KR20070018211A - Apparatus for Measuring Displacement of Engineering Structure and Underground Displacement - Google Patents

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Abstract

본 발명은 도로, 터널, 교량, 댐, 연약지반, 매립지 등의 토목 현장에서 경사센서나 길이센서를 이용하여 토목 구조물의 기울기, 지중 경사(地中 傾斜) 및 지반 침하(地盤 沈下) 등의 변위량을 측정하여, 토목 구조물 및 지반 거동 상태를 감시할 수 있는 다수의 측정센서를 이용한 토목 구조물 및 지중 변위 측정장치에 관한 것이다.The present invention uses the inclination sensor or the length sensor in civil engineering sites, such as roads, tunnels, bridges, dams, soft grounds, landfills, such as the slope, ground slope and ground subsidence of civil structures The present invention relates to a civil structure and a displacement measurement device using a plurality of measurement sensors capable of monitoring the civil structure and ground behavior.

본 발명은 각각 측정센서를 내장하고 피측정물의 기울기 변위를 검출한 후 검출된 기울기 신호를 디지털 신호로 변환(A/D)하여 측정 시스템 본체로 시리얼 통신 방식으로 전송하기 위한 다수의 단위 변위 측정기와, 인접한 단위 변위 측정기를 상호 절곡 가능하게 연결하기 위한 다수의 연결 관절부와, 상기 측정센서가 병렬로 접속되며 다수의 단위 변위 측정기와 다수의 연결 관절부의 내부를 통하여 측정 시스템 본체에 연결되어 있는 측정 케이블로 구성되는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, a plurality of unit displacement measuring devices are provided, each of which includes a measuring sensor and detects a tilt displacement of the object to be measured, converts the detected tilt signal into a digital signal (A / D), and transmits the measured tilt signal to the measurement system main body via serial communication. And a plurality of connection joints for mutually bending adjacent unit displacement measuring instruments, and a measuring cable connected in parallel to the measuring system main body through a plurality of unit displacement measuring units and a plurality of connecting joints. Characterized in that consists of.

토목 계측기, 경사 센서, 경사계관, 자동 측정 장치, 지중 수평 변위 Civil Instruments, Inclination Sensors, Inclinometers, Automatic Measuring Devices, Ground Level Displacement

Description

토목 구조물 및 지중 변위 측정장치{Apparatus for Measuring Displacement of Engineering Structure and Underground Displacement}Apparatus for Measuring Displacement of Engineering Structure and Underground Displacement}

도 1은 종래의 지중 수평 변위 측정장치의 지중 매설 설치도,1 is a buried underground installation diagram of a conventional underground horizontal displacement measuring device,

도 2는 종래의 터널 내공 변위 측정장치의 설치 단면도,Figure 2 is a sectional view of the installation of the conventional tunnel hole displacement measuring apparatus,

도 3은 본 발명에 따른 다수의 측정센서를 이용한 토목 구조물 및 지중 변위 측정장치를 보여주는 단면도,3 is a cross-sectional view showing a civil structure and underground displacement measuring apparatus using a plurality of measuring sensors according to the present invention,

도 4는 본 발명에 따른 다수의 단위 변위 측정기를 상호 연결하기 위한 연결 관절부의 단면도, 4 is a cross-sectional view of a connecting joint for interconnecting a plurality of unit displacement measuring instruments according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 변위 측정장치를 지중 수평 변위 측정장치로 이용하여 지중에 매설된 상태를 보여주는 설치 단면도,5 is an installation cross-sectional view showing a state buried in the ground using the displacement measuring device according to the present invention as a horizontal horizontal displacement measuring device,

도 6은 본 발명에 따른 변위 측정장치를 터널 내공 변위 측정장치로 이용하여 터널 천정에 설치된 상태를 보여주는 설치 단면도이다.6 is an installation cross-sectional view showing a state installed in the tunnel ceiling using the displacement measuring device according to the present invention as a tunnel hole displacement measuring device.

( 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명) (Explanation of symbols for the main parts of the drawing)

10 ; 지중 10a; 측벽10; 10a underground; Sidewall

16 ; 수평 변위 20 ; 터널 내벽16; Horizontal displacement 20; Tunnel inner wall

30 ; 측정 케이블 31a,31b ; 측정센서30; Measuring cables 31a, 31b; Measuring sensor

32a,32b ; 원통형 케이싱 33a,33b ; 연결 관절부32a, 32b; Cylindrical casings 33a, 33b; Connection joint

34a,34b ; 신호 변환부 41 ; 지지축34a, 34b; A signal converter 41; Support shaft

41a,43a ; 관통구멍 41b ; 반구형 확장부41a, 43a; Through-hole 41b; Hemispherical Expansion

42 ; 구동부 42a ; 내주부42; Drive section 42a; Housewife

43 ; 축고정부 44,45 ; 고정나사43; Stock station 44,45; Set screw

50 ; 변위 측정장치 50a-50d ; 단위 변위 측정기50; Displacement measuring device 50a-50d; Unit displacement meter

55a-55e ; 앵커 60 ; 측정 시스템 본체55a-55e; Anchor 60; Measuring system

본 발명은 토목 구조물 및 지중 변위 측정장치에 관한 것으로, 특히 도로, 터널, 교량, 댐, 연약지반, 매립지 등의 토목 현장에서 경사센서나 길이센서를 이용하여 토목 구조물의 기울기, 지중 경사(地中 傾斜) 및 지반 침하(地盤 沈下) 등의 변위량을 측정하여, 토목 구조물 및 지반 거동 상태를 감시할 수 있는 다수의 측정센서를 이용한 토목 구조물 및 지중 변위 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a civil structure and underground displacement measuring apparatus, and in particular, the slope of the civil structure, the slope of the ground structure using a slope sensor or a length sensor at a civil site, such as roads, tunnels, bridges, dams, soft ground, landfill The present invention relates to a civil structure and a ground displacement measuring device using a plurality of measuring sensors capable of monitoring the state of civil structures and ground behavior by measuring displacements such as 傾斜) and ground subsidence.

도로, 터널, 교량, 댐 등의 토목 구조물의 변위나, 경사면 절개지, 지하철 공사 현장, 고층건물 신축용 지하 기초 공사 시에 측벽 등의 지중 수평 변위 또는 간척 매립지, 연약지반 등의 지반 침하 변위는 구조물의 설계기준 또는 공사현장의 적용 공법에 따라 구조물 또는 측벽의 변위량을 검출하여 거동을 감시할 필요가 있다.The displacement of civil structures such as roads, tunnels, bridges, dams, and horizontal horizontal displacements such as sidewalls or ground subsidence displacements such as reclaimed landfills and soft grounds during construction of underground cuts for slope cuts, subway construction sites, and construction of high-rise buildings. It is necessary to monitor the behavior by detecting the displacement of the structure or the side wall according to the design standard or the construction method of the construction site.

일반적으로 경사센서를 이용한 토목 계측용 측정장치는 다수 있지만, 토목 공사 현장의 적용 용도에 따라 측정기의 외관 구조가 다르고, 일정한 길이의 경사센서를 볼트로 연결 조립하여, 경사계관 속에 넣어 지중(地中)에 매설하거나, 토목 구조물에 부착하는 구조로 되어 있다. 토목분야에서는 경사센서의 기울기 변위량을 길이단위(mm)로 변환하여, 구조물의 기운 정도(Tilt), 혹은 지반의 침하량(Settlement)을 알아내어, 토목 현장의 안정도 판정 데이터로 활용하고 있다. In general, there are many measuring devices for civil engineering measurement using the inclination sensor, but the external structure of the measuring instrument differs according to the application of the civil construction site, and the inclination sensor having a certain length is assembled by bolts and put into the inclination system. ) Or is attached to a civil structure. In the civil engineering field, the tilt displacement of the inclination sensor is converted to the length unit (mm) to find the tilt of the structure or the settlement of the ground and use it as the stability judgment data of the civil engineering site.

토목 현장에서 종래의 대표적인 토목 구조물의 변위 측정장치에 대한 설치예를 설명하면 다음과 같다.Referring to the installation example for a displacement measuring device of a typical representative civil structure in the civil engineering site as follows.

