KR20070111876A - Wireless type real-time display and evaluation equipment of accumulative fatigue damage of the structures - Google Patents

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Abstract

A wireless type real-time display/evaluation apparatus for displaying/evaluating accumulative fatigue damage of a structure is provided to monitor a safe state of the structure by predicting and evaluating accumulative fatigue damage of the structure. One or more measurement units(10a-10n) are installed at a weak part of a structure to measure necessary measured values. A main body(20) displays and stores only peak values or valley values in real time by calculating the measured values of the measurement units. The main body produces the accumulative fatigue damage of the structure by calculating the stored data. The measurement unit includes a sensor for measuring deformation of the structure, a wireless transmitting module for transmitting the measured data, an amplifier for amplifying the measured data, and a solar cell for supplying electric energy to the measurement units.

Description

무선 송수신을 이용한 구조물 누적 피로손상의 실시간 현시 및 평가 장치{Wireless Type Real-Time Display and Evaluation Equipment of Accumulative Fatigue Damage of The Structures}Wireless Type Real-Time Display and Evaluation Equipment of Accumulative Fatigue Damage of The Structures}

도 1은 본 발명의 무선 송수신을 이용한 구조물 누적 피로손상의 실시간 현시 및 평가 장치를 나타내는 개략도.1 is a schematic diagram showing a real-time manifestation and evaluation apparatus of the cumulative fatigue damage of the structure using the wireless transmission and reception of the present invention.

도 2는 도 1에 도시된 측정부를 나타내는 개략도.FIG. 2 is a schematic view showing a measuring unit shown in FIG. 1. FIG.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10a,10b,10c,10n : 측정부 11 : 감지센서10a, 10b, 10c, 10n: measuring unit 11: detection sensor

12 : 증폭기 13 : 무선 송신모듈12 amplifier 13 wireless transmission module

14 : 태양전지 20 : 측정부 본체14 solar cell 20 measuring unit body

21 : 무선 수신모듈 22 : 연산부21: wireless receiving module 22: calculating unit

23 : 저장부 24 : 디스플레이부23: storage unit 24: display unit

25 : 충전지25: rechargeable battery

본 발명은 무선 송수신을 이용한 구조물 누적 피로손상의 실시간 현시 및 평 가 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 구조물의 수명에 직접적으로 영향을 주는 취약부분의 변형을 실시간으로 측정 현시 및 저장하고 또한 구조물의 누적피로 손상을 평가하여 실시간으로 구조물의 안전 상태를 감시할 수 있는 무선 송수신을 이용한 구조물 누적 피로손상의 실시간 현시 및 평가 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a real-time manifestation and evaluation device of the cumulative fatigue damage of the structure using a wireless transmission and reception, and more particularly to the measurement and display in real time the deformation of the weak part directly affecting the life of the structure The present invention relates to a real-time display and evaluation device of a cumulative fatigue damage of a structure using a wireless transmission and reception capable of evaluating the cumulative fatigue damage to monitor the safety state of the structure in real time.

일반적으로 모든 구조물에 작용하는 손상의 대부분은 피로 하중에 의한 손상으로써 이러한 피로 손상은 시간에 따라 변하는 하중에 의한다. 이러한 불규칙적으로 변하는 하중을 계측하는 것은 용이하지 않으며 이를 사용하여 피로 손상을 평가하고 피로수명을 예측하는 일 또한 용이하지 않은 실정이다.In general, most of the damage on all structures is caused by fatigue loads, which are caused by loads that change over time. It is not easy to measure such irregularly varying loads, and it is not easy to evaluate fatigue damage and predict fatigue life using them.

이러한 구조물의 피로 손상을 측정하기 위해 종래에는 구조물에 측정센서를 부착하고, 부착된 측정센서와 측정 처리장치를 상호 유선으로 연결하여 구조물에 가해지는 피로 손상을 계측함으로써 계측된 산출값에 의해 구조물의 피로 손상을 알 수 있게 하고 있었다.In order to measure the fatigue damage of such a structure, conventionally, a measurement sensor is attached to the structure, and the attached measurement sensor and the measurement processing device are wired to each other to measure fatigue damage to the structure. The fatigue damage was known.

그러나 이러한 종래 기술의 경우 피로 손상을 산출하기 위해 장시간 측정을 해야함으로써 측정자가 장시간 위치하여 관리해야 하는 문제점이 있었다.However, such a prior art has a problem that the measurer must be located and managed for a long time by measuring for a long time to calculate the fatigue damage.

