KR102042616B1 - IoT Based Safety Management System of Urban Construction Site - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 IoT 기반 도심지 건설현장 상시 안전관리 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사물인터넷(IoT;Internet of Things) 기반 실시간 계측 데이터로 분석하면서 붕괴 여부를 효율적으로 예측하며, 도심지 건설현장 및 현장주변 안전 가시화 기술(On Site Visualization)을 통해 안전 상태를 공유하여 생명과 재산을 효율적으로 보호하는 것이 가능한 IoT 기반 도심지 건설현장 상시 안전관리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an IoT-based downtown construction site safety management system, and more specifically, to predict whether or not collapse while analyzing with the Internet of Things (IoT) -based real-time measurement data, and in the downtown construction site and site It relates to an IoT-based urban construction site safety management system that can effectively protect life and property by sharing safety status through On Site Visualization.
최근 도시화 및 산업화 등 사회가 발전함에 따라 나날이 다양하고 복잡한 대규모 시설물이 증가하는 한편, '70년대 경제성장'과 함께 '압축건설'로 40년이 지난 현재 도심지 건축물의 고령화가 급속히 진행중에 있으며, 인구의 증가와 산업화 과정 및 대규모 상업시설의 개발 등이 급속도로 진행되면서 도심지에서 개착을 통한 굴착은 근접시공이 주를 이루고 있으며, 이로 인한 주변 지반의 변위를 발생시켜 변화를 유발하고 있다.With the recent development of society, such as urbanization and industrialization, large-scale facilities are becoming more diverse and complex.In addition, the aging of urban buildings is rapidly progressing 40 years after 'compression construction' with '70's economic growth. Due to the rapid increase in industrialization and the development of industrialization and the development of large scale commercial facilities, excavation through reclamation in urban centers is mainly near construction, which causes displacement of surrounding ground.
특히, 지반 및 터널굴착에 따른 건설현장 내 붕괴사고로 인한 피해뿐 아니라 주변 지반에 변위가 발생하여 인접구조물이나 시설물들이 손상을 입게 되는 사례들이 빈번히 발생하고 있다.In particular, there are frequent cases in which adjacent structures or facilities are damaged due to displacements in the surrounding ground as well as damage caused by collapse in construction sites due to ground and tunnel excavation.
따라서, 건설현장의 구조물 붕괴와 2차 피해로 발생되는 인적, 물적인 피해를 예방하기 위해 국가사회기반시설에 대한 안전성 강화가 요구되고 있는 실정이다.Therefore, in order to prevent human and physical damage caused by the collapse of the construction site and secondary damage, it is required to strengthen the safety of the national infrastructure.
또한, 지구온난화 같은 전 세계적인 기후변화로 인하여 집중호우 및 폭설, 태풍 등 예상하기 어려운 기상이변으로 인해 도심지 지반굴착 공사시 더욱 주의가 요구되며, 현재 지반굴착 공사시 현장 안전관리 방안 및 인접 시설물에 대한 피해 저감 방안으로는 계측을 통한 피해 여부 감시, 토류벽이나 앵커 등을 사용한 수평변위 방지 등의 대책 위주로 수행되고 있으므로, 근본적인 사고를 방지하기 위한 예방방재 개념의 지반굴착공사 안전관리가 시급히 요구되고 있다.In addition, due to unpredictable weather events such as heavy rain, heavy snowfall, and typhoon due to global climate change such as global warming, more caution is required in the construction of urban ground excavation. In order to reduce the damage, it is mainly focused on measures such as monitoring the damage through measurement and preventing horizontal displacement using earth walls or anchors.
상기와 같은 건설현장 내 공사 및 다양한 건설 구조물의 안전관리와 관련하여 개시되어 있었던 종래기술로써, 대한민국 등록실용신안공보 제480367호(2016.05.10.)에는 사각 함체형상으로 이루어지며 내부에는 회로기판과 배터리가 설치되고 외부 하면에는 복수 개의 마그네트가 설치되는 하부케이스가 구비되며, 상기 하부케이스의 내부에 설치되는 회로기판의 상면일측에는 가설구조물의 기울기를 감지하여 그 기울기에 대응하는 신호 값을 출력하는 3축 가속도 센서와 상기 3축 가속도 센서의 출력 값을 설정치와 비교하여 설정치 이상일 경우 경보신호 값을 출력하는 마이크로 컨트롤러와 상기 마이크로 컨트롤러로부터 출력된 경보신호 값을 증폭하는 트랜스포머와 상기 트랜스포머에 의해 증폭된 경보신호 값을 음성신호로 출력하는 스피커가 설치되고, 상기 회로기판의 상면 타측에는 상기 3축 가속도 센서의 영점을 설정하기 위한 영점 설정용 스위치와 상기 마이크로 컨트롤러에 기울기를 설정하기 위한 기울기 설정용 스위치가 설치되며, 상기 하부케이스의 상부에는 상면 일측에 배터리커버에 의해 개폐되는 배터리삽입구가 관통형성되며 상면 타측에 상기 스피커로부터 출력되는 음향을 외부로 전달하기 위한 스피커홀이 관통형성되는 상부케이스가 결합되게 구성함에 따라 설치상의 제약을 해소하며 설치가 용이하고 경보발생용 기울기의 감지범위를 자유롭게 설정할 수 있는 가설구조물용 붕괴 경보장치가 공지되어 있다.As a prior art disclosed in relation to the construction of the construction site and the safety management of various construction structures as described above, Republic of Korea Utility Model Publication No. 480367 (2016.05.10.) Is made in the shape of a rectangular box, the circuit board and A battery is installed and a lower case provided with a plurality of magnets is installed on an outer surface of the battery, and one side of an upper surface of the circuit board installed inside the lower case detects an inclination of the temporary structure and outputs a signal value corresponding to the inclination. The output value of the 3-axis acceleration sensor and the 3-axis acceleration sensor is compared with the set value, and if the set value is greater than or equal to the set value, a micro controller for outputting an alarm signal value, a transformer for amplifying the alarm signal value output from the micro controller, and Speaker to output alarm signal value as voice signal is installed. The other side of the upper surface of the circuit board is provided with a zero setting switch for setting the zero point of the three-axis acceleration sensor and a tilt setting switch for setting the slope in the microcontroller, one side of the upper surface of the lower case The battery insertion hole opened and closed by the battery cover is formed through, and the upper case is formed to be coupled to the upper case through which the speaker hole for transmitting the sound output from the speaker to the outside of the upper side is coupled to remove the installation restrictions. BACKGROUND ART A collapse warning device for a temporary structure is known that can easily and freely set a detection range of an alarm generating slope.
