KR20060024097A - 레이다를 이용한 사면 붕괴 감지장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 레이다를 이용한 사면 붕괴 감지장치는, 해당 감시대상의 사면에 설치된 다수의 레이다 반사부와 사면으로부터 소정 거리 이격된 지점에 설치된 레이다 송/수신부 간의 마이크로파 송수신에 의해 사면의 변위를 검출함으로써 사면의 붕괴를 감지하기 위한 장치로서, 상기 사면으로부터 소정 거리 이격된 지점에 설치되며, 마이크로파를 송출하는 한편 목표물로부터의 반사파를 수신하는 레이다 송/수신부; 상기 사면의 임의의 목표지점에 다수개가 설치되며, 상기 레이다 송/수신부로부터 송출된 마이크로파를 반사 전송하는 레이다 반사부; 및 상기 레이다 송/수신부와 유선적으로 또는 무선적으로 신호 송수신이 가능하도록 설치되며, 레이다 송/수신부에 의해 송출되어 다시 수신된 반사파에 대한 데이터를 전송받아 기준 데이터와 비교/분석하여 목표물에 대한 거리, 방향 등의 변위를 검출 및 연산하는 주제어부를 포함하여 구성된다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 레이다를 이용하여 사면의 임의의 목표물에 대한 절대위치(좌표)를 결정하는 한편 사면의 변위를 정밀하게 측정함으로써 사면의 붕괴 조짐을 사전에 효과적으로 감지할 수 있는 장점이 있다.
사면, 붕괴, 감지, 레이다

Description

레이다를 이용한 사면 붕괴 감지장치 및 그 방법{Apparatus for sensing collapse of the slope using a radar and method thereof}
도 1은 종래의 사면붕괴 감지 시스템의 일 예를 보여주는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 레이다를 이용한 사면 붕괴 감지장치의 구성을 개략적으로 보여주는 측면도.
도 3은 본 발명에 따른 레이다를 이용한 사면 붕괴 감지장치의 구성을 개략적으로 보여주는 정면도.
도 4는 본 발명의 방법에 있어서, 레이다를 이용하여 사면에 설치된 임의의 목표물에 대한 절대적인 위치를 결정하는 메커니즘을 보여주는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 레이다를 이용한 사면 붕괴 감지장치에 있어서의 레이다 반사부를 복수의 사면에 설치하여 운용하는 경우를 보여주는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101...측정장치 102...와이어
103...분기제어부 104...주제어부
110...이동말뚝
210...레이다 송/수신부 220...레이다 반사부
230...주제어부
본 발명은 레이다를 이용한 사면 붕괴 감지장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 레이다를 이용하여 절대좌표를 설정하는 한편 사면의 변위를 정밀하게 측정함으로써 사면의 붕괴 조짐을 사전에 효과적으로 감지할 수 있는 레이다를 이용한 사면 붕괴 감지장치 및 그 방법에 관한 것이다.
종래의 사면붕괴 감지방법은 파이프에 센서를 수직 방향으로 적층 설치하여 사면에 대하여 파이프를 수직으로 박아 고정시켜 사면의 내부로부터 지층별로 사면의 붕괴 조짐을 감지할 수 있도록 되어 있고, 이의 감지에 의해 붕괴 조짐이 보이는 위치를 검출하여 보수작업을 해오고 있다.
도 1은 종래의 사면붕괴 감지 시스템의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 사면붕괴 감지 시스템(한국 등록특허 10-0351745 참조)은 사면에 격자 형태로 설치되는 이동말뚝(110)과; 이 이동말뚝(110)들의 상단에 각각 고정되며, 그 내부에는 엔코더와 온도센서가 각각 구비되어 있는 다수의 측정장치(101)와; 상기 다수의 측정장치(101)들을 격자 형태로 서로 연결하는 와이어(102)와; 상기 측정장치(101)들과 전기적으로 연결되며, 측정장치 내의 엔코더와 온도센서의 데이터를 수신받는 분기 제어부(103); 및 상기 분기 제어부(103)들에서 송신되는 데이터를 수신받아 온도 보정을 한 데이터를 기록, 저장, 표시할 수 있도록 디스플레이부(104a), 연산부(104b) 및 저장부(104c)를 가지는 주제어부(104)로 구성된다.
