KR102108957B1 - Remote monitoring system for reducing risk of submarine tunnel - Google Patents

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KR102108957B1
KR102108957B1 KR1020180023479A KR20180023479A KR102108957B1 KR 102108957 B1 KR102108957 B1 KR 102108957B1 KR 1020180023479 A KR1020180023479 A KR 1020180023479A KR 20180023479 A KR20180023479 A KR 20180023479A KR 102108957 B1 KR102108957 B1 KR 102108957B1
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Abstract

본 발명은 굴착면 측에서 얻는 리스크 관리 데이터와는 별도로 해저 터널 내 원격 감시가 필요한 음역 지역의 환경 데이터를 효율적으로 획득하여 원격 감시함으로써 해저 터널 전 구간에 대한 리스크를 관리하며 저감할 수 있는 해저 터널 리스크 저감 원격 감시시스템에 관한 것으로서, 음역 지역에 무선 센서네트워크를 설치하고, 리스크 관리 데이터의 전송을 위한 라우팅 시스템에 접속되게 함으로써, 무선 센서네트워크로 검출한 환경 데이터를 리스크 관리 데이터와 함께 라우팅 시스템으로 다단 전송되게 한다.The present invention efficiently manages and reduces risks for all sections of a submarine tunnel by remotely obtaining environmental data in a transliteration area that requires remote monitoring in a submarine tunnel separately from risk management data obtained from the excavation surface. Regarding the risk reduction remote monitoring system, by installing a wireless sensor network in a transit area and being connected to a routing system for the transmission of risk management data, environmental data detected by the wireless sensor network is transferred to the routing system together with the risk management data. Allow multiple transmissions.

Description

해저 터널 리스크 저감 원격 감시시스템{REMOTE MONITORING SYSTEM FOR REDUCING RISK OF SUBMARINE TUNNEL}REMOTE MONITORING SYSTEM FOR REDUCING RISK OF SUBMARINE TUNNEL}

본 발명은 굴착면 측에서 얻는 리스크 관리 데이터와는 별도로 해저 터널 내 원격 감시가 필요한 음역 지역의 환경 데이터를 효율적으로 획득하여 원격 감시함으로써 해저 터널 전 구간에 대한 리스크를 관리하며 저감할 수 있는 해저 터널 리스크 저감 원격 감시시스템에 관한 것이다.The present invention efficiently manages and reduces risks for all sections of a submarine tunnel by remotely obtaining environmental data in a transliteration area that requires remote monitoring in a submarine tunnel separately from risk management data obtained from the excavation surface. It relates to a remote monitoring system for reducing risk.

터널 굴착 공법은 크게 NATM(New Austrial Tunnelling Method)으로 대표되는 재래식 터널 공법과 Open 및 Shield TBM(Tunnel Boring Machine) 공법으로 대표되는 기계화 터널 공법으로 구분된다.The tunnel excavation method is largely divided into conventional tunnel method represented by NATM (New Austrial Tunneling Method) and mechanized tunnel method represented by Open and Shield TBM (Tunnel Boring Machine) method.

그렇지만, 어느 공법을 사용하든지 간에 굴착장비의 굴착 진행상황 데이터를 리스크 관리 데이터로서 얻고, 또한, 굴착면 전방을 탐사하여 사전에 위험요소를 탐지하기 위한 굴착면 전방 예측시스템을 운용함으로써 전방 예측 데이터를 얻은 후 지상의 원격에서 모니터링하여야만 한다.However, regardless of which method is used, the data on the progress of the excavation equipment is obtained as risk management data, and the forward prediction data is operated by operating the excavation surface prediction system to detect the hazard in advance by exploring the surface of the excavation surface. Once obtained, it must be monitored remotely from the ground.

이에, 본 발명의 출원인은 굴착 진행상황 데이터 및 전방 예측 데이터를 포함한 리스크 관리 데이터를 터널 굴착 중인 굴착면에서 운용하는 굴착장비 및 굴착면 전방 예측시스템에서 얻은 후 터널 내에서 라우팅 시스템으로 다단 중계하고 공중 통신망을 통해 전송함으로써, 리스크 관리 데이터를 원격 감시하는 올인원시스템에서 안정적으로 전달받아 모니터링하게 한 통신시스템을 등록특허 제10-1646969호 및 제10-1760099호에서 개시하였다.Accordingly, the applicant of the present invention obtains risk management data including excavation progress data and forward prediction data from the excavation equipment and the excavation surface prediction system operating on the excavation surface during tunnel excavation, and then relays multiple stages to the routing system in the tunnel and aerial Patents No. 10-1646969 and No. 10-1760099 disclose communication systems that are stably received and monitored by an all-in-one system that remotely monitors risk management data by transmitting through a communication network.

그런데, 굴착면 측의 리스크 관리 데이터 이외에도 리스크 관리를 위한 데이터를 취득하여 원격 감시할 필요성이 대두되었다.However, in addition to the risk management data on the excavation surface, the need for remote monitoring by acquiring data for risk management has emerged.

예를 들어, 터널을 굴착할 시에 소정 간격으로 시공하는 수직갱(또는 사갱), 횡갱(또는 연락갱), 및 굴착 완료된 구간으로서 라우팅 시스템을 설치한 굴착면의 후방측에 대해서도 안전관리를 위한 각종 환경 데이터를 얻어 원격 감시할 필요성이 있다.For example, when drilling a tunnel, a vertical gang (or four gang), a lateral gang (or gang) that is installed at predetermined intervals, and various sections for safety management of the back side of the excavation surface provided with a routing system as a section of excavation completed. There is a need for remote monitoring by obtaining environmental data.

