KR101845475B1 - 사면 안전관리 시스템 - Google Patents

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Abstract

사면을 계측하여 분석하고, 분석 결과를 기반으로 사면 안전관리 신호등을 작동시켜 해당 사면 주변을 통행하는 차량의 운전자에게 사면 상태와 안전운행 정보를 제공해주고, 사면 위험 상태시 사면 관리 정보를 국민 문자 발송이나 위치 정보를 기반으로 사면 주변의 단말기로 위험상태 문자를 발송하여 국민의 안전과 재산을 지킬 수 있도록 한 사면 안전관리 시스템에 관한 것으로서, 사면의 지표면 또는 지중에 설치된 변위감지센서를 이용하여 사면 변위를 측정하는 사면 계측부, 상기 사면 계측부에서 계측한 사면 정보를 그룹화하여 사면 분석 알고리즘으로 분석하고, 상기 분석 결과를 기초로 사면 상태를 결정하며, 결정한 사면 상태에 따라 사면 안전관리 신호등을 작동시키는 사면 안전 관리부 및 상기 사면 안전 관리부의 제어에 따라 사면 안전관리 정보를 신호등 형태로 표출해주는 사면 안전관리 신호등을 포함하여, 사면 안전관리 시스템을 구현한다.

Description

사면 안전관리 시스템{Slope safety management system}
본 발명은 사면 안전관리 시스템에 관한 것으로, 특히 사면을 계측하여 분석하고, 분석 결과를 기반으로 사면 안전관리 신호등을 작동시켜 해당 사면 주변을 통행하는 차량의 운전자에게 사면 상태와 안전운행 정보를 제공해주고, 사면 위험 상태시 사면 관리 정보를 국민 문자 발송이나 위치 정보를 기반으로 사면 주변의 단말기로 위험상태 문자를 발송하여 국민의 안전과 재산을 지킬 수 있도록 한 사면 안전관리 시스템에 관한 것이다.
전 세계적으로 자연재해 중 산사태에 의한 피해는 막대한 규모로 해마다 증가하고 있다(International Federation of the Red Cross and Red Crescent Societies, 2001). 더군다나 1964년에서 1999년 동안 전 세계적인 산사태 규모는 해마다 꾸준히 증가하고 있다고 보고되고 있다(Kjekstad, 2002).
국토의 70%가 가파른 산지로 구성되어 있는 우리나라도 절토 사면의 안정성 문제는 피할 수 없는 토목 기술상의 과제라 할 수 있다. 1996년부터 2005년까지의 전체 자연재해 사망자는 1,204명이며, 그 중 산사태 등 사면붕괴로 인한 인명피해는 총 301명으로 전체 자연재해 사망자의 약 25%를 차지한다고 보고되고 있다(박덕근 등, 2006). 그뿐만 아니라, 국토개발로 인해 산림훼손 면적이 증가하여 산사태 발생의 위험성이 항상 존재하고, 산사태 발생시 시설물이 직접적인 피해권 내에 위치한 경우가 많다(수해방지종합대책 백서, 1988).
산사태는 집중호우가 내리는 경우 많이 발생하는데 이를 사전에 예방하기란 현실적으로 불가능하고, 특히 암반사면에서는 붕괴까지의 변형이 작고 종래부터 일반적으로 쓰이고 있는 변위계측에서는 그 전조 현상을 포착하기 어려워 붕괴의 사전 예지가 거의 불가능하다. 그뿐만 아니라, 지반의 불균질로 인해 지반 성상의 완벽한 파악이 현실적으로 불가능하여 설계 및 시공의 불확실성 인자의 포함은 피할 수 없다.
그러므로 사면에 발생할 수 있는 돌발 상황 및 사면 거동을 지속적 및 상시 파악하기 위하여 사면의 정기적인 점검 외에도 실시간 모니터링을 통한 상시감지 및 안전진단 시스템의 구축이 필요하다. 이를 위하여 다양한 실시간 계측기술들을 적용하여 사면의 안정성과 거동 예측을 위한 계측기술 및 효과적인 유지관리기법의 개발이 필요하다.
현재까지 연구되어 사용되고 있는 사면의 유지관리기준치 산정기준에 관한 조사, 산사태 예측에 관한 연구 및 산사태를 예측하기 위한 계측시스템과 그와 관련된 운영사례에 대한 연구동향은 다음과 같다.
첫 번째로 사면유지관리기준치 기준으로 사용하는 방법 중 지표변위속도 및 강우량에 관한 내용을 살펴보면 다음과 같다.
일본 고속도로 조사회에서 제시한 지표변위 속도 관리기준은 신축계와 광파측거의로부터 구한 변위속도를 대상으로 한 것으로, 경계레벨의 관리기준치는 10 ~ 100mm/일, 대피레벨의 관리기준치는 100mm이상/일이다(일본 고속도로조사회, 1988). 일본의 대부분의 기관에서 사용하는 지표변위 속도 관리기준치는 이 값들과 거의 같은 범위인데, 이들 기준치는 대부분 산사태의 관리를 위해 제시된 것들이다(일본 사면안정소위원회, 1996). 일본 산사태 학회에 의하면, 사면의 인장균열 또는 단애(scrap)를 가로질러 설치된 지표면 신축계(extensometer)로부터 측정된 데이터를 분석하면 사면붕괴 예측이 가능하며, 측정된 변위속도가 2 ~ 4mm/hour를 초과하면 대피령이 내려진다(Japan Landslide Society, 1996 ). 산사태 변위속도에 대한 국내기준에 관한 연구는 아직까지 활발히 진행되지 않은 것으로 조사되었다.
