KR20100079635A - 해저 케이블 고장지점 탐색장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해저 케이블의 고장지점을 탐지하는 장치에 관한 것으로서, 해저 케이블의 고장지점을 탐지하는 장치에 있어서, 상기 해저 케이블의 일측이 훼손되면 발생하는 전류 또는 진동을 감지하는 센서부와, 상기 센서부로부터 이송된 데이터를 저장하는 제 1메모리부와, 상기 제 1메모리부로부터 데이터를 입력받아 외부로 전송하거나, 외부로 전송받는 제 1통신부 및 센서부, 제 1메모리부, 제 1통신부에 전원을 공급하는 제 1전원부로 이루어진 태그와; 상기 태그 또는 외부의 통신부와 데이터를 송수신하는 제 2통신부와, 이송된 데이터를 저장하는 제 2메모리부와, 화면이나 소리로 상기 케이블의 고장지점을 알려주는 표시부 및 제 2통신부, 제 2메모리부, 표시부에 전원을 공급하는 제 2전원부으로 이루어진 리더와; 상기 리더와 송수신한 데이터를 인터넷 망으로 연결되도록 데이터를 송수신하여 저장하는 서버;로 이루어지되, 상기 태그 및 리더는 장파장 자기파로 통신을 하며, 인터넷 주소가 할당된 각 리더를 상기 서버에서 전류 또는 진동의 세기를 감시하여 실시간으로 고장지점을 탐지하는 것을 기술적 특징으로 하여, 해저 케이블의 고장점의 위치를 간단한 장비로 빠르게 탐지할 수 있는 효과가 있다.

해저 케이블, 충격, 전류, 리더, 태그, 서버

Description

해저 케이블 고장지점 탐색장치{An apparatus of fault location for submarine cable}

본 발명은 해저에 매설된 해저 케이블 및 파이프라인이 외부의 충격에 의해 손상된 고장지점을 장파장 자기파 통신을 통해 탐색하여 해저 시설물을 점검하여 빠르게 복구할 수 있는 고장지점의 위치정보를 제공하는 해저 케이블 고장지점 탐색 장치에 관한 것이다.

일반적으로 해저에 매설되어 근해 도서지역이나 섬들에 연결된 해저 케이블 또는 파이프라인들은 외부환경 특히, 다양한 재해로 인해 파손되는 경우가 종종 있으며, 이러한 해저 케이블 또는 파이프라인 등의 고장지점이 늦게 발견될 시, 복구비용이 많이 들 수 있는 문제점이 있다.

한편, 해저 케이블 또는 파이프라인의 고장지점을 찾는 국내의 점검 시행방법은 잠수부의 실측관측에 의존한 육안조사와, 카메라를 장착한 소형 무인 잠수정의 카메라의 촬영영상으로 주로 이루어지므로, 영상을 통해 판별하지 못하는 부분이나, 육안 한계가 있으므로 해저 케이블 또는 파이프라인의 고장지점을 정확히 찾아낼 수 있는 탐색장치가 시급한 과제로 남아있다.

2006년 06월 21일자로 등록된 대한민국특허청 등록특허 제0594349호에서는 3축 자기장 측정에 의해 해저에 매설되어 있는 직류송전선 및 주철관의 연속적인 경로탐지장치 및 그 방법이 제안되었다.

도 1은 3축 자기장 측정에 의해 직류송전선 및 주철관의 경로를 탐지하는 장치의 운용을 설명하기 위한 개념도이다.

