KR101986491B1

KR101986491B1 - 케이블 결함 거리 및 방향 검출 장치

Info

Publication number: KR101986491B1
Application number: KR1020180062776A
Authority: KR
Inventors: 장찬희
Original assignee: 장찬희
Priority date: 2018-05-31
Filing date: 2018-05-31
Publication date: 2019-06-10

Abstract

본 발명의 실시 형태는 펄스 신호의 주파수를 결정하는 펄스 주파수 결정 모듈과, 상기 펄스 주파수 결정 모듈을 통해 결정된 펄스 주파수를 가지는 펄스 신호를 발생시키는 파형 발생기와, 상기 파형 발생기에서 발생된 펄스 신호를 아날로그 신호로 변환시키는 디지털-아날로그 컨버터와, 변환된 신호를 증폭시키는 출력 가변 증폭기를 구비하여, 케이블에 주입될 펄스 신호를 생성하는 펄스 신호 발생부; 상기 펄스 신호 발생부에서 생성된 펄스 신호를 설정되는 펄스 신호 주입 지점의 케이블에 주입하여 상기 펄스 신호를 송신하는 펄스 신호 송신부; 상기 펄스 신호 주입 지점으로부터 좌측 방향으로 떨어진 지점에 좌측 방향 알림 신호를 주입하고, 상기 펄스 신호 주입 지점으로부터 우측 방향으로 떨어진 지점에 우측 방향 알림 신호를 주입하는 방향 알림 신호 주입부; 케이블을 통해 전달되는 좌측 방향 알림 신호, 우측 방향 알림 신호, 케이블 결함 위치로부터 반사된 반사 신호를 하나 이상 수신하는 신호 수신부; 케이블에 송신된 펄스 신호와 케이블로부터 수신되는 반사 신호를 비교하여, 상기 펄스 신호 주입 지점으로부터의 케이블 결함 위치까지의 케이블 결함 거리를 판단하는 결함 거리 판단부; 및 상기 신호 수신부에서 상기 좌측 방향 알림 신호가 수신되지 않는 경우 펄스 신호 주입 지점의 좌측 방향을 케이블 결함 방향으로 판단하며, 상기 신호 수신부에서 상기 우측 방향 알림 신호가 수신되지 않는 경우 펄스 신호 주입 지점의 우측 방향을 케이블 결함 방향으로 판단하는 결함 방향 판단부;를 포함할 수 있다.

Description

케이블 결함 거리 및 방향 검출 장치{Apparatus for detecting cable failure place distance and direction}

본 발명은 케이블 결함 거리 및 방향 검출 장치로서, 케이블의 결함 지점의 거리 및 방향을 검출하는 장치에 관한 것이다.

케이블 배선 시스템은 방공무기체계, 전투기 등 군수분야의 모든 무기체계에서부터 빌딩, 공장, 원자력, 자동차, 선박, 항공기, 태양광, 풍력 등의 민수 산업 및 생활 영역까지 모든 분야에서 사용되며 점점 더 복잡해지고 있다.

케이블 배선 시스템의 결함(합선, 접촉불량, 반단선, 단선 등)은 군수 및 민수 전기/전자 설비의 중요한 기능을 상실하게 하거나, 시스템의 운용 장애, 정전, 화재 발생 및 정보손실, 재산피해, 생산차질 등 막대한 피해가 발생하게 되고 공공의 안전을 위협할 수 있다.

소방방재청 및 한국전기안전공사의 2011년 전기재해 통계에 따르면 전기화재의 대부분(20.6%)이 배선 및 배선기구에서 발생하고 전기설비 사고의 21.3%는 케이블 배선과 관련이 있으며 매년 유사한 경향을 보이고 있어 케이블 초기 이상의 원인과 위치를 검출하고 조치하는 기술이 안전사고를 예방하고 막대한 피해를 줄이는데 있어 매우 중요한 역할을 하고 있다. 따라서, 케이블 결함의 주요 원인에 대한 검출과 이에 대한 위치 추적기술에 대한 기술 개발이 필요하고 이를 통해 사고의 예방이 가능하다. 종래 기술을 살펴보면, 케이블 결함시 방전에 의한 초음파 또는 가청주파수 영역을 측정하는 음향 검출법, 정전(전원이 없는 상태)에서 DC전원을 공급하여 누설전류에 의한 절연 값 환산하여 측정하는 절연 저항 측정법, 케이블 결함의 방전현상을 측정하는 부분 방전 측정법 등 다양한 케이블 결함 진단 및 위치 검출 기술이 사용되고 있다.

