KR102008614B1 - 건축물의 동적 절대 변위값 검출 시스템 - Google Patents

건축물의 동적 절대 변위값 검출 시스템 Download PDF

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허석재
문대호
이상현
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Abstract

본 발명은, 다층 건축물에서 특정 층의 동적 거동을 판단하는 시스템으로서, 특정 층(F)의 다수의 기둥(P)에 각각 구비되는 제 1 센싱 모듈(110); 특정 층(F) 내에 구비되며, 외력에 의해 상기 특정 층(F)의 변위 발생시, 가속도를 측정하도록 형성된 제 2 센싱 모듈(130); 및 제 1 센싱 모듈(110)로부터 측정된 제 1 정보(D1) 및 제 2 센싱 모듈로부터 측정된 제 2 정보(D2)를 전송받는 연산 모듈(150); 를 포함하며, 연산 모듈(150)는, 제 1 정보(D1)를 통해 기둥(P)의 변위 발생 여부를 판단하고, 제 2 정보(D2)를 통해 기둥(P)의 변위 방향을 판단하여 특정 층(F)의 동적 거동을 판단하는, 시스템을 제공한다.

Description

건축물의 동적 절대 변위값 검출 시스템{Dynamic absolute displacement detection system of buildings}
본 발명은 층간 동적 절대 변위값 검출 시스템 및 이를 이용한 동적 절대 변위값 검출 방법으로서, 보다 상세하게는, 층간 동적 절대 변위값을 검출하기 위해, 센서를 건축물 내부에 구비하며, 상기 센서로부터 송신되는 데이터의 조합 및 연산을 통해, 건축물 전체의 거동을 추정하는 시스템에 관한 것이다.
특정 장소의 사물을 검출하는 센서들과 달리, 구조체의 동적 변형 또는 이동에 의한 변위값을 측정하기 위한 장치는 매우 한정적이며, 일반적으로 이러한 장치로는 레이저센서, LVDT(linear variable differential transformer), Wire LVDT(Wire linear variable differential transformer), 카메라 비전 센서가 알려져 있다.
구체적으로, 레이저 센서나 LVDT는 측정 거리의 한계 및 별도의 데이터 수집 장치가 필요한 바, 소형 구조물 또는 실험에 많이 사용되며, 대형 구조물에 사용되는 변위 측정은 주로 카메라 비전 센서를 이용하거나, 변형률에 의한 측정 동적 충격량에 의한 하중 변화 측정 방식을 통해 측정된다.
상기 방식들은 구조물이 움직이는 동적 변형을 측정하기 위해, 외부의 특정지점에서 관측하는 방식을 사용하는 바, 구조물의 내부에서는 절대 변위가 아닌 상대 변위만을 측정할 수 밖에 없으므로, 구조물의 정적 거동을 충분히 설명할 수 없다.
한편, 종래 기술로인 한국공개특허 제10-2012-0083694호는, 구조물의 횡방향 변형을 측정하는 장치 및 구조물의 횡방향 변형에 따른 보정값 산출 장치로서, 상기 구조물의 횡방향 변형을 측정하는 장치는 구조물의 최상층에 배치되어 최상층 영역의 3차원 절대 변위값을 측정하는 기준값 측정부, 구조물의 최상층 영역을 제외하고, 구조물 외부면의 층간 변위값을 측정하는 층간 변위측정부 및 기준값 측정부에서 측정되는 절대 변위값과 층간 변위측정부에서 측정되는 층간 변위값을 합산하여 구조물 전체의 수직변위량을 연산하는 변위연산부를 포함하는 기술에 관한 것이다.
이와 같이, 종래에는, 구조물의 절대 변위를 측정하기 위해 구조물의 내부에서 변위를 측정하는 것이 아니라, 구조물의 외부에서 구조물의 절대 변위를 측정하는 바, 구조물의 외부에 변위 측정을 위한 수단의 구비가 필수적으로 강제되는 문제가 있다.
이에 따라, 구조물의 변위를 외부 특정 지점이 아닌, 구조물 내부의 상대변형을 이용하여 측정하는 시스템에 대한 필요성이 매우 높은 실정이다.
