KR102178291B1 - optical fiber sensor for safety diagnosis of facility - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시설물 안전진단을 위한 광섬유 센서에 관한 것으로서, 단위 하우징 내에 회전가능하게 연장된 회전축에 경사지게 결합된 원판과, 회전축에 일단이 결합된 무게추와, 원판의 회전에 간섭되어 굽힘의 변화가 가능하게 설치된 캔틸레버와, 캔틸레버의 굽힘 변형에 대응되게 신축 변형이 발생되게 결합된 제1광섬유격자를 갖는 단위 검출 유니트와, 제1광섬유격자에 광을 출사하고 반사되어 수신된 광으로부터 단위 하우징이 장착된 시설물에 인가되는 진동과 시설물의 기울기 중 적어도 하나 이상을 포함한 안전진단 정보를 산출하는 진단처리유니트를 구비한다. 이러한 시설물 안전진단을 위한 광섬유 센서에 의하면, 시설물에 인가되는 진동 또는 기울기 변화 정보에 대한 검출 감도를 높일 수 있는 장점을 제공한다. The present invention relates to an optical fiber sensor for facility safety diagnosis, wherein a disk obliquely coupled to a rotating shaft rotatably extended in a unit housing, a weight having one end coupled to the rotating shaft, and a change in bending due to interference with the rotation of the disk A unit detection unit having a cantilever installed as possible, and a first optical fiber grating coupled to cause expansion and contraction corresponding to the bending deformation of the cantilever, and a unit housing from the light that is reflected and reflected by the first optical fiber grating And a diagnostic processing unit that calculates safety diagnosis information including at least one or more of vibration applied to the installed facility and slope of the facility. According to such an optical fiber sensor for safety diagnosis of a facility, it is possible to increase the detection sensitivity of vibration or tilt change information applied to a facility.

Description

시설물 안전진단을 위한 광섬유 센서{optical fiber sensor for safety diagnosis of facility}Optical fiber sensor for safety diagnosis of facility

본 발명은 시설물 안전진단을 위한 광섬유 센서에 관한 것으로서, 상세하게는 시설물의 구조적 안전과 관련된 정보를 측정하여 제공할 수 있도록 된 시설물 안전진단을 위한 광섬유 센서에 관한 것이다.The present invention relates to an optical fiber sensor for facility safety diagnosis, and more particularly, to an optical fiber sensor for facility safety diagnosis capable of measuring and providing information related to structural safety of a facility.

시설물 예를 들면 건축에 의해 형성된 대형 건물은 설계로부터 준공에 이르기까지 철저한 감리와 준공 후의 정기적인 안전진단을 통해 지속적인 안전성을 검증받는 것이 일반적이다.Facilities, for example, large buildings formed by architecture are generally inspected for continuous safety through thorough supervision from design to completion and regular safety checks after completion.

이러한 시설물은 사용 중 내부와 외부의 다양한 원인에 의해 순식간에 붕괴되어 대형 참사를 일으킬 수 있는 위험성을 항상 내재하고 있다. 따라서, 시설물의 붕괴와 대형 참사 등을 막기 위해서는 변위, 장애, 이상 등이 발견되는 즉시 보수하거나 만약의 사고를 대비하여 인명 대피, 사용 중지 등의 조치를 신속하게 취할 수 있는 감시 및 경보 체계를 항상 갖출 필요가 있다.These facilities are always in danger of causing a major catastrophe due to rapid collapse due to various internal and external causes during use. Therefore, in order to prevent the collapse of facilities and major catastrophes, there is always a monitoring and alarm system that can promptly take measures such as evacuation or suspension of use, etc., as soon as displacement, failure, or abnormality is discovered. It needs to be equipped.

이러한 시설물의 일반적인 안전진단 방식으로서, 가장 기초적인 외관검사 외에도 방사선 투과, 초음파 탐상 등의 비파괴검사가 있으며, 이러한 비파괴검사를 통하여 구조물의 안전성 여부를 정밀하게 진단할 수 있다. 그런데, 비파괴검사는 시설물의 시공과정, 시공 후 정기적 또는 비정기적으로 안전진단을 위해 꼭 필요하지만 상시적 감시수단으로는 적합하지 않다. 또한, 비파괴검사는 시설물 특성에 따라 매우 다양하게 실시되어야 하며 각 분야의 전문가들에 의해 이루어져야 하고 검사를 위한 준비와 진단에 많은 시일이 소요되는 문제가 있다.As a general safety diagnosis method for such facilities, in addition to the most basic visual inspection, there are non-destructive tests such as radiation transmission and ultrasonic flaw detection, and the safety of the structure can be accurately diagnosed through these non-destructive tests. However, the non-destructive inspection is essential for the safety diagnosis during the construction process of the facility and regularly or irregularly after construction, but is not suitable as a regular monitoring means. In addition, non-destructive testing must be performed in a wide variety according to the characteristics of facilities, and must be performed by experts in each field, and there is a problem that it takes a lot of time to prepare and diagnose for the test.