또한, 측정센서와 측정 처리장치 간에 상호 유선에 의해 연결되어 있어서 유선 연결부분이 외부적인 요인에 의해 손상되거나 할 경우 측정이 곤란한 문제점이 있으며, 손상된 위치를 찾는 것 또한 매우 난해하다는 문제점을 안고 있다.In addition, since the measurement sensor and the measurement processing device are connected by wires to each other, there is a problem that measurement is difficult when the wired connection part is damaged by an external factor, and it is also difficult to find a damaged location.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 구조물의 수명에 직접적으로 영향을 주는 취약부분의 변형을 실시간으로 측 정 현시 및 저장하고 또한 구조물의 누적피로 손상을 평가하여 실시간으로 구조물의 안전 상태를 감시할 수 있는 장치를 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to measure and display in real time the deformation of the fragile parts that directly affect the life of the structure and also to evaluate the cumulative fatigue damage of the structure By providing a device that can monitor the safety status of the structure in real time.

본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진다.The present invention has the following configuration to achieve the above object.

본 발명의 무선 송수신을 이용한 구조물 누적 피로손상의 실시간 현시 및 평가 장치는, 구조물의 취약부에 설치되어 필요한 측정값을 계측하는 적어도 하나 이상의 측정부와; 상기 측정부로부터 무선 송수신 받은 계측값을 연산하여 피크(Peak) 또는 밸리(Valley) 값만을 실시간으로 현시 및 저장하고, 저장된 데이터를 연산하여 누적 피로손상을 산출하는 측정부 본체;를 포함하여 이루어진다.A real-time manifestation and evaluation device of the cumulative fatigue damage of the structure using the wireless transmission and reception of the present invention, at least one measurement unit installed in the weak part of the structure to measure the required measurement value; And a measurement unit main body that calculates and stores measured peak and valley values in real time by calculating wirelessly transmitted and received measurement values from the measurement unit, and calculates accumulated fatigue damage by calculating stored data.

또한, 상기 측정부는 구조물의 변형을 계측하는 감지센서와, 상기 계측된 측정데이터를 송출하는 무선모듈과, 측정데이터를 증폭하는 증폭기와 측정부 상에 전기를 공급하는 태양전지를 포함하여 이루어지며, 상기 감지센서는 가속도계 또는 스트레인 게이지 중 선택된 어느 하나로 이루어진다.In addition, the measuring unit is made of a sensing sensor for measuring the deformation of the structure, a wireless module for transmitting the measured measurement data, an amplifier for amplifying the measurement data and a solar cell for supplying electricity to the measuring unit, The sensor is made of any one selected from an accelerometer or a strain gauge.

그리고, 상기 측정부 본체에는 저장된 데이터를 연산하여 구조물에 대한 피로손상을 예측 평가하는 프로그램;이 더 구비되며, 상기 측정부 본체는 정전시에도 작동할 수 있게 하는 충전지;를 더 구비하는 것이 바람직하다.The measurement unit may further include a program for predicting and evaluating fatigue damage to the structure by calculating stored data. The measurement unit may further include a rechargeable battery that may operate even in a power failure. .

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1 또는 도 2에 도시된 바에와 같이, 본 발명에서는 다리를 일예로써 설명한다. 먼저 구조물(S)의 취약부 즉, 다수개의 교각(미도시)과 상기 교각의 상부에 안치되는 상판이 서로 맞닿는 연결부위에 각각 측정부(10a,10b,10c,10n)를 부착 고 정시킨 후 상기 측정부 본체(20)를 근거리 또는 장거리에서 무선 송신모듈(13)을 이용해 측정부 본체(20)의 무선 수신 모듈(21)과 연결되도록 한다. 이때 상기 측정부(10a,10b,10c,10n)는 내부에 감지센서(11)와 측정부 상에 태양열을 이용하여 전원을 공급하는 태양전지(13)를 내재하고 있게 되는데, 이는 구조물(S)에 장기간 부착되더라도 반영구적인 수명을 갖고 사용할 수 있게 하기 위함이다. 또한 상기 측정부(10a,10b,10c,10n)를 독립된 형태로 구조물(S)에 구비하고, 상기 측정부 본체(20)와 개별적인 무선통신을 하게 함으로써 측정부 각각에서 송출되는 계측값을 개별적으로 관리할 수 있게 함과 동시에 측정부의 이상 발생시 즉각적인 대처가 가능하게 하기 위함이다. 상기 무선 송수신 모듈(13,21) 및 태양전지(14)는 일반적으로 사용되는 것으로서 그 구성의 구체적인 설명은 생략하기로 한다.As shown in FIG. 1 or FIG. 2, the legs are described as an example in the present invention. First, the measuring portions 10a, 10b, 10c, and 10n are attached to the weak parts of the structure S, that is, a plurality of piers (not shown) and connecting portions where the upper plates placed on the upper portions of the piers are in contact with each other. The measurement unit main body 20 is connected to the wireless reception module 21 of the measurement unit main body 20 using the wireless transmission module 13 at a short distance or a long distance. At this time, the measuring unit (10a, 10b, 10c, 10n) is embedded in the sensor (11) and the solar cell 13 for supplying power using solar heat on the measuring unit therein, which is the structure (S) Even if it is attached for a long time, it can be used with a semi-permanent life. In addition, the measuring unit (10a, 10b, 10c, 10n) is provided in the structure (S) in an independent form, and by allowing the individual wireless communication with the measuring unit main body 20 to individually measure the measured values sent from each of the measuring unit This is to enable management and at the same time enable immediate countermeasures in the event of an abnormality in the measuring unit. The wireless transmission and reception modules 13 and 21 and the solar cell 14 are generally used, and a detailed description thereof will be omitted.

