KR102123816B1 - 지진 및 위험지역 구조물을 위한 스마트 재난방지 시스템 - Google Patents

지진 및 위험지역 구조물을 위한 스마트 재난방지 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,지진 등에 따른 구조물의 구조적 결함을 실시간으로 자동계측하여 구조물의 안정성 여부를 즉각적으로 판단할 수 있으며, 긴급 상황 시에는 신속한 대피를 유도하여 인명 및 재산 피해를 최소화할 수 있는 지진 및 위험지역 구조물을 위한 스마트 재난방지 시스템을 제공한다.

Description

지진 및 위험지역 구조물을 위한 스마트 재난방지 시스템{SMART CONTROL SYSTEM FOR PREVENTING DISASTER FROM EARTHQUAKE}
본 발명은 지진 및 위험지역 구조물의 안정성을 실시간으로 계측하여 재난을 방지할 수 있는 지진 및 위험지역 구조물을 위한 스마트 재난방지 시스템에 관한 것이다.
지진에 의하여 구조물의 구조적 결함이 발생하는 원인은 지진발생시 구조물에 전달되어진 진동에 의한 구조적 결함 발생과 지반의 액상화 현상에 의한 구조물의 부등침하로 인한 구조적 결함 발생 등이 주 원인으로 볼 수 있다.
구조적 결함이 발생하였거나, 발생이 의심되는 구조물에 대하여 일반적으로 진행되는 건축물 정밀안전진단에 따른 상태평가는 구조물의 구조형식 및 구조재료, 조사·시험 대상 표본층 및 단위 선정기준에 따라 현장 조사(균열, 표면노후) 및 시험(콘크리트강도, 콘크리트중성화, 염화물 함유량, 철근부식)과 기울기 및 침하 측정을 하여 종합적인 상태평가를 하게 된다.
이중 기울기 및 침하측정은 광파기로 구조물 외관의 수직도를 측량하는 방법과 플레이트 타입(plate type)의 지그(zig)를 구조물의 특정위치에 부착하고 휴대용 센서를 이용하여 수동으로 기울기 및 침하를 측정하는 방법이 일반적이며, 구조물의 특정 위치의 기울어진 각도와 높이를 측정하여 변위량을 구하고 이를 각변위로 환산하여 구조물의 기울기 평가 등급과 비교하여 판단하는 평가방법이다
건축물 정밀안전진단에 따른 상태평가 항목 중 현장 조사(균열, 표면노후) 및 시험(콘크리트강도, 콘크리트중성화, 염화물 함유량, 철근부식)는 구조물의 손상 전과 후에 조사위치가 변하거나 추가될 수 있지만, 기울기 및 침하 측정은 구조물의 손상 전과 후 같은 위치를 측정하므로 구조물의 손상 전에 계측센서를 부착하여 둔다면 구조물의 손상 후 기울기 및 침하 변화정도를 명확히 알 수 있다.
상기와 같이 구조물에 구조적 결함이 발생하였을 경우 정밀안전진단에 따른 상태평가를 통해 건축물에 등급을 부여하고 사용성 여부를 판단하는 일련의 과정을 진행하게 되는데, 이 일련의 과정이 진행되어 최종 결과를 확인하기까지 일정 시간을 필요로 하므로 지진과 같은 긴박한 재난상황에 적용하기 어렵다는 문제가 있다.
한편 구조물용 경사도 계측 장치로서, 매우 소형화된 경사계인 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기반의 경사도 센서 칩을 이용한 경사계가 널리 이용되고 있다.
MEMS 기반의 경사계(inclinometer)는 초기에 수평으로 배치된 상태에서, 일정 범위 이내의 경사도를 검출하여 경사도 변화를 계측할 수 있다.
MEMS 기반의 경사계(inclinometer)는 초기 상태에서 ±90°까지의 경사도를 검출할 수 있는 것도 있지만, 이는 정밀도가 너무 낮아, 높은 정밀도의 경사도 검출이 필요한 구조물의 경사도 검출 작업에는 부적합하다.
따라서 구조물의 경사도를 검출하기 위한 MEMS 기반의 경사계(inclinometer)는, 높은 정밀도의 경사도 검출이 가능한 ±15°범위의 경사도 검출이 가능한 MEMS 기반의 경사계(inclinometer)(예. MURATA社 SCA103T 모델)를 사용하고 있다.
