KR102207821B1 - IoT 기반의 자가반응형 교량받침 이동식 변위 추적 시스템 - Google Patents

IoT 기반의 자가반응형 교량받침 이동식 변위 추적 시스템 Download PDF

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성부경
차윤창
최욱
전병수
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한국시설기술단(주)
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Abstract

본 발명은 IoT 기반의 자가반응형 교량받침 이동식 변위 추적 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기온, 풍속, 강우, 태풍 등의 기상청 자료나 집중호우, 중량물 수송계획 등의 이벤트 발생시 저전력 무선 메쉬 네트워크(WSN) 기술로 자율적으로 IoT 기반으로 측정하여 교량받침의 변위추적 및 이벤트 발생시 발생 가능한 변위 경향을 예측하도록 하는 IoT 기반의 자가반응형 교량받침 이동식 변위 추적 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예는 교량 받침 변위를 측정하도록 설치되어 측정시간 외에는 슬립모드로 대기하며 무선으로 통신하도록 구성되는 복수의 센서와, 복수의 센서에서 측정된 값을 감지하고 센서의 측정 주기 및 시간을 조절하도록 하는 제어부와, 제어부를 활성화하여 센서를 가동시키는 웨이크업 컨트롤러와, 제어부에서 전송된 데이터를 수신받아 데이터의 연산 및 처리를 하여 기준점 이상일 때 제어부 또는 웨이크업 컨트롤러를 통해 센서를 활성화 시키도록 하는 데이터 연산 및 처리부와, 데이터 연산 및 처리부에서 자료를 수신 받으며 외부와 통신하도록 하는 통신부를 포함하여 이루어지는 센서부와; 기상청의 기상 서버에서 교량 위치의 기상 정보를 실시간으로 전송받아 저장하는 외부 측정자료 저장부와, 교량에 대한 직접 측정된 환경 정보를 저장하는 직접 측정자료 저장부와, 센서부에서 측정된 자료를 저장하는 센서 측정자료 저장부와, 자료를 수신하거나 송신하는 통신부로 이루어져, 외부자료 및 측정 자료 정보를 센서부로 송신하는 서버와; 센서부 및 서버와 유선 또는 무선으로 연결되는 사용자 단말;을 포함하여 이루어져, 서버의 외부자료와 측정 자료를 기준으로 특이사항 발생시 웨이크업 컨트롤러에 의해 센서를 활성화하도록 구성된다.

Description

IoT 기반의 자가반응형 교량받침 이동식 변위 추적 시스템{Bridge displacement move measuring system based on IoT}
본 발명은 IoT 기반의 자가반응형 교량받침 이동식 변위 추적 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기온, 풍속, 강우, 태풍 등의 기상청 자료나 집중호우, 중량물 수송계획 등의 이벤트 발생시 저전력 무선 메쉬 네트워크(WMN) 기술로 자율적으로 IoT 기반으로 측정하여 교량받침의 변위추적 및 이벤트 발생시 발생 가능한 변위 경향을 예측하도록 하는 IoT 기반의 자가반응형 교량받침 이동식 변위 추적 시스템에 관한 것이다.
기존의 교량 무선 변위 계측 방법은 각 계측기 설치 위치별로 설치 기간중 지속적인 변위 계측하도록 하여, 전원이 공급되지 않으면 변위 측정 곤란하고 장기 지속 계측에 따른 전력공급장치 추가 필요한 문제점이 있었으며, 이를 보완하기 위해 태양광 등의 전원공급장치를 설치하기도 하였으나 강우 및 강설 기간이 장기간 될 경우 운영상에 문제가 발생 하였다.
