KR101997171B1 - 사면 붕괴 감지 장치 및 이를 구비하는 사면 붕괴 모니터링 시스템 - Google Patents

사면 붕괴 감지 장치 및 이를 구비하는 사면 붕괴 모니터링 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 사면에 설치되어 사면 붕괴를 감지하기 위한 사면 붕괴 감지 장치에서, 봉 형태이고, 하단부가 스크류 형태로 형성되어 사면의 지중에 인입되고, 지중 변위를 감지하기 위한 하나 이상의 변위 센서가 봉의 일부에 구비되고, 지중 체적함수비를 측정하기 위한 체적함수비 센서가 봉의 일부에 구비되는 감지봉 및 상기 감지봉이 지중에 인입된 후, 지표면에 돌출되는 상기 감지봉의 상단과 체결되는 구조로 되어 있으며, 상기 감지봉과 체결되어 상기 변위 센서로부터 변위 신호를 수신하고, 상기 체적함수비 센서로부터 체적함수비 신호를 수신하며, 수신한 변위 신호와 체적함수비 신호를 이용하여 사면 상태를 판단하고, 사면 상태가 붕괴 위험이 있는 것으로 판단되면, 알람을 표출하는 위험 표출 유닛을 포함한다. 본 발명에 의하면, 사면의 지반거동을 측정하여 상태를 판단하고, 붕괴 위험을 표출하는 사면 붕괴 감지 장치를 제공함으로써, 사면 상태를 용이하게 파악할 수 있고, 붕괴 위험을 사전에 예방할 수 있는 효과가 있다.

Description

사면 붕괴 감지 장치 및 이를 구비하는 사면 붕괴 모니터링 시스템 {Apparatus for sensing slope status and system for monitoring slope status implementing the same}
본 발명은 사면의 상태를 감지하고 모니터링하는 기술에 관한 것이다.
우리나라는 평지보다 산지가 많으므로, 산기슭에 인접한 주거지와 도로가 많다. 특히, 근래에는 주거지와 도로를 넓히기 위해 산을 깎아 만든 절토 사면을 흔하게 볼 수 있다. 이러한 절토 사면 또는 통상의 사면은 매우 가파른 경사를 이루고 있으므로 사태를 일으키기 쉽다.
또한, 연평균 강우량의 2/3 정도가 하절기에 집중되는 기후 특성 때문에 사면 붕괴가 자주 발생하여 해마다 인명 및 재산의 손실뿐만 아니라 사회경제적으로도 커다란 피해를 입고 있다.
사면 붕괴는 국민안전과 재산에 막대한 피해를 발생시키므로 그동안 산사태나 사면 붕괴에 의한 피해를 줄이려는 노력을 하고 있음에도 불구하고, 기상이변 등에 의한 사면재해가 증가되고 있는 실정이다. 또한 지형적, 기후적 특성으로 인해 매해 여름에 내리는 집중호우, 태풍 등과 같은 기상이변으로 인하여 사면붕괴사고에 대한 예측과 예방이 쉽지 않다.
이에 더해 매년 전국적으로 절취사면의 붕괴나 산사태로 인해 많은 인적, 재산적인 피해가 발생되고 있으나, 이에 대한 대비가 미진한 실정이며, 장마철 및 태풍이 발생하는 시기에 겪게 되는 사면 붕괴, 산사태에 따른 사면붕괴로 인한 인적, 재산적 피해를 단지 자연재해로 치부하는 것이 현실이다.
이에 따라, 최근 사면 붕괴를 사전에 감지하여 피해를 줄이고자 하는 연구가 진행 중에 있으며, 우리나라에서도 방재에 대한 관심이 높아져서 사면에 관련된 여러 자동화 계측시스템이 개발되고 사용되고 있는 추세이다.
그러나, 단순히 사면 조사와 데이터베이스화를 통한 사면의 유지관리 단계를 넘어서, 위험 사면에 대한 계측을 통해 사면의 장단기적 안정성을 평가하고, 사면의 불안정 요소에 대한 대책을 수립하는 방안이 필요하다.
