KR102155529B1

KR102155529B1 - 터널 선행침하 경보장치

Info

Publication number: KR102155529B1
Application number: KR1020200035020A
Authority: KR
Inventors: 김용성
Original assignee: 주식회사 스마트지오텍; (주)동명기술공단종합건축사사무소
Priority date: 2020-03-23
Filing date: 2020-03-23
Publication date: 2020-09-14

Abstract

본 발명은 터널 붕괴에 대한 대피시간을 확보할 수 있도록 하는 터널 선행침하 경보장치에 관한 것으로, 터널의 내부에 관입 설치되어 상기 터널 내면의 거동을 감지하는 터널 선행침하 경보장치와, 상기 터널 선행침하 경보장치가 측정한 데이터를 전송받아 저장하고 상기 터널 내면의 변형거동을 분석하여 이상 상황이라 판단시에 관리자의 단말기 측으로 이상 상황임을 전달하는 서버부로 구성되어 상기 터널의 붕괴를 예측하는 터널 선행침하 경보시스템에 구비된 터널 선행침하 경보장치로서, 일정 길이를 가지며 상기 터널의 내부에 관입 설치되도록 단부 영역에 관입부가 구비되고, 상기 터널의 변형거동을 감지할 수 있도록 상기 관입부의 후단에 센서부가 구비되며, 상기 센서부의 후단에 연장부가 구비된 내면변형률봉과; 상기 내면변형률봉의 상기 연장부의 후단에 상기 내면변형률봉이 내부로 인입되도록 구비되어 상기 내면변형률봉에 지지되며 중앙에 상기 내면변형률봉의 상기 센서부와 전기적으로 연결된 커넥터가 구비된 접속부와; 상기 커넥터와 전기적으로 접속되어 상기 내면변형률봉에서 감지한 상기 터널 내부의 변형거동에 대한 데이터를 처리하고 전원을 제어하는 회로판과, 상기 데이터를 상기 서버부로 전송하는 안테나가 구비된 데이터 처리부를; 포함하여 구성됨으로써, 내면변형률봉과 데이터 처리부가 상호 전기적으로 접속되도록 하여 터널 굴착에 따른 선행 침하변위를 실시간으로 계측하여 막장 전방지반 예측이 가능하도록 함으로써 데이터 처리부에서 출력되는 값을 장력과 변위로 환산하여 알고리즘에 설정된 기준에 따라 관리자에게 관측값과 경보를 전송하여 사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

터널 선행침하 경보장치{ALARM DEVICE FOR COLLAPSE OF TUNNEL}

본 발명은 터널 선행침하 경보장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 내면변형률봉과 데이터 처리부가 상호 전기적으로 접속되도록 하여 터널 굴착에 따른 선행 침하변위를 실시간으로 계측하여 막장 전방지반 예측이 가능하도록 함으로써 데이터 처리부에서 출력되는 값을 장력과 변위로 환산하여 알고리즘에 설정된 기준에 따라 관리자에게 관측값과 경보를 전송하여 사고를 미연에 방지할 수 있는 터널 선행침하 경보장치에 관한 것이다.

산지가 많은 우리나라의 지형적 특성에 따라 산업ㆍ주거단지 개발 및 도로건설에 따라 발생된 터널이 많이 분포한다.

이러한 터널을 시공하는 과정에 있어서 굴착 시공되는 터널의 일부가 종종 붕괴되는 사고가 발생하기도 한다.

이러한 터널의 붕괴는 국민안전과 재산에 막대한 피해를 발생시키므로 그동안 터널 붕괴에 의한 피해를 줄이려는 노력을 진행해오고 있음에도 불구하고 기상이변 등에 의한 터널 붕괴 재해가 증가되고 있는 실정이다.

최근에는 이러한 터널의 붕괴를 사전에 감지하여 피해를 줄이고자 하는 연구가 진행 중에 있다. 우리나라에서도 방재에 대한 관심이 높아짐으로 인해 터널에 관련된 여러 자동화 계측시스템이 개발, 사용되고 있다.

