KR102002728B1 - 압전케이블을 적용한 교통안전시설물, IoT와 압전케이블을 이용한 교통안전시설물의 스마트 관리시스템 및 관리방법 - Google Patents

압전케이블을 적용한 교통안전시설물, IoT와 압전케이블을 이용한 교통안전시설물의 스마트 관리시스템 및 관리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 압전케이블을 적용한 교통안전시설물, IoT와 압전케이블을 이용한 교통안전시설물의 관리시스템 및 관리방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는 도로의 교통안전시설물의 일측에 구비되며, 납작한 형태의 박판 형태을 갖고 컨덕터를 형성하는 전도체와, 상기 전도체의 외면에 구비되는 피에조필름층과, 상기 피에조필름의 외면에 길이방향을 따라 금속을 절곡하여 상기 피에조필름층을 감싸는 형태로 제작되는 그라운드층을 포함하여, 상기 교통안전시설물에 가해지는 압력 크기에 따른 전기신호를 발생하는 압전케이블; 상기 교통안전시설물의 기둥일측에 설치되어 상기 교통안전시설물의 기울기 변화를 측정하는 경사센서; 상기 압전케이블에서 측정된 전기신호와 상기 경사센서에서 측정된 기울기 데이터를 기반으로 상기 교통안전시설물의 전도 여부, 파손정도를 판단하여 판단데이터를 생성하는 분석수단; 및 판단데이터를 상기 사용자단말기로 전송하도록 구성되는 통신모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT와 압전케이블을 이용한 교통안전시설물의 관리시스템에 관한 것이다.

Description

압전케이블을 적용한 교통안전시설물, IoT와 압전케이블을 이용한 교통안전시설물의 스마트 관리시스템 및 관리방법{Smart Facility Management System using IoT and Piezocable}
본 발명은 압전케이블을 적용한 교통안전시설물, IoT와 압전케이블을 이용한 교통안전시설물의 스마트 관리시스템 및 관리방법에 대한 것이다.
도로의 교통안전시설물인 충돌방호시설, 가드레일, 가드펜스, 중앙분리대 등은 넓은 지역에 걸쳐서 설치되어 있다. 도 1a은 도로에 설치된 교통안전시설물 중 하나인 가이레일을 도시한 것이고, 도 1b는 충돌방호시설물 사진을 도시한 것이다. 이러한 도로의 교통안전시설물은 소수의 관리자에 의해서 파손 여부 등이 관리되고 있다.
이런 관계로 차량이 해당 교통안전시설물을 추돌하여 파손되어도 관리자는 한 동안 알 수 없고, 시설물 상태에 관한 제보, 신고가 있는 경우 관리자가 현장 방문을 통하여 시설물 파손여부가 확인된다.
이와 같은 경우, 최초 차량에 의한 추돌이후 상당 시간이 경과하여 원인자를 찾는 것 또한 쉽지 않아 결국 관리청의 재원으로 해당 시설물에 대한 보수를 진행하게 된다. 앞서 언급한 바와 같이, 교통안전시설물이 넓고 방대한 지역에 설치되어 있는 관계로 시설물에 차량이 추돌했을 때, 실시간으로 추돌여부를 확인할 수 없다는 문제점과, 추돌로 인한 파손정도를 가늠할 수 없다는 문제점을 갖고 있다.