특히, 원거리에서도 실시간으로 사면 거동 감시가 가능한 사면 붕괴 모니터링 시스템을 개발하여 원격지에 있는 사면의 상태를 모니터링하고, 붕괴를 조기에 예측 및 예보함으로써, 위험 사면에 대한 적절한 대책을 수립하고 사면 붕괴에 의한 피해를 최소화할 수 있는 방안이 필요하다.
대한민국 등록특허 10-0712475
흙사면의 체적함수비 계측을 통한 사면파괴 예측기법 개발(지질공학회지, 2006년, 16권 2호, pp.135-143, 김만일)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 사면 상태를 감지하고, 사면 붕괴를 예측하여 피해를 방지할 수 있는 사면 붕괴 감지 장치 및 사면 붕괴 모니터링 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 사면에 설치되어 사면 붕괴를 감지하기 위한 사면 붕괴 감지 장치에서, 봉 형태이고, 하단부가 스크류 형태로 형성되어 사면의 지중에 인입되고, 지중 변위를 감지하기 위한 하나 이상의 변위 센서가 봉의 일부에 구비되고, 지중 체적함수비를 측정하기 위한 체적함수비 센서 또는 지중 간극수압을 측정하기 위한 간극수압계가 봉의 일부에 구비되는 감지봉 및 상기 감지봉이 지중에 인입된 후, 지표면에 돌출되는 상기 감지봉의 상단과 체결되는 구조로 되어 있으며, 상기 감지봉과 체결되어 상기 변위 센서로부터 변위 신호를 수신하고, 상기 체적함수비 센서로부터 체적함수비 신호 또는 상기 간극수압계로부터 간극수압 신호를 수신하며, 수신한 변위 신호와 체적함수비 신호 또는 간극수압 신호를 이용하여 사면 상태를 판단하고, 사면 상태가 붕괴 위험이 있는 것으로 판단되면, 알람을 표출하는 위험 표출 유닛을 포함한다.
상기 위험 표출 유닛은, 빛을 발광시키기 위한 발광부, 통신망을 통해 외부 기기와 통신하기 위한 통신부 및 상기 변위 센서로부터 변위 신호를 수신하고, 상기 체적함수비 센서로부터 체적함수비 신호 또는 상기 간극수압계로부터 간극수압 신호를 수신하고, 수신한 변위 신호와 체적함수비 신호 또는 간극수압 신호를 이용하여 사면 상태를 판단하고, 사면 상태가 붕괴 위험이 있는 것으로 판단되면, 상기 발광부에서 빛이 방출되도록 하고, 상기 통신부를 통해 외부 기기에 알람 메시지를 송신하도록 하는 제어부를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 제어부는 수신한 변위 신호값이 미리 정해진 제1 기준치를 초과하면 붕괴 위험이 있는 것으로 판단할 수 있다.
상기 제어부는 수신한 체적함수비 신호값 또는 간극수압 신호값이 미리 정해진 제2 기준치를 초과하면 붕괴 위험이 있는 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 둘 이상의 변위 센서가 상기 봉의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 구비될 수 있다.
본 발명의 사면 붕괴 모니터링 시스템은 사면에 설치되어 사면 붕괴를 감지하기 위한 장치로서, 지중 변위와 지중 체적함수비 또는 지중 간극수압을 계측하고, 계측 값을 이용하여 사면 상태를 판단하고, 사면 상태가 붕괴 위험이 있는 것으로 판단되면, 알람을 표출하고, 통신망을 통해 알람 메시지를 외부 기기에 송출하는 사면 붕괴 감지 장치, 통신망을 통해 상기 사면 붕괴 감지 장치로부터 계측 값을 수신하고, 수신한 계측 값을 이용하여 해당 사면 상태를 모니터링하고, 모니터링 정보를 단말에 제공하는 모니터링 서버 및 통신망을 통해 상기 사면 붕괴 감지 장치로부터 계측 값을 수신하고, 알람 메시지를 수신하며, 상기 모니터링 서버로부터 모니터링 정보를 제공받는 단말을 포함한다.