그러나, 지금까지 제시된 대부분의 터널계측시스템은 그 실효성에 의문이 들 뿐만 아니라 생소하고 어려운 용어로 표현되는 복잡한 시스템 구조를 가지고 있으며, 설치가 복잡하고 사용이 어려운 문제점이 있다.

상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은, 내면변형률봉과 데이터 처리부가 상호 전기적으로 접속되도록 하여 터널 굴착에 따른 선행 침하변위를 실시간으로 계측하여 막장 전방지반 예측이 가능하도록 함으로써 데이터 처리부에서 출력되는 값을 장력과 변위로 환산하여 알고리즘에 설정된 기준에 따라 관리자에게 관측값과 경보를 전송하여 사고를 미연에 방지할 수 있는 터널 선행침하 경보장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 터널 선행침하 경보장치는, 사면에 관입 설치되어 상기 사면의 거동을 감지하는 터널 선행침하 경보장치와, 상기 터널 선행침하 경보장치가 측정한 데이터를 전송받아 저장하고 사면의 변형거동을 분석하여 이상 상황이라 판단시에 관리자의 단말기 측으로 이상 상황임을 전달하는 서버부로 구성되어 상기 사면의 붕괴를 예측하는 스마트 사면붕괴 경보시스템에 구비된 터널 선행침하 경보장치로서, 일정 길이를 가지며 상기 사면에 관입 설치되어 상기 사면의 변형거동을 감지하는 내면변형률봉과; 상기 내면변형률봉의 일단부에 상기 내면변형률봉이 내부로 인입되도록 구비되어 상기 내면변형률봉을 지지하며 중앙에 상기 내면변형률봉과 전기적으로 연결된 커넥터가 구비된 접속부와; 상기 커넥터와 전기적으로 접속되어 상기 내면변형률봉에서 감지한 상기 사면의 변형거동에 대한 데이터를 처리하고 전원을 제어하는 회로판과, 상기 데이터를 상기 서버부로 전송하는 안테나가 구비된 데이터 처리부를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 데이터 처리부의 상단에는 상기 데이터 처리부와 전기적으로 연결된 경보부가 더 설치될 수 있다.

그리고, 상기 경보부는 사면의 변형이 제1임계값 이상일 때 주기적으로 점멸하는 점멸등과, 상기 사면의 변형이 상기 제1임계값보다 큰 제2임계값 이상일 때 경고음을 발생시키는 부저로 구성될 수 있다.

또한, 상기 경보부의 상면에는 상기 경보부 측으로 전원을 공급할 수 있도록 하는 별도의 태양전지패널이 설치될 수 있다.

아울러, 상기 내면변형률봉의 단부는 하측으로 갈수록 지름이 작아지는 원추형으로 형성되되, 상기 내면변형률봉의 단부 외면에는 스크류부재가 구비될 수 있다.

그리고, 상기 접속부는 역삼각뿔 형상으로 형성되어 상기 접속부의 내부로 일정 길이 인입된 상기 내면변형률봉의 단부를 지지하도록 할 수 있다.

또한, 상기 접속부의 상단면에는 육각 형상의 너트가 상기 접속부의 상단면과 일체로 구비되어 상기 내면변형률봉을 상기 사면으로 관입시에 상기 너트가 전동렌치와 맞물리어 관입이 이루어지도록 할 수 있다.

아울러, 상기 데이터 처리부는 상기 상기 내면변형률봉이 상기 사면으로 관입 완료된 후에 상기 접속부의 상면에 볼팅 결합되어 상호 조립이 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 내면변형률봉을 상기 사면으로 관입시에 상기 커넥터는 별도의 방수캡에 의하여 외부와 차폐되도록 구비될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 터널 선행침하 경보장치는 락볼트에 스트레인게이지를 부착하고 터널 굴착에 따른 선행 침하변위를 실시간으로 계측하여 막장 전방지반 예측이 가능하도록 하며 스트레인게이지에서 출력되는 값을 장력과 변위로 환산하여 알고리즘에 설정된 기준에 따라 관리자에게 관측값과 경보를 전송하여 사고를 미연에 방지할 수는 효과가 있다.

그리고, 봉 형태로 제작되어 사면에 설치가 용이할 뿐만 아니라 관입부가 원추형으로 되어 있고 외주면에 스크류부재가 형성되어 단단한 지반에도 쉽게 꽂을 수 있는 이점이 있다.