도 1은 종래의 지중 수평 변위 측정장치(Inclinometer System)를 지중에 매설한 설치 단면도를 도시하고 있다.1 is a cross-sectional view showing a conventional underground horizontal displacement measuring device (Inclinometer System) embedded in the ground.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래에는 지중의 기울기를 측정하기 위하여 단일의 경사계관(11)을 먼저 땅(10) 속에 매설하고, 경사계관(11) 속으로 다수의 경사센서(12a,12b)에 부착된 다수의 센서롤러(13a,13b)를 이용하여 경사계관(11) 속으로 밀어 넣으면서, 다수의 경사센서(12a,12b)를 다수의 센서 연결 볼트(14a,14b)로 연결하여 다수의 경사센서(12a,12b)를 설치하였다. 상기 경사계관(11)은 3m 정도의 단위 파이프를 상호 연결한 것으로 실질적으로는 단일의 관을 이룬다.As shown in FIG. 1, in the related art, a single inclination tube 11 is first embedded in the ground 10 to measure the slope of the ground, and a plurality of inclination sensors 12a and 12b are inserted into the inclination tube 11. The plurality of inclination sensors 12a and 12b are connected to the plurality of sensor connecting bolts 14a and 14b while being pushed into the inclination tube 11 using the plurality of sensor rollers 13a and 13b attached thereto. Inclination sensors 12a and 12b were installed. The inclination pipe 11 is a unit pipe of about 3m interconnected to form a substantially single pipe.

이에 따라 종래의 지중 수평 변위 측정장치는 각각의 경사 센서(12a,12b)에 의해 지중 수평 변위(16)를 감지한 후, 센서 외부에 노출되어 있는 다수의 측정 케이블(15a,15b)을 통하여 측정 데이터를 수집하여 지중 수평 변위를 판단한다. Accordingly, the conventional underground horizontal displacement measuring device detects the underground horizontal displacement 16 by the respective inclination sensors 12a and 12b, and then measures through the plurality of measuring cables 15a and 15b exposed to the outside of the sensor. Collect data to determine underground horizontal displacement.

또한, 상기 도 1의 경사계관(11)을 지중(10)에 수평방향으로 설치하면 지반의 가라앉는 정도를 측정하는 지반 침하량 측정 시스템이 된다.In addition, when the inclination gauge 11 of FIG. 1 is installed in the ground 10 in the horizontal direction, it becomes a ground subsidence measuring system for measuring the degree of sinking of the ground.

그러나 상기한 종래의 지중 수평 변위 측정장치 또는 지반 침하량 측정 시스템은 구조가 복잡하고, 설치하기가 매우 어렵다. 즉, 지중(10)의 경사와 침하를 측정하기 위해서는 단일의 경사계관(11)을 사용하여야 하고, 경사계관이 기우는 정도를 경사계관 안쪽의 홈에 닿은 센서롤러(13)를 통하여 전달된 경사계관의 변위를 센서(12)가 감지하는 간접 계측 방법이므로 실변화와는 상당히 큰 오차가 있다. However, the conventional underground horizontal displacement measuring device or ground subsidence measuring system is complicated in structure and very difficult to install. That is, in order to measure the inclination and settlement of the ground (10), a single inclination tube (11) should be used, and the inclination transmitted through the sensor roller (13) in contact with the groove inside the inclination system inclined. Since the sensor 12 detects the displacement of the system, there is a significant error from the actual change.

예를들어, 댐과 같은 구조물은 약 70~100m 길이, 매립지 등의 지반 침하 감시의 경우는 이 보다 더 긴 길이의 측정범위를 요하므로 단일의 경사계관(11)을 매설하고 그 내부에 다수의 센서 연결 볼트(14a,14b)에 의해 상호 연결된 다수의 경사센서(12a,12b)를 다수의 센서롤러(13a,13b)를 이용하여 경사계관(11) 속으로 밀어 넣는 설치작업은 많은 시간이 소요된다.For example, a structure such as a dam is about 70-100 m long, and in case of ground subsidence monitoring such as a landfill, a longer measuring range is required. Installation work for pushing the plurality of inclination sensors 12a and 12b interconnected by the sensor connecting bolts 14a and 14b into the inclination tube 11 using the plurality of sensor rollers 13a and 13b takes a long time. do.

또한, 다수의 경사센서(12a,12b)들이 경사계관(11) 내부에 내장되어 있으므로 구조물의 일부분에서 국지적으로 발생된 미세한 수평방향 변위를 각각의 센서마다 독립적으로 감지하기 어렵고, 구조물에 어느 정도 큰 변위가 발생되어 경사계관(11)이 기울게 되면 경사계관 안쪽의 홈에 닿은 센서롤러(13)를 통하여 경사센서(12a,12b)에 전달된 경사계관의 변위를 비로소 감지할 수 있게 되므로 구조물의 실변화에 민감하게 반응하지 못하는 문제가 있다. 즉, 봄철 해동기 또는 폭설, 폭우나 장마로 인하여 구조물이나 토목공사 현장의 측벽 및 측벽 상부에 설치된 건축물의 안전에 영향을 미치는 미세한 거동변화가 발생하는 것을 초기에 빠르게 포착하지 못하여 적절한 대처시기를 놓치게 된다.In addition, since the plurality of inclination sensors 12a and 12b are embedded in the inclination tube 11, it is difficult to independently detect each of the microscopic horizontal displacements generated locally in a part of the structure for each sensor. When the inclination system 11 is inclined due to the displacement, the displacement of the inclination system transmitted to the inclination sensors 12a and 12b through the sensor roller 13 touching the groove inside the inclination system is finally detected. There is a problem of not being sensitive to change. In other words, due to the spring thaw or heavy snow, heavy rain or rainy season, it is not possible to catch the timely response due to the rapid early detection of the slight change in behavior that affects the safety of the structure installed on the side wall of the structure or civil engineering site. do.

또한, 종래의 지중 수평 변위 측정장치는 다수의 경사센서(12a,12b) 마다 연 결된 다수의 측정 케이블(15a,15b)이 다수의 경사센서(12a,12b) 외부로 노출된 구조이므로, 경사계관(11)과 센서롤러(13) 사이에 끼어서, 설치 가능한 센서 숫자에 제한이 있고 설치되는 센서가 늘어남에 따라 설치가 매우 어려워진다.In addition, since the conventional underground horizontal displacement measuring device has a structure in which a plurality of measuring cables 15a and 15b connected to each of the plurality of inclination sensors 12a and 12b are exposed to the outside of the plurality of inclination sensors 12a and 12b, the inclination gauge Interposed between the (11) and the sensor roller 13, there is a limit to the number of sensors that can be installed and the installation becomes very difficult as the number of installed sensors increases.

한편, 도 2는 종래의 터널 내공 변위 측정 시스템(Basset Conversion System)을 보여주는 설치 단면도이다.On the other hand, Figure 2 is a cross-sectional view showing a conventional tunnel displacement measurement system (Basset Conversion System).

도 2에 도시한 바와 같이 종래의 터널 내공 변위 측정 시스템은 터널 내벽(20)에 고정장치(21)를 앵커볼트를 사용하여 고정시키고, 두 개의 경사센서(22a,23a)를 부착시킨 짧은 암(25)과 긴 암(24)을 고정장치(21)에 고정핀으로 연결시켜 설치하고, 또 다른 다수의 한쌍의 경사센서(22b,23b;22c,23c)를 같은 방법으로 체인 형태로 터널 내벽(20)에 설치한다.As shown in FIG. 2, the conventional tunnel hole displacement measuring system fixes the fixing device 21 to the tunnel inner wall 20 using an anchor bolt, and attaches two short sensors 22a and 23a to each other. 25 and the long arm 24 are installed by fixing pins to the fixing device 21, and another pair of inclination sensors 22b, 23b; 22c, 23c in the same manner as a chain form the inner wall of the tunnel ( 20).

이와 같이 설치된 각각의 센서의 변화를 다수의 경사센서(22a-22c,23a-23c)마다 연결된 다수의 측정 케이블(26a-26f)을 통하여 자동 계측기로 수집한 후, 이를 신호처리하여 계측하게 되며, 이 변위량은 센서의 길이가 일정하므로 기울어진 길이 단위(mm)로 환산하여 기울어진 정도를 알 수 가 있다. 또한 계속적인 계측으로 변화되는 터널 구조의 변위된 단면을 그릴 수 가 있다.The change of each sensor installed as described above is collected by an automatic measuring instrument through a plurality of measuring cables 26a-26f connected to each of the plurality of inclination sensors 22a-22c, 23a-23c, and then signal-processed and measured. Since the length of the displacement is constant, the degree of inclination can be known in terms of inclined length unit (mm). It is also possible to draw the displaced cross section of the tunnel structure which is changed by continuous measurement.

그러나, 상기한 종래의 터널 내공 변위 측정 시스템은 터널 내공 변위를 측정할 때 각각의 센서를 고정장치(21)로 조합해야 하고, 각각의 센서(22a-22c,23a-23c)에서 나오는 다수의 측정 케이블(26a-26f)을 자동 계측기까지 연결하는 방식으로 되어 있어서, 설치가 용이하지 않고 설치 비용이 높은 단점을 내포하고 있다. However, the above-described conventional tunnel hole displacement measuring system requires combining each sensor with a fixing device 21 when measuring tunnel hole displacement, and a plurality of measurements coming out of each sensor 22a-22c, 23a-23c. Since the cables 26a to 26f are connected to an automatic measuring instrument, they are not easy to install and have high installation costs.

