KR102312192B1

KR102312192B1 - 맨홀 뚜껑 모니터링 장치 및 시스템

Info

Publication number: KR102312192B1
Application number: KR1020200124194A
Authority: KR
Inventors: 이금석; 이금준
Original assignee: (주)에프비지코리아; 이금석
Priority date: 2020-09-24
Filing date: 2020-09-24
Publication date: 2021-10-14

Abstract

본 발명은 맨홀 뚜껑의 개폐를 모니터링하기 위한 장치에 있어서: 맨홀에 고정되는 고정암(22)에 제1힌지(23)를 개재하여 가동대(25)를 회동 가능하게 지지하는 프레임(20); 상기 프레임(20)에 상하운동 가능하게 지지되고, 뚜껑의 개폐에 연동하여 가동대(25)의 회동을 유발하는 감지봉(30); 및 상기 가동대(25)에 하우징(41)을 개재하여 고정되고, 하우징(41)의 회동에 연동하여 신호를 생성하는 감지기(40);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 우수 등에 의하여 수분의 영향을 많이 받는 맨홀에서 방수에 유리한 구조를 기반으로 뚜껑의 개방 상태를 감시하는 네트워크를 구성함에 내구성 향상으로 작동 신뢰성을 보장하는 효과가 있다.

Description

맨홀 뚜껑 모니터링 장치 및 시스템 {Apparatus and System for monitoring manhole cover}

본 발명은 맨홀 뚜껑 모니터링에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 하수관거 등에 설치되는 맨홀 뚜껑의 개폐여부를 확인하기 위한 맨홀 뚜껑 모니터링 장치 및 시스템에 관한 것이다.

하수관거 등에서 점검과 보수를 위한 인원이 출입하도록 뚜껑을 갖춘 맨홀이 설정된 간격으로 설치된다. 맨홀의 뚜껑은 통상 원형으로 형성되어 긴밀하게 밀착된 상태를 유지하지만 부분적으로 개방되거나 파손된 경우 통행하는 사람이나 차량에 의하여 안전사고를 유발할 우려가 크다. 심지어 고의적으로 맨홀 뚜껑을 벗겨 가는 경우 안전사고의 위험성이 더욱 증대된다. 이에. 맨홀의 내부는 물론 뚜껑의 이상여부를 모니터링할 필요성이 대두된다.

이와 관련되어 참조할 수 있는 선행기술문헌으로서 한국 등록실용신안공보 제0393387호(선행문헌 1), 한국 공개특허공보 제2006-0058289호(선행문헌 2) 등이 알려져 있다.

선행문헌1은 감지장치로 뚜껑의 개방사실을 감지하여 감지 데이터를 출력하고, 주 제어장치로 개방사실을 저장된 문자메시지와 음성메시지로 전송하면서 개방되는 맨홀의 번호, 표시등, 부저 등의 시각적, 청각적 경보를 게시하는 기능을 수행한다. 이에, 맨홀뚜껑의 개폐 시 파손우려가 없고 먼거리의 맨홀 개방을 실시간으로 감시하는 효과를 기대한다.

선행문헌 2는 맨홀 커버 하단에 1개에서 4개까지 사용하여 커버가 열리면 커버가 지닌 자장의 변화로 센서에 출력신호가 발생하는 것을 이용하여 커버의 변화 상태를 감지하고, 오류검출을 위한 체크썸 신호를 받아 맨홀의 현재상태를 외부 감지시스템으로 보낸다. 이에, 맨홀 커버에 간편하게 부착되고 맨홀 커버 개폐시 이를 감지하는 효과를 기대한다.

다만, 상기한 선행문헌은 우수 등에 의하여 수분의 영향을 많이 받는 맨홀에서 장기간 작동 신뢰성을 유지하는 측면에 대한 기술적 사상이 미흡하다.