또한, 지속적인 변위 계측 영향으로 인해 다량의 계측 데이터를 수집해야 하기 때문에, 다량의 계측 데이터 수집으로 인한 결과 분석 소요시간이 길어지고, 외부 환경요인에 대한 영향 평가가 불가능한 문제가 있었다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허등록 제2031808호 "교량 변위 측정 시스템"(특허문헌 1)이 있다. 상기 배경기술에서는 '교량의 변위 및 위치를 측정한 정보를 통신부를 통해 무선신호로 전송하는 교량변위 측정장치; 및 상기 교량의 변위 및 위치 정보를 수집 및 분석하는 서버;를 포함하되, 상기 교량변위 측정장치는 상하부 교량 구조물에 앵커볼트를 통해 고정 설치하며, 플레이트 상부에 일정한 간격으로 결합된 2개의 지지대와, 상기 지지대 사이에 연결되어 앞뒤로 회전하는 제1 연결대와, 상기 제1 연결대 중앙에 결합되어 좌우로 회전하는 제2 연결대로 이루어진 상하부 체결부, 및 상기 상하부 체결부 사이에 높이를 조절할 수 있도록 분리된 지지부 사이에 연결되어 상하로 가변하는 지지봉를 포함하고, 지진으로 발생하는 교량의 변위를 감지하기 위하여, 상기 제1 연결대 내부 일면에 앱솔루트(Absolute) 로터리 엔코더를 삽입하며, 상기 제2 연결대는 지지부 상하부에 결합되고, 상기 제1 연결대는 앞뒤로 회전하고 제2 연결대는 좌우로 회전하여 교량이 어느 방향으로 흔들려도 앱솔루트(Absolute) 로터리 엔코더를 통해 교량 변위를 측정하는 것을 특징으로 하는 교량변위 측정 시스템'제안한다.
그러나 상기 배경기술 역시 지속적인 변위 계측 영향으로 인해 다량의 계측 데이터를 수집해야 하기 때문에, 다량의 계측 데이터 수집으로 인한 결과 분석 소요시간이 길어지고, 외부 환경요인에 대한 영향 평가가 불가능한 문제가 있었다.
특허등록 제2031808호 "교량 변위 측정 시스템"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기상청 예보 자료(기온, 강우, 풍속 등) 변수와 현장 이상 변위(지진, 강풍 등) 등에 대한 신속 대응이 가능하여 주변 환경 영향 고려 변위계측이 가능하며, 일반적 주변환경시에는 기준시간내 계측조사 횟수를 최소화할 수 있고, 임의 입력된 예보자료 및 이상 변위시 계측 집중 계측할 수 있으며, 이를 통해 계측기의 실제 운영 시간 최소화하면서 이에 따라 계측기 운영시간 최소화에 따른 전원 공급장치 소형화할 수 있는 IoT 기반의 자가반응형 교량받침 이동식 변위 추적 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 교량 받침 변위를 측정하도록 설치되어 측정시간 외에는 슬립모드로 대기하며 무선으로 통신하도록 구성되는 복수의 센서와, 복수의 센서에서 측정된 값을 감지하고 센서의 측정 주기 및 시간을 조절하도록 하는 제어부와, 제어부를 활성화하여 센서를 가동시키는 웨이크업 컨트롤러와, 제어부에서 전송된 데이터를 수신받아 데이터의 연산 및 처리를 하여 기준점 이상일 때 제어부 또는 웨이크업 컨트롤러를 통해 센서를 활성화 시키도록 하는 데이터 연산 및 처리부와, 데이터 연산 및 처리부에서 자료를 수신 받으며 외부와 통신하도록 하는 통신부를 포함하여 이루어지는 센서부와; 기상청의 기상 서버에서 교량 위치의 기상 정보를 실시간으로 전송받아 저장하는 외부 측정자료 저장부와, 교량에 대한 직접 측정된 환경 정보를 저장하는 직접 측정자료 저장부와, 센서부에서 측정된 자료를 저장하는 센서 측정자료 저장부와, 자료를 수신하거나 송신하는 통신부로 이루어져, 외부자료 및 측정 자료 정보를 센서부로 송신하는 서버와; 센서부 및 서버와 유선 또는 무선으로 연결되는 사용자 단말;을 포함하여 이루어져, 서버의 외부자료와 측정 자료를 기준으로 특이사항 발생시 웨이크업 컨트롤러에 의해 센서를 활성화하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반의 자가반응형 교량받침 이동식 변위 추적 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 센서부의 센서는 타이머에 의해 일정 주기로 작동되는 것을 특징으로 하는 IoT 기반의 자가반응형 