KR20100056697A - 건설 구조물 감시시스템 및 감시방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 의한 건설 구조물 감시시스템 및 감시방법은 건설 구조물의 상태데이터를 감지하여 송신하는 센서와; 상기 센서로부터 상기 상태데이터를 수신하여 외부로 송신하는 외부통신부와; 상기 외부통신부로부터 상기 상태데이터를 수신하여 상기 건설 구조물의 상태를 모니터링 하는 중앙관리부를 포함한다. 본 발명의 실시예에 의하면 건설 구조물의 이상 여부를 신속하고 용이하게 파악할 수 있다.

건설 구조물 감시, 건축물 계측, 건설 구조물 모니터링

Description

건설 구조물 감시시스템 및 감시방법{ARCHITECTURE MONITORING SYSTEM AND MONITORING METHOD THEREOF}

본 발명의 실시예는 건설 구조물 감시시스템 및 감시방법에 관한 것이다.

일반적으로 건설 구조물은 시간이 지남에 따라 발생하게 되는 노후화나, 바람, 지진, 차량 등과 같이 시간에 따라 불특정하게 발생되는 하중을 받게 되고, 구조물의 거동 역시 시간 및 작용하는 하중에 따라 변화하게 된다.

노후화나 기타의 손상은 구조물의 특성을 반영하는 질량, 강성 등의 요소에 변화를 나타나게 하고, 이러한 변화는 원형 구조물의 동적 특성치의 변화를 야기 시킨다. 따라서, 구조물의 동적 특성을 상시로 모니터링할 수 있는 시스템이 구축된다면, 실시간으로 구조물의 상태를 평가하고, 안전성을 확보할 수 있게 된다. 이에, 건설 구조물에 대한 모니터링 시스템을 구현하고자 하는 많은 연구가 시도되고 있다.

종래의 모니터링 기술에 따르면, 검사자가 가속도계, 처짐계, 경사계, 변형률계, 온도계, 풍향·풍속계, 지진계, CCD 등의 계측기기를 이용하여 건설 구조물의 상태데이터를 수집하고, 수집된 데이터를 구조물의 이상 유무를 판단하는 자료 로 사용한다.

그러나, 구조물의 대형화되고 그 수가 많아짐에 따라 검사자의 계측을 통한 이상 감시 및 안전 진단을 수행하기 어렵고, 계측기기를 설치 및 보정, 교정하는 것 또한 많은 인력과 비용이 소모됨으로 모니터링 시스템의 설치 및 관리에 어려움이 있다.

또한, 다수개의 계측수단으로부터 데이터를 수집 및 처리하는 데엔 많은 시간이 소요되어, 구조물의 상태를 실시간으로 확인하기가 용이하지 아니하다.

본 발명의 실시예는 건설 구조물의 이상 여부를 신속하고 용이하게 파악할 수 있는 건설 구조물 감시시스템 및 감시방법을 제공한다.

본 발명의 실시예에 의한 건설 구조물 감시시스템은, 건설 구조물의 상태데이터를 감지하여 송신하는 센서와; 상기 센서로부터 상기 상태데이터를 수신하여 외부로 송신하는 외부통신부와; 상기 외부통신부로부터 상기 상태데이터를 수신하여 상기 건설 구조물의 상태를 모니터링 하는 중앙관리부를 포함한다.

본 발명의 실시예에 의한 건설 구조물 감시방법은, 건설 구조물의 감시 영역에 복수개의 센서를 설치하는 단계와; 상기 설치된 센서 간에 건설구조물 상태데이터 초기화하는 단계와; 상기 각 센서들이 설치 영역의 상태데이터 감지하는 단계와; 상기 각 센서가 감지한 상태데이터를 외부통신부로 송신하는 단계와; 상기 외부통신부가 상기 상태데이터를 중앙관리부로 송신하는 단계와; 상기 중앙관리부가 상기 상태데이터에 기초하여 상기 건설 구조물의 상태를 판단하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 건설 구조물의 이상 여부를 신속하고 용이하게 파악할 수 있다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 건설 구조물 감시시스템 및 감시방법에 대해서 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건설 구조물 감시시스템의 제어블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 건설 구조물 감시시스템은, 건설 구조물의 상태데이터를 감지하여 송신하는 복수개의 센서(10)와, 각 센서(10)로부터 상태데이터를 수신하여 외부로 송신하는 외부통신부(30)와, 외부통신부(30)가 송신한 상태데이터를 관리자에게 표시하고 상태데이터에 기초하여 건설 구조물의 상태를 판단하는 중앙관리부(50)를 포함한다.

