KR101935201B1 - 지하 구조물 변위 모니터링 시스템 - Google Patents

지하 구조물 변위 모니터링 시스템 Download PDF

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Abstract

이 발명은, 광섬유격자센서 패키지를 이용하여 계측한 결과를 OPC(OLE for Process Control)를 이용한 SMS 메시지 또는 MMS 메시지로서 모니터링 관리자 개인 단말기에 상시적으로 전송하여 모니터링 관리자가 적시에 적절한 대응을 할 수 있도록 하며, OPC(OLE for Process Control)를 이용함으로써 클라이언트 소프트웨어의 선택 제한에 제한이 없도록 하고, 광섬유격자패키지에 방수 및 논슬립 코팅을 하여 설치 및 유지보수가 용이하도록 함과 동시에 광섬유격자패키지가 방진 및 전자기파 차단 기반층상에 설치되도록 함으로써 교란신호가 발생하지 못하도록 하는, 지하 구조물 변위 모니터링 시스템에 관한 것으로서,
이 발명의 구성은, 광섬유격자센서 패키지를 이용하여 지하 구조물의 변위를 검출하기 위한 센서부와, 상기한 센서부와 연결되어 있는 PLC부와, 상기한 PLC부에 연결되어 있으며 통신 프로토콜을 수행하는 OPC 통신 드라이버와, 상기한 OPC 통신 드라이버에 연결되어 있는 HMI 시스템과, 상기한 HMI 시스템에 연결되어 있으며 OPC(OLE for Process Control)를 이용한 SMS, MMS를 생성하는 SMS, MMS 서버와, 상기한 SMS, MMS 서버에 연결되어 있는 SMS, MMS 전송 및 수신 단말기와, 상기한 SMS, MMS 전송 및 수신 단말기와 무선 인터넷망을 통하여 연결되어 있는 개인 단말기를 포함하며, 상기한 광섬유격자센서 패키지는, 아크릴레이트 코팅 피복 재킷이 부분 탈피되어 있는 광섬유부와, 상기한 광섬유부를 감싸고 있는 고정자와, 외주면에 나사산이 형성되어 있으며 상기한 고정자의 일단을 연결하기 위한 스트레인 조절볼트와, 상기한 스트레인 조절볼트의 외주면에 나사 결합되어 있는 스트레인 조절너트와, 상기한 스트레인 조절너트와 스트레인 조절볼트를 고정시키기 위한 고정부를 포함하여 이루어진다.

Description

지하 구조물 변위 모니터링 시스템{Underground Structure Displacement Monitoring System}
이 발명은 지하 구조물 변위 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 광섬유격자센서 패키지를 이용하여 계측한 결과를 OPC(OLE for Process Control)를 이용한 SMS 메시지 또는 MMS 메시지로서 모니터링 관리자 개인 단말기에 상시적으로 전송하여 모니터링 관리자가 적시에 적절한 대응을 할 수 있도록 하며, OPC(OLE for Process Control)를 이용함으로써 클라이언트 소프트웨어의 선택 제한에 제한이 없도록 하고, 광섬유격자패키지에 방수 및 논슬립 코팅을 하여 설치 및 유지보수가 용이하도록 함과 동시에 광섬유격자패키지가 방진 및 전자기파 차단 기반층상에 설치되도록 함으로써 교란신호가 발생하지 못하도록 하는, 지하 구조물 변위 모니터링 시스템에 관한 것이다.
지하철 터널과 같은 지하 구조물은 건설 후 시간의 경과에 따라 노후하게 되며, 개축 및 인접구간에서의 다른 구조물의 건설로 인하여 시공 당시의 역학적 조건과는 상이한 상황이 발생할 수 있다.
이러한 상황이 발생되면 지하 구조물에 악영향을 미치게 되고, 그 정도에 따라서는 구조적인 안정성에도 영향을 미치게 된다.
지하 구조물 변위 계측은 시공중 계측 뿐만 아니라 구조물의 완공 후에도 지속적으로 수행됨으로써 시간 경과와 환경변화에 따른 지하 시설물의 이상 및 변화추이를 파악할 수 있게 되며, 결과분석단계를 거치면서 지하 구조물의 안전 유무도 판단할 수 있기 때문에 지하 구조물의 변위 계측이 필요하다.
참고로, 터널의 막장면에 설치되는 다수개의 코드 타겟, 격자 형태로 배열된 빛의 영상으로 이루어지는 포인트 클라우드를 터널 막장면에 생성시키는 포인트 클라우드 생성기, 상기 포인트 클라우드 생성기에 동조되어 상기 포인트 클라우드 생성기에 의하여 생성된 터널 막장면의 포인트 클라우드 및 상기 코드 타겟의 영상 데이터를 촬영하는 디지털 카메라, 상기 코드 타겟의 3차원 절대좌표를 측정하는 토탈스테이션, 상기 디지털 카메라에서 촬영된 영상 데이터 및 상기 토탈 스테이션에서 측정된 코드 타겟의 3차원 절대 좌표를 이용하여 3차원 영상을 생성하는 소프트웨어가 내장된 컴퓨터, 상기 포인트 클라우드 생성기, 상기 컴퓨터 및 상기 토탈 스테이션이 설치되는 이동용 차량을 포함하여 이루어지는 지하 구조물 변위 모니터링 시스템에 관한 기술이 대한민국 공개특허공보 공개번호 10-2009-0002073호(공개일자 2009년 01월 09일)의 "이동식 터널 변위와 막장면 영상 정보 계측 시스템"에서 개시된 바 있다.
