KR102036212B1 - Iot를 이용한 비탈면 모니터링 장치 - Google Patents

Iot를 이용한 비탈면 모니터링 장치 Download PDF

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KR102036212B1
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wireless communication
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KR1020190066252A
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한병원
남제현
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(주)에이티맥스
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Abstract

비탈면에 보다 용이하고 간편하게 설치할 수 있고, 비탈면 붕괴시 발생되는 사면의 움직임을 입체적으로 확인할 수 있도록, 비탈면에 간격을 두고 이격 배치되어 비탈면의 움직임을 검출하고 검출된 신호를 외부로 출력하는 복수의 노드를 포함하는 IOT를 이용한 비탈면 모니터링 장치를 제공한다.

Description

IOT를 이용한 비탈면 모니터링 장치{APPARATUS FOR MONITORING SLOPE SURFACE USING IOT}
본 개시 내용은 IOT를 이용하여 비탈면의 상태를 모니터링하기 위한 장치에 관한 것이다.
예를 들어, 경사진 야산이나 도로변의 경사진 비탈면은 집중 호우, 홍수 등의 풍해로 인하여 붕괴되거나 변형되면서, 낙석 등으로 인해 인명사고를 초래할 수 있다.
이에, 비탈면에 대한 사전 재해 예방의 관점에서 비탈면에 대한 계측을 수행하여 그 거동을 파악함으로써 피해를 최소화할 수 있는 방안이 요구된다. 이러한 요구에 따라, 최근에는 비탈면의 변위를 실시간으로 계측하여 비탈면을 모니터링하는 시스템이 개발되고 있다. 종래의 시스템은, 기울기 센서 등의 지표변위계나 와이어 신축계 등의 계측기를 비탈면에 설치한 후 케이블을 데이터로거에 연결하여 감시하는 구조로 되어 있다.
비탈면에 계측기를 설치하기 위해서는 먼저, 비탈면을 굴착해야 하며 굴착부 내부에 계측기를 손상없이 정밀하게 설치해야 한다. 비탈면은 경사진 면으로 굴착이 쉽지 않다. 지표면에 설치되는 센서들은 대부분 온도 변화에 따른 계측값들의 변화가 크므로, 온도 변화에 영향을 받지 않도록 동결심도 아래에 설치될 필요가 있다. 이에, 비탈면 굴착과 계측기 설치 작업에 대단히 많은 노력과 시간이 소요된다.
또한, 종래의 시스템은 비탈면 붕괴 등 변위 여부를 검출하는 기능에 치우쳐 있어, 붕괴된 최종 상태나 비탈면의 움직임 등을 입체적으로 모니터링하는 데 부족하였다.
또한, 종래의 경우 비탈면에 대한 계측을 통해 모니터링이 이루어지더라도, 이 정보가 실사용자에게 제대로 전달되지 못하였다. 이에, 비탈면 등 위험지역을 지나는 사용자가 사고에 적절히 대응하지 못하고 위험에 노출되는 문제가 발생된다.
본 과제는 보다 용이하고 간편하게 설치할 수 있도록 된 IOT를 이용한 비탈면 모니터링 장치를 제공하는 것이다.
본 과제는 비탈면 붕괴시 발생되는 사면의 움직임을 입체적으로 확인할 수 있도록 된 IOT를 이용한 비탈면 모니터링 장치를 제공하는 것이다.
본 과제는 비탈면을 지나는 실사용자에게 비탈면의 모니터링 정보를 효과적으로 전달할 수 있도록 된 IOT를 이용한 비탈면 모니터링 장치를 제공하는 것이다.
본 구현예의 모니터링 장치는, 비탈면에 간격을 두고 이격 배치되어 비탈면의 움직임을 검출하고 검출된 신호를 외부로 출력하는 복수의 노드를 포함할 수 있다.
상기 노드는 외주면에 축방향을 따라 나선형태의 스크류가 형성되고 상단은 드릴머신과 결합되는 연결구가 구비되어 드릴머신 구동에 따라 비탈면에 삽입되는 적어도 하나 이상의 축부재, 상기 축부재 내부에 설치되어 비탈면의 변위를 검출하는 센서부, 상기 드릴머신이 제거된 상기 축부재 상단에 선택적으로 설치되는 커버부재를 포함할 수 있다.