도 1에서 도시된 바와 같이, 해저면을 이동하면서 자기장을 센싱하는 3축 자기장 측정 센서와, 이 3축 자기장 측정 센서와 연결되어 3성분을 1msec 이내에 측정할 수 있도록 하는 4채널 저잡음 멀티플렉서와, 상기 4채널 저잡음 멀티플렉서와 연결되어 아날로그 신호를 디지털 신호로 바꾸어 주는 시그마델타 25비트이상의 분해능을 구비하고 3축성분의 디지털신호로 해저에 매설된 송전선 및 주철관의 방향을 연산하는 초정밀 디지털 계측부와, 이 초정밀 디지털 계측부와 연결되어 신호를 받고 실시간 정밀 위치추적부 및 상기 각 장치를 통합/제어/계측/처리/해석하는 주 컴퓨터로 구성되어 상기 3축 자기장 측정센서와 4채널 저잡음 멀티 플렉서를 거쳐서 나온 미약한 3축 성분 신호를 증폭하고 잡음을 제거하는 증폭기 및 잡음제거필터를 구비하여 송전선/광케이블/주철관이 자나가는 것으로 예상되는 해역에서 3축 자기장 측정 센서를 해저에 가깝게 내려서 측정한 값과 DFPS-RTK방식으로 측정된 좌표값을 서로 통합, 처리하여 송전선/광케이블/주철관의 연속적인 경로를 탐지할 수 있는 장점이 있으나, 처리설비가 복잡하고, 설치비용이 높으며, 전력이 많이 소비되는 문제점이 있다.

또한, 2006년 11월 17일자로 등록된 대한민국특허청 등록특허 제0649620호에서는 유인잠수정에 의한 해저 케이블 점검시스템이 제안되었다.

도 2는 종래의 기술에 따른 유인잠수정(20)의 확대도이다.

도 2에서 도시된 바와 같이, 저주파용과 고주파용 수중통신부(22)(23)와 송수파기(24)를 설치하여 탐사선박과 데이터 송수신 및 유인잠수정(20) 위치판독 등의 송수신이 복합적으로 이루어지도록 하며, 상기 유인잠수정(20)에는 통상적인 탐사 잠수정에서와 같이 로봇아암(25)과 탐지카메라 및 조명(26)이 설치되어 해저에 깔리거나 매설된 해저 케이블(27)과 파이프라인을 포함한 각종 해저 시설물을 유인잠수정이 단독으로 점검하고, 데이터를 분석할 수 있으며, 탐지카메라 및 조명에 의해 해저에 노출된 해저 케이블을 육안으로 점검할 수 있는 장점이 있으나, 장비가 복잡하고, 신호의 세기가 약하여 수신하기 어려운 문제점이 있다.

또한, 2006년 07월 25일자로 등록된 대한민국 특허청 등록특허 제0607548호에서는 수중무선 통신방식을 이용한 해저면 탐사 시스템이 제안되었다.

도 3은 종래의 기술에 따른 수중무선 통신방식을 이용한 해저면 탐사 시스템의 개략도이다.

도 3에서 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 발명은 선체(30)와 탐사체(40)와 양방향 음파탐지기(50)으로 이루어져 해저면의 탐사체(40)와 수중 밖의 선체(30)와의 수중무선 통신방식을 이용함으로써 케이블통신 방식의 난점을 해결하고, 양방향 음파탐지기를 이용함으로써 광역의 해저면의 물체확인이 가능하며, 충 돌 방지나 체계적인 해저면 조사에 필요한 시야확보를 가능하게 하는 수중무선 통신방식을 확인할 수 있는 장점이 있다.

그러나, 송신되는 신호가 약하고, 대략적인 해저면의 물체확인만 할 수 있으므로 정확한 위치에서의 케이블의 고장점에 대한 정보를 감지하기는 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 잠수정에 설치되거나 잠수부가 직접 지닐 수 있는 리더 및 해저 케이블에 설치된 태그가 수중을 통과하는 양방향 장파장 통신을 하여 외부환경에 의해 생성된 해저 케이블의 고장지점의 진동 또는 전류의 강도를 감지하여 해저 케이블의 고장점을 손쉽고, 빠르게 찾을 수 있는 해저 케이블 고장지점 탐색장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 바와 같은 목적 달성을 위해 본 발명은, 해저 케이블의 고장지점을 탐지하는 장치에 있어서, 상기 해저 케이블의 일측이 훼손되면 발생하는 전류 또는 진동을 감지하는 센서부와, 상기 센서부로부터 이송된 데이터를 저장하는 제 1메모리부와, 상기 제 1메모리부로부터 데이터를 입력받아 외부로 전송하거나, 외부로 전송받는 제 1통신부 및 센서부, 제 1메모리부, 제 1통신부에 전원을 공급하는 제 1전원부로 이루어진 태그와; 상기 태그 또는 외부의 통신부와 데이터를 송수신하는 제 2통신부와, 이송된 데이터를 저장하는 제 2메모리부와, 화면이나 소리로 상기 케이블의 고장지점을 알려주는 표시부 및 제 2통신부, 제 2메모리부, 표시부에 전원을 공급하는 제 2전원부으로 이루어진 리더와; 상기 리더와 송수신한 데이터를 인터넷 망으로 연결되도록 데이터를 송수신하여 저장하는 서버;로 이루어지되, 상기 태그 및 리더는 장파장 자기파로 통신을 하며, 인터넷 주소가 할당된 각 리더를 상기 서버에서 전류 또는 진동의 세기를 감시하여 실시간으로 고장지점을 탐지하는 것을 기술적 특징으로 한다.

