KR20090038111A - Flood surveillance and forecasting system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 복수의 철도 교량 수위를 실시간 관측하고, 철도 교량의 여유고를 설정하여 수위 상승의 위험 정도에 따라 주의, 경계, 위험, 범람의 경보 발령 및 해제의 기준을 정립하고, 수위 변화의 추세를 분석, 예측 정보를 제공하The present invention observes the level of a plurality of railroad bridges in real time, sets the margins of railroad bridges, establishes the criteria for alerting and releasing alarms and warnings of warning, boundary, danger, and flooding according to the level of risk of level rise, and identifies the trend of water level change. Providing analysis, forecasting information
여 교량여유고 및 철도영업km정을 열차의 운행속도와 연동하여 교량의 수위 상승 예측을 통하여 교량통과 가능역 분석을 한다.The bridge overpass and railway operating km link are linked with the operating speed of the train to analyze the bridge passable area by predicting the level rise of the bridge.
철도교량 중 일부는 홍수위 대비 충분한 여유고를 확보하지 못하고 있다. 근본적으로는 하천 준설 또는 교량을 높게 다시 건설하는 것이 대책이겠지만 경제적 또는 주변 여건상 현실적이지 못한 제약이 있다. 따라서 홍수를 대비하여 실시간 수위 측정 및 관측을 하고, 이를 통합적으로 분석하여, 철도교량의 여유고와 연동된 위험 및 범람 등, 그 정도에 따른 경보 발령 및 해제와 이에 따른 열차 운전 규제의 기준을 마련할 필요성이 있는 것이다. Some railroad bridges do not have sufficient margin for flood levels. Fundamentally, river dredging or rebuilding bridges high would be a countermeasure, but there are constraints that are not realistic in terms of economic or environmental conditions. Therefore, real-time water level measurement and observation is made in preparation for flooding, and it is integratedly analyzed to prepare alarm and release alarm according to the degree such as risk and flooding linked with margin of railroad bridge and regulation of train operation accordingly. There is a need to do it.
종래 기술의 문헌 정보Prior Art Literature Information
[문헌 1] 출원 10-2004-0026308 (공개 10-2005-0101043)
[문헌 2] 출원 10-2003-0072412 (공개 10-2005-0037017)
본 발명은 태풍 및 폭우 등 강우에 의한 홍수로부터 열차 운행 안전과 시설물의 손상, 파손 등을 최소화하기 위하여 실시간 수위와 수위의 상승 하강에 대한 예측 수위 정보 및 교량 여유고에 따른 경보 발령 및 해제의 기준을 확립하는데 목적이 있다. The present invention provides a standard for predicting and releasing alarms based on predicted water level information for real-time water level and rising and falling of bridges in order to minimize the safety of train operation and damage or damage of facilities from flooding due to typhoon and heavy rain. The purpose is to establish this.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 각 철도 교량에 수위계와 CCTV 카메라를 설치하였으며, 각각의 교량별 여유고를 기준으로 경보 등급In order to achieve the above object, in the present invention, a water gauge and a CCTV camera are installed in each railway bridge, and the alarm level is based on the clearance of each bridge.
의 기준을 설정하였으며, 각 교량의 관할 역에서 실시간 감시 및 DVR에 저장을 할 수 있게 하였다. 또한 통합관제소에 통합제어시스템를 구축하여 현장감시시스템(관할역)으로부터 수위 데이터 및 동영상을 실시간 전송받아 각각의 교량을 통합 실시간 감시뿐만 아니라 수위의 상승. 하강 추세를 통계학적으로 분석하여 예상 수위 정보를 제공하는 알고리즘을 구현하였다.The standard was set and the real-time monitoring at each bridge jurisdiction and storage on DVR were made possible. In addition, by establishing an integrated control system in the integrated control center, real-time data and video data are received from the field monitoring system (jurisdiction), each bridge is not only integrated real-time monitoring but also the level rises. By analyzing the downward trend statistically, an algorithm is provided to provide the expected level information.
수위데이터와 동영상을 동기화하여 저장 및 데이터 베이스를 구축하여 정보 검색 및 경보 등급 기준 보완 등에 활용 할 수 있게 하였다.It synchronizes the water level data with the video and saves and builds a database, which can be used for information retrieval and alarm class standard supplementation.
