KR20110050046A - 진동센서를 이용한 토석류 감지 시스템 및 방법 - Google Patents

진동센서를 이용한 토석류 감지 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 진동센서를 이용한 토석류 감지 시스템 및 방법에 관한 것으로, 그 목적은 토석류 산사태를 실시간으로 조기에 감지하고 이를 해당지역 재해담당기관과 주민들에게 신속하게 전달하되, 토석류 감지 이후에도 재사용가능하고, 동물등에 의한 오작동을 방지할수 있고, 기상악화시에도 신뢰성있게 감지할 수 있는 진동센서를 이용한 토석류 감지 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 구성은 지면으로 전달되는 토석류 충격파에 의한 진동정보를 감지하는 진동센서를 포함한 진동식 토석류 감지부와; 하나 이상의 진동식 토석류 감지부부터 송신된 진동정보를 취합하여 관리국서버에 토석류 정보를 전송하고 경보장치를 작동시키는 메인로거부와; 하나 이상의 메인로거부부터 토석류발생정보를 전송받아 토석류 발생 정보를 계산하는 관리국서버와; 메인로거부로부터 토석류발생 정보를 전송받아 경보하는 원격지경보부;로 구성된 진동센서를 이용한 토석류 감지 시스템 및 이를 이용한 토석류 감지 방법을 특징으로 한다.
진동센서, 토석류, 감지시스템, 경보시스템, 산사태

Description

진동센서를 이용한 토석류 감지 시스템 및 방법{Debris flow sensing system and method using vibrating sensor}
본 발명은 진동센서를 이용한 토석류 감지 시스템 및 방법에 관한 것으로, 자세하게는 토석류 산사태시 발생하는 진동을 진동센서가 감지하여 관련정보를 전파하여 경보함으로써 토석류 발생에 따른 재난을 대처토록 하는 토석류 감지시스템 및 방법에 관한 것이다.
우리나라는 매년 하절기 산사태가 반복적으로 발생하여 많은 인명과 재산의 손실을 겪고 있다. 최근 10년간 산사태로 인한 사망자가 국내에서 발생하는 전체 자연재해로 인한 사망자의 연평균 27%에 이를 정도로 상당히 심각하다. 이와 같은 산사태로 인한 연평균 사망자의 약 85%는 자연사면의 산사태로 인해 발생하는 것으로 보고되어 있다.
우리나라는 산지가 전 국토의 70% 이상을 차지하며 매년 장마와 같은 지붕 호우로 산사태에 의해 막대한 피해가 발생하고 있다. 특히 산의 계곡을 따라 급격히 흘러내리는 토석류에 의한 산사태는 다른 종류의 산사태에 비하여 피해규모가 크고 국내에서 가장 많이 발생하고 있는 산사태 유형이다.
토석류(debris flow)란 산지의 급사면이 무너져 내리는 산사태의 한 종류로 오랫동안 풍화작용을 받아 흙과 암석편이 많이 생긴 산 사면이 폭우나 장마로 인해 물로 포화되어 그 무게가 마찰력을 지탱하지 못하여 흘러내리는 현상이다.
특히, 우리나라에서 발생하는 자연사면의 산사태는 약 90%이상이 하절기 집중호우와 관련하여 지반을 구성하고 있는 토사 또는 암편과 물이 빠른 속도로 사면하부로 흘러내리는 토석류 산사태에 해당한다.
이는 우리나라의 지질특성에 따라 기반암 상부에 분포하는 토층이 지역적으로 차이는 있으나 대부분 2m 이내의 상당히 얇은 두께를 가지고 있고, 산사태 발생 시 강우로 인해 지반의 포화도가 높고 물과 함께 섞인 상태이므로 토석류 산사태가 많이 발생하게 된다.
토석류의 이동속도는 0.5m/sec∼30m/sec에 이를 정도로 다양하고 대부분 상당히 빠르게 이동하는 특징을 가진다.
