KR102632463B1 - 도심지 침수 모니터링 시스템 - Google Patents

도심지 침수 모니터링 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102632463B1
KR102632463B1 KR1020230125029A KR20230125029A KR102632463B1 KR 102632463 B1 KR102632463 B1 KR 102632463B1 KR 1020230125029 A KR1020230125029 A KR 1020230125029A KR 20230125029 A KR20230125029 A KR 20230125029A KR 102632463 B1 KR102632463 B1 KR 102632463B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
water level
disaster prevention
monitoring system
prevention information
urban
Prior art date
Application number
KR1020230125029A
Other languages
English (en)
Inventor
정인주
김선국
Original Assignee
주식회사 이도
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 이도 filed Critical 주식회사 이도
Priority to KR1020230125029A priority Critical patent/KR102632463B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102632463B1 publication Critical patent/KR102632463B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/10—Services
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B3/00—Engineering works in connection with control or use of streams, rivers, coasts, or other marine sites; Sealings or joints for engineering works in general
    • E02B3/04—Structures or apparatus for, or methods of, protecting banks, coasts, or harbours
    • E02B3/06—Moles; Piers; Quays; Quay walls; Groynes; Breakwaters ; Wave dissipating walls; Quay equipment
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/0007—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm for discrete indicating and measuring
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/284—Electromagnetic waves
    • G01F23/292—Light, e.g. infrared or ultraviolet
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/10—Services
    • G06Q50/26—Government or public services
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/18—Status alarms
    • G08B21/182—Level alarms, e.g. alarms responsive to variables exceeding a threshold
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B7/00—Signalling systems according to more than one of groups G08B3/00 - G08B6/00; Personal calling systems according to more than one of groups G08B3/00 - G08B6/00
    • G08B7/06—Signalling systems according to more than one of groups G08B3/00 - G08B6/00; Personal calling systems according to more than one of groups G08B3/00 - G08B6/00 using electric transmission, e.g. involving audible and visible signalling through the use of sound and light sources
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F27/00—Combined visual and audible advertising or displaying, e.g. for public address
    • G09F27/004—Displays including an emergency or alarm message
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/30—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes
    • H04W4/38—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for collecting sensor information
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/80—Services using short range communication, e.g. near-field communication [NFC], radio-frequency identification [RFID] or low energy communication

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Development Economics (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Abstract

본 발명은 도심지의 도로, 지하차도, 터널 등에 설치되는 지표면 수위 계측장치에서 지표면의 침수 여부 및 수위를 정확하게 측정할 수 있으며, 방재 서버에서 침수 상태 및 빗물받이 막힘 여부를 실시간으로 모니터링하고 군집화하여 침수 영역과 배수 이상 구간을 특정하고 재난에 대응하는 대비책을 즉각적으로 강구할 수 있도록 함으로써, 도심지 침수에 의한 인명피해 등의 안전사고를 방지할 수 있도록 한 도심지 침수 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 도로의 가장자리에 위치한 경계석 상에 직립하여 설치되며, 지표면 상의 수위를 검출하여 근거리 무선 통신 방식으로 송신하는 지표면 수위 계측장치; 상기 지표면 수위 계측장치로부터 수위 검출값을 포함하는 방재 정보를 수집하고 수집된 방재 정보를 광대역 이동 통신 방식으로 원격 송신하는 방재 정보 수집 폴; 상기 방재 정보 수집 폴로부터 상기 방재 정보를 수신하여 도심지의 방재 관리를 수행하는 방재 서버; 및 상기 방재 정보를 저장하고 관리하는 방재 정보 데이터베이스 서버를 포함한다.

Description

도심지 침수 모니터링 시스템{URBAN FLOODING MONITORING SYSTEM}
본 발명은 도심지의 침수 상태를 실시간으로 모니터링하는 시스템에 관한 것으로서, 도심지의 도로, 지하차도, 터널 등에 설치되는 지표면 수위 계측장치에서 지표면의 침수 여부 및 수위를 정확하게 측정할 수 있으며, 방재 서버에서 침수 상태 및 빗물받이 막힘 여부를 실시간으로 모니터링하고 군집화하여 침수 영역과 배수 이상 구간을 특정하고 재난에 대응하는 대비책을 즉각적으로 강구할 수 있도록 함으로써, 도심지 침수에 의한 인명피해 등의 안전사고를 방지할 수 있도록 한 도심지 침수 모니터링 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 도심지의 도로 곳곳에는 빗물받이가 설치되어 있다. 빗물받이는 창살 모양의 격자 구조물로서, 빗물받이의 아래에 형성된 맨홀로 우수를 수집하여 하수관거를 통해 배수함으로써, 도심지의 침수를 방지한다.
그런데 최근 들어 짧은 시간에 폭발적인 강우량이 발생하고 있으며, 빗물받이를 통한 배수가 지체되면서 도심지가 침수되는 현상이 일어나고 있다. 폭우에 의한 도심지의 침수 시에는 상당한 시설물의 피해가 뒤따르며, 인명피해가 발생한다. 특히, 최근의 지하차도 침수 사건은 급격하게 불어난 물에 의해 지하차도 내부가 완전히 잠기면서 미처 탈출하지 못하고 고립된 차량 내의 사람들이 사망하는 대형 사고로 이어졌다. 또한, 빗물받이에 낙엽이나 담배꽁초가 쌓여 배수가 원활하게 이루어지지 않으면 비교적 강수량이 적은 호우에도 도심지가 침수되어 차량이나 시설물의 피해가 잇따르고 있다.
도심지의 침수에 의한 피해를 방지하기 위해서 도심지 곳곳에 지표면 상의 수위를 측정하는 장치가 설치될 필요가 있다. 하지만 종래의 수위 측정장치는 대부분 하천이나 댐 등에 설치되어 수심을 측정하는 장치이며, 장치의 크기가 상당하여 도심지에 설치되기 어렵다는 문제가 있었다. 또한, 종래의 부표식 수위 측정장치는 부표의 승강 동작 부위가 쉽게 고장 나는 기계적 문제가 있고, 정전용량을 이용하여 수위를 측정하는 장치는 오동작이 잦아 신뢰도가 낮은 문제가 있다.
