KR20060015000A - 통신장치가 구비된 가드레일 및 이를 이용한 가드레일감시 시스템 - Google Patents

통신장치가 구비된 가드레일 및 이를 이용한 가드레일감시 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가드레일 감시 시스템을 개시한다. 본 발명의 가드레일 감시 시스템은, 도로의 지면에 설치된 포스트; 포스트에 결합된 레일부; 포스트 또는 레일에 설치되고 포스트 또는 레일에 가해진 외부 충격을 감지하여 충격 신호를 출력하는 충격 감지부; 충격신호를 소정의 주파수로 무선 송신하는 송신부; 및 충격 신호를 수신하여 관리자에게 출력하는 중앙관제센터를 포함한다. 본 발명의 가드레일 감시 시스템을 이용하면 차량이 가드레일에 충돌하는 등의 사고 발생의 인지가 용이하고, 사고 발생시에 가드레일 관리자에게 즉시 통지가 가능하여, 사고를 더욱 신속하게 수집할 수 있고, 인명을 신속하게 구조할 수 있는 효과가 있다.

Description

통신장치가 구비된 가드레일 및 이를 이용한 가드레일 감시 시스템{Guardrail having communication device and guardrail monitoring system using the same}
도 1 은 종래의 일반적인 가드레일의 구조를 도시한 사시도이다.
도 2a 는 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 통신장치가 구비된 가드레일을 개념적으로 도시하는 도면이고, 도 2b 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가드레일 감시 시스템의 전체 구성을 설명하는 도면이다.
도 3a 는 제 1 실시예에 따라서 압전소자를 이용하여 충격 감지부를 구현한 경우에 충격감지부의 구조를 도시하는 블록도이고, 도 3b 는 압전 소자를 설명하는 도면이다.
도 4a 는 포스트간의 거리를 감지하여 사고발생 여부를 감시하는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예의 개념을 설명하는 도면이고, 도 4b 는 포스트간의 거리를 측정하여 사고여부를 감지하는 충격감지부의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 5a 는 포스트간의 거리를 감지하여 사고발생 여부를 감시하는 다른 방식을 채택한 본 발명의 바람직한 제 3 실시예의 개념을 설명하는 도면이고, 도 5b 는 포스트간의 거리를 측정하여 사고여부를 감지하는 충격감지부의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 6a 는 본 발명의 바람직한 제 4 실시예의 개념을 설명하는 도면이고, 도 6b 는 제 4 실시예에 따른 충격 감지부의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 7a 내지 도 7d 는 상술한 제 1 내지 제 4 실시예를 교량에 설치된 난간에 적용한 예를 도시하는 도면이다.
본 발명은 도로에 설치되는 안전 구조물에 관한 것으로서, 구체적으로 통신 장치가 설치된 가드레일과 이로부터 가드레일의 상태 정보를 수신하는 가드레일 감시 시스템에 관한 것이다.
본 발명을 설명하기에 앞서, 이하에서 설명하는 가드레일은 가드레일에 한정되는 의미가 아니라 도로에 설치되어 차량이 충돌할 때 충돌로 인한 에너지를 흡수하고, 차량이 도로 밖으로 이탈하는 것을 방지하는 안전 구조물을 모두 포괄하는 개념으로 사용되었다는 점을 주지하여야 한다.
가드레일(guardrail)이란, 본래 열차운행시 바퀴의 탈선으로 인한 사고를 방지하기 위하여 본선 레일의 안쪽 또는 바깥쪽에 설치한 레일을 일컫는 것이나, 최근에는 자동차 도로의 양쪽에 설치한 방호책을 포함하는 개념으로 사용되고 있다. 특히, 가드레일은 낭떠러지와 같은 도로 주변의 위험지역으로 자동차가 이탈하는 대형사고를 방지하기 위한 매우 중요한 구조물로서 사용되고 있다.
도 1 은 종래의 일반적인 가드레일의 구조를 도시한 사시도이다.
도시된 바와 같이, 종래의 가드레일은 도로의 일측 또는 양측의 지면에 설치된 포스트(10)와, 그 포스트(10)의 도로측면에 도로의 진행방향으로 설치된 레일(30)과, 그 포스트(10) 및 레일(30)을 연결고정하는 고정부재(20)로 구성되는 것이 일반적이다.
또한, 레일(30)은 그 횡단면이 도로측에 대하여 돌부와 요부를 갖는 물결 형상의 구조(30a)를 취하는 것이 일반적인데, 이는 도로를 진행하는 자동차가 사고로 인하여 가드레일에 충돌하는 경우, 완충효과를 높이기 위함이다.
그런데, 도심지에 설치된 가드레일의 경우, 차량이 사고로 인하여 가드레일에 충돌하거나, 충돌하여 가드레일을 벗어나는 경우에 인지가 용이한 반면에, 도심 외곽이나 교외에 설치된 가드레일은 인적이 드문곳에 설치되어, 차량이 가드레일에 충돌하거나 충돌한 후 가드레일을 벗어나는 등의 사고가 발생하여도 인지되지 못하는 문제점이 있고, 따라서, 사고에 대한 수습 및 인명구조에 시간이 지체되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 사고 발생의 인지가 용이하고, 사고 발생시에 가드레일 관리자에게 즉시 통지가 가능한 가드레일 및 이를 이용한 가드레일 감시 시스템을 제공하는 것이다.