센서(10)는 건설 구조물의 곳곳에 설치되어 열, 진동, 과부하로 인한 크랙이나 구조물의 변형과 같은 상태데이터를 감지하고 감지결과를 외부 통신부로 송신한다. 각 센서(10)들은 상호 간에 무선 통신이 가능하며, 자체 조정기능(Calibration)을 수행하는 것이 가능하다. 이에, 최초 설치 센서(10)들은 상호 간에 데이터를 교환하여 건설 구조물의 상태데이터 감지를 위한 초기값을 설정한다. 예컨대, 건설구조물의 X축, Y축, Z축 좌표중심, 하중, 가속도, 온도 등의 기준값이 센서(10)들 간의 조정기능을 통해 설정될 수 있다. 이러한 센서(10)들은 감지하고자 하는 상태데이터의 종류에 따라 다양한 센서(10)를 적용할 수 있으며, 건설 구조물의 내벽 면이나 외벽 면, 벽면의 내부 등에 설치될 수 있다. 건설 구조물에 설치된 센서(10)들은 감지된 상태데이터를 외부통신부(30) 측에 무선 혹은 유선 통신 방식으로 송신한다.

외부통신부(30)는 각 센서(10)로부터 수신된 상태데이터를 수집 및 저장하여 외부 네트워크를 통해 중앙관리부(50)에 상태데이터를 송신한다. 여기서, 외부통신부(30)는 센서(10)들과의 통신 시에는 WSN(Wireless Sensor Network)방식, 혹은 유선 케이블 방식을 이용하고, 중앙관리부(50)와의 통신 시에는 인터넷이나 이동통신망을 이용하는 등, 통신 대상에 따라 각기 다른 네트워크 방식을 이용할 수 있다.

외부통신부(30)는 각 센서(10)에 초기화 명령신호를 송신하거나, 필요에 따라 특정 센서(10) 측에 데이터 송신을 요청하고, 각 센서(10)의 이상 유무를 확인하는 등의 센서관리 기능을 수행할 수 있다. 또한, 외부통신부(30)는 각 센서(10)의 구동을 위한 전원을 공급하는 것도 가능하다.

중앙관리부(50)는 외부통신부(30)가 송신한 건설 구조물의 상태데이터를 분석하여 관리자에게 현재 상태를 보고한다. 중앙관리부(50)는 상태데이터의 분석결과, 건설 구조물에 크랙이나 변형, 화재 등의 이상이 발생한 것으로 판단된 경우 관리자에게 경고를 표시할 수 있으며, 소방서 등의 재난관리 기관과 연계하여 건설 구조물의 이상상태를 자동으로 신고할 수 있다.

이러한 구성에 의해, 본 발명의 실시예는 건설 구조물 곳곳에 설치된 센서(10)들이 상호 무선통신 기능을 이용하여 초기화 된 후, 건설 구조물의 상태데이터를 감지하여 외부통신부(30)로 유선 혹은 무선 방식으로 송신하며, 이에, 외부통신부(30)는 각 센서(10)로부터 수신된 상태데이터를 중앙관리부(50) 측에 송신함으 로써, 중앙관리부(50)에서 건설 구조물의 화재나, 붕괴, 변형 등의 이상상태 여부를 실시간으로 확인할 수 있도록 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 건설 구조물 감시시스템의 설치상태도로서, 건설 구조물의 벽면 내부에 센서(10)를 설치한 경우를 예시한 것이다.

센서(10)들은 벽면 시공 시 벽면 내부에 설치될 수 있으며, 각 센서(10)와 연결된 외부통신부(30)는 구조물의 벽면에 설치될 수 있다.

외부통신부(30)는 센서(10) 및 중앙관리부(50)와의 통신을 위한 통신모듈(34)과, 센서(10)로부터 수신한 상태데이터가 저장되는 메모리(32)와, 전원공급을 위한 전원부(36)를 포함할 수 있다.

통신모듈(34)은 센서(10)들이 송신한 상태데이터를 수신하고, 수신된 상태데이터를 송신 가능한 형태로 변환하여 중앙관리부(50) 측으로 송신한다. 이에, 통신모듈(34)은 센서(10)와의 통신을 위한 통신 인터페이스와 중앙관리부(50)와의 통신을 위한 통신 인터페이스를 모두 포함하여,

메모리(32)에는 통신모듈(34)을 통해 수신된 각 센서(10)의 상태데이터가 저장된다.