또한, 등록특허공보 제1696629호(2017.01.10.)에는 구조물 주변에 설치되어 해당 구조물의 관심영역을 촬영하는 촬영단말과, 수신되는 붕괴경고정보를 출력하는 관리자단말 및, 상기 촬영단말로부터 제공되는 해당 구조물의 이전 촬영영상과 현재 촬영영상을 비교하여 관심영역에 대한 수평방향 속도변화량과 수직방향 속도변화량을 각각 산출하고, 수평방향 속도변화량과 수직방향 속도변화량의 차이가 기준 레벨 이상 큰 경우, 구조물 붕괴경고정보를 관리자단말로 제공하는 서비스제공장치를 포함하여 구성됨에 따라 적절한 타이밍에 붕괴경보 정보를 제공하여 관리자가 보다 효율적인 구조물 관리를 수행할 수 있는 구조물 변형 모니터링을 이용한 붕괴 경고 시스템이 공지되어 있다.In addition, Korean Patent Publication No. 1696629 (January 10, 2017) is installed around the structure to photograph the terminal of the target area of the structure, and a manager terminal for outputting the received collapse warning information, and provided from the photographing terminal Comparing the previous and current shots of the structure, calculate the horizontal speed change and the vertical speed change for the ROI, and if the difference between the horizontal speed change and the vertical speed change is greater than the reference level, As it includes a service providing device that provides collapse warning information to a manager terminal, a collapse warning system using structure deformation monitoring that provides a collapse warning information at an appropriate timing and enables a manager to perform more efficient structure management is known. .
그러나 상기한 종래기술 중 등록실용신안공보 제480367호의 경우 현장 내 구조물의 붕괴위험을 감지할 수 있는 단말기 형태로 단순히 현장에서의 경보음으로만 위험정보를 전달하기 때문에 현장 외 관리자나 인근 주민들이 구조물의 상황을 확인할 수 없어 안전사고에 무방비로 노출되며, 일시적인 경보음으로만 위험정보를 전달하여 현장 내 위험감지효율이 미흡하고, 전기식 기기 및 전기식 센서로 인한 수중 구조물에 따른 부착이 곤란하면서 상시 전원 공급이 필요하여 단전시 초기화된다는 문제가 있었다.However, in the case of the above-mentioned prior art, Registered Utility Model Publication No. 480367 is a terminal type that can detect the danger of collapse of the structure in the site, and thus the risk information is transmitted only by the alarm sound on the site. It is unprotected to be exposed to safety accidents because it cannot confirm the situation of the system, and it transmits dangerous information only with a temporary alarm sound, so the risk detection efficiency is insufficient in the field, and it is difficult to attach to underwater structures due to electric devices and electric sensors. There was a problem that the power supply is initialized at power failure.
또한, 상기한 종래기술 중 등록특허공보 제1696629호의 경우 구조물을 단순히 촬영하여 단순히 관리자가 붕괴 경고정보를 모니터링하도록 출력하기 때문에 현장 내 작업자가 구조물의 상황을 직접적으로 확인하기 어려우며 관리자를 향해 정밀한 위험감지신호를 도출하기도 어렵다는 문제가 있었다.In addition, in the case of the above-mentioned prior art, registered patent No. 1696629 simply outputs the structure by simply photographing the structure and outputting the manager to monitor the collapse warning information. Therefore, it is difficult for the workers in the field to directly check the situation of the structure and precisely sense the risk toward the manager. There was a problem that it was difficult to derive the signal.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 사물인터넷 기술을 활용한 센싱 기반 공사현장 및 주변시설 상시 안전관리망을 구축하여 실시간 계측 데이터에 따른 분석데이터로 붕괴를 예측하면서 위험발생시 즉각적 상황전파 환경을 구현하고, 건설 현장 근로자 및 시민에게 새로운 수준의 안전을 제공하며 국민의 생명과 재산을 보호할 수 있는 IoT 기반 도심지 건설현장 상시 안전관리 시스템을 제공하는데, 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, by establishing a safety-based safety management network based on sensing site construction and surrounding facilities using the Internet of Things technology to predict the collapse of the analysis data according to the real-time measurement data while immediate risk propagation Its purpose is to provide an IoT-based downtown construction site safety management system that can implement the environment, provide new levels of safety for construction workers and citizens, and protect the lives and property of the people.