그러나, 상기한 공개번호 10-2009-0002073호에서 개시되어 있는 지하 구조물 변위 모니터링 시스템은 이동식이기 때문에 지속적으로 모니터링을 하기가 어려울 뿐만 아니라, 계측 결과를 모니터링 관리자가 필요할 때마다 직접 확인해야 하는 문제점이 있다.
공개특허공보 공개번호 10-2009-0002073호
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 광섬유격자센서 패키지를 이용하여 계측한 결과를 OPC(OLE for Process Control)를 이용한 SMS 메시지 또는 MMS 메시지로서 모니터링 관리자 개인 단말기에 상시적으로 전송하여 모니터링 관리자가 적시에 적절한 대응을 할 수 있도록 하는, 지하 구조물 변위 모니터링 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 OPC(OLE for Process Control)를 이용함으로써 클라이언트 소프트웨어의 선택 제한을 해결할 수 있는, 지하 구조물 변위 모니터링 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광섬유격자패키지에 방수 및 논슬립 코팅을 하여 설치 및 유지보수가 용이하도록 하는, 지하 구조물 변위 모니터링 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또또 다른 목적은 광섬유격자패키지가 방진 및 전자기파 차단 기반층상에 설치되도록 함으로써 교란신호가 발생하지 못하도록 하는, 지하 구조물 변위 모니터링 시스템을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 방진 및 전자기파 차단 기반층상에 설치되어 있는 광섬유격자센서 패키지를 이용하여 지하 구조물의 변위를 검출하기 위한 센서부와, 상기한 센서부와 연결되어 있는 PLC부와, 상기한 PLC부에 연결되어 있으며 통신 프로토콜을 수행하는 OPC 통신 드라이버와, 상기한 OPC 통신 드라이버에 연결되어 있는 HMI(Human Machine Interaction) 시스템과, 상기한 HMI 시스템에 연결되어 있으며 OPC(OLE for Process Control)를 이용한 SMS, MMS를 생성하는 SMS, MMS 서버와, 상기한 SMS, MMS 서버에 연결되어 있는 SMS, MMS 전송 및 수신 단말기와, 상기한 SMS, MMS 전송 및 수신 단말기와 무선 인터넷망을 통하여 연결되어 있는 개인 단말기를 포함하며, 상기한 광섬유격자센서 패키지는, 아크릴레이트 코팅 피복 재킷이 부분 탈피되어 있는 광섬유부와, 상기한 광섬유부를 감싸고 있는 고정자와, 외주면에 나사산이 형성되어 있으며 상기한 고정자의 일단을 연결하기 위한 스트레인 조절볼트와, 상기한 스트레인 조절볼트의 외주면에 나사 결합되어 있는 스트레인 조절너트와, 상기한 스트레인 조절너트와 스트레인 조절볼트를 고정시키기 위한 고정부를 포함하여 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 다른 구성은, 방진 및 전자기파 차단 기반층상에 설치되어 있는 광섬유격자센서 패키지를 이용하여 지하 구조물의 변위를 검출하기 위한 센서부와, 상기한 센서부와 연결되어 있는 PLC부와, 상기한 PLC부에 연결되어 있으며 통신 프로토콜을 수행하는 OPC 통신 드라이버가 내장되어 있는 HMI 시스템과, 상기한 HMI 시스템에 연결되어 있으며 통신 프로토콜을 수행하는 OPC 통신 드라이버가 내장되어 있으며 OPC(OLE for Process Control)를 이용한 SMS, MMS를 생성하는 SMS, MMS 서버와, 상기한 SMS, MMS 서버에 연결되어 있는 SMS, MMS 전송 및 수신 단말기와, 상기한 SMS, MMS 전송 및 수신 단말기와 무선 인터넷망을 통하여 연결되어 있는 개인 단말기를 포함하며, 상기한 광섬유격자센서 패키지는, 아크릴레이트 코팅 피복 재킷이 부분 탈피되어 있는 광섬유부와, 상기한 광섬유부를 감싸고 있는 고정자와, 외주면에 나사산이 형성되어 있으며 상기한 고정자의 일단을 연결하기 위한 스트레인 조절볼트와, 상기한 스트레인 조절볼트의 외주면에 나사 결합되어 있는 스트레인 조절너트와, 상기한 스트레인 조절너트와 스트레인 조절볼트를 고정시키기 위한 고정부를 포함하여 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 또 다른 구성은, 방진 및 전자기파 차단 기반층상에 설치되어 있는 광섬유격자센서 패키지를 이용하여 지하 구조물의 변위를 검출하기 위한 센서부와, 상기한 센서부와 연결되어 있는 PLC부와, 상기한 PLC부에 연결되어 있으며 통신 프로토콜을 수행하는 OPC 통신 드라이버와, 상기한 OPC 통신 드라이버에 연결되어 있으며 