본 발명에 의하여 복수의 교량 수위를 실시간 원격 감시 및 예측 정보를 통하여 전 기동차 및 열차 운행 안전 확보 및 교량 현장 감시 업무의 효율성과 편의성이 확보되었다. 또한 각각의 교량 경보 등급 기준을 정립하였다.According to the present invention, the efficiency and convenience of securing safety of all trams and trains and the bridge site monitoring are secured through real-time remote monitoring and prediction information on a plurality of bridge levels. In addition, each bridge alarm rating standard was established.
도 1은 본 발명의 실시 예의 시스템 구성도이며, 철도 교량을 실시 예로 들었지만 본 발명은 철도 교량에만 한정되는 것은 아니다. 즉, 일반 도로의 교량에도 적용이 가능하다.1 is a system configuration diagram of an embodiment of the present invention, although the railway bridge has been described as an embodiment, the present invention is not limited to the railway bridge. That is, it can be applied to bridges of general roads.
도면을 참조해서 본 발명의 구체적인 내용을 설명하면 다음과 같다. Referring to the drawings the specific content of the present invention will be described.
각 교량에 설치된 현장측정시스템(1)은 CCTV 카메라(11), 수위계(12), 현장제어기(13), 신호변환송신기(14)로 구성되어 있다. The
CCTV 카메라(11)은 1/2인치, 41만 화소급의 고성능 CCD 카메라이다. 야간에도 감시가 가능하도록 0.0001 LUX의 초 저조도에서도 관측이 가능하다. 도면에 명기되지는 않았지만 팬틸트 제어와 21배의 고 배율 줌 기능을 갖추고 있어서 수위의 육안 관측뿐만 아니라 교량의 손상이나 붕괴 가능성을 원격지에서 세밀히 관찰 할 수 있다. 팬틸트와 줌 렌즈의 제어는 현장제어기(13)을 통하여 제어되는데, 일반적인 산업 표준 프로토콜을 사용하고 있으므로 상세한 언급은 생략한다. 수위계(12)는 음파를 수면을 향하여 발신하여 수면에서 반사되는 반사 음파를 수신하는데 소요되는 시간으로부터 발신기에서 수면까지의 거리를 계산하는 원리로 측정한다. 측정 범위는 150m까지, +/-10mm 이내의 오차로 측정이 가능하다. 신호변환송신기(14)은 교량에서 측정한 수위데이터 및 영상신호를 현장감시시스템(2)가 설치된 장소까지 전송 하기 위한 장치이다. 본 발명에서 현장감시시스템(2)는 해당 교량의 관할역 통신실에 설치되어 있다. 교량에서 관할 역까지는 수 km 정도가 되는 곳도 있으므로 이러한 거리를 신호의 왜곡 및 감쇄 없이 송신하는 데에는 광 케이블이 적당하다. 따라서 본 발명에서는 광링크를 사용하였다. 광링크는 일반적인 상용 제품이므로 상세한 설명은 생략한다.The
앞에서 기 언급한 현장감시시스템(2)는 해당 교량의 관할 역에서 교량을 감시하고 각 교량의 통합관제를 위하여 수위 데이터 및 동영상 정보를 통합관제시스템(3)으로 실시간 전송하는 기능을 하며 신호변환수신기(21), DVR(22), 모니터(22), TV(23), 통신망접속부(25)로 구성되어 있다. 여러 개의 교량을 관할하는 경우에는 신호변환수신기(21)를 추가하여 시스템을 확장할 수 있다. DVR(22)은 4개 또는 8개 까지의 신호변환수신기(21) 을 추가 연결하는 것이 가능하다.The above-mentioned field monitoring system (2) monitors bridges in the jurisdiction of the bridges, and transmits water level data and video information to the integrated control system (3) in real time for integrated control of each bridge. 21, the DVR 22, the
신호변환수신기(21)는 현장측정시스템(1)의 신호변환송신기(13)으로부터의 정보를 수신하는 장치로 본 발명에서는 신호변환송신기(13)와 마찬가지로 광링크를 사용하였다. The signal conversion receiver 21 is an apparatus for receiving information from the
DVR(22)은 신호변환수신기(21)를 통하여 수신된 교량의 수위데이터와 영상신호를 표시장치인 모니터(23)에 나타내거나 저장을 한다. 또한 통신망접속부(25)를 통하여 통합관제시스템(3)으로 전송하는 기능을 한다. 표시장치로는 모니터(23)외에 TV(24)의 연결도 가능하다. 이는 현장감시실 외에 다른 사무실에서 DVR(22)의 제어는 하지 않고 영상 모니터링만 할 수 있는 기능을 제공하고 있다. 통신망접속부(25)는 본 발명에서의 실시 예는 E1급 전용선을 통하여 통합관제시스템으로 전송 하는 것으로 하였지만 일반 인터넷을 통한 전송도 가능하다. 본 발명에서의 실시 예는 5개 역에 현장감시시스템이 구축되어 있다.The
