KR102454667B1 - system for predicting sink hole using bead - Google Patents

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박성수
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(유)준하지반기술
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Abstract

The present invention relates to a ground subsidence predicting system using a bead. More specifically, the present invention relates to the ground subsidence predicting system capable of predicting ground subsidence in advance by detecting occurrence or expansion of an underground cavity installed in an area where the ground subsidence is expected. The ground subsidence predicting system using the bead of the present invention comprises: an excavation hole formed by digging a certain depth in a ground; and a plurality of marbles filled in the excavation hole, and formed in spherical shapes so as to roll from the excavation hole to the cavity when the underground cavity is connected to the excavation hole.

Description

구슬을 이용한 지반함몰 예측시스템{system for predicting sink hole using bead}Ground subsidence prediction system using beads {system for predicting sink hole using bead}

본 발명은 구슬을 이용한 지반함몰 예측시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지반함몰이 예상되는 지역 내에 설치하여 지하에서 공동의 발생 또는 확장을 감지함으로써 지반함몰을 사전에 예측할 수 있는 지반함몰 예측시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a ground subsidence prediction system using beads, and more particularly, to a ground subsidence prediction system that can predict ground subsidence by installing it in an area where ground subsidence is expected and detecting the occurrence or expansion of a cavity underground. it's about

최근 지하수 개발, 낡은 상하수도의 누수 개선 공사, 지하철 공사, 고층 건물 공사 등의 다양한 직간접적인 원인 또는 지진이나 홍수 등의 자연적인 원인으로 지반함몰, 즉 싱크홀(sink hole)이 빈번하게 발생하고 있다. 이러한 지반함몰이 발생하는 경우 국민안전에 큰 위협이 되고 있다.Recently, various direct and indirect causes such as underground water development, leak improvement work of old water and sewerage system, subway construction, high-rise building construction, etc. When such ground subsidence occurs, it poses a great threat to public safety.

종래의 싱크홀의 조기예측 방법은 상하수도 연결부위, 도시철도 침출수 발생지역 등 싱크홀의 발생 가능성이 높은 지역을 대상으로 엑스선 등을 이용한 지하공간 스캐닝이 활용되고 있다.As a conventional method for early prediction of sinkholes, underground space scanning using X-rays, etc., is used for areas with a high probability of sinkhole occurrence, such as water supply and sewerage connections and urban railroad leachate generating areas.

그러나 종래의 지하공간 스캐닝을 이용한 싱크홀 예측 방법은 스캐닝의 특성상 장시간의 측정시간이 소요되고, 스캐닝에 의한 화상정보의 판독시 측정의 정확도가 떨어지는 문제점도 있다. 또한, 스캐닝 측정 과정에서 장시간 도로 통제가 이루어져야 하기 때문에, 국민 불편이 발생되고 있다. 이러한 요인들 때문에 스캐닝 방법은 싱크홀의 사전 예방보다는 싱크홀 발생 후의 해당 지역 조사 위주로 이루어지고 있는 실정이다.However, the conventional sinkhole prediction method using subsurface scanning takes a long measurement time due to the nature of scanning, and also has problems in that the accuracy of measurement is poor when image information is read by scanning. In addition, since road control has to be performed for a long time in the scanning measurement process, inconvenience to the public is generated. Because of these factors, the scanning method is focused on the investigation of the area after the sinkhole has occurred rather than the prior prevention of the sinkhole.

싱크홀을 좀더 효율적으로 감지 또는 예측하기 위해 대한민국 등록특허 제10-1680846호에는 싱크홀 모니터링 시스템이 개시되어 있고, 대한민국 등록특허 제10-1779017호에는 지반함몰 모니터링 시스템이 개시되어 있다. In order to detect or predict sinkholes more efficiently, Korean Patent Registration No. 10-1680846 discloses a sinkhole monitoring system, and Korean Patent Registration No. 10-1779017 discloses a ground subsidence monitoring system.

상기 기술들은 압력 변화를 감지하기 위한 센서나 지하수의 변화에 의한 간극수압을 측정하기 위한 센서를 이용하고 있다. 이와 같이 종래에는 싱크홀을 감지 또는 예측하기 위해 모두 전자적 센서를 이용하고 있으나, 센서를 이용할 경우 오작동의 문제, 전원공급의 문제, 운용과 관리의 어려움, 비용의 상승 등의 다양한 문제점들이 발생된다. 또한, 지하에 설치된 센서 등의 전자장비는 회수되지 않는 한 환경오염의 우려가 있다. The above technologies use a sensor for detecting a pressure change or a sensor for measuring a pore water pressure caused by a change in groundwater. As described above, in the related art, all electronic sensors are used to detect or predict sinkholes. However, when the sensors are used, various problems such as malfunction, power supply, operation and management difficulties, and cost increase occur. In addition, there is a risk of environmental pollution unless electronic equipment such as sensors installed underground are recovered.

