KR102639642B1 - Iot기반 도로포장 롤러다짐공정 실시간 모니터링 시스템 - Google Patents
Iot기반 도로포장 롤러다짐공정 실시간 모니터링 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 IOT기반 도로포장 롤러다짐공정 실시간 모니터링 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 도로포장 롤러다짐 계획도면 상에 롤러장비 위치정보를 제공하기 위하여 롤러장비에 설치되는 제1GPS모듈과; 상기 도로포장 롤러다짐 계획도면 상에 상기 롤러장비 작업이동에 따른 롤러장비 위치정보, 전진다짐거리, 후진다짐거리, 왕복다짐거리, 다짐시간, 다짐속도 및 다짐횟수를 제공하기 위하여 상기 롤러장비에 설치되는 제2GPS모듈과; 상기 도로포장 롤러다짐 계획도면 상에 상기 롤러장비의 종단경사도 및 횡단경사도를 제공하기 위하여 상기 롤러장비에 설치되는 경사센서모듈과; 상기 도로포장 롤러다짐 계획도면 상에 도로포장 롤러다짐 작업시 지반 반력 진동을 진동데이터로 측정, 제공하기 위하여 상기 롤러장비 바퀴 축에 좌우 한쌍으로 설치되는 가속도센서모듈과; 상기 도로포장 롤러다짐 계획도면 상에 도로포장 표면의 온도를 측정하기 위하여 상기 롤러장비 전후에 한개씩 도로포장 표면에 근접 설치되는 적외선 온도센서모듈과; 상기 가속도센서모듈로부터 측정된 진동데이터 및 상기 적외선 온도센서모듈로부터 측정된 온도데이터를 연산하여 다짐도를 측정하고 상기 계획도면 상에 다짐도를 백분율(%) 및 다짐도에 따른 색상별로 구분, 표시하여 디스플레이 화면으로 출력되는 웹대시보드유닛을 포함하는 다짐모니터링모듈;을 포함하여 구성되어, 운전자가 상기 웹대시보드유닛을 포함하는 다짐모니터링모듈을 시각적으로 실시간 확인하면서 도로포장 롤러다짐품질 및 공정을 효율적으로 관리를 수행할 수 있도록 하기 위한 IOT기반 도로포장 롤러다짐공정 실시간 모니터링 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 IOT기반 도로포장 롤러다짐공정 실시간 모니터링 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 도로포장 롤러다짐 계획도면 상에 롤러장비 위치정보를 제공하기 위하여 롤러장비에 설치되는 제1GPS모듈과; 상기 도로포장 롤러다짐 계획도면 상에 상기 롤러장비 작업이동에 따른 롤러장비 위치정보, 전진다짐거리, 후진다짐거리, 왕복다짐거리, 다짐시간, 다짐속도 및 다짐횟수를 제공하기 위하여 상기 롤러장비에 설치되는 제2GPS모듈과; 상기 도로포장 롤러다짐 계획도면 상에 상기 롤러장비의 종단경사도 및 횡단경사도를 제공하기 위하여 상기 롤러장비에 설치되는 경사센서모듈과; 상기 도로포장 롤러다짐 계획도면 상에 도로포장 롤러다짐 작업시 지반 반력 진동을 진동데이터로 측정, 제공하기 위하여 상기 롤러장비 바퀴 축에 좌우 한쌍으로 설치되는 가속도센서모듈과; 상기 도로포장 롤러다짐 계획도면 상에 도로포장 표면의 온도를 측정하기 위하여 상기 롤러장비 전후에 한개씩 도로포장 표면에 근접 설치되는 적외선 온도센서모듈과; 상기 가속도센서모듈로부터 측정된 진동데이터 및 상기 적외선 온도센서모듈로부터 측정된 온도데이터를 연산하여 다짐도를 측정하고 상기 계획도면 상에 다짐도를 백분율(%) 및 다짐도에 따른 색상별로 구분, 표시하여 디스플레이 화면으로 출력되는 웹대시보드유닛을 포함하는 다짐모니터링모듈;을 포함하여 구성되어, 운전자가 상기 웹대시보드유닛을 포함하는 다짐모니터링모듈을 시각적으로 실시간 확인하면서 도로포장 롤러다짐품질 및 공정을 효율적으로 관리를 수행할 수 있도록 하기 위한 IOT기반 도로포장 롤러다짐공정 실시간 모니터링 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 포장도로는 노체, 노상 및 포장층의 순서로 다수층으로 형성되며, 최근 교통량의 증대로 포장도로의 유실 및 형상악화가 심화되고 있으므로, 도로면을 보호 강화하고 평탄성을 높여 차량의 주행을 편하게 하고, 포장층에 작용하는 하중을 분산시켜 안전하게 노상 및 노체로 전달시키도록 최우선적으로 포장도로의 내구성을 고려하여 포장도로를 시공하고 있다.
따라서, 도로포장 공사시에는 각 층이 시공여건에 따라 결정되는 최소 다짐횟수 이상으로 충분히 다지면서 한층 한층 형성하여야 하며, 이러한 최소 다짐횟수는 현장에서 소정 구간을 시험 포장하여 포장된 층을 검사하여 다짐횟수를 결정하거나 또는 공사시방서에 따라 다짐횟수를 결정하는 형태로 이루어진다.
그러나, 이러한 기존의 도로포장 다짐횟수 관리는, 번거로운 여러 단계의 절차를 수행해야 하는 어려움이 있었으므로, 통상적으로 다짐횟수, 두께, 속도, 진동여부 등 다짐도는 시방서를 준용하고, 다짐도 품질측정은 현장시험(현장밀도시험, 현장재하시험, DCP, LFWD 등)을 통해 확인하고 있지만, 현장시험법만으로는 현장 전역의 다짐도를 반영하지 못하며, 수십 차례의 층다짐이 시행되는 다짐공사 현실을 고려할 때 다짐 횟수마다 여러 번 시험을 수행하는 것은 중복작업의 가능성 및 후속 작업의 지체를 유발하는 등 매우 비능률적인 문제점이 있다.
