KR20070099713A - 이동통신용 철탑의 위험감지와 태풍 예보 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신용 철탑의 위험감지와 태풍 예보 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

본 발명은 다수의 기상 관측 장치로부터 데이터 수집이 가능하면서 가속도 센서가 부착되어 데이터 수집 및 연산을 할 수 있는 CPU를 가지고 기상관측과 구조물의 안정성을 관측하여 처리할 수 있는 인쇄회로기판의 보드로 되는 장치를 개발하여 상기 장치 다수의 계측장치와 일체로 형성하고, 기상 및 안정성을 평가하기 위한 데이터를 수집하여, 관측된 기상 데이터를 메인서버에 집결 가공하여 개해 관련처 등에 전달하여 재해 대비를 가능케 하고, 실제 상황의 데이터를 받아서 설계에 반영함으로서 통신탑 및 구조물이 돌풍으로부터 파손되는 것을 예방하며, 태풍의 현황 및 예측 진로를 도출하여 피해로부터 대비할 수 있게 하고, 연평균 풍향 풍속을 측정하여 출력발전소의 입지선정을 할 수 있는 데이터를 취득할 수 있고, 도심에서 풍속 풍향 데이터를 항시 측정함으로써 도심에서 건축물을 축조할 때에 풍하중 설계에 반영할 수 있게 됨으로써 날로 고층화 되어가는 건축물의 안전성을 확보할 수 있는 이동통신 철탑의 위험감지와 태풍 예보 방법 및 이를 수행하기 위한 장치를 제공한다.

이동통신, 철탑, 위험감지, 경보, 예보

Description

이동통신용 철탑의 위험감지와 태풍 예보 방법 및 그 장치{.}

도 1은 종래 시스템의 개략도

도 2는 본 발명의 흐름도

도 3은 본 발명의 풍향 풍속계와 제어 로직과의 관계를 나타낸 간략도

도 4는 본 발명의 제어 로직을 나타낸 블럭도

도 5는 본 발명에 의하여 데이터 획득 상황을 나타내는 화면

도 6은 본 발명에 의하여 이동통신용 철탑의 기울기 괘적을 나타내는 화면

도 7은 본 발명에 의하여 이동통신용 철탑의 상황별 거동의 괘적을 나타낸 화면

도 8은 본 발명에 의하여 이동통신용 철탑의 기간별 최대 거동의 괘적을 나타낸 화면

도 9는 본 발명에 의하여 이동통신용 철탑의 기간별 최대 거동과 풍속 풍향과의 관계를 나타낸 화면

도 10은 본 발명에 의하여 최대 풍압에 따르는 위험 경고를 직접적으로 알리는 화면

도 11은 본 발명에 의하여 지역별 태풍의 이동경로에 대한 현황과 예측을 실시간으로 표시하는 화면

도 12는 본 발명에 의하여 계측된 풍속 및 기울기 결과 화면

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 풍향계 2 : 풍속계

3 : 제어 회로부 7 : 메인 서버

4 : 하우징 8 : 사용자 단말기

32 : 가속도 센서 33 : A/D 컨버터

34 : 중앙처리장치 35 : 경보부

36 : 통신부

본 발명은 이동통신용 철탑의 변형에 대한 거동을 계측하여 파악하고, 그 파악된 데이터에 기초하여 이동통신용 철탑의 변형으로 인한 파손 위험을 자동적으로 검출하여 가변적으로 변동하는 이동통신 철탑 구조물의 변형률에 대하여 안전한 허용범위를 시청각적으로 인지할 수 있도록 관리자에게 통보함으로써 원격지에서 관리자가 철탑의 변형을 모니터링하여 안전 대책을 수립할 수 있는 이동통신용 철탑의 위험감지와 태풍 예보 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로 한번 설치된 이동통신용 철탑은 상당한 기간 동안 풍력에 대응하여 방치되는 상태에서 강풍과 부식 등 여러 가지 환경적인 원인에 의하여 시시각각으로 변형되고 있으며, 이러한 변형이 육안으로 판별되지는 않는 상태에서 철탑이 파괴되는 극단적인 위험 상황에 처하게 될 수도 있다.

이러한 이유로 인하여 이동통신용 철탑이 고정구조물이라는 인식과 철탑의 안전율을 고려한 구조설계에 의하여 파손이 쉽게 발생하는 것이 아니라는 측면에서 철탑의 변형이 방치된다면 구조물의 피로한도에 의한 파손으로 통신 장애는 물론이고 인명과 재산의 피해를 초래하게 될 것이다.

따라서 이동통신용 철탑은 많은 비용과 노력을 투자하여 설치되며, 일반인들의 편의와 안전에 직접적으로 연관되어 있는 만큼 설치된 이후에도 유지 보수 및 안정성 확보가 중요한 사항 중의 하나이기 때문에 안전사고 및 손실비용 등을 감안하여 변형에 대한 거동을 관측하여 파손 단계 이전에 신속한 안전조치가 뒤따라야 한다.