이와 같은 높은 정밀도를 가지면서 협소한 측정 범위를 가진 MEMS 기반의 경사계를 사용하기 위하여는, 도 7에 도시된 바와 같이, 내부에 MEMS 기반의 경사도 센서 칩(1a)이 수평방향으로 내장된 경사계(1)를 정방향(수직 방향)으로 배치하고, 구조물(3)의 경사도에 따라 경사계(1)를 수직 방향으로 고정하기 위한 여러가지 형태의 고정 지그(2)가 필요하게 된다.
즉 이 경우 도 7의 (a)와 같이 구조물(3)이 수평 방향의 지지면을 제공할 경우 단순한 90도 앵글 형태의 고정 지그(2)로 충분하지만, 도 7의 (b)와 같이 구조물(3)이 경사진 형태의 지지면을 제공할 경우 이에 맞는 형태의 고정 지그(2)가 필요하게 된다. 즉 구조물(30)의 경사도에 따라 여러가지 형태의 고정 지그(20)가 필요하게 된다.
경우에 따라 고정 지그(2)에 대하여 경사계(1)를 회전 가능하게 장착하는 경우도 있지만, 이 경우에도 구조물(3)의 다양한 경사도에 따라 고정 지그(2)에 대한 경사계(1)의 자세를 다양하게 변경하기에는 한계가 있으며, 게다가 고정 지그(2)에 대하여 경사계(1)가 회전되는 구조인 경우 외력에 의하여 의도치 않게 고정 지그(2)에 대한 경사계(1)의 자세가 변경될 위험이 있어 실용적으로 사용되지 못하고 있다.
대한민국 특허등록 제10-1635904호 "개선된 변위 계측 시스템이 구비된 면진 장치 및 근거리 무선 통신 모듈을 이용한 면진 장치의 스마트 유지 관리 시스템"(2016. 6.28. 등록) 대한민국 공개특허 제10-2015-0087467호 "인터넷을 이용한 내진보강구조물의 실시간 원격 안전관리 시스템"(2015. 7.30. 공개) 대한민국 특허등록 제10-0542892호 "초소형전자정밀기계 구조를 이용한 경사각 측정 센서 및 이를 이용한 경사각 검출 장치"(2006. 1.5. 등록)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 지진 등에 따른 구조물의 구조적 결함을 실시간으로 자동계측하여 구조물의 안정성 여부를 즉각적으로 판단할 수 있으며, 긴급 상황 시에는 신속한 대피를 유도하여 인명 및 재산 피해를 최소화할 수 있는 지진 및 위험지역 구조물을 위한 스마트 재난방지 시스템을 제공하고자 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 구조물용 경사도 계측 장치와 상기 구조물용 경사도 계측 장치에서 계측된 데이터를 외부로 전송하기 위한 제1무선통신부를 포함하여 이루어지는 복수의 계측 전송 모듈 ; 지진 신호를 계측하기 위한 지진 계측기 ; 경보를 발생하기 위한 경보기 ; 상기 제1무선통신부에서 전송한 데이터를 무선으로 전송받기 위한 제2무선통신부 ; 상기 제2무선통신부로 전송된 데이터와 상기 지진 계측기에서 계측된 데이터를 통하여 구조물의 안정성 및 경보 발령 여부를 분석하고 구조물의 안정성에 관한 정보를 디스플레이하며 상기 경보기의 작동 여부를 제어하는 중앙 제어부 ; 를 포함하여 이루어지며, 상기 구조물용 경사도 계측 장치는, MEMS 기반의 경사도 센서 칩이 장착된 2개의 센서용 기판, 상기 센서용 기판이 내장되기 위한 센서 내장홈이 형성된 자세 조정용 볼, 상기 자세 조정용 볼의 일부가 외부로 노출되면서 상기 자세 조정용 볼을 회전가능하게 지지하기 위한 볼 하우징, 상기 볼 하우징이 내장되는 외장 하우징, 상기 볼 하우징으로부터 노출된 상기 자세 조정용 볼의 일부와 접촉되어 상기 자세 조정용 볼의 자세를 고정하기 위한 탄성패드를 포함하여 이루어지며 ; 어느 하나의 상기 센서용 기판에 장착된 상기 경사도 센서 칩은 제1방향으로의 경사도를 감지하기 위한 것이며, 다른 하나의 상기 센서용 기판에 장착된 상기 경사도 센서 칩은 상기 제1방향과 직교하는 제2방향으로의 경사도를 감지하기 위한 것이며, 상기 외장 하우징은 몸체용 외장 하우징과 상기 몸체용 외장 하우징에 나사 결합되는 덮개용 외장 하우징으로 구분되며, 상기 덮개용 외장 하우징은 상기 탄성패드를 가압하기 위하여 상기 탄성패드를 향하여 돌출된 가압용 돌출턱이 형성되며, 상기 탄성패드와 상기 가압용 돌출턱 사이에 탄성패드 회전 방지용 와셔가 마련되며, 상기 자세 조정용 볼의 하부 구면에는 복수의 회전 방지용 홈이 형성되며, 상기 탄성패드의 일부는 상기 자세 조정용 볼의 상기 회전 방지용 홈에 삽입되어 상기 자세 조정용 볼의 자세를 고정하는 것 ; 을 특징으로 한다.
