit in an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating an exemplary embodiment of the present invention in which an underground environment change event is detected by analyzing a digital signal measured during a plurality of periods. FIG.
7 is a diagram for explaining a matching unit of a control unit in an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart showing impedance matching by the control unit according to an embodiment of the present invention. FIG.
9 is a diagram for explaining a queue factor in an embodiment according to the present invention.
10 is a diagram showing an enhancement of magnetic resonance using a second coil in an embodiment of the present invention.
Figs. 11 and 12 are diagrams showing signals exchanged between a plurality of detection sensors according to an embodiment of the present invention. Fig.
FIG. 13 is a flowchart illustrating a method of detecting a change in underground environment in an embodiment of the present invention. FIG.
* The accompanying drawings illustrate examples of the present invention in order to facilitate understanding of the technical idea of the present invention, and thus the scope of the present invention is not limited thereto.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may obscure the subject matter of the present invention.

본 발명에서 자기유도(magnetic induction)를 이용한 교류신호의 전달은, 유도결합(inductive coupling)된 발신부와 수신부가 자기유도 방식으로 신호를 전달한다는 의미로 사용된다.In the present invention, the transmission of an AC signal using magnetic induction is used to mean that an inductive coupling transmitting unit and a receiving unit transmit signals in a magnetic induction manner.

또한, 본 발명에서 자기공명(magnetic resonance)를 이용한 교류신호의 전달은, 동일한 공진주파수를 갖는 공진 코일 사이(발신부 및 수신부)에 형성되는 강한 자계결합을 이용하여 신호를 전달한다는 의미로 사용된다.Also, in the present invention, the transmission of an AC signal using magnetic resonance is used to transmit a signal using a strong magnetic field coupling formed between resonance coils having the same resonance frequency (a transmitting portion and a receiving portion) .

본 발명에서 특별히 부가설명하지 않는 한 자기유도 방식의 신호 센싱은 자기공명 방식의 신호 센싱을 포함하는 것으로 정의한다.Unless otherwise specifically described in the present invention, the signal sensing of the magnetic induction method is defined to include a signal sensing of a magnetic resonance method.

본 발명은 지중의 상태를 일상적, 주기적으로 모니터링하여 실시간으로 발생하는 지중 이벤트, 예컨대 싱크홀 발생을 탐지하기 위한 것이다. 종래기술에서도 언급하였듯이 GPR 방식 등은 별도의 탐지수단을 이용하여 간헐적 또는 이벤트적으로 센싱을 수행해야 하기 때문에 실시간 안전 관리라는 측면에서는 많은 한계를 노출한다. 본 연구진은 지중 이벤트에 대한 탐지는 주기성, 연속성, 실시간성이 보장되어야 한다는 개념하에서 본 발명을 도출하였다. 구체적 수단으로는 자기유도방식에 의한 검출을 채택하였다. 지중에서 자기유도방식을 적용한 예는 지중 통신과 전력 전송 등 전력, 통신분야에 한정되었다. 그러나 이러한 분야에서 자기유도방식에 의한 신호나 전력의 전송은 이른바 경로손실(path loss)이라는 한계를 극복하지 못하는 관계로 활성화되지 못하였다. 즉, 신호나 전력을 전송하는 데 있어서 가장 중요한 요소는 신호나 전력손실량을 최소화시키는 것인데, 신호가 지반을 통해서 전달되면 경로손실이 매우 크다.The present invention is to detect an underground event occurring in real time, for example, occurrence of a sinkhole, by monitoring the state of the ground routinely and periodically. As mentioned in the related art, the GPR method exposes many limitations in terms of real-time safety management because it must perform intermittent or event sensing using a separate detection means. The present inventors have derived the present invention under the concept that detection of underground events should be guaranteed in terms of periodicity, continuity and real time. As a concrete means, detection by magnetic induction method was adopted. Examples of applications of magnetic induction in the ground were limited to power and communication fields such as underground communications and power transmission. However, in this field, the transmission of signals or power by the magnetic induction method has not been activated due to the fact that the path loss can not be overcome. In other words, the most important factor in transmitting a signal or power is to minimize the amount of signal or power loss. When the signal is transmitted through the ground, the path loss is very large.

그러나 통신분야에서의 경로손실이라는 약점은 지중환경변화를 탐지하는 기술분야에서는 매우 유용한 센싱 요소로 탈바꿈된다. 즉, 매질에 변화가 생기면 경로손실의 양에 변화가 생기게 되는데, 이를 통하여 지중환경변화가 탐지될 수 있다. 표준상태와 비정상상태가 경로손실양의 변화에 의해서 탐지될 수 있다. 본 발명은 역발상을 통해 통신분야에서의 약점을 지중이벤트 탐지의 강점으로 변화시켰다는데 중요한 의미가 있다. 이하에서는 자기유도방식을 통한 지중이벤트 탐지가 어떻게 이루어지는지에 대해서 구체적으로 설명하기로 한다. However, the weakness of the path loss in the communication field is transformed into a very useful sensing element in the field of detecting the change of the underground environment. In other words, if the medium changes, the amount of path loss changes, which can detect changes in the underground environment. Standard and abnormal conditions can be detected by changing the amount of path loss. The present invention has an important meaning in that the weakness in the field of communication has been changed to a strength of underground event detection through the reverse idea. Hereinafter, how the underground event detection through the magnetic induction method is performed will be described in detail.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 있어서 지하환경변화 감지시스템을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 있어서 지중에 매설된 지하환경변화 감지센서를 나타내는 도면이다.FIG. 1 is a view showing a system for detecting changes in an underground environment in an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view showing a sensor for detecting changes in an underground environment embedded in the ground in an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2에서 알 수 있듯이, 본 발명의 지하환경변화 감지시스템(10)은 복수의 지하환경변화 감지센서(100), 중계기(200), 지하환경변화 감지서버(300)를 포함할 수 있다. 1 and 2, the underground environment change detection system 10 of the present invention may include a plurality of underground environment change detection sensors 100, a repeater 200, and a underground environment change detection server 300 have.

복수의 지하환경변화 감지센서(100)는 상호 이격되어 지중에 설치되며, 하나의 센서네트워크를 형성한다. 개별 감지센서는 유선 또는 무선 통신기능을 포함한다. 따라서, 본 발명의 센서네트워크는 사물인터넷(IoT)을 이용한 센서 그리드일 수 있다.The plurality of underground environment change detection sensors 100 are spaced apart from each other to form a single sensor network. The individual sensing sensors include wired or wireless communication capabilities. Therefore, the sensor network of the present invention can be a sensor grid using the Internet of interest (IoT).

복수의 지하환경변화 감지센서(100)는 지평면을구성하는 x, y 축 방향으로 소정 간격으로 이격되어 배치된다. 또한, 깊이방향인 z 축 방향으로 소정의 깊이에 매설된다. The plurality of underground environment change detection sensors 100 are disposed at predetermined intervals in the x and y axis directions constituting the horizon planes. And is buried at a predetermined depth in the depth direction z-axis direction.

바람직한 실시예에서 개별 지하환경변화 감지센서(100)는 중계기(200)와 유선 또는 무선으로 연결될 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 다른 실시예에서 개별 지하환경변화 감지센서(100)는 중계기(200)와 연결되는 것이 아니라, 개별 지하환경변화 감지센서(100) 상호 간에 유선 또는 무선으로 연결될 수 있다. 개별 지하환경변화 감지센서(100)가 상호 간에 연결되면 중계기(200)를 적게 설치하거나 설치하지 않아도 감지센서에서 출력하는 데이터를 지하환경변화 감지서버(300)로 전달할 수 있다.In a preferred embodiment, the individual underground environment change sensor 100 may be connected to the repeater 200 in a wired or wireless manner. However, the present invention is not limited thereto. That is, in another embodiment, the individual underground environment change detection sensor 100 may be connected to the individual underground environment change detection sensors 100 in a wired or wireless manner, instead of being connected to the repeater 200. When the individual underground environment change detection sensors 100 are connected to each other, the data output from the detection sensor can be transmitted to the underground environment change detection server 300 without installing or installing the relay 200 in a small amount.