건설교통부(1988)는 1987년 이전의 국내 산사태 자료를 조사분석하고 1987년 산사태 발생지역을 중심으로 60개 지역을 현지 답사한 후, 그 결과에 근거하여 국내 산사태의 발생은 강우강도에 영향을 받는다고 보고하였다. 또한, 산사태 발생과 관계가 깊은 3개 자료(강우량 자료, 지질자료 및 과거 산사태 발생 자료)를 바탕으로 전국을 3개의 산사태 위험 등급지역으로 구분하고, 당일우량에 근거하여 각 등급지역에 대한 산사태 예보발령 강우량 기준치를 제안하였다. 홍원표(1990)는 1977년에서 1987년 사이에 발생한 주요 산사태 기록 및 측후소 강우기록을 참고하여 산사태와 강우 사이의 관계를 통계학적으로 분석하였다. 이들에 의하면 국내의 산사태 발생은 지역(중부권, 영호남, 영동지역)에 따라 3일 누적강우량 또는 당일강우량의 영향을 받거나 또는 둘의 영향을 같이 받으며, 산사태 피해규모는 최대시간 강우강도의 크기에도 영향을 받는다고 한다. 이들은 이러한 분석결과를 바탕으로 산사태 경보기준을 제안하였다. 이영남(1991)은 1990년 9월에 경기도와 강원도에서 발생한 산사태의 발생시간과 강우량의 관계를 분석하고 산사태는 24시간 내에 200mm 이상의 비가 오거나, 하루 이상 비가 계속될 때에는 시간당 평균 강우량이 10mm 이상일 때 발생한다고 하였다. 또한, 대부분의 산사태는 최대 시 우량이 30 ~ 60mm/hour이 기록된 이후에 발생한다고 보고하였다. 박용원(1993)은 1991년 7월에 경기도 남부지역의 2600여 개소에서 발생한 산사태를 연구하고, 이 지역의 산사태는 선행강우량이 영향요소가 아니었고 단시간(3시간)의 집중호우에 의하여 유발되었다고 보고하였다. 즉, 당일우량이 114mm 이상으로서 최대 시 우량이 62mm 이상인 곳에는 전 지역에서 산사태가 발생하였고, 40 ~ 62mm인 곳에는 산사태 발생지역과 미발생 지역이 공존하며, 40mm 미만인 곳에서는 산사태 발생지역이 없다고 보고하였다. 김상규(1994)는 이전에 발표된 국내 산사태 관련 논문들을 종합, 분석한 후 우리나라의 산사태 예보방법은 최대 시 우량과 1, 2일간의 누적강우량을 근거로 하는 것이 적절한 것이라고 판단하고, 산림청(1993)의 산사태 예보 기준치를 일부 수정한 예보기준치를 제안하였다. 김과채(1998)는 1998년 8월 경기도 북부에서 발생한 500여 개의 산사태를 조사하고, 12 ~ 24시간 동안 250mm 이상의 강우가 내리면 토석류(debris flow)가 발생할 수 있다고 결론지었다. 이상의 조사결과를 종합하면 변위속도에 대한 관리기준은 국내에서는 아직까지 관리기준을 제사한 사례가 없는 것으로 조사되었으며, 일본에서 적용되고 있는 변위속도기준은 모든 사면에 일괄적으로 적용되어야 하는 불합리성이 존재한다. 왜냐면 사면은 토질, 지질, 암반공학적이 결합된 복합적 구성으로서 비등방 및 비 균질의 재료로 복잡하게 형성되어 있으므로 모든 사면에 동일한 변위속도를 사용하는 것은 비합리적으로 판단된다. 강우량은 국내에서 많은 연구자가 나름대로 관리기준을 상세하게 다루었으나, 이 또한 변위속도관리기준과 같이 포괄적이고 범용적으로 사용할 수 없는 단점이 있다.
두 번째로 국내외 산사태를 예측하기 위한 분석기법에 관한 연구동향은 다음과 같다.
산사태의 발생 원인을 붕괴 전이나 붕괴 이후에 파악하여 그 영향 인자별로 추출하여 분석 및 예측하는 방법을 이용한다. 구호본(1994)은 기존 환경자료 분석하여 산사태를 발생시키는 환경적 용인들을 추출하고 GIS 공간데이터베이스 구축을 통하여 산사태 발생 가능한지를 추출하고자 하였다. 채병곤(2004)은 산사태 발생에 영향을 미치는 인자에 대하여 기초 통계분석과 로지스틱 회귀분석을 하여 최종적으로 7개 영향 인자를 선정하였고, 인자별 가중치를 부여하여 산사태 발생가능성을 확률적 및 정량적으로 예측하는 방법을 제시하였다. 이들의 분석방법은 붕괴 전이나 붕괴 이후의 조사 자료를 이용하므로 예측불허의 기상조건과 같은 외부 영향 인자를 충분히 고려하지 못하는 단점이 있다.
계측을 통한 붕괴예측을 분석하기 위한 연구로서 Terzaghi(1950)는 파괴시간 예측에 근간이 되는 Creep 이론을 제안하였다. Saito(1961), Fukuzono(1985), Su(1990) 및 Hayashi(1998)는 Creep 이론을 발전시켜 파괴시간예측 모델을 각각 제안하였다. Haigh(1988)은 비선형동적모델(NDS)을 이용한 연구는 지진을 포함한 산사태에 대한 해석방법을 제안하였다. 이들의 분석방법은 계측자료의 누적곡선을 상세히 나타내기 위해 복잡한 미분 방정식 형태로 나타내었지만, 범용적으로 적용될 수 없으며 특정 사면의 특정센서마다 새로운 모델을 유도해야 하는 불편함이 있다.
또한, 계측된 자료를 이용하여 붕괴시간을 예측할 수 있지만, 언제 붕괴될 것인지를 예측하는 데는 어려움이 있다.
마지막으로, 계측시스템과 운영사례에 관한 연구를 살펴보면 다음과 같다.
대표적으로 일본, 홍콩, 미국, 영국 및 유럽의 사례를 살펴보면 아래와 같다.
일본은 1996년과 1997년에 홋카이도섬의 서해안을 따라 일련의 낙반 재해가 발생한 후 일본의 건설성 토목연구소(PWRI)는 낙반의 예지를 위해 암반사면의 감시시스템을 개발하기 시작하였으며, 1998년 이래 13곳의 현장에서 암반사면 감시시스템에 공통으로 포함된 계측들은 지표면 신축계, 지표 경사계(tiltmeter), 지표균열 변위계, 지중균열 변위계, 지중 경사계, AE센서(acoustic emission), 온도계 및 우량계이다. 이외에 일부 현장에는 간극수압계, 낙석감지센서, 풍향 측정기(anemoscope), 풍속계(anemometer), 지진계 등이 추가로 설치되었다. 또한, 일부 현장에서는 전자거리측정장치(EDM)와 디지털 카메라를 이용해 특정 타깃을 감시하는 시도가 행하여 졌다. 이들 계측시스템의 센서 중에서 낙반 예지에 특히 효과적인 것은 지표면 신축계와 지표균열 변위계로서 이들로부터 측정된 변위속도의 가속화 현상으로부터 낙반을 예지할 수 있는 것으로 나타났다.
이와는 별도로 일본에서는 더욱 효율적인 새로운 산사태 감시시스템의 개발을 위해서는 산사태 방지기술과 정보통신기술을 유기적으로 결합할 필요가 있다는 것을 인식하고 1998년에 사방(砂防)정보통신기술연구회를 발족하였다. 사방(砂防)정보통신기술연구회에서 조사한 일본의 산사태 감시시스템의 현황은 다음과 같다(사방(砂防)정보통신기술연구회, 2000). 산사태 감시시스템은 산사태 발생을 예측하기 위한 센서와 우량계가 가장 많이 쓰이고 있다. 최근에는 광섬유센서, 상황감시 카메라를 이용하기도 한다. 또한, 현장에서 수집된 정보는 무선, 전화선, 위성회선 및 광섬유회선 등을 통해 감시국이라고 할 수 있는 지역을 관할하는 행정기관으로 전송된다. 감시국에서는 수집된 정보를 처리하고 판정하여 피난권고 등을 발령한다.
홍콩은 지질과 강우 특성이 유사한데 매년 5월에서 8월 사이 집중호우 발생으로 인한 산사태 피해발생이 빈번하여 土力工政處(Geotechnical Engineering Office, GEO)에서는 자동우량계시스템(automatic rainguage system)을 이용한 산사태 경보시스템(landslide warning system)을 개발하여 운영 중이다. 경보시스템은 1980년대 초에 수행한 산사태 발생과 강우의 상관관계에 관한 연구 결과를 바탕으로 개발되었다. 산사태 경보는 24시간의 연속 강우량과 1시간의 강우량에 근거하여 발령되며, 팩시밀리와 라디오 및 TV를 통하여 정부기관과 시민들에게 방송매체를 통하여 실시간 통보되며, 홍콩 전역에 총 69개의 자동 강우계 설치되어 중앙통제소에서 5분 간격으로 강우량 측정 및 산사태 예측 분석을 수행하고 있다.