교량받침 이동식 변위 추적 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 웨이크업 컨트롤러는 복수의 센서를 동시에 활성화하거나 개별적으로 활성화하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반의 자가반응형 교량받침 이동식 변위 추적 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 웨이크업 컨트롤러는 데이터 연산 및 처리부에서 이상 감지시 자동으로 실행하도록 하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반의 자가반응형 교량받침 이동식 변위 추적 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 데이터 연산 및 처리부에서 데이터 필터링은, 미리 입력된 이론식에 의한 교좌 변위값(a)과 초기 사전정규분포(b) 및 우도 정규분포(c)를 설정하여 사후 정규분포곡선을 예측하고, 센서 측정값에 의한 결과가 이론식에 의한 정규분포곡선의 변위평가 보다 큰 경우에는, 웨이크업 컨트롤러에 의해 센서를 단위 시간별로 가동하여 2단계 정밀측정을 하도록 하여, 단위 시간별 센서값의 측정시간 계산값과, 센서값에 의한 변위 측정결과값을 그래프로 나타낸 후, 측정시간과 변위측정 결과 그래프를 회귀분석하여 한계변위 도달시간을 예측하여 통신부를 통해 송신하도록 하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반의 자가반응형 교량받침 이동식 변위 추적 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 IoT 기반의 자가반응형 교량받침 이동식 변위 추적 시스템은 기상청 예보 자료(기온, 강우, 풍속 등) 변수와 현장 이상 변위(지진, 강풍 등) 등에 대한 신속 대응이 가능하여 주변 환경 영향 고려 변위계측이 가능하며, 일반적 주변환경시에는 기준시간내 계측조사 횟수를 최소화할 수 있고, 임의 입력된 예보자료 및 이상 변위시 계측 집중 계측할 수 있으며, 이를 통해 계측기의 실제 운영 시간 최소화하면서 이에 따라 계측기 운영시간 최소화에 따른 전원 공급장치 소형화할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.
또한, 악조건 상태 및 기술자의 판단에 의해 계획된 환경에서의 측정된 계측 데이터를 수집하도록 함으로서 불필요한 데이터를 사전에 정리하여 상대적으로 분석 데이터량이 작아 해석 및 평가 소요시간이 단축되며, 외부 환경요인에 대한 평가 가능하다.
또한, 센서를 통합적 또는 개별적으로 활성화하여 교량 받침장치 2방향 변위 측정 및 바닥판(슬래브) 변위를 동시에 측정할 수 있는 등 변위 측정 항목의 연계성 추적을 통한 받침장치 기능유지 여부 평가 및 계측 결과의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 교량받침 점검부위를 예시한 도이다.
도 2는 본 발명의 IoT 기반의 자가반응형 교량받침 이동식 변위 추적 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 센서부의 구성을 도시한 도이다.
도 4는 본 발명의 데이터 연산 및 처리부에서의 데이터 필터링의 일 실시예를 도시한 도이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
이하 바람직한 실시예에 따라 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 교량받침 점검부위를 예시한 도이고, 도 2는 본 발명의 IoT 기반의 자가반응형 교량받침 이동식 변위 추적 시스템의 개략적인 구성도이며, 도 3은 본 발명의 센서부의 구성을 도시한 도이다.
본 발명의 IoT 기반의 자가반응형 교량받침 이동식 변위 추적 시스템은 기온, 풍속, 강우, 태풍 등의 기상청 자료나 집중호우, 중량물 수송계획 등의 이벤트 발생시 저전력 무선 메쉬 네트워크(WMN) 기술로 자율적으로 IoT 기반으로 측정하여 교량받침의 변위추적 및 이벤트 발생시 발생 가능한 변위 경향을 예측하도록 하는 것이다.
