KR20060000146A - 인터넷을 이용한 터널 원격 관리 시스템 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

본 발명은 인터넷을 이용한 터널 원격 관리 시스템에 관한 것임.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

본 발명은 특히 도로상 터널내에서의 재해시 신속하게 유고상황(예를 들면, 화재, 사고 등)을 파악하고 효과적으로 대응토록 함으로써, 차량 사고, 공기중 유해가스, 먼지 및/또는 매연, 또는 화재발생 등의 터널재해에 대한 종합적인 방재대책을 제공할 수 있는 인터넷을 이용한 터널 원격 관리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있음.

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명은, 터널 관리 시스템에 있어서, 터널내의 유고상황을 감지하기 위한 터널별 유고상황 감지수단; 상기 유고상황 감지수단의 감지 결과에 따라, 터널별 유고상황 경보를 발령하기 위한 터널별 유고상황 경보 발생수단; 일 터널의 유고상황 경보 발령시, 해당 터널의 현장 상황을 실시간으로 제공하고, 관리자의 제어하에 터널내 재해방재설비를 감시ㆍ제어하되, 관리자 부재시 유고상황 경보 메시지를 기 설정된 관리자의 통신수단으로 전달하며, 외부 관리자의 인터넷 접속시 터널내 현재 상황을 실시간으로 중계하기 위한 통합관리수단; 상기 통합관리수단의 관리하에, 터널내 현장 상황을 실시간으로 수집하여 상기 통합관리수단으로 전달하기 위한 현장감시수단; 및 상기 통합관리수단의 관리하에, 상기 재해방재설비를 구동하 여 비상방송, 유관기관 출동통보, 차량운행통제 기능을 수행하기 위한 유고상황 조치수단을 포함한다.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명은 터널 원격 관리 등에 이용됨.

터널, 원격 관리, 방재, 화재, 인터넷, 유고상황

Description

인터넷을 이용한 터널 원격 관리 시스템{Tunnel remote management system based on internet}

도 1 은 본 발명에 따른 터널 원격 관리 시스템의 일실시예 구성도,

도 2 는 본 발명에 따른 터널 원격 관리 시스템의 일실시예 상세 구성도,

도 3 은 본 발명에 따른 상기 도 2의 재방송/비상방송 설비의 일실시예 상세 구성도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11 : 유고상황 감지부 12 : 유고상황 경보 발생부

13 : 통합 서버 14 : 유고상황 조치부

15 : 현장 감시부

본 발명은 인터넷을 이용한 터널 원격 관리 시스템에 관한 것으로, 특히 도 로상 터널내에서의 재해시 신속하게 유고상황(예를 들면, 화재, 사고 등)을 파악하고 효과적으로 대응토록 함으로써, 차량 사고, 공기중 유해가스, 먼지 및/또는 매연, 또는 화재발생 등의 터널재해에 대한 종합적인 방재대책을 마련할 수 있는 인터넷을 이용한 터널 원격 관리 시스템에 관한 것이다.

종래기술에 따르면, 국도상의 터널은 지역적으로 원거리에 산재해 있고 터널내 감시를 위한 시설이 불충분하여, 관리자(지방국도유지건설사무소)가 터널내 상황을 신속히 파악할 수 없었으며, 비상시 효과적인 대응이 곤란하였다.

즉, 도로상에 형성된 터널은 외부 환경과 독립된 환경속에 있기 때문에, 운전자 또는 터널 관리자가 터널 내부로 이동하여 터널 내부의 환경을 관찰하지 않고는 터널 내부의 환경, 예를 들면 차량 사고, 공기중 유해가스, 먼지 및/또는 매연의 함량, 또는 화재발생의 여부 등을 판단하기가 매우 어려웠다. 특히, 터널내에서의 화재발생시에는 대형 인명피해 및 물적 손실은 물론 국가 경제에 미치는 손실(즉, 터널 손상에 따른 일정기간 터널 폐쇄로 국가물류체계에 큰 혼란을 초래)도 방대해지게 되므로, 차량 사고, 공기중 유해가스, 먼지 및/또는 매연, 또는 화재발생 등의 터널재해에 대한 종합적인 방재대책이 마련되어야 한다.

현재, 국도상의 터널 방재시스템은 도로설계편람의 방재설비 설계기준을 기초로 설치 및 관리되고 있으나, 국도 터널 특성상 일차적 관리주체인 국도유지건설사무소에서 원거리에 산재해 위치하고 경제적인 측면에서 개별 터널별 관리사무소의 설치 및 전문관리요원의 확보가 어렵기 때문에 화재감시 및 대응을 위한 비상관리 대책이 효과적으로 작동하지 못하고 있다. 이로 인해, 터널방재 설비가 설계기 준에 준해서 설치되었다 하더라도 방재시설의 효용성이 크게 떨어지고 있으며, 유사시 터널의 화재안전 확보가 힘들다.

종래의 터널 방재시스템의 문제점을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

첫째, 비상경보신호의 외부송출이 이루어지지 못하고 있어 긴급구조기관(병원, 소방서, 경찰서 등)의 신속한 출동유도와 후방차량의 진입통제를 위한 비상경보 설비의 설치 효과가 반감되고 있다.

둘째, 정보표지판에 실시간으로 정보를 입력할 수 없기 때문에 비상상황 발생시 후방차량에 대한 통보기능을 수행할 수 없어 그 효과가 미미하다.

셋째, 터널에 대한 전력공급이 차단되어 정전이 발생할 경우, 비상전력 공급시설의 용량이 소진되기 전에 복구가 이루어져야 하나, 현재의 방재시스템으로는 사태감지가 자동적으로 이루어지지 않고 있어 즉각적인 대응이 어렵다.