감지센서(100)는 지중에 매설되어, 다른 감지센서가 자기유도(magnetic induction) 방식으로 발신한 교류신호를 센싱한다. 하나의 감지센서(100)는 교류신호를 센싱할 수 있지만, 동시에 또는 시간차를 두고 다른 감지센서에 교류신호를 발신할 수도 있다.The sensing sensor 100 is embedded in the ground, and the other sensing sensor senses an AC signal generated in a magnetic induction manner. One sensing sensor 100 may sense an alternating current signal, but may also alternately emit an alternating current signal to another sensing sensor at the same time or at a time difference.

예를 들어, 도 2의 감지센서(100-1)은 코일(La)을 통해 다른 감지센서(100-2)에 교류신호를 발신한다. 교류신호는 자기유도 방식으로 다른 감지센서(100-2)에 전달된다. 감지센서(100-2)는 코일(Lb)를 통해 교류신호를 센싱한다. 한편, 감지센서(100-2)는 코일(Lc)를 통해 또 다른 감지센서(100-3)에 교류신호를 발신할 수 있다. 또 다른 감지센서(100-3)은 코일(Ld)를 통해 교류신호를 센싱한다. For example, the sensing sensor 100-1 of FIG. 2 transmits an AC signal to the other sensing sensor 100-2 via the coil La. The AC signal is transmitted to the other sensor 100-2 in a magnetically induced manner. The sensing sensor 100-2 senses the AC signal through the coil Lb. On the other hand, the detection sensor 100-2 can transmit an AC signal to another detection sensor 100-3 through the coil Lc. Another sensing sensor 100-3 senses the AC signal through the coil Ld.

감지센서(100)는 센싱한 교류신호의 크기로부터 교류신호의 전파경로의 매질특성에 따른 경로손실(path loss)을 측정할 수 있다. 감지센서가 센싱한 교류신호의 크기는 교류신호의 전파경로의 매질특성에 따른 경로손실(path loss)이 반영되어 있기 때문이다. 예를 들면, 감지센서(100-2)가 코일(Lb)를 통해 센싱한 교류신호의 크기는 감지센서(100-3)이 코일(Ld)를 통해 센싱한 교류신호의 크기와 상이할 것이다. 교류신호의 전파경로 상에 있는 매질(1)이 다르기 때문이다. 매질(1)의 특성에 따라서 교류신호의 경로손실은 증가하거나 감소할 수 있다. 예를 들면, 공동이 발생한 경우 경로손실이 감소할 수 있고, 공동에 지하수가 만입한 경우 경로손실이 증가할 수 있다.The sensing sensor 100 can measure the path loss according to the medium characteristic of the propagation path of the AC signal from the magnitude of the sensed AC signal. The magnitude of the AC signal sensed by the sensing sensor reflects the path loss due to the medium characteristics of the AC signal propagation path. For example, the magnitude of the AC signal sensed by the sensing sensor 100-2 through the coil Lb will be different from the magnitude of the AC signal sensed by the sensing sensor 100-3 through the coil Ld. This is because the medium 1 on the propagation path of the AC signal is different. Depending on the characteristics of the medium 1, the path loss of the AC signal may increase or decrease. For example, path loss may be reduced when cavities occur, and path loss may be increased when groundwater is entrained in cavities.

중계기(200)는 복수의 감지센서(100)가 발신한 신호를 수신하여 감지서버(300)로 전달한다. 다만, 감지센서(100)가 매설된 영역이 넓지 않은 경우, 또는 감지센서(100)가 직접 감지서버(300)와 유무선으로 연결될 수 있는 경우, 또는 기타의 이유가 있는 경우에는 중계기(200)의 설치를 생략할 수 있다.The repeater 200 receives signals transmitted from the plurality of sensing sensors 100 and transmits the signals to the sensing server 300. However, if the area in which the detection sensor 100 is embedded is not wide or if the detection sensor 100 can be connected to the detection server 300 directly or wirelessly or if there is any other reason, Installation can be omitted.

지하환경변화 감지서버(300)는 복수의 감지센서(100)에서 센싱한 교류신호의 크기를 분석하여 매설된 지역의 지하환경변화를 감지한다.The underground environment change detection server 300 analyzes the magnitude of the AC signal sensed by the plurality of detection sensors 100 and detects a change in the underground environment of the buried area.

지하환경변화는 예를 들어, 지하공간의 지질환경변화, 지하수 분포와 변화, 도시철도를 포함한 도시 구조물과 주변 지반 변화, 상하수도 관로 상태변화를 포함할 수 있다.Changes in the underground environment may include, for example, changes in geological conditions in underground spaces, changes in groundwater distribution, changes in urban structures and surrounding grounds, including urban railways, and changes in water and wastewater pipeline conditions.

따라서, 지하환경변화 감지서버(300)는 싱크홀(sinkhole)이 발생했거나, 대수층(aquifer)의 면적이 증가했거나, 상하수도관에 누수가 발생했거나, 가스관, 송유관, 전기라인, 도시철도와 같은 지하구조물에 변형이 발생했거나, 농업용지의 지중에 수분함유량이 변동했음을 모니터링할 수 있다. 또한, 방사능 폐기물 등과 같은 위험시설의 구조물 변화를 모니터링할 수 있다.Therefore, the underground environment change detection server 300 can detect the underground environment change detection server 300 when the sinkhole has occurred, the area of the aquifer has increased, the water has leaked to the water supply and drainage pipe, or the underground environment such as the gas pipe, It is possible to monitor that deformation has occurred in the structure or that the moisture content has changed in the ground of agricultural land. In addition, structural changes in hazardous facilities such as radioactive waste can be monitored.

한편, 본 발명의 지하환경변화 감지시스템은 다양한 응용장치와 결합될 수 있다. 예를 들어, 지하환경변화 감지서버는 지상의 스프링쿨러와 결합될 수 있다. 지상의 스프링쿨러는 농업용지의 지중에 수분함유량이 감소했음을 통지받아, 자동으로 급수를 시작할 수 있다.Meanwhile, the underground environment change detection system of the present invention can be combined with various application apparatuses. For example, the underground environment change detection server can be combined with a ground sprinkler. Sprinklers on the ground are automatically notified that the water content in the ground of the agricultural land has been reduced and can start watering automatically.

이와 같이, 본 발명의 지하환경변화 감지시스템은 지하공간의 이상 징후를 사전에 감지 예측 대응하는 것을 목적으로 한다.As described above, the underground environment change detection system of the present invention aims at detecting and predicting anomalies in the underground space in advance.

지하환경변화 감지서버(300)는 센싱한 교류신호의 전파경로에 있는 매질의 특성이 변화됨에 따라 경로손실(path loss)이 변화한다는 점에 착안하여 지하환경변화를 감지한다. 센싱한 교류신호의 크기는 교류신호의 전파경로의 매질특성에 따른 경로손실(path loss)이 반영되어 있으므로, 센싱한 교류신호의 크기를 소정의 주기마다 비교하면 결과적으로 지하환경변화를 감지할 수 있다.The underground environment change detection server 300 detects a change in the underground environment in consideration of the fact that the path loss changes as the characteristics of the medium in the propagation path of the sensed AC signal change. Since the size of the sensed AC signal reflects the path loss according to the characteristics of the medium of the propagation path of the AC signal, if the magnitude of the sensed AC signal is compared at every predetermined period, have.

이상의 실시예에서는 감지센서(100)에서 교류신호의 크기를 측정하면, 감지서버(300)가 이를 분석하여 지하환경변화의 발생 여부를 감지하는 것을 설명하였지만, 본 발명의 실시예가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.In the above embodiment, when the size of the AC signal is measured by the sensing sensor 100, the sensing server 300 analyzes the magnitude of the AC signal to detect the occurrence of the underground environment change. However, the embodiment of the present invention is not limited thereto no.

다른 실시예에서 감지센서는 측정한 교류신호의 크기를 자체적으로 분석하여 신호의 크기 변화가 사전에 설정된 임계범위를 초과하는 경우, 지하환경변화가 발생하였음을 직접 결정할 수 있다. 이 경우 감지서버(300)는 감지센서(100)로부터 센싱한 교류신호의 크기가 아니라, 이벤트 발생 결과만을 수신할 수도 있다.In another embodiment, the sensing sensor can directly determine that a change in the underground environment occurs when the magnitude of the signal exceeds the predetermined threshold range by analyzing the magnitude of the measured AC signal. In this case, the detection server 300 may receive only the event occurrence result, not the size of the AC signal sensed from the detection sensor 100.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 지하환경변화 감지센서의 구성을 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating a configuration of a sensor for detecting a change in underground environment in an embodiment of the present invention.