뿐만 아니라 본 발명은 도심지 건설현장 및 현장주변을 안전 가시화 기술에 따른 현장 시각화를 구현하므로 안전 상태를 공유하여 위험상황 전파를 극대화하고, 모바일 기반 시민(근로자) 참여형 안전관리를 도모할 수 있는 IoT 기반 도심지 건설현장 상시 안전관리 시스템을 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention implements on-site visualization according to the safety visualization technology in the construction site and the site around the downtown, thereby sharing the safety status to maximize the spread of the risk situation, IoT-based that can promote mobile-based citizen (worker) participatory safety management The purpose is to provide a safety management system for downtown construction sites.
본 발명이 제안하는 IoT 기반 도심지 건설현장 상시 안전관리 시스템은 도심지 건설현장 내 구조물 및 주변 인접구조물 상에 설치되고 구조물의 붕괴 이상 정보를 계측하는 IoT센서부와; 도심지 건설현장 내 구조물 및 주변 인접구조물에 대응하여 설치하고, 상기 IoT센서부의 계측데이터 결과값에 따라 잠재적 위험을 표시하되 근로자 및 주민이 구조물 붕괴의 위험상황을 인지할 수 있게 위험도를 단계별로 표시하는 OSV감시부와; 상기 IoT센서부의 계측데이터 및 구조물 안정성 평가에 대한 결과값을 제공하되 상기 IoT센서부의 계측데이터 및 구조물 안정성 평가에 대한 결과값을 분석하여 붕괴상황을 전파할 수 있게 시나리오 데이터를 구축하는 안전관리서버부;를 포함하여 이루어진다.The IoT-based downtown construction site always safety management system proposed by the present invention is installed on the structure and surrounding neighboring structures in the downtown construction site and IoT sensor unit for measuring the collapse failure information of the structure; Installed in response to the structures within the construction site of the downtown and surrounding neighboring structures, and displaying the potential risks according to the measured data of the IoT sensor unit, and displaying the risk level step by step so that workers and residents can recognize the danger situation of the structure collapse. An OSV monitoring unit; The safety management server unit provides a result value for the measurement data and structural stability evaluation of the IoT sensor unit but analyzes the measurement data and the result value for the structural stability evaluation to build scenario data to propagate the collapsed situation. It includes;
상기 IoT센서부 및 상기 안전관리서버부 간에 상호 무선통신 네트워크망으로 연결하여 데이터 및 신호를 송수신하는 IoT통신모듈을 구성한다.The IoT sensor unit and the safety management server unit is connected to each other via a wireless communication network to configure an IoT communication module for transmitting and receiving data and signals.
상기 IoT센서부는, 건설현장 내 설치하되 경사센서 및 변형률센서, 수압계 및 수위센서, 토압계, 로드셀 중 적어도 하나 이상을 적용하여 구성하는 현장계측센서부와, 인접구조물 상에 설치하되 경사센서 및 변형률센서, 균열게이지, GNSS(global navigation satelite system), 광섬유격자(FBG;fiver vragg grating)센서 중 적어도 하나 이상을 적용하여 구성하는 인접계측센서부를 구비한다.The IoT sensor unit is installed in the construction site, the inclination sensor and strain sensor, the hydraulic pressure gauge and water level sensor, the earth pressure gauge, the field measurement sensor unit configured by applying at least one or more of the load cell, and installed on the adjacent structure, but the inclination sensor and An adjacent measurement sensor unit is formed by applying at least one of a strain sensor, a crack gauge, a global navigation satelite system (GNSS), and a fiber vragg grating (FBG) sensor.
상기 OSV감시부는, 건설현장 내에서 즉각적 안전사고에 대비할 수 있게 설치되는 현장형OSV감시부와, 복수의 붕괴요소를 고려하여 전체 데이터를 기반 안전성 평가 알고리즘으로 피드백하는 서버형OSV감시부를 구성한다.The OSV monitoring unit comprises an on-site OSV monitoring unit installed to prepare for an immediate safety accident in a construction site, and a server type OSV monitoring unit which feeds back the entire data to a safety evaluation algorithm in consideration of a plurality of collapse factors.
상기 안전관리서버부에는 건축현장을 기준으로 인접건축물의 건물정보를 통합하여 3차원 모델링하도록 구성하는 BIM생성부를 구비한다.The safety management server unit is provided with a BIM generation unit configured to three-dimensional modeling by integrating the building information of the adjacent building on the basis of the building site.
상기 안전관리서버부에서는 상기 IoT센서부의 계측데이터 및 구조물 안정성 평가에 대한 결과값을 API(application program interface)형태로 공공기관 및 유관기관에 제공하고, 붕괴 시나리오에 따른 대응방안을 웹브라우저 또는 모바일앱을 통해 공공데이터로 개방하도록 안전사고 예방 정보공유플랫폼을 구축한다.The safety management server unit provides the measurement data of the IoT sensor unit and the results of the structural stability evaluation to the public institutions and related organizations in the form of an API (application program interface), and provide a response method according to the collapse scenario web browser or mobile app A safety accident prevention information sharing platform should be established to be open to public data.