미국은 자동 신축계(wire line extensometer)와 자동 측량기가 설치하여 지표 변위와 인장균열의 거동을 관측하고 있다. 현장에서 자동으로 측정된 계측자료는 데이터 로거를 통하여 연속적으로 중앙 통제 컴퓨터로 전송되고, 측정된 변위량이 사전에 설정된 기준치를 초과할 때에는 경보도 함께 전송되며 전력공급용 배터리의 재충전을 위한 태양열 전지판이 설치되어 있으며, 자료전송 수단은 무선통신, 전화선 및 이동 통신 등이 사용하고 있다.
미연방도로국(Federal Highway Administration, FHA)은 매년 발생하는 도로 절토 사면의 낙석(슬라이딩 포함)으로 인한 피해를 줄이는 방안으로 위험 절토 사면에 낙석 또는 슬라이딩 위험을 사전에 감지할 수 있는 계측시스템을 설치하여 대처할 것을 각 주정부에 권장하고 있다. 미연방도로국에서 제안한 계측시스템은 비교적 사용이 쉽고 저비용이 소요되는 지표변위센서들로 구성되어 있다. 즉, 이는 절토 사면 내 또는 절토 사면 정상 후방에 인장균열의 발생 및 진행을 계측하기 위한 신축계(wire extensometer), 절토 사면 표면에 있는 암괴의 기울어짐(tilting)을 감시하는 지표경사계(tiltmeter), 그리고 비교적 큰 암괴가 불안정할 경우에 암괴의 이동을 감시하는 전자 거리 측정 장치(electronic distance measurement) 등으로 구성되어 있다. 미연방도로국은 절토 사면이 원격지에 있을 경우, 지반변위의 자동수신에 의해 관리기준치를 초과할 경우 경보를 발령할 수 있는 자동계측시스템을 설치할 것을 권장하고 있다. 경보의 발령은 신축계 또는 전자거리측정장치를 통해 측정된 변위속도를 근거로 운용하고 있다. 이외에도 미연방도로국은 미국 철도국에서 철도 연변 절토 사면 낙석위험을 경보하기 위해 설치해 온 낙석감지펜스(electrified fence)를 교통량이 비교적 적은 산악지대 도로에 낙석감지를 위해 적용해 볼 것을 제안하였다.
영국은 사방이 바다로 둘러싸여 있는 지형적 특성 때문에 해안 사면의 붕괴로 인해 해안절벽 위의 건물과 도로 등이 파괴되는 피해를 자주 입어 왔다. 해안 산사태에 의한 피해를 최소화하기 위하여 종래에는 해안 사면의 관리 수단으로 지표 표점의 반복측량과 지중경사계(inclinometer) 등을 이용한 지반변위 계측방법이 이용되어 왔다. 그러나 이러한 전통적인 계측방식은 변위의 정도를 파악하는 데는 유용하였으나 해안 사면의 붕괴를 사전에 예보/경보하는 데는 한계가 있었다. 1993년과 1994년에 영국의 동부와 남부 해안에서 대규모 해안 산사태가 일어나 커다란 피해를 입게 되자 유사한 재해를 막기 위하여 같은 지역과 과거에 해안 산사태가 발생한 이력이 있는 여러 지역에 경보 기능을 갖춘 자동계측시스템을 설치하였다(Clark 등, 1996). 이들 시스템은 영구적인 시스템으로 설치되었거나, 혹은 사면 대책공을 시공하기 전의 임시 시스템으로 설치되었다. 이들 원격 실시간 계측 시스템은 사면 거동을 지속적으로 정밀하게 측정할 수 있을 뿐 아니라 효과적인 조기경보시스템(Early Warning System)의 역할을 수행하였으며, 종래의 계측방식에 비해 비용면에서도 효과적이었다. 이들 자동 계측시스템은 해안 사면의 불안정성 정도와 특성에 따라 설치된 계측센서의 종류와 사양에는 차이가 있으나, 공통으로 연속적인 기록이 가능한 데이터 로거(data logger)나 컴퓨터를 갖추고 있고, 변위가 초기 설정 기준치를 초과할 경우에 경보를 발령하게 되어 있다. 데이터 로거는 출력 전기신호가 같은 계측기만을 계측하거나 또는 전기신호가 다른 계측기들을 동시에 계측할 수 있도록 설계되어 있으며, 기억용량과 채널수도 다양하게 하여 설계되었다. 데이터 로거에 수집된 계측자료는 전화망과 모뎀을 이용하여 원거리에 떨어져 있는 관리자의 PC로 전송된다. 자동계측시스템에 설치된 센서로는 지표경사계(tiltmeter), 신축계(extensometer), 침하계, 간극수압계 등이 있으며, 예경보를 위한 센서로는 지표경사계가 주로 사용되었다. 경우에 따라서는 자동 강우측정장치가 포함되어 예경보를 위한 센서로 사용되었다.
유럽에서 활발히 진행되고 있는 시스템으로는 SAR(InSAR, DInSAR of Radarsat, ERS, Envisat, TerraSAR-X, Cosmo/SkyMed, ALOS), micro-satellites, DMC, RapidEye, airborne LASER 등으로 구성하여 산사태를 예측하고 분석을 시행하고 있다(Graciela Metternicht, Remote Sensing and Environment, 2005). SAR기술은 기상이나 일조량의 영향을 받지 않고 자료를 취득할 수 있다는 장점 때문에 최근에 사진 측정학 및 원격탐측분야에서 새로운 관심사로 부각되고 있다. SAR 데이터는 기상이나 시간대의 제약을 받지 않고 자료를 취득할 수 있으므로 계속적인 반복관측에 의한 대상물의 시계열 분석 자료로서 활용성이 높으며, 재해 상황이나 돌발사태 등의 경우에 즉각적이고 신속하게 자료를 취득할 수 있다(Crosetto 2002). Jaboyedoff(2004)은 INSAR 기술을 이용하여 DEM데이타를 추출하여 반복적인 시계열 데이터 분석을 시도하였다. INSAR 기술은 1mm 내외의 정밀 고도변화를 탐지할 수 있어서, 광학탑제체와 같은 기존의 관측장비로도 탐지할 수 없었던 지하수면 변화, 지표면 변화 등의 섬세한 탐지가 가능해져 전 세계적으로 사용되고 있는 기술이다.
이와 같이 국가별 및 산하 기관별로 산사태를 미리 파악하여 경보를 줄 수 있는 시스템에 관한 연구가 활발히 진행되고 있음을 알 수 있다. 대부분 선진국에서는 막대한 금액을 투자하여 위험 사면에 대해 관리를 비교적 다양하게 시도하는 것으로 보인다. 하지만, 우리나라는 아직까지 위험한 사면에 대해 유지관리 계측시스템의 도입보다는 절취 및 보강이 가장 큰 대안으로 생각하는 경향이 강하다. 이에 우리나라의 도로변 위험사면에 충분히 적용되기 위해서는 국내 현실에 적합한 경제성분석, 설치의 용이성, 관계기관의 유지관리 용이성 제공, 자료의 원활한 취득, 예경보 시스템 운영의 간편화 등을 고려한 국내 사면에 적합한 센서개발, 시스템개발, 운영프로그램개발 및 누구나 이용 가능한 분석 프로그램 등을 개발하여 보급하는 것이 필요하다.