도 3에서 알 수 있듯이, 바람직한 실시예에서, 감지센서(100)는 지중에 형성된 매설공(20) 내부 공간(21)에 설치될 수 있다. 일 실시예에서 매설공(20)은 감지센서(100)의 회전부(150)를 고정하는 하부고정부(23), 감지센서(100)의 상부를 지지하는 상부고정부(25), 감지센서(100)에 전력을 공급하는 전력공급부(27), 감지센서(100)가 노출되지 않도록 매설공(20)을 덮는 상부커버(29)를 포함할 수 있다.3, in the preferred embodiment, the sensing sensor 100 may be installed in the internal space 21 of the buried hole 20 formed in the ground. The buried hole 20 includes a lower fixing part 23 for fixing the rotation part 150 of the detection sensor 100, an upper fixing part 25 for supporting the upper part of the detection sensor 100, And a top cover 29 covering the buried hole 20 so that the detection sensor 100 is not exposed.

바람직한 실시예에서 지하환경변화 감지센서(100)는 외부케이스(110), 코일부(120), 제어부(130), 회전부(150), 깊이조절부(160)를 포함한다.In a preferred embodiment, the underground environment change detection sensor 100 includes an outer case 110, a coil part 120, a control part 130, a rotation part 150, and a depth control part 160.

외부케이스(110)는 내부에 코일부(120) 및 제어부(130)를 수납할 수 있다. 외부케이스(110)는 수납된 부품을 보호하기 위해 방진, 방수 기능을 갖는다. 외부케이스(110)는 코일부(120)가 자기유도방식으로 교류신호를 송수신하는데 방해가 되지 않는 재질로 형성된다.The outer case 110 may house the coil part 120 and the control part 130 therein. The outer case 110 has a dustproof and waterproof function to protect the housed components. The outer case 110 is formed of a material that does not interfere with the transmission and reception of the AC signals in the magnetic induction manner.

코일부(120)는 교류신호를 발신하고, 센싱할 수 있는 코일을 포함한다. 본 발명의 코일부(120)는 하나의 코일을 포함할 수도 있지만, 바람직한 실시예에서 코일부(120)는 복수의 코일을 포함할 수 있다. The coil section 120 includes a coil capable of transmitting and sensing an AC signal. Although the coil section 120 of the present invention may include one coil, in a preferred embodiment, the coil section 120 may comprise a plurality of coils.

본 발명의 코일은 코일의 감긴 형태에 따라 스파이럴 코일(spiral coil) 또는 헬리컬 코일(helical coil)을 포함할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. The coil of the present invention may include, but is not necessarily limited to, a spiral coil or a helical coil depending on the winding form of the coil.

스파이럴 코일은 중심축 방향에 대해 수직으로 형성된 가상의 평면 상에 일정 직경을 갖는 스파이럴 형상으로 형성된 코일을 의미할 수 있다. 헬리컬 코일은 중심축 방향을 따라 일정 높이를 갖는 헬리컬 형상으로 형성된 코일을 의미할 수 있다. The spiral coil may mean a coil formed in a spiral shape having a certain diameter on a virtual plane formed perpendicular to the central axis direction. The helical coil may mean a coil formed in a helical shape having a certain height along the central axis direction.

본 발명의 코일부(120)는 두 가지 이상의 형태의 코일이 동시에 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 코일부로 스파이럴 코일을 사용하고, 제2 코일부로 헬리컬 코일을 사용할 수 있다.The coil part 120 of the present invention may be used in two or more types of coils at the same time. For example, a spiral coil may be used as the first coil part, and a helical coil may be used as the second coil part.

헬리컨 코일은 스파이럴 코일에 비해 지향성이 우수하므로 신호 전달에 있어 손실이 감소되는 특징이 있다.The helicon coil has a better directivity than the spiral coil, so that the loss of signal transmission is reduced.

본 발명의 코일부는 제1코일부 및 제2코일부를 포함할 수 있다. 제2코일부는 제1코일부 보다 큰 인덕턴스(inductance)를 갖거나, 제1코일부와 다른 코일 형태를 갖는 코일일 수 있다. 예를 들어, 제1코일부는 스파이럴 코일(spiral coil)이고, 제2코일부는 헬리컬 코일(helical coil)일 수 있다.The coil portion of the present invention may include a first coil portion and a second coil portion. The second coil portion may have an inductance greater than that of the first coil portion, or may be a coil having a different coil shape than the first coil portion. For example, the first coil portion may be a spiral coil, and the second coil portion may be a helical coil.

일 실시예에서 제2코일부는 적어도 둘 이상의 제1코일부와 연동되어 신호를 센싱하거나 발신할 수 있다. 예를 들어 4개의 제1코일부가 1개의 제2코일부와 연동되는 구조로 형성될 수 있다. 이를 위해서 제1코일부의 크기는 제2코일부의 크기보다 작게 형성될 수 있다.In one embodiment, the second coil portion may interlock with at least two first coil portions to sense or transmit a signal. For example, the first coil portion may be formed in a structure in which four first coil portions are interlocked with one second coil portion. For this, the size of the first coil part may be smaller than the size of the second coil part.

일 실시예에서 코일부(120)는 깊이방향(z축 방향)으로 사전에 설정된 간격으로 이격된 복수의 코일을 포함할 수 있다.In one embodiment, the coil section 120 may include a plurality of coils spaced a predetermined distance in the depth direction (z-axis direction).

다른 실시예에서 코일부(120)는 서로 다른 인덕턴스를 갖는 다른 크기의 코일을 적어도 두 개 이상 포함할 수 있다. 서로 다른 특성의 코일을 동시에 사용하여 Q-factor를 증가시키면, 자기공명(magnetic resonance)을 강화시킬 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 도 10을 이용하여 후술한다.In other embodiments, the coil section 120 may include at least two coils of different magnitudes having different inductances. Increasing the Q-factor by using coils of different characteristics at the same time can enhance magnetic resonance. A detailed description thereof will be described later with reference to FIG.

제어부(130)는 외부케이스(110) 내부공간(또는 외부공간)에 배치되며 코일부(120)와 연결된다. 제어부(130)은 코일부(120)를 통한 교류신호의 발신 및 수신을 제어한다. 다만, 제어부(130)의 구체적 구성에 대해서는 도 4와 함께 후술한다.The control unit 130 is disposed in an inner space (or an outer space) of the outer case 110 and is connected to the coil unit 120. The control unit 130 controls the transmission and reception of the AC signals through the coil unit 120. The specific configuration of the control unit 130 will be described later with reference to FIG.

회전부(150)는 코일부(120)를 회전시켜, 코일부(120)가 지향하는 방향을 조절한다. 코일부(120)가 지향하는 방향을 조절하면, 교류신호의 센싱 효율이 상승할 수 있다. 회전부(150)는 제어부(130)로부터 회전량 및 회전시기에 대한 제어정보를 수신할 수 있다. The rotation unit 150 rotates the coil unit 120 to adjust the direction in which the coil unit 120 is oriented. By adjusting the direction in which the coil part 120 is directed, the sensing efficiency of the AC signal can be increased. The rotation unit 150 may receive control information on the amount of rotation and the rotation time from the control unit 130.

바람직한 실시예에 있어서 회전부(150)는 외부케이스(110) 하단에 위치할 수 있다. 회전부(150)는 하부고정부(23)에 고정되어, 회전부(150) 자체가 고정부(23) 위에서 헛도는 것을 방지할 수 있다. In the preferred embodiment, the rotation part 150 may be positioned at the lower end of the outer case 110. The rotation part 150 is fixed to the lower fixing part 23 so that the rotation part 150 itself can be prevented from being idle on the fixing part 23. [

다른 실시예에서, 회전부는 외부케이스 내부공간에 배치될 수도 있다. 또한, 회전부는 복수개 있을 수 있으며, 복수의 회전부는 코일부(120)를 구성하는 복수의 코일마다 설치될 수 있다. 이와 같은 실시예에서는 코일부(120)를 구성하는 복수의 코일이 지향하는 방향이 서로 상이하게 제어될 수 있다.In another embodiment, the rotating portion may be disposed in the outer case inner space. Further, a plurality of rotating parts may be provided, and a plurality of rotating parts may be provided for each of a plurality of coils constituting the coil part 120. [ In this embodiment, the directions in which the plurality of coils constituting the coil part 120 are directed can be controlled to be different from each other.