또한, 점멸등에 의해 1차 경고를 하고 이후 부저에 의해 2차 경고를 함으로써 사면재해에 대한 대피시간을 확보할 수 있는 장점이 있다.

아울러, 간단한 구조로 되어 있고 그 부품수도 간단하여 제작이 용이할 뿐만 아니라 가격도 저렴한 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 선행침하 경보장치의 구조를 도시한 사시도이고,
도 2는 도 1의 터널 선행침하 경보장치를 분해하여 도시한 분해사시도이며,
도 3은 도 1의 터널 선행침하 경보장치의 구조를 도시한 종단면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 선행침하 경보장치가 굴착되는 터널에 설치된 구조를 도시한 설치상태도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 선행침하 경보장치가 굴착되는 터널에 설치된 구조를 도시한 정면도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 선행침하 경보장치가 설치된 터널 선행침하 경보시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 개략도이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 선행침하 경보장치를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

이들 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 선행침하 경보장치는, 터널의 내부에 관입 설치되어 상기 터널 내면의 거동을 감지하는 터널 선행침하 경보장치(1)와, 상기 터널 선행침하 경보장치(1)가 측정한 데이터를 전송받아 저장하고 상기 터널 내면의 변형거동을 분석하여 이상 상황이라 판단시에 관리자의 단말기 측으로 이상 상황임을 전달하는 서버부(2)로 구성되어 상기 터널의 붕괴를 예측하는 터널 선행침하 경보시스템에 구비된 터널 선행침하 경보장치(1)로서, 일정 길이를 가지며 상기 터널의 내부에 관입 설치되도록 단부 영역에 관입부(110)가 구비되고, 상기 터널의 변형거동을 감지할 수 있도록 상기 관입부(110)의 후단에 센서부(120)가 구비되며, 상기 센서부(120)의 후단에 연장부(130)가 구비된 내면변형률봉(100)과; 상기 내면변형률봉(100)의 상기 연장부의 후단에 상기 내면변형률봉(100)이 내부로 인입되도록 구비되어 상기 내면변형률봉(100)에 지지되며 중앙에 상기 내면변형률봉(100)의 상기 센서부와 전기적으로 연결된 커넥터(210)가 구비된 접속부(200)와; 상기 커넥터(210)와 전기적으로 접속되어 상기 내면변형률봉(100)에서 감지한 상기 터널 내부의 변형거동에 대한 데이터를 처리하고 전원을 제어하는 회로판(310)과, 상기 데이터를 상기 서버부(2)로 전송하는 안테나(320)가 구비된 데이터 처리부(300)를; 포함하여 구성되어 있다.

내면변형률봉(100)은 일정 길이를 가지며 상기 터널의 내부에 관입 설치되도록 단부 영역에 구비된 관입부(110)와, 상기 터널의 변형거동을 감지할 수 있도록 상기 관입부(110)의 후단에 구비된 센서부(120)와, 상기 센서부(120)의 후단에 연장 형성된 연장부(130)로 이루어진다.

이러한 내면변형률봉(100)은 길이가 5000mm, 지름이 25mm 정도로 형성된 봉형태의 부재로서, 그 재질은 듀랄루민으로 이루어지며, 단부는 원추 형상으로 단부로 갈수록 직경이 점진적으로 축소되게 형성되어 있다.

내면변형률봉(100)의 단부가 원추 형상으로 단부로 갈수록 직경이 점진적으로 축소되게 형성됨으로써 터널의 내면에 초기 관입 동작이 용이하게 신속하게 이루어지도록 할 수 있다.

내면변형률봉(100)의 단부 외측면에 일정 간격으로 홈을 형성시키거나 혹은 별도의 스크류부재(101)가 구비되도록 함으로써 내면변형률봉(100)이 연약지반 뿐만 아니라 단단한 지반에도 용이하게 삽입되어 고정될 수 있도록 하는 것이 효과적이다.

이러한 내면변형률봉(100)은 사면에 설치되었을 때 상단 30mm 정도를 제외하고 나머지 부분이 터널의 내면에 관입되며, 상단 30mm 정도는 접속부(200)의 내부에 인입되어 있으므로 내면변형률봉(100)이 사면에 관입시에 접속부(200)의 단부가 사면과 접촉된 형태가 된다.