1. 대한민국 등록특허 제10-1680846호: 싱크홀 감지 센서, 싱크홀 감지 센서를 이용한 싱크홀 모니터링 시스템 및 방법1. Republic of Korea Patent No. 10-1680846: Sinkhole detection sensor, sinkhole monitoring system and method using sinkhole detection sensor 2. 대한민국 등록특허 제10-1779017호: 지반 내 간극수압과 흡입응력 계측을 통한 지반함몰 모니터링 시스템 및 상시감시 방법2. Republic of Korea Patent No. 10-1779017: Ground subsidence monitoring system and regular monitoring method by measuring pore water pressure and suction stress in the ground

본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 구슬을 이용하여 지하에서 발생되거나 확장되는 공동을 효과적으로 감지함으로써 간단한 구조만으로 지반함몰을 사전에 예측할 수 있는 지반함몰 예측시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention was created to improve the above problems, and the purpose of the present invention is to provide a ground subsidence prediction system that can predict ground subsidence in advance only with a simple structure by effectively detecting a cavity generated or expanded underground using beads. have.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구슬을 이용한 지반함몰 예측시스템은 지면에서 일정 깊이로 파서 형성한 굴착공과; 상기 굴착공에 충전되어 지하의 공동이 상기 굴착공과 연결되면 상기 굴착공에서 상기 공동으로 굴러갈 수 있도록 구형으로 형성된 다수의 구슬들;을 구비한다.The ground subsidence prediction system using the beads of the present invention for achieving the above object includes an excavation hole dug to a certain depth from the ground; and a plurality of beads formed in a spherical shape to be filled in the excavation hole and to roll into the cavity in the excavation hole when the underground cavity is connected to the excavation hole.

상기 굴착공의 입구에 설치되어 지상에 일정 높이로 형성되고 내부에 상기 구슬들이 충전된 관찰탑;을 더 구비한다.and an observation tower installed at the entrance of the excavation hole, formed at a certain height on the ground, and filled with the beads therein.

상기 굴착공에 설치되어 상기 구슬들에 둘러싸여 지지되며 하부에 위치한 구슬들이 이동하면 하강이 가능한 웨이트부재와, 상기 웨이트부재의 하강시 상기 웨이트부재의 위치 변화를 감시하기 위한 감시수단을 더 구비한다.It is installed in the excavation hole and is supported by the beads, and a weight member capable of descending when the beads located at the lower part move, and monitoring means for monitoring the position change of the weight member when the weight member is lowered.

상기 공동의 위치를 예측할 수 있도록 상기 웨이트부재는 상기 굴착공에 상하 방향으로 이격되어 다수가 설치된다. A plurality of the weight members are vertically spaced apart from each other in the excavation hole so as to predict the location of the cavity.

상기 웨이트부재에는 유속센서가 설치된다.A flow rate sensor is installed on the weight member.

상기 감시수단은 상기 웨이트부재와 연결되어 지상으로 연장되는 연결케이블과, 지상에 설치되어 상기 연결케이블이 권취되는 드럼과, 상기 연결케이블의 이동을 감지하기 위한 센싱부를 구비한다. The monitoring means includes a connection cable connected to the weight member and extending to the ground, a drum installed on the ground and wound around the connection cable, and a sensing unit for detecting movement of the connection cable.

상술한 바와 같이 본 발명은 굴착공에 충전되어 있는 구슬의 충전높이 변화를 통해 지하의 공동 발생 또는 공동의 확장을 감지할 수 있다. 따라서 본 발명은 전자적 장비 없이도 굴착공에 구슬을 채워넣는 매우 간단한 구조만으로 지반함몰을 미리 예측할 수 있다. As described above, the present invention can detect the occurrence of underground cavities or expansion of cavities through a change in the filling height of the beads filled in the excavation hole. Therefore, the present invention can predict the ground subsidence in advance only with a very simple structure in which beads are filled in an excavation hole without electronic equipment.

도 1은 본 발명의 일 예에 따른 지반함몰 예측시스템을 보여주기 위한 단면도이고,
도 2는 도 1의 작동을 나타내기 위한 단면도이고,
도 3은 본 발명의 다른 예에 따른 지반함몰 예측시스템을 보여주기 위한 단면도이고,
도 4는 본 발명의 또 다른 예에 따른 지반함몰 예측시스템을 보여주기 위한 단면도이고,
도 5는 도 4에 적용된 요부를 발췌하여 나타낸 사시도이고,
도 6 및 도 7은 도 4의 작동을 나타내기 위한 단면도이고,
도 8은 본 발명의 또 다른 예에 따른 지반함몰 예측시스템에 적용된 요부를 발췌하여 나타낸 사시도이고,
도 9는 본 발명의 또 다른 예에 따른 지반함몰 예측시스템의 블록도이다. 1 is a cross-sectional view for showing a ground subsidence prediction system according to an example of the present invention,
Figure 2 is a cross-sectional view for showing the operation of Figure 1,
3 is a cross-sectional view for showing a ground subsidence prediction system according to another example of the present invention,
4 is a cross-sectional view for showing a ground subsidence prediction system according to another example of the present invention,
Figure 5 is a perspective view showing an extract of the main part applied to Figure 4,
6 and 7 are cross-sectional views for showing the operation of FIG. 4,
8 is a perspective view showing an extract of the main part applied to the ground subsidence prediction system according to another example of the present invention,
9 is a block diagram of a ground subsidence prediction system according to another example of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 구슬을 이용한 지반함몰 예측시스템에 대하여 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the ground subsidence prediction system using beads according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.

