KR102057109B1 - EXAMPLES·ALARM SYSTEM AND METHOD INCLUDING SLOPE STABILITY MONITORING BASED ON IoT - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a predicting and warning system including slope stability monitoring based on IoT. According to the present invention, the predicting and warning system including the slope stability monitoring based on the IoT comprises: a LoRa device unit installed in a prediction and warning subject measurement area by comprising multiple sensor nodes and receiving a soil moisture content, a capillary absorption force, soil temperature, rainfall, inclination, and displacement information, obtained in the measurement area; a gateway unit receiving the soil moisture content, the capillary absorption force, the soil temperature, the rainfall, the inclination, and the displacement information from the LoRa device and storing and transmitting the same, wherein the gateway unit also manages the soil moisture content, the capillary absorption force, the soil temperature, the rainfall, the inclination, and the displacement information and controls a field disaster responding service as necessary by calculating a safety factor (FS) of a slope; a monitoring unit predicting slope collapse prediction and warning based on the FS of the slope calculated by using the soil moisture content, the capillary absorption force, the soil temperature, the rainfall, the inclination, and the displacement information received from the gateway unit and monitoring the slope collapse prediction and warning in real time; and an early predicting and warning server unit receiving the FS of the slope from the monitoring unit and preventing an accident. The predicting and warning system can reduce property damage and deaths of surrounding area residents by transferring prediction and warning related to a slope collapse disaster by monitoring the slope collapse prediction and warning in real time by predicting the slope collapse for long-term via a low-power network. Also, the predicting and warning system can reduce various expenses by having a continuously long maintenance term since a sensor installed in the slope measurement point is not damaged due to freezing.

Description

IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 시스템 및 방법{EXAMPLES·ALARM SYSTEM AND METHOD INCLUDING SLOPE STABILITY MONITORING BASED ON IoT}Example and alarm system and method including IoT-based slope stability monitoring {EXAMPLES ALARM SYSTEM AND METHOD INCLUDING SLOPE STABILITY MONITORING BASED ON IoT}

본 발명은 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저전력 네트워크를 통해 장기적으로 비탈면(사면)붕괴의 예측이 가능하여 실시간 모니터링으로 비탈면 붕괴재해 관련 예·경보 발령을 통해 인근 지역 주민의 인명피해 및 재산피해를 줄일 수 있고, 비탈면(사면) 계측지점에 설치되는 센서가 동파 등 손상되지 않으므로 지속적으로 유지보수가 길어 그에 따른 제반 비용을 절감할 수 있는 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an example-alarm system including IoT-based slope stability monitoring, and more specifically, it is possible to predict slope slope (slope) collapse in the long term through low-power network, and to issue slope-related collapse and warning by real-time monitoring. Through the IoT-based system, it is possible to reduce the casualty and property damage of residents in the nearby area, and to maintain the long-term maintenance as the sensor installed on the slope (slope) measurement point is not damaged, such as freezing. The present invention relates to a warning system including slope safety monitoring.

일반적으로, 최근 지구의 온난화, 기후변화로 인하여 국지성 집중호우, 태풍 등으로 인한 비탈면과 사면붕괴 재해가 자주 발생하여 막대한 인명과 재산피해가 발생하고 있다. 특히, 우리나라의 국토는 63%가 산지이고, 인구밀도가 높아 산업화, 도시화로 인한 산지개발이 전 국토에서 발생하고 있다.In general, due to global warming and climate change, slopes and slope collapses frequently occur due to localized torrential rains and typhoons, resulting in enormous casualties and property damage. In particular, 63% of the country's land is mountainous, and due to the high population density, mountainous development due to industrialization and urbanization is occurring in the whole country.

산지 개발과정에서 안정화된 자연상태의 임지가 파괴되고, 기후변화와 맞물려 비탈면 붕괴재해가 자주 발생하며, 그 피해 규모도 지속적으로 증가하고 있는 실정이다. In the mountain development process, stabilized natural forests are destroyed, and slopes collapse frequently occur in conjunction with climate change, and the magnitude of the damage is continuously increasing.

지난 30년간 연평균 431ha의 비탈면 재해가 발생했으며, 기후변화 등에 따라 비탈면 재해규모는 점차 대형화 추세이다. 특히, 10년 단위로 연평균 비탈면 재해 발생규모를 분석한 결과 2000년대부터 급격히 증가·대형화 추세 2000년대 비탈면 발생규모는 1980년대 대비 3배 이상 증가하였다. In the past 30 years, an average of 431 ha of slopes have occurred annually, and the scale of slopes is gradually increasing due to climate change. In particular, as a result of analyzing the annual average slope incidence on a 10-year basis, the rapid increase and large-scale trend since the 2000s.

(단위 : ha,)                                                          (Unit: ha,)

Figure 112019092387294-pat00001
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* 참고 : 2010~2017년까지 비탈면 발생 규모는 2,051ha * Note: Slope incidence from 2010 to 2017 was 2,051 ha

<최근 10년 간 비탈면 발생 추이><Slope Incidence over Recent 10 Years>

Figure 112019092387294-pat00002
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Figure 112019092387294-pat00003
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-지구 온난화로 인한 집중호우 빈발로 비탈면 피해 증가--Increasing slope damage due to heavy rains caused by global warming-

비탈면 재해에 대한 대응 시스템 개발의 필요성으로, 1) 기상청은 100년 뒤에 남한의 강수량이 약 20%증가할 것이라 보고(기상청.2007), 2) 우리나라는 강수가 집중되는 여름철과, 높은 적설 후에 해동기에 비탈면 피해가 크며, 3) 기존 비탈면 모니터링 시스템은 예측에 가장 중요한 변수 값인 토양수분함수율, 모관흡수력의 직접적인 측정 방법에 대한 기술은 미비하고, 이 측정값들의 원격 네트워크 구축이 어려운 실정이며, 4) 2016년 산림청에서 개발한 비탈면 사전 예측 및 경보 시스템은 지속적인 유지보수가 필요한 방식의(센서내부에 증류수를 지속적으로 넣어줘야 하는) 토양수분함수율, 모관흡수력 센서 기반의 시스템이기 때문에 겨울철 센서의 동파로 인해 4월부터 10월 이후로는 모니터링이 불가한 문제점이 있고, 5) 유선 기반의 시스템은 설치와 유지보수(동식물에 의한 피해 등)가 어려워 개발 후 대량 보급에도 적절히 못하는 문제점도 있다.Due to the necessity of developing a response system for slope disasters, 1) the Korea Meteorological Administration reports that South Korea's precipitation will increase by about 20% in 100 years (Korea Meteorological Administration, 2007), and 2) Korea defrosts during the summer season when precipitation is high and after heavy snowfall. 4) Existing slope monitoring system has insufficient description of direct measurement method of soil moisture content and maternal absorption, which are the most important variables for forecasting, and it is difficult to establish a remote network of these measurements. The slope slope preliminary prediction and alarm system developed by the Korea Forest Service in 2016 is based on soil moisture content and capillary absorption sensors that require continuous maintenance (still distilled water must be kept inside the sensor). There is a problem that monitoring is not possible after April to October. 5) Wired-based system Maintenance is also (such as damage caused by animals and plants) is not properly problems in mass distribution after the difficult development.

또한, 종래 발명의 도 1은 IoT 기반의 비탈면 예·경보 시스템의 일 실시예의 순서도로, 예·경보 대상 계측지역에 복수의 센서노드(10)가 설치되어 상기 센서노드(10)로 인해 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 획득한다.In addition, Figure 1 of the present invention is a flow chart of an embodiment of the IoT-based slope surface example, the alarm system, a plurality of sensor nodes 10 are installed in the measurement target area, for example, the alarm is the soil moisture due to the sensor node (10) Obtains water content, maternal absorption, geothermal, rainfall, slope, and displacement information.

획득한 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보는 로라 게이트웨이(20), 로라 네트워크 서버(30) 그리고 어플리케이션 서버(40)로 순차적으로 송신한다.The obtained soil moisture content ratio, maternal absorption capacity, geothermal temperature, rainfall, slope, displacement information is sequentially transmitted to the Laura gateway 20, the Laura network server 30 and the application server 40.

상기 어플리케이션 서버(40)로부터 비탈면 안전 여부를 송신 받은 인근 시민이나 재난담당자는 이에 대해 신속하게 대응하여 인명 피해 및 재산 피해를 최소화 한다.Neighboring citizens or disaster coordinators who have received the safety of slopes from the application server 40 respond quickly to minimize human and property damages.

그러나, 상기 센서노드(10)로 인해 획득한 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보가 로라 네트워크 서버(30)나 어플리케이션 서버(40) 상에 네트워크 오류 또는 고장이 발생되면 획득한 정보를 제대로 송신할 수 없어 인근 시민이나 재난담당자에게 획득한 정보를 제대로 송신할 수 없으므로 이로 인해 신속하게 대피할 수 없어 인명 피해 및 재산 피해가 초래하는 치명적인 문제점도 있다.However, the soil moisture content ratio, capillary absorption, geothermal, rainfall, slope, and displacement information obtained by the sensor node 10 are acquired when a network error or failure occurs on the Laura network server 30 or the application server 40. There is also a fatal problem in that it is not possible to send information properly, so it is not possible to send the information acquired to the neighboring citizens or the disaster officers.

관련 선행기술로는 등록특허공보 제10-1580062호(발명의 명칭: 실시간 비탈면 예경보 방법 및 시스템, 등록일자: 2015년 12월 17일) 및 등록특허공보 제10-1843007호(발명의 명칭: 비탈면 모니터링 및 예·경보를 위한 무선 센서 네트워크 계측 시스템 및 계측방법, 등록일자: 2018년 03월 22일)가 있다.Related prior arts include registered patent publication No. 10-1580062 (name of the invention: real-time slope preliminary warning method and system, registration date: December 17, 2015) and registered patent publication 10-1843007 (name of invention: Wireless sensor network measurement system and measurement method for slope monitoring and forecasting and warning, registration date: March 22, 2018).

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 저전력 네트워크를 통해 장기적으로 비탈면(사면)붕괴의 예측이 가능하여 실시간 모니터링으로 비탈면 붕괴재해 관련 예·경보 발령을 통해 인근 지역 주민의 인명피해 및 재산피해를 줄일 수 있고, 비탈면(사면) 계측지점에 설치되는 센서가 동파 등 손상되지 않으므로 지속적으로 유지보수가 길어 그에 따른 제반 비용을 절감할 수 있는 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 시스템을 목적으로 한다.The present invention was devised to solve the problems of the prior art as described above, and it is possible to predict slope slope (slope) collapse in the long term through a low-power network, and inhabitants of nearby regions through the real-time monitoring of warnings related to slope collapse disasters. Including IoT-based slope stability monitoring, which can reduce human injury and property damage, and because the sensor installed at slope measuring area is not damaged such as freezing wave, the maintenance is long and it can be saved. It is aimed at a warning system.

본 발명의 다른 목적은 본 발명의 특징을 통해 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시 예를 통해 보다 분명하게 알 수 있고, 특허청구범위에 나타난 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.Other objects of the present invention may be understood through the features of the present invention, more clearly understood through the embodiments of the present invention, and may be realized by means and combinations indicated in the claims.

상기와 같은 본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 아래와 같은 기술적 특징을 갖는다.The present invention has the following technical features to achieve the problem to be solved by the present invention as described above.

