KR200185157Y1 - Safety monitoring system of construction using optic - Google Patents
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Abstract
본 고안은 특히 레이저에서 출력되는 광의 위치와 진동의 변화를 바탕으로 건축물의 이상유무를 검출하는 광을 이용한 구조물 안전 감시 시스템에 관한 것이다. 본 고안은 구조물의 안전을 감시하도록 상기 구조물에 구비되는 감시시스템에 있어서, 광을 소정 방향으로 출력시키는 광발생수단; 상기 광발생수단에서 출력되는 광을 수신하는 광수신수단; 및 상기 광수신수단의 출력을 입력하여 상기 광발생수단에서 출력된 광이 상기 광수신수단으로 정확하게 수신되는 지를 인식함에 따라서 상기 구조물의 변형됨을 감시하는 감시수단을 포함하며, 상기 광발생수단 또는 상기 광수신수단 중 적어도 어느 하나는 상기 구조물에 설치함을 특징으로 한다. 본 고안에 의하면, 광의 직진성을 이용하여 구조물의 안전을 진단하기 때문에 안전장치의 설치 비용이 종래 기술에 비하여 저렴하게 되고, 광소자를 구조물의 취약부위에 집중적으로 설치하여 구조물의 종류에는 상관없이 안전을 진단할 수 있으며, 공사현장에서 임시로 사용된 광소자는 다른 구조물에 다시 설치하여 사용할 수 있다는 장점이 있다.In particular, the present invention relates to a structure safety monitoring system using light for detecting an abnormality of a building based on a change in position and vibration of light output from a laser. The present invention provides a monitoring system provided in the structure to monitor the safety of the structure, the light generating means for outputting light in a predetermined direction; Light receiving means for receiving light output from the light generating means; And monitoring means for monitoring the deformation of the structure by inputting the output of the light receiving means and recognizing whether the light output from the light generating means is correctly received by the light receiving means, wherein the light generating means or the At least one of the light receiving means is characterized in that installed in the structure. According to the present invention, since the safety of the structure is diagnosed using the linearity of light, the installation cost of the safety device is lower than that of the prior art, and the optical device is installed at the weak part of the structure to ensure safety regardless of the type of the structure. Diagnosis can be made, and the optical device temporarily used in the construction site has the advantage that it can be used again in another structure.
Description
본 고안은 광을 이용한 구조물 안전 감시 시스템에 관한 것으로서, 특히 레이저에서 출력되는 광의 위치 및 진동의 변화를 바탕으로 건축물의 이상유무를 검출하는 광을 이용한 구조물 안전 감시 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a structure safety monitoring system using light, and more particularly, to a structure safety monitoring system using light for detecting an abnormality of a building based on a change in position and vibration of light output from a laser.
일반적으로, 콘크리트와 철골 등에 의하여 형성되는 구조물은 안정성이 뛰어나기는 하지만 소정의 충격에 의하여 구조물의 균형이 깨지면, 구조물의 안정성에 대한 신뢰도는 크게 저감되게 된다. 따라서 구조물들은 축조되고 나면, 주기적으로 그 안전성을 점검하기 위한 안전진단이 실시되어야 한다.In general, the structure formed by the concrete and steel frame is excellent in stability, but when the balance of the structure is broken by a predetermined impact, the reliability of the structure is greatly reduced. Therefore, once structures are constructed, safety checks should be carried out periodically to check their safety.
그런데, 종래 기술에 따른 건축물 구조진단은, 사람에 의하여 직접 시행되는 육안검사와, 초음파 또는 X-ray를 이용한 비파괴진단 그리고 광섬유를 구조물에 매설하여 구조물이 틀어지면서 광섬유가 파손되거나 또는 압력을 받아서 신호의 전송이 끊어지거나 또는 이외의 변화가 생기면 경보를 울리는 광섬유 센서 진단 등의 방법이 사용되고 있다.However, the structural structural diagnosis according to the prior art is a visual inspection that is directly performed by a person, a non-destructive diagnosis using ultrasonic waves or X-rays, and the optical fiber is embedded in the structure and the optical fiber is broken or pressured when the structure is twisted. The method of diagnosing a fiber optic sensor which raises an alarm when the transmission of the transmission is interrupted or other changes occur is used.
그러나 상기 종래 기술에 따른 건축물 구조진단은, 실무적으로 건축물의 안전을 진단하기 위한 시설의 설치가 까다롭거나 또는 항상 감시하기에 어려움이 있고, 이러한 감시를 위한 장치를 기존 구조물에 설치하기가 힘들며, 일단 파손되면 재사용이 어렵기 때문에 구조물을 진단하기 위한 안전진단 비용이 고가로 되는 등 여러 가지의 문제점이 있었다.However, in the construction structure diagnosis according to the prior art, the installation of facilities for diagnosing the safety of the building is difficult or practically difficult to monitor at all times, and it is difficult to install such a device for monitoring in an existing structure, Once damaged, there are various problems such as the high cost of safety diagnosis for diagnosing the structure because it is difficult to reuse.