특히, 아스팔트 도로포장 공정은 기반공사가 이루어진 지면에 아스팔트(아스콘)를 포설한 다음, 3단계의 다짐과정을 거쳐서 마무리되는데, 각 단계별 다짐과정은 마카덤(macadam) 다짐(1차), 타이어 다짐(2차), 텐덤 다짐(3차)으로 진행되며, 각 단계별로 특성에 맞는 다짐장비가 사용된다.
상기 각 다짐단계에서는 해당되는 다짐장비에 의한 적정횟수의 다짐작업이 이루어져야 하며, 동시에 각 다짐단계별로 아스팔트 혼합물의 온도 또한 적정한 수준으로 유지되어야 하는 바, 각 단계별 다짐과정에서 적정횟수의 다짐작업이 이루어지지 않으면, 아스팔트 혼합물의 밀도가 불균일해지고, 아스팔트 혼합물의 온도가 적정 수준으로 유지되지 않으면 일정한 다짐강도에 도달하지 않기 때문에 결과적으로 아스팔트 표층이 박리되거나 포트홀이 생성될 우려가 커진다는 문제가 발생하게 되므로 따라서, 다짐과정에서는 아스팔트 혼합물이 일정수준 이상의 다짐강도에 도달함과 더불어 및 적정온도가 유지되도록 해야 한다.
한편, 아스팔트 혼합물의 다짐밀도는 각 다짐단계별로 해당되는 다짐장비의 주행거리에 의한 왕복횟수(다짐횟수) 및 운행정밀도에 따라 달라지므로, 다짐장비를 운행하는 작업자의 작업량과 숙련도에 따라 결정된다고 볼 수 있다.
즉, 종래에는 다짐장비를 운행하는 작업자의 개별적인 작업조건에 따른 작업량과 숙련도 등에 따라서 다짐밀도가 큰 편차를 나타내기 때문에 작업자가 다짐장비의 왕복회수를 오인하거나, 작업자의 숙련도가 떨어지는 경우에는 결과적으로 아스팔트 표층의 내구성이 떨어진다는 문제점이 발생하게 된다.
이에 따라, 상기한 종래 문제점들을 해결하기 위하여, 한국등록특허 10-0351511(등록일자 2002년08월22일)에는 지피에스 위성들과, 롤러에 장착되어 롤러의 위치데이터 및 높이데이터를 상기 지피에스 위성들로부터 수신하는 롤러 지피에스 수신기와, 상기 지피에스 위성들로부터 기지국의 위치정보를 수신하는 지피에스 수신기를 포함하고 롤러 지피에스 수신기에 위치 보정데이터를 전송하는 기지국과, 상기 롤러에 장착되어 상기 롤러 지피에스 수신기로부터 수신된 데이터를 처리하여 표시하는 데이터 변환처리장치로 구성된 것을 특징으로 하는 디지피에스를 이용한 성토다짐 관리 시스템이 개발된 바 있다.
또한, 한국등록특허 10-0830539(등록일자 2008년05월13일)에는 도로공사 포장다짐 현황을 통합감시부(40)에서 원격 감시하는 도로공사 다짐 원격감시시스템에 있어서, 도로포장시 다짐 차량(1)에 부착되며, 식별번호가 기록되어 있는 RFID 태그(20); 다짐공사를 하고자 하는 구간의 일측에 놓이며, GPS위성(30)을 통해 부감시장치(10a)의 위치정보를 획득하고, 상기 RFID 태그(20)가 접근하면 상기 RFID 태그(20)로부터 식별번호를 획득하여, 위치정보 및 식별번호를 송신하는 부감시장치(10a); 다짐공사를 하고자 하는 구간의 타측에 놓이며, GPS위성(30)을 통해 주감시장치(10)의 위치정보를 획득하고, 상기 RFID 태그(20)가 접근하면 상기 RFID 태그(20)로부터 식별번호를 획득하고, 상기 부감시장치(10a)로부터 위치정보 및 식별번호를 수신하여 획득하며, 자신이 획득한 식별번호와 상기 부감시장치(10a)로부터 획득한 식별번호가 일치하면 상기 부감시장치(10a)의 위치정보와 주감시장치(10)의 위치정보와 상기 일치한 RFID 태그(20)의 식별번호를 통신망(50)을 통해 통합감시부(40)에 전송하는 주감시장치(10); 상기 주감시장치(10)의 위치정보와 부감시장치(10a)의 위치정보와 RFID 태그(20)의 식별번호를 상기 주감시장치(10)로부터 전송받아 저장하며, 동일한 위치정보 및 식별번호에 대한 수신 횟수를 도로포장 다짐횟수로 하여 함께 저장하는 통합감시부(40);를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 도로공사 다짐 원격감시시스템이 개발되었다.
또한, 한국등록특허 10-0873803(등록일자 2008년12월05일)에 진동 다짐 로라에 설치되어 지면의 다짐 상태를 인지시키는 장치로서, 상기 진동 다짐 로라의 드럼 측면 중앙에 위치하여 상기 드럼의 가속도를 측정하는 가속도 센서 유니트; 상기 가속도 센서에서 측정된 신호에 기초하여 지면에 의한 반발 가속도를 계산하는 마이크로프로세서; 및 상기 마이크로프로세서의 계산 결과를 사용자에게 제공하는 PDA;를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 다짐 로라의 지면 다짐 상태 인지 장치가 공지되어 있다.