한국 등록실용신안공보 제0393387호 "맨홀개방 감시시스템" (공개일자 : 2005.08.18.) 한국 공개특허공보 제2006-0058289호 "맨홀 커버 감지장치" (공개일자 : 2006.05.30.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 우수 등에 의하여 수분의 영향을 많이 받는 맨홀에서 방수에 유리한 구조를 기반으로 뚜껑의 개방 상태를 감시하는 네트워크를 구성할 수 있는 맨홀 뚜껑 모니터링 장치 및 시스템을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일면에 의하면, 맨홀 뚜껑의 개폐를 모니터링하기 위한 장치에 있어서: 맨홀에 고정되는 고정암에 제1힌지를 개재하여 가동대를 회동 가능하게 지지하는 프레임; 상기 프레임에 상하운동 가능하게 지지되고, 뚜껑의 개폐에 연동하여 가동대의 회동을 유발하는 감지봉; 및 상기 가동대에 하우징을 개재하여 고정되고, 하우징의 회동에 연동하여 신호를 생성하는 감지기;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 프레임의 제1힌지를 중심으로 일측의 감지기에 의한 회전모멘트가 타측의 감지봉에 의한 회전모멘트보다 크게 작용하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 감지봉은 맨홀의 뚜껑에 대한 접촉력을 높이는 방향으로 탄성력을 작용하는 스프링을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 감지기는 하우징의 회동에 연동하는 중량추에 광섬유 센서, 스트레인게이지, 기울기센서, 가속도센서 중의 적어도 어느 하나를 연결하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일면에 의하면, 청구항 1의 장치를 기반으로 맨홀 뚜껑의 개폐를 모니터링하는 시스템에 있어서: 복수의 맨홀에 장착된 감지기가 각각의 포트를 통하여 광케이블과 광네트워크로 연결되고, 광네트워크에 연결된 컨트롤서버를 통하여 통합적으로 제어되는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 우수 등에 의하여 수분의 영향을 많이 받는 맨홀에서 방수에 유리한 구조를 기반으로 뚜껑의 개방 상태를 감시하는 네트워크를 구성함에 내구성 향상으로 작동 신뢰성을 보장하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 작동전 상태를 나타내는 모식도
도 2는 본 발명에 따른 장치의 주요부를 나타내는 구성도
도 3은 본 발명에 따른 장치의 작동후 상태를 나타내는 모식도
도 4는 본 발명에 따른 감지기의 주요부를 나타내는 모식도
도 5는 본 발명에 따른 시스템을 개략적으로 나타내는 모식도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 일면에 의하면, 맨홀 뚜껑의 개폐를 모니터링하기 위한 장치에 관하여 제안한다. 하수관거 등에서 점검과 보수를 위한 인원이 출입하도록 뚜껑을 갖춘 맨홀(10)을 대상으로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 예컨대, 건물 도어의 개폐여부를 확인하는 용도에도 적용 가능하다. 평상시 맨홀(10)은 뚜껑(15)으로 덮여있지만 우수 등에 의하여 수분의 영향을 많이 받는다.

본 발명에 따르면 프레임(20)이 맨홀에 고정되는 고정암(22)에 제1힌지(23)를 개재하여 가동대(25)를 회동 가능하게 지지하는 구조를 이루고 있다.

도 1을 참조하면, 프레임(20)을 구성하는 고정대(21), 고정암(22), 제1힌지(23), 가동대(25) 등이 나타난다. 고정대(21)는 맨홀의 상단 개구에 인접하여 고정되는 브라켓 구조이다. 고정암(22)은 고정대(21)에서 하방향으로 연장되는 한 쌍의 브라켓 구조이다. 제1힌지(23)는 고정암(22)의 하단에 인접하게 설치되고 후술하는 감지봉(30), 감지기(40) 등의 하중을 지지한다. 가동대(25)는 고정암(22)과 대략적으로 직교하도록 제1힌지(23)에 회동 가능하게 지지된다.

또한, 본 발명에 따르면 뚜껑의 개폐에 연동하여 가동대(25)의 회동을 유발하는 감지봉(30)이 상기 프레임(20)에 상하운동 가능하게 지지되는 구조를 이루고 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 감지봉(30)이 지지대(31)를 개재하여 프레임(20)의 일측에 설치된 상태를 나타낸다. 감지봉(30)은 뚜껑(15)의 저면과 접촉하는 상단에서 구체를 이루는 것이 좋다. 감지봉(30)의 구체는 강도와 더불어 내마모성을 지닌 소재를 사용한다. 지지대(31)는 고정대(21)의 일측에 고정되고, 감지봉(30)을 상하운동 가능하게 지지한다.

이때, 감지봉(30)은 제2힌지(33)를 개재하여 가동대(25)와 상대운동 가능하게 연결된다. 제2힌지(33)는 가동대(25)와 일체로 고정되는 동시에 가동대(25)의 장공홈(27) 상에서 활주 가능하게 수용된다. 뚜껑(15)의 개폐로 유발되는 감지봉(30)의 상하운동에 연동하여 가동대(25)가 제1힌지(23)를 중심으로 회동된다.