상기 축부재의 하단에 착탈가능하게 설치되고 외주면에는 나선형태의 스크류가 형성되어 지면을 파고드는 선단부재를 더 포함할 수 있다.
상기 센서부는 상기 선단부재에 설치되어 상기 축부재 내부에 위치할 수 있다.
상기 센서부의 검출 신호를 외부로 출력하기 위한 무선통신부를 더 포함할 수 있다.
상기 무선통신부는 저전력 장거리 무선통신인 LoRa 무선통신을 통해 검출 신호를 외부로 전송하는 LoRa 무선통신망일 수 있다.
상기 센서부는 비탈면의 기울기 변화를 검출하는 기울기센서 및 비탈면의 움직이는 방향을 검출하기 위한 방향감지센서를 포함할 수 있다.
상기 센서부는 비탈면 지중의 온도를 검출하기 위한 온도센서를 더 포함할 수 있다.
상기 커버부재는 플레이트 일측에 설치되어 비탈면의 3차원 좌표를 확인할 수 있는 3차원 위치센서를 더 포함할 수 있다.
상기 커버부재는 평면의 플레이트와, 상기 플레이트에 설치되어 필요한 곳으로 공급할 전력을 생산하는 전지부, 상기 플레이트에 설치되는 무선통신부를 포함할 수 있다.
상기 전지부는 상기 플레이트 전면에 설치되어 태양에너지를 받아 전력을 생산하는 태양전지 또는/및 상기 플레이트 일측에 교체 가능하도록 설치되는 예비배터리를 포함할 수 있다.
상기 커버부재는 상기 플레이트의 하부에 회전가능하게 설치되며 내주면에는 상기 축부재 상단 외주면에 형성된 수나사에 나사결합되도록 암나사가 형성된 회전체를 구비하여, 상기 축부재에 착탈 결합될 수 있다.
상기 축부재 내부에 설치되고 상기 센서부와 상기 커버부재를 전기적으로 연결하는 커넥터부를 더 포함할 수 있다.
상기 커넥터부는 상기 커버부재의 무선통신부에 연결되어 외부로 연장된 커넥터와 연결되는 상단커넥터, 상기 상단커넥터와 전기적으로 연결되고 축부재를 따라 하부로 연장되어 축부재 하부에서 상기 센서부에 연결되어 외부로 연장된 커넥터와 연결되는 하단커넥터를 포함할 수 있다.
상기 모니터링 장치는, 비탈면에 이격 배치된 각 노드로부터 전송된 데이터를 수집하여 외부로 전송하는 게이트웨이를 더 포함할 수 있다.
상기 게이트웨이는 각 노드의 3차원 좌표에 대한 기준점을 제공하기 위한 3차원 위치센서를 더 포함할 수 있다.
상기 모니터링 장치는, 상기 게이트 웨이의 신호를 따라 경고 메시지를 출력하는 단말기를 더 포함할 수 있다.
이와 같이 본 구현예에 의하면, 비탈면에 보다 간편하고 쉽게 설치할 수 있어 설치에 소요되는 시간과 노력을 줄일 수 있게 된다.
바디를 비탈면에 바로 삽입 설치함으로써, 비탈면에 대한 굴착 작업이 불필요하고 설치 작업을 보다 용이하게 수행할 수 있게 된다.
센서가 결합된 바디를 비탈면 내에 삽입 설치함으로써, 센서를 보다 정확하고 용이하게 설치할 수 있게 된다. 이에, 센서가 정밀하게 설치되어 보다 정확한 모니터링 결과를 얻을 수 있게 된다.
비탈면을 지나는 실사용자에게 모니터링된 정보를 실시간으로 효과적으로 전달함으로써, 안전성을 높이고 인명사고를 예방할 수 있게 된다.
비탈면 붕괴에 대한 모니터링은 물론 붕괴 시 사면의 흘러내림이나 움직임을 입체적으로 확인할 수 있어 보다 효과적인 정부를 제공하고 데이터를 구축할 수 있게 된다.
도 1은 본 실시예에 따른 비탈면 모니터링 장치를 도시한 개략적인 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따라 비탈면에 설치된 모니터링 장치의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 실시에에 다른 비탈면 모니터링 장치의 작용을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며, 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.
이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1과 도 2는 본 실시예에 따른 비탈면 모니터링 장치를 나타내고 있다.
본 실시예의 모니터링 장치는, 비탈면에 설치되어 비탈면의 움직임을 정확히 검출하고, 검출된 신호를 외부로 전송할 수 있다.
