KR20050064509A - 가변설치형 구조물 자동계측 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변설치형 구조물 자동계측 시스템을 개시한다. 본 발명의 가변설치형 구조물 자동계측 시스템은, 구조물의 안정성을 감지하여 계측정보를 전송하는 계측장치와; 상기 계측장치로부터 인가된 계측정보를 수집하여 관제서버 시스템으로 중계하는 것으로, CDMA 무선이동 통신 모듈을 탑재하여 실시간 원거리 통신을 수행하는 데이터 수집장치와; 상기 계측장치와 데이터 수집장치에 전원을 공급하기 위한 것으로 태양전지를 이용한 솔라전원 공급장치를 포함하여 구성된다.

이와 같이 구성되는 가변설치형 구조물 자동계측 시스템은 전력선과 데이터 전용선로의 설치를 필요로 하지 않으므로 각 구성품을 패키지화하여 이동이 자유로운 포터블 형태로의 제작이 가능하게 된다. 따라서 이러한 포터블 형태로 제작된 본 발명은 구조물에 대한 신속하고 정확한 안전진단 관리를 가능하게 할 뿐만 아니라 유지 관리의 어려움을 개선시키는 우수한 효과가 있다.

Description

가변설치형 구조물 자동계측 시스템{Automatic Measuring system for structure}

본 발명은 구조물 자동 계측 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 교량, 댐, 터널, 빌딩과 같은 구조물의 안전도를 원격 측정하기 위한 가변설치형 구조물 자동계측 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 국내의 많은 구조물들은 시간의 흐름에 따른 노화와 시공불량으로 인한 위험을 내포하고 있기 때문에 이러한 문제들을 해결하기 위해 막대한 예산을 들여 정밀안전진단 등을 실시하고, 그 결과에 따라 구조물의 보수공사 또는 철거를 시행하고 있다.

이와 같이 구조물에 이상이 있는지 확인하여 그 안전성의 정도를 파악하기 위해 많은 장치들이 이용되고 있으며, 이들 장치들 중 대표적인 것으로는 구조물에 대한 정적 또는 동적 하중에 따른 변형량을 측정하기 위해 변형량 측정 센서를 구조물에 부착하여 구조물의 변형량을 측정하고 이 측정된 변형량을 정량적으로 해석하여 구조물의 안전성을 판단하고 있다.

한편, 대부분의 구조물 측정장치는 구조물의 상태 변화를 측정하는 측정센서에 의해 계측된 각종 정보(온도, 유량, 압력, 변형량 등)의 공정 변수를 수집하여 관제서버장치로 전송하기 위한 데이터로거간 전송거리의 장거리화에 따른 노이즈 발생으로 인해 기능을 원활히 수행하고 있지 못하는 문제점이 있으며, 또한, 종래의 구조물 자동관리 시스템은 센서와 데이터로거간의 케이블 설치작업의 복잡성으로 인한 과다한 유지관리 비용과 유/무선 전송 시스템의 불안정성 등으로 인하여 그 기능이 제한되고 있다는 문제점이 있다.

도 1 은 종래의 구조물 자동관리 시스템의 일실시예 구성도이다.

도면에 도시된 바와 같이 종래의 구조물 자동관리 시스템은, 구조물(101)에 부착되어 있는 각 센서(102)마다 각각의 아날로그/디지털 변환기(A/D 컨버터)(103) 및 멀티플렉Δ 모듈(Multiplex Module)(104)을 사용함으로써 전송선로가 복잡하게될 뿐만 아니라, 아날로그 전송구간에서의 노이즈(Noise) 발생과 전송거리에 따른 오류의 발생이 과다하다는 문제점이 있다.

즉, 센서(102)로부터 A/D 컨버터(103)사이의 구간은 아날로그 방식으로 전송되므로, 노이즈 및 오류가 발생하기 쉬운 환경에 노출되어 있으며, 아울러 A/D 컨버터(103), 멀티플렉스 모듈(104) 등의 자동화 부대장비들의 증가에 따라 노이즈 발생 요인이 증가하게 되며, 기존 구조물에 부착시 구조물을 파손할 우려가 있다는 문제점이 있다.

또한, 상기와 같은 종래의 구조물 자동관리 시스템은 하나의 구조물에 대한 관리를 목적으로 설치된 것으로서, 도로, 교량, 댐, 지하철, 터널 등 다양한 종류의 많은 구조물을 하나의 시스템을 통해 통합적으로 관리하지 못하고 있다는 문제점이 있다. 따라서, 각각의 구조물을 관리하기 위해 각각의 구조물 자동관리 시스템을 운영하여야 하므로, 비용면에 있어서도 많은 손실을 가져오고 있다. 따라서, 각 구조물에 대하여 별도의 구조물 자동관리 시스템을 운영하게 되므로, 각 구조물 자동관리 시스템간의 정보공유가 어려워 동일한 유형의 구조물 이상 변위에 대하여도 각각의 구조물 자동관리 시스템이 개별적으로 대처해야 함으로, 사회 간접자본 구조물들에 대한 체계적이고 완벽한 관리가 어렵다는 문제점을 초래하게 된다.