OPC(OLE for Process Control)를 이용한 SMS, MMS를 생성하는 SMS, MMS 서버가 내장되어 있는 HMI 시스템과, 상기한 HMI 시스템(44b)에 연결되어 있는 SMS, MMS 전송 및 수신 단말기와, 상기한 SMS, MMS 전송 및 수신 단말기와 무선 인터넷망을 통하여 연결되어 있는 개인 단말기를 포함하며, 상기한 광섬유격자센서 패키지는, 아크릴레이트 코팅 피복 재킷이 부분 탈피되어 있는 광섬유부와, 상기한 광섬유부를 감싸고 있는 고정자와, 외주면에 나사산이 형성되어 있으며 상기한 고정자의 일단을 연결하기 위한 스트레인 조절볼트와, 상기한 스트레인 조절볼트의 외주면에 나사 결합되어 있는 스트레인 조절너트와, 상기한 스트레인 조절너트와 스트레인 조절볼트를 고정시키기 위한 고정부를 포함하여 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 방진 및 전자기파 차단 기반층의 구성은, 콘크리트 구조물의 위에 고정되어 있는 방진부재와, 상기한 방진부재의 위에 고정되어 있는 전자기파 차폐부재와, 상기한 콘크리트 구조물에 앵커볼트 및 고정 브라케트를 통하여 고정 설치되어 있는 연결바와, 상기한 연결바에 절연봉을 통하여 고정 설치되어 있으며 광섬유격자센서 패키지가 설치되는 연결 레일을 포함하여 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 전자기파 차폐부재에는 연결바가 안착되기 위한 홈이 형성되어 있으며, 상기한 홈에는 상기한 고정 브라케트가 삽입되기 위한 홀이 통공 형성되어 있으면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 연결 레일의 뒷면에는 절연층이 형성되어 있으며, 다수개의 연결레일이 일정한 간격을 두고 이격되면서 절연봉과 연결되면 바람직하다,
이 발명의 구성은, 상기한 광섬유부는, 빛이 전달되는 코어와, 상기한 코어의 외주면을 감싸고 있는 클래딩과, 상기한 클래딩의 외주면을 감싸고 있으며 아크릴레이트 코팅 피복 재킷을 포함하여 이루어지며, 상기한 아크릴레이트 코팅 피복 재킷은 일정부분이 탈피되고, 이와 같이 탈피된 부분에 에폭시가 충진되어 있는 구조로 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 고정자는, 원기둥형 몸체의 중심부에 광섬유부가 삽입되기 위한 광섬유 수납홀이 길이방향으로 통공 형성되어 있고, 외주면의 일측에 깔때기 형태의 에폭시 충진홀이 상기한 광섬유 수납홀 까지 연통 형성되어 있으며, 외주면에 방수 및 논슬립부가 부착 형성되어 있는 구조로 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 방수 및 논슬립부는, 방수 기능을 갖는 타포린 원단에 미끄럼 방지기능을 갖는 논슬립 시트를 합지시켜서 제작하며, 상기한 타포린 원단은 폴리에틸렌과 에틸렌-헥센 코폴리머 직조 원료수지 60~80 중량%와, 직조원사의 일면에 도포되는 코팅용 폴리에틸렌수지 15~25 중량%와, 폴리에틸렌 칼라 매스터뱃치 5~15 중량%의 구성비율을 가지며, 상기한 논슬립 시트는 LLDPE(Linear Low Density Poly Ethylene) 40~60 중량%와, PP(Poly Propylene) 20~40 중량%와, HPPE(High Density Poly Ethylene) 10~30 중량%의 중량비율로 배합된 원료를 시트형태로 용융압출하여 제작하면 바람직하다.
이 발명은, 광섬유격자센서 패키지를 이용하여 계측한 결과를 OPC(OLE for Process Control)를 이용한 SMS 메시지 또는 MMS 메시지로서 모니터링 관리자 개인 단말기에 상시적으로 전송하여 모니터링 관리자가 적시에 적절한 대응을 할 수 있도록 하며, OPC(OLE for Process Control)를 이용함으로써 클라이언트 소프트웨어의 선택 제한에 제한이 없도록 하고, 광섬유격자패키지에 방수 및 논슬립 코팅을 하여 설치 및 유지보수가 용이하도록 하는, 효과를 갖는다.
도 1은 이 발명의 일 실시예에 따른 지하 구조물 변위 모니터링 시스템의 구성도이다.
도 2는 이 발명의 일 실시예에 따른 지하 구조물 변위 모니터링 시스템의 다른 구성도이다.
도 3은 이 발명의 일 실시예에 따른 지하 구조물 변위 모니터링 시스템의 또 다른 구성도이다.
도 4는 이 발명의 일 실시예에 따른 지하 구조물 변위 모니터링 시스템의 광섬유격자센서 패키지의 5측점 설치 도면이다.
도 5는 이 발명의 일 실시예에 따른 지하 구조물 변위 모니터링 시스템의 광섬유격자센서 패키지의 방진 및 전자기파 차단 기반층의 단면 구조도이다.
도 6은 이 발명의 일 실시예에 따른 지하 구조물 변위 모니터링 시스템의 광섬유격자센서 패키지의 정면도이다.
