KR102016378B1 - 센서의 위치 정보를 이용한 사면 붕괴 감지 시스템 및 그 방법 - Google Patents

센서의 위치 정보를 이용한 사면 붕괴 감지 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사면 붕괴 감지 시스템에 관한 것으로 보다 상세하게는, 센서의 위치 정보를 이용한 사면 붕과 감지 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 센서의 위치 정보를 이용한 사면 붕괴 감지 시스템은 복수의 센서 노드 각각에 대한 GPS 위치 정보, 사면 이동 가속도 정보, 사면 이동 방향 정보를 수집하는 정보 수집부; 및 상기 수집된 정보를 이용하여 붕괴 규모를 산출하는 붕괴 규모 산출부를 포함한다.

Description

센서의 위치 정보를 이용한 사면 붕괴 감지 시스템 및 그 방법{A METHOD AND SYSTEM FOR DETECTION OF SLOPE COLLAPSE USING POSITION INFORMATION OF SENSOR}
본 발명은 사면 붕괴 감지 시스템에 관한 것으로 보다 상세하게는, 센서의 위치 정보를 이용한 사면 붕과 감지 시스템에 관한 것이다.
산지가 많은 우리나라의 지형적 특성에 따라 산업ㆍ주거단지 개발 및 도로건설에 따라 발생된 사면이 많이 분포한다. 또한, 연평균 강우량의 2/3 정도가 한 시기에 집중되는 기후 특성 때문에 사면의 붕괴가 자주 발생하고 있다.
사면붕괴는 국민안전과 재산에 막대한 피해를 발생시키므로 그동안 산사태나 사면 붕괴에 의한 피해를 줄이려는 노력을 진행해오고 있음에도 불구하고 기상이변 등에 의한 사면재해가 증가되고 있는 실정이다. 또한 지형적, 기후적 특성으로 인해 매해 여름에 내리는 집중호우 및 태풍과 같은 기상이변으로 인하여 사면붕괴사고에 대한 예측과 예방이 쉽지 않은 게 현실이다.
최근 사면의 붕괴를 사전에 감지하여 피해를 줄이고자 하는 연구가 진행 중에 있다. 우리나라에서도 방재에 대한 관심이 높아짐으로 인해 사면에 관련된 여러 자동화 계측시스템이 개발, 사용되고 있다.
사면 붕괴 검지를 위해 센서를 사면에 매립시켜 사면 내부 지층별로 붕괴의 변위를 측정하는 방법과 사면 내 간극수압 및 체적함수비를 측정하는 방법이 있다. 사면 붕괴 검지를 위해서 변위계, 지하수위계, 지중경사계 등의 다양한 계측기가 유선으로 설치되어 지반 내 프로파일 변화를 측정하며, 계측데이터를 이용한 후처리(해석)에 의하여 사면붕괴 위험도를 판단한다.
이와 같은 방식은 사면 내부에 센서를 설치함에 따른 표면에서부터 이루어지는 사면의 붕괴에 대한 신속한 감지가 어렵다는 문제점, 지반의 미세변위에 대한 측정을 하므로 센서 설치 지점 주위로 제한적인 영역의 지반상태 감지는 가능하나, 사면붕괴 시 거시적인 붕괴규모 및 진행방향에 대한 파악은 어렵다는 문제점, 고가의 센서 및 유선통신을 통한 센서 계측으로 센서 설치 비용의 과다 및 설치에 어려움이 있다는 문제점이 있다.
1. 출원번호:10-2004-0024491 (발명의 명칭: 사면 계측 장치, 계측 시스템 및 계측 방법) 2. 출원번호: 10-2008-0112642(발명의 명칭: 산사태 및 낙석 조기경보 시스템 및 방법)
본 발명은 사면의 표면에서부터 이루어지는 사면의 붕괴에 대한 신속한 감지가 가능한 사면 붕괴 감지 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 사면붕괴 시 거시적인 붕괴규모 및 진행방향에 대한 파악이 가능한 사면 붕괴 감지 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 시스템 구축 비용이 적고 설치가 용이한 사면 붕괴 감지 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 센서의 위치 정보를 이용한 사면 붕괴 감지 시스템은 복수의 센서 노드 각각에 대한 GPS 위치 정보, 사면 이동 가속도 정보, 사면 이동 방향 정보를 수집하는 정보 수집부; 및 상기 수집된 정보를 이용하여 붕괴 규모를 산출하는 붕괴 규모 산출부를 포함한다.