또한, 유무선의 인터넷 망을 포함하는 정보통신망의 발전에 따라 다양한 분야에서 그 활용을 적극적으로 검토하고 있는 현 시대 상황에 비추어볼 때 구조물 자동관리 시스템은 그러한 정보통신망을 이용하지 못하고 있을 뿐만 아니라, 상기 구조물 자동관리 시스템의 설치시 필요한 기자재가 고가의 수입품으로 구성되어 있기 때문에 설치비용 및 유지보수 비용의 증가와 고장 발생시 대체기간의 장기화로 인한 업무수행기간의 공백이 발생하고 있다는 문제점이 있다.

특히, 종래 기술에 따른 계측시스템은 데이터 송수신 및 전원 공급이 유선(테이터 케이블 및 전력선)을 통해 이뤄지는 구조이므로 설치 및 해체가 용이하지 못할 뿐만 아니라 케이블 및 전력선의 가설이 여의치 않는 장소에서는 부득이 계측시스템의 설치가 불가능하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 설치와 이동이 용이하면서 이동통신망의 CDMA방식을 이용하여 관제서버 시스템과 안정된 데이터 송수신을 가능하게 함으로써 구조물에 대한 효율적인 진단과 관리의 효율화를 극대화시킬 수 있는 가변설치형 구조물 자동계측 시스템을 제공하는데 있다.

상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 가변설치형 구조물 자동계측은, 구조물의 안정성을 감지하여 계측정보를 전송하는 계측장치와; 상기 계측장치로부터 인가된 계측정보를 수집하여 관제서버 시스템으로 중계하는 것으로, CDMA 무선이동 통신 모듈을 탑재하여 실시간 원거리 통신을 수행하는 데이터 수집장치와; 상기 계측장치와 데이터 수집장치에 전원을 공급하기 위한 것으로 태양전지를 이용한 솔라전원 공급장치 를 포함하여 구성된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 계측장치는 가속도계, 응력계, 침하계, 변위계로 구성된 것에 있다.

본 발명의 바람직한 다른 특징으로서, 상기 계측장치는 구조물의 이상유무를 검출하고 검출된 계측정보를 출력하는 센서부와, 상기 센서부를 제어하는 것으로 센서부로부터 입력되는 계측정보를 가공하여 데이터 수집장치로 인가하는 센서 제어부로 구성된 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징으로서, 상기 데이터 수집장치는 계측장치로부터 전송된 각 센서로부터의 데이터를 수집하기 위한 데이터 수신부와, 상기 데이터 수신부를 통해 수집된 계측정보를 취합 가공하는 데이터 수집부와, 상기 데이터 수집부에서 가공된 계측 데이터를 이동통신 모듈을 통해 관제서버 시스템으로 전송하는 데이터 송신부와, 상기 수신부 및 송신부의 동작을 제어하는 제어부로 구성된 것에 있다.

본 발명의 바람직한 다른 특징으로서, 상기 솔라전원 공급장치는 태양전지와 차지컨트롤러 및 배터리로 구성되고, 상기 계측장치 및 데이터 수집장치와 일체로 구비되어지는 것에 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하 본 발명에 따른 가변설치형 구조물 자동계측 시스템의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 가변설치형 구조물 자동계측 시스템의 적용 분야를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 가변설치형 구조물 자동계측 시스템을 개념적으로 나타낸 구성도이다.

그리고, 도 4는 본 발명에 따른 가변설치형 구조물 자동계측 시스템의 적용 실시예를 설명하기 위한 도면이고, 도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 가변설치형 구조물 자동계측에서 요부구성을 나타낸 블록도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가변설치형 구조물 자동계측 시스템은, 도로, 교량, 댐, 지하철, 터널 등과 같은 구조물의 안정성을 감지하기 위한 계측장치(10)와, 상기 계측장치(10)로부터 전송되어진 구조물에 대한 정보를 수집하여 가공하며 가공된 데이터를 전송하기 위한 데이터 수집장치(20), 상기 계측장치(10)와 데이터 수집장치(20)에 전원을 공급하기 위한 솔라전원 공급장치(30)를 포함하여 구성되며, 상기 데이터 수집장치(20)로부터 전송된 다수의 구조물에 대한 정보는 관제서버 시스템(40)으로 전송되며, 이 관제서버 시스템(40)이 이를 수신하여 각각의 구조물에 대한 안정성을 판단하고 통제함으로써 전체 구조물들의 통합적인 관리를 가능하게 한다.