일반적으로 구조물 계측 관리는 효과적인 과업수행을 위해 구조물별 관리기준치를 산정하여 계측결과와 설계시 산정한 값과의 비교분석하는 것이 일반화되어 있다. 그러나 사면계측분야에서는 계측자료와 비교할 관리기준치가 아직까지 명확하지 않은 것으로 확인되었다. 현재 사용되고 있는 관리기준치는 일본의 자료를 그대로 인용하고 있는데, 이 또한 구조물의 설계시 산정한 값이 아니라 경험적인 값을 일괄적으로 모든 사면에 사용해야 하는 단점이 있다. 특히 사면구조물은 타 구조물에서 사용하는 단순비교형태의 관리기준방법을 적용하기에는 너무나 많은 변수가 존재하므로 사면구조물의 특성에 적합한 관리기준치 산정방법이 절실히 요구된다.
한편, 사면 관리를 위해서 종래에 제안된 기술이 하기의 <특허문헌 1> 내지 <특허문헌 6> 에 개시되어 있다.
<특허문헌 1> 에 개시된 종래기술은 다중 타깃, 설정 시간마다 다중 타깃을 포함하여 사면의 변위 검출 영역을 촬영하고, 상기 촬영된 영상을 다수의 화소를 갖는 디지털 데이터로 변환하는 카메라, 상기 카메라로 촬영된 정보를 기초로 사면의 검출 영역에서의 이상 발생 여부를 판단하는 관측 컴퓨터를 포함하여 자동 변위 검출 장치를 구현한다.
이러한 구성을 통해, 1240만 화소 이상의 고해상도 디지털 카메라를 이용하여 1회의 촬영으로 다수의 타깃에서의 변위 발생 여부를 자동으로 검출한다.
또한, <특허문헌 2> 에 개시된 종래기술은 사면 감시 영상을 획득하는 사면 감시 영상 획득수단, 사면 계측 데이터 수집 수단, 사면 감시 영상 데이터를 분석하여 사면의 움직임 여부를 판단하기 위한 사면 감시 영상 처리수단, 사면 계측 데이터 처리수단, 사면 계측 데이터를 저장, 관리 및 분석하기 위한 중앙 제어 수단을 포함한다.
이러한 구성을 통해, 위험 사면을 실시간에 자동 계측 및 감시하고, 사면 붕괴를 사전에 예경보하며, 인터넷 서비스를 통하여 위험사면의 정보를 제공한다.
또한, <특허문헌 3> 내지 <특허문헌 6) 에는 하천이나 호안 제방시설물의 상태를 예측하기 위한 기술로서, 측정한 사면 변위 정보를 X-R 알고리즘, X-σ 알고리즘, SAM 알고리즘, MDM 알고리즘, Cubic 알고리즘(3차 방정식 모델 알고리즘)으로 분석하여 상태를 예측하기 위한 기술이다.
대한민국 등록특허 10-0935898(2010.01.07. 공고)(자동 변윈 검출장치 및 방법 그리고 이를 이용한 사면 유지 관리 시스템 및 방법) 대한민국 등록실용신안 20-0293128(2002.10.25. 공고)(사면 관리를 위한 실시간 무인 감시 시스템) 대한민국 등록특허 10-1022756(2011.03.17. 공고)(하천제방시설물의 상태 예측방법) 대한민국 등록특허 10-1056055(2011.08.11. 공고)(하천 호안 시설물의 상태 계측방법) 대한민국 등록특허 10-1056056(2011.08.11. 공고)(하천 호안 시설물의 안전관리를 위한 분석방법) 대한민국 공개특허 10-2010-0115956(2010.10.29. 공개)(3차 방정식을 이용한 해안 호안 시설물의 사면 거동분석 및 파괴예측방법)
그러나 상기와 같은 일반적인 사면 관리 시스템 및 종래기술은 사면 붕괴 계측을 단순한 계측 센서를 이용하여 계측하기 때문에 계측에 정확성이 떨어지며, 이로 인해 사면 붕괴의 분석력이 저하되어 붕괴 시점을 정확하게 예측할 수 없어 추후 예측하지 못한 사면 붕괴로 대형 사고가 발생하고, 인명 사고 등을 사전에 방지할 수 없는 심각한 문제를 유발하는 단점이 있다.
또한, 일반적인 사면 관리 시스템 및 종래기술은 해당 사면을 통행하는 차량의 운전자에게 사면 정보를 제공해주는 것이 불가능하고, 더욱 사면으로부터 원격에 위치한 사람이나 사면 근방의 사람들에게 사면의 위험 상황 정보를 제공해주는 것이 불가능한 단점이 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 사면을 계측하여 분석하고, 분석 결과를 기반으로 사면 안전관리 신호등을 작동시켜 해당 사면 주변을 통행하는 차량의 운전자에게 사면 상태와 안전운행 정보를 제공해주도록 한 사면 안전관리 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 사면 위험 상태시 사면 관리 정보를 국민 문자 발송이나 위치 정보를 기반으로 사면 주변의 단말기로 발송하여 국민의 안전과 재산을 지킬 수 있도록 한 사면 안전관리 시스템을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 사면 안전관리 시스템은 사면의 지표면 또는 지중에 설치된 변위감지센서를 이용하여 사면 변위를 측정하는 사면 계측부; 상기 사면 계측부에서 계측한 사면 정보를 그룹화하여 사면 분석 알고리즘으로 분석하고, 상기 분석 결과를 기초로 사면 상태를 결정하며, 결정한 사면 상태에 따라 사면 안전관리 신호등을 작동시키는 사면 안전 관리부; 상기 사면 안전 관리부의 제어에 따라 사면 안전관리 정보를 신호등 형태로 표출해주는 사면 안전관리 신호등을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 사면 안전 관리부는 상기 사면 계측부에서 계측한 사면 계측 데이터를 사면 정보로 획득하는 정보 획득부; 상기 정보 획득부에서 획득한 사면 정보를 그룹화하는 데이터 그룹화부; 상기 데이터 그룹화부에서 그룹화된 데이터를 상기 사면 분석 알고리즘을 적용하여 사면을 분석하는 사면 분석부; 상기 사면 분석부에서 분석한 사면 분석 결과를 기초로 사면 상태를 결정하는 사면 상태 결정부; 상기 사면 상태 결정부에서 결정한 사면 상태 결정정보에 따라 사면 안전관리 신호등을 작동시키는 사면 안전관리 신호등 작동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 데이터 그룹화부는 동일 단면에 설치된 수평방향 타깃의 변위 정보들을 하나의 그룹으로 그룹화하거나, 동일 단면에 설치된 수직방향 타깃의 변위 정보들을 하나의 그룹으로 그룹화하거나, 동일 단면에 설치된 길이방향 타깃의 변위 정보들을 하나의 그룹으로 그룹화하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 사면 분석부는 사면 분석 알고리즘인 X-R 알고리즘, X-σ 알고리즘, SAM 알고리즘, MDM 알고리즘, Cubic 알고리즘(3차 방정식 모델 알고리즘)을 포함하고, 상기 그룹화한 데이터의 수를 확인하여 제1기준개수 이상이면 상기 SAM 알고리즘을 이용하여 사면 분석을 하고, 상기 그룹화한 데이터의 수가 상기 제1기준개수 미만이면 상기 그룹화한 데이터의 수를 다시 확인하여 