(특허문헌 1) 한국공개특허 제10-2012-0083694호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것이며, 구체적으로, 구조물의 변위를 외부 특정 지점이 아닌, 구조물 내부의 상대변형을 이용하여 측정함으로써, 구조물의 상태를 모니터링하며, 구조물의 변형을 제어할 수 있는 시스템을 제공하고자 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 다층 건축물에서 특정 층의 동적 거동을 판단하는 시스템으로서, 상기 특정 층(F)의 다수의 기둥(P)에 각각 구비되는 제 1 센싱 모듈(110); 상기 특정 층(F) 내에 구비되며, 외력에 의해 상기 특정 층(F)의 변위 발생시, 가속도를 측정하도록 형성된 제 2 센싱 모듈(130); 및 상기 제 1 센싱 모듈(110)로부터 측정된 제 1 정보(D1) 및 상기 제 2 센싱 모듈로부터 측정된 제 2 정보(D2)를 전송받는 연산 모듈(150); 를 포함하며, 상기 연산 모듈(150)는, 상기 제 1 정보(D1)를 통해 상기 기둥(P)의 변위 발생 여부를 판단하고, 상기 제 2 정보(D2)를 통해 상기 기둥(P)의 변위 방향을 판단하여 상기 특정 층(F)의 동적 거동을 판단하는 시스템을 제공한다.
또한, 상기 특정 층(F)은 X축 및 Y축으로 평면상에 배치될 수 있으며, 상기 제 1 센싱 모듈(110)는, 상기 X축 방향으로의 상기 기둥(P)의 변위를 감지하는 제 1 센서(112); 및 상기 Y축 방향으로의 상기 기둥(P)의 변위를 감지하는 제 2 센서(114); 를 포함하고, 상기 제 2 센싱 모듈(130)는, 상기 특정 층(F)의 상기 X축 및 Y축 방향으로의 거동에 대한 가속도를 측정하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 센서(112, 114) 각각은, 광신호를 송신하는 송신부(112a, 114a) 및 상기 광신호를 수신하는 수신부(112b, 114b)를 구비하며, 상기 제 1 정보(D1)는, 상기 수신부(112b, 114b)의 광신호 수신 여부에 관한 정보이고, 상기 연산 모듈(150)는, 상기 수신부(112b, 114b)가 상기 광신호를 수신하는 경우, 상기 기둥의 변위가 없다고 판단하고, 상기 수신부(112b, 114b)가 상기 광신호를 수신하지 못하는 경우, 상기 기둥의 변위가 있다고 판단하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 2 센싱 모듈(130)에서 상기 연산 모듈(150)로 전송되는 상기 제 2 정보(D2)는, 상기 가속도의 부호인 것이 바람직하다.
또한, 상기 연산 모듈(150)은, 상기 수신부(112b, 114b)가 상기 광신호를 수신하는 제 1 정보(D1)를 전송받은 경우, 상기 제 2 정보(D2)가 0이 아닐 때, 오류로 판단하며, 상기 수신부(112b, 114b)가 상기 광신호를 수신하지 못한 제 1 정보(D1)를 전송받은 경우, 상기 제 2 정보(D2)가 0일 때, 오류로 판단하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 건축물의 특정 층인 N층 및 N+1층에는 상기 시스템(100)이 각각 구비되고(N은 자연수임), 상기 연산 모듈(150)은, 상기 N층에 구비된 제 2 센싱 모듈(150)로부터 측정된 가속도의 부호 및 상기 N+1층에 구비된 제 2 센싱 모듈(150')로부터 측정된 가속도의 부호가 같은 경우, 동시 거동이라 판단하고, 상기 N층에 구비된 제 2 센싱 모듈(150)로부터 측정된 가속도의 부호 및 상기 N+1층에 구비된 제 2 센싱 모듈(150')로부터 측정된 가속도의 부호가 다를 경우, 별도 거동이라 판단하여 연속한 층의 동적 거동을 판단하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1 센싱 모듈(110)은 상기 건축물의 실내에 구비되며, 상기 송신부(112a, 114a)는 상기 기둥(P)의 상단부에 위치되고, 상기 수신부(112b, 114b)는 상기 기둥(P)의 하단부에 위치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 2 센싱 모듈(130)은 MEMS 가속도계이며, 상기 특정 층(F)의 천장에 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 센싱 모듈(110, 130)은, 상기 제 1 및 제 2 정보(D1, D2)를 상기 연산 모듈(150)에 무선으로 송신하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 시스템은, 제 1 센싱 모듈을 통해 기둥의 변위 발생 여부를 판단하고, 가속도를 측정하는 제 2 센싱 모듈을 통해 기둥의 변위 방향을 판단하도록 상호 분리함으로써, 종래에 사용되는 고가의 센서를 사용할 필요없이 용이하게 특정 층의 동적 거동을 판단할 수 있는 효과를 발휘한다.