따라서, 토석류 산사태로 인한 피해를 줄이기 위해서는 토석류의 발생을 초기에 감지하여 대응하는 것이 매우 중요하다. 특히, 자연사면의 계곡부를 따라 이동하는 토석류는 계곡 상부에서 미리 감지하여 계곡 하류에 위치한 인명에게 대피경보를 발령하고, 이를 통해 신속히 대피할 수 있게 하는 것이 무엇보다 효과적이다.
하지만 지금까지 우리나라는 산지재해에 대한 대책으로 예방보다는 복구에 초점을 맞추어 왔다. 그러나 산사태에 대한 과학적인 분석을 통해 사전에 산사태를 발생지역을 예측하여 산사태 발생을 감지할 수 있는 시스템을 구축한다면 보다 능동적으로 시민의 인명과 재산을 보호 할 수 있을 것이다.
이를 위해서 토석류를 감지할 수 있는 장치를 계곡부에 설치하여 운용할 필요가 있다.
종래 토석류 감지장치로는 와이어식 감지센서와 광감지센서를 이용한 토석류 감지장치가 있다. 도 4는 종래 와이어식 감지센서를 이용한 토석류 감지장치이고,도 5는 종래 광감지센서를 이용한 토석류 감지장치이다.
상기 와이어식 감지센서를 이용한 토석류 감지장치는 국내 및 해외에서 사용하고 있는 대부분의 감지센서에 적용되고 있는 방식으로 와이어(wire)를 이용하여 계곡의 단면을 가로질러 설치한 후, 토석류가 계곡을 따라 흘러내려와 와이어를 절단하여 감지할 수 있는 장치이다.
하지만 이와 같은 종래의 와이어 방식 감지장치는 와이어 설치시 일정한 크기의 장력을 유지하여야 하며, 이를 위해서 와이어의 양쪽 끝단을 암반이나 콘크리트 시멘트 타설 부분 등 단단한 물체에 고정하여야 하므로, 실제 자연사면의 계곡부에서 설치지점의 선정에 애로사항이 자주 발생한다는 문제점과, 동일 지점에서 와이어를 여러 단으로 설치하기가 쉽지 않아 정밀한 토석류의 파고, 규모, 이동속도를 측정하기 어렵다는 단점과, 토석류 발생시 와이어가 절단되기 때문에 영구적 으로 사용할 수 없어 재설치에 따른 경제적 비용의 문제점도 있다.
또한 상기 광감지센서를 이용한 토석류 감지장치는 상기한 와이어를 대신하여 광을 발사하도록 구성하여 토석류에 의한 광의 단절시 토석류를 감지토록 하는 장치이다. 이러한 광감지센서를 이용한 토석류 감지방법은 토석류 감지후에도 감지센서의 재설치 없이 연속적인 측정이 가능하다는 장점이 있다.
하지만 이와 같은 종래의 광감지 방식 토석류 감지장치는 렌즈가 더렵혀질 경우 연속 측정이 불가하다는 문제점과, 토석류 감지에 신뢰성이 떨어진다는 문제점과, 짙은 안개 또는 폭우 등에 의한 오작동이 발생할 수 있다는 단점과, 렌즈의 주기적인 관리가 필요하다는 문제점과 그 가격이 고가라는 문제점이 있다.