본 장치는 비탈면에 간격을 두고 이격 배치되어 비탈면의 움직임을 검출하고 검출된 신호를 외부로 출력하는 복수의 노드(node)(10)를 포함할 수 있다.
본 실시예의 모니터링 장치는 사물인터넷(IOT;Intermet of Things) 기술을 통해, 센서와 통신기능을 내장한 각 노드(10)를 무선통신으로 외부와 연결하여 데이터를 주고받을 수 있다.
각 노드(10)는 각각의 위치에서 비탈면에 대한 검출된 데이터를 무선통신을 통해 외부로 전송하는 사물 즉, 모니터링 장치의 개별 유닛로 이해할 수 있다. 모니터링 장치는 하나의 노드(10) 또는 적어도 두 개 이상의 노드(10)를 포함할 수 있다. 모니터링 장치는 복수개의 노드(10)에서 검출된 값을 통해 비탈면 전체의 거동을 모니터링할 수 있다. 모든 노드(10)의 구조는 동일할 수 있다.
노드(10)는 비탈면을 굴착하지 않고 드릴머신(100) 등을 이용하여 비탈면에 바로 삽입 설치할 수 있다.
이를 위해 본 실시예의 노드(10)는, 외주면에 축방향을 따라 나선형태의 스크류(22)가 형성되고 상단은 드릴머신(100)과 결합되는 연결구(24)가 구비되어 드릴머신 구동에 따라 비탈면에 삽입되는 적어도 하나 이상의 축부재(20), 축부재(20) 내부에 설치되어 비탈면의 변위를 검출하는 센서부(40), 드릴머신(100)이 제거된 축부재(20) 상단에 선택적으로 설치되는 커버부재(50)를 포함할 수 있다.
이에, 노드(10)는 드릴머신(100)에 의한 회동 구동력을 이용하여 비탈면에 나사 형태로 박혀 설치될 수 있다. 따라서, 비탈면을 굴착하지 않고 노드(10)를 지면에 보다 용이하고 간편하게 설치할 수 있게 된다.
드릴머신(100)은 예를 들어 핸드오거드릴일 수 있다. 드릴머신은 전력이나 공압을 이용하여 선단에 설치된 랜치 등의 치구를 회전시키는 기구로 동력을 이용하여 축부재(20)를 회전시킬 수 있는 장치면 모두 적용가능하다.
축부재(20)는 예를 들어, 축방향을 따라 길게 연장된 원통형태의 파이프 구조물일 수 있다. 축부재(20)의 직경이나 축방향 길이는 다양하게 변형될 수 있다. 이하 설명에서 상, 상부라 함은 지면에 노드(10)가 설치된 상태에서 축부재(20)의 위쪽을 의미하며 하, 하부라 함은 그 반대인 아래쪽을 의미한다.
축부재(20)의 외주면에는 나선형태의 스크류(22)가 돌출 형성된다. 스크류(22)는 축방향을 따라 연속적으로 설치된다. 이에, 축부재(20)를 회전시키게 되면 나선형태의 스크류(22)가 지면을 파고들면서 축부재(20)가 비탈면 내측으로 삽입된다. 스크류(22)의 돌출된 정도나 피치 등은 축부재(20)의 크기나 지면의 상태 등에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
축부재(20)의 상단에는 드릴머신(100)과의 결합을 위한 연결구(24)가 구비될 수 있다. 연결구(24)는 예를 들어, 드릴머신(100)에 장착된 랜치가 삽입될 수 있도록 랜치와 대응되는 결합홀(26)이 형성된 구조일 수 있다. 연결구(24)에 형성되는 결합홀(26)의 형태나 크기는 축부재(20)의 크기나 장치의 사양 따라 다양하게 변형될 수 있다.
이에, 연결구(24)에 결합홀(26)에 드릴머신(100)의 랜치를 끼워줌으로써, 드릴머신(100)에 축부재(20)를 결합할 수 있다. 이 상태에서 드릴머신(100)을 회전 구동하게 되면 랜치와 결합된 연결구(24)를 통해 축부재(20)에 동력이 전달되어 축부재(20)를 일방향으로 회전시킬 수 있게 된다. 드릴머신(100)은 연결구(24)의 결합홀(26)에서 랜치를 빼냄으로써, 축부재(20)와 분리될 수 있다. 이와 같이, 드릴머신(100)을 바로 축부재(20)에 연결하여 축부재를 회전시키는 것으로 간단하게 지면에 축부재(20)를 설치할 수 있게 된다. 축부재(10) 내부에는 센서부(40)가 구비되어 있어, 축부재를 간편하게 비탈면에 박아 넣는 것으로, 센서부를 비탈면에 내부에 간단하게 설치할 수 있게 된다.