이러한 문제점에 대한 대안으로서, 시설물의 안전을 상시 감시할 수 있는 방식의 광섬유를 이용한 건축 구조물의 내부균열 감지센서가 대한민국 공개특허번호 제10-2000-0065831호에 개시되어 있다. 그런데, 상기 감지센서는 콘크리트의 내부에 광섬유를 함께 매립하는 방식으로 광섬유가 균열에 의해 절단되면 재사용하거나 복구할 수 없어 한시적으로 사용이 제한되는 단점이 있다. 또한, 기존에 이미 지어진 시설물에는 추가로 적용하기 어려운 문제가 있다.As an alternative to this problem, a sensor for detecting internal cracks of a building structure using an optical fiber capable of monitoring the safety of facilities at all times is disclosed in Korean Patent Application Publication No. 10-2000-0065831. However, the detection sensor is a method of embedding the optical fiber inside the concrete, and if the optical fiber is cut by a crack, it cannot be reused or recovered, and thus its use is limited temporarily. In addition, there is a problem that is difficult to additionally apply to existing facilities already built.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 시설물에 장착이 용이하면서도 시설물에 인가되는 진동 및 기울기 변화에 대한 측정 감도를 높이면서 상시 감시가 가능한 시설물 안전진단을 위한 광섬유 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been invented to improve the above problems, and provides an optical fiber sensor for facility safety diagnosis that is easy to install on a facility, while increasing measurement sensitivity for changes in vibration and inclination applied to the facility, and capable of constantly monitoring. There is a purpose.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 시설물 안전진단을 위한 광섬유 센서는 단위 하우징 내에 회전가능하게 연장된 회전축에 대해 직각을 벗어난 각도로 경사지게 결합된 원판과, 상기 회전축을 회전중심으로 회전가능하게 상기 회전축에 일단이 결합된 무게추와, 상기 단위 하우징에 지지되게 설치된 서포터에 일측이 지지되고 타측은 상기 원판의 회전에 간섭되어 굽힘의 변화가 가능하게 설치된 캔틸레버와, 상기 캔틸레버의 굽힘 변형에 대응되게 신축 변형이 발생되게 상기 캔틸레버의 일측면에 길이방향을 따라 결합된 제1광섬유격자를 갖는 단위 검출 유니트와; 상기 단위 검출유니트의 상기 제1광섬유격자에 광을 출사하고, 상기 제1광섬유격자에서 반사되어 수신된 광으로부터 상기 단위 하우징이 장착된 시설물에 인가되는 진동과 시설물의 기울기 중 적어도 하나 이상을 포함한 안전진단 정보를 산출하는 진단처리유니트;를 구비한다.In order to achieve the above object, the optical fiber sensor for safety diagnosis of a facility according to the present invention includes a disk that is obliquely coupled at an angle out of a right angle with respect to a rotation axis rotatably extended in a unit housing, and the rotation axis is rotatable around a rotation center. One side is supported by a weight having one end coupled to the rotation shaft, and a supporter installed to be supported on the unit housing, and the other side interferes with the rotation of the disk to allow a change in bending, and a cantilever corresponding to the bending deformation of the cantilever A unit detection unit having a first optical fiber lattice coupled to one side of the cantilever along a longitudinal direction such that elastic deformation occurs; Safety including at least one of a vibration applied to a facility equipped with the unit housing from the light that is emitted to the first optical fiber grating of the unit detection unit and received by being reflected from the first fiber grating and the tilt of the facility And a diagnostic processing unit for calculating diagnostic information.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 진단처리유니트는 광원과; 상기 광원에서 출사된 광을 수신받아 제1출력단을 통해 상기 제1광섬유격자로 이어지는 광전송선으로 전송하고, 상기 제1광섬유격자로부터 반사되어 상기 광전송선으로부터 수신된 광을 제2출력단을 통해 출력하는 광써큘레이터와; 상기 광써큘레이터의 상기 제2출력단을 통해 출력되는 광을 검출하는 광검출부와; 상기 광검출부에서 검출된 광으로부터 상기 안전진단 정보를 산출하는 진단처리부;를 구비한다.According to an aspect of the present invention, the diagnostic processing unit includes a light source; Receives the light emitted from the light source and transmits it to an optical transmission line leading to the first optical fiber grid through a first output terminal, and outputs light reflected from the first optical fiber grid and received from the optical transmission line through a second output terminal. An optical circulator; A light detection unit for detecting light output through the second output terminal of the optical circulator; And a diagnostic processing unit that calculates the safety diagnosis information from the light detected by the light detection unit.

바람직하게는 상기 캔틸레버의 타측면에 결합되되 상기 제1광섬유격자와 직렬접속된 제2광섬유 격자;를 더 구비하고, 상기 제1광섬유격자와 상기 제2광섬유격자는 격자 간격이 상호 다르게 형성된다.Preferably, a second optical fiber grating coupled to the other side of the cantilever and connected in series with the first optical fiber grating; further comprising, the first optical fiber grating and the second optical fiber grating have different grating spacings from each other.

또한, 상기 단위 검출유니트는 상기 무게추와 상기 단위 하우징 사이에 상기 회전축의 연장방향과 직교하는 방향을 따라 연장되게 결합된 스프링;을 더 구비한다.In addition, the unit detection unit further includes a spring coupled between the weight and the unit housing so as to extend along a direction orthogonal to an extension direction of the rotation shaft.