또한, 한국공개특허 10-2009-0068473(공개일자 2009년06월29일)에는 지반 성토 공정에서 지반의 다짐 상태를 관리하기 위한 것으로, 복수 개의 GPS 기준국(12) 네트워크 사이와의 관계에서 형성되는 가상기지국(10); 상기 가상기지국(10)으로부터 위치정보데이터를 수신하는 GPS 수신기와, 다짐정보데이터를 수집하는 다짐정보데이터 수집장치가 장착된 다짐장비(20); 상기 GPS 수신기 및 다짐정보데이터 수집장치로부터 다짐장비(20)의 위치정보데이터 및 다짐정보데이터를 실시간으로 수신하는 관제센터(30); 및, 상기 다짐장비(20)와 관제센터(30) 사이의 위치정보데이터와 다짐정보데이터의 송수신을 매개하는 무선통신시스템(40); 으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 실시간 공정관리가 가능한 성토다짐관리시스템이 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-1064620(등록일자 2011년09월06일)에 다짐 로울러의 바퀴에 장착되어 3축 방향 가속도를 측정하는 가속도계; 상기 가속도계에 의해 측정된 가속도값을 알고리즘 프로그램에 의해 상대적인 다짐정도를 나타내는 반발력 정수인 CV(Compaction Value)로 변환하는 성토다짐 평가부; GPS를 이용한 다짐로울러의 위치정보를 취득하여 성토다짐평가부에서 취득한 CV를 포함한 다짐정보와 통합하고, 통합된 데이타를 근거리 통신용 ZigBee 또는 광역통신용 CDMA를 통해 무선 송신하는 통신/제어부; 및 상기 통신/제어부로부터 수신된 신호를 분석하여 다짐 로울러 운전자에게 분석결과를 실시간으로 전달하는 관제부; 를 포함하여 구성되되, 상기 가속도계는 아날로그 가속도센서가 구비된 아날로그 가속도계이거나, 실리콘 웨이퍼 3장이 겹쳐져 다짐 로울러의 진동에 따라 전하를 축적하는 센서 엘리먼트가 구비된 반도체칩 가속도계이며, 상기 성토다짐 평가부는 아날로그 방식으로 출력된 가속도값을 디지털화하는 A/D(Analog-to-Digital) 변환기 및 디지털화된 가속도값에서 노이즈를 제거하는 필터부를 구비하거나, 상기 센서 엘리먼트에서 축적한 전하를 전압으로 변환하는 C/V(Charge-to-Voltage) 변환기 그리고 상기 전압을 디지털화하는 A/D(Analog-to-Digital) 변환기 및 디지털화된 가속도값에서 노이즈를 제거하는 필터부를 구비하고, 상기 관제부는 상기 분석결과를 성토층의 다짐도 및 다짐횟수 정보로 제시하고, 다짐 로울러 운전자에게 다짐필요 지점을 지적하도록 구성된 것을 특징으로 하는 가속도계를 이용한 성토다짐관리시스템이 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-1134075(등록일자 2012년03월30일)에는 지반다짐장비(10)에 설치된 위치추적장치(11)를 통해 관리대상 지반다짐 영역에서의 지반다짐장비(10)의 위치정보를 실시간으로 측정하고, 지반다짐장비(10)에 설치된 지반다짐도 센서(12)를 통해 지반의 다짐측정정보를 실시간으로 측정하는 단계; 복수개의 가로선과 세로선을 이용하여 관리대상 지반다짐 영역을 그리드로 구획하는 단계; 상기 위치추적장치(11)와 지반다짐도 센서(12)에 의해 측정된 위치정보와 다짐측정정보를 이용하여, 지반다짐장비(10)의 이동 궤적을 지반다짐 영역상의 복수개의 지반다짐 점(100)으로 나타내고, 상기 지반다짐 점(100)을 지반다짐장비(10)의 다짐 폭에 대응되는 폭을 가지며 각각 고유한 위치정보와 다짐측정정보를 가지는 연속적인 사각형의 지반다짐 셀(200)로 변환시키는 단계; 상기 지반다짐 셀(200)을 관리대상 지반다짐 영역의 그리드 위에 중첩시켜 배치하는 단계; 상기 지반다짐 셀(200)의 중첩 회수에 해당하는 해당 지반 다짐 영역의 해당 사각 그리드 위치에서의 다짐 횟수로서 관리자에게 제공하는 단계; 및 중첩된 상기 지반다짐 셀(200) 각각의 지반 다짐도의 최대값 또는 최소값을 관리자에게 제공하는 단계를 포함하며; 상기 지반다짐 점을 지반다짐 셀로 변환시키는 단계는, 지반다짐장비(10)의 이동 궤적에 따라 지반다짐 점(100)이 간격을 두고 순차적으로 배치되어 있는 상태에서 먼저 생긴 지반다짐 점과 후속하여 생긴 지반다짐 점 사이에 연결선(101)을 형성하는 단계; 각 지반다짐 점(100)에서 지반다짐장비(10)의 1회 다짐폭에 해당하는 길이를 가지는 수직한 연직선(102)을 형성하는 단계; 및 이웃하는 지반다짐 점(100) 사이의 연직선(102) 단부를 서로 연결함으로써 사각형의 지반다짐 셀(200)을, 지반다짐장비(10)의 이동 궤적에 맞추어서 연속적으로 형성하는 단계를 포함하고; 상기 각 지반다짐 점(100)에서 수직한 연직선(102)을 형성하는 단계에서는, 지반다짐장비(10)가 움직이기 시작하게 되는 시작 위치에서의 지반다짐 점과, 움직임을 종료하는 종료 위치에서의 지반다짐 점을 제외한 중간의 지반다짐 점에 대해, 양측의 연결선(101)에 각각 수직한 2개의 연직선(102a, 102b) 사이의 중앙에 위치하되 지반다짐장비(10)의 1회 다짐폭에 대응되는 길이를 가지는 중앙의 연직선(102c)을 각각의 지반다짐 점에 대한 연직선(102)으로 형성하게 되며; 상기 각각의 지반다짐 셀(200)에 대해서는, 각 지반다짐 셀(200)을 형성한 지반다짐 점(100)이 가지는 지반다짐장비(10)의 운행속도와 지반 다짐도 값을 평균한 값을 해당 지반다짐 셀(200)의 다짐측정정보로 삼게 되는 것을 특징으로 하는 지반다짐장비의 이동에 따른 지반의 연속 다짐정보 제공방법이 공지되어 있다.
