KR20100053830A - 산사태 및 낙석 조기경보 시스템 및 방법 - Google Patents

산사태 및 낙석 조기경보 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 산사태 및 낙석 조기경보 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 멀티홉 애드혹(Multi-Hop Ad-Hoc) 무선센서 네트워크를 형성하여 측정대상지반의 상태 측정값을 서버까지 더욱 안정적으로 송신하고, 측정대상지반에 대한 계측빈도를 조절하여 산사태 또는 낙석의 조짐이 있을 때 이에 대한 경계 수위를 높일 수 있도록 하는 산사태 및 낙석 조기경보 시스템과 이러한 산사태 및 낙석 조기경보 시스템을 이용한 산사태 및 낙석 조기경보 방법에 관한 것이다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해 소정시간 간격으로 산사태 및 낙석과 관련된 지반상황을 센싱하는 센서; 상기 센서가 센싱한 지반상황정보를 송수신하는 송수신부; 일측이 상기 센서에 연결되어 상기 센서를 지지하는 연결부; 및 측정대상 지반에 설치되며, 상기 연결부의 타측단이 내부 바닥에 삽입 고정되는 지반 삽입부를 포함하는 것을 특징으로 하는 산사태 및 낙석 감지장치를 제공한다.
본 발명에 의하면 계측장비 설치시 위험한 경사면에서의 케이블 포설 작업을 최소화 할 수 있으며, 산간벽지에도 산사태 또는 낙석에 대한 모니터링 네트워크를 용이하게 구축할 수 있다.
Figure P1020080112642
산사태, 낙석, 계측센서, 무선센서 네트워크

Description

산사태 및 낙석 조기경보 시스템 및 방법{Early warning method and system for landslide and rock fall}
본 발명은 산사태 및 낙석 조기경보 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 멀티홉 애드혹(Multi-Hop Ad-Hoc) 무선센서 네트워크를 형성하여 측정대상지반의 상태 측정값을 서버까지 더욱 안정적으로 송신하고, 측정대상지반에 대한 계측빈도를 조절하여 산사태 또는 낙석의 조짐이 있을 때 이에 대한 경계 수위를 높일 수 있도록 하는 산사태 및 낙석 조기경보 시스템과 이러한 산사태 및 낙석 조기경보 시스템을 이용한 산사태 및 낙석 조기경보 방법에 관한 것이다.
최근 기상이변에 따른 집중호우에 의해 산사태 발생빈도가 증가하고 있으며 대규모 절토사면 조성 및 급경사지 인근의 공동주택 신축 등으로 인한 피해 규모가 대형화되고 있다. 이에 따라 경사면의 안전을 확보하기 위한 각종 경사면 보강 공법 및 산사태 조기경보 시스템에 관한 연구가 적극적으로 이루어지고 있다.
또한, 고속도로 또는 국도에서는 차량이 고속으로 달리기 때문에 도로변 절개지에서 낙석이 발생하면 대형사고로 이어질 수 있으므로 낙석의 방지책과 낙석이 발생할 경우 이에 대한 조기경보 체계에 대한 대책이 절실히 필요하다.
이러한 필요에 따라 개발되는 산사태 조기경보 시스템은 산사태가 발생하기 이전의 붕괴 징후 또는 산사태가 발생하는 순간을 포착한 후 이에 대한 정보를 경사면 인근 주민 또는 관리자에게 신속히 전달함으로써 위험 경사면으로부터 안전하게 대피할 수 있게 하거나 경사면을 긴급 복구할 수 있게 해준다. 여기서, 산사태 발생을 빠르고 정확하게 예측하는 것은 산사태 조기경보 시스템의 핵심이라 할 수 있다.
산사태 또는 낙석의 조기경보를 위한 종래 기술은 지반의 변위, 경사, 침하 등과 같은 경사면의 미세한 움직임을 측정할 수 있는 여러 가지 다양한 계측센서, 예를 들어 지중 경사계, 지중 침하계, 지표면 신축계, 균열 측정기 등을 경사면에 설치하여 계측을 수행하고, 계측 데이터가 미리 설정해 놓은 임계값을 초과하면 위험신호를 보내는 방식이다. 이를 위하여 계측센서에는 전원을 공급하는 전력 케이블과 계측 데이터를 데이터로거(Data logger)로 보내는 통신 케이블을 연결하여야 한다.