본 발명은 도 1에서와 같이, 교량받침의 점검 부위에 복수의 센서(110)를 설치하여 평시에는 슬립(sleep)모드로 있게 하고 기상청 서버나 직접 측정된 자료를 바탕으로 이벤트 발생시에는 센서(110)를 웨이크업(wake up)시켜 활성화하여 교량받침의 변위를 추적할 수 있도록 한다.
무선 메쉬 내트워크(WMN) 계측 시스템은 점으로 설치되는 무선 센서(110)를 상호 연결하여 메쉬 네트워크로 구성하여 무선으로 상호 통신하여 서버로 송신하도록 한다.
이를 위하여 본 발명에서는 교량받침의 변위를 측정하도록 하는 센서부(10)와, 센서부(10)와 통신하여 자료를 저장하고 이벤트시 센서부(10)와 자료를 주고받는 서버(20)와, 센서부(10) 및 서버(20)와 유선 또는 무선으로 연결되는 사용자 단말(30);을 포함하여 이루어진다.
센서부(10)는 교량 받침 변위를 측정하도록 복수의 센서(110)와, 센서(110)의 측정 주기 및 시간을 조절하도록 하는 제어부(130)와, 제어부(130)를 활성화하여 센서(110)를 가동시키는 웨이크업 컨트롤러(120)와, 제어부(130) 또는 웨이크업 컨트롤러(120)를 통해 센서(10)를 활성화 시키도록 하는 데이터 연산 및 처리부(140)와, 데이터 연산 및 처리부(140)에서 자료를 수신 받으며 외부와 통신하도록 하는 통신부(150)로 이루어진다.
센서(110)는 도 1에서와 같이, 교대 또는 교각의 교량 받침 점검부위에 설치되어 유간거리 확보, 과대한 이동, 롤러의 위치 및 부식, 탈락, 수직보강재와 받침 편기, 상부구조와의 접합상태, 이동제한장치의 각도, 앵커볼트의 이완, 탈락, 연단거리 확보여부, 받침의 부식 등을 측정할 수 있는 위치에 설치되어 이의 항목을 측정하고 추적하도록 한다.
센서(110)는 변위계, 온도계, 습도계, 가속도계(과다진동 발생시), 하중계(중차량 통과시) 등이 될 수 있으며, 센서(110)는 이벤트가 없는 평상시에는 측정시간 외에는 슬립모드로 대기하도록 하여 전력소모를 줄일 수 있으며 이에 따라 배터리나 별도의 전원설비등을 축소시킬 수 있도록 한다. 특히, 센서(110)는 무선으로 센서부(10), 서버(20) 및 사용자 단말(30)과 무선으로 통신하도록 구성된다.
서버(10)에 구성되는 제어부(130)는 복수의 센서(110)에서 측정된 값을 감지하고 센서(110)의 측정 주기 및 시간을 조절하도록 하며 센서(110)는 제어하여 활성화 시키도록 한다.
웨이크업 컨트롤러(120)는 서버(20)의 외부자료와 측정 자료를 기준으로 특이사항의 이벤트 발생시 웨이크업 컨트롤러(120)에 의해 센서(110)를 활성화하도록 하며, 웨이크업 컨트롤러(120)는 복수의 센서(110)를 동시에 활성화하거나 개별적으로 활성화하도록 할 수도 있다.
이와 같은 웨이크업 컨트롤러(120)는 서버(20)의 외부자료와 측정 자료를 기준으로 특이사항의 이벤트 발생시 센서(110)를 활성화하도록 하지만 이외에도 데이터 연산 및 처리부(140)에서 이상 감지시 자동으로 실행하도록 할 수도 있다.
데이터 연산 및 처리부(140)는 제어부(130)에서 전송된 데이터를 수신받아 데이터의 연산 및 처리를 하여 기준점 이상일 때 제어부(130) 또는 웨이크업 컨트롤러(120)를 통해 센서(10)를 활성화 시키도록 한다. 이와 같은 데이터 연산 및 처리부(140)는에서는 데이터 필터링, 센서 값의 한계상태 도달 예측, 교랭받침의 파괴확률 연산 등을 하도록 한다.