깊이조절부(160)는 코일부(120)에 연결되며 코일부(120)의 깊이를 조절한다. 코일의 깊이를 조절하면 하나의 코일을 이용해서 각각 다른 깊이에서 교류신호를 발신하거나 수신할 수 있다. 따라서, 깊이조절부(160)는 적은 수의 코일로도 서로 다른 깊이에서 교류신호를 센싱할 수 있도록 하는 효과가 있다.The depth adjusting part 160 is connected to the coil part 120 and adjusts the depth of the coil part 120. By controlling the depth of the coil, one coil can be used to send or receive AC signals at different depths. Therefore, the depth adjusting unit 160 has an effect of sensing an AC signal at different depths even with a small number of coils.

바람직한 실시예에서 깊이조절부(160)는 외부케이스(110) 상단에 설치될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 깊이조절부(160)는 코일부(120)의 깊이 조절을 위해, 코일부(120)의 이동을 가이드하는 가이드레일과 깊이 조절을 위한 모터를 포함할 수 있다.In a preferred embodiment, the depth adjuster 160 may be installed at the top of the outer case 110, but is not limited thereto. The depth adjusting portion 160 may include a guide rail for guiding the movement of the coil portion 120 and a motor for controlling the depth for adjusting the depth of the coil portion 120.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 지하환경변화 감지센서의 제어부 구성을 나타내는 도면이다.4 is a diagram illustrating a configuration of a control unit of a subterranean environment change sensor according to an embodiment of the present invention.

도 4에서 알 수 있듯이, 감지센서(100)는 코일부(120) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다. 코일부(120) 및 제어부(130) 사이에는 멀티플렉서(multiplexer, 140)가 더 포함될 수 있다. 멀티플렉서(140)는 코일부에 포함된 복수의 코일(120-1 내지 120-n)을 하나의 제어부(130)에 연결할 수 있다.4, the detection sensor 100 may include a coil part 120 and a control part 130. [ A multiplexer 140 may further be provided between the coil unit 120 and the control unit 130. [ The multiplexer 140 may connect the plurality of coils 120-1 to 120-n included in the coil part to one controller 130. [

제어부(130)는 통신부(131), 중앙처리부(132), 발신부(133), 수신부(134), 및 매칭부(135)를 포함할 수 있다.The control unit 130 may include a communication unit 131, a central processing unit 132, a transmitting unit 133, a receiving unit 134, and a matching unit 135.

통신부(131)는 무선 또는 유선의 통신모듈을 포함한다. 통신부(131)는 복수의 감지센서 상호 간에 통신하거나, 중계기와 통신하거나, 감지서버와 통신할 수 있다. 통신부(131)는 감지센서에서 측정한 교류신호 크기 자체 또는 제어부(130)의 지하환경변화 감지 결과 등을 송신할 수 있다. The communication unit 131 includes a wireless or wired communication module. The communication unit 131 may communicate with a plurality of detection sensors, communicate with a repeater, or communicate with a detection server. The communication unit 131 may transmit the AC signal size itself measured by the detection sensor or the detection result of the underground environment change of the control unit 130 and the like.

중앙처리부(132)는 통신부(131), 발신부(133), 수신부(134), 및 매칭부(135)와 연결되며, 각 구성요소를 유기적으로 동작시키기 위해 내장된 펌웨어를 실행할 수 있다.The central processing unit 132 is connected to the communication unit 131, the transmission unit 133, the reception unit 134, and the matching unit 135, and can execute the built-in firmware to organically operate the respective components.

발신부(133)는 교류신호를 발신한다. 바람직한 실시예에서 발신부(133)는 교류신호 발진을 위한 오실레이터, 발진된 신호를 증폭하기 위한 증폭기를 포함할 수 있다. 발신부(133)에서 발진된 교류신호는 코일부(120)를 통해서 자기유도방식으로 다른 감지센서에 전달된다.The transmitting portion 133 transmits an AC signal. In a preferred embodiment, the transmitter 133 may include an oscillator for AC signal oscillation, and an amplifier for amplifying the oscillated signal. The AC signal oscillated in the transmitter 133 is transmitted to the other sensor in a magnetically induced manner through the coil part 120.

수신부(134)는 코일부(120)를 통해 교류신호를 센싱한다. 바람직한 실시예에서 수신부(134)는 센싱한 교류신호를 정류하는 정류기, 정류된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 수신부(134)는 주파수를 낮추어 출력하는 주파수 하향 변환기(down conversion mixer)를 포함할 수 있다.The receiving unit 134 senses the AC signal through the coil unit 120. In the preferred embodiment, the receiver 134 may include a rectifier for rectifying the sensed AC signal, and an analog-to-digital converter for converting the rectified analog signal to a digital signal. In another embodiment, the receiver 134 may include a down conversion mixer that outputs the frequency down.

바람직한 실시예에서 하나의 제어부는 발신부 및 수신부를 포함하고, 발신부 및 수신부는 하나의 코일부와 연결될 수 있다. 즉, 발신부와 수신부는 동일한 코일을 통해 신호를 발신하거나 센싱할 수 있다. 이와 같은 실시예에서 제어부는 발신부가 동작할 때는 수신부의 동작을 차단하고, 수신부가 동작할 때는 발신부의 동작을 차단할 수 있다. In a preferred embodiment, one control section includes a transmitting section and a receiving section, and the transmitting section and the receiving section may be connected to one coil section. That is, the transmitter and receiver can transmit or sense signals through the same coil. In this embodiment, the control unit may block the operation of the receiving unit when the calling unit is operating, and may block the operation of the calling unit when the receiving unit is operating.

다만, 본 발명이 반드시 이와 같은 실시예에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예에서 발신부는 코일부(120)에 포함된 복수의 코일 중에서 제1코일 그룹에 연결되고, 수신부는 코일부(120)에 포함된 복수의 코일 중에서 제2코일 그룹에 연결될 수 있다. 제1코일 그룹은 제2코일 그룹과 상이한 코일이다. 예를 들어, 발신부는 홀수번째 코일에 연결되고, 수신부는 짝수번째 코일에 연결될 수 있다. 이와 같은 실시예에서 제어부는 제1코일 그룹과 다른 제2코일 그룹을 동시에 이용하여 교류신호의 발신과 센싱을 동시에 진행할 수 있다.However, the present invention is not necessarily limited to these embodiments. The transmitter may be connected to the first coil group among the plurality of coils included in the coil section 120 and the receiving section may be connected to the second coil group among the plurality of coils included in the coil section 120. [ The first coil group is a coil different from the second coil group. For example, the transmitter may be connected to the odd-numbered coil, and the receiver may be connected to the even-numbered coil. In this embodiment, the controller can simultaneously transmit and sense an AC signal by simultaneously using the first coil group and the second coil group.

발신부와 수신부의 동작을 보다 구체적으로 설명하기 위해 도 5 및 도 6을 참고하면 다음과 같다.The operation of the transmitter and receiver will be described in more detail with reference to FIG. 5 and FIG. 6 as follows.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 발신부와 수신부의 신호처리를 나타내는 도면이다. 도 5 (a)는 한 주기 동안 발신부에서 발신되는 신호를 나타내고, 도 5 (b)는 센싱한 신호를 처리하는 과정을 나타낸다.5 is a diagram showing signal processing of a transmitting unit and a receiving unit in an embodiment of the present invention. 5 (a) shows a signal transmitted from a transmitting unit during one period, and FIG. 5 (b) shows a process of processing a sensed signal.

도 5 (a)에서 알 수 있듯이, 발신부는 한 주기 동안 특정 교류신호를 발진한다. 한 주기의 시작과 끝에는 소정의 휴지 시간이 있을 수 있다. As shown in Fig. 5 (a), the transmitter oscillates a specific AC signal for one period. There may be a pause at the beginning and end of one cycle.