여기서, 상기 케이블태그와 장파장 자기파 통신을 하며, 수직으로 설치된 지지대에 일정간격을 두고 설치되는 수직태그와; 상기 수직태그와 장파장 자기파 통신을 통해 수신을 받고 외부로 장거리 무선 통신을 통해 데이터를 중계하는 부표부와; 상기 부표부와 장거리 무선 통신을 통해 데이터를 수신받는 메인서버;를 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 리더는, 전류의 세기 또는 진동의 세기가 가장 높은 해저 케이블의 고장지점을 지도와 함께 출력하는 것이 바람직히다.

상기 구성에 의한 본 발명은, 잠수정에 설치되거나 잠수부가 직접 지닐 수 있는 리더 및 해저 케이블에 설치된 태그가 수중을 통과하는 장파장 자기파 무선 통신을 하여 태그에 입력된 해저 케이블의 고장지점을 손쉽게 리더로 읽을 수 있으므로, 간단한 장비로 빠르게 해저 케이블의 고장점을 탐색할 수 있는 효과가 있다.

도 4는 본 발명에 따른 해저 케이블 고장지점 탐색장치의 모식도이며, 도 5는 본 발명에 따른 해저 케이블 고장지점 탐색장치의 태그의 모식도이며, 도 6은 본 발명에 따른 해저 케이블 고장지점 탐색장치의 리더와 서버의 모식도이다.

도 4 내지 도 6에서 도시된 바와 같이, 본 발명은 일정한 정보가 기록되는 태그(100)와 상기 태그(100)와 장파장 자기파 무선통신을 하여 기록된 데이터를 읽어 판독하고, 이렇게 판독된 정보를 무선망을 통해 수집된 태그(100)의 정보를 처 리하기 위한 서버(300)로 전송하는 리더(200)로 이루어져 있다.

상기 태그(100)는 지중에 설치되는 해저 케이블(10)의 일측에 일정 간격을 두고 설치되며, 상기 해저 케이블(10)로 가해지는 전류 또는 진동을 감지할 수 있는 센서부(140)와, 설치된 해저 케이블(10)의 설치 날짜 및 다양한 정보를 기록하기 위한 제 1메모리부(120)와, 후술할 리더(200)와 장파장 자기파 무선통신을 하기 위한 제 1통신부(110) 및 상기 제 1메모리부(120)와 제 1통신부(110)에 필요한 전원을 공급하는 제 1전원부(130)로 이루어져 있다.

상기 센서부(140)는 지진이나 고기잡이, 양식어장과 같은 외부환경에 의해 해저 케이블(10)이 손상되면 발생하는 전류 또는 진동 등과 같은 변화되는 물리량의 변화를 센서를 통해 감지하여, 이러한 신호로 이루어진 데이터를 후술할 제 1메모리부(120)로 전송하도록 이루어진다.

상기 제 1메모리부(120)는 집적회로로 구성되어 상기 센서부(140)를 통해 이송된 데이터를 저장하도록 이루어져 있다.

상기 제 1통신부(110)는 송수신할 수 있는 안테나로 이루어져 상기 제 1메모리부(120)의 데이터를 후술할 리더(200)와 쌍방향 통신하도록 이루어져 있으며, IPv4기반 인터넷주소를 통해 각각의 태그(100)가 설치된 해저 케이블(10)의 위치를 실시간으로 리더(200)를 통해 후술할 서버(300)에 전송될 수 있으며, 이렇게 서버에 전송된 데이터는 외부 단말기로 서버에 접속하여 다수의 관리자가 해저 케이블(10)의 고장지점을 동시에 확인할 수 있도록 이루어져 있으며, 보안을 위해 해저 케이블의 고장지점의 위치에 대한 데이터는 암호화하여 전송하도록 한다.

