KR102268276B1 - Sensor node and system for monitoring the safety status of facilities - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 센서 노드 및 이를 포함하는 시설물 안전 모니터링 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a sensor node and a facility safety monitoring system including the same.
통상적으로, 시설물은 규모에 따라 6개월에서 5년의 범위에서 주기적으로 점검된다.Typically, facilities are inspected periodically in the range of six months to five years, depending on the scale.
시설물을 점검하는 방법은 육안검사 및 비파괴 검사를 통한 외형 상태를 조사하는 점검과 시설물의 안전 상태를 역학적으로 평가하여 안전상태를 평가하는 안전진단으로 나뉜다.The method of inspecting a facility is divided into an inspection that examines the external state through visual inspection and non-destructive inspection, and a safety diagnosis that evaluates the safety state by mechanically evaluating the safety state of the facility.
그런데 종래 위와 같은 방법으로 시설물을 점검할 때 작업자가 현장에서 직접 관련 정보를 수집하고 분석하기 때문에 많은 시간과 노력이 필요하다.However, in the prior art, when inspecting a facility in the above method, a lot of time and effort is required because the operator directly collects and analyzes relevant information on site.
본 발명의 실시예는, 정밀하고 신속하게 시설물의 안전상태를 모니터링하도록 구성된 센서 노드 및 이를 포함하는 시설물 안전 상태 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.An embodiment of the present invention is to provide a sensor node configured to precisely and quickly monitor the safety state of a facility and a facility safety condition monitoring system including the same.
본 발명의 일 측면에 따르면, 시설물에 대한 안전관련변수를 측정하는 측정부로부터 측정 주기마다 측정 데이터를 수집하는 데이터 수집부; 및 상기 데이터 수집부에서 수집된 전체 측정 데이터별로 산출된 상기 시설물에 대한 안전율들의 전체 안전율 누적분포함수와 상기 데이터 수집부에서 설정된 최근 기간에 수집된 최근 측정 데이터별로 산출된 상기 시설물에 대한 안전율들의 최근 안전율 누적분포함수의 기울기를 비교하여, 상기 최근 안전율 누적분포함수의 기울기가 상기 전체 안전율 누적분포함수의 기울기보다 완만하면 알람 신호를 생성하는 안전 예측부를 포함하는, 센서 노드가 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, a data collection unit for collecting measurement data every measurement period from the measurement unit for measuring a safety-related variable for a facility; and the total safety factor cumulative distribution function of the safety factors for the facility calculated for each total measurement data collected by the data collection unit, and the latest safety factors for the facility calculated for each recent measurement data collected in the latest period set by the data collection unit A sensor node including a safety predictor that compares the slope of the cumulative distribution function of the safety factor and generates an alarm signal when the slope of the recent cumulative distribution function of the safety factor is gentler than the slope of the overall cumulative distribution function of the safety factor may be provided.
상기 안전관련변수는 상기 시설물의 종류에 따라 가속도, 변위, 토압, 응력, 하중, 간극수압, 지하수위, 기울기, 탄성파 통과속도, 초음파 통과속도, 전기 비저항값, 레이다 투과속도 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The safety-related variables include at least one of acceleration, displacement, earth pressure, stress, load, pore water pressure, groundwater level, slope, elastic wave passage speed, ultrasonic passage speed, electrical resistivity value, and radar transmission speed according to the type of facility. can do.
상기 센서 노드는, 상기 데이터 수집부에서 수집된 전체 측정 데이터들의 전체 누적분포함수와 설정된 최근 기간에 수집된 최근 측정 데이터들의 최근 누적분포함수의 기울기를 비교하여 상기 최근 누적분포함수의 기울기가 상기 전체 누적분포함수의 기울기보다 완만하면 상기 데이터 수집부의 측정 주기를 조절하는 조절부를 더 포함할 수 있다.The sensor node compares the total cumulative distribution function of all the measured data collected in the data collection unit with the slope of the recent cumulative distribution function of the recent measured data collected in the set recent period to determine the slope of the recent cumulative distribution function When the slope of the cumulative distribution function is gentler, the control unit may further include a control unit for adjusting the measurement period of the data collection unit.