이러한 종래의 산사태 조기경보 기술은 계측기 설치 시 지반에 깊은 심도의 구멍을 천공해야 하므로 설치비용이 많이 들고 숙련된 작업인부가 필요하기 때문에 센서를 경사면에 광범위하게 고밀도로 설치하기 어렵다는 문제점이 있었다. 또한, 산사태 감지용 계측센서에는 전력을 공급해 주어야 하며 센서는 통신 케이블로 연결해야 하는데 급한 경사면에서 이와 같은 케이블 배선 처리 작업이 어렵고, 통신 및 전원 인프라가 구비되지 않은 산간지역에서는 별도의 통신 및 전원 장치를 설치해야 한다는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 측정대상지반을 소정깊이 천공하여 용이하게 계측기를 설치할 수 있도록 하고, 계측기에 전원 또는 통신용 케이블을 연결하지 않고도 계측기를 사용할 수 있도록 하여 계측기 설치시 별도의 전원 및 통신 인프라의 구축 없이 산사태 또는 낙석의 조기경보가 가능한 산사태 또는 낙석의 조기경보 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해 소정시간 간격으로 산사태 및 낙석과 관련된 지반상황을 센싱하는 센서; 상기 센서가 센싱한 지반상황정보를 송수신하는 송수신부; 일측이 상기 센서에 연결되어 상기 센서를 지지하는 연결부; 및 측정대상 지반에 설치되며, 상기 연결부의 타측단이 내부 바닥에 삽입 고정되는 지반 삽입부를 포함하는 것을 특징으로 하는 산사태 및 낙석 감지장치를 제공한다.
바람직하게는 상기 연결부에는 평판으로 형성되는 플레이트의 일측이 부착되고, 상기 센서는 상기 플레이트에 가해지는 외력을 센싱하여 산사태 및 낙석의 발생 조짐을 감시할 수 있다.
또한, 복수의 상기 산사태 및 낙석 감지장치 사이에는 철선이 연결되어 메쉬를 형성하고, 상기 센서는 상기 철선에 가해지는 외력을 센싱하여 산사태 및 낙석의 발생 조짐을 감시하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 센서는 가속도센서이고, 상기 가속도센서는 상기 지반 삽입부가 설치된 부분의 지반이 분리될 때 발생하는 가속도를 센싱하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 센서는 측정대상 지반의 변위를 측정하는 지중변위센서인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지중변위센서는 상기 지반 삽입부의 내부에 설치되어 상기 측정대상 지반의 변위를 센싱하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 산사태 및 낙석 감지장치는 상기 센서가 센싱한 지반상황 정보를 바탕으로 산사태 및 낙석 발생가능성을 판단하고, 상기 판단결과에 따라 상기 센서의 센싱빈도를 조절하는 센싱빈도 제어부를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은 소정시간 간격으로 산사태 및 낙석과 관련된 지반상황을 센싱하는 센서와, 상기 센서가 센싱한 지반상황 정보를 송수신하는 송수신부와, 일측이 상기 센서에 연결되어 상기 센서를 지지하는 연결부 및 측정대상 지반에 설치되며, 상기 연결부의 타측단이 내부 바닥에 삽입 고정되는 지반 삽입부를 포함하여 산사태 및 낙석의 발생 조짐을 감시하는 산사태 및 낙석 감지장치; 상기 산사태 및 낙석 감지장치로부터 상기 센서가 센싱한 상기 지반상황 정보를 수신하여 중앙 서버로 전송하는 게이트웨이; 및 상기 지반상황 정보를 바탕으로 산사태 및 낙석 발생가능성을 판단하고, 상기 판단결과에 따라 산사태 및 낙석 발생에 대한 위험을 알리는 경보를 발생시키는 중앙 서버를 포함하며, 복수의 상기 산사태 및 낙석 감지장치는 무선센서 네트워크를 형성하는 것을 특징으로 하는 산사태 및 낙석 조기경보 시스템을 제공한다.