이동통신용 철탑과 같은 구조물들의 위험 감지는 풍향계, 풍속계, 기울기 센서 등과 같은 계측수단을 이용하여 자동적 연속적 객관적으로 모니터링 하는 과정에서 측정된 데이터를 구조물의 초기 설계 및 해석 데이터와 비교 연산하여 구조물의 현재 상태를 파악함으로써, 구조물의 변형과 그 변형에 따르는 손상 및 수명을 초기에 파악하고, 풍속을 고려한 지역별 설계 보완 및 설계 기준에 대한 정보를 획득할 수 있다.

이동통신용 철탑과 같은 구조물은 구조물 시공을 위한 설계 시에 고려된 자료를 기초로 하여 공정단계에 따른 구조물의 거동을 분석하고, 적절한 장소에 가속도 센서, 응력계, 침하계, 변위계 등과 같은 각종 계측장비를 부착하고, 설치 시공 공정의 진행 상황에 따라서 측정된 데이터와 예상 데이터를 비교하여 시공의 안전성을 증가시킬 수 있는 시공 중의 계측도 중요하지만, 풍향과 풍속이 지역적으로 상이한 자연 현상을 고려하여 시공 중에 계측된 측정 데이터와 완공된 구조물에서 주요 지점에 설치된 계측장비를 통하여 한시적이거나 연속적으로 측정된 데이터를 지속적으로 관측, 수집 및 분석하여 철탑의 안전 상태를 파악하는 것이 무엇보다 중요하다.

이동통신용 철탑에서는 주로 풍압에 의한 응력을 구하기 위한 변형률, 처짐, 가속도, 기울기, 온도, 그리고 풍향 및 풍속 등이 측정되고 있다. 이외에도 부식 정도나 균열 등이 계측장비에 의하여 측정될 수 있는데, 가속도의 측정은 고유진동수, 감쇄모드, 모드형상 등과 같은 철탑의 동적 거동 특성을 측정하는 것이고, 풍향 및 풍속의 측정은 철탑의 변형에 영향을 주는 풍압의 영향을 측정하는 것이다.

도 1은 종래에 인터넷을 이용하여 구조물의 안전을 원격지에서 계측 및 관리하는 시스템의 일례를 나타내고 있다.

이 도면을 참조하여 종래에 구조물의 안전을 원격지에서 계측 및 관리하는 시스템을 설명하면, 각각의 구조물(101)에 설치되어 구조물의 안전 상태를 확인하는 센서부(101)와, 상기 센서부(101)에서 측정된 구조물(101)의 안전 상태에 대한 데이터를 연산하여 인터넷을 통하여 전송하기 위하여 통신실(103)에 설치되는 관리 서버(104)로 구성되는 구조물 감시부(100)와; 상기 구조물 감시부(100)와 네트워크로 연결시켜주는 웹서버와, 상기 구조물 감시부(100)를 통하여 입력되는 데이터를 이용하여 해당 구조물의 안전 상태를 구조 해석하는 구조물 해석 서버와, 안전 관리 대상인 구조물에 대한 데이터와 상기 구조물 감시부에 의하여 감지되어 출력되는 데이터와 상기 구조물 해석 서버에 의하여 해석되는 결과에 대한 데이터를 저장 관리하는 데이터베이스 서버로 구성되어 구조물(100)의 안전 상태를 진단하여 그 결과를 저장하고 출력하는 시스템 서버(200)와; 상기 시스템 서버(200)와 인터넷을 통하여 연결되어 각 건물의 안전 상태를 확인할 수 있는 다수의 사용자 단말기(300)로 구성되어 인터넷을 이용하는 구조물의 원격 계측 및 관리 시스템이다.

이러한 종래의 시스템은 인터넷을 통하여 실시간으로 데이터를 집계하게 되는 것으로, 상기 프로세스를 만족시키기 위하여 구조물(10) 주변에 마련되는 별도의 통신실(30)에 관리서버(40)가 설치되는 통신시설을 갖추어야 된다.

이러한 시스템은 고가의 장비와 중요시설을 위주로 하는 특허이므로 측정치의 전달에 무선 또는 전용선을 포설하여야 하는 불편함이 있었으며, 이동통신사에서 간혹 네트워크 시스템이 다운되거나 정전으로 인하여 서버가 정지되는 경우, 또는 관리서버(40)에 에러가 발생하게 될 경우에 이를 복구하기 위하여 통신실(30)에 출입을 하여야 하는데, 일반적으로 기간통신망을 구성하는 통신실(30)을 계측 서비스 제공업자가 임의로 출입할 수 없기 때문에 시스템의 유지 보수에 상당한 제약과 곤란함이 발생하게 된다.