또한, 한국등록특허 10-1570219(등록일자 2015년11월12일)에는 다짐장비의 롤러휠에 장착되어 롤러휠이 회전함에 따라 롤러휠의 원주궤적을 따라 원운동하는 센서포인트와, 상기 센서포인트의 이동궤적과 근접하게 배치되어 센서포인트의 이동을 감지하는 이동감지센서와, 상기 이동감지센서에 의해 감지된 센서포인트의 원운동횟수를 롤러휠의 직경과 연산하여 다짐장비의 주행거리와 왕복횟수를 계산하는 연산회로 및 상기 연산회로에 의해 연산된 결과치를 표시하는 디스플레이창이 갖추어진 콘트롤박스를 포함하여 이루어지며, 상기 콘트롤박스는 상기 다짐장비에 분리가능하게 장착되며, 연계되는 다짐장비의 롤러휠의 직경 및 도로다짐구간 거리의 임의 입력이 가능하게 이루어지며, 상기 다짐장비에 구비되어 아스팔트 혼합물의 온도를 측정하는 온도측정수단과, 상기 온도측정수단에 의해 측정된 온도를 표시하는 온도표시기를 포함하여 이루어지며, 상기 온도측정수단은 아스팔트 혼합물에서 방사되는 적외선을 감지하여 상기 아스팔트 표층의 온도를 감지하는 적외선 온도센서로 이루어지며, 상기 온도표시기는 측정되는 아스팔트 혼합물의 온도에 대한 적정온도 범위 해당 여부를 파악할 수 있도록 적정온도 범위를 입력하여 표시되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 도로다짐상태 측정장치가 개발된 바 있다.
또한, 한국등록특허 10-2080248(등록일자 2020년02월17일)에는 사용자 단말기; 및 다짐롤러를 구비한 다짐장비에 설치되는 다짐상태측정기; 를 포함하되, 상기 다짐상태측정기는, 밀도 변화에 따른 감쇠 진동을 측정을 통해 측정 대상의 다짐도를 측정하는 가속도 센서를 포함하는 측정부, 측정된 상기 다짐도를 데이터화하여 다짐도 데이터를 생성하는 다짐도 산출파트를 포함하는 처리부 및 상기 다짐도 데이터를 사용자 단말기로 전송하는 통신부를 포함하고, 상기 측정부는 상기 측정 대상의 다짐온도를 측정하는 적외선 온도 센서를 더 포함하고, 상기 처리부는 측정된 상기 다짐온도를 데이터화하여 다짐온도 데이터를 생성하는 다짐온도 산출파트를 더 포함하고, 상기 측정부, 처리부 및 통신부는 모듈화되어 하우징 내부에 내장되고, 상기 하우징은 외면에 소정 간격으로 구비되는 다공층, 상기 다공층 상부에 구비되는 발열층 및 상기 다공층, 발열층을 포함하여 외면 전체를 덮는 보호층을 포함하는 보호막을 포함하고, 상기 다공층은 발포폴리스티렌 100 중량부 대비, 안티모니 트리옥사이드(Sb2O3) 5 중량부, 멜라민 폴리포스페이트 7 중량부 및 팽창 흑연 10 중량부를 포함하고, 상기 발열층은 테트라클로로금(Ⅲ)산 100 중량부 대비, 이산화망간 5 중량부 및 실리카겔 3 중량부를 포함하고, 상기 보호층은 테트라에톡시실란 5 중량%와 메틸트리에톡시실란 5 중량%와 잔량의 물을 포함하는 실리카 결합수 100 중량부 대비, 포졸란 10 중량부, 계면활성제 3 중량부, 벤토나이트 1 중량부, 하이드록시에틸아크릴레이트 40 중량부 및 에틸렌디아민테트라아세테이트 3 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다짐 관리 시스템이 공지되어 있다.
또한, 본 출원인이 개발하여 특허받은 한국등록특허 10-2287849(등록일자 2021년08월03일)에 도로지반 또는 도로포장 롤러다짐 작업시 운전자에게 계획된 설계도면에 따른 위치정보를 제공하기 위하여 롤러 본체에 설치되는 GPS모듈과; 도로지반 또는 도로포장 롤러다짐 작업시 지반 반력 진동을 측정하기 위하여 롤러 바퀴 축에 설치되는 가속도센서모듈과; 도로지반 또는 도로포장 표면의 온도를 측정하기 위하여 도로지반 또는 도로포장 표면에 근접 설치되는 적외선 온도센서모듈과; 상기 롤러장비 본체의 GPS모듈로부터 측정된 위치정보 좌표데이터(X,Y,Z)와 외부로부터 파일형태의 설계도면을 입력인식하여 3차원 도면형태의 TIN데이터로 계획도면을 출력함과 동시에 상기 가속도센서모듈로부터 측정된의 진동데이터와 적외선 온도센서모듈로부터 측정된 온도데이터를 연산하여 다짐도를 측정하고 상기 계획도면상에 실제 작업도면을 다짐도에 따른 색상별로 구분, 표시하여 디스플레이에 출력하는 다짐모니터링모듈;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 ICT 및 IOT기반의 도로지반 또는 도로포장 롤러다짐공정의 실시간 모니터링 시스템이 공지되어 있다.