또한, 상기 캔틸레버는 상기 단위 하우징에 대해 설정된 평형상태에서 상기 회전축이 설정된 측정범위 내에서 정방향으로 회전시와 역방향으로 회전시에도 상기 원판과의 간섭이 유지될 수 있게 평형상태에도 상기 캔틸레버가 상기 원판에 대해 구부림 간섭이 유지되도록 설치된다.In addition, the cantilever is in an equilibrium state so that interference with the disc can be maintained even when the rotation shaft rotates in a forward direction and in a reverse direction within a set measurement range in an equilibrium state set for the unit housing. It is installed so that the interference against bending is maintained.

더욱 바람직하게는 상기 단위 검출 유니트는 3개가 상호 직교하는 3개의 방향에 대한 움직임을 검출할 수 있도록 상기 회전축의 방향이 각각 상호 직교되게 상기 단위 하우징이 메인 하우징에 수용되게 장착되어 있고, 상기 진단 처리유니트는 상기 단위 검출유니트 각각의 상기 제1광섬유격자에서 반사되어 수신된 광으로부터 상기 메인 하우징이 장착된 시설물에 인가되는 진동과 시설물의 기울기 중 적어도 하나 이상을 포함하는 안전진단 정보를 3개의 방향에 대해 산출하도록 구축된다.More preferably, the unit detection unit is mounted so that the direction of the rotation shaft is mutually orthogonal to each other so that the unit housing is accommodated in the main housing so that the three unit detection units can detect movement in three directions that are mutually orthogonal, and the diagnostic processing The unit transmits safety diagnosis information including at least one of a vibration applied to a facility equipped with the main housing and a tilt of the facility from the light reflected and received from the first optical fiber grating of each of the unit detection units in three directions. Is built to yield about.

본 발명에 따른 시설물 안전진단을 위한 광섬유 센서에 의하면, 시설물에 인가되는 진동 또는 기울기 변화 정보에 대한 검출 감도를 높일 수 있는 장점을 제공한다. According to the optical fiber sensor for safety diagnosis of a facility according to the present invention, it is possible to increase the detection sensitivity of vibration or tilt change information applied to a facility.

도 1은 본 발명에 따른 시설물 안전진단을 위한 광섬유 센서를 나타내 보인 사시도이고,
도 2는 도 1의 시설물 안전진단을 위한 광섬유 센서의 제어계통을 나타내 보인 도면이고,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시설물 안전진단을 위한 광섬유 센서를 나타내 보인 도면이고,
도 4는 도 3의 시설물 안전진단을 위한 광섬유 센서의 제1실시예에 따른 제어계통을 나타내 보인 도면이고,
도 5는 도 3의 시설물 안전진단을 위한 광섬유 센서의 제2실시예에 따른 제어계통을 나타내 보인 도면이다.
1 is a perspective view showing an optical fiber sensor for safety diagnosis of a facility according to the present invention,
2 is a view showing the control system of the optical fiber sensor for safety diagnosis of the facility of FIG. 1,
3 is a view showing an optical fiber sensor for safety diagnosis of a facility according to another embodiment of the present invention,
4 is a view showing a control system according to the first embodiment of the optical fiber sensor for safety diagnosis of the facility of FIG. 3,
5 is a view showing a control system according to a second embodiment of the optical fiber sensor for safety diagnosis of a facility of FIG. 3.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시설물 안전진단을 위한 광섬유 센서를 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, an optical fiber sensor for safety diagnosis of a facility according to a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 시설물 안전진단을 위한 광섬유 센서를 나타내 보인 사시도이고, 도 2는 도 1의 시설물 안전진단을 위한 광섬유 센서의 제어계통을 나타내 보인 도면이다.1 is a perspective view showing an optical fiber sensor for facility safety diagnosis according to the present invention, and FIG. 2 is a view showing a control system of the fiber optic sensor for facility safety diagnosis of FIG. 1.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 시설물 안전진단을 위한 광섬유 센서(100)는 단위검출유니트(110)와 진단처리유니트(200)를 구비한다.Referring to FIGS. 1 and 2, an optical fiber sensor 100 for safety diagnosis of a facility according to the present invention includes a unit detection unit 110 and a diagnosis processing unit 200.

단위검출유니트(110)는 하나의 방향에 대한 시설물의 기울기와 인가된 진동중 적어도 하나 이상을 검출할 수 있도록 되어 있다.The unit detection unit 110 is configured to detect at least one or more of an inclination of a facility in one direction and an applied vibration.

단위검출유니트(110)는 단위 하우징(120), 회전축(131), 원판(133), 무게추(135), 스프링(139), 캔틸레버(141), 제1 및 제2광섬유격자(151)(152)를 구비한다.The unit detection unit 110 includes a unit housing 120, a rotation shaft 131, a disk 133, a weight 135, a spring 139, a cantilever 141, the first and second optical fiber grids 151, ( 152).