본 발명에 따른 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 시스템은, 복수의 센서노드로 구성되어 예·경보 대상 계측지역에 설치되고, 상기 계측지역에서 획득한 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 송신하는 로라 디바이스부; 상기 로라 디바이스부로부터 상기 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 수신받아 저장 및 송신이 가능하고, 상기 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 관리하여 비탈면 안전율(FS, Safety Factor)을 연산하여 필요에 따라 현장 재난 대응 서비스를 제어하는 게이트웨이부; 상기 게이트웨이부로부터 수신받은 상기 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 통해 연산한 상기 비탈면 안전율(FS)을 기준으로 비탈면 붕괴 예·경보를 예측하면서 실시간 모니터링하는 모니터링부; 및 상기 모니터링부로부터 상기 비탈면 안전율을 수신하여 안전 사고 예방이 수행되도록 하는 조기 예·경보 서버부; 를 포함하여 이루어진다.Example-alarm system including IoT-based slope stability monitoring according to the present invention is composed of a plurality of sensor nodes, installed in the measurement target area for warning, and obtained in the measurement area, soil moisture content ratio, maternal absorption, geothermal, A Laura device unit for transmitting rainfall, slope, and displacement information; It is possible to receive and store the soil moisture content ratio, capillary absorption, geothermal, rainfall, slope, and displacement information from the Laura device unit, and to manage the soil moisture content ratio, maternal absorption, geothermal, rainfall, slope, and displacement information. A gateway unit configured to calculate a slope safety factor (FS) to control an on-site disaster response service as necessary; A monitoring unit for real-time monitoring while predicting slope slope collapse and warning based on the slope slope safety factor (FS) calculated through the soil water content ratio, maternal absorption force, geothermal, rainfall, slope, and displacement information received from the gateway unit; And an early warning and alarm server unit configured to receive the slope safety rate from the monitoring unit so that safety accident prevention is performed. It is made, including.

본 발명에 따른 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 시스템에 있어서, 상기 게이트웨이부는 상기 로라 디바이스부로부터 수신받은 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 이용하여 상기 비탈면 안전율을 연산하고, 상기 비탈면 안전율의 저하에 따라 직접 또는 간접으로 인근 시민에게 재난 방송, 재난 문자를 전송하거나 인근 차량을 통제하거나 붕괴지역에 설치된 자동 방수포 개폐장치 등의 재난 대응 설비를 능동적으로 작동하도록 한다.In the example-alarm system including IoT-based slope stability monitoring according to the present invention, the gateway unit uses the soil moisture function ratio, maternal absorption capacity, temperature, rainfall, slope, and displacement information received from the Laura device unit to determine slope slope safety information. And directly or indirectly respond to disasters, send disaster texts, control nearby vehicles, or actively operate disaster response facilities such as automatic tarpaulin switchgears installed in collapsed areas, depending on the slope safety factor. .

본 발명에 따른 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 시스템에 있어서, 상기 게이트웨이부는, 전송되는 정보를 신호로 변환시키는 모뎀과, 상기 모뎀에 연결되고, 전기 에너지를 공급하는 전원공급장치와, 상기 비탈면 안전율(FS)의 연산에 대한 현장 재난 대응 서비스를 어플리케이션 형태로 구현하는 어플리케이션서버와, 상기 어플리케이션서버로부터 상기 현장 재난 대응 서비스에 대한 어플리케이션으로 구현되어 인근 시민이나 재난담당자에게 정보를 송신하는 로라 네트워크서버로 구성된다.In the example-alarm system including IoT-based slope stability monitoring according to the present invention, the gateway unit includes a modem for converting transmitted information into a signal, a power supply connected to the modem, and supplying electrical energy; An application server for implementing an on-site disaster response service for calculating the slope safety factor (FS) in an application form, and a Laura configured as an application for the on-site disaster response service from the application server to transmit information to a neighboring citizen or a disaster manager. It consists of a network server.

본 발명에 따른 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 시스템에 있어서, 상기 로라 네트워크서버는 MQTT(Message Queue for Telemetry Transport) 통신 프로토콜을 이용하여 데이터 통신을 한다.In the example-alarm system including IoT-based slope stability monitoring according to the present invention, the Laura network server communicates data using a MQTT (Message Queue for Telemetry Transport) communication protocol.

본 발명에 따른 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 시스템에 있어서, 상기 게이트웨이부는 상기 로라 디바이스부로부터 수신받은 상기 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 비탈면 안전율(Safety Factor)의 산출을 통해 상기 계측지역의 안전여부를 확인한다.In the example-alarm system including IoT-based slope stability monitoring according to the present invention, the gateway unit slopes the soil moisture function ratio, maternal absorption capacity, temperature, rainfall, slope, and displacement information received from the Laura device unit. It is confirmed whether the measurement area is safe by calculating the factor.

본 발명에 따른 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 시스템에 있어서, 상기 비탈면 안전율은 다음 수학식에 산출되며, FS=점착도+[단위중량×토심×cos2경사도+모관흡수력×수분함수비]×tan내부마찰각/단위중량×토심×cos경사도×sin경사도 이다.In the example-alarm system including IoT-based slope stability monitoring according to the present invention, the slope slope safety factor is calculated by the following equation, FS = viscosity + unit weight × depth × cos 2 slope + maternal absorption capacity × water content ratio ] × tan internal friction angle / unit weight × depth × cos inclination × sin inclination.

본 발명에 따른 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 시스템에 있어서, 복수의 센서노드가 설치되는 계측지역의 안전여부는 상기 비탈면 안전율의 산출 값이 1.0 을 기준으로 현장에 따라 마진값을 더해 임계치로 설정한다.In the example / alarm system including IoT-based slope stability monitoring according to the present invention, the safety of the measurement area in which a plurality of sensor nodes are installed is added to the margin value according to the site based on the calculated value of slope slope safety factor of 1.0. Set to the threshold.

본 발명에 따른 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 시스템에 있어서, 상기 센서노드는 유전체 공극률 측정 센서로 이루어지는 것으로, 상기 유전체 공극률 측정 센서는 하부에 스폰지 또는 세라믹 형태의 유전체로 수분이 유입 또는 배출되며 발생되는 전기적 값의 변이를 기반으로 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 측정한다.In the example-alarm system including the IoT-based slope stability monitoring according to the present invention, the sensor node is made of a dielectric porosity measuring sensor, the dielectric porosity measuring sensor is a sponge or ceramic-type dielectric in the lower portion or The soil moisture content ratio, maternal malabsorption capacity, geothermal temperature, rainfall, slope, and displacement information are measured based on the variation of the generated electrical values.

본 발명에 따른 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 시스템에 있어서, 상기 센서노드는 방수 및 방진 기능을 가진다.In the example-alarm system including IoT-based slope stability monitoring according to the present invention, the sensor node has a waterproof and dustproof function.

본 발명에 따른 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 방법은, 복수의 센서노드로 구성되는 로라 디바이스부가 예·경보 대상 계측지역에 설치되고, 상기 계측지역에서 획득한 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 송신하는 단계; 게이트웨이부가 상기 로라 디바이스부로부터 상기 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 수신받아 저장 및 송신이 가능하고, 상기 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 관리하여 비탈면 안전율(FS, Safety Factor)을 연산하여 필요에 따라 현장 재난 대응 서비스를 제어하는 단계; 모니터링부가 상기 게이트웨이부로부터 수신받은 상기 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 통해 연산한 상기 비탈면 안전율(FS)을 기준으로 비탈면 붕괴 예·경보를 예측하면서 실시간 모니터링하는 단계; 및 조기 예·경보 서버부가 상기 모니터링부로부터 상기 비탈면 안전율을 수신하여 안전 사고 예방이 수행되도록 하는 단계; 를 포함하여 이루어진다.In the example and warning method including IoT-based slope stability monitoring according to the present invention, a Laura device part composed of a plurality of sensor nodes is installed in the measurement area for the warning and warning, and the soil water content ratio and maternal absorption capacity obtained in the measurement area are obtained. Transmitting geothermal, rainfall, slope, and displacement information; The gateway unit may receive and store the soil moisture content ratio, maternal absorption force, geothermal temperature, rainfall, slope, and displacement information from the Laura device unit, and store and transmit the soil moisture content ratio, maternal absorption force, geothermal, rainfall, slope, and displacement information. Controlling and calculating a slope safety factor (FS) to control an on-site disaster response service as necessary; A monitoring unit predicting slope slope collapse and warning based on the slope slope safety factor (FS) calculated by the soil water content ratio, maternal absorption force, geothermal, rainfall, slope, and displacement information received from the gateway unit in real time; And an early warning / warning server unit receiving the slope safety rate from the monitoring unit so that safety accident prevention is performed. It is made, including.

본 발명에 따른 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 방법에 있어서, 상기 게이트웨이부는 상기 로라 디바이스부로부터 수신받은 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 이용하여 상기 비탈면 안전율을 연산하고, 상기 비탈면 안전율의 저하에 따라 직접 또는 간접으로 인근 시민에게 재난 방송, 재난 문자를 전송하거나 인근 차량을 통제하거나 붕괴지역에 설치된 자동 방수포 개폐장치 등의 재난 대응 설비를 능동적으로 작동하도록 한다.In the example-alarm method including IoT-based slope stability monitoring according to the present invention, the gateway unit uses the soil moisture function ratio, maternal absorption, geothermal, rainfall, slope, and displacement information received from the Laura device unit to determine slope slope safety information. And directly or indirectly respond to disasters, send disaster texts, control nearby vehicles, or actively operate disaster response facilities such as automatic tarpaulin switchgears installed in collapsed areas, depending on the slope safety factor. .

본 발명에 따른 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 방법에 있어서, 상기 게이트웨이부는, 전송되는 정보를 신호로 변환시키는 모뎀과, 상기 모뎀에 연결되고, 전기 에너지를 공급하는 전원공급장치와, 상기 비탈면 안전율(FS)의 연산에 대한 현장 재난 대응 서비스를 어플리케이션 형태로 구현하는 어플리케이션서버와, 상기 어플리케이션서버로부터 상기 현장 재난 대응 서비스에 대한 어플리케이션으로 구현되어 인근 시민이나 재난담당자에게 정보를 송신하는 로라 네트워크서버로 구성된다.In the example-alarm method including IoT-based slope stability monitoring according to the present invention, the gateway unit includes a modem for converting transmitted information into a signal, a power supply connected to the modem, and supplying electrical energy; An application server for implementing an on-site disaster response service for calculating the slope safety factor (FS) in an application form, and a Laura configured as an application for the on-site disaster response service from the application server to transmit information to a neighboring citizen or a disaster manager. It consists of a network server.

본 발명에 따른 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 방법에 있어서, 상기 로라 디바이스부로부터 수신받은 상기 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 비탈면 안전율(Safety Factor)의 산출을 통해 상기 계측지역의 안전여부를 확인한다.In the example-alarm method including IoT-based slope stability monitoring according to the present invention, the soil moisture function ratio, maternal absorption capacity, geothermal, rainfall, slope, displacement information received from the Laura device unit of slope safety factor (Safety Factor) The calculation confirms the safety of the measurement area.

본 발명에 따른 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 방법에 있어서, 상기 비탈면 안전율은 다음 수학식에 산출되며, FS=점착도+[단위중량×토심×cos2경사도+모관흡수력×수분함수비]×tan내부마찰각/단위중량×토심×cos경사도×sin경사도 이다.In the example-alarm method including the IoT-based slope stability monitoring according to the present invention, the slope slope safety factor is calculated by the following equation, FS = adhesion + unit weight × depth × cos 2 slope + maternal absorption capacity × water content ratio ] × tan internal friction angle / unit weight × depth × cos inclination × sin inclination.