한국 등록특허 제1112625호 한국 등록특허 제1686772호
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 사고 다발지역에 설치되어 있는 교통안전시설에 압력, 충격이 가해지면 압력의 크기에 비례하여 전기신호를 발생시키는 압전케이블을 교통안전시설물에 길이방향을 따라 설치하거나 모든 방향의 충격을 감지 할 수 있도록 둘러서 설치할 수 있다. 또한, 기울기를 실시간으로 측정하는 경사센서를 시설물을 지지하는 기둥 일측에 설치하여, 차량충격, 시설물의 형상을 변화시킬 만큼의 외력이 가해지는 경우, 발생되는 전기신호와 경사센서에서의 측정값을 트리거 신호로 하여 파손여부, 파손정도를 시설물 관리자의 사용자 단말기에 문자 또는 기타 사전 고안된 메시지로 전송하여 해당 시설물의 이상여부를 신속하게 직접 확인, 관리할 수 있는 압전케이블을 적용한 교통안전시설물, IoT와 압전케이블을 이용한 교통안전시설물의 관리시스템 및 관리방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 교통안전시설물에 훼손을 가하는 차량 추돌, 기타원인에 의한 시설물 망실이 발생하는 시점에 시설물 관리자에게 해당사실을 고지하고 현장방문이 가능케함으로써 시설물 관리에 효율성을 높일 수 있고 망실된 시설물로 인하여 2차 사고의 발생을 사전에 막을 수 있고, 시설물을 훼손한 원인자를 조기에 확인하여 피해에 대한 원상복구를 요구할 수 있는 압전케이블을 적용한 교통안전시설물, IoT와 압전케이블을 이용한 교통안전시설물의 관리시스템 및 관리방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 제1목적은, 충격여부, 파손여부 측정이 가능한 교통안전시설물에 있어서, 도로의 교통안전시설물의 일측에 구비되며, 납작한 형태의 박판 형태을 갖고 컨덕터를 형성하는 전도체와, 상기 전도체의 외면에 구비되는 피에조필름층과, 상기 피에조필름의 외면에 길이방향을 따라 금속을 절곡하여 상기 피에조필름층을 감싸는 형태로 제작되는 그라운드층을 포함하여, 상기 교통안전시설물에 가해지는 압력 크기에 따른 전기신호를 발생하는 압전케이블;을 포함하는 것을 특징으로 하는 압전케이블을 적용한 교통안전시설물로서 달성될 수 있다.
그리고 상기 압전케이블은 교통안전시설물의 몸체의 길이방향을 또는 시설물을 두르는 형태로 설치되며, 상기 교통안전시설물의 기둥일측에 설치되어 상기 교통안전시설물의 기울기 변화를 측정하는 경사센서를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 압전케이블은, 피에조 필름은 상기 전도체를 봉투형태로 씌우거나, 상기 전도체의 상부, 하부 각각에 위치되거나, 또는 길이방향으로 권취되며, 상기 그라운드층은 메쉬형태로 편조되면서 상기 피에조 필름 층을 감싸거나, 상부와 하부 각각 금속이 연속적으로 설치되고, 상기 피에조 필름층 외면에 코팅되거나, 상기 피에조 필름층과 상기 그라운드층 사이에 충진되는 전도성 물질을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 피에조 필름 층을 ㄷ자 형태의 제1그라운드층 가운데에 위치시키고 이를 감싸는 레일 형태의 금속인 제2그라운드층에 끼우는 형태로 감싸는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 그라운드층은 상기 피에조 필름층의 하면에 위치되는 하면부와, 상기 하면부의 일측 선분 상에 서로 특정간격 이격되어 구비되는 제1덮개부와, 상기 하면부의 타측 선분 상에 상기 제1덮개부의 사이 공간에 대응된 위치에 서로 특정간격 이격되어 구비되는 제2덮개부를 포함하고, 상기 하면부를 상기 피에조 필름층 하면에 위치시킨 후, 상기 제1덮개부와 상기 제2덮개부를 절곡시켜 상기 피에조 필름층 상면에 압착되는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 상기 경사센서는, 틸트센서, 자이로센서, 마그네틱 센서 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2목적은 교통안전시설물의 관리시스템에 있어서, 앞서 언급한 제 1목적에 따른 압전케이블을 적용한 교통안전시설물; 상기 압전케이블에서 발생되는 전기신호와 경사센서에서 측정된 기울기 데이터를 설정된 사용자 단말기로 전송하는 통신모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT와 압전케이블을 이용한 교통안전시설물의 스마트 관리시스템으로서 달성될 수 있다.
그리고 상기 압전케이블에서 측정된 전기신호와 상기 경사센서에서 측정된 기울기 데이터를 기반으로 상기 교통안전시설물의 전도 여부, 파손정도를 판단하여 판단데이터를 생성하는 분석수단을 더 포함하며, 상기 분석수단은 상기 사용자단말기 내에 구비되거나, 또는 교통안전시설물에 구비되어 상기 통신모듈을 통해 판단데이터를 상기 사용자단말기로 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제3목적은 교통안전시설물의 관리시스템에 있어서, 앞서 언급한 제 1목적에 따른 압전케이블을 적용한 교통안전시설물; 상기 압전케이블에서 발생되는 전기신호와 경사센서에서 측정된 기울기 데이터를 설정된 관리서버로 전송하는 통신모듈;을 포함하고, 상기 관리서버는 복수의 교통안전시설물 각각에 대한 상기 전기신호와 기울기데이터를 수신받고 분석수단을 통해 압전케이블에서 측정된 전기신호와 상기 경사센서에서 측정된 기울기 데이터를 기반으로 상기 교통안전시설물의 전도 여부, 파손정도를 판단하고, 판단데이터를 전송부를 통해 설정된 사용자 단말기에 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 IoT와 압전케이블을 이용한 교통안전시설물의 스마트 관리시스템으로서 달성될 수 있다.
