KR102122377B1 - IoT플랫폼과 연동하는 통신시스템 연계 기반의 지하매설물 센서 - Google Patents

Abstract

실시예는 IoT플랫폼과 연동하는 통신시스템 연계 기반의 지하매설물 센서에 관한 것이다.
구체적으로, 이러한 지하매설물 센서는 지하매설물 센서에 있어서 센서부와 신호처리부가 운용될 시 상호 분리하고 표준화한 센서부와 신호처리부의 연결 구조 포맷으로부터 연결하면서, 신호처리부는 지하 매설물의 지하 환경 정보의 신호처리용 공용화 포맷으로부터 공용화함으로써 센서부만 추가개발하여 다양한 현장 환경에 사용하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 이를 통해 지하매설물 센서로서 지하 매설물의 지하 환경을 센싱하여 탐지할 시, 센서부만 추가개발하여 다양한 현장 환경에 사용한다.
그리고, 또한 이러한 경우 IoT 플랫폼을 기반으로 함에 따라서 추후에 더 측정해야 할 부분이 생겼을 때 센서를 추가, 확장하기 용이하고, 이 복합 센서 모듈을 가지고 비슷한 다른 시스템을 다시 만드는 것도 용이하다.

Description

IoT플랫폼과 연동하는 통신시스템 연계 기반의 지하매설물 센서{Sensor for laying things of basement employing communication system with IoT platform}

본 명세서에 개시된 내용은 지하 매설물에 대해 상태 점검을 할 시, 지하 매설물의 지하 환경을 센싱함으로써 탐사하는 지하매설물 센서에 관한 것이다.

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.

최근 빈발하는 지하 공동으로 인한 도로 함몰과 지반 침하 등 지하 공간 관련 재난사고 건수가 급증하고 있으며 인명 및 경제적 피해가 커지고 있어 중요한 사회적 이슈로 등장하고 있다.

그래서, 지반침하뿐 아니라 내수 침해, 누전, 가스누출 등 문제점을 사전에 체크하여 알람을 할 수 있는 복합 센서기반 통합관제 서비스 구축을 지원하는 IoT플랫폼 적용이 필요한 상황이다.

이러한 지하매설물의 손상 감지장비 개발 및 계측기술에 대한 국내외 관련 특허로는 크게 지표면에 설치하여 내부 지하매설물의 간접 검사용 장비에 대한 특허와 파이프나 구조물 내부에 직접 침투해 내부에서 이동이 가능하고 파손상태를 모니터링 할 수 있는 검사용 로봇에 관한 특허로 분류된다.

그리고, 기존 지하매설물 검사장비에 대한 특허 동향은 주로 지표면 투과영상(GPR)이나 적외선, 혹은 고주파 전류의 전도도를 측정하고 이를 2차원이나 3차원 영상 정보로 매핑하여 물질의 위치와 양을 간접적으로 추정할 수 있도록 유도하는 기술들이 많다.

따라서, 이러한 점들에 비추어 볼 때, 지하 매설물에 대한 상태 점검용 탐사정보 센싱을 위해 센서 자체가 필요함을 알 수 있다.

부가적으로, 이러한 센서는 지하 매설물에 대한 상태 점검을 할 시, 지하매설물 환경의 온도, 습도, 기울기, 진동 등으로부터 다양한 현장 환경별로 지하 환경의 이상여부를 파악할 수 있도록 복합기능 센서 모듈로 구현이 될 필요가 있다.

개시된 내용은, 지하매설물 센서로서 지하 매설물의 지하 환경을 센싱하여 탐지할 시, 센서부만 추가개발하여 다양한 현장 환경에 사용할 수 있도록 하는 IoT플랫폼과 연동하는 통신시스템 연계 기반의 지하매설물 센서를 제공하고자 한다.

그리고, 또한 이러한 경우 IoT 플랫폼을 기반으로 함에 따라서 추후에 더 측정해야 할 부분이 생겼을 때 센서를 추가, 확장하기 용이하고, 이 복합 센서 모듈을 가지고 비슷한 다른 시스템을 다시 만드는 것도 용이할 수 있도록 한다.

실시예에 따른 IoT플랫폼과 연동하는 통신시스템 연계 기반의 지하매설물 센서는,

지하매설물 센서에 있어서 센서부와 신호처리부가 운용될 시 상호 분리하고 표준화한 센서부와 신호처리부의 연결 구조 포맷으로부터 연결하면서, 신호처리부는 지하 매설물의 지하 환경 정보의 신호처리용 공용화 포맷으로부터 공용화함으로써 센서부만 추가개발하여 다양한 현장 환경에 사용하는 것을 특징으로 한다.