도 1을 참조하면, 본 발명의 지반함몰 예측시스템은 지면에서 일정 깊이로 파서 형성한 굴착공(10)과, 굴착공(10)에 충전된 다수의 구슬들(20)을 구비한다. Referring to FIG. 1 , the ground subsidence prediction system of the present invention includes a drilling hole 10 dug to a predetermined depth from the ground, and a plurality of beads 20 filled in the drilling hole 10 .

굴착공(10)은 지반함몰이 우려되는 지역에 일정간격으로 형성될 수 있다. 가령, 100 내지 200m 간격으로 다수의 굴착공을 형성할 수 있다. The excavation holes 10 may be formed at regular intervals in areas where ground subsidence is a concern. For example, a plurality of excavation holes may be formed at intervals of 100 to 200 m.

굴착공(10)은 지면에서 일정 깊이로 파서 형성한다. 굴착공(10)은 직경 5 내지 50cm, 깊이 10 내지 20m로 형성될 수 있다. The excavation hole 10 is formed by digging at a predetermined depth from the ground. The excavation hole 10 may be formed to have a diameter of 5 to 50 cm and a depth of 10 to 20 m.

구슬(20)은 굴착공(10)에 충전된다. 구슬(20)은 굴착공(10)의 입구, 즉 지면 높이까지 충전된다. 구슬(20)은 구형(sphere)으로 형성된다. 이러한 구슬(20)은 직경 5 내지 20mm가 적절하다. 구슬(20)은 유리 또는 금속 소재로 형성될 수 있다. 바람직하게 구슬(20)은 유리 소재로 형성된다. 금속 소재의 구슬(20)은 지중에서 표면이 부식될 우려가 있다. 표면이 부식될 경우 표면의 마찰저항이 커진다. 구슬 표면의 마찰저항이 작아여 구슬이 굴러가는데 유리하다. The beads 20 are filled in the drilling hole 10 . The beads 20 are filled to the entrance of the drilling hole 10, that is, to the level of the ground. The beads 20 are formed in a sphere. These beads 20 have a suitable diameter of 5 to 20 mm. The beads 20 may be formed of a glass or metal material. Preferably, the beads 20 are formed of a glass material. The metal beads 20 may be corroded underground. When the surface is corroded, the frictional resistance of the surface increases. It is advantageous for the marble to roll because the frictional resistance on the surface of the marble is small.

구슬(20)을 굴착공(10)의 입구를 통해 쏟아 부으면 구슬들(20)은 굴착공(10)의 하부부터 순차적으로 채워지면서 점차 높아진다. 구슬(20)의 충전높이가 지면과 동일하거나 다소 낮은 상태가 될 때까지 구슬(20)을 충전시킨다. When the beads 20 are poured through the inlet of the drilling hole 10 , the beads 20 are sequentially filled from the bottom of the drilling hole 10 and gradually increase. The marbles 20 are charged until the filling height of the marbles 20 is equal to or somewhat lower than the ground level.

구슬(20)의 충전이 완료되면 굴착공(10)의 입구로 빗물이나 이물질이 유입되는 것을 막기 위해 굴착공(10)의 입구를 커버로 막을 수 있다. 이때 커버는 굴착공(10)의 내부가 들여다 보일 수 있도록 투명한 재질로 형성되는 것이 바람직하다.When the filling of the beads 20 is completed, the inlet of the drilling hole 10 may be blocked with a cover in order to prevent rainwater or foreign substances from flowing into the inlet of the drilling hole 10 . At this time, the cover is preferably formed of a transparent material so that the inside of the excavation hole 10 can be seen.

굴착공(10)에 충전된 구슬들(20)은 구형으로 형성되어 있기 때문에 굴착공의 어느 한 부위가 무너지면 그 부위를 통해 외부로 배출될 수 있다. 가령, 지하에서 공동(1)이 발생되어 굴착공(10)과 연결되거나, 기존의 공동(1)이 확장되어 굴착공(10)과 연결되면 도 2에 도시된 바와 같이 굴착공(10)에 충전된 구슬들(20)이 공동(1)으로 굴러가 공동(1)을 채우게 된다. 이때 공동(1)으로 굴러가는 구슬들(20)은 공동(1)보다 높게 위치한 구슬들이다. Since the beads 20 filled in the drilling hole 10 are formed in a spherical shape, if any one part of the drilling hole collapses, it may be discharged to the outside through the part. For example, when a cavity 1 is generated underground and connected to the excavation hole 10, or when the existing cavity 1 is expanded and connected to the excavation hole 10, as shown in FIG. The filled beads 20 roll into the cavity 1 and fill the cavity 1 . At this time, the marbles 20 rolling into the cavity (1) are the marbles positioned higher than the cavity (1).

공동(1)으로 구슬들(20)이 굴러가면 그만큼 굴착공(10) 내의 구슬 충전높이가 낮아진다. 가령, 구슬들(20)의 충전높이가 지면과 동일한 상태에서 일부의 구슬들이 공동(1)으로 굴러들어가면, 공동(1)으로 굴러들어간 구슬들의 부피만큼 굴착공(10)이 비워져 굴착공(10) 내의 구슬(20)의 충전높이는 낮아진다. As the beads 20 roll into the cavity 1, the bead filling height in the drilling hole 10 is lowered by that much. For example, when some marbles roll into the cavity 1 in a state where the filling height of the marbles 20 is the same as the ground, the bore 10 is emptied by the volume of the marbles rolled into the cavity 1 and the bore 10 is ) The filling height of the beads 20 in the lower is lowered.