상기에 있어서, 상기 계측 전송 모듈은, 응력 계측 장치 및 균열 계측 장치를 더 포함하여 이루어지며, 상기 제1무선통신부는 상기 응력 계측 장치 및 상기 균열 계측 장치에서 계측된 데이터를 상기 제2무선통신부로 전송할 수도 있다.
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본 발명은 구조물의 경사도 등의 실시간으로 자동계측하여 구조물의 사용성 여부를 즉각적으로 판단할 수 있으며, 긴급 상황 시에는 신속한 대피를 유도하여 인명 및 재산 피해를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 일 실시예인 지진 및 위험지역 구조물을 위한 스마트 재난방지 시스템의 블록도,
도 2는 도 1의 구조물용 경사도 계측 장치의 단면도,
도 3은 도 2의 탄성패드 회전 방지용 와셔의 사시도,
도 4는 도 2의 구조물용 경사도 계측 장치에서 자세 조정용 볼의 자세가 조정된 상태의 도면,
도 5는 도 4 이후 탄성패드 등에 의하여 자세 조정용 볼의 자세가 고정된 상태의 도면,
도 6은 도 2의 경사도 센서 칩이 장착된 센서용 기판의 사진,
도 7은 종래 기술에 의하여 경사계가 고정 지그를 매개하여 구조물에 고정되는 형태를 개념적으로 도시한 것.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명에 의한 일 실시예인 지진 및 위험지역 구조물을 위한 스마트 재난방지 시스템의 블록도이며, 도 2는 도 1의 구조물용 경사도 계측 장치의 단면도이며, 도 3은 도 2의 탄성패드 회전 방지용 와셔의 사시도이며, 도 4는 도 2의 구조물용 경사도 계측 장치에서 자세 조정용 볼의 자세가 조정된 상태의 도면이며, 도 5는 도 4 이후 탄성패드 등에 의하여 자세 조정용 볼의 자세가 고정된 상태의 도면이며, 도 6은 도 2의 경사도 센서 칩이 장착된 센서용 기판의 사진이다.
도 1을 참조하여 지진 및 위험지역 구조물을 위한 스마트 재난방지 시스템을 설명한다.
본 시스템은 크게 구조물의 여러 부위에 설치되는 복수의 계측 전송 모듈(1000)과, 구조물의 관리동 등에 설치되는 중앙제어부(200)를 포함하여 이루어진다.
계측 전송 모듈(1000)은, 구조물용 경사도 계측 장치(100), 응력 계측 장치(200)와, 균열 계측 장치(300)와, 이들로부터 계측된 데이터를 외부로 전송하기 위한 제1무선통신부(400)을 포함하여 이루어진다.
실시예에 따라서는 계측 전송 모듈(1000)은, 구조물용 경사도 계측 장치(100)와, 이로부터 계측된 데이터를 외부로 전송하기 위한 제1무선통신부(400)만을 포함하여 이루어질 수도 있다. 즉 응력 계측 장치(200)와 균열 계측 장치(300)는 생략되어 실시될 수도 있다.