도 5 (b)에서 알 수 있듯이, 수신부는 소정의 시간(t1) 동안 회로를 리셋한 후, 입력된 신호를 정류한다(t2). 그 후 정류된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다(t3). 변환 후에는 다시 소정의 시간(t4) 동안 회로를 리셋한다.As shown in FIG. 5 (b), the receiver resets the circuit for a predetermined time t1, and then rectifies the input signal (t2). Thereafter, the rectified analog signal is converted into a digital signal (t3). After the conversion, the circuit is reset again for a predetermined time t4.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 복수의 주기 동안 측정한 디지털 신호를 분석하여 지하환경변화 이벤트를 검출하는 방법을 나타내는 도면이다. 지하환경변화 이벤트를 검출하는 주체는 감지센서 또는 감지서버일 수 있음은 앞서 설명한 바와 같다.FIG. 6 is a diagram illustrating a method of detecting an underground environment change event by analyzing a digital signal measured during a plurality of periods in an embodiment of the present invention. FIG. The subject detecting the underground environment change event may be the detection sensor or the detection server as described above.

도 6에 표시한 바와 같은 임계범위(threshold)를 설정하기 위해, 우선 지하환경변화 모니터링을 시작하기 전에, 예를 들면 감지센서를 매설한 직후에 서로 다른 두 개의 감지센서 사이에 교류신호를 주고받아 레퍼런스 데이터를 생성한다(다만, 다른 실시예에서는 이와 같은 레퍼런스 데이터를 생성하지 않을 수 있다). In order to set a threshold as shown in FIG. 6, before starting the monitoring of the underground environment change, for example, immediately after the sensing sensor is embedded, an AC signal is exchanged between two different sensing sensors (In other embodiments, such reference data may not be generated).

그 다음, 레퍼런스 데이터를 중심으로 레퍼런스 데이터의 상하에 소정의 임계범위를 설정한다.Then, a predetermined threshold range is set above and below the reference data centering on the reference data.

그 다음, S1 주기를 시작하여 본격적인 지하환경변화 모니터링을 시작한다. S1 내지 S3 주기와 같이 이례적인 상황(anomaly)이 발생하지 않는 경우에는 측정한 디지털 신호가 사전에 설정된 임계범위를 벗어나지 않는다. Then, start S1 period and start full-scale underground environmental change monitoring. In the case where anomaly does not occur as in the periods S1 to S3, the measured digital signal does not deviate from the predetermined threshold range.

그러나, S4 주기와 같이 이례적인 상황(anomaly)이 발생하면 측정한 디지털 신호가 임계범위를 벗어난다. 디지털 신호가 임계범위를 벗어나면 지하환경변화가 발생한 것으로 판정할 수 있다.However, when anomaly occurs such as S4 period, the measured digital signal deviates from the critical range. If the digital signal is out of the critical range, it can be determined that a change in the underground environment has occurred.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제어부의 매칭부를 설명하기 위한 도면이다.7 is a diagram for explaining a matching unit of a control unit in an embodiment of the present invention.

매칭부(135)는 교류신호를 효율적으로 발신하고 센싱하기 위해 임피던스를 매칭한다. 즉, 임피던스 매칭을 통해 발신측과 수신측의 공진주파수를 일치시켜 신호센싱의 효율을 증가시키는 것이다.The matching unit 135 matches the impedance to efficiently transmit and sense the AC signal. That is, the resonance frequency between the transmitting side and the receiving side is matched through impedance matching to increase the efficiency of signal sensing.

바람직한 실시예에서 매칭부(135)는 적어도 하나 이상의 가변 커패시터를 포함할 수 있다. 적어도 하나 이상의 가변 커패시터는 코일에 직렬, 병렬, 또는 직병렬 혼합 구조로 연결될 수 있다.In a preferred embodiment, the matching unit 135 may include at least one or more variable capacitors. At least one or more variable capacitors may be connected to the coil in series, parallel, or series-parallel hybrid structures.

매칭부(135)는 코일부(120) 및 매칭부(135)의 임피던스(ZIN)을 조절하기 위해, 매칭부(135)에 포함된 가변 커패시터의 커패시턴스를 조절할 수 있다. The matching unit 135 may adjust the capacitance of the variable capacitor included in the matching unit 135 to adjust the impedance ZIN of the coil unit 120 and the matching unit 135.

제어부는 임피던스 매칭을 위해 매칭부를 제어할 수 있다. 이를 보다 구체적으로 설명하기 위해 도 8을 참고하면 다음과 같다.The control unit can control the matching unit for impedance matching. To explain this in more detail, referring to FIG. 8, it is as follows.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제어부가 임피던스 매칭하는 것을 나타내는 순서도이다.FIG. 8 is a flowchart showing impedance matching by the control unit according to an embodiment of the present invention. FIG.

도 8에서 알 수 있듯이, 제어부는 공진주파수가 일치되지 않았다고 판단되면, 임피던스 매칭을 위해 우선 매칭부의 커패시턴스를 증가시킨다(S1100). As shown in FIG. 8, when it is determined that the resonance frequencies do not match, the controller first increases the capacitance of the matching unit for impedance matching (S1100).

그 다음, 다시 교류신호를 센싱하여 측정된 주파수와 공진주파수가 일치했는지 판단한다(S1200). Next, the AC signal is sensed again to determine whether the measured frequency and the resonance frequency coincide (S1200).

공진주파수가 일치되지 않은 경우에는 공진주파수와 측정된 주파수의 차이가 감소했는지 확인한다(S1300).If the resonance frequencies do not match, it is checked whether the difference between the resonance frequency and the measured frequency is reduced (S1300).

주파수의 차이가 감소했다면, 다시 커패시턴스를 증가시키는 단계(S1100)로 돌아가서 상술한 단계를 반복한다. If the frequency difference has decreased, go back to increasing the capacitance (S1100) and repeat the above steps.

주파수의 차이가 증가했다면, 커패시턴스를 증가시키는 것이 잘못된 방향의 매칭이었다는 의미이므로, 커패시턴스를 감소시킨다(S1400). 커패시턴스를 감소시킨 이후에는 S1200 및 S1300 단계를 반복하여 공진주파수를 일치시킨다.If the difference in frequency is increased, it means that increasing the capacitance is a matching in the wrong direction, so the capacitance is decreased (S1400). After decreasing the capacitance, steps S1200 and S1300 are repeated to match the resonance frequencies.

상술한 바와 같은 실시예에서는 처음에 커패시턴스를 증가(S1100)시키는 방향으로 임피던스 매칭을 시작하였지만, 다른 실시예에서는 임피던스를 감소시키는 방향으로 임피던스 매칭을 시작할 수도 있다.In the above-described embodiment, the impedance matching is started in the direction of increasing the capacitance (S1100) at first. However, in another embodiment, the impedance matching may be started in the direction of decreasing the impedance.

임피던스 매칭을 통해 신호를 주는 곳과 받는 곳의 공진주파수를 일치시키면 교류신호를 보다 효율적으로 전달할 수 있다.By matching the resonance frequency of the receiving point with the receiving point through the impedance matching, the AC signal can be transmitted more efficiently.

도 9는 본 발명에 따른 일 실시예에 있어서, 큐팩터를 설명하기 위한 도면이다.9 is a diagram for explaining a queue factor in an embodiment according to the present invention.

본 발명은 공진주파수(f0)를 중심으로 한 임피던스 매칭 이외에 추가로 큐팩터(Q factor)를 고려한다. The present invention further considers the Q factor in addition to the impedance matching around the resonance frequency f0.

무선통신에서는 데이터 용량을 고려하여 낮은 큐팩터를 갖는 코일을 사용한다. 즉, 넓은 대역폭(BW2)을 확보하기 위해 큐팩터(Q2)를 낮추게 된다.In wireless communication, a coil having a low queue factor is used in consideration of data capacity. That is, the queue factor Q2 is lowered to secure the wide bandwidth BW2.

그러나, 본 발명은 데이터를 송수신하는 무선통신을 목적으로 하는 것이 아니다. 본 발명의 목적은 자기유도 방식을 이용하여 지하환경변화를 감지하는 센서를 제공하는 것이다. 따라서, 더욱 긴 센싱거리와 높은 센서감도를 확보하기 위해 대역폭(BW1)을 희생하고 높은 큐팩터(Q1)를 갖는 코일을 사용한다.However, the present invention is not directed to wireless communication for transmitting and receiving data. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a sensor for detecting a change in the underground environment using a magnetic induction method. Therefore, in order to secure a longer sensing distance and a higher sensor sensitivity, a coil having a high queue factor Q1 is used at the expense of the bandwidth BW1.

f는 공진주파수, L은 코일의 인덕턴스, r은 코일의내부저항이라고 정의할 때, 큐팩터(Q)는 다음과 같은 수식으로 정의할 수 있다.f is the resonance frequency, L is the inductance of the coil, and r is the internal resistance of the coil, the queue factor (Q) can be defined by the following equation.