단위 하우징(120)은 내부에 수용공간(122)을 갖는 사각 함체 형태로 형성되어 있고, 설치대상 시설물에 직접 부착되거나 후술되는 메인하우징(도 3참조; 101) 내에 장착되어 시설물에 고정되게 설치될 수 있다.The unit housing 120 is formed in the shape of a rectangular enclosure having an accommodation space 122 therein, and is either directly attached to a facility to be installed or mounted in a main housing (see FIG. 3; 101) to be described later to be fixedly installed on the facility. I can.

회전축(131)은 단위 하우징(120)의 수용공간(122) 내에 일방향을 따라 베어링(131a)에 지지되어 회전가능하게 연장되어 있다. The rotation shaft 131 is supported by the bearing 131a in one direction in the accommodation space 122 of the unit housing 120 and extends rotatably.

원판(133)은 회전축(131)이 중앙을 관통하게 회전축(131)에 일체로 결합되어 있다. 원판(133)은 회전축(131)을 중심으로 회전축(131)에 대한 연장방향이 직각을 벗어난 각도로 경사지게 결합되어 있다. 도 2에서 원판(133)의 전면(133a)이 회전축(131)에 대해 측면에서 보이지 않는 위치에서 원판(133)의 전면(133a)과 회전축(131)과의 사이각(a)은 110 내지 150도가 되게 적용하는 것이 바람직하다.The disk 133 is integrally coupled to the rotation shaft 131 so that the rotation shaft 131 passes through the center. The disk 133 is coupled to be inclined with respect to the rotation shaft 131 with respect to the rotation shaft 131 at an angle out of a right angle. In FIG. 2, an angle (a) between the front surface 133a of the disk 133 and the rotation shaft 131 at a position where the front surface 133a of the disk 133 is not visible from the side with respect to the rotation shaft 131 is 110 to 150 It is desirable to apply it to the degree.

무게추(135)는 회전축(131)을 회전중심으로 회전가능하게 회전축(131)에 일단이 결합되어 있다. 무게추(135)는 회전축(131)의 일단으로부터 회전축(131)의 연장방향에 대해 직교하는 하방으로 연장된 연결바(136)의 종단에 결합되어 있다.One end of the weight 135 is coupled to the rotation shaft 131 so that the rotation shaft 131 is rotatable about a rotation center. The weight 135 is coupled to the end of the connection bar 136 extending downwardly orthogonal to the extending direction of the rotation shaft 131 from one end of the rotation shaft 131.

참조부호 138은 무게추(135)의 회동 범위를 제한하기 위해 평형상태에서 무게추(135)를 기준으로 좌우측에 각각 이격되게 배치되어 단위 하우징(120)에 지지되게 설치되어 있다. 여기서, 평형상태는 중력 이외의 외력이 인가되지 않았을 때의 상태를 말한다. Reference numeral 138 is disposed to be spaced apart from each other on the left and right sides of the weight 135 in an equilibrium state to limit the rotation range of the weight 135 and is installed to be supported by the unit housing 120. Here, the equilibrium state refers to a state when no external force other than gravity is applied.

스프링(139)는 무게추(135)와 단위 하우징(120) 사이에 회전축(131)의 연장방향과 직교하는 방향을 따라 연장되게 결합되어 무게추(135)에 복원력을 인가한다. 도시된 예와 다르게 회전축(131)이 수직상으로 연장되게 단위 하우징(120)이 배치되는 경우 스프링(139)은 무게추(135)를 매달리게 하는 기능도 한다.The spring 139 is coupled to extend in a direction orthogonal to the extension direction of the rotation shaft 131 between the weight 135 and the unit housing 120 to apply a restoring force to the weight 135. Unlike the illustrated example, when the unit housing 120 is disposed such that the rotation shaft 131 extends vertically, the spring 139 also functions to hang the weight 135.

캔틸레버(141)는 단위 하우징(120)에 지지되게 설치된 서포터(145)에 일측이 지지되고 하방으로 연장된 타측은 원판(133)의 회전시에도 간섭이 유지되면서 굽힘의 변화가 가능하게 설치되어 있다. 캔틸레버(141)는 휨이 가능하고 복원력을 갖는 얇은 금속판을 적용하면 된다. 또한, 캔틸레버(141)는 단위 하우징(120)에 대해 설정된 평형상태에서 회전축(131)이 정방향 예를 들면 도 1에서 시계방향으로 회전시와 평형상태에서 역방향 즉, 반시계방향으로 회전시에도 원판(133)과 간섭이 유지될 수 있게 평형상태에서도 캔틸레버(151)가 구부림 간섭이 유지되도록 설치된다. 일 예로서, 캔틸레버(151)의 원판(133)과 접촉되는 타단에 대해 적용하고자 하는 굽힘 전체 변위에 대해 1/2정도의 굽힘 변위가 평형상태의 원판(133)과 접촉 변위가 되게 구축될 수 있다.One side of the cantilever 141 is supported by a supporter 145 installed to be supported on the unit housing 120, and the other side extending downward is installed to allow a change in bending while maintaining interference even when the disk 133 rotates. . The cantilever 141 may be formed of a thin metal plate capable of bending and having a restoring force. In addition, the cantilever 141 is a disc even when the rotation shaft 131 rotates in a forward direction, for example, clockwise in FIG. The cantilever 151 is installed to maintain the bending interference even in the equilibrium state so that interference with 133 can be maintained. As an example, a bending displacement of about 1/2 of the total bending displacement to be applied to the other end of the cantilever 151 in contact with the disk 133 may be constructed such that it is in contact with the disk 133 in an equilibrium state. have.