그러나 대부분의 종래 기술이 케이블을 분리한 후 검사를 실시하고 있어, 설비 운영의 중단, 케이블 손상 등의 우려가 있고 초기 고장 또는 간헐적인 고장(Intermittent Fault)을 검출할 수 없고, 유지관리 시간 및 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.

등록특허 10-1516403호

본 발명의 기술적 과제는 케이블 결함 지점의 위치뿐만 아니라 케이블 결함 지점의 방향을 손쉽게 검출할 수 있는 수단을 제공하는데 있다.

상기 방향 알림 신호 주입부는, 상기 펄스 신호 주입 지점으로부터 방향성 판단 제1기준 거리만큼 좌측 방향으로 이격된 지점인 좌측 기준 지점에 좌측 방향 알림 신호를 주입하는 좌측 방향 알림 신호 주입 모듈; 및 상기 펄스 신호 주입 지점으로부터 방향성 판단 제2기준 거리만큼 우측 방향으로 이격된 지점인 우측 기준 지점에 우측 방향 알림 신호를 주입하는 우측 방향 알림 신호 주입 모듈;을 포함할 수 있다.

상기 좌측 방향 알림 신호 주입 모듈은, 상기 펄스 신호의 송신 시점부터 제1시간 간격이 경과한 후에 좌측 방향 알림 신호를 주입하며, 상기 우측 방향 알림 신호 주입 모듈은, 상기 펄스 신호의 송신 시점부터 제1시간 간격과 다른 제2시간 간격이 경과한 후에 우측 방향 알림 신호를 주입할 수 있다.

상기 좌측 방향 알림 신호 주입 모듈에서 주입되는 좌측 방향 알림 신호와, 상기 우측 방향 알림 신호 주입 모듈에서 주입되는 우측 방향 알림 신호가 동시에 주입되며, 동시에 주입되는 경우, 좌측 방향 알림 신호의 형태와 우측 방향 알림 신호의 형태가 서로 다름을 특징으로 할 수 있다.

상기 좌측 방향 알림 신호 주입 모듈은, 케이블에 매설된 지표상에서 상기 펄스 신호 주입 지점으로부터 방향성 판단 제1기준 거리만큼 좌측 방향으로 이격된 지점에 위치하여 제1자기장을 발생시켜 케이블에 유도 전류를 흐르게 하는 제1자성체로 구현되며, 상기 우측 방향 알림 신호 주입 모듈은, 케이블에 매설된 지표상에서 상기 펄스 신호 주입 지점으로부터 방향성 판단 제2기준 거리만큼 우측 방향으로 이격된 지점에 위치하여 제2자기장을 발생시켜 케이블에 유도 전류를 흐르게 하는 제2자성체로 구현될 수 있다.

상기 제1자성체 및 제2자성체는, 케이블의 매설 깊이를 사용자로부터 입력받아 입력되는 매설 깊이에 비례하는 자기장을 발생시키는 전자석 모듈로 구현됨을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따르면 케이블의 어느 한 지점으로 결함을 검출하는 펄스 신호가 주입되더라도, 펄스 신호의 주입 지점 기준으로 결함 위치의 거리 이외에도 방향까지 정확하게 검출할 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 케이블 고장 위치 검출 장치의 고장 위치 검출 원리를 설명하기 위한 개념도.
도 3은 결함 위치를 가지는 케이블을 도시한 그림.
도 4는 케이블의 결함 위치에서 반사되어 수신되는 반사 신호를 도시한 그림.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 케이블 결함 거리 및 방향 검출 장치가 적용된 개략적인 구성도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 결함 거리 및 방향 검출 장치의 구성 블록도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 케이블의 고장 형태에 따른 반사 신호 형태를 도시한 그림.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 케이블 결함 방향에 따른 결함 방향 알림 신호의 수신 여부를 도시한 그림.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 자성체로 구현되는 알림 신호 주입 모듈의 예시 그림.