여기서, 상기 정보 수집부는 사면 이동에 대한 트리거 이벤트를 발생시킨 센서 노드로부터 상기 정보를 수집할 수 있다.
그리고, 상기 붕괴 규모 산출부는 사면 이동에 대한 트리거 이벤트를 발생시키는 센서 노드의 수 또는 트리거 이벤트를 발생시키는 센서 노드에 의해 정의되는 붕괴가 진행되는 영역의 면적으로 붕괴 규모를 산출할 수 있다.
또한, 상기 붕괴 규모 산출부는 트리거 이벤트를 발생시킨 센서 노드 중 최외곽에 위치한 센서 노드를 이으는 선에 의해 정의되는 영역을 붕괴가 진행되는 영역으로 특정하고 그 특정된 영역의 면적을 산출하는 것에 의해 붕괴 규모를 산출할 수 있다.
또한, 붕괴가 진행되는 방향을 산출하는 붕괴 방향 산출부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 붕괴 방향 산출부는 트리거 이벤트가 발생한 복수의 센서 노드의 자이로 센서의 센싱값을 통해 산출된 사면의 이동 방향의 평균을 이용하여 붕괴 방향을 산출할 수 있다.
또한, 센서 노드로부터 수집한 GPS 좌표를 i) 가속도 센서의 센싱값 ii) 자이로 센서의 센싱값을 통해 산출된 사면의 이동 방향 정보를 사용해 보정하는 센서 노드 위치 산출부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 센서 노드는 메쉬 토폴로지로 상호 무선통신할 수 있다.
또한, 상기 복수의 센서 노드는 상기 사면 상에서 격가 형태로 배열될 수 있다.
또한, 붕괴 규모 및 붕괴 방향이 디스플레이되는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 센서의 위치 정보를 이용한 사면 붕괴 감지 방법은 정보 수집부가 복수의 센서 노드 각각에 대한 GPS 위치 정보, 사면 이동 가속도 정보, 사면 이동 방향 정보를 수집하는 단계; 및 붕괴 규모 산출부가 상기 수집된 정보를 이용하여 붕괴 규모를 산출하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 정보 수집부는 사면 이동에 대한 트리거 이벤트를 발생시킨 센서 노드로부터 상기 정보를 수집할 수 있다.
그리고, 상기 붕괴 규모 산출부는 사면 이동에 대한 트리거 이벤트를 발생시키는 센서 노드의 수 또는 트리거 이벤트를 발생시키는 센서 노드에 의해 정의되는 붕괴가 진행되는 영역의 면적으로 붕괴 규모를 산출할 수 있다.
또한, 상기 붕괴 규모 산출부는 트리거 이벤트를 발생시킨 센서 노드 중 최외곽에 위치한 센서 노드를 이으는 선에 의해 정의되는 영역을 붕괴가 진행되는 영역으로 특정하고 그 특정된 영역의 면적을 산출하는 것에 의해 붕괴 규모를 산출할 수 있다.
또한, 붕괴 방향 산출부가 붕괴가 진행되는 방향을 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 붕괴 방향 산출부는 트리거 이벤트가 발생한 복수의 센서 노드의 자이로 센서의 센싱값을 통해 산출된 사면의 이동 방향의 평균을 이용하여 붕괴 방향을 산출할 수 있다.
또한, 센서 노드 위치 산출부가 센서 노드로부터 수집한 GPS 좌표를 i) 가속도 센서의 센싱값 ii) 자이로 센서의 센싱값을 통해 산출된 사면의 이동 방향 정보를 사용해 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 센서 노드는 메쉬 토폴로지로 상호 무선통신할 수 있다.
또한, 상기 복수의 센서 노드는 상기 사면 상에서 격가 형태로 배열될 수 있다.
본 발명은 사면의 표면 측에 설치된 가속도 센서를 사용해 사면의 표면에서부터 이루어지는 사면의 붕괴에 대한 신속한 감지가 가능할 수 있다.
본 발명은 사면 상에 격자 형태로 배치된 센서 노드를 이용해 사면붕괴 시 거시적인 붕괴규모 및 진행방향에 대한 파악이 가능할 수 있다.
본 발명은 메쉬 토폴로지로 센서 노드의 무선망을 구축하므로 시스템 구축 비용이 적고 설치가 용이할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 사면 붕괴 감지 시스템의 감지 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 사면 붕괴 감지 시스템에 적용되는 센서 네트워크를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2의 센서 노드의 기능 블록도이다.