도 7은 이 발명의 일 실시예에 따른 지하 구조물 변위 모니터링 시스템의 광섬유격자센서 패키지의 단면도이다.
도 8은 이 발명의 일 실시예에 따른 지하 구조물 변위 모니터링 시스템의 광섬유격자센서 패키지의 요부 확대 단면도이다.
도 9는 이 발명의 일 실시예에 따른 지하 구조물 변위 모니터링 시스템의 광섬유격자센서 패키지의 광섬유부의 단면 구성도이다.
도 10은 이 발명의 일 실시예에 따른 지하 구조물 변위 모니터링 시스템의 광섬유격자센서 패키지의 고정자의 사시도이다.
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.
참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 제시된 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 균등물 내지 대체물들을 포함하는 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능하다.
또한, 본원의 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어의 표현은, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 정의된 것으로서, 통상적이거나 사전적인 의미로만 한정해서 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 일예로서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하며, 방향에 관한 표현은 설명상의 편의를 위하여 도면상에 표현된 위치를 기준으로 설정하며, "연결된다"거나 "접속된다"라는 표현은 직접적인 연결 또는 접속뿐만이 아니라 중간에 다른 구성요소를 매개로 하는 연결 또는 접속을 포함한다.
도 1은 이 발명의 일 실시예에 따른 지하 구조물 변위 모니터링 시스템의 구성도이다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일 실시예에 따른 지하 구조물 변위 모니터링 시스템의 구성은, 방진 및 전자기파 차단 기반층상에 설치되어 있는 광섬유격자센서 패키지를 이용하여 지하 구조물의 변위를 검출하기 위한 센서부(41)와, 상기한 센서부(41)와 연결되어 있는 PLC부(42)와, 상기한 PLC부(42)에 연결되어 있으며 통신 프로토콜을 수행하는 OPC 통신 드라이버(43)와, 상기한 OPC 통신 드라이버(43)에 연결되어 있는 HMI(Human Machine Interaction) 시스템(44)과, 상기한 HMI 시스템(44)에 연결되어 있으며 OPC(OLE for Process Control)를 이용한 SMS, MMS를 생성하는 SMS, MMS 서버(45)와, 상기한 SMS, MMS 서버(45)에 연결되어 있는 SMS, MMS 전송 및 수신 단말기(46)와, 상기한 SMS, MMS 전송 및 수신 단말기(46)와 무선 인터넷망(47)을 통하여 연결되어 있는 개인 단말기(48)를 포함하여 이루어진다.
도 2는 이 발명의 일 실시예에 따른 지하 구조물 변위 모니터링 시스템의 다른 구성도이다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일 실시예에 따른 지하 구조물 변위 모니터링 시스템의 다른 구성은, 방진 및 전자기파 차단 기반층상에 설치되어 있는 광섬유격자센서 패키지를 이용하여 지하 구조물의 변위를 검출하기 위한 센서부(41)와, 상기한 센서부(41)와 연결되어 있는 PLC부(42)와, 상기한 PLC부(42)에 연결되어 있으며 통신 프로토콜을 수행하는 OPC 통신 드라이버가 내장되어 있는 HMI 시스템(44a)과, 상기한 HMI 시스템(44a)에 연결되어 있으며 통신 프로토콜을 수행하는 OPC 통신 드라이버가 내장되어 있으며 OPC(OLE for Process Control)를 이용한 SMS, MMS를 생성하는 SMS, MMS 서버(45a)와, 상기한 SMS, MMS 서버(45a)에 연결되어 있는 SMS, MMS 전송 및 수신 단말기(46)와, 상기한 SMS, MMS 전송 및 수신 단말기(46)와 무선 인터넷망(47)을 통하여 연결되어 있는 개인 단말기(48)를 포함하여 이루어진다.
도 3은 이 발명의 일 실시예에 따른 지하 구조물 변위 모니터링 시스템의 또 다른 구성도이다.
도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일 실시예에 따른 지하 구조물 변위 모니터링 시스템의 또다른 구성은, 방진 및 전자기파 차단 기반층상에 설치되어 있는 광섬유격자센서 패키지를 이용하여 지하 구조물의 변위를 검출하기 위한 센서부(41)와, 상기한 센서부(41)와 연결되어 있는 PLC부(42)와, 상기한 PLC부(42)에 연결되어 있으며 통신 프로토콜을 수행하는 OPC 통신 드라이버(43)와, 상기한 OPC 통신 드라이버(43)에 연결되어 있으며 OPC(OLE for Process Control)를 이용한 SMS, MMS를 생성하는 SMS, MMS 서버가 내장되어 있는 HMI 시스템(44b)과, 상기한 HMI 시스템(44b)에 연결되어 있는 SMS, MMS 전송 및 수신 단말기(46)와, 상기한 SMS, MMS 전송 및 수신 단말기(46)와 무선 인터넷망(47)을 통하여 연결되어 있는 개인 단말기(48)를 포함하여 이루어진다.
