KR102097039B1 - 공간정보 기반의 지능형 구조물 안전 모니터링 플랫폼 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공간정보 기반의 지능형 구조물 안전 모니터링 플랫폼에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 구조물에 설치된 상태감지부에서 감지되는 공간정보 및 상태정보를 기반으로 구조물의 안전상태를 판단하되, 상기 상태정보가 정상동작하는 상태감지부로부터 감지된 상태정보인지 판단하는 안전플랫폼을 포함하며, 상기 안전 플랫폼은 모니터링 단말기 및 구조물 인근 사용자에게 실시간으로 구조물의 안전상태 정보를 제공할 수 있는 공간정보 기반의 지능형 구조물 안전 모니터링 플랫폼에 관한 것이다.
Description
본 발명은 공간정보 기반의 지능형 구조물 안전 모니터링 플랫폼에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 구조물에 설치된 상태감지부에서 감지되는 공간정보 및 상태정보를 기반으로 구조물의 안전상태를 판단하되, 상기 상태정보가 정상동작하는 상태감지부로부터 감지된 상태정보인지 판단하는 안전플랫폼을 포함하며, 상기 안전 플랫폼은 모니터링 단말기 및 구조물 인근 사용자에게 실시간으로 구조물의 안전 상태정보를 제공할 수 있는 공간정보 기반의 지능형 구조물 안전 모니터링 플랫폼에 관한 것이다.
최근 대도시에는 주상복합단지, 대형, 고층 건물이 건축되면서 한 건물에 상주하는 사람들이 많아지고 있다. 종래 재난, 재해 등과 같은 비상상황이 발생하는 경우 이동 통신망과 스마트폰 등을 이용하여 지역마다 일괄적인 대피상황 정보를 제공하였다. 그러나 대형 고층 건물은 구조가 복잡하고 높기 때문에 지진, 건축물의 붕괴 발생 시 민첩하게 대처하지 못하는 것이 현실이다.
상기한 문제를 해결하기 위하여 제안된 기술을 살펴보면 등록번호 10-1638972를 참고할 수 있는데, 상기 문헌은 건축물에 출입하는 사용자들에게 건물의 구조와 대피로 등에 대한 정보를 사용자의 스마트폰으로 제공하여 비상사태 발생 시 안전한 대피를 유도할 수 있는 방법에 관한 것이다.
그러나 상기 문헌은 사용자들에게 효과적인 대피 정보를 제공하는 시스템에 관한 것으로 구조물 자체의 위험 요인의 발생 가능성에 대한 정보를 제공하거나 안전 관리를 가이드할 수 있는 체계적인 건물의 안전 관리 시스템이라고는 볼 수 없다.
체계적인 건물의 안전 관리 시스템에 관한 기술인 등록특허공보 10-1903879는 구조물 지진 안전성 평가 장치 및 구조물 지진 안전성 평가 방법에 관한 것이다. 상기 문헌은 지진의 발생에 따른 구조물이 구축된 위치에서의 지반 응답 스펙트럼을 추정하는 추정부, 상기 지반 응답 스펙트럼을 이용하여, 지진의 영향에 관한 구조물 해석을 수행하는 해석부, 및 상기 구조물 해석의 결과에 상응하여, 상기 구조물에 관한 지진 안전성을 평가하는 평가부로 구성되어 있다. 상기한 구성을 통하여 등록특허공보 10-1903879은 다양한 구조물에 대한 내진 안전성을 신속하고 정확하게 분석하여 통지함으로써, 관리자가 지진에 따른 구조물 유지관리 활동을 합리적이고 경제적으로 수행할 수 있도록 도움을 줄 수 있다.
그러나 상기 등록특허공보 10-1903879은 지진에 대한 안전성 평가방법으로 건축물의 균열, 붕괴, 박락, 기울어짐 등과 같은 다른 위험요인에 대한 체계적인 건축물의 관리방법에는 적용될 수 없다. 뿐만 아니라 상기 문헌에는 센서에 의해 수집된 위험정보의 진위 여부에 대한 정확한 판단을 위한 기술적 수단이 결여되어 있다. 이는 실제로 심각한 문제가 될 수 있다. 만일 실제로 지진이 탐지되지 않았음에도 불구하고 센서의 오작동으로 인하여 비상경보가 발생된다면 이에 따른 사용자들의 혼란은 불가피하게 되어 오히려 역효과를 나타낼 수도 있다.