본 발명에 의하면, 사면의 지반거동을 측정하여 상태를 판단하고, 붕괴 위험을 표출하는 사면 붕괴 감지 장치를 제공함으로써, 사면 상태를 용이하게 파악할 수 있고, 붕괴 위험을 사전에 예방할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 통신망을 통해 사면 상태를 원격지의 서버나 사용자의 단말에 전달할 수 있으므로, 원거리에서도 용이하게 사면 상태를 파악할 수 있고, 붕괴 위험을 알 수 있으므로, 사면 붕괴에 따른 인적/재산적 피해를 예방할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 감지봉의 외관을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위험 표출 유닛의 외관을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 감지봉의 상단 모양을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위험 표출 유닛의 체결 부위를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사면 붕괴 감지 장치를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 사면 붕괴 모니터링 시스템을 간략하게 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 사면의 변위값을 이용한 붕괴 위험 판단 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 사면 붕괴 감지 장치를 도시한 도면이다.
본 결과물은 농림축산식품부의 재원으로 농림수산식품기술기획평가원의 첨단생산기술개발사업의 지원을 받아 연구되었음을 밝힌다.(과제고유번호116114-03)
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명은 사면에 설치되어 사면 붕괴를 감지하기 위한 사면 붕괴 감지 장치에 대한 것이다.
본 발명에서 사면 붕괴 감지 장치는 감지봉과 위험 표출 유닛이 결합된 상태로 구현된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 감지봉의 외관을 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 감지봉의 상단 모양을 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 감지봉(100)은 봉 형태로 되어 있고, 하단부(130)가 스크류 형태로 형성되어 사면의 지중에 인입하는데 용이한 구조로 되어 있다. 그리고, 지중 변위를 감지하기 위한 하나 이상의 변위 센서(110)가 봉의 일부에 구비되어 있다. 도 1의 실시예에서는 3개의 변위 센서(110)가 봉의 길이 방향으로 따라 일정 간격을 두고 구비되어 있다.
이처럼, 본 발명에서는 둘 이상의 변위 센서(110)가 봉의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 구비될 수 있는데, 이에 따라 다양한 지중 깊이에 따른 변위를 감지할 수 있으며, 보다 정확한 사면의 상태를 감지하여 붕괴 위험을 판단할 수 있다.
본 발명에서 변위 센서(110)는 스트레인 게이지(Strain gauge)로 구현될 수 있다. 스트레인 게이지를 이용할 경우 변위가 각변위로 감지되므로 보다 효율적인 감지가 가능하다.
그리고, 감지봉(100)은 지중 간극수압을 측정하기 위한 간극수압계(120)가 봉의 일부에 구비되어 있다. 간극수압은 지하 흙중에 포함된 물에 의한 수압을 말하는데, 지반내 유효응력이 감소할수록, 지반내 전단강도가 저하할수록, 물이 깊을수록 그 값이 커진다는 특징이 있다.
본 발명에서 간극수압계(120)는 지중 간극수압을 측정하는 역할을 한다.
도 3을 참조하면, 감지봉(100)의 상단은 위험 표출 유닛과 결합되기 위해 돌출 구조로 형성되어 있다.
도 3의 실시예에서 감지봉(100) 상단이 육각형 돌출 구조로 된 실시예를 예시하고 있는데, 이 실시예에서 먼저 렌치 등의 기구를 이용하여 감지봉(100) 상단의 육각형 돌출구조를 체결하여 회전시키면서, 용이하게 지중에 인입시킬 수 있다.
그리고, 감지봉(100)을 지중에 완전히 인입시킨 후에는, 위험 표출 유닛을 감지봉(100) 상단의 육각형 돌출 구조에 체결하도록 하여, 용이하게 사면 붕괴 감지 장치를 체결시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위험 표출 유닛의 외관을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위험 표출 유닛의 체결 부위를 도시한 사시도이다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 위험 표출 유닛(200)은 감지봉(100)이 지중에 인입된 후, 지표면에 돌출되는 감지봉(100)의 상단과 체결되는 구조로 되어 있다.