이와 같이 굴착공(10)에 충전되어 있는 구슬(10)의 충전높이 변화를 통해 본 발명은 지하의 공동 발생 또는 공동의 확장을 감지할 수 있다. 따라서 본 발명은 전자적 장비 없이도 굴착공에 구슬을 채워넣는 간단한 구조만으로 지반함몰을 미리 예측할 수 있다. As described above, through the change in the filling height of the beads 10 filled in the excavation hole 10 , the present invention can detect the occurrence of an underground cavity or the expansion of the cavity. Therefore, the present invention can predict the ground subsidence in advance only with a simple structure of filling beads in an excavation hole without electronic equipment.

구슬(10)의 충전높이가 변하여 지반함몰이 예측될 경우, 다양한 장비나 기계 등을 이용하여 정밀한 지반 탐사를 수행하여 지반함몰의 가능성을 정확하게 판단한다. When the ground subsidence is predicted due to the change in the filling height of the marble 10, the possibility of ground subsidence is accurately determined by performing precise ground exploration using various equipment or machines.

한편, 본 발명은 도 3에 도시된 바와 같이 굴착공(10)의 입구에 관찰탑(30)이 설치될 수 있다. Meanwhile, in the present invention, an observation tower 30 may be installed at the entrance of the excavation hole 10 as shown in FIG. 3 .

도 3을 참조하면, 관찰탑(30)은 상하부가 개방된 원통형 구조로 이루어진다. Referring to FIG. 3 , the observation tower 30 has an open cylindrical structure.

관찰탑(30)은 내부가 들여다 보이도록 투명한 재질로 형성된다. 관찰탑(30)은 지상에 일정한 높이로 형성된다. 가령, 관찰탑(30)은 50 내지 150cm의 높이로 설치될 수 있다. The observation tower 30 is formed of a transparent material so that the inside can be seen. The observation tower 30 is formed at a constant height on the ground. For example, the observation tower 30 may be installed at a height of 50 to 150 cm.

굴착공(10)에 구슬(20)을 충전시 관찰탑(30)의 상부까지 구슬(20)이 충전되도록 한다. 따라서 구슬(20)의 충전높이는 관찰탑(30) 내부에 위치한다. When the beads 20 are filled in the excavation hole 10 , the beads 20 are filled up to the top of the observation tower 30 . Therefore, the filling height of the beads 20 is located inside the observation tower 30 .

관찰탑(30)의 개방된 상부에는 캡(35)이 결합될 수 있다. 캡(35)은 관찰탑(30)에 분리 및 결합이 가능하다. A cap 35 may be coupled to the open upper portion of the observation tower 30 . The cap 35 can be separated and coupled to the observation tower 30 .

상술한 바와 같이 관찰탑(30)이 설치된 경우, 구슬(20)의 충전높이가 지면보다 더 높게 위치하므로, 구슬(20)의 충전높이의 변화를 육안으로도 매우 용이하게 관찰할 수 있다. When the observation tower 30 is installed as described above, since the filling height of the beads 20 is located higher than the ground, the change in the filling height of the beads 20 can be observed very easily with the naked eye.

본 발명의 또 다른 예를 도 4 및 도 5에 도시하고 있다. Another example of the present invention is shown in FIGS. 4 and 5 .

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 지반함몰 예측시스템은 웨이트부재(40)와 감시수단을 더 구비한다. 4 and 5, the ground subsidence prediction system of the present invention further includes a weight member 40 and monitoring means.

웨이트부재(40)는 굴착공(10)에 설치된다. 웨이트부재(40)는 하나만 설치될 수 있으나 도시된 바와 같이 다수가 설치되는 것이 바람직하다. 이 경우 웨이트부재(40)는 굴착공(10)에 상하 방향으로 이격되게 설치된다. 다수의 웨이트부재(40)가 설치된 경우 지하에 발생된 공동의 위치를 예측할 수 있다. The weight member 40 is installed in the excavation hole 10 . Although only one weight member 40 may be installed, it is preferable that a plurality of weight members be installed as shown. In this case, the weight member 40 is installed to be spaced apart in the vertical direction in the excavation hole (10). When a plurality of weight members 40 are installed, the location of the cavity generated underground can be predicted.

웨이트부재(40)는 비중이 큰 금속이나 세라믹 소재로 형성될 수 있다. The weight member 40 may be formed of a metal or ceramic material having a large specific gravity.

도시된 웨이트부재(40)는 상부가 유선형으로 형성된다. 그리고 웨이트부재(40)의 상부 중앙에는 후술할 연결케이블(45)이 결합될 수 있도록 고리(41)가 형성된다. The illustrated weight member 40 has an upper portion formed in a streamlined shape. And a ring 41 is formed in the upper center of the weight member 40 so that a connection cable 45 to be described later can be coupled thereto.

웨이트부재(40)는 굴착공(10) 내에서 구슬들(20)에 둘러싸여 지지된다. 따라서 웨이트부재(40)의 하부에 위치한 구슬들(20)이 이동하면 웨이트부재(40)는 자중에 의해 하강한다. The weight member 40 is supported by being surrounded by beads 20 in the drilling hole 10 . Therefore, when the beads 20 located under the weight member 40 move, the weight member 40 descends by its own weight.