또한, 이 측정 시스템은 다수의 측정 케이블을 포함하여 시스템을 구성하는 구성소자들이 터널 내벽의 외부에 노출되는 구조로 설치되어야 하기 때문에 터널의 미관을 해치고, 터널 내벽의 주기적인 청소 등에 장애요소로서 작용하는 문제가 있다. 따라서, 이 측정 시스템은 터널 내벽에 대한 쇼크리트 타설 등의 공사 시공 전에는 사용이 어렵고 터널 공사가 완료된 이후에 사용하는 영구 계측에만 이용 가능하였다.In addition, this measuring system includes a plurality of measuring cables, which must be installed in a structure in which the components constituting the system are exposed to the outside of the tunnel inner wall, thereby impairing the aesthetics of the tunnel and acting as an obstacle for periodic cleaning of the tunnel inner wall. There is a problem. Therefore, this measuring system was difficult to use before the construction of shockcrete, etc. on the tunnel inner wall, and was available only for permanent measurement used after the tunnel construction was completed.

더욱이, 이 측정 시스템은 노출된 상태에서만 변위 측정이 가능하고 터널 내벽에 매입하는 공법으로 설치하는 것이 불가능하여 상기 문제점에 대한 다른 해결방안을 제시하지 못하고 있다.Moreover, this measurement system can only measure displacement in the exposed state and cannot be installed by the method of embedding in the tunnel inner wall, which does not provide any other solution to the problem.

한편, 한국 공개특허번호 2000-60556호에는 상기한 터널 내공 변위 측정 시스템의 꺽임 관절의 유격으로 인한 측정오차 발생 문제를 해결하고자 꺽임 관절이 없는 하나의 긴 암만을 사용하여 각도 변화와 길이 변화를 검출하는 2차원 터널 내공측정 센서기구장치가 제안되어 있다.On the other hand, Korean Patent Laid-Open No. 2000-60556 detects an angle change and a length change by using only one long arm without a bent joint in order to solve the problem of measurement error caused by the play of the bent joint of the tunnel hole displacement measuring system. A two-dimensional tunnel hole measuring sensor device has been proposed.

상기 공개특허번호 2000-60556호의 터널 내공 측정장치는 실린더가 흔들릴 경우 각 센서에 영향을 미쳐서 계측오차가 많이 발생하고, 내부 측정센서를 따로 분리하여 검교정을 할 수 없어 계속 오차를 교정할 수 없는 문제가 있다.Tunnel bore measurement device of the Patent Publication No. 2000-60556 affects each sensor when the cylinder shakes, causing a large number of measurement errors, and can not calibrate the error by separating the internal measurement sensor separately and continuing to correct the error. There is.

이 공개특허번호 2000-60556호 또한 다수의 측정 케이블을 포함하여 시스템을 구성하는 구성소자들이 터널 내벽의 외부에 노출되는 구조로 설치되어야 하기 때문에 터널의 미관을 해치고, 터널 내벽에 대한 쇼크리트 타설 등의 공사 시공 전에는 사용이 어려운 문제점이 있고 터널 공사가 완료된 이후에 사용하는 영구 계측에만 이용 가능하였다.This Patent Publication No. 2000-60556 also includes a plurality of measuring cables, which must be installed in a structure in which the components constituting the system are exposed to the outside of the tunnel inner wall, thus damaging the aesthetics of the tunnel, and placing a shockcrete on the tunnel inner wall. Before construction, there was a problem that it was difficult to use and was only available for permanent measurement used after the tunnel construction was completed.

또한, 실용신안등록 제28387호에는 본 발명자에 의해 공개특허번호 2000-60556호에서 내부 측정센서를 따로 분리하여 검교정을 할 수 없어 계속 오차를 교정할 수 없는 문제를 고려하여 센서를 착탈식으로 결합/분리가 가능한 구조의 변위량 자동측정 장치를 제안한바 있다.In addition, in Utility Model Registration No. 28387, the present inventors separately detached the internal measurement sensor in Published Patent No. 2000-60556, and cannot be calibrated. A device for automatically measuring displacements with a detachable structure has been proposed.

그러나 이러한 변위량 자동측정 장치도 상기와 유사하게 각 센서와 연결된 측정 케이블과 구성요소들이 외부로 노출되어 있어 터널 공사가 완료된 이후에 사용하는 영구 계측에만 이용 가능하고, 터널 내벽에 대한 쇼크리트 타설 등의 공사 시공 전에는 사용이 어려운 문제점이 있었다.However, similar to the above, the automatic displacement measurement device can be used only for permanent measurement used after the tunnel construction is completed because the measurement cables and components connected to each sensor are exposed to the outside. There was a problem that it was difficult to use before construction.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 측정 장치의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 각각 측정센서를 포함하는 다수의 단위 변위 측정기를 절곡이 가능한 연결 관절부를 이용하여 상호 연결함과 동시에 각 센서를 단일의 측정 케이블에 병렬 연결하거나, 각 측정센서에 연결된 다수의 측정 케이블을 연결 관절부와 케이싱 안에 내장함으로써 측정 케이블이 외부로 노출되지 않고 각각의 단위 변위 측정기마다 절곡이 가능한 토목 구조물 및 지중 변위 측정장치를 제공하는 데 있다.The present invention has been made to solve the problems of the conventional measuring device as described above, the object of which is to interconnect a plurality of unit displacement measuring instruments each including a measuring sensor using a joint joint that can be bent at the same time By connecting the sensors in parallel to a single measuring cable or by embedding multiple measuring cables connected to each measuring sensor in the joint and casing, the civil structure and underground displacement can be bent for each unit displacement meter without exposing the measuring cable to the outside. To provide a measuring device.

본 발명의 다른 목적은 측정 케이블이 외부로 노출되지 않고 각각의 단위 변위 측정기마다 절곡이 가능하여 측정센서의 각종 토목 구조물, 지하토목 공사현장의 측벽, 지반 침하지역 등의 어떤 설치 장소나, 측정센서의 노출/매설 여부 등에 구애되지 않고 간편하게 설치할 수 있는 토목 구조물 및 지중 변위 측정장치를 제 공하는 데 있다.Another object of the present invention is to be able to bend for each unit displacement measuring device without exposing the measurement cable to the outside, any installation site, such as various civil structures of the measurement sensor, side walls of underground civil construction site, ground subsidence, or measuring sensor It is to provide a civil structure and underground displacement measuring device that can be installed easily regardless of whether it is exposed or buried.

본 발명의 또 다른 목적은 각각의 단위 변위 측정기마다 절곡이 가능하여 다수의 측정센서가 피측정물과 같이 거동하며, 각각의 단위 변위 측정기마다 피측정물의 국부적인 미세한 변위를 직접 감지방식으로 계측함으로써 계측 오차를 줄이고 측정의 신뢰성을 높일 수 있는 토목 구조물 및 지중 변위 측정장치를 제공하는 데 있다.Still another object of the present invention is to bend each unit displacement measuring device so that a plurality of measuring sensors behave like the object to be measured, and by measuring the local minute displacement of the measured object directly by each sensing unit displacement measuring method It is to provide a civil structure and underground displacement measuring apparatus that can reduce the measurement error and increase the reliability of the measurement.

본 발명의 다른 각각의 단위 변위 측정기마다 국부적인 미세한 변위를 직접 감지방식으로 계측함으로써 피측정물의 미세한 변위를 초기단계에서 빠른 시간내에 포착하여 능동적인 대처가 가능한 토목 구조물 및 지중 변위 측정장치를 제공하는 데 있다.Provides a civil structure and underground displacement measuring device capable of active response by capturing the minute displacement of the measured object quickly in the early stage by measuring the local minute displacement in each unit displacement measuring device of the present invention in a direct sensing method There is.

본 발명의 또 다른 목적은 종래와 같은 경사계관, 센서 롤러, 센서 연결용 고정 장치 등이 필요 없고, 구조가 매우 간단하며 모듈 형태의 다수의 단위 변위 측정기를 조합하여 시공함에 따라 설치 및 보수 유지가 간편한 토목 구조물 및 지중 변위 측정장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention does not require a conventional inclinometer, a sensor roller, a fixing device for connecting the sensor, and the like, and the structure is very simple. To provide a simple civil structure and ground displacement measuring device.