제1광섬유격자(151)는 캔틸레버(141)의 굽힘 변형에 대응되게 신축변형이 발생되게 캔틸레버(151)의 원판(133)과 접촉이 유지되면서 원판(133)의 회전에 의해 굽힘 정도가 가변되는 일측면에 길이방향을 따라 결합되어 있다.The first optical fiber grid 151 maintains contact with the disk 133 of the cantilever 151 so that expansion and contraction deformation occurs corresponding to the bending deformation of the cantilever 141, and the degree of bending is changed by the rotation of the disk 133. It is joined along the longitudinal direction on one side.

제2광섬유격자(152)는 캔틸레버(141)의 일측면인 맞은 편 즉, 타측면에 결합되되 제1광섬유격자(151)와 직렬상으로 접속되어 있다. 이 경우 제1광섬유격자(151)와 제2광섬유격자(152)의 신축은 캔틸레버(141)의 굽힘 변형에 대해 상호 반대로 작동된다.The second optical fiber grid 152 is coupled to the opposite side, that is, the other side of the cantilever 141, and is connected to the first optical fiber grid 151 in series. In this case, the expansion and contraction of the first optical fiber grating 151 and the second optical fiber grating 152 are mutually opposite to the bending deformation of the cantilever 141.

여기서 제1광섬유격자(151)와 제2광섬유격자(152)는 외력이 인가되지 않은 상태에서 중심파장이 상호 다르게 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 제1광섬유격자(151)의 격자 간격과 제2광섬유 격자(152)의 격자간격이 상호 다르게 형성된다. 도시된 도면에서는 제1 및 제2광섬유격자(151)(152)를 광전송선(153)인 광섬유와 구별되게 도식적으로 인식되도록 캔틸레버(141)에 광전송선(153)이 이격되게 표기되어 있고, 제1 및 제2광섬유격자(151)(152) 형성부분은 캔틸레버(141)의 굽힘에 의해 연동되어 변형되도록 밀착 접착처리된다.Here, it is preferable that the first optical fiber grid 151 and the second optical fiber grid 152 have different central wavelengths in a state in which no external force is applied. That is, the grid spacing of the first optical fiber grid 151 and the grid spacing of the second optical fiber grid 152 are formed differently from each other. In the illustrated drawing, the optical transmission lines 153 are marked on the cantilever 141 so that the first and second optical fiber gratings 151 and 152 are schematically recognized to be distinguished from the optical fiber, which is the optical transmission line 153. The portions where the first and second optical fiber grids 151 and 152 are formed are closely adhered so as to be interlocked and deformed by bending of the cantilever 141.

진단처리유니트(200)는 단위 검출유니트(110)의 제1 및 제2 광섬유격자(151)(152)에 광을 출사하고, 제1 및 제2 광섬유격자(151)(152)에서 반사되어 수신된 광으로부터 단위 하우징(120)이 장착된 시설물에 인가되는 진동 또는 시설물의 기울기 중 적어도 하나 이상을 포함하는 안전진단 정보를 산출한다.The diagnostic processing unit 200 emits light to the first and second optical fiber gratings 151 and 152 of the unit detection unit 110, and is reflected and received from the first and second optical fiber gratings 151 and 152. Safety diagnosis information including at least one or more of vibration applied to the facility in which the unit housing 120 is mounted or the inclination of the facility is calculated from the generated light.

진단처리유니트(200)는 광원(210), 광써큘레이터(220), 광검출부(230), 진단처리부(240) 및 통신부(250)를 구비한다.The diagnosis processing unit 200 includes a light source 210, a light circulator 220, a light detection unit 230, a diagnosis processing unit 240, and a communication unit 250.

광원(210)은 넓은 파장범위의 광을 출사하는 광대역 광원을 적용한다.The light source 210 applies a broadband light source that emits light in a wide wavelength range.

광써큘레이터(120)는 광원(210)에서 출사된 광을 입력단(221)을 통해 수신받아 제1출력단(222)을 통해 제1광섬유격자(151)로부터 제2광섬유격자(152)로 이어지는 광전송선(153)으로 전송하고, 제1광섬유격자(151) 및 제2광섬유격자(152)로부터 반사되어 수신된 광을 제2출력단(223)을 통해 출력한다.The optical circulator 120 receives light emitted from the light source 210 through the input terminal 221 and transmits light from the first optical fiber grating 151 to the second optical fiber grating 152 through the first output terminal 222 The light is transmitted to the line 153 and reflected from the first and second optical fiber grids 151 and 152, and the received light is output through the second output terminal 223.

광검출부(230)는 광써큘레이터(220)의 제2출력단(223)을 통해 출력되는 광을 검출하여 진단처리부(240)에 제공한다.The photodetector 230 detects light output through the second output terminal 223 of the optical circulator 220 and provides it to the diagnosis processing unit 240.