본 발명에 따른 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 방법에 있어서, 복수의 센서노드가 설치되는 계측지역의 안전여부는 상기 비탈면 안전율의 산출 값이 1.0 을 기준으로 현장에 따라 마진값을 더해 임계치로 설정한다.In the example-alarm method including IoT-based slope stability monitoring according to the present invention, the safety of the measurement area in which a plurality of sensor nodes are installed is added to a margin value according to the site based on the calculated value of slope slope safety factor of 1.0. Set to the threshold.

본 발명에 따른 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 방법에 있어서, 상기 센서노드는 유전체 공극률 측정 센서로 이루어지는 것으로, 상기 유전체 공극률 측정 센서는 하부에 스폰지 또는 세라믹 형태의 유전체로 수분이 유입 또는 배출되며 발생되는 전기적 값의 변이를 기반으로 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 측정한다.In the example-alarm method including the IoT-based slope-surface stability monitoring according to the present invention, the sensor node comprises a dielectric porosity measuring sensor, the dielectric porosity measuring sensor is a sponge or ceramic-type dielectric in the lower portion or The soil moisture content ratio, maternal malabsorption capacity, geothermal temperature, rainfall, slope, and displacement information are measured based on the variation of the generated electrical values.

본 발명은 상기와 같은 과제의 해결 수단을 통해 저전력 네트워크를 통해 장기적으로 비탈면(사면)의 예측이 가능하여 실시간 모니터링으로 비탈면 붕괴재해 관련 예·경보 발령을 통해 인근 지역 주민의 인명피해 및 재산피해를 줄일 수 있고, 비탈면(사면) 계측지점에 설치되는 센서가 동파 등 손상되지 않으므로 지속적으로 유지보수가 길어 그에 따른 제반 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.The present invention can be predicted slope in the long term through the low-power network through the means to solve the above problems, and by the real-time monitoring to prevent damage to people and property of residents in nearby areas through the announcement of warnings related to slope collapse disaster It is possible to reduce, and since the sensor installed on the slope (slope) measurement point is not damaged, such as freezing waves, the maintenance is long, thereby reducing the overall cost.

또한, 본 발명은 센서노드에 데이터 수집을 안정적으로 할 수 있는 효과도 있다.In addition, the present invention has the effect that can be stable data collection to the sensor node.

본 발명의 다른 효과는 본 발명의 특징을 통해 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시 예를 통해 보다 분명하게 알 수 있고, 특허청구범위에 나타난 수단 및 조합에 의해 발휘될 수 있다.Other effects of the present invention may be understood through the features of the present invention, more clearly understood through the embodiments of the present invention, and may be exerted by means and combinations indicated in the claims.

도 1은 종래 발명에 따른 IoT 기반의 비탈면 예·경보 시스템의 일 실시예의 순서도,
도 2는 본 발명에 따른 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 시스템의 일 실시예의 블록도,
도 3은 도 2에 따른 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 시스템의 일 실시예의 순서도,
도 4는 도 2에 따른 로라 디바이스부를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명에 따른 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 방법의 일 실시예의 순서도,
도 6은 도 5에 따른 계측지역의 비탈면 안전과 위험 여부를 판정하는 일 실시예의 순서도.
1 is a flow chart of an embodiment of an IoT-based slope plane example, alarm system according to the prior invention,
2 is a block diagram of an embodiment of an example alarm system including IoT-based slope stability monitoring according to the present invention;
3 is a flow chart of an embodiment of an example alarm system including IoT-based slope stability monitoring according to FIG. 2;
4 is a view illustrating a Laura device unit according to FIG. 2;
5 is a flowchart of an embodiment of an example-alarm method including IoT-based slope stability monitoring according to the present invention;
6 is a flow chart of an embodiment for determining the slope safety and danger of the measurement area according to FIG.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에서 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.DETAILED DESCRIPTION The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings that show, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It is to be understood that the various embodiments of the invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, specific shapes, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the present invention with respect to one embodiment. In addition, it is to be understood that the location or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description, therefore, is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is defined only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which such claims are entitled. Like reference numerals in the drawings refer to the same or similar functions throughout the several aspects.

도 2는 본 발명에 따른 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 시스템의 일 실시예의 블록도이고, 도 3은 도 2에 따른 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 시스템의 일 실시예의 순서도이며, 도 4는 도 2에 따른 로라 디바이스부를 나타내는 도면이다.2 is a block diagram of an embodiment of an example alarm system including IoT-based slope stability monitoring according to the present invention, and FIG. 3 is an example of an embodiment of an example alarm system including IoT-based slope stability monitoring according to FIG. 2. 4 is a flowchart illustrating a Laura device unit according to FIG. 2.

본 발명에 따른 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 시스템(100)은, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 로라 디바이스부(110), 게이트웨이부(120), 모니터링부(130), 예·경보 서버부(140) 를 포함하여 이루어진다.Examples and alarm system 100 including IoT-based slope stability monitoring according to the present invention, as shown in Figures 2 to 4, the Laura device unit 110, the gateway unit 120, the monitoring unit 130 For example, the alarm server unit 140 is included.

로라 디바이스부(110)는 복수의 센서노드로 구성되어 예·경보 대상 계측지역에 설치되고, 계측지역에서 획득한 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 송신한다.The Laura device unit 110 includes a plurality of sensor nodes and is installed in the measurement target area for example and warning, and transmits the soil moisture function ratio, maternal absorption force, temperature, rainfall, slope, and displacement information obtained in the measurement area.

복수의 센서노드가 설치되는 계측지역은 지질요인, 지형요인, 지반요인, 기후요인, 구조물요인, 재해요인, 취약요인, 피해요인 중 어느 하나의 범주에 속하는 영향 인자들에 기초하여 설정한다.The measurement zone where multiple sensor nodes are installed is set based on influence factors in any one of geological factors, topographic factors, ground factors, climate factors, structure factors, disasters, vulnerable factors, and damage factors.

지질요인의 범주에 속하는 영향 인자들은 사면 경사, 경사 길이, 사면 높이 및 토심이다.Influence factors that fall within the category of geological factors are slope slope, slope length, slope height, and soil depth.

지형요인의 범주에 속하는 영향 인자들은 각각 비탈면 경사, 경사 길이, 비탈면 높이 및 토심이다. 예를 들어, 비탈면은 경사(각도)가 급할수록, 길이가 길수록 또는 높이가 높을수록 붕괴할 가능성이 높을 것이며, 기반암 위에 놓여 있는 비탈면의 심도, 즉 토심에 따라 붕괴할 가능성이 달라질 수 있다. 이에 따라, 비탈면 경사, 경사 길이, 비탈면 높이 및 토심은 비탈면의 외형에 따라 비탈면의 붕괴 위험성을 상대적으로 평가한 영향인자들이다.Influence factors that fall into the topographical category are slope slope, slope length, slope height, and soil depth, respectively. For example, the steep slopes are more likely to collapse as steep (angle) angles, longer lengths, or higher heights, and the likelihood that the slope will collapse depending on the depth of the slope on the bedrock, i. Accordingly, slope slope, inclination length, slope height, and soil depth are influential factors for evaluating the risk of collapse of the slope according to the shape of the slope.

지반요인의 범주에 속하는 영향 인자들은 각각 포화투수계수, 습윤단위중량, 인장균열 및 초기모관흡수력이다. 예를 들어, 지반은 강우에 의해 수분이 포화되고 전단 강도가 약해질수록 붕괴할 가능성이 높을 것이다. 이에 따라, 지반 내의 물의 흐름과 함유량을 평가할 수 있는 포화투수계수, 강우를 흡수한 지반의 무게인 습윤단위중량, 지반의 인장균열 발생 여부, 지반의 불포화 특성을 반영하고, 전단 강도에 영향을 미치는 초기모관흡수력은 지반의 토질에 따라 비탈면의 붕괴 위험성을 상대적으로 평가한 영향인자들이다.Influence factors belonging to the ground factor category were saturation permeability coefficient, wet unit weight, tensile cracking and initial capillary absorption. For example, the ground will be more likely to collapse as rainfall saturates with moisture and weaker shear strength. Accordingly, the saturation permeability coefficient to evaluate the flow and content of water in the ground, the wet unit weight which is the weight of the ground absorbing rainfall, whether or not the tensile cracks occur in the ground, and the unsaturation characteristics of the ground are reflected and affect the shear strength. Initial capillary absorption is an influence factor that relatively evaluates the risk of slope collapse depending on soil quality.

기후요인의 범주에 속하는 영향 인자들은 3일 누적 강우량, 선행강우, ID 곡선 및 지하수위이다. 예를 들어, 지반은 강우량이 많으면 붕괴할 가능성이 높을 것이다. 이에 따라, 선행강우 발생 8 일전까지의 3일간 연속 누적 강우량, 평가 시점 이전의 5일 간의 선행강우, 강우강도(Intensity)와 지속시간(Duration)에 따른 ID 곡선 및 평가 지점의 지하 수위는 기상 또는 기후에 따라 비탈면의 붕괴 위험성을 상대적으로 평가한 영향인자들이다.Influential factors in the category of climate factors are three-day cumulative rainfall, leading rainfall, ID curve, and groundwater level. For example, the ground will likely collapse if there is a lot of rainfall. Accordingly, the cumulative rainfall for three consecutive days up to eight days before the occurrence of the preceding rainfall, the five days before the evaluation point, the ID curve according to the intensity and duration, and the underground water level at the evaluation point are It is an influence factor that relatively assesses the risk of slope collapse according to climate.

구조물요인의 범주에 속하는 영향 인자들은 인공구조물, 식생 및 보호시설이다. 예를 들어, 비탈면에 구축한 인위적인 구조물이 보호시설이 아니라면 지반의 붕괴 가능성은 높아질 것이고, 식생이 번창하면 지반의 붕괴 가능성은 낮아질 것이다. 이에 따라, 인공구조물, 식생 및 보호시설은 지반 위에 위치한 물체들에 따라 비탈면의 붕괴 위험성을 상대적으로 평가한 영향인자들이다.Influencers that fall under the category of structural factors are artificial structures, vegetation and protection facilities. For example, if an artificial structure built on a slope is not a protective facility, the probability of ground collapse will increase, and if vegetation thrives, the probability of ground collapse will decrease. As such, artificial structures, vegetation, and protection facilities are relatively influential factors that assess the risk of inclined slope failure depending on the objects placed on the ground.

재해요인의 범주에 속하는 영향 인자들은 사면 최대 경사, 사면 평균 경사, 경사 15°이상 구간의 길이 비율, 합류 계곡의 존재, 사면 횡단면 형상 및 사면 종단면 형상, 취약 요인 범주에 속하는 영향인자들은 경사 15° 이하 구간의 길이 비율, 퇴적 공간, 배수 시설 및 사방 시설, 주변환경 및 효용 시설까지 거리와 같이 예시될 수 있다.Influential factors in the category of disaster are slope maximum slope, slope average slope, length ratio of section over slope 15 °, presence of confluence valleys, slope cross-sectional shape and slope profile, and influence factors in fragile factor category: slope 15 ° The following may be exemplified as the length ratio of the section, the deposition space, the drainage facility and the circumference facility, the surrounding environment and the utility facility.

취약요인의 범주에 속하는 영향 인자들은 경사 15° 이하 구간의 길이 비율, 퇴적 공간, 배수 시설 및 사방 시설이다. 예를 들어, 하류로 흘러내려오는 토석을 퇴적시키거나 토석에 저항할 수 있다면, 토석류 피해를 줄일 수 있다. 이에 따라, 경사 15° 이하 구간의 길이 비율, 퇴적 공간, 배수 시설 및 사방 시설은 사면붕괴 시에 토사가 하류로 흘러가는 동안 퇴적을 위한 공간의 유무, 배수 시설이나 사방 시설에 의한 피해 축소 가능성을 상대적으로 평가한 영향인자들이다.Influencers that fall into the category of vulnerable are length ratios of slopes less than 15 °, sedimentation space, drainage and all-round installations. For example, if damage to sediment or sediment flowing downstream can be reduced, it can reduce the damage. As a result, length ratios of 15 ° or less slopes, sedimentation spaces, drainage facilities, and all-around facilities reduce the possibility of sedimentation during the sedimentary decay and whether there is room for sedimentation, and the possibility of reducing damage from drainage or all-round facilities. Relatively assessed influence factors.