상술한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 가드레일 감시 시스템은, 도로 의 지면에 설치된 포스트; 포스트에 결합된 레일부; 포스트 또는 레일에 설치되고 포스트 또는 레일에 가해진 외부 충격을 감지하여 충격 신호를 출력하는 충격 감지부; 충격신호를 소정의 주파수로 무선 송신하는 송신부; 및충격 신호를 수신하여 관리자에게 출력하는 중앙관제센터를 포함한다.
또한, 상술한 충격 감지부는, 외부 충격에 대응되는 전력을 생성하고, 전력과 소정의 전력 기준값을 비교하며, 비교 결과에 따라서 충격 신호를 생성하여 송신부로 출력할 수 있다.
또한, 상술한 충격 감지부는, 외부충격의 크기에 따른 전력을 생성하는 전력생성부; 전력 기준값 및 가드레일 설치 위치에 따른 고유 ID를 저장하는 저장부; 및 전력의 크기가 전력 기준값 이상인 경우에 고유 ID가 포함된 충격신호를 생성하여 송신부로 출력하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상술한 전력 생성부는, 외부에서 인가된 압력의 크기에 대응되는 전력을 생성하는 압전소자일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 가드레일 감시 시스템의 충격 감지부는, 외부 충격으로 인한 진동을 감지하여 진동값을 생성하는 진동 센서; 및 진동값이 소정의 기준치 이상이면 가드레일이 설치된 위치에 대응되는 고유 ID 가 포함된 충격 신호를 생성하여 송신부로 출력하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상술한 충격 감지부는 적외선 및 초음파를 이용하여 포스트간의 거리를 측정하고, 측정된 포스트간 거리에 따라서 충격 신호를 생성하여 송신부로 출력할 수 있다.
또한, 상술한 충격 감지부는 적외선 및 초음파를 수신하고, 적외선이 수신된 시간을 기준으로 초음파가 수신된 시간을 계산하여 측정된 포스트간의 거리를 소정의 기준 거리와 비교하여, 비교 결과값에 따라서 충격 신호를 생성하여 송신부로 출력할 수 있다.
또한, 상술한 충격 감지부는, 타 포스트에 설치된 충격 감지부로부터 적외선을 수신하는 적외선 수신부; 타 포스트에 설치된 충격 감지부로부터 초음파를 수신하는 초음파 수신부; 가드레일이 설치된 위치에 따른 고유 ID 및 포스트간 기준 거리를 저장하는 저장부; 및 적외선이 수신된 제 1 시간과 초음파가 수신된 제 2 시간을 계산하고, 제 1 시간과 제 2 시간간의 차를 이용하여 포스트간 거리를 측정하여 포스트간 기준 거리와 비교하고, 포스트간 거리가 포스트간 기준 거리보다 길면 고유 ID를 판독하여 고유 ID 가 포함된 충격 신호를 생성하여 송신부로 출력하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상술한 저장부는 최근 적외선 및 초음파를 수신한 수신시간 정보를 더 저장하고, 제어부는 수신시간 정보를 판독하여 적외선 및 초음파가 수신된 후 소정의 시간이 경과되었는지 여부를 조사하고, 소정의 시간이 경과된 경우에는 충격 신호를 생성하여 송신부로 출력할 수 있다.
또한, 상술한 제어부는, 타 포스트에 설치된 충격 감지부로부터 적외선 및 초음파가 적외선 수신부 및 초음파 수신부로 각각 수신되면, 수신 시간 정보를 갱신할 수 있다.
또한, 상술한 가드레일 감시 시스템은 적외선을 타 포스트에 설치된 충격 감 지부로 송신하는 적외선 송신부; 및 초음파를 타 포스트에 설치된 충격 감지부로 송신하는 초음파 송신부를 더 포함하고, 제어부는 소정의 시간 주기로 적외선 송신부 및 초음파 송신부로 적외선 및 초음파를 각각 송신할 수 있다.
또한, 상술한 충격 신호는 적외선 및 초음파가 수신된 수신시간이 소정의 시간을 경과한 것인지 또는 포스트간 거리가 기준 거리보다 긴 경우인지를 나타내는 에러 코드를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 가드레일 감시 시스템의 충격 감지부는, 타 포스트에 설치된 충격 감지부로 초음파를 송신한 제 1 시간과 타 포스트에 설치된 충격 감지부에서 반사된 초음파를 수신한 제 2 시간간의 차를 이용하여 포스트간 거리를 측정하고, 측정된 포스트간 거리와 소정의 포스트간 기준 거리를 비교한 결과에 따라서 충격 신호를 생성하여 송신부로 출력할 수 있다.
또한, 충격 감지부는 가드레일의 설치 위치에 따른 고유 ID 및 포스트간 기준 거리를 저장한 저장부; 타 포스트에 설치된 충격 감지부로 초음파를 송신하는 초음파 송신부; 타 포스트에 설치된 충격 감지부에서 반사된 초음파를 수신하는 초음파 수신부; 및 제 1 시간과 제 2 시간의 시간차를 이용하여 포스트간 거리를 측정하고, 측정된 포스트간 거리와 기준 거리를 비교하여, 비교 결과에 따라서 고유 ID 가 포함된 충격 신호를 생성하여 출력하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상술한 제어부는 제 1 시간으로부터 소정의 시간이 경과할 때까지 반사된 초음파가 수신되지 않는 경우에, 고유 ID가 포함된 충격 신호를 생성하여 출력할 수 있다.
또한, 상술한 충격 신호는 소정의 시간이 경과할 때까지 반사된 초음파가 수신되지 않았는지 또는 측정된 포스트간 거리가 기준 거리보다 긴지를 나타내는 에러 코드를 더 포함할 수 있다.