이하, 본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은, 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 케이블 고장 위치 검출 장치의 고장 위치 검출 원리를 설명하기 위한 개념도이며, 도 3은 결함 위치를 가지는 케이블을 도시한 그림이며, 도 4는 케이블의 결함 위치에서 반사되어 수신되는 반사 신호를 도시한 그림이다.

케이블의 결함 위치(케이블 절단 위치 등)을 검출하는 것은 레이저의 기본 원리를 이용한다. 도 1에 도시한 바와 같이 목표물까지의 거리 R = (C×t) / 2로 구할 수 있다. R은 목표물 거리, C는 광속(3×10⁸m/s), t는 왕복 시간을 의미한다.

이러한 원리를 적용하여 도 2를 살펴보면, 매질이 공기가 아닌 케이블이라는 점이 상이하며, 케이블에 적합한 특정 신호를 주입하고, 결함 위치에서 반사되는 신호를 검출하고 반사 시간을 분석하면 결함 위치를 검출할 수 있게 된다. 예를 들어, 도 2에 도시한 바와 같이 수신된 반사 신호가 송신된 펄스 신호와 동일한 형태를 가질 경우 결함 위치가 단선(open circuit)되었다고 판단한다. 또한 수신된 반사 신호가 송신된 펄스 신호의 리버스(reverse) 형태를 가질 경우 결함 위치가 합선(short circuit)되었다고 판단한다.

케이블은 전력 신호 또는 통신 신호를 공급하는 기능을 수행하며, 지중에 매설되어 설치된다. 본 실시예의 경우, 가로등에 전력을 공급하는 케이블을 예로서 설명하고 있는데 전력선은 일반적으로 60Hz의 220[V] 등이 사용될 수 있다.

케이블에 연결된 부하가 가로등에 한정되는 것은 아니며, 다양한 부하, 예를 들면 군수 무기체계(미사일 무기체계, 전투기, 잠수함 등) 및 민수(전력, 항공기, 자동차, 선박 등)분야에서 사용되는 전력 케이블을 포함할 수 있다. 즉, 케이블은 전력 이외에 통신을 담당하는 전력/신호 복합형태의 케이블로서 구현될 수 있다. 통신선은 크게 아날로그 및 디지털 통신으로 분류될 수 있는데, 아날로그 통신을 주파수와 신호레벨이 다양하며, 디지털 통신 또한 전송속도(Baud Rate) 및 신호레벨, 프로토콜 등이 다양하게 사용될 수 있다. 이하에서는 케이블을 통해 운영되는 전력의 주파수, 통신의 주파수를 운영 주파수라 부르기로 한다.

한편, 케이블 결함 위치 검출을 위하여 송신되는 검출 신호는 분기점에서 분기되어 좌측 방향 및 우측 방향으로 송신되는데, 만약, 케이블상의 결함 지점에서 반사된 반사 신호가 수신된다고 할 때, 결함 지점의 위치가 분기점을 기준으로 분기점 좌측에 존재하는지 또는 분기점 우측에 존재하는지 알 수 없는 문제가 있다.

한편, 케이블에서 적어도 한 군데 이상에서 절단 등의 장애 고장이 발생한 경우, 고장 위치의 위치를 정확하게 검출해야 하는데 방해가 된다. 예컨대, 도 3에 도시한 바와 같이 케이블에서 특정 지점에서 결함이 발생한 경우, 도 4에 도시된 바와 같은 결함에 의한 반사 신호를 수신하게 된다. 그런데 반사 신호와 송신 신호를 비교하면 해당 위치의 거리는 파악할 수 있으나, 결함 지점의 방향은 판단할 수 없게 된다.

