KR102574716B1 - Smart safety management system for wireless data transmission and reception in manhole - Google Patents
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Abstract
본 발명은 맨홀에서의 무선 데이터 송수신 스마트 안전관리 시스템에 관한 것으로, 맨홀 내부에 설치되는 맨홀감지기(맨홀모듈, 통신부, 센서부), 안테나부, LoRa 게이트웨이(LoRa Gateway), 네트워크, LoRa 서버, 네트워크 서버, 그리고 관리자 단말기를 포함하고, LoRa 게이트웨이(LoRa Gateway), 네트워크, LoRa 서버, 네트워크 서버는 외부에 전기, 통신, 수도, 가스, 오수, 우수를 포함하는 각종 특성 정보를 관리 및 수집하기 위하여 지중부에 설치되며, 상기 특성 정보 외에 맨홀 내부의 온도 정보, 습도 정보, 환경 정보(수위 정보, 화재 정보, 개방 정보)를 포함하는 맨홀 정보를 실시간으로 검출하기 위한 센서부와, 상기 센서부로부터 검출되는 검출 정보를 외부 네트워크망을 통해 전송하기 위해 LoRa(로라) 통신 방식으로 무선 통신하는 통신부를 포함하여 구성되는 일체형 맨홀모듈이며, 상기 센서부와 상기 통신부 및 제어부는 하나의 맨홀감지기에 일체로 구성되며, 상기 맨홀모듈의 통신부를 통해 수신되는 특성 정보와 맨홀 정보를 저장하는 맨홀 DB를 포함하고, 여기서 수신된 특성 정보와 맨홀 정보를 기반으로 딥러닝 기반의 실시간 맨홀의 상태를 모니터링하는 중앙 서버; 및 상기 중앙 서버로부터 모니터링되는 상기 맨홀모듈의 특성 정보와 맨홀 정보를 기반으로 실시간 맨홀의 신규 보수, 유지 보수, 긴급보수를 수행하기 위하여 맨홀 관리자의 관리 명령을 입력받는 관리자 단말기를 포함하여 맨홀 통합 관리 시스템을 구성하고, 상기 맨홀모듈에 구성되는 센서부와 통신부는 하나의 밀폐공간을 형성하는 맨홀감지기에 위치하고, 상기 맨홀감지기는 내부의 소정의 공간부가 마련되어 있으며, 상기 공간부 내로 공기를 유입시키고 외부 침입수는 차단하는 가스필터가 적어도 하나 이상 구비되며, 상기 통신부는 LoRa 통신을 통해 상기 센서부에서 측정된 측정값을 상기 중앙 서버로 전송할 때 다수의 맨홀모듈에 설치된 상기 통신부간 Mesh 네트워크를 구현하여 노드간 통신하고 임의의 위치에 구비되는 LoRa 게이트웨이를 통해 상기 중앙 서버로 송신되는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a smart safety management system for transmitting and receiving wireless data in a manhole, and includes a manhole detector (manhole module, communication unit, sensor unit) installed inside a manhole, an antenna unit, a LoRa gateway, a network, a LoRa server, and a network. Including a server and an administrator terminal, the LoRa gateway, network, LoRa server, and network server are externally designed to manage and collect various characteristic information including electricity, communication, water, gas, sewage, and rainwater. Installed in the central part, a sensor unit for detecting in real time manhole information including temperature information, humidity information, and environmental information (water level information, fire information, opening information) inside the manhole in addition to the above characteristic information, and detection from the sensor unit It is an integrated manhole module composed of a communication unit that wirelessly communicates using a LoRa communication method to transmit detection information through an external network, and the sensor unit, the communication unit, and the control unit are integrally configured in one manhole detector. and a manhole DB for storing characteristic information and manhole information received through the communication unit of the manhole module, and based on the received characteristic information and manhole information, a central server that monitors the state of the manhole in real time based on deep learning; and a manager terminal that receives management commands from the manhole manager to perform real-time manhole repair, maintenance, and emergency repair based on the manhole module characteristic information and manhole information monitored from the central server for integrated management of manholes. Constituting the system, the sensor unit and the communication unit constituted in the manhole module are located in a manhole detector forming one closed space, and the manhole detector has a predetermined space inside, and air is introduced into the space and outside At least one gas filter is provided to block intrusion water, and the communication unit implements a mesh network between the communication units installed in a plurality of manhole modules when transmitting the measured value measured by the sensor unit to the central server through LoRa communication. It is characterized in that it communicates between nodes and is transmitted to the central server through a LoRa gateway provided at an arbitrary location.
Description
본 발명은 맨홀에서의 무선 데이터 송수신 스마트 안전관리 시스템에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 무선 기반의 통신을 활용하여 맨홀의 다양한 환경 정보와 안전 정보, 이벤트 정보 등 맨홀에서 발생되는 통합 정보를 실시간으로 관리하는 맨홀에서의 무선 데이터 송수신 스마트 안전관리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a smart safety management system for wireless data transmission and reception in a manhole, and more particularly, by utilizing wireless-based communication, integrated information generated in a manhole such as various environmental information, safety information, and event information of a manhole is displayed in real time. It relates to a wireless data transmission and reception smart safety management system in a manhole that is managed.
일반적으로 도심지에서 전력설비는 도시 미관이나 안전성, 건물의 고층화 등에 따라 점차 지중화 되고 있는 추세이며, 그 비중이 날로 증대되고 있다. 그러나 다른 설비와 함께 지중선로가 설치되어 있는 공동구에 대해서는 연구개발이 진행되고 있으나, 맨홀 등은 아직 인력에 의존할 수밖에 없는 데 그 이유는 환경이 열악하고 확인이나 순시 등을 위한 출입이 용이하지 않기 때문이다.In general, in urban areas, electric power facilities tend to be increasingly underground in accordance with urban aesthetics, safety, and high-rise buildings, and the proportion thereof is increasing day by day. However, R&D is underway for utility tunnels where underground lines are installed along with other facilities, but manholes still have to rely on manpower, because the environment is poor and access for confirmation or patrol is not easy. Because.
따라서, 맨홀은 외부인의 침입이나 사고 발생 등 유사시에도 즉시 확인이 불가능한 특징을 지니고 있다. 이러한 난점을 극복하고 원격지에서 맨홀을 용이하게 관리하기 위해서는 맨홀 내부에 필요한 정보를 얻을 수 있는 센서를 설치하고, 상기 센서에 의해 검출된 정보를 관할지점으로 전달할 수 있도록 하기 위해서 맨홀의 원격 경보시스템과 맨홀의 현재 감지정보를 쉽게 확인할 수 있는 시스템의 개발이 필수적이라 할 수 있다.Therefore, the manhole has a feature that cannot be immediately confirmed even in case of emergency, such as an outsider's intrusion or an accident. In order to overcome these difficulties and easily manage manholes in remote locations, a sensor capable of obtaining necessary information is installed inside the manhole, and a remote alarm system and It can be said that it is essential to develop a system that can easily check the current detection information of the manhole.
맨홀의 이벤트 정보를 원격지에서 용이하게 관제할 수 있는 시스템에 관한 종래의 기술의 일예로 대한민국등록특허공보 제10-0545911호의 맨홀 상태 감시 시스템이 있다. 상기 기술은 맨홀 내부의 상태를 감시하는 원격 감시 단말을 맨홀 내에 설치하여 상기 원격 감시 단말에 의해 감지된 상태정보를 센터 서버에서 전송 받아 상기 맨홀을 관리하는 맨홀 상태 감시 시스템으로 구성된다.As an example of a conventional technology related to a system that can easily control manhole event information from a remote location, there is a manhole state monitoring system disclosed in Korean Patent Registration No. 10-0545911. The technology consists of a manhole state monitoring system that installs a remote monitoring terminal that monitors the state inside the manhole in the manhole, receives state information sensed by the remote monitoring terminal from the center server, and manages the manhole.
하지만, 이러한 종래기술은 단순 상태감지에 초점을 맞춘 기술로 맨홀 개폐여부 및 수위에 대한 모니터링만 가능하다. 그러나 실제 맨홀 내부 작업 시, 맨홀 내부의 CO2, CH4, NH3 등의 유해가스 검침을 위한 시스템을 별도로 마련되어 있지 않아 해당 유해가스로 인한 각종 안전사고가 빈번하게 발생 되고 있다.However, this prior art is a technology focused on simple state detection, and can only monitor whether the manhole is opened or not and the water level. However, when working inside the actual manhole, there is no separate system for reading harmful gases such as CO2, CH4, NH3 inside the manhole, so various safety accidents due to the harmful gas frequently occur.