또한, 구조물 내부 특정 지점의 상대 변위를 통해 절대 변위를 추정하도록 구성되어 외부 특정 지점에서 구조물을 관측할 필요가 없으므로, 구조물 외부에 관측을 위한 수단을 구비할 필요없는 바, 구성을 간이하게 할 수 있는 효과를 발휘한다.
도 1은 본 발명에 따른 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 시스템이 건축물의 특정 층에 구비된 상태를 개략적으로 도시하고 있는 모식도이다.
도 3은 도 2의 상태를 개략적으로 도시하고 있는 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 시스템이 건축물의 연속된 특정 층에 구비된 상태에서 연속된 특정 층 모두가 동일한 방향(X축 방향)으로 기둥의 변위가 발생된 상태의 내부를 일방향에서 바라본 것을 개략적으로 도시하고 있는 모식도이다.
도 5는 본 발명에 따른 시스템이 건축물의 연속된 특정 층에 구비된 상태에서 연속된 특정 층이 상호 반대 방향으로 기둥의 변위가 발생된 상태의 내부를 일방향에서 바라본 것을 개략적으로 도시하고 있는 모식도이다.
도 6은 도 3이 건축물의 N층일 때, 건축물의 N+1층의 상태를 개략적으로 도시하고 있는 평면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 시스템을 상세히 설명한다. 여기에서, 본 발명을 이루는 구성요소들은 필요에 따라 일체형으로 사용되거나 각각 분리되어 사용될 수 있다. 또한, 사용 형태에 따라 일부 구성요소를 생략하여 사용 가능하다. 본 발명의 형태 및 구성요소의 개수에 있어서도 다양한 변형이 가능하다.
시스템의 구성
도 1은 본 발명에 따른 시스템의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 시스템(100)은 제 1 센싱 모듈(110), 제 2 센싱 모듈(130) 및 연산 모듈(150)로 구성된다.
이 때, 제 1 센싱 모듈(110)은 X축 방향으로의 기둥의 변위를 감지하는 제 1 센서(112) 및 Y축 방향으로의 기둥의 변위를 감지하는 제 2 센서(114)를 포함한다.
구체적으로, 제 1 센싱 모듈(110)에서 기둥의 변위가 감지될 때, 연산 모듈(150)로 제 1 정보(D1)를 전송하도록 형성되며, 제 1 정보(D1)는 X축 방향으로의 기둥의 변위 발생 유무에 관한 정보(D1X) 및 Y축 방향으로의 기둥의 변위 발생 유무에 관한 정보(D1Y)로 구성된다.
또한, 제 2 센싱 모듈(130)은 특정 층 내에 구비되며, 외력에 의해 상기 특정 층(F)의 변위 발생시, 가속도를 측정하도록 형성되고, 연산 모듈(150)로 가속도의 방향에 관한 정보인 제 2 정보(D2)를 전송하도록 형성된다.
연산 모듈(150)은 X축 및 Y축 방향으로의 기둥의 변위 발생 유무에 관한 정보(D1X, D1Y)인 제 1 정보(D1)을 통해 기둥 각각의 변위 발생 여부를 판단하고, 제 2 정보(D2)를 통해 기둥의 변위 방향을 판단함으로써, 특정 층의 동적 거동을 판단하도록 형성된다.
도 2는 본 발명에 따른 시스템이 건축물의 특정 층에 구비된 상태를 개략적으로 도시하고 있는 모식도이며, 도 3은 도 2의 상태를 개략적으로 도시하고 있는 평면도이다.
