KR20000037018A - Seismic monitoring system on network-based - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 지진 감시 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지진발생시 이를 감지하고 지반의 움직임을 가속도 단위로 계측하고, 전송된 지반의 가속도 데이터를 분석하여 공급 관리소에 가해지는 지반진동중 공급 관리소가 가장 취약한 고유주파수 대역의 지진파 성분만을 필터링한 후 수평방향 2성분(남북방향, 동서방향)과 연직방향 1성분을 벡터합성하여 최대지반가속도를 계산, 지진인지 또는 단순한 충격인지를 판단하고 지진일 경우에는 지진응답특성 분석 및 가스 공급 관리소의 상황을 미리 설정한 셋팅치와 비교후에 데이터를 저장하고 지진경보, 최대지반가속도 및 SI값을 통제실로 전송하는 네트워크를 기반으로 한 지진 감시 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an earthquake monitoring system, and more particularly, it detects when an earthquake occurs, measures the movement of the ground in acceleration units, analyzes the transmitted acceleration data of the ground, and applies the ground station supply station to the supply station. After filtering only the seismic wave components of the weak natural frequency band, vector synthesis of horizontal two components (north-south, east-west direction) and vertical one component is used to calculate the maximum ground acceleration, and determine whether it is an earthquake or a simple impact. The present invention relates to an earthquake monitoring system based on a network that stores data and transmits earthquake alarms, maximum ground acceleration and SI values to the control room after analyzing the seismic response characteristics and comparing the gas supply station situation with preset settings.
일반적으로 지진이란 지구내부 어딘가에서 급격한 지각변동이 생겨 그 충격으로 생긴 파동, 즉 지진파가 지표면까지 전해져 지반을 흔드는 것을 말하며, 학술적으로는 "탄성 에너지원으로부터 지진파가 전파됨으로써 발생하는 지구의 진동"이라고 정의할 수 있다. 지진은 넓은 지역에서 거의 동시에 감지된다. 이때 각 지역의 흔들림의 정도, 즉 진도를 조사해보면 어느 좁은 범위 내에서 가장 세고 그 곳으로부터 멀어지면 흔들림이 약하게 된 먼 곳에서는 흔들림을 느끼지 못하게 된다. 이것은 지진이 마치 종을 쳤을 때 사방으로 울려 퍼지는 음파와 같은 성질을 갖고 있다는 것을 알 수 있게 해준다.In general, an earthquake is a wave caused by a sudden crustal change somewhere in the earth, that is, an earthquake wave is transmitted to the earth's surface and shakes the ground. can do. Earthquakes are detected almost simultaneously in large areas. At this time, if you check the degree of shaking, that is, the intensity of each area, you can feel the shaking in the far place where the shaking is weakened when it is the strongest within a narrow range and far from it. This makes it clear that earthquakes have the same properties as sound waves that ring in all directions when hitting a bell.
이와 같은 지진의 원인은 현재까지 알려진 가장 유력한 학설은 1960년대 후반에 등장한 판구조운동론(Plate tectonics)이다. 이 학설에 의하면, 지구의 표층은 수십 km 혹은 그 이상의 두께를 가진 암석권(lithosphere)으로 구성되어 있고, 이들은 태평양판, 북미판, 유라시아판 등 10여개의 판으로 나뉘어져 있어 각각 매년 수 cm 정도의 속도로 제각기 움직이고 있다. 지진은 이러한 상대운동으로 인해 판 경계 부근에서 주로 발생하며 경계부근의 판내부(intraplate earthquake)에서도 발생하고 있다. 일본에서 발생하는 대부분은 태평양쪽에서 발생하는데, 이것은 판경계 지진으로 태평양판이 유라시아판 밑으로 충돌 침강하고 있기 때문인 것으로 설명할 수 있다.The most likely cause of such earthquakes is the plate tectonics, which appeared in the late 1960s. According to this theory, the Earth's surface consists of lithospheres of several tens of kilometers or more, which are divided into ten plates, the Pacific, North American, and Eurasian, each at a rate of several centimeters each year. It is moving. Earthquakes occur mainly near plate boundaries due to these relative movements, and also in the intraplate earthquake near the boundary. Most of the occurrence in Japan occurs on the Pacific side, which can be explained by the fact that the plate boundary earthquake is causing the Pacific to collide under the Eurasian Plate.
이와 같은 지진의 측정 방법은, 무거운 추를 실에 매단 후 실의 끝을 잡고 좌우로 빠르게 움직여 보면, 추는 정지된 채 그대로 있게 된다. 최초의 지진계는 이러한 원리를 이용한 것으로, 지진이 발생하면 땅이 흔들리고 땅에 박혀있는 지진계도 흔들리게 되지만 지진계의 추만은 관성에 의해 정지되어 있으므로 회전원통 기록지에 땅의 흔들림을 기록할 수 있다. 지진계에는 수평동 지진계와 수직동 지진계가 있으며 지진관측소에서는 한 대의 지진계(Z axis)와 서로 직교하는 방향으로(X, Y axis) 수평 지진계를 한 조로 설치하여 지진을 입체적으로 기록하고 분석한다. 최신의 지진계는 복잡한 전자 장비를 이용하여 땅의 흔들림을 기록하지만 그 기본적인 개념은 초기 지진계와 같다.In the method of measuring such an earthquake, when the heavy weight is hung on the thread and the end of the thread is fastened to the left and right, the weight remains stationary. The first seismograph uses this principle. When an earthquake occurs, the ground shakes and the seismograph embedded in the ground shakes, but since the earthquake's overtaking is stopped by inertia, the ground can be recorded on a rotating cylinder record sheet. Seismographs include horizontal and vertical seismometers, and seismic stations record and analyze three-dimensional earthquakes by installing a pair of horizontal seismometers in a direction orthogonal to each other (Z axis). Modern seismographs use complex electronic equipment to record earth shakes, but the basic concept is the same as early seismographs.
지진의 크기를 살펴보면, 지진의 크기 즉, 진도는 지진의 규모와 진앙 거리, 그리고 진원의 깊이에 따라 크게 좌우되며 아울러 그 지역의 지질구조와 구조물의 형태 및 인구 현황에 따라 달리 평가될 수 있다. 진도는 여러 등급으로 나뉘며 세계적으로 통일되어 있지 않고 나라마다 실정에 맞는 척도를 채택하고 있다. 우리나라 기상청은 일본 기상청에서 분류한 등급(JMA Scale)을 사용한다. JMA 스케일은 8등급인 반면 미국에서 시작되어 여러 나라가 사용하는 MM 스케일과 진도 등급의 국제적 통일을 시도한 MSK 스케일은 12등급을 갖는다(아래의 표1 참조).In terms of the magnitude of the earthquake, the magnitude, or magnitude, of the earthquake depends largely on the magnitude and distance of the earthquake, the depth of the epicenter, and can be assessed according to the geological structure, structure and population status of the area. Progress is divided into classes and is not uniform across the world, and each country adopts a scale that fits its situation. The Korean Meteorological Administration uses the JMA Scale classified by the Japan Meteorological Administration. The JMA scale is Grade 8, while the MSK scale, which originated in the United States and attempted international unification of the MM scale used in various countries and the progress grade, has a Grade 12 (see Table 1 below).