또한, 충격 감지부는 타 포스트에 설치된 충격 감지부로부터 송신된 초음파를 반사하는 반사판을 구비할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 가드레일 감시 시스템은 도로의 일측 또는 양측의 지면에 설치된 복수의 포스트; 복수의 포스트에 결합된 레일부; 복수의 포스트 중 어느 하나에 설치되고, 소정의 시간 주기마다 소정의 체크 신호를 생성하여 유선으로 전송하는 제 1 충격 감지부; 복수의 포스트 중 어느 하나에 설치되고, 제 1 충격 감지부와 유선으로 연결되어 체크 신호를 수신하고, 체크 신호의 수신 여부를 조사하여, 가드 레일에 외부의 충격이 가해졌음을 나타내는 충격 신호를 생성하는 제 2 충격 감지부; 충격 신호를 소정의 주파수로 무선 송신하는 송신부; 및 충격 신호를 수신하여 관리자에게 출력하는 중앙관제센터를 포함한다.
또한, 상술한 제 2 충격 감지부는, 가드레일이 설치된 위치에 대응되는 고유 ID 및 최근 체크 신호가 수신된 수신 시간 정보를 저장한 저장부; 유선을 통해서 체크신호를 수신하는 체크신호 수신부; 및 체크 신호를 입력받아 수신시간 정보를 갱신하고, 현재 시간과 수신시간 정보를 비교하여, 시간 차가 소정의 임계치 이상인 경우에 고유 ID가 포함된 충격 신호를 생성하여 송신부로 출력하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상술한 제 1 충격 감지부 및 제 2 충격 감지부는 복수의 포스트 중 첫 번째 포스트와 마지막 포스트에 각각 설치될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 가드레일 및 가드레일 감시 시스템을 설명한다. 본 발명의 가드레일은 외부로부터 인가되는 충격을 감지하고, 외부로부터 충격이 가해졌음을 소정의 주파수로 무선 송신하여 중앙의 관제 센터에 알리는 기능을 수행한다.
도 2a 는 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 통신장치가 구비된 가드레일을 개념적으로 도시하는 도면이고, 도 2b 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가드레일 감시 시스템의 전체 구성을 설명하는 도면이다.
도 2a 및 도 2b 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 가드레일 감시 시스템은 가드레일부(100)와 중앙 관제 센터(200)를 포함하고, 가드레일부(100)는 포스트(110), 레일부(120), 충격 감지부(130), 및 송신부(150)를 포함한다.
포스트(110)는 도로의 일측 또는 양측의 지면에 설치되고, 레일부(120)는 포스트(110)에 소정의 결합수단에 의해서 결합된다. 충격 감지부(130)는 포스트(110) 또는 레일부(120)에 설치되고 포스트(110) 또는 레일부(120)에 가해진 충격을 감지하여 충격 신호를 출력한다. 송신부(150)는 충격신호를 소정의 주파수로 중앙 관제 센터에 송신한다.
본 발명의 가드레일 감시 시스템의 기본적인 구성은 도 2b 에 도시된 바와 같고, 가드레일 감시 시스템의 각 실시예는 다양하게 구현 가능한 충격 감지부(130)의 구성에 따라서 다르게 구현된다.
이하에서는, 충격 감지부(130)의 구현예들에 따른 본 발명의 가드레일 감시 시스템의 실시예들을 설명한다.
도 3a 는 제 1 실시예에 따라서 압전소자를 이용하여 충격 감지부(130)를 구현한 경우에 충격감지부의 구조를 도시하는 블록도이고, 도 3b 는 압전 소자를 설명하는 도면이다.
도 3a 에 도시된 바와 같이, 제 1 실시예에 따른 충격 감지부(131)는, 차량등이 가드레일에 충돌하는 경우에 가드레일에 전해지는 충격 내지 진동 에너지를 전기적 에너지인 전력으로 변환하는 전력 발생부(1312), 전력 기준값과 가드레일이 설치된 위치에 대응되는 고유 ID를 저장한 저장부(1313), 전력 발생부(1312)에서 생성된 전력의 크기를 비교하여 기준값 이상인 경우에는 고유 ID를 포함하는 충격 신호를 생성하여 송신부(150)로 출력하는 제어부(1311)를 포함한다.
도 3b를 참조하면, 물리적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 압전소자는 압전체(piezoelectric materials, 1312-1)를 사이에 두고 양측으로 금속전극(1312-2)을 연결하여 압전체(1312-1)의 역학적 성질을 전기적 성질로 변환시키는 효과를 이용한 것이다. 즉, 압전체(1312-1)의 분극 방향에 대해 힘을 가하면 양측으로 전하가 발생하며, 이에 의한 전위차가 생기게 된다. 이 전위차는 가해진 힘의 크기에 비례하며 압축(compressing stress), 신장력(tensile stress) 및 전단력(shear stress)를 가하는 경우등에 압전체에 물리적 힘이 가해지는 경우에 발생한다.
도 2b 및 도 3a를 참조하여 제 1 실시예를 설명하면, 차량이 본 발명의 가드레일에 충돌하면, 차량의 충돌로 인한 진동에너지가 전력 발생부(1312)인 압전소자에 전달되고, 압전소자는 가해진 힘의 크기에 비례하여 전력을 생성하여 제어부 (1311)로 출력한다.