이러한 결함 위치의 방향 정보에 대한 문제를 해결하기 위하여 본 발명의 케이블 결함 거리 및 방향 검출 장치(100)는 별도의 방향 알림 신호를 주입한다. 특히 이러한 방향 알림 신호는 자기장을 이용하도록 구현한다. 이하 도 5 내지 도 9와 함께 상술하기로 한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 케이블 결함 거리 및 방향 검출 장치가 적용된 개략적인 구성도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 결함 거리 및 방향 검출 장치의 구성 블록도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 케이블의 고장 형태에 따른 반사 신호 형태를 도시한 그림이며, 도 8은 본 발명의 실시예에 따라 케이블 결함 방향에 따른 결함 방향 알림 신호의 수신 여부를 도시한 그림이며, 도 9는 본 발명의 실시예에 따라 자성체로 구현되는 알림 신호 주입 모듈의 예시 그림이다.

본 발명의 케이블 결함 거리 및 방향 검출 장치(100)는 도 5에 도시한 바와 같이 결함 거리를 검출하는 펄스 신호 이외에 결함 방향을 검출하는 방향 알림 신호를 케이블에 함께 주입한다.

이를 위하여 케이블 결함 거리 및 방향 검출 장치(100)는, 도 6에 도시한 바와 같이 펄스 신호 발생부(110), 펄스 신호 송신부(120), 신호 수신부(140), 결함 거리 판단부(150), 방향 알림 신호 주입부(130), 및 결함 방향 판단부(160)를 포함할 수 있다.

펄스 신호 발생부(110)는, 케이블에 주입되는 다양한 펄스 신호를 생성하는 기능을 수행한다. 이를 위하여 펄스 신호 발생부(110)는, 펄스 신호의 주파수를 결정하는 펄스 주파수 결정 모듈(미도시)과, 펄스 주파수 결정 모듈을 통해 결정된 펄스 주파수를 가지는 펄스 신호를 발생시키는 파형 발생기(미도시)와, 파형 발생기에서 발생된 펄스 신호를 아날로그 신호로 변환시키는 디지털-아날로그 컨버터(미도시)와, 변환된 신호를 증폭시키는 출력 가변 증폭기(미도시)를 구비한다.

군용 케이블의 경우, 다양한 운영 주파수의 신호 혼합 형태의 케이블이 존재할 수 있다. 따라서 복합 형태의 운영 주파수가 송수신되는 케이블의 고장 종류 및 고장 위치를 검출해야 한다. 이를 위해 케이블에서 사용되는 운영 주파수와 중복되지 않는 주파수를 가지는 펄스 신호를 사용하여 고장 위치를 검출해야 한다.

이를 위해 펄스 신호 발생부(110) 내의 펄스 주파수 결정 모듈(미도시)은, 케이블에서 사용되는 운영 주파수와 중복되지 않는 주파수(펄스 주파수)를 결정한다. 그리고 파형 발생기(미도시)는, 펄스 주파수 결정 모듈을 통해 결정된 펄스 주파수를 가지는 펄스 신호를 발생시킨다.

이러한 펄스 주파수 결정은 두 가지 방식으로 이루어질 수 있다.

하나는, 사용자로부터 입력받은 주파수를 펄스 주파수로 결정하는 것이다. 사용자가 케이블에서 사용되는 운영 주파수(전력 주파수 또는 통신 주파수)를 알고 있다면, 운영 주파수(전력 주파수 또는 통신 주파수)와 중복되지 않은 주파수를 터치 패드와 같은 입력 모듈(미도시)을 통해 입력하고, 펄스 주파수 결정 모듈은 사용자로부터 입력받은 주파수를 펄스 주파수로 결정하는 것이다 예를 들어 300Hz의 사내용 통신 주파수를 운영 주파수로서 사용하는 통신용 케이블의 경우, 사용자는 300Hz와 중복되지 않는 100Hz 또는 200Hz 등의 주파수를 입력하여 펄스 신호의 펄스 주파수로 삼도록 할 수 있다.