상기 리더(200)는 잠수부 혹은 잠수정에 설치되며, 상기 리더(200)는 해저 케이블(10)에 외부의 충격이 가해져 전류나 진동의 세기가 변동되어 생성된 데이터를 입력받거나 외부로 송신하는 제 2통신부(210)와 상기 제 2통신부(210)에서 입력받은 데이터를 저장하는 제 2메모리부(220)와 사용자에게 정보를 제공하는 표시부(230) 및 이러한 장치에 전원을 공급하는 제 2전원부(240)로 이루어져 있다.

상기 제 2통신부(210)는 상기 태그(100)와 후술할 서버(300)와 통신할 수 있는 안테나로 이루어져, 장파장 자기파를 통해 상기 태그(100)를 활성화시켜 상기 태그(100)에 저장된 해저 케이블(10) 주위의 전류 또는 진동의 세기에 대한 정보를 입력받고, 제 2메모리부(220)로 보내거나, 외부의 서버(300)로 이송한다.

이때, 상기 본 발명은 450kHz 이하의 장파장 자기파 통신을 이용하므로, RFID의 통신거리가 수십cm에 불과한 것에 비해, 본 발명은 15m정도의 거리의 통신거리가 가능하며, 장파장을 이용하므로 수중과 같은 외부환경에 영향을 적게 받고, 전력의 손실이 적으며, 신호의 손실이 적다.

또한 IPv4기반 인터넷 주소를 부여하여, 상기 태그(100)가 부착된 해저 케이블의 상태를 실시간으로 확인하거나 서버(300)로 송신이 가능하여, 해저 케이블(10)의 고장점을 효율적으로 감시할 수 있으며, 주파수는 450kHz 이하에서 특히 132kHz가 최적화된 주파수이다.

다음으로 제 2메모리부(220)는 상기 제 2통신부(210)에 의해 수신된 데이터를 리더(200) 내부에 저장할 수 있는 집적회로이며, 외부의 태그(100)나 서버(300) 로부터 이송된 데이터를 저장할 수 있도록 이루어진다.

다음으로 표시부(230)에서는 상기 제 2메모리부(220)에 저장된 해저 케이블의 고정점에 대한 위치와 손실정도를 나타내는 데이터를 화면에 표시하거나, 경고음을 출력하도록 이루어져며, 화면에 표시할 때에는 지도와 함께 출력되어 해저 케이블의 고장점의 위치를 알아보기 쉽게 나타내도록 이루어진다.

다음으로 제 2전원부(240)는 상기 제 2통신부(210) 제 2메모리부(220) 및 표시부(230)에 전원을 공급하여 구동할 수 있도록 형성된다.

다음으로 서버(300)는 상기 리더(200)의 제 2통신부(210)에서 이송된 데이터를 연산하여 내부의 저장매체에 저장하며, 연산된 데이터를 다시 리더(200)에 송신하여 사용자가 실시간으로 연산된 데이터를 바탕으로 해저 케이블(10)의 고장난 지점을 리더(200)를 통해 확인할 수 있도록 이루어진다.

상기 태그(100)에 할당된 인터넷 주소를 바탕으로 입력되는 데이터를 전산처리하여 외부의 단말기를 통해 해저 케이블(10)의 고장지점을 다수의 사람들이 확인할 수 있는 것이 가능하도록 이루어진다.

도 7은 본 발명에 따른 해저 케이블 고장지점 탐색장치의 리더와 서버의 모식도이다.

도시된 바와 같이, 해저 케이블(10)에 일정 간격을 사이에 두고 케이블태그(100)가 설치되며, 해저 케이블(10)의 임의의 지점은 수면에 떠있는 부표부(300)의 일측과 장력이 있는 지지대(15)로 연결된다.