이러한 문제를 해결하기 위하여 본 출원인은 대한민국 등록특허 제10-2291626호, 발명의 명칭 : 맨홀 원격 관리 시스템을 통해 기존의 맨홀 감시 시스템의 단점을 모두 극복하고 맨홀의 다양한 문제점을 원격에서 관리할 수 있는 기술을 제안한 바 있다. In order to solve this problem, the applicant of the Republic of Korea Patent Registration No. 10-2291626, title of the invention: manhole remote management system overcomes all the shortcomings of the existing manhole monitoring system and remotely manages various manhole problems technology has been proposed.
맨홀 내부에서 발생되는 유해가스나 다양한 이벤트 환경 등 인부의 안전을 위협하는 요소들과 침수, 화재 등 안전사고의 우려로 인하여 해당기술 분야에 있어서는 맨홀 내부에 맨홀감지기를 설치하고 LoRa 송수신 장치와 연동하여 외부에서 신호를 받아 원격으로 맨홀 내부 상태를 모니터링하고 관리하도록 하기 위한 기술개발이 지속적으로 요구되고 있는 실정이다.Due to factors that threaten the safety of workers, such as harmful gases generated inside the manhole or various event environments, and safety accidents such as flooding and fire, in the relevant technology field, a manhole detector is installed inside the manhole and interlocked with the LoRa transceiver There is a continuous demand for technology development to receive a signal from the outside and remotely monitor and manage the inner state of the manhole.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 도로에 설치한 다양한 방식의 맨홀에서 발생되는 환경 정보, 위험 정보, 이벤트 정보 등 통합 정보를 맨홀 내부에 맨홀감지기를 설치하고 센서의 정보가 맨홀의 뚜껑을 통과하는 전파의 감쇄를 최소화하여 지상에 설치되어 있는 LoRa 게이트웨이(LoRa Gateway)와의 송수신 데이터가 전파감쇄를 극복하여 안정되게 송수신하여 관리 및 운용하여 관리의 효율성과 증대시킬 수 있는 맨홀 관리 시스템을 제공하고자 하는데 목적이 있다.The present invention for solving the above problems is to install a manhole sensor inside the manhole for integrated information such as environmental information, risk information, and event information generated from various types of manholes installed on the road, and the sensor information By minimizing the attenuation of the radio waves passing through the ground, the transmission and reception data with the LoRa Gateway (LoRa Gateway) installed on the ground overcomes the attenuation of the radio waves and stably transmits and receives, manages and operates, providing a manhole management system that can increase the efficiency of management There is a purpose to what you want to do.
특히, 본 발명은 맨홀의 밀폐 공간의 특성에 따른 무선 데이터 송수신 기능 증대와 더불어 맨홀 내 정보를 검출하는 센서의 동작성을 안전하게 유지시킬 수 있는 구조의 맨홀감지기를 제공하고자 하는데 목적이 있다.In particular, an object of the present invention is to provide a manhole sensor having a structure that can safely maintain the operability of a sensor for detecting information in a manhole, along with increasing the wireless data transmission and reception function according to the characteristics of the closed space of the manhole.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 맨홀 내부에 설치되는 맨홀감지기(맨홀모듈, 안테나부, 통신부, 센서부), LoRa 게이트웨이(LoRa Gateway), 네트워크, LoRa 서버, 네트워크 서버, 그리고 관리자 단말기를 포함하고, LoRa 게이트웨이(LoRa Gateway), 네트워크, LoRa 서버, 네트워크 서버는 외부에 전기, 통신, 수도, 가스, 오수, 우수를 포함하는 각종 특성 정보를 관리 및 수집하기 위하여 지중부에 설치되며, 상기 특성 정보 외에 맨홀 내부의 온도 정보, 습도 정보, 환경 정보(수위 정보, 화재 정보, 개방 정보)를 포함하는 맨홀 정보를 실시간으로 검출하기 위한 센서부와, 상기 센서부로부터 검출되는 검출 정보를 외부 네트워크망을 통해 전송하기 위해 LoRa(로라) 통신 방식으로 무선 통신하는 통신부를 포함하여 구성되는 일체형 맨홀모듈이며, 상기 센서부와 상기 통신부 및 제어부는 하나의 맨홀감지기에 일체로 구성되며, 상기 맨홀모듈의 통신부를 통해 수신되는 특성 정보와 맨홀 정보를 저장하는 맨홀 DB를 포함하고, 여기서 수신된 특성 정보와 맨홀 정보를 기반으로 딥러닝 기반의 실시간 맨홀의 상태를 모니터링하는 중앙 서버; 및 상기 중앙 서버로부터 모니터링되는 상기 맨홀모듈의 특성 정보와 맨홀 정보를 기반으로 실시간 맨홀의 신규 보수, 유지 보수, 긴급보수를 수행하기 위하여 맨홀 관리자의 관리 명령을 입력받는 관리자 단말기를 포함하여 맨홀 통합 관리 시스템을 구성하고, 상기 맨홀모듈에 구성되는 센서부와 통신부는 하나의 밀폐공간을 형성하는 맨홀감지기에 위치하고, 상기 맨홀감지기는 내부의 소정의 공간부가 마련되어 있으며, 상기 공간부 내로 공기를 유입시키고 외부 침입수는 차단하는 가스필터가 적어도 하나 이상 구비되며, 상기 통신부는 LoRa 통신을 통해 상기 센서부에서 측정된 측정값을 상기 중앙 서버로 전송할 때 다수의 맨홀모듈에 설치된 상기 통신부간 Mesh 네트워크를 구현하여 노드간 통신하고 임의의 위치에 구비되는 LoRa 게이트웨이를 통해 상기 중앙 서버로 송신되는 것을 특징으로 한다. The present invention for achieving the above object is a manhole sensor installed inside a manhole (manhole module, antenna unit, communication unit, sensor unit), LoRa gateway, network, LoRa server, network server, and manager terminal Including, LoRa Gateway (LoRa Gateway), network, LoRa server, network server is installed in the underground to manage and collect various characteristic information including electricity, communication, water, gas, sewage, rainwater, In addition to the above characteristic information, a sensor unit for detecting manhole information including temperature information, humidity information, and environmental information (water level information, fire information, opening information) inside the manhole in real time, and the detection information detected from the sensor unit to the outside It is an integrated manhole module composed of a communication unit that wirelessly communicates using a LoRa communication method to transmit through a network, and the sensor unit, the communication unit, and the control unit are integrally configured in one manhole detector, and the manhole module A central server that includes a manhole DB for storing characteristic information and manhole information received through a communication unit of, and monitors a deep learning-based real-time manhole state based on the received characteristic information and manhole information; and a manager terminal that receives management commands from the manhole manager to perform real-time manhole repair, maintenance, and emergency repair based on the manhole module characteristic information and manhole information monitored from the central server for integrated management of manholes. Constituting the system, the sensor unit and the communication unit constituted in the manhole module are located in a manhole detector forming one closed space, and the manhole detector has a predetermined space inside, and air is introduced into the space and outside At least one gas filter is provided to block intrusion water, and the communication unit implements a mesh network between the communication units installed in a plurality of manhole modules when transmitting the measured value measured by the sensor unit to the central server through LoRa communication. It is characterized in that it communicates between nodes and is transmitted to the central server through a LoRa gateway provided at an arbitrary location.