도 2 및 3을 참조하면, 건축물을 지지하는 기둥(P1, P2, P3, P4)은 각각 단면이 사각 형상이며, 단면을 기준으로 4면 중 이웃하는 2개의 면에 제 1 센서(112) 및 제 2 센서(114)가 구비되며, 이는 특정 층의 내부에 구비되는 것을 의미한다.
이 때, 제 1 센서(112)는 Y축 방향으로 연장되도록 형성되며, 제 2 센서(114)는 X축 방향으로 연장되도록 형성된다.
제 1 및 제 2 센서(112, 114) 각각은 광신호를 송신하는 송신부(112a, 114a) 및 상기 광신호를 수신하는 수신부(112b, 114b)를 구비하며, 도 2는 건축물의 특정 층에 외력이 가해지지 않은 상태인 바, 송신부(112a, 114a)로부터 발생된 광신호가 모두 수신부(112b, 114b)에 수신되고 있는 상태이며, 이때의 연산 모듈(150)로 전송되는 제 1 정보(D1)는 기둥의 변위가 발생되지 않았다는 정보를 의미한다.
또한, 제 1 센싱 모듈(110)은 건축물의 실내에 구비되며, 제 1 및 제 2 센서(112, 114)의 송신부(112a, 114a)는 기둥(P)의 상단부에 위치되고, 제 1 및 제 2 센서(112, 114)의 수신부(112b, 114b)는 기둥(P)의 하단부에 위치됨으로써, 송신부(112a, 114a) 및 수신부(112b, 114b) 사이의 거리를 최대한 멀게 형성할 수 있으며, 이에 따라, 외력에 의해 기둥의 미세한 변위가 발생된 경우에도 변위 발생 여부를 판단할 수 있다.
이 때, 제 1 및 제 2 센서의 송신부(112a, 114a)와 수신부(112b, 114b)는 기둥 및 기둥을 감싸고 있는 실내 내장재 사이 공간에 위치됨으로써, 실내 공간의 외관에 전혀 영향을 미치지 않도록 형성될 수 있다.
또한, 제 2 센싱 모듈(130)은 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 가속도계로 형성될 수 있으며, 각 기둥(P1, P2, P3, P4)에 모두 구비되고, 기둥(P1, P2, P3, P4)의 변위 발생시 가속도를 측정할 수 있는 위치라면 기둥(P1, P2, P3, P4)의 어느 위치에 고정되더라도 무방하다.
특정 층의 동적 거동 판단
도 4는 본 발명에 따른 시스템이 건축물의 연속된 특정 층에 구비된 상태에서 연속된 특정 층 모두가 동일한 방향(X축 방향)으로 기둥의 변위가 발생된 상태의 내부를 일 방향에서 바라본 것을 개략적으로 도시하고 있는 모식도이며, 이하에서는 설명의 편의를 위해, 도 4에 도시된 연속된 층(FN, FN+1) 중 아래에 있는 층(FN)을 기준으로 설명하도록 한다.
도 4를 참조하면, 건축물의 특정 층(FN)이 X축 방향으로 외력을 받으면, 특정 층(FN)의 기둥(P1, P2)들이 X축 방향으로의 변형을 일으킨다.
이 때, 제 2 센서(114)는 소정의 크기만큼 X축 방향으로 연장 형성되어 있으며, 이에 따라, 기둥이 X축 방향으로 변형되어 기둥의 변위가 발생되더라도, 제 2 센서(114)의 송신부(114a)에서 발생되는 광신호가 제 2 센서(114)의 수신부(114b)에서 수신될 수 있다.
이와는 달리, 제 1 센서(112)는 소정의 크기만큼 Y축 방향으로만 연장 형성되어 있으며, X축 방향으로는 연장 형성되지 않는다.
이 때, 기둥(P1, P2)이 X축 방향으로 변형되는 경우에는, 제 1 센서(112)의 송신부(112a)에서 발생되는 광신호가 제 1 센서(112)의 수신부(112b)에서 수신되지 않으며, 이러한 정보를 담고 있는 제 1 정보(D1X)는 연산 모듈(150)로 전송되어 연산 모듈(150)에서는 기둥(P1, P2)이 X축 방향으로 변위가 발생했음을 결정한다.