도 4의 실시예에서, 위험 표출 유닛(200)의 하단은 감지봉(100) 상단의 육각형 돌출 구조와 맞물리도록 육각형 홈이 형성되어 있는 구조로 되어 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사면 붕괴 감지 장치를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 감지봉(100)과 위험 표출 유닛(200)이 체결된 상태를 확인할 수 있다.
이처럼 본 발명에서는 감지봉(100)과 위험 표출 유닛(200)을 필요에 따라 체결하거나 분리할 수 있는 구조이다. 예를 들어, 감지봉(100)을 지중에 인입할 때에는 위험 표출 유닛(200)을 분리시킨 상태로 감지봉(100)을 지중에 인입한다. 그리고, 감지봉(100)이 지중에 인입된 상태에서 위험 표출 유닛(200)을 체결하여 사면 붕괴 감지 장치(500)를 구현할 수 있다.
위험 표출 유닛(200)은 감지봉(100)과 체결되어 변위 센서로부터 변위 신호를 수신하고, 간극수압계(120)로부터 간극수압 신호를 수신하며, 수신한 변위 신호와 간극수압 신호를 이용하여 사면 상태를 판단한다. 그리고, 사면 상태가 붕괴 위험이 있는 것으로 판단되면, 알람을 표출한다.
위험 표출 유닛(200)은 발광부(210), 통신부(220), 제어부(미도시)를 포함하여 이루어진다.
발광부(210)는 빛을 발광시키는 역할을 한다.
통신부(220)는 통신망을 통해 외부 기기와 통신하도록 한다. 예를 들어, 통신부(220)는 LoRa망과 같은 IoT(Internet of Things) 망을 통해 외부 기기와 통신할 수 있다. 또한 망 내에 게이트웨이와 같은 모듈을 포함시키고 내부망 형태로 통신망을 구성할 수도 있다.
제어부(미도시)는 변위 센서(110)로부터 변위 신호를 수신하고, 간극수압계(120)로부터 간극수압 신호를 수신하고, 수신한 변위 신호와 간극수압 신호를 이용하여 이용하여 사면 상태를 판단한다. 그리고, 사면 상태가 붕괴 위험이 있는 것으로 판단되면, 발광부(210)에서 빛이 방출되도록 하고, 통신부(220)를 통해 외부 기기에 알람 메시지를 송신하도록 제어한다.
본 발명에서 제어부는 수신한 변위 신호값이 미리 정해진 제1 기준치를 초과하면 붕괴 위험이 있는 것으로 판단할 수 있다.
제어부는 수신한 간극수압 신호값이 미리 정해진 제2 기준치를 초과하면 붕괴 위험이 있는 것으로 판단할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 사면 붕괴 모니터링 시스템을 간략하게 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 사면 붕괴 모니터링 시스템은 사면 붕괴 감지 장치(500), 모니터링 서버(600), 단말(700)을 포함한다.
사면 붕괴 감지 장치(500)는 사면에 설치되어 사면 붕괴를 감지하기 위한 장치로서, 지중 변위와 지중 체적함수비 또는 지중 간극수압을 계측하고, 계측 값을 이용하여 사면 상태를 판단하고, 사면 상태가 붕괴 위험이 있는 것으로 판단되면, 알람을 표출하고, 통신망을 통해 알람 메시지를 외부 기기에 송출한다.
모니터링 서버(600)는 통신망을 통해 사면 붕괴 감지 장치(500)로부터 계측 값을 실시간으로 수신하고, 수신한 계측 값을 이용하여 해당 사면 상태를 모니터링하고, 모니터링 정보를 단말(700)에 제공한다.