한편, 상기 데이터 수집장치(20)는 CDMA2000 이동통신 모듈을 탑재하며, 관제서버 시스템(40)과는 무선이동 통신으로 양방향 데이터 송수신을 가능하게 하며, 별도의 외부전력을 사용하지 않고 태양전지를 이용한 솔라전원 공급장치(30)를 장착하여 별도의 전원 공급 없이 24시간 가동될 수 있도록 하며, 상기 계측장치(10) 및 데이터 수집장치(20) 그리고 솔라전원 공급장치(30)는 패키지 형태로 구성됨으로써 이동 및 설치작업이 대폭적으로 간소화 될 수 있다.

이러한 특징을 갖는 본 발명의 가변설치형 구조물 자동계측 시스템은 도면에서 보는 바와 같이, 크게 구조물의 이상유무를 다양한 센싱수단(센서)를 통해 감지하는 계측장치(10)와, 이 계측장치(10)로부터 데이터를 인가받아 가공하고 원격지에 위치한 관제서버 시스템(40)으로 중계하는 데이터 수집장치(20)와, 상기 계측장치(10)와 데이터 수집장치(20)에 전원을 공급하는 솔라전원 공급장치(30)로 구성된다.

계측장치(10)는, 상술한 바와 같이 안전진단 관리를 필요로 하는 구조물에 대한 가속도계, 응력계, 침하계, 변위계 등으로 구성되며, 구조물에 대한 검출된 계측정보는 데이터 수집장치(20)로 전송하게 된다.

이러한 계측장치(10)는, 구조물의 이상유무를 검출하고 검출된 계측정보를 출력하는 센서부(11)와, 상기 센서부(11)의 동작을 제어하며 센서부(11)로부터 입력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 컨버터하여 데이터 수집장치(20)로 전송하기 위한 센서 제어부(12)로 이루어지는 구성이다.

데이터 수집장치(20)는 상기 계측장치(10)로부터 인가된 계측정보를 수집하여 관제서버 시스템으로 중계하는 것으로, CDMA 무선이동 통신 모듈을 탑재하여 실시간 원거리 통신을 수행한다.

이러한 데이터 수집장치(20)는, 계측장치(10)로부터 전송된 각 센서로부터의 데이터를 수집하기 위한 데이터 수신부(21)와, 상기 데이터 수신부(21)를 통해 수집된 계측정보를 취합 가공하는 데이터 수집부(23)와, 상기 데이터 수집부(23)에서 가공된 계측 데이터를 이동통신 모듈을 통해 관제서버 시스템(40)으로 전송하는 데이터 송신부(22)와, 상기 수신부(21) 및 송신부(22)의 동작을 제어하는 제어부(24)로 구성된다.

즉, 상기와 같이 구성되는 데이터 수집장치(20)는 계측장치(10)의 각 센서에서 측정한 구조물에 관한 계측 데이터를 수집하여 무선통신망을 통해 관제서버 시스템으로 전송하는 기능을 수행한다. 이러한 데이터 수집장치(20)는 계측장치(10)와 패키지로 구성되므로 유지관리가 용이하다.

솔라전원 공급장치(30)는 상기 계측장치(10)와 데이터 수집장치(20)에 전원을 공급하기 위한 것으로서, 태양전지(41)와 차지컨트롤러(charge controller;32) 및 배터리(33)로 구성되고, 상기 계측장치(10) 및 데이터 수집장치(20)와 일체로 구비된다.

이러한 솔라전원 공급장치(30)는 기본적으로 태양전지를 통해 상기 계측장치(10)와 데이터 수집장치(20)에 필요한 전원을 공급하도록 구성되며, 잉여 전력에 대해서는 축전지인 배터리에 충전시킴으로써 태양전지의 사용이 불가능한 경우(야간, 우천 등)에도 안정되게 전원 공급을 유지할 수 있도록 하고 있다.