제어부(1311)는 전력 기준값을 저장부(1313)에서 판독하고, 전력발생부로부터 입력된 전력의 크기를 기준값과 비교하여, 이를 송신부(150)로 출력할지 여부를 결정한다. 가드레일에 설치된 압전소자에는 지진과 같은 자연계의 진동이 전달될 수 있고, 대형 차량이 가드레인 주변을 통과할때에도 지표를 통해서 미세한 진동이 압전소자에 전달될 수도 있다. 압전소자는 이러한 진동이 전달될때마다 진동의 크기에 대응되는 전력 에너지를 발생시켜서 제어부(1311)로 전달하게 된다. 따라서, 제어부(1311)는 전력 에너지가 전력발생부로부터 입력될 때마다 저장부(1313)로부터 전력에 대한 기준값을 판독하여 입력된 전력값과 비교한 후, 전력값이 기준값 이상이면 저장부(1313)로부터 가드레일의 고유 ID를 판독하여 고유 ID 가 포함된 충격 신호를 송신부(150)로 출력한다.
충격 신호를 수신한 송신부(150)는 충격 신호를 소정의 주파수로 변조하여 중앙관제센터(200)로 송신한다.
한편, 충격신호를 수신한 중앙관제센터(200)는 수신된 충격신호로부터 가드레일 고유 ID를 판독하고, 고유 ID 에 대응되는 지역정보를 데이터베이스(미도시 됨)에서 추출하여, 사고가 발생하였음을 담당자에게 표시한다.
한편, 도 2a 에는 충격 감지부(130)와 송신부(150)가 일체로 가드레일부에 장착되는 것으로 도시하였으나, 충격을 감지하는 센서만 가드레일부에 장착되고, 그 밖의 구성은 가드레일로부터 분리되어 소정의 위치에 설정될 수 있음을 당업자는 알 수 있을 것이다. 예컨대, 제 1 실시예의 경우에, 충격감지부(131)에 포함 되는 전력 발생부(1312)만이 가드레일부에 설치되고, 충격 감지부(131)의 저장부(1313) 및 제어부(1311)와 송신부(150)는 가드레일부에서 분리되어 소정의 위치에 설치될 수도 있음을 당업자는 알 수 있을 것이다.
도 4a 는 포스트(110)간의 거리를 감지하여 사고발생 여부를 감시하는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예의 개념을 설명하는 도면이고, 도 4b 는 포스트(110)간의 거리를 측정하여 사고여부를 감지하는 충격감지부의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 4a를 참조하면, 제 2 실시예의 가드레일 감시 시스템은 일방향으로 적외선과 초음파를 동시에 송신하고, 다른 방향으로부터 적외선과 초음파를 수신하여, 포스트(110)간의 거리를 측정함으로써 사고로 인해 유실된 가드레일이 존재하는지 여부를 감시할 수 있다.
예컨대, 가드레일의 포스트(110)에 설치된 충격 감지부(132)가 우측 포스트(110)에 설치된 충격 감지부(132;또는, 좌측 포스트(110)에 설치된 충격 감지부)로 소정 시간마다 적외선과 초음파를 동시에 송신하고, 좌측 포스트(110)에 설치된 충격 감지부(미도시 됨; 또는, 우측 포스트(110)에 설치된 충격 감지부(132))에서 동시에 송신된 적외선과 초음파를 수신한다. 그 후, 충격 감지부(132)는 좌측 포스트(110)에 설치된 충격 감지부(미도시 됨)로부터 적외선과 초음파가 수신된 시간차를 계산하고, 계산된 시간차에 따라서 좌측 포스트(110)와의 거리를 측정할 수 있다.
도 4b를 참조하면, 제 2 실시예에 따른 충격 감지부(132)는 적외선 송신부 (1321), 초음파 송신부(1322), 적외선 수신부(1326), 초음파 수신부(1327), 제어부(1324), 전원공급부(1323), 및 저장부(1325)를 포함한다.
저장부(1325)는 가드레일이 설치된 위치에 따른 고유 ID, 포스트(110)간의 기준 거리, 및 최근에 적외선 및 초음파를 수신한 수신시간 정보를 저장한다.
전원 공급부(1323)는 배터리 또는 태양열 전지등의 다양한 방식으로 구현되며, 제어부(1324), 저장부(1325), 적외선 송신부(1321), 초음파 송신부(1322), 적외선 수신부(1326), 및 초음파 수신부(1327)에 전력을 공급하여 이들을 구동시킨다.
적외선 송신부(1321) 및 초음파 송신부(1322)는 제어부(1324)의 지시에 따라서 인접한 포스트(도 4a 의 우측에 설치된 포스트(110))에 설치된 충격 감지부(132)로 적외선 및 초음파를 동시에 소정의 시간 주기마다 송신한다.
적외선 수신부(1326) 및 초음파 수신부(1327)는 인접한 포스트(도 4a 의 좌측에 설치된 포스트(110))에 설치된 충격 감지부(132)로부터 적외선 및 초음파를 각각 수신하여 제어부(1324)에 적외선 및 초음파가 수신되었음을 통지한다.
제어부(1324)는 소정의 시간 주기마다 적외선 송신부(1321) 및 초음파 송신부(1322)로, 우측 포스트(110)에 설치된 충격 감지부(132)를 향해서 적외선 및 초음파를 동시에 송신하도록 지시하는 한편, 저장부(1325)로부터 최근의 적외선 및 초음파 수신시간 정보를 판독하여 소정의 시간주기가 경과했는지 여부를 조사한다. 만약, 소정의 시간 주기가 경과하도록 좌측 포스트(110)의 충격 감지부(132)로부터 적외선 및 초음파가 수신되지 않는다면, 좌측 포스트(110)에 이상이 발생한 것으로 판단하여 고유 ID를 저장부(1325)로부터 판독하고, 고유 ID 가 포함된 충격신호를 송신부로 출력한다. 이 때, 충격 신호에 소정의 시간 주기동안 적외선 및 초음파가 수신되지 않았음을 나타내는 에러 코드를 포함시킬 수 도 있다.