여기서, 상기 감지센서(11)는 가속도계 또는 스트레인 게이지 중 선택된 어느 하나를 사용할 수 있으며, 가속도계와 스트레인 게이지를 동시에 사용하는 것이 바람직하다. 이는 가속도계를 이용함으로써 측정부의 경량화와 고감도를 실현할 수 있으며, 상기 스트레인 게이지를 통해 구조물의 변형률을 실시간으로 측정할 수 있기 때문이다.Here, the sensor 11 may use any one selected from an accelerometer or a strain gauge, it is preferable to use an accelerometer and a strain gauge at the same time. This is because weight reduction and high sensitivity of the measurement unit can be realized by using an accelerometer, and the strain gauge can measure the strain of the structure in real time.

예컨대 상기 측정부(10a,10b,10c,10n)를 각각 구조물(S)의 취약부에 부착한 다음 상기 측정부에서 계측한 다음 계측값을 증폭기(12)를 이용해 증폭하여 각각의 계측값을 상기 측정부 본체(20)의 무선 수신모듈(21)을 통해 인가받아 상기 측정부 본체(20)에 구비된 연산부(21)를 통해 각각의 계측값을 연산토록 함으로써 상기 측정부 각각에 대해 개별적인 관리가 가능하게 되는 것이다. 그리고 상기 연산부에서 산출된 피크(Peak) 또는 밸리(Valley) 값을 저장부(22)에 저장하여 외부 기기에 별도로 송출보관 관리하거나 디스플레이부(23)로 인가하여 사용자가 수시로 확인할 수 있게 함으로써 구조물(S)의 피로도를 실시간으로 측정 계측할 수 있게 되는 것이다.For example, the measuring units 10a, 10b, 10c, and 10n are attached to the weak parts of the structure S, and then measured by the measuring unit, and then amplified the measured values using the amplifier 12 to measure each measured value. Received through the wireless receiving module 21 of the sub-unit 20 to calculate the respective measured value through the calculation unit 21 provided in the measuring unit main body 20 can be individually managed for each of the measuring unit It is done. And by storing the peak (Palak) or Valley (Valley) value calculated in the operation unit in the storage unit 22 to transmit and manage separately to the external device or to the display unit 23 to be confirmed by the user at any time structure ( The fatigue degree of S) can be measured and measured in real time.

또한, 상기 측정부 본체(20) 내에 저장부(23)에 저장된 피크(Peak) 및 밸리(Valley) 값을 연산하여 구조물에 대한 피로손상을 예측 평가하는 프로그램(미도시)을 더 구비하며 바람직하게는 연산부(22)내에 구비하여 구조물(S) 손상에 의한 사고를 사전에 방지할 수 있도록 한다. 즉, 상기 프로그램을 통해 측정 대상 구조물의 기계적인 성질 및 피로성질과 취약부의 형상 등 피로손상에 영향을 주는 인자들을 평가하고 측정된 응력 또는 변형율의 이력을 이용하여 누적된 피로 손상값을 정량적으로 평가하게 하는 것이다.In addition, the measurement unit main body 20 further includes a program (not shown) for calculating and evaluating fatigue damage to the structure by calculating peak and valley values stored in the storage unit 23. Is provided in the calculation unit 22 to prevent in advance the accident due to the structure (S) damage. That is, the program evaluates the factors affecting fatigue damage such as mechanical properties, fatigue properties, and shape of the weak part of the structure to be measured, and quantitatively evaluates accumulated fatigue damage values using the history of measured stresses or strains. It is to make it.