여기서의 환경 데이터는 온도, 습도, 유해 가스, 크랙, 변형, 응력, 지하수 유입량 등으로 다양할 수 있다.The environmental data here can be varied by temperature, humidity, harmful gases, cracks, strain, stress, groundwater inflow, etc.

그렇지만, 이러한 환경 데이터를 올인원시스템에 전달하기 위한 통신시스템을 라우팅 시스템과는 별도로 구축하는 것은 시스템 설치 및 운용적인 측면에서 비경제적이고 운용상 어려움도 따른다. 또한, 터널 내 설치하는 라우팅 시스템을 확장하여 환경 데이터를 얻게 하는 것도 비효율적이며, 더욱이, 이러한 환경 데이터는 굴착면 측의 관리 데이터에 비해 상대적으로 매우 적은 데이터량이므로, 더욱 그러하다.However, the construction of a communication system for transmitting the environmental data to the all-in-one system separately from the routing system is uneconomical in terms of system installation and operation, and also has operational difficulties. In addition, it is also inefficient to extend the routing system installed in the tunnel to obtain environmental data, and furthermore, such environmental data is relatively small compared to the management data on the excavation surface, which is more so.

KR 10-1646969 B1 2016.08.03.KR 10-1646969 B1 2016.08.03. KR 10-1760099 B1 2017.07.14.KR 10-1760099 B1 2017.07.14.

따라서, 본 발명의 목적은 수직갱, 횡갱, 굴착면 후방측 등의 음영 지역에서 각종 환경 데이터를 얻어 터널 리스크 관리할 수 있고, 굴착면 측의 리스크 관리 데이터를 전송하기 위한 라우팅 시스템에 결합하여 저비용으로 설치 및 운용할 수 있는 해저 터널 리스크 저감 원격 감시시스템을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to obtain various environmental data in a shaded area such as a vertical gang, a transverse gang, and a rear side of an excavation surface to manage tunnel risk, and combine it with a routing system for transmitting risk management data on an excavation surface at low cost It is to provide a remote monitoring system that can reduce the risk of submarine tunnels that can be installed and operated.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 터널(1) 내에서 굴진 중인 굴착장비(4)의 굴착 진행상황 데이터와 굴착면 전방 예측시스템(5)에서 얻는 전방 예측 데이터를 포함한 리스크 관리 데이터를 수집하는 데이터 로거(10)와; 굴착면 측에 설치한 굴착면용 에이피(AP : Acceess Point, 21)를 통해 리스크 관리 데이터를 수신한 후 터널(1) 내에 간격을 두고 설치한 복수의 라우터(22)로 다단중계(multi-step relay)하고, 터널 입구 측의 게이트 웨이(23)를 통해 공중통신망(30)으로 전송하게 한 라우팅 시스템(20)과; 공중통신망(30)을 통해 리스크 관리 데이터를 수신하여 원격 모니터링하여 리스크 관리하는 올인원시스템(40); 을 포함하는 터널 리스크 저감 원격 감시시스템에 있어서, 수직갱, 횡갱 또는 굴착장비(4)에 의해 굴착된 구간으로 이루어지는 음영 지역(3, 3')에 설치되어 환경 데이터를 수집 전송하는 무선 센서네트워크(100)를 더욱 포함하고, 상기 라우팅 시스템(20)은 음역 지역에 설치한 상기 무선 센서네트워크(100)와의 거리에 따라 상기 굴착면용 에이피(21)나 아니면 추가 설치하여 연결 가능하게 한 센서네트워크용 에이피(21a)를 통해 상기 무선 센서네트워크(100)와 연결되게 구성하여서, 환경 데이터를 수신하여 상기 리스크 관리 데이터와 함께 중계한 후 공중통신망(30)을 통해 올인원시스템(40)에 전달하게 한다.In order to achieve the above object, the present invention is a data for collecting risk management data including excavation progress data of the excavation equipment 4 being excavated in the tunnel 1 and forward prediction data obtained from the excavation surface forward prediction system 5. A logger 10; After receiving the risk management data through the AP for the excavation surface installed on the excavation surface (AP: Acceess Point, 21), multi-step relay to multiple routers 22 installed at intervals in the tunnel 1 ), And a routing system 20 to transmit to the public communication network 30 through the gateway 23 on the side of the tunnel; An all-in-one system 40 for managing risk by remotely monitoring and receiving risk management data through the public communication network 30; In a tunnel risk reduction remote monitoring system comprising a, a wireless sensor network (100) that is installed in a shaded area (3, 3 ') composed of sections excavated by a vertical gang, lateral gang, or excavation equipment (4) to collect and transmit environmental data. ), The routing system 20, the AP for the excavation surface depending on the distance from the wireless sensor network 100 installed in the transliteration area or the sensor network AP for additional installation and connection ( It is configured to be connected to the wireless sensor network 100 through 21a), receives environmental data, relays it with the risk management data, and delivers it to the all-in-one system 40 through the public communication network 30.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 무선 센서네트워크(100)는 음영 지역(3, 3')에 분산 설치되어 주변의 환경 데이터를 센서를 통해 검출하는 복수의 센서 노드(110); 환경 데이터를 복수의 센서 노드(110)로부터 취합하는 싱크 노드(120); 및 환경 데이터를 싱크 노드(120)로부터 수신하여 스트림(Stream) 형태로 배열한 후 연결된 에이피(21, 21a)에 전송하는 센서네트워크 게이트웨이(130);를 포함하여 구성된다.According to an embodiment of the present invention, the wireless sensor network 100 is distributedly installed in the shaded areas 3 and 3 'to detect a plurality of environmental data through a sensor node 110; A sink node 120 that collects environmental data from a plurality of sensor nodes 110; And a sensor network gateway 130 that receives the environment data from the sink node 120 and arranges it in a stream form and transmits it to the connected APs 21 and 21a.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 센서 노드(110)에서 검출하는 환경 데이터는 음역 지역의 온도, 습도, 유해 가스 농도, 먼지 농도, 균열, 응력, 및 지하수 유입량 중에 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 무선 센서네트워크(100)는 터널(1)을 따라 복수 개로 설치되며, 상기 라우팅 시스템(20)은 무선 센서네트워크(100) 별로 센서네트워크용 에이피(21, 21a)를 구비하여, 각 에이피(21, 21a) 별로 가장 근접한 라우터(22)에 연결하게 한다.According to an embodiment of the present invention, the environmental data detected by the sensor node 110 includes at least one of temperature, humidity, harmful gas concentration, dust concentration, crack, stress, and groundwater inflow in the transliteration region, and the A plurality of wireless sensor networks 100 are installed along the tunnel 1, and the routing system 20 includes APs 21 and 21a for sensor networks for each wireless sensor network 100, and each AP 21, 21a) It connects to the closest router 22.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 해저 터널(1)을 따라 형성된 음역 지역(3, 3')의 환경 데이터를 무선 센서네트워크(100)로 검출하여, 굴착면 측의 리스크 관리 데이터와 함께 다단 중계되게 함으로써, 저비용으로 구축한 무선 센서네트워크(100)를 이용하면서 해저 터널(1) 전 구간에 대해 전반적으로 원격 감시하며 리스크를 관리할 수 있다.The present invention configured as described above detects environmental data of the transliteration region 3, 3 'formed along the submarine tunnel 1 by the wireless sensor network 100, and is multi-stage relayed with risk management data on the excavation surface side. By doing so, it is possible to remotely monitor the entire section of the submarine tunnel 1 and manage risk while using the wireless sensor network 100 constructed at a low cost.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 해저 터널 리스크 저감 원격 감시시스템의 블록 구성도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 해저 터널 리스크 저감 원격 감시시스템의 사용 상태도를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 도 2의 부분 확대도.1 is a block diagram of a remote monitoring system for risk reduction undersea tunnel according to an embodiment of the present invention.
2 is a view schematically showing a use state diagram of a remote monitoring system for reducing risk of a submarine tunnel according to an embodiment of the present invention.
3 is a partially enlarged view of FIG. 2.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described so that those skilled in the art can easily carry out.