그리고, 내면변형률봉(100)은 상기 터널의 굴착 방향을 따라 상기 터널의 내면에 상기 터널의 표면에서 내부로 갈수록 상향 경사지게 관입 설치되도록 함으로써 상기 터널의 길이 방향을 따라 미세한 터널의 변위가 발생할 경우에 이를 정확하게 측정할 수 있도록 하는 것이 효과적이다.

접속부(200)는 상면을 구비한 역삼각뿔 형상으로 형성되어 접속부(200)의 내부로 일정 길이 인입된 내면변형률봉(100)의 단부에 지지되도록 하며, 접속부(200)의 상단면에는 육각 형상의 너트(220)가 접속부(200)의 상면과 일체로 구비되어 내면변형률봉(100)을 터널의 내면으로 관입시에 너트(220)가 전동렌치와 맞물린 상태에서 상기 전동렌치가 작동하여 관입이 용이하게 이루어지도록 한다.

따라서, 작업자가 수작업으로 내면변형률봉(100)을 터널의 내면으로 관입시키는 것이 아니라 전동공구를 이용하여 내면변형률봉(100)이 터널의 내면으로 관입되도록 하기 때문에 터널이 단단한 재질로 형성되어 있더라도 신속하고 용이하게 내면변형률봉(100)이 터널의 내면으로 관입되도록 할 수 있다.

그리고, 데이터 처리부(300)는 내면변형률봉(100)이 상기 사면으로 관입 완료된 후에 접속부(200)의 상면에 구비된 커넥터(210)와 데이터 처리부(300)의 회로기판(310) 사이에 구비되는 별도의 케이블(330)에 의하여 전기적으로 상호 접속되며, 상기 데이터 처리부(300)는 상기 터널의 양측 가장자리 바닥면에 배치되도록 한다.

접속부(200)의 상면 중앙에 구비된 커넥터(210)가 데이터 처리부(300)의 회로판(310) 하면에 구비된 커넥터와 케이블(330)에 의하여 상호 전기적으로 연결됨으로써 결과적으로 내면변형률봉(100)의 센서부(110)와 데이터 처리부(300)가 전기적으로 접속되도록 하여 내면변형률봉(100)에서 감지된 사면의 변형거동에 데이터가 데이터 처리부(300)에 수집되도록 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 접속부(200)의 상면 중앙 영역에는 내면변형률봉(100)과 전기적으로 연결된 커넥터(210)가 구비되며, 내면변형률봉(100)을 상기 사면으로 관입시키는 작업시에 커넥터(210)는 별도의 방수캡(미도시)에 의하여 외부와 차폐되도록 구비되는 것이 바람직하다.

커넥터(210)가 별도의 방수캡(미도시)에 의하여 덮여짐으로써 커넥터(210)가 외부와 차폐되도록 하여 내면변형률봉(100)을 사면으로 관입시키는 작업시에 수분이나 이물질이 커넥터(210)에 부착됨을 방지하여 추후 커넥터(210)와 데이터 처리부(300)가 별도의 케이블(330)에 의하여 정확하게 전기적으로 접속될 수 있도록 하는 것이 효과적이다.

그리고, 데이터 처리부(300)는 상기 터널의 굴착 방향을 따라 상기 내면변형률봉(100)과 일정 거리 이격되되, 내면변형률봉(100) 후방의 상기 터널의 양측 가장자리 바닥면에 배치되는 것이 바람직하다.

데이터 처리부(300)가 내면변형률봉(100)이 관입된 위치보다 후방의 터널 양측의 가장자리 바닥면에 배치되도록 함으로써 터널 내면에 변위가 발생시에 터이터 처리부(300)와 연결된 후술할 경보부(400)에서 경보가 발생시에 신속하게 터널의 외부로 대피할 수 있도록 함으로써 안전사고를 더욱 확실하게 방지할 수 있도록 한다.