상기 센서 노드는, 상기 데이터 수집부에서 설정된 최근 기간 동안 수집된 최근 측정 데이터별로 산출된 상기 시설물에 대한 안전율들이 모두 상기 시설물에 대한 설계 안전율보다 작고 1보다 큰 경우, 최근 측정 데이터별로 산출된 시설물에 대한 안전율들의 시간에 따른 추이를 회귀 분석하여 향후 상기 시설물에 대한 안전율이 1에 도달하는 예상 시간을 산출하는 시간 예상부를 더 포함할 수 있다.The sensor node, when all of the safety factors for the facility calculated for each recent measurement data collected during the recent period set by the data collection unit are smaller than the design safety factor for the facility and greater than 1, to the facility calculated for each recent measurement data. It may further include a time estimator for calculating an expected time for the safety factor to reach 1 for the facility in the future by regressing the trend over time of the safety factors for the facility.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 시설물에 대한 안전관련변수를 측정하는 측정부; 상기 측정부로부터 측정된 측정 데이터를 수집하고 가공하는 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 센서 노드; 상기 센서 노드로부터 데이터들을 수신하는 게이트 웨이; 및 상기 게이트 웨이로부터 데이터들을 수신하는 서버를 포함하는, 시설물 모니터링 시스템이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, a measurement unit for measuring a safety-related variable for a facility; A sensor node according to any one of claims 1 to 4 for collecting and processing the measurement data measured from the measurement unit; a gateway for receiving data from the sensor node; and a server receiving data from the gateway.
본 발명의 실시예에 따르면, 안전 예측부가 데이터 수집부에서 수집된 전체 측정 데이터별로 산출된 상기 시설물에 대한 안전율들의 전체 안전율 누적분포함수와 상기 데이터 수집부에서 설정된 최근 기간에 수집된 최근 측정 데이터별로 산출된 상기 시설물에 대한 안전율들의 최근 안전율 누적분포함수의 기울기를 비교하여, 상기 최근 안전율 누적분포함수의 기울기가 상기 전체 안전율 누적분포함수의 기울기보다 완만하면 알람 신호를 생성함으로써, 시설물의 안전 상태를 신속하고 정밀하게 분석 및 모니터링할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the total safety factor cumulative distribution function of the safety factors for the facility calculated by the safety prediction unit for the total measurement data collected by the data collection unit and the latest measurement data collected in the latest period set by the data collection unit By comparing the calculated slope of the recent safety factor cumulative distribution function of the safety factors for the facility, and generating an alarm signal if the slope of the recent safety factor cumulative distribution function is gentler than the slope of the overall safety factor cumulative distribution function, the safety state of the facility is determined It can be analyzed and monitored quickly and precisely.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시설물 안전 모니터링 시스템에 관한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 시설물의 안전상태 모니터링 시스템의 센서 노드의 구조가 도시된 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안전 예측부가 산출한 전체 안전율 누적분포함수와 최근 안전율 누적분포함수의 일 예를 나타내는 도면이다.1 is a view of a facility safety monitoring system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating the structure of a sensor node of the safety state monitoring system of the facility shown in FIG. 1 .
3 is a diagram illustrating an example of the total safety factor cumulative distribution function and the recent safety factor cumulative distribution function calculated by the safety prediction unit according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Since the present invention can apply various transformations and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and in the description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are given the same reference numerals, and the overlapping description thereof will be omitted. do.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시설물 안전 모니터링 시스템에 관한 도면이다.1 is a view of a facility safety monitoring system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 시설물 안전 모니터링 시스템은 측정부(100)와, 센서 노드(200)와, 게이트 웨이(300)와, 서버(400)를 포함하고, 시설물의 안전 상태를 실시간으로 모니터링 할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the facility safety monitoring system according to this embodiment includes a
측정부(100)는 시설물에 대한 안전관련변수를 측정한다.The
예컨대, 시설물은 건물, 축대, 제방, 도로, 교각, 댐, 철도, 비탈면, 급경사지 중 어느 하나일 수 있다. 시설물은 완공된 시설물 또는 공사 중인 시설물을 포함한다. 시설물은 건축물에 국한되지 않고 상수, 하수, 가스관 등의 부속 시설과 옹벽, 비탈면 등의 주변시설을 포함한다.For example, the facility may be any one of a building, a shaft, an embankment, a road, a pier, a dam, a railway, a slope, and a steep slope. Facilities include completed facilities or facilities under construction. Facilities are not limited to buildings, but include auxiliary facilities such as water supply, sewage, and gas pipes, and surrounding facilities such as retaining walls and slopes.