또한 시스템을 구축하기 위해서는 실질적으로 고비용의 제작비가 투입되어야 하고, 설치 및 관리 비용 등의 이유로 실제적인 사용은 실현되지 못하고 있다.

현재 국내에 분포되어 있는 기상 관측소의 수는 400 여개에 불과하여 현존하는 기상 관측소의 데이터를 토대로 하여 태풍의 이동경로를 모니터링하고 예측하는 것은 불가능하다. 더욱이 되심에서의 바람 상황에 대한 데이터를 수집하는 것은 더욱 어려우며, 풍력발전을 위한 바람의 경로와 유효 풍속 등을 발굴하기 위한 관측 연건 또한 절대 부족한 상황에 있다.

현재 국내의 이동통신사에서 국내에 설치한 이동통신용 철탑은 약 10만개 정도로 추정되고 있으며, 설치된 위치는 생활주변에서부터 산악지역까지 광범위하게 분포되어 있다.

재해 방지에 관련된 시스템을 설치함에 있어서 가장 큰 문제는 전원의 공급과 통신수단의 확충에 관한 것인데, 이동통신기지국을 이용하면 상기한 전원과 통신 설비와 관련된 문제를 해결할 수 있고, 또한 이들 시스템이 설치된 위치가 광범위함으로 관측처로서 활용하기에 최적으로 조건을 구비하고 있다.

본 발명은 다수의 기상 관측 장치로부터 데이터 수집이 가능하면서 가속도 센서가 부착되어 데이터 수집 및 연산을 할 수 있는 CPU를 가지고 기상관측과 구조물의 안정성을 관측하여 처리할 수 있는 인쇄회로기판의 보드로 되는 장치를 개발하여 상기 장치 다수의 계측장치와 일체로 형성하고, 기상 및 안정성을 평가하기 위한 데이터를 수집하여, 관측된 기상 데이터를 메인서버에 집결 가공하여 재해 관련 관공서 및 상황실 등에 전달하여 재해 대비를 가능케 하고, 인터넷을 이용한 기상 서비스를 가능케 하며, 실제 상황의 데이터를 받아서 설계에 반영함으로서 통신탑 및 구조물이 돌풍으로부터 파손되는 것을 예방하며, 태풍의 현황 및 예측 진로를 도출하여 피해로부터 대비할 수 있게 하고, 연평균 풍향 풍속을 측정하여 출력발전소의 입지선정을 할 수 있는 데이터를 취득할 수 있고, 도심에서 풍속 풍향 데이터를 항시 측정함으로써 도심에서 건축물을 축조할 때에 풍하중 설계에 반영할 수 있게 됨으로써 날로 고층화 되어가는 건축물의 안전성을 확보할 수 있는 이동통신 철탑의 위험감지와 태풍 예보 방법과 이를 수행하기 위한 장치를 제공하고자 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이동통신용 철탑의 위험감지와 태풍 예보 방법은 풍향계(1), 풍속계(2), 가속도 센서(32)로부터 계측되는 신호를 독출하는 단계(S200);

상기 단계에서 독출된 신호를 증폭 및 선택된 주파수 이상의 신호를 저역 필터를 이용하여 제거하는 단계(S201);

상기 단계에서 필터링된 아날로그 신호를 중앙처리장치에서 연산처리를 할 수 있도록 A/D 변환기에서 디지털 데이터로 변환시키는 단계;(S202)

상기 단계에서 생성된 계측 데이터를 관리에 이용하기 위해서 중앙처리장치 에 보내져서 저장하고, 계측 데이터의 분석 및 구조해석을 실행하는 단계(S203);

상기 단계에서 계측 신호가 소정의 설정 범위를 벗어나는 지에 대한 구조 안전성을 판단하는 단계(S204);

상기 단계에서 구조 안전성을 판단한 결과 정상일 경우에는 정상상태 리포트 화면을 출력하는 단계(205);

계측 신호가 미리 설정한 범위를 벗어나는 경우에 중앙처리장치가 경보 해제 입력시까지 경보부를 통하여 위험 상황을 알리는 알람과 램프를 작동시키고(S206), 통신부를 통하여 메인서버(7)에 관련 데이터를 전송하여 관련자에게 경보하는 단계(S207);

상기 단계에서 메인 서버(7)에 전송된 풍향과 풍압 및 기울기 거동을 포함하는 관련 데이터 정보를 저장하고, 상기 저장되는 데이터를 인터넷 및 네트워크 망을 이용하여 재해관련 기관의 단말기에 출력하거나 지리정보 시스템을 이용하는 기상정보 서비스에 네트워킹 되는 사용자 단말기(8)에 관련 정보를 전송하는 단계(S208);

그리고 파악된 경보 상황에 따라 철탑 구조물에 대한 안전점검을 실시하는 단계(209)를 포함하여 예보하게 된다.