본 발명에 따른 IoT 기반 도심지 건설현장 상시 안전관리 시스템에 의하면 도심지 내 공사현장 및 주변시설에 대한 안전관리망을 구축하여 실시간 계측 데이터에 따른 분석데이터로 붕괴상황을 예측함과 동시에 위험발생시 즉각적 상황전파 환경을 구현하므로, 실시간 관제로부터 즉각적 재난발생 감지 및 대응 가능한 저비용 고효율 구조의 시설물 상시 안전관리체계를 확보하면서 사회적 관리 비용을 대폭 절감하며, 도심지 붕괴사고에 대한 예방효율 및 관리효율을 대폭 증진시킬 수 있는 효과를 얻는다.According to the IoT-based downtown construction site safety management system according to the present invention, by establishing a safety management network for construction sites and surrounding facilities in the downtown area to predict the collapse situation with analytical data based on real-time measurement data, and at the same time to immediately propagate the risk when a risk occurs By realizing the environment, it is possible to drastically reduce social management costs while securing a safety management system with low-cost and high-efficiency facilities capable of detecting and responding to disasters in real time from real-time monitoring, and greatly improving prevention and management efficiency in urban collapse accidents. Get an effect.
뿐만 아니라 본 발명에 따른 IoT 기반 도심지 건설현장 상시 안전관리 시스템은 건축물 붕괴 진행상황에 대한 위험정보를 실시간으로 재난 이전에 파악하므로, 재난의 발생 빈도를 크게 저감하여 재난 규모의 축소와 함께 국민의 생명과 재산을 보호가능한 실시간 붕괴 감지 시스템을 구축하여 건설현장 및 다중이용시설의 안전관리 향상 및 과학적 재난대응 및 피해 저감이 가능하고, 나아가 안전관리 분야에 IT기술을 접목하여 보다 효율적인 대처가 가능하면서 다양한 안전관리분야에 확대 적용할 수 있는 효과가 있다.In addition, the IoT-based downtown construction site safety management system according to the present invention grasps the risk information on the progress of the collapse of the building in real time before the disaster, greatly reducing the frequency of disasters to reduce the size of the disaster and the lives of the people By building a real-time collapse detection system that can protect property and property, it is possible to improve safety management at construction sites and multi-use facilities, respond to scientific disasters and reduce damages, and more effectively cope with IT technologies in safety management fields. There is an effect that can be extended to the safety management field.
도 1은 본 발명에 따른 일실시예를 개략적으로 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예를 개략적으로 나타내는 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 일실시예를 개략적으로 나타내는 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 일실시예에서 안전관리서버부의 BIM생성부를 개략적으로 나타내는 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 일실시예에서 안전관리서버부의 상시 안전관리 서비스 모델을 개략적으로 나타내는 예시도.1 is a schematic view showing an embodiment according to the present invention.
Figure 2 is a block diagram schematically showing an embodiment according to the present invention.
3 is an exemplary view schematically showing an embodiment according to the present invention.
Figure 4 is an exemplary view schematically showing a BIM generating unit of the safety management server in one embodiment according to the present invention.
Figure 5 is an exemplary view schematically showing a model of the safety management server always safety management service in one embodiment according to the present invention.
본 발명은 도심지 건설현장 내 구조물 및 주변 인접구조물 상에 설치되고 구조물의 붕괴 이상 정보를 계측하는 IoT센서부와; 도심지 건설현장 내 구조물 및 주변 인접구조물에 대응하여 설치하고, 상기 IoT센서부의 계측데이터 결과값에 따라 잠재적 위험을 표시하되 근로자 및 주민이 구조물 붕괴의 위험상황을 인지할 수 있게 위험도를 단계별로 표시하는 OSV감시부와; 상기 IoT센서부의 계측데이터 및 구조물 안정성 평가에 대한 결과값을 제공하되 상기 IoT센서부의 계측데이터 및 구조물 안정성 평가에 대한 결과값을 분석하여 붕괴상황을 전파할 수 있게 시나리오 데이터를 구축하는 안전관리서버부;를 포함하는 IoT 기반 도심지 건설현장 상시 안전관리 시스템을 기술구성의 특징으로 한다.The present invention is installed on the structure in the downtown construction site and surrounding structures adjacent to the IoT sensor unit for measuring the collapse failure information of the structure; Installed in response to the structures within the construction site of the downtown and surrounding neighboring structures, and displaying the potential risks according to the measured data of the IoT sensor unit, and displaying the risk level step by step so that workers and residents can recognize the danger situation of the structure collapse. An OSV monitoring unit; The safety management server unit provides a result value for the measurement data and structural stability evaluation of the IoT sensor unit but analyzes the measurement data and the result value for the structural stability evaluation to build scenario data to propagate the collapsed situation. IoT-based downtown construction site, including always-on safety management system, including;