다른 하나의 방식은, 펄스 주파수 결정 모듈은, 케이블에서의 운영 주파수를 측정하여, 측정된 운영 주파수와 아닌 다른 주파수를 펄스 주파수로 결정하는 것이다 즉, 펄스 주파수 결정 모듈은 주파수 측정 수단을 구비하여 케이블을 통해서 운영되는 주파수인 운영 주파수(전력 주파수 또는 통신 주파수)룰 측정한 후, 측정한 주파수와 다른 주파수를 펄스 주파수로 결정한다. 예를 들어, 60Hz의 전력 주파수를 운영 주파수로 사용하는 전력용 케이블의 경우, 펄스 주파수 결정 모듈은, 주파수 측정 수단을 이용하여 케이블의 운영 주파수인 60Hz를 파악하고, 60Hz가 아닌 100Hz 또는 200Hz 등의 주파수를 펄스 신호의 펄스 주파수로 결정한다.

펄스 신호 송신부(120)는, 펄스 신호 발생부(110)에서 생성된 펄스 신호를 설정되는 펄스 신호 주입 지점의 케이블에 주입하여 펄스 신호를 송신하는 기능을 수행한다. 즉, 케이블의 전력을 차단하지 않은 상태에서 펄스 신호 발생부(110)에서 발생되는 펄스 신호를 주입 지점에 주입하여 송신한다. 본 실시예의 경우 비접촉식 커플러를 통하여 케이블에 펄스 신호를 주입할 수 있다.

신호 수신부(140)는, 케이블을 통해 전달되는 좌측 방향 알림 신호, 우측 방향 알림 신호, 케이블 결함 위치로부터 반사된 반사 신호를 하나 이상 수신한다.

즉, 케이블 결함 위치로부터 반사된 반사 신호를 수신하는 기능을 수행한다. 결함 위치로부터 반사된 반사 신호를 수신하여 노이즈를 제거하고 신호 처리한다. 이를 위해 신호 수신부(140)는, 반사 신호에 포함된 노이즈를 제거하는 노이즈 제거 필터, 출력을 증폭시키는 증폭기 및 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 아날로그-디지털 컨버터를 포함할 수 있다. 또한 신호 수신부(140)는, 좌측 방향 알림 신호, 우측 방향 알림 신호를 수신할 수 있다.

결함 거리 판단부(150)는, 케이블에 송신된 펄스 신호와 케이블로부터 수신되는 반사 신호를 비교하여, 펄스 신호 주입 지점으로부터의 케이블 결함 위치까지의 케이블 결함 거리를 판단하는 기능을 수행한다. 송신된 펄스 신호와 반사 신호 간의 시간 차이를 측정하여, 고장 위치까지의 거리를 측정한다. 도 1에 도시한 바와 같이 케이블에서 펄스 신호를 송신할 때의 송신 시점과 반사 신호를 수신할 때까지의 시간 t를 이용하여 구할 수 있다.

[식 1]

R = (C×t1) / 2

즉, 상기의 [식 1]에 기재한 바와 같이 펄스 신호를 송신할 때의 송신 시점과 반사 신호를 수신할 때까지의 시간 t1를 광속(3×10⁸m/s)인 C로 곱한 후, 2로 나눔으로써, 장애 위치까지의 거리 R을 산출할 수 있다.

아울러 결함 거리 판단부(150)는, 수신되는 반사 신호의 형태에 따라 수신되는 반사 신호의 형태를 이용하여 케이블의 고장 형태를 파악할 수 있다. 고장 위치의 고장 형태에 따라서 반사 신호의 형태가 각각 다르기 때문이다. 예를 들어, 도 7에 도시한 바와 같이 수신된 반사 신호가 송신된 펄스 신호와 동일한 형태를 가질 경우 고장 위치가 단선(open circuit)되었다고 판단한다. 또한 수신된 반사 신호가 송신된 펄스 신호의 리버스(reverse) 형태를 가질 경우 고장 위치가 합선(short circuit)되었다고 판단한다.