전원부(36)는 외부통신부(30)에 구동전원을 공급하는 한편, 각 센서(10) 측에도 전원을 공급할 수 있다. 이러한 전원부(36)로는 태양전지를 이용할 수 있으며, 외부통신부(30)의 설치 위치에 따라 벽면에 설치된 콘센트 전원을 이용하는 것도 가능하다.

이러한 구성의 외부통신부(30)는 통신모듈(34)을 통해 각 센서(10)들로부터 상태데이터를 수신하여 메모리(32)에 저장하고, 통신모듈(34)을 통해 중앙관리부(50) 측에 상태데이터를 송신한다. 또한, 외부통신부(30)는 전원부(36)의 전원을 각 센서(10) 측에 공급할 수 있다.

한편, 건설 구조물 벽면의 내부에는 복수개의 센서(10)가 설치되어, 각 설치 위치에서 감지한 상태데이터를 외부통신부(30) 측에 무선 혹은 유선 통신방식으로 송신할 수 있다.

센서(10)에는 건설 구조물의 상태감지를 위한 초기값이 저장되며, 각 센서(10)가 공통으로 가지고 있어야 하는 초기값은 센서(10)들 간의 무선 통신을 통해 상호 송수신될 수 있다. 예컨대, 외부통신부(30)가 소정 센서(10) 측에 건설 구조물의 하중, 온도, 가속도, 이미지나 사운드 등의 초기값을 송신하면, 초기값을 수신한 센서(10)가 다른 센서(10)들 측에 초기값을 송신할 수 있다. 초기값을 수신한 각 센서(10)는 자체 조정기능을 이용하여 현재 좌표축, 하중, 가속도 등을 현재 설치 위치에 적합하게 조정함으로써, 건설 구조물의 상태데이터를 감지할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 센서(10)의 개략적인 구성을 예시한 것으로서, 진동, 혹은, 소리 등의 파장을 감지할 수 있는 센서(10)를 예시한 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 센서(10)는 건설 구조물에 발생한 파장(α, β)을 감지하는 상태감지부(12)와, 상태감지부(12)에 감지된 파장을 유지하여 전달하는 파장홀더(14)와, 파장홀더(14)로 전달된 파장을 모아 주는 센서 어레이(16)와, 센서어레이(16)를 통해 전달되는 파장을 펄스파로 변환하는 펄스파장 컨버터(18)와, 펄스파를 기록하는 파장패턴 기록부(20)를 포함하여 상태데이터인 파장데이터를 수 집할 수 있다. 여기서, 상태감지부(12)는 빛이나 파장이 투사되는 광학유체를 이용하여 구성할 수 있으며, 파장패턴 기록부(20)는 파장에 의한 펄스파를 이용하여 파장데이터를 디지털 형식으로 기록할 수 있다.

또한, 센서(10)는 외부통신부(30)로부터 공급받은 전원을 충전하여 센서(10)의 구동전원을 공급하는 배터리와, 다른 센서(10)들과의 무선 송수신을 위한 무선송수신부를 포함하며, 수집된 파장데이터를 외부통신부(30) 측에 유선 혹은 무선 방식으로 송신하는 외부 인터페이스(26)를 포함한다. 이와 같이, 외부통신부(30)로부터 전원을 공급받을 경우, 센서(10)의 수명은 반영구적임으로 센서(10)를 벽면 내부에 설치한 경우에도 구조물의 수명만큼 센서(10)들을 사용할 수 있다.

이러한 구성에 따라, 외력이나 과부하에 의해 건설 구조물이 진동하거나 크랙, 변형 등이 발생하는 경우, 센서(10)는 건설 구조물에 발생한 파장을 펄스파로 변환하여 감지하고 감지결과를 디지털 데이터의 형태로 외부통신부(30)에 송신할 수 있다.

이러한, 센서(10)는 상술한 구성 이외에도, 외부통신부(30) 및 다른 센서(10)와의 통신기능과 자체 조정기능 등을 수행하기 위해 CPU, DSP보드, ROM/RAM 등의 구성을 포함할 수 있으며, 감지하고자 하는 상태데이터의 종류에 따라, 온도감지수단, 음향감지수단 등을 포함하는 것이 가능하다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 건설 구조물 감시방법의 흐름도이다.

건설 구조물의 감시 영역에 복수개의 센서(10)를 설치한다(S10). 센서(10)는 건설 구조물의 내벽 면, 외벽 면, 벽면 내부 등에 설치될 수 있다.