바람직하게는 상기 무선센서 네트워크는 무선 멀티 홉 애드 혹 네트워크일 수 있다.
또한, 상기 중앙 서버는 상기 지반상황 정보를 바탕으로 산사태 및 낙석 발생가능성을 판단하고, 상기 판단결과에 따라 상기 센서의 센싱빈도를 조절하는 제어 신호를 상기 산사태 및 낙석 감지장치 측으로 송신하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명은 a) 산사면에 설치되며 무선 멀티 호핑이 가능한 산사태 및 낙석 감지장치가 산사태 및 낙석과 관련된 지반상황을 센싱하는 단계; b) 상기 센싱된 지반상황에 대한 지반상황정보를 중앙서버로 송신하는 단계; c) 상기 중앙 서버가 상기 지반상황정보를 이용하여 산사태 및 낙석 발생가능성을 판단하는 단계; 및 d) 상기 판단 결과에 따라 산사태 및 낙석 발생에 대한 위험을 알리는 경보를 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 산사태 및 낙석 조기경보 방법을 제공한다.
또한, 상기 c) 단계에서 산사태 및 낙석 발생가능성이 높은 것으로 판단된 경우, 상기 중앙서버는 상기 산사태 및 낙석 감지장치의 센싱빈도를 높이는 제어신호를 상기 산사태 및 낙석 감지장치 측으로 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 c) 단계에서 산사태 및 낙석 발생가능성을 판단하는 것은, 상기 중앙 서버가 상기 지반상황정보를 이용하여 사면안전율을 계산하고, 상기 계산된 사면안전율과 기 설정된 안정기준치와의 비교를 통해 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 계측장비 설치시 위험한 경사면에서의 케이블 포설 작업을 최소화 할 수 있으며, 산간벽지에도 산사태 또는 낙석에 대한 모니터링 네트워크를 용이하게 구축할 수 있다.
또한, 측정대상지반의 측정값에 대한 임계치를 미리 설정하고 이에 따라 계측빈도를 조절할 수 있도록 하여 산사태 또는 낙석의 조짐에 대한 집중적인 경계를 취하여 유사시를 대비할 수 있도록 하는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산사태 및 낙석 감지장치가 측정대상 지반에 설치된 것을 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산사태 및 낙석 감지장치의 사시도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산사태 및 낙석 감지장치(100)는 센서(110), 연결부(120), 지반 삽입부(130), 플레이트(140), 디스크(150), 인장선(160) 및 송수신부(170)을 포함한다.
센서(110)는 측정대상 지반의 산사태 또는 낙석과 관련된 지반상황을 소정시 간 간격으로 센싱하여 센싱한 지반상황정보 다른 산사태 및 낙석 감지장치(100) 또는 후술하는 게이트웨이(510)로 송신한다.
연결부(120)는 일측이 센서(110)에 부착되고 타측은 측정대상 지반의 내부에 설치되는 지반 삽입부(130)의 내부에 삽입고정되어 센서(110)를 고정시킨다.
플레이트(140)는 장방형의 평판으로 형성되고, 지표면에 가까이 위치하도록 하여 연결부(120)에 세로방향으로 부착된다. 플레이트(140)는 낙석 또는 토석류가 발생하여 플레이트(140)에 충격을 가하면 상기 충격에 의한 진동을 연결부(120)에 의해 고정되는 센서(110)에 전달하여 낙석 또는 토석류의 발생을 감지할 수 있도록 한다.
플레이트(140)의 하부에는 디스크(150)가 최대한 지면에 접하도록 하여 부착된다. 디스크(150)는 측정대상 지반에 접하여 설치됨으로써 상기 지반의 운동에너지를 흡수하여 센서(110)에 전달한다.