그리고, 상기 측정부 본체(20)에 충전지(24)를 더 구비함으로써 상기 측정부 본체의 이동성을 향상시킴과 동시에 정전시에도 사용할 수 있게 하고 있다.Further, by providing the battery 24 in the measuring unit main body 20, the mobility of the measuring unit main body can be improved and used during power failure.

즉, 무선에 의한 구조물의 실시간 계측을 가능케 함으로써 구조물의 근거리에서뿐만 아니라 장거리에서도 계측할 수 있게 되어 사용자가 수시로 구조물의 상태를 확인할 수 있게 하여 구조물 취약부의 상태를 실시간으로 확인할 수 있게 된다. 또한 외부적인 요인에 의한 구조물의 변형을 실시간으로 확인하고 관리함으로써 구조물 안전설계에 극히 용이하게 사용될 수 있게 되는 것이다.That is, by enabling the real-time measurement of the structure by the radio it is possible to measure not only in the short range of the structure but also in the long distance, so that the user can check the status of the structure from time to time to check the status of the weak part of the structure in real time. In addition, by identifying and managing the deformation of the structure due to external factors in real time, the structure can be used very easily in safety design.

이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되 는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.The present invention is not limited to the above described embodiments, and various modifications and changes can be made by those skilled in the art, which are included in the spirit and scope of the present invention as defined in the appended claims.

본 발명에 따르면, 구조물의 수명에 직접적으로 영향을 주는 취약부분의 변형을 실시간으로 측정 현시 및 저장하고 또한 저장된 데이터를 이용하여 구조물의 누적피로 손상을 예측 평가하여 실시간으로 구조물의 안전상태를 감시할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to monitor and monitor the safety state of a structure in real time by measuring and presenting and storing the deformation of the weak part directly affecting the life of the structure in real time and predicting and evaluating the cumulative fatigue damage of the structure using the stored data. It can be effective.

또한, 무선 송수신에 의해 피로 손상값 및 측정된 데이터의 관리를 원격 제어가 가능하게 하는 효과가 있다.In addition, there is an effect that enables remote control of the fatigue damage value and measured data by wireless transmission and reception.

Claims (5)

구조물의 취약부에 설치되어 필요한 측정값을 계측하는 적어도 하나 이상의 측정부와;At least one measurement unit installed in a weak part of the structure to measure a required measurement value; 상기 측정부로부터 무선 송수신 받은 계측값을 연산하여 피크(Peak) 또는 밸리(Valley) 값만을 실시간으로 현시 및 저장하고, 저장된 데이터를 연산하여 누적 피로손상을 산출하는 측정부 본체;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선 송수신을 이용한 구조물 누적 피로손상의 실시간 현시 및 평가 장치.And a measurement unit main body that calculates and stores a peak or valley value in real time by calculating measurement values wirelessly transmitted and received from the measurement unit, and calculates accumulated fatigue damage by calculating stored data. A device for real-time manifestation and evaluation of cumulative fatigue damage in structures using wireless transmission and reception. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 측정부는 구조물의 변형을 계측하는 감지센서와, 상기 계측된 측정데이터를 송출하는 무선 송신모듈과, 측정데이터를 증폭하는 증폭기와 측정부 상에 전기를 공급하는 태양전지를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선 송수신을 이용한 구조물 누적 피로손상의 실시간 현시 및 평가 장치.The measuring unit includes a sensing sensor for measuring the deformation of the structure, a wireless transmission module for transmitting the measured measurement data, an amplifier for amplifying the measurement data, and a solar cell for supplying electricity to the measuring unit. Real-time manifestation and evaluation device of the cumulative fatigue damage of the structure using a wireless transmission and reception. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 감지센서는 가속도계 또는 스트레인 게이지 중 선택된 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선 송수신을 이용한 구조물 누적 피로손상의 실시간 현시 및 평가 장치.The sensor is a real-time display and evaluation device of the cumulative fatigue damage of the structure using a wireless transmission and reception, characterized in that made of any one selected from the accelerometer or strain gauge. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 측정부 본체에는 저장된 데이터를 연산하여 구조물에 대한 피로손상을 예측 평가하는 프로그램;이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 무선 송수신을 이용한 구조물 누적 피로손상의 실시간 현시 및 평가 장치.The measurement unit main body to calculate the stored data by calculating the predicted fatigue damage to the structure; real-time manifestation and evaluation device of the cumulative fatigue damage of the structure, characterized in that it is further provided. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 측정부 본체는 정전시에도 작동할 수 있게 하는 충전지;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 송수신을 이용한 구조물 누적 피로손상의 실시간 현시 및 평가 장치.The measuring unit main body is a real-time display and evaluation device of the cumulative fatigue damage to the structure, characterized in that it further comprises a; rechargeable battery to operate even in the event of power failure.
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