그런데, 국도터널 특성에 적합한 터널 방재시스템의 적용과 이의 체계적인 유지관리 및 비상대응체계 구축이 이루어지지 않으면, 아무리 현행 기준에 적합하게 방재설비의 보완설치가 이루어진다 하더라도, "초기사태감지 및 비상대응에 의한 피해 최소화"라는 터널 방재설비의 설치목적을 달성하기 어려울 것으로 판단된다.

따라서, 터널내에서 차량 사고, 공기중 유해가스, 먼지 및/또는 매연, 또는 화재발생 등의 재해시, 인명피해를 최소화함은 물론, 터널 손상에 따른 일정기간 터널 폐쇄로 국가물류체계에 큰 혼란을 초래할 수 있는 터널재해의 예방 및 대처 방법이 필수적으로 강구되어야 할 것이다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 특히 도로상 터널내에서의 재해시 신속하게 유고상황(예를 들면, 화재, 사고 등)을 파악하고 효과적으로 대응토록 함으로써, 차량 사고, 공기중 유해가스, 먼지 및/또는 매연, 또는 화재발생 등의 터널재해에 대한 종합적인 방재대책을 제공할 수 있는 인터넷을 이용한 터널 원격 관리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 터널 관리 시스템에 있어서, 터널내의 유고상황을 감지하기 위한 터널별 유고상황 감지수단; 상기 유고상황 감지수단의 감지 결과에 따라, 터널별 유고상황 경보를 발령하기 위한 터널별 유고상황 경보 발생수단; 일 터널의 유고상황 경보 발령시, 해당 터널의 현장 상황을 실시간으로 제공하고, 관리자의 제어하에 터널내 재해방재설비를 감시ㆍ제어하되, 관리자 부재시 유고상황 경보 메시지를 기 설정된 관리자의 통신수단으로 전달하며, 외부 관리자의 인터넷 접속시 터널내 현재 상황을 실시간으로 중계하기 위한 통합관리수단; 상기 통합관리수단의 관리하에, 터널내 현장 상황을 실시간으로 수집하여 상기 통합관리수단으로 전달하기 위한 현장감시수단; 및 상기 통합관리수단의 관리하에, 상기 재해방재설비를 구동하여 비상방송, 유관기관 출동통보, 차량운행통제 기능을 수행하기 위한 유고상황 조치수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명은 터널내 방재설비의 설치효과를 극대화하고 재해안전성을 확보하여 유사시 피해를 최소화하기 위해 인터넷 기반의 터널 화재감지, 초기대응 원격 관리 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 원격 관리 시스템은 터널에 설치된 비상경보 설비, 비상전화, 자동 화재 감지기 또는 차량속도 감지기 등을 통해 재해발생(예를 들면, 차량 사고, 공기중 유해가스, 먼지 및/또는 매연, 또는 화재발생 등의 터널재해)을 감지하면, 경보내용이 자동적으로 담당자에게 연락되어 원거리에서도 유무선 통신망을 통해 현장상황을 파악하여 신속하게 필요한 조치를 취할 수 있도록 해준다.

즉, 본 발명의 원격 관리 시스템은 터널에서의 재해(차량 사고, 공기중 유해가스, 먼지 및/또는 매연, 또는 화재발생 등의 터널재해)에 대응하여 재해감지, 초기대응, 안전대피, 2차사고 방지를 통해 피해 최소화를 도모하기 위하여, 국도유지건설사무소 등의 감독기관의 원격 지휘통제 아래 화재감지기, 차량속도 감지기 등에 의한 재해감지, CCTV에 의한 비상사태파악, 가변정보표지판과 비상방송에 의한 비상경보, 안전대피, 유관기관 출동통보 등의 업무처리가 신속히 진행될 수 있도록 한다. 또한, 인터넷을 기반으로 한 개방형 통신방법과 윈도우(window)의 웹브라우저(web browser) 환경을 이용하여 다수의 관리자가 서로 다른 지역에서 동시 접속이 가능하도록 하며, 관리자가 부재중일 경우 관리자의 휴대 전화(mobile phone) 등을 통해 단문메시지(SMS : Short Message Service)로 알람을 전송함으로써 비상사태의 초기감지가 가능하도록 한다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 터널 원격 관리 시스템의 일실시예 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 터널 원격 관리 시스템은, 터널내의 유고상황(차량 사고, 공기중 유해가스, 먼지 및/또는 매연, 또는 화재발생 등의 터널재해)을 감지하기 위한 터널별 유고상황 감지부(11)와, 유고상황 감지부(11)의 감지 결과에 따라, 터널별 유고상황 경보를 발령하기 위한 터널별 유고상황 경보 발생부(12)와, 일 터널의 유고상황 경보 발령시, 해당 터널의 현장 상황을 실시간으로 제공하고, 관리자의 제어하에 터널내 재해방재설비(재방송/비상방송 설비, VMS(Variable Message Sign)/LCS(Lane Control System) 설비 등)를 감시ㆍ제어하되, 관리자 부재시 유고상황 경보 메시지를 기 설정된 관리자의 통신수단(휴대전화의 단문메시지 등)으로 전달하며, 외부 관리자의 인터넷 접속시 터널내 현재 상황을 실시간으로 중계하기 위한 통합 서버(13)와, 통합 서버(13)의 관리하에, 터널내 현장 상황을 실시간으로 수집하여 통합 서버(13)로 전달하기 위한 현장감시부(CCTV 카메라 등)(15)와, 통합 서버(13)의 제어하에, 재해방재설비(재방송/비상방송 설비, VMS/LCS 설비 등)를 구동하여 비상방송, 유관기관 출동통보, 차량운행통제 기능을 수행하기 위한 유고상황 조치부(14)를 포함한다.