종래의 지진계는 속도나 가속도 센서를 이용하여 지반의 가속도를 계측하여 관제소로 전송하면, 관제소에서는 전송된 데이터를 이용하여 지진응답특성 분석 및 지진의 세기를 구하는 방식을 취하고 있다. 이러한 종래의 지진 감지 시스템은 데이터가 관제소에 전송되어야만 분석프로그램에 의해 지진응답의 특성이 분석 가능하므로 사고 발생시 대처까지의 시간이 오래 걸리고, 현장에서는 분석 결과 및 지진에 대한 경고를 확인할 수 없는 문제점이 있다. 또한 지진에 의하여 건물 등이 손상 혹은 붕괴에 의하여 발생되는 위험요소를 갖고 있는 시설물의 안전상황을 모니터링하는 시스템을 설치·운영함에 있어 우선으로 고려해야 할 점은 빠른 계측과 결과 분석에 의한 현장 조치이나, 상기한 바와 같은 종래의 기술은 현장에서 지진의 영향을 파악할 수 없고, 지진의 영향을 분석하고 현장 조치를 위한 정보 제공에 많은 시간이 걸리는 문제점이 있다.The conventional seismograph measures the acceleration of the ground using a speed or acceleration sensor and transmits the acceleration to the control station. The control station uses the transmitted data to analyze the seismic response characteristics and obtain the strength of the earthquake. In the conventional earthquake detection system, since the characteristics of the earthquake response can be analyzed by the analysis program only when data is transmitted to the control station, it takes a long time to deal with an accident, and it is not possible to check the analysis result and the warning about the earthquake. have. In addition, the first consideration in installing and operating a system for monitoring the safety situation of a facility that has a risk of damage or collapse of a building due to an earthquake is the on-site measures through quick measurement and analysis of results. The prior art as described above has a problem that it is not possible to grasp the impact of the earthquake in the field, it takes a lot of time to analyze the impact of the earthquake and provide information for on-site action.
또한, 지진이 발생하면 모든 시설물의 지진파에 대하여 가장 취약한 주파수 대역이 있는데 이것중의 하나가 시설물의 고유 주파수이다. 따라서, 위험 시설물의 안전을 위하여 지진을 계측·분석하는데 있어서는 지진파에서 시설의 고유주파수 부근 대역에서 지진파의 강도와 SI값을 계산해야 그 결과가 시설물에 받을 피해정도와 밀접해지므로 그에 따른 대책 등을 판단할 수 있으나 종래에는 이와 같은 위험 시설물에서 SI값을 계산하지 못하여 아무런 대책도 취할 수 없는 문제점도 있었다.In addition, when an earthquake occurs, there is the most vulnerable frequency band for the seismic waves of all the facilities, one of which is the natural frequency of the facility. Therefore, in the measurement and analysis of earthquakes for the safety of hazardous facilities, the strength and SI of seismic waves should be calculated in the band near the natural frequency of the facility from the earthquake wave, and the result is closely related to the degree of damage to the facility. Although it can be determined in the prior art, there was a problem in that no countermeasure could be taken because the SI value could not be calculated in such a dangerous facility.
또한, 상기한 바와 같은 지진발생시의 위험요소로는 1차적으로 시설물 등의 붕괴를 들 수 있으나, 최근의 경우에는 그 피해 규모가 더욱 큰 가스폭발, 화재 등의 2차위험의 요소가 더욱 문제시되고 있으며, 최근 한반도가 지진위험지역으로 분류됨에 따라 지진 발생을 상시 모니터링하고 지진의 세기가 가스시설의 안전에 영향을 미칠 정도인가를 파악하여 지역별로 가스를 차단할 수 있도록 정보를 제공해 주는 장치의 필요성이 더욱 대두되고 있는 실정이다.In addition, the risk factors in the event of an earthquake as described above may primarily include the collapse of facilities, etc. In recent years, however, secondary risk factors such as gas explosions and fires, in which the magnitude of damage is greater, are more problematic. As the Korean peninsula is recently classified as an earthquake danger zone, there is a need for a device that can continuously monitor earthquake occurrences, identify whether the earthquake intensity affects the safety of gas facilities, and provide information to block gas by region. The situation is rising more.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 그 목적은, 지진발생시 이를 감지하고 지반의 움직임을 가속도 단위로 계측하고, 전송된 지반의 가속도 데이터를 분석하여 공급 관리소에 가해지는 지반진동중 공급 관리소가 가장 취약한 고유주파수 대역의 지진파 성분만을 필터링한 후 수평방향 2성분(남북방향, 동서방향)과 연직방향 1성분을 벡터합성하여 최대지반가속도를 계산, 지진인지 또는 단순한 충격인지를 판단하고 지진일 경우에는 지진응답특성 분석 및 가스 공급 관리소의 상황을 미리 설정한 셋팅치와 비교후에 데이터를 저장하고 지진경보, 최대지반가속도 및 SI값을 통제실로 전송하는 네트워크를 기반으로 한 지진 감시 시스템을 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, the purpose of which is to detect the earthquake, measure the movement of the ground in the unit of acceleration, and analyze the acceleration data of the ground transmitted to the supply management office During the ground vibration, the supply station filters only the seismic wave components of the natural frequency band, which are the most vulnerable, and then calculates the maximum ground acceleration by vector synthesizing two horizontal components (north-south and east-west) and one vertical direction. In case of an earthquake, it is based on a network that analyzes the earthquake response characteristics and compares the gas supply station's situation with preset settings and stores the data and transmits earthquake alarms, maximum ground acceleration and SI values to the control room. To provide an earthquake monitoring system.
도 1은 본 발명에 따른 네트워크를 기반으로 한 지진 감시 시스템의 지진파 감지 장치의 제어 블록도.1 is a control block diagram of a seismic wave detection device of an earthquake monitoring system based on a network according to the present invention;
도 2는 본 발명의 지진파 감지 장치의 일실시예를 나타낸 회로 구성도.Figure 2 is a circuit diagram showing an embodiment of the seismic wave detection device of the present invention.
도 3은 본 발명의 원리에 의하여 측정된 시간-가속도의 계측 결과를 나타낸 그래프.3 is a graph showing measurement results of time-acceleration measured according to the principles of the present invention.
도 4 및 도 5는 본 발명의 지진파 감지 장치의 외형 구조를 나타낸 도면.4 and 5 is a view showing the external structure of the seismic wave detection device of the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 네트워크를 기반으로 한 지진 감시 시스템의 지진파 수신 장치의 제어 블록도.6 is a control block diagram of a seismic wave receiving apparatus of an earthquake monitoring system based on a network according to the present invention;
도 7은 본 발명에 따른 지진파 수신 장치의 상호 접속도.7 is an interconnection diagram of a seismic wave receiving device according to the present invention;
도 8 및 도 9는 본 발명의 지진파 수신 장치의 외형 구조를 나타낸 도면.8 and 9 are views showing the external structure of the seismic wave receiving apparatus of the present invention.
도 10은 본 발명의 측정지점의 가속도 수직성분 비교 그래프.10 is a graph comparing acceleration vertical components of measurement points of the present invention.
도 11은 본 발명의 벡터합성 가속도 및 SI값을 나타낸 그래프.11 is a graph showing the vector synthesis acceleration and SI value of the present invention.
도 12는 본 발명의 지진데이터 관리상태를 모니터 화면에 출력한 도면.12 is a view showing the seismic data management state of the present invention on a monitor screen.
도 13은 본 발명에 따른 네트워크를 기반으로 한 지진 감시 시스템의 바람직한 실시예를 나타낸 블록도.Figure 13 is a block diagram showing a preferred embodiment of a network based earthquake monitoring system according to the present invention.