도 4는 도 2의 붕괴 감지 장치의 기능 블록도이다.
도 5는 붕괴 규모 및 붕괴 방향을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 사면 붕괴 감지 시스템의 사면 붕괴 감지 방법에 대한 플로우차트이다.
첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
따라서, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예들을 가질 수 있으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소는 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 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 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 명세서 및 청구 범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하, 첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 센서의 위치 정보를 이용한 사면 붕괴 감지 시스템에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 사면 붕괴 감지 시스템의 감지 원리를 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 사면 붕괴 감지 시스템에 적용되는 센서 네트워크를 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 도 2의 센서 노드의 기능 블록도이다. 도 4는 도 2의 붕괴 감지 장치의 기능 블록도이다. 도 5는 붕괴 규모 및 붕괴 방향을 설명하기 위한 도면이다. 이하, 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 종래 주지된 사항에 대한 설명은 생략하거나 간단히 한다.
도 1을 참조하면, 사면 붕괴 감지 센서가 사면의 표면 측에 설치될 수 있다. 각각의 사면 붕괴 감지 센서는 3축 가속도 센서, 자이로 센서, GPS 센서를 탑재할 수 있다. 사면에 격자로 다수 개 배치된 센서 및 GPS 장치를 이용해 사면에 배치된 센서의 위치 정보를 측정하고 사면 붕괴 등과 같은 지반의 변형에 따라 달라지는 센서의 위치 및 방향 정보를 통해 사면 붕괴의 범위 및 진행 방향을 검지 및 예측할 수 있다. 사면 붕괴시 지반 내부의 미세변위 특성이 아닌 지표의 변화특성을 위치정보를 이용해 붕괴 규모 및 방향성으로서 판단할 수 있다. 사면의 설치 센서는 무선통신(예를 들어, Zigbee)을 이용하며 메쉬(Mesh)로 구성된 통신망을 통해 센서의 위치정보를 측정 및 저장하고 전송할 수 있다. 다수개의 격자로 사면에 설치된 센서의 GPS 정보를 기반으로 사면붕괴 영역을 판정하고 GPS 정보의 오차는 3축 가속도를 통해 위치정보를 보정할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 사면 붕괴 감지 시스템은 복수의 센서 노드(100) 및 붕괴 감지 장치(200)를 포함할 수 있다. 도 2에서 도면부호 ‘1’은 ‘사면’을 의미할 수 있다. 복수의 센서 노드(100)는 격자로 구획된 사면(1)에서 격자의 교차점 마다 설치될 수 있다. 붕괴 감지 장치(200)는 복수의 센서 노드(100)의 초기 설치 위치를 격자에 기반하여 저장할 수 있다. 복수의 센서 노드(100)는 격자 평면을 기준으로 동일 간격으로 이격되어 설치될 수 있다. 복수의 센서 노드(100)는 무선통신망을 통해 연결되며 메쉬 토폴로지로 상호 통신할 수 있다. 그리고, 본수의 센서 노드(100) 중 대표 AP(Access Point)는 붕괴 감지 장치(100)와 통신할 수 있다. 이때, 유선상으로 통신할 수 있다.
도 3을 참조하면, 복수의 센서 노드(100) 각각은 가속도 센서(110), 자이로 센서(120), GPS 센서(130), 제어부(140), 통신부(150)를 포함할 수 있다. 가속도 센서(110), 자이로 센서(120), GPS 센서(130)는 종래의 센서와 동일한 구조를 가질 수 있다. 본 발명에서 가속도 센서(110)는 사면의 표면 측에 설치되어 사면의 이동을 감지할 수 있다. 자이로 센서(120)는 사면의 표면 측에 설치되어 사면의 이동 방향을 감지할 수 있다. GPS 센서(130)는 주지된 바와 같이, GPS 위성 신호를 수신하고, 이를 이용해 센서 노드(100)의 위치를 계산할 수 있다.