구조물의 안전관리에 있어서는 구조물 자체의 균열, 붕괴, 박락 등에 관한 정보뿐만 아니라 주변 지역에 있는 노후 교량, 건물, 위험물에 대한 재난 발생 가능성에 대한 정보도 아주 중요하다. 이는 대도시의 대형 아파트들이 빽빽하게 들어서 있는 모습을 보면 쉽게 이해될 수 있다. 그러므로 보다 효과적이고 체계적으로 구조물의 안전을 관리하게 위해서는 관리대상의 구조물 자체 정보뿐만 아니라 주변 지역의 정보 또한 주기적으로 활용하여야 하고 이를 위해서는 구조물의 주변에 대한 지리정보, 즉 공간정보의 활용이 수반되어야 한다.
공간정보란 지도 및 지도 위에 표현이 가능하도록 위치, 분포 등을 알 수 있는 모든 정보로 일상생활이나 특정한 상황에서 행동이나 태도를 결정하는 중요한 기초 정보에 해당된다. 상기한 공간정보는 세상에 존재하는 '모든 사물'과 '인터넷 가상공간'을 연결하는 플랫폼으로 발전함에 따라 더 많은 부가가치를 창출하고 있어서 민간 뿐만 아니라 공공기관에서도 사용되고 있다.
공공기관에서 공간정보를 활용하고 있는 사례를 살펴보면 광명시에서는 '통합관제시스템'을 활용하여 교통정보의 수집, 차량번호 인식하고 및 범죄차량 수배 등을 실시하고 있고, 서울도시철도공사에서는 STnF(Smart Talk and Flash)를 활용하여 스마트폰을 기반으로 한 시설물 고장신고, 현장 조치, 결과입력, 이력 조회, 분석, 예방점검 계획까지 처리하는 시스템을 갖추고 있다.
그러므로 균열, 붕괴, 박락 등 구조물의 안전을 위협할 수 있는 다양한 요인들로부터 건물을 체계적이고 종합적으로 관리할 수 있고, 센서의 오작동으로 인한 피해를 미연에 방지할 수 있는 지능적인 구조물 안전 모니터링 플랫폼이 절실히 필요한 실정이다.
이에 본 발명자들은 관리대상 구조물 뿐만 아니라 인근 지역에 소재한 건물 등으로부터 발생될 수 있는 균열, 기울어짐, 붕괴 등의 위험 요인의 발생 가능성을 사전에 예측하고 이에 대한 정보를 사용자들에게 실시간으로 제공함으로써, 구조물의 안전관리를 보다 지능적이고 경제적으로 수행할 수 있는 모니터링 시스템에 대하여 연구를 거듭한 결과 공간정보 기반의 지능형 구조물 안전 모니터링 플랫폼을 개발하기에 이르렀다.
본 발명의 기술적 과제는 구조물의 균열, 기울어짐, 부재변형, 붕괴 등을 감지하여 구조물의 안전상태를 판단하고 모니터링할 수 있는 공간정보 기반의 구조물 안전 모니터링 플랫폼을 제공하는 것이다.
또한, 센서를 통하여 구조물의 균열, 기울어짐, 부재변형, 붕괴 등을 감지하되, 상기 센서에 의해 감지된 구조물의 상태정보가 정상동작하는 센서로부터 감지된 정보인지 판단하여 보다 정확도 높은 구조물의 안전상태를 진단할 수 있는 공간정보기반의 구조물 안전 모니터링 플랫폼을 제공하는 것이다.
또한, 자연재해가 발생하는 지역의 구조물의 붕괴 위험성을 판단하여 제공함으로써, 빠른 대피를 유도할 수 있는 공간정보 기반의 구조물 안전 모니터링 플랫폼을 제공하는 것이다.
상기한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 공간정보 기반의 지능형 구조물 안전 모니터링 플랫폼을 과제 해결을 위한 수단으로 제공한다.
상기 공간정보 기반의 지능형 구조물 안전 모니터링 플랫폼은 구조물에 설치되어 실시간으로 구조물의 공간정보 및 상태정보를 감지하는 적어도 하나 이상의 센서를 포함하는 상태감지부와; 상기 상태감지부에서 감지되는 공간정보 및 상태정보를 기반으로 구조물의 안전상태를 판단하여 모니터링 단말기로 제공하는 안전플랫폼과; 모니터링 단말기로; 구성될 수 있다.