도 14는 본 발명의 공급 관리소 및 측정위치를 나타낸 평면도.14 is a plan view showing a supply control station and a measurement position of the present invention.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
1 : 센서 본체 2 : 스틸 플레이트1: sensor body 2: steel plate
3 : 보호용 박스 4 : 스크류 볼트3: protective box 4: screw bolt
5 : 스틸 플레이트 고정볼트 6 : 보호용 박스 고정볼트5: Steel plate fixing bolt 6: Protective box fixing bolt
10 : 감지부 11 : 증폭기10 detection unit 11: amplifier
12 : 필터 13 : A/D변환기12 filter 13 A / D converter
14 : 제어부 15 : 입출력 통신모듈14 control unit 15 input / output communication module
16 : 입출력 단자 20 : 입출력단자16: input / output terminal 20: input / output terminal
21 : 입출력 통신모듈 22 : 대역통과필터21: I / O communication module 22: band pass filter
23 : 제어부 24 : SI 및 가속도 계산모듈23 control unit 24 SI and acceleration calculation module
25 : 자기진단모듈 26 : 트리거모듈25: self diagnosis module 26: trigger module
27 : 메모리 28 : LCD 디스플레이부27 memory 28 LCD display
29 : 터치스크린 입력부 30 : 경보수단29: touch screen input unit 30: alarm means
31 : 데이터 출력부 32 : 입출력 통신모듈31: data output unit 32: I / O communication module
33 : 입출력 단자 34 : RS-232C포트33: I / O terminal 34: RS-232C port
35 : 노이즈 필터 36 : 외부 메모리 카드35: noise filter 36: external memory card
37 : 카드 리더 40 : RTU37: card reader 40: RTU
41 : 네트워크 42 : SCADA41: network 42: SCADA
43 : 통제실43: control room
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 지진발생시 이를 감지하고 지반의 움직임을 가속도 단위로 계측하는 지진파 감지 장치와, 전송된 지반의 가속도 데이터를 분석하여 공급 관리소에 가해지는 지반진동중 공급 관리소가 가장 취약한 고유주파수 대역의 지진파 성분만을 필터링한 후 수평방향 2성분(남북방향, 동서방향)과 연직방향 1성분을 벡터합성하여 최대지반가속도를 계산, 지진인지 또는 단순한 충격인지를 판단하고 지진일 경우에는 지진응답특성 분석 및 가스 공급 관리소의 상황을 미리 설정한 셋팅치와 비교후에 데이터를 저장하고 지진경보, 최대지반가속도 및 SI값을 통제실로 전송하기 위한 지진파 수신 장치; 및 상기 지진파 수신 장치로부터 전송된 값을 RTU 및 네트워크를 거쳐 통제실로 전송하는 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)를 포함한다.A feature of the present invention for achieving the above object is an earthquake detection device for detecting this when an earthquake occurs and measuring the movement of the ground in acceleration units, and ground vibration applied to the supply management station by analyzing the acceleration data of the transmitted ground Supply station filters only the seismic wave components of the most vulnerable natural frequency band, and then calculates the maximum ground acceleration by vector-synthesizing two horizontal components (north-south and east-west) and one vertical direction to determine whether it is an earthquake or a simple impact. In case of an earthquake, an earthquake wave receiving device for storing data and transmitting earthquake alarms, maximum ground acceleration and SI values to the control room after analyzing the seismic response characteristics and comparing the situation of the gas supply station with preset settings; And SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) for transmitting the value transmitted from the seismic wave receiving apparatus to the control room via the RTU and the network.
상기 지진파 감지 장치는 지반에 견고히 고정되어 지진발생시 지반에 전달되는 가속도를 감지하는 감지부와; 상기 감지부로부터 입력된 신호를 증폭하는 증폭기와; 로우 패스 필터로 지진감지신호와 충격신호를 선별하기 위한 필터링을 수행하는 필터와; 필터링을 거쳐서 입력된 전기적 신호는 아날로그 값으로 1000mV/1G의 값을 갖게 되며, 이때 입력된 아날로그 값인 전기적신호를 g값으로 환산하기 위하여 디지털 값으로 변환하는 A/D변환기와; 모든 기능을 총괄하는 중앙처리장치(CPU)로 각기능의 제어 및 변수의 대입, 저장, 기록제어, 관리기능, 연산 등의 알고리즘을 수행하는 제어부와; 상기 A/D변환기에서 디지털 값으로 변환된 신호를 입출력단자를 거쳐 외부기기로 출력하기 위한 입출력 통신모듈을 포함한다.The seismic wave detection device is fixed to the ground firmly detects the acceleration transmitted to the ground when the earthquake occurs; An amplifier for amplifying the signal input from the sensing unit; A filter for filtering the seismic detection signal and the impact signal with a low pass filter; The electrical signal input through the filtering has an analog value of 1000mV / 1G, wherein the A / D converter converts the electrical signal, which is the input analog value, into a digital value to convert it into a g value; A central processing unit (CPU) that oversees all functions, and a control unit that performs algorithms such as control of each function, substitution of variables, storage, record control, management functions, and operations; And an input / output communication module for outputting a signal converted into a digital value by the A / D converter to an external device via an input / output terminal.
상기 지진파 수신 장치는 상기 지진파 감지 장치로부터 출력되는 신호를 입출력단자를 거쳐 기기내부로 입력하기 위한 입출력 통신모듈; 상기 입출력 통신모듈로부터 입력된 신호를 적절히 처리하여 각종 노이즈를 제거하고, 그 주파수 성분과 파형을 분석하여 설정된 대역폭의 필요한 신호만을 선택하는 대역통과필터; SI 및 최대지반 가속도값을 구하는 SI 및 가속도 계산모듈과, 미리 설정된 경보치 이상의 값이 입력될 경우 주파수 분석에 의한 충격 및 지진식별능력을 갖으며 이러한 값을 내부 또는 외부 메모리에 저장하는 트리거모듈과, 안정된 동작과 신뢰성을 유지하기 위하여 최초에 전원 투입시 적어도 1회이상 자기진단 기능을 수행하여 내부 기기의 기능을 확인하고, 고장 또는 기능의 이상이 감지되면 그 결과를 RTU로 송신하는 자기진단모듈을 포함하며, 각 기능의 제어 및 변수의 대입, 저장, 기록제어, 관리기능, 연산 등의 알고리즘을 수행하는 제어부; 현장에서 발생되는 지진 또는 평상시의 지면 가속도에 관한 값 등 현장의 각종 운전정보 및 기능의 작동여부 등을 감시할 수 있도록 3축에 대한 그래픽, 최대지반 가속도값, 속도응답스펙트럼과 SI값을 표시하는 LCD 디스플레이부; 운전에 필요한 각종 댐핑 팩터(지진경보시점, 자기진단주기, SI값)를 입력하고, 지진파 감지 장치의 영점을 조정할 수 있는 입력기능으로 상기 LCD 디스플레이부의 표면에 구성되는 터치스크린 입력부; 설정된 임계치 이상의 값이 검출되면 사이렌에 의한 경보를 출력하는 경보수단; 지진상황데이터를 저장하는 저장매체로서, 상황 종료후 지진의 크기 및 피해의 복구대책으로 활용하기 위하여 현장에서 수거한 후 재분석을 할 수 있도록 보관되는 외부 메모리 카드; SCADA와 연계하여 통제실에서 관찰할 수 있도록 아날로그와 디지털의 출력모드를 갖는 데이터 출력부; 상기 데이터 출력부에서 출력되는 신호를 입출력단자를 거쳐 외부기기로 출력하기 위한 입출력 통신모듈을 포함한다.The seismic wave receiving device includes an input / output communication module for inputting a signal output from the seismic wave detecting device into a device through an input / output terminal; A band pass filter for appropriately processing signals inputted from the input / output communication module to remove various noises, analyzing the frequency