제어부(140)는 가속도 센서(110)의 센싱값을 가용해 사면의 붕괴 이벤트 발생 여부를 판정할 수 있다. 가속도 센서(110)의 센싱값을 통해 사면의 이동 가속도가 가속도 임계값을 초과하는 것으로 판단되면 제어부(140)는 트리거 이벤트를 발생시킬 수 있다. 이때, 제어부(140)는 GPS 센서(150)를 구동하여 GPS 좌표를 획득할 수 있다. 그리고, 제어부(140)는 실시간으로 트리거 이벤트 발생 여부 식별자, 가속도 센서(110)의 센싱값, GPS 좌표, 자이로 센서(120)의 센싱값을 통해 산출된 사면의 이동 방향 정보를 통신부(150)를 통해 붕괴 감지 장치(100)로 전송할 수 있다.
통신부(150)는 무선통신표준이 탑재되고 다른 센서 노드의 통신부와 메쉬형태의 토폴로지를 형성하여 상호 통신할 수 있다. 메쉬 타입이므로 중계기와 같은 고가의 장비가 필요하지 않아 붕괴 감지 시스템 구축 비용이 절감되고 무성망을 이용하므로 시스템 구축 공사가 간소화될 수 있다.
도 4를 참조하면, 붕괴 감지 장치(200)는 정보 수집부(210), 센서 노드 위치 산출부(220), 붕괴 규모 산출부(230), 붕괴 방향 산출부(240) 및 통신부(250)를 포함할 수 있다.
정보 수집부(210)는 통신부(250)를 통해 무선 방식으로, 복수의 센서 노드(100) 각각에 대한 트리거 이벤트 발생 여부 식별자, 가속도 센서(110)의 센싱값, GPS 좌표, 자이로 센서(120)의 센싱값을 통해 산출된 사면의 이동 방향 정보를 수집할 수 있다.
센서 노드 위치 산출부(220)는 센서 노드(100)로부터 수집한 GPS 좌표를 i) 가속도 센서(110)의 센싱값 ii) 자이로 센서(120)의 센싱값을 통해 산출된 사면의 이동 방향 정보를 사용해 해당 센서 노드(100)의 위치를 보정할 수 있다. 이를 위해 센서 노드 위치 산출부(220)는 보정 알고리즘을 탑재할 수 있다. 예를 들어, GPS 좌표에 i) 가속도 센서(110)의 센싱값 ii) 자이로 센서(120)의 센싱값을 통해 산출된 사면의 이동 방향 정보를 사용해 산출된 GPS 신호를 수신하는 시간 동안의 센서 노드(100)의 이동 방향 및 거리를 적용하여 GPS 좌표를 보정할 수 있다.
GPS 신호를 수신하는 시간 동안의 센서 노드(100)의 이동 방향은 자이로 센서(120)의 센싱값을 통해 산출할 수 있다.
GPS 신호를 수신하는 시간 동안의 센서 노드(100)의 이동 거리는 다음의 수학식을 이용해 산출될 수 있다.
Figure 112018103836677-pat00001
여기서,
t: 복수의 (예를 들어, 4개) GPS 위성으로부터 GPS 신호를 수신하는데 소요된 평균 시간
a: 가속도 센서를 통해 산출된 사면의 이동 가속도
상기와 같은 방식으로 산출된 이동 거리 및 방향으로 GPS 좌표를 이동시키는 것에 의해 GPS 좌표가 보정되어 최종적인 센서 노드(100)의 위치가 산출될 수 있다.
붕괴 규모 산출부(230)는 트리거 이벤트를 발생시킨 센서 노드의 수를 인지하는 방식으로 붕괴 규모를 산출할 수 있다. 도 5를 참조하면, 사면(1) 중 붕괴가 진행되는 영역은 도면 부호 ‘2’에 해당할 수 있다. 붕괴 규모 산출부(230)는 붕괴가 진행되는 영역의 면적을 센서 노드의 좌표를 이용하여 산출하고 그 면적을 붕괴 규모로 인식할 수 있다. 이를 위해, 붕괴 규모 산출부(230)는 트리거 이벤트를 발생시킨 센서 노드 중 최외곽에 위치한 센서 노드를 이으는 선에 의해 정의되는 영역을 붕괴가 진행디는 영역으로 특정하고 그 특정된 영역의 면적을 산출할 수 있다.
붕괴 방향 산출부(240)는 트리거 이벤트가 발생한 복수의 센서 노드의 자이로 센서(120)의 센싱값을 통해 산출된 사면의 이동 방향의 평균을 이용하여 붕괴 방향을 산출할 수 있다.