실시예들에 의하면, 지하매설물 센서로서 지하 매설물의 지하 환경을 센싱하여 탐지할 시, 센서부만 추가개발하여 다양한 현장 환경에 사용한다.

그리고, 또한 이러한 경우 IoT 플랫폼을 기반으로 함에 따라서 추후에 더 측정해야 할 부분이 생겼을 때 센서를 추가, 확장하기 용이하고, 이 복합 센서 모듈을 가지고 비슷한 다른 시스템을 다시 만드는 것도 용이하다.

도 1은 일실시예에 따른 IoT플랫폼과 연동하는 통신시스템 연계 기반의 지하매설물 센서의 구성을 도시한 도면
도 2는 도 1의 IoT플랫폼과 연동하는 통신시스템 연계 기반의 지하매설물 센서에 적용된 일실시예에 따른 표준화한 센서부와 신호처리부의 연결 구조를 설명하기 위한 도면
도 3은 도 1의 IoT플랫폼과 연동하는 통신시스템 연계 기반의 지하매설물 센서에 적용된 일실시예에 따른 통합형 센서를 설명하기 위한 도면

본 개시내용의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나 본 개시내용은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 개시내용의 개시가 완전하도록 하고, 본 개시내용이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시내용은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 개시내용의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술 되는 용어들은 본 개시내용의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 일실시예에 따른 IoT플랫폼과 연동하는 통신시스템 연계 기반의 지하매설물 센서의 구성을 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 그 장치는 지하 매설물을 상태 점검할 시 지하 매설물의 지하 환경에 대한 정보를 센싱함으로써 수집하는 센서부(101)와 그 정보를 신호처리하는 신호처리부(101) 및 IOT 플랫폼으로 전송하는 통신부를 포함한다.

이때 일실시예에 따라 그 장치는 센서부(101)와 신호처리부(102)가 운용될 시 상호 간에 분리하고 표준화한 센서부와 신호처리부의 연결 구조 포맷으로부터 연결하면서, 신호처리부(102)는 지하 매설물의 지하 환경 정보의 신호처리용 공용화 포맷으로부터 공용화함으로써 센서부만 추가개발하여 다양한 환경에 사용한다.

상기 센서부(101)는 지하 매설물에 대해 상태 점검을 할 시, 상기 지하 매설물의 지하 환경 예를 들어, 온습도, 진동 등에 대한 정보를 센싱함으로써 수집한다.

상기 신호처리부(102)는 상기 센서부(101)에 의해 지하 매설물의 지하 환경에 대한 정보가 수집될 시, 상기 수집된 지하 매설물의 지하 환경에 대한 정보를 신호처리하고 IoT플랫폼에 전송하도록 한다. 이러한 신호처리부(102)는 센서부(101)에서 검출된 값을 디지털 필터 등의 신호처리를 수행하고, 이를 통신모듈을 통해 IoT플랫폼의 네트워크에 데이터를 전달한다. 이러한 경우, 일실시예에 따라 센서부(101)와 신호처리부(102)는 운용될 시 상호 간에 탈부착하도록 분리하고 표준화한 센서부와 신호처리부의 연결 구조 포맷으로부터 연결하면서, 신호처리부(102)는 지하 매설물의 지하 환경 정보의 신호처리용 공용화 포맷으로부터 공용화함으로써 센서부만 추가 개발하여 다양한 환경에 사용한다.

상기 통신부는 상기 신호처리부(102)에 의해 상기 수집된 지하 매설물의 지하 환경에 대한 정보가 신호처리되고 IoT플랫폼에 전송되도록 될 시, 해당되는 정보를 IoT플랫폼에 전달한다.

이러한 도 1의 IoT플랫폼과 연동하는 통신시스템 연계 기반의 지하매설물 센서의 동작을 설명한다.

먼저, 이러한 지하매설물 센서는 센서부(101)와 신호처리부(102)가 운용될 시 상호 간에 탈부착하도록 분리함으로써 다양한 환경에 사용할 수 있도록 한다.

즉, IoT와 연계, 지하 매설물을 센싱하는 센서가 기존에 일체형으로 되어 있으므로 보다 다양한 현장 환경에 대응하기 위해 일실시예에서는 분리형으로 구현함으로써, 운용 효율을 강화한다.

그리고, 또한 일실시예는 센서부(101)와 신호처리부(102)가 운용이 될 시, 표준화한 센서부와 신호처리부의 연결 구조 포맷으로부터 연결함으로써 호환성을 유지한다.