다음으로 본 발명에 따른 IoT 기반 도심지 건설현장 상시 안전관리 시스템의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Next, a preferred embodiment of the IoT-based downtown construction site always safety management system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
먼저 본 발명에 따른 IoT 기반 도심지 건설현장 상시 안전관리 시스템의 일실시예는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, IoT센서부(10)와, OSV감시부(20)와, 안전관리서버부(30)를 포함하여 이루어진다.First, an embodiment of the IoT-based downtown construction site always safety management system according to the present invention, as shown in Figure 1 and 2,
상기 IoT센서부(10) 및 상기 안전관리서버부(30) 간에는 상호 무선통신 연결될 수 있게 IoT통신모듈(40)을 구성한다.The IoT
상기 IoT통신모듈(40)은 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 IoT센서부(10) 및 상기 안전관리서버부(30) 간에 상호 무선통신 네트워크망을 연결하여 데이터 및 신호를 송수신한다. 즉, 상기 IoT통신모듈(40)에서는 상기 IoT센서부(10)로부터 송신된 감지신호 및 계측데이터를 수신한 후 상기 안전관리서버부(30)에 송신한다.As illustrated in FIGS. 1 and 2, the IoT
상기 IoT통신모듈(40)에서는 저전력 광역 무선통신 기술인 LPWAN(low-power wide-area network)을 사용한다.The IoT
상기 IoT통신모듈(40)에서는 LPWA 전용망 방식과 셀룰러 IoT 전용망 방식으로 구분하여 적용한다.The IoT
상기 IoT통신모듈(40)은 상기 IoT센서부(10)에서 저전력 RF통신으로 송출된 데이터를 수신하며, 상기 안전관리서버부(30)에 LTE통신을 이용해 전송한다.The IoT
상기 IoT센서부(10)는 도심지 건설현장 및 그 주변에 붕괴 진행과 관련된 정량적 데이터를 확보할 수 있도록 상시적인 계측을 진행하는 기능을 수행한다.The
상기 IoT센서부(10)는 도심지 건설현장 내 구조물 및 주변 인접구조물 상에 설치되고 구조물의 붕괴 이상 정보를 계측한다.The
상기 IoT센서부(10)는 구조물의 변형과 관련된 다양한 계측 정보를 확인할 수 있도록 적용 구조물에서 계측을 필요로 하는 다양한 센서를 구비토록 구성한다. 즉, 상기 IoT센서부(10)로는 경사센서 및 변형률센서, 수압계 및 수위센서, 토압계, 로드셀, 균열게이지, GNSS(global navigation satelite system), 광섬유격자(FBG;fiver bragg grating)센서를 적용하여 구성한다.The
예를 들면, 도 3에서처럼 지하구조물에 상기 IoT센서부로 복수의 경사센서 및 변형률센서를 설치하되, 경사센서에 의하여 구조물의 수평변위량과 위치, 방향 및 크기의 실측과 구조물 각 지점의 응력상태를 계측하고, 변형률센서에 의하여 구조물의 이상 변형을 파악할 수 있게 구조물의 각 부재와 응력변화를 계측한다.For example, as shown in FIG. 3, a plurality of inclination sensors and strain sensors are installed in the underground structure as the IoT sensor unit, and the horizontal displacement amount and the position, direction, and size of the structure are measured by the inclination sensor, and the stress state of each point of the structure is measured. In addition, each member of the structure and the stress change is measured by the strain sensor to identify the abnormal deformation of the structure.
상기 IoT센서부(10)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 도심지 내 현장계측센서부(11)와 인접계측센서부(13)로 구분하여 구성한다.As illustrated in FIG. 1, the
상기 현장계측센서부(11)는 건설현장 내 구조물 상태를 계측할 수 있게 설치하되, 경사센서 및 변형률센서, 수압계 및 수위센서, 토압계, 로드셀 중 적어도 하나 이상을 적용하여 구성한다.The field
상기 인접계측센서부(13)는 건설현장의 주변에 기설된 인접구조물에 대응하여 설치한다.The
상기 인접계측센서부(13)로는 경사센서 및 변형률센서, 균열게이지, GNSS(global navigation satelite system), 광섬유격자(FBG;fiver bragg grating)센서 중 적어도 하나 이상을 적용하여 구성한다.The adjacent
상기에서 GNSS는 우주궤도를 돌고 있는 인공위성에 발신하는 전파를 이용해 지구 전역에서 움직이는 물체의 위치, 고도치, 속도를 계산하는 위성항법기술이다. 특히, 본 발명에서의 상기 인접계측센서부(13)로는 GNSS 중 오차보정을 위해 기지의 기준국에서 전송되는 데이터가 반송파 수신 자료로서 실시간 상대위치 관측방식으로 고정확도 관측을 수 초 안에 신속히 수행할 수 있는 실시간 이동측위기법인 RTK-GPS방식을 적용한다.In the above, GNSS is a satellite navigation technology that calculates the position, altitude value, and velocity of a moving object around the earth by using radio waves transmitted to satellites orbiting the orbit. In particular, the
상기에서 광섬유격자센서는 인접구조물 중 외부에 노출되어 환경에 영향을 많이 받으며, 장기계측이 필요한 주변 지반 및 구조물 외부에 적용되며, 다중이용시설 등 주요 구조물로 안전성평가가 필요한 구조물에 계측을 도모할 수 있게 적용한다.In the above, the fiber optic lattice sensor is exposed to the outside of the adjacent structures and is affected by the environment, and it is applied to the surrounding ground and structures that need long-term measurement, and it is possible to measure the structures that need safety evaluation as main structures such as multi-use facilities. Apply so that you can.