이상과 같은 구성을 가지는 종래 사면붕괴 감지 시스템은 사면 표면의 변화량을 다수의 측정장치(101)와 이를 서로 연결하는 와이어(102)를 통해 측정하게 되는데, 측정값이 상대값이기 때문에 기준점이 포함된 대규모 붕괴에 대해서는 예측이 불가능한 단점이 있다. 그리고, 이동말뚝(110)간의 상대적인 거리 변화만이 측정 가능하므로, 수직방향 변위에 대해서는 측정이 불가능하다. 또한, 각 측정장치(101)들이 와이어(102)에 의해 연쇄적으로 연결되어 있으므로, 그 중에 어느 한 선만 단선되어도 전체 측정 메커니즘에 문제가 발생할 수 있다. 또한, 와이어(102)의 측정범위가 1m 내외로 제한적이라는 문제점이 있다. 또한, 외부 환경 요인(온도 및 습도 등)에 의한 와이어(102)의 선팽창 계수에 오차가 발생할 소지가 있어 측정상의 정밀도에 대한 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 이상과 같은 종래 사면붕괴 감지 방식 및 감지 시스템에 있어서의 문제점들을 종합적으로 감안하여 창출된 것으로서, 레이다를 이용하여 사면의 임의의 목표물에 대한 절대위치를 결정하는 한편 사면의 변위를 정밀하게 측정함으로써 사면의 붕괴 조짐을 사전에 효과적으로 감지할 수 있는 레이다를 이용한 사면 붕괴 감지장치 및 그 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 레이다를 이용한 사면 붕괴 감지장치는, 해당 감시대상의 사면에 설치된 다수의 레이다 반사부와 사면으로부터 소정 거리 이격된 지점에 설치된 레이다 송/수신부 간의 마이크로파 송수신에 의해 사면의 변위를 검출함으로써 사면의 붕괴를 감지하기 위한 장치로서,
상기 사면으로부터 소정 거리 이격된 지점에 설치되며, 마이크로파를 송출하는 한편 목표물로부터의 반사파를 수신하는 레이다 송/수신부;
상기 사면의 임의의 목표지점에 다수개가 설치되며, 상기 레이다 송/수신부로부터 송출된 마이크로파를 반사 전송하는 레이다 반사부; 및
상기 레이다 송/수신부와 유선적으로 또는 무선적으로 신호 송수신이 가능하도록 설치되며, 레이다 송/수신부에 의해 송출되어 다시 수신된 반사파에 대한 데이터를 전송받아 기준 데이터와 비교/분석하여 목표물에 대한 거리, 방향 등의 변위를 검출 및 연산하는 주제어부를 포함하여 구성된 점에 그 특징이 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 레이다를 이용한 사면 붕괴 감지방법은, 해당 감시대상의 사면에 설치된 다수의 레이다 반사부와 사면으로부터 소정 거리 이격된 지점에 설치된 레이다 송/수신부 간의 마이크로파 송수신에 의해 사면의 변위를 검출함으로써 사면의 붕괴를 감지하기 위한 방법으로서,
(a) 상기 해당 감시대상의 사면의 소정 위치에 다수의 레이다 반사부를 설치하고, 그 사면으로부터 소정 거리 이격된 지점에는 상기 레이다 반사부를 향해 마이크로파를 송출 및 레이다 반사부에 의한 반사파를 수신하기 위한 레이다 송/수신 부를 설치하는 한편, 그 레이다 송/수신부에 의해 송출되어 다시 수신된 반사파에 대한 데이터를 전송받아 기준 데이터와 비교/분석하여 목표물에 대한 거리, 방향 등의 변위를 검출 및 연산하는 주제어부를 상기 레이다 송/수신부와 유선적으로 또는 무선적으로 신호 송수신이 가능하도록 설치하는 단계;
(b) 마이크로파를 송출하는 3개의 서로 다른 지점에 위치하는 시험측정용 레이다 송/수신부에 의해 상기 다수의 레이다 반사부의 각각에 대한 절대위치를 측정하여 그 데이타를 상기 주제어부의 내장 메모리에 저장하는 단계;
(c) 상기 레이다 송/수신부로부터 마이크로파를 상기 사면에 설치된 다수의 레이다 반사부를 향해 송출하는 단계;
(d) 상기 사면에 설치된 다수의 레이다 반사부에 의해 반사된 마이크로파를 상기 레이다 송/수신부에 의해 수신하는 단계; 및
(e) 상기 레이다 송/수신부와 유/무선적으로 신호 송수신이 가능하게 설치된 주제어부에 의해 상기 레이다 송/수신부에 의해 송출되어 다시 수신된 반사파에 대한 데이터를 전송받아 저장된 기준 데이터와 비교/분석하여 목표물에 대한 거리, 방향 등의 변위를 검출 및 연산하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 레이다를 이용한 사면 붕괴 감지장치의 구성을 개략적으로 보여주는 것으로서, 도 2는 측면도이고, 도 3은 정면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 레이다를 이용한 사면 붕괴 감지장치는, 상시 감시대상의 사면에 설치된 다수의 레이다 반사부와 사면으로부터 소 정 거리 이격된 지점에 설치된 레이다 송/수신부 간의 마이크로파 송수신에 의해 사면의 변위를 검출함으로써 사면의 붕괴를 감지하기 위한 장치로서, 레이다 송/수신부(210), 레이다 반사부(220) 및 주제어부(CPU)(230)로 크게 구성된다.