제 1 센서(112)의 수신부(112b)는 기둥(P1, P2)이 X축 반대 방향으로 변위가 발생되는 경우에도 광신호를 수신하지 못하는 바, 연산 모듈(150)에서는 기둥의 변위 방향을 정확하게 판단하기 위해 기둥(P1, P2)의 변위 발생 방향이 X축 방향인지 또는 X축 반대 방향인지 결정할 필요가 있다.
이 때, 가속도를 측정하도록 형성된 제 2 센싱 모듈(130)은 가속도의 부호에관한 정보인 제 2 정보(D2)를 연산 모듈(150)로 전송함으로써, 연산 모듈(150)은 기둥(P1, P2)의 정확한 변위 발생 방향을 결정할 수 있다.
한편, 도 4에는 도시되지 않았지만, 건축물의 특정 층(FN)이 Y축 방향으로 외력을 받은 경우에 기둥(P1, P2)의 변위를 판단하는 원리 역시 전술한 것과 동일한 바, 이에 대한 설명은 생략한다.
이하에서는, 건축물의 특정 층인 연속하는 N층(FN) 및 N+1층(FN+1)에 상기 시스템(100)이 각각 구비된 상태에서 연속한 층(FN, FN+1)의 동적 거동 판단에 대해 설명한다.
도 5를 참조하면, 건축물의 N층(FN)의 기둥(P1, P2)이 X축 방향으로 변위가 발생됨과 동시에, N+1층(FN+1)의 기둥(P5, P6) 역시 X축 방향으로 변위가 발생된 경우이며, 이를 연산 모듈(150)에서는 동시 거동이라고 판단한다.
도 6을 참조하면, 도 5에 도시된 것과는 반대로, 건축물의 N층(FN)의 기둥(P1, P2)은 X축 방향으로 변위가 발생되고, N+1층(FN+1)의 기둥(P5, P6)은 이와는 반대로 X축 반대 방향으로 변위가 발생된 경우이며, 이를 연산 모듈(150)에서는 별도 거동이라고 판단한다.
도 6에서는 N+1층(FN+1)의 기둥(P5, P6)이 X축 반대 방향으로 변위가 발생된 경우를 예로 들어 도시하고 있으나, N층(FN)의 기둥(P1, P2)의 변위 방향과 상이한 경우에는 모두 별도 거동이라고 판단하는 바, N+1층(FN+1)의 기둥(P5, P6)이 Y축 방향 또는 Y축 반대 방향으로 변위가 발생된 경우에도 모두 별도 거동이라고 판단한다.
이와 같이, 동시 거동 및 별도 거동을 구별하는 기준은 변위 방향인 바, 제 2 센싱 모듈(130)에서 전송되는 제 2 정보(D2)를 통해 구체적으로 판단한다.
연산 모듈(150)은, N층(FN)에 구비된 제 2 센싱 모듈(130)로부터 측정된 가속도의 부호 및 N+1층(FN+1)에 구비된 제 2 센싱 모듈(130')로부터 측정된 가속도의 부호가 같은 경우, 동시 거동이라 판단하고, N층(FN)에 구비된 제 2 센싱 모듈(130)로부터 측정된 가속도의 부호 및 N+1층(FN+1)에 구비된 제 2 센싱 모듈(130')로부터 측정된 가속도의 부호가 다른 경우, 별도 거동이라 판단하여 연속한 층의 동적 거동을 판단한다.
이에 따라, 각 층에 구비된 제 1 센싱 모듈(110) 및 제 2 센싱 모듈(130)을 통해, 다층 건축물 전체의 동적 거동을 판단함으로써, 건축물 전체의 변위를 추정할 수 있다.
동적 거동 판단의 구체적인 예
이하에서는, 2층 건축물에서 발생하는 거동을 통해 동시 거동 및 별도 거동을 설명하며, 제 2 센싱 모듈(150, 150')은 X축 방향과 관련하여, X축 방향과 동일한 방향일 때, (+)로 표시하고, X축 방향과 반대 방향일 때, (-)로 표시하며, Y축 방향과 관련하여, Y축 방향과 동일한 방향일 때, (+)로 표시하고, Y축 방향과 반대 방향일 때, (-)로 표시한다.