감시수단은 웨이트부재(40)의 하강시 웨이트부재(40)의 위치 변화를 감시하는 역할을 한다. The monitoring means serves to monitor the position change of the weight member 40 when the weight member 40 is lowered.

감시수단은 웨이트부재(40)와 연결되어 지상으로 연장되는 연결케이블(45)과, 지상에 설치되어 연결케이블(45)이 권취되는 드럼(50)과, 연결케이블(45)의 이동을 감지하기 위한 센싱부를 구비한다. The monitoring means is connected to the weight member 40 to detect the movement of the connecting cable 45 extending to the ground, the drum 50 installed on the ground and winding the connecting cable 45, and the connecting cable 45 A sensing unit is provided for

연결케이블(45)은 줄로 이루어진다. 이러한 연결케이블(45)로 가는 와이어를 이용할 수 있다. 연결케이블(45)의 일측은 웨이트부재(40)의 고리(41)에 결합된다. 연결케이블(45)의 타측은 굴착공(10)의 입구를 경유하여 지상으로 연장된다. 연결케이블(45)이 관찰탑(30)의 내부에서 외부로 통과할 수 있도록 관찰탑(30)에는 가이드관(47)이 설치될 수 있다. The connecting cable 45 is made of a string. A thin wire to such a connection cable 45 may be used. One side of the connecting cable 45 is coupled to the ring 41 of the weight member 40 . The other side of the connection cable 45 is extended to the ground via the entrance of the excavation hole (10). A guide tube 47 may be installed in the observation tower 30 so that the connecting cable 45 can pass from the inside of the observation tower 30 to the outside.

가이드관(47)은 관찰탑(30)의 측면을 관통하도록 설치된다. 관찰탑(30)의 내부에 위치하는 가이드관(47)의 일측은 하방으로 굽어지게 형성된다. 웨이트부재(40)와 연결된 연결케이블(45)은 가이드관(47)의 내부로 삽입되어 관찰탑(30)의 외부로 연장된다. The guide tube 47 is installed to pass through the side of the observation tower 30 . One side of the guide tube 47 positioned inside the observation tower 30 is formed to be bent downward. The connecting cable 45 connected to the weight member 40 is inserted into the guide tube 47 and extended to the outside of the observation tower 30 .

웨이트부재(40)가 다수로 설치된 경우 각 웨이트부재(40)마다 한가닥의 연결케이블(45)이 각각 연결된다. 3개의 웨이트부재(40)가 설치된 경우 3가닥의 연결케이블(45)이 가이드관(47)으로 삽입되어 관찰탑(30)의 외부로 연장된다. 3가닥의 연결케이블(45)이 가이드관(47)에서 간섭되는 것을 방지할 수 있도록 가이드관(47)의 내부는 3개의 독립된 통로가 형성될 수 있다. 또한, 이와 달리 가이드관(47)을 3개 설치하고, 각 가이드관(47)마다 한 가닥(45)의 연결케이블이 통과할 수 있다. When a plurality of weight members 40 are installed, a pair of connecting cables 45 are respectively connected to each weight member 40 . When the three weight members 40 are installed, three connecting cables 45 are inserted into the guide tube 47 and extend to the outside of the observation tower 30 . Three independent passages may be formed inside the guide tube 47 to prevent the three connecting cables 45 from being interfered with in the guide tube 47 . In addition, unlike this, three guide tubes 47 are installed, and a connection cable of one strand 45 can pass through each guide tube 47 .

드럼(50)은 지상에 설치된다. 웨이트부재(40)가 다수인 경우 드럼(50) 역시 다수로 설치된다. 각 웨이트부재(40)와 연결된 연결케이블(45)은 각각의 드럼(50)에 권취된다. 가령, 3개의 드럼을 1번드럼(50a), 2번드럼(50b), 3번드럼(50c)으로 구분할 경우, 3개의 웨이트부재들 중 상부에 위치한 웨이트부재와 연결된 연결케이블은 가이드관(47)을 경유한 후 1번드럼(50a)에 권취된다. 그리고 중간에 위치한 웨이트부재와 연결된 연결케이블은 가이드관(47)을 경유한 후 2번드럼(50b)에 권취되고, 하부에 위치한 웨이트부재와 연결된 연결케이블은 가이드관(47)을 경유한 후 3번드럼(50c)에 권취된다. The drum 50 is installed on the ground. If the weight member 40 is a plurality, the drum 50 is also installed in plurality. A connection cable 45 connected to each weight member 40 is wound around each drum 50 . For example, when the three drums are divided into the first drum (50a), the second drum (50b), and the third drum (50c), the connecting cable connected to the upper weight member among the three weight members is a guide pipe (47). ) and then wound around the first drum (50a). And the connecting cable connected to the weight member located in the middle is wound on the second drum 50b after passing through the guide pipe 47, and the connecting cable connected to the weight member located at the lower part is 3 after passing through the guide pipe 47 It is wound around the bundrum 50c.