따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 목적은, 직진하는 광의 원리를 이용하여 구조물에 레이저 광을 출력하는 광발생장치와 광발생장치에서 출력된 레이저 광을 수신하는 광수신장치를 구비하고, 광수신장치에서 수신되는 레이저 광의 위치와 진동이 변화되는 것을 감지하여 구조물의 안전을 감시하도록 하는 광을 이용한 구조물 안전 감시 시스템을 제공하고자 하는데 있다.Therefore, an object of the present invention for solving the above problems is to include a light generating device for outputting laser light to the structure and a light receiving device for receiving the laser light output from the light generating device by using the principle of the light to go straight; In order to provide a structure safety monitoring system using light for monitoring the safety of a structure by detecting a change in the position and vibration of the laser light received from the light receiving device.
도 1은 본 고안에 따른 광을 이용한 구조물 안전 감시 시스템을 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing a structure safety monitoring system using light according to the present invention.
도 2의(a) 내지 도 2의(d)는 도 1의 광을 이용한 구조물 안전 감시 시스템이 교량에 적용된 실시예를 나타낸 도면이다.2 (a) to 2 (d) is a view showing an embodiment in which the structure safety monitoring system using the light of FIG. 1 is applied to the bridge.
도 3은 도 1의 광을 이용한 구조물 안전 감시 시스템이 터널에 적용된 실시예를 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating an embodiment in which a structure safety monitoring system using light of FIG. 1 is applied to a tunnel.
도 4는 도 1의 광을 이용한 구조물 안전 감시 시스템이 공사현장에 적용된 실시예를 나타낸 도면이다.4 is a view showing an embodiment in which the structure safety monitoring system using the light of Figure 1 applied to the construction site.
도 5는 도 1의 광을 이용한 구조물 안전 감시 시스템이 도로에 적용된 실시예를 나타낸 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating an embodiment in which a structure safety monitoring system using light of FIG. 1 is applied to a road.
도 6은 도 1의 광을 이용한 구조물 안전 감시 시스템이 건축물에 적용된 실시예를 나타낸 도면이다.6 is a diagram illustrating an embodiment in which a structure safety monitoring system using light of FIG. 1 is applied to a building.
도 7은 도 1의 광을 이용한 구조물 안전 감시 시스템이 댐에 적용된 실시예를 나타낸 도면이다.FIG. 7 is a diagram illustrating an embodiment in which a structure safety monitoring system using light of FIG. 1 is applied to a dam.
도 8은 광발생장치와 광수신장치를 설명하기 위한 도면이다.8 is a view for explaining a light generating device and a light receiving device.
도 9는 도 1의 광을 이용한 구조물 안전 감시 시스템의 동작을 나타낸 흐름도이다.FIG. 9 is a flowchart illustrating an operation of a structure safety monitoring system using light of FIG. 1.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
11.. 제어부 14.. 전원부11. Controls 14. Power Supply
16.. 통신부 18.. 경보부16 .. Communications 18 .. Alarm
21.. 분석부 22.. 저장부21 .. Analysis 22 .. Storage
24.. 물 26.. 상판24 .. Water 26 .. Tops
28.. 교각 32.. 터널28 .. Pier 32 .. Tunnel
42, 62.. 지지대 44.. 지하공간42, 62. Support 44 .. Underground
52.. 도로 64a, 64b.. 건축물52 .. Road 64a, 64b .. Building
72.. 댐 100.. 광발생장치72 .. Dam 100 .. Light generator
101, 102.. 레이저 200.. 광수신장치101, 102. Laser 200. Optical Receiver
201, 202.. 광수신부위 300.. 제어장치201, 202. Light receiving area 300. Control device
상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 광을 이용한 구조물 안전 감시 시스템은, 구조물의 안전을 감시하도록 상기 구조물에 구비되는 감시시스템에 있어서, 광을 소정 방향으로 출력시키는 광발생수단; 상기 광발생수단에서 출력되는 광을 수신하는 광수신수단; 및 상기 광수신수단의 출력을 입력하여 상기 광발생수단에서 출력된 광이 상기 광수신수단으로 정확하게 수신되는 지를 인식함에 따라서 상기 구조물의 변형됨을 감시하는 감시수단을 포함하며, 상기 광발생수단 또는 상기 광수신수단 중 적어도 어느 하나는 상기 구조물에 설치함을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the structure safety monitoring system using the light of the present invention, the monitoring system provided in the structure to monitor the safety of the structure, the light generating means for outputting light in a predetermined direction; Light receiving means for receiving light output from the light generating means; And monitoring means for monitoring the deformation of the structure by inputting the output of the light receiving means and recognizing whether the light output from the light generating means is correctly received by the light receiving means, wherein the light generating means or the At least one of the light receiving means is characterized in that installed in the structure.
상기 감시수단은, 구조물의 정보를 미리 저장하고, 미리 저장된 상기 정보와, 시간의 변화에 따라서 상기 광수신수단으로부터 제공되는 정보를 비교하여 상기 구조물이 변형되었는 지를 판단함을 특징으로 한다.The monitoring means stores the information of the structure in advance, and compares the previously stored information with the information provided from the light receiving means according to the change of time, characterized in that it is determined whether the structure is deformed.