통신부(150)에서는 데이터 연산 및 처리부(140)에서 자료를 수신 받아 서버(20) 및 사용자 단말(30) 등의 외부와 통신하도록 한다.
서버(20)는 외부 측정자료 저장부(210)와, 직접 측정자료 저장부(220)와, 센서 측정자료 저장부(230)와, 자료를 수신하거나 송신하는 통신부(240)로 이루어진다.
외부 측정자료 저장부(210)는 기상청의 기상 서버에서 교량 위치의 기상 정보를 실시간으로 전송받아 저장하도록 하며, 기상청의 기온, 풍속, 강우, 태풍, 지진발생 등이 될 수 있다.
직접 측정자료 저장부(220)는 교량에 대한 직접 측정된 환경 정보를 저장하도록 하며, 강우, 집중호우, 중량물 수송 계획 등이 될 수 있다.
센서 측정자료 저장부(230)는 센서부(10)의 센서(110)에서 측정된 정보 및 데이터 연산 및 처리부(140)에서 처리된 자료를 저장하도록 한다.
통신부(240)는 외부 측정자료 저장부(210), 직접 측정자료 저장부(220 및 센서 측정자료 저장부(230)의 자료를 유선 또는 무선으로 수신하거나 송신하도록 이루어 진다.
사용자 단말(30)은 외부에서 센서부(10)에서 측정된 교량받침의 정보를 원격에서 확인 할 수 있도록 유선이나 무선으로 서버(20) 및 센서부(10)와 통신하도록 하며, 컴퓨터, 스마트폰 등 다양한 스마트 기기들이 될 수 있다.
센서부(10)의 센서(110)는 서버(20)의 외부자료와 측정 자료를 기준으로 특이사항 발생시 웨이크업 컨트롤러(120)에 의해 센서(110)가 활성화하지만 사용자 단말(30)에서 직접 통신하여 웨이크업 컨트롤러(120)에 의해 센서(110)가 활성화하도록 할 수도 있다.
센서부(10)의 센서(110)는 평시에는 슬립모드로 있다가 이벤트 발생시 웨이크업 컨트롤러(120)에 의해 활성화되지만 이외에도 센서부(10)의 센서(110)는 타이머에 의해 일정 주기로 작동되도록 할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 데이터 연산 및 처리부에서의 데이터 필터링의 일 실시예를 도시한 도이다.
특히, 본 발명에서는 데이터 연산 및 처리부(140)에서 교량은 균질한 재료로 구성되기 때문에 교좌발생 변위도 예측이 가능하기 때문에 다음과 같이 데이터 필터링 하도록 한다.
도 4에서와 같이, 먼저, 미리 입력된 이론식에 의한 교좌 변위값(a)과 초기 사전정규분포(b) 및 우도 정규분포(c)를 설정하여 사후 정규분포곡선으로 나타내어 향후 변위를 예측하도록 한다.
여기서,
(a) 이론적인 계산 데이터값
(b) 초기 측정 데이터값
(c) 이상변위후 측정 데이터값
이때, 변위 측정 및 측정 변위값에 대한 누적분포 작성, 누적분포를 정규확률분포로 변환(난수 발생 확률 통계기법), 정규확률 신뢰도 95% 초과 데이터는 필터링, 신뢰도 초과데이터 습득시 정밀측정 자율작동, 정밀측정 데이터는 별도 DB 작성 및 정밀측정 데이터를 현재 데이터로 정규분포 데이터로 변환하는 과정을 거쳐 초기 사전정규분포(b) 및 우도 정규분포(c)를 설정하여 사후 정규분포곡선으로 나타내어 향후 변위를 예측하도록 한다.