본 발명의 구성요소 중 상기 안전플랫폼은,
구조물의 특징에 적합한 상기 센서의 종류 및 설치 위치를 제공하는 센서 가이드부와;
자연재해 발생 지역에 존재하는 구조물의 붕괴 예측가능성을 판단하는 안전상태 예측부와;
상기 자연재해 발생 지역에 붕괴가 예측되는 구조물이 기설정개수 이상인 경우 위험지역으로 판단하는 위험지역 분석부와;
상기 상태감지부에서 감지되는 상태정보 및 공간정보가 정상동작하는 센서로부터 감지된 상태정보인지를 판단하는 정상동작진단부와;
공공기관에서 기수행된 구조물의 안전점검 결과와, 추후 공공기관에서 수행될 구조물의 점검일자를 제공하는 안전관리 이력부와;
구조물의 붕괴가 예측되는 경우, 붕괴가 예측되는 구조물로부터 기설정범위내에 존재하는 불특정 사용자의 단말기로 제공하는 안전상태 알림부와;
상기 상태감지부에서 감지된 위치에 해당하는 공간정보 및 구조물 기본정보를 제공하는 공간정보 제공부를; 포함할 수 있다.
본 발명에서 측정되고 감지되는 구조무의 상기 안전상태는, 균열, 기울기 변화, 변형, 진동, 붕괴 중 적어도 하나 이상의 정보가 포함될 수 있다.
한편 본 발명은 상기한 기술적 과제를 보다 효과적으로 해결하기 위하여 상기 안전플랫폼의 구성에 있어서, 안전상태 분석부를 추가시켜 기수행된 안전점검 결과와 상태감지부에서 감지되는 상태정보를 대비하여 이를 토대로 구조물의 안전상태를 분석하는 안전상태 분석부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 구조물 안전 모니터링 플랫폼은 균열, 기울어짐, 부재변형, 붕괴 등을 감지하여 구조물의 안전상태를 판단하고 모니터링함으로써 인적피해 및 물적피해를 사전에 예방하며, 건물을 체계적이고 종합적으로 관리할 수 있다.
또한 본 발명은 구조물의 특징에 적합한 상기 센서의 종류 및 설치 위치를 제공하고, 기수행된 구조물의 안전점검 결과와, 추후 공공기관에서 수행될 구조물의 점검일자를 제공하며, 구조물의 붕괴 예측 가능성을 판단할 뿐만 아니라, 구조물의 붕괴가 예측되는 경우, 이에 대한 정보를 관리자 및 인접한 불특정 다수인 사용자들에게 제공하는 기능을 통해 구조물의 안전 관리를 보다 지능적이고 경제적으로 수행할 수 있는 효과가 기대된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 안전 모니터링 플랫폼의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 안전플랫폼의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 상태감지부의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 구조물의 붕괴가 예측되는 경우 기설정구역으로 알림을 제공하는 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 안전플랫폼의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 상태감지부의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 구조물의 붕괴가 예측되는 경우 기설정구역으로 알림을 제공하는 영역을 설명하기 위한 도면이다.
이하 도면과 실시예를 바탕으로 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항, 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있다. 그러므로 본 발명의 명세서에 기재된 발명의 상세한 설명 및 도면에 기술된 사항은 본 발명의 가장 바람직한 일 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 뿐만 아니라, 본 발명과 관련하여 특허청구의 범위는 원칙적으로 발명의 상세한 설명과 비교하여 그 기술내용을 동일하게 기재한 경우로 해석되어야 하고, 특별한 사정이 없는 한 축소해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공간정보 기반의 지능형 구조물 안전 모니터링 플랫폼의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공간정보 기반의 지능형 구조물 안전 모니터링 플랫폼은 안전플랫폼(100), 상태감지부(200) 및 모니터링 단말기(300)를 포함할 수 있다.
안전플랫폼(100)은 상태감지부(200)에서 감지되는 구조물의 공간정보 및 상태정보를 통해 구조물의 안전상태를 판단하여 모니터링 단말기(300)로 제공할 수 있다.