이러한 데이터 처리부(300)는 커넥터(210)와 전기적으로 접속되어 상기 내면변형률봉(100)에서 감지한 상기 사면의 변형거동에 대한 데이터를 처리하고 전원을 제어하는 회로판(310)과, 상기 데이터를 상기 서버부(2)로 전송하는 안테나(320)로 구성되어 있다.

회로판(310)은 하면 중앙 영역에 별도의 커넥터를 구비하여 접속부(200)의 상면 중앙 영역에 구비된 커넥터와 별도의 케이블(330)에 의하여 상호 접속됨으로써 결과적으로 내면변형률봉(100)과 데이터 처리부(300)가 상호 전기적으로 접속되도록 한다.

안테나(320)는 상술한 바와 같이 사면 변형거동에 대한 데이터를 서버부(2)로 전송할 수 있도록 서버부(2)와 통신이 가능하도록 하는 역할을 하며, 이를 위하여 서버부(2)는 회로판(310)과 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다.

이러한 안테나(320)를 이용하여 본 발명에 따른 터널 선행침하 경보장치는 사물인터넷(loT) 기술이 적용될 수 있도록 하여 사면의 붕괴를 예측할 수 있도록 한다.

여기서, 상기 사물인터넷(Internet of Things)이라 함은 스마트폰, PC를 넘어 자동차, 냉장고, 세탁기, 시계 등 모든 사물이 인터넷에 연결되어 제어가 이루어질 수 있도록 한 기술을 일컫는다.

이 기술을 이용하면 각종 기기에 통신, 센서 기능을 장착해 스스로 데이터를 주고 받고 이를 처리해 자동으로 구동하는 것이 가능해지기 때문에 교통상황, 주변 상황을 실시간으로 확인해 무인 주행이 가능한 자동차의 구현이 가능하고, 집 밖에서도 스마트폰을 이용하여 집 내부에 있는 여러 가전 제품들을 조정할 수 있는 기술의 구현이 가능하게 된다.

본 발명에 따른 터널 선행침하 경보장치의 경우에는 데이터 처리부(300)에서 수집한 데이터를 서버부(2) 측으로 전달하게 되고, 이상 상황이라 판단되면 관리자의 단말기 측으로 이상 상황임을 알릴 수 있도록 하며, 실시간으로 단말기를 이용하여 데이터 처리부(300)에서 수집한 데이터를 확인할 수 있도록 하여 사면 붕괴에 따른 피해를 받지 않고 미리 대피할 수 있도록 하는데 사물인터넷 기술이 사용되는 것이다.

한편, 데이터 처리부(300)의 상단에는 데이터 처리부(300)와 전기적으로 연결된 경보부(400)가 더 설치되는데, 경보부(400)는 사면의 변형이 제1임계값 이상일 때 주기적으로 점멸하는 점멸등(410)과, 상기 사면의 변형이 상기 제1임계값보다 큰 제2임계값 이상일 때 경고음을 발생시키는 부저(420)로 구성될 수 있다.

점멸등(410)은 사면의 변형이 제1임계값 이상일 때 주기적으로 점멸된다. 부연하면 데이터 처리부(300)에는 사면의 변형에 대한 제1임계값이 설정되어 있는데, 내면변형률봉(100)이 측정한 사면의 변형이 제1임계값 이상이 되면 데이터 처리부(300)가 점멸등(410)에 신호를 보내어 주기적으로 점멸되게 하는 것이다.

상기 부저(420)는 사면의 변형이 제1임계값보다 큰 제2임계값 이상일 때 경고음을 발생시킨다. 부연하면 데이터 처리부(300)에는 앞서 기재한 것처럼 사면의 변형에 대한 제1임계값이 미리 설정되어 있고, 더불어 사면의 변형에 대한 제2임계값이 미리 설정되어 있다.

제2임계값은 제1임계값보다 큰 값인데 이것은 사면의 변형이 제1임계값일 때 보다 더 크다는 것을 의미한다. 따라서 사면의 변형이 제2임계값 이상이 되면 데이터 처리부(300)가 부저(420)에 신호를 보내어 강하게 경고음을 울리도록 한다.

이렇게 점멸등(410)과 부저(420) 2단계로 경보를 함으로써 사면 재해에 대한 대피 시간을 확보할 수 있도록 하여 작업자나 관리자가 안전하게 대피할 수 있도록 한다.

