KR20090014004A - The warning system for falling stones - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 동축케이블을 이용한 절토 사면의 낙석 감시 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 기존에 설치되어 있는 낙석보호망이나 낙석보호펜스에 동축케이블을 일체로 고정되게 설치하고, 시간영역반사법(Time Domain Reflectometry)을 이용하여 감지된 파형을 분석함으로써, 현장에서의 낙석 유무, 낙석 지점, 낙석 정도 등을 파악할 수 있도록 하는 동축케이블을 이용한 절토 사면의 낙석 감시 방법과 이에 사용되는 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a rockfall monitoring method and system of cut slope using a coaxial cable, the coaxial cable is fixedly installed in the existing rockfall protection net or rockfall protection fence, the time domain reflection method (Time Domain Reflectometry) The present invention relates to a method for monitoring rockfalls of cut slopes using coaxial cables and analyzing systems used to analyze the detected waveforms using the same, to determine the presence of rockfall, the point of rockfall, and the degree of rockfall.
[문헌 1] 한국 특허공개 특2000-0052137호, 2000.08.16[Document 1] Korean Patent Publication No. 2000-0052137, 2000.08.16
[문헌 2] 한국 특허공개 특2002-0005241호, 2002.01.17[Document 2] Korean Patent Publication No. 2002-0005241, 2002.01.17
우리나라의 경우 전 국토의 70% 이상이 산지로 구성되어 있고, 암반이나 험한 지형에 도로를 건설하는 경우 도로의 측면에는 절토 사면이 존재하게 된다. 또한 최근 도시의 수평적 팽창에 따른 주변 산지의 이용은 필수불가결한 조건이 되고 있다. 따라서 이렇게 도로 측면, 산지 비탈면에 형성된 절토 사면에는 낙석 등으로 발생되는 안전사고를 방지하기 위해 대부분 낙석보호망과, 절토 사면의 하부 도로 경계부에도 낙석방지펜스가 설치되어 있다.In Korea, more than 70% of the country's land is composed of mountains, and when the road is built on rock or rough terrain, there is a cut slope on the side of the road. In addition, the use of the surrounding mountains due to the horizontal expansion of the city has become an indispensable condition. Therefore, in order to prevent safety accidents caused by falling rocks on the cut slopes formed on the side of the road and mountain slopes, rockfall protection nets and fall protection fences are also installed at the lower road boundaries of the cut slopes.
이와 같은 절토 사면에서의 낙석에 의한 사고를 방지하기 위하여 예보 및 경보 장치가 설치되어 있는데, 주로 낙석보호펜스의 지주들 사이에 여러 가닥의 철선을 연결하고, 낙석에 의하여 철선에 하중이 걸리거나 절단된 경우 철선에 연동된 스위치의 작동으로 낙석 발생을 경보하는 방법이 사용된다.In order to prevent such an accident due to falling rocks on the cut slope, a forecasting and warning device is installed. The wires of several strands are connected between the pillars of the falling rock protection fence, and the wires are loaded or cut by the falling rocks. In this case, a method of alarming the occurrence of rockfall by using a switch interlocked with the wire is used.
이와 같은 경우는 철선의 절단이나 부하에 의한 하중을 감지하는 것으로, 낙석 사고가 발생한 후에야 비로소 경보를 발하는 것으로, 미리 예보가 불가능하다. 그리고 낙석 사고만을 알려주는 것이므로 낙석보호펜스 등의 교체나 노후 정도 등을 원격에서 관리할 수 없었고, 보다 미리 예보하는 능력이 없었다.In such a case, it is impossible to forecast in advance by detecting the load due to the cutting of the wire or the load, and issuing an alarm only after a rockfall accident occurs. And because it only informs the fall of the fall, the fall of the fall protection fence and the degree of retirement could not be managed remotely, and there was no ability to predict in advance.
