KR102077658B1 - Tdr을 이용한 지하매설물 진단방법 및 이를 이용한 지하매설물 진단시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지중관로나 배관 등과 같은 지하매설물의 결함을 진단하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 대상체의 국부적인 상태를 면밀하게 평가하기 어려움으로 인해 신뢰성에 한계가 있고, 시계열에 따른 거동분석이 불가능하여 지속적인 상태평가에 적용하기 어려운 한계가 있었던 종래기술의 지하매설물 진단방법 및 장치들의 문제점을 해결하기 위해, TDR(Time Domain Reflectometry) 기법을 이용하여 지중관로의 전체 또는 국부적인 변형을 신뢰성 높게 진단할 수 있는 데 더하여, 수신된 신호 및 분석결과를 수집하여 시계열에 따른 지하매설물의 거동에 대한 빅데이터를 구축하는 것에 의해 지하매설물의 이상발생 예측 및 지속적인 상태평가가 가능한 동시에, 지하매설물의 상태변화로 인한 반사신호에 해당하지 않는 노이즈 신호를 데이터로 활용하여 지하매설물 외부의 주변환경의 상태변화에 대한 분석을 수행하도록 구성됨으로써, 지하매설물의 상태변화 뿐만 아니라, 예를 들면, 싱크홀이나 지하수 유입 등과 같이, 주변환경의 상태변화에 대한 탐지도 가능하도록 구성되는 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법 및 이를 이용한 지하매설물 진단시스템이 제공된다.
Description
본 발명은 지중관로(underground conduit)나 배관 등과 같은 지하매설물의 상태를 진단하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는, 종래, 일반적으로, 재료 특성상 길이방향으로 연속적인 부착이 가능하여 시공성이 용이한 장점이 있으나 부착면의 강성이 약해 변형에 취약하고, 변형을 초기에 인지하지 못하면 취약부분의 변형이 지속되어 파괴에 이르게 되는 문제점이 있었던 종래기술의 플라스틱 계열 지중관로들의 문제점을 해결하기 위해, TDR(Time Domain Reflectometry)을 이용하여, 변형이나 파손이 발생되면 반사계수가 변경되어 상이한 파형이 나타나는 것을 통해 플라스틱 계열 지중관로의 상태를 간단한 구성으로 용이하고 정확하게 점검할 수 있도록 구성되는 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법 및 이를 이용한 지하매설물의 진단시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 종래, 탄성파(P파, S파)와 전자기파(전기전도도, 전기비저항)를 이용하여 대상매질의 상태를 평가하는 기존의 물리탐사 기법은 대상체의 국부적인 상태를 면밀하게 평가하기 어려움으로 인해 신뢰성에 한계가 있으며, 관입실험의 경우는 모든 위치에서 평가가 불가하여 비경제이고 시계열에 따른 거동분석이 불가능하여 지속적인 상태평가에 적용하기 어려운 한계가 있었던 종래기술의 지하매설물 진단방법 및 장치들의 문제점을 해결하기 위해, TDR을 이용하여 전체 또는 국부적인 변형을 신뢰성 높게 진단할 수 있는 동시에, TDR 신호 및 분석결과를 수집하여 시계열 데이터를 생성하고 데이터베이스 형태로 저장하여 시계열에 따른 지하매설물의 거동에 관한 빅데이터를 구축하도록 구성됨으로써, 시계열에 따른 거동 관찰을 통해 이상발생의 예측 및 지속적인 상태평가가 가능하도록 구성되는 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법 및 이를 이용한 지하매설물 진단시스템에 관한 것이다.
아울러, 본 발명은, 상기한 바와 같이 TDR을 이용하여 플라스틱 지중관로와 같은 지하매설물의 변형이나 파손을 신뢰성 높게 검출하고, 시계열 데이터를 통하여 이상발생의 예측 및 사전 대응이 가능하도록 구성되는 동시에, 지하매설물의 변형이나 상태변화로 인한 반사신호에 해당하지 않는 노이즈 신호를 데이터로 활용하여 지하매설물 외부의 주변환경 변화에 대한 분석을 수행하도록 구성됨으로써, 지하매설물의 상태변화 뿐만 아니라, 예를 들면, 싱크홀이나 지하수 유입 등과 같이, 주변환경의 상태변화에 대한 탐지도 가능하도록 구성되는 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법 및 이를 이용한 지하매설물 진단시스템에 관한 것이다.
최근, 건설분야에 있어서, 상하수도 배관 및 전기나 통신 케이블 등과 같은 각종 시설을 지하에 매립하는 경우가 증가하고 있으며, 전기나 통신 케이블 등을 지하에 매설시에는 케이블을 안전하게 보호하기 위하여 지중관로(underground conduit)를 매설하고, 이러한 지중관로의 내부에 각종 전선이나 케이블을 설치하여 지하에 각종 케이블망을 구축하고 있다.
그러나 각종 배관이나 지중관로 등과 같은 지하매설물은 매설 후 시간 경과에 따른 노후화가 진행되고, 이에 더하여, 지반 변동이나 외부 충격 등으로 인한 파손이나, 누수에 의한 부식 등의 결함이 발생할 수 있으며, 이와 같이 지하매설물에 결함이 발생하면 이에 연결된 각종 시설이나 설비의 고장이나 장애를 초래하여 예기치 못한 큰 피해를 야기하게 되는 경우도 있다.
또한, 최근에는, 예를 들면, PVC나 FRP 등과 같이, 재료 특성상 길이방향으로 연속적인 부착이 가능하여 시공성이 용이한 장점을 가지는 플라스틱 재질을 이용하여 지중관로와 같은 지하매설물을 형성하는 경우가 증가하고 있으나, 플라스틱 계열의 지중관로는 부착면의 강성이 약해 변형에 취약한 단점이 있으며, 이러한 변형을 초기에 인지하지 못하면 취약부분의 변형이 지속되어 결국에는 플라스틱 계열의 지중관로가 파괴되는 사태가 발생하게 된다.