대한민국 특허등록 제10-1334272호 대한민국 특허등록 제10-1831964호 대한민국 특허공개 제10-2023-0089423호
본 발명은 설치공간을 최소화하는 스탠드 형태로 세워져 설치되어 도심지의 경관을 해치지 않으면서 지표면 상의 수위와 빗물받이 막힘 상태를 측정하는 지표면 수위 계측장치와, 지표면 수위 계측장치로부터 수집한 방재 정보를 이용하여 도심지의 침수 영역과 배수 이상 구간을 실시간으로 빠르게 판단하는 방재 서버로 구성됨으로써, 지하차도로 진입하는 차량을 통제하거나 긴급 재난 발생 시에 즉각적으로 대처할 수 있어 침수에 의한 안전사고와 인명피해를 최소화할 수 있도록 하는 도심지 침수 모니터링 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 도심지 침수 모니터링 시스템은, 도로의 가장자리에 위치한 경계석 상에 직립하여 설치되며, 지표면 상의 수위를 검출하여 근거리 무선 통신 방식으로 송신하는 지표면 수위 계측장치; 상기 지표면 수위 계측장치로부터 수위 검출값을 포함하는 방재 정보를 수집하고 수집된 방재 정보를 광대역 이동 통신 방식으로 원격 송신하는 방재 정보 수집 폴; 상기 방재 정보 수집 폴로부터 상기 방재 정보를 수신하여 도심지의 방재 관리를 수행하는 방재 서버; 및 상기 방재 정보를 저장하고 관리하는 방재 정보 데이터베이스 서버를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 도심지 침수 모니터링 시스템은, 상기 지표면 수위 계측 장치는, 도로의 가장자리에 위치한 경계석 상에 직립하여 설치되는 스탠드 본체; 상기 스탠드 본체의 전면에 설치되며 상기 경계석 외측의 빗물받이를 향해 레이저 광을 조사하고 반사된 광을 측정하여 상기 빗물받이의 막힘 여부를 검출하는 레이저 센서; 상기 스탠드 본체를 따라 수직 방향으로 설치되며 지표면 상의 수위를 검출하는 수위 센서; 및 상기 레이저 센서와 상기 수위 센서의 검출 데이터를 상기 방재 정보 수집 폴로 전송하는 방재 정보 송신부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도심지 침수 모니터링 시스템은, 상기 지표면 수위 계측장치는, 상기 수위 센서에서 검출된 수위값이 미리 정해진 제1 위험수위 설정값을 초과하거나 상기 수위값을 미분 연산한 미분값이 미리 정해진 제1 기준값을 초과하는 경우 상기 방재 서버를 향해 침수 위험을 알리는 긴급 대응 메시지를 송출하는 긴급 대응 메시지 송출부를 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도심지 침수 모니터링 시스템은, 상기 긴급 대응 메시지 송출부는 상기 수위값이 상기 제1 위험수위 설정값에 비해 낮은 제2 위험수위 설정값을 초과하거나 상기 미분값이 상기 제1 기준값에 비해 낮은 제2 기준값을 초과하면서 상기 레이저 센서의 검출 결과 상기 빗물받이 막힘 상태로 판단되면 상기 긴급 대응 메시지를 송출한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도심지 침수 모니터링 시스템은, 지하차도 또는 터널의 차량 진입 측에 설치되며 상기 지하차도 또는 터널 내에 설치되는 상기 지표면 수위 계측장치로부터 지표면 상의 수위 데이터를 수신하여 표시하는 전광판을 구비하는 차량 진입 차단 장치를 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도심지 침수 모니터링 시스템은, 상기 차량 진입 차단 장치는 상기 긴급 대응 메시지 송출부로부터 상기 긴급 대응 메시지를 수신하는 경우 상기 전광판을 통해 차량의 진입 금지를 알리는 메시지를 표시한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도심지 침수 모니터링 시스템은, 상기 차량 진입 차단 장치는 상기 지하차도 또는 터널의 진입도로 상부에 현가되는 가로 빔에 설치되며 상기 진입도로를 향해 펼쳐지도록 제어되는 차단막을 더 포함하며, 상기 긴급 대응 메시지를 수신하는 경우 상기 차단막을 동작시킨다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도심지 침수 모니터링 시스템은, 상기 수위 센서는 상기 스탠드 본체를 따라 수직 방향으로 설치되는 인쇄회로기판 상에 접지 전극과 수위 전극이 형성되며, 상기 수위 전극은 소정의 높이 차이를 갖도록 복수개가 형성되며, 상기 인쇄회로기판의 상단부에는 상기 수위 전극을 통해 스캔 전류를 인가하고 상기 접지 전극과 폐회로를 구성하는 가장 높은 수위 전극의 높이에 대응하는 수위값을 검출하는 센싱 회로부가 설치된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도심지 침수 모니터링 시스템은, 상기 스탠드 본체의 전면에 결합되며 하단부는 상기 경계석 외측의 지표면까지 연장되고 전방에는 상기 레이저 광을 투과시키는 투과창이 형성되는 전면 커버를 더 포함하며, 상기 전면 커버 내부에 상기 수위 센서가 설치된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도심지 침수 모니터링 시스템은, 상기 전면 커버의 내측벽에는 상기 수위 센서가 슬라이드 방식으로 삽입되어 위치 고정되는 수납 슬롯이 구비되며, 상기 인쇄회로기판의 중앙에는 상기 투과창에 대응하는 위치가 절개되어 절개부를 구비한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도심지 침수 모니터링 시스템은, 상기 전면 커버의 상부에 설치되며 상기 전면 커버와 상기 스탠드 본체 사이의 공간을 향해 하방으로 송풍하는 송풍 팬을 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도심지 침수 모니터링 시스템은, 상기 인쇄회로기판의 배면 중 적어도 일부 영역에는 상기 인쇄회로기판을 히팅하는 히팅 부재가 설치된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도심지 침수 모니터링 시스템은, 상기 접지 전극과 상기 수위 전극은 상기 인쇄회로기판의 전면부를 향해 상기 인쇄회로기판의 두께에 비해 3배 이상의 높이를 가지도록 돌출 형성된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도심지 침수 모니터링 시스템은, 상기 인쇄회로기판의 수직 방향 중심선을 기준으로 좌측의 영역에 홀수 번째의 오드(odd) 수위 전극이 형성되고, 상기 중심선을 기준으로 우측의 영역에 짝수 번째의 이븐(even) 수위 전극이 형성된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도심지 침수 모니터링 시스템은, 상기 인쇄회로기판의 유효 수위 측정 영역은 저 위험 수위에 해당하는 제1 위험 영역과, 고 위험 수위에 해당하는 제2 위험 영역과, 초고도 위험 수위에 해당하는 제3 위험 영역으로 구분되며, 상기 접지 전극은, 상기 인쇄회로기판의 기저부에서 동일한 높이로 복수개가 직렬로 연결되는 제1 접지 전극; 상기 제1 접지 전극과 접지 신호선을 통해 연결되며 상기 제1 위험 영역과 상기 제2 위험 영역의 경계 지점에 형성되는 제2 접지 전극; 및 상기 접지 신호선에 연결되며 상기 제2 위험 영역과 상기 제3 위험 영역의 경계 지점에 형성되는 제3 접지 전극을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도심지 침수 모니터링 시스템은, 상기 센싱 회로부는 10초 내지 60초 주기로 상기 스캔 전류를 인가한다.
본 발명의 도심지 침수 모니터링 시스템에 따르면, 설치공간을 최소화하는 스탠드 형태로 세워져 설치되어 도심지의 경관을 해치지 않으면서 지표면 상의 수위와 빗물받이 막힘 상태를 측정하는 지표면 수위 계측장치와, 지표면 수위 계측장치로부터 수집한 방재 정보를 이용하여 도심지의 침수 영역과 배수 이상 구간을 실시간으로 빠르게 판단하는 방재 서버로 구성됨으로써, 지하차도로 진입하는 차량을 통제하거나 긴급 재난 발생 시에 즉각적으로 대처할 수 있어 침수에 의한 안전사고와 인명피해를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에서 지표면 수위 계측장치의 설치상태를 예시한 사시도,
도 2는 도 1에서 전면 커버가 탈거된 상태를 예시한 사시도,
도 3은 본 발명에서 레이저 센서를 이용한 빗물받이 막힘 여부를 탐지하는 예를 보인 측단면도,
도 4는 본 발명에서의 수위 센서를 예시한 정면도,
도 5는 본 발명에서의 수위 센서를 예시한 측면도,
도 6은 본 발명에서의 지표면 수위 계측장치를 예시한 블록도, 및
도 7은 본 발명에 따른 도심지 침수 모니터링 시스템을 예시한 블록도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구체적인 실시예가 설명된다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대하여 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
명세서 전체에 걸쳐 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 그리고 본 발명에 첨부된 도면은 설명의 편의를 위한 것으로서, 그 형상과 상대적인 척도는 과장되거나 생략될 수 있다.