상기 광발생수단은, 광을 출력하는 적어도 하나 이상의 레이저를 포함하며, 상기 광수신수단은, 상기 레이저에서 출력되는 광을 수신하도록 적어도 하나 이상의 광센서를 포함함을 특징으로 한다.The light generating means may include at least one laser for outputting light, and the light receiving means includes at least one optical sensor to receive light output from the laser.
상기 감시수단은, 상기 구조물에 대한 정보를 저장하는 저장부; 상기 광발생수단과 광수신수단을 제어하는 제어부; 상기 제어부에서 출력되는 신호를 분석하여 상기 감시수단으로 수신되는 광의 방향이 변화되었는 지를 판단하는 분석부; 상기 분석부에서 분석된 자료를 유선 또는 무선으로 연결되는 외부장치와 교환하도록 제어하는 통신부; 상기 분석부 또는 통신부 중 적어도 어느 하나의 출력을 입력하여 이에 상응하는 경보를 출력하는 경보부; 및 상기 저장부, 제어부, 분석부, 경보부 또는 통신부 중 적어도 어느 하나에 전원을 공급하는 전원부를 포함함을 특징으로 한다.The monitoring means, the storage unit for storing information about the structure; A control unit controlling the light generating means and the light receiving means; An analyzing unit analyzing the signal output from the control unit to determine whether the direction of light received by the monitoring unit is changed; A communication unit controlling to exchange data analyzed by the analysis unit with an external device connected by wire or wirelessly; An alarm unit for outputting an alarm corresponding to the output of at least one of the analysis unit and the communication unit; And a power supply unit supplying power to at least one of the storage unit, the control unit, the analysis unit, the alarm unit, and the communication unit.
이하, 본 고안의 구성 및 동작을 첨부 도면에 의거 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 고안에 따른 광을 이용한 구조물 안전 감시 시스템을 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing a structure safety monitoring system using light according to the present invention.
도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 광을 이용한 구조물 안전 감시 시스템은, 건축물 또는 교량 등과 같은 구조물의 안전을 감시하기 위한 감시시스템으로서, 광발생수단인 광발생장치(100), 광수신수단인 광수신장치(200) 및 감시수단인 제어장치(300)를 포함한다.As shown, the structure safety monitoring system using light according to the present invention, a monitoring system for monitoring the safety of a structure, such as a building or a bridge, the light generating device 100 as a light generating means, the light receiving means It includes a receiving device 200 and a control device 300 that is a monitoring means.
상기 광발생장치(100)는, 일실시예로서 광(도면에서 직선의 화살표로 도시됨)을 소정 방향으로 일정하게 출력시키는 레이저(laser)를 포함하며, 복수개의 다른 광발생장치(s2, s3 .. sn)를 더 포함할 수 있다.The light generating apparatus 100 includes, as an example, a laser that constantly outputs light (shown by a straight arrow in the drawing) in a predetermined direction, and includes a plurality of different light generating apparatuses s2 and s3. ... may further include sn).
상기 광수신장치(200)는, 일실시예로서 광발생장치(100)에서 출력되는 광을 수신하는 광센서(optic sensor) 이거나 다른 실시예로서 상기 광센서가 복수개로 구비되는 센서배열판(Arrayed Photo Detector)을 포함하며, 다른 광발생장치(s2, s3 .. sn)에서 출력되는 광을 각각 수신하도록 복수개의 다른 광수신장치(r2, r3, .. rn)를 더 포함할 수 있다.The optical receiver 200 is, in one embodiment, an optical sensor for receiving the light output from the optical generator 100, or in another embodiment, a sensor array plate having a plurality of optical sensors. And a plurality of different light receiving devices r2, r3, .. rn to receive light output from the other light generating devices s2, s3.. Sn respectively.
또한, 광수신장치(200)는 광발생장치(100)로부터 출력되는 광 예컨대 레이저의 광이 프로그램에 의하여 설정되는 광 수신위치를 벗어남이 없이 정확하게 수신되는 지를 검출하게 된다.In addition, the light receiving apparatus 200 detects whether the light output from the light generating apparatus 100, for example, the laser light, is correctly received without departing from the light receiving position set by the program.
상기 제어장치(300)는, 광수신장치(200)의 출력을 입력하여 상기 구조물의 변형됨을 감시하는데, 상기 구조물의 정상적인 정보를 미리 저장하고, 시간의 변화에 따라서 미리 저장된 정보와 광수신장치(200)로부터 제공되는 정보를 비교하여 상기 구조물의 안전도를 판단하도록 동작하며, 이를 위하여 프로그램이 내장되는 마이크로 프로세서 또는 마이크로 프로세서를 포함하는 전자회로를 포함할 수 있다.The control device 300, by monitoring the deformation of the structure by inputting the output of the light receiving device 200, the normal information of the structure is stored in advance, and the pre-stored information and light receiving device ( Comparing the information provided from (200) to determine the safety of the structure, for this purpose it may include a microprocessor or a microelectronic circuit including a microprocessor in which the program is embedded.
한편, 상기 광수신장치(200)는, 저장부(22), 제어부(11), 분석부(21), 경보부(18), 통신부(16) 및 전원부(14)를 포함한다.Meanwhile, the optical receiver 200 includes a storage unit 22, a control unit 11, an analysis unit 21, an alarm unit 18, a communication unit 16, and a power supply unit 14.
상기 저장부(22)는 광수신장치(200)의 출력을 입력으로 하여 구조물에 대한 정보를 저장한다.The storage unit 22 receives the output of the light receiving device 200 and stores information about the structure.
상기 제어부(11)는 광발생장치(100)와 광수신장치(200)를 제어하고, 이들에게 전원을 공급하며, 광수신장치(200)에서 출력되는 신호를 입력한다.The control unit 11 controls the light generating device 100 and the light receiving device 200, supplies power to them, and inputs a signal output from the light receiving device 200.
상기 분석부(21)는 제어부(11)의 출력을 입력하고, 저장부(22)에 저장되는 구조물의 정보를 서로 비교함으로써 광수신장치(200)로 수신되는 광의 위치 및 진동수가 변화되었는 지를 판단한다.The analysis unit 21 inputs the output of the control unit 11 and compares the information of the structure stored in the storage unit 22 with each other to determine whether the position and frequency of the light received by the optical receiving apparatus 200 has changed. do.
상기 통신부(16)는 분석부(21)에서 분석된 자료를 포함하는 신호를 유선 또는 무선으로 연결되는 외부장치 예컨대 중앙통제센터와 통신할 수 있도록 제어한다.The communication unit 16 controls a signal including the data analyzed by the analysis unit 21 to communicate with an external device such as a central control center connected by wire or wirelessly.
상기 경보부(18)는 분석부(21) 또는 통신부(16) 중 적어도 어느 하나의 출력을 입력하여 미리 설정되는 프로그램에 따라서 이에 상응하는 경보를 출력한다.The alarm unit 18 inputs the output of at least one of the analyzer 21 or the communication unit 16 and outputs a corresponding alarm according to a preset program.
상기 전원부(14)는 저장부(22), 제어부(11), 분석부(21), 경보부(18) 또는 통신부(16) 중 적어도 어느 하나에 전원을 공급하는데, 일실시예로서 외부로부터 입력되는 전원이 충전되는 배터리(battery)를 포함할 수 있다.The power supply unit 14 supplies power to at least one of the storage unit 22, the control unit 11, the analysis unit 21, the alarm unit 18, or the communication unit 16. The battery may include a battery in which power is charged.
도 2의(a) 내지 도 2의(d)는 도 1의 광을 이용한 구조물 안전 감시 시스템이 교량에 적용된 실시예를 나타낸 도면이다.2 (a) to 2 (d) is a view showing an embodiment in which the structure safety monitoring system using the light of FIG. 1 is applied to the bridge.
도 2의 (a)에서 광발생장치(100)는 교량의 교각(28)에 설치되어 광을 출력하며, 강의 기슭에 설치되는 광수신장치(200)는 광발생장치(100)로부터 출력되는 광을 수신하면서 광의 위치 및 진동을 인식하게 되고, 이에 따라서 도시되지 않은 선로로 연결되는 제어장치(300)에서 교각(28)의 상대적 변위 또는 기울기를 측정할 수 있다.In FIG. 2A, the light generating apparatus 100 is installed at the bridge 28 of the bridge to output light, and the light receiving apparatus 200 installed at the shore of the river is light output from the light generating apparatus 100. While receiving the position of the light and the vibration is recognized, accordingly it can measure the relative displacement or tilt of the piers 28 in the control device 300 is connected by a line not shown.
도 2의 (b)에서 광발생장치(100)는 교량의 상판(26) 하부에 설치되고, 광수신장치(200)는 교각(28)의 측면에 설치되어서 광발생장치(100)로부터 출력되는 광을 수신한다. 이에 따라서 상판(26)과 교각(28) 중 적어도 어느 하나가 변형되면, 광이 수신되는 위치의 변화에 따라서 광수신장치(200)는 이를 검출할 수 있고, 이에 따라서 도시되지 않은 선로로 연결되는 제어장치(300)에서 상판(26)의 상하좌우 진동 및 변위를 인식할 수 있게 된다.In FIG. 2B, the light generating device 100 is installed below the upper plate 26 of the bridge, and the light receiving device 200 is installed on the side of the bridge 28 to be output from the light generating device 100. Receive light. Accordingly, when at least one of the upper plate 26 and the piers 28 is deformed, the light receiving apparatus 200 may detect the change according to the change in the position where the light is received, and thus are connected to a line not shown. It is possible to recognize the vibration and displacement of the upper and lower left and right of the upper plate 26 in the control device 300.
상기 광발생장치(100)는 다른실시예로서 상판(26)의 하부에 스프링(spring), 캔티레버(cantilever) 또는 감쇄기 등으로 연결될 수 있다. 그러면, 광발생장치(100)가 질량체가 되고 상기 스프링, 캐티레버 또는 감쇄기 등을 통하여 상판(26)에 연결되어 구성되도록 할 수 있다.In another embodiment, the light generating device 100 may be connected to a lower portion of the upper plate 26 by a spring, a cantilever, or an attenuator. Then, the light generating device 100 may be a mass body and connected to the upper plate 26 through the spring, the caterever, or the attenuator.
또한, 검출되는 시간의 주기와 정도를 프로그램에 의하여 미리 설정할 수 있고, 미리 설정된 신호와 검출된 신호를 비교하면, 변화되는 정도가 단순 진동인지 또는 구조물에 심각한 영향을 미치는 변형인지를 판단할 수 있다.In addition, the period and degree of the detected time can be set in advance by a program, and comparing the preset signal with the detected signal can determine whether the degree of change is a simple vibration or a deformation that seriously affects the structure. .
도 2의 (c)에서 복수개로 되는 광발생장치(100)와 광수신장치(200)가 각각 양 교각(28)에서 서로 마주보도록 일렬로 설치된다. 이에 따라서 양 교각(28)은 서로의 상대적 변위나 진동을 검출할 수 있으며, 광수신장치(200)의 높이로 물(24)이 차는 경우에 수신되는 광이 차단됨에 따라서 물(24)의 높이를 검출할 수 있다.In FIG. 2C, a plurality of light generating apparatuses 100 and light receiving apparatuses 200 are provided in a line so as to face each other at both piers 28. Accordingly, the two piers 28 can detect the relative displacement or vibration of each other, the height of the water 24 as the light received when the water 24 is filled with the height of the light receiving device 200 is blocked. Can be detected.
도 2의 (d)에서 광발생장치(100)가 교각(28)에 설치되고, 광수신장치(200)는 강기슭에 설치된다. 이에 따라서 광발생장치(100)에서 출력되는 광이 강기슭에 설치된 광수신장치(200)에서 수신되고, 수신되는 정보는 제어장치(300)에서 분석됨으로써 교각(28)의 상대적인 변화를 식별할 수 있게 된다.In FIG. 2 (d), the light generating device 100 is installed at the pier 28, and the light receiving device 200 is installed at the river bank. Accordingly, the light output from the light generating device 100 is received by the light receiving device 200 installed at the shore of the river, and the received information is analyzed by the control device 300 so that the relative change of the piers 28 can be identified. do.
이때, 강기슭에 설치된 광수신장치(200)는 도 2의(a) 내지 도 2의(d)에서 도시된 광발생장치(100)로부터 출력되는 광이 수신될 수 있는데, 이렇게 함으로써 보다 정밀한 상대적 변위를 측정할 수 있음은 자명한 것이다.At this time, the light receiving device 200 installed at the river bank can receive the light output from the light generating device 100 shown in Figs. 2 (a) to 2 (d), by doing this, more precise relative displacement It is obvious that can be measured.
또한, 도 2의(a) 내지 도 2의(d) 실시예들 중 적어도 어느 하나 이상이 서로 조합되어서 구조물에 설치되면, 교각과 상판 등의 위치나 진동수의 변화를 보다 정밀하게 측정할 수 있다.In addition, when at least one or more of the embodiments of FIGS. 2A to 2D are combined with each other and installed in the structure, changes in the position or the frequency of the piers and the upper plate may be measured more precisely. .
도 3은 도 1의 광을 이용한 구조물 안전 감시 시스템이 터널에 적용된 실시예를 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating an embodiment in which a structure safety monitoring system using light of FIG. 1 is applied to a tunnel.
도시된 바와 같이, 터널(32)의 내부에 광발생장치(100)와 광수신장치(200)를 설치하고, 광수신장치(200)에서 수신되는 광의 위치 및 진동에 따른 신호를 검출하며, 제어장치(300)에서 분석함으로써 터널(32)의 침하, 상부의 붕괴나 압력의 변화, 작업시 발생되는 진동에 따른 변형 및 변위의 측정이 가능하게 된다.As shown, the light generating device 100 and the light receiving device 200 is installed in the tunnel 32, and the signal according to the position and vibration of the light received from the light receiving device 200 is detected and controlled. Analysis in the device 300 enables the measurement of deformation and displacement due to the settlement of the tunnel 32, the collapse of the top or the change of pressure, and the vibrations generated during operation.
또한, 다른 실시예로서 터널(32) 내에 설치되는 광발생장치(100)와 광수신장치(200)는 서로 위치가 바뀌어 설치될 수 있다.In addition, as another embodiment, the light generating device 100 and the light receiving device 200 installed in the tunnel 32 may be installed in a different position.
또, 도 3에서는 일실시예로서 두 개의 광발생장치(100)와 한 개의 광수신장치(200)가 설치되었으나, 다른 실시예로서 이들의 수량이 각각 증대되어서 설치되면, 보다 정밀한 변위의 측정이 가능하게 되며, 또 다른 실시예로서 간단한 변위 및 진동수의 변화를 측정하기 위하여 한 개의 광발생장치(100)와 한 개의 광수신장치(200)가 터널(32)의 내벽에 각각 설치될 수도 있다.In addition, in FIG. 3, as one embodiment, two light generating apparatuses 100 and one light receiving apparatus 200 are installed. However, in another embodiment, when their quantity is increased and installed, the measurement of displacement is more precise. In another embodiment, one light generator 100 and one light receiver 200 may be installed on the inner wall of the tunnel 32 to measure a simple change in displacement and frequency.
도 4는 도 1의 광을 이용한 구조물 안전 감시 시스템이 공사현장에 적용된 실시예를 나타낸 도면이다.4 is a view showing an embodiment in which the structure safety monitoring system using the light of Figure 1 applied to the construction site.
도시된 바와 같이, 지지대(42)의 상측에 설치되거나 또는 발파되거나 굴착된 지하공간(44)을 건너서 설치되는 광발생장치(100)로부터 출력되는 광을 수신하기 위하여 광수신장치(200)가 제어장치(300)와 함께 설치된다.As shown, the light receiving device 200 is controlled to receive the light output from the light generating device 100 is installed on the upper side of the support 42 or across the blasted or excavated underground space 44 Installed with the device 300.
즉, 지지대(42)와 지하공간(44)에 미치는 발파 또는 현장의 진동 등을 광이 일정 방향으로 수신되는 지를 검출하는 광수신장치(200)의 출력에 따라서 발파 또는 토목현장의 작업시 진동 등에 대한 지반의 변형을 검출할 수 있다.That is, according to the output of the light receiving device 200 for detecting whether the light is received in a predetermined direction, such as blasting or vibration of the field on the support 42 and the underground space 44, vibration or the like during the work of the civil works Deformation of the ground can be detected.
도 5는 도 1의 광을 이용한 구조물 안전 감시 시스템이 도로에 적용된 실시예를 나타낸 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating an embodiment in which a structure safety monitoring system using light of FIG. 1 is applied to a road.
도시된 바와 같이, 도로(52)의 양옆에 복수개의 광발생장치(100)를 일렬로 설치하고, 광발생장치(100)에서 출력되는 광을 도로(52)와 이격된 장소에서 수신할 수 있도록 광수신장치(200)를 설치한다.As shown in the drawing, a plurality of light generating devices 100 are arranged in a row on both sides of the road 52 so that the light output from the light generating device 100 can be received at a place spaced apart from the road 52. The optical receiver 200 is installed.
그러면, 광이 일정 방향으로 수신되는 지를 검출하는 광수신장치(200)의 출력을 입력하는 제어장치(300)에서 그 결과를 분석함에 따라서 자동차의 운행 또는 이외의 도로작업에 따른 지반의 침하가 발생되었는 지를 검출할 수 있다.Then, as the control device 300 inputs the output of the light receiving device 200 for detecting whether light is received in a predetermined direction, the ground subsidence is generated according to driving of the vehicle or other road work. Can be detected.
도 6은 도 1의 광을 이용한 구조물 안전 감시 시스템이 건축물에 적용된 실시예를 나타낸 도면이다.6 is a diagram illustrating an embodiment in which a structure safety monitoring system using light of FIG. 1 is applied to a building.
도시된 바와 같이, 건축물(64a, 64b)의 소정장소에 광발생장치(100)와 광수신장치(200)가 설치되고, 광발생장치(100)로부터 광수신장치(200)로 광이 일정하게 수신되는 지를 광수신장치(200)의 출력을 입력하는 제어장치(300)에서 판단하게 된다.As shown, the light generating device 100 and the light receiving device 200 is installed in a predetermined place of the building (64a, 64b), the light is constant from the light generating device 100 to the light receiving device 200 Whether it is received is determined by the control device 300 for inputting the output of the light receiving device 200.
그러면, 광수신장치(200)로 일정 방향의 광이 수신되는 지를 판단하는 제어장치(300)는 건축물(64a, 64b)에 인가되는 진동, 변위, 기울기 등을 검출할 수 있다.Then, the control device 300 that determines whether light in a predetermined direction is received by the light receiving device 200 may detect vibrations, displacements, tilts, and the like applied to the buildings 64a and 64b.
이때, 광발생장치(100)는 건축물(64b)로부터 연장되는 지지대(62)에 설치될 수 있으며, 다른 건축물(64a)에 설치된 광발생장치(100)의 광을 수신할 수 있도록 광수신장치(200)와 서로 대체될 수 있다.In this case, the light generating device 100 may be installed on the support 62 extending from the building 64b, and may receive the light of the light generating device 100 installed in the other building 64a. 200 may be replaced with each other.
또한, 광발생장치(100)와 광수신장치(200)를 건축물(64a, 64b)의 보다 많은 부위에 다수 설치한다면, 보다 정밀한 안전을 진단할 수 있음은 자명한 것이다.In addition, if a large number of the light generating device 100 and the light receiving device 200 is installed in more parts of the building (64a, 64b), it is obvious that more precise safety can be diagnosed.
도 7은 도 1의 광을 이용한 구조물 안전 감시 시스템이 댐에 적용된 실시예를 나타낸 도면이다.FIG. 7 is a diagram illustrating an embodiment in which a structure safety monitoring system using light of FIG. 1 is applied to a dam.
도시된 바와 같이, 댐(72)의 경사면에 다수의 광발생장치(100)가 설치되고, 광발생장치(100)로부터 출력되는 광을 댐(72)과는 이격된 장소에 설치되는 광수신장치(200)에서 수신시킨다.As shown, a plurality of light generating device 100 is installed on the inclined surface of the dam 72, the light receiving device is installed in a place spaced apart from the dam 72, the light output from the light generating device 100 Receive at 200.
그러면, 광수신장치(200)의 출력을 입력하는 제어장치(300)는, 광발생장치(100)로부터 광수신장치(200)로 광이 정확하게 수신되는 지를 판단하게 되고, 이에 따라서 댐(72)에 인가되는 진동, 변위, 기울기 등을 검출할 수 있다.Then, the control device 300 for inputting the output of the light receiving device 200 determines whether the light is correctly received from the light generating device 100 to the light receiving device 200, accordingly, the dam 72 Vibration, displacement, tilt, etc. applied to the can be detected.
이때, 광발생장치(100)는 광수신장치(200)와 서로 대체되어서 설치될 수 있다, 즉, 하나의 광발생장치(100)가 복수개의 레이저광을 출력시키고, 각각의 광수신장치(200)가 상기 광을 수신하도록 구성될 수 있다.In this case, the light generating apparatus 100 may be installed to be replaced with the light receiving apparatus 200, that is, one light generating apparatus 100 outputs a plurality of laser lights, and each light receiving apparatus 200. ) May be configured to receive the light.
도 8은 광발생장치와 광수신장치를 설명하기 위한 도면이다.8 is a view for explaining a light generating device and a light receiving device.
도시된 바와 같이, 예컨대 두 개 혹은 두 개이상의 레이저(101)(102)에서 광이 출력되며, 광수신장치(200)는 레이저(101)(102)에서 출력되는 각각의 광을 수신한다.As shown, for example, light is output from two or more lasers 101 and 102, and the light receiving device 200 receives each light output from the lasers 101 and 102.
이때, 광수신장치(200)는 실시예로서 복수개의 광센서가 배열되는 센서배열판(Arrayed Photo Detector)을 포함할 수 있다.In this case, the optical receiving device 200 may include an arrayed photo detector in which a plurality of optical sensors are arranged as an embodiment.
즉, 레이저(101)(102)에서 출력되는 광이 소정의 각(θ)을 가지고 서로 다른 방향으로 출력되며, 외부로부터 소정의 진동이 인가되는 경우, 이를 수신하는 광수신장치(200)의 광수신부위(201)(202)는 광이 입사되는 각도에 따라서 서로 다른 변위(Δx1, Δx2)를 갖게 된다. 따라서 이 두가지 혹은 두가지 이상의 변위나 진동을 비교 분석함으로써 3차원 자유공간상에서의 진동이나 변위의 방향을 정확하게 알 수 있다.That is, the light output from the laser 101, 102 is output in different directions with a predetermined angle θ, and when a predetermined vibration is applied from the outside, the light of the light receiving device 200 receiving the same. The receiving parts 201 and 202 have different displacements Δx1 and Δx2 depending on the angle at which light is incident. Therefore, by comparing and analyzing these two or more displacements or vibrations, the direction of the vibrations or displacements in the three-dimensional free space can be accurately known.
그러면, 광수신장치(200)에서 상기의 서로 다른 변위(Δx1, Δx2)에 따른 각각 신호가 출력되고, 이를 입력하는 제어장치(300)는 미리 설정되는 프로그램의 한계범위 내에 있는 지를 판별하여 이들이 단순진동인지 또는 구조물의 변형에 의한 이상진동 인지를 판별하게 된다.Then, the signals are output from the optical receiving apparatus 200 according to the different displacements Δx1 and Δx2, respectively, and the control apparatus 300 for inputting them determines whether they are within a limit range of a preset program so that they are simple. Whether it is vibration or abnormal vibration due to deformation of the structure is determined.
도 9는 도 1의 광을 이용한 구조물 안전 감시 시스템의 동작을 나타낸 흐름도로서, 이하 도 9와 도 1을 참조하면서 광을 이용한 구조물 안전 감시 방법을 설명한다.FIG. 9 is a flowchart illustrating an operation of the structure safety monitoring system using light of FIG. 1. Hereinafter, a structure safety monitoring method using light will be described with reference to FIGS. 9 and 1.
먼저, 적어도 두 개 이상의 구조물이 서로 결합되어서 구성되는 구조물의 안전을 감시하기 위하여 적어도 어느 하나의 구조물에 광을 일방향으로 발생하여 출력시키는 광발생장치(100)와 광을 수신하는 광수신장치(200) 중 적어도 어느 하나를 구비하게 된다.(90)First, in order to monitor safety of a structure in which at least two or more structures are coupled to each other, a light generating device 100 for generating and outputting light in at least one structure in one direction and a light receiving device 200 for receiving light. At least one of (90).
즉, 광발생장치(100)에서 출력되는 광을 수신하는 광수신장치(200)가 구조물 또는 상기 구조물이 설치되는 지지물에 각각 설치되어서 광발생장치(100)로부터 출력되는 레이저 광을 광수신장치(200)에서 수신하게 된다.That is, the light receiving device 200 for receiving the light output from the light generating device 100 is installed on the structure or the support on which the structure is installed, respectively, so that the laser light output from the light generating device 100 receives the light receiving device ( 200).
그러면, 광발생장치(100)에서 출력되는 광이 광수신장치(200)에서 검출될 때, 광의 위치 또는 진동수 중에서 적어도 어느 하나가 정상인 지를 판단하게 된다.(92)Then, when the light output from the light generating device 100 is detected by the light receiving device 200, it is determined whether at least one of the position or the frequency of the light is normal.
예컨대, 광수신장치(200)에 포함되는 센서배열판으로 광발생장치(100)로부터 출력되는 광이 수신되고, 센서배열판은 수신되는 광의 위치 및 진동수가 변환되는 지를 인식하게 된다. 이에 따라서 제어장치(300)는 광수신장치(200)로부터 그 결과를 입력하여 수신되는 광의 위치 및 진동수가 프로그램에 의하여 미리 설정되는 허용범위 내에 있는 지를 판단하게 된다.For example, the light output from the light generating device 100 is received by the sensor array plate included in the light receiving device 200, and the sensor array plate recognizes whether the position and the frequency of the received light are converted. Accordingly, the control device 300 inputs the result from the light receiving device 200 to determine whether the position and the frequency of the received light are within the allowable range preset by the program.
상기 판단(92)에서 광의 방향이 일정 방향으로 유지되지 않는 것으로 판단되면, 적어도 어느 하나의 상기 구조물이 변형되었음을 인식하게 된다.(94)If it is determined in the determination 92 that the direction of light is not maintained in a predetermined direction, it is recognized that at least one of the structures is deformed.
즉, 광수신장치(200)는 광이 수신되는 위치가 변화되는 것을 인식하게 되고, 광수신장치(200)의 출력을 입력하는 제어장치(300)는 미리 설정되는 프로그램에 따라서 구조물이 변형되었음을 판단할 수 있다,That is, the light receiving device 200 recognizes that the position where the light is received is changed, and the control device 300 for inputting the output of the light receiving device 200 determines that the structure is deformed according to a preset program. can do,
이와 같이, 제어장치(300)는 광수신장치(200)로 수신되는 광의 위치 및 진동이 변화되며, 상기 변화의 정도가 프로그램에 의하여 미리 설정되는 임계값 이상으로 되는 것으로 인식되면, 이를 외부로 알림으로써 경보하게 된다.(96)As such, the control device 300 changes the position and vibration of the light received by the light receiving device 200, and if it is recognized that the degree of change is greater than or equal to a threshold value preset by the program, it is notified to the outside. (96)
결국, 제어장치(300)와 유선 또는 무선으로 연결되는 중앙통제장치에 이를 알림으로써 구조물에서 변형이 발생되었음을 경보할 수 있으며, 다른 실시예로서 제어장치(300)에 경보장치 예컨대 스피커 또는 사이렌 등을 구비하고, 구조물에서 변형이 발생되는 경우에 이를 경보할 수 있다.As a result, the central control unit connected to the control unit 300 by wire or wireless may be notified to warn that a deformation has occurred in the structure. In another embodiment, the control unit 300 may include an alarm unit such as a speaker or a siren. And warn when deformation occurs in the structure.
한편, 다른 실시예로서 광발생장치(100)와 광수신장치(200)가 하나의 광모듈로 구비될 수 있다, 즉, 구조물의 취약부위에 미러(mirror)를 설치하고, 하나의 광모듈에서 출력되는 광을 상기 구조물에 설치되는 미러에서 반사시켜서 상기 광모듈의 광수신장치(200)로 정확하게 수신되는 지를 판단함으로써 구조물의 안전을 감시하도록 할 수 있다.Meanwhile, as another embodiment, the light generating apparatus 100 and the light receiving apparatus 200 may be provided as one optical module, that is, a mirror is installed at a weak part of the structure, and in one optical module The output light may be reflected by a mirror installed in the structure to determine whether it is correctly received by the optical receiving apparatus 200 of the optical module so as to monitor the safety of the structure.
도면과 명세서에서 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 고안을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 실용신안등록청구범위에 기재된 본 고안의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 고안의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 실용신안등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.The best embodiments have been disclosed in the drawings and the specification. Although specific terms have been used herein, they are used only for the purpose of describing the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention as defined in the meaning or the utility model registration claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible from this. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the attached utility model registration claims.
본 고안에 따르면, 광의 직진성을 이용하여 구조물의 안전을 진단하기 때문에 안전장치의 설치 비용이 종래 기술에 비하여 저렴하게 되는 장점이 있다.According to the present invention, since the safety of the structure is diagnosed using the linearity of light, the installation cost of the safety device is advantageous compared to the prior art.
또한, 광을 사용하여 구조물의 안전을 진단하기 때문에 광소자를 구조물의 취약부위를 집중적으로 설치하여 구조물의 종류에는 상관없이 안전을 진단할 수 있다는 장점이 있다.In addition, since the safety of the structure is diagnosed using light, the optical device has an advantage of intensively installing the weak parts of the structure to diagnose the safety regardless of the type of the structure.
또, 공사현장에서 임시로 사용된 광소자는 다른 구조물에 다시 설치하여 사용할 수 있다는 장점이 있다.In addition, the optical device temporarily used in the construction site has the advantage that it can be installed again in another structure.
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