components and waveforms, and selecting only necessary signals having a set bandwidth; SI and acceleration calculation module to calculate SI and maximum ground acceleration value, and a trigger module that has shock and seismic identification ability by frequency analysis when more than preset alarm value is input and stores these values in internal or external memory. In order to maintain stable operation and reliability, the self-diagnosis module performs at least one self-diagnosis function when the power is first supplied, and checks the function of the internal device, and transmits the result to the RTU when a failure or malfunction is detected. And a control unit that performs algorithms such as control of each function and assignment of variables, storage, recording control, management functions, and operations; It displays graphic about 3 axes, maximum ground acceleration value, speed response spectrum and SI value so that various operation information and function of the site such as earthquake or normal ground acceleration generated in the field can be monitored. LCD display unit; A touch screen input unit configured on the surface of the LCD display unit as an input function for inputting various damping factors (earthquake alarm time point, self-diagnosis period, SI value) required for operation and adjusting the zero point of the seismic wave detection device; Alarm means for outputting an alarm by a siren when a value equal to or greater than a set threshold value is detected; A storage medium for storing earthquake situation data, comprising: an external memory card stored for re-analysis after being collected at a site to be used as a recovery measure of an earthquake and damage after an event; A data output unit having analog and digital output modes for viewing in a control room in association with SCADA; And an input / output communication module for outputting a signal output from the data output unit to an external device via an input / output terminal.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 네트워크를 기반으로 한 지진 감시 시스템의 지진파 감지 장치의 제어 블록도이고, 도 2는 본 발명의 지진파 감지 장치의 일실시예를 나타낸 회로 구성도이다.1 is a control block diagram of a seismic wave detection device of an earthquake monitoring system based on a network according to the present invention, Figure 2 is a circuit diagram showing an embodiment of the seismic wave detection device of the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명의 지진파 감지 장치는 지반에 견고히 고정되어 지진발생시 지반에 전달되는 가속도를 감지하는 감지부(10)와; 상기 감지부(10)로부터 입력된 신호를 증폭하는 증폭기(11)와; 로우 패스 필터로 지진감지신호와 충격신호를 선별하기 위한 필터링을 수행하는 필터(12)와; 필터링을 거쳐서 입력된 전기적 신호는 아날로그 값으로 1000mV/1G의 값을 갖게 되며, 이때 입력된 아날로그 값인 전기적신호를 g값으로 환산하기 위하여 디지털 값으로 변환하는 A/D변환기(13)와; 모든 기능을 총괄하는 중앙처리장치(CPU)로 각기능의 제어 및 변수의 대입, 저장, 기록제어, 관리기능, 연산 등의 알고리즘을 수행하는 제어부(14)와; 상기 A/D변환기(13)에서 디지털 값으로 변환된 신호를 입출력단자(16)를 거쳐 외부기기로 출력하기 위한 입출력 통신모듈(15)을 포함한다.As shown, the seismic wave detection device of the present invention is fixed to the ground firmly detects the acceleration transmitted to the ground when the earthquake occurs; An amplifier (11) for amplifying the signal input from the detector (10); A filter 12 for filtering the seismic detection signal and the impact signal with a low pass filter; The electrical signal input through the filtering has an analog value of 1000mV / 1G, wherein the A / D converter 13 converts the electrical signal, which is the input analog value, into a digital value in order to convert it into a g value; A central processing unit (CPU) which oversees all functions, and a control unit 14 for performing algorithms such as control of each function and assignment of variables, storage, recording control, management functions, and operations; And an input / output communication module 15 for outputting a signal converted into a digital value by the A / D converter 13 to an external device via the input / output terminal 16.
상기 감지부(10)는 감지방향은 3축으로 가속도단위인 gal값을 검출하고, 상기 필터(12)는 필터링을 통하여 100Hz이상의 주파수를 갖는 진동은 충격으로 판별하게 하며, 상기 A/D변환기(13)는 변환의 범위는 각축당 200sample/sec를 갖도록 하고, 상기 제어부(14)는 마이크로프로세서(microprocessor)임이 바람직하다.The sensing unit 10 detects a gal value, which is an acceleration unit, with a sensing direction of three axes, and the filter 12 allows the vibration having a frequency of 100 Hz or more to be determined as an impact through the filtering, and the A / D converter ( 13) the range of conversion is 200sample / sec for each axis, the control unit 14 is preferably a microprocessor (microprocessor).
도 3은 본 발명의 원리에 의하여 측정된 시간-가속도의 계측 결과를 나타낸 그래프이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 지진파 감지 장치의 외형 구조를 나타낸 도면이다.3 is a graph showing measurement results of time-acceleration measured according to the principles of the present invention, and FIGS. 4 and 5 are views showing the external structure of the seismic wave sensing device of the present invention.
도시된 바와 같이 감지부(10)는 원통형의 센서 본체(1)와; 상기 센서 본체(1)가 안착되는 스틸 플레이트(2)와; 센서 본체(1)와 상기 스틸 플레이트(2)를 덮는 보호용 박스(3)와; 상기 센서 본체(1)를 상기 스틸 플레이트(2)에 고정시키는 스크류 볼트(4)와; 상기 스틸 플레이트(2)를 바닥면(GROUTING)에 고정시키는 스틸 플레이트 고정볼트(5)와; 상기 보호용 박스(3)를 바닥면(GROUTING)에 고정시키는 보호용 박스 고정볼트(6)로 구성된다.As shown, the sensing unit 10 includes a cylindrical sensor body 1; A steel plate 2 on which the sensor main body 1 is seated; A protective box (3) covering the sensor body (1) and the steel plate (2); Screw bolts (4) for fixing the sensor body (1) to the steel plate (2); A steel plate fixing bolt (5) for fixing the steel plate (2) to the bottom (GROUTING); It consists of a protective box fixing bolt 6 for fixing the protective box 3 to the bottom (GROUTING).