이러한 이동통신용 철탑의 위험감지와 태풍 예보 방법은 풍압계와 풍속계가 일체로 형성되는 기상관측계기와, 이동통신용 철탑이 풍압에 의하여 변형되는 기울기를 파악할 수 있는 기울기 센서와 네트워킹 수단을 구비하는 제어회로가 일체로 되는 제어 회로부를 형성하여 저비용으로 이동통신용 철탑에 설치하고, 상기 계측장치에서 출력되는 신호는 이동통신용 철탑에 자체적으로 마련되어 있는 통신포트를 이용하여 인터페이스 되어 서비스 공급자가 위치하는 원격지의 메인서버에 네트워킹 되게 함으로써 종래 구조물의 안전 관리 시스템에서 기지국 통신실의 출입에 따르는 어려운 문제점을 해결할 수 있고 개인이 소지하고 있는 이동통신 단말기에 풍향, 풍속 및 태풍의 이동 경로 등과 같은 기상 관련 서비스를 제공할 수 있게 되는 것이다.

본 발명의 이동통신용 철탑의 위험감지와 태풍 예보 장치는 :

이동통신용 철탑에 고정되는 하우징;

상기 하우징 상부에 형성되는 풍향계

상기 하우징 상부에 형성되는 풍속계;

상기 하우징에 고정되어 상기 풍향계와 풍속계에서 취득된 기상 정보 신호가 입력되고, 구조물의 현재 상태를 파악할 수 있도록 구조물의 변형에 대한 정보를 획득하여, 이미 입력된 구조물의 초기 설계 및 해석 데이터와 비교 연산한 데이터를 출력하는 제어 회로부;

상기 제어 회로부와 이동통신용 철탑에 마련된 네트워크 포트로 연결되어 원격지에 설치되며, 상기 제어 회로부에서 송출되는 데이터를 독출하는 프로그램이 내장되어 취득된 데이터의 결과를 디스플레이 하고, 또한 원격지에 송신할 수 있도록 인터넷에 인터페이스 되는 메인 서버;

그리고, 상기 메인 서버에 인터넷으로 연결되는 사용자 단말기를 포함하는 것을 기술적인 특징으로 하는 것이다.

상기 제어 회로부는 하우징에 고정되는 지지대에 의하여 수평상으로 설치되는 회로기판의 중앙에 설치되는 가속도 센서;

상기 가속도 센서, 풍향계와 풍속계와 같은 기상관측계기로부터 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 A/D 컨버터;

상기 A/D 컨버터에서 출력되는 신호가 입력되는 중앙처리장치;

상기 중앙처리장치에서 출력되는 신호에 따라 알람 또는 램프를 작동시키는 경보부;

상기 중앙처리장치에서 출력되는 신호를 메인 서버에 송출하기 위한 통신부를 포함한다.

상기 사용자 단말기는 재해 관련처, 구체적으로 중앙정부 및 지방자치단체의 재해관련 상황실에 마련되는 단말기와, 지리정보 시스템(GIS)에 연동하는 상업적 기상정보 서비스를 제공받을 수 있는 PAD, 휴대폰을 비롯하여 와이브로 인터넷 서비스가 가능한 개인용 이동통신 단말기와 퍼스널 컴퓨터를 포함한다.

이와 같은 본 발명에 따르면 기존에는 포괄적인 수단을 강구하여 각종의 방법을 동원하여 사용하였으나 본 발명에 의하여 현재의 기상 상황과 이동통신용 철 탑의 거동 상태를 이동통신용 철탑에 설치된 통신포트를 이용하여 원격지의 메인 서버에 송출 가능하게 되고, 이러한 메인 서버로부터 각종 부가 서비스를 제공할 수 있게 되으로써 종래 구조물의 안전 관리 시스템에서 기지국 통신실의 출입에 따르는 어려운 문제점을 해결할 수 있게 되고, 실질적으로는 투입되어야 하는 고비용의 제작, 설치 및 관리비용이 지출되는 이유로 실제 사용이 실현되지 못하였던 것과는 달리 본 발명은 수십만개에 이르는 이동통신용 철탑을 이용하여 이들의 거동을 감시함에 따라 광범위한 데이터를 보다 경제적으로 획득할 수 있게 되어 재해 관련처와 기상 정보 제공 서비스에서 실제로 이용할 수 있는 가치성을 높일 수 있다.

본 발명의 특징과 장점들은 첨부된 도면에 의하여 설명되는 실시예에 의하여 더욱 명확하게 될 것이다.

다음에서 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 3은 본 발명에서 일체로 형성되는 풍향 풍속계와 제어 회로부와의 구조를 나타낸 도면이다.

이 도면을 참조하면 본 발명의 계측장치(A)는 풍향계(1)와 풍속계(2)가 제어 회로부(3)를 수용하는 하나의 하우징(4) 내에서 일체로 형성되어 있다.