또한, 상기 맨홀모듈은, 상기 통신부에서 출력되는 전파 통신을 외부로 전송하는 상기 안테나부에서 출력되는 전파 통신이 금속재 맨홀 뚜껑의 전파 통신 감쇄를 해소하기 위하여 상기 안테나부의 방향을 제어하는 브라켓을 포함하고, 상기 안테나부가 상기 브라켓의 일측에 고정된 상태에서 송수신 전파의 세기를 최적화되도록 LoRa중계기와 방향이 일치하도록 전파 방향을 맨홀 뚜껑 방향에서 벗어나도록 설치 각도를 조절하여 맨홀 뚜껑의 전파감쇄를 극복하는 구조로 맨홀을 교체 또는 변경하지 않도록 구성되며, 상기 맨홀모듈은 외부 맨홀뚜껑 개방 시 상기 맨홀감지기를 보호하는 내부뚜껑을 더 포함하고, 상기 외부 맨홀뚜껑과 내부뚜껑의 개방 여부를 감지하는 각각의 개방센서를 포함하여 구성되고, 상기 외부 맨홀뚜껑과 내부뚜껑 개방에 따른 개방신호가 감지되면 상기 통신부를 통해 상기 중앙서버로 개방신호를 제공하고, 상기 맨홀감지기의 하부측으로 구성되어 레이저 측정 방식으로 맨홀 내부의 수위 정보를 검출하는 수위센서를 더 포함하여 구성된다.In addition, the manhole module includes a bracket for controlling the direction of the antenna unit so that the radio communication output from the antenna unit that transmits the radio communication output from the communication unit to the outside solves the radio communication attenuation of the metal manhole cover, , With the antenna part fixed to one side of the bracket, a structure that overcomes the attenuation of radio waves of the manhole cover by adjusting the installation angle so that the radio wave direction is out of the manhole cover direction so that the direction of the radio wave coincides with the LoRa repeater so that the strength of the transmitted and received radio waves is optimized. It is configured not to replace or change the manhole, and the manhole module further includes an inner cover that protects the manhole detector when the outer manhole cover is opened, and each open sensor for detecting whether the outer manhole cover and the inner cover are open. It is configured to include, and when an open signal according to the opening of the outer manhole cover and the inner cover is detected, an open signal is provided to the central server through the communication unit, and it is configured as the lower side of the manhole detector to measure the inside of the manhole by a laser measurement method. It is configured to further include a water level sensor for detecting water level information.
또한, 상기 안테나부의 일면에는 수신 안테나를 포함한 전파 수신부 및 수신 전파의 세기를 표시하는 표시부가 구비되어, 전파 수신부가 수신한 전파의 세기가 수치로 표시될 수 있다.In addition, a radio wave reception unit including a reception antenna and a display unit displaying the strength of the received radio wave are provided on one side of the antenna unit, so that the radio wave intensity received by the radio wave reception unit can be displayed as a numerical value.
또한, 상기 중앙 서버는, 각각의 상기 맨홀모듈에서 검출되는 환경 정보를 상기 관리자 단말기를 통해 모니터링할 때 맵 이미지상에서 해당 맨홀의 위치 정보를 출력함과 동시에 가스 정보, 개방 정보, 배터리 정보, 수위 정보, 습도 정보, 온도 정보, 화재 정보를 동시에 확인할 수 있도록 상기 관리자 단말기 화면에 출력하고, 해당 관리자는 다른 맨홀 정보를 확인하고자 할 때 맵상에서 맨홀을 클릭함으로써 각각의 정보를 동시에 출력하여 확인할 수 있도록 제공한다.In addition, when the central server monitors the environmental information detected in each manhole module through the manager terminal, the central server outputs the location information of the corresponding manhole on the map image and at the same time gas information, opening information, battery information, and water level information. , Humidity information, temperature information, and fire information are displayed on the manager terminal screen so that they can be checked at the same time, and when the manager wants to check other manhole information, by clicking on the manhole on the map, each information is output and provided so that they can be checked simultaneously. do.
상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은, 맨홀 내부의 온도 정보, 습도 정보, 누설 가스, 맨홀 개방 등 맨홀 내부 정보를 실시간으로 검출 및 모니터링 할 수 있는 맨홀 정보 검출을 위한 무선 통신 방식의 스마트 관리 시스템을 제공할 수 있는 이점이 있다.The present invention configured and operated as described above is a wireless communication method smart management system for detecting manhole information capable of detecting and monitoring manhole internal information such as temperature information, humidity information, leaked gas, and manhole opening in real time. There is an advantage that can provide.
특히, 본 발명은 밀폐공간 환경을 갖는 맨홀의 특성에 따른 무선통신 전파 감쇄의 문제를 해소하고, 각종 정보를 검출하는 센서류의 안정적인 동작성을 확보하기 위한 구조물을 적용하여 맨홀 환경을 효율적으로 모니터링 및 관리할 수 있는 스마트 관리 시스템을 제공할 수 있는 장점이 있다.In particular, the present invention solves the problem of wireless communication radio wave attenuation according to the characteristics of a manhole having a closed space environment, and efficiently monitors and There is an advantage of providing a smart management system that can be managed.
또한, 딥러닝 방식의 관제 시스템을 적용함에 따라 맨홀 정보를 실시간 관제 및 수집, 운용함은 물론 , 위험 예측까지 할 수 있기 때문에 위험 임계치, 주의/경보/위험 등의 임계치에 따라 사고를 사전에 예방할 수 있다.In addition, by applying the deep learning control system, it is possible to control, collect, and operate manhole information in real time, as well as to predict risks, so accidents can be prevented in advance according to thresholds such as risk threshold and caution/alarm/danger. can
도 1은 본 발명에 따른 맨홀에서의 무선 데이터 송수신 스마트 안전관리 시스템의 전체 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 맨홀에서의 무선 데이터 송수신 스마트 안전관리 시스템의 상세 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 맨홀에서의 무선 데이터 송수신 스마트 안전관리 시스템에서 맨홀측에 설치되는 장비의 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 맨홀에서의 무선 데이터 송수신 스마트 안전관리 시스템의 맨홀감지기를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에 따른 맨홀에서의 무선 데이터 송수신 스마트 안전관리 시스템의 장비부의 구성 예시도,
도 6은 본 발명에 따른 맨홀에서의 무선 데이터 송수신 스마트 안전관리 시스템의 Mesh 통신 방식의 예를 나타낸 구성도,
도 7은 본 발명에 따른 맨홀에서의 무선 데이터 송수신 스마트 안전관리 시스템의 안테나 전파방사방향에 따른 신호 감쇠 최소화 구현의 예시도,
도 8은 본 발명에 따른 맨홀에서의 무선 데이터 송수신 스마트 안전관리 시스템의 동작 과정의 예를 나타낸 도면.1 is an overall configuration diagram of a smart safety management system for wireless data transmission and reception in a manhole according to the present invention;
2 is a detailed configuration diagram of a smart safety management system for wireless data transmission and reception in a manhole according to the present invention;
3 is a configuration diagram of equipment installed on the manhole side in the wireless data transmission and reception smart safety management system in the manhole according to the present invention;
4 is a view showing a manhole detector of a smart safety management system for wireless data transmission and reception in a manhole according to the present invention;
5 is an example of the configuration of the equipment unit of the wireless data transmission and reception smart safety management system in the manhole according to the present invention;
6 is a configuration diagram showing an example of a mesh communication method of a smart safety management system for transmitting and receiving wireless data in a manhole according to the present invention;
7 is an exemplary view of minimizing signal attenuation according to the antenna radiation direction of the wireless data transmission and reception smart safety management system in the manhole according to the present invention;