한편, 제어부(1324)는 적외선 및 초음파가 수신되었음을 나타내는 신호가 적외선 수신부(1326) 및 초음파 수신부(1327)로부터 각각 입력되면 수신 시간을 계산하고, 적외선 수신시간과 초음파 수신시간간의 차를 계산하여 좌측 포스트(110)와의 거리를 계산한다. 구체적으로, 적외선은 빛의 속도로 전파되므로 적외선이 수신된 시간을 적외선과 초음파가 좌측 포스트(110)에 설치된 충격 감지부(132)에서 송신된 시간이라고 설정하여도 큰 무리가 없으므로, 적외선이 수신되고 초음파가 수신될 때까지 경과한 시간을 계산한 후 음속을 승산하여 거리를 계산할 수 있다.
또한, 제어부(1324)는 계산된 거리를 저장부(1325)로부터 판독한 포스트(110)간 기준 거리와 비교하여 계산된 거리가 기준 거리보다 더 긴 경우에는 중간 포스트(110)에 사고가 발생한 것으로 판단하고, 저장부(1325)에 저장된 고유 ID를 판독하여 고유 ID 가 포함된 충격 신호를 제 1 실시예와 마찬가지로 송신부로 출력하여 중앙관제센터(200)로 전송하도록 한다. 이 때, 수신된 적외선 및 초음파에 따라서 계산된 거리가 기준 거리 이상임을 나타내는 에러코드를 충격신호에 포함시킬 수 있으며, 관제센터(200)는 충격신호에 포함된 에러 코드를 판별하여 관리자에게 가드레일에 발생한 이상 징후의 내용을 표시할 수 있다.
한편, 제어부(1324)는 계산된 거리가 기준 거리와 소정의 오차범위 내에서 동일하면 저장부(1325)로 적외선 및 초음파가 수신된 시간을 출력하여, 수신시간을 갱신한다.
비록, 도 4a 에는 매 포스트(110)마다 충격감지부가 설치된 것으로 도시되었으나, 도로에 설치된 소정수의 포스트(110)마다 충격 감지부(132)를 설치할 수도 있다(예컨대, 5개의 포스트(110)마다 하나의 충격 감지부(132)를 설치할 수 있다).
도 5a 는 본 발명의 포스트(110)간의 거리를 감지하여 사고발생 여부를 감시하는 다른 방식을 채택한 제 3 실시예를 설명하는 도면이고, 도 5b 는 포스트(110)간의 거리를 측정하여 사고여부를 감지하는 충격감지부의 구성을 도시하는 블록도이다.
제 3 실시예는 포스트(110)간의 거리를 측정하여 사고 유무를 판단한다는 점에서 제 2 실시예와 기본적으로 동일한 개념이지만, 충격 감지부(133)가 초음파 센서로만 구성된다는 점에서 제 2 실시예와 차이가 있다.
도 5a를 참조하면, 제 3 실시예의 충격 감지부(133)는 초음파를 인접 포스트(110)에 설치된 충격 감지부(133)로 송신한 후, 송신된 초음파가 인접 포스트(110)의 충격 감지부(133) 또는 충격 감지부(133)에 설치된 반사판(1336)에서 반사되어 되돌아오면, 반사된 초음파를 수신하여 송신 시간과 수신 시간의 시간 차에 따라서 거리를 계산하여 사고 발생 유무를 판단한다.
도 5b를 참조하면, 제 3 실시예의 충격 감지부(133)는 전원 공급부(1331), 제어부(1332), 저장부(1333), 초음파 송신부(1334), 및 초음파 수신부(1335)를 포함한다.
저장부(1333)는 가드레일이 설치된 위치에 따른 고유 ID 및 포스트(110)간의 기준 거리를 저장하고, 전원 공급부(1331)는 배터리 또는 태양열 전지등의 다양한 방식으로 구현되며, 제어부(1332), 저장부(1333), 초음파 송신부(1334), 및 초음파 수신부(1335)에 전력을 공급하여 이들을 구동시킨다.
초음파 송신부(1334)는 제어부(1332)의 지시에 따라서 인접한 포스트(110)(도 5a 의 우측에 설치된 포스트(110))에 설치된 충격 감지부(133)로 초음파를 소정의 시간 주기마다 송신하고, 초음파 수신부(1335)는 초음파 송신부(1334)에서 송신되고 반사판에 의해서 반사된 초음파를 수신한다.
제어부(1332)는 소정의 시간 주기마다 초음파 송신부(1334)로, 다른 포스트(도 5a의 우측 포스트(110))에 설치된 충격 감지부(133)를 향해서 초음파를 송신하도록 지시하고, 반사된 초음파가 수신되었음을 나타내는 신호가 초음파 수신부(1335)로부터 입력되면 초음파가 송신된 시간과 초음파가 수신된 시간을 이용하여 다른 포스트(도 5a의 우측 포스트(110))와의 거리를 계산한다. 그 후, 제어부(1332)는 계산된 거리를 저장부(1333)로부터 판독한 포스트(110)간 기준 거리와 비교하여 계산된 거리가 기준 거리보다 더 긴 경우에는 중간 포스트(110)에 사고가 발생한 것으로 판단하고, 저장부(1333)에 저장된 고유 ID를 판독하여 고유 ID 가 포함된 충격 신호를 제 1 실시예와 마찬가지로 송신부로 출력하여 중앙관제센터(200)로 전송하도록 한다. 이 경우에, 계산된 거리가 기준 거리 이상임을 나타내는 에러 코드를 충격 신호에 포함시켜 중앙관제센터(200)로 전송할 수도 있다.