그리고, 경보부(400)의 내부 일측에는 경보부(400) 내부의 온도와 습도를 실시간으로 측정하여 경보부(400) 내부의 부품의 손상을 방지할 수 있도록 하는 별도의 온습도계(340)가 설치되는 것이 효과적이다.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 터널 선행침하 경보장치를 이용하여 사면붕괴를 예측하는 과정을 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 터널 선행침하 경보장치를 터널의 내면에 설치하는 과정을 살펴보면 터널 선행침하 경보장치(1)의 내면변형률봉(100)을 터널 내면에 관입시키고자 하는 위치를 파악하게 되는데, 터널의 내면이 암반인 경우에는 내면변형률봉(100)을 관입시키고자 하는 위치에 천공작업이 이루어지도록 한 후에 모래 채움 작업을 선행하게 된다.

상기 위치에 대한 파악이 완료된 후에는, 전동렌치를 사용하여 접속부(200)에 일체로 구비된 너트(220)가 전동렌치와 맞물리도록 한 상태에서 상기 전동렌치를 동작시켜 터널의 내면에 대하여 경사진 방향으로 내면변형률봉(100)이 터널의 내면으로 삽입되도록 한다.

그리고, 내면변형률봉(100)이 터널의 내면으로 관입 완료되면 접속부(200)와 데이터 처리부(300) 및 경보부(400)가 별도의 케이블(330)에 의하여 전기적으로 상호 접속되도록 한 후에 데이터 처리부(300)와 경보부(400)를 내면변형률봉(100) 후방의 터널 가장자리 바닥면에 배치시킴으로써 본 발명에 따른 터널 선행침하 경보장치의 설치가 완료된다.

상술한 과정에 의하여 터널 선행침하 경보장치의 설치가 완료된 상태에서 터널 내면에서 변형거동이 발생하게 되면 사면의 변형거동에 따라 내면변형률봉(100)의 센서부(120)에서 변위를 감지하여 이를 측정하게 된다.

내면변형률봉(100)에 변위가 발생하게 되면 데이터 처리부(200)에서 이를 인지하게 되고 내면변형률봉(100)에서 측정한 터널 내면의 변형이 제1임계값 이상이 되면 데이터 처리부(300)가 점멸등(410)에 신호를 보내어 주기적으로 점멸하게 된다.

터널 내면의 변위가 진행되어 제2임계값 이상이 되면 데이터 처리부(300)가 부저(420)에 신호를 보내어 강하게 경고음을 발생시키도록 함과 동시에 작업자가 소지하고 있는 개인 단말기(3) 측으로도 터널 내면의 변형으로 인한 이상상황을 전송함으로써 터널 붕괴와 같은 재해에 대한 대피시간을 확보한 상태에서 작업자들과 현장 관리자들이 신속하게 대피할 수 있도록 하여 터널 붕괴에 따른 인명피해를 현저하게 줄일 수 있도록 한다.

이상, 본 발명의 터널 선행침하 경보장치를 바람직한 실시예를 통해 설명하였으나 이는 발명의 이해를 돕고자 하는 것일 뿐, 본 발명의 기술적 범위를 이에 한정하고자 하는 것이 아님은 물론이다.

본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않고도 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형이나 개조가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경이나 개조는 청구범위의 해석상 본 발명의 기술적 범위 내에 있음은 말할 나위가 없다.

1 : 터널 선행침하 경보장치 2 : 서버부
100 : 내면변형률봉 101 : 스크류 부재
110 : 관입부 120 : 센서부
130 : 연장부 200 : 접속부
210 : 커넥터 220 : 너트
300 : 데이터 처리부 310 : 회로판
320 : 안테나 330 : 케이블
340 : 온습도계 400 : 경보부
410 : 점멸등 420 : 부저

