KR20070118427A

KR20070118427A - 대형 시설물 유지관리용 안전감시 신호장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20070118427A
Application number: KR1020060052561A
Authority: KR
Inventors: 최만용; 박정학; 신영민
Original assignee: 한국표준과학연구원
Priority date: 2006-06-12
Filing date: 2006-06-12
Publication date: 2007-12-17

Abstract

본 발명은 대형 시설물 유지관리용 안전감시 신호장치 및 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복잡한 상시 감시 시스템을 설치하지 않고도 신호장치를 이용하여 시설물 유지 및 관리를 효율적으로 수행할 수 있도록 한 대형 시설물 유지관리용 안전감시 신호장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 대형 시설물의 이상유무를 감지하는 센서부와; 상기 센서부의 신호를 입력받아 증폭하고 신호처리한 후 위험정보를 표시하는 알고리즘에 의해 표시부에 제어신호를 출력하는 제어부와; 상기 제어부의 제어신호를 받아 상기 대형 시설물의 이상유무를 단계별로 표시하는 표시부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 대형 시설물 유지관리용 안전감시 신호장치 및 그 제어방법을 제공한다.

대형 구조물, 센서부, 제어부, 표시부, 증폭기, DSP, RF, 모니터링 시스템

Description

대형 시설물 유지관리용 안전감시 신호장치 및 그 제어방법{Safety observation signal apparatus for management of large facilities and control method of it}

도 1은 본 발명에 따른 대형 시설물 유지관리용 안전감시 신호장치의 구성을 나타내는 블럭도이고,

도 2는 본 발명에 따른 신호장치의 회로구성을 나타내는 회로도이고,

도 3은 본 발명에 따른 신호장치를 교량에 설치된 상태를 나타내는 개략도이고,

도 4는 종래기술에 따른 대형 시설물 상시 감시시스템이 교량에 설치된 상태를 나타내는 개략도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 신호장치 11 : 대형구조물

12 : 센서부 13 : 제어부

14 : 표시부 15 : 증폭기

16 : 디지털신호처리기(DSP) 17 : 위험정보처리부

18 : RF 19 : RF 수신부

20 : 모니터링 시스템

본 발명은 대형 시설물 유지관리용 안전감시 신호장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복잡한 상시 감시 시스템을 설치하지 않고도 신호장치를 이용하여 시설물 유지 및 관리를 효율적으로 수행할 수 있도록 한 대형 시설물 유지관리용 안전감시 신호장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 대형의 구조물을 신설하거나 가설할 때 지반의 상태와 높이에 따른 구조물에 작용되는 토압, 수압의 외력을 고려하여 골조의 충분한 응력과 구조물의 기울기 및 외압에 의한 변형량 등의 안전도 검사를 거치면서 구조물을 구축하게 된다.

그런데 종래에는 장시간에 걸쳐 건설되는 구조물의 안전도 검사를 지속적으로 하지 않고 간헐적으로 실시함에 따라 설계상의 오류나 시공상의 오차에 의한 구조물의 변형이나 기울어짐을 정확히 진단하기가 어려웠을 뿐 아니라, 문제점이 발견 되었더라도 이미 구축된 구조물을 파괴해야 하므로 경제적인 손실이 발생되는 등의 많이 문제점이 있었다.

또한 촉박한 공사기간으로 안전진단이 정밀하게 되지 않은 상태로 구조물을 축조하는 예가 종종 발생함에 따라 외압에 의한 충격이나 지반침하에 의한 구조물 의 기울어짐으로 균열이나 붕괴와 같은 대형의 안전사고를 유발하는 등의 여러가지 폐단이 있었다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 대형 구조물에 상시 감시시스템이 구축되었다.

특히, 도 4에 도시한 바와 같이 교량등과 같은 대형 구조물(11)에 상시 감시시스템(100)을 직접 설치하여 구조물의 이상상태를 표시등을 통하여 원거리에서도 시각적으로 구분할 수 있다.