안전관련변수는 시설물의 안전상태를 판단하기 위한 근거가 되는 정보로서 시설물의 종류에 따라 달라질 수 있다. 예컨대, 안전관련변수는 가속도, 변위, 토압, 응력, 하중, 간극수압, 지하수위, 기울기, 탄성파 통과속도, 초음파 통과속도, 전기 비저항값, 레이다 투과속도 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.Safety-related variables are information that is the basis for judging the safety status of a facility, and may vary depending on the type of facility. For example, the safety-related variable may include at least one of acceleration, displacement, earth pressure, stress, load, pore water pressure, groundwater level, slope, elastic wave passage velocity, ultrasonic passage velocity, electrical resistivity value, and radar transmission velocity.
예컨대, 시설물이 제방인 경우, 제방이 안전한지 여부를 판단하기 위한 안전관련변수는 토압, 간극수압, 지하수위를 포함할 수 있다. 이때, 토압, 간극수압, 지하수위가 허용 한계값을 초과하면 제방이 붕괴되거나 파괴될 가능성이 있다.For example, when the facility is an embankment, safety-related variables for determining whether the embankment is safe may include earth pressure, pore water pressure, and groundwater level. At this time, if the earth pressure, pore water pressure, and groundwater level exceed the permissible limit values, the embankment may collapse or be destroyed.
또는 시설물이 축대인 경우, 안전관련변수는 변위, 응력, 토압, 지하수위, 기울기 등을 포함할 수 있다. 이때, 변위, 응력, 토압, 지하수위, 기울기 등이 허용 한계값을 초과하면 축대가 붕괴되거나 파괴될 가능성이 있다.Alternatively, when the facility is an axis, the safety-related variables may include displacement, stress, earth pressure, groundwater level, slope, and the like. At this time, if displacement, stress, earth pressure, groundwater level, slope, etc. exceed the allowable limit values, there is a possibility that the shaft will collapse or be destroyed.
또는 시설물이 건물인 경우, 건물의 내구성 관련변수는 탄성파 통과속도, 초음파 통과속도, 전기 비저항값, 레이다 투과속도를 포함할 수 있다. 이때, 탄성파 통과속도, 초음파 통과속도, 전기 비저항값, 레이다 투과속도가 허용 한계값에 미치지 못하면 내구성이 저하되어 건물의 손상이 발생한 것으로 간주될 수 있다.Alternatively, when the facility is a building, the durability-related variables of the building may include an acoustic wave passing speed, an ultrasonic wave passing speed, an electrical resistivity value, and a radar transmission speed. At this time, if the elastic wave passing speed, ultrasonic wave passing speed, electrical resistivity value, and radar transmission speed do not reach the permissible limit values, it may be considered that the durability is lowered and damage to the building has occurred.
측정부(100)는 복수의 센서를 포함할 수 있다. 측정부(100)를 구성하는 센서들은 가속도 센서, 변위 센서, 토압 센서, 응력 센서, 하중 센서, 간극수압 센서, 지하수위 센서, 기울기 센서, 탄성파 속도센서, 초음파 속도센서, 전기 비저항측정센서, 레이다 속도센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The
측정부(100)를 구성하는 센서들은 시설물의 예상되는 취약구간에 설치된다.Sensors constituting the
측정부(100)는 유선으로 후술하는 센서 노드(200)에 연결될 수 있다.The
도 2는 도 1에 도시된 시설물의 안전상태 모니터링 시스템의 센서 노드의 구조가 도시된 블럭도이다.FIG. 2 is a block diagram showing the structure of a sensor node of the safety state monitoring system of the facility shown in FIG. 1 .