또한, 도 6은 본 발명에 따른 네트워크를 기반으로 한 지진 감시 시스템의 지진파 수신 장치의 제어 블록도이고, 도 7은 본 발명에 따른 지진파 수신 장치의 상호 접속도이다.6 is a control block diagram of a seismic wave receiving apparatus of an earthquake monitoring system based on a network according to the present invention, and FIG. 7 is an interconnection diagram of a seismic wave receiving apparatus according to the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명은 지진파 감지 장치로부터 출력되는 신호를 입출력단자(20)를 거쳐 기기내부로 입력하기 위한 입출력 통신모듈(21); 상기 입출력 통신모듈(21)로부터 입력된 신호를 적절히 처리하여 각종 노이즈를 제거하고, 그 주파수 성분과 파형을 분석하여 설정된 대역폭의 필요한 신호만을 선택하는 대역통과필터(22); SI 및 최대지반 가속도값을 구하는 SI 및 가속도 계산모듈(24)과, 미리 설정된 경보치 이상의 값이 입력될 경우 주파수 분석에 의한 충격 및 지진식별능력을 갖으며 이러한 값을 내부 또는 외부 메모리(27)(36)에 저장하는 트리거모듈(26)과, 안정된 동작과 신뢰성을 유지하기 위하여 최초에 전원 투입시 적어도 1회이상 자기진단 기능을 수행하여 내부 기기의 기능을 확인하고, 고장 또는 기능의 이상이 감지되면 그 결과를 RTU로 송신하는 자기진단모듈(25)을 포함하며, 각 기능의 제어 및 변수의 대입, 저장, 기록제어, 관리기능, 연산 등의 알고리즘을 수행하는 제어부(23); 현장에서 발생되는 지진 또는 평상시의 지면 가속도에 관한 값 등 현장의 각종 운전정보 및 기능의 작동여부 등을 감시할 수 있도록 3축에 대한 그래픽, 최대지반 가속도값, 속도응답스펙트럼과 SI값을 표시하는 LCD 디스플레이부(28); 운전에 필요한 각종 댐핑 팩터(지진경보시점, 자기진단주기, SI값)를 입력하고, 지진파 감지 장치의 영점을 조정할 수 있는 입력기능으로 상기 LCD 디스플레이부(28)의 표면에 구성되는 터치스크린 입력부(29); 설정된 임계치 이상의 값이 검출되면 사이렌에 의한 경보를 출력하는 경보수단(30); 지진상황데이터를 저장하는 저장매체로서, 상황 종료후 지진의 크기 및 피해의 복구대책으로 활용하기 위하여 현장에서 수거한 후 재분석을 할 수 있도록 보관되는 외부 메모리 카드(36); SCADA와 연계하여 통제실에서 관찰할 수 있도록 아날로그와 디지털의 출력모드를 갖는 데이터 출력부(31); 상기 데이터 출력부(31)에서 출력되는 신호를 입출력단자(33)를 거쳐 외부기기로 출력하기 위한 입출력 통신모듈(32); 현장에서 수거된 외부 메모리 카드(36)를 읽어 들여 분석프로그램을 활용, 수집 데이터의 그래프 분석 및 데이터의 DB화를 통하여 현장 상황값을 재현하는 카드 리더(37); 별도의 통신포트로서 기기 내부의 각종정보를 외부의 컴퓨터 시스템과 원활히 연결하기 위한 RS-232C포트(34); 상기 외부 메모리 카드(36)로 보내지는 값들에 동반되는 노이즈를 제거하는 노이즈 필터(35)로 구성된다.As shown, the present invention is an input and output communication module 21 for inputting a signal output from the seismic wave detection device into the device via the input and output terminal 20; A band pass filter 22 for appropriately processing signals input from the input / output communication module 21 to remove various noises, analyzing the frequency components and waveforms, and selecting only necessary signals having a set bandwidth; SI and acceleration calculation module 24 for calculating SI and maximum ground acceleration values, and shock and seismic identification capability by frequency analysis when a value higher than a preset alarm value is inputted, and these values are stored in internal or external memory 27. In order to maintain stable operation and reliability, at least one self-diagnosis function is performed at the first power-on in order to maintain stable operation and reliability. A control unit 23 including a self-diagnosis module 25 for transmitting the result to the RTU, and performing algorithms such as control of each function and substitution of variables, storage, recording control, management functions, and calculations; It displays graphic about 3 axes, maximum ground acceleration value, speed response spectrum and SI value so that various operation information and function of the site such as earthquake or normal ground acceleration generated in the field can be monitored. An LCD display unit 28; A touch screen input unit configured on the surface of the LCD display unit 28 as an input function for inputting various damping factors (earthquake alarm time point, self-diagnosis period, SI value) required for operation and adjusting the zero point of the seismic wave detection device ( 29); Alarm means 30 for outputting an alarm by a siren when a value equal to or greater than a set threshold is detected; As a storage medium for storing the earthquake situation data, an external memory card (36) that is stored for re-analysis after collection at the site in order to use as a recovery measure of the size and damage of the earthquake after the end of the situation; A data output unit 31 having analog and digital output modes so that the control room can observe the SCADA in association with the SCADA; An input / output communication module 32 for outputting a signal output from the data output unit 31 to an external device via an input / output terminal 33; A card reader 37 that reads the external memory card 36 collected in the field and utilizes an analysis program to reproduce the situation value through graph analysis of the collected data and DB of the data; RS-232C port 34 for smoothly connecting various information inside the device as an external communication port and an external computer system; And a noise filter 35 for removing noise accompanying the values sent to the external memory card 36.
상기 데이터 출력부(31)의 아날로그 출력 모드는 최대가속도 및 SI값을 4~20mA로 전송하고, 상기 데이터 출력부(31)는 최대지반가속도 및 SI값을 출력하기 위한 2개의 아날로그 출력포트와, 지진경보, 매뉴얼 셧다운, 자기진단 신호를 출력하기 위한 3개의 디지털의 출력포트를 갖으며, 디지털 출력 모드는 지진발생시 지진경보 및 자기진단시 고장의 발생상황을 온/오프접점으로 전송한다.The analog output mode of the data output unit 31 transmits the maximum acceleration and the SI value at 4 ~ 20mA, the data output unit 31 has two analog output ports for outputting the maximum ground acceleration and SI value, It has three digital output ports for outputting earthquake alarm, manual shutdown, and self-diagnosis signal. The digital output mode transmits earthquake alarms and failure status during self-diagnosis to on / off contact.
상기 외부 메모리 카드(36)에 저장되는 지진상황 데이터는 트리거 모드 50초전부터 100초후까지의 지진상황 데이터이고, 상기 제어부(23)는 마이크로 프로세서(Micro-Processor)로 구성된다.Earthquake situation data stored in the external memory card 36 is earthquake situation data from 50 seconds to 100 seconds before the trigger mode, the control unit 23 is composed of a micro-processor (Micro-Processor).
도 8 및 도 9는 본 발명의 지진파 수신 장치의 외형 구조를 나타낸 도면으로서, 통상 그 재질은 알루미늄으로 구성되고 전면에는 LCD 패널과 외부 메모리 카드가 장착되며, 그 하부에는 다수의 연결 컨넥터 및 전원 컨넥터가 취부된다. 또한 그 배면에는 냉각용 쿨링팬 등의 방열장치(미도시)가 형성되어 벽체에 고정 설치된다.8 and 9 are views showing the external structure of the seismic wave receiving apparatus of the present invention. In general, the material is made of aluminum, and an LCD panel and an external memory card are mounted on a front surface thereof, and a plurality of connection connectors and a power connector are disposed below. Is mounted. In addition, the rear side is formed with a heat dissipation device (not shown) such as a cooling fan for cooling is fixed to the wall.
도 10은 본 발명의 측정지점의 가속도 수직성분 비교 그래프이고, 도 11은 본 발명의 벡터합성 가속도 및 SI값을 나타낸 그래프이며, 도 12는 본 발명의 지진데이터 관리상태를 모니터 화면에 출력한 도면이다.FIG. 10 is a graph showing a comparison of acceleration vertical components at measurement points of the present invention, FIG. 11 is a graph showing vector synthesis acceleration and SI values of the present invention, and FIG. 12 is a diagram showing the seismic data management state of the present invention on a monitor screen. to be.
또한, 도 13은 본 발명에 따른 네트워크를 기반으로 한 지진 감시 시스템의 바람직한 실시예를 나타낸 블록도이고, 도 14는 본 발명의 공급 관리소 및 측정위치를 나타낸 평면도이다.FIG. 13 is a block diagram showing a preferred embodiment of the earthquake monitoring system based on the network according to the present invention, and FIG. 14 is a plan view showing the supply control station and the measurement position of the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명은 지진발생시 이를 감지하고 지반의 움직임을 가속도 단위로 계측하는 지진파 감지 장치와, 전송된 지반의 가속도 데이터를 분석하여 공급 관리소에 가해지는 지반진동중 공급 관리소가 가장 취약한 고유주파수 대역의 지진파 성분만을 필터링한 후 수평방향 2성분(남북방향, 동서방향)과 연직방향 1성분을 벡터합성하여 최대지반가속도를 계산, 지진인지 또는 단순한 충격인지를 판단하고 지진일 경우에는 지진응답특성 분석 및 가스 공급 관리소의 상황을 미리 설정한 셋팅치와 비교후에 데이터를 저장하고 지진경보, 최대지반가속도 및 SI값을 통제실(43)로 전송하기 위한 지진파 수신 장치; 및 상기 지진파 수신 장치로부터 전송된 값을 RTU(40) 및 네트워크(41)를 거쳐 통제실(43)로 전송하는 SCADA(42)를 포함한다.As shown, the present invention is a seismic wave detection device for detecting this when an earthquake occurs and measures the movement of the ground in the unit of acceleration, and analyzes the acceleration data of the transmitted ground to supply the supply station during the ground vibration applied to the supply station is the most inherent After filtering only the seismic components of the frequency band, vector synthesis of two horizontal components (north-south and east-west) and one vertical component is used to calculate the maximum ground acceleration, and to determine whether it is an earthquake or a simple impact. A seismic wave receiving device for storing data and transmitting the seismic alarm, the maximum ground acceleration, and the SI value to the control room 43 after comparing the characteristic analysis and the situation of the gas supply management station with a preset setting value; And a SCADA 42 for transmitting the value transmitted from the seismic wave receiving apparatus to the control room 43 via the RTU 40 and the network 41.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the present invention configured in this way in more detail as follows.