진단처리부(240)는 광검출부(230)에서 검출된 광으로부터 제1광섬유격자(151)와 제2광섬유격자(152)의 격자 간격변화에 의한 중심파장의 이동을 검출하고, 이로부터 단위 하우징(120) 설치된 시설물의 안전진단정보에 해당하는 기울기 또는 진동정보를 산출한다. The diagnostic processing unit 240 detects movement of the center wavelength due to the change in the grating spacing of the first optical fiber grating 151 and the second optical fiber grating 152 from the light detected by the light detection unit 230, from which the unit housing ( 120) Calculate slope or vibration information corresponding to safety diagnosis information of installed facilities.

통신부(250)는 진단처리부(240)에 제어되어 진단처리부(240)에서 산출된 안전진단정보를 통신망(260)을 통해 설정된 안전관리서버(270)의 통신주소로 전송한다.The communication unit 250 is controlled by the diagnosis processing unit 240 and transmits the safety diagnosis information calculated by the diagnosis processing unit 240 to the communication address of the safety management server 270 set through the communication network 260.

통신부(250)는 무선으로 송출하는 무선통신부가 적용될 수 있고, 통신망(260)은 유무선 인터넷이 적용될 수 있다.The communication unit 250 may be applied with a wireless communication unit that transmits wirelessly, and the communication network 260 may be applied with wired or wireless Internet.

한편, 시설물이 기울어져 원판(133)이 도 1의 상태에서 시계반대방향으로 회전되면 제1광섬유격자(151)는 캔틸레버(141)의 굽힘이 더욱 증가되는 일측면에서 격자 간격이 더 좁혀지면서 반사파장은 제1기준중심파장(λ1)으로부터 파장이 짧아지는 방향으로 중심파장이 이동한다. 이와는 다르게 제2광섬유격자(152)는 캔틸레버(141)의 이완되는 타측면에서 격자 간격이 더 넓어지면서 반사파장은 제2기준중심파장(λ2)으로부터 파장이 길어지는 방향으로 중심파장이 이동한다.On the other hand, when the facility is inclined and the disk 133 is rotated counterclockwise in the state of FIG. 1, the first optical fiber grating 151 is reflected as the grating gap is further narrowed on one side where the bending of the cantilever 141 is further increased. The field shifts from the first reference center wavelength (λ1) to the direction in which the wavelength becomes shorter. In contrast, in the second optical fiber grating 152, as the grating gap is wider on the other side of the cantilever 141 to be relaxed, the reflected wavelength moves from the second reference center wavelength λ2 in a direction in which the wavelength increases.

여기서, 제1기준중심파장(λ1)은 평형상태를 기준으로 캔틸레버(141)의 굽힘에 대해 제1광섬유격자(151)로부터 반사되는 파장이고, 제2기준중심파장(λ2)은 평행상태를 기준으로 캔틸레버(141)의 굽힘에 대해 제2광섬유격자(152)로부터 반사되는 파장이다.Here, the first reference center wavelength λ1 is a wavelength reflected from the first optical fiber grating 151 with respect to the bending of the cantilever 141 based on the equilibrium state, and the second reference center wavelength λ2 is based on the parallel state. This is a wavelength reflected from the second optical fiber grid 152 with respect to the bending of the cantilever 141.

따라서, 진단처리부(240)는 이러한 중심파장의 이동량을 확인하고, 이로부터 회전축(141)의 회전방향 및 회전량을 산출하고, 산출된 회전방향 및 회전량으로부터 기울기 정보 및 진동 정보를 산출할 수 있다. 여기서, 중심파장의 이동에 대응한 회전량은 미리 진단처리부(240)에 기록되어 있다.Therefore, the diagnostic processing unit 240 can check the movement amount of the center wavelength, calculate the rotation direction and rotation amount of the rotation shaft 141 from this, and calculate the tilt information and vibration information from the calculated rotation direction and rotation amount. have. Here, the amount of rotation corresponding to the movement of the center wavelength is previously recorded in the diagnosis processing unit 240.

마찬가지로, 시설물이 기울어져 원판(133)이 도 1의 상태에서 시계방향으로 회전되면, 제1광섬유격자(151)는 캔틸레버(141)의 굽힘이 감소되는 일측면에서 격자 간격이 더욱 넓어지면서 반사파장은 제1기준중심파장(λ1)으로부터 파장이 길어지는 방향으로 중심파장이 이동하고, 제2광섬유격자(152)는 캔틸레버(141)의 이완되는 타측면에서 격자 간격이 더욱 좁아지면서 반사파장은 제2기준중심파장(λ2)으로부터 파장이 짧아지는 방향으로 중심파장이 이동한다.Likewise, when the facility is inclined and the disk 133 is rotated clockwise in the state of FIG. 1, the first optical fiber grid 151 has a wider grid spacing on one side where the bending of the cantilever 141 is reduced, and the reflected wavelength is The center wavelength shifts from the first reference center wavelength (λ1) to the direction in which the wavelength increases, and the second optical fiber grid 152 is further narrowed on the other side of the cantilever 141 to be relaxed, and the reflected wavelength becomes the second reference. The center wavelength moves from the center wavelength (λ2) to the direction in which the wavelength becomes shorter.