이에 더하여, 신호처리부(102)는 센서부(101)와 분리함에 따라 지하 매설물의 지하 환경 정보의 신호처리용 공용화 포맷으로부터 공용화함으로써, 센서부만 필요에 따라 추가 개발하는 형태로 구현한다.

이에 따라, 일실시예는 지하 매설물에 대해 상태 점검을 할 시, 지하 매설물의 지하 환경 예를 들어, 온습도, 진동 등에 대한 정보를 다양한 현장 환경에 맞추어 선택적으로 통합하여 센싱함으로써 수집한다.

그리고, 이러한 경우 일실시예는 이렇게 지하 매설물의 지하 환경에 대한 정보가 수집될 시, 전술한 지하 매설물의 지하 환경 정보의 신호처리용 공용화 포맷으로부터 공용화하여 IoT플랫폼에 전송함으로써, 다양한 현장 환경에 사용한다.

이상과 같이, 일실시예는 지하매설물 센서에 있어서 센서부와 신호처리부가 운용될 시 상호 분리하고 표준화한 센서부와 신호처리부의 연결 구조 포맷으로부터 연결하면서, 신호처리부는 지하 매설물의 지하 환경 정보의 신호처리용 공용화 포맷으로부터 공용화함으로써 센서부만 추가개발하여 다양한 현장 환경에 사용한다.

따라서, 이를 통해 지하매설물 센서로서 지하 매설물의 지하 환경을 센싱하여 탐지할 시, 센서부만 추가개발하여 다양한 현장 환경에 사용한다.

그리고, 또한 이러한 경우 IoT 플랫폼을 기반으로 함에 따라서 추후에 더 측정해야 할 부분이 생겼을 때 센서를 추가, 확장하기 용이하고, 이 복합 센서 모듈을 가지고 비슷한 다른 시스템을 다시 만드는 것도 용이하다.

참고로, 기존에는 IoT와 연계, 지하매설물을 센싱하는 센서가 일체형으로써 부품관리의 장점은 있으나 기능성에서 통신연결 비효율성 및 장착상의 효율저하가 있으며, 이에 반해 일실시예는 다양한 환경에 대응하기 위해 분리형으로 구현한다.

추가적으로, 한편 일실시예에 따른 IoT플랫폼과 연동하는 통신시스템 연계 기반의 지하매설물 센서는 다양한 재해 유형별로 예방이 가능하도록 하기 위해서, 재해 유형별로 외부에서 관제모니터링이 가능한 기반을 제공하도록 한다.

이를 위해, 상기한 센서부는 지하 매설물의 지하 환경에 대한 정보를 센싱할 시, 다수의 상이한 센서의 통합적 모듈화로부터 통합형 센서를 구성함으로써 다수의 상이한 재해 유형별로 외부에서 관제모니터링이 가능한 기반을 제공한다.

예를 들어, 다수의 상이한 재해 유형별로의 각 센서에 대한 통합적 모듈화로부터 누전 및 누수 사전인지, 가스누출 사전인지, 지반침하 사전인지 가능으로 재해 예방이 가능하도록 한다.

그리고, 이러한 경우 센서부의 형상은 다양한 길이의 탐침봉 형태로 설계, 지반에 쉽게 설치 가능한 형태로 구현한다.

또한, 이에 더하여 다른 한편으로 일실시예에 따른 IoT플랫폼과 연동하는 통신시스템 연계 기반의 지하매설물 센서는 지하 매설물의 지하 환경에 대한 정보를 제공할 시, 센서의 성능에 대한 문제 여부도 알 수 있도록 한다.

이를 위해, 상기 지하 매설물의 지하 환경에 대한 정보를 전송할 시, 센서의 성능자체에 대한 상태정보를 센서 자체에서 미리 등록된 애플리케이션에 지속적으로 전송함으로써, 센서의 성능에 대한 문제 여부도 알도록 한다.

도 2는 도 1의 IoT플랫폼과 연동하는 통신시스템 연계 기반의 지하매설물 센서에 적용된 일실시예에 따른 표준화한 센서부와 신호처리부의 연결 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 일실시예에 따른 표준화한 센서부와 신호처리부의 연결 구조는 전술한 센서부와 신호처리부가 운용이 될 시, 표준화한 센서부와 신호처리부의 연결 구조 포맷으로부터 연결함으로써 호환성을 유지한다.

구체적으로는, 전술한 센서부와 신호처리부가 운용이 될 시 상호 간에 탈부착하는 형태의 연결 모듈과 센서 모듈로부터 분리형을 구성함으로써, 이를 통해 구현의 효율성과 통신 연결 상의 용이성, 알람 기능을 추가한다. 그리고, 장착에서의 편리성을 강화한다.