풍향계(1)는 공지된 구조와 같이 바람의 방향을 지시하는 풍향 회전체(10)가 싱크로 모터의 회전축과 연결되는 구조로 되어 풍향 검출부를 구비하는 기상관측회로(5)와 연결되어 있다.

풍속계(2)는 풍속 회전체(20)의 회전을 검출할 수 있는 풍속 검출부를 구비하는 기상관측회로(5)와 연결되어 있다.

상기 풍향계와 풍속계는 한쪽 방향에서 바람이 불어올 때 중심봉에 의하여 반대편에서는 바람의 영향을 적게 받게 되어 정확한 계측 데이터를 얻을 수 없으므로 철탑의 양쪽에 설치하여 보다 정확한 계측 데이터를 얻을 수 있게 하는 것이 바람직하다.

제어 회로부(3)는 도 4에서 보는 바와 같이 하우징에 고정되는 지지대(30)에 의하여 수평상으로 설치되는 회로기판(31)의 중앙에 설치되는 가속도 센서(32), A/D 컨버터(33), 중앙처리장치(34), 경보부(35), 통신부(36)로 구성된다.

가속도 센서(32)는 이동통신용 철탑이 바람의 영향으로 기울기를 갖는 거동을 계측한 신호를 출력한다.

A/D 컨버터(33)는 가속도 센서(32), 풍향계(1)와 풍속계(2)와 같은 기상관측계기로부터 출력되어 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시켜서 중앙처리장치(34)에 출력한다.

중앙처리장치(34)는 A/D 컨버터(33)에서 출력되는 신호가 입력되고, 연산된 신호를 경보부(35) 또는 통신부(36)에 출력한다.

경보부(35)는 중앙처리장치(34)에서 출력되는 신호에 따라 알람(37) 또는 램프(38)를 작동시킨다.

통신부(36)는 RS-232C와 RS-485를 각각 구비하는 네트워크 포트를 구비하여 중앙처리장치(34)에서 출력되는 신호를 메인 서버(7)에 송출한다.

상기 메인 서버(7)는 인터넷 네트워크에 의하여 사용자 단말기(8)에 연결된다.

상기 사용자 단말기(8)는 토목 건축 관련처, 재해 관련 실시간 인터넷 서비스, 휴대폰 기상 정보서비스, 이동통신사의 구조물 상황 관련부서, 중앙정부 또는 지방자치단체의 재해 관련처 등의 단말기를 모두 포함할 수 있다.

하우징(4)은 빗물이나 먼지가 유입되는 것을 차폐시킬 수 있는 구조를 가지고 있으며, 이동통신용 철탑(6)에 보울트(40)와 같은 체결구로 수평 상태를 유지하며 고정된다.

이와 같은 장치에 의하여 본 발명의 목적이 구현되는 과정을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다

풍향계(1), 풍속계(2)와 같은 기상관측 계기와 상기 기상관측 계기와 함께 하우징(4)에 설치되는 가속도 센서(32)로부터 계측되는 신호를 독출한다.(S200)

이렇게 풍향계(1), 풍속계(2) 및 가속도 센서(32)에서 계측되어 전달되는 전기 신호는 그 크기가 매우 작으므로 증폭기에서 일정한 크기로 증폭시켜야 하며, 필연적으로 발생하는 노이즈를 제거하기 위하여 시험 계측을 통해서 신호에 섞여 있는 노이즈를 확인하여 일정하게 선택된 주파수 이상의 신호를 저역 필터를 이용하여 제거하는 필터링 과정을 수행한다.(S201)

필터링된 전기 신호는 아날로그 신호이므로 제어부에서 연산처리를 할 수 있도록 A/D 변환기에서 디지털 데이터로 변환시켜야 한다.(S202)

독출된 신호가 전달되는 과정은 센서의 특성과 예상 측정치에 맞도록 계수들을 조정하게 되는데, 이는 A/D 컨버터(33)의 분해 성능과 밀접한 관계가 있어서 증폭률과 센서 계수에 대한 보정이 필요하며, 기록될 데이터 수집 비율을 구조물의 예상 진동수의 2배 이상으로 하여 신호의 특성이 왜곡되지 않도록 신뢰성 있게 조정되어 전달되어야 한다.

생성된 계측 데이터는 메인 서버(34)에 저장되어 구조물의 현재 상태뿐만 아니라 과거 상태까지 관리에 이용할 수 있다.(S203)

전달되는 신호는 하우징(4) 내에서 일체로 형성되어 있는 제어 회로부(3)의 중앙처리장치(34)로 보내져서 계측 데이터를 분석하고, 구조해석을 하는 단계(S204)를 통하여 계측 신호가 소정의 설정 범위를 벗어나는 지에 대한 구조 안전성을 판단한다(S204).