피해요인의 범주에 속하는 영향 인자들은 주변환경 및 시설까지 거리이다. 예를 들어, 만약 토석류가 인가나 도로, 그 밖에 경제적 가치가 있는 시설이 전혀 없는 장소를 지나간다면 토석류 발생에 따른 위험도는 낮아질 것이다. 이에 따라, 주변 환경 및 시설과의 거리를 상대적으로 평가한 영향인자들이다.Influencers that fall into the category of damage are distances to the environment and facilities. For example, if the soil passes through a place where there is no license, road, or other economically valuable facility, the risk of the soil will be lowered. Accordingly, these factors are relative factors for evaluating the distance from the surrounding environment and facilities.

우리나라에서는 대체로 쇄설성유동(debris flow), 암석낙하(rock fall), 암석과 토양 슬라이드(planar slide), 암반포행(rock creep) 및 회전형 슬라이드(rotation slide) 5가지 형태의 비탈면이 많이 발생한다.In Korea, there are many slopes of five types: debris flow, rock fall, rock and planar slide, rock creep, and rotation slide. .

그 중 산사면 계곡부를 따라 발생하는 쇄설성유동 형태의 비탈면이 가장 많다. 쇄설성 유동은 산사면 상부의 잔류토양과 붕적토에서 발생하는 전이형 슬라이드(translational slide) 물질이 계곡부로 유동하여 발생한다.Among them, the most sloped slope-type flow slope occurs along the slope of the mountain slope. The clathrate flow is caused by the transitional slide material in the residual soil and the banded soil in the upper part of the slope.

그러므로 전이형 슬라이드를 수반하지 않는 쇄설성 유동은 규모가 크지 않은 것이 특징이다.Therefore, the clastic flow, which does not involve transition slides, is characterized by its small size.

센서노드는 유전체 공극률 측정 센서로 이루어지는 것으로, 유전체 공극률 측정 센서는 하부에 스폰지 또는 세라믹 형태의 유전체로 수분이 유입 또는 배출되며 발생되는 전기적 값의 변이를 기반으로 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 측정한다.The sensor node consists of a dielectric porosity measuring sensor. The dielectric porosity measuring sensor is a soil moisture content ratio, maternal absorption, geothermal, and rainfall based on variation of electrical values generated by inflow or discharge of water into a dielectric of sponge or ceramic type at the bottom. Measures tilt, displacement and displacement information.

센서노드는 방수(防水) 및 방진(防塵) 기능을 가진다.The sensor node has a waterproof and dustproof function.

센서노드는 불포화 상태의 토양의 점착력 측정을 위해 전자식 토양수분함수율 센서와 토양수분표면 장력센서를 사용하여 동절기 파손의 위험성을 최소화시킨다.The sensor node minimizes the risk of winter breakage by using an electronic soil moisture content sensor and soil moisture surface tension sensor to measure the cohesion of unsaturated soil.

센서노드는 아래의 도시된 참고 도면을 살펴보면, 비탈면 안전율의 값에 따른 파괴 단면의 형태를 기준으로 취약비탈면 부분을 중심으로 설치한다.Referring to the reference figure shown below, the sensor node is installed around the weak slope surface based on the shape of the fracture section according to the value of the slope safety factor.

Figure 112019092387294-pat00004
Figure 112019092387294-pat00004

-참고 도면-           Reference Drawing

로라 디바이스부(110)는 계측지점에서 획득한 계측값을 아날로그 값으로 게이트웨이부(120)로 송신한다.The Laura device unit 110 transmits the measured value obtained at the measurement point to the gateway unit 120 as an analog value.

기존에는 LoRa 센서 모듈에 모두 ADC컨버터를 설계하여 디지털 데이터를 게이트웨이로 송신하였으나, 그렇게 될 경우 데이터 신뢰를 확보하기 위해 개별 켈리브리션 값을 설정할 뿐만 아니라 전력소모가 높아 저전력 기반의 통신 네트워크를 구축하기 어렵다. In the past, ADC converters were designed on all LoRa sensor modules to transmit digital data to the gateway.However, in order to secure data reliability, not only the individual calibration values are set but also the power consumption is high to build a low power communication network. It is difficult.

이에 로라 디바이스부(110)는 센서노드에서 획득한 계측값을 아날로그 데이터로 게이트웨이부(120)에 송신하는 방식을 채택하였다.Thus, the Laura device unit 110 adopts a method of transmitting the measured value obtained from the sensor node to the gateway unit 120 as analog data.

또한, 획득한 계측값인 데이터의 유실을 방지하기 위하여 센서노드에 메모리 저장 기능을 하여 통신 성공 확인이 되지 않은 데이터들이 저장되도록 한다.In addition, in order to prevent the loss of data obtained as a measured value, a memory storage function is performed in the sensor node so that data that has not been confirmed to be successful in communication is stored.

로라 디바이스부(110)는 전원, I/O, MCU 등으로 구성되는 것으로, 특히 I/O가 구성되어 데이터 관리를 하여 현장에 필요한 서비스를 제공한다.The Laura device unit 110 is composed of a power supply, I / O, MCU, and the like, and in particular, I / O is configured to provide data management services on site.

로라 디바이스부(110)는 복수의 센서노드를 이용하여 강우에 의하여 변화되는 강우량, 지반내 물의 이동(토양수분의 변화) 등을 실시간으로 계측한다.The Laura device unit 110 measures, in real time, rainfall and the movement of water in the ground (change in soil moisture) and the like which are changed by rainfall using a plurality of sensor nodes.

복수의 센서노드에서 계측한 계측정보는 무선 네트워크를 통해 아래에 설명하게 되는 게이트웨이부(120)로 전송된다.The measurement information measured by the plurality of sensor nodes is transmitted to the gateway unit 120 to be described below through a wireless network.

무선 네트워크는 900 MHz 대 주파수를 사용하여 저전력 원거리 통신(Low Power Wide Area Network)을 지향하는 사물인터넷(IoT, Internet of Things)을 위한 무선 네트워크 기술이다. 로라 디바이스부(110)의 데이터 통신 속도는 0.3 kbps 에서 50 kbps로 낮으며, 저전력 설계가 가능하여 옥외 모니터링 시스템에 적합한 기술이다. 통신거리를 최대 20 km까지 가능하다.A wireless network is a wireless network technology for the Internet of Things (IoT) that aims for a low power wide area network using the 900 MHz high frequency. The data communication speed of the Laura device unit 110 is low from 0.3 kbps to 50 kbps, and a low power design is possible, which is suitable for an outdoor monitoring system. Communication distance up to 20 km is possible.

로라 네트워크는 로라 디바이스부(110)와 게이트웨이부(120)간 통신이 Up-Link 위주 혹은 Down-Link 위주의 서비스인지에 따라 A, B, C Class로 프로토콜을 구분한다. 이 중 A Class는 저전력을 요구하는 센서 네트워크에 적합한 방법이다.The Laura network divides the protocol into A, B, and C Classes according to whether the communication between the Laura device unit 110 and the gateway unit 120 is an up-link or down-link-oriented service. A class is suitable for sensor networks requiring low power.

Figure 112019092387294-pat00005
Figure 112019092387294-pat00005

-A Class-                 -A Class-

A Class 통신은 Up-Link 위주의 통신 알고리즘을 가지고 있다. 로라 디바이스부(110)가 게이트웨이부(120)에게 Up-Link 전송을 수행한 이후에 두번에 걸쳐 Down-Link 수신할 수 있다.A class communication has up-link communication algorithm. After the Laura device unit 110 performs Up-Link transmission to the gateway unit 120, the Laura device unit 110 may receive the Down-Link twice.

따라서 Up-Link 위주의 서비스나 상시전원을 사용하지 않고 배터리로 운영하는 경우에 주로 사용한다.Therefore, it is mainly used when operating on battery without using up-link or service.

게이트웨이부(120)는 로라 디바이스부(110)로부터 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 수신받아 저장 및 송신이 가능하고, 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 관리하여 비탈면 안전율(FS, Safety Factor)을 연산하여 필요에 따라 현장 재난 대응 서비스를 제어한다.The gateway unit 120 may receive and store the soil moisture content ratio, capillary absorption power, geothermal temperature, rainfall, gradient, and displacement information from the Laura device unit 110, and the soil moisture content ratio, maternal absorption force, geothermal, rainfall, gradient In addition, it manages displacement information to calculate slope safety factor (FS) to control on-site disaster response service as needed.

게이트웨이부(120)는 로라 디바이스부(110)로부터 수신받은 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 이용하여 비탈면 안전율을 연산하고, 비탈면 안전율에 따라 직접 또는 간접으로 계측지역 인근 시민에게 재난 방송, 재난 문자를 전송하거나 인근 차량을 통제하거나 붕괴지역에 설치된 자동 방수포 개폐장치 등의 재난 대응 설비를 능동적으로 작동하도록 한다The gateway unit 120 calculates slope safety factor using the soil water content ratio, maternal absorption capacity, geothermal, rainfall, slope, and displacement information received from the Laura device unit 110, and directly or indirectly near the measurement area according to slope safety rate. Proactively operate disaster response facilities, such as disaster broadcasting, texting disasters, controlling nearby vehicles, and automatic tarpaulin switches in collapsed areas.

계측지역 인근 시민은 게이트웨이부(120)로부터 전송하는 재난 방송, 재난 문자, 차량 통제 그리고 방수포 작동으로 인해 재산 및 인명 피해를 최소화된다.Citizens near the measurement area minimizes damage to property and life due to disaster broadcasting, disaster text, vehicle control, and tarpaulin operation transmitted from the gateway unit 120.

게이트웨이부(120)는 로라 디바이스부(110)로부터 수신받은 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 비탈면 안전율(Safety Factor)의 산출을 통해 계측지역의 안전여부를 확인한다.The gateway unit 120 checks the safety of the measurement area by calculating a slope safety factor based on the soil water content ratio, maternal absorption, geothermal, rainfall, slope, and displacement information received from the Laura device unit 110.

비탈면 안전율은 다음 수학식에 산출되며, FS=점착도+[단위중량×토심×cos2경사도+모관흡수력×수분함수비]×tan내부마찰각/단위중량×토심×cos경사도×sin경사도이다.The slope safety factor is calculated by the following equation, where FS = adhesiveness + [unit weight × soil × cos 2 slope + capillary absorption ability × moisture content ratio] × tan internal friction angle / unit weight × soil × cos slope × sin slope.

복수의 센서노드가 설치되는 계측지역의 안전여부는 비탈면 안전율의 산출 값이 1.0 을 기준으로 현장에 따라 마진값을 더해 임계치로 설정하는 것으로, 산출값이 임계치 이하이면 붕괴 위험으로 판정되며, 산출값이 임계치 이상이면 붕괴 위험이 낮은 안전으로 판정된다.The safety of the measurement area where multiple sensor nodes are installed is set as the threshold value based on the calculated value of slope slope safety factor according to the site based on 1.0.If the calculated value is below the threshold value, it is determined as the risk of collapse. If it is more than this threshold, it is determined that the risk of collapse is low.