도 3은 도 1의 IoT플랫폼과 연동하는 통신시스템 연계 기반의 지하매설물 센서에 적용된 일실시예에 따른 통합형 센서를 설명하기 위한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 일실시예에 따른 통합형 센서는 상기한 센서부가 지하 매설물의 지하 환경에 대한 정보를 센싱할 시, 다수의 상이한 센서의 통합적 모듈화로부터 통합형 센서를 구성함으로써 다수의 상이한 재해 유형별로 외부에서 관제모니터링이 가능한 기반을 제공한다.

즉, 일실시예에 따른 통합형 센서는 상기한 센서부가 온습도, 기울기, 전기전도 센서의 통합적 모듈화 구현을 통해 지반침하, 내수 침해, 누전 등의 문제점을 사전에 체크 알람을 주어서 외부에서 관제모니터링 가능 기반을 제공한다.

이러한 경우, 일실시예에 따른 통합형 센서는 상기한 센서부가 지하 환경에 대한 기본적인 온습도를 검출함으로써 온도 변화에 따른 지하 상태를 실시간으로 확인한다.

그리고, 상기한 센서부가 진동 및 기울기를 측정함으로써 지반침하 및 변형에 대해 사전에 확인하고, 습도 및 전기전도도를 측정함으로써 누수 및 토양의 상태를 확인한다.

101 : 센서부 102 : 신호처리부

Claims (3)

1. 지하 매설물에 대해 상태 점검을 할 시, 상기 지하 매설물의 지하 환경을 센싱함으로써 탐사하는 지하매설물 센서에 있어서,
   상기 지하 매설물에 대해 상태 점검을 할 시, 상기 지하 매설물의 지하 환경에 대한 정보를 센싱함으로써 수집하는 센서부(101);
   상기 센서부(101)에 의해 지하 매설물의 지하 환경에 대한 정보가 수집될 시, 상기 수집된 지하 매설물의 지하 환경에 대한 정보를 신호처리하고 IoT플랫폼에 전송하도록 하는 신호처리부(102); 및
   상기 신호처리부(102)에 의해 상기 수집된 지하 매설물의 지하 환경에 대한 정보가 신호처리되고 IoT플랫폼에 전송되도록 될 시, 해당되는 정보를 IoT플랫폼에 전달하는 통신부; 를 포함하되,
   a) 상기 센서부(101)와 신호처리부(102)는 운용이 될 시 상호 간에 탈부착하는 형태의 연결 모듈과 센서 모듈로부터 분리형으로 됨으로써, 운용 효율을 강화하고,
   b) 상기 센서부(101)와 신호처리부(102)는 표준화한 센서부와 신호처리부의 연결 구조 포맷으로부터 연결함으로써, 호환성을 유지하고,
   c) 상기 신호처리부(102)는 지하 매설물의 지하 환경 정보의 신호처리용 공용화 포맷으로부터 공용화함으로써, 센서부만 추가 개발하여 다양한 환경에 사용하며,
   d) 상기 센서부(101)의 형상은 다양한 길이의 탐침봉 형태로 설계, 지반에 쉽게 설치 가능한 형태로 구현하고,
   
   상기 센서부(101)는
   상기 지하 매설물의 지하 환경에 대한 정보를 센싱할 시, 지하 매설물에 대한 상태 점검을 위해 지하매설물 환경의 온도, 습도, 기울기, 진동을 포함하는 것으로부터 다양한 현장 환경별로 지하 환경의 이상여부를 파악할 수 있도록 다수의 상이한 센서의 통합적 모듈화로부터 통합형 센서를 구성함으로써, 다수의 상이한 재해 유형별로 외부에서 관제모니터링이 가능한 기반을 제공하도록 하고,
   상기 통합형 센서는 지하 환경에 대한 기본적인 온습도를 검출함으로써 온도 변화에 따른 지하 상태를 실시간으로 확인하고, 진동 및 기울기를 측정함으로써 지반침하 및 변형에 대해 사전에 확인하고, 습도 및 전기전도도를 측정함으로써 누수 및 토양의 상태를 확인하고,
   
   상기 지하 매설물의 지하 환경에 대한 정보를 전송할 시, 센서의 성능자체에 대한 상태정보를 센서 자체에서 미리 등록된 애플리케이션에 지속적으로 전송함으로써, 센서의 성능에 대한 문제 여부도 알도록 하는 것을 특징으로 하는 IoT플랫폼과 연동하는 통신시스템 연계 기반의 지하매설물 센서.
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