8 is a diagram showing an example of an operating process of a smart safety management system for wireless data transmission and reception in a manhole according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 맨홀에서의 무선 데이터 송수신 스마트 안전관리 시스템을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a wireless data transmission and reception smart safety management system in a manhole according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 맨홀에서의 무선 데이터 송수신 스마트 안전관리 시스템은, 맨홀 내부에 설치되는 맨홀감지기(맨홀모듈, 통신부, 센서부), 안테나부, LoRa 게이트웨이(LoRa Gateway), 네트워크, LoRa 서버, 네트워크 서버, 그리고 관리자 단말기를 포함하고, LoRa 게이트웨이(LoRa Gateway), 네트워크, LoRa 서버, 네트워크 서버는 외부에 전기, 통신, 수도, 가스, 오수, 우수를 포함하는 각종 특성 정보를 관리 및 수집하기 위하여 지중부에 설치되며, 상기 특성 정보 외에 맨홀 내부의 온도 정보, 습도 정보, 환경 정보(수위 정보, 화재 정보, 개방 정보)를 포함하는 맨홀 정보를 실시간으로 검출하기 위한 센서부와, 상기 센서부로부터 검출되는 검출 정보를 외부 네트워크망을 통해 전송하기 위해 LoRa(로라) 통신 방식으로 무선 통신하는 센서부와 통신부를 포함하여 구성되는 일체형 맨홀모듈이며, 상기 맨홀모듈의 통신부를 통해 수신되는 특성 정보와 맨홀 정보를 저장하는 맨홀 DB를 포함하고, 여기서 수신된 특성 정보와 맨홀 정보를 기반으로 딥러닝 기반의 실시간 맨홀의 상태를 모니터링하는 중앙 서버; 및 상기 중앙 서버로부터 모니터링되는 상기 맨홀모듈의 특성 정보와 맨홀 정보를 기반으로 실시간 맨홀의 신규 보수, 유지 보수, 긴급보수를 수행하기 위하여 맨홀 관리자의 관리 명령을 입력받는 관리자 단말기를 포함하여 맨홀 통합 관리 시스템을 구성하고, 상기 맨홀모듈에 구성되는 센서부와 통신부는 하나의 밀폐공간을 형성하는 맨홀감지기에 위치하고, 상기 맨홀감지기는 내부의 소정의 공간부가 마련되어 있으며, 상기 공간부 내로 공기를 유입시키고 외부 침입수는 차단하는 가스필터가 적어도 하나 이상 구비되며, 상기 통신부는 LoRa 통신을 통해 상기 센서부에서 측정된 측정값을 상기 중앙 서버로 전송할 때 다수의 맨홀모듈에 설치된 상기 통신부간 Mesh 네트워크를 구현하여 노드간 통신하고 임의의 위치에 구비되는 LoRa 게이트웨이를 통해 상기 중앙 서버로 송신되는 것을 특징으로 한다. The smart safety management system for transmitting and receiving wireless data in a manhole according to the present invention includes a manhole detector (manhole module, communication unit, sensor unit) installed inside the manhole, antenna unit, LoRa gateway, network, LoRa server, and network server. , And including the administrator terminal, the LoRa Gateway, the network, the LoRa server, and the network server are located in the central part to manage and collect various characteristic information including electricity, communication, water, gas, sewage, and rainwater. A sensor unit for detecting in real time manhole information including temperature information, humidity information, and environmental information (water level information, fire information, opening information) inside the manhole in addition to the characteristic information, and detected from the sensor unit It is an integrated manhole module composed of a sensor unit and a communication unit that wirelessly communicate using a LoRa communication method to transmit detection information through an external network, and the characteristic information and manhole information received through the communication unit of the manhole module A central server that includes a manhole DB for storing and monitors the state of the manhole in real time based on deep learning based on the characteristic information and manhole information received there; and a manager terminal that receives management commands from the manhole manager to perform real-time manhole repair, maintenance, and emergency repair based on the manhole module characteristic information and manhole information monitored from the central server for integrated management of manholes. Constituting the system, the sensor unit and the communication unit constituted in the manhole module are located in a manhole detector forming one closed space, and the manhole detector has a predetermined space inside, and air is introduced into the space and outside At least one gas filter is provided to block intrusion water, and the communication unit implements a mesh network between the communication units installed in a plurality of manhole modules when transmitting the measured value measured by the sensor unit to the central server through LoRa communication. It is characterized in that it communicates between nodes and is transmitted to the central server through a LoRa gateway provided at an arbitrary location.
본 발명에 따른 맨홀에서의 무선 데이터 송수신 스마트 안전관리 시스템은, 맨홀 내부에서 발생되는 각종 특성 정보와 내부의 온도 정보, 습도 정보, 환경 정보(수위 정보, 화재 정보, 개방 정보)를 포함하는 맨홀 정보를 실시간으로 검출하고, 센서류를 통해 맨홀 환경 정보를 검출할 때 맨홀 내부 환경적 특성에 따른 센서 오류, 동작 불량 등의 문제를 해소하면서 정확도 높은 검출 특성을 확보할 수 있는 맨홀감지기 설계와 이를 적용한 맨홀 정보 송수신 스마트 안전관리 시스템을 제공하고자 하는 것을 주요 기술적 목적으로 한다.The wireless data transmission and reception smart safety management system in the manhole according to the present invention is manhole information including various characteristic information generated inside the manhole, internal temperature information, humidity information, and environmental information (water level information, fire information, opening information) Design of a manhole detector that can secure high-accuracy detection characteristics while solving problems such as sensor errors and poor operation according to environmental characteristics inside the manhole when detecting manhole environment information through sensors in real time and detecting manhole environment information through sensors The main technical purpose is to provide a smart safety management system for transmitting and receiving information.
도 1은 본 발명에 따른 맨홀에서의 무선 데이터 송수신 스마트 안전관리 시스템의 전체 구성도이다.1 is an overall configuration diagram of a smart safety management system for wireless data transmission and reception in a manhole according to the present invention.
본 발명은 크게 지중에 설치되는 맨홀(10) 구조물 내부에 설치되는 맨홀모듈(100)과, 상기 맨홀모듈(100)에 구성되어 환경 정보를 센싱하기 위한 센서부, 상기 센서부를 통해 센싱된 각종 데이터를 무선 통신으로 제공하기 위한 통신부를 포함하여 하나의 맨홀모듈을 구성하고, 상기 맨홀모듈의 통신부를 통해 수집되는 정보를 저장 및 관리하고 맨홀에 이상 여부가 발생 시 유지보수 명령, 작업자로 맨홀 정보 제공을 수행하는 중앙 서버(200) 및 상기 중앙 서버에 수집된 맨홀에 대한 각종 정보를 관리하는 관리자 단말기(300)를 포함하여 구성된다.The present invention largely consists of a manhole module 100 installed inside a manhole 10 structure installed in the ground, a sensor unit configured in the manhole module 100 to sense environmental information, and various data sensed through the sensor unit It configures one manhole module including a communication unit to provide wireless communication, stores and manages information collected through the communication unit of the manhole module, and provides maintenance commands and manhole information to workers when there is an abnormality in the manhole. It is configured to include a central server 200 that performs and a manager terminal 300 that manages various types of information about manholes collected in the central server.
맨홀은 도로 지중부에 설치되며, 일반적으로 원형 또는 사각형 구조를 갖는 플레이트한 뚜껑에 해당되는 금속 부재로써, 도로 시공 시 맨홀 뚜껑을 지지하는 하부받침대를 포함하여 하나의 맨홀을 구성한다.The manhole is installed in the underground part of the road, and is a metal member corresponding to a plate cover having a generally circular or rectangular structure, and constitutes one manhole including a lower support for supporting the manhole cover during road construction.
상기 맨홀은 도로상에 설치되기 때문에 차량이나 보행자의 안전성을 위하여 중량이 매우 크게 설계되는 것이 바람직하며 받침대에 견고하게 결속되어 별도의 공구나 장비를 이용하여 해체가 가능하다.Since the manhole is installed on the road, it is preferable to design a very heavy weight for the safety of vehicles or pedestrians, and it is firmly bound to the pedestal so that it can be dismantled using a separate tool or equipment.
이러한 맨홀 내부에는 전기, 통신, 수도, 가스, 오수, 우수에 해당되는 각종 설비가 위치하고 있기 때문에 해당 관리소를 통해 철저하게 관리되고 있으며, 맨홀에 이상 발생 시 작업자가 맨홀뚜껑을 개방하고 내부에서 필요한 유지보수 작업을 수행하게 된다.Since various facilities corresponding to electricity, communication, water, gas, sewage, and rainwater are located inside these manholes, they are thoroughly managed through the management office. When an abnormality occurs in the manhole, the operator opens the manhole cover and maintains repair work will be performed.
이때, 맨홀 내부에는 온도 정보, 습도 정보나 수위 정보, 화재 정보, 개방 정보, 가스 정보와 같은 환경 정보에 해당되는 맨홀 정보를 검출하여 작업자의 안전성과 맨홀의 관리를 위해 각각의 센서부가 설치되어 있고 센서부를 통해 실시간 정보를 검출하여 원격에서 모니터링될 수 있도록 운영한다. At this time, inside the manhole, each sensor unit is installed for the safety of workers and management of manholes by detecting manhole information corresponding to environmental information such as temperature information, humidity information, water level information, fire information, opening information, and gas information. Real-time information is detected through the sensor unit and operated so that it can be monitored remotely.
상기 맨홀모듈에서 획득한 각종 정보(데이터)는 중앙 서버(200)로 수집되며, 여기서 수집된 맨홀 정보는 맨홀 DB(210)에 관리된다. 상기 맨홀 DB(210)는 기본적으로 맨홀의 위치 정보, 설치 일자, 유지보수 이력, 특성 정보, 관리 정보, 담당 관리소 정보, 담당 작업자 정보 등 맨홀 관리에 관한 종합 정보가 모두 저장되어 있으며, 상기 맨홀 DB(210)에 저장된 모든 정보는 관리자를 통해 관리 및 운영된다.Various information (data) obtained from the manhole module is collected in the central server 200, and the manhole information collected here is managed in the manhole DB 210. The manhole DB 210 basically stores all comprehensive information about manhole management, such as manhole location information, installation date, maintenance history, characteristic information, management information, manager information in charge, and worker information in charge, and the manhole DB All information stored in (210) is managed and operated by an administrator.