단말(700)은 통신망을 통해 사면 붕괴 감지 장치로부터 계측 값을 수신하고, 알람 메시지를 수신하며, 모니터링 서버(600)로부터 모니터링 정보를 제공받는다. 예를 들어, 단말(700)은 관리자 및 시군구청 재난담당자, 정부 부처 관련 담당자의 단말일 수 있으며, 스마트 폰, 태블릿 PC 등의 이동통신 단말기로 구현될 수 있다.
본 발명에서 변위 센서(110)에서 측정한 신호값을 이용하여 사면 상태를 판단하고, 붕괴 위험을 판정하는 구체적인 예를 설명하면 다음과 같다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 사면의 변위값을 이용한 붕괴 위험 판단 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 7에서, yi는 변위속도, Zi는 체적함수비(또는 간극수압), te는 시간, γv는 기준 변위속도, γvwc는 기준 체적함수비(또는 기준 간극수압),
Figure 112018020555730-pat00001
분석은 평균-범위 분석,
Figure 112018020555730-pat00002
분석은 평균-표준편차 분석, LCL은 관리하한계, UCL은 관리상한계, A0는 1분간 변위속도 평균값, B0는 변위속도-시간 관계의 Y축 절편값, C0는 1분간 체적함수비 평균값(또는 1분간 간극수압 평균값), D0는 체적함수비-시간 관계의 Y축 절편값(간극수압-시간관계의 Y축 절편값), α, β는 체적함수비(또는 간극수압)에 따른 토질별 추가 상수, n은 수집된 데이터 수이다. 여기서, 체적함수비(또는 간극수압) Zi에 대하여 "흙사면의 체적함수비 계측을 통한 사면파괴 예측기법 개발(지질공학회지, 2006년, 16권 2호, pp.135-143, 김만일)”에 관련 내용이 기술되어 있다.
도 7을 참조하면, 제어부는 변위 센서(110)로부터 변위 데이터를 수집한다(S701).
그리고, yi에서 n<10이면,
Figure 112018020555730-pat00003
분석을 수행하고, n이 10 이상이면,
Figure 112018020555730-pat00004
분석을 수행한다(S703, S705, S07).
그리고, yi가 LCL보다 크고 UCL보다 작으면, S701~S707 단계를 반복 수행하고, yi가 LCL보다 작거나 UCL보다 크면, 두 개의 직선의 방정식인 yi=A0·te+B0와, Zi=C0·te+D0가 성립한다(S709, S711, S713).
여기서, Zi가 γvwc에 근사하지 않으면, yi=A0·te+B0의 직선 방정식이 적용된다(S715, S717). Zi가 γvwc에 근사하면, yi=(A0+α)·te+(B0+β)의 직선 방정식이 적용된다(S715, S721).
yi=A0·te+B0의 직선 방정식에서 A0가 γv가 되면, 해당 사면의 변위 속도가 증가한 상태로서, 붕괴 위험이 있는 것으로 판단하고, 이때의 데이터를 저장하고, 알람을 전송한다(S719, S725).
yi=(A0+α)·te+(B0+β)의 직선 방정식에서 A0+α가 γv가 되면, 해당 사면의 변위 속도가 증가한 상태로서, 붕괴 위험이 있는 것으로 판단하고, 이때의 데이터를 저장하고, 알람을 전송한다(S723, S725).
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 사면 붕괴 감지 장치를 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 감지봉(100)과 위험 표출 유닛(200)이 체결된 상태를 확인할 수 있다.
이처럼 본 발명에서는 감지봉(100)과 위험 표출 유닛(200)을 필요에 따라 체결하거나 분리할 수 있는 구조이다. 예를 들어, 감지봉(100)을 지중에 인입할 때에는 위험 표출 유닛(200)을 분리시킨 상태로 감지봉(100)을 지중에 인입한다. 그리고, 감지봉(100)이 지중에 인입된 상태에서 위험 표출 유닛(200)을 체결하여 사면 붕괴 감지 장치(500)를 구현할 수 있다.
위험 표출 유닛(200)은 감지봉(100)과 체결되어 변위 센서로부터 변위 신호를 수신하고, 체적함수비 센서(140)로부터 체적함수비 신호를 수신하며, 수신한 변위 신호와 체적함수비 신호를 이용하여 사면 상태를 판단한다. 그리고, 사면 상태가 붕괴 위험이 있는 것으로 판단되면, 알람을 표출한다.