본 발명의 실시 예를 설명함에 있어서, 본 발며의 구성요소 중에 본 발명의 출원인이 출원 및 등록받은 등록특허 제10-1646969호 및 제10-1760099호에 의해서 공지된 구성요소에 대한 구체적인 설명은 생략하고, 본 발명의 특징을 이해할 수 있는 정도로만 설명함에 유의해야 한다.In describing the embodiments of the present invention, detailed description of the components known by the registered patents No. 10-1646969 and No. 10-1760099 filed and registered by the applicant of the present invention among the components of the present invention is omitted. It should be noted that the features of the present invention are described only to the extent that they can be understood.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 해저 터널 리스크 저감 원격 감시시스템의 블록 구성도이고, 도 2는 해저 터널에 적용한 사용 상태도를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 3은 도 2에서 무선 센서네트워크(100)를 설치한 음역 지역(3, 3')의 부분 확대도이다.1 is a block diagram of a submarine tunnel risk reduction remote monitoring system according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram schematically showing a use state diagram applied to a submarine tunnel, and FIG. 3 is a wireless sensor network in FIG. 100) is a partially enlarged view of the transliteration area (3, 3 ').

도면을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 해저 터널 리스크 저감 원격 감시시스템은 터널(1)의 굴착면(2) 측에 설치하여 리스크 관리 데이터를 수집하게 한 데이터 로거(10), 터널(1)의 굴착면(2) 측에서 시작하여 터널(1)의 입구 측까지 리스크 관리 데이터를 다단중계(multi-step relay)하도록 터널(1)을 따라 설치한 라우팅 시스템(20), 라우팅 시스템(20)에 의해 중계된 리스크 관리 데이터를 공중 통신망(30)을 통해 수신하여 원격 모니터링하게 한 올인원시스템(40), 및 터널(1) 내의 음영 지역(3, 3')에 추가 설치되어 음영 지역(3, 3')의 환경 데이터를 수집한 후 라우팅 시스템(20)을 통해 올인원시스템(40)에 전달되게 하는 무선 센서네트워크(100)를 포함하여 구성된다.Referring to the drawings, the submarine tunnel risk reduction remote monitoring system according to an embodiment of the present invention is installed on the excavation surface 2 side of the tunnel 1 to enable data logger 10 and tunnel 1 to collect risk management data. ), The routing system 20 and the routing system 20 installed along the tunnel 1 to multi-step relay risk management data from the excavation surface 2 side to the entrance side of the tunnel 1 ), The all-in-one system 40 that receives and monitors the risk management data relayed through the public communication network 30 to be remotely monitored, and is additionally installed in the shaded areas 3 and 3 'in the tunnel 1 to shaded areas 3 , 3 ') and collects the environmental data and then transmits it to the all-in-one system 40 through the routing system 20.