따라서 이러한 문제를 방지하기 위해서는, 지하매설물의 결함을 미리 탐지하여 보수공사와 같은 적절한 조치를 취하는 지속적인 유지보수 작업이 요구되나, 지하에 매설된 지하매설물의 결함을 탐지하기 위해 지면을 굴착하는 것은 매우 비효율적인 문제가 있다.
이에, 종래, 지면을 굴착하지 않고 지하매설물의 파손 등과 같은 결함을 비파괴적으로 감지하기 위한 지하매설물 진단장치 및 방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
더 상세하게는, 상기한 바와 같은 지하매설물 진단장치 및 방법에 대한 종래기술의 예로는, 예를 들면, 한국 등록특허공보 제10-1872704호에 따르면, 일정 길이로 연장되는 파이프 형태의 중공샤프트와, 중공샤프트의 외주상에 구비되는 고정브라켓 및 고정브라켓의 일측에 이동 가능하게 결합되는 슬라이더로 구성된 검사본체; 고정브라켓과 슬라이더 상에 각각의 일단이 회동 가능하게 결합되어 일정 각도로 경사지게 구비되는 링크부재를 포함한 신축수단; 링크부재 중 하나에 구비되어 링크부재의 각도를 감지하는 각도센서; 고정브라켓과 슬라이더 사이에 개재되어 슬라이더의 이동상태를 탄성적으로 지지하는 탄성부재; 신축수단의 선단에 결합되어 중공샤프트의 반경방향으로 확장 또는 수축되도록 구비되어 지중관로의 내벽면에 접촉되는 적어도 한 쌍의 스키드패널; 검사본체의 일측에 내장된 상태로 결합되어 지중관로의 곡률반경을 측정하는 가속도센서 및 자이로스코프; 검사본체의 일단측에 결합되어 지중관로의 내부를 촬영하는 카메라모듈; 검사본체의 타단측에 결합되어 각도센서와 카메라모듈에 의한 신호를 수집 및 변환하거나 수집된 데이터를 전송하는 컨트롤모듈; 중공샤프트의 일단에 수밀을 유지한 상태로 결합되되 가속도센서 및 자이로스코프를 내장한 상태로 카메라모듈 측에 결합되는 제 1 커넥팅하우징; 중공샤프트의 타단에 수밀을 유지한 상태로 결합되어 컨트롤모듈을 내장한 상태로 결합되는 제 2 커넥팅하우징을 포함하여, 지중관로의 내부에 삽입되어 관경(D)이나 곡률반경(R)을 검사하도록 구성되는 지중관로 검사장치가 제시된 바 있다.
아울러, 상기한 바와 같은 지하매설물 진단장치 및 방법에 대한 종래기술의 다른 예로는, 예를 들면, 한국 등록특허공보 제10-1607078호에 따르면, 조명을 갖춘 카메라로 관로의 내부를 촬영하여 영상을 전송하는 단계; 전송받은 관로 내부 영상의 밝기에 대한 가우시안 분포도를 측정하여 직경라인의 후보군을 선정하고 선정된 직경라인 후보군을 이상적인 원형으로 피팅하여 최종 직경 원을 선정하는 단계; 최종 선정된 직경 원의 중심좌표를 계산함과 더불어 카메라를 이동시키면서 수집한 직경 원의 중심좌표들을 이용하여 관로의 곡률을 계산하는 단계; 3차원 그래픽 API를 이용한 맵핑 기술을 통해 최종 직경 원을 원형으로 화면에 표시함과 더불어 계산된 곡률을 통해 얻은 관로 형태를 화면에 표시하는 단계를 포함하여, 산과 골이 반복되는 형태의 관로 내부를 촬영한 영상을 이용하여 곡률을 측정하고 맵핑하도록 구성되는 비전을 이용한 지중관로의 곡률 측정 및 맵핑 방법이 제시된 바 있다.
상기한 바와 같이, 종래, 지하매설물 진단장치 및 방법에 관한 여러 가지 기술내용들이 제시된 바 있으나, 상기한 바와 같은 종래기술의 내용들은 다음과 같은 문제점이 있는 것이었다.
즉, 상기한 바와 같은 종래기술의 지하매설물 진단장치 및 방법들은, 예를 들면, 센서나 카메라 등과 같은 각종 검사장비가 구비된 자율주행 로봇 또는 원격조종 로봇 등과 같이, 비파괴 검사를 위해 특수하게 제작된 검사장비를 관로 내부에 투입시켜 검사를 진행하도록 구성되는 것이 대부분으로, 이러한 경우는 지하에 매설된 지중관로 내부와 같은 특수한 환경에서도 검사가 가능하도록 하기 위하여 장치 구성이 복잡해지고, 그에 따라 검사장비 및 검사비용이 크게 증가하는 문제가 있었다.
더욱이, 상기한 바와 같은 종래기술의 지하매설물 진단장치 및 방법들은, 주로 작업자의 경험에 의존하여 이상 여부를 판단하도록 구성되는 것이 대부분이며, 그로 인해, 검사의 객관성이나 효율성이 떨어지는 문제도 있었다.
또한, 비파괴 방법 중 하나로, 탄성파(P파, S파)와 전자기파(전기전도도, 전기비저항)를 이용하여 대상매질의 상태를 평가하는 기존의 물리탐사 기법은, 지반의 상태 및 설계정수 환산을 위해 많이 사용되고 지하매설물의 상태를 평가하는데 활용되나, 대상체의 국부적인 상태를 면밀하게 평가하기에는 그 신뢰성에 한계가 있으며, 시계열에 따른 거동분석이 불가하여 지속적인 상태평가가 불가능한 한계가 있다.
이에, 상기한 바와 같은 종래기술의 지하매설물 진단방법 및 장치들의 문제점을 해결하기 위하여는, 지하매설물의 전체 또는 국부적인 변형을 신뢰성 높게 검출할 수 있는 동시에, 시계열에 따른 거동 관찰을 통해 이상발생의 예측 및 지속적인 상태평가가 가능하도록 구성되는 새로운 구성의 지하매설물 진단장치 및 방법을 제시하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 장치나 방법은 제시되지 못하고 있는 실정이다.