그리고 상기 관리서버는, 복수의 상기 교통안전시설물을 모니터링하는 모니터링부와, 압전케이블에서 측정된 전기신호와 상기 경사센서에서 측정된 기울기 데이터를 기반으로 상기 교통안전시설물의 전도 여부, 파손정도를 단계별로 구분하여 판단데이터를 생성하는 분석수단과, 상기 교통안전시설물 별로 상기 전기신호와 상기 기울기데이터 및 판단데이터를 저장하는 데이터 베이스와, 상기 판단데이터를 사용자 단말기에 전송하는 전송부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제4목적은 앞서 언급한 제2목적에 따른 스마트 관리시스템을 통한 교통안전시설물의 관리방법에 있어서, 납작한 형태의 박판 형태을 갖고 컨덕터를 형성하는 전도체와, 상기 전도체의 외면에 구비되는 피에조필름층과, 상기 피에조필름의 외면에 길이방향을 따라 금속을 절곡하여 상기 피에조필름층을 감싸는 형태로 제작되는 그라운드층을 포함하여, 상기 교통안전시설물에 가해지는 압력 크기에 따른 전기신호를 발생하는 압전케이블을 도로의 교통안전시설물의 일측에 설치하는 단계; 상기 압전케이블이 실시간으로 충격 크기에 비례하는 전기신호를 발생시키는 단계; 분석수단이 상기 전기신호를 기반으로 교통안전시설물의 전도여부, 파손정도를 판단하는 단계; 및 통신모듈이 판단데이터를 설정된 사용자 단말기로 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT와 압전케이블을 이용한 교통안전시설물의 관리방법으로서 달성될 수 있다.
그리고 상기 설치하는 단계에서, 상기 압전케이블은 교통안전시설물의 몸체의 길이방향을 따라 설치되며, 상기 교통안전시설물의 기둥일측에 상기 교통안전시설물의 기울기 변화를 측정하는 경사센서를 설치하는 단계를 더 포함하고, 상기 분석수단은 전기신호와 상기 경사센서의 기울기데이터를 기반으로 교통안전시설물의 전도여부, 파손정도를 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제5목적은 앞서 언급한 제3목적에 따른 스마트 관리시스템을 통한 교통안전시설물의 관리방법에 있어서, 납작한 형태의 박판 형태을 갖고 컨덕터를 형성하는 전도체와, 상기 전도체의 외면에 구비되는 피에조필름층과, 상기 피에조필름의 외면에 길이방향을 따라 금속을 절곡하여 상기 피에조필름층을 감싸는 형태로 제작되는 그라운드층을 포함하여, 상기 교통안전시설물에 가해지는 압력 크기에 따른 전기신호를 발생하는 압전케이블을 도로의 교통안전시설물의 몸체의 길이방향을 따라 설치하고, 교통안전시설물의 기둥일측에 상기 교통안전시설물의 기울기 변화를 측정하는 경사센서를 설치하는 단계; 상기 압전케이블이 실시간으로 충격 크기에 비례하는 전기신호를 발생시키고, 상기 경사센서는 기울기데이터를 발생시키는 단계; 통신모듈이 상기 전기신호와 상기 기울기데이터를 관리서버로 전송하는 단계; 관리서버의 분석수단이 상기 전기신호와 상기 기울기 데이터를 기반으로 교통안전시설물의 전도여부, 파손정도를 판단, 모니터링하는 단계; 및 관리서버가 판단데이터를 설정된 사용자 단말기로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT와 압전케이블을 이용한 교통안전시설물의 관리방법으로서 달성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 IoT와 압전케이블을 이용한 교통안전시설물의 관리시스템 및 관리방법에 따르면, 사고 다발지역에 설치되어 있는 교통안전시설에 압력, 충격이 가해지면 압력의 크기에 비례하여 전기신호를 발생시키는 압전케이블을 교통안전시설물에 길이방향을 따라 설치하거나 모든 방향의 충격을 감지 할 수 있도록 둘러서 설치할 수 있다. 또한, 기울기를 실시간으로 측정하는 경사센서를 시설물을 지지하는 기둥 일측에 설치하여, 차량충격, 시설물의 형상을 변화시킬 만큼의 외력이 가해지는 경우, 발생되는 전기신호와 경사센서에서의 측정값을 트리거 신호로 하여 파손여부, 파손정도를 시설물 관리자의 사용자 단말기에 문자 또는 기타 사전 고안된 메시지로 전송하여 해당 시설물의 이상여부를 신속하게 직접 확인, 관리할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 IoT와 압전케이블을 이용한 교통안전시설물의 관리시스템 및 관리방법에 따르면, 교통안전시설물에 훼손을 가하는 차량 추돌, 기타원인에 의한 시설물 망실이 발생하는 시점에 시설물 관리자에게 해당사실을 고지하고 현장방문이 가능케함으로써 시설물 관리에 효율성을 높일 수 있고 망실된 시설물로 인하여 2차 사고의 발생을 사전에 막을 수 있고, 시설물을 훼손한 원인자를 조기에 확인하여 피해에 대한 원상복구를 요구할 수 있는 장점을 갖는다.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1a은 도로에 설치된 교통안전시설물 중 하나인 가이레일,