여기서, 상기 데이터 로거(10), 라우팅 시스템(20) 및 올인원시스템(40)은 예를 들어 본 발명의 출원인이 출원하여 등록받은 등록특허 제10-1646969호 및 제10-1760099호에 의해서 공지된 구성요소를 무선 센서네트워크(100)의 연결을 위해 변형하여 구성할 수 있는 것이므로, 간략하게 설명한다.Here, the data logger 10, the routing system 20 and the all-in-one system 40 are known by, for example, registered patents No. 10-1646969 and No. 10-1760099 filed and registered by the applicant of the present invention Since the component can be configured to be modified to connect the wireless sensor network 100, it will be briefly described.

상기 데이터 로거(10)는 굴착면(2)을 굴착하며 굴진하고 있는 TBM(tunnel boring machine)으로 예시한 굴착장비(4)와, TBM(tunnel boring machine)의 커터에 설치되는 것으로 예시한 굴착면 전방 예측시스템(5)으로부터 굴착 진행상황 데이터 및 전방 예측 데이터를 수집할 수 있도록 굴착면(2) 측에 설치된다. The data logger 10 is excavated by excavating the excavation surface 2 and excavating surface exemplified as being installed on a cutting machine 4 illustrated as a tunnel boring machine (TBM) excavating and excavating as a cutter of a tunnel boring machine (TBM). It is installed on the excavation surface 2 side to collect excavation progress data and forward prediction data from the forward prediction system 5.

굴착장비(4)에는 굴착장비(4)의 동작을 제어하고 굴착 진행상황 데이터를 얻을 수 있는 제어기(4')가 있으므로, 굴착장비(4)의 굴착 진행상황 데이터를 제어기(4')로부터 수집한다. 예시한 TBM(tunnel boring machine)의 경우에 TBM(tunnel boring machine) 내에 상기 데이터 로거(10)를 설치하고, 상기 제어기(4')에 유선 연결하여서, 유선 통신으로 굴착 진행상황 데이터를 수집하게 할 수 있다Since the excavation equipment 4 has a controller 4 'that can control the operation of the excavation equipment 4 and obtain excavation progress data, the excavation progress data of the excavation equipment 4 is collected from the controller 4'. do. In the case of the illustrated TBM (tunnel boring machine), the data logger 10 is installed in the TBM (tunnel boring machine), and the wire is connected to the controller 4 'to collect excavation progress data through wired communication. Can

전방 예측 데이터에 대해서는 굴착면 전방 예측시스템(5)의 근방에 설치한 자동화 모듈(11)로 획득하게 하고, 상기 데이터 로거(10)는 굴착면 전방 예측시스템(5)의 전방 예측 데이터를 자동화 모듈(11)을 통해 무선 통신으로 수집하게 할 수 있다.The forward prediction data is acquired by an automation module 11 installed in the vicinity of the excavation surface forward prediction system 5, and the data logger 10 automates the forward prediction data of the excavation surface forward prediction system 5. (11) can be collected by wireless communication.

이와 같이 상기 데이터 로거(10)에서 수집한 굴착 진행상황 데이터 및 전방 예측 데이터는 터널의 리스크를 원격 감시 관리하기 위해 구축하는 올인원시스템(40)에서 공중 통신망(30)을 통해 수신하여 모니터링하게 하여야 하며, 이를 위해서 터널 내에 상기 라우팅 시스템(20)을 구축한다.As described above, the excavation progress data and forward prediction data collected by the data logger 10 should be received and monitored through the public communication network 30 from the all-in-one system 40 that is built to remotely manage and manage the risk of the tunnel. For this, the routing system 20 is built in the tunnel.

상기 라우팅 시스템(20)은 상기 데이터 로거(10)가 근거리 무선 통신으로 접속할 수 있도록 상기 데이터 로거(10)와 가까운 굴착면(2) 측에 설치하는 에이피(AP:Acceess Point, 21), 터널(1)의 입구 측에 설치하여 공중 통신망(30)에 무선 연결한 수 있는 게이트웨이(Gateway, 23), 및 굴착면(2) 측의 에이피(21)와 터널 입구 측의 게이트웨이(23) 사이에 리스크 관리 데이터를 다단중계(multi-step relay)하도록 터널 내에 간격을 두고 배치한 복수 개의 라우터(Router, 22)를 포함한 통신망으로 구성된다.The routing system 20 is installed on the excavation surface 2 close to the data logger 10 so that the data logger 10 can access by short-range wireless communication. Risk between the gateway (Gateway, 23), which can be installed on the entrance side of 1) and wirelessly connected to the public communication network (30), and the AP (21) on the excavation surface (2) side and the gateway (23) on the tunnel entrance side. It consists of a communication network including a plurality of routers (Router, 22) arranged at intervals in the tunnel to multi-step relay management data.