[선행기술문헌]
1. 한국 등록특허공보 제10-1872704호 (2018.06.25.)
2. 한국 등록특허공보 제10-1607078호 (2016.03.23.)
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 따라서 본 발명의 목적은, 시공성이 용이하나 부착면의 강성이 약해 변형에 취약하고, 변형을 초기에 인지하지 못하면 취약부분의 변형이 지속되어 파괴에 이르게 되는 문제점이 있었던 종래기술의 플라스틱 계열 지중관로들의 문제점을 해결하기 위해, TDR을 이용하여, 변형이나 파손이 발생되면 반사계수가 변경되어 상이한 파형이 나타나는 것을 통해 플라스틱 계열 지중관로의 상태를 간단한 구성으로 용이하고 정확하게 점검할 수 있도록 구성되는 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법 및 이를 이용한 지하매설물 진단시스템을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 대상체의 국부적인 상태를 면밀하게 평가하기 어려움으로 인해 신뢰성에 한계가 있고, 시계열에 따른 거동분석이 불가능하여 지속적인 상태평가에 적용하기 어려운 한계가 있었던 종래기술의 지하매설물 진단방법 및 장치들의 문제점을 해결하기 위해, TDR을 이용하여 전체 또는 국부적인 변형을 신뢰성 높게 진단할 수 있는 동시에, TDR 신호 및 분석결과를 수집하여 시계열 데이터를 생성하고 데이터베이스 형태로 저장하여 시계열에 따른 지하매설물 거동에 관한 빅데이터를 구축하도록 구성됨으로써, 시계열에 따른 거동 관찰을 통해 이상발생의 예측 및 지속적인 상태평가가 가능하도록 구성되는 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법 및 이를 이용한 지하매설물 진단시스템을 제공하고자 하는 것이다.
아울러, 본 발명의 또 다른 목적은, 상기한 바와 같이 TDR을 이용하여 지하매설물의 변형이나 파손을 신뢰성 높게 검출하고, 시계열 데이터를 통하여 이상발생의 예측 및 사전 대응이 가능하도록 구성되는 동시에, 지하매설물의 변형이나 상태변화로 인한 반사신호에 해당하지 않는 노이즈 신호를 데이터로 활용하여 지하매설물 외부의 주변환경의 변화에 대한 분석을 수행하도록 구성됨으로써, 지하매설물의 상태변화 뿐만 아니라, 예를 들면, 싱크홀이나 지하수 유입 등과 같이, 주변환경의 상태변화에 대한 탐지도 가능하도록 구성되는 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법 및 이를 이용한 지하매설물 진단시스템을 제공하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 지하매설물의 변형이나 파손을 감지하고 상태변화를 모니터링하는 지하매설물 진단방법에 있어서, 지하매설물에 전극을 설치하는 전극설치단계; 전극이 설치된 상기 지하매설물을 지하에 매설하는 매설단계; 각각의 전극을 통하여 수신된 신호가 노이즈 신호인지의 여부를 판단하는 노이즈 판단단계; 및 상기 노이즈 판단단계에서 노이즈 신호가 아닌 것으로 판단되면, 수신된 신호를 분석하여 상기 지하매설물의 결함발생을 감지하고 상기 지하매설물의 상태변화를 모니터링하는 모니터링단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하매설물 진단방법이 제공된다.
여기서, 상기 전극설치단계는, 상기 지하매설물의 외측에 상기 지하매설물의 길이방향을 따라 나란하게 전도체 케이블을 설치하는 것에 의해 직선형으로 상기 전극의 설치가 이루어지도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또는, 상기 전극설치단계는, 상기 지하매설물의 외측에 전도체 케이블을 감는 것에 의해 곡선형으로 상기 전극의 설치가 이루어지도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 노이즈 판단단계는, 상기 지하매설물에 설치된 각각의 전극을 통하여 신호가 수신되면, 수신된 신호를 미리 저장된 데이터와 비교하여 상기 지하매설물의 상태변화에 의해 발생된 신호인지의 여부를 판단하는 단계; 및 상기 지하매설물의 상태변화에 의해 발생된 신호가 아닌 경우는 상기 지하매설물 외부의 주변환경의 상태변화에 의해 발생된 신호로 인지하여 상기 노이즈 신호로 판단하는 단계를 포함하고, 상기 미리 저장된 데이터는 상기 지하매설물의 상태변화에 의해 발생된 반사신호의 파형 패턴 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 모니터링단계는, TDR(Time Domain Reflectometry) 기법을 이용하여, 상기 지하매설물에 설치된 각각의 전극을 통해 수신된 반사신호에 대한 분석을 행하고, 분석결과에 따라 상기 지하매설물의 파손, 변형 및 누수를 포함하는 결함발생 여부를 판단하며, 상기 지하매설물의 상태변화를 지속적으로 모니터링하는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 진단방법은, 상기 지하매설물의 모니터링중 상기 지하매설물의 결함발생이 감지되면 지하매설물 결함 정보를 출력하는 출력단계를 더 포함하고, 상기 지하매설물 결함 정보는, 상기 지하매설물의 파손, 변형 및 누수 중 적어도 어느 하나의 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 진단방법은, 상기 노이즈 판단단계에서 각각의 전극을 통하여 수신된 신호가 노이즈 신호인 것으로 판단되면, TDR 기법을 이용하여 상기 노이즈 신호에 대한 분석을 수행하는 것에 의해, 상기 지하매설물 외부의 주변환경에 대한 상태변화를 탐지하고 모니터링하는 주변환경 탐지단계를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 진단방법은, 상기 모니터링단계 및 상기 주변환경 탐지단계를 통하여 얻어진 각각의 신호 및 분석결과를 수집하여 시계열 데이터를 생성하고 데이터베이스 형태로 저장하여 시계열에 따른 지하매설물의 거동에 관한 빅데이터를 구축하는 처리가 수행되는 데이터베이스 구축단계를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 진단방법은, 상기 데이터베이스 구축단계에서 구축된 데이터베이스에 저장된 데이터에 근거하여, 인공지능을 포함하는 데이터 분석 알고리즘을 이용하여 상기 지하매설물의 시계열에 따른 거동을 분석하고 상기 지하매설물의 상태변화 및 이상발생을 예측하는 거동분석단계를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기에 기재된 지하매설물 진단방법을 이용하여 지중관로의 진단을 수행하도록 구성되는 지하매설물 진단시스템에 있어서, 지하매설물의 외부에 설치되는 TDR 전극 및 각각의 상기 TDR 전극으로부터 반사신호를 수신하여 외부 기기로 전송하는 통신수단을 포함하여 이루어지는 TDR부; 및 상기 TDR부를 통하여 수신된 각각의 상기 TDR 전극으로부터의 반사신호에 대한 분석을 수행하여 상기 지하매설물의 결함발생을 감지하고 상태를 진단하는 처리가 수행되도록 이루어지는 진단부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지하매설물 진단시스템이 제공된다.