도 1b는 충돌방호시설물 사진,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 압전케이블을 적용한 교통안전시설물의 정면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 압전케이블의 제조방법의 흐름도,
도 4a, 도 4b, 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 전도체의 단면도,
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 전도체에 제1피에조필름이 권취된 상태의 평면도,
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 전도체에 제1피에조필름이 권취된 상태의 단면도,
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 전도체에 제1,제2피에조필름이 권취된 상태의 평면도,
도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 전도체에 제1,제2피에조필름이 권취된 상태의 단면도,
도 7a, 도 7b, 도 7c도 7d는 본 발명의 실시예에 따라 금속판을 절곡시켜 그라운드층을 형성하는 과정을 나타낸 단면도,
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 하면부와 제1덮개부, 제2덮개부를 갖는 그라운드층의 평면도,
도 9a는 본 발명의 실시예에 따라 제1덮개부와 제2덮개부를 절곡하여 피에조필름 외면으로 그라운드 층을 형성한 단면도,
도 9b는 도 9a의 평면도,
도 10은 본 발명의 실시예에 따라 그라운드층 외면으로 피복층을 형성한 압전케이블의 단면도,
도 11은 본 발명의 실시예에 따라 그라운드 층을 형성할 금속 메쉬,
도 12는 본 발명의 제1실시예에 따른 IoT와 압전케이블을 이용한 교통안전시설물의 관리시스템의 블록도,
도 13은 본 발명의 제2실시예에 따른 IoT와 압전케이블을 이용한 교통안전시설물의 관리시스템의 블록도를 도시한 것이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 IoT와 압전케이블을 이용한 교통안전시설물의 관리시스템(100)의 구성 및 기능에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 압전케이블을 적용한 교통안전시설물(1)의 정면도를 도시한 것이다.
교통안전시설물(1)은 충돌방호시설, 가드레일, 가드펜스, 중앙분리대 등으로서 도로 부근에 설치되어 안전을 관리하기 위한 모든 시설물을 포함하는 개념이다. 본 발명의 실시예에 따른 압전케이블(10)은 도로의 교통안전시설물(1)의 길이방향을 따라 설치되며, 납작한 형태의 박판 형태을 갖고 컨덕터를 형성하는 전도체와, 전도체의 외면에 구비되는 피에조필름층과, 피에조필름의 외면에 길이방향을 따라 금속을 절곡하여 상기 피에조필름층을 감싸는 형태로 제작되는 그라운드층을 포함하여, 교통안전시설물(1)에 가해지는 압력 크기에 따른 전기신호를 발생하게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 경사센서(50)는 교통안전시설물(1)을 지지하는 기둥일측에 설치되어 교통안전시설물(1)의 기울기 변화를 측정하게 된다. 또한, 이러한 압전케이블(10)과 경사센서(50)의 보호를 위해 접히는 스테인레스 재질의 주름관을 활용할 수 있다.
압전케이블(10)에서 측정된 전기신호와 상기 경사센서(50)에서 측정된 기울기 데이터를 기반으로 교통안전시설물(1)의 전도 여부, 파손정도를 판단하게 된다. 즉, 전기신호 및/또는 기울기데이터가 설정된 임계값을 초과하는 경우 파손이라고 판정하게 되고, 전기신호의 크기와 기울기데이터를 기반으로 파손정도를 파악하며 파손정도를 단계별로 판정할 수 있도록 구성될 수 있다.