상기 광섬유격자센서는 저마늄(Ge)이 첨가된 광섬유 코어 부분을 강한 자외선에 노출시켜 굴절률이 증가하는 현상을 이용하여 제작된 광섬유 격자 소자를 사용한 센서로서, 다양한 물리량(변위, 경사, 가속도, 변형률 등)의 변화를 매우 정밀하게 감지할 수 있어 구조물 건전성 모니터링을 구현한다.The optical fiber grating sensor is a sensor using an optical fiber grating device manufactured by using a phenomenon in which the refractive index increases by exposing the optical fiber core portion containing germanium (Ge) to strong ultraviolet rays, and has various physical quantities (displacement, tilt, acceleration, strain) Changes can be detected with great precision, enabling structural health monitoring.
상기 OSV감시부(20)는 도심지 건설현장 내 구조물 및 주변 인접구조물에 대응하여 근로자 및 주민으로 하여금 구조물 붕괴의 위험상황을 인지할 수 있도록 안전 가시화 기능을 도모하는 역할을 수행한다.The
상기 OSV감시부(20)는 상기 IoT센서부(10)의 계측데이터 결과값에 따라 잠재적 위험을 표시하되 구조물 붕괴의 위험상황을 색으로 구분하여 인지할 수 있게 표시한다.The
상기 OSV감시부(20)에서는 구조물 붕괴에 따른 위험도를 임계치 설정에 따라 단계별로 구분하여 표시한다. 즉, 상기 OSV감시부(20)에서는 위험도 즉 안전상태를 파란색, 주황색, 빨간색으로 구분하여 표시하므로, 안전상황 여부를 효율적으로 감시하는 것이 가능하다.The
상기 OSV감시부(20)에는 상황전파 스피커나 LED전광판, LED경고등, 모바일 알람, 웹기반 공시 등을 연계하여 보다 다양한 서비스 인프라를 구축하는 것이 바람직하다.In the
상기 OSV감시부(20)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 건설현장 내에서 즉각적 안전사고에 대비할 수 있게 설치되는 현장형OSV감시부(21)와, 복수의 붕괴요소를 고려하여 전체 데이터를 기반 안전성 평가 알고리즘으로 피드백하는 서버형OSV감시부(23)를 구성한다.As shown in FIG. 1, the
상기 현장형OSV감시부(21)는 구조물의 벽면에 설치되고, 건설 현장의 잠재적 위험을 누구나 쉽게 확인할 수 있도록 LED모듈을 구비토록 구성한다.The field-type
상기 서버형OSV감시부(23)는 상기 안전관리서버부(30)에 의하여 PC나 모바일기기 상에 디스플레이될 수 있게 프로그래밍된다.The server-type
상기에서 서버형OSV감시부(23)는 PC나 모바일기기에 경고메시지를 스피커나 푸시메시지로 알림신호할 수 있게 구성한다.The server-type
상기 OSV감시부(20)는 상기 IoT센서부(10)로부터 통신신호를 전달받아 절대기준 평가에 의해 위험도를 표시하도록 구동한다.The
상기에서 OSV감시부(20) 중 현장형OSV감시부(21)는 상기 IoT센서부(10)로부터 직접적으로 통신신호를 전달받아 구동하고, 상기 OSV감시부(20) 중 서버형OSV감시부(23)는 상기 안전관리서버부(30)로부터 통신신호를 전달받아 구동한다.The
상기 안전관리서버부(30)는 상기 IoT센서부(10)의 계측데이터 및 구조물 안정성 평가에 대한 결과값을 제공하되 상기 IoT센서부(10)의 계측데이터 및 구조물 안정성 평가에 대한 결과값을 분석하여 붕괴상황을 전파할 수 있게 시나리오 데이터를 구축한다.The safety
상기 안전관리서버부(30)에서는 구조물 안전성 평가에 대한 결과값을 데이터베이스 형태로 구축하기 위하여 안전성 영향인자분석 데이터를 구비한다.The safety
상기 안전관리서버부(30)의 안전성 영향인자분석 데이터는 붕괴사례를 통한 붕괴의 원인, 붕괴 형식, 패턴, 붕괴 구조물의 종류 및 구조 형식 피해현황 등 붕괴에 이르기까지의 과정을 조사하되, 붕괴사고 사례조사로부터 붕괴사고의 유형을 분류하고 공통적으로 관찰된 위험인자 도출하여 붕괴메커니즘을 분석하고, 다양한 붕괴 영향인자가 고려된 수치해석을 통한 안전성 평가로 안전성 영향인자분석 데이터를 구축한다.The safety influence factor analysis data of the safety
상기에서 안전관리서버부(30)의 안전성 영향인자분석 데이터는 카테고리별로 분류하고, 각 인자별 데이터베이스에서 등급 계산에 사용된 데이터베이스의 빈도 분포에 따라 가중치 값을 결정한다.In the above, the safety influence factor analysis data of the safety
상기 안전관리서버부(30)에는 도 4에 나타낸 바와 같이, 건축현장을 기준으로 인접건축물의 건물정보를 통합하여 3차원 모델링하도록 구성하는 BIM생성부(35)를 형성한다.As shown in FIG. 4, the safety
상기 BIM생성부(35)에서는 공공데이터 및 세움터정보를 활용하여 인접건축물의 건물정보통합모델링 정보 즉 BIM(building information modeling)정보를 쉽게 생성하고, 해당 건축물속성에 주거정보 및 건축물 구조정보를 넣어 붕괴상황 발생시 피해규모 예측 및 지반침하발생시 영향원에 있는 건축물을 시각적으로 표현한다.The
또한, 상기 BIM생성부(35)에는 상기 IoT센서부(10)의 설치위치 및 그래프를 3차원 BIM모델 기반에서 표현하게 구성하므로, IoT센서부(10)의 수직위치 정보를 명확하게 표현하는 것이 가능하다.In addition, the
상기 안전관리서버부(30)에서는 상기 IoT센서부(10)의 계측데이터 및 구조물 안정성 평가에 대한 결과값을 API(application program interface)형태로 공공기관 및 유관기관에 제공하여 개방형 정보를 도모한다.The safety
상기 안전관리서버부(30)에는 붕괴 시나리오 즉 구조물 붕괴유형 분석을 고려하여 현장 및 주변 주민 대피에 대한 시나리오를 설계한다.The safety