통합관제시스템(3)은 통신망접속부(31), 통합제어시스템(32)과 모니터(34), 영상감시시스템(33)과 모니터(35), DB서버(36)으로 구성되어 있으며 각각 이더넷으로 연결되어 있다.The
통신망접속부(31)는 각 역에 설치되어 있는 현장감시시스템(2)과의 통신 접속을 위한 장치로 본 발명에서는 E1급 전용선 접속을 위한 장치이다.The communication
통합제어시스템(31)은 각 교량의 현장측정시스템(1)에서 해당 관할 현장감시시스템(2)를 통하여 실시간 전송되는 수위데이터와 영상신호를 통합 감시, 제어하기 위한 장치로 각 교량의 상황 현시, 등급별 경보 발령, 예측 경보, 데이터 저장 및 검색 기능을 갖는 통합 관제 소프트웨어를 탑재하고 있다. 통합 관제 소프트웨어의 주요 기능은 다음과 같다.The integrated
우선, 전체 교량의 상황을 위험도 순서에 따라 배열한 정보와 관심 지역별로 교량을 선택할 수 있는 기능을 제공한다. 아래의 표1에 그 일례를 나타낸다.First, it provides information that arranges the situation of the entire bridge in order of risk and selects bridges by region of interest. An example thereof is shown in Table 1 below.
사용자의 편의와 시각적인 효과를 위해서 상기와 같은 테이블 형식 외에 교량의 단면에 수위와 여유고, 경보 등급 등을 애니메이션으로 나타내는 기능도 갖고 있다.For the user's convenience and visual effect, in addition to the table form as described above, it also has a function to animate the water level, clearance, and alarm level on the cross section of the bridge.
본 발명에서는 상기에서의 경보 등급 구분의 기준을 정립하기 위해서 다음과 같이 정의 하였다.In the present invention, in order to establish the criteria of the alarm class classification in the above was defined as follows.
수위: 수위계의 0점 위치에서부터 수면까지의 높이Water level: the height from the zero point of the water gauge to the water surface
여유고: 수면으로부터 교량의 교각 상단까지의 높이.Clearance: Height from the water surface to the top of the bridge pier.
위험: 수위가 각 교량의 기본 설계상의 설계 여유고를 초과하는 상황Danger: situations where the water level exceeds the design margin of the basic design of each bridge
경계: 수위가 위험 기준 여유고의 1.5배를 초과하는 상황Boundary: Situations exceeding 1.5 times the risk threshold
주의: 수위가 위험 기준 여유고의 2배를 초과하는 상황Caution: Situations in excess of twice the risk threshold
으로 각 교량별 경보 등급 기준은 다음의 표2와 같다.The alarm class standards for each bridge are shown in Table 2 below.
관심 교량을 선택하면 그 교량의 실시간 동영상, 단면 애니메이션, 엑셀그래프, 수치데이터 등의 다양한 형태로 수위 현황을 감시할 수 있다. 예측 경보 기능을 이용하면 10분 또는 1시간 후의 예상 수위 계산이나 다음 등급의 경보 도달 예상 시간 등을 계산 할 수 있다. 또한 위험 수위 도달 예상 시간 내에 해당 교량을 통과 가능 거리 내에 있는 역을 분석 할 수 도 있다. If you select a bridge of interest, you can monitor the status of the water level in various forms such as real-time video, section animation, Excel graph, and numerical data. Predictive alerts can be used to calculate the expected level after 10 minutes or an hour, or the estimated time to arrive at the next level of alert. You can also analyze the stations that are within the reach of the bridge within the estimated time to reach the hazard level.