한편, 제어부(1332)는 초음파가 송신된 후 소정의 시간동안 반사된 초음파가 수신되지 않으면, 가드레일 전체의 유실이나 시스템의 고장과 같은 이상이 생긴 것으로 판단하고, 반사된 초음파가 수신되지 않음을 나타내는 에러 코드가 포함된 충격 신호를 송신부로 출력하여 중앙관제센터(200)로 전송할 수도 있다.
중앙관제센터(200)는 제 2 실시예의 경우와 마찬가지로 수신된 충격신호를 관리자에게 표시하여 고유 ID 에 대응되는 위치에 설치된 가드레일에 사고 또는 이상이 발생된 것을 알린다. 이 때, 충격 신호에 에러 코드가 포함된 경우에는 에러 코드에 대응되는 내용을 관리자에게 표시한다.
아울러, 도 5a 는 충격 감지부(133)가 모든 포스트(110)에 설치되는 것으로 도시하였으나, 충격 감지부(133)는 제 2 실시예의 경우와 마찬가지로 소정수의 포스트(110)마다 하나씩 설치될 수도 있음을 당업자는 알 수 있을 것이다.
지금까지 본 발명의 바람직한 제 1 내지 제 3 실시예에 따른 가드레일 감시 시스템에 대해서 설명하였다. 제 1 내지 제 3 실시예는 주로 고가의 센서를 이용하여 충격 감지부(130)를 구현하였으나, 도 6a 및 도 6b 에 도시된 가장 간단한 제 4 실시예는 가드레일을 구성하는 첫 번째 포스트와 마지막 포스트에 제 1 충격 감지부(134a) 및 제 2 충격 감지부(134b)를 각각 설치한다. 그 후, 제 1 충격 감지부(134a)와 제 2 충격 감지부(134b)를 유선으로 연결하는데, 이 때, 첫 번째 포스트와 마지막 포스트 사이에 설치된 포스트들에 유선을 지지하기 위한 지지수단(600)을 부가할 수 있다.
도 6a를 참조하면, 첫 번째 포스트와 마지막 포스트 사이에 위치한 포스트들에 의해서 지지되는 유선을 제 1 충격 감지부(134a) 및 제 2 충격 감지부(134b)에 각각 연결하고, 소정의 시간 주기마다 일측인 제 1 충격 감지부(134a)에서 타측인 제 2 충격 감지부(134b)로 소정의 체크 신호를 전송한다. 이 때, 체크 신호가 정상적으로 수신되면, 가드레일이 정상적으로 유지관리되고 있다고 판단할 수 있으나, 신호가 정상적으로 수신되지 않으면 첫 번째 포스트와 마지막 포스트 사이의 가드레일 일부가 사고로 인하여 유실되었다고 판단할 수 있으므로 제 1 내지 제 3 실시예와 동일하게 중앙관제센터(200)로 사고발생사실을 무선 전송한다.
도 6b 는 제 4 실시예에 따른 가드레일부의 구성을 도시하는 블록도이다. 제 4 실시예는 체크신호를 전송하는 제 1 충격 감지부(134a)와 체크신호를 수신하는 제 2 충격 감지부(134b)를 포함하여 상술한 제 1 내지 제 3 실시예의 충격 감지부(130)가 구현된다.
먼저, 체크신호를 전송하는 제 1 충격 감지부(134a)는 제 1 전력공급부(1341), 제 1 제어부(1342), 및 체크신호 송신부(1343)를 포함한다. 제 1 전력공급부(1341)는 제 1 제어부(1342) 및 체크신호 송신부(1343)로 전력을 공급하고, 제 1 제어부(1342)는 소정의 시간 주기마다 체크신호를 생성하여 체크신호 송신부(1343)로 출력하고, 체크신호 송신부(1343)는 유선을 통해서 체크 신호를 제 2 충격 감지부(134b)로 전송한다.
또한, 체크신호를 수신하는 제 2 충격 감지부(134b)는 제 2 전력공급부(1345), 제 2 제어부(1348), 저장부(1346), 및 체크신호 수신부(1347)를 포함한다. 제 2 전력 공급부(1345)는 저장부(1346), 제 2 제어부(1348), 및 체크신호 수신부(1347)에 전력을 공급하여 구동시키고, 저장부(1346)는 가드레일이 설치된 위치에 대응되는 고유 ID 및 최근에 체크신호가 수신된 수신시간 정보를 저장하며, 체크신호 수신부(1347)는 유선을 통해서 입력된 체크신호를 수신하여 제 2 제어부(1348)로 출력한다.
제 2 제어부(1348)는 체크신호가 수신되면 체크 신호가 수신된 시간을 저장부(1346)로 출력하여 체크신호 수신시간 정보를 갱신한다. 한편, 제 2 제어부(1348)는 현재 시간과 저장부(1346)에 저장된 체크신호 수신시간 정보를 비교하여, 시간 차가 소정의 임계치 이상인 경우에는, 가드레일에 사고가 발생하여 가드레일에 의해서 지지되는 유선이 끊어졌거나, 제 1 충격 감지부(134a)가 고장난 것으로 판단하여, 저장부(1346)에서 가드레일의 고유 ID를 판독하고, 고유 ID 가 포함된 충격신호를 생성하여 송신부(150)로 출력한다. 송신부(150)는 소정의 주파수로 충격신호를 중앙관제센터(200)로 무선전송하고, 관제센터(200)는 이를 관리자에게 표시한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예컨대, 제 1 내지 제 3 실시예에서는 각 포스트에 충격신호를 중앙관제센터(200)로 송신하는 송신부가 설치되는 것으로 설명하였으나, 원격의 중앙관제센터(200)로 충격신호를 전송하기 위해서는 신호의 증폭과정이 필수적이므로, 각 포스트에 설치된 송수신부로부터 수신된 충격신호를 수신하여 증폭한 후 원격지의 중앙관제센터(200)로 전송하는 중계기가 가드레일 인근에 설치될 수 있음을 당업자는 알 수 있을 것이다.