상기 안전관리서버부(30)에서는 공공기관 및 유관기관을 위한 도심지 건설현장 상시안전관리 서비스 시나리오를 도출한다. 즉, 상기 안전관리서버부(30)는 국내 공공기관 및 유관기관의 데이터 연계방식으로 조사 및 분석을 도모하며, 도심지 상시안전관리 데이터 서비스를 위한 시나리오를 도출한다.The safety
상기 안전관리서버부(30)에서는 도 5에 나타낸 바와 같이, 붕괴 시나리오에 따른 대응방안을 웹브라우저 또는 모바일앱을 통해 공공데이터로 개방하도록 안전사고 예방 정보공유플랫폼을 구축한다. 즉, 상기 안전관리서버부(30)에서는 다양한 상황(구조물 균열증가, 구조물 변동 등)을 고려하여 건설현장 내부의 위험도와 주변 구조물의 위험도를 하나의 통합된 플랫폼 안에서 모니터링함과 동시에 관리자 및 작업자, 시민들에게 네트워크망을 통해 위험정보를 자동전파하여 재난사고 예방 및 인명피해를 최소화할 수 있는 안전관리 서비스를 제공한다.As shown in FIG. 5, the safety
상기 안전관리서버부(30)에서는 시민참여형 안전관리 서비스 시나리오를 도출한다. 즉, 상기 안전관리서버부(30)에 웹브라우저 또는 모바일앱을 통해 국내외 시민참여형 안전관리 서비스 조사 및 분석을 도모할 수 있는 개방형 통합시스템을 설계하고, 시민이 자유롭게 참여하여 도심지 내 건설현장 안전관리 서비스에 대한 시나리오를 도출하는 것이 가능하다.The safety
즉 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 IoT 기반 도심지 건설현장 상시 안전관리 시스템에 의하면, 도심지 내 공사현장 및 주변시설에 대한 안전관리망을 구축하여 실시간 계측 데이터에 따른 분석데이터로 붕괴상황을 예측함과 동시에 위험발생시 즉각적 상황전파 환경을 구현하므로, 실시간 관제로부터 즉각적 재난발생 감지 및 대응 가능한 저비용 고효율 구조의 시설물 상시 안전관리체계를 확보하면서 사회적 관리 비용을 대폭 절감하며, 도심지 붕괴사고에 대한 예방효율 및 관리효율을 대폭 증진시키는 것이 가능하다.That is, according to the IoT-based downtown construction site safety management system according to the present invention configured as described above, by establishing a safety management network for construction sites and surrounding facilities in the downtown area to predict the collapse situation with the analysis data according to the real-time measurement data At the same time, it realizes immediate situation propagation environment in case of danger, and it secures the safety management system of facilities with low cost and high efficiency structure that can detect and respond to immediate disaster occurrence from real-time control, greatly reducing social management cost, and preventive efficiency and It is possible to greatly increase the management efficiency.
뿐만 아니라 본 발명은 건축물 붕괴 진행상황에 대한 위험정보를 실시간으로 재난 이전에 파악하므로, 재난의 발생 빈도를 크게 저감하여 재난 규모의 축소와 함께 국민의 생명과 재산을 보호가능한 실시간 붕괴 감지 시스템을 구축하여 건설현장 및 다중이용시설의 안전관리 향상 및 과학적 재난대응 및 피해 저감이 가능하고, 나아가 안전관리 분야에 IT기술을 접목하여 보다 효율적인 대처가 가능하면서 다양한 안전관리분야에 확대 적용하는 것이 가능하다.In addition, the present invention grasps risk information on the progress of building collapse in real time before the disaster, and greatly reduces the frequency of disasters, thereby reducing the size of the disaster and establishing a real-time collapse detection system that can protect people's lives and property. Therefore, it is possible to improve the safety management of construction sites and multi-use facilities, to respond to scientific disasters and to reduce the damage, and to apply IT technology to safety management field more effectively and to apply it to various safety management fields.
상기에서는 본 발명에 따른 IoT 기반 도심지 건설현장 상시 안전관리 시스템의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 명세서 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.In the above, a preferred embodiment of the IoT-based downtown construction site safety management system according to the present invention has been described, but the present invention is not limited thereto, and various modifications are made within the scope of the claims and the specification of the invention and the accompanying drawings. Can be carried out, and this also belongs to the scope of the present invention.
