KR20080092489A

KR20080092489A - 항만 계류시설의 실시간 모니터링 시스템

Info

Publication number: KR20080092489A
Application number: KR1020070035807A
Authority: KR
Inventors: 권황섭
Original assignee: 권황섭
Priority date: 2007-04-12
Filing date: 2007-04-12
Publication date: 2008-10-16

Abstract

항만 계류시설의 실시간 모니터링 시스템이 개시된다. 개시된 항만 계류시설의 실시간 모니터링 시스템은, 파일과 슬래브를 구비하여 된 계류시설의 일측에 장착되어 상기 계류시설의 변형 또는 변위를 감지하는 센서장치와, 상기 센서장치로부터 발생되는 신호를 무선으로 송신하기 위한 RF모듈과, 상기 센서장치의 신호를 상기 RF모듈에 송신하도록 연결하는 센서 인터페이스를 구비하여 된 응용센서와; 상기 RF모듈로부터 상기 센서장치의 신호를 수신하도록 구비된 RF 네트워크장치와; 상기 RF 네트워크장치로부터 수신된 상기 센서장치의 신호를 데이터화하여 상기 계류시설에 대한 정보를 분석 및 처리하는 데이터 처리장치와; 상기 데이터 처리장치에서 분석한 상기 계류시설에 대한 정보를 수신하여 실시간으로 모니터링하는 계류시설 모니터링 센터;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 계류시설을 무선으로 정확한 실시간 제어 및 관리체제 구축이 가능해지는 이점이 있다.

계류시설, 모니터링, 응용센서

Description

항만 계류시설의 실시간 모니터링 시스템{REALTIME MONITORING SYSTEM FOR MOORING FACILITIES IN A HARBOR}

도 1은 일반적인 항만 계류시설 중 잔교식 계류시설의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.

도 2는 본 발명에 따른 항만 계류시설의 실시간 모니터링 시스템의 구성을 개략적으로 나타내 보인 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10. 잔교식 계류시설

20. 응용센서

21. 센서장치

22. RF모듈

23. 센서 인터페이스

30. RF 네트워크장치

40. 데이터 처리장치

50. 계류시설 모니터링 센터

본 발명은 항만 계류시설의 실시간 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 계류시설에 대하여 정확한 평가가 이루어지게 하기 위한 항만 계류시설의 실시간 모니터링 시스템에 관한 것이다.

국가기간 시설인 항만은 건설에 막대한 예산과 시간이 소요되므로 기 완공된 항만시설물의 체계적인 유지관리로 그 사용연한을 최대화하는 것은 대단히 중요하다.

우리나라의 항만시설 중 선박의 계류시설은 구조물 지지형식에 따라 잔교식과 중력식으로 크게 나눌 수 있으며, 대상장소의 자연요건 및 경제성 등에 의하여 구조형식이 결정되고 있고, 이 중 해상파일을 기초로 하는 잔교식 계류시설은 기초파일의 개별적 손상이 전체 구조물의 내하력에 미치는 영향이 크다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기한 잔교식 계류시설(10)은 직립 또는 경사지게 이루어져 해저 기반암까지 박히며 설치된 파일(pile)(12,13)과, 이 파일(12,13)의 상부에 구비된 파일캡(pile cap)(12)과, 이 파일캡(12)의 상부에 위치되고 콘크리트로 이루어진 슬래브(deck)(11)로 이루어져 있으며, 여기에 선박의 접안시 완충작용을 하는 방충재(fender system)(15)가 구비되어 있다.

상기 파일(12,13)은 일반적으로 콘크리트 또는 강재(steel)로 이루어지고, 이 중 강재파일은 부식방지를 위해 방식공사를 해야하며, 콘크리트파일 역시 해수에 의한 염해로 콘크리트가 열화하고 철근이 부식되어 시설물의 내구성과 유지관리에 많은 문제점이 발생되고 있다.

이러한 잔교식 계류시설(10)은 다른 계류시설 예컨대, 중력식 계류시설에 비해 횡방향 강성이 작아 선박의 접안으로 인한 횡방향 변위가 비교적 크게 발생한다. 이 횡방향 변위는 파일이 갖고 있는 탄성에 의해 즉시 복원되나, 파일(12,13)이나 슬래브(11)에 손상이 발생했을 경우에는 정상으로 회복되지 않는다.