이와 같은 계측 전송 모듈(1000)은 구조물의 여러 부위에 설치되어 각 부위의 경사도, 응력, 균열을 계측하고 이 계측된 데이터를 제1무선통신부(400)를 통하여 후술하는 제2무선통신부(2300)로 전송한다.
구조물용 경사도 계측 장치(100)는 구조물의 경사도를 계측하기 위한 것이다.
응력 계측 장치(200)는 구조물에 걸리는 응력을 계측하기 위한 것이다.
균열 계측 장치(300)는 구조물의 균열을 계측하기 위한 것이다.
중앙 제어부(2000)에는 경보기(2100), 지진 계측기(2200), 제2무선통신부(2300)가 연결된다.
경보기(2100)는 구조물이 위험하다고 판단된 경우 시각적 또는 청각적 경보를 발생하기 위한 것이다.
지진 계측기(2200)는 지진 신호를 계측하기 위한 것이다.
지진 계측기(2200)는, 지진에 따른 대상 위치에서의 속도(velocity)나 가속도(acceleration) 혹은 진동 신호를 주요 계측 대상으로 한다.
속도계(seismometer)를 이용한 지진계측의 경우 지진의 정량적 현상 규명을 주목적으로 하는 경우가 대부분이고 지진관측(seismic observation)으로 구분되어 표현되기도 한다. 속도계는 대부분 굉장히 잡음이 적은 위치를 운영 대상으로 고려하게 된다.
속도계와는 달리 가속도계(accelerometer)는 상대적으로 저가이고 실제 인류가 생활하는 환경 하에서의 지진계측을 목적으로 적용되는데, 이러한 배경으로 최근 주요 시설물들이나 그 주변 부지들에 광범위하게 설치되고 있다.
진동 신호(shaking and shocking signals)를 감지하여 지진을 계측하는 방식은 근래에 개발 및 적용되고 있다. 외부의 진동 신호를 처음으로 감지하게 되는 센서 안에는 직교 좌표축(rectangular coordinate)과 같은 3 개 성분(3 components)의 진동 측정 장치가 탑재되어 있는데, 이를 각각 종(축)성분(longitudinal component), 횡(축)성분(transverse component) 그리고 연직(축)성분(vertical component)이라고 하며, 대개 센서 설치 시에 이 성분들을 각각 남북 방향, 동서 방향 그리고 중력에 대한 연직 방향으로 맞추게 된다. 센서는 그 외형이 평면도 상에서 원형인 것이 전통적으로 일반적이며, 사각형에 가까운 모양이나 여러 변형된 형태로 제작되기도 한다.
지진 계측기(2200)는 구조물(건물)의 하부 또는 지반에 설치되는 것이 바람직하며, 중앙 제어부(2000)와 유선 또는 무선으로 연결된다.
제2무선통신부(2300)는 복수의 제1무선통신부(400)에서 전송한 데이터를 무선으로 전송받기 위한 것이다.
제2무선통신부(2300)는 제1무선통신부(400)와 무선통신이 가능하며, 특히 제2무선통신부(2300)와 제1무선통신부(400)는 근거리 무선통신에 의하여 데이터를 전송할 수 있다. 근거리 무선통신으로서는, 지그비(ZigBee), 블루투스(Bluetooth), 적외선 통신장치(Infrared Data Association; IrDA) 및 UWB(Ultrawideband) 등 다양한 수단이 강구될 수 있다.
중앙 제어부(2000)는, 제2무선통신부(2300)로 전송된 데이터와 지진 계측기(220)에서 계측된 데이터를 통하여 구조물의 안정성 및 경보 발령 여부를 분석하고 구조물의 안정성에 관한 정보를 디스플레이하며 경보기의 작동 여부를 제어한다.
중앙 제어부(2000)는 모니터와 제어프로그램이 설치된 운영 PC로 이루어질 수 있으며, 통상 관리동에 설치되어 계측된 데이터를 저장하고 데이터를 분석한다.
특히 본 시스템은 주기적으로 계측 장치(100), 응력 계측 장치(200), 균열 계측 장치(300)로부터 경사도, 응력, 균열을 측정하여 이를 저장하며 아울러 이로부터 구조물의 안정성을 분석하고 경보 발령 여부을 판단할 뿐만 아니라, 지진 발생시 지진 계측기(2200)에 의하여 지진을 감지하면 즉시 구조물용 경사도 계측 장치(100), 응력 계측 장치(200), 균열 계측 장치(300)로부터 경사도, 응력, 균열을 측정하여 이를 저장하며 아울러 이로부터 구조물의 안정성을 분석하고 경보 발령 여부를 판단할 수 있다.