본 발명의 다른 목적은 토목 구조물의 기울기 변위, 터널의 내공 변위, 지하토목 공사현장의 측벽의 지중 수평 변위, 지반 침하지역의 지반 침하 변위 등 어떤 피측정물의 변위도 측정 가능한 토목 구조물 및 지중 변위 측정장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to measure civil structures and ground displacements, which can measure the displacement of any measured object such as the slope displacement of civil structures, the displacement of holes in tunnels, the horizontal horizontal displacement of sidewalls of underground civil works, and the ground settlement displacement of ground subsidence areas. To provide a device.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1특징에 따르면, 본 발명은 토 목 구조물 기울기, 지중 경사 및 지반 침하 등의 변위량을 측정하여, 피측정물의 안전 상태를 감시하는 토목 구조물 및 지중 변위 측정장치에 있어서, 상기 피측정물의 기울기 변위를 검출하기 위한 다수의 측정센서와, 상기 측정센서에 의해 검출된 기울기 신호를 디지털 신호로 변환(A/D)하여 측정 시스템 본체로 시리얼 통신 방식으로 전송하기 위한 다수의 신호 변환부와, 각각 일정한 길이로 이루어지고 상기 측정센서와 신호 변환부가 내장되는 다수의 원통형 케이싱과, 상기 케이싱을 절곡 가능하게 상호 연결하는 다수의 연결 관절부와, 상기 다수의 원통형 케이싱과 연결 관절부 내부를 통하여 측정 시스템 본체에 연결되고 상기 다수의 측정센서가 신호 변환부를 통하여 병렬 연결되는 측정 케이블로 구성되는 것을 특징으로 하는 토목 구조물 및 지중 변위 측정장치를 제공한다.In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the present invention measures the displacement amount of civil structure slope, ground slope and ground subsidence, civil structure and ground displacement monitoring the safety state of the measured object A measuring device comprising: a plurality of measuring sensors for detecting a tilt displacement of an object to be measured and a tilt signal detected by the measuring sensor is converted into digital signals (A / D) and transmitted to the measuring system main body by serial communication method A plurality of signal converters, a plurality of cylindrical casing each made of a constant length, the measuring sensor and the signal converter is built-in, a plurality of connecting joints to bend the interconnection to the casing, the plurality of cylindrical casing And a plurality of measuring sensors are connected to the measuring system main body through an internal joint part. It provides a civil engineering structure and underground displacement measuring device, characterized in that consisting of a measuring cable connected in parallel.

본 발명의 제2특징에 따르면, 본 발명은 토목 구조물 기울기, 지중 경사 및 지반 침하 등의 변위량을 측정하여, 피측정물의 안전 상태를 감시하는 토목 구조물 및 지중 변위 측정장치에 있어서, 상기 피측정물의 기울기 변위를 검출하기 위한 다수의 측정센서와, 각각 일정한 길이로 이루어지고 상기 측정센서가 내장되는 다수의 원통형 케이싱과, 상기 케이싱을 절곡 가능하게 상호 연결하는 다수의 연결 관절부와, 상기 다수의 측정센서에 각각 연결되며 상기 다수의 원통형 케이싱과 연결 관절부 내부를 통하여 측정 시스템 본체에 연결되는 다수의 측정 케이블로 구성되는 것을 특징으로 하는 토목 구조물 및 지중 변위 측정장치를 제공한다.According to a second aspect of the present invention, the present invention provides a civil engineering structure and a ground displacement measuring apparatus for monitoring the safety state of an object to be measured by measuring the displacement amount such as the slope of the civil structure, the ground slope and the ground subsidence, the measurement object A plurality of measuring sensors for detecting a tilt displacement, a plurality of cylindrical casings each having a constant length and in which the measuring sensors are embedded, a plurality of connecting joints for bending the casings to each other, and the plurality of measuring sensors And a plurality of measuring cables connected to the plurality of cylindrical casings and connecting joints and connected to the measuring system main body, respectively.

본 발명의 제3특징에 따르면, 본 발명은 각각 측정센서를 내장하고 피측정물의 기울기 변위를 검출한 후 검출된 기울기 신호를 디지털 신호로 변환(A/D)하여 측정 시스템 본체로 시리얼 통신 방식으로 전송하기 위한 다수의 단위 변위 측정기와, 인접한 단위 변위 측정기를 상호 절곡 가능하게 연결하기 위한 다수의 연결 관절부와, 상기 측정센서가 병렬로 접속되며 다수의 단위 변위 측정기와 다수의 연결 관절부의 내부를 통하여 측정 시스템 본체에 연결되어 있는 측정 케이블로 구성되는 것을 특징으로 하는 토목 구조물 및 지중 변위 측정장치를 제공한다.According to a third aspect of the present invention, the present invention has a built-in measuring sensor and detects the tilt displacement of the measured object, and then converts the detected tilt signal into a digital signal (A / D) to the measurement system main body in a serial communication manner. A plurality of unit displacement measuring instruments for transmission, a plurality of connecting joint portions for connecting the adjacent unit displacement measuring instruments to be bent mutually, and the measuring sensor are connected in parallel, It provides a civil engineering structure and underground displacement measuring device, characterized in that consisting of a measuring cable connected to the measuring system main body.

상기 연결 관절부는 하측에 연결되는 원통형 케이싱의 상단에 고정되며, 중앙 내주부에 관통구멍이 뚤려져 있는 축고정부와, 상기 축고정부의 관통구멍에 일단이 나사 결합되고, 중앙부에 하단의 측정 케이블이 통과할 수 있는 관통구멍이 형성되며, 타단이 반구형상으로 확장되어 연장 형성된 지지축과, 일단이 상측에 배치된 원통형 케이싱의 하단에 고정되며, 타단이 반구형 확장부와 축고정부의 선단부 사이에 결합되어 회전 가능하게 지지되는 구동부로 구성될 수 있다.The connecting joint part is fixed to the upper end of the cylindrical casing connected to the lower side, and the shaft is fixed to the through hole of the central inner peripheral portion, one end is screwed into the through hole of the shaft fixing portion, the measuring cable of the lower portion in the center A through hole is formed therethrough, and the other end is extended to a hemispherical shape, and the support shaft is formed to be extended, and one end is fixed to the lower end of the cylindrical casing disposed on the upper side, and the other end is coupled between the hemispherical extension and the tip of the shaft And may be configured to be rotatably supported.

또한, 상기 측정센서는 경사센서, 길이센서 또는 스트레인게이지가 사용된다.In addition, the measurement sensor is used a tilt sensor, length sensor or strain gauge.

더욱이, 상기 측정센서는 단일의 경사센서를 채용한 단축센서, 2개의 경사센서를 X 및 Y 방향의 직교방향으로 조합한 이축센서, 3개의 경사센서를 X, Y, Z 방향으로 조합한 삼축센서 중 어느 하나를 사용할 수 있다.Furthermore, the measuring sensor is a single axis sensor employing a single inclination sensor, a biaxial sensor combining two inclination sensors in the orthogonal directions in the X and Y directions, and a triaxial sensor combining the three inclination sensors in the X, Y and Z directions. Any one can be used.

상기 다수의 단위 변위 측정기 각각은 상기 피측정물의 기울기 변위를 검출하기 위한 측정센서와, 상기 측정센서에 의해 검출된 기울기 신호를 디지털 신호로 변환(A/D)하여 측정 시스템 본체로 시리얼 통신 방식으로 전송하기 위한 신호 변환부와, 상기 측정센서와 신호 변환부를 보호하기 위한 원통형 케이싱으로 구성된다.Each of the plurality of unit displacement measuring devices includes a measuring sensor for detecting a tilt displacement of the object to be measured and converts the tilt signal detected by the measuring sensor into a digital signal (A / D) to a measuring system main body in a serial communication manner. It consists of a signal converter for transmitting, and a cylindrical casing for protecting the measurement sensor and the signal converter.

본 발명에서는 상기 측정장치를 터널의 내공 변위 측정에 이용하는 경우 상기 각 단위 변위 측정기의 일단부를 터널의 내벽에 고정시키거나 또는 터널의 내벽에 매설하여 사용 가능하다.In the present invention, when the measuring device is used for the measurement of the hole displacement of the tunnel, one end of each unit displacement measuring device may be fixed to the inner wall of the tunnel or embedded in the inner wall of the tunnel.

상기한 바와 같이 본 발명에서는 측정 케이블이 외부로 노출되지 않고 각각의 단위 변위 측정기마다 절곡이 가능하여 측정센서의 각종 토목 구조물, 지하토목 공사현장의 측벽, 지반 침하지역 등의 어떤 설치 장소나, 측정센서의 노출/매설 여부 등에 구애되지 않고 간편하게 설치할 수 있고, 각각의 단위 변위 측정기마다 피측정물의 국부적인 미세한 변위를 직접 감지방식으로 계측함으로써 계측 오차를 줄이고 측정의 신뢰성을 높일 수 있으며, 초기단계에서 빠른 시간내에 포착하여 능동적인 대처가 가능하다.As described above, in the present invention, the measurement cable can be bent for each unit displacement measuring unit without being exposed to the outside, so that any installation site such as various civil structures of measurement sensors, side walls of underground civil construction sites, ground subsidence areas, or the like can be measured. It can be installed easily regardless of whether the sensor is exposed or buried, and by measuring the local minute displacement of the measured object directly by each unit displacement measuring device, it is possible to reduce the measurement error and increase the reliability of the measurement. Capable of catching in a short time and actively responding.