이러한 제1광섬유격자(161)와 제2광섬유격자(162)의 중심파장 이동정보를 이용하면 진단처리부(240)는 앞서 설명된 기울기 및 진동정보를 산출할 수 있다.When the center wavelength movement information of the first and second optical fiber grids 161 and 162 is used, the diagnosis processing unit 240 may calculate the previously described inclination and vibration information.

또한, 회전축(131)이 회전되지 않고 단순히 온도만 변화된 경우에는 제1 및 제2 광섬유격자(151)(152)에서 반사되는 광이 기준중심파장(λ1)(λ2)에서 동일한 파장변동량만큼 같은 방향 즉, 파장이 증가하는 방향 또는 파장이 감소하는 방향으로 이동하기 때문에 온도 변화에 의한 파장 이동인지를 판단할 수 있어 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.In addition, when the rotation shaft 131 is not rotated and only the temperature is changed, the light reflected from the first and second optical fiber gratings 151 and 152 is in the same direction by the same amount of wavelength fluctuation at the reference center wavelength (λ1) (λ2). That is, since the wavelength moves in the direction in which the wavelength increases or the wavelength decreases, it is possible to determine whether the wavelength is shifted due to a temperature change, thereby improving measurement accuracy.

한편, 도시된 예와 다르게 온도변화가 적은 환경에서 안전진단 정보를 산출하도록 구축되는 경우 하나의 제1광섬유격자(151)만을 설치하여도 앞서 설명된 파장 이동정보를 이용하여 회전축(131)이 회전되었지를 파악하여 안전진단 정보를 산출하도록 구축될 수 있음은 물론이다.On the other hand, unlike the illustrated example, if it is constructed to calculate safety diagnosis information in an environment with little temperature change, even if only one first optical fiber grid 151 is installed, the rotation shaft 131 rotates using the wavelength movement information described above. It goes without saying that it can be constructed to calculate safety diagnosis information by grasping whether it has been done.

또한, 시설물에 대해 상호 직교하는 3방향에 대해 기울기와 진동인가 정보를 검출하도록 구축하고자 하는 경우 도 3에 도시된 바와 같이 3개의 단위 검출 유니트(110)를 메인 하우징(101) 내에 수용되어 고정되게 배치하면 된다. 이 경우 상호 직교하는 3개의 방향에 대한 움직임을 검출할 수 있도록 회전축(131)의 방향이 각각 상호 직교되게 단위 하우징(120)이 메인 하우징(101)에 수용되게 장착되면 된다. In addition, when constructing to detect tilt and vibration application information in three directions that are mutually orthogonal to the facility, three unit detection units 110 are accommodated and fixed in the main housing 101 as shown in FIG. Just place it. In this case, the unit housing 120 may be mounted to be accommodated in the main housing 101 such that the directions of the rotation shaft 131 are mutually orthogonal to detect movement in three directions that are mutually orthogonal.

이 경우 도 4에 도시된 바와 같이 각 단위 검출유니트(110)에 대응되게 광원(210), 광서큘레이터(220) 및 광검출부(230)를 적용하여 진단처리부(240)에 제공하도록 구출할 수 있다. 여기서, 단위 검출유니트(110)에 적용되는 제1 및 제2광섬유격자에 대해서는 상호 구별되게 영문자 첨자를 a 부터 c까지 부여하여 기재하였다. 또한, 제1 및 제2광섬유격자(151a 내지 152c)는 모두 상호 격자 간격이 다르게 적용될 수 있다.In this case, as shown in FIG. 4, the light source 210, the light circulator 220, and the light detection unit 230 may be applied to correspond to each unit detection unit 110 to be provided to the diagnostic processing unit 240. have. Here, for the first and second optical fiber grids applied to the unit detection unit 110, alphabetic subscripts a to c are assigned to be distinguished from each other. In addition, the first and second optical fiber grids 151a to 152c may all have different grid spacings.

이와는 다르게, 도 5에 도시된 바와 같이 각 단위 검출유니트(110)에 적용되는 광섬유격자를 직렬상으로 상호 접속시키고, 하나의 광원(210), 하나의 광서큘레이터(220) 및 하나의 광검출부(230)를 적용하여 진단처리부(240)에 제공하도록 구출할 수 있다. 여기서, 참조부호 150a는 3개의 단위 검출유니트(110) 중 첫 번째 단위 검출유니트(110)에 적용되는 광섬유격자군이고, 150b는 3개의 단위 검출유니트(110) 중 첫 번째 단위 검출유니트에 직렬접속된 두 번째 단위 검출 유니트(110)에 적용되는 광섬유격자군이고, 150c는 3개의 단위 검출유니트(110) 중 두 번째 단위 검출유니트에 직렬 접속된 세번째 단위 검출유니트(110)에 적용되는 광섬유격자군이다. Unlike this, as shown in FIG. 5, the optical fiber grids applied to each unit detection unit 110 are interconnected in series, and one light source 210, one optical circulator 220, and one optical detection unit By applying 230, it can be rescued to be provided to the diagnosis processing unit 240. Here, reference numeral 150a is an optical fiber grating group applied to the first unit detection unit 110 among the three unit detection units 110, and 150b is a serial connection to the first unit detection unit among the three unit detection units 110. Is an optical fiber grid group applied to the second unit detection unit 110, and 150c is an optical fiber grid group applied to the third unit detection unit 110 serially connected to the second unit detection unit among the three unit detection units 110. to be.