이때, 안전플랫폼(100)은 상태감지부(200) 및 모니터링 단말기(300)와 유/무선 통신을 이용하여 구조물의 정보를 송수신하고, 알림을 전송할 수 있다. 바람직하게는 저전력 및 저용량 통신망인 로라(LoRa), 협대역 사물 인터넷(NB-IoT), 시그폭스(SIGFOX) 등을 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 구조물의 안전상태는 구조물에 발생한 균열, 기울기변화, 변형, 진동, 붕괴 중 적어도 하나 이상을 포함한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 안전플랫폼의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 안전플랫폼(100)은 센서 가이드부(110); 안전상태 예측부(120); 위험지역 분석부(130); 안전상태 분석부(140); 정상동작 진단부(150); 안전관리 이력부(160); 안전상태 알림부(170); 공간정보 제공부(180)를; 포함할 수 있다.
센서 가이드부(110)는 구조물의 특징에 적합한 센서의 종류 및 센서의 설치 위치를 제공할 수 있다. 구조물의 특징은 구조물의 사용용도, 높이, 위치, 자재 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 센서의 설치 위치는 각 구조물에 센서를 최소 갯수로 설치하되, 구조물의 공간정보 및 상태정보를 충분히 획득할 수 있는 위치를 제공한다. 이에 따라 바람직하게는 구조물의 안전상태를 효과적으로 감지하기 위해서 구조물의 가장 취약한 부분의 위치를 제공할 수 있다.
예를 들어 주택, 아파트, 빌딩, 교량, 공장 등의 사용용도와 구조물의 높이에 따른 상태감지부에 포함되어야 하는 센서의 종류를 제공한다. 또한, 취약한 부분은 구조물의 특징별로 상이하므로 센서 가이드부(110)에서 제공하는 센서설치 위치를 통해 효과적으로 구조물의 안전상태를 감지할 수 있도록 한다.
안전상태 예측부(120)는 자연재해 발생 지역에 존재하는 구조물의 붕괴 예측 가능성을 판단할 수 있다. 자연재해 발생 지역을 실시간으로 외부 서버나 web을 통해 수신하여 자연재해 발생 지역을 판단하고, 자연재해 발생 지역의 상태감지부(200)를 통해 감지되는 구조물의 공간정보 및 상태정보를 기반으로 구조물의 붕괴 예측 가능성을 판단한다.
여기서 자연재해는 폭우, 폭설, 태풍, 지진 중 적어도 하나이상의 자연재해 를 포함한다.
안전상태 예측부(120)는 구조물의 붕괴 예측 가능성 판단은 현재 구조물의 안전상태를 기설정된 기준에 따라 등급으로 나누고, 기준등급 이상인 구조물에 대하여 기설정된 폭우량, 폭설량, 풍속, 지진규모 이상의 자연재해가 발생할 경우, 등급별로 구조물의 붕괴 예측 가능성을 제공한다.
예를들어, 현재 구조물의 안전상태를 1등급(안전함) ~ 10등급(매우위험)의 등급으로 나누고, 기설정된 폭우량, 폭설량, 풍속, 지진규모 이상의 자연재해가 발생하는 경우 등급에 비례한 붕괴 예측 가능성을 제공할 수 있다.
또한, 안전상태 예측부(120)는 기저장된 국토지반정보, 실시간 기상상황정보 및 구조물 기본정보를 통합하여 붕괴 가능성을 판단하는 기능을 더 포함할 수 있으며, 구조물 기본정보는 노후건물, 취약구조건물, 대형플랜트 시설, 공사중 건물, 다중이용시설 중 하나일 수 있다.
이때, 안전플랫폼(100)은 상태감지부(200)에서 감지된 위치에 해당하는 공간정보 및 구조물 기본정보를 제공하는 공간정보 제공부(180)를 더 포함할 수 있다. 공간정보 제공부(190)는 노후 건물, 취약구조건물, 대형플랜트시설, 공사 중 건물, 다중이용시설, 모니터링 대상 건물 등과 같은 건물의 정보를 제공할 수 있다.
또한, 안전상태 예측부(120)는 자연재해 발생 상황 및 자연재해 발생상황 이외의 상황에서 구조물의 붕괴가 발생할 것으로 예측되는 경우, 구조물의 붕괴에 의해 영향받을 것으로 예측되는 인접구조물을 판단하여, 2차 피해 위험 구조물로 선정할 수 있다.
이때, 구조물의 붕괴는 층하중에 의한 붕괴, 경자재 구조의 붕괴, 하중벽 전도에 의한 붕괴 및 건물 전도에 의한 붕괴를 포함할 수 있다.