한편, 상기한 잔교식 계류시설(10)에 비해 부분적 손상이 시설물 전체에 미치는 영향이 구조물 전체에 영향이 적은 중력식 계류시설(미도시)은 해저 연약지반 위에 시공되므로 장기적인 압밀의 진행으로 인한 안벽이나 잔교의 침하가 가장 큰 손상의 유형이며, 선박의 접안으로 인한 반복적인 횡방향 충격도 안벽을 구성하는 케이슨(caisson) 구체의 영구변형을 유발하는 요인이 된다.

그런데, 종래에는 상기와 같은 계류시설의 손상에 대하여 대부분의 검사를 육안검사에 의존하고 있는 실정이다. 예컨대, 상기 잔교식 계류시설(10)의 파일(12,13)의 경우에는 수중에 위치하고 있기 때문에 상기한 육안검사도 한계가 있으며, 육안으로 보이지 않기 때문에 파일(12,13)에 대한 안전전검 및 체계적인 유지관리의 필요성을 심각하게 느끼지 못하고 있는 실정이다.

이에 따라 정확한 손상 위치나 손상 정도를 알 수 없고, 계류시설을 유지관리하기 위한 안전점검 및 진단기술에 대한 체계적인 기준과 평가방법이 미흡하여 계류시설의 노후정도 파악에 객관성과 신뢰성이 부족하였다.

이러한 문제점을 개선하기 위해 일부 한강다리 예컨대, 사장교인 올림픽대교에는 각 케이블에 다수개의 센서가 설치돼 설계당시의 하중을 유지하는지를 점검해 쉴새없이 신호를 보낸다. 그리고 상판의 진동과 온도도 실시간 체크된다.

그러나, 상기 센서와 시스템이 유선으로 연결돼 기능과 설치에 한계가 있고, 구리선을 끌고 가기 어려운 다리 중간이나 구석구석엔 센서를 부착하기가 어렵고, 상황에 따라 전용선 등으로 상기 센서와 시스템을 연결하고 있으나, 상기 전용선이 길어지면 자체 노이즈 때문에 정확한 측정이 어렵고, 최단거리로 설계해야 하는 등의 유선의 한계가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 무선통신 네트워크를 이용하여 계류시설의 손상 또는 노후 정도를 무선으로 정확하게 실시간 측정, 진단 및 처방할 수 있도록 한 항만 계류시설의 실시간 모니터링 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 항만 계류시설의 실시간 모니터링 시스템은, 파일과 슬래브를 구비하여 된 계류시설의 일측에 장착되어 상기 계류시설의 변형 또는 변위를 감지하는 센서장치와, 상기 센서장치로부터 발생되는 신호를 무선으로 송신하기 위한 RF모듈과, 상기 센서장치의 신호를 상기 RF모듈에 송신하도록 연결하는 센서 인터페이스를 구비하여 된 응용센서와; 상기 RF모듈로부터 상기 센서장치의 신호를 수신하도록 구비된 RF 네트워크장치와; 상기 RF 네트워크장치로부터 수신된 상기 센서장치의 신호를 데이터화하여 상기 계류시설에 대한 정보를 분석 및 처리하는 데이터 처리장치와; 상기 데이터 처리장치에서 분석한 상기 계류시설에 대한 정보를 수신하여 실시간으로 모니터링하는 계류시설 모니터링 센터;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2에는 본 발명에 따른 항만 계류시설의 실시간 모니터링 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 항만 계류시설의 실시간 모니터링 시스템은, 예컨대, 항만의 잔교식 계류시설(10)의 일측에 장착되는 응용센서(20), RF 네트워크장치(30), 데이터 처리장치(40) 및 계류시설 모니터링 센터(monitoring center)(50)를 포함하여 구성된다.

보다 구체적으로는, 상기 응용센서(20)는 항만의 계류시설의 일측에 장착되어 계류시설의 변형 또는 변위를 감지하는 센서장치(21)와, 이 센서장치(21)로부터 발생되는 신호를 무선으로 송신하기 위한 RF모듈(Radio Frequency module)(22)과, 상기 센서장치(21)의 신호를 RF모듈(22)에 송신하도록 연결하는 센서 인터페이스(I/F)(23)를 구비하여 된다.