또한 상기한 와이어식 감지센서와 광감지센서를 이용한 토석류 감지장치의 문제점으로는 센서가 설치된 위치에 토석류가 도달했을 경우에만 토석류 감지 할 수 있어 신속한 주민 대피 및 경보 발생을 위한 시간이 부족하다는 단점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 우리나라 자연사면에서 발생하는 토석류 산사태를 실시간으로 조기에 감지하고 이를 해당지역 재해담당기관과 주민들에게 신속하게 전달하되, 토석류 감지 이후에도 재사용가능하고, 동물등에 의한 오작동을 방지할수 있고, 기상악화시에도 신뢰성있게 감지할 수 있는 진동센서를 이용한 토석류 감지 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 비탈면과 같은 험지에도 다양한 간격으로 자유롭게 설치 가능한 진동센서를 이용한 토석류 감지 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 토석류가 도착하기전 원거리에서도 토석류 진동을 감지할 수 있는 진동센서를 이용한 토석류 감지 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 토석류의 속도 및 발생지점거리를 산정할 수 있는 진동센서를 이용한 토석류 감지 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 지면으로 전달되는 토석류 충격파에 의한 진동정보를 감지하는 진동센서를 포함한 진동식 토석류 감지부와;
하나 이상의 진동식 토석류 감지부부터 송신된 진동정보를 취합하여 관리국서버에 토석류 정보를 전송하고 경보장치를 작동시키는 메인로거부와;
하나 이상의 메인로거부부터 토석류발생정보를 전송받아 토석류 발생 정보를 계산하는 관리국서버와;
메인로거부로부터 토석류발생 정보를 전송받아 경보하는 원격지경보부;로 구성된 것을 특징으로 하는 진동센서를 이용한 토석류 감지 시스템을 제공함으로써 달성된다.
상기 진동식 토석류 감지부는 지중에 매설되어 감지된 토석류 진동에 따라 트리거링 신호를 발생하는 진동센서와, 진동센서의 트리거링 레벨을 제공하고 발생된 트리거링정보로부터 진동을 측정하여 데이터로거를 기동시키는 진동측정장치와, 진동측정장치로부터 전송된 진동의 종류와 크기에 따라 전송여부를 처리하는 데이터로거와, 데이터로거의 진동정보를 무선 송신하는 발생지송수신장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 메인로거부는 하나 이상의 진동식 토석류 감지부로부터 송신된 진동정보를 수신하는 메인로거측 송수신장치와, 메인로거측 송수신장치로부터 진동정보를 취합하여 관리국서버에 토석류 정보를 전송하고 경보장치를 작동시키는 메인로거와, 메인로거로부터 토석류 정보를 통신망을 통해 인터넷과 접속된 관리국서버에 전송하는 상용통신망 단말기와, 메인로거의 명령에 따라 경보를 울리는 경보장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 원격지경보부는 메인로거부로부터 토석류발생 정보를 전송받는 원격지송수신장치와 토석류발생정보에 경보를 울리는 경보장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 진동센서는 감도가 0.2mm/sec 보다 작은 작은 것을 사용하여, 토석류 진동의 감지 범위가 0∼200mm/sec(속도), 0∼100mm/sec2(가속도), 10∼500Hertz(주파수)인 것을 감지하는 것을 특징으로 한다.
상기 진동센서는 다수의 토석류 발생 예상 지점 지중에 매설된 것을 특징으로 한다.
상기 원격지경보부는 메인로거부의 경보장치의 경보음이 전달되지 않는 하나 이상의 원격지에 설치된 것을 특징으로 한다.
상기 상용통신망 단말기는 CDMA모뎀을 이용한 TCP/IP통신방법을 통해 관리국서버와 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 관리국서버는 토석류 발생 정보인 진동의 세기 및 지속시간을 분석하여 토속류 속도와 발생지점거리를 계산하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 다른 실시형태로 A) 지면으로 전달되는 토석류 충격파를 진동센서로 감지후 진동측정장치가 진동정보를 측정하는 단계와;
B) 측정된 진동의 종류와 크기에 따라 사전에 설정된 값 이상의 진동정보일 경우 데이터로거가 원격지의 메인로거로 전송하는 단계와;
C) 메인로거가 데이터로거로부터 전송된 진동정보에 따라 토석류 발생을 경보하고, 원격지의 관리국서버 및 원격지의 원격지경보부로 전송하는 단계와;
D) 원격지경보부가 메인로거로부터 전송된 경보를 발령하는 단계와;
E) 관리국서버가 하나 이상의 메인로거로부터 전송된 진동정보로부터 진동의 세기 및 지속시간을 분석하여 토석류 속도와 발생지점거리를 계산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동센서를 이용한 토석류 감지 방법을 제공함으로써 달성된다.