설치된 센서(10) 간에 무선통신 기능을 이용하여 건설구조물 상태데이터를 초기화한다(S12). 각 센서(10)는 무선통신 기능을 이용하여 건설 구조물의 하중, 온도, 가속도, 이미지나 사운드 등의 초기값을 상호 송수신할 수 있으며, 자체조정기능을 통해 각 센서(10)의 설치 위치에 따라 초기값을 정밀 조정할 수 있다.

초기화 과정이 완료되면, 각 센서(10)들은 설치 영역에서 상태데이터를 감지한다(S14). 여기서, 상태데이터는 건설 구조물의 진동이나 크랙 등으로 인한 파장변화, 하중변화, 온도변화, 가속도변화 등 센서(10)의 종류에 따라 다양한 데이터가 감지될 수 있다.

상태데이터를 감지한 각 센서(10)는 감지된 상태데이터를 외부통신부(30)로 송신한다(S16). 여기서, 각 센서(10)는 외부통신부(30) 측에 유선통신 혹은, 무선통신 방식을 이용하여 상태데이터를 송신할 수 있다.

외부통신부(30)는 각 센서(10)로부터 수신한 상태데이터를 이동통신망이나 인터넷 등의 네트워크를 통해 중앙관리부(50)로 송신한다(S18).

중앙관리부(50)는 외부통신부(30)로부터 송신된 상태데이터에 기초하여 건설 구조물의 상태를 판단한다(S20).

중앙관리부(50)는 판단된 결과에 따른 건설 구조물의 상태를 표시하거나, 위험을 경고하여 위험을 관리한다(S22).

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지 의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건설 구조물 감시시스템의 제어블록도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 건설 구조물 감시시스템의 설치상태도.

도 3은 도 2의 센서의 개략적인 구성도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 건설 구조물 감시방법의 흐름도.

Claims (10)

1. 건설 구조물의 상태데이터를 감지하여 송신하는 센서와;

   상기 센서로부터 상기 상태데이터를 수신하여 외부로 송신하는 외부통신부와;

   상기 외부통신부로부터 상기 상태데이터를 수신하여 상기 건설 구조물의 상태를 모니터링 하는 중앙관리부를 포함하는 건설 구조물 감시시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 센서는,

   파장센서, 온도센서, 하중센서, 가속도센서, 진동센서 중 적어도 하나 이상을 포함하는 건설 구조물 감시시스템.
3. 제1항에 있어서,

   상기 외부통신부는, 상기 센서로부터 상기 상태데이터를 수신하여 상기 상태데이터를 상기 중앙관리부로 송신하는 통신모듈을 포함하는 건설 구조물 감시시스템.
4. 제1항에 있어서,

   상기 외부통신부는, 상기 센서로 전원을 공급하는 전원부를 포함하는 건설 구조물 감시시스템.
5. 제4항에 있어서,

   상기 전원부는, 태양전지를 포함하는 건설 구조물 감시시스템.
6. 제4항에 있어서,

   상기 센서는, 상기 전원부에서 공급되는 전원을 충전하여 구동전원으로 공급하는 배터리를 포함하는 건설 구조물 감시시스템.
7. 건설 구조물의 감시 영역에 센서를 설치하는 단계와;

   상기 설치된 센서의 건설구조물 상태데이터 초기화하는 단계와;

   상기 센서가 설치 영역의 상태데이터 감지하는 단계와;

   상기 센서가 감지한 상태데이터를 외부통신부로 송신하는 단계와;

   상기 외부통신부가 상기 상태데이터를 중앙관리부로 송신하는 단계와;

   상기 중앙관리부가 상기 상태데이터에 기초하여 상기 건설 구조물의 상태를 판단하는 단계를 포함하는 건설 구조물 감시방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 설치된 센서에 건설구조물 상태데이터 초기화하는 단계는,

   상기 건설 구조물에 설치된 복수개의 센서들이, 상기 건설 구조물의 파장, 온도, 하중, 가속, 진동 중 적어도 하나 이상의 초기값을 상기 센서들 간에 무선 송수신하여 상기 상태데이터를 초기화하는 단계를 포함하는 건설 구조물 감시방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 외부통신부가 상기 복수개의 센서 중 적어도 어느 하나에 상기 초기값을 송신하는 단계를 포함하는 건설 구조물 감시방법.
10. 제7항에 있어서,

    상기 외부통신부가 상기 센서에 전원을 공급하는 단계를 포함하는 건설 구조물 감시방법.

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