제2기준개수 이상이면 상기 X-R 알고리즘을 이용하여 사면 분석을 하고, 상기 그룹화한 데이터의 수가 상기 제2기준개수 미만이면 상기 X-σ 알고리즘을 이용하여 사면 분석을 하며, 상기 각각의 사면 분석 결과를 기설정된 제1 내지 제3사면 관리단계와 비교하여 상기 사면 분석 결과 중 제2사면 관리단계 이상이 존재하면 상기 Cubic 알고리즘 및 상기 MDM 알고리즘을 이용하여 다시 정량적 분석을 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 사면 상태 결정부는 상기 사면 분석부에서 분석한 사면 분석 결과를 기설정된 사면 상태 결정레벨에 대입하여 사면 상태를 결정하되, 상기 사면 상태 결정레벨은 사면이 안전하여 규정속도의 준수를 안내하는 제1사면상태, 사면의 거동이 있어 조심하면서 규정속도의 60%로 운행을 제한하는 제2사면상태, 사면의 거동이 심하며 붕괴 우려가 있어 주의를 요하고 규정속도의 30%로 운행을 제한하는 제3사면상태를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기에서 사면 안전관리부는 상기 사면 상태 결정부에 의해 결정된 사면 상태가 거동이 심하며 붕괴 우려가 있어 주의를 요하고 규정속도의 30%로 운행을 요구하는 사면상태이면 해당 사면 관리 정보를 생성하여 원격의 안전 관리 서버로 전송하는 사면 관리정보 전송부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 안전 관리 서버는 상기 사면 안전관리부로부터 사면 관리 정보가 전송되면 이를 기초로 사면 위험을 알리기 위한 경보메시지를 생성하고, 국민 문자를 발송하거나 상기 사면 관리 정보에 포함된 위치 정보를 기초로 이동통신망 서버와 연동하여 상기 사면에 근접한 단말기로만 경보메시지를 전송해주는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 사면을 계측하여 분석하고, 분석 결과를 기반으로 사면 안전관리 신호등을 작동시켜 해당 사면 주변을 통행하는 차량의 운전자에게 사면 상태와 안전운행 정보를 제공해줄 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 사면 위험 상태시 사면 관리 정보를 국민 문자 발송이나 위치 정보를 기반으로 사면 주변의 단말기(관리자 단말기, 주민 단말기, 통행자 단말기)로 발송하여 미리 대비할 수 있도록 함으로써, 국민의 안전과 재산을 지킬 수 있도록 도모해주는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 사면 안전관리 시스템의 블록 구성도,
도 2는 도 1의 사면 계측부의 변위감지센서의 지표 설치 예시도,
도 3은 도 1의 사면 계측부의 변위감지센서의 지중 설치 예시도,
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에서 데이터 그룹화 방법의 예시도,
도 5는 본 발명에서 사면 안전관리 과정을 보인 흐름도,
도 6은 본 발명에 적용된 사면 분석 알고리즘의 흐름도,
도 7a 내지 도 7c는 본 발명에서 사면 안전관리 신호등의 설치 및 운영 예시도,
도 8은 본 발명에서 도를 주행하는 운전자 및 인근 주민들에게 사면 정보를 알려주는 예시도,
도 9는 본 발명에서 인터넷 포털사이트 및 내비게이션 지도를 이용하여 사면 정보를 알려주는 예시도,
도 10은 도 9에서 특정 도를 선택한 경우, 특정 도로주변의 사면정보 예시도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 사면 안전관리 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 사면 안전관리 시스템의 블록 구성도이다.
본 발명에 따른 사면 안전관리 시스템은 사면 계측부(10), 사면 안전관리부(20), 사면 안전관리 신호등(30)을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 사면 안전관리 시스템은 안전관리 서버(40) 및 단말기(50)를 더 포함할 수 있다.
상기 사면 계측부(10)는 사면의 지표면 또는 지중에 설치된 복수의 변위감지센서를 이용하여 사면 변위를 측정하는 역할을 한다.
상기 사면 안전관리부(20)는 상기 사면 계측부(10)에서 계측한 사면 정보를 그룹화하여 사면 분석 알고리즘으로 분석하고, 상기 분석 결과를 기초로 사면 상태를 결정하며, 결정한 사면 상태에 따라 상기 사면 안전관리 신호등(30)을 작동시키는 역할을 한다.
이러한 사면 안전 관리부(20)는 상기 사면 계측부(10)에서 계측한 사면 계측 데이터를 사면 정보로 획득하는 정보 획득부(21), 상기 정보 획득부(21)에서 획득한 사면 정보를 그룹화하는 데이터 그룹화부(22), 상기 데이터 그룹화부(22)에서 그룹화된 데이터를 상기 사면 분석 알고리즘을 적용하여 사면을 분석하는 사면 분석부(23), 상기 사면 분석부(23)에서 분석한 사면 분석 결과를 기초로 사면 상태를 결정하는 사면 상태 결정부(24), 상기 사면 상태 결정부(24)에서 결정한 사면 상태 결정정보에 따라 사면 안전관리 신호등(30)을 작동시키는 사면 안전관리 신호등 작동부(25)를 포함한다.
여기서 데이터 그룹화부(22)는 동일 단면에 설치된 수평방향 타깃의 변위 정보들을 하나의 그룹으로 그룹화하거나, 동일 단면에 설치된 수직방향 타깃의 변위 정보들을 하나의 그룹으로 그룹화하거나, 동일 단면에 설치된 길이방향 타깃의 변위 정보들을 하나의 그룹으로 그룹화하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 사면 분석부(23)는 사면 분석 알고리즘인 X-R 알고리즘, X-σ 알고리즘, SAM 알고리즘, MDM 알고리즘, Cubic 알고리즘(3차 방정식 모델 알고리즘)을 포함하고, 상기 그룹화한 데이터의 수를 확인하여 제1기준개수(예를 들어, 20) 이상이면 상기 SAM 알고리즘을 이용하여 사면 분석을 하고, 상기 그룹화한 데이터의 수가 상기 제1기준개수 미만이면 다시 상기 그룹화한 데이터의 수를 확인하여 제2기준개수(예를 들어, 10) 이상이면 상기 X-R 알고리즘을 이용하여 사면 분석을 하고, 상기 그룹화한 데이터의 수가 상기 제2기준개수 미만이면 상기 X-σ 알고리즘을 이용하여 사면 분석을 하며, 상기 각각의 사면 분석 결과를 기설정된 제1 내지 제3사면 관리단계와 비교하여 상기 사면 분석 결과 중 제2사면 관리단계 이상이 존재하면 상기 Cubic 알고리즘 및 상기 MDM 알고리즘을 이용하여 다시 정량적 분석을 수행하는 것이 바람직하다.