도 1 및 도 2를 참조하면, 센서 노드(200)는 데이터 수집부(210)와, 안전 예측부(220)(220), 주기 조절부(230)와, 시간 예상부(250)와, 저장부(260)와, 통신부(270)를 포함한다.1 and 2 , the
데이터 수집부(210)는 측정부(100)로부터 측정 주기마다 안전관련변수에 관한 측정 데이터를 수집한다. 이때, 데이터 수집부(210)는 측정 주기마다 측정부(100)에 전원을 공급하여 측정부(100)로부터 측정 데이터를 수집한 후, 측정부(100)로의 전원을 차단한다.The
안전 예측부(220)는 데이터 수집부(210)에서 수집된 측정 데이터들을 기초로 시설물에 대한 안전을 예측하여 안전에 이상이 발생한 것으로 예측되면 알람 신호를 발생한다.The
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안전 예측부가 산출한 전체 안전율 누적분포함수와 최근 안전율 누적분포함수의 일 예를 나타내는 도면이다. 3 is a diagram illustrating an example of the total safety factor cumulative distribution function and the recent safety factor cumulative distribution function calculated by the safety predictor according to an embodiment of the present invention.
도 2 및 도 3을 참조하면, 안전 예측부(220)는 데이터 수집부(210)에서 수집된 전체 측정 데이터별로 시설물에 대한 안전율들을 산출한다. 참고로, '안전율 = 시설물이 파괴되는 안전관련변수의 허용 한계값÷안전관련변수에 관한 측정값'이다. 예를 들어, 안전관련변수가 하중이고, 시설물이 파괴되는 하중의 허용 한계값이 10N이고, 하중의 현재 측정값이 2N이면, 안전율은 5(=10/2)이다.Referring to FIGS. 2 and 3 , the
안전 예측부(220)는 데이터 수집부(210)에서 설정된 최근 기간에 수집된 최근 측정 데이터별로 시설물에 대한 안전율들을 산출한다.The
예컨대, 초기 시점부터 현재까지 240시간(10일)이 지났고, 설정된 최근 기간이 8시간이라 가정하자. 이 경우, 데이터 수집부(210)는 240시간(10일) 동안 수집한 전체 측정 데이터들의 안전율들을 산출하고, 최근 8시간 동안 수집한 최근 측정 데이터들의 안전율들을 산출한다.For example, it is assumed that 240 hours (10 days) have elapsed from the initial time point to the present, and the set latest period is 8 hours. In this case, the
안전 예측부(220)는 전체 측정 데이터들에 대한 안전율들의 누적분포함수(이하, 전체 안전율 누적분포함수라 함)를 산출한다. 전체 안전율 누적분포함수는 전체 측정데이터들에 대한 안전율들의 확률분포함수(이하, 전체 안전율 확률분포함수라 함)를 적분하여 산출할 수 있고The
안전 예측부(220)는 최근 측정 데이터들에 대한 안전율들의 누적분포함수(이하, 최근 안전율 누적분포하수라 함)를 산출한다. 최근 안전율 누적분포함수는 최근 측정데이터들에 대한 안전율들의 확률분포함수(이하, 최근 안전율 확률분포함수라 함)를 적분하여 산출할 수 있다.The
안전 예측부(220)는 전체 안전율 누적분포함수와 최근 안전율 누적분포함수의 기울기를 비교하여, 최근 안전율 누적분포함수의 기울기가 도 3과 같이 전체 누적분함수의 기울기보다 완만하면 알람 신호를 생성한다.The
참고로, 비교의 대상인 전체 안전율 누적분포함수의 기울기는 전체 안전율 누적분포함수 중 기울기가 상대적으로 큰 중간 구간에서의 최고 기울기 또는 평균 기울기를 의미하고, 최근 안전율 누적분포함수의 기울기는 최근 안전율 누적분포함수 중 기울기가 상대적으로 큰 중간 구간에서의 최고 기울기 또는 평균 기울기를 의미한다.For reference, the slope of the cumulative distribution function of the overall safety factor, which is the subject of comparison, means the highest slope or average slope in the middle section with a relatively large slope among the cumulative distribution functions of the safety factor, and the slope of the recent cumulative distribution function of the safety factor is the recent cumulative distribution of the safety factor. It means the highest slope or average slope in the middle section where the slope of the function is relatively large.