또한, 제 1 실시예는 압전소자를 이용하는 것으로 설명하였으나, 제 2 내지 제 4 실시예와 마찬가지로 충격 감지부내에 배터리와 같은 전력 공급부를 구비하면, 단순히 진동을 감지하는 진동센서를 이용하여 진동센서값(진동값)을 제어부로 출력하고, 제어부가 진동센서의 값이 소정의 기준치 이상이면, 고유 ID를 포함시켜 충격 신호를 전송하도록 구성할 수 있음을 당업자는 알 수 있을 것이다.
아울러, 지금까지 본 발명이 가드레일에 구현된 예를 중심으로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 도로에 설치 가능한 안전 구조물에는 모두 적용될 수 있음을 당업자는 알 수 있을 것이다. 예컨대, 도 7a 내지 도 7d 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 감시 시스템은 교량에 설치되어 차량의 교량 밖으로 이탈되는 것을 방지하는 난간등에도 구현될 수 있다. 즉, 난간의 지주에 충격 감지부 및 송신부를 설치하여 난간에 차량이 충돌하는 등의 사고가 발생하였는지를 감시할 수 있고, 가드레일이 아닌 난간에 설치되었다는 점만 차이가 있을 뿐, 기본적인 구조와 동작 방식은 상술한 제 1 내지 제 4 실시예와 동일함을 당업자는 알 수 있을 것이다. 따라서, 상술한 가드레일은 가드레일에 한정되는 의미가 아니라 도로에 설치되어 차량이 충돌할 때 충돌로 인한 에너지를 흡수하고, 차량이 도로 밖으로 이탈하는 것을 방지하는 안전 구조물을 모두 포괄하는 개념으로 사용되었다는 점을 주지하여야 한다.
그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
상술한 바와 같은 본 발명의 제 1 내지 제 4 실시예의 가드레일 감시 시스템을 이용하면, 차량이 가드레일에 충돌하는 등의 사고 발생의 인지가 용이하고, 사고 발생시에 가드레일 관리자에게 즉시 통지가 가능하여, 사고를 더욱 신속하게 수집할 수 있고, 인명을 신속하게 구조할 수 있는 효과가 있다.

Claims (20)

  1. 도로의 지면에 설치된 포스트;
    상기 포스트에 결합된 레일부;
    상기 포스트 또는 레일에 설치되고 상기 포스트 또는 레일에 가해진 외부 충격을 감지하여 충격 신호를 출력하는 충격 감지부;
    상기 충격신호를 소정의 주파수로 무선 송신하는 송신부; 및
    상기 충격 신호를 수신하여 관리자에게 출력하는 중앙관제센터를 포함하는 것을 특징으로 하는 가드레일 감시 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 충격 감지부는
    상기 외부 충격에 대응되는 전력을 생성하고, 상기 전력과 소정의 전력 기준값을 비교하며, 비교 결과에 따라서 상기 충격 신호를 생성하여 상기 송신부로 출력하는 것을 특징으로 하는 가드레일 감시 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 충격 감지부는
    상기 외부충격의 크기에 따른 전력을 생성하는 전력생성부;
    상기 전력 기준값 및 가드레일 설치 위치에 따른 고유 ID를 저장하는 저장부; 및
    상기 전력의 크기가 상기 전력 기준값 이상인 경우에 상기 고유 ID가 포함된 충격신호를 생성하여 상기 송신부로 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가드레일 감시 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 전력 생성부는
    외부에서 인가된 압력의 크기에 대응되는 전력을 생성하는 압전소자인 것을 특징으로 하는 가드레일 감시 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 충격 감지부는
    상기 외부 충격으로 인한 진동을 감지하여 진동값을 생성하는 진동 센서; 및
    상기 진동값이 소정의 기준치 이상이면 가드레일이 설치된 위치에 대응되는 고유 ID 가 포함된 충격 신호를 생성하여 상기 송신부로 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가드레일 감시 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 충격 감지부는
    적외선 및 초음파를 이용하여 포스트간의 거리를 측정하고, 측정된 포스트간 거리에 따라서 상기 충격 신호를 생성하여 상기 송신부로 출력하는 것을 특징으로 하는 가드레일 감시 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 충격 감지부는
    상기 적외선 및 초음파를 수신하고, 적외선이 수신된 시간을 기준으로 초음 파가 수신된 시간을 계산하여 측정된 상기 포스트간의 거리를 소정의 기준 거리와 비교하여, 비교 결과값에 따라서 상기 충격 신호를 생성하여 송신부로 출력하는 것을 특징으로 하는 가드레일 감시 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 충격 감지부는
    타 포스트에 설치된 충격 감지부로부터 적외선을 수신하는 적외선 수신부;
    타 포스트에 설치된 충격 감지부로부터 초음파를 수신하는 초음파 수신부;
    가드레일이 설치된 위치에 따른 고유 ID 및 상기 포스트간 기준 거리를 저장하는 저장부; 및
    상기 적외선이 수신된 제 1 시간과 상기 초음파가 수신된 제 2 시간을 계산하고, 상기 제 1 시간과 상기 제 2 시간간의 차를 이용하여 상기 포스트간 거리를 측정하여 상기 포스트간 기준 거리와 비교하고, 상기 포스트간 거리가 상기 포스트간 기준 거리보다 길면 상기 고유 ID를 판독하여 상기 고유 ID 가 포함된 충격 신호를 생성하여 상기 송신부로 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가드레일 감시 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 저장부는 최근 적외선 및 초음파를 수신한 수신시간 정보를 더 저장하고,
    상기 제어부는 상기 수신시간 정보를 판독하여 상기 적외선 및 초음파가 수 신된 후 소정의 시간이 경과되었는지 여부를 조사하고, 소정의 시간이 경과된 경우에는 충격 신호를 생성하여 상기 송신부로 출력하는 것을 특징으로 하는 가드레일 감시 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제어부는
    타 포스트에 설치된 충격 감지부로부터 상기 적외선 및 초음파가 상기 적외선 수신부 및 상기 초음파 수신부로 각각 수신되면, 상기 수신 시간 정보를 갱신하는 것을 특징으로 하는 가드레일 감시 시스템.