유고상황 감지부(11)는 각 터널별로 설치되며, 차량 속도 감지기(VDS : Vehicle Detecting Sensor), 화재감지ㆍ경보 설비(자동 화재 감지기, 수동 발신기 등)(유해가스 감지ㆍ경보 포함), 터널내 비상전화, 운전자의 휴대전화 등을 통해 해당 터널내의 유고상황(차량 사고, 공기중 유해가스, 먼지 및/또는 매연, 또는 화재발생 등의 터널재해)을 감지한다. 즉, 자동 화재 감지기 또는 차량 속도 감지기 등에 의해 유고상황을 자동 감지하고, 수동 발신기, 비상전화, CCTV 또는 운전자의 휴대전화에 의해 유고상황을 수동 감지한다.

유고상황 경보 발생부(12)는 각 터널별로 설치되며, 유고상황 감지부(11)의 감지 결과에 따라 유고상황 경보(즉, 차량 사고 경보, 공기중 유해가스 경보, 먼지 및/또는 매연 경보, 또는 화재발생 경보 등)를 발령하고, 유고상황 발생내용 및 터널 식별자(터널#1, 터널#2, 터널#3 등)를 통합 서버(13)로 알려준다. 예를 들면, 터널#3에서 자동 화재 감지기를 통해 화재를 자동 감지하면, 유고상황 경보 발생부(12)에서 화재경보를 발생하고 터널#3의 화재발생을 통합 서버(13)로 알려준다.

통합 서버(13)는 지방국도 유지건설사무소, 지방국토관리청 통합관리실, 건설교통부 통합관리실 등에 각각 설치되며, 일 터널(예를 들면, 터널#3)의 유고상황 경보 발령시, 해당 터널의 현장 상황을 현장감시부(CCTV 카메라)(15)를 통해 실시 간으로 제공하고, 관리자의 제어하에 터널내 주요 설비(차량 속도 감지기(VDS), 화재감지ㆍ경보 설비(자동 화재 감지기, 수동 발신기 등), 특히 현장감시부(CCTV 카메라 등) 및 재해방재설비(터널내 비상전화, 재방송/비상방송 설비, VMS/LCS 설비 등) 등)를 감시ㆍ제어한다. 특히, 관리자 부재시 유고상황 경보 메시지(즉, 차량 사고 경보메시지, 공기중 유해가스 경보메시지, 먼지 및/또는 매연 경보메시지, 또는 화재발생 경보메시지 등)를 기 설정된 관리자의 통신수단으로 전달(예를 들면, 휴대전화의 SMS를 이용한 문자메시지 전송 등)하며, 관리자의 인터넷 접속시 터널내 현재 상황을 현장감시부(CCTV 카메라 등)(15)를 통해 실시간으로 중계한다. 따라서, 외부 관리자는 인터넷으로 통합 서버(13)에 접속하여 통합 서버(13)에 연결된 현장감시부(CCTV 카메라)(15)를 이용하여 현장상황을 실시간으로 감시할 수 있고, 터널내 주요 설비를 감시ㆍ제어할 수 있다.

유고상황 조치부(14)는 통합 서버(13)의 관리하에 현장 상황에 따라 터널내 운행 차량에 비상방송을 통해 행동요령을 전파하고, VMS/LCS 설비를 통해 터널내 차량 운행을 통제(진입제한 또는 운행속도 제한 등)하며, 화재, 사고차량 및 사상자 발생시 소방서, 병원, 경찰서 등의 긴급구조센타에 출동을 요청한다. 그리고, 터널내 유고상황이 타결되면, 비상방송을 중지하고, VMS/LCS 설비를 통해 차량운행을 재개한다. 외부 관리자가 인터넷으로 통합 서버(13)에 접속한 경우에도, 관리자 인증을 거쳐 동일한 유고상황 조치를 취할 수 있다.

본 발명의 터널 원격 관리 시스템은 OS(Linux, Unix, MS_Windows)를 탑재한 최신형 컴퓨터(Computer)로서, 인터넷을 기반으로 통합 감시ㆍ제어하는 터널 전용 소프트웨어가 탑재되어 있어 개별 터널로부터 각종 데이터를 수집하여 모니터로 표출하며, 수집된 자료를 분석, 저장하고 분석된 자료를 이용하여 개별 터널에 설치된 설비를 효율적으로 제어한다(도 2 참조).

개별 터널별로, 인터넷을 기반으로 통합 감시ㆍ제어 시스템을 구축하기 위한 시리얼 데이터 게이트웨이(Serial data gateway), 데이터 게이트웨이 서버(Data gateway server), 소프트웨어 관리를 운영자 단말(Engineering Station), 허브(Hub), 인터넷 전용선로 인터페이스 장치(ADSL 또는 VDSL)가 랙(Rack)에 캐비넷(Cabinet) 형태로 조립되어 장비실에 설치된다.

또한, 지방국도 유지건설사무소에는 인터넷을 기반으로 개별 터널을 통합 감시제어를 위한 통합 서버, 각종 설비를 감시 제어하는 HMI(Human Machine Interface) 장치인 컴퓨터, 프린터(Printer), 인터넷 전용선로 인터페이스 장치(ADSL 또는 VDSL), 스위칭 허브(Switching hub) 등이 관리실에 설치된다.

또한, 지방국토관리청(혹은 건설교통부)에는 지방국도 유지건설사무소의 통합 서버에 구축된 개별 터널의 모든 데이터를 인터넷 기반으로 감시ㆍ제어할 수 있는 HMI(Human Machine Interface) 장치인 컴퓨터, 프린터(Printer), 인터넷 전용선로 인터페이스 장치(ADSL 또는 VDSL), 스위칭 허브(Switching hub) 등이 통합관리실에 설치된다.