만약, 시설물에 관한 환경 변화가 없다면, 최근 안전율 누적분포함수와 전체 안전율 누적분포함수의 기울기가 차이가 없어 안전하다고 볼 수 있지만, 최근 안전율 누적분포함수의 기울기가 전체 안전율 누적분포함수의 기울기보다 완만하면 최근 안전율 누적분포함수의 기초가 된 최근 확률분포함수의 분산이 전체 안전율 누적분포함수의 기초가 된 전체 확률분포함수의 분산보다 커졌다는 것을 의미하고, 이는 최근 기간 동안 시설물에 관한 환경 변화가 발생하여 안전에 이상이 발생하였을 가능성이 높다는 것을 의미한다.If there is no environmental change regarding the facility, it can be considered safe because there is no difference in the slope of the recent cumulative distribution function of the safety factor and the cumulative distribution function of the overall safety factor. This means that the variance of the recent probability distribution function, which is the basis of the recent cumulative distribution function of the safety factor, is larger than the variance of the overall probability distribution function, which is the basis of the overall cumulative distribution function of the safety factor, which means that environmental changes have occurred in the facility during the recent period. This means that there is a high probability that a safety problem has occurred.
안전 예측부(220)는 전체 안전율 누적분포함수에 대한 최근 안전율 누적분포함수의 기울기의 완만한 정도에 따라 알람 신호를 세분하여 생성할 수 있다.The
예컨대, 안전 예측부(220)는, 전체 누적분포함수에 대한 최근 안전율 누적분포함수의 기울기가 전체 안전율 누적분포함수의 기울기의 0% 초과 15%이하의 크기 만큼 완만하면 주의하라는 주의 알람 신호를 생성하고, 15% 초과 30%이하의 크기 만큼 완만하면 경계하라는 경계 알람 신호를 생성하고, 30% 초과하면 위험하다는 위험 알람 신호를 생성할 수 있다.For example, the
안전 예측부(220)의 알람 신호는 후술하는 통신부를 통해 게이트 웨이(300)를 경유하여 서버(400)로 전송되고, 다시 서버(400)와 연결된 단말로 전송될 수 있고, 시설물의 안전을 판단하는 자료로 활용되어 시설물에 대한 신속하고 효과적인 조치를 취할 수 있다.The alarm signal of the
주기 조절부(230)는 데이터 수집부(210)의 측정 주기를 조절한다.The
보다 구체적으로, 주기 조절부(230)는 데이터 수집부(210)에서 수집된 전체 측정 데이터들의 누적분포함수(이하, 전체 누적분포함수라 함)를 산출한다. 전체 누적분포함수는 전체 측정 데이터들의 확률분포함수(이하, 전체 확률분포함수라 함)를 적분하여 산출할 수 있다.More specifically, the
그리고 주기 조절부(230)는 데이터 수집부(210)에서 설정된 최근 기간에 수집된 최근 측정 데이터들의 누적분포함수(이하, 최근 누적분포함수라 함)를 산출한다. 최근 누적분포함수는 최근 측정 데이터들의 확률분포함수(이하, 최근 확률분포함수라 함)를 적분하여 산출할 수 있다.In addition, the
주기 조절부(230)는 산출된 전체 누적분포함수의 기울기와 최근 누적분포함수의 기울기를 비교하여, 최근 누적분포함수의 기울기가 전체 누적분포함수의 기울기보다 완만하면 데이터 수집부(210)의 측정 주기를 조절한다.The
시설물에 관한 환경 변화가 없다면, 최근 누적분포함수와 전체 누적분포함수의 기울기가 차이가 없지만, 최근 누적분포함수의 기울기가 전체 누적분포함수의 기울기보다 완만하면 최근 누적분포함수의 기초가 된 최근 확률분포함수의 분산이 전체 누적분포함수의 기초가 된 전체 확률분포함수의 분산보다 커졌다는 것을 의미하고, 이는 최근 기간 동안 시설물에 관한 환경 변화가 발생하였음을 의미한다. 이 경우, 시설물에 대한 정밀 측정을 통해 모니터링 할 필요가 있다.If there is no environmental change regarding the facility, there is no difference in the slope of the recent cumulative distribution function and the overall cumulative distribution function. It means that the variance of the distribution function is larger than the variance of the overall probability distribution function that is the basis of the total cumulative distribution function, which means that environmental changes have occurred in the recent period. In this case, it is necessary to monitor through precise measurement of the facility.