또한, 본 발명에서는 구조가 매우 간단하며 모듈 형태의 다수의 단위 변위 측정기를 조합하여 시공함에 따라 설치 및 보수 유지가 간편하고 편리하게 이루어질 수 있고, 어떤 피측정물의 변위 측정에도 적용이 가능하다.In addition, in the present invention, the structure is very simple and can be easily and conveniently installed and maintained according to the construction by combining a plurality of unit displacement measuring units in the form of modules, and can be applied to the displacement measurement of any object to be measured.

(실시예)(Example)

이하에 상기한 본 발명을 바람직한 실시예가 도시된 첨부도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

첨부된 도 3은 본 발명에 따른 다수의 측정센서를 이용한 토목 구조물 및 지중 변위 측정장치를 보여주는 단면도, 도 4는 본 발명에 따른 다수의 단위 변위 측정기를 상호 연결하기 위한 연결 관절부의 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a civil structure and a ground displacement measuring apparatus using a plurality of measuring sensors according to the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view of a connection joint part for interconnecting a plurality of unit displacement measuring devices according to the present invention.

도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 다수의 측정센서를 이용한 토목 구조물 및 지중 변위 측정장치(50)는 다수의 단위 변위 측정기(50a-50c)와, 인접한 단위 변위 측정기(50a-50c)를 상호 절곡 가능하게 연결하기 위한 다수의 연결 관절부(33a,33b)와, 단위 변위 측정기(50a-50c)에서 검출한 측정신호를 시리얼 통신 방식으로 측정 시스템 본체(60)로 전송하기 위하여 내부의 2개 라인에 병렬로 연결되어 있는 측정 케이블(30)로 구성되어 있다.Referring to FIG. 3, the civil structure and the underground displacement measuring apparatus 50 using the plurality of measuring sensors according to the present invention mutually connect a plurality of unit displacement measuring instruments 50a-50c and adjacent unit displacement measuring instruments 50a-50c. A plurality of connecting joints 33a and 33b for bendable connection and two internal lines for transmitting the measurement signals detected by the unit displacement measuring devices 50a to 50c to the measurement system main body 60 by serial communication. It consists of a measuring cable 30 which is connected in parallel.

상기 다수의 단위 변위 측정기(50a-50c) 각각은 예를들어, 경사센서 또는 길이센서와 같은 피측정물의 기울기 변위를 검출하기 위한 측정센서(S: 31a,31b)와 상기 측정센서(S: 31a,31b)에 의해 검출된 기울기 신호를 디지털 신호로 변환(A/D)하여 측정 시스템 본체(60)로 시리얼 통신 방식으로 전송하기 위한 신호 변환부(C: 34a,34b)를 포함하고 있다. Each of the plurality of unit displacement measuring units 50a-50c includes, for example, a measuring sensor S 31a and 31b and a measuring sensor S 31a for detecting a tilt displacement of an object to be measured, such as an inclination sensor or a length sensor. And a signal converter (C: 34a, 34b) for converting (A / D) the inclination signal detected by < RTI ID = 0.0 > 31b) < / RTI > into a digital signal and transmitting it to the measurement system main body 60 in a serial communication manner.

상기 측정센서(S: 31a,31b)와 신호 변환부(C: 34a,34b) 각각은 일정한 길이로 이루어진 원통형 케이싱(32a,32b) 내부에 함께 고정되어 있고, 각각의 측정센서(31a,31b)는 내장된 신호 변환부(C: 34a,34b)를 통하여 검출한 측정신호를 시리얼 통신 방식으로 측정 시스템 본체(60)로 전송하기 위하여 그 내부에 2개의 라인을 포함하고 있는 측정 케이블(30)에 병렬로 연결되어 있다. Each of the measuring sensors S: 31a and 31b and the signal converters C: 34a and 34b is fixed together inside a cylindrical casing 32a and 32b having a predetermined length, and each of the measuring sensors 31a and 31b. In order to transmit the measurement signal detected through the built-in signal conversion unit (C: 34a, 34b) to the measurement system main body 60 in a serial communication method to the measurement cable 30 including two lines therein. It is connected in parallel.

상기 측정센서(31a,31b)는 현장 계측 용도에 따라서, 단일의 경사센서를 채용한 단축센서(X 방향), 2개의 경사센서를 직교방향으로 조합한 이축센서(X 및 Y 방향), 3개의 경사센서를 X, Y, Z 방향으로 조합한 다축센서(X, Y, Z 방향) 등의 다양한 종류의 센서를 선택할 수가 있으며, 이 경우 한층 성능이 향상된 다양한 토목 계측 분석이 가능하다. 또한, 토목 계측 목적에 따라 경사센서나 길이센서 이외 에, 스트레인게이지 등의 센서의 종류를 달리하면 좀 더 계측 효과를 극대화 할 수 있게 된다. 일반적으로 토목 구조물의 변위 측정에는 주로 길이센서가 많이 사용되고, 지반의 침하 변위를 측정하는 경우에는 경사센서가 많이 사용되고 있다.The measuring sensors 31a and 31b are single axis sensors (X direction) employing a single inclination sensor, biaxial sensors (X and Y directions) combining two inclination sensors in an orthogonal direction, and three Various types of sensors, such as multi-axis sensors (X, Y, Z directions) that combine tilt sensors in the X, Y, and Z directions, can be selected. In this case, various civil measurement analysis can be further improved. In addition, in addition to the inclination sensor or the length sensor according to the civil measurement purpose, by changing the type of the sensor such as strain gauge can be more maximized the measurement effect. In general, length sensors are mainly used to measure displacement of civil structures, and incline sensors are used to measure settlement displacement of ground.

또한, 상기 다수의 연결 관절부(33a,33b)는 도 4와 같이 하측에 연결되는 원통형 케이싱(32b)의 상단에 다수의 고정나사(44)에 의해 고정되며, 중앙 내주부에 암나사산이 형성된 관통구멍(43a)이 뚤려져 있는 축고정부(43)와, 상기 축고정부의 관통구멍(43a)에 일단이 나사 결합되도록 외주면에 수나사산이 형성되고, 중앙부에 하단의 측정 케이블(30)이 통과할 수 있는 관통구멍(41a)이 형성되며, 타단이 반구형상으로 확장되어 연장 형성된 지지축(41)과, 일단이 상측에 배치된 원통형 케이싱(32a)의 하단에 고정나사(45)에 의해 고정되며, 내주부(42a)가 상기 지지축(41)의 반구형 확장부(41b) 외경보다 다소 더 큰 내경을 갖고 타단이 반구형 확장부(41b)와 축고정부(43)의 선단부 사이에 결합되어 회전 가능하게 지지되는 구동부(42)로 구성되어 있다.In addition, the plurality of connection joints 33a and 33b are fixed by a plurality of fixing screws 44 on the upper end of the cylindrical casing 32b connected to the lower side as shown in FIG. A male screw thread is formed on the outer circumferential surface so that one end is screwed into the shaft fixing portion 43 with the bent 43a and the through hole 43a of the shaft fixing portion, and the measuring cable 30 at the lower portion can pass through the center portion. The through hole 41a is formed, and the other end is fixed by the fixing screw 45 at the lower end of the support shaft 41 formed by extending in a hemispherical shape and one end of the cylindrical casing 32a disposed on the upper side, The inner circumferential portion 42a has an inner diameter somewhat larger than the outer diameter of the hemispherical expansion portion 41b of the support shaft 41, and the other end is coupled between the hemispherical expansion portion 41b and the tip portion of the shaft fixing portion 43 so as to be rotatable. It consists of the drive part 42 supported.

상기한 도 3에 도시된 실시예 구조는 각각의 측정센서(31a,31b)가 신호 변환부(34a,34b)를 통하여 측정 시스템 본체(60)에 연결된 단일의 측정 케이블(30)에 병렬 연결한 것으로, 다수의 단위 변위 측정기(50a-50c)와 측정 시스템 본체(60) 사이의 선 연결이 매우 간단하게 이루어지며, 설치도 쉽게 이루어질 수 있다.In the embodiment structure shown in FIG. 3, each measurement sensor 31a, 31b is connected in parallel to a single measurement cable 30 connected to the measurement system main body 60 through the signal converters 34a, 34b. As a result, the line connection between the plurality of unit displacement measuring units 50a-50c and the measuring system main body 60 is made very simple, and the installation can be easily performed.