복수의 산사태 및 낙석 감지장치(100)에 구비되는 플레이트(140)와 플레이트(140) 사이에는 인장선(160)이 연결된다. 이렇게 연결된 상기 인장선(160)과 인장선(160) 사이에는 또 다른 인장선(160)이 연결되어 더욱 조밀한 메쉬(Mesh)의 형태를 이루도록 하는 것이 바람직하다. 이러한 인장선(160)들은 낙석 또는 토석류 등의 외부의 충격에 의한 에너지를 센서(110)에 더욱 효율적으로 전달할 수 있도록 긴장된 상태를 유지하도록 한다. 이때 인장선(160)을 긴장시키기 위해서 긴장나사와 같은 긴장부재(165)를 이용하는 것이 바람직하다.
한편, 상기와 같이 측정대상 지반에 설치된 산사태 및 낙석 감지장치(100)에 구비되는 센서(110)로써 가속도센서를 구비하면 측정대상 지반이 움직이거나 떨어져 나가려고 할 때 발생하는 진동을 감지하도록 할 수 있다.
다시 말해, 산사태 또는 낙석이 발생하기 시작하여 측정대상 지반이 움직이거나 떨어져 나가려는 힘이 발생하면 이 힘은 지반 삽입부(130)의 주면에 발생하는 마찰전단저항력에 의해 평형을 이루게 되는데, 측정대상 지반이 움직이거나 떨어져 나가려는 힘이 지반 삽입부(130)의 주면마찰전단저항력 보다 큰 경우에는 지반 삽입부(130)가 지반과 함께 떨어져 나가고 이 순간 가속도센서가 이를 감지하도록 하는 것이다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이 상기와 같은 산사태 및 낙석 감지장치(100)에 구비되는 센서(110)는 지반의 변위량을 측정하는 지중변위센서일 수도 있다. 지중변위센서는 측정대상 지반이 움직이거나 낙석이나 토석류 등에 의해 산사태 및 낙석 감지장치(100)가 움직일 때 발생하는 변위를 센싱한다.
이때, 상기 지중변위센서는 지반 삽입부(130)의 내부 바닥에 고정되고 연결부(120)에 접한 상태로 설치될 수 있다. 만약, 산사태 또는 낙석이 발생하여 지반이 움직이거나 떨어져나가려는 힘이 발생하면 이 힘에 의해 산사태 및 낙석 감지장치(100)에 팽팽하게 연결되어 있는 인장선(160)은 경사면 바깥쪽으로 휘어지게 되는데, 이때 지중변위센서를 누르고 있던 연결부(120)가 인장선(160)에 의해 움직이고 지중변위센서는 이를 센싱하게 되는 것이다.
송수신부(170)는 복수의 산사태 및 낙석 감지장치(100) 상호간에 무선센서 네트워크를 형성할 수 있도록 하여 계측한 데이터를 인접한 지점에 설치되는 산사 태 및 낙석 감지장치(100) 또는 후술하는 게이트웨이(510)에 전송한다.
여기서 복수의 산사태 및 낙석 감지장치(100) 사이에 형성되는 상기 무선센서 네트워크는 무선 멀티 홉 애드 혹 네트워크를 형성하도록 하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 각각의 산사태 또는 낙석 감시장치(100)는 라우터(Router) 기능을 공동으로 수행하고 스스로 네트워크를 구성할 수 있게 된다. 이러한 무선센서 네트워크는 네트워크를 구성하는 산사태 및 낙석 감지장치(100) 중 어느 하나에 통신장애가 발생할 경우 우회루트를 제공하여 통신이 두절되는 것을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 상기 산사태 및 낙석 감지장치(100)는 ADC(Analogue to Digital Converter : 180), 센싱빈도 제어부(190) 및 저장부(200)를 더 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산사태 및 낙석 감지장치의 동작과정을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
이하, 도 4를 참고하여 상기 열거한 ADC(180), 센싱빈도 제어부(190) 및 저장부(200)와 전술한 센서(110) 및 송수신부(170) 사이에서 지반상황 정보가 처리되는 과정을 상세히 설명한다.
센서(110)는 변위, 경사, 침하, 강우량 등과 같이 산사태 및 낙석과 관련된 지반상황을 소정 시간간격 또는 실시간으로 센싱하고, 센싱된 지반상황 정보를 ADC(180)로 전달한다.