상기 진동센서는 다수의 토석류 발생 예상 지점 지중에 매설된 것을 특징으로 한다.
상기 토석류 속도는 토석류의 진행방향쪽 복수지점에 설치한 진동센서로부터 구한 진동가속도와 진동센서의 토석류 감지시간을 이용하여 하기식 1에 따라 계산하는 것을 특징으로 한다.
(식 1)
Figure 112009068296217-PAT00001
여기서,
Figure 112009068296217-PAT00002
는 토석류 이동속도(m/sec),
Figure 112009068296217-PAT00003
는 진동센서로부터 얻어진 가속도(m/sec2),
Figure 112009068296217-PAT00004
는 토석류 감지 시간(sec)이다.
한편, 토석류 발생지점거리는 구해진 속도와 가속도를 이용하여 하기식 2에 따라 계산하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112009068296217-PAT00005
여기서,
Figure 112009068296217-PAT00006
는 토석류 이동속도(m/sec),
Figure 112009068296217-PAT00007
는 진동센서로부터 얻어진 가속도(m/sec2),
Figure 112009068296217-PAT00008
는 토석류 감지 시간(sec)이다.
본 발명은 토석류감지센서의 설치 위치를 계곡부, 붕괴 예상지점 등과 같이 다양하게 할 수 있다는 장점과,
토석류 감지 이후 재설 치 없이 계속사용 가능하여 추가 붕괴에 따라 2차 산사태 발생을 감지 할 수 있다는 장점과,
와이어 센서나 광간지 센서에 비해 동물등에 의한 오작동을 방지할 수 있다 는 장점과,
토석류 발생 초기에 지반의 진동을 측정하여 토석류 산사태를 사전에 감지할 수 있을 뿐만 아니라 토석류가 도착하기전 원거리에서도 토석류 진동을 감지할 수 있어서 기존 센서에 비해 조기에 토석류 산사태를 감지함으로써 신속한 주민 대피가 가능하다는 장점과,
지진에 의한 토석류 발생도 사전에 감지할 수 있다는 장점과,
토석류 진동의 세기 및 지속시간을 감지하여 진동속도를 측정하여 토석류 흐름 속도를 측정할 수 있다는 장점과,
진동센서를 넓게 분포시켜 감지토록 함으로써 넓은 지역의 토석류 산사태를 감지할 수 있다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명이다.
이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 진동센서를 이용한 토석류 감지시스템의 측정 및 전송 경보 시스템의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따라 진동센서를 이 용한 토석류 감지시스템을 토석류 발생지점에 설치한 예이고, 도 3은 본 발명에 따른 진동식토석류감지부의 설치지역을 보인 예시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명은 크게 지중에 매설되어 감지된 토석류 진동에 따라 트리거링 신호를 발생하는 진동센서(11)와, 진동센서와 유선으로 연결되어 진동센서의 트리거링 레벨을 제공하고 발생된 트리거링정보로부터 진동을 측정하여 데이터로거를 기동시키는 진동측정장치(12)와, 진동측정장치로부터 전송된 진동의 정보와 크기에 따라 전송여부를 처리하는 데이터로거(13)와, 데이터로거(13)의 진동정보를 무선 송신하는 발생지송수신장치(14)를 포함하여 구성된 진동식 토석류 감지부(1)와;
하나 이상의 진동식 토석류 감지부(1)부터 송신된 진동정보를 수신하는 메인로거측 송수신장치(21)와, 메인로거측송수신장치(21)로부터 진동정보를 취합하여 관리국서버에 토석류 정보를 전송하고 경보장치를 작동시키는 메인로거(22)와, 메인로거(22)로부터 토석류 정보를 통신망을 통해 인터넷과 접속된 관리국서버에 전송하는 상용통신망 단말기(23)와, 메인로거의 명령에 따라 경보를 울리는 경보장치(24)를 포함하여 구성된 메인로거부(2)와;
인터넷망을 통해 하나 이상의 메인로거부(2)부터 토석류발생정보를 전송받아 토석류 발생 정보를 계산하는 관리국서버(3)와;
메인로거부(2)로부터 토석류발생 정보를 전송받는 원격지송수신장치(42)와 토석류발생정보에 경보를 울리는 경보장치(42)를 포함하여 구성된 원격지경보부(4)로 구성된다.