도 4는 이 발명의 일 실시예에 따른 지하 구조물 변위 모니터링 시스템의 광섬유격자센서 패키지의 5측점 설치 도면이고, 도 5는 이 발명의 일 실시예에 따른 지하 구조물 변위 모니터링 시스템의 광섬유격자센서 패키지의 방진 및 전자기파 차단 기반층의 단면 구조도이다.
도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일 실시예에 따른 지하 구조물 변위 모니터링 시스템의 광섬유격자센서 패키지의 방진 및 전자기파 차단 기반층의 구성은, 콘크리트 구조물(50)의 위에 고정되어 있는 방진부재(60)과, 상기한 방진부재(60)의 위에 고정되어 있는 전자기파 차폐부재(20)과, 상기한 콘크리트 구조물(50)에 앵커볼트(80) 및 고정 브라케트(80A)를 통하여 고정 설치되어 있는 연결바(70)와, 상기한 연결바(70)에 절연봉(30A)을 통하여 고정 설치되어 있으며 광섬유격자센서 패키지가 설치되는 연결 레일(30)을 포함하여 이루어진다.
상기한 방진부재(60)는 고무 재질로 이루어진다.
상기한 전자기파 차폐부재(20)는 동판으로 이루어진다. 상기한 전자기파 차폐부재(20)에는 연결바(70)가 안착되기 위한 홈(21-1')이 형성되어 있으며, 상기한 홈(21-1')에는 상기한 고정 브라케트(80A가 삽입되기 위한 홀(21-1")이 통공 형성되어 있는 구조로 이루어진다.
상기한 연결 레일(30)의 뒷면에는 절연층(30B)이 형성되어 있으며, 다수개의 연결레일(30)이 일정한 간격을 두고 이격되면서 절연봉(30A)과 연결됨으로써 절연효과가 극대화되도록 한다.
도 6은 이 발명의 일 실시예에 따른 지하 구조물 변위 모니터링 시스템의 광섬유격자센서 패키지의 정면도이고, 도 7은 이 발명의 일 실시예에 따른 지하 구조물 변위 모니터링 시스템의 광섬유격자센서 패키지의 단면도이고, 도 8은 이 발명의 일 실시예에 따른 지하 구조물 변위 모니터링 시스템의 광섬유격자센서 패키지의 요부 확대 단면도이다.
도 6 내지 도 8에 도시되어 있는 바와 같이 이 발명의 일 실시예에 따른 지하 구조물 변위 모니터링 시스템의 광섬유격자센서 패키지의 구성은, 아크릴레이트 코팅 피복 재킷이 부분 탈피되어 있는 광섬유부(11)와, 상기한 광섬유부(11)를 감싸고 있는 고정자(12)와, 외주면에 나사산이 형성되어 있으며 상기한 고정자(13)의 일단을 연결하기 위한 스트레인 조절볼트(13)와, 상기한 스트레인 조절볼트(13)의 외주면에 나사 결합되어 있는 스트레인 조절너트(14)와, 상기한 스트레인 조절너트(14)와 스트레인 조절볼트(13)를 고정시키기 위한 고정부(15)를 포함하여 이루어진다.
도 9는 이 발명의 일 실시예에 따른 지하 구조물 변위 모니터링 시스템의 광섬유격자센서 패키지의 광섬유부의 단면 구성도이다.
도 9에 도시되어 있는 바와 같이 이 발명의 일 실시예에 따른 지하 구조물 변위 모니터링 시스템의 광섬유격자센서 패키지의 광섬유부(11)의 구성은, 빛이 전달되는 코어(111)와, 상기한 코어(111)의 외주면을 감싸고 있는 클래딩(112)과, 상기한 클래딩(112)의 외주면을 감싸고 있으며 아크릴레이트 코팅 피복 재킷(113)을 포함하여 이루어지며, 상기한 아크릴레이트 코팅 피복 재킷(113)은 일정부분이 탈피되고, 이와 같이 탈피된 부분에 에폭시(114)가 충진되어 있는 구조로 이루어진다.
상기한 코어(111)는 굴절률이 높은 유리질로 이루어져 있으며, 빛을 전송하는 역할을 한다.
상기한 클래딩(112)은 굴절률이 낮은 유리질로 이루어져 있으며, 코어(111)로 전달되는 빛의 손실을 막는 역할을 한다.
상기한 코어(111)의 직경은 8~10㎛이고, 클래딩(112)의 직경은 125㎛로 매우 작으며, 외부에서 가해지는 충격에 약하기 때문에, 아클릴레이트 코팅 피복 재킷(113)을 이용하여 보호하는 구조로 이루어진다.
상기한 아클릴레이트 코팅 피복 재킷(113)과 클래딩(112)의 사이에 미끄러짐 현상이 발생하게 되면, 인장력에 의한 인장거동과 장기 변형에 대한 거동을 정확하게 측정하는 것이 어렵게 된다.
도 10은 이 발명의 일 실시예에 따른 지하 구조물 변위 모니터링 시스템의 광섬유격자센서 패키지의 고정자의 사시도이다.