이 때, 체적함수비 센서(140)는 감지봉(100)의 끝단에 체결 가능하도록 구성될 수도 있다. 이와 같은 구성을 채용할 경우, 먼저 지중에 인입홀이 형성된 상태에서 체적함수비 센서(140)가 끝단에 체결된 감지봉(100)을 기 형성된 인입홀에 삽입하는 방식으로 사면 붕괴 감지 장치가 설치될 수 있다.
위험 표출 유닛(200)은 발광부(210), 통신부(220), 제어부(미도시)를 포함하여 이루어진다.
발광부(210)는 빛을 발광시키는 역할을 한다.
통신부(220)는 통신망을 통해 외부 기기와 통신하도록 한다. 예를 들어, 통신부(220)는 LoRa망과 같은 IoT(Internet of Things) 망을 통해 외부 기기와 통신할 수 있다. 또한 망 내에 게이트웨이와 같은 모듈을 포함시키고 내부망 형태로 통신망을 구성할 수도 있다.
제어부(미도시)는 변위 센서(110)로부터 변위 신호를 수신하고, 체적함수비 센서(140)로부터 체적함수비 신호를 수신하고, 수신한 변위 신호와 체적함수비 신호를 이용하여 사면 상태를 판단한다. 그리고, 사면 상태가 붕괴 위험이 있는 것으로 판단되면, 발광부(210)에서 빛이 방출되도록 하고, 통신부(220)를 통해 외부 기기에 알람 메시지를 송신하도록 제어한다.
본 발명에서 제어부는 수신한 변위 신호값이 미리 정해진 제1 기준치를 초과하면 붕괴 위험이 있는 것으로 판단할 수 있다.
제어부는 수신한 체적함수비 신호값이 미리 정해진 제2 기준치를 초과하면 붕괴 위험이 있는 것으로 판단할 수 있다.
이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
100 감지봉 110 변위센서
120 간극수압계 130 하단부
200 위험 표출 유닛 210 발광부
220 통신부 500 사면 붕괴 감지 장치
600 모니터링 서버 700 단말
140 체적함수비 센서

Claims (13)

  1. 사면에 설치되어 사면 붕괴를 감지하기 위한 사면 붕괴 감지 장치에서,
    봉 형태이고, 하단부가 스크류 형태로 형성되어 사면의 지중에 인입되고, 지중 변위를 감지하기 위한 하나 이상의 변위 센서가 봉의 일부에 구비되고, 지중 체적함수비를 측정하기 위한 체적함수비 센서가 봉의 일부에 구비되는 감지봉; 및
    상기 감지봉이 지중에 인입된 후, 지표면에 돌출되는 상기 감지봉의 상단과 체결되는 구조로 되어 있으며, 상기 감지봉과 체결되어 상기 변위 센서로부터 변위 신호를 수신하고, 상기 체적함수비 센서로부터 체적함수비 신호를 수신하며, 수신한 변위 신호와 체적함수비 신호를 이용하여 사면 상태를 판단하고, 사면 상태가 붕괴 위험이 있는 것으로 판단되면, 알람을 표출하는 위험 표출 유닛을 포함하며,
    상기 위험 표출 유닛은,
    빛을 발광시키기 위한 발광부;
    통신망을 통해 외부 기기와 통신하기 위한 통신부; 및
    상기 변위 센서로부터 변위 신호를 수신하고, 상기 체적함수비 센서로부터 체적함수비 신호를 수신하고, 수신한 변위 신호와 체적함수비 신호를 이용하여 사면 상태를 판단하고, 사면 상태가 붕괴 위험이 있는 것으로 판단되면, 상기 발광부에서 빛이 방출되도록 하고, 상기 통신부를 통해 외부 기기에 알람 메시지를 송신하도록 하는 제어부를 포함하여 이루어지고,
    yi는 변위속도, Zi는 체적함수비, te는 시간, γv는 기준 변위속도, γvwc는 기준 체적함수비,
    Figure 112019020003111-pat00013
    분석은 평균-범위 분석,
    Figure 112019020003111-pat00014