그러나 현재 대형 구조물에 설치된 상시 감시시스템은 구조가 복잡하므로, 대형 구조물의 규모 및 수가 점차 증가하면서 안전 및 시설유지를 위한 감시시스템의 제조에 소요되는 비용이 증가하고, 설치가 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 위험정보를 감지하는 센서부와, 센서신호를 증폭하고 디지털 신호 처리기로(DSP)로 신호처리 후 위험정보를 표시하는 제어부와, 여러가지 색깔을 갖는 표시등을 포함하는 표시부로 구성된 신호장치를 대형 구조물의 설치자리면에 부착하고, RF를 통하여 무선으로 계측 데이터를 확인할 수 있고, 표시등을 통해 원거리에서 육안으로 확인할 수 있도록 한 대형 시설물 유지관리용 안전감시 신호장치 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 대형 시설물 유지관리용 안전감시 신호장치에 있어서,

대형 시설물의 이상유무를 감지하는 센서부와; 상기 센서부의 신호를 입력받아 증폭하고 신호처리한 후 위험정보를 표시하는 알고리즘에 의해 표시부에 제어신호를 출력하는 제어부와; 상기 제어부의 제어신호를 받아 상기 대형 시설물의 이상유무를 단계별로 표시하는 표시부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직한 구현예로서, 상기 센서부는 스트레인게이지, 압전소자, 가속도계, 처짐계, 경사계, 변형률계, 온도계, 풍향·풍속계, 지진계 등 통상적으로 구조물에 대한 이상 유무를 판단하는데 사용되는 것들 중 어느 하나 또는 적어도 하나 이상 혼합하여 사용되는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직한 구현예로서, 상기 제어부는 센서신호를 증폭하는 증폭기와, 증폭된 신호를 신호처리하는 디지털 신호처리기(DSP)와, 위험정보를 단계별로 표시하는 위험정보처리부로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는 내부에 장착된 RF를 더 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 표시부는 대형 시설물의 위험정보를 단계별로 표시하는 빨강색, 노랑색 및 초록색 LED로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 대형 시설물 유지관리용 안전감시 신호장치의 제어방법에 있어서,

센서부가 대형 구조물의 이상여부를 감지하는 단계와; 상기 센서부의 신호가 증폭기에 의해 증폭하는 단계와; 상기 증폭된 신호가 디지털 신호 처리기(DSP)에 의해 고속으로 처리하는 단계와; 위험정보처리부에 의해 상기 DSP 신호와 기준값을 비교하여 오차범위가 30%이내이면 초록색 LED가 켜지고, 30~60%이면 노랑색 LED가 켜지고, 60% 이상이면 빨강색 LED가 켜지는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 대형 시설물 유지관리용 안전감시 신호장치의 구성을 나타내는 블럭도이고, 도 2는 본 발명에 따른 신호장치의 회로구성을 나타내는 회로도이고, 도 3은 본 발명에 따른 신호장치를 교량에 설치된 상태를 나타내는 개략도이다.

본 발명은 교량, 댐, 터널 등의 대형구조물의 위험정보를 빨강, 노랑, 초록의 표시등에 의해 단계별로 표시하는 신호장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 신호장치(10)는 대형구조물(11)의 위험정보를 감지하는 센서부(12)와, 센서신호를 증폭 및 신호처리하는 제어부(13)와, 위험단계별로 표시하는 표시부(14)로 구성되어 있다.

상기 센서부(12)는 교량, 댐 및 터널 등과 같은 대형 구조물로부터 이상유무를 판단하기 위해 여러곳에 산재된 각 구조물에 외력이나 과부하에 의한 크랙 또는 큰 변형과 같이 이상이 예상되는 곳에 설치되어 이상유무에 대한 신호를 출력하게 된다.

상기 센서부(12)로 스트레인 게이지(strain gauge) 또는 압전소자를 사용하는 것도 가능하며, 이 뿐만 아니라 계측과 모니터링을 위한 CCD 카메라를 함께 사 용할 수 있다.