본 실시예에서, 노드(10)는 축부재(20)의 하단에 착탈가능하게 설치되는 선단부재(30)를 더 포함할 수 있다. 축부재(20)와 마찬가지로 선단부재(30)는 외주면에 나선 형태의 스크류(32)가 연속적으로 형성되어 축부재(20) 회전시 같이 회전면서 지면을 파고들게 된다.
이에, 축부재(20) 하단에 설치된 선단부재(30)가 지면으로 파고들게 되어, 축부재(20)를 지면에 보다 용이하게 설치할 수 있게 된다. 선단부재(30)는 지면에 먼저 접하는 부분으로 지면을 보다 용이하게 파고들 수 있는 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 선단부재(30)는 끝으로 갈수록 뾰족한 원추 형태를 이룰 수 있다.
선단부재(30)는 축부재(20)의 하단에 나사체결되어 착탈가능하게 결합될 수 있다. 이를 위해, 축부재(20)는 하단 내주면에 암나사가 형성되고, 선단부재(30) 상단에는 사기 암나사에 체결되도록 수나사부(34)가 형성될 수 있다.
이에, 필요한 경우 노드(10)에서 선단부재(30)만을 교체하거나 선단부재(30)를 통해 축부재(20) 내부에 센서부(40)를 용이하게 설치할 수 있게 된다.
센서부(40)는 선단부재(30) 상단에 배치될 수 있다. 이에, 선단부재(30)를 축부재(20) 하단에 설치하는 것으로, 센서부(40)를 축부재(20) 내부에 안정적으로 위치시킬 수 있게 된다.
본 실시예에서, 센서부(40)는 비탈면의 기울기 변화를 검출하는 기울기센서(42) 및 비탈면의 움직이는 방향을 검출하기 위한 방향감지센서(44)를 포함할 수 있다.
센서부(40)는 비탈면의 지중 온도를 검출하기 위한 온도센서(46)를 더 포함할 수 있다. 온도센서(46)를 통해 비탈면 지중에 대한 수분 침투 상태를 확인할 수 있게 된다. 예를 들어 온도센서를 통해 검출된 온도가 설정값 이상으로 변동하는 경우 해당 노트 설치 위치의 비탈면 지중에 수분이 침투한 것으로 판단할 수 있다.
센서부(40)의 기울기센서(42)는 비탈면이 움직이는 경우 기울기의 변화를 검출한다. 방향감지센서(44)는 비탈면이 어느 방향으로 움직였는지 움직인 방향을 검출하게 된다. 온도센서(46)는 비탈면 지중의 온도 변화를 검출한다. 이에, 센서부(40)를 통해 비탈면에 대한 각 노드(10)의 해당 위치에서의 비탈면 움직임 및 온도 변화를 검출할 수 있다.
비탈면에는 간격을 두고 복수개의 노드(10)가 설치되어 있어, 각 노드(10)에 구비된 기울기센서(42)와 방향감지센서(44)의 검출값을 통해 비탈면 전체의 기울기 변화와 움직인 방향을 모니터링할 수 있게 된다. 또한, 온도센서의 검출값을 통해 비탈면 지중의 온도 변화를 확인함으로써, 지중의 수분 침투 여부를 모니터링할 수 있게 된다. 이에, 수분 침투에 의해 발생될 수 있는 비탈면 붕괴의 위험도 모니터링하여 대처할 수 있게 된다.
커버부재(50)는 드릴머신(100)이 제거된 축부재(20) 상단에 장착된다. 드릴머신(100)으로 축부재(20)를 비탈면에 삽입한 후, 축부재(20)에서 드릴머신(100)을 제거하고 커버부재(50)를 조립함으로서, 비탈면에 노드(10)가 설치된다. 이에, 드릴머신(100) 연결을 위해 축부재(20) 상단에 구비된 연결구(24)가 커버부재(50)에 의해 덮여져 외부로 노출되지 않게 된다.