ADC(180)는 센서(110) 전송한 아날로그 상태의 지반상황 정보를 디지털신호로 변환시킨다. ADC(180)에서 변환된 계측 데이터는 저장부(200)에 저장되거나, 송 수신부(170)와 센싱빈도 제어부(190)에 전송된다.
송수신부(170)는 상기한 바와 같이 복수의 산사태 및 낙석 감지장치(100) 상호간에 무선센서 네트워크를 형성할 수 있도록 하여 계측한 데이터를 인접한 지점에 설치되는 산사태 및 낙석 감지장치(100) 또는 후술하는 게이트웨이(510)에 전송한다.
센싱빈도 제어부(190)는 ADC(180) 또는 다른 산사태 및 낙석 감지장치(100) 로부터 측정대상 지역의 지반상황 정보를 수신하고 지반상황 정보를 바탕으로 산사태 및 낙석이 발생할 가능성이 있는지 여부를 판단한다. 만약, 산사태 또는 낙석이 발생할 가능성이 있는 것으로 판단하는 경우에는, 소정시간마다 계측을 수행하는 센서(110)의 센싱빈도를 증가시켜 측정대상 지반의 상황을 더욱 면밀하게 감시하게 한다.
예를 들어, 가속도센서가 측정한 측정대상 지반의 가속도 측정값이 미리 설정된 제 1 임계치를 초과하거나, 지중변위센서가 측정한 측정대상 지반의 변위값이 미리 설정된 제 2 임계치를 초과하면, 센싱빈도 제어부(190)는 가속도센서와 지중변위센서의 센싱빈도를 일정 기간 동안 증가시키도록 하는 것이다. 만약, 일정 기간 동안의 가속도 또는 변위의 측정값이 임계치 이하로 유지되면, 센싱빈도 제어부(190)는 가속도센서와 지중변위센서가 처음 설정되었던 소정 시간 간격마다 계측을 수행하도록 센서(110)를 제어한다.
한편, 산사태 및 낙석 감지장치(100)는 전원부(미도시)를 더 구비하여 센서(110), ADC(180), 송수신부(170), 센싱빈도 제어부(180) 및 저장부(200)에 전원 을 공급하도록 할 수 있다. 이때, 전원부는 전원공급을 위해서 케이블을 필요로 하지 않는 배터리 또는 태양전지 등을 이용하여 산사태 및 낙석 감지장치(100)의 설치작업을 용이하게 수행할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 전술한 바와 같이 측정대상 지반의 계측빈도를 조절함으로써 전원의 방전량을 감소시켜 전원을 장기간 사용하는 것이 가능하다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산사태 및 낙석 조기경보 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산사태 및 낙석 조기경보시스템(500)은 산사태 및 낙석 감지장치(100), 게이트웨이(510), 데이터로거(520), 서버(530)를 포함한다.
상기한 복수의 산사태 및 낙석 감지장치(100)는 산사태 또는 낙석의 위험이 있는 경사면에 설치되어 센서노드를 이루는데, 센서노드를 이루는 산사태 및 낙석 감지장치(100) 상호간에는 송수신부(170)에 의해 무선 멀티 홉 애드 혹 네트워크를 형성한다. 이렇게 하면, 각각의 산사태 또는 낙석 감시장치(100)는 라우터(Router) 기능을 공동으로 수행하고 스스로 네트워크를 구성할 수 있게 된다. 이러한 무선센서 네트워크는 네트워크를 구성하는 산사태 및 낙석 감지장치(100) 중 어느 하나에 통신장애가 발생할 경우 우회루트를 제공하여 통신이 두절되는 것을 방지한다.