본 실시예에서 구조물용 경사도 계측 장치(100)를 더 자세히 설명한다.
구조물용 경사도 계측 장치(100)는, 외장 하우징(110), 자세 조정용 볼(120), 볼 하우징(130), 하나 이상의 센서용 기판(140) 및 MEMS 기반의 경사도 센서 칩(141)을 포함하여 이루어진다.
외장 하우징(110)은, 상하 방향이 개방된 몸체용 외장 하우징(111)과, 이에 나사 결합되는 한 쌍의 덮개용 외장 하우징(112)으로 이루어진다.
몸체용 외장 하우징(111)의 내부에 볼 하우징(130)이 내장되며, 볼 하우징(130)의 중앙부에 자세 조정용 볼(120)이 회전 가능하게 지지된다.
볼 하우징(130)은 자세 조정용 볼(120)의 일부가 외부로 노출되면서 자세 조정용 볼(120)을 회전가능하게 지지한다.
본 실시예에서 볼 하우징(130)은 자세 조정용 볼(120)의 수평방향 외측을 회전 가능하게 지지하며, 자세 조정용 볼(120)의 상측 및 하측이 각각 외부로 노출된다. 사용자는 자세 조정용 볼(120)의 하측을 터치하여 자세 조정용 볼(120)의 자세를 조정할 수 있다.
자세 조정용 볼(120)의 상부에는 센서용 기판(140)이 내장되기 위한 센서 내장홈(121)이 형성되어 있다.
아울러 자세 조정용 볼(120)의 하부 구면에는 복수의 회전 방지용 홈(123)이 형성되어 있다.
자세 조정용 볼(120)의 센서 내장홈(121)에는 상하방향으로 연장되는 복수의 기판 장착 핀(122)이 마련되어 있으며, 복수의 기판 장착 핀(122)에 2개의 센서용 기판(140)이 적층되는 형태로 장착되어, 센서용 기판(140)이 센서 내장홈(121)에 내장된다.
각각의 센서용 기판(140)에는 MEMS 기반의 경사도 센서 칩(141)이 장착되어 있다.
각각의 센서용 기판(140) 및 MEMS 기반의 경사도 센서 칩(141)은 도 6과 같은 형태이다.
센서용 기판(140)은 PCB 형태일 수 있다.
본 실시예의 MEMS 기반의 경사도 센서 칩(141)은 수평을 기준으로 매우 협소한 범위의 경사도를 검출할 수 있지만, 매우 정밀한 경사도를 검출할 수 있다.
가령, 본 실시예의 MEMS 기반의 경사도 센서 칩(141)은 수평을 기준으로 ±15°범위의 경사도를 검출할 수 있다. 따라서 본 실시예의 MEMS 기반의 경사도 센서 칩(141)은 수평을 기준으로 ±5°이내의 자세로 초기에 설치되어야 ±10°범위의 경사도 변화를 검출할 수 있는 것이다.
한편 하나의 MEMS 기반의 경사도 센서 칩(141)은 일축 방향으로의 경사도를 검출할 수 있으며, 이는 도 6에 도시된 화살표 방향의 경사도이다.
따라서 자세 조정용 볼(120)에 1개의 센서용 기판(140) 및 MEMS 기반의 경사도 센서 칩(141)가 마련되는 경우 일축 방향으로의 경사도를 검출할 수 있으며, 자세 조정용 볼(120)에 2개의 센서용 기판(140) 및 MEMS 기반의 경사도 센서 칩(141)이 마련되는 경우 이축 방향으로의 경사도를 검출할 수 있다.
즉 본 실시예에서, 어느 하나의 센서용 기판(140)에 장착된 경사도 센서 칩(141)은 제1방향으로의 경사도를 감지하기 위한 것이며, 다른 하나의 센서용 기판(140)에 장착된 경사도 센서 칩(141)은 제1방향과 직교하는 제2방향으로의 경사도를 감지하기 위한 것이다.