상기 레이다 송/수신부(210)는 사면으로부터 소정 거리 이격된 지점에 설치되며, 마이크로파를 송출하는 한편 목표물로부터의 반사파를 수신한다.
상기 레이다 반사부(220)는 사면의 임의의 목표지점에 다수개가 설치되며, 상기 레이다 송/수신부(210)로부터 송출된 마이크로파를 반사 전송한다.
상기 주제어부(CPU)(230)는 상기 레이다 송/수신부(210)와 유선적으로 또는 무선적으로 신호 송수신이 가능하도록 설치되며, 레이다 송/수신부(210)에 의해 송출되어 다시 수신된 반사파에 대한 데이터를 전송받아 기준 데이터와 비교/분석하여 목표물에 대한 거리, 방향 등의 변위를 검출 및 연산한다. 이와 같은 주제어부(230)로는 마이크로프로세서나 컴퓨터 시스템 등이 사용될 수 있다. 그리고, 이와 같은 주제어부(230) 내의 메모리에는 상기 수신된 데이터를 바탕으로 목표물에 대한 거리와 방향 등의 변위를 연산해 내는 알고리즘이 하나의 소프트웨어 프로그램으로서 시스템 설계자에 의해 미리 작성되어 저장된다.
그러면, 이상과 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 레이다를 이용한 사면 붕괴 감지장치에 의한 사면 붕괴 감지방법에 대하여 설명해 보기로 한다.
먼저, 해당 감시대상의 사면의 소정 위치에 다수의 레이다 반사부(220)를 설치하고, 그 사면으로부터 소정 거리 이격된 지점에는 상기 레이다 반사부(220)를 향해 마이크로파를 송출 및 레이다 반사부(220)에 의한 반사파를 수신하기 위한 레 이다 송/수신부(210)를 설치하는 한편, 그 레이다 송/수신부(210)에 의해 송출되어 다시 수신된 반사파에 대한 데이터를 전송받아 기준 데이터와 비교/분석하여 목표물에 대한 거리, 방향 등의 변위를 검출 및 연산하는 주제어부(CPU)(230)를 상기 레이다 송/수신부(210)와 유선적으로 또는 무선적으로 신호 송수신이 가능하도록 설치한다.
이렇게 하여 각 장치요소들의 설치가 완료되면, 마이크로파를 송출하는 3개의 서로 다른 지점에 위치하는 시험측정용 레이다 송/수신부(베이스 유니트)에 의해 상기 다수의 레이다 반사부(목표물)의 각각에 대한 절대위치(좌표)를 측정하여 그 데이타를 상기 주제어부(230)의 내장 메모리에 저장한다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 목표물(레이다 반사부)(220) "B"의 절대적인 위치(좌표)(xB, yB, zB)를 결정하기 위하여 3개의 베이스 유니트(레이다 송/수신부)(210a∼210c)를 두게 된다. 먼저 베이스 유니트 1(210a)에 의한 목표물 "B"에 대한 거리측정이 끝나면, 베이스 유니트 2(210b), 베이스 유니트 3(210c)의 순서대로 차례로 거리를 측정한다. 이에 의해 목표물 "B"의 절대적인 위치를 정확히 구해낼 수 있게 된다. 그리고, 이와 같은 방식에 의해 나머지 목표물들에 대한 절대위치를 모두 정확히 구해내게 된다. 그리고, 이렇게 하여 얻은 데이터를 상기 주제어부(230)의 내장 메모리에 저장하는 것이다. 이 데이터는 기준 데이터가 된다.
이렇게 하여 사전 준비작업이 완료되면, 상기 레이다 송/수신부(210)로부터 마이크로파를 상기 사면에 설치된 다수의 레이다 반사부(220)를 향해 송출한다. 그 리고, 상기 사면에 설치된 다수의 레이다 반사부(220)에 의해 반사된 마이크로파를 상기 레이다 송/수신부(210)에 의해 다시 수신한다.
이상에 의해 상기 레이다 송/수신부(210)에 의한 반사파 수신이 이루어지면, 레이다 송/수신부(210))와 유/무선적으로 신호 송수신이 가능하게 설치된 주제어부(CPU)(230)에 의해 그 반사파에 대한 데이터를 전송받아 기준 데이터와 비교/분석하여 목표물에 대한 거리, 방향 등의 변위를 검출 및 연산한다. 여기서, 이와 같이 목표물에 대한 거리와 방향 등의 변위에 대한 연산은 시스템 설계자에 의해 미리 작성되어 주제어부 내의 메모리에 저장되어 있는 특정 알고리즘(소프트웨어 프로그램)의 수행에 의해 자동으로 이루어진다.