각 터널별 통합 감시ㆍ제어를 위한 소프트웨어 및 그의 처리를 위한 하드웨어, 기억장치 등으로 구성된 상기 컴퓨터들은 다음과 같은 기능을 구비하여야 한다.

① 관리자가 중앙 감시ㆍ제어를 정확하고 쉽게 이해하여 수행할 수 있도록, 화면표시 및 조작이 가능하여야 한다.

② 시스템을 보호하기 위하여, 각 담당자에게 패스워드(Password)를 부여할 수 있으며, 각 담당자의 임무에 따른 감시ㆍ제어 범위를 제한할 수 있어서 불필요한 방해조작을 방지할 수 있어야 한다.

③ 각 감시ㆍ제어 점에는 고유의 명칭이나 번호를 부여할 수 있어, 조작자가 대화 방식에 의하여 감시ㆍ제어 점을 관리할 수 있어야 한다.

④ 각 감시ㆍ제어 점은 용도별, 그룹(Group)별로 자유로이 구분할 수 있어 필요한 정보를 쉽게 알 수 있으며, 각 계통의 분리 감시가 가능하여야 한다.

⑤ 컴퓨터 시스템은 메일 서버 기능을 지원하며, E-mail 등을 통해 관리자에게 경보(Alarm) 전송이 가능하여야 한다.

⑥ 주요 데이터의 저장을 위한 이력 데이터(History Data) 관리용 소프트웨어가 제공되어, 필요한 포인트(Points)의 어떤 값이나 상태를 일정한 시간간격 또는 이벤트(Event) 발생시마다 저장시킬 수 있으며, 필요에 따라 출력시킬 수 있고, 이 데이터를 가지고 관리자가 여러 가지 패턴(Pattern)으로 시스템 관리 개선 및 자체 진단용으로 활용할 수 있어야 한다.

⑦ 시스템 전체 포인트(Point), 경보/이벤트 요약, 운전시간 요약, 경향 데이터 등을 다양하게 출력할 수 있어야 한다.

터널 원격 관리 시스템은 통합 감시ㆍ제어를 위해 이더넷(Ethernet) 전송제어프로토콜/인터넷프로토콜(TCP/IP)을 기본 네트워크로 채택한 증설형 구조의 시설관리 통합 시스템으로, 고기능과 안정성이 있는 개방형 시스템 구조를 가져야 하고, 통합 서버(13)와 개별 터널의 데이터 게이트웨이 서버(Data gateway server)간에 인터넷 기반의 네트워크로 구성되어야 한다. 또한, 시스템의 규모에 적절한 용량의 데이터베이스를 구비해야 하고, 개별 터널의 게이트웨이 서버(Gateway server)와 호환기능이 제공되어야 하며, 리눅스(Linux), 유닉스(Unix), MS 윈도우즈 운영체제 및 그래픽 사용자 인터페이스(GUI : Graphic User Interface)를 기반으로 한 손쉬운 시스템 운영 환경이 제공되어야 한다.

참고적으로, 터널 원격 관리 시스템의 주요 장비들의 시스템 사양을 살펴보기로 한다.

- 컴퓨터는 컴퓨터 본체, 모니터, 키보드, 마우스 및 통신장치 등으로 이루어진다. 단, 발주시점에서 최신 버전 및 하드웨어를 공급하도록 한다.

- 통합 서버(Server)

ㆍ CPU : Intel Xeon 2.4 Giga 이상, Dual CPU

ㆍ Cache Memory : Integrated 512kb per CPU

ㆍ DRAM : 512 M DRAM

ㆍ HDD : 80 Giga Byte 이상

ㆍ FDD : 3.5"(1.44 M)

ㆍ CD R/W : 20×10×40 이상

ㆍ Monitor : 19" LCD

ㆍ 통신 Port : Ethernet, Serial 1, Parallel 1Port, USB 2Port 이상

ㆍ Keyboard / Mouse

- 감시ㆍ제어 단말(Terminal)

ㆍ CPU : P4, 2.4 Giga 이상

ㆍ Memory : 512M DRAM

ㆍ HDD : 60 Giga Byte

ㆍ FDD : 3.5"(1.44 M)

ㆍ CD R/W : 20×10×40 이상

ㆍ Monitor : 19" LCD

ㆍ 통신 Port : Ethernet, Serial 1, Parallel 1Port, USB 2Port 이상

ㆍ Keyboard / Mouse

- 컴퓨터 소프트웨어(HMI Software Package)

ㆍ 인터넷을 기반으로 구축되어지는 통합 감시ㆍ제어에 적용되는 HMI 소프트웨어는 최신 OS(Linux, Unix, MS_Windows) 소프트웨어들을 시스템의 기본 환경으로 사용하여 사용자로 하여금 각종 설정 작업 및 전체 시스템의 운전/감시 작업을 용 이하게 하여야 한다.

ㆍ 또한, 최적화된 성능으로 실행될 수 있도록 실시간 다중작업 및 풍부한 확장성을 가진 OS(Operating System) 환경을 제공하여야 한다.

ㆍ 통신은 Ethernet TCP/IP를 지원하는 시스템으로 구축되도록 한다.

ㆍ 화면 구성은 웹브라우져(Web Browser)를 통한 감시ㆍ제어 화면으로 기타 필요한 상태 및 메뉴(Menu)는 아이콘(icon) 형태로 표시하며, Overview 화면, Alarm Summary 화면, Historical Trend 화면, Windows 화면 기능을 제공하여야 한다.