한편, 제 1 센싱 모듈(110, 110')은 수신부(112b, 114b)가 송신부(112a, 114a)로부터 광신호를 수신하는 경우, "정상"이라고 표시하며, 수신부(112b, 114b)가 송신부(112a, 114a)로부터 광신호를 수신하지 못한 경우, "손실"이라고 표시한다.
또한, N층(FN)의 기둥(P1, P2, P3, P4) 및 제 1 센싱 모듈의 수신부(112b, 114b)의 위치에 대해서는 도 3을 참조하며, N+1층(FN+1)의 기둥(P5, P6, P7, P8) 및 제 1 센싱 모듈의 수신부(112b', 114b')의 위치에 대해서는 도 6을 참조하도록 한다.
하기의 표 1은 N층(FN) 및 N+1층(FN+1)의 동시 거동 상태이며, N층(FN) 및 N+1층(FN+1) 모두 X축 반대 방향으로 변위가 발생되고, Y축 방향으로는 변위가 발생되지 않은 경우의 신호 상태이다.
Figure 112018024537936-pat00001
<표 1>
하기의 표 2는 N층(FN) 및 N+1층(FN+1)의 동시 거동 상태이며, N층(FN) 및 N+1층(FN+1) 모두 X축 방향으로 변위가 발생되고, Y축 방향으로는 변위가 발생되지 않은 경우의 신호 상태이다.
Figure 112018024537936-pat00002
<표 2>
하기의 표 3은 N층(FN) 및 N+1층(FN+1)의 동시 거동 상태이며, N층(FN) 및 N+1층(FN+1) 모두 Y축 반대 방향으로 변위가 발생되고, X축 방향으로는 변위가 발생되지 않은 경우의 신호 상태이다.
Figure 112018024537936-pat00003
<표 3>
하기의 표 4는 N층(FN) 및 N+1층(FN+1)의 동시 거동 상태이며, N층(FN) 및 N+1층(FN+1) 모두 Y축 방향으로 변위가 발생되고, X축 방향으로는 변위가 발생되지 않은 경우의 신호 상태이다.
Figure 112018024537936-pat00004
<표 4>
하기의 표 5는 N층(FN) 및 N+1층(FN+1)의 동시 거동 상태이며, N층(FN) 및 N+1층(FN+1) 모두 X축 방향으로 변위가 발생됨과 동시에, Y축 방향으로 변위가 발생된 경우의 신호 상태이다.
Figure 112018024537936-pat00005
<표 5>
하기의 표 6은 N층(FN) 및 N+1층(FN+1)의 동시 거동 상태이며, N층(FN) 및 N+1층(FN+1) 모두 X축 방향으로 변위가 발생됨과 동시에, Y축 반대 방향으로 변위가 발생된 경우의 신호 상태이다.
Figure 112018024537936-pat00006
<표 6>
하기의 표 7은 N층(FN) 및 N+1층(FN+1)의 동시 거동 상태이며, N층(FN) 및 N+1층(FN+1) 모두 X축 반대 방향으로 변위가 발생됨과 동시에, Y축 방향으로 변위가 발생된 경우의 신호 상태이다.
Figure 112018024537936-pat00007
<표 7>
하기의 표 8은 N층(FN) 및 N+1층(FN+1)의 동시 거동 상태이며, N층(FN) 및 N+1층(FN+1) 모두 X축 반대 방향으로 변위가 발생됨과 동시에, Y축 반대 방향으로 변위가 발생된 경우의 신호 상태이다.
Figure 112018024537936-pat00008
<표 8>
이하의 표 9 내지 16에서는 별도 거동 상태인 경우를 설명하며, 하기의 표 9는 N층(FN) 및 N+1층(FN+1)의 별도 거동 상태이며, N층(FN) 및 N+1층(FN+1) 모두 Y축 방향으로는 변위가 발생되지 않고, N층(FN)은 X축 반대 방향으로 변위가 발생되고, N+1층(FN+1)은 X축 방향으로 변위가 발생된 경우의 신호 상태이다.