또한, 본 발명에 따르면 하우징(41)의 회동에 연동하여 신호를 생성하는 감지기(40)가 상기 가동대(25)에 하우징(41)을 개재하여 고정되는 구조를 이룬다.

도 1 및 도 2에서, 하우징(41)에 수용되는 감지기(40)가 가동대(25)의 일단에 고정된 상태를 나타낸다. 하우징(41)은 긴밀한 수밀구조로 형성되어 제1힌지(23)와 무관하게 가동대(25)에 고정된다. 하우징(41)이 가동대(25)와 연동하여 회동하지만 제1힌지(23)와 직접 연결되지 않으므로 수밀성 측면에서 유리하다. 하우징(41)에 수용된 검출부(45)는 수분이 많은 환경에서도 장기간에 걸쳐 내구성과 작동 신뢰성을 유지할 수 있다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 프레임(20)의 제1힌지(23)를 중심으로 일측의 감지기(40)에 의한 회전모멘트가 타측의 감지봉(30)에 의한 회전모멘트보다 크게 작용하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 1 및 도 3을 참조하면, 맨홀(10)의 뚜껑(15)이 개방되면 감지봉(30)의 상승과 더불어 감지기(40)가 회동한다. 감지기(40)의 회동은 제1힌지(23)를 중심으로 하는 회전모멘트 차이에 기인한다. 제1힌지(23)의 일측에서 감지봉(30), 제2힌지(33) 등에 의한 시계방향 회전모멘트가 작용하고, 제1힌지(23)의 타측에서 감지기(40) 등에 의한 반시계방향 회전모멘트가 작용한다. 후자의 회전모멘트를 전자의 회전모멘트보다 크게 설정하면 감지봉(30)에 맨홀 뚜껑(15)의 외력이 소멸되는 순간 도 3처럼 감지기(40)가 반시계방향으로 회동한다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 감지봉(30)은 맨홀의 뚜껑(15)에 대한 접촉력을 높이는 방향으로 탄성력을 작용하는 스프링(35)을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

도 2에서, 감지봉(30) 상에서 지지대(31)의 상측으로 스프링(35)이 설치된 상태를 나타낸다. 스프링(35)은 감지봉(30)의 구체가 상승되어 뚜껑(15)에 밀착되도록 하는 방향으로 탄성력을 작용한다. 전술한 것처럼 뚜껑(15)이 개방되면 가동대(25)와 감지기(40)의 회동이 유발되는데, 스프링(35)은 이러한 회동을 유발하는 회전모멘트를 증대하는 역할을 한다. 가동대(25) 등에 이물질이 침투한 경우에도 감지기(40)의 회동을 유발하는 작동 신뢰성을 높인다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 감지기(40)는 하우징(41)의 회동에 연동하는 중량추(43)에 광섬유 센서, 스트레인게이지, 기울기센서, 가속도센서 중의 적어도 어느 하나를 연결하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 4를 참조하면, 감지기(40)가 하우징(41)의 내부에 중량추(43), 검출부(45) 등을 갖춘 상태를 나타낸다. 중량추(43)는 제1힌지(23)와 다른 별도의 힌지를 개재하여 회동 가능하게 장착된다. 감지봉(30)의 상단에서 뚜껑(15)의 하중이 소멸되면 도 3처럼 하우징(41)이 회동하지만 중량추(43)는 연직 상태를 유지한다. 검출부(45)는 공지의 접촉 또는 비접촉 방식으로 하우징(41)의 회동을 검출한다. 스트레인게이지, 기울기센서, 가속도센서는 장기적인 내구성 확보에 어려움이 있고, 전기적 잡음 및 전자기파의 노출시 검출 신뢰성이 급격히 저하될 우려가 있다. 반면 광섬유 센서는 경박단소하면서 전자기파는 물론 부식의 영향이 없고, 검출 감도가 월등하여 하나의 광학채널에 수십개의 연결하기 용이하다.

감지기(40)의 검출부(45)로서 광섬유 센서를 사용하는 경우 하우징(41)의 내면에서 중량추(43)와 각각 대향하도록 부호 45A의 발광어레이 및 부호 45B의 수광어레이를 설치하는 방식이 적용된다. 하우징(41)이 기울어지는 정도(각도)에 따라서 검출부(45)의 신호량이 차등화된다. 이에 홍수, 강풍 등의 외력에 의하여 뚜껑(15)이 일시적으로 요동하여도 개방여부를 정확하게 인식할 수 있다.