실시예를 구체적으로 설명함에 있어서, 중복되는 설명이나 당해 분야에서 자명한 기술에 대한 설명은 생략되었다. 또한, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 기재된 구성요소 외에 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "~부", "~기", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분과 전기적으로 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 구성을 사이에 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.
본 발명의 도심지 침수 모니터링 시스템은 도심지의 도로, 지하차도, 터널 등에 설치되는 지표면 수위 계측장치에서 지표면의 침수 여부 및 수위를 정확하게 측정할 수 있으며, 방재 서버에서 침수 상태 및 빗물받이 막힘 여부를 실시간으로 모니터링하고 군집화하여 침수 영역과 배수 이상 구간을 특정하고 재난에 대응하는 대비책을 즉각적으로 수행할 수 있도록 하는 시스템이다. 본 발명에 따르는 도심지 침수 모니터링 시스템에서 핵심적 기능을 수행하는 지표면 수위 계측장치에 대하여 먼저 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에서 지표면 수위 계측장치의 설치상태를 예시한 사시도이고, 도 2는 도 1에서 전면 커버가 탈거된 상태를 예시한 사시도이고, 도 5는 본 발명에서 레이저 센서를 이용한 빗물받이 막힘 여부를 탐지하는 예를 보인 측단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에서의 지표면 수위 계측장치는 도로의 가장자리에 위치한 경계석(10) 상에 직립하여 설치된다. 경계석(10)은 주로 차도와 인도의 경계선에 설치되는 구조물이며, 지하차도 같은 개소에서는 차도를 구획하기 위해 설치된다. 통상적으로 경계석(10)은 소정 높이로 설치되며, 차량이나 보행자에 의해 이용되지 않는 영역이다. 본 발명의 지표면 수위 계측장치는 경계석(10) 상에 설치됨으로써 도심지의 경관을 크게 해치지 않으면서 최소한의 설치공간을 갖도록 설치될 수 있는 이점을 갖는다.
도 1을 참조하면, 스탠드 본체(100)의 하단부에는 경계석(10)의 상면에 대하여 지지되는 스탠드 받침부(110)가 구비된다. 앵커 볼트가 스탠드 받침부(110)를 관통하여 경계석에 체결된다. 이로써 스탠드 본체(100)를 경계석(10) 상에 견고하게 고정할 수 있다.
스탠드 본체(100)의 전면에는 전면 커버(200)가 결합된다. 전면 커버(200)의 하단부는 경계석(10) 외측의 지표면까지 연장되며, 전면 커버(200)의 내측에는 수위 센서(220)가 설치된다. 도 1 및 2에서 예시하는 바와 같이, 스탠드 본체(100)가 경계석(10) 위에 설치됨으로써, 스탠드 본체(100)에 수위 센서(220)를 부착하여 설치할 경우 차도의 바닥면에서부터 수위를 측정하기 어려울 수 있다. 그리고 경계석(10)의 높이는 제조사마다 차이가 있고 같은 제조사에서 제조된 모델들 간에도 오차가 있을 수 있으므로, 경계석의 높이만큼 수위 측정값을 보정하는 것은 정확도가 크게 저하될 수 있다. 따라서 본 발명에서는 전면 커버(200)를 경계석(10) 외측의 지표면까지 연장하여 설치한 후, 전면 커버(200)에 수위 센서(220)를 설치함으로써, 설치공간을 최소화하면서도 정확한 수위값을 측정할 수 있도록 하고 있다. 또한, 도시한 바와 같이 전면 커버(200)의 하부에는 차량의 충돌로부터 장치를 보호하기 위해 하단 보호 커버(400)가 더 설치될 수 있다.
도 2를 참조하면, 스탠드 본체(100)의 전면에는 경계석(10) 외측의 빗물받이(20)를 향해 레이저 광을 조사하고, 반사된 광을 측정하여 레이저가 도달하는 지점까지의 거리를 검출하는 레이저 센서(120)가 설치된다. 도 1을 참조하면, 전면 커버(200)는 레이저 센서(120)가 외부로 노출되지 않도록 커버함으로써 외력으로부터 레이저 센서(120)를 보호한다. 또한, 전면 커버(200)의 중앙부에는 레이저 센서(120)에서 조사되는 레이저 광을 투과시키는 투과창(210)이 형성된다.
도 3을 참조하면, 레이저 센서(120)는 점선으로 도시한 바와 같이 빗물받이(20)를 향해 레이저 광을 조사한다. 이때, 빗물받이(20)의 하부에는 우수가 수집되는 맨홀(30)이 형성되며, 맨홀(30) 내의 오수(40)는 하수관거(50)를 통해 하수도로 배수된다. 만약, 빗물받이(20)에 낙엽이나 담배꽁초 등과 같은 이물질이 없는 경우라면 레이저 광은 도 3에서와 같이 맨홀(30)의 바닥면까지 도달할 것이다. 레이저 센서(120)에서 검출된 거리값은 최대값을 나타낼 것이다. 그러나 빗물받이(20) 위에 낙엽이나 담배꽁초 등이 쌓여 막혀있는 경우라면 레이저 센서(120)는 짧은 거리값을 검출하게 되며, 이를 근거로 빗물받이(20)의 막힘 여부를 검출하게 된다.
도 3을 참조하면, 전면 커버의 상부에는 송풍 팬(290)이 설치된다. 전면 커버(200)는 단면 디귿자 형상의 프레임으로 구성되며, 전면 커버(200)의 내벽면과 스탠드 본체(100)의 전면부의 사이에는 공기 통로인 덕트가 형성된다. 송풍 팬(290)은 덕트를 향해 하방으로 송풍함으로써, 수위 센서(220)의 표면에 물방울이 맺히거나 수분이 잔존하지 못하도록 하여 수위 센서(220)의 오동작을 방지한다.
인쇄회로기판(230)의 배면 중 적어도 일부 영역에는 히팅 부재(294)가 설치된다. 히팅 부재(294)는 방수성 필름 내부에 열선이 설치되는 구성을 가질 수 있다. 히팅 부재(294)는 인쇄회로기판(230)의 하부 영역의 배면에 설치되며, 인쇄회로기판(230)의 전 영역에 걸쳐 설치될 수도 있다. 히팅 부재(294)는 상시 동작하여 소정 온도로 인쇄회로기판(230)을 가열함으로써, 인쇄회로기판(230)의 표면에 결로가 발생되는 것을 방지한다. 또한, 히팅 부재(294)는 온도 변화율이 높은 시간대에, 또는, 수위가 큰 폭으로 떨어진 이후 소정 시간 동안에 동작할 수도 있으며, 동 시간대에 좀 더 높은 온도로 가열되도록 동작할 수도 있다.