한편, 상기 데이터 수집장치(20)와 CDMA 무선이동 통신 모듈을 통해 데이터 송수신이 이루어지는 관제서버 시스템은 상기 데이터 수집장치(20)로부터 전송된 구조물에 대한 데이터를 수신하기 위한 수신부, 수신부를 통해 입력된 데이터를 저장하기 위한 저장부, 상기 데이터를 분석하기 위한 분석부, 분석된 결과를 출력하기 위한 출력부 및 상기 각 부간의 정보전달을 제어하기 위한 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 관제서버 시스템이 관리하게 되는 구조물로는 도로, 교량, 댐, 지하철, 터널 등과 같은 사회 간접자본과 일반구조물 등 다수의 구조물 뿐만 아니라 공사현장의 절개지 등을 포함할 수 있으며, 각 구조물로부터 전송된 데이터를 이용하여 각 구조물을 개별적으로 관리할 뿐만 아니라, 각 구조물들의 데이터를 종합/분석하여 전체 구조물에 대한 관리지침을 설정하여 통합적으로 관리하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 가변설치형 구조물 자동계측 시스템은, 계측장치(10)와, 상기 계측장치(10)에서 전송된 데이터를 수집하여 관제서버 시스템으로 송신하기 위한 데이터 수집장치(20)와, 상기 계측장치(10)와 데이터 수집장치(20)에 전원을 공급하기 위한 솔라전원 공급장치(30)로 구성되며, 상기 관제서버 시스템은 상기 데이터 수집장치(20)로부터 전송된 다수의 구조물에 대한 정보를 분석/처리하여 각각의 구조물에 대한 관리를 통합적으로 수행하게 된다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 가변설치형 구조물 자동계측 시스템은, CDMA200 무선이동 통신 모듈을 이용하여 원거리에 위치한 관제서버 시스템과의 양방향 송수신을 가능하게 하면서 솔라전원 공급장치를 탑재하고 있어 외부로부터 별도의 전원 공급없이 운용이 가능하다. 그러므로, 시스템이 데이터 송수신을 위한 데이터 선로와 전원을 공급받기 위한 전력선 등을 필요로 하지 않으므로 설치 및 이동성이 우수한 이점이 있다.

요약하면, 본 발명의 가변설치형 구조물 자동계측 시스템은, 전력선과 데이터 전용선로의 설치를 필요로 하지 않으므로 각 구성품을 패키지화하여 이동이 자유로운 포터블 형태로의 제작이 가능하게 된다. 따라서 이러한 포터블 형태로 제작된 본 발명은 구조물에 대한 신속하고 정확한 안전진단 관리를 가능하게 할 뿐만 아니라 유지 관리의 어려움을 개선시키는 우수한 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 구조물 자동계측 시스템을 나타낸 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 가변설치형 구조물 자동계측 시스템의 적용 분야를 설명하기 위한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 가변설치형 구조물 자동계측 시스템을 개념적으로 나타낸 구성도.

도 4는 본 발명에 따른 가변설치형 구조물 자동계측 시스템의 적용 실시예를 설명하기 위한 도면.

도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 가변설치형 구조물 자동계측에서 요부구성을 나타낸 블록도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 계측장치 11 : 센서부

12 : 센서 제어부 20 : 데이터 수집장치

21 : 수신부 22 : 송신부

23 : 데이터 수집부 24 : 제어부

30 : 솔라전원 공급장치 31 : 태양전지

32 : 차지컨트롤러(CHARGE CONTROLLER)

33 : 배터리 40 : 관제서버 시스템

Claims (5)

1. 구조물의 안정성을 감지하여 계측정보를 전송하는 계측장치와;

   상기 계측장치로부터 인가된 계측정보를 수집하여 관제서버 시스템으로 중계하는 것으로, CDMA 무선이동 통신 모듈을 탑재하여 실시간 원거리 통신을 수행하는 데이터 수집장치와;

   상기 계측장치와 데이터 수집장치에 전원을 공급하기 위한 것으로 태양전지를 이용하는 솔라전원 공급장치;

   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 가변설치형 구조물 자동계측 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 계측장치는,

   가속도계, 응력계, 침하계, 변위계로 구성되는 것을 특징으로 하는 가변설치형 구조물 자동계측 시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 계측장치는,

   구조물의 이상유무를 검출하고 검출된 계측정보를 출력하는 센서부와, 상기 센서부를 제어하는 것으로 센서부로부터 입력되는 계측정보를 가공하여 데이터 수집장치로 인가하는 센서 제어부로 구성된 것을 특징으로 하는 가변설치형 구조물 자동계측 시스템.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터 수집장치는,

   상기 계측장치로부터 전송된 각 센서로부터의 데이터를 수집하기 위한 데이터 수신부와, 상기 데이터 수신부를 통해 수집된 계측정보를 취합 가공하는 데이터 수집부와, 상기 데이터 수집부에서 가공된 계측 데이터를 이동통신 모듈을 통해 관제서버 시스템으로 전송하는 데이터 송신부와, 상기 수신부 및 송신부의 동작을 제어하는 제어부로 구성된 것을 특징으로 하는 가변설치형 구조물 자동계측 시스템.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 솔라전원 공급장치는,

   태양전지와 차지컨트롤러 및 배터리로 구성되고, 상기 계측장치 및 데이터 수집장치와 일체로 구비되는 것을 특징으로 하는 가변설치형 구조물 자동계측 시스템.