아울러 상기 사면 상태 결정부(24)는 상기 사면 분석부(23)에서 분석한 사면 분석 결과를 기설정된 사면 상태 결정레벨에 대입하여 사면 상태를 결정하는 것이 바람직하다. 여기서 상기 사면 상태 결정레벨은 사면이 안전하여 규정속도의 준수를 안내하는 제1사면상태, 사면의 거동이 있어 조심하면서 규정속도의 60%로 운행을 제한하는 제2사면상태, 사면의 거동이 심하며 붕괴 우려가 있어 주의를 요하고 규정속도의 30%로 운행을 제한하는 제3사면상태를 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 사면 안전관리부(20)는 상기 사면 상태 결정부(24)에 의해 결정된 사면 상태가 거동이 심하며 붕괴 우려가 있어 주의를 요하고 규정속도의 30%로 운행을 요구하는 사면상태이면 해당 사면 관리 정보를 생성하여 원격의 안전 관리 서버(40)로 전송하는 사면 관리정보 전송부(26)를 더 포함할 수 있다.
상기 사면 안전관리 신호등(30)은 상기 사면 안전 관리부(20)의 제어에 따라 사면 안전관리 정보를 신호등 형태로 표출해주는 역할을 한다.
이러한 사면 안전관리 신호등(30)은 사면 정보를 문구와 컬러, 규정속도 등으로 표시해주는 것이 바람직하다.
상기 안전 관리 서버(40)는 상기 사면 안전관리부(20)로부터 사면 관리 정보가 전송되면 이를 기초로 사면 위험을 알리기 위한 경보메시지를 생성하고, 국민 문자를 발송하거나 상기 사면 관리 정보에 포함된 위치 정보를 기초로 이동통신망 서버와 연동하여 상기 사면에 근접한 단말기로만 경보메시지를 전송해주는 것이 바람직하다.
또한, 상기 단말기(50)는 사면 정보를 수신하기 위한 이동단말기로서, 관리자가 사용하는 관리자 단말기, 사면 근처를 운행하는 차량의 운전사가 휴대한 운전사 단말기, 사면 주변에 사는 주민들이 휴대한 주민 단말기, 사면 정보를 수신하기 위한 국민이 휴대한 국민 단말기일 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 사면 안전관리 시스템의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 사면 계측부(10)는 사면의 지표면 또는 지중에 설치된 복수의 변위감지센서를 이용하여 사면 변위를 측정한다.
도 2는 사면의 지표에 복수의 변위감지센서(Si,…., Sn)를 설치한 형태이고, 도 3은 사면의 지중에 복수의 변위감지센서(Hi, ..., Hn)를 설치한 형태이다.
여기서 지표에 설치되는 복수의 변위감지센서는 각 타깃과 타깃을 와이어로 연결하고, 해당 와이어의 변위 길이를 측정하는 신축변위계(길이측정센서), 광파기, GPS를 이용한 위치 측정 센서, 앵커 하중계, 각도 센서를 이용할 수 있으며, 지중에 설치되는 복수의 변위감지센서는 지중경사계, 소일네일링, 억지말뚝 변형율계 등을 이용하여 구현하는 것이 바람직하다.
상기 사면 계측부(10)에서 복수의 변위감지센서로 측정한 사면 측정 데이터는 RS485와 같은 유선 통신을 통해 사면 안전관리부(20)에 전달된다.
상기 사면 안전관리부(20)는 상기 사면 계측부(10)에서 계측한 사면 정보를 그룹화하여 사면 분석 알고리즘으로 분석하고, 상기 분석 결과를 기초로 사면 상태를 결정하며, 결정한 사면 상태에 따라 상기 사면 안전관리 신호등(30)을 작동시키는 역할을 한다.
예컨대, 사면 안전 관리부(20)의 정보 획득부(21)는 상기 사면 계측부(10)에서 복수의 변위감지센서로 계측한 사면 계측 데이터를 사면 정보로 획득하여, 데이터 그룹화부(22)에 전달한다(도 5의 S10).
상기 데이터 그룹화부(22)는 상기 정보 획득부(21)에서 획득한 사면 정보를 그룹화(Grouping)한다(도 5의 S20).
여기서 데이터 그룹화부(22)는 도 4c에 도시한 바와 같이 동일 단면에 설치된 수평방향 타깃의 변위 정보들을 하나의 그룹(예를 들어, (H1.1, H2.1, H3.1)으로 그룹화하거나, 도 4a에 도시한 바와 같이 동일 단면에 설치된 수직방향 타깃의 변위 정보들을 하나의 그룹(예를 들어, S1.1, S1.2, S1.3)으로 그룹화하거나, 도 4b에 도시한 바와 같이 동일 단면에 설치된 길이방향 타깃의 변위 정보들을 하나의 그룹(예를 들어, Q1.1 ~ Q1.9, Q2.1 ~ Q2.9)으로 그룹화하는 것이 바람직하다.
다음으로, 사면 분석부(23)는 상기 데이터 그룹화부(22)에서 그룹화된 데이터를 상기 사면 분석 알고리즘(X-R 알고리즘, X-σ 알고리즘, SAM 알고리즘, MDM 알고리즘, Cubic 알고리즘(3차 방정식 모델 알고리즘))을 적용하여 사면을 분석한다(도 5의 S30).
여기서 사면 분석 알고리즘인 X-R 알고리즘 및 X-σ 알고리즘은 전술한 (특허문헌 3) 대한민국 등록특허 10-1022756(2011.03.17. 공고)(하천제방시설물의 상태 예측방법)에 기재된 X-R 알고리즘 및 X-σ 알고리즘을 의미하며, SAM 알고리즘은 전술한 (특허문헌 4) 대한민국 등록특허 10-1056055(2011.08.11. 공고)(하천 호안 시설물의 상태 계측방법)에 기재된 SAM 알고리즘을 의미하며, MDM 알고리즘은 (특허문헌 5) 대한민국 등록특허 10-1056056(2011.08.11. 공고)(하천 호안 시설물의 안전관리를 위한 분석방법)에 개시된 MDM 알고리즘을 의미하고, Cubic 알고리즘은 (특허문헌 6) 대한민국 공개특허 10-2010-0115956(2010.10.29. 공개)(3차 방정식을 이용한 해안 호안 시설물의 사면 거동분석 및 파괴예측방법)에 개시된 3차 방정식 모델 알고리즘(Cubic 알고리즘이라고도 함)을 의미한다.
예컨대, 도 6의 단계 S101 및 단계 S102와 같이 상기 그룹화한 데이터의 수를 확인하여 제1기준개수(예를 들어, 20) 이상이면, 단계 S109로 이동하여 상기 SAM 알고리즘을 이용하여 사면 분석을 한다. 그리고 단계 S110, S111, S112에서 사면 분석 결과치(Sij)가 미리 설정된 사면 관리단계인 제1 내지 제3 단계(제1단계; sij > 0.5, 제2단계; sij > 0.7, 제3단계; sij > 0.9)를 비교하여, 사면 상태를 결정한다.
즉, 상기 사면 분석부(23)에서 분석한 사면 분석 결과를 기설정된 사면 상태 결정레벨(제1 내지 제3단계)에 대입하여 사면 상태를 결정하는 것이 바람직하다. 여기서 상기 사면 상태 결정레벨은 도 5의 단계 S40에 도시한 바와 같이, 사면이 안전하여 규정속도의 준수를 안내하는 사면 상태인 제1사면상태, 사면의 거동이 있어 조심하면서 규정 속도의 60%로 운행을 제한하는 사면 상태를 나타내는 제2사면상태, 사면의 거동이 심하며 붕괴 우려가 있어 주의를 요하고 규정속도의 30%로 운행을 제한하는 사면 상태를 나타내는 제3사면상태를 포함한다.