트리거 이벤트가 발생한 경우, 붕괴 감지 장치(200)는 도 5와 같이 붕괴가 진행되는 영역(붕괴 규모) 및 붕괴 방향을 디스플레이부(260)를 통해 디스플레이할 수 있다. 이때, 실시간으로 산출되는 붕괴 규모 및 붕괴 방향이 디스플레이될 수 있다. 도 5에서 ‘x’는 트리거 이벤트가 발생하지 않은 센서 노드이고 ‘○’는 트리거 이벤트가 발생한 센서 노드를 의미할 수 있다.
통신부(250)는 복수의 센서 노드(100)중 대표 AP 기능을 하는 센서 노드의 통신부와 유선 또는 무선으로 통신을 할 수 있다.
이하, 첨부된 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 사면 붕괴 감지 방법에 대하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 사면 붕괴 감지 시스템의 사면 붕괴 감지 방법에 대한 플로우차트이다. 이하의 설명에 의해 앞서 본 구성이 보다 명확해질 수 있다.
도 6을 참조하면, 가장 먼저, 정보 수집부(210)가 트리거 이벤트가 발생한 센서 노드로부터 정보(복수의 센서 노드(100) 각각에 대한 트리거 이벤트 발생 여부 식별자, 가속도 센서(110)의 센싱값, GPS 좌표, 자이로 센서(120)의 센싱값을 통해 산출된 사면의 이동 방향 정보 등)를 수집할 수 있다(S61).
그리고, 센서 노드 위치 산출부(220)가 센서 노드(100)로부터 수집한 GPS 좌표를 i) 가속도 센서(110)의 센싱값 ii) 자이로 센서(120)의 센싱값을 통해 산출된 사면의 이동 방향 정보를 사용해 해당 센서 노드(100)의 위치를 보정할 수 있다(S62). 이를 위해 센서 노드 위치 산출부(220)는 보정 알고리즘을 탑재할 수 있다. 예를 들어, GPS 좌표에 i) 가속도 센서(110)의 센싱값 ii) 자이로 센서(120)의 센싱값을 통해 산출된 사면의 이동 방향 정보를 사용해 산출된 GPS 신호를 수신하는 시간 동안의 센서 노드(100)의 이동 방향 및 거리를 적용하여 GPS 좌표를 보정할 수 있다. GPS 신호를 수신하는 시간 동안의 센서 노드(100)의 이동 방향은 자이로 센서(120)의 센싱값을 통해 산출할 수 있다. GPS 신호를 수신하는 시간 동안의 센서 노드(100)의 이동 거리는 다음의 수학식을 이용해 산출될 수 있다.
Figure 112018103836677-pat00002
여기서,
t: 복수의 (예를 들어, 4개) GPS 위성으로부터 GPS 신호를 수신하는데 소요된 평균 시간
a: 가속도 센서를 통해 산출된 사면의 이동 가속도
상기와 같은 방식으로 산출된 이동 거리 및 방향으로 GPS 좌표를 이동시키는 것에 의해 GPS 좌표가 보정되어 최종적인 센서 노드(100)의 위치가 산출될 수 있다.
그리고, 붕괴 규모 산출부(230)가 트리거 이벤트를 발생시킨 센서 노드의 수를 인지하는 방식으로 붕괴 규모를 산출할 수 있다(S63). 도 5를 참조하면, 사면(1) 중 붕괴가 진행되는 영역은 도면 부호 ‘2’에 해당할 수 있다. 붕괴 규모 산출부(230)는 붕괴가 진행되는 영역의 면적을 센서 노드의 좌표를 이용하여 산출하고 그 면적을 붕괴 규모로 인식할 수 있다. 이를 위해, 붕괴 규모 산출부(230)는 트리거 이벤트를 발생시킨 센서 노드 중 최외곽에 위치한 센서 노드를 이으는 선에 의해 정의되는 영역을 붕괴가 진행디는 영역으로 특정하고 그 특정된 영역의 면적을 산출할 수 있다. 붕괴 방향 산출부(240)가 트리거 이벤트가 발생한 복수의 센서 노드의 자이로 센서(120)의 센싱값을 통해 산출된 사면의 이동 방향의 평균을 이용하여 붕괴 방향을 산출할 수 있다(S63). 트리거 이벤트가 발생한 경우, 붕괴 감지 장치(200)는 도 5와 같이 붕괴가 진행되는 영역 및 붕괴 방향을 디스플레이부(미도시)를 통해 디스플레이할 수 있다. 도 5에서 ‘x’는 트리거 이벤트가 발생하지 않은 센서 노드이고 ‘○’는 트리거 이벤트가 발생한 센서 노드를 의미할 수 있다.