또한, 센서부(12)로서 상술한 것 뿐만 아니라 가속도계, 처짐계, 경사계, 변형률계, 온도계, 풍향·풍속계, 지진계 등 통상적으로 구조물에 대한 이상 유무를 판단하는데 사용되는 것들을 적어도 하나 이상 혼합하여 사용할 수 있게 하는 것이 바람직하다.

상기 제어부(13)는 센서부(12)에서 감지한 센서신호를 증폭하는 증폭기(15)와, 증폭된 신호를 신호처리하는 디지털 신호처리기(16)(Digital Signal Processor;DSP)와, 위험정보를 단계별로 표시하는 위험정보처리부(17)로 구성된다.

상기 증폭기(15)는 센서부(12)에서 감지되는 입력신호가 적어 이 신호를 큰 신호로 변환시키는 역할을 하고, DSP(16)는 증폭된 신호를 고속으로 처리하게 된다.

상기 DSP(16)를 거쳐 고속으로 처리된 신호는 센서부(12)에서 감지된 위험정보를 단계별로 표시하기 위하여 위험정보처리부(17)에 의해 제어된다.

상기 위험정보처리부(17)는 DSP 신호와 기준값을 비교하는 프로그램으로 구성되고, 각 구조물에 외력이나 과부하에 의한 크랙 또는 변형 정도를 오차 범위로 구분하여 위험정보를 단계별로 표시하게 된다. 이때, 상기 기준값은 메모리에 이미 기억되어 있는 값이다.

즉, DSP 신호에서 기준값을 빼서 연산한 값을 비교하여 오차범위로 환산하고 마스네틱 스위치(Magnetic Switch)에 신호를 인가하여 표시등에 표시하게 된다.

먼저 DSP 신호에서 기준값을 빼서 연산값을 구한 다음, 상기 연산값을 기준 값과 비교하여 오차범위를 환산한다.

상기 비교값이 오차범위 30% 이내인 경우에는 MS1에 신호가 인가되어 안전한 상태임을 표시하고, 비교값이 오차범위 30~60% 일 경우에는 MS2에 신호가 인가되어 경고상태임을 표시하고, 비교값이 오차범위 60% 이상일 경우에는 MS3에 신호가 인가되어 위험상태임을 표시하게 된다.

상기 위험정보처리부(17)에 의해 오차범위에 따라 단계별로 마그네틱 스위치에 신호가 인가되고, 마그네틱 스위치는 오차범위에 따라 MS1, MS2, MS3로 구성되어 있다.

상기 표시부(14)는 대형구조물의 이상상태를 통하여 원거리에서 시각적으로 구분할 수 있도록 적당한 크기의 LED로 제작되고, 안전을 표시하는 초록색의 LED 1과, 경고를 표시하는 노랑색의 LED 2와, 위험을 표시하는 빨강색의 LED 3로 구성된다.

또한, 상기 LED 1은 MS1과 연결되고, LED 2는 MS2와 연결되고, LED 3는 MS3와 연결되어 있고, 상기 LED는 별도의 외부전원에 연결되어 있다.

상기 제어부(13)의 내부에는 RF(18)(Radio Frequency)가 내장되고, RF 수신부(19)를 통해 무선으로 모니터링 시스템(20)에서 계측된 데이터를 확인할 수 있게 된다.

상기 센서부(12), 제어부(13) 및 표시부(14)는 하나의 패키지 형태로 하우징에 설치될 수 있고, 사용용도에 따라 크기 및 형태를 조절할 수 있다.

상기 센서부(12), 제어부(13) 및 표시부(14)에 공급되는 전원은 건전지, AC 전원 및 태양전지를 사용할 수 있다.

이와 같은 구성에 의한 본 발명에 따른 신호장치의 제어방법을 설명하면 다음과 같다.