10 : IoT센서부 11 : 현장계측센서부
13 : 인접계측센서부 20 : OSV감시부
21 : 현장형OSV감시부 23 : 서버형OSV감시부
30 : 안전관리서버부 35 : BIM생성부
40 : IoT통신모듈10: IoT sensor unit 11: field measurement sensor unit
13: adjacent measuring sensor 20: OSV monitoring
21: field-type OSV monitoring unit 23: server-type OSV monitoring unit
30: safety management server 35: BIM generation
40: IoT communication module
Claims (6)
상기 IoT센서부 및 상기 안전관리서버부 간에 상호 무선통신 네트워크망으로 연결하여 데이터 및 신호를 송수신하는 IoT통신모듈을 포함하며,
상기 IoT센서부는, 건설현장 내 설치하되 경사센서 및 변형률센서, 수압계 및 수위센서, 토압계, 로드셀 중 적어도 하나 이상을 적용하여 구성하는 현장계측센서부와, 인접구조물 상에 설치하되 경사센서 및 변형률센서, 균열게이지, GNSS(global navigation satelite system), 광섬유격자(FBG;fiver vragg grating)센서 중 적어도 하나 이상을 적용하여 구성하는 인접계측센서부를 포함하고,
상기 OSV감시부는, 건설현장 내에서 즉각적 안전사고에 대비할 수 있게 설치되는 현장형OSV감시부와, 복수의 붕괴요소를 고려하여 전체 데이터를 기반 안전성 평가 알고리즘으로 피드백하는 서버형OSV감시부를 포함하며,
상기 안전관리서버부에서는, 붕괴사례를 통한 붕괴에 이르기까지의 과정을 조사하되 붕괴사고 사례조사로부터 붕괴사고의 유형을 분류하고 공통적으로 관찰된 위험인자를 도출하여 붕괴메커니즘을 분석하며, 붕괴 영향인자가 고려된 수치해석을 통한 안전성 평가의 결과값을 데이터베이스 형태로 구축하는 안전성 영향인자분석 데이터를 구성하고,
상기 안전관리서버부의 안전성 영향인자분석 데이터는 카테고리별로 분류하고, 각 인자별 데이터베이스에서 등급 계산에 사용된 데이터베이스의 빈도 분포에 따라 가중치 값을 결정하게 구성하며,
상기 안전관리서버부에는 건축현장을 기준으로 인접건축물의 건물정보를 통합하여 3차원 모델링하도록 구성하는 BIM생성부를 포함하고,
상기 안전관리서버부에서는 상기 IoT센서부의 계측데이터 및 구조물 안정성 평가에 대한 결과값을 API(application program interface)형태로 공공기관 및 유관기관에 제공하고, 공공기관 및 유관기관의 데이터 연계방식으로 조사 및 분석하여 도심지 상시안전관리 데이터 서비스를 위한 시나리오를 도출하며, 붕괴 시나리오에 따른 대응방안을 웹브라우저 또는 모바일앱을 통해 공공데이터로 개방하도록 안전사고 예방 정보공유플랫폼을 구축하는 IoT 기반 도심지 건설현장 상시 안전관리 시스템.
An IoT sensor unit installed on the structures in the downtown construction site and adjacent structures and measuring breakdown failure information of the structure; It is installed in correspondence with the structures in the downtown construction site and neighboring structures, and displays potential risks according to the measured data result of the IoT sensor unit, and receives the communication signal of the IoT sensor unit and displays the risk by the absolute reference evaluation. An OSV monitoring unit for displaying the risk level step by step so that the residents can recognize the danger situation of the collapse of the structure; The safety management server unit provides a result value for the measurement data and the structural stability evaluation of the IoT sensor unit but analyzes the measurement data and the result value for the structural stability evaluation to build scenario data to propagate the collapsed situation. Including;
It includes an IoT communication module for transmitting and receiving data and signals by connecting to the wireless sensor network between the IoT sensor unit and the safety management server unit,
The IoT sensor unit is installed in the construction site, the inclination sensor and strain sensor, the hydraulic pressure gauge and water level sensor, the earth pressure gauge, the field measurement sensor unit configured by applying at least one or more of the load cell, and installed on the adjacent structure, but the inclination sensor and It includes an adjacent measurement sensor unit configured by applying at least one or more of the strain sensor, crack gauge, GNSS (global navigation satelite system), optical fiber grating (FBG) sensor,
The OSV monitoring unit includes an on-site OSV monitoring unit installed to prepare for an immediate safety accident in a construction site, and a server type OSV monitoring unit which feeds back to the safety evaluation algorithm based on the entire data in consideration of a plurality of collapse factors.
The safety management server unit investigates the processes leading to the collapse through collapse cases, classifies the types of collapse accidents from the collapse case studies, derives commonly observed risk factors, analyzes the collapse mechanisms, and affects the collapse factors. Construct safety impact factor analysis data that constructs the result of safety evaluation through the numerical analysis considering
The safety influence factor analysis data of the safety management server is classified by category, and the weight value is determined according to the frequency distribution of the database used for the grade calculation in the database for each factor.
The safety management server unit includes a BIM generation unit configured to three-dimensional modeling by integrating the building information of the adjacent building on the basis of the building site,
The safety management server unit provides the measurement data of the IoT sensor unit and the result value of the structure stability evaluation to public institutions and related organizations in the form of an API (application program interface), and investigates and analyzes them in a data connection method of public and related organizations. Based on the analysis, we derive scenarios for data management for downtown safety management at all times, and build safety accident prevention information sharing platform to open the countermeasures for collapse scenarios to public data through web browsers or mobile apps. Management system.
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