관리자 단말기(300)는 상기 중앙 서버(200)의 운영과 함께 맨홀 관리를 총괄하는 관리자의 운영 기기로써, 상기 맨홀모듈로부터 획득되는 검출 정보와 상기 맨홀 DB(210)에 저장된 기초 정보를 기반으로 맨홀의 종합적인 관리를 운영하며, 맨홀 유지보수, 긴급보수, 작업자 지시를 수행한다.The manager terminal 300 is a manager's operating device that oversees manhole management along with the operation of the central server 200, based on detection information obtained from the manhole module and basic information stored in the manhole DB 210. It operates comprehensive management of manhole maintenance, emergency repair, and operator instructions.
이때, 본 발명에서는 상기 맨홀모듈에서 검출되는 센서부에서 맨홀 내부에 가스 발생이나 화재 발생 등 작업자가 작업 수행이 불가능할 경우 해당 작업자에게 안내 메세지나 작업 정보를 제공하여 맨홀 작업의 안정성을 확보할 수 있다.At this time, in the present invention, if the operator is unable to perform the work, such as gas generation or fire in the manhole from the sensor unit detected by the manhole module, the safety of the manhole work can be secured by providing a guide message or work information to the worker. .
도 2는 본 발명에 따른 맨홀에서의 무선 데이터 송수신 스마트 안전관리 시스템의 상세 구성도이다.2 is a detailed configuration diagram of a smart safety management system for wireless data transmission and reception in a manhole according to the present invention.
앞서 도 1에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 스마트 안전관리 시스템은 센서부(120)를 통한 맨홀의 환경 정보를 실시간으로 통신부(110)를 통해 수신 받고, 수신된 검출 신호를 원격에서 즉, 중앙 서버(중앙 관리소)에서 모니터링하여 관리함으로써 맨홀의 효율적인 관리와 작업자의 작업 안정성을 확보한다.As described above in FIG. 1, the smart safety management system according to the present invention receives manhole environment information through the sensor unit 120 in real time through the communication unit 110, and transmits the received detection signal remotely, that is, to the central server. (Central management office) secures efficient management of manholes and safety of workers' work by monitoring and managing them.
본 발명에서 상기 통신부(110)는 무선통신을 실현하기 위하여 LoRa 송수신 보드를 구비하며, 상기 LoRa 송수신 보드상에 구비되는 LoRa 모듈과 송수신 보드 상의 안테나 커넥터를 구비하여 본 발명에서 상기 커넥터에 별도의 안테나부(130)를 구성하여 외부와 무선 통신의 원활성을 확보한다.In the present invention, the communication unit 110 includes a LoRa transmission/reception board to realize wireless communication, and includes a LoRa module provided on the LoRa transmission/reception board and an antenna connector on the transmission/reception board. In the present invention, the connector is provided with a separate antenna. By configuring the unit 130, smoothness of wireless communication with the outside is ensured.
따라서, LoRa 통신을 위한 안테나부(130)를 통해 LoRa 게이트웨이로 LoRa 통신 방식으로 신호 및 데이터를 송수신하며, 다음으로 LoRa 네트워크 송수신을 수행하게 된다.Therefore, signals and data are transmitted and received in the LoRa communication method to the LoRa gateway through the antenna unit 130 for LoRa communication, and then the LoRa network transmission and reception is performed.
상기 센서부(120)는 온습도 센서, 가스센서, 수위센서, 화재센서, 뚜껑개폐 감지센서로 각각 구성되어 있으며, 이러한 센서류를 통해 맨홀 내부의 환경 정보와 맨홀 개폐 정보를 모니터링 할 수 있다.The sensor unit 120 is composed of a temperature and humidity sensor, a gas sensor, a water level sensor, a fire sensor, and a lid opening/closing detection sensor, and environmental information inside the manhole and manhole opening/closing information can be monitored through these sensors.
한편, 본 발명에서는 맨홀 내부의 각종 정보를 검출하기 위한 센서류들의 습도나 온도, 침수 등에 따른 환경적 요소에 의해 센서류 동작의 방해나 오류를 일으키는 환경적 요인들을 해소하기 위하여 별도의 맨홀감지기를 도 5에서 구체적으로 설명하기로 하며, 이와 더불어 기존 맨홀 뚜껑은 주철, 주강제 등의 상당한 두께로 구성됨에 따라 무선 통신의 전파 감쇄가 상당하기 때문에 무선 통신 방식의 스마트 맨홀 관리 시스템을 구축하기 위하여 안테나부(130) 구성의 설계가 요구된다.On the other hand, in the present invention, in order to solve environmental factors that cause interference or errors in the operation of sensors due to environmental factors such as humidity, temperature, flooding, etc. of sensors for detecting various information inside the manhole, a separate manhole detector is shown in FIG. In addition, since the existing manhole cover is composed of a considerable thickness of cast iron, cast steel, etc., the radio wave attenuation of wireless communication is considerable, so in order to build a smart manhole management system of wireless communication method, the antenna unit ( 130) The design of the configuration is required.
또한, 본 발명에 따른 상기 맨홀모듈(100)은 맨홀 내부의 수위정보를 감지하기 위한 하나의 수위센서(142)와 상기 맨홀의 외부 뚜껑과 맨홀모듈을 보호하는 내부 뚜껑의 개방 여부를 감지하는 개방감지센서(143)를 더 포함한다. 상기 수위센서(142)는 레이저 측정 방식의 센서로써, 맨홀감지기를 구성하는 하우징 하부측에 설치되어 맨홀 내부의 수위 정보를 검출한다. 또한, 상기 개방감지센서(143)는 맨홀 뚜껑(외부 뚜껑)의 개방 여부와 내부 뚜껑(속뚜껑)의 개방 여부를 감지하여 개방이 감지되었을 경우 실시간 개방 신호를 상기 중앙서버(200)에 제공함으로써 맨홀 외부를 외부/내부 뚜껑의 개방 정보를 모니터링한다.In addition, the manhole module 100 according to the present invention includes one water level sensor 142 for detecting water level information inside the manhole and opening for detecting whether the outer cover of the manhole and the inner cover protecting the manhole module are open. A detection sensor 143 is further included. The water level sensor 142 is a sensor of a laser measurement method and is installed on the lower side of the housing constituting the manhole sensor to detect water level information inside the manhole. In addition, the opening sensor 143 detects whether the manhole cover (outer cover) is open and whether the inner cover (inner cover) is open, and when the opening is detected, it provides a real-time open signal to the central server 200. The outside of the manhole is monitored for the opening information of the outer/inner lid.
도 3은 본 발명에 따른 맨홀에서의 무선 데이터 송수신 스마트 안전관리 시스템에서 맨홀측에 설치되는 장비의 구성도이다.3 is a configuration diagram of equipment installed on the manhole side in the wireless data transmission and reception smart safety management system in the manhole according to the present invention.
이때, 본 발명에서는 맨홀 환경 특성에 따라 전자 장치들의 보호와 더불어 침수 환경에서도 각종 센서류의 동작 보호와 정상적인 검출값을 검출할 수 있도록 하나의 맨홀감지기(140)를 포함하고, 상기 맨홀감지기 내측으로 통신부(110)와 센서부(120)가 수용된다. 도 4는 본 발명에 따른 맨홀에서의 무선 데이터 송수신 스마트 안전관리 시스템의 맨홀감지기를 나타낸 도면이다.At this time, in the present invention, one manhole detector 140 is included to protect electronic devices according to the characteristics of the manhole environment, protect the operation of various sensors even in a flooded environment, and detect normal detection values, and a communication unit inside the manhole detector. 110 and the sensor unit 120 are accommodated. 4 is a diagram showing a manhole detector of a smart safety management system for wireless data transmission and reception in a manhole according to the present invention.