1) 외력이나 과부하에 의한 크랙 또는 변형이 예상되는 곳에 설치된 센서부(12)가 대형 구조물(11)의 이상여부를 감지한다.

2) 센서부(12)에서 감지된 센서신호를 증폭기(15)가 큰 신호로 변환한다.

3) 증폭기(15)에서 변환된 신호를 디지털 신호 처리기(16)(DSP)가 고속으로 처리한다.

4) 상기 디지털 신호 처리기(16)에서 고속으로 처리된 신호는 위험정보처리부(17)을 통해 다음과 같이 제어된다.

DSP 신호에서 기준값을 빼서 연산값을 구한 다음, 상기 연산값과 기준값을 비교하여 오차범위를 환산한다.

또한, 상기 디지털 신호 처리기(16)에서 고속으로 처리된 신호는 제어부(13) 내부에 장착된 RF(18)를 통해 무선으로 원격지의 모니터링 시스템(20)에 송신되어 대형구조물(11)의 위험정보를 확인할 수 있다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 대형 시설물 유지관리용 안전감시 신호장치 및 그 제어방법에 의하면, 구조가 간단하여 교량, 댐 및 터널 등과 같은 대형 구조물에 설치가 용이한 장점이 있다.

또한, 복잡한 상시 감시 시스템을 설치하지 않고도 본 발명에 따른 신호장치를 사용하여 대형 구조물에 대한 유지와 보수 그리고 안전 관리를 효율적으로 신속하게 수행할 수 있다.

Claims

대형 시설물 유지관리용 안전감시 신호장치에 있어서,

대형 시설물의 이상유무를 감지하는 센서부와;

상기 센서부의 신호를 입력받아 증폭하고 신호처리한 후 위험정보를 표시하는 알고리즘에 의해 표시부에 제어신호를 출력하는 제어부와;

상기 제어부의 제어신호를 받아 상기 대형 시설물의 이상유무를 단계별로 표시하는 표시부;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 대형 시설물 유지관리용 안전감시 신호장치.
청구항 1에 있어서,

상기 센서부는 스트레인게이지, 압전소자, 가속도계, 처짐계, 경사계, 변형률계, 온도계, 풍향·풍속계, 지진계 등 통상적으로 구조물에 대한 이상 유무를 판단하는데 사용되는 것들 중 어느 하나 또는 적어도 하나 이상 혼합하여 사용되는 것을 특징으로 하는 대형 시설물 유지관리용 안전감시 신호장치.
청구항 1에 있어서,

상기 제어부는 센서신호를 증폭하는 증폭기와, 증폭된 신호를 신호처리하는 디지털 신호처리기(DSP)와, 위험정보를 단계별로 표시하는 위험정보처리부로 구성된 것을 특징으로 하는 대형 시설물 유지관리용 안전감시 신호장치.
청구항 3에 있어서,

상기 제어부는 내부에 장착된 RF를 더 포함한 것을 특징으로 하는 대형 시설물 유지관리용 안전감시 신호장치.
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,

상기 표시부는 대형 시설물의 위험정보를 단계별로 표시하는 빨강색, 노랑색 및 초록색 LED로 구성된 것을 특징으로 하는 대형 시설물 유지관리용 안전감시 신호장치.
대형 시설물 유지관리용 안전감시 신호장치의 제어방법에 있어서,

센서부가 대형 구조물의 이상여부를 감지하는 단계와;

상기 센서부의 신호가 증폭기에 의해 증폭하는 단계와;

상기 증폭된 신호가 디지털 신호 처리기(DSP)에 의해 고속으로 처리하는 단 계와;

위험정보처리부에 의해 상기 DSP 신호와 기준값을 비교하여 오차범위가 30%이내이면 초록색 LED가 켜지고, 30~60%이면 노랑색 LED가 켜지고, 60% 이상이면 빨강색 LED가 켜지는 단계;

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 대형 시설물 유지관리용 안전감시 신호장치의 제어방법.