그러나, 본 발명의 변위 측정장치(50)는 도 3에 도시된 바와 같이 각각의 측정센서(31a,31b)로부터 측정된 검출신호를 신호 변환부(C: 34a,34b)를 통하여 시리얼 통신 방식으로 측정 시스템 본체(60)로 전송하는 것 대신에, 다수의 단위 변위 측정기(50a-50c)에 신호 변환부(C: 34a,34b)를 내장하지 않고 각각의 측정센서(31a,31b)에 측정 케이블을 각각 연결하고 다수의 측정 케이블을 연결 관절부(33a,32b)를 통하여 측정 시스템 본체로 모두 연결하는 것도 가능하다.However, the displacement measuring apparatus 50 of the present invention transmits the detection signal measured from each of the measuring sensors 31a and 31b as shown in FIG. 3 through the signal converter C: 34a and 34b. Instead of transmitting to the measurement system main body 60, a measurement cable to each of the measurement sensors 31a and 31b without incorporating signal conversion units C: 34a and 34b in the plurality of unit displacement measuring units 50a to 50c. It is also possible to connect the respective and a plurality of measuring cables are connected to the measurement system body through the connecting joint (33a, 32b).

도 3에 도시된 단일 측정 케이블 연결방식의 변위 측정장치(50)에서는 다수의 측정센서(31a,31b)로부터 측정신호를 측정 시스템 본체(60)로 수집할 때 본 발명자가 제안한 특허 제0291852호의 시리얼통신을 이용한 경사 변위량 자동측정장치 및 그 방법을 이용하며, 이 방법을 이용하면 경사센서수와 측정 거리의 제한 없이 디지털 방식으로 계측할 수 있고, 또한 계측 효율을 더 높일 수 가 있다In the displacement measuring apparatus 50 of the single measuring cable connection method shown in FIG. 3, the serial number of Patent No. 0291852 proposed by the present inventor is proposed when collecting measurement signals from the plurality of measuring sensors 31a and 31b to the measuring system main body 60. Automatic measurement device for inclination displacement using communication and its method can be used to measure digitally without limiting the number of inclination sensors and measuring distance, and to increase the measurement efficiency.

상기 특허 제0291852호의 시리얼통신을 이용한 경사 변위량 자동측정장치는 다수의 피측정부위에 설치되어 피측정부 각각의 경사 변위에 대응하는 다수의 경사 변위량을 출력하는 다수의 경사 센서와, 상기 다수의 경사 센서로부터 나온 경사 변위량 신호를 디지탈로 변환하고, 자신의 주소가 호출된 경우 디지탈 변환 데이타를 시리얼 통신 방식으로 전송을 하는 다수의 신호 변환부와, 상기 다수의 신호 변환부로부터 원격지에 설치되어 다수의 신호변환수단에 계측 데이터 전송을 순차 지정하고 변환된 계측 데이타를 시리얼로 전송받아 저장하고 계측 데이터의 송/수신을 제어하는 센서 제어 수단과, 상기 센서 제어 수단에서 계측 데이타를 받아 분석하고 정보화하는 메인 컴퓨터로 구성되어 있다.Automatic device for measuring tilt displacement using serial communication of Patent No. 0291852 includes a plurality of tilt sensors installed on a plurality of measured portions and outputting a plurality of tilt displacements corresponding to the tilt displacement of each of the measured units, and the plurality of tilt inclinations. A plurality of signal conversion units for converting the inclination displacement signal from the sensor into digital and transmitting digital conversion data by serial communication method when its address is called; and a plurality of signal conversion units installed remotely from the plurality of signal conversion units Sensor control means for sequentially specifying measurement data transmission to the signal conversion means, receiving and storing the converted measurement data serially, and controlling the transmission / reception of the measurement data, and a main for receiving and analyzing the measurement data from the sensor control means. It consists of a computer.

상기 경사 변위량 자동측정장치에서 채용한 시리얼 통신 방식은 센서 제어부에서 나오는 두 개의 선으로 간단하게 선로를 구성하며, RS-485통신 방식을 채택하고 있고, 통달 거리도 수 킬로미터에 달한다. RS-485통신 방식은 하나의 라인에 여 러 개의 장치(Device)를 연결해 놓고, 각각의 장치마다 고유의 어드레스(Address)를 부여한 뒤에, 호스트(Host)에서 원하는 장치와 송수신을 할 수 있는 멀티 포인트 모드(Multi_Point Mode)를 지원한다. The serial communication method adopted by the automatic measurement device for tilt displacement is simply composed of two lines from the sensor control unit, adopts the RS-485 communication method, and the communication distance reaches several kilometers. RS-485 communication method connects multiple devices on one line, assigns unique address to each device, and then enables multi-point transmission and reception with a desired device on the host. Mode (Multi_Point Mode) is supported.

따라서, RS-485통신 방식의 시리얼 통신에 의한 경사 변위량 자동 측정은 센서 제어부에서 시리얼 통신 프로토콜 방법으로 각각의 신호 변환부로 경사 센서에 의한 경사 변위량 계측과 A/D 변환 작업을 지시하며, 시리얼 통신선을 항시 감시 대기하고 있는 신호 변환부가 자기 자신 주소를 인지하여 A/D 변환을 하고, 그 변환된 디지탈 데이타를 시리얼 통신 방법으로 센서 제어부로 전달하며, 상기 센서 제어부에 의해 시리얼 통신 방법으로 수집된 데이터를 저장하고, 표시판에 측정 시간과 저장된 상태 등의 정보를 표시하며, 메인 컴퓨터로 수집된 데이터를 전송하면, 전송 받은 메인 컴퓨터에서 데이터를 분석하여 도표하고 정보화한다.Therefore, the automatic measurement of the inclination displacement by serial communication of RS-485 communication method instructs each signal conversion unit to measure the inclination displacement by the inclination sensor and A / D conversion operation by the serial communication protocol method from the sensor control unit. The signal converter waiting for monitoring at all times recognizes its own address and performs A / D conversion, and transfers the converted digital data to the sensor controller through the serial communication method, and transmits the data collected by the sensor controller through the serial communication method. It stores the information, such as the measurement time and the stored state on the display panel, and transfers the collected data to the main computer, the data is analyzed and plotted and informed from the received main computer.

본 발명에 따른 변위 측정장치(50)는 다수의 단위 변위 측정기(50a-50c)에 각각 피측정부 각각의 경사 변위에 대응하는 경사 변위량을 출력하는 측정센서(31a,31b)(예를들어, 경사센서)와 신호 변환부(34a,34b)를 구비하고, 시리얼 통신에 의해 측정된 데이터를 원격지에 설치된 센서 제어 수단과, 메인 컴퓨터로 구성되는 측정 시스템 본체(60)로 전송하게 된다.Displacement measuring device 50 according to the present invention is a measurement sensor (31a, 31b) for outputting the inclination displacement corresponding to the inclination displacement of each unit to be measured, respectively (for example, Inclination sensor) and signal converters 34a and 34b, and transmits the data measured by serial communication to a sensor control means installed at a remote location and a measurement system main body 60 composed of a main computer.

이 경우 본 발명에 따른 변위 측정장치(50)는 다수의 단위 변위 측정기(50a-50c)가 다수의 연결 관절부(33a,33b)에 의해 인접한 단위 변위 측정기(50a-50c) 사이에 상호 절곡 가능하게 연결되어 있기 때문에 토목 구조물 뿐 아니라 지중 변위의 측정에도 매우 용이하게 적용될 수 있다.In this case, in the displacement measuring apparatus 50 according to the present invention, a plurality of unit displacement measuring units 50a-50c may be mutually bent between adjacent unit displacement measuring units 50a-50c by a plurality of connecting joint parts 33a and 33b. Because of its connection, it is very easy to apply not only to civil structures but also to measurement of underground displacement.

도 5는 본 발명에 따른 변위 측정장치를 지중 수평 변위 측정장치로 이용하여 토목 공사 현장의 지중에 매설된 상태를 보여주는 설치 단면도이다.5 is an installation sectional view showing a state buried in the ground of a civil construction site using a displacement measuring device according to the present invention as a horizontal horizontal displacement measuring device.

도 5와 같이 본 발명의 변위 측정장치(50)는 신축건물의 지하 기초공사 또는 지하철 공사 현장과 같이 공사 현장의 측벽(10a)이 수평방향으로 기울기 변위가 발생하는 것을 측정하기 위해 측벽(10a) 내측의 지중(10)에 수직으로 설치된다.As shown in FIG. 5, the displacement measuring apparatus 50 of the present invention has a side wall 10a for measuring that the side wall 10a of the construction site is inclined in a horizontal direction such as an underground foundation work or a subway construction site of a new building. It is installed perpendicularly to the inner ground 10.