주기 조절부(230)는 최근 누적분포함수의 기울기가 전체 누적분포함수의 기울기보다 완만하면 데이터 수집부(210)의 측정 주기가 짧아지도록 조절할 수 있다.The
이 경우, 주기 조절부(230)는 최근 누적분포함수의 기울기 정도에 따라 측정 주기를 선별적으로 적용할 수 있다.In this case, the
예컨대, 주기 조절부(230)는, 전체 누적분포함수에 대한 최근 누적분포함수의 기울기가 전체 누적분포함수의 기울기의 0% 초과 10%이하의 크기 만큼 완만하면 측정 주기를 이전 주기보다 10%만큼 짧게 조절하고, 10%초과 20%이하의 크기 만큼 완만하면 측정 주기를 이전 주기보다 20%만큼 짧게 조절하고, 20% 초과 30% 이하의 크기 만큼 완만하면, 측정 주기를 이전 주기보다 30%만큼 짧게 조절할 수 있다.For example, if the slope of the recent cumulative distribution function with respect to the entire cumulative distribution function is gentle by a magnitude greater than 0% and less than or equal to 10% of the slope of the entire cumulative distribution function, the
주기 조절부(230)에 의해 측정 주기가 짧게 조정되면 정밀 측정이 가능하고 시설물에 대한 정밀한 모니터링이 가능해진다.When the measurement period is adjusted by the
한편, 최근 안전율 누적분포함수의 기울기가 전체 안전율 누적분포함수의 기울기보다 완만하거나 최근 누적분포함수의 기울기가 전체 누적분포함수의 기울기보다 완만하면, 영상 수집부(미도시)는 시설물과 연결된 카메라(미도시)를 작동시켜 시설물에 대한 영상을 수집한다. 수집된 영상 데이터는 후술하는 게이트 웨이(300)를 경유하여 서버(400)로 전송되고, 다시 서버(400)와 연결된 단말로 전송될 수 있고, 시설물의 안전을 판단하는 자료로 활용될 수 있다.On the other hand, if the slope of the recent cumulative distribution function of the safety factor is gentler than the slope of the overall cumulative distribution function of the safety factor or the slope of the recent cumulative distribution function is gentler than the slope of the overall cumulative distribution function, the image collection unit (not shown) sends a camera connected to the facility ( (not shown) to collect images of facilities. The collected image data may be transmitted to the
시간 예상부(250)는, 데이터 수집부(210)에서 설정된 최근 기간 동안 수집된 최근 측정 데이터별로 산출된 시설물에 대한 안전율들이 모두 시설물에 대한 설계 안전율보다 작고 1보다 큰 경우, 최근 측정 데이터별로 산출된 시설물에 대한 안전율들이 최근 측정데이터들의 시간에 따른 추이를 회귀 분석하여 향후 시설물에 대한 안전율이 1에 도달하는 예상 시간을 산출한다.The
참고로, 설계 안전율 = 시설물이 파괴되는 안전관련변수의 허용 한계값÷설계 마진을 고려한 안전관련변수의 설계값'이다.For reference, the design safety factor = the allowable limit value of the safety-related variable at which the facility is destroyed ÷ the design value of the safety-related variable considering the design margin.