여기서 구조물의 안전에 영향을 미칠만한 정도는 센서가 측정하는 물리량을 이동통신용 철탑의 설계자 및 관리자가 미리 설정하는 것이다. 구체적으로 철탑의 경우에는 풍압의 영향에 의하여 기울기가 발생될 때에 하단부 보다 상단부로 갈수록 기울기가 커지게 됨으로 계측장치(A)가 설치되는 각각의 위치에 맞게 센서가 측정하는 설정값을 저장하는 것이다.

이렇게 구조 안전성을 판단한 결과 정상일 경우에는 정상상태 리포트 화면을 출력하고(S205), 계측 신호가 미리 설정한 범위를 벗어나는 경우에 중앙처리장치(34)는 경보 해제 입력시까지 경보부(35)를 통하여 위험 상황을 알리는 알람(37)과 램프(38)를 작동시키고(S206), 통신부(36)를 통하여 메인서버(7)에 관련 데이터 를 전송하여 경보한다(S207).

그리고 메인 서버(7)는 풍향과 풍압 및 기울기 거동을 포함하는 관련 데이터 정보를 저장하고, 경보 해제시까지 인터넷 및 네트워크 망을 이용하여 사용자 단말기(8)에 관련 정보를 전송하여 경보 및 서비스를 제공한다.(S208).

본 발명의 시스템에 의하여 집결되는 데이터를 이용하여 메인서버에서 가공되어 출력되는 디스플레이 장치에 나타나는 화면의 예는 도 5 내지 도 12와 같이 나타난다.

이러한 화면은 본 발명의 시스템에 적합하게 개발되는 소프트웨어에 의하여 자동적으로 산출되며, 이를 재해관련 기구인 중앙정부 산하의 관계부처 및 지자체에 마련된 상황실로 전송하거나 인터넷으로 서비스함으로 개인은 지리정보시스템(GIS) 상에서 자신이 거주하거나 관련설비가 있는 곳으로 진행이 예상되는 강풍의 속도와 도착하는 시간 등을 예측하여 피해를 최소화할 수 있는 시간적 여유와 대책을 강구할 수 있으며, 관련 관공서는 예상되는 피해를 대비하여 사전에 안전 조치를 취할 수게 된다.

도 5는 본 발명에 따라 데이터가 획득되는 상황을 나타내는 화면을 나타내기 위한 소프트웨어에 의하여 구현되는 것으로, 상단에는 전송속도를 조정할 수 있는 전송속도 입력창(50)이 제공되고, 그 아래쪽 라인에는 기상관련 데이터의 접수와 네트워크로 송신되는 상황을 보여주는 송수신 상태창(51)이 표시되어 있고, 그 아래쪽으로는 풍향 풍속계와 기울기 센서로부터 측정된 측정값과 실측값, 보정 및 설 정값, 전송조건 등과 같은 상태를 모니터링 할 수 있는 항목창(52)이 형성되어 있고, 상기 각 항목창(52)은 풍향 풍속 및 가속도 센서가 설치되는 10개 위치에 대하여 #1~#10으로 구분하여 다수의 데이터를 동시에 취득하여 출력할 수 있게 되어 있다.

거동 중인 철탑에서 나온 수치적인 데이터만으로는 철제 구조물에 미치는 바람의 영향을 판별하기 힘들게 되는데, 본 발명에 의하여 계측되어 연산된 데이터는 모니터와 같은 디스플레이 장치의 화면상에 비주얼한 그래픽 리포트로 구현된다.

강풍에 의하여 파괴값의 징조가 나타나면 즉시 중앙관제소에 경고 메시지와 더불어 현재의 철탑에서 일어나는 상환에 대한 모든 갓을 전송시키거나 중앙관제소에서 해당 IP에 접속하여 도 6에서와 같이 철탑이 움직이고 있는 상태에 대한 괘적을 비주얼하게 직접 확인하여 볼 수도 있다.

도 7 내지 도 12는 본 발명에 의하여 구현되는 그래픽 리포트의 결과물을 예시하고 있다.

특히 도 7 내지 도 10은 시스템 내부에서 가지고 있는 값은 다양한 철탑의 규격 및 타입에 따르는 설계상의 설계 허용값(A)과, 최대 허용값(B)과, 예상되는 예측 파괴점(C)이 원주 상에서 동심원을 형성하며 나타나 있고, 여기에 이동통신용 철탑의 기울기에 따르는 거동 궤적이 표시되어 있다.

이러한 설계상의 설계 허용값(A)과, 최대 허용값(B)과, 예상되는 예측 파괴점(C)과, 개발된 센서 보드가 철탑에 설치된 이후 자체 내의 연산부에 의하여 풍속과 풍향에 따라서 변화하는 실제 거동의 최대와 최소값이 연산되어 얻어진 데이터 는 상시 저장되어 있다.