그리고 전술한 바와 같이, 기초파일의 개별적 손상이 전체 구조물의 내하력에 미치는 영향이 큰 잔교식 계류시설(10)은 직립 또는 경사지게 이루어져 설치된 파일(12,13)과, 이 파일(12,13)의 상부에 구비된 파일캡(12)과, 이 파일캡(12)의 상부에 위치된 콘크리트의 슬래브(11)와, 완충작용용 방충재(15)로 이루어진다.

이때, 상기 응용센서(20)는 상기와 같이 구성된 계류시설의 예컨대, 슬래브(11)나 파일(12,13) 등에 설치되는 것으로, 센서장치(21) 및 RF모듈(22)을 하나 의 반도체 칩으로 구현된 시스템 온 칩(System on Chip; SoC)으로 이루어진다.

이와 같이 이루어진 응용센서(20)의 센서장치(21)는, GPS 센서 또는 경사계 센서 중 어느 하나로 이루어지는데, 이 중 상기 GPS 센서는 계류시설 중 잔교식 계류시설(10)에 설치되는 것이 바람직하다. 그리고 상기 경사계 센서는 계류시설 중 중력식 계류시설에 설치되는 것이 바람직하다.

또한 상기 RF 네트워크장치(30)는, 응용센서(20)의 RF모듈(22)로부터 센서장치(21)의 신호를 수신하도록 구비된다. 이러한 RF 네트워크장치(30)는 RF 기지국 또는 무선 AP(Access Point)를 포함하여 구성된다.

그리고 상기 데이터 처리장치(40)는, RF 네트워크장치(30)로부터 수신된 센서장치(21)의 신호를 데이터화하여 계류시설에 대한 정보를 분석 및 처리한다.

이때, 상기 데이터 처리장치(40)와 RF 네트워크장치(30)는 예컨대, 인터넷의 기본적인 통신 프로토콜인 TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)가 이용되어 연결 설치된다.

또한 상기 계류시설 모니터링 센터(50)는, 데이터 처리장치(40)에서 분석한 계류시설(10)에 대한 정보를 수신하여 실시간(realtime)으로 모니터링한다. 이러한 계류시설 모니터링 센터(50)에는 예컨대, Web/Wab 서버(51)와 계류시설(10)의 정보를 저장하기 위한 데이터베이스(DB)(52)가 구축되어 있고, 그 외에도 다양한 어플리케이션 소프트웨어(application software)와, 이러한 장치들에 의해 계류시설(10)의 정보들이 육안 모니터링이 되기 위한 다수개의 디스플레이장치(53)가 구비된다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 항만 계류시설의 실시간 모니터링 시스템의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도면을 다시 참조하면, 본 발명에 따른 항만 계류시설의 실시간 모니터링 시스템은, 무선통신 네트워크를 활용해 항만 계류시설(10)의 상태를 실시간으로 감시하는 시스템이다.

즉, 본 발명은, 원격으로 계류시설(10)의 계측 및 진단이 가능한 시스템으로, 계류시설(10)에 대한 데이터를 실시간 원격 감시하고, 운영자에게 조처토록 한다.

구체적으로는, 상기 응용센서(20)가 계류시설의 슬래브(11)나 파일(12,13)에 설치되어 예컨대, 파일(12,13)의 파손, 충격손상, 과응력균열, 부식균열, 침식 또는 수중균열을 응용센서(20)의 센서장치(21)가 감지한다.

이때, 상기 계류시설 중 잔교식 계류시설(10)의 모니터링에는 GPS 센서 또는 변위계를 이용하는데, 그 이유는 다음과 같다. 잔교식 계류시설(10)의 구조물의 횡방향 변형을 측정함으로써 잔교의 횡방향 영구변위가 발생하였는지를 감지하여야 한다. 일반적인 변위 측정은 변위계가 적절하며, 계류시설(10)의 규모가 크고 부동점을 확보하기 어려운 곳은 GPS 센서를 이용하는 것이 바람직하다.

또한 중력식 계류시설에는 경사계 센서를 이용하는데 그 이유는, 중력식 계류시설 구조물의 장기적인 경사변형을 측정하여 케이슨 구체의 안정성을 확인하여야 하기 때문이다.