또한, 상기와 같이 무선센서 네트워크를 형성하는 복수의 산사태 및 낙석 감지장치(100) 중에서 어느 하나가 제 1 임계치를 초과하는 가속도 또는 제 2 임계치를 초과하는 변위를 계측하거나 지반의 주면마찰 전단저항력보다 지반 삽입부(130) 외주면에 발생하는 마찰전단저항력이 크게 나타나는 것을 감지하면, 인접한 다른 산사태 및 낙석 감지장치(100)에 센싱한 지반상황 정보를 전송하여 센싱빈도를 증가시키고, 상기 인접한 산사태 및 낙석 감지장치(100)는 다시 인접한 또 다른 산사태 및 낙석 감지장치(100)로 상기 지반상황 정보를 전송한다. 이런 식으로 무선센서 네트워크 망 내에 존재하는 모든 산사태 및 낙석 감지장치(100)의 계측빈도를 증가시켜 산사태 또는 낙석 발생에 집중적으로 경계할 수 있도록 한다.
산사태 및 낙석 감지장치(100)에 의해 센싱된 지반상황 정보는 무선센서 네트워크를 통해 게이트웨이(510)로 전송되고, 게이트웨이(510)는 상기 데이터를 유선 또는 무선 통신망(515)을 통해 데이터로거(Data Logger : 520)로 전송하여 센싱된 데이터에 대한 기록을 생성 및 저장한 후 중앙 서버(530)로 상기 데이터를 전송한다.
중앙 서버(530)는 수신한 측정 데이터를 저장하고, 데이터베이스에 미리 저장되어있는 측정대상지역의 강우량과 사면안전율과의 상관관계, 가속도와 산사태 발생여부 사이의 상관관계, 측정대상 지반의 주면마찰 전단저항력과 사면안전율과의 상관관계 등에 대한 자료와 측정대상 지반의 상태에 대한 측정값을 비교분석한 후 이를 바탕으로 사면안전율을 결정한다.
참고로 사면안전율은 경사면의 안전성에 대한 정도를 수치로 나타낸 것이며, 일례를 들자면 슬라이딩에 저항하는 유효전단강도와 파괴면을 따라 작용하는 전단응력과의 비율로 나타낼 수 있다. 그러나, 사면안전율은 Llenius 방법, Bishop의 간편법, Spencer 방법, 힘 평형법, Janbu의 간편법 및 보편법, Morgengtern and Price 방법, 보편한계평형법 등과 같은 다양한 사면안정 해석방법에 의해 도출될 수 있고, 각 방법에 따라 사면안전율을 도출하기 위해 필요한 정보와 수식이 다르기 때문에 같은 지반에 대한 사면안전율이라 하더라도 사면안정 해석방법에 따라 도출되는 사면안전율은 차이가 있을 수 있다.
최근에는 상기 열거한 방법들을 이용한 사면안정 해석을 컴퓨터 등의 장치를 통해 수행할 수 있도록 하는 사면안정해석 전산 프로그램이 개발되고 있는바, 이러한 프로그램을 이용하여 사면안전율을 용이하게 계산할 수 있게 되었다.
중앙 서버(530)에는 이러한 사면안정해석 프로그램을 탑재하고 있으며, 상기한 강우량, 가속도 및 지반의 주면마찰 전단저항력과 사면안전율과의 상관관계에 관련한 정보가 데이터베이스에 없으면, 센싱된 지반상황 정보를 이용하여 사면안전율을 계산한다.
중앙 서버(530)은 이렇게 도출 또는 계산된 사면안전율을 사면안정해석 결과에 따라 미리 설정된 안정기준치와 비교하여 사면의 안정성을 검토하고, 그 결과에 따라 산사태 및 낙석의 발생가능성이 높은 것으로 판단되는 경우, 중앙 서버(530)는 산사태 및 낙석 발생에 대한 위험을 알리는 경보신호를 발생시켜 경보기(550)가 경보음을 울릴 수 있도록 하거나, 상기 경보신호를 인터넷(535)과 같은 통신망을 통해 사용자 단말(540)로 전송하여 사용자가 산사태 및 낙석에 대한 위험을 인지할 수 있도록 한다.
한편, 중앙 서버(530)가 산사태 및 낙석의 발생가능성이 높은 것으로 판단하면 산사태 및 낙석 감지장치(100) 측으로 센싱빈도를 높이도록 하는 제어신호를 송 신하여 산사태 및 낙석에 대한 더욱 면밀한 감시를 할 수 있도록 한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시에에 따른 산사태 및 낙석 조기경보 방법의 과정을 나타낸 순서도이다.