다시 도 1을 참조하면, 스탠드 본체(100)를 둘러싸도록 충돌 방지 가이드(500)가 설치될 수 있다. 충돌 방지 가이드(500)는 경계석(10)의 위에 지지되어 설치되는 한 쌍의 수직 기둥 하단부에 경계석(10)의 상면에 대하여 앵커에 의해 고정되는 가이드 받침부(510)를 구비한다. 또한, 충돌 방지 가이드(500)는 스탠드 본체(100)의 후방을 향해 U자형으로 연장되는 허리 보호 가이드(520)와 헤드 보호 가이드(530)를 구비한다. 충돌 방지 가이드(500)는 차량이나 바이크 등에 의해 스탠드 본체(100)의 측면이 충돌되거나, 자전거나 행인 등에 의해 스탠드 본체(100)의 후면이 충돌되는 것을 방지한다.
도 4는 본 발명에서의 수위 센서를 예시한 정면도이고, 도 5는 본 발명에서의 수위 센서를 예시한 측면도이다. 도 4 및 5를 참조하여 본 발명에서 수위 센서(220)의 구성 및 작용에 대하여 설명한다.
도 4를 참조하면, 수위 센서(220)는 인쇄회로기판(230) 상에 접지 전극(232, 234, 236)과 복수의 수위 전극(242, 244, 246, 252, 254, 256)이 설치되어 구성된다. 인쇄회로기판(230)의 상단부에는 센싱 회로부(270)가 인쇄된다. 복수의 수위 전극(242, 244, 246, 252, 254, 256)은 소정의 높이 차이를 갖도롤 형성된다. 센싱 회로부(270)는 수위 전극(220) 각각에 스캔 전류를 인가하고, 접지 전극(232, 234, 236)과 폐회로를 구성하는 가장 높은 수위 전극의 높이에 대응하는 수위값을 검출한다. 이때, 바람직하게는 센싱 회로부(270)가 10초 내지 60초 주기로 스캔 전류를 인가한다. 센싱 회로부(270)가 지속하여 스캔 전류를 흘릴 경우 전극들의 부식이 가속화될 수 있으므로, 센싱 주기를 충분히 하여 전극들의 부식 속도를 늦출 수 있다.
수위 센서(220)는 전면 커버(200)의 내부 벽면에 부착될 수 있다. 다른 예로서, 전면 커버(200)의 내측벽에는 수위 센서(220)가 슬라이드 방식으로 삽입되어 위치 고정되는 수납 슬롯이 구비될 수 있다. 이 경우, 수위 센서(220)의 인쇄회로기판(230) 중앙에는 전면 커버(200)의 투과창(210)에 대응하는 위치가 절개되어 절개부(260)를 형성할 수 있다.
도심지가 침수될 경우 우수는 하수도의 오수와 혼합되어 상당한 오염도를 가질 수 있다. 이와 같은 오염수는 전극에 대한 부식을 가속화 할 수 있으므로, 본 발명에서는 그에 대한 대응책을 제공한다.
수위 센서(220)의 접지 전극(232, 234, 236)과 복수의 수위 전극(242, 244, 246, 252, 254, 256)은 모두 인쇄회로기판(230) 상에 니켈-크롬을 도금하여 형성될 수 있다. 이때, 도 5에 도시된 바와 같이 접지 전극(232, 234, 236)과 복수의 수위 전극(242, 244, 246, 252, 254, 256)은 인쇄회로기판(230)의 전면부를 향해 소정의 높이만큼 돌출되도록 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 접지 전극(232, 234, 236)과 복수의 수위 전극(242, 244, 246, 252, 254, 256)은 인쇄회로기판(230)의 두께에 비해 3배 이상의 높이를 가지도록 돌출된다. 또한, 인쇄회로기판(230)에서 접지 전극(232, 234, 236)과 복수의 수위 전극(242, 244, 246, 252, 254, 256)을 제외한 영역에는 방수 재질의 재료가 코팅되어 방수 코팅층(280)을 형성한다.
접지 전극(232, 234, 236)과 복수의 수위 전극(242, 244, 246, 252, 254, 256)이 상당한 높이만큼 돌출되어 형성됨으로써, 전극의 주변부에서 부식이 발생되어도 물에 접촉되는 충분한 면적을 확보할 수 있으며, 수위 센서(220)가 정상적으로 수위를 검출할 수 있게 된다. 또한, 접지 신호선(238), 수위 전극 신호선(248, 258), 센싱 회로부(270)의 패턴들을 방수 코팅층(280)으로 보호함으로써, 수분에 의해 회로 패턴들이 절연 파괴되는 것을 방지할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 접지 전극(232, 234, 236)은 접지 신호선(238)을 통해 센싱 회로부(270)로 연결되며, 복수의 오드(odd) 수위 전극(242, 244, 246)은 오드 수위 전극 신호선(248)을 통해 센싱 회로부(270)로 연결되며, 복수의 이븐(even) 수위 전극(252, 254, 256)은 이븐 수위 전극 신호선(258)을 통해 센싱 회로부(270)로 연결된다. 접지 신호선(238) 및 수위 전극 신호선(248, 258)은 모두 인쇄회로기판(230)의 양측 에지를 따라 배선된다.
이때, 복수의 수위 전극(242, 244, 246, 252, 254, 256)이 모두 인쇄회로기판(230)의 동일한 세로방향 라인을 따라 형성되는 경우에 있어서, 각 전극들을 따라 물이 흘러내리면서 센서가 실제 수위와 다른 검출값을 출력할 수 있다. 특히 수위 전극(242, 244, 246, 252, 254, 256)들의 상하 간격이 작을수록 그러한 오동작이 발생할 가능성이 높다. 본 발명에서는 이러한 오동작을 배제하기 위해 수위 전극(242, 244, 246, 252, 254, 256)의 배치 구조를 제공한다.
도 4를 참조하면, 일점쇄선으로 도시한 인쇄회로기판(230)의 수직 방향 중심선을 기준으로 좌측의 영역에는 홀수 번째의 오드(odd) 수위 전극(242, 244, 246)이 형성되고, 우측의 영역에는 짝수 번째의 이븐(even) 수위 전극(252, 254, 256)이 형성된다. 이와 같이 수위 전극(242, 244, 246, 252, 254, 256)이 지그재그 형태로 배치됨으로써, 수위 전극(242, 244, 246, 252, 254, 256) 간의 수직 방향 간격을 최대한 벌릴 수 있고, 수위 전극(242, 244, 246, 252, 254, 256)들을 따라 물이 흘러내리면서 잘못된 검출값을 출력하는 현상을 방지할 수 있다.
도 4를 참조하면, 인쇄회로기판(230)의 유효 수위 측정 영역은 저 위험 수위에 해당하는 제1 위험 영역과, 고 위험 수위에 해당하는 제2 위험 영역과, 초고도 위험 수위에 해당하는 제3 위험 영역의 3개 영역으로 구분된다. 예를 들어, 제1 위험 영역은 차량의 바퀴가 잠기기 시작하여 휠에 도달하는 지점까지로서, 지표면으로부터 대략 15cm의 높이에 해당하는 영역이다. 제2 위험 영역은 차량 바퀴의 상당 부분이 잠기는 높이로서, 15cm의 높이에서부터 미국교통안전국(NHSTA)에서 제안하는 폭우 시 차량 운행 자제 권고 수위인 대략 30cm의 높이까지에 해당하는 영역이다. 제3 위험 영역은 30cm 이상의 높이에 해당하는 영역으로서, 차량의 침수가 시작되어 차량을 버리고 탈출해야 하는 침수 영역이다.