1: 사면
100: 센서 노드
200: 붕괴 감지 장치

Claims (19)

  1. 복수의 센서 노드 및
    붕괴 감지 장치를 포함하고,
    상기 복수의 센서 노드 각각은 가속도 센서, 자이로 센서, GPS 센서 및 제어부를 포함하고,
    상기 붕괴 감지 장치는 정보 수집부, 센서 노드 위치 산출부, 붕괴 규모 산출부 및 붕괴 방향 산출부를 포함하고,
    상기 정보 수집부는 복수의 센서 노드 각각에 대한 GPS 위치 정보, 사면 이동 가속도 정보, 사면 이동 방향 정보를 수집하고,
    상기 붕괴 규모 산출부는 상기 수집된 정보를 이용하여 붕괴 규모를 산출하고,
    상기 정보 수집부는 사면 이동에 대한 트리거 이벤트를 발생시킨 센서 노드로부터 상기 GPS 위치 정보, 사면 이동 가속도 정보, 사면 이동 방향 정보를 수집하고,
    상기 붕괴 규모 산출부는 사면 이동에 대한 트리거 이벤트를 발생시키는 센서 노드의 수 또는 트리거 이벤트를 발생시키는 센서 노드에 의해 정의되는 붕괴가 진행되는 영역의 면적으로 붕괴 규모를 산출하고,
    상기 붕괴 규모 산출부는 트리거 이벤트를 발생시킨 센서 노드 중 최외곽에 위치한 센서 노드를 이으는 선에 의해 정의되는 영역을 붕괴가 진행되는 영역으로 특정하고 그 특정된 영역의 면적을 산출하는 것에 의해 붕괴 규모를 산출하고,
    상기 붕괴 방향 산출부는 붕괴가 진행되는 방향을 산출하고,
    상기 붕괴 방향 산출부는 트리거 이벤트가 발생한 복수의 센서 노드의 자이로 센서의 센싱값을 통해 산출된 사면의 이동 방향의 평균을 이용하여 붕괴 방향을 산출하고,
    상기 센서 노드 위치 산출부는 센서 노드로부터 수집한 센서 노드의 GPS 좌표를 i) 가속도 센서의 센싱값 ii) 자이로 센서의 센싱값을 통해 산출된 사면의 이동 방향 정보를 사용해 보정하고,
    상기 복수의 센서 노드는 상기 사면 상에서 격자 형태로 배열되며,
    상기 제어부는 상기 가속도 센서의 센싱값을 사용해 사면의 붕괴 이벤트 발생 여부를 판정하고 상기 가속도 센서의 센싱값을 통해 사면의 이동 가속도가 가속도 임계값을 초과하는 것으로 판단되면 트리거 이벤트를 발생시키고,
    상기 제어부는 트리거 이벤트를 발생시키는 것에 대응하여 GPS 센서를 구동하여 GPS 좌표를 획득하고,
    상기 제어부는 실시간으로 트리거 이벤트 발생 여부 식별자, 가속도 센서의 센싱값, GPS 좌표, 자이로 센서의 센싱값을 통해 산출된 사면의 이동 방향 정보를 상기 붕괴 감지 장치로 전송하고,
    상기 센서 노드 위치 산출부는 GPS 신호를 수신하는 동안의 센서 노드의 이동 방향을 자이로 센서의 센싱값을 통해 산출하고,
    상기 센서 노드 위치 산출부는 GPS 신호를 수신하는 동안의 센서 노드의 이동 거리를 다음의 수학식을 이용해 산출하고,
    [수학식 1]
    Figure 112019070513707-pat00009

    여기서,
    t: 복수의 (예를 들어, 4개) GPS 위성으로부터 GPS 신호를 수신하는데 소요된 평균 시간
    a: 가속도 센서를 통해 산출된 사면의 이동 가속도
    상기 센서 노드 위치 산출부는 상기 산출된 이동 거리 및 이동 방향으로 GPS 좌표를 이동시키는 것에 의해 상기 센서 노드의 GPS 좌표를 보정하는 것을 특징으로 하는 센서의 위치 정보를 이용한 사면 붕괴 감지 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 센서 노드는 메쉬 토폴로지로 상호 무선통신하는 것을 특징으로 하는 센서의 위치 정보를 이용한 사면 붕괴 감지 시스템.