먼저, 산사태 및 낙석 감지장치(100)는 산사태 또는 낙석이 발생할 우려가 있는 측정대상지역의 지반상황을 센싱하고(S600), 측정한 지반상황 정보를 무선센서 네트워크와 유/무선 통신망(515)을 통해 중앙 서버(530)로 송신하면(S610), 서버(530)는 수신한 지반상황 정보를 저장한다(S620).
서버(530)는 강우량, 가속도, 측정대상지반의 주면마찰 전단저항력 등과 사면안전율과의 상관관계에 관한 자료가 데이터베이스에 존재하는지 여부를 확인한 후 자료가 존재하면 상기 자료와 측정대상지반의 측정값을 고려하여 상기 지반의 사면안전율을 비교분석 및 결정한다(S640).
그리고나서, 서버(530)는 결정된 사면안전율과 미리 설정된 목표값을 비교하여 측정대상지반에서 산사태 및 낙석의 발생가능성이 있는지 여부를 판단하여(S650), 사면안전율이 목표값에 미달되는 경우에는 센서(110)로 하여금 센싱빈도를 높이도록 하는 센서 제어신호를 산사태 및 낙석 감지장치(100) 측으로 송신하여 산사태 및 낙석과 관련된 지반상황정보를 더욱 면밀하게 계측할 수 있도록 한다(S660). 그리고나서, 산사태 및 낙석의 위험을 알리는 경보신호를 발생시키고 이를 인터넷(535)을 통해 사용자 단말(540)과 경보기(550)로 송신하여 산사태 또는 낙석에 대비한 조치를 취할 수 있도록 한다(S670).
만약, 상기 S630 단계에서 강우량, 가속도, 측정대상지반의 주면마찰 전단저 항력 등과 사면안전율과의 상관관계에 대한 자료가 없으면, 서버(530)는 측정대상지반과 관련된 지반상황 정보를 바탕으로 사면안전율을 계산하여(S680) 산사태 및 낙석 발생 가능성이 있는지 여부를 판단한다(S650).
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구 범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산사태 및 낙석 감지장치가 측정대상 지반에 설치된 것을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산사태 및 낙석 감지장치의 사시도이다.
도 3은 지반 삽입부에 지중변위센서가 설치된 산사태 및 낙석 감지장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산사태 및 낙석 감지장치의 동작과정을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산사태 및 낙석 조기경보 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시에에 따른 산사태 및 낙석 조기경보 방법의 과정을 나타낸 순서도이다.
<도면의 주요 부위에 대한 부호의 설명>
100 : 산사태 및 낙석 감지장치
110 : 센서 120 : 연결부
130 : 지반 삽입부 140 : 플레이트
150 : 디스크 160 : 인장선
170 : 송수신부 180 : ADC
190 : 센싱빈도 제어부 200 : 저장부
500 : 산사태 및 낙석 조기경보 시스템
510 : 게이트웨이 520 : 데이터로거
530 : 서버 540 : 사용자 단말
550 : 경보기

Claims (12)

  1. 측정대상 지반에 설치되는 지반 삽입부;
    상기 지반 삽입부의 내부에 설치되어 고정되며, 소정시간 간격으로 산사태 및 낙석과 관련된 지반상황을 센싱하는 센서;
    일측이 상기 센서에 연결되어 산사태 및 낙석의 발생에 의한 진동에너지를상기 센서로 전달하는 연결부; 및
    상기 연결부의 타측에 연결되어 상기 센서가 센싱한 지반상황정보를 송수신 하는 송수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 산사태 및 낙석 감지장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 측정대상 지반의 변위를 측정하는 지중변위센서인 것을 특징으로 하는 산사태 및 낙석 감지장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 지반 삽입부가 설치된 부분의 지반이 분리될 때 발생하는 가속도를 센싱하는 가속도센서인 것을 특징으로 하는 산사태 및 낙석 감지장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결부에는 평판형상으로 형성되는 플레이트의 일측이 부착되고, 상기 센서는 상기 플레이트에 가해지는 외력을 센싱하여 산사태 및 낙석의 발생 조짐을 감시하는 것을 특징으로 하는 산사태 및 낙석 감지장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 플레이트와 다른 산사태 및 낙석 감지장치에 구비되는 플레이트 사이에는 긴장부재에 의해 팽팽한 상태를 유지하는 인장선이 연결되어 메쉬를 형성하고, 상기 센서는 상기 인장선에 가해지는 외력을 센싱하여 산사태 및 낙석의 발생 조짐을 감시하는 것을 특징으로 하는 산사태 및 낙석 감지장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 산사태 및 낙석 감지장치는 상기 센서가 센싱한 지반상황 정보를 바탕으로 산사태 및 낙석 발생가능성을 판단하고, 상기 판단결과에 따라 상기 센서의 센싱빈도를 조절하는 센싱빈도 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 산사태 및 낙석 감지장치.