그러나, 상기 종래 특허기술들은 도로지반 또는 도로포장 롤러 다짐 작업시 다짐횟수, 온도 및 다짐도를 측정하여 다짐 품질을 확인할 수는 있으나, 운전자가 실시간으로 출력되는 화면을 보면서 계획된 설계도면에 따른 다짐구간에 대한 위치정보, 종단경사도, 횡단경사도, 온도, 다짐거리, 다짐시간, 다짐속도 및 다짐도를 포함하는 다짐공정 데이터가 디스플레이 화면으로 출력되는 웹대시보드유닛을 운전자가 시각적으로 실시간 확인하면서 도로포장 롤러다짐공정의 품질 및 공정관리를 수행하기에는 불가능하였다.
본 발명은 상기 종래 문제점을 해결하기 위하여, 도로포장 롤러다짐 계획도면 상에 롤러장비 위치정보를 제공하기 위하여 롤러장비에 설치되는 제1GPS모듈과; 상기 도로포장 롤러다짐 계획도면 상에 상기 롤러장비 작업이동에 따른 롤러장비 위치정보, 전진다짐거리, 후진다짐거리, 왕복다짐거리, 다짐시간, 다짐속도 및 다짐횟수를 제공하기 위하여 상기 롤러장비에 설치되는 제2GPS모듈과; 상기 도로포장 롤러다짐 계획도면 상에 상기 롤러장비의 종단경사도 및 횡단경사도를 제공하기 위하여 상기 롤러장비에 설치되는 경사센서모듈과; 상기 도로포장 롤러다짐 계획도면 상에 도로포장 롤러다짐 작업시 지반 반력 진동을 진동데이터로 측정, 제공하기 위하여 상기 롤러장비 바퀴 축에 좌우 한쌍으로 설치되는 가속도센서모듈과; 상기 도로포장 롤러다짐 계획도면 상에 도로포장 표면의 온도를 측정하기 위하여 상기 롤러장비 전후에 한개씩 도로포장 표면에 근접 설치되는 적외선 온도센서모듈과; 상기 가속도센서모듈로부터 측정된 진동데이터 및 상기 적외선 온도센서모듈로부터 측정된 온도데이터를 연산하여 다짐도를 측정하고 상기 계획도면 상에 다짐도를 백분율(%) 및 다짐도에 따른 색상별로 구분, 표시하여 디스플레이 화면으로 출력되는 웹대시보드유닛을 포함하는 다짐모니터링모듈;을 포함하여 구성되어, 운전자가 상기 웹대시보드유닛을 포함하는 다짐모니터링모듈을 시각적으로 실시간 확인하면서 도로포장 롤러다짐품질 및 공정을 효율적으로 관리를 수행할 수 있도록 하기 위한 IOT기반 도로포장 롤러다짐공정 실시간 모니터링 시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 도로포장 롤러다짐 계획도면 상에 롤러장비 위치정보를 제공하기 위하여 롤러장비에 설치되는 제1GPS모듈과; 상기 도로포장 롤러다짐 계획도면 상에 상기 롤러장비 작업이동에 따른 롤러장비 위치정보, 전진다짐거리, 후진다짐거리, 왕복다짐거리, 다짐시간, 다짐속도 및 다짐횟수를 제공하기 위하여 상기 롤러장비에 설치되는 제2GPS모듈과; 상기 도로포장 롤러다짐 계획도면 상에 상기 롤러장비의 종단경사도 및 횡단경사도를 제공하기 위하여 상기 롤러장비에 설치되는 경사센서모듈과; 상기 도로포장 롤러다짐 계획도면 상에 도로포장 롤러다짐 작업시 지반 반력 진동을 진동데이터로 측정, 제공하기 위하여 상기 롤러장비 바퀴 축에 좌우 한쌍으로 설치되는 가속도센서모듈과; 상기 도로포장 롤러다짐 계획도면 상에 도로포장 표면의 온도를 측정하기 위하여 상기 롤러장비 전후에 한개씩 도로포장 표면에 근접 설치되는 적외선 온도센서모듈과; 상기 가속도센서모듈로부터 측정된 진동데이터 및 상기 적외선 온도센서모듈로부터 측정된 온도데이터를 연산하여 다짐도를 측정하고 상기 계획도면 상에 다짐도를 백분율(%) 및 다짐도에 따른 색상별로 구분, 표시하여 디스플레이 화면으로 출력되는 웹대시보드유닛을 포함하는 다짐모니터링모듈;을 포함하여 구성되는 IOT기반 도로포장 롤러다짐공정 실시간 모니터링 시스템을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 제1GPS모듈, 제2GPS모듈, 경사센서모듈, 가속도센서모듈 및 적외선 온도센서모듈은 측정된 위치정보 좌표데이터(X,Y,Z), 진동데이터 및 온도데이터를 상기 웹대시보드유닛을 포함하는 다짐모니터링모듈로 전송하도록 구성되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 제2GPS모듈은 상기 롤러장비 작업이동에 따른 롤러장비 위치를 측정하고 이동하면 좌표가 바뀌면서 다짐속도 및 다짐거리를 측정하는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 제2GPS모듈에 의한 다짐횟수는 상기 도로포장 롤러다짐 계획도면을 각 셀로 구성하여 상기 제2GPS모듈의 위치정보 좌표데이터(X,Y,Z)가 셀을 지나갈때 마다 다짐횟수로 측정하는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 웹대시보드유닛의 디스플레이 화면은 좌측부에는 상부로부터 후진다짐거리표시부, 전진다짐거리표시부, 횡단경사 및 종단경사 표시부, 롤러장비 전진 및 후진상태 표시부, 목표다짐속도 및 다짐속도표시부를 포함하여 구성되고, 중앙부에는 도로포장 롤러다짐 계획도면 상에 상기 롤러장비 작업이동에 따른 롤러장비 위치정보 표시부 및 다짐횟수 색상표시부를 포함하는 도로포장 롤러다짐 계획도면표시부를 포함하여 구성되며, 우측부에는 상부로부터 시간표시부, 도로포장 표면 온도표시부, 다짐횟수표시부, 다짐도(%) 표시부, 왕복다짐거리표시부, 다짐횟수 색상범례 표시부를 포함하여 구성되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 다짐횟수 색상범례 표시부는 다짐횟수별로 색상을 달리 설정하고 상기 다짐횟수 색상표시부의 색상을 상기 다짐횟수 색상범례 표시부의 다짐횟수별로 색상과 비교하여 다짐횟수를 시각적으로 인지할 수 있도록 한 것을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 IOT기반 도로포장 롤러다짐공정 실시간 모니터링 시스템은 원격관제장치 또는 모바일장치에 상기 다짐모니터링모듈의 웹대시보드유닛 디스플레이 출력 내용이 송수신되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.