본 발명은 낙석보호펜스와 낙석보호망에 동축케이블을 설치하여 시간영역반사법을 이용하여 절토 사면의 낙석을 예보 및 경보하는 방법을 제공함에 목적이 있 다. 따라서 절토 사면에 설치된 낙석보호펜스와 낙석보호망에 동축케이블을 일체화되게 설치하여 낙석보호망이나 낙석보호펜스와 같이 거동하게 하고, 전기적 신호를 동축케이블에 흘려 시간영역반사법을 이용하여 그 반사 파형을 분석함으로써 낙석 발생의 여부와 위치 및 낙석의 정도 그리고 낙석보호망 및 낙석보호펜스의 상태를 현장에서 모니터링하거나 유무선 모뎀을 통한 원거리에서 모니터링 할 수 있도록 하는 방법을 제공함으로써 목적을 달성하게 된다.It is an object of the present invention to provide a method of forecasting and warning a rockfall of cut slope using a time domain reflection method by installing a coaxial cable in a rockfall protection fence and a rockfall protection net. Therefore, the coaxial cable is integrated with the rockfall protection fence and the rockfall protection net installed on the cut slope to behave like a rockfall protection net or rockfall protection fence, and the electrical signal is flowed through the coaxial cable to analyze the reflection waveform by using the time domain reflection method. The objective is achieved by providing a means of monitoring the location and location of rockfall, the extent of rockfall, and the status of rockfall protection nets and rockfall protection fences on-site or remotely via wired or wireless modems.
동축케이블의 신호 반사 파형을 분석함으로써, 낙석의 예보가 빠르고, 낙석 종보뿐만 아니라 정확하게 낙석 발생의 위치 및 정도를 동시에 예측가능하고, 낙석보호망이나 낙석보호펜스의 상태 등을 모니터링할 수 있는 효과가 있다.By analyzing the signal reflection waveform of the coaxial cable, the forecast of rockfall is fast, it is possible to accurately predict the location and extent of rockfall occurrence as well as the rockfall alarm, and to monitor the status of rockfall protection net or rockfall protection fence. .
본 발명에 의한 낙석 감시 방법은 낙석을 방지하기 위해 절토 사면에 덮어 씌워진 낙석보호망(1)과, 절토 사면의 아래 도로 경계부에 설치된 낙석보호펜스(2)에 동축케이블(3)을 일체로 설치하고, 낙석 발생시 상기 동축케이블(3)의 변위량을 측정하여 낙석 발생 및 정도를 예측하고 경보하는 방법이다.In the rockfall monitoring method according to the present invention, a coaxial cable (3) is integrally installed on a rockfall protection net (1) covered with a cut slope and a rockfall protection fence (2) installed at a road boundary below the cut slope to prevent rockfall. In the event of falling rocks, the displacement of the
즉, 상기 동축케이블(3)이 낙석에 의해 인장, 전단, 꺾임 등의 변형이 발생할 경우 시간영역반사법을 이용하여 파형을 도출하고 그 파형을 분석하는 방법으로, 데이터 내에 이상 파형이 감지되면 현장에서 모니터링 및 경보되고, 또 한 유무선 모뎀을 통해 원격지 전송으로 절토 사면의 낙석 유무를 용이하게 확인할 수 있는 방법이다. 그리고 이 데이타를 기초로 낙석의 발생 정도, 낙석의 위치뿐만 아니라 낙석보호망(1) 및 낙석보호펜스(2)의 교체 시기를 용이하게 알 수 있는 방법이다.That is, when the
먼저 낙석 등과 같은 외력에 의한 동축케이블(3)과 일체화된 낙석보호펜스(2)와 낙석보호망(1)의 변형량과, 이 변형량에 따른 동축케이블(3)의 파형을 시험을 통하여 상관관계를 분석한다.First, the correlation between the deformation of the rockfall protection fence (2) and the rockfall protection net (1) integrated with the coaxial cable (3) by external force such as rockfall, and the waveform of the coaxial cable (3) according to the deformation amount are analyzed through a test. do.