먼저, 감지부(10)는 지반에 견고히 고정되어 지진발생시 지반에 전달되는 가속도를 감지하는 기능을 갖는다. 감지방향은 3축으로 가속도단위인 gal값을 검출한다.First, the sensing unit 10 is firmly fixed to the ground and has a function of sensing the acceleration transmitted to the ground during the earthquake. The sensing direction detects the gal value in units of acceleration on three axes.
증폭기(11)는 감지부(10)로부터 입력된 신호를 증폭하는 기능을 갖는다. 필터(12)는 로우 패스 필터로 지진감지신호와 충격신호를 선별하기 위한 필터링을 수행하며, 100Hz이상의 주파수를 갖는 진동은 충격으로 판별한다.The amplifier 11 has a function of amplifying a signal input from the sensing unit 10. The filter 12 performs filtering to select the earthquake detection signal and the impact signal with a low pass filter, and the vibration having a frequency of 100 Hz or more is determined as the impact.
A/D변환기(13)는 필터링을 거쳐서 입력된 전기적 신호는 아날로그 값으로 1000mV/1G의 값을 갖게 되며, 이때 입력된 아날로그 값인 전기적신호를 g값으로 환산하기 위하여 디지털 값으로 변환하는 기능을 수행한다. 변환의 범위는 각축당 200sample/sec를 갖는다.The A / D converter 13 receives the filtered electrical signal as an analog value and has a value of 1000 mV / 1G. At this time, the A / D converter 13 converts the electrical signal, which is the input analog value, into a digital value to convert it into a g value. do. The range of conversion is 200 samples / sec for each axis.
제어부(14)는 모든 기능을 총괄하는 중앙처리장치(CPU)로 각기능의 제어 및 변수의 대입, 저장, 기록제어, 관리기능, 연산 등의 알고리즘을 수행하는 마이크로프로세서(microprocessor)이다.The control unit 14 is a central processing unit (CPU) that oversees all functions, and is a microprocessor that performs algorithms such as control of each function, assignment of variables, storage, recording control, management functions, and operations.
입출력 통신모듈(15)은 상기 A/D변환기에서 디지털 값으로 변환된 신호를 입출력단자(16)를 거쳐 외부기기(예, 지진파 수신 장치)로 출력하기 위한 기능을 수행한다.The input / output communication module 15 performs a function for outputting a signal converted into a digital value by the A / D converter to an external device (eg, seismic wave receiving device) via the input / output terminal 16.
따라서, 본 발명은 정압기지 내의 적합한 위치에 설치되어 실제 지진발생시 지반의 움직임을 가속도의 단위로 계측하되, 이때 계측의 방향은 3축(X,Y,Z/E-W,N-S,U-D)방향으로 각 축별의 지반 움직임을 측정하고, 지진에 대한 반응 및 크기를 연산하여 지진파 수신 장치로 보내주는 역할을 수행한다.Therefore, the present invention is installed at a suitable position in the constant pressure base to measure the movement of the ground in the unit of acceleration during the earthquake, in which the direction of measurement is the three axes (X, Y, Z / EW, NS, UD) direction It measures the ground motion by axis, calculates the response and magnitude of the earthquake, and sends it to the seismic wave receiver.
상기 감지부(10)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 센서 본체(1), 스틸 플레이트(2), 보호용 박스(3), 스크류 볼트(4), 스틸 플레이트 고정볼트(5), 보호용 박스 고정볼트(6)로 구성된다. 따라서, 원통형의 센서 본체(1)는 스틸 플레이트(2)에 안착되어 스크류 볼트(4)에 의하여 고정되고, 다시 상기 스틸 플레이트(2)는 스틸 플레이트 고정볼트(5)에 의하여 바닥면(GROUTING)에 고정된다. 그 위에 보호용 박스(3)가 덮여지고, 보호용 박스 고정볼트(6)에 의하여 상기 보호용 박스(3)를 바닥면에 고정시킨다.4 and 5, the sensing unit 10 includes a sensor body 1, a steel plate 2, a protective box 3, a screw bolt 4, a steel plate fixing bolt 5, and a protective plate. It consists of a box fixing bolt (6). Accordingly, the cylindrical sensor body 1 is seated on the steel plate 2 and is fixed by the screw bolts 4, and the steel plate 2 is again bottomed by the steel plate fixing bolts 5. Is fixed to. The protective box 3 is covered thereon, and the protective box 3 is fixed to the bottom surface by the protective box fixing bolt 6.
이 감지부(10)의 측정원리를 보다 상세히 살펴보면, 센서 본체(1)에는 마이크로머신으로 표면을 정밀 가공한 폴리실리콘을 구조물 위에 올려놓은 가속도센서가 배치되어 있다. 폴리실리콘 스프링은 웨이퍼의 표면에서 폴리실리콘 구조물을 지지하는 역할을 하며, 가속력에 대항하는 저항력을 제공한다. 구조물의 편차는 별도의 고정판과 무빙매스에 부착되어 있는 중심판으로 구성된 디퍼런셜 캐패시터(differential capacitor)를 사용해서 측정된다.Looking at the measuring principle of the sensing unit 10 in more detail, the sensor body 1 is arranged with an acceleration sensor on which the polysilicon is precisely processed on the surface of the structure by a micromachine. The polysilicon springs serve to support the polysilicon structure on the surface of the wafer and provide resistance against acceleration. The deviation of the structure is measured using a differential capacitor consisting of a separate holding plate and a center plate attached to the moving mass.
움직임이 전달되면 고정판은 방형파 상(相)으로부터 180°변위되며, 가속도는 빔(beam)을 편향시키고 디퍼런셜 캐패시터의 균형을 깨뜨려 결과적으로 방형파가 출력되는데 이 방형파의 진폭은 가속도에 비례하는 값을 갖는다. 상에 반응하는 복조 기법은 신호를 정류하여 가속도의 방향을 판단하는 데에 이용된다. 이와 같은 원리에 의하여 측정된 시간-가속도의 계측 결과를 도 3에 도시하였다.When the motion is transmitted, the stationary plate is displaced 180 ° from the square wave phase, and the acceleration deflects the beam and unbalances the differential capacitor, resulting in the output of a square wave, whose amplitude is proportional to the acceleration. Has a value. Demodulation techniques that respond to phases are used to rectify the signal to determine the direction of acceleration. The measurement result of time-acceleration measured by this principle is shown in FIG. 3.