그리고, 상기 지지대(15)의 일측에는 케이블태그(100)가 일정간격을 두고 설 치되어 외부의 서버(400)와 장파장 자기파 통신을 하도록 이루어진다.

따라서, 케이블태그(100)와 수직태그(150)가 장파장 자기파 통신을 하며, 상기 수직태그(150)와 서버와 장파장 자기파 통신하여 데이터를 송수신하는 부표부(300)은 서버(400)와 장거리 무선 통신을 통해 데이터를 송수신하므로 해저 케이블(10)에 발생하는 고장지점을 외부에서 쉽게 모니터링할 수 있으므로, 통신이 어려운 물속에서 발생하는 해저 케이블(10)의 고장지점을 빠르게 확인할 수 있다.

전술한 내용은 후술할 발명의 특허청구범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 개설하였다. 개시된 본 발명의 개념과 특정 실시예는 본 발명과 유사 목적을 수행하기 위한 다른 구조의 설계나 수정의 기본으로서 즉시 사용될 수 있음이 당해 기술분야의 숙련된 사람들에 의해 인식되어야 한다.

또한, 본 발명에서 개시된 발명의 개념과 실시예가 본 발명의 동일 목적을 수행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로서 당해 기술분야의 숙련된 사람들에 의한 그와 같은 수정 또는 변경된 등가 구조는 특허청구범위에서 기술한 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변화, 치환 및 변경이 가능하다.

도 1 - 종래의 기술에 따른 3축 자기장 측정에 의해 해저에 매설되어 있는 직류송전선 및 주철관의 연속적인 경로탐지장치의 구체화한 예시도.

도 2 - 종래의 기술에 따른 유인잠수정에 의한 해저 케이블 점검시스템의 확대도.

도 3 - 종래의 기술에 따른 수중무선 통신방식을 이용한 해저면 탐사 시스템의 개략도.

도 4 - 본 발명에 따른 해저 케이블 고장지점 탐색장치의 사용상태도

도 5 - 본 발명에 따른 해저 케이블 고장지점 탐색장치의 케이블태그의 모식도.

도 6 - 본 발명에 따른 해저 케이블 고장지점 탐색장치의 리더의 모식도.

도 7 - 본 발명에 따른 해저 케이블 고장지점 탐색장치의 리더와 서버의 모식도.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 해저 케이블 15 : 지지대

100: 케이블태그 110: 센서부

120: 제 1메모리부 130: 제 1통신부

140: 제 1전원부 150: 수직태그

200: 리더 210: 제 2통신부

220: 제 2메모리부 230: 표시부

240: 제 2전원부 300: 부표부

400 : 서버

Claims (3)

1. 외부 충격으로 해저 케이블(10)에 손상된 고장지점을 탐지하는 장치에 있어서,

   상기 해저 케이블(10)에 일정 간격을 두고 설치되어 해저 케이블(10)의 전류 또는 진동의 세기를 감지하여 저장하는 케이블태그(100)와;

   상기 케이블태그(100)와 근거리 무선 통신을 통해 상기 해저 케이블(10)의 고장지점을 수신받는 리더(200);를 포함하여 이루어지되,

   상기 케이블태그(100) 및 리더(200)는 장파장 자기파로 통신을 하며, 인터넷 주소가 할당된 각 케이블태그(100)에 감지되는 전류 또는 진동의 세기를 리더(200)로 탐지하여 고장지점을 찾아내는 것을 특징으로 하는 해저 케이블 고장지점 탐색장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 케이블태그(100)와 장파장 자기파 통신을 하며, 수직으로 설치된 지지대에 일정간격을 두고 설치되는 수직태그(150)와;

   상기 수직태그(150)와 장파장 자기파 통신을 통해 수신을 받고 외부로 장거리 무선 통신을 통해 데이터를 중계하는 부표부(300)와;

   상기 부표부(300)와 장거리 무선 통신을 통해 데이터를 수신받는 메인서버(400);를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 해저 케이블 고장지점 탐 색장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 리더(200)는,

   전류의 세기 또는 진동의 세기가 가장 높은 해저 케이블의 고장지점을 지도와 함께 출력하는 것을 특징으로 하는 해저 케이블 고장지점 탐색장치.

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