도 4에서 도시된 바와 같이 본 발명에서 적용되는 상기 맨홀감지기(140)는 하부측으로는 가스필터(141)가 구비된다. 상기 가스필터(140)는 공기 유입을 허용하고 외부 침입수의 침입을 차단하는 부품으로써, 맨홀 내부가 장마나 특정 환경으로 인해 침수되었을 때에도 내부에 구성되는 센서부와 통신부가 침수되는 문제를 해소하면서 공기 유입을 허용하기 때문에 내부 가스 유출이나 화재로 인한 연기 발생 시에도 오동작 없이 정상 동작을 통해 검출 성능을 유지시킬 수 있게 된다.As shown in FIG. 4, the manhole detector 140 applied in the present invention is provided with a gas filter 141 on the lower side. The gas filter 140 is a part that allows air inflow and blocks the intrusion of external intrusion water, and solves the problem that the sensor unit and the communication unit configured inside the manhole are flooded even when the inside of the manhole is flooded due to the rainy season or a specific environment. Since air inflow is allowed, detection performance can be maintained through normal operation without malfunction even when internal gas leaks or smoke is generated due to fire.
또한, 가스필터(141)는 적어도 두개 이상 마련될 수 있으며, 원활한 공기 유입을 확보하기 위하여 상기 맨홀감지기(140)의 양측으로 다수개씩 구성될 수 있다.In addition, at least two gas filters 141 may be provided, and a plurality may be configured on both sides of the manhole detector 140 to ensure smooth air inflow.
또한, 앞서 설명한 바와 같이 맨홀 내부의 수위를 감지하기 위하여 상기 맨홀감지기(140)의 하부 일측으로는 수위센서(142)가 구성되어 있으며, 레이저 측정 방식의 상기 수위센서(142)는 바닥측으로 레이저 조사를 통해 맨홀 내부의 수위 정도를 검출할 수 있다.In addition, as described above, in order to detect the water level inside the manhole, a water level sensor 142 is configured on one side of the lower part of the manhole sensor 140, and the water level sensor 142 of the laser measurement method irradiates a laser toward the floor. Through this, it is possible to detect the degree of water level inside the manhole.
도 5는 본 발명에 따른 맨홀에서의 무선 데이터 송수신 스마트 안전관리 시스템의 장비부의 구성 예시도이다.5 is an exemplary configuration of the equipment unit of the wireless data transmission and reception smart safety management system in the manhole according to the present invention.
도 5는 맨홀모듈(100)의 실제 구성도를 나타낸 것으로써, 상부측으로는 내부뚜껑(160)이 위치하며, 중심선상에 구조물 역할을 수행하는 브라켓(150)과 상기 브라켓에 부착된 맨홀감지기(140) 및 안테나부(130)가 포함된다.Figure 5 shows the actual configuration of the manhole module 100, the inner cover 160 is located on the upper side, the bracket 150 serving as a structure on the center line and the manhole sensor attached to the bracket ( 140) and the antenna unit 130 are included.
이때, 본 발명에서는 금속재의 맨홀 뚜껑이 갖는 전파감쇄 특성에 따라 안테나부(130)의 방향을 조절함으로써 맨홀 내부에서 송신되는 무선 통신을 외부로 전달될 수 있도록 상기 브라켓(150)에 조립된 안테나부(130)의 각도 제어가 가능하다. 따라서, 상기 브라켓으로는 상기 맨홀감지기(130)의 방향을 조절할 수 있는 조절부(미부호)를 구성하여 조절부를 통해 수직선상에 위치한 맨홀 두껑 방향을 벗어난 방향으로 설정함으로써 전파감쇄를 개선시킬 수 있다.At this time, in the present invention, by adjusting the direction of the antenna unit 130 according to the radio wave attenuation characteristics of the manhole cover made of metal, the antenna unit assembled to the bracket 150 can transmit the wireless communication transmitted inside the manhole to the outside. Angle control of (130) is possible. Therefore, as the bracket, a control unit (unsigned) capable of adjusting the direction of the manhole detector 130 is configured, and radio wave attenuation can be improved by setting the control unit in a direction outside the direction of the manhole cover located on a vertical line through the control unit. .
또한, 브라켓(150)의 외주면을 따라 상하로 이동되는 높이 조절링(미도시)이 구비되고, 안테나부(130)는 이 높이 조절링에 힌지 결합될 수 있다. 한편, 브라켓의 외주면에는 다수의 걸림홈이나 걸림턱(미도시)이 형성되어 높이 조절링을 상하로 움직이다 놓는 경우 바로 아래의 걸림홈이나 걸림턱에 걸려 높이 조절링이 정지되게 할 수 있다.In addition, a height adjustment ring (not shown) that moves up and down along the outer circumferential surface of the bracket 150 is provided, and the antenna unit 130 may be hinged to the height adjustment ring. On the other hand, a plurality of locking grooves or locking jaws (not shown) are formed on the outer circumferential surface of the bracket, so that when the height adjustment ring is moved up and down and released, the height adjustment ring can be stopped by being caught in the locking groove or the locking jaw right below.
이와 같이 높이 조절링이 구비되고 안테나부(130)가 이 높이 조절링에 힌지 결합되는 경우 안테나부(130)의 위치 및 각도 제어의 자유도가 증가하므로 안테나부(130)의 방향을 맨홀 뚜껑 방향을 벗어난 방향으로 설정하기가 더욱 용이해진다. 따라서 맨홀 뚜껑에 의해 전파감쇄가 발생하는 것을 방지하기가 용이해진다. In this way, when the height adjustment ring is provided and the antenna unit 130 is hinged to the height adjustment ring, the degree of freedom in controlling the position and angle of the antenna unit 130 increases, so the direction of the antenna unit 130 is directed toward the manhole cover. It becomes easier to set in the off direction. Therefore, it becomes easy to prevent radio wave attenuation caused by the manhole cover.
다시 말해, 상기 맨홀모듈(100)은 상기 통신부(110)에서 출력되는 전파 통신을 외부로 전송하는 안테나부에서 출력되는 전파 통신이 금속재 맨홀 두껑의 전파 통신 감쇄를 해소하기 위하여 상기 안테나부의 방향을 제어하기 위한 하나의 브라켓(150)을 포함하여 구성되며, 상기 안테나부가 상기 브라켓에 고정된 상태에서 전파 방향을 맨홀 두껑 방향에서 벗어나도록 설치 각도를 조절하여 전파 송/수신을 개선시킬 수 있는 것이다.In other words, the manhole module 100 controls the direction of the antenna unit so that the radio wave communication output from the antenna unit that transmits the radio communication output from the communication unit 110 to the outside solves the radio communication attenuation of the metal manhole cover. It is configured to include one bracket 150 for performing radio waves, and radio wave transmission/reception can be improved by adjusting the installation angle so that the radio wave direction deviate from the manhole cover direction in a state where the antenna unit is fixed to the bracket.
이렇게 구성되는 안테나부 특성은 편파는 선형편파이며 급전을 대칭위치에 놓고 위상을 180도로 급전하여 편파 특성, Gain 특성, 방사특성을 개선시킬 수 있게 된다.The characteristic of the antenna part configured in this way is that the polarization is linearly polarized, and the polarization, gain, and radiation characteristics can be improved by placing the feed in a symmetrical position and feeding the phase at 180 degrees.
또한, 도시하지는 않았지만 안테나부(130)의 일면에는 수신 안테나를 포함한 전파 수신부 및 수신 전파의 세기를 표시하는 표시부가 구비될 수 있다. 그리하여 전파 수신부가 수신한 전파의 세기를 수치로 표시할 수 있다. 이 경우, 금속재의 맨홀 뚜껑에 의해 발생하는 전파감쇄의 정도를 파악할 수 있다. 즉, 금속재의 맨홀 뚜껑에 의해 전파가 외부로 잘 전달되지 못하고 반사되면 수신 전파의 세기값이 높게 표시될 것이고 반대로 맨홀 뚜껑에 의한 영향을 적게 받으면 수신 전파의 세기값이 낮게 표시될 것이다. 따라서 사용자는 표시부에 표시되는 수치값을 보고 안테나부(130)의 각도를 조절함으로써 금속재의 맨홀 뚜껑에 의한 전파감쇄를 최소화할 수 있다.In addition, although not shown, a radio wave reception unit including a reception antenna and a display unit displaying the strength of the received radio wave may be provided on one surface of the antenna unit 130 . Thus, the strength of the radio wave received by the radio wave receiving unit may be displayed as a numerical value. In this case, the degree of radio wave attenuation caused by the manhole cover made of metal can be grasped. That is, if radio waves are not well transmitted to the outside and are reflected by the manhole cover made of metal, the intensity value of the received radio wave will be displayed high. Therefore, the user can minimize radio wave attenuation by the manhole cover made of metal by adjusting the angle of the antenna unit 130 based on the numerical value displayed on the display unit.