도 4를 참조하면, 접지 전극(232, 234, 236)은 제1 접지 전극(232)과, 제2 접지 전극(234)과 제3 접지 전극(246)으로 구성된다. 제1 접지 전극(232)은 인쇄회로기판(230)의 기저부에서 동일한 높이로 복수개가 직렬로 연결되는 접지 전극이다.
수위 측정 시에 접지 전극(232)이 가장 먼저 물에 잠기고, 이어서 가장 아래에 위치한 제1 오드 수위 전극(242)이 제일 먼저 물에 잠기게 된다. 만약, 가장 아래에 위치한 제1 오드 수위 전극(242)까지 물이 차게 되면, 제1 오드 수위 전극(242)과 제1 접지 전극(232)이 도통되면서 폐회로를 구성하게 된다. 센싱 회로부(270)는 제1 오드 수위 전극(242)에서 출력되는 전류를 인식하는 것으로서, 또는, 전체 회로의 저항값을 읽는 것으로서 수위값을 검출할 수 있다.
만약, 가장 아래에 위치한 제1 이븐 수위 전극(252)까지 물이 차게 되면, 두 개의 수위 전극이 모두 제1 접지 전극(232)과 폐회를 구성할 것이다. 센싱 회로부(270)는 가장 높은 위치에 있는 제1 이븐 수위 전극(252)에서 출력되는 전류를 유효한 신호를 인식하는 것으로서, 또는 전체 회로의 저항값(합성 저항값이므로 제1 오드 수위 전극(242)에 비해 낮은 저항값)을 읽는 것으로서 해당 수위값을 검출할 수 있다. 여기서, 제1 접지 전극(232)을 복수개로 구성한 것은, 센싱 회로부(270)에서 가장 긴 폐회로를 형성할 때 선저항에 의해 신호가 미약하게 감지되는 것을 방지하기 위함이다. 또한, 도시하여 예시하지 않았지만 인쇄회로기판(230)의 제1 위험 영역에 형성된 제1 오드 수위 전극(242)과 제1 이븐 수위 전극(252)은 다른 수위 전극들에 비해 넓은 면적을 갖도록 형성될 수 있다.
제2 접지 전극(234)은 제1 위험 영역과 제2 위험 영역의 경계 지점에 형성된다. 수위가 제2 위험 영역에 도달하기 시작할 때에는 수위값이 좀 더 정밀하게 측정되어야 한다. 제2 위험 영역에 위치한 제2 오드 수위 전극(244)과 제2 이븐 수위 전극(254)은 제2 접지 전극(234)과 폐회로를 구성할 수 있으므로, 전류가 흐르는 폐회로 구간을 더 짧게 가져갈 수 있다. 따라서 선저항에 의한 민감도 저하를 방지하고 좀 더 정밀한 수위 측정을 가능하게 한다. 도시하여 예시하지 않았지만, 제2 오드 수위 전극(244)과 제2 이븐 수위 전극(254)은 후술하는 제3 오드 수위 전극(246) 및 제3 이븐 수위 전극(256)에 비해 넓은 면적을 갖도록 형성될 수 있다.
제3 접지 전극(236)은 제2 위험 영역과 제3 위험 영역의 경계 지점에 형성된다. 수위가 제3 위험 영역에 도달할 때에는 즉각적인 긴급 재난 대응책이 요구된다. 따라서 제3 위험 영역에 위치한 제3 오드 수위 전극(246)과 제3 이븐 수위 전극(256)이 제3 접지 전극(236)가 폐회로를 구성하도록 하여, 전류가 흐르는 폐회로 구간을 더욱 짧게 가져가도록 하는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명에서의 지표면 수위 계측장치를 예시한 블록도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에서의 지표면 수위 계측장치는 레이저 센서(120)와, 수위 센서(220)와, 변위 센서(610)와, 진동 센서(620)와, 충격 센서(630)와, 전원부(640)와, 제어부(650)와, 통신 모듈(660)과, 방재 정보 송신부(670)와, 긴급 대응 메시지 송출부(680)를 포함한다. 레이저 센서(120)와 수위 센서(220)에 대하여는 앞서 설명한 바 있다.
단말 데이터 처리장치(320)에는 변위 센서(610)와, 진동 센서(620)와, 충격 센서(630)가 더 설치될 수 있다.
변위 센서(610)는 스탠드 본체(100)가 설치된 개소의 지표면 변위를 검출하는 수단이다. 변위 센서(610)는 지표면에 대해 X축과 Y축이 평행하며 Z축이 직각으로 설치되는 3축 각속도 센서로 구성되는 제1 자이로 센서와, 지표면에 대해 Z축이 평행하게 설치되는 3축 각속도 센서로 구성되는 제2 자이로 센서를 포함하는 복합 센서로 구성될 수 있다.
제어부(650)는 제1 자이로 센서의 X축 및 Y축의 회전각을 시간으로 적분하여 추출하며, 이 값으로부터 스탠드 본체(100)의 수평방향 변위를 측정할 수 있다. 하지만 장시간 사용으로 누적 적분 오차가 발생하면 스탠드 본체(100)에 대해 수직하는 Z축의 회전각이 영(zero)에 수렴할 수 있다. 제어부(650)는 제2 자이로 센서를 이용하여 제1 자이로 센서의 Z축 회전각의 오차를 보정함으로써, 스탠드 본체(100)의 변위 정보를 높은 정밀도로 측정할 수 있게 된다.
진동 센서(620)는 스탠드 본체(100)에 가해지는 진동을 검출하는 센서이다. 제어부(650)는 진동 센서(620)의 검출값으로부터 스탠드 본체(100)에 대한 진동량 정보를 생성한다. 충격 센서(630)는 스탠드 본체(100)에 가해지는 충격량을 검출하는 센서이다. 제어부(650)는 충격 센서(630)의 검출값으로부터 스탠드 본체(100)에 대한 충격량을 연산하고, 충격량 정보를 생성한다. 전원부(640)는 센서들 및 기타 전기를 사용하는 구성품들에 전기를 공급한다.
제어부(650)는 센서들의 동작을 제어하고 센싱 정보들을 수집하여 방재 정보를 생성한다. 예를 들어, 레이저 센서(120)에 의해 검출된 빗물받이(20)의 막힘 여부를 나타내는 정보, 수위 센서(220)에서 검출된 수위 정보 및 위험 수위 등급 정보, 그밖에 변위 정보, 진동량 정보, 충격량 정보들을 종합하여 방재 정보를 생성한다.
통신 모듈(660)는 외부 장치와 통신하는 수단으로서 후술하는 차량 진입 차단 장치(700)와 유선으로 통신하기 위한 유선 모뎀, 방재 정보 수집 폴(800)과 근거리 무선 통신을 수행하기 위한 저전력 블루투스(BLE: Bluetooth Low Energy) 모듈 또는 좀 더 통신 반경이 큰 LoRa(Long Range) 통신 모듈, 방재 서버(900)와 직접 통신하기 위한 광대역 이동 통신 모듈일 수 있다. 또한, 통신 모듈(660)은 모듈을 복합적으로 구비한 복합 통신 모듈일 수도 있다.
방재 정보 송신부(670)는 수집된 방재 정보를 원격의 방재 서버(900)를 향해 전송한다. 방재 정보는 직접 방재 서버(900)로 전송되거나, 위에서 설명한 방재 정보 수집 폴(800)을 경유하여 방재 서버(900)로 전송된다.