도 10에 도시되어 있는 바와 같이 이 발명의 일 실시예에 따른 지하 구조물 변위 모니터링 시스템의 광섬유격자센서 패키지의 고정자(12)는, 원기둥형 몸체(121)의 중심부에 광섬유부(11)가 삽입되기 위한 광섬유 수납홀(122)이 길이방향으로 통공 형성되어 있고, 외주면의 일측에 깔때기 형태의 에폭시 충진홀(123)이 상기한 광섬유 수납홀(122) 까지 연통 형성되어 있으며, 외주면에 방수 및 논슬립 부(124)가 부착 형성되어 있는 구조로 이루어진다.
상기한 방수 및 논슬립부(124)는, 방수 기능을 갖는 타포린 원단에 미끄럼 방지기능을 갖는 논슬립 시트를 합지시켜서 제작한다.
상기한 타포린 원단은 폴리에틸렌과 에틸렌-헥센 코폴리머 직조 원료수지 60~80 중량%와, 직조원사의 일면에 도포되는 코팅용 폴리에틸렌수지 15~25 중량%와, 폴리에틸렌 칼라 매스터뱃치 5~15 중량%의 구성비율을 갖는다.
상기한 논슬립 시트는 LLDPE(Linear Low Density Poly Ethylene) 40~60 중량%와, PP(Poly Propylene) 20~40 중량%와, HPPE(High Density Poly Ethylene) 10~30 중량%의 중량비율로 배합된 원료를 시트형태로 용융압출하여 제작한다. 상기한 LLDPE(Linear Low-Density Poly Ethylene)는 가공성과 접착성을 높이기 위하여 LG 화학에서 0.917~0.929 밀도 범위로 제공하는 수지를 사용하며, 상기한 HPPE(High Density Poly Ethylene)는 강도 및 연신 특성을 높이기 위하여 롯데케미칼에서 0.948~0.961 밀도 범위로 제공하는 수지를 사용한다.
상기한 구성에 의한, 이 발명의 일실시예에 따른 지하구조물 변위 모니터링 시스템의 작용은 다음과 같다.
지하철 터널과 같은 지하 구조물에 설치되어 있는 광섬유격자센서 패키지에 의하여 센서부(41)로부터 지하 구조물의 변위량이 감지되어 전송된다. 도 4는 이 발명의 일 실시예에 따른 지하 구조물 변위 모니터링 시스템의 광섬유격자센서 패키지의 5측점 설치 도면으로서 광섬유격자센서 패키지가 지하철 터널에 설치되어 있는 상태 구조를 보여주고 있다.
상기한 광섬유격자센서 패키지는 광섬유인 코어(111)에 자외선 영역의 레이저를 주기적으로 주사함으로써 굴절률 변화를 유도하여 격자(grating)를 생성하며, 이 격자의 간격에 의해 결정되는 특정 파장의 빛을 반사시키게 된다. 이와 같이 격자에서 반사되는 브래그(Bragg) 파장은 유효 굴절률과 격자 간격의 함수로서 광섬유격자(FBG)에 온도나 압력 등의 외부 물리량을 인가할 경우 브래그(Bragg) 파장이 달라지게 되는데, 이러한 브래그(Bragg) 파장의 변화를 측정한다면 광섬유격자(FBG)에 가해진 물리량을 구할 수가 있게 된다.
센서부(41)의 광섬유격자센서 패키지에 의해서 지하 구조물의 변위량이 감지되면, PLC부(42)는 이상변위 상태가 있는지를 판단하고, 이상변위상태가 있는 경우에 OPC 통신 드라이버(43)를 이용하여 이상변위상태를 HMI 시스템(44, 44a, 44b)으로 정보를 송신한다.
HMI 시스템(44, 44a, 44b)은 모니터(도시되지 않음)에 경보 알람 및 이상상태 정보를 표시한 후에, SMS, MMS 서버(45, 45a)를 작동시킴으로써 OPC(OLE for Process Control)를 이용한 SMS, MMS를 생성한다.
SMS, MMS 서버(45, 45a)는 SMS, MMS 서버 프로그램에 의하여 SMS, MMS 전송 단말기(46)를 조작하여 이상변위상태 정보를 무선 인터넷망(47)을 통해 지하구조물변위 모니터링 담당자의 개인 단말기(48)로 전송한다.
지하구조물변위 모니터링 담당자는 이와 같이 개인 단말기(48)로 전송된 정보를 통하여 개인 단말기(48)에서 이상변위상태 유무를 확인하고(S7), 개인 단말기(48)에서 정상인지를 판단하여, 판단 결과가 정상인 경우에는 종료를 하고, 판단 결과가 이상상태이면 이상검출 과정을 반복수행한다.
또한, PLC부(42)에서 지하구조물에서 이상변위상태가 있다고 판단되는 경우에 센서부(41)의 카메라는 촬영된 신호를 아날로그 영상 신호로 출력한 후 상기 아날로그 영상 신호를 디지털 영상 신호로 변환하여 송신하고, PLC부(42)는 상기 디지털 영상 신호로 변환된 신호의 영상 변화율이 20% 이상인 경우에 화상정보를 이상변위상태 정보와 함께 개인 단말기(48)측으로 전송한다.
이경우에, 광섬유격자센서 패키지가 설치되어 있는 방진 및 전자기파 차단 기반층에 포함되어 있는 방진부재(60) 및 전자기파 차폐부재(20)에 의하여 지반으로부터 전달되는 진동 및 전자기파가 차단됨으로써 광섬유센서 패키지에는 교란신호가 발생하지 않게 된다.