여기서, 상기 진단부는, TDR 기법을 이용하여 각각의 상기 TDR 전극으로부터 수신된 반사신호를 분석하는 것에 의해 상기 지하매설물의 파손, 변형 및 누수를 포함하는 결함발생 여부를 판단하고 상태변화를 모니터링하는 처리가 수행되도록 이루어지는 TDR 분석부; 상기 TDR 분석부에 의해 수행된 진단결과를 포함하는 각종 데이터를 표시하기 위한 디스플레이를 포함하여 이루어지는 표시부; 및 상기 TDR 분석부, 상기 표시부 및 상기 진단시스템의 전체적인 동작을 제어하도록 이루어지는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 진단부는, 컴퓨터나 노트북, 또는, 스마트폰이나 태블릿 PC를 포함하는 외부 기기와 데이터 송수신이 가능한 정보통신기기에 TDR 신호를 수신하여 분석을 수행하는 전용의 프로그램을 설치하는 것에 의해 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, TDR을 이용하여, 변형이나 파손이 발생되면 반사계수가 변경되어 상이한 파형이 나타나는 것을 통해 지하매설물의 상태를 간단한 구성으로 용이하고 정확하게 점검할 수 있도록 구성되는 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법 및 이를 이용한 지하매설물 진단시스템이 제공됨으로써, 시공성이 용이하나 부착면의 강성이 약해 변형에 취약하고, 변형을 초기에 인지하지 못하면 취약부분의 변형이 지속되어 파괴에 이르게 되는 문제점이 있었던 종래기술의 플라스틱 계열 지중관로들의 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 TDR을 이용하여 전체 또는 국부적인 변형을 신뢰성 높게 진단할 수 있는 동시에, TDR 신호 및 분석결과를 수집하여 시계열 데이터를 생성하고 데이터베이스 형태로 저장하여 시계열에 따른 지중관로의 거동에 관한 빅데이터를 구축하는 것에 의해, 시계열에 따른 거동 관찰을 통하여 이상발생의 예측 및 지속적인 상태평가가 가능하도록 구성되는 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법 및 이를 이용한 지하매설물 진단시스템이 제공됨으로써, 대상체의 국부적인 상태를 면밀하게 평가하기 어려움으로 인해 신뢰성에 한계가 있고, 시계열에 따른 거동분석이 불가능하여 지속적인 상태평가에 적용하기 어려운 한계가 있었던 종래기술의 지하매설물 진단방법 및 장치들의 문제점을 해결할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 TDR을 이용하여 지하매설물의 변형이나 파손을 신뢰성 높게 검출하고 시계열 데이터를 통하여 이상발생의 예측 및 사전 대응이 가능하도록 구성되는 동시에, 지하매설물의 변형이나 상태변화로 인한 반사신호에 해당하지 않는 노이즈 신호를 데이터로 활용하여 지하매설물 외부의 주변환경의 변화에 대한 분석을 수행하도록 구성되는 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법 및 이를 이용한 지하매설물 진단시스템이 제공됨으로써, 비단 지하매설물의 상태변화 뿐만 아니라, 예를 들면, 싱크홀이나 지하수 유입 등과 같이, 주변환경의 상태변화에 대한 탐지도 가능해진다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법에서 지중관로에 TDR 전극을 설치하는 구성의 예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법에서 지중관로에 TDR 전극을 설치하는 구성의 다른 예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법을 이용하여 지하매설물의 진단을 수행하도록 구성되는 지하매설물 진단시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 지하매설물 진단시스템의 진단부의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 지하매설물 진단시스템의 실제 구성예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법에서 지중관로에 TDR 전극을 설치하는 구성의 예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법에서 지중관로에 TDR 전극을 설치하는 구성의 다른 예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법을 이용하여 지하매설물의 진단을 수행하도록 구성되는 지하매설물 진단시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 지하매설물 진단시스템의 진단부의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 지하매설물 진단시스템의 실제 구성예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법 및 이를 이용한 지하매설물 진단시스템의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다.
또한, 이하의 본 발명의 실시예에 대한 설명에 있어서, 종래기술의 내용과 동일 또는 유사하거나 당업자의 수준에서 용이하게 이해하고 실시할 수 있다고 판단되는 부분에 대하여는, 설명을 간략히 하기 위해 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.
즉, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 시공성이 용이하나 부착면의 강성이 약해 변형에 취약하고 변형을 초기에 인지하지 못하면 취약부분의 변형이 지속되어 파괴에 이르게 되는 문제점이 있었던 종래기술의 플라스틱 계열 지중관로들의 문제점을 해결하기 위해, TDR을 이용하여, 변형이나 파손이 발생되면 반사계수가 변경되어 상이한 파형이 나타나는 것을 통해 플라스틱 계열 지중관로의 상태를 간단한 구성으로 용이하고 정확하게 점검할 수 있도록 구성되는 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법 및 이를 이용한 지하매설물 진단시스템에 관한 것이다.