Q = wL/r, whrer w=2πfQ = wL / r, whrer w = 2? F

따라서, L이 크고, r이 작은 재료를 이용하면 코일의 큐팩터를 증가시킬 수 있다.Therefore, when a material having a large value of L and a small value of r is used, the queue factor of the coil can be increased.

다만, 큐팩터가 큰 경우에는 센서의 민감도도 함께 상승하므로 안정성(stability)이 감소하는 문제가 있을 수 있다. 따라서, 센서의 설치목적, 설치장소와 설치간격, 지중매질특성에 따라서 적절한 큐팩터를 설계해야한다.However, if the queue factor is large, the sensitivity of the sensor increases together, which may result in a decrease in stability. Therefore, an appropriate queue factor should be designed according to the installation purpose of the sensor, the installation location and spacing, and the characteristics of the ground medium.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 제2코일을 이용하여 자기공명을 강화하는 것을 나타내는 도면이다.10 is a diagram showing an enhancement of magnetic resonance using a second coil in an embodiment of the present invention.

본 발명의 코일부(도 4의 120)는 제1코일부(121, 125) 및 제2코일부(123, 127)를 포함할 수 있다. The coil section (120 of FIG. 4) of the present invention may include a first coil section 121, 125 and a second coil section 123, 127.

제1발신코일(121) 및 제2발신코일(123)은 발신부에 포함된 코일이다. 제1수신코일(125) 및 제2수신코일(127)은 수신부에 포함된 코일이다. 제1발신코일(121) 및 제2발신코일(123)에서 발신된 교류신호는 강한 자계결합을 통해 제1수신코일(125) 및 제2수신코일(127)로 전달된다.The first originating coil 121 and the second originating coil 123 are the coils contained in the transmitting portion. The first reception coil 125 and the second reception coil 127 are coils included in the reception unit. The AC signals transmitted from the first and second transmitting coils 121 and 123 are transmitted to the first receiving coil 125 and the second receiving coil 127 through a strong magnetic field coupling.

바람직한 실시예에서 제2코일부(123, 127)는 제1코일부(121, 125) 보다 높은 인덕턴스를 갖는다.In a preferred embodiment, the second coil portion 123, 127 has a higher inductance than the first coil portion 121, 125.

제2코일부(123, 127)를 사용하면 발신부와 수신부의 큐팩터를 상승시켜 공진특성을 강화할 수 있는 효과가 있다.When the second coil sections 123 and 127 are used, there is an effect that the resonance characteristics can be enhanced by raising the queue factor of the transmitting section and the receiving section.

도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 복수의 감지센서 상호 간에 신호를 주고 받는 것을 나타내는 도면이다.Figs. 11 and 12 are diagrams showing signals exchanged between a plurality of detection sensors according to an embodiment of the present invention. Fig.

도 11는 복수의 감지센서(S11 내지 S44)가 매설된 특정 지역을 내려다 보는 평면도이고, 도 12는 복수의 감지센서 상호간 신호 수신을 설명하기 위한 단면도이다.FIG. 11 is a plan view showing a specific region in which a plurality of detection sensors S11 to S44 are buried, and FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating reception of signals among a plurality of detection sensors.

도 11에 도시된 복수의 감지센서는 하나의 센서네트워크를 형성한다. 센서네트워크에 포함된 센서는 상호 간에 교류신호를 주고 받는다. 감지센서 상호 간에 교류신호를 주고 받는 순서는 다양한 실시예가 있을 수 있다. The plurality of detection sensors shown in Fig. 11 form one sensor network. Sensors included in the sensor network exchange AC signals with each other. There may be various embodiments of the order in which the AC signals are exchanged between the detection sensors.

일 실시예에서, S11에서 S14까지의 감지센서가 각각 교류신호를 순차적으로 발신하면 나머지 감지센서가 신호를 수신할 수 있다. 그 후에는 다음열인 S21에서 S24까지의 감지센서가 각각 교류신호를 순차적으로 발신하는 방식으로 진행할 수 있다. 예를 들면, S11 감지센서가 신호를 발신하면 인접한 S12 및 S21 감지센서가 신호를 수신할 수 있다. 다음으로 S12 감지센서가 신호를 발신하면 S11, S13, S22 감지센서가 신호를 수신할 수 있다.In one embodiment, when the detection sensors S11 to S14 sequentially transmit the AC signals, the remaining detection sensors can receive the signals. Thereafter, the detection sensors in the next column, S21 to S24, can proceed in a manner in which the AC signals are sequentially transmitted. For example, adjacent S12 and S21 detection sensors can receive a signal when the S11 detection sensor sends a signal. Next, the S11, S13, and S22 detection sensors can receive the signal when the S12 detection sensor sends a signal.

다른 실시예에서, 하나의 감지센서는 회전하면서 인접한 다른 감지센서에 신호를 발신할 수 있다. 예를 들어, S33 감지센서는 회전부(도 3의 150)를 이용하여 회전하며 신호를 발신할 수 있다. S33 감지센서는 S23 감지센서를 지향하여 신호를 발신한 후에, S34를 향해 회전할 수 있다. 마찬가지로 S33 감지센서는 S34를 지향하여 신호를 발신한 후에, S43 감지센서를 향해 회전할 수 있다. 이와 같이 감지센서가 인접한 감지센서를 지향하여 신호를 발신하면 송수신 효율이 상승하는 효과가 있다.In another embodiment, one sensing sensor is capable of transmitting signals to adjacent sensing sensors while rotating. For example, the S33 detection sensor can rotate and emit a signal using the rotation unit (150 in Fig. 3). The S33 detection sensor can turn toward S34 after sending a signal with the S23 detection sensor oriented. Likewise, the S33 sensing sensor can turn toward the S43 sensing sensor after directing the signal towards S34. As described above, when the detection sensor is directed to the adjacent detection sensor and transmits a signal, the transmission / reception efficiency is increased.

도 12에서 알 수 있듯이, 하나의 감지센서에 포함된 복수의 코일은 깊이에 따라서 시간차를 두고 신호를 송수신할 수 있다. As can be seen from FIG. 12, the plurality of coils included in one sensing sensor can transmit and receive signals with a time difference according to the depth.

도 12 (a)과 같은 실시예에서는, L1 코일이 각각 L5, L6, L7, L8 코일을 지향하여 순차적으로 신호를 발신할 수 있다. 도 12 (b)와 같은 실시예에서는, L1 코일이 L5 코일을 지향하여 신호를 발신한 후에, L2 코일이 L6 코일을 지향하여 신호를 발신하는 방식으로, L4 코일이 L8 코일을 지향하여 신호를 발신할 수 있다.In the embodiment as shown in FIG. 12 (a), the L1 coils can sequentially emit signals in the direction of the L5, L6, L7 and L8 coils. In the embodiment as shown in FIG. 12 (b), the L4 coil is directed to the L8 coil to generate a signal in such a manner that the L1 coil directs the signal to the L5 coil and then the L2 coil directs the signal to the L6 coil. It can send out.

도 11 및 도 12의 실시예를 결합하면, 복수의 감지센서가 매설된 지중 3차원 공간에 대한 3차원 경로손실 변화 데이터를 수집할 수 있다. 또한, 이를 이용하여 3차원 공간의 경로손실을 표시한 3차원 공간맵을 작성할 수 있다.By combining the embodiments of FIGS. 11 and 12, it is possible to collect three-dimensional path loss change data for an underground three-dimensional space embedded with a plurality of detection sensors. In addition, a three-dimensional space map indicating the path loss in the three-dimensional space can be created using this.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 지하환경변화 감지방법을 나타내는 순서도이다.FIG. 13 is a flowchart illustrating a method of detecting a change in underground environment in an embodiment of the present invention. FIG.