광섬유격자센서 패키지가 설치되어 있는 연결 레일(30)은 절연봉(30A)과 절연층(30B)에 의하여 광섬유격자센서 패키지가 효율적으로 절연되도록 함으로써 한층 더욱 교란신호의 발생을 차단하게 된다.
41 : 센서부 42 : PLC부
30 : OPC 통신 드라이버 44 : HMI 시스템
45 : SMS, MMS 서버 46 : SMS, MMS 전송 및 수신 단말기
47 : 무선 인터넷망 48 : 개인 단말기

Claims (9)

  1. 방진 및 전자기파 차단 기반층상에 설치되어 있는 광섬유격자센서 패키지를 이용하여 지하 구조물의 변위를 검출하기 위한 센서부와,
    상기한 센서부와 연결되어 있는 PLC부와,
    상기한 PLC부에 연결되어 있으며 통신 프로토콜을 수행하는 OPC 통신 드라이버와,
    상기한 OPC 통신 드라이버에 연결되어 있는 HMI(Human Machine Interaction) 시스템(44)과,
    상기한 HMI 시스템에 연결되어 있으며 OPC(OLE for Process Control)를 이용한 SMS, MMS를 생성하는 SMS, MMS 서버와,
    상기한 SMS, MMS 서버에 연결되어 있는 SMS, MMS 전송 및 수신 단말기와,
    상기한 SMS, MMS 전송 및 수신 단말기와 무선 인터넷망을 통하여 연결되어 있는 개인 단말기를 포함하며,
    상기한 광섬유격자센서 패키지는,
    아크릴레이트 코팅 피복 재킷이 부분 탈피되어 있는 광섬유부와,
    상기한 광섬유부를 감싸고 있는 고정자와,
    외주면에 나사산이 형성되어 있으며 상기한 고정자의 일단을 연결하기 위한 스트레인 조절볼트와,
    상기한 스트레인 조절볼트의 외주면에 나사 결합되어 있는 스트레인 조절너트와,
    상기한 스트레인 조절너트와 스트레인 조절볼트를 고정시키기 위한 고정부를 포함하며,
    상기한 방진 및 전자기파 차단 기반층은,
    콘크리트 구조물의 위에 고정되어 있는 방진부재와,
    상기한 방진부재의 위에 고정되어 있는 전자기파 차폐부재와,
    상기한 콘크리트 구조물에 앵커볼트 및 고정 브라케트를 통하여 고정 설치되어 있는 연결바와,
    상기한 연결바에 절연봉을 통하여 고정 설치되어 있으며 광섬유격자센서 패키지가 설치되는 연결 레일을 포함하며,
    상기한 광섬유부는,
    빛이 전달되는 코어와,
    상기한 코어의 외주면을 감싸고 있는 클래딩과,
    상기한 클래딩의 외주면을 감싸고 있으며 아크릴레이트 코팅 피복 재킷을 포함하여 이루어지며,
    상기한 아크릴레이트 코팅 피복 재킷은 일정부분이 탈피되고, 탈피된 부분에 에폭시가 충진되어 있는 것을 특징으로 하는 지하 구조물 변위 모니터링 시스템.
  2. 방진 및 전자기파 차단 기반층상에 설치되어 있는 광섬유격자센서 패키지를 이용하여 지하 구조물의 변위를 검출하기 위한 센서부와,
    상기한 센서부와 연결되어 있는 PLC부와,
    상기한 PLC부에 연결되어 있으며 통신 프로토콜을 수행하는 OPC 통신 드라이버가 내장되어 있는 HMI 시스템(44a)과,
    상기한 HMI 시스템에 연결되어 있으며 통신 프로토콜을 수행하는 OPC 통신 드라이버가 내장되어 있으며 OPC(OLE for Process Control)를 이용한 SMS, MMS를 생성하는 SMS, MMS 서버와,
    상기한 SMS, MMS 서버에 연결되어 있는 SMS, MMS 전송 및 수신 단말기와, 상기한 SMS, MMS 전송 및 수신 단말기와 무선 인터넷망을 통하여 연결되어 있는 개인 단말기를 포함하며,
    상기한 광섬유격자센서 패키지는,
    아크릴레이트 코팅 피복 재킷이 부분 탈피되어 있는 광섬유부와,
    상기한 광섬유부를 감싸고 있는 고정자와,
    외주면에 나사산이 형성되어 있으며 상기한 고정자의 일단을 연결하기 위한 스트레인 조절볼트와,
    상기한 스트레인 조절볼트의 외주면에 나사 결합되어 있는 스트레인 조절너트와,
    상기한 스트레인 조절너트와 스트레인 조절볼트를 고정시키기 위한 고정부를 포함하며,
    상기한 방진 및 전자기파 차단 기반층은,
    콘크리트 구조물의 위에 고정되어 있는 방진부재와,
    상기한 방진부재의 위에 고정되어 있는 전자기파 차폐부재와,
    상기한 콘크리트 구조물에 앵커볼트 및 고정 브라케트를 통하여 고정 설치되어 있는 연결바와,
    상기한 연결바에 절연봉을 통하여 고정 설치되어 있으며 광섬유격자센서 패키지가 설치되는 연결 레일을 포함하며,
    상기한 광섬유부는,
    빛이 전달되는 코어와,
    상기한 코어의 외주면을 감싸고 있는 클래딩과,
    상기한 클래딩의 외주면을 감싸고 있으며 아크릴레이트 코팅 피복 재킷을 포함하여 이루어지며,
    상기한 아크릴레이트 코팅 피복 재킷은 일정부분이 탈피되고, 탈피된 부분에 에폭시가 충진되어 있는 것을 특징으로 하는 지하 구조물 변위 모니터링 시스템.