게이트웨이부(120)는 모뎀(121), 전원공급장치(122), 어플리케이션서버(123), 로라 네트워크서버(124)로 구성된다.The gateway unit 120 includes a modem 121, a power supply 122, an application server 123, and a Laura network server 124.

모뎀(121)은 LTE(Long Term Evolution)모뎀으로, 전송되는 정보를 신호로 변환시킨다.The modem 121 is a long term evolution (LTE) modem and converts the transmitted information into a signal.

전원공급장치(122)는 모뎀(121)에 연결되고, 전기 에너지를 공급한다.The power supply 122 is connected to the modem 121 and supplies electrical energy.

어플리케이션서버(123)는 비탈면 안전율(FS)의 연산에 대한 현장 재난 대응 서비스를 어플리케이션 형태로 구현한다.The application server 123 implements an on-site disaster response service for calculation of slope safety factor (FS) in the form of an application.

구체적으로 살펴보면, 비탈면 안전율의 산출값이 임계치 이하일 경우에 어플리케이션서버(123)는 계측지역 현장이 붕괴 위험성이 있음을 인근 시민이나 인근 구청(재난담당자)이 즉각적으로 대응할 수 있도록 어플리케이션 형태로 구현한다.In detail, when the calculated value of slope safety factor is less than or equal to the threshold, the application server 123 implements an application form so that a nearby citizen or a nearby ward (disaster officer) can immediately respond that there is a risk of collapse of the measurement area site.

로라 네트워크서버(124)는 어플리케이션서버(123)로부터 현장 재난 대응 서비스에 대한 어플리케이션으로 구현되어 인근 시민이나 인근 구청(재난담당자)에 정보를 송신한다.The Laura network server 124 is implemented as an application for an on-site disaster response service from the application server 123 and transmits information to a nearby citizen or a nearby ward office (disaster manager).

인근 시민이나 인근 구청(재난담당자)은 로라 네트워크서버(124)로부터 계측지역의 붕괴 위험성 정보를 송신받아 대피하거나 대피하게 하는 등의 대응을 신속하게 한다.Neighboring citizens or neighboring ward offices (disaster managers) receive prompt information such as evacuation or evacuation by receiving information on the danger of collapse of the measurement area from the Laura network server 124.

로라 네트워크서버(124)는 MQTT(Message Queue for Telemetry Transport) 통신 프로토콜을 이용하여 데이터 통신을 한다.The Laura network server 124 communicates data using a Message Queue for Telemetry Transport (MQTT) communication protocol.

MQTT(Message Queue for Telemetry Transport)는 경량의 Publish/Subscribe 메시징 프로토콜이다. M2M(machine-to-machine)과 사물인터넷(IoT)에서와 같은 낮은 전력, 낮은 대역폭 환경에서도 사용할 수 있다.Message Queue for Telemetry Transport (MQTT) is a lightweight publish / subscribe messaging protocol. It can also be used in low-power, low-bandwidth environments such as in machine-to-machine and Internet of Things.

게이트웨이부(120)는 RESTful API를 지원하여 게이트웨이의 설정 및 상태를 확인할 수 있으며 LoRa네트워크의 관리할 수 있다.The gateway unit 120 may support the RESTful API to check the setting and status of the gateway and to manage the LoRa network.

네트워크 서버 설계는 리눅스 운영체제 기반의 NodeJS를 통해 서버를 구성한다.Network server design configures the server through NodeJS based on Linux operating system.

① Node.js는 확장성 있는 네트워크 어플리케이션(특히 서버 사이드) 개발에 사용되는 소프트웨어 플랫폼이다. 작성 언어로 자바스크립트를 활용하며 Non-blocking I/O와 단일 스레드 이벤트 루프를 통한 높은 처리 성능을 가지고 있다.Node.js is a software platform for developing scalable network applications, especially on the server side. It uses JavaScript as the writing language and has high processing performance through non-blocking I / O and single threaded event loop.

② MongoDB는 NoSQL로 분류되는 크로스 플랫폼 도큐먼트 지향의 데이터베이스 시스템이다. 전통적인 테이블-관계(SQL) 기반의 RDBMS가 아니며 SQL을 사용하지 않는다. NoSQL기반의 데이터베이스 중 가장 대표적인 데이터베이스 시스템이다.MongoDB is a cross-platform document-oriented database system classified as NoSQL. It is not a traditional table-relational (SQL) based RDBMS and does not use SQL. It is the most representative database system among NoSQL based databases.

MongoDB는 데이터 교환 시 BSON(Binary JSON) 문서 형태로 저장하여 여러 서버에 분산 저장 및 확장이 용이하며, 방대한 데이터 처리가 빠르다는 장점이 있어 IoT분야 혹은 빅데이터 어플리케이션에 많이 사용된다.MongoDB is stored in BSON (Binary JSON) document format for data exchange, so it can be easily distributed and stored on multiple servers, and it is used in IoT field or big data application because it has fast data processing.

게이트웨이부(120)는 데이터 관리와 어플리케이션 관리 역할을 수행하는 것으로, 임베디드 리눅스 기반의 커스텀 프로그래밍이 가능하여 필요한 어플리케이션 및 로라 모듈 인터페이스 개발되었다.The gateway unit 120 performs data management and application management roles, and has been developed for application and Laura module interfaces necessary for custom programming based on embedded Linux.

게이트웨이부(120)는 로라 디바이스부(110)의 센서들로부터 얻은 아날로그 데이터의 수집 및 관리하며 Front-end 소프트웨어를 위한 인터페이스 제공한다.The gateway unit 120 collects and manages analog data obtained from the sensors of the Laura device unit 110 and provides an interface for front-end software.

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로라 디바이스부(110)의 센서들로부터 얻은 데이터를 저장 및 정보제공의 역할을 하는 CMS(Central Management System)의 기능을 수행한다.It performs a function of a CMS (Central Management System) that stores the data obtained from the sensors of the Laura device unit 110 and provides information.

CMS(Central Management System)의 기능은 디바이스 및 게이트웨이 관리 기능, 데이터 저장 및 관리 기능, 웹기반의 사용자인터페이스, 웹 기반의 UI환경, 리눅스 기반의 서버 구축, HTML5 으로 호환성이 확보된다. CMS (Central Management System) functions are secured by device and gateway management function, data storage and management function, web-based user interface, web-based UI environment, Linux-based server construction, and HTML5.

Front-End의 개발 과정에서 고려된 데이터의 정보의 요소는 시스템이 설치된 위치정보와 무한사면의 안정성 해석 지수인 FS(Safety Factor)값을 표현하는 동시에 FS 값의 산출을 위한 토양 수분 함수율 값과 표면장력 값의 표현이었다.The data elements considered in the development of the front-end represent the location information on which the system is installed and the FS (Safety Factor) value, which is the stability analysis index of infinite slope, and the soil moisture content and surface for calculating the FS value. It was a representation of the tension value.

이에 따라 소프트웨어는 토양수분장력, 수분함유량, 강우량, 사면온도, 안전율(FS)의 데이터를 중심으로 보여준다. As a result, the software focuses on soil moisture tension, water content, rainfall, slope temperature, and safety factor (FS).

모니터링부(130)는 게이트웨이부(120)로부터 수신받은 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 통해 연산한 비탈면 안전율(FS)을 기준으로 비탈면 붕괴 예·경보를 예측하면서 실시간 모니터링한다.The monitoring unit 130 predicts slope slope collapse and warning on the basis of slope slope safety factor (FS) calculated based on soil water content ratio, maternal absorption, geothermal, rainfall, slope, and displacement information received from the gateway unit 120 in real time. Monitor.

모니터링부(130)는 게이트웨이부(120)와 유선이나 무선으로 연계되는 것으로, 아래에서 설명하게 되는 예·경보 서버부(140)와 함께 관할센터, 산림청, 기상청 등에 구비된다.The monitoring unit 130 is connected to the gateway unit 120 by wire or wirelessly, and is provided with a jurisdiction center, a forestry office, and a meteorological office together with the example / alarm server unit 140 described below.

모니터링부(130)는 복수의 디스플레이로 이루어져 관할센터, 산림청, 기상청 등의 담당자가 실시간으로 확인할 수 있다.The monitoring unit 130 is composed of a plurality of displays can be checked in real time by the person in charge such as the jurisdiction center, forestry, meteorological office.

모니터링부(130)는 비탈면 붕괴 예·경보를 예측하면서 실시간 모니터링할 뿐만 아니라 실시간 모니터링이 가능하여 이를 통해 상시 계측 및 안전진단을 구현한다.The monitoring unit 130 can monitor in real time while predicting slope collapse example and alarm, as well as real-time monitoring, thereby real-time measurement and safety diagnosis.

모니터링부(130)로 비탈면 붕괴 예·경보를 실시간 모니터링하는 관할센터, 산림청, 기상청 등의 담당자는 로라 디바이스부(110), 게이트웨이부(120), 예·경보 서버부(140)를 원격으로 제어가 가능하여 컴퓨터 등의 원격제어수단을 이용하여 필요에 따라 제어한다.The person in charge of the jurisdiction center, the Forest Service, the Meteorological Agency, etc., which monitors slope slope collapse and warning in real time by the monitoring unit 130, controls the Laura device unit 110, the gateway unit 120, and the example / alarm server unit 140 remotely. It is possible to control as needed by using a remote control means such as a computer.

예·경보 서버부(140)는 모니터링부(130)로부터 비탈면 안전율을 수신하여 안전 사고 예방이 수행되도록 한다.Yes, the alarm server unit 140 receives a slope safety factor from the monitoring unit 130 so that safety accident prevention is performed.

구체적으로 살펴보면, 예·경보 서버부(140)는 모니터링부(130)와 함께 관할센터, 산림청 등에 구비되는 것으로, 계측지역의 붕괴 위험성을 인근 주민이나 인근 구청(재난담당자)에 알리도록 하여 각자의 위험요소에 대해 준비토록 하여 안전 사고를 예방하도록 한다.Looking specifically, the alarm server unit 140 is provided with the monitoring unit 130, such as the jurisdiction center, the Forest Service, etc., to notify the nearby residents or nearby wards (disaster officers) of the risk of collapse of the measurement area Prepare for hazards to prevent safety accidents.

알람부(150)는 게이트웨이부(120)와 유선이나 무선으로 연계되는 것으로, 게이트웨이부(120)로부터 현장 재난 서비스 즉 비탈면의 붕괴 위험성을 전달받아 인근에 있는 시민에게 소리(시끄러운 소리)나 강한 빛(붉은 빛)으로 위험성을 알린다.The alarm unit 150 is connected to the gateway unit 120 by wire or wirelessly. The alarm unit 150 receives the risk of collapse of the on-site disaster service, that is, the slope, from the gateway unit 120 to a nearby citizen. (Red light) to indicate danger.

알람부(150)의 소리나 강한 빛을 통해 인근에 있는 시민은 위험성을 인지하여 신속하게 붕괴 지역으로부터 대피한다.Citizens in the vicinity through the sound or strong light of the alarm unit 150 to evacuate from the collapse area quickly aware of the danger.

이하에서는 본 발명에 따른 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the example-alarm method including IoT-based slope stability monitoring according to the present invention will be described in detail.

도 5는 본 발명에 따른 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 방법의 일 실시예의 순서도이고, 도 6은 도 5에 따른 계측지역의 비탈면 안전과 위험 여부를 판정하는 일 실시예의 순서도이다.FIG. 5 is a flowchart of one embodiment of an example-alarm method including IoT-based slope safety monitoring according to the present invention, and FIG. 6 is a flowchart of one embodiment of determining slope safety and danger of a measurement area according to FIG. 5.