한편, 펄스 신호를 케이블에 주입하여 케이블의 고장 위치에서 반사되는 반사 신호를 분석하여 케이블의 결함 위치를 검출함에 있어서, 케이블에 펄스 신호 주입된 지점에서 방향성을 판단해야 하는데, 이를 위하여 본 발명은, 방향 알림 신호 주입부(130)와 결함 방향 판단부(160)를 구비한다.

방향 알림 신호 주입부(130)는, 펄스 신호 주입 지점으로부터 좌측 방향으로 떨어진 지점에 좌측 방향 알림 신호를 주입하고, 펄스 신호 주입 지점으로부터 우측 방향으로 떨어진 지점에 우측 방향 알림 신호를 주입한다.

이를 위해 방향 알림 신호 주입부(130)는, 좌측 방향 알림 신호 주입 모듈과 우측 방향 알림 신호 주입 모듈을 구비한다.

좌측 방향 알림 신호 주입 모듈은, 펄스 신호 주입 지점으로부터 방향성 판단 제1기준 거리만큼 좌측 방향으로 이격된 지점인 좌측 기준 지점에 좌측 방향 알림 신호를 주입하는 기능을 수행한다.

우측 방향 알림 신호 주입 모듈은, 펄스 신호 주입 지점으로부터 방향성 판단 제2기준 거리만큼 우측 방향으로 이격된 지점인 우측 기준 지점에 우측 방향 알림 신호를 주입하는 기능을 수행한다.

결함 방향 판단부(160)는, 신호 수신부(140)에서 좌측 방향 알림 신호가 수신되지 않는 경우 펄스 신호 주입 지점의 좌측 방향을 케이블 결함 방향으로 판단하며, 신호 수신부(140)에서 우측 방향 알림 신호가 수신되지 않는 경우 펄스 신호 주입 지점의 우측 방향을 케이블 결함 방향으로 판단하는 기능을 수행한다.

예를 들어, 도 8(a)에 도시한 바와 같이 펄스 신호를 주입한 펄스 신호 주입 지점을 기준으로 좌측 방향에 결함이 있는 경우, 좌측 방향 알림 신호가 수신되지 않고 우측 방향 알림 신호만 수신되며, 따라서 펄스 신호 주입 지점의 좌측 방향을 케이블 결함 방향으로 판단한다.

반대로, 도 8(b)에 도시한 바와 같이 펄스 신호를 주입한 펄스 신호 주입 지점을 기준으로 우측 방향에 결함이 있는 경우, 우측 방향 알림 신호가 수신되지 않고 좌측 방향 알림 신호만 수신되며, 따라서 펄스 신호 주입 지점의 우측 방향을 케이블 결함 방향으로 판단한다.

한편, 방향 알림 신호를 주입하는 주입 시점은 다음과 같이 두 가지 방식으로 이루어질 수 있다.

방향 알림 신호를 주입하는 주입 시점의 첫 번째 방식은, 펄스 신호의 주입이 있은 후, 일정 시간 경과 후 좌측 방향 알림 신호와 우측 방향 알림 신호를 동일한 시점에 동시에 주입하는 것이다. 다만, 좌측 방향 알림 신호 주입 모듈에서 주입되는 좌측 방향 알림 신호와, 우측 방향 알림 신호 주입 모듈에서 주입되는 우측 방향 알림 신호가 동시에 주입되는 경우, 좌측 방향 알림 신호의 형태와 우측 방향 알림 신호의 형태가 서로 다른 신호 형태로서 주입되도록 구현한다. 좌측 방향 알림 신호와 우측 방향 알림 신호가 동시에 주입되면 좌측 방향 알림 신호와 우측 방향 알림 신호가 중첩되기 때문에 고유한 서로 다른 신호 형태로 주입하는 것이다.