한편, 도 5는 이상과 같은 본 발명에 따른 레이다를 이용한 사면 붕괴 감지장치에 있어서의 레이다 반사부(220)를 복수의 사면에 설치하여 운용하는 경우를 보여주는 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 레이다를 이용한 사면 붕괴 감지장치에 있어서는 송/수신부(210) 및 주제어부(230)의 위치를 적절히 선정할 경우, 하나의 송/수신부(210) 및 주제어부(230)에 여러 개의 다른 사면에 설치된 레이다 반사부(220)를 각각 연계하여 하나의 전체적인 시스템으로 운용할 수도 있다. 이와 같이, 단일 송/수신부(210) 및 주제어부(230)를 사용하여 복수의 사면을 관리할 수 있으므로, 보다 경제적이며 전국적인 차원의 사면 관리 시스템을 구축할 수 있는 장점이 있다.
이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 레이다를 이용한 사면 붕괴 감지장치 및 그 방법은 레이다를 이용하여 사면의 임의의 목표물에 대한 절대위치(좌표)를 결정하는 한편 사면의 변위를 정밀하게 측정함으로써 사면의 붕괴 조짐을 사전에 효과적으로 감지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 단일 송/수신부 및 주제어부에 의해 복수의 사면을 관리할 수 있으므로, 보다 경제적이며 전국적인 차원의 사면 관리 시스템을 구축할 수 있는 장점이 있다.

Claims (3)

  1. 해당 감시대상의 사면에 설치된 다수의 레이다 반사부와 사면으로부터 소정 거리 이격된 지점에 설치된 레이다 송/수신부 간의 마이크로파 송수신에 의해 사면의 변위를 검출함으로써 사면의 붕괴를 감지하기 위한 장치로서,
    상기 사면으로부터 소정 거리 이격된 지점에 설치되며, 마이크로파를 송출하는 한편 목표물로부터의 반사파를 수신하는 레이다 송/수신부;
    상기 사면의 임의의 목표지점에 다수개가 설치되며, 상기 레이다 송/수신부로부터 송출된 마이크로파를 반사 전송하는 레이다 반사부; 및
    상기 레이다 송/수신부와 유선적으로 또는 무선적으로 신호 송수신이 가능하도록 설치되며, 레이다 송/수신부에 의해 송출되어 다시 수신된 반사파에 대한 데이터를 전송받아 기준 데이터와 비교/분석하여 목표물에 대한 거리, 방향 등의 변위를 검출 및 연산하는 주제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 레이다를 이용한 사면 붕괴 감지장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 레이다 반사부는 단일 사면 또는 서로 다른 위치의 복수의 사면에 각각 다수개가 설치되는 것을 특징으로 하는 레이다를 이용한 사면 붕괴 감지장치.
  3. 해당 감시대상의 사면에 설치된 다수의 레이다 반사부와 사면으로부터 소정 거리 이격된 지점에 설치된 레이다 송/수신부 간의 마이크로파 송수신에 의해 사면의 변위를 검출함으로써 사면의 붕괴를 감지하기 위한 방법으로서,
    (a) 상기 해당 감시대상의 사면의 소정 위치에 다수의 레이다 반사부를 설치하고, 그 사면으로부터 소정 거리 이격된 지점에는 상기 레이다 반사부를 향해 마이크로파를 송출 및 레이다 반사부에 의한 반사파를 수신하기 위한 레이다 송/수신부를 설치하는 한편, 그 레이다 송/수신부에 의해 송출되어 다시 수신된 반사파에 대한 데이터를 전송받아 기준 데이터와 비교/분석하여 목표물에 대한 거리, 방향 등의 변위를 검출 및 연산하는 주제어부를 상기 레이다 송/수신부와 유선적으로 또는 무선적으로 신호 송수신이 가능하도록 설치하는 단계;
    (b) 마이크로파를 송출하는 3개의 서로 다른 지점에 위치하는 시험측정용 레이다 송/수신부에 의해 상기 다수의 레이다 반사부의 각각에 대한 절대위치를 측정하여 그 데이타를 상기 주제어부의 내장 메모리에 저장하는 단계;
    (c) 상기 레이다 송/수신부로부터 마이크로파를 상기 사면에 설치된 다수의 레이다 반사부를 향해 송출하는 단계;
    (d) 상기 사면에 설치된 다수의 레이다 반사부에 의해 반사된 마이크로파를 상기 레이다 송/수신부에 의해 수신하는 단계; 및
    (e) 상기 레이다 송/수신부와 유/무선적으로 신호 송수신이 가능하게 설치된 주제어부에 의해 상기 레이다 송/수신부에 의해 송출되어 다시 수신된 반사파에 대 한 데이터를 전송받아 저장된 기준 데이터와 비교/분석하여 목표물에 대한 거리, 방향 등의 변위를 검출 및 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이다를 이용한 사면 붕괴 감지방법.
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