긴급 대응 메시지 송출부(680)는 수위 센서(220)에서 검출된 수위값이 미리 정해진 제1 위험수위 설정값을 초과하거나 수위값을 미분 연산한 미분값이 미리 정해진 제1 기준값을 초과하는 경우 방재 서버(900)를 향해 침수 위험을 알리는 긴급 대응 메시지를 송출한다.
또한, 긴급 대응 메시지 송출부(680)는 수위값이 제1 위험수위 설정값에 비해 낮은 제2 위험수위 설정값을 초과하거나 미분값이 제1 기준값에 비해 낮은 제2 기준값을 초과하는 동시에, 레이저 센서(120)의 검출 결과 빗물받이 막힘 상태로 판단되면 긴급 대응 메시지를 송출할 수도 있다.
예를 들어, 긴급 대응 메시지는 수위값과 수위 위험 등급을 나타내는 신호이다. 다른 예로서, 긴급 대응 메시지는 지하차도 또는 터널 등의 차량 진입 측에 설치되는 차량 진입 차단 장치(700)로 전송되는 "침수" 또는 "진입 금지" 등과 같은 문구를 나타내는 데이터 열을 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 도심지 침수 모니터링 시스템을 예시한 블록도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 도심지 침수 모니터링 시스템은 지표면 수위 계측장치(100)와, 차량 진입 차단 장치(700)와, 방재 정보 수집 폴(800)과, 방재 서버(900)와, 방재 정보 데이터베이스 서버(960)와, 재난 관리 서버(970)로 구성된다.
차량 진입 차단 장치(700)는 지하차도 또는 터널의 차량 진입 측에 설치된다. 차량 진입 차단 장치(700)는 도로의 가장자리에 설치되는 한 쌍의 기둥을 가로질러 상부에 현가되는 가로 빔(710) 상에 시설 알림 표지판(720)과, 전광판(730)과, 차단막(740)이 설치되어 구성된다. 또한, 도시하여 예시하지 않았지만, 차량 진입 차단 장치(700)는 지표면 수위 계측장치(100)와 통신하기 위한 근거리 통신 수단과, 방재 서버(900)와 통신하기 위한 광대역 통신 수단을 포함한다.
전광판(730)은 지표면 수위 계측장치(100)로부터 수위 데이터를 수신하여 현재 지하차도 또는 터널 내부의 지표면 상 수위값을 표시할 수 있다. 차량 진입 차단 장치(700)가 지표면 수위 계측장치(100)로부터 긴급 대응 메시지를 수신하는 경우, 전광판(730)을 통해 차량의 진입 금지를 알리는 메시지(예컨대, 도 7에 도시한 "침수! 진입금지!"와 같은 메시지)를 표시할 수도 있다. 또한, 전광판(730)은 방재 서버(900) 또는 재난 관리 서버(970)로부터 현재 교통상황 정보를 수신하여 표시할 수도 있다.
차단막(740)은 가로 빔(710)에 설치되며 진입도로를 향해 펼쳐지도록 제어된다. 차단막(740)은 차량에 손상을 가하지 않으면서 차량 진입을 원천적으로 봉쇄하기 위한 수단으로서, 차량 진입 차단 장치(700)가 긴급 대응 메시지를 수신하는 경우 차단말(740)을 펼치도록 제어할 수 있다.
한편, 지표면 수위 계측장치(100)는 도로 상에 복수개가 설치되는 장치로서, 각각의 지표면 수위 계측장치(100)에서 생성된 방재 정보를 원격에 위치한 서버로 직접 전송할 경우에 모든 지표면 수위 계측장치(100)에 광대역 이동 통신 모듈을 설치해야 하는 설비비의 증가와 데이터 통신량의 증가로 인한 트래픽을 유발할 수 있다. 따라서 지표면 수위 계측장치(100)에서 생성된 방재 정보를 방재 정보 수집 폴(800)에서 수집하여 중계하는 방식을 채용하는 것이 바람직하다.
방재 정보 수집 폴(800)은 지표면 수위 계측장치(100)로부터 근거리 통신망(750)을 통해 무선 통신수위 검출값을 포함하는 방재 정보를 수집한다. 그리고 수집된 방재 정보를 광대역 이동 통신망(850)을 통해 방재 서버(900)로 전송한다.
도 7을 참조하면, 방재 정보 수집 폴(800)에는 원격 데이터 수집장치(820)와, 태양광 패널(830)과, 안테나(840)가 설치된다. 원격 데이터 수집장치(820)는 지표면 수위 계측장치(100)로부터 방재 정보를 수집하여 방재 서버(900)로 전송한다. 태양광 패널(830)은 태양광을 전기 에너지로 변환하여 저장하며, 방재 정보 수집 폴(800)을 구성하는 각 구성품에 동작 전원을 공급한다. 안테나(840)는 원격 데이터 수집 유닛(820)에서 방재 서버(900)를 향해 방재 정보를 송출하기 위한 수단이다. 예를 들어, 방재 정보는 안테나(840)를 통해 CDMA(Code Division Multiple Acess), LTE(Long Term Evolution), 5G 등의 형태로 원격 전송될 수 있다.
도 7을 참조하면, 방재 서버(900)는 광대역 이동 통신망(850)을 통해 방재 정보 수집 폴(800)로부터 방재 정보를 수신한다. 본 실시예에서 방재 정보는 레이저 센서(120)에 의해 검출된 빗물받이(20)의 막힘 여부를 나타내는 정보, 수위 센서(220)에서 검출된 수위 정보 및 위험 수위 등급 정보, 긴급 대응 메시지, 그밖에 변위 정보, 진동량 정보, 충격량 정보들을 포함한다. 수신된 방재 정보는 방재 정보 데이터베이스 서버(960)에 저장되어 관리된다.
여기서, 방재 서버(900)는 침수 영역 판단부(910)와, 배수 이상 진단부(920)와, 재난 상황 예측부(930)와, 재난 대응 메시지 송신부(940)를 포함한다.
침수 영역 판단부(910)는 지표면 수위 계측장치(100)로부터 수집한 수위 정보와 빗물받이 막힘 정보를 토대로 침수가 발생된 영역을 판단한다. 지표면 수위 계측장치(100)에서 보내온 수위 정보는 수위값과 등급별 위험수위 도달 여부를 포함하므로, 침수가 일어난 지표면 수위 계측장치(100)들을 군집화하고, 방재 상황실의 대형 스크린 상에 지표면 수위 계측장치(100)들을 잇는 등고선 형태로 침수 영역을 나타낼 수 있다. 또한, 방재 서버(900)는 높은 위험 등급의 침수가 발생한 경우 교통 통제 서버, 경찰청 서버, 소방청 서버 등의 재난 관리 서버(970)와 침수 판단 정보를 공유하고, 즉각적으로 교통 통제나 구급차 출동을 요청할 수도 있다.
배수 이상 진단부(920)는 지표면 수위 계측장치(100)로부터 수집한 수위 정보와 빗물받이 막힘 정보를 토대로 우수가 원활하게 배수되지 않는 구간이나 지점을 특정할 수 있다. 예를 들어, 지표면 수위 계측장치(100)들을 위험수위 등급별로 군집화하는 과정에서 군집 내에 비정상적으로 높은 위험수위를 나타내는 지표면 수위 계측장치(100)가 존재하는 경우, 해당 지점을 배수 이상 지점으로 진단하고 재난 관리 서버(970)에 빗물받이 막힘을 즉각 해소할 것을 요청하는 신호를 전달할 수 있다.