본 발명에 따른 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 방법(S100)은, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 복수의 센서노드로 구성되는 로라 디바이스부가 예·경보 대상 계측지역에 설치되고, 상기 계측지역에서 획득한 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 송신하는 단계(S110); 게이트웨이부가 상기 로라 디바이스부로부터 상기 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 수신받아 저장 및 송신이 가능하고, 상기 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 관리하여 비탈면 안전율(FS, Safety Factor)을 연산하여 필요에 따라 현장 재난 대응 서비스를 제어하는 단계(S120); 모니터링부가 상기 게이트웨이부로부터 수신받은 상기 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 통해 연산한 상기 비탈면 안전율(FS)을 기준으로 비탈면 붕괴 예·경보를 예측하면서 실시간 모니터링하는 단계(S130); 및 조기 예·경보 서버부가 상기 모니터링부로부터 상기 비탈면 안전율을 수신하여 안전 사고 예방이 수행되도록 하는 단계(S140); 를 포함하여 이루어진다.In the example-alarm method S100 including IoT-based slope stability monitoring according to the present invention, as illustrated in FIGS. 5 and 6, a Laura device unit composed of a plurality of sensor nodes is installed in the example-alarm target measurement area. And transmitting the soil water content ratio, maternal malabsorption capacity, geothermal temperature, rainfall, gradient, and displacement information obtained at the measurement area (S110); The gateway unit may receive and store the soil moisture content ratio, maternal absorption force, geothermal temperature, rainfall, slope, and displacement information from the Laura device unit, and store and transmit the soil moisture content ratio, maternal absorption force, geothermal, rainfall, slope, and displacement information. Controlling and calculating a slope safety factor (FS) to control an on-site disaster response service as necessary (S120); Monitoring unit real-time monitoring while predicting slope slope collapse and warning based on the slope slope safety factor (FS) calculated by the soil water content ratio, maternal absorption capacity, geothermal, rainfall, slope, displacement information received from the gateway unit ( S130); And early warning alarm unit receives the slope safety rate from the monitoring unit so that safety accident prevention is performed (S140). It is made, including.

송신단계(S110)는 복수의 센서노드로 구성되는 로라 디바이스부(110)가 예·경보 대상 계측지역에 설치되고, 계측지역에서 획득한 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 송신하는 단계이다.The transmission step (S110) is a Laura device unit 110 consisting of a plurality of sensor nodes is installed in the measurement target area, for example, the soil moisture function ratio, maternal absorption capacity, geothermal, rainfall, slope, displacement information obtained in the measurement area The step of transmitting.

로라 디바이스부(110)는 복수의 센서노드로 구성되어 예·경보 대상 계측지역에 설치되고, 계측지역에서 획득한 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 송신한다.The Laura device unit 110 includes a plurality of sensor nodes and is installed in the measurement target area for example and warning, and transmits the soil moisture function ratio, maternal absorption force, temperature, rainfall, slope, and displacement information obtained in the measurement area.

복수의 센서노드가 설치되는 계측지역은 지질요인, 지형요인, 지반요인, 기후요인, 구조물요인, 재해요인, 취약요인, 피해요인 중 어느 하나의 범주에 속하는 영향 인자들에 기초하여 설정한다.The measurement zone where multiple sensor nodes are installed is set based on influence factors in any one of geological factors, topographic factors, ground factors, climate factors, structure factors, disasters, vulnerable factors, and damage factors.

지질요인의 범주에 속하는 영향 인자들은 사면 경사, 경사 길이, 사면 높이 및 토심이다.Influence factors that fall within the category of geological factors are slope slope, slope length, slope height, and soil depth.

지형요인의 범주에 속하는 영향 인자들은 각각 비탈면 경사, 경사 길이, 비탈면 높이 및 토심이다.Influence factors that fall into the topographical category are slope slope, slope length, slope height, and soil depth, respectively.

지반요인의 범주에 속하는 영향 인자들은 각각 포화투수계수, 습윤단위중량, 인장균열 및 초기모관흡수력이다.Influence factors belonging to the ground factor category were saturation permeability coefficient, wet unit weight, tensile cracking and initial capillary absorption.

기후요인의 범주에 속하는 영향 인자들은 3일 누적 강우량, 선행강우, ID 곡선 및 지하수위이다.Influential factors in the category of climate factors are three-day cumulative rainfall, leading rainfall, ID curve, and groundwater level.

구조물요인의 범주에 속하는 영향 인자들은 인공구조물, 식생 및 보호시설이다.Influencers that fall under the category of structural factors are artificial structures, vegetation and protection facilities.

재해요인의 범주에 속하는 영향 인자들은 사면 최대 경사, 사면 평균 경사, 경사 15°이상 구간의 길이 비율, 합류 계곡의 존재, 사면 횡단면 형상 및 사면 종단면 형상, 취약 요인 범주에 속하는 영향인자들은 경사 15° 이하 구간의 길이 비율, 퇴적 공간, 배수 시설 및 사방 시설, 주변환경 및 효용 시설까지 거리와 같이 예시될 수 있다.Influential factors in the category of disaster are slope maximum slope, slope average slope, length ratio of section over slope 15 °, presence of confluence valleys, slope cross-sectional shape and slope profile, and influence factors in fragile factor category: slope 15 ° The following may be exemplified as the length ratio of the section, the deposition space, the drainage facility and the circumference facility, the surrounding environment and the utility facility.

취약요인의 범주에 속하는 영향 인자들은 경사 15° 이하 구간의 길이 비율, 퇴적 공간, 배수 시설 및 사방 시설이다.Influencers that fall into the category of vulnerable are length ratios of slopes less than 15 °, sedimentation space, drainage and all-round installations.

피해요인의 범주에 속하는 영향 인자들은 주변환경 및 시설까지 거리이다.Influencers that fall into the category of damage are distances to the environment and facilities.

센서노드는 유전체 공극률 측정 센서로 이루어지는 것으로, 유전체 공극률 측정 센서는 하부에 스폰지 또는 세라믹 형태의 유전체로 수분이 유입 또는 배출되며 발생되는 전기적 값의 변이를 기반으로 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 측정한다.The sensor node consists of a dielectric porosity measuring sensor. The dielectric porosity measuring sensor is a soil moisture content ratio, maternal absorption, geothermal, and rainfall based on variation of electrical values generated by inflow or discharge of water into a dielectric of sponge or ceramic type at the bottom. Measures tilt, displacement and displacement information.

센서노드는 방수(防水) 및 방진(防塵) 기능을 가진다.The sensor node has a waterproof and dustproof function.

센서노드는 불포화 상태의 토양의 점착력 측정을 위해 전자식 토양수분함수율 센서와 토양수분표면 장력센서를 사용하여 동절기 파손의 위험성을 최소화시킨다.The sensor node minimizes the risk of winter breakage by using an electronic soil moisture content sensor and soil moisture surface tension sensor to measure the cohesion of unsaturated soil.

로라 디바이스부(110)는 계측지점에서 획득한 계측값을 아날로그 값으로 게이트웨이부(120)로 송신한다.The Laura device unit 110 transmits the measured value obtained at the measurement point to the gateway unit 120 as an analog value.

기존에는 LoRa 센서 모듈에 모두 ADC컨버터를 설계하여 디지털 데이터를 게이트웨이로 송신하였으나, 그렇게 될 경우 데이터 신뢰를 확보하기 위해 개별 켈리브리션 값을 설정할 뿐만 아니라 전력소모가 높아 저전력 기반의 통신 네트워크를 구축하기 어렵다. In the past, ADC converters were designed on all LoRa sensor modules to transmit digital data to the gateway.However, in order to secure data reliability, not only the individual calibration values are set but also the power consumption is high to build a low power communication network. It is difficult.

이에 로라 디바이스부(110)는 센서노드에서 획득한 계측값을 아날로그 데이터로 게이트웨이부(120)에 송신하는 방식을 채택하였다.Thus, the Laura device unit 110 adopts a method of transmitting the measured value obtained from the sensor node to the gateway unit 120 as analog data.

또한, 획득한 계측값인 데이터의 유실을 방지하기 위하여 센서노드에 메모리 저장 기능을 하여 통신 성공 확인이 되지 않은 데이터들이 저장되도록 한다.In addition, in order to prevent the loss of data obtained as a measured value, a memory storage function is performed in the sensor node so that data that has not been confirmed to be successful in communication is stored.

로라 디바이스부(110)는 전원, I/O, MCU 등으로 구성되는 것으로, 특히 I/O가 구성되어 데이터 관리를 하여 현장에 필요한 서비스를 제공한다.The Laura device unit 110 is composed of a power supply, I / O, MCU, and the like, and in particular, I / O is configured to provide data management services on site.

로라 디바이스부(110)는 복수의 센서노드를 이용하여 강우에 의하여 변화되는 강우량, 지반내 물의 이동(토양수분의 변화) 등을 실시간으로 계측한다.The Laura device unit 110 measures, in real time, rainfall and the movement of water in the ground (change in soil moisture) and the like which are changed by rainfall using a plurality of sensor nodes.

복수의 센서노드에서 계측한 계측정보는 무선 네트워크를 통해 아래에 설명하게 되는 게이트웨이부(120)로 전송된다.The measurement information measured by the plurality of sensor nodes is transmitted to the gateway unit 120 to be described below through a wireless network.

무선 네트워크는 900 MHz 대 주파수를 사용하여 저전력 원거리 통신(Low Power Wide Area Network)을 지향하는 사물인터넷(IoT, Internet of Things)을 위한 무선 네트워크 기술이다. 로라 디바이스부(110)의 데이터 통신 속도는 0.3 kbps 에서 50 kbps로 낮으며, 저전력 설계가 가능하여 옥외 모니터링 시스템에 적합한 기술이다. 통신거리를 최대 20 km까지 가능하다.A wireless network is a wireless network technology for the Internet of Things (IoT) that aims for a low power wide area network using the 900 MHz high frequency. The data communication speed of the Laura device unit 110 is low from 0.3 kbps to 50 kbps, and a low power design is possible, which is suitable for an outdoor monitoring system. Communication distance up to 20 km is possible.

로라 네트워크는 로라 디바이스부(110)와 게이트웨이부(120)간 통신이 Up-Link 위주 혹은 Down-Link 위주의 서비스인지에 따라 A, B, C Class로 프로토콜을 구분한다. 이 중 A Class는 저전력을 요구하는 센서 네트워크에 적합한 방법이다.The Laura network divides the protocol into A, B, and C Classes according to whether the communication between the Laura device unit 110 and the gateway unit 120 is an up-link or down-link-oriented service. A class is suitable for sensor networks requiring low power.

A Class 통신은 Up-Link 위주의 통신 알고리즘을 가지고 있다. 로라 디바이스부(110)가 게이트웨이부(120)에게 Up-Link 전송을 수행한 이후에 두번에 걸쳐 Down-Link 수신할 수 있다.A class communication has up-link communication algorithm. After the Laura device unit 110 performs Up-Link transmission to the gateway unit 120, the Laura device unit 110 may receive the Down-Link twice.

따라서 Up-Link 위주의 서비스나 상시전원을 사용하지 않고 배터리로 운영하는 경우에 주로 사용한다.Therefore, it is mainly used when operating on battery without using up-link or service.

제어단계(S120)는 게이트웨이부(120)가 로라 디바이스부(110)로부터 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 수신받아 저장 및 송신이 가능하고, 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 관리하여 비탈면 안전율(FS, Safety Factor)을 연산하여 필요에 따라 현장 재난 대응 서비스를 제어하는 단계이다.In the control step S120, the gateway unit 120 receives and stores the soil moisture content ratio, capillary absorption force, geothermal temperature, rainfall, slope, and displacement information from the Laura device unit 110, and is capable of storing and transmitting the soil moisture function ratio and maternal absorption force. It is a step of controlling the site disaster response service as necessary by calculating slope safety factor (FS) by managing geothermal, rainfall, slope, and displacement information.