이렇게 분석된 결과를 바탕으로 절토 사면에 이미 설치되어 있거나 설치할 낙석보호망(1) 및 낙석보호펜스(2)에 동축케이블(3)을 일체화시킨다.Based on the analysis results, the
상기 동축케이블(3)을 시간영역반사법을 이용하여 낙석의 중량에 의해 생기는 낙석보호펜스(2) 및 낙석보호망(1)의 변형량에 따른 파형을 자동으로 분석하여 측정값으로 환산한다.Using the time domain reflection method, the
이렇게 얻은 측정 결과치를 미리 설정되어 있는 설정값과 비교하여 낙석의 위치 및 낙석의 크기를 현장에서 모니터링 할 수 있을 뿐만 아니라, 유무선 모뎀을 통해 관할사무소 및 방재센터에서도 모니터링할 수 있게 된다.By comparing the measured result with the preset value, the location of rockfall and the size of rockfall can be monitored in the field, as well as in the jurisdiction and disaster prevention center through wired / wireless modem.
설정된 값은 주의 단계, 경고 단계, 위험 단계로 나누어지고, 주의 단계의 경우 현장을 점검하는 동시에 보수보강을 준비하는 단계이다. 경고 단계의 경우 차량의 부분 통제 및 항시 감시체제이며, 위험 단계의 경우 차량의 전면통제 및 보수보강이 이루어지는 단계로 나누어 관리한다.The set value is divided into caution stage, warning stage, and dangerous stage, and in the case of caution stage, it is a stage to check the site and prepare reinforcement. In the case of warning phase, it is a part of the control and monitoring system of the vehicle at all times, and in the case of dangerous phase, it is divided into the stage where the front control and maintenance of the vehicle is performed.
이 경우 위험 단계를 100%으로 봤을 경우, 경고 단계는 80%, 주의 단계는 60%로 하여 관리한다. In this case, if the risk level is 100%, the warning level is 80% and the caution level is 60%.
또한 낙석(event) 발생시 낙석 발생 지점을 정확히 파악하여 낙석 위험지역 전방 지점에서 LED전광판표시(주의, 경고, 위험)와 경고방송을 내보내며, 동시에 현장내 인력을 투입하여 현장점검 및 보수보강을 위한 장비 투입으로 낙석보호펜스(2) 및 낙석보호망(1)을 복구한다. In the event of a rockfall event, it accurately identifies the rockfall point and sends out LED signs (cautions, warnings and dangers) and warning broadcasts from the point in front of the rockfall danger zone. The equipment input restores the rockfall protection fence (2) and the rockfall protection net (1).
보수보강이 완료되더라도 이 지점의 경우 시간영역반사법에 의한 변형된 파형의 잔존파형이 그대로 존재하게 되고 이 지점의 data는 프로그램을 통하여 보수보강이 완료된 시점에 재초기치 설정(data reset)이 이루어진다. 이때 낙석보호펜스(2) 및 낙석보호망(1)의 내구성을 감안하여 reset된 낙석보호망(1) 및 낙석보호펜스(2)의 경우는 기준치의 2/3에서 반응하게 자동 설정되며, event 발생지점은 모니터링 상에 일정기간(2년)동안 display되는 program reset도 이루어 지게 된다.Even after the reinforcement is completed, the residual waveform of the transformed waveform by the time domain reflection method remains as it is, and the data of this point is reset when the reinforcement is completed through the program. In this case, the rockfall protection net (1) and rockfall protection fence (2), which are reset in consideration of the durability of the rockfall protection fence (2) and the rockfall protection net (1), are automatically set to react at 2/3 of the reference value, and the event occurrence point A program reset is also displayed on the monitoring for a period of time (two years).