이를 구체적으로 설명하면 도 7과 같이 풍 속구간별 색상으로 나타냄으로서 철재 구조물에 미치는 바람의 구간별 거동에 관한 괘적을 색생 밴드로서 표현되는 비주얼(visual)한 리포트에 의하여 다수 철탑에 대하여 주기적인 건강 상태를 점검하는 데에 대단히 유용하다.

이는 저 풍속에서의 위험성을 발굴하거나 고유진동을 발굴할 수 있는 자료가 되는데, 바람의 구간별 위험에 대한 경고 메시지를 알리는 리포트를 도출할 수도 있다. 이는 구조물에서 특정 구간의 바람이 미치는 영향, 즉 고유진동으로 일어나는 현상을 취득 가능케 할 수도 있으며, 또한 강풍에서 즉시 파괴를 일으키지 않고 사후에 일어날 수 있는 위험, 예를 들면 체결 볼트의 크랙현상으로 남아 있는 경우를 대비할 수 있게 한다. 즉 지금까지 거동한 괘적이 고유 영역을 초과하는 것으로 나타나면 이는 체결부의 볼트 등에서 일어나는 파괴의 사전 조짐으로 간주하여 비록 바람의 풍속이 낮은 상황이라도 위험에 대한 메시지를 발생시키도록 할 수 있을 것이다.

도 7과 같이 획득되는 괘적에 관한 데이터는 도 8에서 보는 바와 같이 시간대별, 일별, 월별 최대 궤적을 표현할 수 있다.

이렇게 표시되는 그래프는 다양한 디자인과 부착된 통신용 안테나의 위치와 개수 및 형성 별로 다른 특성으로 나타나는 각 철탑에서의 구조상의 문제 등을 파악하는 용도로 매우 유용하게 사용될 수 있다.

도 9는 기간별로 다양한 색상으로 표시하여 풍향 풍속과 최대거동과의 관계 를 쉽게 파악하여 분석할 수 있다.

도 10은 이동통신용 철탑이 최대 풍압을 받아서 설계치의 경계를 넘어갈 경우 위험에 대한 경고를 실시간으로 알려주는 결과 보고 화면으로 이에 대한 대처 방법을 강구토록 할 수 있다. 물론 사후에 이러한 위험 경계수위까지 접근된 상황을 파악하고 해당 구조물에 보강 등의 조치를 취할 수도 있을 것이다.

도 11은 지리정보에서 나타난 등고선 위에 바람의 강도와 화살표로 풍향이 표시되며, 화살표의 색상으로 바람의 강도를 표시할 수 있게 되는데 이러한 화살표 표시는 통신용 기지국 및 당 발명의 기기가 설치된 위치에서 실시간으로 풍향과 풍속이 모니터링 되는 것이다.

또한 이를 바탕으로 상시 풍속 경우와 태풍의 강도에 따른 경로가 데이터베이스에 축적됨에 따라서 이들의 경로가 파악되어 태풍의 예상 경로에 대한 경보에 유용하게 사용할 수 있으며, 또 확대하여 해당 지역의 국지적 풍향 풍속 상황을 볼 수도 있다.

이와 같은 본 발명은 이동통신용 철탑의 설계치와 풍속, 풍향, 그리고 안테나의 종류 및 방위에 따라 달라질 수 있는 고유 거동을 지능적으로 추출 확보하여 보관되게 하였으며 이를 이용하여 강풍시에 추출되는 변위각 및 파괴 전조적인 정황을 중앙관제실로 통보함으로 철탑의 안정성 확보하여 인적, 물적 피해를 미연에 방지 할 수 있다.

또한 이동통신 철탑의 많은 분포개체수를 확보하여 진행되는 태풍의 경로 등 을 추정할 수 있으며 이를 이용하여 기상재해를 방지할 수 있으며 또한 상시 데이타를 이용하여 풍력 발전에 필수적인 지역마다의 평균풍속의 데이터를 확보할 수 있는 이점이 있다.

또한 기존의 구조물의 측정 장치들은 고가의 장비와 중요시설을 위주로 하는 것이어서 측정치의 전달에 무선 또는 전용선을 포설하여야 하는 불편함이 있었으나 본 발명의 시스템은 이동통신 기지국을 이용한 것이므로 자체에 부설되어 있는 선로의 네트워크 포트를 이용하고, 또한 기지국의 철탑을 이용하여 더욱 현실적으로 사용이 용이토록 되어 있다.

이와 같은 본 발명의 풍향, 풍속 및 기울기 측정 장치는 이동통신용 철탑, 골프연습장, 크레인 등과 같은 구조물에 설치하여 풍속과 풍향의 데이터를 중앙관제소로 보내서 돌풍의 진행 방향을 기초로 조기 예측이 가능함으로 이를 토대로 한 경보로 태풍 등으로부터 피해를 최소화할 수 있다.