여기서, 상기 라우팅 시스템(20)은 등록특허 제10-1646969호 및 제10-1760099호에 개시한 바와 같이 근거리 무선 통신과 유선 광통신으로 2중화한 통신 경로로 다단 중계하도록 구성하고, 각각의 라우터(22)에 에이피 기능을 추가하여서 굴착장비(4)의 굴진에 따라 늘어나는 굴착 구간에 라우터를 1개씩 추가하며 데이터 로거(10)에 근접한 라우터를 에이피(21)로 사용하게 하는 것이 바람직하다.Here, the routing system 20 is configured to relay in multiple stages through a communication path dualized by short-range wireless communication and wired optical communication, as disclosed in Patent Nos. 10-1646969 and 10-1760099, and each router ( It is desirable to add the AP function to 22), adding one router to each excavation section that increases according to the excavation of the excavation equipment 4, and use the router close to the data logger 10 as the AP 21.

이와 같이 터널(1) 내에 상기 라우팅 시스템(20)을 구축함으로써, 상기 데이터 로거(10)에서 수집한 리스크 관리 데이터를 터널 내에서 안정적으로 다단 중계한 후 공중 통신망(30)을 통해 올인원 시스템(40)에 전달할 수 있다.By constructing the routing system 20 in the tunnel 1 as described above, the risk management data collected by the data logger 10 is stably relayed in the tunnel, and then the all-in-one system 40 through the public communication network 30 ).

상기 데이터 로거(10), 라우팅 시스템(20) 및 올인원시스템(40)에 대한 더이상의 상세 설명은 생략한다. The detailed description of the data logger 10, the routing system 20 and the all-in-one system 40 is omitted.

다만, 상기 라우팅 시스템(20)에는 후술하는 바와 같이 센서네트워크용 에이피(21a)를 추가할 수 있으므로, 상기 에이피(21)는 굴착면용 에이피(21)라 명명하여서, 후술하는 무선 센서네트워크(100)의 접속을 위한 센서네트워크용 에이피(21a)와 구분한다. However, since the AP 21a for a sensor network can be added to the routing system 20 as described later, the AP 21 is referred to as the AP 21 for the excavation surface, and thus the wireless sensor network 100 described later. It is distinguished from AP 21a for sensor network for connection of.

이하, 상기 무선 센서네트워크(100)에 대해서 설명한다. Hereinafter, the wireless sensor network 100 will be described.

본 발명에 따르면, 환경 데이터를 검출하여 원격 모니터링할 음영 지역(3, 3')에 설치하는 무선 센서네트워크(WSN:Wireless Sensor Network, 100)를 더욱 포함하여 구성되고, 상기 라우팅 시스템(40)에 접속되게 하여서, 무선 센서네트워크(100)에서 검출한 환경 데이터를 상기 라우팅 시스템(40)을 통해 올인원시스템(40)에 전달되게 한다.According to the present invention, it is configured to further include a wireless sensor network (WSN: Wireless Sensor Network, 100) that is installed in the shaded area (3, 3 ') to be remotely monitored by detecting the environmental data, the routing system 40 By connecting, the environmental data detected by the wireless sensor network 100 is transmitted to the all-in-one system 40 through the routing system 40.

음영 지역(3, 3')은 굴착장비(4)로 굴착하는 터널(1) 이외에 추가로 굴착 시공하는 수직갱(또는 사갱) 또는 횡갱(또는 피난 연결 통로, 연락갱)일 수 있고, 또한, 굴착장비(4)로 굴착한 터널(1) 내에서 환경 데이터를 검출하여 감시할 필요가 있는 구간일 수 있다.The shaded areas 3 and 3 'may be vertical or transverse (or evacuation connecting passages, communication shafts) that are excavated in addition to the tunnel 1 that is excavated by the drilling equipment 4, and also excavate. It may be a section in which it is necessary to detect and monitor environmental data in the tunnel 1 excavated by the equipment 4.

음역 지역(3, 3')에서 검출하여 감시할 상기 환경 데이터는 온도, 습도, 유해 가스 농도, 먼지 농도, 균열, 응력 및 지하수 유입량 중에 적어도 어느 하나일 수 있으며, 음영 지역(3, 3') 별로 상이할 수도 있다. 이러한 환경 데이터는 시공 중인 터널(1)의 리스크 관리를 위해 검출할 필요가 있고, 시공 완료 후에도 터널(1)의 리스크 관리를 위해 검출할 수도 있다.The environmental data to be detected and monitored in the transliteration region 3, 3 'may be at least one of temperature, humidity, harmful gas concentration, dust concentration, crack, stress, and groundwater inflow, and the shaded area 3, 3' It may be very different. Such environmental data needs to be detected for risk management of the tunnel 1 under construction, and can also be detected for risk management of the tunnel 1 even after construction is completed.

도 2 및 도 3에 예시한 본 발명의 실시 예에 따르면, 수직갱(3)과 굴착장비(4) 후방 측 터널 구간(3')을 음영 지역(3, 3')으로 하고 있다. According to the exemplary embodiment of the present invention illustrated in FIGS. 2 and 3, the tunnel section 3 ′ at the rear side of the vertical shaft 3 and the drilling rig 4 is set as the shaded areas 3 and 3 ′.