다음으로, 위험지역 분석부(130)는 자연재해 발생 지역에 붕괴가 예측되는 구조물이 기설정개수 이상인 경우 위험지역으로 판단할 수 있다. 또는 관리자가 설정한 기설정 구역 내에 붕괴가 예측되는 구조물이 기설정개수 이상인 경우 위험지역으로 판단할 수 있다.
안전상태 분석부(140)는 상태감지부(200)에서 감지된 구조물의 상태정보를 실시간분석 및 장기적으로 분석하여 제공할 수 있다. 실시간분석의 경우 급격한 외력에 의한 구조물의 순간적인 상태정보 변화를 분석하여 제공하는 것이고, 장기적분석은 구조물이 상태정보 변화를 누적하여 저장하고 구조물의 안전상태에 대한 붕괴유형을 파악하도록 제공할 수 있다. 이때, 누적된 상태정보 변화는 그래프 및 수치화 하여 제공하여 관리자가 보다 쉽게 구조물의 붕괴유형을 파악하도록 할 수 있다.
다음으로, 정상동작판단부(150)는 센서의 정상동작여부를 판단할 수 있는 센서정상동작 패턴이 저장되어 있고, 상기 센서정상동작 패턴과 비교하여 상태감지부(200)에서 감지되는 상태정보 및 공간정보가 정상동작하는 센서로부터 감지된 상태정보인지를 판단할 수 있다.
이때, 정상동작진단부(150)는 정상동작하는 센서로부터 감지된 상태정보가 아니라고 판단되는 경우, 경미한 점검을 요구하는 센서동작상태인지 중대한 점검을 요구하는 센서동작상태인지 판단하여 모니터링 단말기(300)으로 알림을 전송한다. 이에, 안전플랫폼(100)은 중대한 점검을 요구하는 센서동작상태의 패턴을 더 포함하고 있을 수 있으며, 중대한 점검을 요구한 센서동작상태의 패턴과 비교하여 경미한 점검 및 중대한 점검 여부를 판단할 수 있다.
안전관리 이력부(160)는 공공기관에서 기수행된 구조물의 안전점검 결과와 추후 공공기관에서 수행될 구조물의 점검일자를 제공할 수 있다. 안전관리 이력부(170)에서 제공하는 기수행된 구조물의 안전점검 결과는 점검날짜, 점검기관, 점검자, 점검사항 및 점검결과를 포함할 수 있다.
이를 통해 상태감지부(200)에서 센서를 통해 감지되는 구조물의 정보 이외의, 사람이 실제로 구조물의 안전상태를 점검한 정보를 통해서도 복합적으로 확인할 수 있다.
안전상태 알림부(170)는 도 4를 참고하면, 붕괴가 예측되는 구조물(400)이 발생하는 경우, 붕괴가 예측되는 구조물(400)로부터 기설정범위(500) 내에 존재하는 불특정 사용자의 단말기로 구조물의 위치와 안전상태 정보를 제공할 수 있다.
구조물의 붕괴가 예측되는 상황에서 구조물의 관리자에게만 알림을 제공하는 것은 구조물 주변의 사용자들의 빠른 대피를 유도하지 못한다. 따라서, 붕괴가 예측되는 구조물로부터 기설정범위 내에 존재하는 불특정 다수에게 알림을 제공하여 인명피해를 최소화 하도록 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 상태감지부의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 상태감지부(200)는 센서모듈부(210), 제어부(230) 및 통신부(250)를 포함할 수 있다.
상태감지부(200)는 상술한 바와 같이 구조물에 부착되어 구조물에 발생한 균열, 기울기 변화, 변형, 진동 등을 감지할 수 있는 센서를 포함한다. 이를 위해 센서모듈부(210)는 MEMS(Micro Electronic Mechanical System)기반의 복합센서를 사용하는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 구조물의 위치 감지를 위한 GNSS(Global Navigation Satellite System)센서를 더 포함한다.
센서모듈부(210)는 균열, 기울기 변화, 변형, 진동을 감지하기 위하여 다음과 같은 센서들을 적어도 하나이상 포함할 수 있다.
균열을 감지하기 위한 센서로 스트레인 게이지, 영상센서, 자기센서를 포함할 수 있고, 상기 센서를 통해 구조물에 발생된 균열을 감지할 수 있다. 안전플랫폼(100)은 감지되는 균열을 통해, 균열의 수평 또는 수직 방향의 크기 변화를 모니터링한다.