본 실시예에서, 커버부재(50)는 평면의 플레이트(52)와, 플레이트(52)에 설치되어 필요한 곳으로 공급할 전력을 생산하는 전지부, 플레이트(52)에 설치되어 센서부(40)의 검출신호를 외부로 출력하는 무선통신부(56)를 포함할 수 있다.
플레이트(52)는 사각 평판 구조물일 수 있다. 플레이트(52)는 상면에 태양에너지를 이용하기 위한 태양전지판(54)이 설치될 수 있다. 플레이트(52)의 형태나 크기는 다양하게 변형될 수 있다.
커버부재(50)는 축부재(20) 상단에 나사 결합되어 착탈가능하게 설치될 수 있다. 이를 위해, 축부재(20) 상단 외주면에는 수나사가 형성된다. 그리고, 커버부재(50)의 플레이트(52)의 하부에는 축부재(20) 상단의 수나사에 체결되도록 내주면에 암나사가 형성된 회전체(60)가 회전가능하게 설치된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 회전체(60)는 원통형태로 상단은 플레이트(52) 하부 중앙에 돌출된 결합부(62)에 회전이 자유롭게 결합될 수 있다. 회전체(60)의 하단은 개방되고 내주면에는 암나사가 형성된다. 이에, 축부재(20) 상단에 회전체(60)를 끼워 회전시키게 되면 축부재(20)에 회전체(60)가 나사체결되면서 커버부재(50)가 축부재(20) 상단에 고정 설치될 수 있다.
전지부는 플레이트(52)에 설치되어 태양에너지를 받아 전력을 생산하는 태양전지판(54)을 포함할 수 있다. 태양전지판(54)은 태양광 또는 태양열을 전기에너지로 전환한다. 플레이트(52) 일측에는 태양전지판(54)에서 생산된 전기에너지를 저장하거나 안정화하여 필요한 곳으로 공급하는 데 필요한 회로모듈이 구비될 수 있다. 태양전지판(54)과 회로모듈을 포함하여 태양에너지로 전력을 생산하는 구조는 종래 알려진 것으로 이하 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예의 전지부는 태양전지판(54)과 별도로 필요한 곳에 전력을 공급하는 예비배터리(55)를 더 포함할 수 있다. 예비배터리(55)는 예를 들어 휴대용으로 사용되는 일차전지 또는 이차전지일 수 있다. 예비배터리(55)는 플레이트(52) 일측에 교체 가능하게 설치될 수 있다. 예비배터리(55)는 회로모듈에 전기적으로 연결되어 필요시 회로모듈로 예비 전력을 공급할 수 있다. 이에, 태양전지판(54)을 통해 전력이 생산되지 않는 경우에도 예비배터리(55)를 통해 전력을 공급할 수 있게 된다.
따라서, 일반적인 정상 상태에서는 태양전지판(54)을 통해 전력을 공급하여 구동하고 비상시에는 예비배터리(55)를 통해 본 장치를 정상적으로 구동할 수 있게 된다.
무선통신부(56)는 전지부에 전기적으로 연결되어 노드(10)의 검출 신호를 외부로 전송한다.
본 실시예에서 무선통신부(56)는 저전력 장거리 무선통신인 LoRa 무선통신을 통해 검출 신호를 외부로 전송하는 LoRa 무선통신망일 수 있다.
LoRa 무선통신망은, 노드와 외부 서버 사이 무선통신을 지원하는 통신망으로, 노드에서 검출된 정보를 외부 게이트웨이로 전송한다.
LoRa 무선통신은, Long Range의 약어를 뜻하는 저전력 장거리 통신(LPWA;Low Power WideArea) 방식으로서, 대기전력이 적고 모듈 가격이 저렴하다. 따라서 초고속, 광대역 네트워크를 필요로 하는 기존의 스마트 기기 연결환경과는 다르게 별도의 기지국이나 중계 장비 없이 노드에 칩세트를 올려 저전력으로 소규모 데이터를 주고받을 수 있으며, 보안 양방향 통신, 이동성 등의 원활한 상호 호환성을 제공한다.