도 13에서 알 수 있듯이, 우선, 지중에 상기 지하환경변화 감지센서를 매설하기 전 또는 매설 후에, 감지센서가 다른 감지센서와 임피던스를 매칭한다(S2100). 임피던스를 매칭하면 자기공명 효율을 상승시킬 수 있다.As shown in FIG. 13, the sensing sensor matches the impedance with another sensing sensor (S2100) before or after the sensing of the underground environment change sensor is embedded in the ground. Matching the impedances can increase the magnetic resonance efficiency.

다음, 감지센서가 지중(underground)에서 교류신호를 발신한다(S2200).Next, the detection sensor transmits an AC signal in the underground (S2200).

다음, 감지센서가 자기유도(magnetic induction) 방식으로 전달되는 교류신호를 제1코일을 이용하여 센싱한다(S2300).Next, the sensing sensor senses the AC signal transmitted through the magnetic induction method using the first coil (S2300).

구체적으로, 감지센서는 센싱된 교류신호의 크기를 측정한다. 교류신호의 크기는 교류신호의 전파경로의 매질특성에 따른 경로손실(path loss)이 반영되어 있으므로, 신호의 크기를 측정하면 경로손실을 측정할 수 있다.Specifically, the sensing sensor measures the magnitude of the sensed AC signal. Since the magnitude of the AC signal reflects the path loss according to the medium characteristics of the AC signal propagation path, the path loss can be measured by measuring the signal magnitude.

바람직한 실시예에서, 감지센서는 센싱된 교류신호를 정류하여 아날로그 신호를 출력하는 단계 및 아날로그 신호를 디지털 신호로 출력하는 단계를 수행하여 센싱한 신호의 크기를 정량화 할 수 있다. 디지털 신호의 크기 변화를 이용하면 신호 전달경로 상의 지하환경변화에 따른 경로손실 변화를 알 수 있음은 앞서 설명한 바와 같다.In a preferred embodiment, the sensing sensor may quantize the sensed signal by performing a step of rectifying the sensed AC signal to output an analog signal and outputting the analog signal as a digital signal. As described above, the use of the change in the size of the digital signal allows the path loss change due to the underground environment change in the signal transmission path to be known.

다른 실시예에서, 감지센서는 자기공명(magnetic resonance)을 강화하기 위해 제1코일 및 상기 제1코일 보다 큰 인덕턴스(inductance)를 갖는 제2코일을 동시에 사용하여 상기 교류신호를 센싱할 수 있다.In another embodiment, the sensing sensor may sense the AC signal by simultaneously using a first coil and a second coil having an inductance greater than the first coil to enhance magnetic resonance.

다음, 감지센서가 사전에 설정된 주기마다 신호를 발신하고 센싱하는 단계를 반복하여 시간추이에 따른 경로손실 변화량을 측정한다(S2400).Next, the detection sensor repeats the steps of transmitting and sensing the signal at predetermined intervals to measure the path loss variation according to the time transition (S2400).

다음, 감지센서 또는 감지서버가 시간추이에 따른 경로손실 변화량이 사전에 설정된 임계범위를 벗어나는 경우 지하환경변화이벤트가 발생한 것으로 판정한다(S2500).Next, the detection sensor or the detection server determines that an underground environment change event has occurred (step S2500) when the path loss variation due to the time transition is out of the predetermined threshold range.

다른 실시예에 있어서, 지하환경변화 감지방법은 우선, 지중 3차원 공간에 X, Y, 및 Z 방향으로 소정의 거리만큼 이격되어 매설된 복수의 감지센서가, 사전에 설정된 주기마다 지중에서 자기유도(magnetic induction) 방식으로 신호를 송수신한다.In another embodiment, a method for detecting a change in the underground environment includes a step of detecting a plurality of sensing sensors embedded in a three-dimensional space in the ground in a predetermined distance in X, Y, and Z directions, (magnetic induction) method.

다음, 지하환경변화 감지서버가, 한 주기 동안에 상기 복수의 감지센서 사이에서 송수신한 신호를 분석하여, 각 감지센서 사이의 경로손실(path loss)을 기록한 3차원 경로손실 데이터를 추출한다.Next, the underground environment change detection server analyzes signals transmitted and received between the plurality of detection sensors during one period, and extracts three-dimensional path loss data recording path loss between the respective sensors.

다음, 지하환경변화 감지서버가, 복수의 주기마다 추출한 3차원 경로손실 데이터를 분석하여, 시간추이에 따른 3차원 경로손실 변화량 데이터베이스를 생성한다.Next, the underground environment change detection server analyzes the three-dimensional path loss data extracted for each of a plurality of periods to generate a three-dimensional path loss change amount database according to the time transition.

다음, 지하환경변화 감지서버가, 3차원 경로손실 변화량 데이터베이스를 분석하여, 사전에 설정된 임계값 이상의 변화가 감지되면, 지중환경변화이벤트가 발생한 것으로 판정한다. Next, the underground environment change detection server analyzes the three-dimensional path loss change amount database and determines that an underground environment change event has occurred when a change of a predetermined threshold value or more is detected.

다른 실시예에서 지하환경변화 감지서버는, 3차원 경로손실 변화량 데이터베이스를 분석하여, 사전에 설정된 주기 이상 연속하여 경로손실이 발생되면, 지중환경변화이벤트의 발생을 예고할 수 있다. 임계값 이상의 변화가 감지되지는 않았지만, 사전에 설정된 주기 이상 연속하여 경로손실이 증가하거나 감소하여 임계값 이상의 변화가 예측되는 경우 이를 예고할 수 있다.In another embodiment, the underground environment change detection server analyzes the three-dimensional path loss change amount database and can notify occurrence of an underground environment change event when path loss occurs continuously over a predetermined period. The change in the path loss may increase or decrease continuously for a predetermined period or more and predict a change of more than the threshold value may be predicted.

다음, 지하환경변화 감지서버가, 감지센서가 매설된 위치가 표시된 지도 상에, 지중환경변화이벤트가 발생한 적어도 둘 이상의 감지센서의 위치를 표시하고, 표시된 적어도 둘 이상의 감지센서 사이의 공간에 지중환경변화이벤트 발생을 표시한다.Next, the underground environment change detection server displays the position of at least two or more detection sensors where the underground environment change event occurs on the map on which the location where the detection sensors are buried, Displays the occurrence of a change event.

지하환경변화이벤트는 싱크홀 발생, 상하수도 누수, 지하구조물 변형, 농업용 토지 수분함유량 감소 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다. 즉, 본 발명은 싱크홀이 발생하여 동공이 발생했거나, 상하수도가 누수되어 지중 수분함유량이 증가했거나, 지하구조물이 파손되는 등 변형이 발생했거나, 농업용지의 토지 수분함유량이 감소하여 수분 공급이 필요한 경우 등을 예상할 수 있다.The underground environment change events may include at least one of sink hole occurrence, water and sewage leakage, underground structure deformation, and agricultural land moisture content reduction. That is, according to the present invention, when a sinkhole occurs and a pupil is generated, the water content of the soil is increased due to the leakage of water and sewerage, a deformation such as an underground structure is broken, or the moisture content of the agricultural land is reduced, And so on.

[다른 실시예][Other Embodiments]

본 발명의 다른 실시예에서 수신부는 지중에 매설되고, 발신부는 지상에 위치할 수 있다.In another embodiment of the present invention, the receiver may be embedded in the ground and the transmitter may be located on the ground.

본 발명의 다른 실시예에서 발신부와 수신부는 모두 지상에 매설될 수 있다. 이 경우 발신부가 발신한 신호는 지중을 통과하여 수신부에 수신될 수 있다. 경우에 따라 발신신호를 반사하여 수신부로 보내기 위한 반사장치가 더 포함될 수 있다.In another embodiment of the present invention, both the transmitting part and the receiving part may be buried on the ground. In this case, the signal transmitted from the calling section may be received by the receiving section through the ground. And may further include a reflection device for reflecting the outgoing signal to the reception part as the case may be.

본 발명의 다른 실시예에서 발신부와 수신부는 하나의 감지센서에 포함될 수도 있고, 서로 다른 감지센서에 포함될 수도 있다.In another embodiment of the present invention, the transmitting unit and the receiving unit may be included in one sensing sensor or may be included in different sensing sensors.

본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.The scope of protection of the present invention is not limited to the description and the expression of the embodiments explicitly described in the foregoing. It is again to be understood that the present invention is not limited by the modifications or substitutions that are obvious to those skilled in the art.