Claims

터널의 내부에 관입 설치되어 상기 터널 내면의 거동을 감지하는 터널 선행침하 경보장치(1)와, 상기 터널 선행침하 경보장치(1)가 측정한 데이터를 전송받아 저장하고 상기 터널 내면의 변형거동을 분석하여 이상 상황이라 판단시에 관리자의 단말기 측으로 이상 상황임을 전달하는 서버부(2)로 구성되어 상기 터널의 붕괴를 예측하는 터널 선행침하 경보시스템에 구비된 터널 선행침하 경보장치(1)로서,
일정 길이를 가지며 상기 터널의 내부에 관입 설치되도록 단부 영역에 관입부(110)가 구비되고, 상기 터널의 변형거동을 감지할 수 있도록 상기 관입부(110)의 후단에 센서부(120)가 구비되며, 상기 센서부(120)의 후단에 연장부(130)가 구비된 내면변형률봉(100)과;
상기 내면변형률봉(100)의 상기 연장부의 후단에 상기 내면변형률봉(100)이 내부로 인입되도록 구비되어 상기 내면변형률봉(100)에 지지되며 중앙에 상기 내면변형률봉(100)의 상기 센서부와 전기적으로 연결된 커넥터(210)가 구비된 접속부(200)와;
상기 커넥터(210)와 전기적으로 접속되어 상기 내면변형률봉(100)에서 감지한 상기 터널 내부의 변형거동에 대한 데이터를 처리하고 전원을 제어하는 회로판(310)과, 상기 데이터를 상기 서버부(2)로 전송하는 안테나(320)가 구비된 데이터 처리부(300)를; 포함하고,
상기 접속부(200)와 상기 데이터 처리부(300)는 일단이 상기 커넥터(210)에 연결되고 타단이 상기 회로판(310)과 연결되는 별도의 케이블(330)에 의하여 전기적으로 상호 접속되며, 상기 데이터 처리부(300)는 상기 터널의 양측 가장자리 바닥면에 배치되며, 상기 데이터 처리부(300)는 상기 터널의 굴착 방향을 따라 상기 내면변형률봉(100)과 일정 거리 이격되되, 상기 내면변형률봉(100) 후방의 상기 터널의 양측 가장자리 바닥면에 배치된 것을 특징으로 하는 터널 선행침하 경보장치.
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제1항에 있어서,
상기 내면변형률봉(100)은 상기 터널의 굴착 방향을 따라 상기 터널의 내면에 상기 터널의 표면에서 내부로 갈수록 상향 경사지게 관입 설치된 것을 특징으로 하는 터널 선행침하 경보장치.
제1항에 있어서,
상기 데이터 처리부(300)의 상단에는 상기 데이터 처리부(300)와 전기적으로 연결된 경보부(400)가 더 설치된 것을 특징으로 하는 터널 선행침하 경보장치.
제5항에 있어서,
상기 경보부(400)는 사면의 변형이 제1임계값 이상일 때 주기적으로 점멸하는 점멸등(410)과, 상기 사면의 변형이 상기 제1임계값보다 큰 제2임계값 이상일 때 경고음을 발생시키는 부저(420)로 구성된 것을 특징으로 하는 터널 선행침하 경보장치.
제6항에 있어서,
상기 경보부(400)의 내부 일측에는 상기 경보부(400) 내부의 온도와 습도를 실시간으로 측정하여 상기 경보부(400) 내부의 부품의 손상을 방지할 수 있도록 하는 별도의 온습도계(340)가 설치된 것을 특징으로 하는 터널 선행침하 경보장치.
제1항에 있어서,
상기 내면변형률봉(100)의 단부는 하측으로 갈수록 지름이 작아지는 원추형으로 형성되되, 상기 내면변형률봉(100)의 외면에는 스크류부재(101)가 구비된 것을 특징으로 하는 터널 선행침하 경보장치.
제1항에 있어서,
상기 접속부(200)의 상단면에는 육각 형상의 너트(220)가 상기 접속부(200)의 상단면과 일체로 구비되어 상기 내면변형률봉(100)을 상기 터널의 내면으로 관입시에 상기 너트(220)가 전동렌치와 맞물리어 관입이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 터널 선행침하 경보장치.
제9항에 있어서,
상기 내면변형률봉(100)을 상기 터널의 내부로 관입시에 상기 커넥터(210)는 별도의 방수캡(미도시)에 의하여 외부와 차폐되도록 구비된 것을 특징으로 하는 터널 선행침하 경보장치.