본 발명의 IOT기반 도로포장 롤러다짐공정 실시간 모니터링 시스템은, 도로포장 롤러다짐 계획도면 상에 롤러장비 위치정보를 제공하기 위하여 롤러장비에 설치되는 제1GPS모듈과; 상기 도로포장 롤러다짐 계획도면 상에 상기 롤러장비 작업이동에 따른 롤러장비 위치정보, 전진다짐거리, 후진다짐거리, 왕복다짐거리, 다짐시간, 다짐속도 및 다짐횟수를 제공하기 위하여 상기 롤러장비에 설치되는 제2GPS모듈과; 상기 도로포장 롤러다짐 계획도면 상에 상기 롤러장비의 종단경사도 및 횡단경사도를 제공하기 위하여 상기 롤러장비에 설치되는 경사센서모듈과; 상기 도로포장 롤러다짐 계획도면 상에 도로포장 롤러다짐 작업시 지반 반력 진동을 진동데이터로 측정, 제공하기 위하여 상기 롤러장비 바퀴 축에 좌우 한쌍으로 설치되는 가속도센서모듈과; 상기 도로포장 롤러다짐 계획도면 상에 도로포장 표면의 온도를 측정하기 위하여 상기 롤러장비 전후에 한개씩 도로포장 표면에 근접 설치되는 적외선 온도센서모듈과; 상기 가속도센서모듈로부터 측정된 진동데이터 및 상기 적외선 온도센서모듈로부터 측정된 온도데이터를 연산하여 다짐도를 측정하고 상기 계획도면 상에 다짐도를 백분율(%) 및 다짐도에 따른 색상별로 구분, 표시하여 디스플레이 화면으로 출력되는 웹대시보드유닛을 포함하는 다짐모니터링모듈;을 포함하여 구성되어, 운전자가 상기 웹대시보드유닛을 포함하는 다짐모니터링모듈을 시각적으로 실시간 확인하면서 도로포장 롤러다짐품질 및 공정을 효율적으로 관리를 수행할 수 있는 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 롤러장비를 나타내는 전체적인 개략 구성도
도 2는 본 발명의 롤러장비에 부착되는 부품구성도
도 3은 본 발명의 IOT기반 도로포장 롤러다짐공정 실시간 모니터링 시스템 구성을 나타내는 블럭도
도 4는 본 발명의 다짐모니터링모듈의 웹대시보드유닛의 디스플레이 구성도
도 5는 본 발명의 IOT기반 도로포장 롤러다짐공정 실시간 모니터링 시스템 관제장치 및 모바일장치 연결 예시도
도 2는 본 발명의 롤러장비에 부착되는 부품구성도
도 3은 본 발명의 IOT기반 도로포장 롤러다짐공정 실시간 모니터링 시스템 구성을 나타내는 블럭도
도 4는 본 발명의 다짐모니터링모듈의 웹대시보드유닛의 디스플레이 구성도
도 5는 본 발명의 IOT기반 도로포장 롤러다짐공정 실시간 모니터링 시스템 관제장치 및 모바일장치 연결 예시도
이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예 및/또는 도면을 통하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예 및/또는 도면에 한정되지 않는다.
먼저, [도 1] 내지 [도 3]을 참조하여 설명하면, 본 발명의 IOT기반 도로포장 롤러다짐공정 실시간 모니터링 시스템은 도로포장 롤러다짐 계획도면 상에 롤러장비 위치정보를 제공하기 위하여 롤러장비에 설치되는 제1GPS모듈(100)과; 상기 도로포장 롤러다짐 계획도면 상에 상기 롤러장비 작업이동에 따른 롤러장비 위치정보, 전진다짐거리, 후진다짐거리, 왕복다짐거리, 다짐시간, 다짐속도 및 다짐횟수를 제공하기 위하여 상기 롤러장비에 설치되는 제2GPS모듈(200)과; 상기 도로포장 롤러다짐 계획도면 상에 상기 롤러장비의 종단경사도 및 횡단경사도를 제공하기 위하여 상기 롤러장비에 설치되는 경사센서모듈(300)과; 상기 도로포장 롤러다짐 계획도면 상에 도로포장 롤러다짐 작업시 지반 반력 진동을 진동데이터로 측정, 제공하기 위하여 상기 롤러장비 바퀴 축에 좌우 한쌍으로 설치되는 가속도센서모듈(400)과; 상기 도로포장 롤러다짐 계획도면 상에 도로포장 표면의 온도를 측정하기 위하여 상기 롤러장비 전후에 한개씩 도로포장 표면에 근접 설치되는 적외선 온도센서모듈(500)과; 상기 가속도센서모듈로부터 측정된 진동데이터 및 상기 적외선 온도센서모듈로부터 측정된 온도데이터를 연산하여 다짐도를 측정하고 상기 계획도면 상에 다짐도를 백분율(%) 및 다짐도에 따른 색상별로 구분, 표시하여 디스플레이 화면으로 출력되는 웹대시보드유닛을 포함하는 다짐모니터링모듈(600);을 포함하여 구성된다.