ㆍ 보고서 작성 기능

ㆍ Data 처리 기능

- 시리얼 데이터 게이트웨이(Serial Data Gateway)

ㆍ microprocessor operating at Maximum Clock Speed 55.5 MHz

ㆍ 128K SRAM and 256K flash memory standard, optional 512K SRAM/512K flash

ㆍ serial ports RS232, RS485

ㆍ RJ-45 Ethernet port compliant with IEEE 802.3 standard for 10/100Base-T Ethernet protocol

ㆍ TCP/IP, UDP, ARP, ICMP, ETHERNET, MAC, EIA RS232C Protocol Support

ㆍ battery-backed real-time clock

ㆍ watchdog supervisor

ㆍ onboard backup battery for real-time clock and SRAM

ㆍ Discrete Input 8～16 (Optional Base Board Support)

ㆍ Discrete Output 8～16(Optional Base Board Support)

ㆍ Analog Input 8～16(Optional Base Board Support)

ㆍ Analog Output 2～8(Optional Base Board Support)

- 시리얼 게이트웨이 서버(Serial Gateway Server)

ㆍ 시리얼 데이터 게이트웨이(Serial Data Gateway)에서 인터페이스된 데이터를 이더넷(Ethernet)을 통해 수신하여 표준화된 데이터 프로토콜(Data protocol)로 변환하여 통합 서버로 인터넷 전용선로를 이용하여 데이터를 전송하는 기능, CDMA 무선인터넷 접속 기능(연속접속기능 및 이벤트 발생시 접속기능), 관리자 호출을 위한 단문메시지(SMS) 기능을 구비하여야 한다.

ㆍ Supported embedded Web Server & Remote Telnet & Ftp Server & Protocol Management Server. TCP/IP를 이용한 원격 제어 및 원격 업그레이드를 지원한다.

ㆍ Power

Input : 110～240 VAC @ 0.5A

Output : +5～24 VDC @ 3A, +5～24VAC @ 3A

ㆍ Interfaces

2 RS232 - 1 port used by CDMA when 2000 Plus

1 Hybrid RS485/RS422

1 Ethernet RJ45 (10/100Base-TX Ethernet (Auto Detect))

1 USB (Ver. 1.0&1.1 Compliant)

1 IEEE1284 (Parallel)

1 CDMA (IS-95B 64 kbps) optional CDMA Modem

ㆍ CPU & Memory

100MHz 32bit RISC CPU

8 kbyte on-chip CACHE MEMORY

ㆍ Protocol Support

TCP/IP, UDP, ARP, ICMP, ETHERNET, MAC, EIA RS232C

ㆍ Operating Requirements

Ambient Temperature : 0 ℃ to 70 ℃

Humidity : 5 % to 95 %, non-condensing

Altitude : -60 m to 5,000 m

이제, 터널 원격 관리 시스템의 주요 설비(차량 속도 감지기(VDS), 화재감지ㆍ경보 설비(자동 화재 감지기, 수동 발신기 등), 현장감시부(CCTV 카메라 등) 및 재해방재설비(터널내 비상전화, 재방송/비상방송 설비, VMS/LCS 설비 등) 등)에 대해 보다 상세하게 살펴보기로 한다.

차량 속도 감지기(VDS)는 터널 내에서 사고 발생시 차량의 속도가 줄거나, 차량이 정지되는 것을 감지하면, 관리자에게 경보를 발생하여 신속한 대처를 할 수 있도록 한다. 이때, 차량 속도 감지기에서 측정된 차량 속도 데이터는 RS485 통신선로를 통하여 시리얼 게이트웨이(Serial Gateway)로 입력되어 프로토콜 변환되어 가공된다. 이 차량 속도 감지기(VDS)의 기기 사양을 살펴보면 다음과 같다.

- 측정방식 : 이중 루프코일방식

- 기기보호등급 : IP65

- 온 도 : -40 ℃ ～ 60 ℃

- 전원/출력 : 24 V DC / RS485

이제, 화재감지ㆍ경보설비를 살펴보면 다음과 같다.

화재감지 및 경보설비는 수신반, 수동 발신기 셋(set), 자동 화재 감지기(수신기/선형 감지기)로 구성된다.

자동 화재 감지기는 터널 상부에 설치하며, 수동 발신기 셋(set)은 터널내에 50m 간격으로 설치된다.

화재 수신반을 살펴보면, 수동 발신기의 신호를 수신하는 장치와 자동 화재 감지기(선형)의 수신기를 통합하여 19" 랙(Rack)형으로 구성되며, 출력신호는 RS232, RS422, RS485 중 한 개 이상의 통신 포트를 구비하여야 한다. 또한, 무전원 접점을 회로별로 구비하여 출력할 수 있도록 한다.

수동 발신기 셋(set)은 노출형으로 터널 내부의 벽면에 설치되며, 화재 수신반과 연동되어야 한다.

자동 화재 감지기는 정온식 선형 감지기와 수신기로 구성된다. 이때, 감지 방식은 절연체 용융에 의한 선간 단락 방식으로 되며, 작동온도는 10 ～50 ℃ 이다. 감지선의 길이는 회로당 1000m이며, 전원은 DC 24V로 작동되어야 한다.

감지기 수신기는 R형 감지위치 표시형으로, 출력은 RS485가 구비되어야 한다.

한편, 도 3의 재방송/비상방송 설비는 라디오 방송전파 신호가 도래하지 못하는 터널 내부에 지상과 동일하게 방송청취가 가능하도록 하고, 감시 데이터 검출 장치(38)를 통하여 터널내 무선전파상황을 실시간으로 감시하며, 비상시 라디오방송 주파수로 자체 비상방송하여 이용 고객의 안전사고 예방 및 서비스를 제공하는 장치이다. 이 재방송/비상방송 설비의 목적은 관리사무소에서 개별 터널의 재방송/비상방송 설비를 원격 감시 및 제어할 수 있는 인터페이스를 제공하고, 터널내 사고 발생시 터널에 설치된 무선스피커(39)를 통하여 터널 내부에 비상방송을 할 수 있도록 한다.