이와 같이 웨이트부재(40)는 연결케이블(45)에 의해 드럼(50)과 연결되어 있으므로, 웨이트부재(40)가 하강하면 드럼(50)이 회전하면서 연결케이블(45)이 풀린다. 이때 연결케이블(45)의 이동을 센싱부가 감지한다.As described above, since the weight member 40 is connected to the drum 50 by the connection cable 45 , when the weight member 40 descends, the drum 50 rotates and the connection cable 45 is released. At this time, the sensing unit senses the movement of the connecting cable 45 .

센싱부로 다양한 종류의 공지의 센서를 이용할 수 있다. 가령, 드럼(50)의 회전을 감지할 수 있는 회전감지센서를 이용할 수 있다. 또한, 연결케이블(45)에 작용하는 장력의 변화를 감지하기 위한 로드셀 또는 광섬유 센서를 이용할 수 있다. 또한, 연결케이블(45)에 일정 간격으로 마크를 표시하고, 마크의 위치 변화를 감지할 수 있는 센서를 이용할 수 있다. Various types of known sensors may be used as the sensing unit. For example, a rotation detection sensor capable of detecting the rotation of the drum 50 may be used. In addition, a load cell or an optical fiber sensor for detecting a change in tension acting on the connection cable 45 may be used. In addition, a sensor capable of displaying a mark on the connection cable 45 at regular intervals and detecting a change in the position of the mark may be used.

센싱부를 통해 연결케이블의 이동이 감지되면 관리자에게 경고신호를 보낼 수 있도록 경고램프나 스피커가 관찰탑의 주위에 설치될 수 있다. When the movement of the connection cable is detected through the sensing unit, a warning lamp or speaker may be installed around the observation tower to send a warning signal to the manager.

상술한 본 발명의 지반함몰 예측시스템의 작동을 도 6 및 도 7을 참조하면서 설명한다. 도 6 및 도 7에서 웨이트부재의 위치에 따라 상부 웨이트부재(40a), 중간 웨이트부재(40b), 하부 웨이트부재(40c)로 구분한다. The operation of the ground subsidence prediction system of the present invention described above will be described with reference to FIGS. 6 and 7 . 6 and 7, it is divided into an upper weight member 40a, an intermediate weight member 40b, and a lower weight member 40c according to the position of the weight member.

도 6에 도시된 바와 같이 상부에 위치한 상부 웨이트부재(40a)와 중간에 위치한 중간 웨이트부재(40b) 사이에서 공동(1)이 발생되면 공동(1)의 위치보다 더 높은 위치에 있는 구슬들(20)이 공동(1)으로 유입된다. 이에 따라 구슬(20)의 충전높이가 낮아지면서 상부 웨이트부재(40a)가 처음의 A1위치에서 A2위치로 하강한다. As shown in Figure 6, when the cavity (1) is generated between the upper weight member (40a) located in the upper part and the intermediate weight member (40b) located in the middle, the beads ( 20) is introduced into the cavity (1). Accordingly, as the filling height of the beads 20 is lowered, the upper weight member 40a descends from the first position A 1 to the position A 2 .

그리고 도 7에 도시된 바와 같이 중간 웨이트부재(40b)와 하부에 위치한 하부 웨이트부재(40c) 사이에서 공동(1)이 발생되면 공동(1)의 위치보다 더 높은 위치에 있는 구슬들(20)이 공동(1)으로 유입된다. 이에 따라 구슬(20)의 충전높이가 낮아지면서 상부 웨이트부재(40a)는 A1위치에서 A2위치로, 중간 웨이트부재(40b)는 B1위치에서 B2위치로 하강한다. And when the cavity (1) is generated between the intermediate weight member (40b) and the lower weight member (40c) located in the lower portion as shown in Figure 7, the beads (20) in a higher position than the position of the cavity (1) It flows into this cavity (1). Accordingly, as the filling height of the beads 20 is lowered, the upper weight member 40a descends from the A 1 position to the A 2 position, and the intermediate weight member 40b descends from the B 1 position to the B 2 position.

이와 같이 다수의 웨이트부재들 중 어떠한 웨이트부재가 하강하였는지에 따라서 공동의 발생 위치를 예측할 수 있다. 즉, 도 6과 같이 상부 웨이트부재(40a)만 하강하였다면 상부 웨이트부재(40a)와 중간 웨이트부재(40b) 사이에서 공동(1)이 발생된 것으로 예측할 수 있다. 그리고 도 7과 같이 상부 웨이트부재(40a)와 중간 웨이트부재(40b)가 함께 하강하였다면 중간 웨이트부재(40b)와 하부 웨이트부재(40b) 사이에서 공동이 발생된 것으로 예측할 수 있다. 그리고 도시되지 않았지만 3개의 웨이트부재(40a,40b,40c)가 모두 하강하였다면 하부 웨이트부재(40c)보나 더 낮은 위치에서 공동이 발생된 것으로 예측할 수 있다. As described above, the location of the cavity can be predicted according to which weight member among the plurality of weight members is lowered. That is, if only the upper weight member 40a is lowered as shown in FIG. 6 , it can be predicted that the cavity 1 is generated between the upper weight member 40a and the intermediate weight member 40b. And if the upper weight member 40a and the intermediate weight member 40b are lowered together as shown in FIG. 7 , it can be predicted that a cavity is generated between the intermediate weight member 40b and the lower weight member 40b. And although not shown, if all three weight members (40a, 40b, 40c) are lowered, it can be predicted that the cavity is generated at a lower position than the lower weight member (40c).