한편, 도시에는 생략하나, 검출부(45)는 광섬유 센서를 기반으로 스트레인게이지, 기울기센서, 가속도센서를 접목하는 이중적 구성도 가능하다.

본 발명의 다른 일면에 의하면, 청구항 1의 장치를 기반으로 맨홀 뚜껑의 개폐를 모니터링하는 시스템에 관하여 제안한다. 일정한 구간의 하수관거에 다수의 맨홀(10)과 뚜껑(15)이 설정된 간격으로 시공되어 있다. 이러한 맨홀(10)에 설치된 본 발명의 장치를 네트워크로 연결하여 원격에서 모니터링할 수 있다.

본 발명에 따르면 복수의 맨홀에 장착된 감지기(40)가 각각의 포트(48)를 통하여 광케이블(51)과 광네트워크(53)로 연결되고, 광네트워크(53)에 연결된 컨트롤서버(55)를 통하여 통합적으로 제어되는 것을 특징으로 한다.

도 5를 참조하면, 다수의 감지기(40)가 광케이블(51), 광네트워크(53), 컨트롤서버(55)로 연결된 상태를 나타낸다. 감지기(40)의 포트(48)는 내부의 검출부(45) 및 외부의 광케이블(51) 간의 연결을 매개한다. 검출부(45)로 광섬유 센서를 사용하는 경우 온도와 변형률 뿐만 아니라 다양한 물리량 측정이 가능하다. 하수관거를 따라 설치되는 광케이블(51)은 증폭기 없이도 신호 손실이 거의 없이 원거리까지 전송이 가능하다. 광네트워크(53)는 파장분할 다중화(WDM) 커플러, 광분배기, 광 네트워크 터미널(ONT) 등을 포함한다. 컨트롤서버(55)는 다수의 감지기(40)에 대한 위치식별 정보를 활용하여 뚜껑(15)의 개방상태를 감지하고 출력한다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 맨홀 15: 뚜껑
20: 프레임 21: 고정대
22: 고정암 23: 제1힌지
25: 가동대 27: 장공홈
30: 감지봉 31: 지지대
33: 제2힌지 35: 스프링
40: 감지기 41: 하우징
43: 중량추 45: 검출부
48: 포트 50: 감시수단
51: 광케이블 53: 광네트워크
55: 컨트롤서버

Claims

맨홀 뚜껑의 개폐를 모니터링하기 위한 장치에 있어서:
맨홀에 고정되는 고정암(22)에 제1힌지(23)를 개재하여 가동대(25)를 회동 가능하게 지지하는 프레임(20);
상기 프레임(20)에 상하운동 가능하게 지지되고, 뚜껑의 개폐에 연동하여 가동대(25)의 회동을 유발하는 감지봉(30); 및
상기 가동대(25)에 하우징(41)을 개재하여 고정되고, 하우징(41)의 회동에 연동하여 신호를 생성하는 감지기(40);를 포함하되,
상기 감지기(40)의 하우징(41)은 수밀구조로 형성되어 제1힌지(23)와 무관하게 가동대(25)에 고정되고,
상기 프레임(20)의 제1힌지(23)를 중심으로 일측의 감지기(40)에 의한 회전모멘트가 타측의 감지봉(30)에 의한 회전모멘트보다 크게 작용하도록 구성되며,
상기 감지기(40)는 하우징(41)의 회동에 연동하는 중량추(43)에 광섬유 센서, 스트레인게이지, 기울기센서, 가속도센서 중의 적어도 어느 하나를 연결하여 구성되는 것을 특징으로 하는 맨홀 뚜껑 모니터링 장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 감지봉(30)은 맨홀의 뚜껑(15)에 대한 접촉력을 높이는 방향으로 탄성력을 작용하는 스프링(35)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 맨홀 뚜껑 모니터링 장치.
삭제
청구항 1의 장치를 기반으로 맨홀 뚜껑의 개폐를 모니터링하는 시스템에 있어서:
복수의 맨홀에 장착된 감지기(40)가 각각의 포트(48)를 통하여 광케이블(51)과 광네트워크(53)로 연결되고, 광네트워크(53)에 연결된 컨트롤서버(55)를 통하여 통합적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 맨홀 뚜껑 모니터링 시스템.