아울러, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 대상체의 국부적인 상태를 면밀하게 평가하기 어려움으로 인해 신뢰성에 한계가 있고 시계열에 따른 거동분석이 불가능하여 지속적인 상태평가에 적용하기 어려운 한계가 있었던 종래기술의 지하매설물 진단방법 및 장치들의 문제점을 해결하기 위해, TDR을 이용하여 전체 또는 국부적인 변형을 신뢰성 높게 진단할 수 있는 동시에, TDR 신호 및 분석결과를 수집하여 시계열 데이터를 생성하고 데이터베이스 형태로 저장하여 시계열에 따른 지중관로의 거동에 관한 빅데이터를 구축하도록 구성됨으로써, 시계열에 따른 거동 관찰을 통해 이상발생의 예측 및 지속적인 상태평가가 가능하도록 구성되는 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법 및 이를 이용한 지하매설물 진단시스템에 관한 것이다.
더욱이, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, TDR을 이용하여 지하매설물의 변형이나 파손을 신뢰성 높게 검출하고 시계열 데이터를 통하여 이상발생의 예측 및 사전 대응이 가능하도록 구성되는 동시에, 지하매설물의 변형이나 상태변화로 인한 반사신호에 해당하지 않는 노이즈 신호를 데이터로 활용하여 지하매설물 외부의 주변환경의 변화에 대한 분석을 수행하도록 구성됨으로써, 지하매설물의 상태변화 뿐만 아니라, 예를 들면, 싱크홀이나 지하수 유입 등과 같이, 주변환경의 상태변화에 대한 탐지도 가능하도록 구성되는 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법 및 이를 이용한 지하매설물 진단시스템에 관한 것이다.
더 상세하게는, TDR 기법은, 기존의 물리탐사 기법의 하나로서, 2개의 전극(inner electrode, outer electrode)을 이용하여 일정한 전압을 가해주면 반사계수가 서로 다른 매질에서는 서로 다른 파형이 도출되는 것을 이용하여 매질의 상태변화를 검출하는 기법으로, 지표에서 일정 간격 떨어진 위치의 상태를 평가하는 것이 아니라 TDR 전극이 설치된 위치에서만 신뢰성 있는 데이터를 획득할 수 있는 특징을 가진다.
따라서 이러한 TDR 기법의 특성을 이용하여, 예를 들면, 플라스틱으로 구성된 지중관로와 같은 지하매설물의 외부에 일정 간격으로 전극이나 코일 등의 전도체 케이블을 설치하고, 플라스틱 재료가 변형 또는 파손되면 기존과 반사계수가 달라져 상이한 파형이 나타나는 것을 검출하여, 시간 경과에 따른 플라스틱 계열 지중관로의 상태를 용이하고 정확하게 진단하고 평가할 수 있다.
이때, 전극의 설치는, 현장의 지하매설물 시공상태에 따라 직선형 또는 곡선형으로 필요에 따라 다양한 전극배열로 구성될 수 있으며, 시공성이 허락되면 지하매설물에 직선형으로 다수의 전극을 배치하여 변형상태를 3D로 파악할 수 있다.
계속해서, 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법 및 이를 이용한 지하매설물 진단시스템의 구체적인 내용에 대하여 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법은, 크게 나누어, 지하매설물에 TDR 전극을 설치하는 전극설치단계(S10)와, TDR 전극이 설치된 지하매설물을 지하에 매설하는 매설단계(S20)와, 각각의 TDR 전극을 통하여 수신된 신호가 지하매설물에 의해 발생된 신호인지의 여부를 판단하는 노이즈 판단단계(S30) 및 노이즈 판단단계(S30)에서 노이즈가 아닌 것으로 판단되면 수신된 반사신호를 분석하여 지하매설물의 파손이나 변형을 감지하는 모니터링단계(S40)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법은, 모니터링단계(S40)에서 모니터링을 수행중 매설된 지하매설물의 파손, 변형 및 누수 중 적어도 하나의 결함이 감지되면 해당 지하매설물에 대한 결함 정보를 모니터 등의 디스플레이 수단을 통하여 출력하는 출력단계 및 모니터링중 지하매설물의 결함이 감지되면 관리자나 담당기관에 해당 사실을 통지하여 유지보수를 시행하도록 하는 유지보수 시행단계(S50)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기한 전극설치단계(S10)는, 지중관로 또는 배관과 같이 지중에 매설되는 지하매설물의 외측에 직선형으로 또는 곡선형으로 전극이나 코일 등의 전도체 케이블을 설치하는 것에 의해 지하매설물에 TDR 전극을 설치하도록 구성될 수 있다.
더 상세하게는, 도 2 및 도 3을 참조하면, 도 2 및 도 3은 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법에서 지중관로에 TDR 전극(21)을 설치하는 구성의 예를 각각 개략적으로 나타내는 도면이다.
즉, 상기한 전극설치단계(S10)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 지중관로의 외측에 직선형으로 전극이나 코일 등의 전도체 케이블을 설치하는 것에 의해 TDR 전극(21)의 설치가 이루어지거나, 또는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 지중관로의 외측에 전선을 감듯이 하여 곡선형으로 전극이나 코일 등의 전도체 케이블을 설치하는 것에 의해 TDR 전극(31)의 설치가 이루어지도록 구성될 수도 있는 등, 필요에 따라 다양한 형태로 구성될 수 있는 것임에 유념해야 한다.
이때, 시공성이 허락되면, 플라스틱 지중관로에 직선형으로 보다 많은 다수의 TDR 전극을 배치하는 것에 의해 지중관로와 같은 지하매설물의 변형 및 상태변화를 3D로 검출할 수 있다.
또한, 상기한 노이즈 판단단계(S30)는, 지하매설물 및 지하매설물의 파손, 변형 및 누수를 포함하는 상태변화에 의해 발생된 반사신호의 파형 패턴에 대한 데이터베이스를 미리 구축하여 저장하여 두고, 지하매설물에 설치된 각각의 TDR 전극을 통하여 신호가 수신되면, 수신된 신호를 미리 저장된 데이터와 비교하여 지하매설물의 상태변화에 의해 발생된 신호인지의 여부를 판단한다.