예를 들어, 안전관련변수가 하중이고, 시설물이 파괴되는 하중의 허용 한계값이 10N이고, 하중의 현재 측정값이 2N, 설계마진을 고려한 하중의 설계값은 5N이면, 측정 데이터를 기반으로 하는 안전율은 5(=10/2)이고, 설계 안전율은 2(=10/5)가 된다.For example, if the safety-related variable is the load, the allowable limit value of the load that destroys the facility is 10N, the current measured value of the load is 2N, and the design value of the load considering the design margin is 5N, The safety factor is 5 (=10/2), and the design safety factor is 2 (=10/5).
도 2를 참조하면, 저장부(260)는 데이터 수집부(210)에서 수집된 측정 데이터를 저장한다.Referring to FIG. 2 , the
통신부(270)는 데이터 수집부(210)에 의해 수집된 측정 데이터들, 안전 예측부(220)의 알람 신호, 시간 예상부(250)의 예상 시간을 게이트 웨이(300)로 전송할 수 있다.The
통신부(270)는 통신 프로토콜에 따라 게이트 웨이(300)로 측정 데이터, 알람 신호, 예상 시간 등을 전송할 수 있다.The
통신부(270)는 공지된 무선 통신 방식 예컨대, Wi-Fi, LoRa(Long Range), NB-IoT(NarrowBand-IoT), Wi-SUN(Wireless Smart Utility Network), LTE(Long Term Evolution) 방식으로 통신한다.The
참고로, 위 통신부(270)에 의해 게이트 웨이(300)로 전송되는 측정 데이터와, 알람 신호와, 예상 시간은 본 실시예에 따른 센서 노드(200)에 의해 수집되거나 가공된 데이터들로서, 게이트 웨이(300)를 경유하여 서버(400)로 전달된다.For reference, the measurement data, the alarm signal, and the expected time transmitted to the
도 1을 참조하면, 게이트 웨이(300)는 센서 노드(200)에서 전송된 측정 데이터, 알람 신호, 예상 시간 등을 수신하여 서버(400)로 전송한다.Referring to FIG. 1 , the
본 실시예에 따른 게이트 웨이(300)는 통상적인 게이트 웨이이며, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.The
도 1을 참조하면, 서버(400)는 게이트 웨이(300)에서 전송된 측정 데이터, 알람 신호, 예상 시간 등을 저장한다. 그리고 서버(400)는 서버(400)와 연결된 단말에 측정 데이터, 알람 신호, 예상 시간 등을 전송한다.Referring to FIG. 1 , the
단말은 시설물과 관련된 관련자들이 사용할 수 있다. 관련자들은 단말로 전송된 시설물에 대한 측정 데이터, 알람 신호, 예상 시간 등을 통해 시설물에 대한 신속한 조치를 취할 수 있다. 특히, 관련자들은 알람 신호와 예상 시간을 복합적으로 고려하여 시설물에 대한 효과적인 조치를 취할 수 있다.The terminal may be used by persons related to the facility. Persons concerned can take quick action on facilities through measurement data, alarm signals, and estimated time transmitted to the terminal. In particular, the concerned parties can take effective measures against the facility by considering the alarm signal and the expected time in combination.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.In the above, although embodiments of the present invention have been described, those of ordinary skill in the art can add, change, delete or add components within the scope that does not depart from the spirit of the present invention described in the claims. It will be said that various modifications and changes of the present invention can be made by, and this is also included within the scope of the present invention.