수직갱(3)은 배기 또는 피난 경로로 사용되며, 도시한 바와 같이 해저 터널(1)의 경우에 섬이나 아니면 인공 섬을 만든 후 시추하여 시공하며, 경사진 사갱으로 시추하기도 한다. 이러한 수직갱(3)은 수백 m에 이를 수도 있는 긴 구간이고, 시추 작업여건이 특수하여, 용수의 이상 출수, 균열 등을 포함한 환경 데이터를 검출하여 안전대책을 수립하는 것이 좋다.The vertical shaft 3 is used as an evacuation or evacuation route, and as shown, in the case of the submarine tunnel 1, an island or an artificial island is created and then drilled and then drilled with an inclined slope. The vertical shaft 3 is a long section that can reach hundreds of m, and the drilling conditions are special, so it is good to establish safety measures by detecting environmental data, including abnormal water outflow and cracks.

굴착장비(4) 후방 측 터널 구간(3')은 굴착방비(4)에 의해 굴착 완료된 구간으로서 터널(1) 완공을 위한 후속 공정이 필요한 구간이고, 많은 장비가 오가는 구간이어서, 터널 시공의 리스크를 위해 다양한 환경 데이터를 검출하여 리스크 관리하는 것이 좋다. 이와 같이 환경 데이터를 검출할 굴착장비(4) 후방 측 터널 구간(3')도 매우 긴 구간이다.The tunnel section 3 'at the rear side of the excavation equipment 4 is a section completed by excavation defense 4, which is a section that requires a subsequent process to complete the tunnel 1, and is a section where a lot of equipment comes and goes, so the risk of tunnel construction For this, it is good to detect various environmental data and manage risk. As such, the tunnel section 3 'at the rear side of the drilling rig 4 for detecting environmental data is also a very long section.

이와 같이 긴 구간 또는 광범위 영역의 음역 지역(3, 3')에서 환경 데이터를 검출하여 리스크 관리하기 위한 본 발명은 터널(1)을 따라 형성되는 음역 지역(3, 3') 별로 하나씩 설치하는 무선 센서네트워크(100)를 구비한다.The present invention for risk management by detecting environmental data in a long region or a wide region of a wide region 3, 3 'is installed one by one for each region 3, 3' formed along the tunnel 1 A sensor network 100 is provided.

이와 같이 음역 지역(3, 3') 별로 하나씩 설치하는 상기 무선 센서네트워크(100)는 음역 지역(3, 3') 내에서 환경 데이터를 검출하여야 할 각 위치 별로 설치하여 분산 배치되는 복수의 센서 노드(Sensor Node, 110), 복수의 센서 노드(110)에서 검출한 환경 데이터를 무선 수신하여 취합하는 싱크 노드(Sink Node, 120), 및 취합한 환경 데이터를 싱크 노드(120)로부터 무선 수신한 후 상기 라우팅 시스템(20)을 통해 전송할 수 있도록 스트림(Stream) 형태로 배열하고 무선 송신하는 센서네트워크 게이트웨이(Gateway, 130)를 포함하여 구성된다.As described above, the wireless sensor network 100 installed one by one for each transliteration region 3, 3 'is installed and distributed for each location in the transliteration region 3, 3' for each location to detect environmental data. (Sensor Node, 110), after receiving wirelessly collected and collected environmental data from the plurality of sensor nodes 110 (Sink Node, 120), and wirelessly receive the collected environmental data from the sink node 120 It comprises a sensor network gateway (Gateway, 130) arranged in a stream (Stream) so as to be transmitted through the routing system 20 and wirelessly transmitted.

즉, 상기 무선 센서네트워크(100)에 의한 통신망은 상기 라우팅 시스템(20)에 의한 통신망과는 상이한 이종의 통신망이므로, 센서네트워크 게이트웨이(130)를 필요로 한다.That is, since the communication network by the wireless sensor network 100 is a heterogeneous communication network different from the communication network by the routing system 20, the sensor network gateway 130 is required.

그리고, 상기 라우팅 시스템(20)는 상기 센서네트워크 게이트웨이(130)를 접속시키기 위한 센서네트워크용 에이피(21a)를 더욱 구비하게 구성된다. In addition, the routing system 20 is further configured to further include a sensor network AP 21a for connecting the sensor network gateway 130.

상기 센서네트워크용 에이피(21a)는 상기 센서네트워크 게이트웨이(130)의 무선 접속을 허용할 수는 위치에 설치하고, 터널(1)을 따라 간격을 두고 배치한 복수 개의 라우터(22) 중에 가장 근접한 거리에 위치한 라우터(22)에 연결되게 한다. The sensor network AP (21a) is installed in a position that can allow the wireless connection of the sensor network gateway 130, the closest distance among the plurality of routers 22 arranged at intervals along the tunnel (1) To be connected to the router 22 located at.

그런데, 굴착장비(4) 후방 측 터널 구간(3')에 설치한 무선 센서네트워크(100)는 근접한 거리에 상기 굴착면용 에이피(21)가 설치되어 있으므로, 센서네트워크용 에이피(21a)를 설치하지 아니하고, 대신에 상기 굴착면용 에이피(21)를 이용하여 상기 라우팅 시스템(20)에 접속할 수 있다.By the way, since the AP 21 for the excavation surface is installed at a close distance to the wireless sensor network 100 installed in the rear tunnel section 3 'of the excavation equipment 4, the AP 21a for the sensor network is not installed. No, it is possible to connect to the routing system 20 using the AP 21 for the excavation surface instead.