    분석은 평균-표준편차 분석, LCL은 관리하한계, UCL은 관리상한계, A0는 1분간 변위속도 평균값, B0는 변위속도-시간 관계의 Y축 절편값, C0는 1분간 체적함수비 평균값, D0는 체적함수비-시간 관계의 Y축 절편값, α, β는 체적함수비에 따른 토질별 추가 상수, n은 수집된 데이터 수라고 할 때,
    상기 제어부는 상기 변위 센서로부터 변위 데이터를 수집하여, yi에서 n<10이면,
    Figure 112019020003111-pat00015
    분석을 하고, n이 10 이상이면,
    Figure 112019020003111-pat00016
    분석을 하는 제1과정을 수행하고,
    상기 제어부는 yi가 LCL보다 크고 UCL보다 작으면, 상기 제1과정을 반복하여 수행하고, yi가 LCL보다 작거나 UCL보다 크면, 두 개의 직선의 방정식인 yi=A0·te+B0와, Zi=C0·te+D0가 성립하며, 여기서 Zi가 γvwc에 근사하지 않으면, yi=A0·te+B0의 직선 방정식이 적용되고. Zi가 γvwc에 근사하면, yi=(A0+α)·te+(B0+β)의 직선 방정식이 적용되도록 하고,
    상기 제어부는 yi=A0·te+B0의 직선 방정식에서 A0가 γv가 되면, 해당 사면의 변위 속도가 증가한 상태로서, 붕괴 위험이 있는 것으로 판단하고, 이때의 데이터를 저장하고, 알람 메시지를 송신하며,
    상기 제어부는 yi=(A0+α)·te+(B0+β)의 직선 방정식에서 A0+α가 γv가 되면, 해당 사면의 변위 속도가 증가한 상태로서, 붕괴 위험이 있는 것으로 판단하고, 이때의 데이터를 저장하고, 알람 메시지를 송신하는 것을 특징으로 하는 사면 붕괴 감지 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    둘 이상의 변위 센서가 상기 봉의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 구비되는 것을 특징으로 하는 사면 붕괴 감지 장치.
  6. 청구항 1 또는 청구항 5에 있어서,
    지중 체적함수비를 측정하기 위한 체적함수비 센서 대신에 지중 간극수압을 측정하기 위한 간극수압계가 구비되어, 상기 변위 신호와 상기 간극수압에 대한 신호를 이용하여 사면 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 사면 붕괴 감지 장치.
  7. 사면에 설치되어 사면 붕괴를 감지하기 위한 장치로서, 지중 변위와 지중 체적함수비를 계측하고, 계측 값을 이용하여 사면 상태를 판단하고, 사면 상태가 붕괴 위험이 있는 것으로 판단되면, 알람을 표출하고, 통신망을 통해 알람 메시지를 외부 기기에 송출하는 사면 붕괴 감지 장치;
    통신망을 통해 상기 사면 붕괴 감지 장치로부터 계측 값을 수신하고, 수신한 계측 값을 이용하여 해당 사면 상태를 모니터링하고, 모니터링 정보를 단말에 제공하는 모니터링 서버; 및
    통신망을 통해 상기 사면 붕괴 감지 장치로부터 계측 값을 수신하고, 알람 메시지를 수신하며, 상기 모니터링 서버로부터 모니터링 정보를 제공받는 단말을 포함하며,
    상기 사면 붕괴 감지 장치는,
    봉 형태이고, 하단부가 스크류 형태로 형성되어 사면의 지중에 인입되고, 봉의 일부에 지중 변위를 감지하기 위한 하나 이상의 변위 센서가 구비되고, 봉의 일부에 지중 체적함수비를 측정하기 위한 체적함수비 센서가 구비되는 감지봉; 및
    상기 감지봉이 지중에 인입된 후, 지표면에 돌출되는 상기 감지봉의 상단과 체결되는 구조로 되어 있으며, 상기 감지봉과 체결되어 상기 변위 센서로부터 변위 신호를 수신하고, 상기 체적함수비 센서로부터 체적함수비 신호를 수신하며, 수신한 변위 신호와 체적함수비 신호를 이용하여 사면 상태를 판단하고, 사면 상태가 붕괴 위험이 있는 것으로 판단되면, 알람을 표출하는 위험 표출 유닛을 포함하고,