재난 상황 예측부(930)는 방재 정보로부터 침수, 지진, 충돌 사고 등의 재난 상황을 미리 예측한다. 예를 들어, 방재 서버(900)가 기상청 서버 등으로부터 강우 예측 정보를 수집하고, 도심지 내에서의 수위 변화율과 강우 예측 정보를 조합하여 침수가 발생될 지역을 미리 예측할 수 있다.
재난 대응 메시지 송신부(940)는 재난 상황 예측부(930)의 예측 결과를 재난 관리 서버(970)로 전송할 수 있다. 또한, 재난 대응 메시지 송신부(940)는 재난 상황이 예측되는 지역의 교통 안내 전광판이나 상술한 차량 진입 차단 장치(700) 등에 재난 대응 메시지를 직접 전송할 수도 있다.
위에서 개시된 발명은 기본적인 사상을 훼손하지 않는 범위 내에서 다양한 변형예가 가능하다. 즉, 위의 실시예들은 모두 예시적으로 해석되어야 하며, 한정적으로 해석되지 않는다. 따라서 본 발명의 보호범위는 상술한 실시예가 아니라 첨부된 청구항에 따라 정해져야 하며, 첨부된 청구항에 한정된 구성요소를 균등물로 치환한 경우 이는 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 보아야 한다.
10 : 경계석 20 : 빗물받이
30 : 맨홀 40 : 오수
50 : 하수관거
100 : 스탠드 본체(지표면 수위 계측장치)
110 : 스탠드 받침부 120 : 레이저 센서
200 : 전면 커버 210 : 투과창
220 : 수위 센서 230 : 인쇄회로기판
232 : 제1 접지 전극 234 : 제2 접지 전극
236 : 제3 접지 전극 238 : 접지 전극 신호선
242 : 제1 오드 수위 전극 244 : 제2 오드 수위 전극
246 : 제3 오드 수위 전극 248 : 오드 수위 전극 신호선
252 : 제1 이븐 수위 전극 254 : 제2 이븐 수위 전극
256 : 제3 이븐 수위 전극 258 : 이븐 수위 전극 신호선
260 : 절개부 270 : 센싱 회로부
280 : 방수 코팅층 290 : 송풍 팬
294 : 히팅 부재 300 : 상부 커버
320 : 단말 데이터 처리장치 400 : 하단 보호 커버
500 : 충돌 방지 가이드 510 : 가이드 받침부
520 : 허리 보호 가이드 530 : 헤드 보호 가이드
610 : 변위 센서 620 : 진동 센서
630 : 충격 센서 640 : 전원부
650 : 제어부 660 : 통신 모듈
670 : 방재 정보 송신부 680 : 긴급 대응 메시지 송출부
700 : 차량 진입 차단 장치 710 : 가로 빔
720 : 시설 알림 표지판 730 : 전광판
740 : 차단막 750 : 근거리 통신망
800 : 방재 정보 수집 폴 820 : 원격 데이터 수집장치
830 : 태양광 패널 840 : 안테나
850 : 광대역 이동 통신망 900 : 방재 서버
910 : 침수 영역 판단부 920 : 배수 이상 진단부
930 : 재난 상황 예측부 940 : 재난 대응 메시지 송신부
960 : 방재 정보 데이터베이스 서버
970 : 재난 관리 서버

Claims (16)

  1. 도로의 가장자리에 위치한 경계석 상에 직립하여 설치되며, 지표면 상의 수위를 검출하여 근거리 무선 통신 방식으로 송신하는 지표면 수위 계측장치;
    상기 지표면 수위 계측장치로부터 수위 검출값을 포함하는 방재 정보를 수집하고 수집된 방재 정보를 광대역 이동 통신 방식으로 원격 송신하는 방재 정보 수집 폴;
    상기 방재 정보 수집 폴로부터 상기 방재 정보를 수신하여 도심지의 방재 관리를 수행하는 방재 서버; 및
    상기 방재 정보를 저장하고 관리하는 방재 정보 데이터베이스 서버
    를 포함하며,
    상기 지표면 수위 계측 장치는,
    도로의 가장자리에 위치한 경계석 상에 직립하여 설치되는 스탠드 본체;
    상기 스탠드 본체의 전면에 설치되며 상기 경계석 외측의 빗물받이를 향해 레이저 광을 조사하고 반사된 광을 측정하여 상기 빗물받이의 막힘 여부를 검출하는 레이저 센서;
    상기 스탠드 본체를 따라 수직 방향으로 설치되는 인쇄회로기판 상에 접지 전극과 수위 전극이 형성되며, 상기 수위 전극은 소정의 높이 차이를 갖도록 복수개가 형성되며, 상기 인쇄회로기판의 상단부에는 상기 수위 전극을 통해 스캔 전류를 인가하고 상기 접지 전극과 폐회로를 구성하는 가장 높은 수위 전극의 높이에 대응하는 수위값을 검출하는 센싱 회로부가 설치되며, 상기 인쇄회로기판의 배면 중 적어도 일부 영역에는 상기 인쇄회로기판을 히팅하는 히팅 부재가 설치되는 수위 센서; 및
    상기 레이저 센서와 상기 수위 센서의 검출 데이터를 상기 방재 정보 수집 폴로 전송하는 방재 정보 송신부
    를 포함하는 도심지 침수 모니터링 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지표면 수위 계측장치는, 상기 수위 센서에서 검출된 수위값이 미리 정해진 제1 위험수위 설정값을 초과하거나 상기 수위값을 미분 연산한 미분값이 미리 정해진 제1 기준값을 초과하는 경우 상기 방재 서버를 향해 침수 위험을 알리는 긴급 대응 메시지를 송출하는 긴급 대응 메시지 송출부를 더 포함하는 도심지 침수 모니터링 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 긴급 대응 메시지 송출부는 상기 수위값이 상기 제1 위험수위 설정값에 비해 낮은 제2 위험수위 설정값을 초과하거나 상기 미분값이 상기 제1 기준값에 비해 낮은 제2 기준값을 초과하면서 상기 레이저 센서의 검출 결과 상기 빗물받이 막힘 상태로 판단되면 상기 긴급 대응 메시지를 송출하는 도심지 침수 모니터링 시스템.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    지하차도 또는 터널의 차량 진입 측에 설치되며 상기 지하차도 또는 터널 내에 설치되는 상기 지표면 수위 계측장치로부터 지표면 상의 수위 데이터를 수신하여 표시하는 전광판을 구비하는 차량 진입 차단 장치를 더 포함하는 도심지 침수 모니터링 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 차량 진입 차단 장치는 상기 긴급 대응 메시지 송출부로부터 상기 긴급 대응 메시지를 수신하는 경우 상기 전광판을 통해 차량의 진입 금지를 알리는 메시지를 표시하는 도심지 침수 모니터링 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 차량 진입 차단 장치는 상기 지하차도 또는 터널의 진입도로 상부에 현가되는 가로 빔에 설치되며 상기 진입도로를 향해 펼쳐지도록 제어되는 차단막을 더 포함하며, 상기 긴급 대응 메시지를 수신하는 경우 상기 차단막을 동작시키는 도심지 침수 모니터링 시스템.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 스탠드 본체의 전면에 결합되며 하단부는 상기 경계석 외측의 지표면까지 연장되고 전방에는 상기 레이저 광을 투과시키는 투과창이 형성되는 전면 커버를 더 포함하며, 상기 전면 커버 내부에 상기 수위 센서가 설치되는 도심지 침수 모니터링 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전면 커버의 내측벽에는 상기 수위 센서가 슬라이드 방식으로 삽입되어 위치 고정되는 수납 슬롯이 구비되며, 상기 인쇄회로기판의 중앙에는 상기 투과창에 대응하는 위치가 절개되어 절개부를 구비하는 도심지 침수 모니터링 시스템.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 전면 커버의 상부에 설치되며 상기 전면 커버와 상기 스탠드 본체 사이의 공간을 향해 하방으로 송풍하는 송풍 팬을 더 포함하는 도심지 침수 모니터링 시스템.