그리고 통신모듈(60)을 통해 이러한 판단데이터를 설정된 사용자 단말기(2)에 전송하도록 하여 관리자는 사용자 단말기(2)를 통해 실시간으로 교통안전시설물(1)의 파손여부, 파손정도, 전도여부 등을 확인, 파악하여 신속하게 대응할 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 압전케이블(10)의 구체적인 구성 및 제조방법에 대해 설명하도록 한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 압전케이블(10)의 제조방법의 흐름도를 도시한 것이다.
먼저, 납작한 형태의 단면을 갖고 컨덕터를 형성하는 전도체(11)를 길이방향으로 공급하게 된다(S10). 도 4a, 도 4b, 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 전도체(11)의 단면도를 도시한 것이다. 도 4a, 도 4b, 도 4c에 도시된 바와 같이, 전도체(11)의 단면은 직사각형, 타원형 또는 아치형으로 구성될 수 있음을 알 수 있다.
그리고 전도체(11)의 외면에 피에조필름층(20)을 형성시키게 된다(S20). 도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 전도체(11)에 제1피에조필름(21)이 권취된 상태의 평면도를 도시한 것이고, 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 전도체(11)에 제1피에조필름(21)이 권취된 상태의 단면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 전도체(11)에 제1,제2피에조필름(21,22)이 권취된 상태의 평면도를 도시한 것이고, 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 전도체(11)에 제1,제2피에조필름(21,22)이 권취된 상태의 단면도를 도시한 것이다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 피에조 필름은 전도체(11)의 길이방향을 따라 나선형으로 감을 수 있다. 또한, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 전도체(11)를 제1 피에조필름(21)으로 나선 형태로 감아 둘러싸고, 제1 피에조필름(21) 상에 길이방향의 축을 기준으로 제1 피에조필름(21)과 대칭인 방향으로 제2 피에조필름(22)을 감아 구성될 수 있다.
즉, 전기신호를 전달하는 전도체(11)의 표면에 감기는 제1 피에조필름(21)은 불화비닐리덴수지(PVDF)의 필름을 고전압으로 분극 처리한 고분자강유전체로서, 가해지는 압력에 따라 전류를 발생한다.
한편, 제1 피에조필름(21)은 일부가 중첩되도록 감기는데, 그 결과 전도체(11)의 표면에는 다층구조의 피에조 필름층(20)이 형성될 수 있게 된다. 그로 인해 압전효과에 의해 발생하는 전류가 전도체(11) 및 제1 피에조필름(21)을 통해 안정적으로 흐를 수 있게 된다.
전도체(11) 표면에 제1 피에조필름(21)을 감은 다음, 그 위에 다시 제2 피에조필름(22)을 감을 수 있다. 이 경우 제2 피에조필름(22)은 전도체(11)의 길이방향의 축을 기준으로 제1 피에조필름(21)과 대칭인 방향으로 감길 수 있는데, 이렇게 이중으로 피에조필름을 감게 되면, 본 실시예에 따른 압전케이블(10)이 교통안전시서물에 설치되는 과정에서 외력에 의해 피에조필름이 일방향으로 밀리는 현상이 발생하더라도 전도체(11) 표면에 빈틈 없이 피에조필름이 감기도록 할 수 있어 압전케이블(10)의 신뢰도를 확보할 수 있게 된다. 제2 피에조필름(22) 역시 제1 피에조필름(21)의 경우와 마찬가지로 일부가 중첩되도록 감길 수 있음은 물론이다.
그리고 피에조필름층(20)의 외면에 길이방향을 따라 그라운드층(30)을 형성시키게 된다(S30). 그리고, 피에조 필름층(20)에 금속판을 위치시키고 양단을 절곡시켜 피에조필름층(20) 상면에 압착시켜 그라운드층을 형성시킬 수도 있다.
그리고 도 7a, 도 7b, 도 7c, 도 7d는 본 발명의 실시예에 따라 금속판을 절곡시켜 그라운드층(30)을 형성하는 과정을 나타낸 단면도를 도시한 것이다. 금속판을 절곡시켜 피에조 필름층(20)을 감싸도록 구성함으로써 시공성과 압착성을 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 도 7b에 도시된 바와 같이, 양단을 절곡시킨 후, 압착용 장치를 통해 압착용 부재를 걸림턱이 구비된 위치까지 이동시켜 그라운드층(30)을 형성시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 하면부(31)와 제1덮개부(32), 제2덮개부(33)를 갖는 그라운드층(30)의 평면도를 도시한 것이다. 그리고 도 9a는 본 발명의 실시예에 따라 제1덮개부(32)와 제2덮개부(33)를 절곡하여 피에조필름층(20) 외면으로 그라운드 층을 형성한 단면도를 도시한 것이고, 도 9b는 도 9a의 평면도를 도시한 것이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 피에조 필름층(20)의 하면에 위치되는 하면부(31)와, 하면부(31)의 일측 선분 상에 서로 특정간격 이격되어 구비되는 제1덮개부(32)와, 하면부(31)의 타측 선분 상에 제1덮개부(32)의 사이 공간에 대응된 위치에 서로 특정간격 이격되어 구비되는 제2덮개부(33)를 포함하는 형태의 그라운드층(30)을 적용할 수 있다.
즉 이러한 형태의 그라운드층(30)의 하면부(31)를 피에조 필름층(20) 하면에 위치시킨 후, 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 제1덮개부(32)와 제2덮개부(33)를 절곡시켜 피에조 필름층(20) 상면에 압착하여 그라운드 층을 형성시킬 수 있다.
마지막으로, 그라운드층(30) 외면에 방수와 보호를 위해 PVC 등으로 구성될 수 있는 피복층(14)을 형성시키게 된다(S40). 도 10은 본 발명의 실시예에 따라 그라운드층(30) 외면으로 피복층(14)을 형성한 압전케이블(10)의 단면도를 도시한 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 타원형태의 금속튜브를 사용하지 않고 압착시키는 공정없이 금속매쉬를 편조하면서 피에조필름층(20)의 외면으로 그라운드층(30)을 형성시킬 수 있다. 도 11은 본 발명의 실시예에 따라 그라운드층(30)을 형성할 금속 메쉬를 도시한 것이다.
도 12는 본 발명의 제1실시예에 따른 IoT와 압전케이블을 이용한 교통안전시설물의 관리시스템(100)의 블록도를 도시한 것이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 제1실시예에 따른 IoT와 압전케이블을 이용한 교통안전시설물의 관리시스템(100)은 교통안전시설물(1)의 길이방향을 따라 설치되는 압전케이블(10)과, 교통안전시설물(1)을 지지하기 위한 지지기둥에 설치되는 경사센서(50)를 포함하며, 압전케이블(10)에서 측정된 전기신호와 상기 경사센서(50)에서 측정된 기울기 데이터를 기반으로 상기 교통안전시설물(1)의 전도 여부, 파손정도를 판단하여 판단데이터를 생성하는 분석수단(70)과, 이러한 판단데이터를 관리자의 사용자 단말기(2)에 전송하는 통신모듈(60)을 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 분석수단(70)은 전기신호 및/또는 기울기데이터가 설정된 임계값을 초과하는 경우 파손이 되었다고 판단하여 이러한 판단데이터를 사용자 단말기(2)에 전송하여 관리자가 확인할 수 있도록 하고, 뿐만 아니라 전기신호의 크기, 기울기 정도를 기준으로 파손 상태를 단계별로 판단하여 파손정도에 대한 정보를 함께 전송할 수 있다.
이러한 분석수단(70)은 교통안전시설물(1)에 설치되어 판단 후, 판단데이터를 사용자 단말기(2)에 전송하도록 구성될 수도 있고, 사용자단말기(2) 내에 다운로드된 프로그램을 통해 실행될 수도 있다. 즉, 사용자단말기(2)를 통해 실시간으로 전기신호와 기울기데이터가 전송되도록 할 수 있고, 사용자단말기(2) 내의 어플리케이션을 실행하여 현재 교통안전시설물(1) 상태를 실시간으로 모니터링 할 수 있고, 전기신호 및/또는 기울기데이터가 설정된 임계값을 초과하는 경우 파손여부를 즉시 확인할 수 있으며, 뿐만 아니라 전기신호의 크기, 기울기 정도를 기준으로 파손 상태를 단계별로 실시간으로 파악할 수 있도록 구성될 수 있다.
도 13은 본 발명의 제2실시예에 따른 IoT와 압전케이블을 이용한 교통안전시설물의 관리시스템(100)의 블록도를 도시한 것이다. 본 발명의 제2실시예에 따르면, 통신모듈(60)은 전기신호와 기울기데이터를 관리서버(110)에 전송하도록 구성될 수 있다.
관리서버(110)는 복수의 교통안전시설물(1) 각각에 대한 전기신호와 기울기데이터를 모니터링 부를 통해 수신받아 복수의 교통안전시설물(1)을 모니터링할 수 있다.
그리고 분석수단(70)을 통해 각각의 교통안전시설물(1)의 압전케이블(10)에서 측정된 전기신호와 경사센서(50)에서 측정된 기울기 데이터를 기반으로 해당 교통안전시설물(1)의 전도 여부, 파손정도를 판단할 수 있다. 그리고 파손이 되었다고 판단되면 판단데이터를 전송부(112)를 통해 설정된 사용자 단말기(2)에 전송하도록 구성될 수 있다.
즉 관리서버(110)는 복수의 상기 교통안전시설물(1)을 모니터링하는 모니터링부(111)와, 압전케이블(10)에서 측정된 전기신호와 경사센서(50)에서 측정된 기울기 데이터를 기반으로 교통안전시설물(1)의 전도 여부, 파손정도를 단계별로 구분하여 판단데이터를 생성하는 분석수단(70)과, 교통안전시설물(1) 별로 상기 전기신호와 상기 기울기데이터 및 판단데이터를 저장하는 데이터 베이스(113)와, 판단데이터를 사용자 단말기(2)에 전송하는 전송부(112)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
1:교통안전시설물
2:사용자단말기
10:압전케이블
11:전도체
14:피복층
20:피에조필름층
21:제1피에조필름
22:제2피에조필름
30:그라운드층
31:하면부
32:제1덮개부
33:제2덮개부
40:전도성물질
50:경사센서
60:통신모듈
70:분석수단
100:IoT와 압전케이블을 이용한 교통안전시설물의 관리시스템
110:관리서버
111:모니터링부
112:전송부
113:데이터베이스

Claims (13)

  1. 충격여부, 파손여부 측정이 가능한 교통안전시설물에 있어서,
    도로의 교통안전시설물의 몸체의 길이방향 둘레를 따라 설치되며, 납작한 형태의 박판 형태을 갖고 컨덕터를 형성하는 전도체와, 상기 전도체의 외면에 구비되는 피에조필름층과, 상기 피에조필름층의 외면에 길이방향을 따라 금속을 절곡하여 상기 피에조필름층을 감싸는 형태로 제작되는 그라운드층을 포함하여, 상기 교통안전시설물에 가해지는 압력 크기에 따른 전기신호를 발생하는 압전케이블; 및
    상기 교통안전시설물의 기둥일측에 설치되어 상기 교통안전시설물의 기울기 변화를 측정하는 경사센서;를 포함하고,
    상기 압전케이블은,
    상기 피에조 필름층은 상기 전도체를 봉투형태로 씌우거나 또는 길이방향으로 권취되며, 상기 그라운드층은 메쉬형태로 편조되면서 상기 피에조 필름층을 감싸고, 상기 피에조 필름층 외면에 코팅되거나 상기 피에조 필름층과 상기 그라운드층 사이에 충진되는 전도성 물질을 포함하고,
    상기 그라운드층은 상기 피에조 필름층의 하면에 위치되는 하면부와, 상기 하면부의 일측 선분 상에 서로 특정간격 이격되어 구비되는 제1덮개부와, 상기 하면부의 타측 선분 상에 상기 제1덮개부의 사이 공간에 대응된 위치에 서로 특정간격 이격되어 구비되는 제2덮개부를 포함하고, 상기 하면부를 상기 피에조 필름층 하면에 위치시킨 후, 상기 제1덮개부와 상기 제2덮개부를 절곡시켜 상기 피에조 필름층 상면에 압착되는 것을 특징으로 하는 압전케이블을 적용한 교통안전시설물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 경사센서는, 틸트센서, 자이로센서, 마그네틱 센서 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전케이블을 적용한 교통안전시설물.
  7. 교통안전시설물의 관리시스템에 있어서,
    제 1항 또는 제6항에 따른 압전케이블을 적용한 교통안전시설물;
    상기 압전케이블에서 발생되는 전기신호와 경사센서에서 측정된 기울기 데이터를 설정된 사용자 단말기로 전송하는 통신모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT와 압전케이블을 이용한 교통안전시설물의 스마트 관리시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 압전케이블에서 측정된 전기신호와 상기 경사센서에서 측정된 기울기 데이터를 기반으로 상기 교통안전시설물의 전도 여부, 파손정도를 판단하여 판단데이터를 생성하는 분석수단을 더 포함하며,
    상기 분석수단은 상기 사용자단말기 내에 구비되거나, 또는 교통안전시설물에 구비되어 상기 통신모듈을 통해 판단데이터를 상기 사용자단말기로 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 IoT와 압전케이블을 이용한 교통안전시설물의 스마트 관리시스템.
  9. 교통안전시설물의 관리시스템에 있어서,
    제 1항 또는 제6항에 따른 압전케이블을 적용한 교통안전시설물;
    상기 압전케이블에서 발생되는 전기신호와 경사센서에서 측정된 기울기 데이터를 설정된 관리서버로 전송하는 통신모듈;을 포함하고,
    상기 관리서버는 복수의 교통안전시설물 각각에 대한 상기 전기신호와 기울기데이터를 수신받고 분석수단을 통해 압전케이블에서 측정된 전기신호와 상기 경사센서에서 측정된 기울기 데이터를 기반으로 상기 교통안전시설물의 전도 여부, 파손정도를 판단하고, 판단데이터를 전송부를 통해 설정된 사용자 단말기에 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 IoT와 압전케이블을 이용한 교통안전시설물의 스마트 관리시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 관리서버는,
    복수의 상기 교통안전시설물을 모니터링하는 모니터링부와, 압전케이블에서 측정된 전기신호와 상기 경사센서에서 측정된 기울기 데이터를 기반으로 상기 교통안전시설물의 전도 여부, 파손정도를 단계별로 구분하여 판단데이터를 생성하는 분석수단과, 상기 교통안전시설물 별로 상기 전기신호와 상기 기울기데이터 및 판단데이터를 저장하는 데이터 베이스와, 상기 판단데이터를 사용자 단말기에 전송하는 전송부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 IoT와 압전케이블을 이용한 교통안전시설물의 스마트 관리시스템.
  11. 제 7항에 따른 IoT와 압전케이블을 이용한 교통안전시설물의 스마트 관리시스템을 통한, 교통안전시설물의 관리방법에 있어서,
    납작한 형태의 박판 형태을 갖고 컨덕터를 형성하는 전도체와, 상기 전도체의 외면에 구비되는 피에조필름층과, 상기 피에조필름의 외면에 길이방향을 따라 금속을 절곡하여 상기 피에조필름층을 감싸는 형태로 제작되는 그라운드층을 포함하여, 상기 교통안전시설물에 가해지는 압력 크기에 따른 전기신호를 발생하는 압전케이블을 도로의 교통안전시설물의 일측에 설치하는 단계;
    상기 압전케이블이 실시간으로 충격 크기에 비례하는 전기신호를 발생시키는 단계;
    분석수단이 상기 전기신호를 기반으로 교통안전시설물의 전도여부, 파손정도를 판단하는 단계; 및
    통신모듈이 판단데이터를 설정된 사용자 단말기로 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT와 압전케이블을 이용한 교통안전시설물의 관리방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 설치하는 단계에서, 상기 압전케이블은 교통안전시설물의 몸체의 길이방향을 따라 설치되며, 상기 교통안전시설물의 기둥일측에 상기 교통안전시설물의 기울기 변화를 측정하는 경사센서를 설치하는 단계를 더 포함하고,
    상기 분석수단은 전기신호와 상기 경사센서의 기울기데이터를 기반으로 교통안전시설물의 전도여부, 파손정도를 판단하는 것을 특징으로 하는 IoT와 압전케이블을 이용한 교통안전시설물의 관리방법.
  13. 제 9항에 따른 IoT와 압전케이블을 이용한 교통안전시설물의 스마트 관리시스템을 통한, 교통안전시설물의 관리방법에 있어서,
    납작한 형태의 박판 형태을 갖고 컨덕터를 형성하는 전도체와, 상기 전도체의 외면에 구비되는 피에조필름층과, 상기 피에조필름의 외면에 길이방향을 따라 금속을 절곡하여 상기 피에조필름층을 감싸는 형태로 제작되는 그라운드층을 포함하여, 상기 교통안전시설물에 가해지는 압력 크기에 따른 전기신호를 발생하는 압전케이블을 도로의 교통안전시설물의 몸체의 길이방향을 따라 설치하고, 교통안전시설물의 기둥일측에 상기 교통안전시설물의 기울기 변화를 측정하는 경사센서를 설치하는 단계;
    상기 압전케이블이 실시간으로 충격 크기에 비례하는 전기신호를 발생시키고, 상기 경사센서는 기울기데이터를 발생시키는 단계;
    통신모듈이 상기 전기신호와 상기 기울기데이터를 관리서버로 전송하는 단계;
    관리서버의 분석수단이 상기 전기신호와 상기 기울기 데이터를 기반으로 교통안전시설물의 전도여부, 파손정도를 판단, 모니터링하는 단계; 및
    관리서버가 판단데이터를 설정된 사용자 단말기로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT와 압전케이블을 이용한 교통안전시설물의 관리방법.
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