이에, 터널(1)을 따라 형성된 각 음영 지역(3, 3') 별로 설치한 무선 센서네트워크(100)는 가장 근접한 에이피(21, 21a)를 통해 상기 라우팅 시스템(20)에 접속 연결되므로, 검출한 환경 데이터를 에이피(21, 21a)에 전송하여서, 환경 데이터를 상기 리스크 관리 데이터와 함께 다단 중계되게 한 후 공중통신망(30)을 통해 올인원시스템(40)에 전달되게 할 수 있다.Accordingly, the wireless sensor network 100 installed for each shaded area 3 and 3 'formed along the tunnel 1 is connected to the routing system 20 through the closest APs 21 and 21a, and thus detected By transmitting one environmental data to the AP (21, 21a), it is possible to transmit the environmental data to the all-in-one system 40 through the public communication network 30 after multi-stage relay with the risk management data.

한편, 무선 센서네트워크(WSN:Wireless Sensor Network)의 기술에 따르면, 각 센서노드(110)의 전력소모를 가능하면 적게 하는 것이 바람직하며, 이에, 제한된 전송 한계 범위를 갖게 되고, 또한, 상기에서 언급한 바와 같이 음영 지역(3, 3')은 상당히 긴 구간일 수 있으므로, 센서노드(110)의 전송 한계 범위를 고려하여 하나의 음영 지역(3, 3') 내에 복수 개의 싱크 노드(120)를 설치할 수도 있다. 물론, 복수 개의 싱크 노드(120)는 센서네트워크 게이트웨이(130)에 연결되게 한다.On the other hand, according to the technology of a wireless sensor network (WSN: Wireless Sensor Network), it is preferable to reduce power consumption of each sensor node 110 as much as possible, thereby having a limited transmission limit range, and also mentioned above As shown in the figure, since the shaded areas 3 and 3 'may be a fairly long section, considering the transmission limit range of the sensor node 110, a plurality of sink nodes 120 within one shaded area 3 and 3' is considered. It can also be installed. Of course, the plurality of sink nodes 120 are connected to the sensor network gateway 130.

또한, 상기 라우팅 시스템(20)에 있어서, 굴착면용 에이피(21)와 라우터(22) 사이의 간격, 간격을 두고 배치한 라우터(22) 사이의 간격, 및 라우터(22)와 게이트웨이(23) 사이의 간격은 통신 안정성 및 설치 개수 대비 경제성 등을 고려하여서, 라우터(22)를 예를 들어 500m 이상의 간격을 두고 배치하는 것이 좋고, 무선 센서네트워크(100)는 예를 들어 에이피(21, 21a)로부터 100m 이내를 커버하도록 설치하는 것이 좋으므로, 하나의 라우터(22)를 공통으로 최근접 라우터로 하는 2개 이상의 음영 지역(3, 3')이 존재할 수도 있다. 이 경우에는 각 음영 지역(3, 3')에 무선 센서네트워크(100)를 설치하고, 각 무선 센서네트워크(100) 별로 에이피(21, 21a)를 연결하여서, 하나의 라우터(22)에 연결되게 할 수 있다.In addition, in the routing system 20, the gap between the AP 21 for the excavation surface and the router 22, the gap between the routers 22 spaced apart, and between the router 22 and the gateway 23 In consideration of the communication stability and economical efficiency compared to the number of installations, it is preferable to arrange the routers 22 at intervals of, for example, 500 m or more, and the wireless sensor network 100 is, for example, from APs 21 and 21a. Since it is preferable to install to cover within 100m, two or more shaded areas 3 and 3 'may be present in which one router 22 is commonly used as the nearest router. In this case, the wireless sensor network 100 is installed in each shaded area 3 and 3 ', and the APs 21 and 21a are connected to each wireless sensor network 100 to be connected to one router 22. can do.

또한, 라우터(22)를 터널(1)을 따라 간격을 두고 설치할 시에, 음영 지역(3, 3')의 무선 센서네트워크(100)의 위치에 따라 설치 간격을 조절하여, 무선 센서네트워크(100)의 접속을 허용하게 할 수 있다. 즉, 터널(1)의 어느 구간에 음영 지역(3, 3')이 있더라도 라우터(22)의 설치 간격을 조절함으로서, 각 음역 지역(3, 3')에 무선 센서네트워크(100)를 설치하여 라우팅 시스템(20)에 접속되게 할 수 있는 것이다.In addition, when the router 22 is installed at intervals along the tunnel 1, the installation distance is adjusted according to the location of the wireless sensor network 100 in the shaded areas 3 and 3 ', and the wireless sensor network 100 ). That is, by adjusting the installation interval of the router 22 even if there are shaded areas 3 and 3 'in any section of the tunnel 1, the wireless sensor network 100 is installed in each transverse area 3 and 3'. It is possible to be connected to the routing system 20.

이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.In the above, in order to illustrate the technical spirit of the present invention, a specific embodiment has been shown and described, but the present invention is not limited to the same configuration and operation as the specific embodiment as described above, and various modifications are within the scope of the present invention. Can be carried out in Therefore, such modifications should also be regarded as belonging to the scope of the present invention, and the scope of the present invention should be determined by the claims below.