이때, 지하매설물의 상태변화에 의해 발생된 신호가 아닌 경우는, 지하매설물 외부의 주변환경의 상태변화에 의해 발생된 신호로 인지하여 노이즈 신호로 판단하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
아울러, 상기한 모니터링단계(S40)는, TDR 기법을 이용하여 지하매설물에 설치된 각각의 TDR 전극을 통해 수신된 반사신호에 대한 분석을 행하고, 분석결과에 따라 지하매설물의 변형이나 파손 등의 결함발생 여부를 판단하여, 지하매설물의 상태변화를 지속적으로 모니터링하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
더욱이, 상기한 진단방법은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 노이즈 판단단계(S30)에서, 수신된 신호가 지하매설물의 변형이나 파손 등과 같은 상태변화로 인한 반사신호가 아닌 것으로 판단되면 해당 신호를 노이즈로 판단하고, 상기한 모니터링단계(S40)에서와 마찬가지로, TDR 기법을 이용하여 해당 노이즈 신호에 대한 분석을 수행하여 지하매설물 외부의 주변환경에 대한 상태변화를 탐지하고 모니터링하는 처리가 수행되는 주변환경 탐지단계(S60)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
따라서 상기한 바와 같은 구성을 통하여, 지하매설물의 변형이나 상태변화로 인한 반사신호에 해당하지 않는 노이즈 신호도 함께 분석하는 것에 의해, 예를 들면, 싱크홀이나 지하수 유입 등과 같이, 주변환경의 상태변화에 대한 탐지 및 진단도 가능해진다.
또한, 상기한 진단방법은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 모니터링단계(S40) 및 주변환경 탐지단계(S60)를 통하여 얻어진 각각의 신호 및 분석결과를 수집하여 시계열 데이터를 생성하고, 이를 데이터베이스 형태로 저장하여 시계열에 따른 지하매설물의 거동에 관한 빅데이터를 구축하는 데이터베이스 구축단계(S70) 및 상기한 바와 같이 하여 구축된 빅데이터에 근거하여, 인공지능 등과 같은 데이터 분석 알고리즘을 이용하여 지하매설물의 거동을 분석하고 상태변화 및 이상발생을 예측하는 거동분석단계(S80)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 상기한 바와 같이 TDR 신호 및 분석결과를 수집하여 시계열에 따른 지하매설물의 거동에 관한 빅데이터를 구축하고 분석하는 것에 의해, 시계열에 따른 거동 관찰을 통하여 지하매설물에 대한 이상발생의 예측 및 지속적인 상태평가가 가능해진다.
따라서 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법에 따르면, 시공방법 및 지하매설물의 특성에 따라 직선형 또는 곡선형으로 전극을 배치하여 지하매설물의 전체 또는 국부적인 진단을 포함하는 모든 부분을 면밀히 점검하고 상태를 평가할 수 있으며, 이때, 필요에 따라 3D 형태로 공간적인 특성을 모두 반영할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법에 따르면, 지하매설물의 파손이나 변형뿐만 아니라, 지하매설물의 시공중이나 시공 후에도 어떠한 문제로 누수와 같은 환경 변화가 발생할 경우 매질의 특성이 변화하는 것에 의해 TDR 기법으로 정확한 누수 위치를 탐지할 수 있다.
아울러, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법에 따르면, 지하매설물 설치시에 각종 설정을 미리 설정하여 두고 실시간 계측을 수행할 수 있으므로 추가적인 실험자(인건비)가 불필요하며, 실시간 계측을 통한 시계열 데이터를 수집하여 이상징후를 탐지하고 시계열에 따른 향후 거동을 예측하여 결함 발생을 사전에 방지할 수 있다.
더욱이, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법에 따르면, TDR을 이용하여 지하매설물의 전체 또는 국부적인 변형이나 파손을 신뢰성 높게 진단할 수 있는 데 더하여, 지하매설물의 변형이나 상태변화로 인한 반사신호에 해당하지 않는 노이즈 신호를 분석함으로써 지하매설물의 상태뿐만 아니라, 예를 들면, 싱크홀이나 지하수 유입 등과 같이, 주변환경의 상태변화에 대한 탐지 및 진단도 가능해지는 동시에, TDR 신호 및 분석결과를 수집하여 시계열에 따른 지하매설물의 거동에 관한 빅데이터를 구축하는 것에 의해, 시계열에 따른 거동 관찰을 통하여 이상발생의 예측 및 지속적인 상태평가가 가능한 장점을 가지는 것이다.
여기서, 상기한 바와 같이 TDR 기법을 이용하여 지하매설물의 파손이나 변형을 판단하는 보다 구체적인 구성 및 알고리즘 등에 대한 내용은 종래기술의 TDR 장치나 방법 등을 참조하여 당업자가 적절히 구현할 수 있는 사항이므로, 이에, 본 발명에서는, 설명을 간략히 하기 위해 종래기술의 문헌 등을 참조하여 당업자가 용이하게 이해하고 실시할 수 있는 부분에 대하여는 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.
더욱이, 도 1 내지 도 3을 참조하여 상기한 본 발명의 실시예에서는, PVC나 FRP와 같은 플라스틱 재질의 지중관로에 TDR 전극을 설치하여 본 발명의 실시예에 따른 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법을 적용한 경우를 예로 하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 상기한 실시예의 경우로만 한정되는 것은 아니며, 즉, 본 발명은, 예를 들면, 상수도관이나 하수도관을 포함하는 지하 배관과 같이, 상기한 플라스틱 재질의 지중관로 이외에도 필요에 따라 다양한 경우에 대하여 적절히 적용될 수 있는 것임에 유념해야 한다.
이상, 상기한 바와 같이 하여 본 발명의 실시예에 따른 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법을 구현할 수 있으며, 이를 이용하여, TDR을 통해 지하매설물의 상태를 진단하는 지하매설물 진단시스템을 용이하게 구현할 수 있다.