기존의 블루투스(bluetooth), 지그비(zigbee) 등이 저전력 무선 통신 프로토콜이나, 이는 단거리 기반의 통신서비스만 제공하여 통신 서비스 범위 확장시에 구축 비용이 증대하며 보안에 취약하다. 본 실시예의 노드에 구비되는 LoRa 무선통신망은 통신 거리가 다른 무선통신방식보다 넓고 가시거리가 확보된 환경에서 최대 21km를 가질 수 있다. 이에, 많은 AP(Access Point)와 리피터가 필요하지 않아 인프라 구축비용을 낮출 수 있다. 또한 전력 소모가 적어 배터리 수명이 수년간 유지될 수 있는 장점을 가진다.
이와 같이, 본 실시예의 노드(10)는 LoRa 무선통신을 통해 검출 신호를 외부로 전송하는 무선통신부(56)를 구비함으로써, 검출된 데이터를 저전력으로 중계기 등이 없이 바로 원하는 게이트웨이(70)로 전송할 수 있게 된다.
본 장치는 커버부재(50)의 플레이트(52) 일측에 설치되는 3차원 위치센서(58)를 더 포함할 수 있다. 3차원 위치센서(58)는 전지부와 전기적으로 연결될 수 있다. 무선통신부(56)는 3차원 위치센서(58)에서 검출된 값을 외부로 전송할 수 있다. 본 실시예에서 3차원 위치센서(58)는 예를 들어, 위성측위시스템(GNNS;global navigation satellite system )일 수 있다. 위성측위시스템(GNNS)는 인공위성을 이용해 위치ㅇ고도ㅇ속도 등에 관한 3차원 정밀 정보를 제공하는 시스템이다.
3차원 위치센서(58)는 해당 노드(10)에 대한 비탈면의 3차원 좌표를 정밀하게 검출한다. 3차원 위치센서(58)는 커버부재(50)에 설치되어 비탈면의 지면 위쪽에 위치하게 된다.
3차원 위치센서(58)에서 검출된 값은 무선통신부(56)를 통해 외부로 전송된다. 이와 같이, 3차원 위치센서(58)를 구비함으로써, 비탈면 붕괴시 발생할 수 있는 사면의 움직임을 보다 정밀하게 검출할 수 있게 된다. 또한, 추후 각 노드(10)에 대한 3차원 위치센서(58)의 위치정보를 전자지도 위에서 표시할 수 있어, 이를 통해 복수의 노드(10)의 움직임을 보다 입체적으로 정확하게 확인할 수 있게 된다.
또한, 본 실시예의 노드(10)는 축부재(20) 상단에 설치되는 커버부재(50)와 축부재(20) 내측 하부에 구비된 센서부(40) 사이를 전기적으로 연결하기 위한 커넥터부를 더 포함할 수 있다.
커넥터부는 축부재(20) 위쪽에 배치되어 커버부재(50)와 전기적으로 연결되는 상단커넥터(64), 상단커넥터(64)와 전기적으로 연결되어 축부재(20) 하부에 배치되어 센서부(40)와 전기적으로 연결되는 하단커넥터(66)를 포함할 수 있다.
커버부재(50)에는 상단커넥터(64)와 연결될 수 있도록 커넥터(65)가 설치될 수 있다. 상단커넥터(64)와 커버부재(50)의 커넥터(65)는 암수 형태로 이루어져 서로 끼워져 결합될 수 있다. 커버부재(50)의 커넥터(65)는 예를 들어, 플레이트(52) 내부에 구비된 무선통신부(56) 또는 회로모듈에 전기적으로 연결되어 플레이트(52) 외측으로 길게 연장된 배선의 단부에 설치될 수 있다.
상단커넥터(64)는 축부재(20) 상단의 연결구(24) 바로 아래쪽에 위치할 수 있다. 이에, 연결구(24)의 관통된 결합홀(26)을 통해 커버부재(50)의 커넥터(65)를 상단커넥터(64)에 끼워 연결할 수 있다. 따라서, 커버부재(50)를 축부재(20) 상단에 조립하기 전에 커버부재(50)의 커넥터(65)를 상단커넥터(64)에 간편하게 연결하고, 커버부재(50)를 축부재(20)에 조립할 수 있게 된다.
센서부(40)에도 역시 하단커넥터(66)와 연결될 수 있도록 커넥터(67)가 설치될 수 있다. 하단커넥터(66)와 센서부(40)의 커넥터(67)는 암수 형태로 이루어져 서로 끼워져 결합될 수 있다. 센서부(40)의 커넥터(67)는 센서부(40)에 전기적으로 연결되어 외측으로 길게 연장된 배선의 단부에 설치될 수 있다.