또한, 본 발명의 입출력 통신모듈(21)은 상기 지진파 감지 장치로부터 출력되는 신호를 입출력단자(20)를 거쳐 기기내부로 입력한다. 대역통과필터(22)는 상기 입출력 통신모듈(21)로부터 입력된 신호를 적절히 처리하여 각종 노이즈를 제거하고, 그 주파수 성분과 파형을 분석하여 설정된 대역폭의 필요한 신호만을 선택한다.In addition, the input / output communication module 21 of the present invention inputs the signal output from the seismic wave sensing device into the device via the input / output terminal 20. The bandpass filter 22 appropriately processes signals input from the input / output communication module 21 to remove various noises, analyzes frequency components and waveforms thereof, and selects only necessary signals having a set bandwidth.
이후, 제어부(23)는 각 기능의 제어 및 변수의 대입, 저장, 기록제어, 관리기능, 연산 등의 알고리즘을 수행하는데, SI 및 가속도 계산모듈(24)은 SI 및 최대지반 가속도값을 구하고, 트리거모듈(26)은 미리 설정된 경보치 이상의 값이 입력될 경우 주파수 분석에 의한 충격 및 지진식별능력을 갖으며 이러한 값을 내부 또는 외부 메모리(27)(36)에 저장하며, 자기진단모듈(25)은 안정된 동작과 신뢰성을 유지하기 위하여 최초에 전원 투입시 적어도 1회이상 자기진단 기능을 수행하여 내부 기기의 기능을 확인하고, 고장 또는 기능의 이상이 감지되면 그 결과를 RTU로 송신한다.Thereafter, the control unit 23 performs algorithms such as control of each function and substitution of variables, storage, recording control, management functions, and calculations, and the SI and acceleration calculation module 24 obtains SI and maximum ground acceleration values. The trigger module 26 has a shock and seismic identification capability by frequency analysis when a value equal to or greater than a preset alarm value is input. The trigger module 26 stores these values in an internal or external memory 27 or 36, and the self-diagnosis module 25. In order to maintain stable operation and reliability, it performs the self-diagnosis function at least once when the power is turned on to check the function of the internal device, and transmits the result to the RTU when a failure or malfunction is detected.
또한, LCD 디스플레이부(28)는 현장에서 발생되는 지진 또는 평상시의 지면 가속도에 관한 값 등 현장의 각종 운전정보 및 기능의 작동여부 등을 감시할 수 있도록 3축에 대한 그래픽, 최대지반 가속도값, 속도응답스펙트럼과 SI값을 표시하고, 상기 LCD 디스플레이부(28)의 표면에 구성되는 터치스크린 입력부(29)는 운전에 필요한 각종 댐핑 팩터(지진경보시점, 자기진단주기, SI값)를 입력하고, 지진파 감지 장치의 영점을 조정한다.In addition, the LCD display unit 28 is a graphic for the three axes, the maximum ground acceleration value, so as to monitor the operation of various operational information and functions of the site, such as the value of earthquake or normal ground acceleration occurring in the field, The speed response spectrum and the SI value are displayed, and the touch screen input unit 29 configured on the surface of the LCD display 28 inputs various damping factors (earthquake alarm time point, self-diagnosis period, SI value) necessary for operation. , Adjust the zero point of the seismic wave detection device.
경보수단(30)은 설정된 임계치 이상의 값이 검출되면 사이렌에 의한 경보를 출력하고, 외부 메모리 카드(36)는 지진상황데이터를 저장하는 저장매체로서, 상황 종료후 지진의 크기 및 피해의 복구대책으로 활용하기 위하여 현장에서 수거한 후 재분석을 할 수 있도록 보관하되, 여기에 저장되는 지진상황 데이터는 트리거 모드 50초전부터 100초후까지의 지진상황 데이터이다. 노이즈 필터(35)는 상기 외부 메모리 카드(36)로 보내지는 값들에 동반되는 노이즈를 제거한다.The alarm means 30 outputs an alarm by a siren when a value equal to or greater than a predetermined threshold value is detected, and the external memory card 36 is a storage medium for storing earthquake situation data. To be used, it is collected at the site and stored for re-analysis, but the seismic data stored here is the seismic data from 50 seconds before the trigger mode to 100 seconds later. The noise filter 35 removes noise accompanying the values sent to the external memory card 36.
데이터 출력부(31)는 SCADA와 연계하여 통제실(43)에서 관찰할 수 있도록 아날로그와 디지털의 출력모드를 갖는데, 특히 아날로그 출력 모드는 최대가속도 및 SI값을 4~20mA로 전송하며, 상기 데이터 출력부(31)는 최대지반가속도 및 SI값을 출력하기 위한 2개의 아날로그 출력포트와, 지진경보, 매뉴얼 셧다운, 자기진단 신호를 출력하기 위한 3개의 디지털의 출력포트를 갖으며, 디지털 출력 모드는 지진발생시 지진경보 및 자기진단시 고장의 발생상황을 온/오프접점으로 전송한다.The data output unit 31 has analog and digital output modes so that the control room 43 can be observed in connection with the SCADA. In particular, the analog output mode transmits the maximum acceleration and the SI value at 4-20 mA, and outputs the data. The unit 31 has two analog output ports for outputting the maximum ground acceleration and SI values, and three digital output ports for outputting earthquake alarms, manual shutdown, and self-diagnosis signals. Transmit earthquake alarm and self-diagnosis status to on / off contact.
입출력 통신모듈(32)은 상기 데이터 출력부(31)에서 출력되는 신호를 입출력단자(33)를 거쳐 외부기기로 출력하고, 카드 리더(37)는 현장에서 수거된 외부 메모리 카드(36)를 읽어 들여 분석프로그램을 활용, 수집 데이터의 그래프 분석 및 데이터의 DB화를 통하여 현장 상황값을 재현한다. 또한, RS-232C포트(34)는 별도의 통신포트로서 기기 내부의 각종정보를 외부의 컴퓨터 시스템과 원활히 연결한다.The input / output communication module 32 outputs the signal output from the data output unit 31 to an external device via the input / output terminal 33, and the card reader 37 reads the external memory card 36 collected in the field. In-situ program is used to reproduce the site situation values through graph analysis of collected data and DB of data. In addition, the RS-232C port 34 is a separate communication port for smoothly connecting various types of information inside the device with an external computer system.
여기서, 지진파의 여러 가지 특성중 특히 구조물에 미치는 영향을 알기 위하여 본 발명에서는 응답스펙트럼을 사용하는데, 이 응답스펙트럼은 1질점계로 표시되는 구조물에 미치는 영향을 나타낸다. 특히 속도응답스펙트럼은 지반진동이 구조물에 미치는 최대에너지를 표시한다. 예로서 가스 공급기지와 같은 구조물의 스프링상수를 k, 지진으로부터의 최대 변위를 xmax라 하면, 단위 질량당 최대 변형률 에너지는 1/2·k/m xmax 2이 되고, 이를 다시 정리하면 1/2 (w·xmax) 2이 된다. 이를 달리 표현하면 1/2·Sv 2이된다. 이 Sv가 속도응답스펙트럼인 것이다.Here, the response spectrum is used in the present invention in order to know the effect of the seismic waves on the structure, in particular, the response spectrum shows the effect on the structure represented by a single quality system. In particular, the velocity response spectrum indicates the maximum energy that the ground vibrations have on the structure. For example, if the spring constant of a structure such as a gas supply base is k and the maximum displacement from an earthquake is x max , the maximum strain energy per unit mass is 1/2 · k / mx max 2 , which is 1 / 2 (w x max) 2 is obtained. In other words, it is 1/2 · S v 2 . This S v is the velocity response spectrum.