  3. 방진 및 전자기파 차단 기반층상에 설치되어 있는 광섬유격자센서 패키지를 이용하여 지하 구조물의 변위를 검출하기 위한 센서부와,
    상기한 센서부와 연결되어 있는 PLC부와,
    상기한 PLC부에 연결되어 있으며 통신 프로토콜을 수행하는 OPC 통신 드라이버와,
    상기한 OPC 통신 드라이버에 연결되어 있으며 OPC(OLE for Process Control)를 이용한 SMS, MMS를 생성하는 SMS, MMS 서버가 내장되어 있는 HMI 시스템과,
    상기한 HMI 시스템(44b)에 연결되어 있는 SMS, MMS 전송 및 수신 단말기와,
    상기한 SMS, MMS 전송 및 수신 단말기와 무선 인터넷망을 통하여 연결되어 있는 개인 단말기를 포함하며,
    상기한 광섬유격자센서 패키지는,
    아크릴레이트 코팅 피복 재킷이 부분 탈피되어 있는 광섬유부와,
    상기한 광섬유부를 감싸고 있는 고정자와,
    외주면에 나사산이 형성되어 있으며 상기한 고정자의 일단을 연결하기 위한 스트레인 조절볼트와,
    상기한 스트레인 조절볼트의 외주면에 나사 결합되어 있는 스트레인 조절너트와,
    상기한 스트레인 조절너트와 스트레인 조절볼트를 고정시키기 위한 고정부를 포함하며,
    상기한 방진 및 전자기파 차단 기반층은,
    콘크리트 구조물의 위에 고정되어 있는 방진부재와,
    상기한 방진부재의 위에 고정되어 있는 전자기파 차폐부재와,
    상기한 콘크리트 구조물에 앵커볼트 및 고정 브라케트를 통하여 고정 설치되어 있는 연결바와,
    상기한 연결바에 절연봉을 통하여 고정 설치되어 있으며 광섬유격자센서 패키지가 설치되는 연결 레일을 포함하며,
    상기한 광섬유부는,
    빛이 전달되는 코어와,
    상기한 코어의 외주면을 감싸고 있는 클래딩과,
    상기한 클래딩의 외주면을 감싸고 있으며 아크릴레이트 코팅 피복 재킷을 포함하여 이루어지며,
    상기한 아크릴레이트 코팅 피복 재킷은 일정부분이 탈피되고, 탈피된 부분에 에폭시가 충진되어 있는 것을 특징으로 하는 지하 구조물 변위 모니터링 시스템.
  4. 삭제
  5. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서,
    상기한 전자기파 차폐부재에는 연결바가 안착되기 위한 홈이 형성되어 있으며, 상기한 홈에는 상기한 고정 브라케트가 삽입되기 위한 홀이 통공 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 지하 구조물 변위 모니터링 시스템.
  6. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서,
    상기한 연결 레일의 뒷면에는 절연층이 형성되어 있으며, 다수개의 연결레일이 일정한 간격을 두고 이격되면서 절연봉과 연결되는 것을 특징으로 하는 지하 구조물 변위 모니터링 시스템.
  7. 삭제
  8. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서,
    상기한 고정자는,
    원기둥형 몸체의 중심부에 광섬유부가 삽입되기 위한 광섬유 수납홀이 길이방향으로 통공 형성되어 있고,
    외주면의 일측에 깔때기 형태의 에폭시 충진홀이 상기한 광섬유 수납홀 까지 연통 형성되어 있으며,
    외주면에 방수 및 논슬립부가 부착 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 지하 구조물 변위 모니터링 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기한 방수 및 논슬립부는, 방수 기능을 갖는 타포린 원단에 미끄럼 방지기능을 갖는 논슬립 시트를 합지시켜서 제작하며,
    상기한 타포린 원단은 폴리에틸렌과 에틸렌-헥센 코폴리머 직조 원료수지 60~80 중량%와, 직조원사의 일면에 도포되는 코팅용 폴리에틸렌수지 15~25 중량%와, 폴리에틸렌 칼라 매스터뱃치 5~15 중량%의 구성비율을 가지며,
    상기한 논슬립 시트는 LLDPE(Linear Low Density Poly Ethylene) 40~60 중량%와, PP(Poly Propylene) 20~40 중량%와, HPPE(High Density Poly Ethylene) 10~30 중량%의 중량비율로 배합된 원료를 시트형태로 용융압출하여 제작하는 것을 특징으로 하는 지하 구조물 변위 모니터링 시스템.
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