더 상세하게는, 도 4를 참조하면, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법을 이용하여 지중관로의 진단을 수행하도록 구성되는 지하매설물 진단시스템(40)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 지하매설물 진단시스템(40)은, 크게 나누어, 지하매설물의 외부에 설치되는 TDR 전극 및 각각의 TDR 전극으로부터 반사신호를 수신하여 외부 기기로 전송하는 통신수단을 포함하여 이루어지는 TDR부(41)와, TDR부(41)를 통하여 수신된 각각의 TDR 전극으로부터의 반사신호에 대한 분석을 행하여 지하매설물의 파손이나 변형을 판단하는 진단부(42)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기한 TDR부(41)는, 각각의 TDR 전극이, 도 1 내지 도 3을 참조하여 상기한 전극배치단계(S10)의 처리와 같이, 지하매설물의 외부에 직선 또는 곡선형으로 각각 배치되도록 구성될 수 있다.
또한, 도 5를 참조하면, 도 5는 도 4에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 지하매설물 진단시스템(40)의 진단부(42)의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 상기한 진단부(42)는, 각각의 TDR 전극으로부터 수신된 반사신호를 TDR 기법을 이용하여 분석하는 것에 의해 지하매설물의 파손이나 변형을 판단하고 지하매설물의 상태를 진단하는 처리가 수행되는 TDR 분석부(51)와, TDR 분석부(51)에 의해 수행된 진단결과를 포함하는 각종 데이터를 표시하기 위한 디스플레이를 포함하여 이루어지는 표시부(52) 및 상기한 각 부 및 진단시스템(40)의 전체적인 동작을 제어하는 제어부(53)를 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 상기한 TDR 분석부(51)는, 도 1 내지 도 3을 참조하여 상기한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법의 모니터링단계(S40), 유지보수 시행단계(S50), 주변환경 탐지단계(S60) 및 데이터베이스 구축단계(S70)의 처리를 수행하는 것에 의해, 지하매설물의 파손이나 변형을 진단하고, 지하매설물의 파손이나 변형 발생시 보수작업을 수행하도록 담당자나 관계기관에 통보하는 동시에, 시계열 데이터를 수집하여 데이터베이스를 구축하며, 노이즈 신호를 이용하여 주변환경의 변화를 감지하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
아울러, 도 6을 참조하면, 도 6은 본 발명에 따른 지하매설물 진단시스템의 실제 구성예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
즉, 상기한 진단부(42)는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 예를 들면, 컴퓨터나 노트북, 또는, 스마트폰이나 태블릿 PC 등과 같이, 외부 기기와 데이터 송수신이 가능한 정보통신기기에 TDR 신호를 수신하여 분석을 수행하는 전용의 프로그램을 설치하는 것에 의해 상기한 TDR 분석부(51), 표시부(52) 및 제어부(53)가 일체로 형성되도록 구성될 수 있으며, 그것에 의해, 별도의 하드웨어를 구현할 필요 없이 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 구성될 수 있다.
이때, 도 6에 나타낸 바와 같이, 노트북이나 스마트폰 또는 태블릿 PC 등과 같은 휴대용 정보통신기기를 이용하여 상기한 진단부(42)를 구성함으로써, 시공현장과 같은 실외에서도 간편하고 용이하게 진단이 이루어질 수 있으므로, 보다 편리하고 효율적인 진단시스템을 구성할 수 있다.
따라서 상기한 바와 같이 하여 본 발명에 따른 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법 및 이를 이용한 지하매설물 진단시스템을 구현할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이 하여 본 발명에 따른 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법 및 이를 이용한 지하매설물 진단시스템을 구현하는 것에 의해, 본 발명에 따르면, TDR을 이용하여, 변형이나 파손이 발생되면 반사계수가 변경되어 상이한 파형이 나타나는 것을 통해 플라스틱 계열 지중관로의 상태를 간단한 구성으로 용이하고 정확하게 점검할 수 있도록 구성되는 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법 및 이를 이용한 지하매설물 진단시스템이 제공됨으로써, 시공성이 용이하나 부착면의 강성이 약해 변형에 취약하고, 변형을 초기에 인지하지 못하면 취약부분의 변형이 지속되어 파괴에 이르게 되는 문제점이 있었던 종래기술의 플라스틱 계열 지중관로들의 문제점을 해결할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 TDR을 이용하여 전체 또는 국부적인 변형을 신뢰성 높게 진단할 수 있는 동시에, TDR 신호 및 분석결과를 수집하여 시계열 데이터를 생성하고 데이터베이스 형태로 저장하여 시계열에 따른 지중관로의 거동에 관한 빅데이터를 구축하는 것에 의해, 시계열에 따른 거동 관찰을 통하여 이상발생의 예측 및 지속적인 상태평가가 가능하도록 구성되는 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법 및 이를 이용한 지하매설물 진단시스템이 제공됨으로써, 대상체의 국부적인 상태를 면밀하게 평가하기 어려움으로 인해 신뢰성에 한계가 있고, 시계열에 따른 거동분석이 불가능하여 지속적인 상태평가에 적용하기 어려운 한계가 있었던 종래기술의 지하매설물 진단방법 및 장치들의 문제점을 해결할 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 TDR을 이용하여 지하매설물의 변형이나 파손을 신뢰성 높게 검출하고 시계열 데이터를 통하여 이상발생의 예측 및 사전 대응이 가능하도록 구성되는 동시에, 지하매설물의 변형이나 상태변화로 인한 반사신호에 해당하지 않는 노이즈 신호를 데이터로 활용하여 지하매설물 외부의 주변환경의 변화에 대한 분석을 수행하도록 구성되는 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법 및 이를 이용한 지하매설물 진단시스템이 제공됨으로써, 비단 지하매설물의 상태변화 뿐만 아니라, 예를 들면, 싱크홀이나 지하수 유입 등과 같이, 주변환경의 상태변화에 대한 탐지도 가능해진다.
이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 TDR을 이용한 지하매설물 진단방법 및 이를 이용한 지하매설물 진단시스템의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 따라서 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다.