도 6은 본 발명에 따른 맨홀에서의 무선 데이터 송수신 스마트 안전관리 시스템의 Mesh 통신 방식의 예를 나타낸 구성도이다. 도로나 건물, 특정 구역에 설치되는 맨홀의 위치는 다양한 외부 환경으로 인해 게이트웨이 설치의 어려움이 많이 존재하기 때문에 노드간 통신을 구현할 수 있도록 Mesh 네트워크를 구성하여 노드간 통신망을 형성하기 위한 네트워크로 구성된다.6 is a configuration diagram showing an example of a mesh communication method of a smart safety management system for wireless data transmission and reception in a manhole according to the present invention. Since there are many difficulties in installing a gateway due to various external environments in the location of manholes installed in roads, buildings, or specific areas, it is composed of a network to form a communication network between nodes by configuring a mesh network to implement communication between nodes. .
따라서, 본 발명에 따른 통신부는 다수의 맨홀모듈과 통신 가능한 분산 네트워크 방식으로 구현되며, 이를 위하여 상기 통신부는 연산회로 및 LoRa 통신, Mesh 분산 프로토콜, 연산 알고리즘 프로그램을 포함하도록 구성되어 분산 네트워크를 구성함에 따라 외부 설치 환경의 문제를 해소할 수 있다.Therefore, the communication unit according to the present invention is implemented in a distributed network method capable of communicating with a plurality of manhole modules. Accordingly, the problem of the external installation environment can be solved.
도 7은 본 발명에 따른 맨홀에서의 무선 데이터 송수신 스마트 안전관리 시스템의 안테나 전파방사방향에 따른 신호 감쇠 최소화 구현의 예시도이다.7 is an exemplary diagram of an implementation of minimizing signal attenuation according to an antenna radiation direction of a smart safety management system for wireless data transmission and reception in a manhole according to the present invention.
종래에는 건물 밀집지역내 맨홀의 경우 전파방해 요소가 많아 통신거리가 감소하며, LoRa 게이트웨이와 LOS가 확보되지 않는 지역의 경우 추가 LoRa 게이트웨이 필요하게 된다. 또한, LoRa 게이트웨이 추가 시에도 근원적인 문제를 해결하기 어렵고 환경변화(날씨, 온도, 건물신설 등)에 따른 전파음영의 발생소지가 크다. Conventionally, in the case of manholes in densely populated areas of buildings, there are many radio interference elements, so the communication distance is reduced, and in the case of areas where LoRa gateways and LOS are not secured, an additional LoRa gateway is required. In addition, it is difficult to solve the fundamental problem even when adding a LoRa gateway, and there is a high possibility of radio wave shadow due to environmental changes (weather, temperature, new building, etc.).
또한, 맨홀센서의 안테나 전파방사 방향은 지면과 수직방향으로 고정되어 LoRa 게이트웨이와 통신에 제약이 많이 따르게 된다. In addition, the direction of radiation of the antenna of the manhole sensor is fixed in the direction perpendicular to the ground, so there are many restrictions on communication with the LoRa gateway.
하지만, 본 발명에서는 건물 밀집지역내 맨홀의 경우 전파방해 요소를 감안한 각도/방향 조절로 신호 감쇠를 최소화시킬 수 있고, LoRa 게이트웨이와 LOS가 확보되지 않는 지역의 경우에도 추가 LoRa 게이트웨이를 최소화시킬 수 있다. However, in the present invention, in the case of a manhole in a densely populated area of buildings, signal attenuation can be minimized by adjusting the angle / direction in consideration of radio interference factors, and additional LoRa gateways can be minimized even in areas where LoRa gateways and LOS are not secured. .
도 8은 본 발명에 따른 맨홀에서의 무선 데이터 송수신 스마트 안전관리 시스템의 동작 과정의 예를 나타낸 도면이다. 안전관리 시스템을 통해 실행되는 맨홀 통합 모니터링 시스템은 IoT 플랫폼 기반의 기술을 구현하며, 다수의 맨홀에 설치된 맨홀모듈을 통해 맨홀의 환경 정보를 실시간 검출하여 제공함으로써, 각각의 맨홀 상태를 실시간 모니터링한다.8 is a diagram showing an example of an operating process of a smart safety management system for wireless data transmission and reception in a manhole according to the present invention. The manhole integrated monitoring system, which runs through the safety management system, implements IoT platform-based technology and monitors each manhole condition in real time by detecting and providing real-time environmental information of manholes through manhole modules installed in multiple manholes.
네트워크망을 통해 수신된 맨홀 정보의 실시간 데이터는 누적 저장되어 관리되고 각각의 맨홀모듈에는 ID가 할당되어 있어 필요에 따라 관리자는 해당 맨홀의 이력을 조회할 수 있고, 응급 상황 또는 유지 보수 시 해당 데이터를 조회 후 활용할 수 있다.Real-time data of manhole information received through the network is accumulated and managed, and each manhole module is assigned an ID, so the manager can inquire the history of the manhole as needed, and in case of emergency or maintenance, the corresponding data You can use it after looking up.
아래 도면에서 도면 특정 위치의 맨홀에 해당 가스 누출 정보, 두껑 개폐 여부, 배터리 잔량, 속뚜껑 개폐 여부, 수위 정보, 습도 정보, 온도 정보, 화재 여부를 실시간 모니터링하고 관리할 수 있다. 이때, 맵 이미지상에서 해당 맨홀의 위치 정보를 출력함과 동시에 가스 정보, 개방 정보, 배터리 정보, 수위 정보, 습도 정보, 온도 정보, 화재 정보를 동시에 확인할 수 있도록 관리자 단말기 화면에 출력하고, 관리자는 다른 맨홀 정보를 확인하고자 할 때 맵상에서 맨홀을 클릭함으로써 각각의 정보를 바로 출력하여 확인할 수 있다.In the drawing below, it is possible to monitor and manage gas leak information, whether the cover is open or closed, the battery level, whether the inner cover is opened or not, water level information, humidity information, temperature information, and whether there is a fire in a manhole at a specific location in the drawing in real time. At this time, the location information of the manhole is output on the map image, and at the same time, the gas information, opening information, battery information, water level information, humidity information, temperature information, and fire information are displayed on the screen of the manager terminal so that the information can be checked at the same time. When you want to check manhole information, you can directly output and check each information by clicking on the manhole on the map.
이와 같이 구성되는 본 발명은 맨홀 내부의 온도 정보, 습도 정보, 누설 가스, 맨홀 개방 등 맨홀 내부 정보를 실시간으로 검출 및 모니터링 할 수 있는 맨홀 정보 검출을 위한 무선 통신 방식의 스마트 관리 시스템을 제공할 수 있는 이점이 있다.The present invention configured as described above can provide a wireless communication method smart management system for detecting manhole information capable of detecting and monitoring manhole internal information such as temperature information, humidity information, leaked gas, and manhole opening in real time. There is an advantage to being
특히, 본 발명은 밀폐공간 환경을 갖는 맨홀의 특성에 따른 무선통신 전파 감쇄의 문제를 해소하고, 각종 정보를 검출하는 센서류의 안정적인 동작성을 확보하기 위한 통합화된 맨홀감지기 구조를 적용하여 맨홀 환경을 효율적으로 모니터링 및 관리할 수 있는 스마트 관리 시스템을 제공할 수 있는 장점이 있다.In particular, the present invention solves the problem of wireless communication radio wave attenuation according to the characteristics of a manhole having a closed space environment, and applies an integrated manhole detector structure to secure stable operability of sensors that detect various information to improve the manhole environment. It has the advantage of providing a smart management system that can be efficiently monitored and managed.
이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.Although the above has been described and illustrated in relation to preferred embodiments for illustrating the principles of the present invention, the present invention is not limited to the configuration and operation as shown and described. Rather, it will be appreciated by those skilled in the art that many changes and modifications may be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, all such appropriate changes and modifications and equivalents should be regarded as falling within the scope of the present invention.