Claims (19)

소정 지역의 지중에 매설되어 복수의 감지센서 사이에서 전파되는 교류신호의 변화를 측정하여, 각 감지센서 사이의 전파경로 상의 매질에 발생한 지하환경변화를 모니터링하는 지하환경변화 감지센서로서:
지중에 매설되어 자기유도(magnetic induction) 방식으로 지중(underground)을 통해 전파되는 교류신호를 센싱하는 코일부; 및
상기 교류신호를 반복적으로 센싱하여 상기 교류신호의 변화량을 측정하는 제어부를 포함하는, 지하환경변화 감지센서.
A subterranean environment change sensing sensor for sensing a change in an underground environment occurring in a medium on a propagation path between each of the plurality of sensing sensors by measuring a change in an alternating current signal propagated between a plurality of sensing sensors,
A coil part embedded in the ground and sensing an AC signal propagated through an underground in a magnetic induction manner; And
And a controller for repeatedly sensing the AC signal to measure a change amount of the AC signal.
제1항에 있어서,
상기 코일부는 자기공명(magnetic resonance)방식으로 상기 교류신호를 센싱하는 것을 특징으로 하는, 지하환경변화 감지센서.
The method according to claim 1,
Wherein the coil unit senses the AC signal by a magnetic resonance method.
제2항에 있어서,
상기 코일부는 제1코일부 및 제1코일부 보다 큰 인덕턴스(inductance)를 갖는 제2코일부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 지하환경변화 감지센서.
3. The method of claim 2,
Wherein the coil portion includes a first coil portion and a second coil portion having an inductance greater than that of the first coil portion.
제2항에 있어서,
상기 코일부는 제1코일부 및 상기 제1코일부와 다른 코일 형태를 갖는 제2코일부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 지하환경변화 감지센서.
3. The method of claim 2,
Wherein the coil portion includes a first coil portion and a second coil portion having a coil shape different from that of the first coil portion.
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 제1코일부는 스파이럴 코일(spiral coil)이고, 상기 제2코일부는 헬리컬 코일(helical coil)인 것을 특징으로 하는, 지하환경변화 감지센서.
The method according to claim 3 or 4,
Wherein the first coil unit is a spiral coil, and the second coil unit is a helical coil.
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 제2코일부는 적어도 둘 이상의 제1코일부와 연동되어 상기 교류신호를 센싱하는 것을 특징으로 하는, 지하환경변화 감지센서.
The method according to claim 3 or 4,
Wherein the second coil part interlocks with at least two first coil parts to sense the AC signal.
제1항에 있어서,
적어도 하나 이상의 가변 커패시터를 포함하는 매칭부를 더 포함하고,
상기 제어부는 가변 커패시터의 커패시턴스를 조절하여, 다른 지하환경변화 감지센서와 임피던스 매칭을 수행하는 것을 특징으로 하는, 지하환경변화 감지센서.
The method according to claim 1,
Further comprising a matching unit including at least one or more variable capacitors,
Wherein the control unit adjusts the capacitance of the variable capacitor to perform impedance matching with another underground environment change detection sensor.
제1항에 있어서,
상기 코일부를 회전시키는 회전부를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 회전부를 조절하여 상기 코일부가 교류신호 발신방향을 지향하도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 지하환경변화 감지센서.
The method according to claim 1,
Further comprising a rotating portion for rotating the coil portion,
Wherein the control unit controls the rotation unit so that the coil unit directs the direction of the AC signal.
제1항에 있어서,
상기 코일부의 매설깊이를 조절하는 깊이조절부를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 깊이조절부를 제어하여 상기 코일부가 서로 다른 매설깊이에서 교류신호를 수신할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는, 지하환경변화 감지센서.
The method according to claim 1,
Further comprising a depth adjusting section for adjusting a depth of buried portion of the coil section,
Wherein the control unit controls the depth adjusting unit so that the coil unit can receive an alternating current signal at a different embedment depth.
제1항에 있어서,
상기 코일부는 지중 깊이방향으로 이격되어 배치되는 적어도 둘 이상의 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는, 지하환경변화 감지센서.
The method according to claim 1,
Wherein the coil portion includes at least two coils spaced apart from each other in the depth direction of the ground.
제1항에 있어서,
상기 코일부를 통해 다른 지하환경변화 감지센서를 지향하여 발신되는 교류신호를 생성하는 발신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 지하환경변화 감지센서.
The method according to claim 1,
Further comprising a transmitter configured to generate an alternating current signal to be transmitted through the coil part to another underground environment change sensor.
제1항에 있어서,
상기 코일부를 통해 센싱한 교류신호를 디지털 신호로 변환하는 수신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 지하환경변화 감지센서.
The method according to claim 1,
And a receiver for converting the AC signal sensed through the coil part into a digital signal.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 교류신호가 임계범위를 벗어나는 경우 지하환경변화가 발생한 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는, 지하환경변화 감지센서.
The method according to claim 1,
Wherein the controller determines that a change in the underground environment occurs when the AC signal is out of the critical range.
삭제delete 지중에 매설되어 자기유도방식으로 교류신호를 송신하는 적어도 하나의 제1감지센서;
지중에 매설되고 상기 제1감지센서로부터 이격되어 지중을 통해 전파되는 상기 교류신호를 센싱하는 적어도 하나의 제2감지센서; 및
상기 제2감지센서에서 센싱된 상기 교류신호의 변화량을 반복하여 측정하여 지하환경변화를 감지하는 지하환경변화 감지서버를 포함하고,
상기 지하환경변화 감지서버는 교류신호가 전파되는 경로 상의 매질특성 변화에 기인한 상기 교류신호의 변화로부터, 제1감지센서 및 제2감지센서 사이의 전파경로 상의 매질에 발생한 지하환경변화를 모니터링하는 것인, 지하환경변화 감지시스템.
At least one first sensing sensor embedded in the ground to transmit an AC signal in a magnetic induction manner;
At least one second sensing sensor embedded in the ground and sensing the AC signal transmitted from the first sensing sensor and propagating through the ground; And
And an underground environment change detection server for repeatedly measuring a change amount of the AC signal sensed by the second sensor and detecting a change in the underground environment,
The underground environment change detection server monitors a change in the underground environment occurring in the medium on the propagation path between the first sensor and the second sensor from the change of the AC signal due to the change in the medium property on the path on which the AC signal propagates Underground environmental change detection system.
제15항에 있어서,
상기 지하환경변화 감지서버는, 상기 교류신호가 임계범위를 벗어나는 경우 지하환경변화가 발생한 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는, 지하환경변화 감지시스템.
16. The method of claim 15,
Wherein the underground environment change detection server determines that a change in the underground environment occurs when the AC signal is out of the critical range.
제15항에 있어서,
상기 지하환경변화 감지서버는, 상기 교류신호가 임계횟수 이상 연속하여 증가하거나 감소한 경우 지하환경변화의 발생을 경고하는 것을 특징으로 하는, 지하환경변화 감지시스템.
16. The method of claim 15,
Wherein the underground environment change detection server alerts the occurrence of a change in the underground environment when the AC signal continuously increases or decreases more than a threshold number of times.
제15항에 있어서,
상기 지하환경변화 감지서버는, 상기 교류신호의 변화로부터 상기 교류신호가 전파되는 경로 상의 매질특성 변화에 따른 경로손실(path loss) 변화를 분석하고, 상기 경로손실 변화를 이용하여 지하환경변화를 검출하는 것을 특징으로 하는, 지하환경변화 감지시스템.
16. The method of claim 15,
The underground environment change detection server analyzes a change in path loss due to a change in a medium property on a path through which the AC signal propagates from a change in the AC signal and detects a change in underground environment Wherein the underground environment change detection system comprises:
제15항에 있어서,
상기 지하환경변화 감지서버는, 지하공간의 지질환경변화, 지하수 분포변화, 상하수도관, 가스관, 송유관, 전기라인, 도시철도 중 적어도 하나를 포함하는 지하구조물의 변형 및 그 주변 지반 변화 중 적어도 하나를 모니터링하는 것을 특징으로 하는, 지하환경변화 감지시스템.
16. The method of claim 15,
The underground environment change detection server may detect at least one of a change in an underground structure including at least one of a change in a geological condition of an underground space, a change in groundwater distribution, a water supply and drainage pipe, a gas pipe, a pipeline, an electric line, Monitoring the underground environment change.
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