Figure 112018024537936-pat00009
<표 9>
하기의 표 10은 N층(FN) 및 N+1층(FN+1)의 별도 거동 상태이며, N층(FN) 및 N+1층(FN+1) 모두 Y축 방향으로는 변위가 발생되지 않고, N층(FN)은 X축 방향으로 변위가 발생되고, N+1층(FN+1)은 X축 반대 방향으로 변위가 발생된 경우의 신호 상태이다.
Figure 112018024537936-pat00010
<표 10>
하기의 표 11은 N층(FN) 및 N+1층(FN+1)의 별도 거동 상태이며, N층(FN) 및 N+1층(FN+1) 모두 X축 방향으로는 변위가 발생되지 않고, N층(FN)은 Y축 반대 방향으로 변위가 발생되고, N+1층(FN+1)은 Y축 방향으로 변위가 발생된 경우의 신호 상태이다.
Figure 112018024537936-pat00011
<표 11>
하기의 표 12는 N층(FN) 및 N+1층(FN+1)의 별도 거동 상태이며, N층(FN) 및 N+1층(FN+1) 모두 X축 방향으로는 변위가 발생되지 않고, N층(FN)은 Y축 방향으로 변위가 발생되고, N+1층(FN+1)은 Y축 반대 방향으로 변위가 발생된 경우의 신호 상태이다.
Figure 112018024537936-pat00012
<표 12>
하기의 표 13은 N층(FN) 및 N+1층(FN+1)의 별도 거동 상태이며, N층(FN)은 X축 방향으로 변위가 발생하면서 Y축 방향으로 변위가 발생하고, N+1층(FN+1)은 X축 반대 방향으로 변위가 발생하면서 Y축 반대 방향으로 변위가 발생된 경우의 신호 상태이다.
Figure 112018024537936-pat00013
<표 13>
하기의 표 14는 N층(FN) 및 N+1층(FN+1)의 별도 거동 상태이며, N층(FN)은 X축 방향으로 변위가 발생하면서 Y축 반대 방향으로 변위가 발생하고, N+1층(FN+1)은 X축 반대 방향으로 변위가 발생하면서 Y축 방향으로 변위가 발생된 경우의 신호 상태이다.
Figure 112018024537936-pat00014
<표 14>
하기의 표 15는 N층(FN) 및 N+1층(FN+1)의 별도 거동 상태이며, N층(FN)은 X축 반대 방향으로 변위가 발생하면서 Y축 방향으로 변위가 발생하고, N+1층(FN+1)은 X축 방향으로 변위가 발생하면서 Y축 반대 방향으로 변위가 발생된 경우의 신호 상태이다.
Figure 112018024537936-pat00015
<표 15>
하기의 표 16은 N층(FN) 및 N+1층(FN+1)의 별도 거동 상태이며, N층(FN)은 X축 반대 방향으로 변위가 발생하면서 Y축 반대 방향으로 변위가 발생하고, N+1층(FN+1)은 X축 방향으로 변위가 발생하면서 Y축 방향으로 변위가 발생된 경우의 신호 상태이다.
Figure 112018024537936-pat00016
<표 16>
상기 표 1 내지 16과 같이, 본 발명에 따른 시스템(100)의 연산 모듈(150)은 상기 신호들을 전송받음과 동시에 취합함으로써, 건축물의 현재 상태를 추정한다.
가령, 표 1에 기재된 신호의 조합이 연산 모듈(150)로 전송된 경우에는, 연산 모듈(150)은 상기 신호들을 통해 역으로, N층(FN) 및 N+1층(FN+1)의 동시 거동 상태이며, N층(FN) 및 N+1층(FN+1) 모두 X축 반대 방향으로 변위가 발생되고, Y축 방향으로는 변위가 발생되었다고 판단한다.