100 : 측정부
200 : 센서 노드
210 : 데이터 수집부
220 : 안전 예측부
230 : 주기 조절부
250 : 시간 예상부
260 : 저장부
270 : 통신부
300 : 게이트 웨이
400 : 서버100: measurement unit
200: sensor node
210: data collection unit
220: safety prediction unit
230: cycle control unit
250: time estimate part
260: storage
270: communication department
300 : gateway
400 : server
Claims (5)
상기 데이터 수집부에서 수집된 전체 측정 데이터별로 산출된 상기 시설물에 대한 안전율들의 전체 안전율 누적분포함수와 상기 데이터 수집부에서 설정된 최근 기간에 수집된 최근 측정 데이터별로 산출된 상기 시설물에 대한 안전율들의 최근 안전율 누적분포함수의 기울기를 비교하여, 상기 최근 안전율 누적분포함수의 기울기가 상기 전체 안전율 누적분포함수의 기울기보다 완만하면 알람 신호를 생성하는 안전 예측부를 포함하는, 센서 노드.a data collection unit that collects measurement data every measurement period from the measurement unit that measures safety-related variables for the facility; and
The total safety factor cumulative distribution function of the safety factors for the facility calculated for each total measurement data collected by the data collection unit and the recent safety factor of the safety factors for the facility calculated for each recent measurement data collected in the latest period set by the data collection unit and a safety predictor that compares the slope of the cumulative distribution function and generates an alarm signal when the slope of the recent safety factor cumulative distribution function is gentler than the slope of the overall safety factor cumulative distribution function.
상기 안전관련변수는 상기 시설물의 종류에 따라 가속도, 변위, 토압, 응력, 하중, 간극수압, 지하수위, 기울기, 탄성파 통과속도, 초음파 통과속도, 전기 비저항값, 레이다 투과속도 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 센서 노드.According to claim 1,
The safety-related variables include at least one of acceleration, displacement, earth pressure, stress, load, pore water pressure, groundwater level, slope, elastic wave passage speed, ultrasonic passage speed, electrical resistivity value, and radar transmission speed according to the type of facility. which, the sensor node.
상기 데이터 수집부에서 수집된 전체 측정 데이터들의 전체 누적분포함수와 설정된 최근 기간에 수집된 최근 측정 데이터들의 최근 누적분포함수의 기울기를 비교하여 상기 최근 누적분포함수의 기울기가 상기 전체 누적분포함수의 기울기보다 완만하면 상기 데이터 수집부의 측정 주기를 조절하는 조절부를 더 포함하는, 센서 노드.According to claim 1,
By comparing the slope of the recent cumulative distribution function of the recent measurement data collected in the set recent period with the total cumulative distribution function of all the measured data collected in the data collection unit, the slope of the recent cumulative distribution function is determined as the slope of the total cumulative distribution function If it is more gentle, the sensor node further comprises a control unit for adjusting the measurement period of the data collection unit.
상기 데이터 수집부에서 설정된 최근 기간 동안 수집된 최근 측정 데이터별로 산출된 상기 시설물에 대한 안전율들이 모두 상기 시설물에 대한 설계 안전율보다 작고 1보다 큰 경우, 최근 측정 데이터별로 산출된 시설물에 대한 안전율들의 시간에 따른 추이를 회귀 분석하여 향후 상기 시설물에 대한 안전율이 1에 도달하는 예상 시간을 산출하는 시간 예상부를 더 포함하는, 센서 노드.According to claim 1,
When the safety factors for the facility calculated for each recent measurement data collected during the recent period set by the data collection unit are all smaller than the design safety factor for the facility and greater than 1, the safety factors for the facility calculated for each recent measurement data at the time The sensor node further comprising a time estimator for calculating an expected time for the safety factor to reach 1 for the facility in the future by regressing the trend.
상기 측정부로부터 측정된 측정 데이터를 수집하고 가공하는 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 센서 노드;
상기 센서 노드로부터 데이터들을 수신하는 게이트 웨이; 및
상기 게이트 웨이로부터 데이터들을 수신하는 서버를 포함하는, 시설물 모니터링 시스템.a measurement unit that measures safety-related variables for facilities;
A sensor node according to any one of claims 1 to 4 for collecting and processing the measurement data measured from the measurement unit;
a gateway for receiving data from the sensor node; and
and a server receiving data from the gateway.
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|---|---|---|---|
| KR1020200168638A KR102268276B1 (en) | 2020-12-04 | 2020-12-04 | Sensor node and system for monitoring the safety status of facilities |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114358400A (en) * | 2021-12-21 | 2022-04-15 | 浙江高信技术股份有限公司 | Wisdom bridge tunnel culvert side slope monitored control system |
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2020
- 2020-12-04 KR KR1020200168638A patent/KR102268276B1/en active IP Right Grant
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