한편, 상기 단계 S102의 확인 결과, 상기 그룹화한 데이터의 수가 상기 제1기준개수(20) 미만이면, 단계 S103으로 이동하여 상기 그룹화한 데이터의 수와 제2기준개수(예를 들어, 10)를 비교하여, 상기 데이터의 수가 제2기준개수 이상이면 단계 S104로 이동하여 상기 X-R 알고리즘을 이용하여 사면 분석을 한다. 아울러 상기 그룹화한 데이터의 수가 상기 제2기준개수 미만이면 단계 S105로 이동하여 상기 X-σ 알고리즘을 이용하여 사면 분석을 한다. 이어, 단계 S106 내지 S108에서는 상기 X-R 알고리즘 또는 상기 X-σ 알고리즘을 이용하여 분석한 사면 분석 결과를 기초로, 사면 상태를 결정한다.
여기서 사면 분석도 미리 설정된 사면 관리단계인 제1 내지 제3 단계(제1단계; 1Sig, 제2단계; 2Sig, 제3단계; 3Sig)를 이용하여 사면 상태를 결정한다.
즉, 상기 사면 분석부(23)에서 분석한 사면 분석 결과를 기설정된 사면 상태 결정레벨(제1 내지 제3단계)에 대입하여 사면 상태를 결정하는 것이 바람직하다. 여기서 상기 사면 상태 결정레벨은 도 5의 단계 S40에 도시한 바와 같이, 사면이 안전하여 규정속도의 준수를 안내하는 사면 상태인 제1사면상태, 사면의 거동이 있어 조심하면서 규정 속도의 60%로 운행을 제한하는 사면 상태를 나타내는 제2사면상태, 사면의 거동이 심하며 붕괴 우려가 있어 주의를 요하고 규정속도의 30%로 운행을 제한하는 사면 상태를 나타내는 제3사면상태를 포함한다.
상기 단계 S110 및 단계 S106의 분석 결과를 기설정된 제1 내지 제3사면 관리단계와 비교하여 상기 분석 결과 중 제2사면 관리단계 이상이 존재하면 단계 S113로 이동하여 정량적 분석 과정으로 결정한다. 정량적 분석 과정은 S114 및 S118과 같이 상기 Cubic 알고리즘 및 상기 MDM 알고리즘을 이용하여 분석을 수행한다.
상기 3차원 방정식 모델을 이용하는 Cubic 알고리즘은 다시 단계 S115 ~ S117에서 정량적 분석을 하여 사면 상태의 레벨을 결정한다(1단계; R2 > 0.5, 2단계; R2 > 0.7, 3단계; R2 > 0.9).
마찬가지로 승법 분해 모델을 이용하는 MDM 알고리즘은 단계 S119, S120에서 정량적 분석을 하여, MAD, MSE, MAPE를 산출하여 사면 상태의 레벨을 결정한다.
이러한 사면 분석 과정을 통해 최종적으로 사면 상태가 결정되면, 사면 안전관리 신호등 작동부(25)는 상기 결정된 사면 상태 레벨에 따라 사면 안전관리 신호등(30)을 동작시키기 위한 사면 안전관리 동작 정보를 생성한다. 여기서 사면 안전관리 동작 정보는 도 5의 단계 S40에 도시한 바와 같다.
즉, 사면 관리 단계가 1단계일 경우, 안전하다는 문구와 규정속도를 준수하라는 속도 정보를 제공해주고, 사면 관리 단계가 2단계일 경우 조심하라는 문구와 규정속도의 60%로 속도를 제한하는 속도 정보를 제공해주며, 사면 관리 단계가 3단계일 경우 주의하라는 문구와 규정속도의 30%로 속도를 제한하는 속도 정보를 제공해준다.
이렇게 제공되는 사면 안전관리 정보는 사면 안전관리 신호등(30)에 전달되며, 상기 사면 안전관리 신호등(30)은 상기 사면 안전 관리부(20)의 제어에 따라 사면 안전관리 정보를 신호등 형태로 표출해준다(도 5의 S50).
여기서 사면 안전관리 신호등(30)은 사면 정보를 문구와 컬러, 규정속도 등으로 표시해주는 것이 바람직하다.
도 7a는 도로변에 사면 안전관리 신호등(30)이 설치된 예시이며, 도 7b는 사면 소단에 사면 안전관리 신호등(30)이 설치된 예시이고, 도 7c는 급경사면에 사면 안전관리 신호등(30)이 설치된 예시이다.
사면 안전관리 단계가 1단계일 경우, 안전하다는 문구(예를 들어, 안전해요)와 정상적인 규정속도(100km/h)를 표시해준다. 사면 안전관리 신호등(30)은 필요에 따라 차량의 현재 속도를 표시해줄 수도 있다. 사면 안전관리 단계가 2단계일 경우, 조심하라는 문구(예를 들어, 조심해요)와 규정속도(100km/h)의 60%로 속도를 제한하는 속도 제한 정보(예를 들어, 60)를 표시해준다. 또한, 사면 안전관리 단계가 3단계일 경우, 주의하라는 문구(예를 들어, 주의해요)와 규정속도(100km/h)의 30%로 속도를 제한하는 속도 제한 정보(예를 들어, 30)를 표시해준다. 사면 안전관리 신호등(30)은 필요에 따라 차량의 현재 속도를 표시해줄 수도 있다.
여기서 사면 안전관리 단계를 위한 문구나 규정속도 표시 방법은 하나의 예시에 불과하며, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 더욱 다양한 문구와 속도 표시 방법으로 표시할 수 있음은 당해 분야에 종사하는 당업자라면 자명하다 할 것이다.
도 8은 도로를 주행하는 운전자 및 인근 주민들에게 사면안전정보를 알리는 예시로서, 운행차량의 내비게이션, 운행차량의 라디오, 운행차량의 운전자가 휴대한 스마트폰, 운행차량의 유리창에 신호등 정보를 표시해주는 방법 등을 이용하여 운전차량의 운전자에게 사면 안전관리 정보를 제공해줄 수 있다.
도 9 및 도 10은 인터넷 포털사이트 및 내비게이션 지도 정보를 이용하여 해당 도로 주변의 수만 안전관리 정보를 제공해주는 예시이다.
전체 도로주변에 설치된 사면 안전관리 신호등의 실시간 정보를 이용하여 전체지도 및 상세지도에 안전단계에 따라 도로의 색을 빨강, 주황, 노랑, 초록 등의 색으로 표현할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예로서, 사면 안전관리부(20)는 결정한 사면 안전관리 정보를 사면 관리정보 전송부(26)를 통해 실시간으로 안전 관리 서버(40)에 전송한다. 여기서 사면 안전관리 정보에는 사면 위치 정보를 포함하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게, 상기 사면 안전관리부(20)는 상기 사면 상태 결정부(24)에 의해 결정된 사면 상태가 거동이 심하며 붕괴 우려가 있어 주의를 요하고 규정속도의 30%로 운행을 요구하는 사면상태이면 해당 사면 관리 정보를 생성하여 원격의 안전 관리 서버(40)로 전송할 수 있다.