이와 같이 본 발명은 구슬이 충전된 굴착공에 웨이트부재를 설치함으로써 공동의 발생 여부뿐만 아니라 공동의 발생위치까지 예측이 가능하다. In this way, the present invention can predict not only whether or not the cavity is generated but also the location of the cavity by installing the weight member in the excavation hole filled with beads.

한편, 센싱부를 통해 웨이트부재의 하강이 감지되면, 감지신호를 송출할 수 있도록 도 9와 같이 본 발명은 제어부, 통신부, 조작부가 더 구비될 수 있다. On the other hand, when the descent of the weight member is sensed through the sensing unit, as shown in FIG. 9 , the present invention may further include a control unit, a communication unit, and an operation unit to transmit a sensing signal.

도 9를 참조하면, 제어부(61)는 센싱부(62)로부터 감지신호를 입력받아 비교 및 분석하고, 그 결과를 바탕으로 제어부(120)는 알람부(66)의 작동을 제어한다. 알람부(66)로 램프나 스피커를 이용할 수 있다. Referring to FIG. 9 , the control unit 61 receives a detection signal from the sensing unit 62 , compares and analyzes it, and based on the result, the control unit 120 controls the operation of the alarm unit 66 . A lamp or a speaker may be used as the alarm unit 66 .

제어부(61)로 원격단말유닛을 적용할 수 있다. 원격단말유닛(RTU:Remote Terminal Unit)은 인터페이스가 가능한 마이크로프로세서 기반의 제어 전자장비이다. 원격단말유닛은 통신이 두절될 경우에도 현장의 데이터를 관측 및 비교, 분석하여 자율운영이 가능하다.A remote terminal unit may be applied as the control unit 61 . A remote terminal unit (RTU) is a microprocessor-based control electronic device that can interface. The remote terminal unit can operate autonomously by observing, comparing, and analyzing field data even when communication is lost.

통신부(65)는 제어부(61)에 의해 외부기기인 이동단말기(69) 및 관리서버(68)와 정보를 송수신한다. 이에 따라 감지 정보를 관리서버(68)나 이동단말기(69)로 송출할 수 있다. The communication unit 65 transmits and receives information to and from the mobile terminal 69 and the management server 68 which are external devices by the control unit 61 . Accordingly, the sensed information can be transmitted to the management server 68 or the mobile terminal 69 .

통신부(65)는 통신네트워크를 통해 통신을 수행한다. 통신부(65)는 유선 또는 무선방식으로 통신이 가능하다. 무선 통신네트워크로 WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA, LTE, LoRa 등이 이용될 수 있으며, 근거리 통신을 위한 근거리 통신네트워크로 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA,infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), ZigBee 등이 이용될 수 있다.The communication unit 65 performs communication through a communication network. The communication unit 65 may communicate in a wired or wireless manner. Wireless communication networks include WLAN (Wireless LAN) (Wi-Fi), Wibro (Wireless broadband), Wimax (World Interoperability for Microwave Access), HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), HSUPA, LTE, LoRa, etc. , Bluetooth, Radio Frequency Identification (RFID), Infrared Data Association (IrDA), Ultra Wideband (UWB), ZigBee, etc. may be used as a short-range communication network for short-distance communication.

이동단말기(69)는 관리자가 휴대 가능한 기기일 수 있다. 이동단말기로 다양한 유무선환경에 적용될 수 있는 스마트폰, PDA(Personal Digital Assistant), 태블릿 컴퓨터(Tablet PC), 노트북(Note book) 등을 이용할 수 있다. The mobile terminal 69 may be a device that an administrator can carry. As a mobile terminal, a smartphone, a personal digital assistant (PDA), a tablet PC, a notebook computer, etc. that can be applied to various wired and wireless environments can be used.

조작부(63)는 전원을 온오프하기 위한 전원버튼과, 관리자가 수동으로 장치를 제어하고자 할 때 수동모드로 전환할 수 있는 자동/수동 조작키를 포함한 각종 키가 마련된다. 조작부(63)가 자동모드로 설정된 경우 제어부(61)에 의해 작동이 자동으로 제어되고, 수동모드로 설정된 경우 관리자가 수동으로 조작할 수 있다.The operation unit 63 is provided with various keys, including a power button for turning the power on and off, and an automatic/manual operation key for switching to a manual mode when an administrator wants to manually control the device. When the operation unit 63 is set to the automatic mode, the operation is automatically controlled by the control unit 61, and when the operation unit 63 is set to the manual mode, the administrator can manually operate it.

본 발명은 전원부(67)를 더 구비할 수 있다. 전원부(67)로 배터리를 이용할 수 있다. 또한, 전원부(67)로 배터리와 함께 상용전원을 이용할 수 있다. The present invention may further include a power supply unit 67 . A battery may be used as the power source 67 . In addition, as the power supply unit 67, commercial power may be used together with the battery.

한편, 도 8에 도시된 바와 같이 웨이트부재(40)에는 장착홀(42)이 형성되고, 장착홀(42)에 유속센서가 설치될 수 있다. Meanwhile, as shown in FIG. 8 , a mounting hole 42 is formed in the weight member 40 , and a flow rate sensor may be installed in the mounting hole 42 .