게이트웨이부(120)는 로라 디바이스부(110)로부터 수신받은 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 이용하여 비탈면 안전율을 연산하고, 비탈면 안전율에 따라 직접 또는 간접으로 계측지역 인근 시민에게 재난 방송, 재난 문자를 전송하거나 인근 차량을 통제하거나 붕괴지역에 설치된 방수포를 능동적으로 작동하도록 하여 재산 및 인명 피해를 최소화시키는 역할을 수행한다.The gateway unit 120 calculates slope safety factor using the soil water content ratio, maternal absorption capacity, geothermal, rainfall, slope, and displacement information received from the Laura device unit 110, and directly or indirectly near the measurement area according to slope safety rate. It plays a role of minimizing damage to property and lives by sending disaster broadcasts, texts of disasters to citizens, controlling nearby vehicles, or actively operating tarps installed in collapsed areas.

게이트웨이부(120)는 로라 디바이스부(110)로부터 수신받은 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 비탈면 안전율(Safety Factor)의 산출을 통해 계측지역의 안전여부를 확인한다.The gateway unit 120 checks the safety of the measurement area by calculating a slope safety factor based on the soil water content ratio, maternal absorption, geothermal, rainfall, slope, and displacement information received from the Laura device unit 110.

비탈면 안전율은 다음 수학식에 산출되며, FS=점착도+[단위중량×토심×cos2경사도+모관흡수력×수분함수비]×tan내부마찰각/단위중량×토심×cos경사도×sin경사도이다.The slope safety factor is calculated by the following equation, where FS = adhesiveness + [unit weight × soil × cos 2 slope + capillary absorption ability × moisture content ratio] × tan internal friction angle / unit weight × soil × cos slope × sin slope.

복수의 센서노드가 설치되는 계측지역의 안전여부는 비탈면 안전율의 산출 값이 1.0 을 기준으로 현장에 따라 마진값을 더해 임계치로 설정하는 것으로, 산출값이 임계치 이하이면 붕괴 위험으로 판정되며, 산출값이 임계치 이상이면 붕괴 위험이 낮은 안전으로 판정된다.The safety of the measurement area where multiple sensor nodes are installed is set as the threshold value based on the calculated value of slope slope safety factor according to the site based on 1.0.If the calculated value is below the threshold value, it is determined as the risk of collapse. If it is more than this threshold, it is determined that the risk of collapse is low.

게이트웨이부(120)는 모뎀(121), 전원공급장치(122), 어플리케이션서버(123), 로라 네트워크서버(124)로 구성된다.The gateway unit 120 includes a modem 121, a power supply 122, an application server 123, and a Laura network server 124.

모뎀(121)은 LTE(Long Term Evolution)모뎀으로, 전송되는 정보를 신호로 변환시킨다.The modem 121 is a long term evolution (LTE) modem and converts the transmitted information into a signal.

전원공급장치(122)는 모뎀(121)에 연결되고, 전기 에너지를 공급한다.The power supply 122 is connected to the modem 121 and supplies electrical energy.

어플리케이션서버(123)는 비탈면 안전율(FS)의 연산에 대한 현장 재난 대응 서비스를 어플리케이션 형태로 구현하는 것으로, 이는 비탈면 안전율의 산출값이 임계치 이하일 경우에 계측지역 현장이 붕괴 위험성이 있음을 인근 시민이나 인근 구청(재난담당자)이 즉각적으로 대응할 수 있도록 어플리케이션 형태로 구현한다.The application server 123 implements an on-site disaster response service for calculation of slope safety factor (FS) in the form of an application, which indicates that there is a risk of collapse of the measurement area site when the calculated slope safety factor is less than or equal to a threshold. It is implemented in an application form so that nearby ward offices (disaster managers) can respond immediately.

로라 네트워크서버(124)는 어플리케이션서버(123)로부터 현장 재난 대응 서비스에 대한 어플리케이션으로 구현되어 인근 시민이나 인근 구청(재난담당자)에 정보를 송신하여 대피하거나 대피하게 하는 등의 신속하게 대응시킨다.The Laura network server 124 is implemented as an application for an on-site disaster response service from the application server 123 to quickly respond to the evacuation or evacuation by sending information to a nearby citizen or a nearby ward office (disaster manager).

로라 네트워크서버(124)는 MQTT(Message Queue for Telemetry Transport) 통신 프로토콜을 이용하여 데이터 통신을 한다.The Laura network server 124 communicates data using a Message Queue for Telemetry Transport (MQTT) communication protocol.

MQTT(Message Queue for Telemetry Transport)는 경량의 Publish/Subscribe 메시징 프로토콜이다. M2M(machine-to-machine)과 사물인터넷(IoT)에서와 같은 낮은 전력, 낮은 대역폭 환경에서도 사용할 수 있다.Message Queue for Telemetry Transport (MQTT) is a lightweight publish / subscribe messaging protocol. It can also be used in low-power, low-bandwidth environments such as in machine-to-machine and Internet of Things.

게이트웨이부(120)는 RESTful API를 지원하여 게이트웨이의 설정 및 상태를 확인할 수 있으며 LoRa네트워크의 관리할 수 있다.The gateway unit 120 may support the RESTful API to check the setting and status of the gateway and to manage the LoRa network.

네트워크 서버 설계는 리눅스 운영체제 기반의 NodeJS를 통해 서버를 구성한다.Network server design configures the server through NodeJS based on Linux operating system.

게이트웨이부(120)는 데이터 관리와 어플리케이션 관리 역할을 수행하는 것으로, 임베디드 리눅스 기반의 커스텀 프로그래밍이 가능하여 필요한 어플리케이션 및 로라 모듈 인터페이스 개발되었다.The gateway unit 120 performs data management and application management roles, and has been developed for application and Laura module interfaces necessary for custom programming based on embedded Linux.

모니터링단계(S130)는 모니터링부(130)가 게이트웨이부(120)로부터 수신받은 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 통해 연산한 비탈면 안전율(FS)을 기준으로 비탈면 붕괴 예·경보를 예측하면서 실시간 모니터링하는 단계이다.Monitoring step (S130) is a slope collapse example based on slope safety factor (FS) calculated by the monitoring unit 130, the soil water content ratio, maternal absorption, geothermal, rainfall, slope, displacement information received from the gateway unit 120 Real-time monitoring while predicting alarms

모니터링부(130)는 게이트웨이부(120)와 유선이나 무선으로 연계되는 것으로, 아래에서 설명하게 되는 예·경보 서버부(140)와 함께 관할센터, 산림청, 기상청 등에 구비된다.The monitoring unit 130 is connected to the gateway unit 120 by wire or wirelessly, and is provided with a jurisdiction center, a forestry office, and a meteorological office together with the example / alarm server unit 140 described below.

모니터링부(130)는 복수의 디스플레이로 이루어져 관할센터, 산림청, 기상청 등의 담당자가 실시간으로 확인할 수 있다.The monitoring unit 130 is composed of a plurality of displays can be checked in real time by the person in charge such as the jurisdiction center, forestry, meteorological office.

모니터링부(130)는 비탈면 붕괴 예·경보를 예측하면서 실시간 모니터링할 뿐만 아니라 실시간 모니터링이 가능하여 이를 통해 상시 계측 및 안전진단을 구현한다.The monitoring unit 130 can monitor in real time while predicting slope collapse example and alarm, as well as real-time monitoring, thereby real-time measurement and safety diagnosis.

모니터링부(130)로 비탈면 붕괴 예·경보를 실시간 모니터링하는 관할센터, 산림청, 기상청 등의 담당자는 로라 디바이스부(110), 게이트웨이부(120), 예·경보 서버부(140)를 원격으로 제어가 가능하여 컴퓨터 등의 원격제어수단을 이용하여 필요에 따라 제어한다.The person in charge of the jurisdiction center, the Forest Service, the Meteorological Agency, etc., which monitors slope slope collapse and warning in real time by the monitoring unit 130, controls the Laura device unit 110, the gateway unit 120, and the example / alarm server unit 140 remotely. It is possible to control as needed by using a remote control means such as a computer.

수행단계(S140)는 조기 예·경보 서버부(140)가 모니터링부(130)로부터 비탈면 안전율을 수신하여 안전 사고 예방이 수행되도록 하는 단계이다.Performing step (S140) is a step in which the early warning, alarm server unit 140 receives a slope safety factor from the monitoring unit 130 to prevent safety accidents.

구체적으로 살펴보면, 예·경보 서버부(140)는 모니터링부(130)와 함께 관할센터, 산림청 등에 구비되는 것으로, 계측지역의 붕괴 위험성을 인근 주민이나 인근 구청(재난담당자)에 알리도록 하여 각자의 위험요소에 대해 준비토록 하여 안전 사고를 예방하도록 한다.Looking specifically, the alarm server unit 140 is provided with the monitoring unit 130, such as the jurisdiction center, the Forest Service, etc., to notify the nearby residents or nearby wards (disaster officers) of the risk of collapse of the measurement area Prepare for hazards to prevent safety accidents.

이상에서는 본 발명을 바람직한 실시 예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 아니하고, 청구항에 기재된 범위 내에서 변형이나 변경 실시가 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부된 특허청구범위에 속한다 할 것이다.In the above, the present invention has been described based on the preferred embodiments, but the technical idea of the present invention is not limited thereto, and modifications or changes can be made within the scope of the claims. It will be apparent to those skilled in the art, and such modifications and variations are intended to belong to the appended claims.

100 : IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 시스템
110 : 로라 디바이스부
120 : 게이트웨이부
121 : 모뎀
122 : 전원공급장치
123 : 어플리케이션서버
124 : 로라 네트워크서버
130 : 모니터링부
140 : 조기 예·경보 서버부
150 : 알람부
S100 : IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 방법
S110 : 송신단계
S120 : 제어단계
S130 : 모니터링단계
S140 : 수행단계
100: IoT warning system including slope-based stability monitoring
110: Laura device unit
120: gateway
121: modem
122: power supply
123: Application Server
124: Laura network server
130: monitoring unit
140: early warning and alarm server unit
150: alarm unit
S100: Examples and warning methods including IoT-based slope stability monitoring
S110: transmitting step
S120: control step
S130: monitoring step
S140: performing step

Claims (16)