이때, 상기 제1GPS모듈(100), 제2GPS모듈(200), 경사센서모듈(300), 가속도센서모듈(400) 및 적외선 온도센서모듈(500)은 측정된 위치정보 좌표데이터(X,Y,Z), 진동데이터 및 온도데이터를 상기 웹대시보드유닛을 포함하는 다짐모니터링모듈(600)로 전송하도록 구성되는 것은 물론이다.
특히, 상기 제2GPS모듈(200)은 상기 롤러장비 작업이동에 따른 롤러장비 위치를 측정하고 이동하면 좌표가 바뀌면서 다짐속도 및 다짐거리를 측정하는 것도 알려진 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.
또한, 상기 제2GPS모듈(200)에 의한 다짐횟수는 상기 도로포장 롤러다짐 계획도면을 각 셀로 구성하여 상기 제2GPS모듈(200)의 위치정보 좌표데이터(X,Y,Z)가 셀을 지나갈때 마다 다짐횟수로 측정할 수 있다.
여기서, 상기 다짐모니터링모듈(600)의 다짐도 측정은 상기 가속도센서모듈(400)로부터 측정된 진동데이터를 다음 알고리즘 및 FFT(Fast Fourier Transform)과정에 의하여 주파수별 진동변위(D)값을 편진폭값으로 산출하되, 다짐 밀도 변화에 따른 편진폭값과 상기 적외선 온도센서모듈(500)로부터 측정된 도로포장 표면의 온도데이터와 기준설정 온도값과의 차이값을 연산하여 다짐도로 산출하도록 구성된다.
가속도 : A = (2πf)2D,
변위 : D = A/(2πf)2
(여기서, f는 진동주파수(Hz)이다)
특히, 상기 가속도센서모듈(400)은 롤러 바퀴 축 좌우 한쌍 설치되어 도로포장 롤러다짐 작업시 지반 반력 진동을 측정하기 위한 것이다. 즉, 상기 가속도센서모듈(400)은 롤러다짐 작업시 지반 반력 진동을 진폭으로 측정하여 지반 반력을 측정하는 것이다.
보다 상세하게, 본 발명의 상기 가속도센서모듈(400)이 진동을 진폭으로 측정하여 지반 반력을 측정하는 알고리즘을 설명하면, 미세진동을 측정하는 경우, 주로 가속도센서(Accelerometer)를 사용하는데, 현장에서 측정된 진동 가속도 값은 FFT(Fast Fourier Transform)과정을 통해서 주파수별 진동 분석을 할 수 있다.
또한, 적분과정을 통해서 속도와 변위를 알아낼 수 있는데, 즉, 현장에서 사용되는 정밀한 가속도센서(진동센서)로 진동data를 가속도 값으로 수집(측정)하게 되며, 미세진동(범위 0 ~ 200Hz) 측정을 위한 가속도센서의 정밀도는 1G(=98m/sec)당 10Volt 급 이상의 사양을 가진 매우 정밀한 가속도센서로서, 흔히 지진센서(Seismic Vibration Sensor)라고 하기도 한다.
특히, 상기 가속도센서(400)는 진동가속도 값을 측정하고, 가속도 및 변위에 관한 다음 알고리즘 및 FFT(Fast Fourier Transform)과정에 의하여 주파수별 진동변위(D)값을 편진폭값으로 리바운드량을 산출하게 된다.
예를들어, 5Ｈz에서 가속도가 3 gal（= 0.03m/s2）일때, 진동의 진폭 D는, D =A/(2πf)2 = 0.03/(2π×5)2 = 30.4×10-6 = 30.4 μm 가 되며, 이것은 편진폭값이므로 따라서 전체 진폭(Peak to Peak)은 60.8μm가 된다.
따라서, 상기 가속도센서모듈(400)에 의한 편진폭값은 다짐 밀도 변화에 따른 편진폭값으로 측정하여 이를 다짐도로 측정할 수 있다.
한편, 본 발명에서, 도로포장 롤러다짐 계획도면은 전체적인 도면형태로 다짐모니터링모듈(600)에 출력하되 상기 제1GPS모듈(100) 및 제2GPS모듈(200)의 위치정보데이터를 수신받아 도면상에 다짐 롤러의 현위치가 함께 나타나도록 출력하고, 다짐 롤러의 작업위치를 기준으로 도면 확대 및 축소 설정이 가능하여 전체적인 계획면에서 부분적인 계획면만이 표시될 수 있게 출력하는 것이 가능하다.
특히, [도 4]를 참조하여 설명하면, 상기 다짐모니터링모듈(600)의 상기 웹대시보드유닛의 디스플레이 화면은 좌측부에는 상부로부터 후진다짐거리표시부, 전진다짐거리표시부, 횡단경사 및 종단경사 표시부, 롤러장비 전진 및 후진상태 표시부, 목표다짐속도 및 다짐속도표시부를 포함하여 구성되고, 중앙부에는 도로포장 롤러다짐 계획도면 상에 상기 롤러장비 작업이동에 따른 롤러장비 위치정보 표시부 및 다짐횟수 색상표시부를 포함하는 도로포장 롤러다짐 계획도면표시부를 포함하여 구성되며, 우측부에는 상부로부터 시간표시부, 도로포장 표면 온도표시부, 다짐횟수표시부, 다짐도(%) 표시부, 왕복다짐거리표시부, 다짐횟수 색상범례 표시부를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 다짐횟수 색상범례 표시부는 다짐횟수별로 색상을 달리 설정하고 상기 다짐횟수 색상표시부의 색상을 상기 다짐횟수 색상범례 표시부의 다짐횟수별로 색상과 비교하여 다짐횟수를 시각적으로 인지할 수 있도록 한 것이 본 발명의 구성상 특징이다.