하단커넥터(66)는 상단커넥터(64)에 전기적으로 연결되어 축부재(20)의 하부에 위치할 수 있다. 이에, 선단부재(30)를 축부재(20) 하단에 조립하기 전에 센서부(40)에 연결된 커넥터(67)를 축부재(20) 하부에 위치한 하단커넥터(66)에 끼워줌으로써 센서부(40)를 커버부재(50)와 전기적으로 간편하게 연결하고, 선단부재(30)를 축부재(20)에 조립할 수 있게 된다.
이와 같이, 커넥터부를 통해 축부재(20) 내부에 구비된 센서부(40)를 축부재(20) 상단에 설치된 커버부재(50)에 전기적으로 연결할 수 있게 된다. 이에, 센서부(40)는 플레이트(52)에 구비된 전지부로부터 전력을 공급받아 작동되며, 센싱된 값을 무선통신부(56)로 전송할 수 있게 된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 모니터링 장치는, 비탈면에 이격 배치된 각 노드(10)로부터 전송된 데이터를 수집하여 외부로 전송하는 게이트웨이(70)를 더 포함할 수 있다. 게이트웨이(70)는 예를 들어, 비탈면 인근에 현장에 설치되어 비탈면에 설치된 노드(10)와 무선통신 가능한 영역 내에 위치할 수 있다.
노드(10)는 센서부(40)의 각 센서와 커버부재(50)의 3차원 위치센서(58)로부터 검출된 값을 무선통신부(56)를 통해 외부의 게이트웨이(70)로 전송한다.
게이트웨이(70)는 각 노드(10)의 3차원 좌표에 대한 기준점을 제공하기 위한 3차원 위치센서를 더 포함할 수 있다. 이에, 게이트웨이(70)에 구비된 3차원 위치센서가 기준점 역할을 수행하여 각 노드(10)에 설치된 3차원 위치센서의 측정 정확도를 보다 높일 수 있게 된다. 또한, 게이트웨이(70)는 강우량계를 포함하여 비탈면 현지의 기상 정보를 수집할 수 있는 측정구를 더 구비할 수 있다. 측정구를 통한 계측 정보는 게이트웨이를 통해 외부로 전송된다.
게이트웨이(70)는 복수의 노드(10)를 관리하며, 각 노드(10)로부터 전송되는 데이터를 수집한다. 게이트웨이(70)는 수집된 데이터를 무선통신망을 통해 외부의 관리 서버(72)로 전송할 수 있다. 관리 서버(72)는 각 노드(10)를 관리하기 위한 서버로 예를 들어, 네트워크를 위한 네트워크 서버, 관리 업무 실행을 위한 어플리케이션 서버 등을 포함할 수 있다. 관리서버(72)는 클라우드 서버에 구축될 수 있다.
관리 서버(72)는 게이트웨이(70)로부터 전송된 데이터를 가공, 정리, 분석 등의 과정을 거친 후 실사용자에게 실시간으로 정보를 제공할 수 있다. 정보는 예를 들어 모바일 웹이나 일반 웹 페이지를 통해 실사용자에게 제공될 수 있다. 이에, 실사용자는 비탈면의 안전 상태를 모바일 웹 등을 통해 실시간으로 확인할 수 있게 된다.
본 실시예의 모니터링 장치는 각 노드를 통해 모니터링된 비탈면 정보를 실사용자에게 제공하기 위한 별도의 단말기(80)를 더 포함할 수 있다. 단말기(80)는 관리 서버 또는 게이트 웨이의 신호를 따라 경고 메시지를 출력할 수 있다. 이에, 사용자가 비탈면의 상태를 정확히 확인하여 사고를 예방할 수 있게 된다.
예를 들어, 단말기(80)는 게이트웨이(70)와 접속될 수 있는 카드 형태로 이루어질 수 있다. 카드 형태의 단말기(80)는 비탈면 위험지역을 출입하는 지역 주민이나 등산객 등 실제 사용자에게 보급되어 정보를 제공할 수 있다. 게이트웨이(70)는 각 노드(10)로부터 전송된 데이터를 바로 단말기로 전송한다. 사용자는 단말기(80)를 휴대폰 등에 페어링시켜 제공되는 정보를 받을 수 있다. 제공되는 정보는 비탈면에 대한 계측 정보 뿐만 아니라 날씨나 위험지역에 대한 정보 등 안전을 위한 다양한 정보가 포함될 수 있다.