10 : 맨홀 100 : 맨홀모듈
110 : 통신부 120 : 센서부
130 : 안테나부 140 : 맨홀감지기
141 : 가스필터 142 : 수위센서
143 : 개방감지센서 150 : 브라켓
160 : 내부뚜껑 200 : 중앙 서버
210 : 맨홀 정보 DB 300 : 관리자 단말기10: manhole 100: manhole module
110: communication unit 120: sensor unit
130: antenna unit 140: manhole detector
141: gas filter 142: water level sensor
143: open sensor 150: bracket
160: inner lid 200: central server
210: manhole information DB 300: manager terminal
Claims (4)
LoRa 게이트웨이(LoRa Gateway), 네트워크, LoRa 서버, 네트워크 서버는 외부에 전기, 통신, 수도, 가스, 오수, 우수를 포함하는 각종 특성 정보를 관리 및 수집하기 위하여 지중부에 설치되며, 상기 특성 정보 외에 맨홀 내부의 온도 정보, 습도 정보, 환경 정보(수위 정보, 화재 정보, 개방 정보)를 포함하는 맨홀 정보를 실시간으로 검출하기 위한 센서부와, 상기 센서부로부터 검출되는 검출 정보를 외부 네트워크망을 통해 전송하기 위해 LoRa(로라) 통신 방식으로 무선 통신하는 통신부를 포함하여 구성되는 일체형 맨홀모듈이며, 상기 센서부와 상기 통신부 및 제어부는 하나의 맨홀감지기에 일체로 구성되며,
상기 맨홀모듈의 통신부를 통해 수신되는 특성 정보와 맨홀 정보를 저장하는 맨홀 DB를 포함하고, 여기서 수신된 특성 정보와 맨홀 정보를 기반으로 딥러닝 기반의 실시간 맨홀의 상태를 모니터링하는 중앙 서버; 및 상기 중앙 서버로부터 모니터링되는 상기 맨홀모듈의 특성 정보와 맨홀 정보를 기반으로 실시간 맨홀의 신규 보수, 유지 보수, 긴급보수를 수행하기 위하여 맨홀 관리자의 관리 명령을 입력받는 관리자 단말기를 포함하여 맨홀 통합 관리 시스템을 구성하고,
상기 맨홀모듈에 구성되는 센서부와 통신부는 하나의 밀폐공간을 형성하는 맨홀감지기에 위치하고, 상기 맨홀감지기는 내부의 소정의 공간부가 마련되어 있으며, 상기 공간부 내로 공기를 유입시키고 외부 침입수는 차단하는 가스필터가 적어도 하나 이상 구비되며,
상기 통신부는 LoRa 통신을 통해 상기 센서부에서 측정된 측정값을 상기 중앙 서버로 전송할 때 다수의 맨홀모듈에 설치된 상기 통신부간 Mesh 네트워크를 구현하여 노드간 통신하고 임의의 위치에 구비되는 LoRa 게이트웨이를 통해 상기 중앙 서버로 송신되고,
상기 맨홀모듈은,
상기 안테나부에서 출력되는 전파 통신이 금속재 맨홀 두껑에 의해 감쇄되는 것을 해소하기 위하여 상기 안테나부의 방향을 제어하는 브라켓 및 상기 브라켓의 외주면을 따라 상하로 이동되는 높이 조절링을 포함하고, 안테나부는 상기 높이 조절링에 힌지 결합되며, 브라켓의 외주면에는 다수의 걸림홈이나 걸림턱이 형성되어 높이 조절링을 상하로 움직이다 놓는 경우 바로 아래의 걸림홈이나 걸림턱에 걸려 높이 조절링이 정지되며,
상기 맨홀모듈은 외부 맨홀뚜껑 개방 시 상기 맨홀감지기를 보호하는 내부뚜껑을 더 포함하고, 상기 외부 맨홀뚜껑과 내부뚜껑의 개방 여부를 감지하는 각각의 개방센서를 포함하여 구성되고, 상기 외부 맨홀뚜껑과 내부뚜껑 개방에 따른 개방신호가 감지되면 상기 통신부를 통해 상기 중앙서버로 개방신호를 제공하고, 상기 맨홀감지기의 하부측으로 구성되어 레이저 측정 방식으로 맨홀 내부의 수위 정보를 검출하는 수위센서를 더 포함하여 구성되는 맨홀에서의 무선 데이터 송수신 스마트 안전관리 시스템.Including a manhole detector (manhole module, communication unit, sensor unit), antenna unit, LoRa gateway (LoRa Gateway), network, LoRa server, network server, and manager terminal installed inside the manhole,
LoRa gateway, network, LoRa server, and network server are installed in the underground to manage and collect various characteristic information including electricity, communication, water, gas, sewage, and rainwater outside, and in addition to the above characteristic information A sensor unit for detecting manhole information including temperature information, humidity information, and environmental information (water level information, fire information, opening information) inside the manhole in real time, and the detection information detected from the sensor unit through an external network It is an integrated manhole module composed of a communication unit that wirelessly communicates with a LoRa communication method for transmission, and the sensor unit, the communication unit, and the control unit are integrally configured in one manhole detector,
A central server including a manhole DB for storing characteristic information and manhole information received through the communication unit of the manhole module, and monitoring a deep learning-based real-time manhole state based on the received characteristic information and manhole information; and a manager terminal that receives management commands from the manhole manager to perform real-time manhole repair, maintenance, and emergency repair based on the manhole module characteristic information and manhole information monitored from the central server for integrated management of manholes. configure the system,
The sensor unit and the communication unit constituted in the manhole module are located in a manhole detector forming one closed space, and the manhole detector has a predetermined space inside, allowing air to flow into the space and blocking external intrusion water. At least one gas filter is provided,
When the communication unit transmits the measured value measured by the sensor unit to the central server through LoRa communication, a mesh network is implemented between the communication units installed in a plurality of manhole modules to communicate between nodes and through a LoRa gateway provided at an arbitrary location. transmitted to the central server;
The manhole module,
A bracket for controlling the direction of the antenna unit and a height adjusting ring that moves up and down along an outer circumferential surface of the bracket in order to relieve radio communication output from the antenna unit from being attenuated by a metal manhole cover, and the antenna unit has the height It is hinged to the adjustment ring, and a number of locking grooves or locking jaws are formed on the outer circumferential surface of the bracket.
The manhole module further includes an inner cover that protects the manhole detector when the outer manhole cover is opened, and includes an open sensor for detecting whether the outer manhole cover and the inner cover are open, and the outer manhole cover and When an open signal according to the opening of the inner cover is detected, an open signal is provided to the central server through the communication unit, and a water level sensor configured as a lower side of the manhole detector detects water level information inside the manhole by a laser measurement method. A smart safety management system that transmits and receives wireless data in the configured manhole.
상기 안테나부의 일면에는 수신 안테나를 포함한 전파 수신부 및 수신 전파의 세기를 표시하는 표시부가 구비되어, 전파 수신부가 수신한 전파의 세기가 수치로 표시되는 것을 특징으로 하는 맨홀에서의 무선 데이터 송수신 스마트 안전관리 시스템.According to claim 1,
One side of the antenna unit is provided with a radio wave reception unit including a reception antenna and a display unit for displaying the strength of the received radio wave, and wireless data transmission and reception smart safety management in the manhole, characterized in that the intensity of the radio wave received by the radio wave reception unit is displayed as a numerical value. system.
각각의 상기 맨홀모듈에서 검출되는 환경 정보를 상기 관리자 단말기를 통해 모니터링 할 때, 맵 이미지상에서 해당 맨홀의 위치 정보를 출력함과 동시에 가스 정보, 개방 정보, 배터리 정보, 수위 정보, 습도 정보, 온도 정보, 화재 정보를 동시에 확인할 수 있도록 상기 관리자 단말기 화면에 출력하고, 해당 관리자는 다른 맨홀 정보를 확인하고자 할 때 맵상에서 맨홀을 클릭함으로써 각각의 정보를 동시에 출력하여 확인할 수 있도록 제공하는 맨홀에서의 무선 데이터 송수신 스마트 안전관리 시스템.The method of claim 1, wherein the central server,
When environmental information detected by each manhole module is monitored through the manager terminal, the location information of the corresponding manhole is output on the map image, as well as gas information, open information, battery information, water level information, humidity information, and temperature information. , Fire information is output on the manager terminal screen so that it can be checked at the same time, and when the manager wants to check other manhole information, by clicking on the manhole on the map, wireless data from the manhole is provided so that each information can be simultaneously output and checked. Transmitting and receiving smart safety management system.
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