경사를 측정하기 위한 센서로는 경사센서, 가속도센서를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 센서들은 구조물의 2축 경사도의 변화를 모니터링하여 허용 기준이상으로 기울어졌거나 경사도가 지속적으로 증가하는 구조물의 경사도를 측정한다.
경사센서는 기울기센서라고도 불리우며 센서의 위치변화로 발생된訝X 또는 Y축의 가속도와 중력가속도의 상관 관계를 통해 구조물의 기울어짐을 측정하는 센서이다. 만일 센서가 X축 방향으로 어느 정도 기울어졌는지 측정하고자 한다면 아래의 공식을 이용하면 된다.
여기서 Θ는 기울어진 각도를 나타내며, gx 및 gz는 각각 X축 방향 및 수직 방향으로 센서에 작용되는 가속도를 의미한다.
진동을 측정하기 위해 가속도센서를 사용할 수 있으며, X, Y 두 축의 1/1000°및 0.02mm의 변위 변화를 감지하고 X, Y, Z 3개의 축의 가속도를 감지하는 센서일 수 있다.
진동 또는 경사를 측정하기 위해 사용되는 상기 가속도센서는 X, Y, Z의 3축을 감지하여, 가속도의 벡터 성분을 측정하는 센서이다. 가속도 센서는 정지된 상태에서도 특정한 값을 갖기 때문에 기울어진 정도를 파악하거나, 진동을 파악하는데 많이 사용된다.
다음으로 제어부(230)는 센서모듈부(210)의 센서에서 출력하는 데이터를 변환, 정제, 분석하여 통신부(250)를 통해 안전플랫폼(100)으로 전송되게 할 수 있다. 제어부(230)는 아날로그 센서에서 감지되는 센서값을 디지털으로 변환하기 위한 A/D변환기를 포함할 수 있으며, 데이터의 변환, 정제, 분석에 필요한 연산기능과 저장기능을 더 포함할 수 있다.
특히, 저전력 및 저용량 통신망인 로라(LoRa), 협대역 사물 인터넷(NB-IoT), 시그폭스(SIGFOX) 등을 사용하여 안전플랫폼(100)과 데이터를 송수신하기 위해서는 데이터의 변환, 정제 및 분석을 통하여 유의미한 정보만을 선택적으로 전송하는 것이 바람직하기 때문이다.
다음으로 모니터링 단말기(300)는 안전플랫폼(100)에 접속하여 상태감지부(200)에서 감지되는 구조물의 상태정보를 확인할 수 있는 PC, 스마트폰, 태블릿PC 등일 수 있다. 모니터링 단말기(300)는 안전플랫폼(100)으로부터 알림을 전송받아 팝업, 사운드 등으로 사용자에게 제공할 수 있다. 또한, 모니터링 단말기(300)가 알림을 전송받으면 구조물에 구비된 알람장치가 작동되게 하는 기능을 더 포함할 수도 있다.
본 발명은 공간정보를 기반으로 구조물이 설치된 지역에 자연재해가 일어났을 때 구조물의 붕괴가능성을 예측하여 제공함으로써, 보다 빨리 대피하고 대처하여 인적 및 물적 자원의 피해를 최소화 할 수 있고, 구조물의 균열, 기울기 변화, 변형, 진동, 붕괴를 실시간으로 모니터링 및 장기적인 구조물의 안전관리 방안을 수립할 수 있는 효과가 있다.