본 발명의 지중 수평 변위 측정에서는 종래와 같은 단일의 경사계관을 사용하지 않으므로, 도 5와 같이 땅에 구멍을 뚫고, 토목 현장에 필요한 센서 수만큼의 단위 변위 측정기(50a,50b)를, 연결 관절부(33a,33b)로 연결한 뒤 지중(地中)(10)으로 밀어 넣으면 된다. Since the ground horizontal displacement measurement of the present invention does not use a single inclinometer as in the prior art, a hole is drilled in the ground as shown in FIG. 5, and the unit displacement measuring units 50a and 50b are connected to each other by the number of sensors required for a civil engineering site. Connect to (33a, 33b) and push it into the ground (地 中) (10).

따라서, 본 발명에서는 지중(10)에 수평 변위(16)가 일어나면 일정한 길이의 변위 측정기(50a,50b)가 연결 관절부(33a,33b)를 기준으로 한마디씩 기울어지므로, 각각의 마디별로 변위 측정기(50a,50b)에 내장된 측정센서(31a,31b)의 변위가 신호 변환기(34a,34b)에 의해 디지털 신호로 변환된 후, 측정 케이블(30)을 통하여 시리얼 통신에 의해, 순차적으로 측정 시스템 본체(60)에 전달되어 지중(10)의 수평 변위를 감지할 수가 있게 된다.Therefore, in the present invention, when the horizontal displacement 16 occurs in the ground 10, since the displacement measuring instruments 50a and 50b of a certain length are inclined by one word based on the joint joints 33a and 33b, the displacement measuring unit (for each node) After the displacements of the measuring sensors 31a and 31b embedded in the 50a and 50b are converted into digital signals by the signal converters 34a and 34b, the measuring system main body is sequentially operated by serial communication via the measuring cable 30. It is transmitted to 60 to be able to detect the horizontal displacement of the ground (10).

또한, 지반 침하를 측정 할 때에는 도 5에 도시된 변위 측정장치(50)를 지중에 수평 방향으로 눕혀서 설치한다. 즉, 지반과 나란하게 연결 관절부(33a,33b)에 의해 연결된 변위 측정기(50a,50b)를 필요한 길이만큼 설치하면 지반 침하에 따른 변위를 간단하게 측정할 수가 있다. In addition, when measuring ground subsidence, the displacement measuring device 50 shown in Fig. 5 is installed lying on the ground in the horizontal direction. That is, when the displacement measuring instruments 50a, 50b connected by the connecting joints 33a, 33b in parallel with the ground are provided as necessary, the displacement due to the ground subsidence can be easily measured.

상기한 바와 같이 본 발명에서는 각각의 측정센서(31a,31b)와 측정 케이블 (30)을 원통형 케이싱(32a,32b)과 연결 관절부(33a,33b) 내부에 내장시킴에 따라 측정 케이블이 외부로 노출되지 않고 각각의 단위 변위 측정기마다 절곡이 가능하다. 그 결과 본 발명에서는 측정센서가 피측정물과 같이 거동하며, 각각의 단위 변위 측정기마다 피측정물의 국부적인 미세한 변위를 직접 감지방식으로 계측함으로써 계측 오차를 줄이고 미세한 변위가 발생되는 초기시점에 빠른 검출이 가능하며 측정의 신뢰성을 높일 수 있다.As described above, in the present invention, the measurement cables 31a and 31b and the measurement cables 30 are exposed inside the cylindrical casings 32a and 32b and the connection joints 33a and 33b. Each unit displacement meter can be bent. As a result, in the present invention, the measurement sensor behaves like the object to be measured, and by measuring the local minute displacement of the object to be directly detected for each unit displacement measuring device, the measurement error is reduced and the rapid detection is performed at the initial time when the minute displacement is generated. This is possible and can increase the reliability of the measurement.

도 6은 본 발명에 따른 변위 측정장치를 터널 내공 변위 측정을 위해 터널 천정에 설치된 상태를 보여주는 설치 단면도이다.6 is an installation sectional view showing a state in which the displacement measuring device according to the present invention is installed in the tunnel ceiling for measuring the displacement in the tunnel.

본 발명에 따른 변위 측정장치를 터널 내공 변위 측정에 이용하는 경우는 먼저 도 3과 같이 터널 내벽(20)에 소요되는 길이로 다수의 연결 관절부(33a-33c)에 의해 연결된 다수의 변위 측정기(50a-50d)를 미리 조립한다.When the displacement measuring device according to the present invention is used for tunnel hole displacement measurement, first, a plurality of displacement measuring instruments 50a- connected by a plurality of connecting joint parts 33a-33c to the length required for the tunnel inner wall 20 as shown in FIG. 3. 50d) is assembled in advance.

그후, 각각의 변위 측정기(50a-50d)의 일단부를 고정용 앵커(55a-55e)로 터널 내벽(20)에 고정시키면 간단히 설치가 완료된다. After that, one end of each displacement measuring instrument 50a-50d is fixed to the tunnel inner wall 20 by fixing anchors 55a-55e to simply complete the installation.

상기와 같이 설치가 완료되면 변위 측정기(50a-50d) 내부로부터 나온 측정 케이블(30)을 측정 시스템 본체(도시되지 않음)와 연결하고, 각각의 센서의 변위를 측정하여, 필요한 토목공학단위(통상 mm단위)로 변환하면 토목 구조물의 단면 변화 추이에 기초하여 구조물의 안정도를 판정할 수가 있다.When the installation is completed as described above, the measurement cable 30 from the displacement measuring device 50a-50d is connected to the measuring system main body (not shown), and the displacement of each sensor is measured, and the required civil engineering unit (usually In mm), the stability of the structure can be determined based on the trend of cross-sectional change of the civil structure.

또한, 본 발명의 변위 측정장치는 측정 케이블이 장치 내부로 내장된 구조를 가지므로 매설 설치가 가능하다. 따라서, 터널 천정의 처짐이나 터널 첨단 변위를 측정하고자 할 때에는 터널 천정에 나란하게 부착시키거나 터널 벽 내부에 매설하 면, 간단히 필요한 계측 데이터를 얻을 수가 있다.In addition, the displacement measuring apparatus of the present invention can be embedded because the measuring cable has a structure built into the device. Therefore, when measuring the deflection of the tunnel ceiling or the displacement of the tunnel tip, the measurement data can be obtained simply by attaching them to the tunnel ceiling side by side or embedding them inside the tunnel wall.

도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 변위 측정장치는 터널 내공 변위 측정에 이용하는 경우 종래와 같은 센서 연결 고정장치 등이 필요 없고 측정 케이블에 대한 별도의 정리가 필요 없어 시공이 매우 간단하게 이루어질 수 있고, 또한 노출형 및 매설형 어떤 형식으로도 사용이 가능하여, 시공 중 계측 및 영구 계측에 용이하게 이용될 수 있다.As shown in FIG. 6, the displacement measuring device of the present invention does not require a sensor connection fixing device as in the conventional case and does not need a separate arrangement for the measurement cable when using the tunnel hole displacement measurement. In addition, it can be used in any type of exposed or buried type, and can be easily used for construction and permanent measurement during construction.

상기 실시예 설명에서는 지중 수평 변위 측정과 터널의 내공 변위량 측정을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 설치 장소의 제약이 없으므로 도로, 연약지반, 교량, 댐 등과 같은 토목 구조물의 변위량을 측정하기 위한 분야에서 다양하게 적용되는 것이 가능하다.In the above description, the ground horizontal displacement measurement and the hole displacement measurement of the tunnel have been described as an example. However, the present invention has no limitations in the installation place, and therefore, in the field for measuring displacement of civil structures such as roads, soft grounds, bridges, dams, etc. It is possible to apply variously.

상기한 바와 같이 본 발명에서는 종래와 같은 경사계관, 경사 센서 측정롤러, 센서 연결 고정 장치 등이 필요 없고, 구조가 매우 간단하며 모듈 형태의 다수의 단위 변위 측정기를 조합하여 시공함에 따라 설치 및 보수 유지가 간편하다.As described above, in the present invention, there is no need for a conventional inclination pipe, a tilt sensor measuring roller, a sensor connection fixing device, and the like, and the structure is very simple. Is simple.

또한, 측정 케이블을 센서 외부로 노출하지 않고 케이싱 안에 내장함으로써, 측정하고자 하는 지반과 구조물의 기울기 변위 측정을 위하여 센서 설치 장소, 센서 매설 여부 등에 구애되지 않고 간편하게 설치할 수가 있고, 측정 센서가 피측정물과 동일하게 거동하며, 직접 감지하여 계측함으로써 계측 오차를 줄이고 측정의 신뢰성을 높일 수가 있다. In addition, by embedding the measuring cable in the casing without exposing the sensor to the outside of the sensor, it can be installed easily regardless of the sensor installation location and whether the sensor is buried to measure the tilt displacement of the ground and the structure to be measured. It operates in the same way as, and by directly sensing and measuring, measurement error can be reduced and measurement reliability can be increased.