다음은 수위 예측 함수의 일례이다.The following is an example of the water level prediction function.
수위 증가율(k) = (현재 수위(WL_0) - 10분 전 수위(WL_10)) / 10Level increase rate (k) = (current level (WL_0)-level 10 minutes ago (WL_10)) / 10
여유고(WL_M) = 위험 기준 수위(WL_D) - 현재 수위(WL_0)Clearance High (WL_M) = Risk Standard Level (WL_D)-Current Level (WL_0)
위험 수위 도달 예상 시간(t1) = 여유고(WL_M) / 수위 증가율(k) … (1)Estimated time to reach risk level (t1) = clearance (WL_M) / rate of increase in level (k). (One)
위에서 계산한 위험 수위 도달 예상 시간과 철도 영업 km정 데이터베이스로부터 해당 교량 통과 가능 역을 분석 할 수 있다.You can analyze the bridge's traversable stations from the estimated time of risk level reached above and the rail business km database.
거리(d) = (관심 역의 서울 기점 km정) - (해당 교량의 서울 기점 km정)Distance (d) = (km base of Seoul station of interest)-(km base of Seoul bridge)
통과 소요 시간(t2) = 거리(d) / 열차 속도 (s) …(2)Transit time (t2) = distance (d) / train speed (s). (2)
단, 상기의 식들은 개념상의 간단한 설명이니 실제의 계산에서는 단위의 정합에 유의해야 함. However, the above equations are conceptual explanations, so be careful to match the units in the actual calculation.
위의 식(1)과 식(2)에서In equation (1) and equation (2) above
위험 수위 도달 예상 시간(t1) < 통과 소요 시간(t2) 이면 관심 역을 출발한 열차가 해당 교량을 통과할 수 없음을 나타낸다.The estimated time to reach danger level (t1) <time required to pass (t2) indicates that the train leaving the station of interest cannot cross the bridge.
아래의 표3은 안성천철교가 15분 이후에 위험수위에 도달할 것으로 예측 되는 경우의 통과 가능역 분석 예이다. 표에서 열차의 속도에 따라 셀의 내부가 *** 표시 된 구간에 해당하는 역에서는 15분 이내에 안성천 철교를 통과할 수 없음을 나타낸다.Table 3 below is an example of an analysis of the passability zone when Anseong Cheonyo Bridge is expected to reach the risk level after 15 minutes. In the table, depending on the speed of the train, stations within the section marked with *** will not pass the Anseongcheon Railway Bridge within 15 minutes.
통합제어시스템(31)은 실시간 감시와 예측 정보 제공뿐만 아니라 DB서버(36)과 연동하여 저장 및 검색 기능으로 과거의 데이터 분석 및 보고서 작성 등 다양한 기능을 갖는다. 상기에 설명한 기능을 포함하여 통합 관제 소프트웨어의 상세한 기능 맵을 도2에 나타냈다. The
또한 영상감시시스템(33)은 각 교량의 실시간 동영상을 현시한다. 사용자의 설정에 따라 전체화면 순차 현시 또는 4분활, 9분할, 16분할, 25분할의 멀티화면으로 각 교량을 육안 감시 할 수 있다.In addition, the video surveillance system 33 displays real-time video of each bridge. According to user's setting, each bridge can be visually monitored by full screen sequential display or multi screen of 4 divisions, 9 divisions, 16 divisions and 25 divisions.
통신서버(37)은 통합관제시스템 내부 또는 현장감시시스템(2) 들과 통합관제시스템(3)간의 통신 제어를 한다.The
도 1은 본 발명의 실시 일례의 구성도이다.1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention.
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- 2007-10-15 KR KR1020070103430A patent/KR20090038111A/en not_active Application Discontinuation
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