전기식 센서는 배터리의 잔류전압에 따라 오작동 발생이 가능하며, 오작동 발생은 시스템 오류를 발생한다. 따라서 오작동 방지를 위해 외부환경의 변화가 없는 조건에서 측정된 데이터는 상시 측정데이터로 DB를 구축하고, 상시측정 데이터에 대해서 누적분포 데이터를 작성하여 이를 난수발생을 통해 정규분포 데이터로 변환한도록 한다. 정규분포 데이터 상의 신뢰도 95%를 초과하는 데이터는 오작동 발생 가능 데이터로 규정하여 데이터를 필터링하도록 한다.
이와 같은 센서 측정값에 의한 결과가 이론식에 의한 정규분포곡선의 변위평가 보다 큰 경우에는 웨이크업 컨트롤러(120)에 의해 센서(110)를 단위 시간별(바람직하게는 초단위)로 가동하여 2단계 정밀측정을 하도록 하여, 단위 시간별 센서값의 측정시간 계산값과, 센서값에 의한 변위 측정결과값을 그래프로 나타낸 후, 측정시간과 변위측정 결과 그래프를 회귀분석하여 한계변위 도달시간을 예측하여 통신부(150)를 통해 송신하도록 한다.
이와 같이, 외부환경(풍속, 지진 등)이 갑자기 변하거나 신뢰도를 초과하는 데이터가 취득된 경우 평상시 작동(예1시간 1회)에서 정밀측정(예1분 1회)으로 기기 스스로 자율조정하는 자율작동 기능을 하도록 한다.
또한, 이와 같이, 상시측정에서 정밀측정으로 전환되면, 상시측정으로 계산된 정규분포곡선의 측정시간과 변위예측결과를 이용하여 시간-변위 곡선을 작성하고 이를 이용하여 향후 발생시간에 대한 변위를 예측할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 IoT 기반의 자가반응형 교량받침 이동식 변위 추적 시스템은 기상청 예보 자료(기온, 강우, 풍속 등) 변수와 현장 이상 변위(지진, 강풍 등) 등에 대한 신속 대응이 가능하여 주변 환경 영향 고려 변위계측이 가능하며, 일반적 주변환경시에는 기준시간내 계측조사 횟수를 최소화할 수 있고, 임의 입력된 예보자료 및 이상 변위시 계측 집중 계측할 수 있으며, 이를 통해 계측기의 실제 운영 시간 최소화하면서 이에 따라 계측기 운영시간 최소화에 따른 전원 공급장치 소형화할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.
또한, 악조건 상태 및 기술자의 판단에 의해 계획된 환경에서의 측정된 계측 데이터를 수집하도록 함으로서 불필요한 데이터를 사전에 정리하여 상대적으로 분석 데이터량이 작아 해석 및 평가 소요시간이 단축되며, 외부 환경요인에 대한 평가 가능하다.
또한, 센서를 통합적 또는 개별적으로 활성화하여 교량 받침장치 2방향 변위 측정 및 바닥판(슬래브) 변위를 동시에 측정할 수 있는 등 변위 측정 항목의 연계성 추적을 통한 받침장치 기능유지 여부 평가 및 계측 결과의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
10 : 센서부
110 : 센서
120 : 웨이크업 컨트롤러
130 : 제어부
140 : 데이터 연산 및 처리부
150 : 통신부
20 : 서버
210 : 외부 측정자료 저장부
220 : 직접 측정자료 저장부
230 : 센서 측정자료 저장부
240 : 통신부
30 : 사용자 단말
(a) 이론적인 계산 데이터값
(b) 초기 측정 데이터값
(c) 이상변위후 측정 데이터값

Claims (5)

  1. 교량 받침 변위를 측정하도록 설치되어 측정시간 외에는 슬립모드로 대기하며 무선으로 통신하도록 구성되는 복수의 센서(110)와, 복수의 센서(110)에서 측정된 값을 감지하고 센서(110)의 측정 주기 및 시간을 조절하도록 하는 제어부(130)와, 제어부(130)를 활성화하여 센서(110)를 가동시키는 웨이크업 컨트롤러(120)와, 제어부(130)에서 전송된 데이터를 수신받아 데이터의 연산 및 처리를 하여 기준점 이상일 때 제어부(130) 또는 웨이크업 컨트롤러(120)를 통해 센서(10)를 활성화 시키도록 하는 데이터 연산 및 처리부(140)와, 데이터 연산 및 처리부(140)에서 자료를 수신 받으며 외부와 통신하도록 하는 통신부(150)를 포함하여 이루어져,
    데이터 연산 및 처리부(140)에서 데이터 필터링은,