장착홀(42)은 웨이트부재(40)를 관통하도록 형성된다. 그리고 장착홀(42)의 내부에 유속센서가 설치된다. 웨이트부재(40)에 설치된 유속센서는 굴착공에서 물의 흐름을 파악하여 지반함몰의 전조 현상을 미리 예측하기 위함이다. The mounting hole 42 is formed to pass through the weight member 40 . And the flow rate sensor is installed inside the mounting hole (42). The flow rate sensor installed on the weight member 40 is to predict the foreshadowing of ground subsidence by grasping the flow of water in the excavation hole.

웨이트부재(40)에 유속센서가 설치될 경우 유속센서의 작동을 위한 배터리가 웨이트부재(40)에 설치될 수 있다. 또한, 유속센서에서 측정된 값을 지상에서 수신할 수 있도록 유속센서와 지상은 전기적으로 연결될 수 있음은 물론이다. When the flow rate sensor is installed in the weight member 40 , a battery for operating the flow rate sensor may be installed in the weight member 40 . In addition, it goes without saying that the flow rate sensor and the ground may be electrically connected to receive the value measured by the flow rate sensor on the ground.

그리고 유속센서 외에도 웨이트부재(40)의 움직임을 감지하기 위한 자이로센서나 모션센서가 웨이트부재에 설치될 수 있다. In addition to the flow rate sensor, a gyro sensor or a motion sensor for detecting the movement of the weight member 40 may be installed on the weight member.

이상, 본 발명은 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 등록청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.As mentioned above, although the present invention has been described with reference to an embodiment, it will be understood that this is only an example, and that various modifications and equivalent embodiments are possible therefrom by those of ordinary skill in the art. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be determined only by the appended claims.

1: 공동 10: 굴착공
20: 구슬 30: 관찰탑
40: 웨이트부재 45: 연결케이블
50: 드럼1: cavity 10: excavator
20: marble 30: observation tower
40: weight member 45: connection cable
50: drum

Claims (6)

지하에서 공동의 발생 또는 확장을 감지하기 위한 지반함몰 예측시스템에 있어서,
지면에서 일정 깊이로 파서 형성한 굴착공과;
상기 굴착공에 충전되어 지하의 공동이 상기 굴착공과 연결되면 상기 굴착공에서 상기 공동으로 굴러갈 수 있도록 구형으로 형성된 다수의 구슬들;을 구비하고,
상기 굴착공에 설치되어 상기 구슬들에 둘러싸여 지지되며 하부에 위치한 구슬들이 이동하면 자중에 의해 하강이 가능한 웨이트부재와, 상기 웨이트부재와 연결케이블로 연결되어 상기 웨이트부재의 하강시 상기 웨이트부재의 위치 변화를 감시하기 위한 감시수단을 더 구비하며,
상기 웨이트부재는 상기 굴착공에 상하 방향으로 이격되어 다수가 설치되고, 상기 다수의 웨이트부재들마다 상기 연결케이블이 각각 연결되어 상기 다수의 웨이트부재들 중 어떤 웨이트부재가 하강하였는지에 따라서 상기 공동의 위치를 예측하는 것을 특징으로 하는 구슬을 이용한 지반함몰 예측시스템. In the ground subsidence prediction system for detecting the occurrence or expansion of a cavity in the basement,
An excavation hole formed by digging a predetermined depth from the ground;
A plurality of beads filled in the excavation hole and formed in a spherical shape so that when the underground cavity is connected to the excavation hole, the ball can be rolled into the cavity in the excavation hole; and
A weight member installed in the excavation hole, supported by the beads, and capable of descending by its own weight when the beads located at the lower part move, and the weight member and the connection cable are connected to the position of the weight member when the weight member is lowered Further provided with monitoring means for monitoring changes,
A plurality of the weight members are vertically spaced apart from each other in the excavation hole, and the connecting cable is connected to each of the plurality of weight members, so that among the plurality of weight members, which weight member is descended, the location of the cavity A ground subsidence prediction system using beads, characterized in that for predicting. 제 1항에 있어서, 상기 굴착공의 입구에 설치되어 지상에 일정 높이로 형성되고 내부에 상기 구슬들이 충전된 관찰탑;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 구슬을 이용한 지반함몰 예측시스템. The system of claim 1, further comprising an observation tower installed at the entrance of the excavation hole, formed at a predetermined height on the ground, and filled with the beads therein. 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 웨이트부재에는 유속센서가 설치된 것을 특징으로 하는 구슬을 이용한 지반함몰 예측시스템. The ground subsidence prediction system using beads according to claim 1, wherein a flow rate sensor is installed on the weight member. 제 1항에 있어서, 상기 감시수단은 상기 웨이트부재와 연결되어 지상으로 연장되는 상기 연결케이블이 권취되는 드럼과, 상기 연결케이블의 이동을 감지하기 위한 센싱부를 구비하는 것을 특징으로 하는 구슬을 이용한 지반함몰 예측시스템.
The ground using beads according to claim 1, wherein the monitoring means includes a drum on which the connection cable is wound connected to the weight member and extends to the ground, and a sensing unit for detecting the movement of the connection cable. Collapse prediction system.
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