    상기 위험 표출 유닛은,
    빛을 발광시키기 위한 발광부;
    통신망을 통해 외부 기기와 통신하기 위한 통신부; 및
    상기 변위 센서로부터 변위 신호를 수신하고, 상기 체적함수비 센서로부터 체적함수비 신호를 수신하고, 수신한 변위 신호와 체적함수비 신호를 이용하여 사면 상태를 판단하고, 사면 상태가 붕괴 위험이 있는 것으로 판단되면, 상기 발광부에서 빛이 방출되도록 하고, 상기 통신부를 통해 외부 기기에 알람 메시지를 송신하도록 하는 제어부를 포함하여 이루어지고,
    yi는 변위속도, Zi는 체적함수비, te는 시간, γv는 기준 변위속도, γvwc는 기준 체적함수비,
    Figure 112019502714621-pat00017
    분석은 평균-범위 분석,
    Figure 112019502714621-pat00018
    분석은 평균-표준편차 분석, LCL은 관리하한계, UCL은 관리상한계, A0는 1분간 변위속도 평균값, B0는 변위속도-시간 관계의 Y축 절편값, C0는 1분간 체적함수비 평균값, D0는 체적함수비-시간 관계의 Y축 절편값, α, β는 체적함수비에 따른 토질별 추가 상수, n은 수집된 데이터 수라고 할 때,
    상기 제어부는 상기 변위 센서로부터 변위 데이터를 수집하여, yi에서 n<10이면,
    Figure 112019502714621-pat00019
    분석을 하고, n이 10 이상이면,
    Figure 112019502714621-pat00020
    분석을 하는 제1과정을 수행하고,
    상기 제어부는 yi가 LCL보다 크고 UCL보다 작으면, 상기 제1과정을 반복하여 수행하고, yi가 LCL보다 작거나 UCL보다 크면, 두 개의 직선의 방정식인 yi=A0·te+B0와, Zi=C0·te+D0가 성립하며, 여기서 Zi가 γvwc에 근사하지 않으면, yi=A0·te+B0의 직선 방정식이 적용되고. Zi가 γvwc에 근사하면, yi=(A0+α)·te+(B0+β)의 직선 방정식이 적용되도록 하고,
    상기 제어부는 yi=A0·te+B0의 직선 방정식에서 A0가 γv가 되면, 해당 사면의 변위 속도가 증가한 상태로서, 붕괴 위험이 있는 것으로 판단하고, 이때의 데이터를 저장하고, 알람 메시지를 송신하며,
    상기 제어부는 yi=(A0+α)·te+(B0+β)의 직선 방정식에서 A0+α가 γv가 되면, 해당 사면의 변위 속도가 증가한 상태로서, 붕괴 위험이 있는 것으로 판단하고, 이때의 데이터를 저장하고, 알람 메시지를 송신하는 것을 특징으로 하는 사면 붕괴 모니터링 시스템.
  8. 삭제
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  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 청구항 7에 있어서,
    둘 이상의 변위 센서가 상기 봉의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 구비되는 것을 특징으로 하는 사면 붕괴 모니터링 시스템.
  13. 청구항 7 또는 청구항 12에 있어서,
    지중 체적함수비를 측정하기 위한 체적함수비 센서 대신에 지중 간극수압을 측정하기 위한 간극수압계가 구비되어, 상기 변위 신호와 상기 간극수압에 대한 신호를 이용하여 사면 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 사면 붕괴 모니터링 시스템.
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