100 : 안전플랫폼
110 : 센서 가이드부
120 : 안전상태 예측부
130 : 위험지역 분석부
140 : 안전상태 분석부
150 : 정상동작 판단부
160 : 안전관리 이력부
170 : 안전상태 알림부
200 : 상태감지부
210 : 센서모듈부
230 : 제어부
250 : 통신부
300 : 모니터링 단말기
110 : 센서 가이드부
120 : 안전상태 예측부
130 : 위험지역 분석부
140 : 안전상태 분석부
150 : 정상동작 판단부
160 : 안전관리 이력부
170 : 안전상태 알림부
200 : 상태감지부
210 : 센서모듈부
230 : 제어부
250 : 통신부
300 : 모니터링 단말기
Claims (6)
- 구조물에 설치되어 실시간으로 구조물의 공간정보 및 상태정보를 감지하는 적어도 하나 이상의 센서를 포함하는 상태감지부(200); 및
상기 상태감지부(200)에서 감지되는 공간정보 및 상태정보를 기반으로 구조물의 안전상태를 판단하여 모니터링 단말기로 제공하는 안전플랫폼(100);을 포함하고,
상기 안전플랫폼(100)은,
높이를 포함하는 구조물의 특징에 따라 상기 센서의 종류 및 설치 위치를 제공하는 센서 가이드부(110);
자연재해 발생 지역에 존재하는 구조물의 붕괴 예측가능성을 판단하는 안전상태 예측부(120);
상기 자연재해 발생 지역에 붕괴가 예측되는 구조물이 기설정개수 이상인 경우 위험지역으로 판단하는 위험지역 분석부(130);
상기 상태감지부(200)에서 감지되는 상태정보 및 공간정보가 정상동작하는 센서로부터 감지된 상태정보인지를 판단하는 정상동작진단부(150);
공공기관에서 기수행된 구조물의 안전점검 결과와, 추후 공공기관에서 수행될 구조물의 점검일자를 제공하는 안전관리 이력부(160);
구조물의 붕괴가 예측되는 경우, 붕괴가 예측되는 구조물로부터 기설정범위내에 존재하는 불특정 사용자의 단말기로 알림을 제공하는 안전상태 알림부(170);
상기 상태감지부(200)에서 감지된 위치에 해당하는 공간정보 및 구조물 기본정보를 제공하는 공간정보 제공부(180)을; 포함하며,
상기 안전상태는,
구조물에 발생한 균열, 기울기 변화, 변형, 진동, 붕괴 중 적어도 하나 이상의 정보를 포함하고,
상기 안전상태 예측부(120)는 현재 구조물의 안전상태를 기설정된 기준에 따라 등급으로 나누고, 기준등급 이상인 구조물에 대하여 폭우량, 폭설량, 풍속, 지진규모 중 적어도 하나가 기설정된 기준 이상의 자연재해가 발생할 경우, 등급별로 구조물의 붕괴 예측 가능성을 제공하는 것을 특징으로 하는, 공간정보 기반의 지능형 구조물 안전 모니터링 플랫폼.
- 청구항 1에 있어서,
상기 안전상태 예측부(120)는,
기저장된 국토지반정보, 실시간 기상상황정보 및 구조물 기본정보를 통합하여 붕괴 예측 가능성을 판단하며,
상기 구조물 기본정보는,
노후건물, 취약구조건물, 대형플랜트 시설, 공사중 건물, 다중이용시설 중 하나인 것을 특징으로 하는, 공간정보 기반의 지능형 구조물 안전 모니터링 플랫폼.
- 청구항 1에 있어서,
상기 안전플랫폼(100)은,
구조물의 붕괴가 발생할 것으로 예측되는 경우, 구조물의 붕괴에 의해 영향받을 것으로 예측되는 인접구조물을 판단하여, 2차 피해 위험 구조물로 선정하고,
상기 구조물의 붕괴는,
층하중에 의한 붕괴, 경자재 구조의 붕괴, 하중벽 전도에 의한 붕괴 및 건물 전도에 의한 붕괴를 포함하는 것을 특징으로 하는, 공간정보 기반의 지능형 구조물 안전 모니터링 플랫폼.
- 청구항 1에 있어서,
상기 안전플랫폼(100)은,
센서정상동작 패턴과 비교하여 상기 상태감지부(200)에서 감지되는 상태정보가 정상동작하는 센서로부터 감지되는 상태정보인지 판단하고,
상기 상태정보가 정상동작하는 센서로부터 감지된 상태정보가 아닌 것으로 판단되는 경우, 경미한 점검을 요구하는 센서동작상태인지 중대한 점검을 요구하는 센서동작상태 인지를 판단하여 모니터링 단말기(300)로 알림을 전송하는 것을 특징으로 하는, 공간정보 기반의 지능형 구조물 안전 모니터링 플랫폼.
- 청구항 1에 있어서,
상기 안전플랫폼(100)은,
기수행된 안전점검 결과와 상기 상태감지부에서 감지되는 상태정보를 기반으로 안전상태를 분석하는 안전상태 분석부(140);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공간정보 기반의 지능형 구조물 안전 모니터링 플랫폼.
- 청구항 1에 있어서,
상기 구조물의 특징은,
구조물의 위치, 용도, 자재 중 적어도 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 공간정보 기반의 지능형 구조물 안전 모니터링 플랫폼.
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