더욱이, 설치 장소, 측정 위치, 센서 매설 여부 등의 제약사항이 없이 설치 가능하므로, 다양한 모양의 토목 구조물의 변형량과 지반 침하량를 계측할 수 있는 효과가 있다.In addition, since it can be installed without constraints such as installation location, measurement location, and whether the sensor is embedded, there is an effect that can measure the deformation amount and ground settlement of the civil structure of various shapes.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다. In the above, the present invention has been illustrated and described with reference to specific preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the present invention is not limited to the spirit of the present invention. Various changes and modifications can be made by those who have

Claims (9)

토목 구조물 기울기, 지중 경사 및 지반 침하 등의 변위량을 측정하여, 피측정물의 안전 상태를 감시하는 토목 구조물 및 지중 변위 측정장치에 있어서,In the civil structure and ground displacement measuring apparatus for measuring the amount of displacement of civil structure slope, ground slope and ground subsidence, and monitor the safety state of the object 상기 피측정물의 기울기 변위를 검출하기 위한 다수의 측정센서와, A plurality of measuring sensors for detecting a tilt displacement of the measured object; 상기 측정센서에 의해 검출된 기울기 신호를 디지털 신호로 변환(A/D)하여 측정 시스템 본체로 시리얼 통신 방식으로 전송하기 위한 다수의 신호 변환부와,A plurality of signal converters for converting the inclination signal detected by the measuring sensor into a digital signal (A / D) and transmitting the same to the measuring system main body by serial communication; 각각 일정한 길이로 이루어지고 상기 측정센서와 신호 변환부가 내장되는 다수의 원통형 케이싱과, A plurality of cylindrical casings each having a constant length and in which the measuring sensor and the signal conversion unit are built; 상기 케이싱을 절곡 가능하게 상호 연결하는 다수의 연결 관절부와, A plurality of connecting joints for bending the casing to each other; 상기 다수의 원통형 케이싱과 연결 관절부 내부를 통하여 측정 시스템 본체에 연결되고 상기 다수의 측정센서가 신호 변환부를 통하여 병렬 연결되는 측정 케이블로 구성되는 것을 특징으로 하는 토목 구조물 및 지중 변위 측정장치.Civil engineering structure and underground displacement measuring apparatus comprising a measuring cable which is connected to the measuring system body through the plurality of cylindrical casing and the connection joint portion and the plurality of measuring sensors are connected in parallel through the signal conversion unit. 토목 구조물 기울기, 지중 경사 및 지반 침하 등의 변위량을 측정하여, 피측정물의 안전 상태를 감시하는 토목 구조물 및 지중 변위 측정장치에 있어서,In the civil structure and ground displacement measuring apparatus for measuring the amount of displacement of civil structure slope, ground slope and ground subsidence, and monitor the safety state of the object 상기 피측정물의 기울기 변위를 검출하기 위한 다수의 측정센서와, A plurality of measuring sensors for detecting a tilt displacement of the measured object; 각각 일정한 길이로 이루어지고 상기 측정센서가 내장되는 다수의 원통형 케이싱과, A plurality of cylindrical casing each made of a constant length and the measuring sensor is built-in, 상기 케이싱을 절곡 가능하게 상호 연결하는 다수의 연결 관절부와, A plurality of connecting joints for bending the casing to each other; 상기 다수의 측정센서에 각각 연결되며 상기 다수의 원통형 케이싱과 연결 관절부 내부를 통하여 측정 시스템 본체에 연결되는 다수의 측정 케이블로 구성되는 것을 특징으로 하는 토목 구조물 및 지중 변위 측정장치.And a plurality of measuring cables connected to the plurality of measuring sensors, respectively, and connected to the measuring system main body through the plurality of cylindrical casings and connecting joints. 각각 측정센서를 내장하고 피측정물의 기울기 변위를 검출한 후 검출된 기울기 신호를 디지털 신호로 변환(A/D)하여 측정 시스템 본체로 시리얼 통신 방식으로 전송하기 위한 다수의 단위 변위 측정기와, A plurality of unit displacement measuring instruments each having a built-in measuring sensor and detecting a tilt displacement of the object to be measured and converting the detected tilt signal into a digital signal (A / D) and transmitting the measured tilt signal to the measurement system main body by serial communication; 인접한 단위 변위 측정기를 상호 절곡 가능하게 연결하기 위한 다수의 연결 관절부와, A plurality of connecting joints for mutually bending the adjacent unit displacement meters, 상기 측정센서가 병렬로 접속되며 다수의 단위 변위 측정기와 다수의 연결 관절부의 내부를 통하여 측정 시스템 본체에 연결되어 있는 측정 케이블로 구성되는 것을 특징으로 하는 토목 구조물 및 지중 변위 측정장치.And a measuring cable connected to the measuring sensor in parallel and connected to the measuring system main body through a plurality of unit displacement measuring units and a plurality of connection joints. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결 관절부는 The method of claim 1, wherein the connecting joint portion 하측에 연결되는 원통형 케이싱의 상단에 고정되며, 중앙 내주부에 관통구멍이 뚤려져 있는 축고정부와, An anchoring part fixed to the upper end of the cylindrical casing connected to the lower side, the through hole is bent in the central inner peripheral portion, 상기 축고정부의 관통구멍에 일단이 나사 결합되고, 중앙부에 하단의 측정 케이블이 통과할 수 있는 관통구멍이 형성되며, 타단이 반구형상으로 확장되어 연장 형성된 지지축과, A support shaft having one end screwed into the through hole of the shaft fixing portion, a through hole through which a lower measuring cable can pass, and an extended end extending in a hemispherical shape at the other end thereof; 일단이 상측에 배치된 원통형 케이싱의 하단에 고정되며, 타단이 반구형 확 장부와 축고정부의 선단부 사이에 결합되어 회전 가능하게 지지되는 구동부로 구성되는 것을 특징으로 하는 토목 구조물 및 지중 변위 측정장치.A civil engineering structure and underground displacement measuring device, characterized in that the one end is fixed to the lower end of the cylindrical casing disposed on the upper side, and the other end is composed of a drive unit that is rotatably supported by being coupled between the hemispherical extension and the tip of the shaft. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정센서는 경사센서, 길이센서 또는 스트레인게이지인 것을 특징으로 하는 토목 구조물 및 지중 변위 측정장치.The civil engineering structure and ground displacement measuring apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the measuring sensor is an inclination sensor, a length sensor or a strain gauge. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정센서는 단일의 경사센서를 채용한 단축센서, 2개의 경사센서를 X 및 Y 방향의 직교방향으로 조합한 이축센서, 3개의 경사센서를 X, Y, Z 방향으로 조합한 삼축센서 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 토목 구조물 및 지중 변위 측정장치.The sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the measuring sensor comprises a single axis sensor employing a single tilt sensor, a biaxial sensor combining two tilt sensors in the orthogonal directions in the X and Y directions, and three tilt sensors. Civil structure and underground displacement measuring device, characterized in that any one of the three-axis sensor combined in the X, Y, Z direction. 제3항에서, 상기 다수의 단위 변위 측정기 각각은 The apparatus of claim 3, wherein each of the plurality of unit displacement meters 상기 피측정물의 기울기 변위를 검출하기 위한 측정센서와,A measurement sensor for detecting a tilt displacement of the object to be measured; 상기 측정센서에 의해 검출된 기울기 신호를 디지털 신호로 변환(A/D)하여 측정 시스템 본체로 시리얼 통신 방식으로 전송하기 위한 신호 변환부와,A signal converter for converting the tilt signal detected by the measuring sensor into a digital signal (A / D) and transmitting the serial signal to the measuring system main body by serial communication; 상기 측정센서와 신호 변환부를 보호하기 위한 원통형 케이싱으로 구성되는 것을 특징으로 하는 토목 구조물 및 지중 변위 측정장치.Civil structure and underground displacement measuring device comprising a cylindrical casing for protecting the measuring sensor and the signal converter. 제3항에 있어서, 상기 측정장치를 터널의 내공 변위 측정에 이용하는 경우 상기 각 단위 변위 측정기의 일단부를 터널의 내벽에 고정시키는 것을 특징으로 하는 토목 구조물 및 지중 변위 측정장치.4. The civil engineering structure and underground displacement measuring apparatus according to claim 3, wherein when the measuring apparatus is used to measure the displacement of the tunnel, one end of each unit displacement measuring instrument is fixed to the inner wall of the tunnel. 제3항에 있어서, 상기 측정장치를 터널의 내공 변위 측정에 이용하는 경우 터널의 내벽에 매설되는 것을 특징으로 하는 토목 구조물 및 지중 변위 측정장치.The civil engineering structure and underground displacement measuring apparatus according to claim 3, wherein the measuring apparatus is embedded in the inner wall of the tunnel when the measuring apparatus is used to measure the hole displacement of the tunnel.
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