방향 알림 신호를 주입하는 주입 시점의 두 번째 방식은, 펄스 신호의 주입이 있은 후, 일정 시간 경과 후에 좌측 방향 알림 신호와 우측 방향 알림 신호를 각각 다른 시점에 주입하는 것이다.

이를 위해 좌측 방향 알림 신호 주입 모듈은, 상기 펄스 신호의 송신 시점부터 제1시간 간격이 경과한 후에 좌측 방향 알림 신호를 주입하며, 우측 방향 알림 신호 주입 모듈은, 펄스 신호의 송신 시점부터 제1시간 간격과 다른 제2시간 간격이 경과한 후에 우측 방향 알림 신호를 주입하도록 한다. 각각 다른 시간 간격으로 주입됨으로서, 알림 신호가 중첩되지 않게 된다.

나아가 이러한 좌측 방향 알림 신호 주입 모듈과 우측 방향 알림 신호 주입 모듈을 자성체로 구현할 수 있다. 방향 알림 신호를 주입하기 위하여 케이블에 주입 신호선을 별도로 연결하는 것은 작업 비효율성을 가진다.

이에, 본 발명은 방향 알림 신호를 자성체를 이용하여 발생되도록 하여, 펄스 신호를 주입하기 위한 신호선 이외에 별도의 추가 신호선을 케이블에 연결할 필요가 없다. 자성체에서 발생되는 자기력이 케이블에 영향을 미쳐 페러데이 법칙에 따라서 케이블에 유도 전류가 발생되며 이러한 유도 전류를 방향 알림 신호로 사용하는 것이다.

이를 위해 도 9에 도시한 바와 같이 좌측 방향 알림 신호 주입 모듈은, 케이블에 매설된 지표상에서 상기 펄스 신호 주입 지점으로부터 방향성 판단 제1기준 거리만큼 좌측 방향으로 이격된 지점에 위치하여 제1자기장을 발생시켜 케이블에 유도 전류를 흐르게 하는 제1자성체로 구현한다.

마찬가지로, 우측 방향 알림 신호 주입 모듈은, 케이블에 매설된 지표상에서 펄스 신호 주입 지점으로부터 방향성 판단 제2기준 거리만큼 우측 방향으로 이격된 지점에 위치하여 제2자기장을 발생시켜 케이블에 유도 전류를 흐르게 하는 제2자성체로 구한다.

따라서 제1자성체와 제2자성체를 이동시켜 옮겨가면서 알림 신호 주입 지점을 다양한 위치에 선택하여 결정할 수 있다.

나아가, 제1자성체와 제2자성체는, 케이블의 매설 깊이를 사용자로부터 입력받아 입력되는 매설 깊이에 비례하는 자기장을 발생시키는 전자석 모듈로 구현될 수 있다. 케이블이 땅속에 깊이 매설될수록 제1자성체 및 제2자성체에서 발생시키는 자기력이 케이블에 도달하지 못하는 경우가 발생할 수 있으므로, 전자석을 이용하여 케이블 매설 깊이에 비례하는 자기장을 발생시키도록 하는 것이다.

상술한 본 발명의 설명에서의 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것으로, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 변경 및 균등한 타의 실시예가 가능한 것이다.

100;케이블 결함거리 및 방향 검출부
110;펄스신호 발생부
120:펄스신호 송신부
130:방향 알림 신호 주입부
140:신호 수신부
150:결함 거리 판단부
160:결함 방향 판단부