1 : 터널 2 : 굴착면
3,3' : 음영 지역
4 : 굴착장비(TBM:tunnel boring machine) 4' : 제어기
5 : 굴착면 전방 예측시스템
10 : 데이터 로거 11 : 자동화 모듈
20 : 라우팅 시스템 21,21a : 에이피(AP:Access Point)
22 : 라우터(Router) 23 : 게이트웨이(Gateway)
30 : 공중 통신망
40 : 올인원시스템
100 : 무선 센서네트워크
110 : 센서 노드 120: 싱크 노드
130 : 센서네트워크 게이트웨이1: Tunnel 2: Excavation surface
3,3 ': shaded area
4: Excavation equipment (TBM: tunnel boring machine) 4 ': Controller
5: Excavation surface forward prediction system
10: data logger 11: automation module
20: routing system 21, 21a: AP (Access Point)
22: Router 23: Gateway
30: public communication network
40: All-in-one system
100: wireless sensor network
110: sensor node 120: sink node
130: sensor network gateway

Claims (3)

터널(1) 내에서 굴진 중인 굴착장비(4)의 굴착 진행상황 데이터와 굴착면 전방 예측시스템(5)에서 얻는 전방 예측 데이터를 포함한 리스크 관리 데이터를 수집하는 데이터 로거(10)와; 굴착면 측에 설치한 굴착면용 에이피(AP : Acceess Point, 21)를 통해 리스크 관리 데이터를 수신한 후 터널(1) 내에 간격을 두고 설치한 복수의 라우터(22)를 통해 근거리 무선 통신과 유선 광통신으로 2중화한 통신 경로로 다단중계(multi-step relay)하고, 터널 입구 측의 게이트 웨이(23)를 통해 공중통신망(30)으로 전송하게 한 라우팅 시스템(20)과; 공중통신망(30)을 통해 리스크 관리 데이터를 수신하여 원격 모니터링하여 리스크 관리하는 올인원시스템(40); 을 포함하는 터널 리스크 저감 원격 감시시스템에 있어서,
수직갱, 횡갱 또는 굴착장비(4)에 의해 굴착된 구간으로 이루어지는 복수의 음영 지역(3, 3')에 각각 설치되어 환경 데이터를 수집 전송하는 무선 센서네트워크(100)를 더욱 포함하되,
상기 무선 센서네트워크(100)는 음영 지역(3, 3')에 분산 설치되어 온도, 습도, 유해 가스 농도, 먼지 농도, 균열, 응력, 및 지하수 유입량 중에 적어도 어느 하나를 포함한 환경 데이터를 센서를 통해 검출하는 복수의 센서 노드(110)와, 환경 데이터를 복수의 센서 노드(110)로부터 취합하는 싱크 노드(120)와, 환경 데이터를 싱크 노드(120)로부터 수신하여 스트림(Stream) 형태로 배열한 후 연결된 에이피(21, 21a)에 전송하는 센서네트워크 게이트웨이(130)를 포함하여, 상기 라우팅 시스템(20)에 의한 통신망과는 상이한 이종의 통신망으로 구성되고,
상기 라우팅 시스템(20)은 음역 지역에 설치한 상기 무선 센서네트워크(100)와의 거리에 따라 상기 굴착면용 에이피(21)나 아니면 추가 설치하여 연결 가능하게 한 센서네트워크용 에이피(21a)에 의해서 무선 센서네트워크(100) 별로 센서네트워크용 에이피(21, 21a)를 구비함으로써 각 에이피(21, 21a) 별로 가장 근접한 라우터(22)에 연결하여, 상기 무선 센서네트워크(100)와 연결되게 구성하여서, 환경 데이터를 수신하여 상기 리스크 관리 데이터와 함께 중계한 후 공중통신망(30)을 통해 올인원시스템(40)에 전달하게 한 해저 터널 리스크 저감 원격 감시시스템.A data logger 10 for collecting risk management data including excavation progress data of the excavation equipment 4 being excavated in the tunnel 1 and forward prediction data obtained from the excavation surface forward prediction system 5; After receiving the risk management data through the AP for the excavation surface installed on the excavation surface (AP: Acceess Point, 21), short-range wireless communication and wired optical communication through a plurality of routers 22 spaced in the tunnel 1 are installed. A routing system 20 for multi-step relaying with a dualized communication path and transmitting to the public communication network 30 through a gateway 23 on the side of the tunnel; An all-in-one system 40 for risk management by remotely monitoring and receiving risk management data through the public communication network 30; In the tunnel risk reduction remote monitoring system comprising a,
Further comprising a wireless sensor network 100 installed in each of a plurality of shaded areas (3, 3 ') consisting of a section excavated by a vertical gang, lateral gang or excavation equipment (4) to collect and transmit environmental data,
The wireless sensor network 100 is distributedly installed in shaded areas (3, 3 ') to provide environmental data including at least one of temperature, humidity, harmful gas concentration, dust concentration, cracking, stress, and groundwater inflow through the sensor. A plurality of sensor nodes 110 to detect, a sink node 120 that collects environmental data from a plurality of sensor nodes 110, and receives environmental data from a sink node 120 and arranges them in a stream. It is composed of a heterogeneous communication network different from the communication network by the routing system 20, including the sensor network gateway 130 to transmit to the connected AP (21, 21a) after,
The routing system 20 is a wireless sensor by the AP 21 for the excavation surface or the sensor network AP 21a that can be additionally installed and connected according to the distance from the wireless sensor network 100 installed in the transliteration area. By providing the APs 21 and 21a for the sensor networks for each network 100, the APs 21 and 21a are connected to the closest router 22 and configured to be connected to the wireless sensor network 100. A remote monitoring system for risk reduction of submarine tunnels that is received and relayed together with the risk management data, and then transmitted to the all-in-one system 40 through the public communication network 30. 삭제delete 삭제delete
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