이와 같이, 각 노드(10)에서 모니터링된 정보를 단말기(80)를 통해 실사용자에게 실시간으로 제공함으로써, 비탈면을 지나는 사용자가 해당 비탈면의 거동 상태를 용이하게 확인할 수 있다. 따라서, 비탈면의 상태가 불안전한 경우 그에 대한 정확한 정보를 제공받아 사용자가 신속하게 대응할 수 있게 되며 안전을 확보하고 사고를 미연에 방지할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.
10 : 노드 20 : 축부재
22,32 : 스크류 24 : 연결구
26 : 결합홀 30 : 선단부재
34 : 수나사부 40 : 센서부
50 : 커버부재 52 : 플레이트
54 : 태양전지판 55 : 예비배터리
56 : 무선통신부 58 : 3차원 위치센서
60 : 회전체 64 : 상단커넥터
56,57 : 커넥터 66 : 하단커넥터
70 : 게이트웨이 72 : 관리서버
80 : 단말기

Claims (11)

  1. 비탈면에 간격을 두고 이격 배치되어 비탈면의 움직임을 검출하고 검출된 신호를 외부로 출력하는 복수의 노드를 포함하고,
    상기 노드는 외주면에 축방향을 따라 나선형태의 스크류가 형성되고 상단은 드릴머신과 결합되는 연결구가 구비되어 드릴머신 구동에 따라 비탈면에 삽입되는 적어도 하나 이상의 축부재, 상기 축부재 내부에 설치되어 비탈면의 변위를 검출하는 센서부, 상기 드릴머신이 제거된 상기 축부재 상단에 선택적으로 설치되는 커버부재, 및 상기 축부재의 하단에 착탈가능하게 설치되고 외주면에는 나선형태의 스크류가 형성되어 지면을 파고드는 선단부재를 포함하고,
    상기 센서부는 상기 선단부재에 설치되어 상기 축부재 내부에 위치하는 IOT를 이용한 비탈면 모니터링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    비탈면에 이격 배치된 각 노드로부터 전송된 데이터를 수집하여 외부로 전송하는 게이트웨이를 더 포함하는 IOT를 이용한 비탈면 모니터링 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 게이트웨이는 각 노드의 3차원 좌표에 대한 기준점을 제공하기 위한 3차원 위치센서를 더 포함하는 IOT를 이용한 비탈면 모니터링 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 게이트웨이의 신호를 따라 경고 메시지를 출력하는 단말기를 더 포함하는 IOT를 이용한 비탈면 모니터링 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서부는 비탈면의 기울기 변화를 검출하는 기울기센서 및 비탈면의 움직이는 방향을 검출하기 위한 방향감지센서를 포함하는 IOT를 이용한 비탈면 모니터링 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커버부재는 평면의 플레이트, 상기 플레이트에 설치되어 필요한 곳으로 공급할 전력을 생산하는 전지부, 및 상기 플레이트에 설치되는 무선통신부를 포함하는 IOT를 이용한 비탈면 모니터링 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 커버부재는 플레이트 일측에 설치되어 비탈면의 3차원 좌표를 확인할 수 있는 3차원 위치센서를 더 포함하는 IOT를 이용한 비탈면 모니터링 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 무선통신부는 저전력 장거리 무선통신인 LoRa 무선통신을 통해 검출 신호를 외부로 전송하는 LoRa 무선통신망인 IOT를 이용한 비탈면 모니터링 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 전지부는 상기 플레이트 전면에 설치되어 태양에너지를 받아 전력을 생산하는 태양전지 또는/및 상기 플레이트 일측에 교체 가능하도록 설치되는 예비배터리를 포함하는 IOT를 이용한 비탈면 모니터링 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 축부재 내부에 설치되고 상기 센서부와 상기 커버부재를 전기적으로 연결하는 커넥터부를 더 포함하고,
    상기 커넥터부는 상기 커버부재의 무선통신부에 연결되어 외부로 연장된 커넥터와 연결되는 상단커넥터, 상기 상단커넥터와 전기적으로 연결되고 축부재를 따라 하부로 연장되어 축부재 하부에서 상기 센서부에 연결되어 외부로 연장된 커넥터와 연결되는 하단커넥터를 포함하는 IOT를 이용한 비탈면 모니터링 장치.
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