이 재방송/비상방송 설비는 추후 현재의 FM 방송대역(88～108MHz)이 디지털 방송 체계로 변경되어도 추가비용의 발생없이 방송 중계기능이 가능하도록 한다.

재방송/비상방송 설비의 주요 기능으로는, AM/FM 재방송 중계 기능, 통합감시 기능, 무선 비상방송 기능, 소방 무선통신 기능 등이 있으며, 그 세부 구성을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 수신 안테나(31)는 공중선으로부터 AM 공중파를 수신하는 AM 안테나, 공중선으로부터 FM 공중파를 수신하는 FM 안테나로 구성된다.

또한, AM/FM 전치 증폭기(32)는 공중선으로부터 수신된 AM, FM 방송신호를 저잡음 증폭한 후 대역 결합하여 급전선을 통해 광대역 재방송 주장치(33)로 전달한다.

또한, 터널 주장치(AM/FM 재방송 주장치)(33)는 전치 증폭기(32)로부터 급전선을 통해 수신된 AM/FM 방송신호를 광대역 증폭한 후 터널 내부의 누설 동축 케이블을 통하여 송출한다.

또한, 방송 모니터 장치(감시 데이터 검출 장치)(38)는 AM/FM 재방송 주장치(33)로부터 출력되는 방송신호를 적정한 비율로 분기한 후 라디오를 통해 청취할 수 있도록 하여 터널 내부의 방송상태를 감시한다.

또한, AM/FM 재방송 주장치(33)의 통합감시부(331)는 관리사무소와 표준 인터페이스 방식 및 광케이블 전용망을 통해 연결되어, AM/FM 재방송 주장치(33), 무선스피커(39), 수신강도 측정기를 원격 감시 및 제어한다.

또한, AM/FM 중계기(DATA TRANSCEIVER UNIT)(332,333)는 통합감시부(331)와 터널내부의 무선스피커(39) 및 수신강도 측정기 사이에 무선 인터페이스가 가능하도록 디지털 신호와 RF 신호의 변복조를 수행한다.

또한, 비상방송부(EMERGENCY CONTROL UNIT)(334)는 비상시 FM 주파수대역으로 라디오 비상방송을 수행한다.

또한, AM/FM 분배기(AM/FM DISTRIBUTOR)(34,35)는 AM/FM 재방송 주장치(33) 에서 출력된 방송신호를 상행터널과 하행터널로 전송하기 위하여 전력을 분배한다

또한, AM 정합기(AM MATCHING BOX)(36)는 AM 재방송 주장치(33)와 터널 내부의 AM 케이블(COAXILA CABLE) 사이의 임피던스를 정합한다.

또한, AM 더미 로드(AM DUMMY LOAD)(37)는 누설 동축 케이블의 종단에 설치되어, 잔여 전력을 소모함으로써 신호반사를 방지한다.

또한, 재방송/비상방송 설비에 사용되는 케이블로는 동축 케이블(COAXILA CABLE), 방사형 케이블(RADIAX CABLE)이 있는데, COAXILA CABLE은 고주파 신호를 저손실 전송하기 위한 급전 케이블(FEEDER CABLE)로서, 각대역 무선주파수 대역의 수용 용도에 적합하도록 설계되어야 하고, RADIAX CABLE은 터널구간에 설치되어 FM 중계기(333)의 전파를 고르게 방사시켜 주는 누설 동축 케이블로서, 이는 직경이 작으면서 광범위한 주파수대를 수용할 수 있어 각 대역 무선주파수대를 수용 용도에 적합하도록 정교한 방사슬롯으로 구성되어야 한다.

한편, 현장감시부(CCTV 카메라)(15)는 팬/틸트/줌잉(Pan/tilt/zooming) 기능을 구비한 것으로, 터널 입ㆍ출구에 각각 1 셋(set), 터널 벽면에 400m 간격으로 설치되며, CCTV 카메라에 대한 주요 기기들의 기능을 살펴보면 다음과 같다.

여기서, 카메라(Camera)는 피사체를 촬영하여 빛의 신호를 전기적인 신호로 변환하기 위한 기능을 수행하며, 외부적인 환경요인을 수용하기 위하여 고해상도, 저조도인 카메라를 선정하는 것이 바람직하다.

또한, 줌렌즈(Zoom Lens)는 모니터(Monitor)를 이용하여 배율을 조정(피사체의 확대/축소 감시)할 수 있는 기능을 제공한다.

또한, 하우징(Housing)은 카메라(Camera) 및 렌즈(Lens)를 보호하기 위한 기능을 제공하는데, 온도변화에 대응하기 위하여 팬(Fan), 히터(Heater) 기능이 내장되어야 하며, 부식을 방지하기 위하여 알루미늄 재질로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 회전기(PAN/TILT)는 카메라(Camera)의 방향을 상/하/좌/우로 이동하기 위한 회전기로서, 카메라(Camera), 렌즈(Lens), 하우징(Housing)에 대한 하중을 견딜 수 있는 제품을 선정하고, 부식을 방지하기 위하여 알루미늄 또는 고강도 플라스틱(FRP) 재질로 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 정보수집반(Receiver)은 통합 운영실의 통합 서버(13)와 통신하여 렌즈(Lens) 및 회전기(PAN/TILT)를 구동하기 위한 신호를 수집하여 공급하는 기능을 제공하며, 전원 On/Off, Aux 기능을 제어하기 위한 단자를 제공한다.