또한 상시 집계된 풍속 및 풍향 데이터는 풍력발전의 건립을 위한 입지 파악용으로 요긴하게 사용될 수 있을 것이며, 태풍의 이동 경로를 도식화하여 인터넷을 이용한 기상 정보 서비스로 활용할 수도 있다.

본 발명은 이동통신용 철탑에 설치되어 있는 통신용 포트에 직접 연결되어 계측 데이터를 쉽게 획득할 수 있게 되며, 계측 시스템의 유지 관리를 원활하게 수 행할 수 있는 운영상의 잇점이 있는 것으로, 수십만개에 이르는 이동통신용 철탑을 이용하여 이들의 거동을 감시함에 따라 필수적인 경제성이 반영되어 사실적 이용의 가치성을 높이고, 종래에 인터넷을 통하여 데이터를 실시간으로 집계하면서 철탑 주변에 마련되는 별도의 통신실에 서버를 설치함에 따라 출입의 제한으로 인한 계측 시스템의 유지 관리의 어려움이 있었던 구조적인 문제점을 해결하고, 이동통신용 철탑의 안전 상태를 실시간으로 파악함으로써 구조물의 유지 관리를 항상 최적의 상태로 유지하고, 인터넷을 이용하여 실시간으로 기상 정보를 제공하는 상업적 목적으로 활용할 수 있는 경제적인 효과까지도 있는 것이다.

Claims (6)

1. 이동통신용 철탑의 위험감지와 태풍 예보 장치는 풍압계와 풍속계가 일체로 형성되는 기상 관측계와, 이동통신용 철탑이 풍압에 의하여 변형되는 기울기를 파악할 수 있는 기울기 센서와 네트워킹 수단을 구비하는 제어회로가 일체로 되는 제어회로부를 일체로 형성하여 이동통신용 철탑에 설치하고, 상기 계측장치에서 출력되는 신호는 이동통신용 철탑에 자체적으로 마련되어 있는 통신포트에 인터페이스 되어 서비스 공급자가 위치하는 원격지의 메인서버에 송신하여 출력하며, 상기 메인서버가 인터넷 및 네트워크 망을 이용하여 사용자 단말기(8)에 관련 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 이동통신용 철탑의 위험감지와 태풍 예보 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 사용자 단말기로 전송되는 데이터가 재해관련 기관의 단말기에 출력되는 것을 포함하는 이동통신용 철탑의 위험감지와 태풍 예보 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 사용자 단말기로 전송되는 데이터가 기상정보 인터넷 서비스가 가능한 개인용 이동통신 단말기와 퍼스널 컴퓨터로 전송되는 기상정보 서비스인 것을 포함하는 이동통신용 철탑의 위험감지와 태풍 예보 방법.
4. 이동통신용 철탑에 고정되는 하우징;

   상기 하우징 상부에 형성되는 풍향계

   상기 하우징 상부에 형성되는 풍속계;

   상기 하우징에 고정되어 상기 풍향계와 풍속계에서 취득된 기상 정보 신호가 입력되고, 구조물의 현재 상태를 파악할 수 있도록 구조물의 변형에 대한 정보를 획득하여, 이미 입력된 구조물의 초기 설계 및 해석 데이터와 비교 연산한 데이터를 출력하는 제어 회로부;

   상기 제어 회로부와 이동통신용 철탑에 마련된 네트워크 포트로 연결되어 원격지에 설치되며, 상기 제어 회로부에서 송출되는 데이터를 독출하는 프로그램이 내장되어 취득된 데이터의 결과를 디스플레이 하고, 또한 원격지에 송신할 수 있도록 인터넷에 인터페이스 되는 메인 서버;

   그리고, 상기 메인 서버에 인터넷으로 연결되는 사용자 단말기를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신용 철탑의 위험감지와 태풍 예보 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 제어 회로부는 하우징에 고정되는 지지대에 의하여 수평상으로 설치되는 회로기판의 중앙에 설치되는 가속도 센서;

   상기 가속도 센서, 풍향계와 풍속계와 같은 기상관측계기로부터 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 A/D 컨버터;

   상기 A/D 컨버터에서 출력되는 신호가 입력되는 중앙처리장치;

   상기 중앙처리장치에서 출력되는 신호에 따라 알람 또는 램프를 작동시키는 경보부;

   상기 중앙처리장치에서 출력되는 신호를 메인 서버에 송출하기 위한 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신용 철탑의 위험감지와 태풍 예보 장치.
6. 제 4 항에 있어서, 제어회로부와 메인서버를 연결하는 통신포트가 RS-232C와 RS- 485가 병설되어 선택적으로 인터페이스 되는 것을 특징으로 하는 이동통신용 철탑의 위험감지와 태풍 예보 장치.

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