  7. 측정대상 지반에 설치되는 지반 삽입부와,
    상기 지반 삽입부의 내부에 설치되어 고정되며, 소정시간 간격으로 산사태 및 낙석과 관련된 지반상황을 센싱하는 센서와,
    일측이 상기 지반 삽입부에 삽입되어 산사태 및 낙석과 관련된 지반상황을 상기 센서로 전달하는 연결부 및
    상기 연결부의 타측에 연결되어 상기 센서가 센싱한 지반상황정보를 송수신 하는 송수신부를 포함하여 산사태 및 낙석의 발생 조짐을 감시하는 산사태 및 낙석 감지장치;
    상기 산사태 및 낙석 감지장치로부터 상기 센서가 센싱한 상기 지반상황 정보를 수신하여 중앙 서버로 전송하는 게이트웨이; 및
    상기 지반상황 정보를 바탕으로 산사태 및 낙석 발생가능성을 판단하고, 상기 판단결과에 따라 산사태 및 낙석 발생에 대한 위험을 알리는 경보를 발생시키는 중앙 서버를 포함하며,
    상기 산사태 및 낙석 감지장치는 다른 산사태 및 낙석 감지장치와 무선센서 네트워크를 형성하는 것을 특징으로 하는 산사태 및 낙석 조기경보 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 무선센서 네트워크는 무선 멀티 홉 애드 혹 네트워크인 것을 특징으로 하는 산사태 및 낙석 조기경보 시스템.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 중앙 서버는 상기 지반상황 정보를 바탕으로 산사태 및 낙석 발생가능성을 판단하고, 상기 판단결과에 따라 상기 센서의 센싱빈도를 조절하는 제어 신호를 상기 산사태 및 낙석 감지장치 측으로 송신하는 것을 특징으로 하는 산사태 및 낙석 조기경보 시스템.
  10. a) 산사면에 설치되며 무선 멀티 호핑이 가능한 산사태 및 낙석 감지장치가 산사태 및 낙석과 관련된 지반상황을 센싱하는 단계;
    b) 상기 센싱된 지반상황에 대한 지반상황정보를 중앙서버로 송신하는 단계;
    c) 상기 중앙 서버가 상기 지반상황정보를 이용하여 산사태 및 낙석 발생가능성을 판단하는 단계; 및
    d) 상기 판단 결과에 따라 산사태 및 낙석 발생에 대한 위험을 알리는 경보를 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 산사태 및 낙석 조기경보 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 c) 단계에서 산사태 및 낙석 발생가능성이 높은 것으로 판단된 경우,상기 중앙서버는 상기 산사태 및 낙석 감지장치의 센싱빈도를 높이는 제어신호를 상기 산사태 및 낙석 감지장치 측으로 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 산사태 및 낙석 조기경보 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 c) 단계에서 산사태 및 낙석 발생가능성을 판단하는 것은,
    상기 중앙 서버가 상기 지반상황정보를 이용하여 사면안전율을 계산하고, 상기 계산된 사면안전율과 기 설정된 안정기준치와의 비교를 통해 판단하는 것을 특징으로 하는 산사태 및 낙석 조기경보 방법.
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