상기 안전 관리 서버(40)는 상기 사면 안전관리부(20)로부터 사면 관리 정보가 전송되면 이를 기초로 사면 위험을 알리기 위한 경보메시지를 생성하고, 국민 문자를 발송하거나 상기 사면 관리 정보에 포함된 위치 정보를 기초로 이동통신망 서버와 연동하여 상기 사면에 근접한 단말기로만 경보메시지를 전송해준다.
따라서 상기 안전 관리 서버(40)로부터 사면 관리 정보를 수신한 단말기(50)는 사면 정보를 수신하여 이를 표시해준다. 이로 인해 단말기의 소유자는 실시간으로 특정 사면의 상태 정보를 획득하고, 붕괴 우려가 있을 경우 신속하게 대피하여 안전을 도모하게 되는 것이다.
여기서 단말기(50)는 이동단말기로서, 관리자가 사용하는 관리자 단말기, 사면 근처를 운행하는 차량의 운전사가 휴대한 운전사 단말기, 사면 주변에 사는 주민들이 휴대한 주민 단말기, 사면 정보를 수신하기 위한 국민이 휴대한 국민 단말기일 수 있다.
이와 같이 본 발명은 사면을 계측하고 이를 그룹화하며, 그룹화한 데이터의 개수에 따라 사면 분석 방법을 최적으로 적용하여 정확하게 사면 상태를 분석하고, 사면 분석 정보를 사면 안전관리 신호등을 이용하여 실시간으로 표출해줌으로써, 해당 사면을 통과하는 차량의 운전자나 해당 사면에 있는 사람 및 주민들이 실시간으로 특정 사면의 상태 정보를 획득하도록 하고, 붕괴 우려가 있을 경우 신속하게 대피하도록 하여 안전을 도모해주는 장점이 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
본 발명은 사면을 계측하고, 계측한 사면 정보를 분석하여 사면 상태를 정확하게 분석하고, 이를 사면 안전관리 신호등을 이용하여 실시간으로 사면 상태를 표출해 주는 기술에 적용된다.
10: 사면 계측부
20: 사면 안전관리부
21: 정보 획득부
22: 데이터 그룹화부
23: 사면 분석부
24: 사면 상태 결정부
25: 사면 안전관리 신호등 작동부
26: 사면 관리정보 전송부
30: 사면 안전관리 신호등
40: 안전 관리 서버
50: 단말기

Claims (7)

  1. 사면을 계측하고, 분석하여 사면을 안전하게 관리하기 위한 시스템으로서,
    사면의 지표면 또는 지중에 설치된 변위감지센서를 이용하여 사면 변위를 측정하는 사면 계측부;
    상기 사면 계측부에서 계측한 사면 정보를 그룹화하여 사면 분석 알고리즘으로 분석하고, 상기 분석 결과를 기초로 사면 상태를 결정하며, 결정한 사면 상태에 따라 사면 안전관리 신호등을 작동시키는 사면 안전 관리부; 및
    상기 사면 안전 관리부의 제어에 따라 사면 안전관리 정보를 신호등 형태로 표출해주는 사면 안전관리 신호등을 포함하고,
    상기 사면 안전 관리부는 상기 사면 계측부에서 계측한 사면 계측 데이터를 사면 정보로 획득하는 정보 획득부; 상기 정보 획득부에서 획득한 사면 정보를 그룹화하는 데이터 그룹화부; 상기 데이터 그룹화부에서 그룹화된 데이터를 상기 사면 분석 알고리즘을 적용하여 사면을 분석하는 사면 분석부를 포함하며,
    상기 사면 분석부는 사면 분석 알고리즘인 X-R 알고리즘, X-σ 알고리즘, SAM 알고리즘, MDM 알고리즘, Cubic 알고리즘(3차 방정식 모델 알고리즘)을 포함하고, 상기 그룹화된 데이터의 수를 확인하여 제1기준개수 이상이면 상기 SAM 알고리즘을 이용하여 사면 분석을 하고, 상기 그룹화된 데이터의 수가 상기 제1기준개수 미만이면 상기 그룹화된 데이터의 수를 다시 확인하여 제2기준개수 이상이면 상기 X-R 알고리즘을 이용하여 사면 분석을 하고, 상기 그룹화된 데이터의 수가 상기 제2기준개수 미만이면 상기 X-σ 알고리즘을 이용하여 사면 분석을 하며, 상기 각각의 사면 분석 결과를 기설정된 제1 내지 제3사면 관리단계와 비교하여 상기 사면 분석 결과 중 제2사면 관리단계 이상이 존재하면 상기 Cubic 알고리즘 및 상기 MDM 알고리즘을 이용하여 다시 정량적 분석을 수행하는 것을 특징으로 하는 사면 안전관리 시스템.
  2. 청구항 1에서, 상기 사면 안전 관리부는 상기 사면 분석부에서 분석한 사면 분석 결과를 기초로 사면 상태를 결정하는 사면 상태 결정부; 상기 사면 상태 결정부에서 결정한 사면 상태 결정정보에 따라 사면 안전관리 신호등을 작동시키는 사면 안전관리 신호등 작동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 사면 안전관리 시스템.
  3. 청구항 2에서, 상기 데이터 그룹화부는 동일 단면에 설치된 수평방향 타깃의 변위 정보들을 하나의 그룹으로 그룹화하거나, 동일 단면에 설치된 수직방향 타깃의 변위 정보들을 하나의 그룹으로 그룹화하거나, 동일 단면에 설치된 길이방향 타깃의 변위 정보들을 하나의 그룹으로 그룹화하는 것을 특징으로 하는 사면 안전관리 시스템.
  4. 삭제
  5. 청구항 2에서, 상기 사면 상태 결정부는 상기 사면 분석부에서 분석한 사면 분석 결과를 기설정된 사면 상태 결정레벨에 대입하여 사면 상태를 결정하되, 상기 사면 상태 결정레벨은 사면이 안전하여 규정속도의 준수를 안내하는 사면상태를 나타내는 제1사면상태, 사면의 거동이 있어 조심하면서 규정속도의 60%로 운행을 제한하는 사면상태를 나타내는 제2사면상태, 사면의 거동이 심하며 붕괴 우려가 있어 주의를 요하고 규정속도의 30%로 운행을 제한하는 사면 상태를 나타내는 제3사면상태를 포함하는 것을 특징으로 하는 사면 안전관리 시스템.
  6. 청구항 2에서, 상기 사면 안전관리부는 상기 사면 상태 결정부에 의해 결정된 사면 상태가 거동이 심하며 붕괴 우려가 있어 주의를 요하고 규정속도의 30%로 운행을 요구하는 사면상태이면 해당 사면 관리 정보를 생성하여 원격의 안전 관리 서버로 전송하는 사면 관리정보 전송부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사면 안전관리 시스템.
  7. 청구항 6에서, 상기 안전 관리 서버는 상기 사면 안전관리부로부터 사면 관리 정보가 전송되면 이를 기초로 사면 위험을 알리기 위한 경보메시지를 생성하고, 국민 문자를 발송하거나 상기 사면 관리 정보에 포함된 위치 정보를 기초로 이동통신망 서버와 연동하여 상기 사면에 근접한 단말기로만 경보메시지를 전송해주는 것을 특징으로 하는 사면 안전관리 시스템.







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