이상, 본 명세서에는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
100: 시스템 110: 제 1 센싱 모듈
112: 제 1 센서 114: 제 2 센서
130: 제 2 센싱 모듈

Claims (9)

  1. 다층 건축물에서 특정 층의 동적 거동을 판단하는 시스템으로서,
    상기 특정 층(F)의 다수의 기둥(P)에 각각 구비되는 제 1 센싱 모듈(110);
    상기 특정 층(F) 내에 구비되며, 외력에 의해 상기 특정 층(F)의 변위 발생시, 가속도를 측정하도록 형성된 제 2 센싱 모듈(130); 및
    상기 제 1 센싱 모듈(110)로부터 측정된 제 1 정보(D1) 및 상기 제 2 센싱 모듈로부터 측정된 제 2 정보(D2)를 전송받는 연산 모듈(150); 를 포함하며,
    상기 연산 모듈(150)는, 상기 제 1 정보(D1)를 통해 상기 기둥(P)의 변위 발생 여부를 판단하고, 상기 제 2 정보(D2)를 통해 상기 기둥(P)의 변위 방향을 판단하여 상기 특정 층(F)의 동적 거동을 판단하고,
    상기 특정 층(F)은 X축 및 Y축으로 평면상에 배치될 수 있으며,
    상기 제 1 센싱 모듈(110)는,
    상기 X축 방향으로의 상기 기둥(P)의 변위를 감지하며, 소정의 크기만큼 상기 Y축 방향으로만 연장 형성되되, 상기 X축 방향으로는 연장 형성되지 않은 제 1 센서(112); 및
    상기 Y축 방향으로의 상기 기둥(P)의 변위를 감지하며, 소정의 크기만큼 상기 X축 방향으로만 연장 형성되되, 상기 Y축 방향으로는 연장 형성되지 않은 제 2 센서(114); 를 포함하고,
    상기 제 2 센싱 모듈(130)는, 상기 특정 층(F)의 상기 X축 및 Y축 방향으로의 거동에 대한 가속도를 측정하며,
    상기 제 1 및 제 2 센서(112, 114) 각각은, 광신호를 송신하는 송신부(112a, 114a) 및 상기 광신호를 수신하는 수신부(112b, 114b)를 구비하며, 상기 제 1 정보(D1)는, 상기 수신부(112b, 114b)의 광신호 수신 여부에 관한 정보이고,
    상기 연산 모듈(150)는,
    상기 수신부(112b, 114b)가 상기 광신호를 수신하는 경우, 상기 기둥의 변위가 없다고 판단하며, 상기 수신부(112b, 114b)가 상기 광신호를 수신하지 못하는 경우, 상기 기둥의 변위가 있다고 판단하고,
    상기 제 2 센싱 모듈(130)에서 상기 연산 모듈(150)로 전송되는 상기 제 2 정보(D2)는, 상기 가속도의 부호이며,
    상기 연산 모듈(150)은,
    상기 수신부(112b, 114b)가 상기 광신호를 수신하는 제 1 정보(D1)를 전송받은 경우, 상기 제 2 정보(D2)가 0이 아닐 때, 오류로 판단하며,
    상기 수신부(112b, 114b)가 상기 광신호를 수신하지 못한 제 1 정보(D1)를 전송받은 경우, 상기 제 2 정보(D2)가 0일 때, 오류로 판단하는,
    시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 건축물의 특정 층인 N층 및 N+1층에는 상기 시스템(100)이 각각 구비되고(N은 자연수임),
    상기 연산 모듈(150)은,
    상기 N층에 구비된 제 2 센싱 모듈(130)로부터 측정된 가속도의 부호 및 상기 N+1층에 구비된 제 2 센싱 모듈(130')로부터 측정된 가속도의 부호가 같은 경우, 동시 거동이라 판단하고,
    상기 N층에 구비된 제 2 센싱 모듈(130)로부터 측정된 가속도의 부호 및 상기 N+1층에 구비된 제 2 센싱 모듈(130')로부터 측정된 가속도의 부호가 다른 경우, 별도 거동이라 판단하여 연속한 층의 동적 거동을 판단하는,
    시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 센싱 모듈(110)은 상기 건축물의 실내에 구비되며,
    상기 송신부(112a, 114a)는 상기 기둥(P)의 상단부에 위치되고, 상기 수신부(112b, 114b)는 상기 기둥(P)의 하단부에 위치되는,
    시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 센싱 모듈(130)은 MEMS 가속도계인,
    시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 센싱 모듈(110, 130)은, 상기 제 1 및 제 2 정보(D1, D2)를 상기 연산 모듈(150)에 무선으로 송신하는,
    시스템.
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