지상의 구조물과 그 부재의 주기에는 여러 가지가 있고 또한 국부적인 파괴가 일어나면 이들의 고유주기는 변한다. 그러나 어느 정도 강성이 있는 구조물에 대해서는 주요한 부재는 대략 0.1~2.5(sec)에 있으므로, 이들 사이의 에너지 총합을 표시하는 적분값를 이용하여, 지진의 파괴력을 나타내는 지표로 사용되고, 이를 스펙트럼강도(Spectrum Intensity)라 한다.There are many cycles of ground structures and their members, and their local cycles change when local destruction occurs. However, for structures with some stiffness, the main member is at approximately 0.1 to 2.5 (sec), so the integral value represents the sum of the energy between them. By using, it is used as an index indicating the destructive force of the earthquake, and this is called spectral intensity.
따라서, 본 발명에서는 속도스펙트럼과 SI값을 실시간으로 구현하여 현장의 출력 장치를 통하여 디스플레이하고 통제실(43)로 전송함으로써, 지진발생시 지진의 파괴력을 현장과 통제실(43)에서 동시에 알 수 있게 하고 그에 따른 신속한 대처가 가능하게 된다.Therefore, in the present invention, by realizing the speed spectrum and the SI value in real time to display through the output device of the field and to transmit to the control room 43, it is possible to know the destruction force of the earthquake at the site and control room 43 at the same time when the earthquake occurs It is possible to quickly cope with.
또한, 전술한 바와 같이 본 발명은 지진파 감지 장치로부터 수신받은 지진의 정보를 내장되어 있는 확장 메모리 카드에 저장하고, 전송된 지반의 가속도 데이터를 분석하여 공급 관리소에 가해지는 지반진동중 공급 관리소가 가장 취약한 고유주파수 대역의 지진파 성분만을 필터링한 후 수평방향 2성분(남북방향, 동서방향)과 연직방향 1성분을 벡터합성하여 최대지반가속도를 계산, 계측된 실제 지진 상황을 그 크기에 따라 4~20mA 로 환산하여 지역통제실(43)에 전송할 수 있도록 정압기지에 있는 RTU에 전송하며, 지진발생시 지진의 거동을 확인할 수 있도록 LCD 패널을 갖고 있으며, 자기진단 및 운전에 필요한 각종의 파라미터의 세팅을 할 수 있도록 터치 스크린을 이용할 수 있다.In addition, as described above, the present invention stores the information of the earthquake received from the seismic wave sensing device in the built-in expansion memory card, analyzes the transmitted acceleration data of the ground, and applies the ground management station during the ground vibration applied to the supply management station. After filtering only the seismic wave components in the weak natural frequency band, vector synthesis of horizontal two components (north-south, east-west direction) and vertical one component is performed to calculate the maximum ground acceleration. It is transmitted to RTU at the static pressure base so that it can be transferred to the regional control room 43. It has an LCD panel to check the behavior of the earthquake in case of an earthquake, and it is possible to set various parameters necessary for self-diagnosis and operation. A touch screen can be used.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.Although the preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the present invention is not limited to the above-described embodiments without departing from the spirit of the present invention as claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and such modifications are intended to fall within the scope of the appended claims.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 의하면, 정압기지 내의 적합한 위치에 설치되어 실제 지진발생시 지반의 움직임을 가속도의 단위로 계측하되, 이때 계측의 방향은 3축(X,Y,Z/E-W,N-S,U-D)방향으로 각 축별의 지반 움직임을 측정하고, 지진에 대한 반응 및 크기를 연산하여 지진파 수신 장치로 보내주는 역할을 수행하므로, 원거리에서도 신속하게 지진을 감지하여 바람직한 대책을 세울 수 있으며, 본 발명의 지진파 감지 장치와 지진파 수신 장치의 통신방식을 아날로그와 디지털 방식 모두 가능하므로 노이즈 레벨이 높은 곳에도 비싼 경비가 소요되는 노이즈 대책 없이도 바로 적용가능하고, 전기적 신호에 의해 센서를 정량적으로 가진(加震)할 수 있고, 그 가진된 진동이 출력되는 반도체형 센서를 채용함으로써, 감지부의 고장을 쉽게 판단하게 하여 유지보수가 용이하게 되는 매우 다양한 효과가 있다. 또한, 지진파 감지 장치로부터 수신받은 지진의 정보를 내장되어 있는 확장 메모리 카드에 저장하고, 전송된 지반의 가속도 데이터를 분석하여 공급 관리소에 가해지는 지반진동중 공급 관리소가 가장 취약한 고유주파수 대역의 지진파 성분만을 필터링한 후 수평방향 2성분(남북방향, 동서방향)과 연직방향 1성분을 벡터합성하여 최대지반가속도를 계산, 계측된 실제 지진 상황을 그 크기에 따라 4~20mA 로 환산하여 지역통제실에 전송할 수 있도록 정압기지에 있는 RTU에 전송하며, 지진발생시 지진의 거동을 확인할 수 있도록 LCD 패널을 갖고 있으며, 자기진단 및 운전에 필요한 각종의 파라미터의 세팅을 할 수 있도록 터치 스크린을 이용한 입력 기능을 가지므로, 신호 통과 대역폭을 각 공급 관리소에 맞게 입력할 수 있게 하여 지진파에서 공급관리소의 고유주파수 부근 대역에서 지진파의 강도와 SI값을 계산해서 그 결과가 공급 관리소가 받을 피해정도를 신속·정확하게 분석 할 수 있으며, 임계치 이상의 지진세기를 가지는 지진파 발생시, 이 데이터를 반영구적으로 저장하고 추후 카드리더를 통하여 더욱 정밀한 분석이 가능한 매우 다양한 효과가 있다.As described above, according to the present invention, it is installed at a suitable position in the static pressure base, and measures the movement of the ground in the unit of acceleration during an earthquake, where the direction of measurement is three axes (X, Y, Z / EW, NS). It measures the ground movement of each axis in the direction of UD, calculates the response and magnitude of the earthquake, and sends it to the seismic wave receiving device, so it can quickly detect the earthquake from a long distance and take desirable countermeasures. As the communication method of the seismic wave detection device and the seismic wave reception device of the present invention can be analog and digital method, it can be directly applied without noise countermeasures that require expensive expenses even at high noise level, and the sensor has quantitatively by the electrical signal. 반도체) and by adopting a semiconductor sensor that outputs the excitation vibration, it is easy to judge the failure of the sensing unit. There is a wide variety of effects that are easy to maintain. In addition, the earthquake wave received in the seismic wave detection device is stored in the built-in expansion memory card and the transmitted ground acceleration data is analyzed and the seismic wave component of the natural frequency band where the supply station is most vulnerable during the ground vibration applied to the supply station. After filtering the bay, vector horizontal synthesis of two components (north-south and east-west) and one component in the vertical direction is used to calculate the maximum ground acceleration, and the measured actual earthquake situation is converted into 4-20mA according to the size and transmitted to the local control room. It transmits to the RTU at the constant pressure base so that it has an LCD panel to check the behavior of the earthquake in the event of an earthquake, and has an input function using a touch screen to set various parameters necessary for self-diagnosis and operation. Supply station at seismic waves by allowing signal passing bandwidth to be entered for each supply station Calculate the strength and SI of seismic waves in the band near the natural frequency, and the result can be analyzed quickly and accurately to the extent of damage to the supply station.In the event of seismic waves with a seismic intensity above the threshold, this data is semi-permanently stored and later cards There are many different effects that can be analyzed more precisely through the reader.
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| AMND | Amendment | ||
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| E601 | Decision to refuse application | ||
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| AMND | Amendment | ||
| B701 | Decision to grant | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| G170 | Re-publication after modification of scope of protection [patent] | ||
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