  11. 제 8 항에 있어서,
    적외선을 타 포스트에 설치된 충격 감지부로 송신하는 적외선 송신부; 및
    초음파를 타 포스트에 설치된 충격 감지부로 송신하는 초음파 송신부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 소정의 시간 주기로 상기 적외선 송신부 및 초음파 송신부로 적외선 및 초음파를 각각 송신할 것을 지시하는 것을 특징으로 하는 가드레일 감시 시스템.
  12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충격 신호는 적외선 및 초음파가 수신된 수신시간이 소정의 시간을 경과한 것인지 또는 상기 포스트간 거리가 상기 기준 거리보다 긴 경우인지를 나타내 는 에러 코드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가드레일 감시 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 충격 감지부는
    타 포스트에 설치된 충격 감지부로 초음파를 송신한 제 1 시간과 상기 타 포스트에 설치된 충격 감지부에서 반사된 상기 초음파를 수신한 제 2 시간간의 차를 이용하여 포스트간 거리를 측정하고, 상기 측정된 포스트간 거리와 소정의 포스트간 기준 거리를 비교한 결과에 따라서 상기 충격 신호를 생성하여 상기 송신부로 출력하는 것을 특징으로 하는 가드레일 감시 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 충격 감지부는
    가드레일의 설치 위치에 따른 고유 ID 및 상기 포스트간 기준 거리를 저장한 저장부;
    타 포스트에 설치된 충격 감지부로 초음파를 송신하는 초음파 송신부;
    타 포스트에 설치된 충격 감지부에서 반사된 상기 초음파를 수신하는 초음파 수신부; 및
    상기 제 1 시간과 상기 제 2 시간의 시간차를 이용하여 포스트간 거리를 측정하고, 측정된 포스트간 거리와 상기 기준 거리를 비교하여, 비교 결과에 따라서 상기 고유 ID 가 포함된 상기 충격 신호를 생성하여 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가드레일 감시 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 제 1 시간으로부터 소정의 시간이 경과할 때까지 상기 반사된 초음파가 수신되지 않는 경우에, 상기 고유 ID가 포함된 충격 신호를 생성하여 출력하는 것을 특징으로 하는 가드레일 감시 시스템.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 충격 신호는 상기 소정의 시간이 경과할 때까지 상기 반사된 초음파가 수신되지 않았는지 또는 상기 측정된 포스트간 거리가 상기 기준 거리보다 긴지를 나타내는 에러 코드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가드레일 감시 시스템.
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 충격 감지부는
    타 포스트에 설치된 충격 감지부로부터 송신된 초음파를 반사하는 반사판을 구비하는 것을 특징으로 하는 가드레일 감시 시스템.
  18. 도로의 일측 또는 양측의 지면에 설치된 복수의 포스트;
    상기 복수의 포스트에 결합된 레일부;
    상기 복수의 포스트 중 어느 하나에 설치되고, 소정의 시간 주기마다 소정의 체크 신호를 생성하여 유선으로 전송하는 제 1 충격 감지부;
    상기 복수의 포스트 중 어느 하나에 설치되고, 상기 제 1 충격 감지부와 유선으로 연결되어 상기 체크 신호를 수신하고, 상기 체크 신호의 수신 여부를 조사 하여, 가드 레일에 외부의 충격이 가해졌음을 나타내는 충격 신호를 생성하는 제 2 충격 감지부;
    상기 충격 신호를 소정의 주파수로 무선 송신하는 송신부; 및
    상기 충격 신호를 수신하여 관리자에게 출력하는 중앙관제센터를 포함하는 것을 특징으로 하는 가드레일 감시 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 제 2 충격 감지부는
    가드레일이 설치된 위치에 대응되는 고유 ID 및 최근 체크 신호가 수신된 수신 시간 정보를 저장한 저장부;
    유선을 통해서 체크신호를 수신하는 체크신호 수신부; 및
    상기 체크 신호를 입력받아 상기 수신시간 정보를 갱신하고, 현재 시간과 수신시간 정보를 비교하여, 시간 차가 소정의 임계치 이상인 경우에 상기 고유 ID가 포함된 충격 신호를 생성하여 상기 송신부로 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가드레일 감시 시스템.
  20. 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 충격 감지부 및 상기 제 2 충격 감지부는 상기 복수의 포스트 중 첫번째 포스트와 마지막 포스트에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 가드레일 감시 시스템.
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