본 발명에 사용된 시간영역반사법을 사용하기 위한 시스템은, 전기신호를 발생시키는 전기신호 발생장치, 전기신호를 전달하고 환경의 변화를 감지하는 전달매체, 반사신호를 측정하여 분석하는 반사신호 측정장치로 구성된다. The system for using the time domain reflection method used in the present invention, an electrical signal generator for generating an electrical signal, a transmission medium for transmitting the electrical signal and detecting a change in the environment, a reflection signal measuring device for measuring and analyzing the reflected signal It consists of.
일반적으로 전기신호 발생장치와 반사신호 측정장치는 케이블시험기에 내장되어 있으며, 케이블시험기에서 발생된 전기신호가 전달매체를 따라 전달되면서 전달매체 자체의 형상변화나 전달매체 주변의 물리적, 전기적 변화가 있는 경우 신호가 반사되어 케이블시험기로 전달된다. 전기신호를 전달하는 매체는 동축케이블(3)을 일반적으로 사용되며, 시간영역반사법 신호는 동축케이블(3)의 인장, 전단, 꺾임 등의 변형을 감지할 수 있다.In general, the electrical signal generator and the reflected signal measuring device are embedded in the cable tester, and the electrical signals generated from the cable tester are transmitted along the transmission medium, so that there is a change in the shape of the transmission medium itself or physical and electrical changes around the transmission medium. In this case, the signal is reflected and transmitted to the cable tester. As a medium for transmitting an electrical signal, a
사용된 동축케이블(3)은 도 4에 도시된 바와 같이 낙석보호망(1)이나 낙석보호펜스(2)의 내부에 삽입되어 충진재로 고정되는 구조도 가능하고, 케이블타이와 같은 도구로 외부에 일체로 고정시킬 수도 있다.The
절토 사면에 설치된 낙석보호망(1) 혹은 낙석보호펜스(2)와 일체화된 동축케이블(3)은 낙석보호망(1)이나 낙석보호펜스(2)의 전단변형이나 인장변형에 의해 함게 변형된다. 동축케이블(3)의 변형은 그 지점에서 국부적인 커패시턴스의 변화를 일으키고, 이 때 케이블시험기에 나타나는 펄스의 반사 파형이 변화하게 된다. 따라서 이때 발생하는 반사 파형을 모니터링하면 변위가 일어난 위치, 형태, 크기 등을 계산해 낼 수가 있다.The
또한 시험적 DATA를 도출하여 낙석의 중량과 파형간의 상관관계를 도출하여 현장에서 측정된 파형을 분석함으로써 어느 위치에서 어느 정도의 낙석이 발생하였는지를 판단할 수 있고, 기준치 이상이면 위험의 우려가 있는 것으로 판단하여 도로주행 전방의 LED 전광판에서 주위ㆍ위험 여부를 표시함과 아울러 경고방송을 하고, 이를 설치현장이나 유무선모뎀을 통해 동시에 관할 사무소 및 방재센터에 원격송신할 수 있다.In addition, by deriving the experimental data and deriving the correlation between the weight of the rockfall and the waveform, and analyzing the waveform measured in the field, it is possible to determine where and how much rockfall occurred. Judging by the LED sign in front of the road driving, it can indicate the surroundings and dangers, and can also broadcast warnings and send them to the local offices and disaster prevention centers at the same time through the installation site or wired / wireless modem.
도 1 내지 도 3은 낙석보호망과 낙석보호펜스에 동축케이블이 설치된 상태도1 to 3 is a state diagram in which coaxial cable is installed on the rockfall protection net and rockfall protection fence
도 4는 동축케이블이 낙석보호망과 낙석보호펜스에 고정설치된 상태도Figure 4 is a state in which the coaxial cable is fixed to the rockfall protection net and rockfall protection fence
도 5와 도 6은 본 발명의 처리 흐름도5 and 6 are a process flow chart of the present invention.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of codes for main parts of drawing
1 : 낙석보호망 2 : 낙석보호펜스1: Rockfall Protection Network 2: Rockfall Protection Fence
3 : 동축케이블3: coaxial cable
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