Claims

펄스 신호의 주파수를 결정하는 펄스 주파수 결정 모듈과, 상기 펄스 주파수 결정 모듈을 통해 결정된 펄스 주파수를 가지는 펄스 신호를 발생시키는 파형 발생기와, 상기 파형 발생기에서 발생된 펄스 신호를 아날로그 신호로 변환시키는 디지털-아날로그 컨버터와, 변환된 신호를 증폭시키는 출력 가변 증폭기를 구비하여, 케이블에 주입될 펄스 신호를 생성하는 펄스 신호 발생부;
상기 펄스 신호 발생부에서 생성된 펄스 신호를 설정되는 펄스 신호 주입 지점의 케이블에 주입하여 상기 펄스 신호를 송신하는 펄스 신호 송신부;
상기 펄스 신호 주입 지점으로부터 좌측 방향으로 떨어진 지점에 좌측 방향 알림 신호를 주입하고, 상기 펄스 신호 주입 지점으로부터 우측 방향으로 떨어진 지점에 우측 방향 알림 신호를 주입하되, 상기 펄스 신호 주입 지점으로부터 방향성 판단 제1기준 거리만큼 좌측 방향으로 이격된 지점인 좌측 기준 지점에 좌측 방향 알림 신호를 주입하는 좌측 방향 알림 신호 주입 모듈 및 상기 펄스 신호 주입 지점으로부터 방향성 판단 제2기준 거리만큼 우측 방향으로 이격된 지점인 우측 기준 지점에 우측 방향 알림 신호를 주입하는 우측 방향 알림 신호 주입 모듈로 구성되는 방향 알림 신호 주입부;
케이블을 통해 전달되는 좌측 방향 알림 신호, 우측 방향 알림 신호, 케이블 결함 위치로부터 반사된 반사 신호를 하나 이상 수신하는 신호 수신부;
케이블에 송신된 펄스 신호와 케이블로부터 수신되는 반사 신호를 비교하여, 상기 펄스 신호 주입 지점으로부터의 케이블 결함 위치까지의 케이블 결함 거리를 판단하는 결함 거리 판단부; 및
상기 신호 수신부에서 상기 좌측 방향 알림 신호가 수신되지 않는 경우 펄스 신호 주입 지점의 좌측 방향을 케이블 결함 방향으로 판단하며, 상기 신호 수신부에서 상기 우측 방향 알림 신호가 수신되지 않는 경우 펄스 신호 주입 지점의 우측 방향을 케이블 결함 방향으로 판단하는 결함 방향 판단부;
를 포함하는 케이블 결함 거리 및 방향 검출 장치.
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청구항 1에 있어서,
상기 좌측 방향 알림 신호 주입 모듈은, 상기 펄스 신호의 송신 시점부터 제1시간 간격이 경과한 후에 좌측 방향 알림 신호를 주입하며,
상기 우측 방향 알림 신호 주입 모듈은, 상기 펄스 신호의 송신 시점부터 제1시간 간격과 다른 제2시간 간격이 경과한 후에 우측 방향 알림 신호를 주입함을 특징으로 하는 케이블 결함 거리 및 방향 검출 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 좌측 방향 알림 신호 주입 모듈에서 주입되는 좌측 방향 알림 신호와, 상기 우측 방향 알림 신호 주입 모듈에서 주입되는 우측 방향 알림 신호가 동시에 주입되며, 동시에 주입되는 경우, 좌측 방향 알림 신호의 형태와 우측 방향 알림 신호의 형태가 서로 다름을 특징으로 하는 케이블 결함 거리 및 방향 검출 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 좌측 방향 알림 신호 주입 모듈은, 케이블에 매설된 지표상에서 상기 펄스 신호 주입 지점으로부터 방향성 판단 제1기준 거리만큼 좌측 방향으로 이격된 지점에 위치하여 제1자기장을 발생시켜 케이블에 유도 전류를 흐르게 하는 제1자성체로 구현되며,
상기 우측 방향 알림 신호 주입 모듈은, 케이블에 매설된 지표상에서 상기 펄스 신호 주입 지점으로부터 방향성 판단 제2기준 거리만큼 우측 방향으로 이격된 지점에 위치하여 제2자기장을 발생시켜 케이블에 유도 전류를 흐르게 하는 제2자성체로 구현되는 케이블 결함 거리 및 방향 검출 장치.
청구항 5에 있어서, 상기 제1자성체 및 제2자성체는,
케이블의 매설 깊이를 사용자로부터 입력받아 입력되는 매설 깊이에 비례하는 자기장을 발생시키는 전자석 모듈로 구현됨을 특징으로 하는 케이블 결함 거리 및 방향 검출 장치.