상기 진동식 토석류 감지부(1), 메인로거부(2) 및 원격지경보부(4)는 항시 작동하여 지속적인 측정 및 경보가 가능하도록 자체적인 전원을 가지는데, 도시된 바와 같이 태양전지를 이용 전원을 공급받는 비상 전원 장치를 구비한다. 물론 자체 밧데리나 외부 전원이 인가되는 구성을 함께 구성할 수 있음은 물론이다.
상기 진동센서(11)는 가속도센서로서 토석류 발생 초기의 진동을 감지하여 미리 설정된 레벨 트리거링으로 기동된다. 즉, 토석류 발생시 지면으로 전달되는 충격파를 측정하여 파형과 진동측정장치에 의한 설정에 의한 트리거링 신호를 출력한다.
또한 본 발명에 따른 진동센서(11)는 도 2에 도시된 바와 같이 지중에 매설되어 지중 및 지면을 통해 전달되는 충격파를 감지하게 된다. 감지된 신호는 유선으로 연결되어 신뢰성 있게 트리거링 정보를 지상의 진동측정장치(12)에 전달하게 된다.
본 발명에 따른 진동센서의 주요사양은 다음과 같다.
- 감도(Sensitivity): < 0.2mm/sec
- 감지범위(Range): 0∼200mm/sec(속도), 0∼100mm/sec2(가속도),
10∼500Hertz(주파수)
- 작동온도(Operating Temp). :10℃ to 50℃
- 전원(Power) : DC 500uA
상기와 같은 감도를 가진 본 발명의 진동센서는 0.2mm/sec보다 작은 미세한 진동도 감지할 수 있고, 감지범위도 감지범위(Range): 0∼200mm/sec(속도), 0∼100mm/sec2(가속도), 10∼500Hertz(주파수)를 가져 종래의 진동센서들이 감지하지 못하는 미세한 범위와 더 넓은 범위의 저주파와 고주파를 감지하게 된다. 작동온도는 지중에 매설되기 때문에 상기와 같은 작동범위를 가진다. 본 발명은 겨울철이 아닌 봄, 여름, 가을 특히 여름과 같은 강우에 의한 토석류 발생기간에 맞는 범위를 가진다.
따라서 본 발명에 따른 진동센서는 기존 진동센서의 감지범위 주파수가 20-250Hz인데 비해 감지범위를 확장되어 신뢰성 있는 감지가 가능하다. 즉, 토석류는 발생거리 및 에너지에 따라 다양한 주파수를 가지므로, 본 발명과 같은 주파수 감지범위가 아니면 감지하지 못할 수 있기 때문이다.
이러한 본 발명의 감지센서는 기존 와이어식 감지센서 혹은 광섬유 센서가 설치위치에 토석류가 도달했을 경우에만 감지 가능하나, 본 발명의 시스템은 토석류가 직접 도달하지 않더라도 원거리에서 측정 가능하므로 조기경보 개념으로 활용가능하다.
또한 와이어식 센서에 비해 오작동 발생이 적고, 설치위치가 계곡부에 한정되지 않아 적용성이 높다.