복수의 센서노드로 구성되어 예·경보 대상 계측지역에 설치되고, 상기 계측지역에서 획득한 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 송신하는 로라 디바이스부;
상기 로라 디바이스부로부터 상기 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 수신받아 저장 및 송신이 가능하고, 상기 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 관리하여 비탈면 안전율(FS, Safety Factor)을 연산하여 필요에 따라 현장 재난 대응 서비스를 제어하는 게이트웨이부;
상기 게이트웨이부로부터 수신받은 상기 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 통해 연산한 상기 비탈면 안전율(FS)을 기준으로 비탈면 붕괴 예·경보를 예측하면서 실시간 모니터링하는 모니터링부; 및
상기 모니터링부로부터 상기 비탈면 안전율을 수신하여 안전 사고 예방이 수행되도록 하는 조기 예·경보 서버부; 를 포함하여 이루어지되,
상기 센서노드는 유전체 공극률 측정 센서로 이루어지는 것으로, 상기 유전체 공극률 측정 센서는 하부에 스폰지 또는 세라믹 형태의 유전체로 수분이 유입 또는 배출되며 발생되는 전기적 값의 변이를 기반으로 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 측정하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 시스템.
A Laura device unit comprising a plurality of sensor nodes and installed in a measurement target area for warning and warning, and transmitting soil moisture function ratio, maternal absorption force, geothermal temperature, rainfall, slope, and displacement information acquired in the measurement area;
It is possible to receive and store the soil moisture content ratio, capillary absorption, geothermal, rainfall, slope, and displacement information from the Laura device unit, and to manage the soil moisture content ratio, maternal absorption, geothermal, rainfall, slope, and displacement information. A gateway unit configured to calculate a slope safety factor (FS) to control an on-site disaster response service as necessary;
A monitoring unit for real-time monitoring while predicting slope slope collapse and warning based on the slope slope safety factor (FS) calculated through the soil water content ratio, maternal absorption force, geothermal, rainfall, slope, and displacement information received from the gateway unit; And
An early warning / alarm server unit for receiving the slope safety rate from the monitoring unit so that safety accident prevention is performed; Including but not limited to,
The sensor node is composed of a dielectric porosity measuring sensor. The dielectric porosity measuring sensor has a soil moisture content ratio, a maternal absorption capacity, and a ground temperature based on variation of electrical values generated by inflow or discharge of water into a dielectric of sponge or ceramic type at the bottom thereof. , Warning system including IoT-based slope stability monitoring, which measures rainfall, slope, and displacement information.
제1항에 있어서,
상기 게이트웨이부는 상기 로라 디바이스부로부터 수신받은 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 이용하여 상기 비탈면 안전율을 연산하고, 상기 비탈면 안전율의 저하에 따라 직접 또는 간접으로 인근 시민에게 재난 방송, 재난 문자를 전송하거나 인근 차량을 통제하거나 붕괴지역에 설치된 방수포를 능동적으로 작동하도록 하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 시스템.
The method of claim 1,
The gateway unit calculates the slope slope safety rate using soil moisture function ratio, maternal absorption capacity, geothermal temperature, rainfall, slope, and displacement information received from the Laura device unit, and directly or indirectly causes disaster to neighboring citizens according to the slope slope safety rate decrease. Examples and warning systems, including IoT-based slope stability monitoring, which transmit broadcasts, disaster texts, control nearby vehicles, or actively operate tarpaulins installed in collapsed areas.
제1항에 있어서,
상기 게이트웨이부는,
전송되는 정보를 신호로 변환시키는 모뎀과,
상기 모뎀에 연결되고, 전기 에너지를 공급하는 전원공급장치와,
상기 비탈면 안전율(FS)의 연산에 대한 현장 재난 대응 서비스를 어플리케이션 형태로 구현하는 어플리케이션서버와,
상기 어플리케이션서버로부터 상기 현장 재난 대응 서비스에 대한 어플리케이션으로 구현되어 인근 시민이나 인근 구청(재난담당자)에 정보를 송신하는 로라 네트워크서버로 구성되는 것을 특징으로 하는 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 시스템.
The method of claim 1,
The gateway unit,
A modem that converts the transmitted information into a signal;
A power supply connected to the modem and supplying electrical energy;
An application server for implementing an on-site disaster response service for calculating the slope safety factor (FS) in an application form;
Examples and alarms, including IoT-based slope stability monitoring, characterized in that consisting of a Laura network server implemented as an application for the on-site disaster response service from the application server to transmit information to nearby citizens or nearby ward offices (disaster managers) system.
제3항에 있어서,
상기 로라 네트워크서버는 MQTT(Message Queue for Telemetry Transport) 통신 프로토콜을 이용하여 데이터 통신을 하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 시스템.
The method of claim 3,
The Laura network server is an example-alarm system including IoT-based slope stability monitoring, characterized in that the data communication using the MQTT (Message Queue for Telemetry Transport) communication protocol.
제1항에 있어서,
상기 게이트웨이부는 상기 로라 디바이스부로부터 수신받은 상기 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 비탈면 안전율(Safety Factor)의 산출을 통해 상기 계측지역의 안전여부를 확인하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 시스템.
The method of claim 1,
The gateway unit checks the safety of the measurement area by calculating slope safety factor of the soil water content ratio, maternal absorption, geothermal, rainfall, slope, and displacement information received from the Laura device unit. Example and warning system including IoT-based slope stability monitoring.
제5항에 있어서,
상기 비탈면 안전율은 다음 수학식에 산출되며,
FS=점착도+[단위중량×토심×cos2경사도+모관흡수력×수분함수비]×tan내부마찰각/단위중량×토심×cos경사도×sin경사도
인 것을 특징으로 하는 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 시스템.
The method of claim 5,
The slope safety is calculated by the following equation,
FS = Adhesion + [Unit weight × depth × cos 2 slope + capillary absorption × moisture content ratio] × tan internal friction angle / unit weight × soil × cos slope × sin slope
Yes / alarm system including IoT-based slope stability monitoring characterized in that.
제5항에 있어서,
복수의 센서노드가 설치되는 계측지역의 안전여부는 상기 비탈면 안전율의 산출 값이 1.0 을 임계치로 하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 시스템.
The method of claim 5,
The safety system of the measurement area in which a plurality of sensor nodes is installed is an example-alarm system including IoT-based slope stability monitoring, characterized in that the calculated value of slope safety factor is 1.0.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 센서노드는 방수 및 방진 기능을 가진 것을 특징으로 하는 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 시스템.
The method of claim 1,
The sensor node is an example-alarm system including IoT-based slope stability monitoring, characterized in that it has a waterproof and dustproof function.
복수의 센서노드로 구성되는 로라 디바이스부가 예·경보 대상 계측지역에 설치되고, 상기 계측지역에서 획득한 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 송신하는 단계;
게이트웨이부가 상기 로라 디바이스부로부터 상기 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 수신받아 저장 및 송신이 가능하고, 상기 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 관리하여 비탈면 안전율(FS, Safety Factor)을 연산하여 필요에 따라 현장 재난 대응 서비스를 제어하는 단계;
모니터링부가 상기 게이트웨이부로부터 수신받은 상기 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 통해 연산한 상기 비탈면 안전율(FS)을 기준으로 비탈면 붕괴 예·경보를 예측하면서 실시간 모니터링하는 단계; 및
조기 예·경보 서버부가 상기 모니터링부로부터 상기 비탈면 안전율을 수신하여 안전 사고 예방이 수행되도록 하는 단계; 를 포함하여 이루어지되,
상기 센서노드는 유전체 공극률 측정 센서로 이루어지는 것으로, 상기 유전체 공극률 측정 센서는 하부에 스폰지 또는 세라믹 형태의 유전체로 수분이 유입 또는 배출되며 발생되는 전기적 값의 변이를 기반으로 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 측정하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 방법.
A Laura device unit comprising a plurality of sensor nodes is installed in a measurement target area, eg, to transmit soil moisture function ratio, maternal absorption capacity, geothermal temperature, rainfall, slope, and displacement information obtained in the measurement area;
The gateway unit may receive and store the soil moisture content ratio, maternal absorption force, geothermal temperature, rainfall, slope, and displacement information from the Laura device unit, and store and transmit the soil moisture content ratio, maternal absorption force, geothermal, rainfall, slope, and displacement information. Controlling and calculating a slope safety factor (FS) to control an on-site disaster response service as necessary;
A monitoring unit predicting slope slope collapse and warning based on the slope slope safety factor (FS) calculated by the soil water content ratio, maternal absorption force, geothermal, rainfall, slope, and displacement information received from the gateway unit in real time; And
An early warning and alarm server unit receiving the slope safety rate from the monitoring unit so that safety accident prevention is performed; Including but not limited to,
The sensor node is composed of a dielectric porosity measuring sensor. The dielectric porosity measuring sensor has a soil moisture content ratio, a maternal absorption capacity, and a ground temperature based on variation of electrical values generated by inflow or discharge of water into a dielectric of sponge or ceramic type at the bottom thereof. And warning methods, including IoT-based slope stability monitoring, which measures rainfall, slope, and displacement information.
제10항에 있어서,
상기 게이트웨이부는 상기 로라 디바이스부로부터 수신받은 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 이용하여 상기 비탈면 안전율을 연산하고, 상기 비탈면 안전율의 저하에 따라 직접 또는 간접으로 인근 시민에게 재난 방송, 재난 문자를 전송하거나 인근 차량을 통제하거나 붕괴지역에 설치된 방수포를 능동적으로 작동하도록 하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 방법.
The method of claim 10,
The gateway unit calculates the slope slope safety rate using soil moisture function ratio, maternal absorption capacity, geothermal temperature, rainfall, slope, and displacement information received from the Laura device unit, and directly or indirectly causes disaster to neighboring citizens according to the slope slope safety rate decrease. Examples and warning methods, including IoT-based slope stability monitoring, which transmit broadcasts, disaster texts, control nearby vehicles, or actively operate tarpaulins installed in collapsed areas.
제10항에 있어서,
상기 게이트웨이부는,
전송되는 정보를 신호로 변환시키는 모뎀과,
상기 모뎀에 연결되고, 전기 에너지를 공급하는 전원공급장치와,
상기 비탈면 안전율(FS)의 연산에 대한 현장 재난 대응 서비스를 어플리케이션 형태로 구현하는 어플리케이션서버와,
상기 어플리케이션서버로부터 상기 현장 재난 대응 서비스에 대한 어플리케이션으로 구현되어 인근 시민이나 인근 구청(재난담당자)에 정보를 송신하는 로라 네트워크서버로 구성되는 것을 특징으로 하는 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 방법.
The method of claim 10,
The gateway unit,
A modem that converts the transmitted information into a signal;
A power supply connected to the modem and supplying electrical energy;
An application server for implementing an on-site disaster response service for calculating the slope safety factor (FS) in an application form;
Examples and alarms, including IoT-based slope stability monitoring, characterized in that consisting of a Laura network server implemented as an application for the on-site disaster response service from the application server to transmit information to nearby citizens or nearby ward offices (disaster managers) Way.
제12항에 있어서,
상기 로라 디바이스부로부터 수신받은 상기 토양수분함수비, 모관흡수력, 지온, 강우량, 경사도, 변위 정보를 비탈면 안전율(Safety Factor)의 산출을 통해 상기 계측지역의 안전여부를 확인하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 방법.
The method of claim 12,
The soil-based water content ratio, maternal absorption capacity, geothermal, rainfall, slope, and displacement information received from the Laura device unit checks the safety of the measurement area by calculating slope safety factor. Examples and warning methods including slope stability monitoring.
제13항에 있어서,
상기 비탈면 안전율은 다음 수학식에 산출되며,
FS=점착도+[단위중량×토심×cos2경사도+모관흡수력×수분함수비]×tan내부마찰각/단위중량×토심×cos경사도×sin경사도
인 것을 특징으로 하는 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 방법.
The method of claim 13,
The slope safety is calculated by the following equation,
FS = Adhesion + [Unit weight × depth × cos 2 slope + capillary absorption × moisture content ratio] × tan internal friction angle / unit weight × soil × cos slope × sin slope
Examples and alarm methods, including IoT-based slope stability monitoring characterized in that.
제13항에 있어서,
복수의 센서노드가 설치되는 계측지역의 안전여부는 상기 비탈면 안전율의 산출 값이 1.0 을 임계치로 하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반의 비탈면 안정성 모니터링을 포함한 예·경보 방법.
The method of claim 13,
Yes or alarm method including IoT-based slope stability monitoring, characterized in that the safety of the measurement area in which a plurality of sensor nodes is installed, the calculated value of slope safety factor is 1.0.
삭제delete
KR1020190111220A 2019-09-09 2019-09-09 EXAMPLES·ALARM SYSTEM AND METHOD INCLUDING SLOPE STABILITY MONITORING BASED ON IoT KR102057109B1 (en)

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