본 실시예에서 2개의 경사도 센서 칩(141)은 동일한 것이며, 다만 2개의 센서용 기판(140)의 자세가 90도 회전된 상태로 장착되므로, 각각의 경사도 센서 칩(141)은 서로 다른 방향의 경사도를 감지하게 된다.
이와 같은 자세 조정용 볼(120)의 자세를 고정하기 위하여 탄성패드(150), 탄성패드 회전 방지용 와셔(160)가 더 마련된다.
상기 볼 하우징(130)의 하부에 탄성패드(150)가 마련된다.
탄성패드(150)는 볼 하우징(130)으로부터 하부로 노출된 자세 조정용 볼(120)의 일부와 접촉되어 자세 조정용 볼(120)의 자세를 고정하기 위한 것이다.
볼 하우징(130)의 하부에는 한 쌍의 와셔 가이드 핀(131)이 상하방향으로 연장되면서 마련된다.
탄성패드(150)의 하부에는 탄성패드 회전 방지용 와셔(160)가 마련되며, 탄성패드 회전 방지용 와셔(160)의 양측에는 와셔 가이드 핀(131)이 삽입되기 위한 가이드 홈(161)이 각각 형성되어 있다.
즉 탄성패드 회전 방지용 와셔(160)는 가이드 홈(161)에 와셔 가이드 핀(131)이 삽입되면서 그 회전이 방지되며, 와셔 가이드 핀(131)을 따라 오직 상하로 이동 가능할 뿐이다.
아울러 하부에 위치한 덮개용 외장 하우징(112)에는 탄성패드(150)를 가압하기 위하여 탄성패드(150)를 향하여 돌출된 가압용 돌출턱(112a)이 형성되어 있다.
따라서 하부에 위치한 덮개용 외장 하우징(112)을 몸체용 외장 하우징(111)에 나사 결합시키면, 하부에 위치한 덮개용 외장 하우징(112)이 상부로 전진하면서 가압용 돌출턱(112a)이 탄성패드 회전 방지용 와셔(160)를 상부로 전진시키며, 이에 의하여 탄성패드(150)가 상부로 압착되면서 그 일부는 자세 조정용 볼(120)의 복수의 회전 방지용 홈(123)에 삽입되면서 자세 조정용 볼(120)의 자세를 고정시킬 수 있다.
본 구조물용 경사도 계측 장치(100)의 사용 방법을 설명한다.
도 4와 같이 본 구조물용 경사도 계측 장치(100)를 고정 지그를 매개하여 구조물에 장착하고, 하부에 위치한 덮개용 외장 하우징(112), 탄성패드 회전 방지용 와셔(160), 탄성패드(150)를 분리하고, 자세 조정용 볼(120)을 조정하여 센서용 기판(140) 및 경사도 센서 칩(141)이 수평방향 또는 수평방향에 근접한 상태로 배치되도록 한다.
이후 도 5와 같이 탄성패드(150), 탄성패드 회전 방지용 와셔(160)를 장착하고, 하부에 위치한 덮개용 외장 하우징(112)을 몸체용 외장 하우징(111)에 나사 결합하면서, 탄성패드(150)가 압착되도록 한다.
이에 의하여 탄성패드(150)의 일부가 자세 조정용 볼(120)의 회전 방지용 홈(123)에 삽입되면서, 자세 조정용 볼(120)의 자세가 확실히 고정된다.
이와 같이 초기 상태에서 2개의 경사도 센서 칩(141)의 경사도를 검출한 후, 이후 2개의 경사도 센서 칩(141)에서 검출되는 경사도에 따라 해당 구조물의 경사도 변화를 검출할 수 있다.
한편 본 실시예에서 외장 하우징(110)의 내부에는 경사도 센서 칩(141)이 검출한 신호를 증폭하기 위한 증폭 모듈이 더 마련될 수 있다.
또한 해당 증폭 모듈의 신호는, 상부에 위치한 덮개용 외장 하우징(112)을 관통하는 통신선에 의하여 제1무선통신부(400)로 전송될 수 있다.
또한 실시예에 따라서는 외장 하우징(110)의 내부에 증폭 모듈의 신호를 외부로 무선 전송하기 위한 제1무선통신부(400)가 마련될 수도 있다.