아울러, 상기 IOT기반 도로포장 롤러다짐공정 실시간 모니터링 시스템은 원격관제장치(800) 또는 모바일장치(700)에 상기 다짐모니터링모듈(600)의 웹대시보드유닛 디스플레이 출력 내용이 송수신되도록 구성될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및/또는 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및/또는 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 제1GPS모듈 200 : 제2GPS모듈
300 : 경사센서모듈 400 : 가속도센서모듈
500 : 적외선 온도센서모듈 600 : 다짐모니터링모듈
700 : 모바일장치 800 : 원격관제장치
300 : 경사센서모듈 400 : 가속도센서모듈
500 : 적외선 온도센서모듈 600 : 다짐모니터링모듈
700 : 모바일장치 800 : 원격관제장치
Claims (7)
- 도로포장 롤러다짐 계획도면 상에 롤러장비 위치정보를 제공하기 위하여 롤러장비에 설치되는 제1GPS모듈과; 상기 도로포장 롤러다짐 계획도면 상에 상기 롤러장비 작업이동에 따른 롤러장비 위치정보, 전진다짐거리, 후진다짐거리, 왕복다짐거리, 다짐시간, 다짐속도 및 다짐횟수를 제공하기 위하여 상기 롤러장비에 설치되는 제2GPS모듈과; 상기 도로포장 롤러다짐 계획도면 상에 상기 롤러장비의 종단경사도 및 횡단경사도를 제공하기 위하여 상기 롤러장비에 설치되는 경사센서모듈과; 상기 도로포장 롤러다짐 계획도면 상에 도로포장 롤러다짐 작업시 지반 반력 진동을 진동데이터로 측정, 제공하기 위하여 상기 롤러장비 바퀴 축에 좌우 한쌍으로 설치되는 가속도센서모듈과; 상기 도로포장 롤러다짐 계획도면 상에 도로포장 표면의 온도를 측정하기 위하여 상기 롤러장비 전후에 한개씩 도로포장 표면에 근접 설치되는 적외선 온도센서모듈과; 상기 가속도센서모듈로부터 측정된 진동데이터 및 상기 적외선 온도센서모듈로부터 측정된 온도데이터를 연산하여 다짐도를 측정하고 상기 계획도면 상에 다짐도를 백분율(%) 및 다짐도에 따른 색상별로 구분, 표시하여 디스플레이 화면으로 출력되는 웹대시보드유닛을 포함하는 다짐모니터링모듈;을 포함하여 구성되며,
상기 제2GPS모듈에 의한 다짐횟수는 상기 도로포장 롤러다짐 계획도면을 각 셀로 구성하여 상기 제2GPS모듈의 위치정보 좌표데이터(X,Y,Z)가 셀을 지나갈때 마다 다짐횟수로 측정하고,
상기 웹대시보드유닛의 디스플레이 화면은 좌측부에는 상부로부터 후진다짐거리표시부, 전진다짐거리표시부, 횡단경사 및 종단경사 표시부, 롤러장비 전진 및 후진상태 표시부, 목표다짐속도 및 다짐속도표시부를 포함하여 구성되고, 중앙부에는 도로포장 롤러다짐 계획도면 상에 상기 롤러장비 작업이동에 따른 롤러장비 위치정보 표시부 및 다짐횟수 색상표시부를 포함하는 도로포장 롤러다짐 계획도면표시부를 포함하여 구성되며, 우측부에는 상부로부터 시간표시부, 도로포장 표면 온도표시부, 다짐횟수표시부, 다짐도(%) 표시부, 왕복다짐거리표시부, 다짐횟수 색상범례 표시부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 IOT기반 도로포장 롤러다짐공정 실시간 모니터링 시스템
- 제1항에 있어서,
상기 제1GPS모듈, 제2GPS모듈, 경사센서모듈, 가속도센서모듈 및 적외선 온도센서모듈은 측정된 위치정보 좌표데이터(X,Y,Z), 진동데이터 및 온도데이터를 상기 웹대시보드유닛을 포함하는 다짐모니터링모듈로 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 IOT기반 도로포장 롤러다짐공정 실시간 모니터링 시스템
- 제1항에 있어서,
상기 제2GPS모듈은 상기 롤러장비 작업이동에 따른 롤러장비 위치를 측정하고 이동하면 좌표가 바뀌면서 다짐속도 및 다짐거리를 측정하는 것을 특징으로 하는 IOT기반 도로포장 롤러다짐공정 실시간 모니터링 시스템
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 다짐횟수 색상범례 표시부는 다짐횟수별로 색상을 달리 설정하고 상기 다짐횟수 색상표시부의 색상을 상기 다짐횟수 색상범례 표시부의 다짐횟수별로 색상과 비교하여 다짐횟수를 시각적으로 인지할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 IOT기반 도로포장 롤러다짐공정 실시간 모니터링 시스템
- 제1항 내지 제3항, 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 IOT기반 도로포장 롤러다짐공정 실시간 모니터링 시스템은 원격관제장치 또는 모바일장치에 상기 다짐모니터링모듈의 웹대시보드유닛 디스플레이 출력 내용이 송수신되는 것을 특징으로 하는 IOT기반 도로포장 롤러다짐공정 실시간 모니터링 시스템
Priority Applications (1)
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| KR1020220182937A KR102639642B1 (ko) | 2022-12-23 | 2022-12-23 | Iot기반 도로포장 롤러다짐공정 실시간 모니터링 시스템 |
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