이 경우 진단처리부(240)는 3개의 단위 검출유니트(110) 각각의 광섬유격자(151a 내지 152c)에서 반사되어 수신된 광으로부터 메인 하우징(10)이 장착된 시설물에 인가되는 진동 또는 시설물의 기울기 중 적어도 하나의 안전진단 정보를 3개의 방향에 대해 산출하여 제공할 수 있다.In this case, the diagnostic processing unit 240 is one of the vibrations applied to the facility equipped with the main housing 10 from the light reflected from the optical fiber gratings 151a to 152c of each of the three unit detection units 110 or the inclination of the facility. At least one safety diagnosis information may be calculated and provided for three directions.

이상에서 설명된 시설물 안전진단을 위한 광섬유 센서에 의하면, 시설물에 인가되는 진동 또는 기울기 변화 정보에 대한 검출 감도를 높일 수 있는 장점을 제공한다. According to the optical fiber sensor for safety diagnosis of a facility described above, it is possible to increase the detection sensitivity of vibration or tilt change information applied to a facility.

110: 단위검출유니트 120: 단위 하우징
131: 회전축 133: 원판
135: 무게추 139: 스프링
141: 캔틸레버
151, 152: 제1 및 제2광섬유격자
200: 진단처리유니트
110: unit detection unit 120: unit housing
131: rotation shaft 133: disk
135: weight 139: spring
141: cantilever
151, 152: first and second optical fiber grids
200: diagnostic processing unit

Claims (6)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 단위 하우징 내에 회전가능하게 연장된 회전축에 대해 직각을 벗어난 각도로 경사지게 결합된 원판과, 상기 회전축을 회전중심으로 회전가능하게 상기 회전축에 일단이 결합된 무게추와, 상기 단위 하우징에 지지되게 설치된 서포터에 일측이 지지되고 타측은 상기 원판의 회전에 간섭되어 굽힘의 변화가 가능하게 설치된 캔틸레버와, 상기 캔틸레버의 굽힘 변형에 대응되게 신축 변형이 발생되게 상기 캔틸레버의 일측면에 길이방향을 따라 결합된 제1광섬유격자를 갖는 단위 검출 유니트와;
상기 단위 검출유니트의 상기 제1광섬유격자에 광을 출사하고, 상기 제1광섬유격자에서 반사되어 수신된 광으로부터 상기 단위 하우징이 장착된 시설물에 인가되는 진동과 시설물의 기울기 중 적어도 하나 이상을 포함한 안전진단 정보를 산출하는 진단처리유니트;를 구비하고,
상기 단위 검출유니트는
상기 무게추와 상기 단위 하우징 사이에 상기 회전축의 연장방향과 직교하는 방향을 따라 연장되게 결합된 스프링;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 시설물 안전진단을 위한 광섬유 센서.
A disk that is obliquely coupled to a rotation shaft that is rotatably extended in the unit housing at an angle out of a right angle, a weight having one end coupled to the rotation shaft so as to be rotatable around the rotation center of the rotation shaft, and a supporter installed to be supported by the unit housing A cantilever that is supported on one side and the other side interferes with the rotation of the disk to allow a change in bending, and a first coupled to one side of the cantilever along the length direction to generate an elastic deformation corresponding to the bending deformation of the cantilever. A unit detection unit having one optical fiber grid;
Safety including at least one of a vibration applied to a facility equipped with the unit housing from the light that is emitted to the first optical fiber grating of the unit detection unit and received by being reflected from the first fiber grating and the tilt of the facility And a diagnostic processing unit for calculating diagnostic information,
The unit detection unit is
And a spring coupled between the weight and the unit housing so as to extend along a direction orthogonal to an extension direction of the rotation shaft.
삭제delete 제4항에 있어서, 상기 단위 검출 유니트는 3개가 상호 직교하는 3개의 방향에 대한 움직임을 검출할 수 있도록 상기 회전축의 방향이 각각 상호 직교되게 상기 단위 하우징이 메인 하우징에 수용되게 장착되어 있고, 상기 진단 처리유니트는 상기 단위 검출유니트 각각의 상기 제1광섬유격자에서 반사되어 수신된 광으로부터 상기 메인 하우징이 장착된 시설물에 인가되는 진동과 시설물의 기울기 중 적어도 하나 이상을 포함하는 안전진단 정보를 3개의 방향에 대해 산출하는 것을 특징으로 하는 시설물 안전진단을 위한 광섬유 센서. The method of claim 4, wherein the unit detection unit is mounted so that the unit housing is accommodated in the main housing so that the directions of the rotation shafts are mutually orthogonal so that the three unit detection units can detect movement in three directions that are orthogonal to each other. The diagnosis processing unit includes three safety diagnosis information including at least one of a vibration applied to a facility equipped with the main housing and a tilt of the facility from the light reflected and received from the first optical fiber grid of each of the unit detection units. Optical fiber sensor for facility safety diagnosis, characterized in that calculated for the direction.
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