또한 실시예에 따라서는 외장 하우징(110)의 일부에 자세 조정용 볼(120)의 상태를 확인하기 위한 투명창이 더 마련될 수 있다.
도 2 등은 개념도로서, 외장 하우징(110)에는 고정 지그와 결합되기 위한 부속물들이 더 마련될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1000 : 계측 전송 모듈
100 : 구조물용 경사도 계측 장치 200 : 응력 계측 장치
300 : 균열 계측 장치 400 : 제1무선통신부
2000 : 중앙 제어부 2100 : 경보기
2200 : 지진 계측기 2300 : 제2무선통신부
110 : 외장 하우징 111 : 몸체용 외장 하우징
112 : 덮개용 외장 하우징 112a : 가압용 돌출턱
120 : 자세 조정용 볼 121 : 센서 내장홈
122 : 기판 장착 핀 123 : 회전 방지용 홈
130 : 볼 하우징 131 : 와셔 가이드 핀
140 : 센서용 기판 141 : MEMS 기반의 경사도 센서 칩
150 : 탄성패드
160 : 탄성패드 회전 방지용 와셔 161 : 가이드 홈

Claims (3)

  1. 구조물용 경사도 계측 장치와 상기 구조물용 경사도 계측 장치에서 계측된 데이터를 외부로 전송하기 위한 제1무선통신부를 포함하여 이루어지는 복수의 계측 전송 모듈 ;
    지진 신호를 계측하기 위한 지진 계측기 ;
    경보를 발생하기 위한 경보기 ;
    상기 제1무선통신부에서 전송한 데이터를 무선으로 전송받기 위한 제2무선통신부 ;
    상기 제2무선통신부로 전송된 데이터와 상기 지진 계측기에서 계측된 데이터를 통하여 구조물의 안정성 및 경보 발령 여부를 분석하고 구조물의 안정성에 관한 정보를 디스플레이하며 상기 경보기의 작동 여부를 제어하는 중앙 제어부 ;
    를 포함하여 이루어지며,
    상기 구조물용 경사도 계측 장치는, MEMS 기반의 경사도 센서 칩이 장착된 2개의 센서용 기판, 상기 센서용 기판이 내장되기 위한 센서 내장홈이 형성된 자세 조정용 볼, 상기 자세 조정용 볼의 일부가 외부로 노출되면서 상기 자세 조정용 볼을 회전가능하게 지지하기 위한 볼 하우징, 상기 볼 하우징이 내장되는 외장 하우징, 상기 볼 하우징으로부터 노출된 상기 자세 조정용 볼의 일부와 접촉되어 상기 자세 조정용 볼의 자세를 고정하기 위한 탄성패드를 포함하여 이루어지며 ;
    어느 하나의 상기 센서용 기판에 장착된 상기 경사도 센서 칩은 제1방향으로의 경사도를 감지하기 위한 것이며, 다른 하나의 상기 센서용 기판에 장착된 상기 경사도 센서 칩은 상기 제1방향과 직교하는 제2방향으로의 경사도를 감지하기 위한 것이며, 상기 외장 하우징은 몸체용 외장 하우징과 상기 몸체용 외장 하우징에 나사 결합되는 덮개용 외장 하우징으로 구분되며, 상기 덮개용 외장 하우징은 상기 탄성패드를 가압하기 위하여 상기 탄성패드를 향하여 돌출된 가압용 돌출턱이 형성되며, 상기 탄성패드와 상기 가압용 돌출턱 사이에 탄성패드 회전 방지용 와셔가 마련되며, 상기 자세 조정용 볼의 하부 구면에는 복수의 회전 방지용 홈이 형성되며, 상기 탄성패드의 일부는 상기 자세 조정용 볼의 상기 회전 방지용 홈에 삽입되어 상기 자세 조정용 볼의 자세를 고정하는 것 ; 을 특징으로 하는 지진 및 위험지역 구조물을 위한 스마트 재난방지 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 계측 전송 모듈은, 응력 계측 장치 및 균열 계측 장치를 더 포함하여 이루어지며, 상기 제1무선통신부는 상기 응력 계측 장치 및 상기 균열 계측 장치에서 계측된 데이터를 상기 제2무선통신부로 전송하는 것을 특징으로 하는 지진 및 위험지역 구조물을 위한 스마트 재난방지 시스템.
  3. 삭제
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