또한, 광링크(Link)는 영상 및 제어신호를 광신호로 변환하여 통합 서버(13)로 전송하기 위한 기능을 제공하는데, 전면에 장비의 동작상태를 파악할 수 있는 LED가 제공되고, 현장 설치환경을 고려하여 모듈(Module)형 또는 랙(Rack) 설치형으로 제작되어 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 광먹스(MUX)는 다수의 영상 및 제어신호를 하나의 광케이블로 전송하기 위한 광 장치로서, 전면에 장비의 동작상태를 파악할 수 있는 LED가 제공되고, 현장 설치환경을 고려하여 모듈(Module)형 또는 랙(Rack) 설치형으로 제작되어 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 서지 보호기(Surge Protector)는 순간전압 및 낙뢰 등으로부터 장비를 보호하기 위한 기능을 제공한다.

또한, 현장함은 광장비 및 제어기 등을 내장하기 위한 금구류로서, 부식에 강한 재질로 제작되고, 전면에 시건 장치가 부착되며, 옥외형 함체의 경우는 온도변화를 조절하기 위한 온도조절장치를 내장하는 것이 바람직하다.

또한, 폴 및 브래킷(Pole & Bracket)은 카메라(Camera)를 지지하기 위한 금구류로서, 부식에 강한 STS 재질로 제작하며, 견고하게 제작하여 카메라(Camera)의 흔들림을 최소화하는 것이 바람직하다.

이제, 개별 터널의 장비실 설비를 살펴보기로 한다.

영상 매트릭스 스위치(VIDEO MATRIX SWITCHER)는 영상신호를 절체하기 위한 기능을 제공하며, 대용량 입출력에 의하여 모니터링이 가능하고, 각 출력포트에 대한 순차적 표출이 가능하며, 키보드 및 운영 프로그램에 의하여 제어된다.

운영 키보드는 매트릭스 스위치(Matrix Switcher) 제어 및 카메라(Camera), 주변기기 등을 제어하기 위한 기능을 제공하며, 동작상태가 표시창에 표출되고, 바람직하게는 조이스틱에 의하여 카메라(Camera) 위치를 회전시킨다.

광링크(Link)는 전송된 광신호를 영상 및 제어신호로 변환하여 통합 서버(13)로 전송하기 위한 기능을 제공하는데, 설치공간을 최소화하기 위하여 카드슬롯 형태로 설치되며, 전면에 장비의 동작상태를 파악할 수 있는 LED가 제공되는 것이 바람직하고, NMS 카드에 의하여 상태감시를 제공한다.

광먹스(MUX)는 다수의 영상 및 제어신호를 하나의 광케이블로 전송하기 위한 광장치로서, 전면에 장비의 동작상태를 파악할 수 있는 LED가 제공되고, 현장 설치환경을 고려하여 모듈(Module)형 또는 랙(Rack) 설치형으로 제작 설치되는 것이 바 람직하다.

문자발생기(ID/TIME GENERATOR)는 영상신호에 문자를 삽입하기 위한 기능을 제공하며, 한글, 영문, 특수 문자등을 입력하여 위치 및 차량 방향 등을 영상신호에 삽입한다.

영상분배기(VDA)는 영상신호를 균등하게 분배하기 위한 기능을 제공하며, 각 카메라(Camera)에서 공급되는 영상을 분배하여 영상 매트릭스 스위치(VIDEO MATRIX SWITCHER) 및 디브알(DVR)로 공급한다.

신호분배기(SDU)는 통합 서버(13)에서 공급되는 제어신호를 각 현장 장비에 분배하기 위한 기능을 제공하며, RS232, RS422 또는 RS485 신호를 분배한다.

디지털 저장장치는 영상을 디지털로 변환하여 하드디스크에 저장하기 위한 장치로서, 최대 16채널의 영상을 동시에 저장 가능하도록 하는 것이 바람직하고, 재생 및 검색이 용이하도록 운영 프로그램이 제공된다.

한편, 비상전화 설비는 비상전화 주장치, 비상전화 접수대 및 현장의 비상 전화 셋(set)로 구성되며, 비상전화기 셋(set)은 터널내에 예를 들면 200m 간격으로 설치된다.

비상전화 주장치(System Rack)의 함체 재질은 알루미늄으로 제작하고, 전면에는 도어(Door)를 장착하여 내부의 장비를 장착할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다. 주 장치에는 전원공급장치, 현장 비상전화 셋(set)과 통신하는 통신 모듈(Module), 통합 서버(13)와 음성신호 송수신 및 위치신호를 데이터 통신으로 통신할 수 있는 통신 모듈(RS232/422/485)이 구비되어야 한다.

비상전화 접수대(Master Station)는 비상전화 주장치와 연동하여 현장 비상전화 셋(set)과 통화하는 장치로서, 전면에 핸드셋(hand set), 전화기 위치표시램프, 통화버튼, 자체 진단 표출기능 등이 장착되어야 한다.

현장 비상전화 셋(Set)의 외함은 FRP 수지로 제작되는 것이 바람직하고, 송수신용 핸드셋(hand set), 호출버튼으로 구성된 비상전화기 셋(set)을 내장한다. 전원은 AC220V×60Hz를 공급할 수 있도록 하며, 외함에는 조명장치가 내장된 비상전화 사인(Sign)을 장착하는 것이 바람직하다.

마지막으로, VMS/LCS 설비를 살펴보기로 한다.

VMS/LCS 설비는 차량의 운전자들에게 터널내 고장차량 정차, 추돌사고, 보수공사 등의 요인으로 어느 차선이 통제될 경우 통제 차선을 인식시켜 주며, 기타 외부 요인에 의한 사고 정보를 운전자들이 적절한 행동으로 각종 상황에 대처토록 하여 사고를 미리 예방할 수 있도록 한다.