그러나, 본 발명은 GPS 센서나 경사계 센서 등으로 한정되지 않고, 병행하여 사용하여도 관계없다.

그리고 상기 응용센서(20)의 센서장치(21)에서 감지한 신호를 센서장치(21)로부터 RF모듈(22)에서 무선 통신할 데이터를 전달받고, RF모듈(22)은 전달받은 데이터를 RF 네트워크장치(30)를 통해 데이터 처리장치(40)에 송신한다.

이렇게 수신된 계류시설의 데이터를 데이터 처리장치(40)에서 처리한 후, 계류시설 모니터링 센터(50)의 서버(51)로 송신이 되고, 데이터베이스(52)에 저장이 되면, 이를 디스플레이장치(53)로 디스플레이 되므로 육안에 의한 계류시설의 예컨대, 부식 등을 실시간 진단 및 감시가 가능하게 된다.

이와 같이 본 발명에 따른 항만 계류시설의 실시간 모니터링 시스템은, 항만의 계류시설(10)을 센서장치(21)로 측정하고, 측정한 데이터를 고속의 무선망으로 송/수신함으로써, 데이터의 모니터링은 물론 원격으로 분석, 제어 및 조처가 가능하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 항만 계류시설의 실시간 모니터링 시스템은 다음과 같은 효과를 갖는다.

센서장치가 측정한 계류시설의 정보를 무선으로 수신하여 처리할 수 있기 때문에 계류시설을 무선으로 정확한 실시간 감시 및 관리체제 구축이 가능해진다.

이에 따라 계류시설의 안전도를 원격으로 실시간 측정, 분석, 제어 및 예방할 수 있어 계류시설의 안전성과 상태를 정량적으로 평가할 수 있고, 갑작스런 손상 및 붕괴를 막을 수 있으며, 붕괴되기 전에 미리 예측할 수 있어 안전사고를 미 연에 방지할 수 있다.

그리고 시스템을 과학적으로 관리할 수 있어 계류시설의 정확한 평가가 가능하기 때문에 운영비를 절감할 수 있으며, 재난 발생시에도 안전감시와 신속한 긴급조치가 가능하며, 재난 발생 이후에도 신속한 파손여부 또는 파손정도를 파악할 수 있어 복구 소요시간을 최소화할 수 있고, 항만업무 재개 시간을 단축할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims

파일과 슬래브를 구비하여 된 계류시설의 일측에 장착되어 상기 계류시설의 변형 또는 변위를 감지하는 센서장치와, 상기 센서장치로부터 발생되는 신호를 무선으로 송신하기 위한 RF모듈과, 상기 센서장치의 신호를 상기 RF모듈에 송신하도록 연결하는 센서 인터페이스를 구비하여 된 응용센서와;

상기 RF모듈로부터 상기 센서장치의 신호를 수신하도록 구비된 RF 네트워크장치와;

상기 RF 네트워크장치로부터 수신된 상기 센서장치의 신호를 데이터화하여 상기 계류시설에 대한 정보를 분석 및 처리하는 데이터 처리장치와;

상기 데이터 처리장치에서 분석한 상기 계류시설에 대한 정보를 수신하여 실시간으로 모니터링하는 계류시설 모니터링 센터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 항만 계류시설의 실시간 모니터링 시스템.
제1항에 있어서,

상기 응용센서는 시스템 온 칩(SoC)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 항만 계류시설의 실시간 모니터링 시스템.
제1항에 있어서,

상기 센서장치는, GPS 센서 또는 경사계 센서 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 항만 계류시설의 실시간 모니터링 시스템.
제3항에 있어서,

상기 GPS 센서는 상기 계류시설 중 잔교식 계류시설에 설치되는 것을 특징으로 하는 항만 계류시설의 실시간 모니터링 시스템.
제3항에 있어서,

상기 경사계 센서는 상기 계류시설 중 중력식 계류시설에 설치되는 것을 특징으로 하는 항만 계류시설의 실시간 모니터링 시스템.
제1항에 있어서,

상기 RF 네트워크장치는 RF 기지국 또는 무선 AP를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 항만 계류시설의 실시간 모니터링 시스템.