    미리 입력된 이론식에 의한 교좌 변위값(a)과 초기 사전정규분포(b) 및 우도 정규분포(c)를 설정하여 사후 정규분포곡선을 예측하고, 센서 측정값에 의한 결과가 이론식에 의한 정규분포곡선의 변위평가 보다 큰 경우에는, 웨이크업 컨트롤러(120)에 의해 센서(110)를 단위 시간별로 가동하여 2단계 정밀측정을 하도록 하여, 단위 시간별 센서값의 측정시간 계산값과, 센서값에 의한 변위 측정결과값을 그래프로 나타낸 후, 측정시간과 변위측정 결과 그래프를 회귀분석하여 한계변위 도달시간을 예측하여 통신부(150)를 통해 송신하도록 하는 센서부(10)와;
    기상청의 기상 서버에서 교량 위치의 기상 정보를 실시간으로 전송받아 저장하는 외부 측정자료 저장부(210)와, 교량에 대한 직접 측정된 환경 정보를 저장하는 직접 측정자료 저장부(220)와, 센서부(10)에서 측정된 자료를 저장하는 센서 측정자료 저장부(230)와, 자료를 수신하거나 송신하는 통신부(240)로 이루어져, 외부자료 및 측정 자료 정보를 센서부(10)로 송신하는 서버(20)와;
    센서부(10) 및 서버(20)와 유선 또는 무선으로 연결되는 사용자 단말(30);을 포함하여 이루어져,
    서버(20)의 외부자료와 측정 자료를 기준으로 특이사항 발생시 웨이크업 컨트롤러(120)에 의해 센서(110)를 활성화하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반의 자가반응형 교량받침 이동식 변위 추적 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    센서부(10)의 센서(110)는 타이머에 의해 일정 주기로 작동되는 것을 특징으로 하는 IoT 기반의 자가반응형 교량받침 이동식 변위 추적 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    웨이크업 컨트롤러(120)는 복수의 센서(110)를 동시에 활성화하거나 개별적으로 활성화하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반의 자가반응형 교량받침 이동식 변위 추적 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    웨이크업 컨트롤러(120)는 데이터 연산 및 처리부(140)에서 이상 감지시 자동으로 실행하도록 하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반의 자가반응형 교량받침 이동식 변위 추적 시스템.
  5. 삭제
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017003371A (ja) * 2015-06-09 2017-01-05 オムロン株式会社 ひずみセンサ、および監視システム
KR101983478B1 (ko) * 2017-12-06 2019-09-03 재단법인 국토교통연구인프라운영원 교량의 안전성 평가 장치 및 방법
KR20190113199A (ko) * 2018-03-28 2019-10-08 (주)다스 센서 어레이의 동적 변위 탐지에 기초하는 구조물 상태 진단 방법
KR102031808B1 (ko) 2018-08-31 2019-10-14 (주)진이엔씨 교량변위 측정 시스템

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017003371A (ja) * 2015-06-09 2017-01-05 オムロン株式会社 ひずみセンサ、および監視システム
KR101983478B1 (ko) * 2017-12-06 2019-09-03 재단법인 국토교통연구인프라운영원 교량의 안전성 평가 장치 및 방법
KR20190113199A (ko) * 2018-03-28 2019-10-08 (주)다스 센서 어레이의 동적 변위 탐지에 기초하는 구조물 상태 진단 방법
KR102031808B1 (ko) 2018-08-31 2019-10-14 (주)진이엔씨 교량변위 측정 시스템

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