VMS/LCS 설비는 하기의 [표 1]에 도시된 바와 같이, LED 표시면에 기호 또는 숫자를 표출하는 전광판과, 전광판을 제어하는 제어기(Controller) 및 전원공급장치, 통신장치로 구성되며, 표출 내용의 통제 및 변경은 관리사무소 컴퓨터에서 관리한다.

전광판은 운전자들에게 잘 보이도록 구조물로 상단에 설치한다.

표출부(전광판)는 각종 그래픽/문자 정보를 가시적으로 표출하는 부분으로서, 표출부를 구성하는 LED 1 모듈은 16×16 픽셀(Pixel)로 구성되며, 사용되는 LED 소자는 옥외 직사광선하에서도 선명한 화면이 표출될 수 있도록 충분한 휘도를 보유한 소자로 설계 제작되어야 한다. 이때, 바람직하게는 LED 픽셀 적(Red), 녹(Green) 소자를 혼색이 가장 잘되는 구조로 배열하고, 혼합이 잘되는 구조로 제작한다. 참고적으로, 전광판의 기술 사양은 하기의 [표 2]와 같다.

전원공급장치(Power Supply)는 화면을 표출할 수 있도록 양질의 직류전원을 픽셀(Pixel)에 공급하여야 한다.

제어기(Controller)는 표출제어 및 제어기 프로세스(Controller Process)가 내장되어 화면표부 상태감시, 전원감시 등의 기능을 수행하고, 운영 컴퓨터로부터 데이터를 무선으로 수신한다. 참고적으로, 제어기(Controller)의 기술 사양은 하기의 [표 3]과 같다.

운영 컴퓨터는 전광판의 표출내용을 편집 입력하는 운영 장비로서, 각종 화면을 간단히 조작 표출시킬 수 있어야 하고, 제어기(Controller)에 데이터를 무선으로 송신한다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

상기와 같은 본 발명은, 운전자 또는 터널 관리자가 터널 내부로 이동하여 터널 내부의 환경을 직접 관찰하지 않고는 터널 내부의 환경(예를 들면 차량 사고, 공기중 유해가스, 먼지 및/또는 매연의 함량, 또는 화재발생의 여부 등)을 쉽게 판단할 수 있고 원격 제어ㆍ관리가 가능토록 함으로써, 터널내 방재설비의 설치효과 를 극대화하고 재해안전성을 확보하여 종합적인 방재대책을 마련할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 터널에 설치된 비상경보 설비, 비상전화, 자동 화재 감지기 또는 차량속도 감지기 등을 통해 재해발생(예를 들면, 차량 사고, 공기중 유해가스, 먼지 및/또는 매연, 또는 화재발생 등의 터널재해)을 감지하면, 경보내용이 자동적으로 담당자에게 연락되어 원거리에서도 유무선 통신망을 통해 현장상황을 파악하여 신속하게 필요한 조치를 취할 수 있도록 해주어, 초기사태감지 및 비상대응으로 인적ㆍ물적 손실에 의한 피해를 최소화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 터널 손상에 따른 일정 기간 터널 폐쇄로 국가물류체계에 큰 혼란을 초래할 수 있는 대형 터널화재사고의 발생 방지에 기여할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 다수의 관리자가 서로 다른 지역에서 동시 접속이 가능하며, 관리자가 부재중일 경우 관리자의 이동통신 단말기 등을 통해 단문메시지(SMS)로 알람을 전송함으로써 비상사태의 초기감지가 가능한 효과가 있다.

Claims (5)

1. 터널 관리 시스템에 있어서,

   터널내의 유고상황을 감지하기 위한 터널별 유고상황 감지수단;

   상기 유고상황 감지수단의 감지 결과에 따라, 터널별 유고상황 경보를 발령하기 위한 터널별 유고상황 경보 발생수단;

   일 터널의 유고상황 경보 발령시, 해당 터널의 현장 상황을 실시간으로 제공하고, 관리자의 제어하에 터널내 재해방재설비를 감시ㆍ제어하되, 관리자 부재시 유고상황 경보 메시지를 기 설정된 관리자의 통신수단으로 전달하며, 외부 관리자의 인터넷 접속시 터널내 현재 상황을 실시간으로 중계하기 위한 통합관리수단;

   상기 통합관리수단의 관리하에, 터널내 현장 상황을 실시간으로 수집하여 상기 통합관리수단으로 전달하기 위한 현장감시수단; 및

   상기 통합관리수단의 관리하에, 상기 재해방재설비를 구동하여 비상방송, 유관기관 출동통보, 차량운행통제 기능을 수행하기 위한 유고상황 조치수단

   을 포함하는 인터넷을 이용한 터널 원격 관리 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 통합관리수단은,

   유고상황 경보 발령시, 상기 유고상황 경보 메시지를 상기 관리자의 휴대 전 화로 단문서비스(SMS)를 이용하여 전송함으로써 비상사태의 초기 감지가 가능토록 하는 것을 특징으로 하는 인터넷을 이용한 터널 원격 관리 시스템.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   통합관리서버는,

   인터넷을 기반으로 한 개방형 통신 방법과 웹브라우저 환경을 이용하여 다수의 관리자가 서로 다른 지역에서 동시 접속 및/또는 제어가 가능토록 하는 것을 특징으로 하는 인터넷을 이용한 터널 원격 관리 시스템.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 유고상황 조치수단은,

   라디오 방송전파신호가 도래하지 못하는 터널 내부에 지상과 동일하게 방송청취가 가능하도록 하며, 터널내 무선전파상황을 실시간으로 감시하고, 비상시 라디오 방송 주파수로 자체 비상방송을 하는 것을 특징으로 하는 터널 원격 관리 시스템.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 유고상황 조치수단은,

   터널내 유고상황이 타결되면, 비상방송을 중지하고, 차량운행을 재개토록 하는 것을 특징으로 하는 터널 원격 관리 시스템.

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