40. 지하매설물 진단시스템 21. TDR 전극
31. TDR 전극 41. TDR부
42. 진단부 51. TDR 분석부
52. 표시부 53. 제어부
31. TDR 전극 41. TDR부
42. 진단부 51. TDR 분석부
52. 표시부 53. 제어부
Claims (12)
- 지하매설물의 변형이나 파손을 감지하고 상태변화를 모니터링하는 지하매설물 진단방법에 있어서,
지하매설물에 전극을 설치하는 전극설치단계;
전극이 설치된 상기 지하매설물을 지하에 매설하는 매설단계;
각각의 전극을 통하여 수신된 신호가 노이즈 신호인지의 여부를 판단하는 노이즈 판단단계; 및
상기 노이즈 판단단계에서 노이즈 신호가 아닌 것으로 판단되면, 수신된 신호를 분석하여 상기 지하매설물의 결함발생을 감지하고 상기 지하매설물의 상태변화를 모니터링하는 모니터링단계를 포함하고,
상기 노이즈 판단단계는,
상기 지하매설물에 설치된 각각의 전극을 통하여 신호가 수신되면, 수신된 신호를 미리 저장된 데이터와 비교하여 상기 지하매설물의 상태변화에 의해 발생된 신호인지의 여부를 판단하는 단계; 및
상기 지하매설물의 상태변화에 의해 발생된 신호가 아닌 경우는 상기 지하매설물 외부의 주변환경의 상태변화에 의해 발생된 신호로 인지하여 상기 노이즈 신호로 판단하는 단계를 포함하며,
상기 미리 저장된 데이터는 상기 지하매설물의 상태변화에 의해 발생된 반사신호의 파형 패턴 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하매설물 진단방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 전극설치단계는,
상기 지하매설물의 외측에 상기 지하매설물의 길이방향을 따라 나란하게 전도체 케이블을 설치하는 것에 의해 직선형으로 상기 전극의 설치가 이루어지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 지하매설물 진단방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 전극설치단계는,
상기 지하매설물의 외측에 전도체 케이블을 감는 것에 의해 곡선형으로 상기 전극의 설치가 이루어지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 지하매설물 진단방법.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 모니터링단계는,
TDR(Time Domain Reflectometry) 기법을 이용하여, 상기 지하매설물에 설치된 각각의 전극을 통해 수신된 반사신호에 대한 분석을 행하고, 분석결과에 따라 상기 지하매설물의 파손, 변형 및 누수를 포함하는 결함발생 여부를 판단하며, 상기 지하매설물의 상태변화를 지속적으로 모니터링하는 것을 특징으로 하는 지하매설물 진단방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 진단방법은,
상기 지하매설물의 모니터링중 상기 지하매설물의 결함발생이 감지되면 지하매설물 결함 정보를 출력하는 출력단계를 더 포함하고,
상기 지하매설물 결함 정보는, 상기 지하매설물의 파손, 변형 및 누수 중 적어도 어느 하나의 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하매설물 진단방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 진단방법은,
상기 노이즈 판단단계에서 각각의 전극을 통하여 수신된 신호가 노이즈 신호인 것으로 판단되면, TDR 기법을 이용하여 상기 노이즈 신호에 대한 분석을 수행하는 것에 의해, 상기 지하매설물 외부의 주변환경에 대한 상태변화를 탐지하고 모니터링하는 주변환경 탐지단계를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지하매설물 진단방법.
- 제 7항에 있어서,
상기 진단방법은,
상기 모니터링단계 및 상기 주변환경 탐지단계를 통하여 얻어진 각각의 신호 및 분석결과를 수집하여 시계열 데이터를 생성하고 데이터베이스 형태로 저장하여 시계열에 따른 지하매설물의 거동에 관한 빅데이터를 구축하는 처리가 수행되는 데이터베이스 구축단계를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지하매설물 진단방법.
- 제 8항에 있어서,
상기 진단방법은,
상기 데이터베이스 구축단계에서 구축된 데이터베이스에 저장된 데이터에 근거하여, 인공지능을 포함하는 데이터 분석 알고리즘을 이용하여 상기 지하매설물의 시계열에 따른 거동을 분석하고 상기 지하매설물의 상태변화 및 이상발생을 예측하는 거동분석단계를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지하매설물 진단방법.
- 청구항 1항 내지 청구항 3항 및 청구항 5항 내지 청구항 9항 중 어느 한 항에 따른 지하매설물 진단방법을 이용하여 지중관로의 진단을 수행하도록 구성되는 지하매설물 진단시스템에 있어서,
지하매설물의 외부에 설치되는 TDR 전극 및 각각의 상기 TDR 전극으로부터 반사신호를 수신하여 외부 기기로 전송하는 통신수단을 포함하여 이루어지는 TDR부; 및
상기 TDR부를 통하여 수신된 각각의 상기 TDR 전극으로부터의 반사신호에 대한 분석을 수행하여 상기 지하매설물의 결함발생을 감지하고 상태를 진단하는 처리가 수행되도록 이루어지는 진단부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지하매설물 진단시스템.
- 제 10항에 있어서,
상기 진단부는,
TDR 기법을 이용하여 각각의 상기 TDR 전극으로부터 수신된 반사신호를 분석하는 것에 의해 상기 지하매설물의 파손, 변형 및 누수를 포함하는 결함발생 여부를 판단하고 상태변화를 모니터링하는 처리가 수행되도록 이루어지는 TDR 분석부;
상기 TDR 분석부에 의해 수행된 진단결과를 포함하는 각종 데이터를 표시하기 위한 디스플레이를 포함하여 이루어지는 표시부; 및
상기 TDR 분석부, 상기 표시부 및 상기 진단시스템의 전체적인 동작을 제어하도록 이루어지는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지하매설물 진단시스템.
- 제 10항에 있어서,
상기 진단부는,
컴퓨터나 노트북, 또는, 스마트폰이나 태블릿 PC를 포함하는 외부 기기와 데이터 송수신이 가능한 정보통신기기에 TDR 신호를 수신하여 분석을 수행하는 전용의 프로그램을 설치하는 것에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 지하매설물 진단시스템.
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| KR1020180153784A KR102077658B1 (ko) | 2018-12-03 | 2018-12-03 | Tdr을 이용한 지하매설물 진단방법 및 이를 이용한 지하매설물 진단시스템 |
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