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서,
    붕괴 규모 및 붕괴 방향이 디스플레이되는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사면 붕괴 감지 시스템.
  11. 복수의 센서 노드 및 붕괴 감지 장치를 포함하고, 상기 복수의 센서 노드 각각은 가속도 센서, 자이로 센서, GPS 센서 및 제어부를 포함하고, 상기 붕괴 감지 장치는 정보 수집부, 센서 노드 위치 산출부, 붕괴 규모 산출부 및 붕괴 방향 산출부를 포함하는 사면 붕괴 감지 시스템이 사면 붕괴를 감지하는 방법에 있어서,
    정보 수집부가 복수의 센서 노드 각각에 대한 GPS 위치 정보, 사면 이동 가속도 정보, 사면 이동 방향 정보를 수집하는 단계; 및
    붕괴 규모 산출부가 상기 수집된 정보를 이용하여 붕괴 규모를 산출하는 단계를 포함하고
    상기 정보 수집부는 사면 이동에 대한 트리거 이벤트를 발생시킨 센서 노드로부터 상기 GPS 위치 정보, 사면 이동 가속도 정보, 사면 이동 방향 정보를 수집하고,
    상기 붕괴 규모 산출부는 사면 이동에 대한 트리거 이벤트를 발생시키는 센서 노드의 수 또는 트리거 이벤트를 발생시키는 센서 노드에 의해 정의되는 붕괴가 진행되는 영역의 면적으로 붕괴 규모를 산출하고,
    상기 붕괴 규모 산출부는 트리거 이벤트를 발생시킨 센서 노드 중 최외곽에 위치한 센서 노드를 이으는 선에 의해 정의되는 영역을 붕괴가 진행되는 영역으로 특정하고 그 특정된 영역의 면적을 산출하는 것에 의해 붕괴 규모를 산출하고,
    붕괴 방향 산출부가 붕괴가 진행되는 방향을 산출하는 단계를 더 포함하고,
    상기 붕괴 방향 산출부는 트리거 이벤트가 발생한 복수의 센서 노드의 자이로 센서의 센싱값을 통해 산출된 사면의 이동 방향의 평균을 이용하여 붕괴 방향을 산출하고,
    센서 노드 위치 산출부가 센서 노드로부터 수집한 센서 노드의 GPS 좌표를 i) 가속도 센서의 센싱값 ii) 자이로 센서의 센싱값을 통해 산출된 사면의 이동 방향 정보를 사용해 보정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 가속도 센서의 센싱값을 사용해 사면의 붕괴 이벤트 발생 여부를 판정하고 상기 가속도 센서의 센싱값을 통해 사면의 이동 가속도가 가속도 임계값을 초과하는 것으로 판단되면 트리거 이벤트를 발생시키고,
    상기 제어부는 트리거 이벤트를 발생시키는 것에 대응하여 GPS 센서를 구동하여 GPS 좌표를 획득하고,
    상기 제어부는 실시간으로 트리거 이벤트 발생 여부 식별자, 가속도 센서의 센싱값, GPS 좌표, 자이로 센서의 센싱값을 통해 산출된 사면의 이동 방향 정보를 붕괴 감지 장치로 전송하고,
    상기 센서 노드 위치 산출부는 GPS 신호를 수신하는 동안의 센서 노드의 이동 방향을 자이로 센서의 센싱값을 통해 산출하고,
    상기 센서 노드 위치 산출부는 GPS 신호를 수신하는 동안의 센서 노드의 이동 거리를 다음의 수학식을 이용해 산출하고,
    [수학식 1]
    Figure 112019070513707-pat00010

    여기서,
    t: 복수의 (예를 들어, 4개) GPS 위성으로부터 GPS 신호를 수신하는데 소요된 평균 시간
    a: 가속도 센서를 통해 산출된 사면의 이동 가속도
    상기 센서 노드 위치 산출부는 상기 산출된 이동 거리 및 이동 방향으로 GPS 좌표를 이동시키는 것에 의해 상기 센서 노드의 GPS 좌표를 보정하는 것을 특징으로 하는 센서의 위치 정보를 이용한 사면 붕괴 감지 방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 센서 노드는 메쉬 토폴로지로 상호 무선통신하는 것을 특징으로 하는 센서의 위치 정보를 이용한 사면 붕괴 감지 방법.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 센서 노드는 상기 사면 상에서 격가 형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 사면 붕괴 감지 방법.



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