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서,
    상기 접지 전극과 상기 수위 전극은 상기 인쇄회로기판의 전면부를 향해 상기 인쇄회로기판의 두께에 비해 3배 이상의 높이를 가지도록 돌출 형성되는 도심지 침수 모니터링 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판의 수직 방향 중심선을 기준으로 좌측의 영역에 홀수 번째의 오드(odd) 수위 전극이 형성되고, 상기 중심선을 기준으로 우측의 영역에 짝수 번째의 이븐(even) 수위 전극이 형성되는 도심지 침수 모니터링 시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판의 유효 수위 측정 영역은 저 위험 수위에 해당하는 제1 위험 영역과, 고 위험 수위에 해당하는 제2 위험 영역과, 초고도 위험 수위에 해당하는 제3 위험 영역으로 구분되며,
    상기 접지 전극은,
    상기 인쇄회로기판의 기저부에서 동일한 높이로 복수개가 직렬로 연결되는 제1 접지 전극;
    상기 제1 접지 전극과 접지 신호선을 통해 연결되며 상기 제1 위험 영역과 상기 제2 위험 영역의 경계 지점에 형성되는 제2 접지 전극; 및
    상기 접지 신호선에 연결되며 상기 제2 위험 영역과 상기 제3 위험 영역의 경계 지점에 형성되는 제3 접지 전극을 포함하는
    도심지 침수 모니터링 시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 회로부는 10초 내지 60초 주기로 상기 스캔 전류를 인가하는 도심지 침수 모니터링 시스템.
KR1020230125029A 2023-09-19 2023-09-19 도심지 침수 모니터링 시스템 KR102632463B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230125029A KR102632463B1 (ko) 2023-09-19 2023-09-19 도심지 침수 모니터링 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230125029A KR102632463B1 (ko) 2023-09-19 2023-09-19 도심지 침수 모니터링 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102632463B1 true KR102632463B1 (ko) 2024-02-02

Family

ID=89900232

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230125029A KR102632463B1 (ko) 2023-09-19 2023-09-19 도심지 침수 모니터링 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102632463B1 (ko)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101334272B1 (ko) 2012-07-30 2013-11-27 한국지질자원연구원 지표수위 관측정
KR101831964B1 (ko) 2016-03-08 2018-02-23 세종공업 주식회사 복수 개의 pcb 패드를 이용한 탱크 내부 유체의 수위감지방법
JP2018189507A (ja) * 2017-05-08 2018-11-29 日本アンテナ株式会社 水位計及び水位計を使用したシステム
JP2020003308A (ja) * 2018-06-27 2020-01-09 国立研究開発法人防災科学技術研究所 水位センサー
JP2021156477A (ja) * 2020-03-26 2021-10-07 ダイキン工業株式会社 ドレンポンプ詰り予測装置、空気調和機、およびドレンポンプ詰り予測方法
KR102352275B1 (ko) * 2020-05-14 2022-01-20 주식회사 이도 스마트 맨홀 덮개를 이용한 방재 관리 시스템
KR102501756B1 (ko) * 2022-10-28 2023-02-21 (주)이콘 지하차도 침수 예방을 위한 진입차단기 제어 장치 및 방법
KR20230089423A (ko) 2021-12-13 2023-06-20 대한민국(농촌진흥청장) 수위 지시계, 수위 측정 시스템 및 이를 이용한 방법

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101334272B1 (ko) 2012-07-30 2013-11-27 한국지질자원연구원 지표수위 관측정
KR101831964B1 (ko) 2016-03-08 2018-02-23 세종공업 주식회사 복수 개의 pcb 패드를 이용한 탱크 내부 유체의 수위감지방법
JP2018189507A (ja) * 2017-05-08 2018-11-29 日本アンテナ株式会社 水位計及び水位計を使用したシステム
JP2020003308A (ja) * 2018-06-27 2020-01-09 国立研究開発法人防災科学技術研究所 水位センサー
JP2021156477A (ja) * 2020-03-26 2021-10-07 ダイキン工業株式会社 ドレンポンプ詰り予測装置、空気調和機、およびドレンポンプ詰り予測方法
KR102352275B1 (ko) * 2020-05-14 2022-01-20 주식회사 이도 스마트 맨홀 덮개를 이용한 방재 관리 시스템
KR20230089423A (ko) 2021-12-13 2023-06-20 대한민국(농촌진흥청장) 수위 지시계, 수위 측정 시스템 및 이를 이용한 방법
KR102501756B1 (ko) * 2022-10-28 2023-02-21 (주)이콘 지하차도 침수 예방을 위한 진입차단기 제어 장치 및 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210302268A1 (en) System and method for monitoring hydrogeological risk
KR102499244B1 (ko) 경사지의 붕괴 예경보 시스템
KR102301082B1 (ko) 차수장치, 진출입 차단 게이트장치, 스마트 볼라드장치 및 타이어 킬러 타입 차량진입 차단장치를 통합 관리 및 제어하는 광역 안전시스템
KR102476971B1 (ko) 집중 호우시 지하시설 침수 방지를 위한 차수 시스템
US11776376B2 (en) Flood monitoring unit and system
KR102189851B1 (ko) 재난 예·경보 및 붕괴감지 기능이 구비된 낙석 방지장치
KR101140768B1 (ko) 원격 제설 방재 시스템
KR102418897B1 (ko) 침수 예상지역의 출입통제 시스템
KR20160038596A (ko) 도로상 또는 지하에서 발생하는 위험에 대비하는 방법
KR102352275B1 (ko) 스마트 맨홀 덮개를 이용한 방재 관리 시스템
KR101391388B1 (ko) 차량 통행 제한장치 및 이에 설치되는 태양광 재난 감시시스템
KR20200040195A (ko) 라이다센서를 이용한 건축물 통합관리 시스템
KR102632463B1 (ko) 도심지 침수 모니터링 시스템
KR102635186B1 (ko) 지표면 수위 계측장치
KR102635185B1 (ko) 지표면 수위 계측장치
CN113928379A (zh) 轨道区域安全防护系统及方法
JP4422174B2 (ja) 落石監視装置
JP3942518B2 (ja) 路面測定装置
KR101090538B1 (ko) 도로 구조물 파손 감지 시스템
KR102455516B1 (ko) 낙석 감지장치
KR100406187B1 (ko) 도로 통제 시스템
KR102355297B1 (ko) 가상체험 방식에 기반한 도로의 통행 높이 안내장치
WO2018069897A1 (en) Measurement system and method for measuring displacements of a structure elements
KR20080097087A (ko) 중소규모 하천의 교량에 대한 인명방재 시스템 및 이를이용한 인명방재방법
JP7410578B2 (ja) 気象観測機能を備えた小河川用の水位測定装置

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant