KR200221758Y1 - 자기 어레이를 이용한 매설물 정보 시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 자기의 극성을 이진화한 자기장 어레이(magnetic field array)를 이용하여 지하에 매설된 배관의 각종 정보를 코드(code)화하여 지표에서 이를 전송 받을 수 있는 매설물 관리 시스템에 관한 것이다.

본 고안에 따른 매설물 관리 시스템은 배관정보를 바 코드화 한 자석어레이와, 자석 어레이로부터 전송된 자기장 어레이를 지표에서 수신하는 자기 안테나와, 자기 안테나로부터 측정된 신호를 증폭하는 증폭기와, 자기 유도된 신호의 전류 및 전압을 측정하는 신호표시부와, 측정된 신호를 데이터 처리 및 계산하는 데이터 처리부와, 배관의 각종 정보가 저장된 메모리와, 처리된 신호를 가시화하는 디스플레이부 등으로 구성되어 있다.

Description

자기 어레이를 이용한 매설물 정보 시스템 {A layer administration system using magnetic array}

본 고안은 매설배관표면에 부착된 자기어레이를 이용하여 지표면에서 지하에 매설된 배관의 정보를 이용하기 위한 장치에 관한 것이다.

일반적으로 지하에 매설된 각종 배관의 정확한 정보를 확보하는 것은 배관사고에 의한 안전성문제와 시공 및 보존상 경제적인 문제에 직결된다. 특히, 사회기반시설이 밀집된 지역에는 수많은 배관이 매설되어 있기에 매설 배관의 각종 정보 등을 정확하게 파악하지 못하면 사고의 위험이 내재되어 있다. 이에 도로 등에 배관의 안내판이 표시되어 있으나 위치 및 깊이에 대한 정확한 정보는 설계 시공당시의 정보를 이용할 수밖에 없다.

이를 해결하기 위한 방법으로 전자기 유도 방식인 RF(Radio Frequency) 테그를 이용하는 방법이 있다. 이러한 방법은 공기 중에서는 주차 관리 등에 실용화하여 사용하고 있으며, 이를 매설배관정보 관리에 활용을 시도하고 있으나 정보관리에는 한계를 갖고 있다. 즉, 전자기파는 공기중과 비교 시 토양에서 감쇠가 크며 이에 따라 토양을 투과하여 정보를 전달하는데는 한계를 갖고 있다. 특히, 매설 배관의 깊이가 깊어질수록 전자기파는 감쇠가 증가하게 된다.

또 다른 방법으로 지하매설물에 영구 자석을 부착하고 지상에서 자기력 검출 장치로 지하 매설물의 존재를 확인하는 방법이 있으나, 매설배관의 길이, 방향, 종류 등에 대한 정확한 정보를 얻을 수는 없다. 따라서 지상에서 얻을 수 있는 매설배관의 각종 정보는 한계를 내포하고 있다.

이에 따라 본 고안에서는 토양에서 효율적으로 신호 전달하고 감쇠가 적은 이진화된(디지털) 자기장 어레이(magnetic field array)를 이용하여 지하에 매설된 배관의 각종 정보를 코드(code)화하여 지표에서 이를 전송 받을 수 있는 매설물 정보 관리 시스템에 관한 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 지하매설 배관의 정보를 이용하기 위한 시스템구성도

도 2는 자기 배열에 따른 배관 정보의 예를 보여주는 도면.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 배관 11 : 자기 어레이

12 : 수신부 13 : 자기 안테나

14 : 신호증폭기 15 : 신호 표시부

16 : A/D 변환기 17 : 전원공급부

18 : 데이터 처리부 19 : 디스플레이부

20 : 메모리 21 : 자기어레이 정보저장부

22 : 자기 배열 총 이진수 23 : 자기어레이 위치표시부

24 : 자기어레이 두번째 배열 25 : 자기어레이 세번째 배열

26 : 자기어레이 네번째 배열

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안에 따른 매설배관의 정보를 저장하여 배관의 유지 및 보수가 용이하도록 하기 위한 매설배관정보 시스템을 나타낸 것으로, 지하에 매설된 배관(10)에 부착된 영구 자석을 어레이하여 배관의 각종 정보를 디지털화한 자기어레이(11)와, 자기어레이로부터 발생된 자기장을 수신하여 전류, 전압으로 변환시키는 자기 안테나(13)와, 상기 수신된 신호를 증폭하는 신호증폭기(14)와, 상기 증폭된 신호의 유무와 크기를 나타내기 위하여 전류·전압계 또는 LED등으로 이루어진 신호표시부(15)와, 상기 증폭된 신호를 디지타이징하는 A/D 변환기(16)와, 자기어레이의 배열에 대응하는 정보를 저장하는 자기어레이 정보저장부(21)와, 상기 디지털화된 신호와 자기어레이 정보저장부의 데이터를 비교처리 및 데이터를 분석하는 데이터처리부(18)와, 상기 데이터 처리부에서 처리된 신호를 표시하는 디스플레이부(19)와, 상기 데이터 처리부와 연결되어 매설물의 각종 정보를 저장하는 메모리부(20)와, 상기 각부에 동작전원을 공급하는 공급해주는 전원 공급부(17)등을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 고안에 있어서, 자기장은 N 극에서 발생되어 S 극으로 수렴하는 방향성을 갖고 있으므로, 자기장의 방향이 지표 방향인 경우는 이진코드(디지털)의 on(1)로 인식하며 그 반대 방향인 경우는 off(0)로 인식하게 된다. 자기장의 이러한 성질을 이용하여, 영구자석의 극성의 방향을 다르게 배치하여 디지털정보를 나타내는 자기어레이를 구성함으로서 본 고안에서 인식하고자 하는 배관정보를 영구자석의 배치로 기록한 자기어레이를 구성하여 지하에 매설된 배관에 부착하여 매설한다.

매설된 자기 어레이(11)가 매설된 지표면을 자기 안테나(13)가 일정속도로 이동하게 되면 자기어레이(11)의 자계방향에 따라 자기안테나에 교번하는 전압,전류가 유기되고 이를 증폭하고 증폭된 신호를 A/D(analog/digital)변환하여 컴퓨터등의 테이터 처리부에서 처리하여 지하매설물의 정보를 파악한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 실시 예에 대해 설명한다.

도 1과 도 2는 본 고안의 일 실시 예에 따른 매설물 관리 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도와 자기 어레이의 정보저장 방법을 나타낸 개략도이다. 먼저, 도 2에서 자기 어레이(11)의 실시 예를 설명하면, 2kgauss 정도의 페라이트계 영구자석으로서 지름3Cm크기의 자석을, 자석간 간격2Cm로 12개 배열하였으며, 이 경우 3개의 자석을 한 단위로 볼 수 있다. 그러므로 총 4종류의 다양한 정보를 저장할 수 있다. 즉, 첫 번째 3개 자석 배열(23)은 자기어레이의 시작점임을 알리는 정보를 두 번째 자석배열(24)은 배관의 종류를 나타낼 수 있다. 일 예로, 자석의 이진화 코드가 000(NNN극 또는 SSS극)인 경우는 가스배관, 001(SSN극 또는 NNS극)인 경우는 수도관 등으로 예약해 놓으면 배관의 종류를 인식할 수 있으며, 또한, 세번째 3개 자석 배열(25)은 매설 배관의 깊이를 나타낼 수 있으며, 네 번째 3개 자석 배열(26)은 배관규격 등을 표시할 수 있다. 여기서 자석의 크기, 종류, 배치간격, 자계의 세기, 어레이의 개수 등은 상기의 수치에 한정되는 것이 아니며 토양의 조건, 매설 관로의 깊이, 자기 안테나 등의 신호 처리부의 구성에 따라 당업자가 변경 실시 가능하다. 이때, 전체적으로는 12개의 배열은 또 다른 이진 파일로 활용하며 이는 데이터 처리부(18)의 논리에 의해 자기어레이 정보저장부(21)내의 저장주소와 연결된다. 이 저장주소에는 공사 시공자, 배관의 규격, 배관의 인장 강도, 파괴 인성치, 항복강도 등과 함께 시공당시 배관의 설치 위치와 총 공사 거리등의 자료를 코드화 시켜 저장하며 자기어레이 수를 증가시킴으로서 기록정보의 량을 확대할 수 있다.

상기 지하에 매설된 자기어레이의 지표면을 자기안테나(13)가 등속도로 이송(본원의 한 예로는 자기 안테나에 유기되는 전압의 주파수를 30Hz되는 속도로 이송 시키나 이는 당업자가 필요에 따라 변경 될 수 있음)함으로써 자기안테나에 유기되는 전압, 또는 전류가 신호증폭기(14)에 인가되며, 인가된 전압, 전류는 자기어레이의 자계의 크기와 자기어레이의 위치를 나타내기 위하여 전압계 또는 전류계 또는 LED 발광 소자 등으로 이루어진 신호표시부(15)에 인가되고, 또한 신호증폭기에서 증폭된 신호는 A/D 변환기(16)에 입력된다. A/D 변환기에서 디지털 신호로 변환 된 신호는 데이터 처리부(18)에 입력되고 데이터 처리부(18)는 자기에레이 코드에 따라 미리 설정하여 입력된 어레이 정보저장부(21)의 신호와 A/D 변환기(16)에서 입력된 신호를 비교처리하여 매설정보를 매설정보 표시부(19)에 표시하는 한편 데이터 저장부(20)에 저장한다.

지하매설물 관리자는 상기 표시부(19)에 표시되는 지하매설물에 대한 정보를 파악하여 매설물관리에 활용하고 또한 주변 지형지물 등의 주변지역정보 데이터와 상기 지하매설물 정보를 그래픽 처리 등으로 매설물 관리를 효율적으로 할 수 있게 하는 것이다.

상술한 바와 같이 본 고안의 매설배관정보시스템은 매설당시 배관의 정보를 기록하여 필요에 따라 이를 사용할 수 있으며, 열화된 배관 평가와 매설배관을 효률적으로 관리할 수 있다. 매설배관의 정보는 시공당시의 시공자, 시공 날짜, 배관의 각종 재료 물성치(인장강도, 파괴 인성치, 항복강도 등), 배관의 재질, 매설깊이, 배관매설 방향 등으로 이를 이용하여 배관을 효율적으로 관리할 수 있다.

Claims (1)

1. 매설배관의 정보를 저장하기 위한 자기극성을 이진화 한 자기어레이와, 상기 지표면에 전달된 자기신호를 수신하는 자기 안테나와, 상기 수신된 신호를 증폭하는 신호 증폭기와, 상기 증폭된 신호크기와 위치를 표시하는 신호표시부와, 측정된 신호를 디지타이징 하는 A/D 변환기와, 상기 이진화 된 자기어레이 배열에 대한 정보를 저장하는 자기어레이 정보저장부와, 상기 A/D변환기에서 변환된 신호와 자기어레이 정보저장부의 신호를 비교 분석하여 처리하여 데이터 처리부와, 데이터 처리부에서 처리된 정보를 저장하는 메모리와, 데이터 처리부의 처리된 정보를 표시하는 디스플레이부와, 상기 각부에 동작 전원을 공급해주는 전원공급부로 이루어진 것을 특징으로 하는 매설물 관리 시스템.