상기 진동측정장치(12)는 진동센서에 진동 트리거링을 위한 설정 레벨을 저 항값을 이용하여 제공한다. 설치 전 기준 진동 시험기를 통하여 설정레벨에 대한 레퍼런스값을 설정한다. 즉, 진동센서에서 출력된 트리거링 파형을 입력받고, 미리 설정된 레퍼런스(reference)값에 의해 발생된 신호를 이용하여 유선으로 연결된 원격지의 데이터로거(13)를 기동시킨다.
진동측정장치는 지중에 매설된 진동센서와 유선으로 연결되고, 원격지의 데이터로거와도 유선으로 연결되어 신뢰성 있는 정보전달이 가능하게 된다.
상기 데이터로거(13)는 진동측정장치에 의해 기동하여 진동센서와 진동측정장치에 의해 발생된 신호를 이용하여 진동의 종류와 크기에 따라 미리 설정된 종류와 크기 이상일 경우 해당 진동 정보를 발생지송수신장치(14)를 통해 무선으로 전송한다. 최소 1초 이상의 진동을 감지한 진동 감지센서와 진동측정장치에서 검출된 진동신호를 이용하여 분류처리한다.
상기 메인로거(22, Vib Host)는 진동센서와 진동측정장치에서 전송된 진동신호를 취합하여 다음의 동작을 수행한다.
- 인근 주민의 대피와 산사태 대비를 위한 경보를 발령한다.
- 관리 담당자에게 SMS 문자를 발송한다.(진동센서 넘버)
- TCP/IP로 관리국서버에 측정 데이터(진동 감지 로거 번호, 진동정보(특성))을 전송한다.
- 민가 인근에 설치된 원격지경보부(4)와 토석류 산사태 2차 피해 예상 지 역의 원격지경보부(4)에 무선으로 경보를 발령한다.
메인로거는 관리국서버에 전송시 사용하는 상용통신망 단말기(23)는 CDMA모뎀을 이용한 TCP/IP통신방법을 통해 관리국서버와 연결된다.
상기 원격지경보부(4)는 메인로거부(2)의 경보장치(24)로부터 발령된 경보를 인지할 수 없는 위치에 설치하여 인명과 시설물 보호에 이용한다. 즉, 민가, 도로, 주요 시설 등 토석류 산사태에 의한 직접, 혹은 간접으로 피해를 입을 수 있는 지역에 설치한다.
상기에서 토석류 감지부와 원격지의 메인로거부 사이에는 그 거리가 너무 멀면 전파환경에 따라 중계장치를 구비하여 원활한 무선 통신이 이루어지도록 한다.
상기 메인로거측 송수신장치(21)와 메인로거측송수신장치(21)는 송신 및 수신이 가능하여 서로간의 상태를 파악할 때 양방향으로 사용된다.
이하 상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 시스템을 이용한 토석류 감지방법을 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 진동식토석류감지부의 설치지역을 보인 예시도인데, 이와 같이 본 발명에 따른 진동식 토석류 감지시스템은 진동식 토석류 감지부가 토 석류가 발생할 수 있는 다수의 붕괴 위험 예상 지점에 설치되어 각 지점마다 지중에 진동센서를 매설하여 진동센서의 감지범위에 드는 토석류가 발생하면 이를 감지하게 된다. 종래의 토속류감지시스템은 측정센서의 구조적 한계등으로 본 발명처럼 경사도, 절리, 토층, 식생지와 같은 험지의 초기 토석류 발생 예상지점 또는 임의의 지점이 아닌 계곡 하류 등과 같이 한정된 지점에만 설치되었었다.
토석류 발생에 따른 진동의 감지가 있으면 도 1 및 2에 개시된 본 발명의 진동식 토석류 감지시스템에 의해 토석류 발생 초기에 경보를 발령하게 된다.
본 발명에 따른 토석류 감지시스템은 계곡 또는 경사지 어느 부분에서 토석류가 발생하더라도 이동되는 토석류의 진동에 의해 진동센서가 감지하여 트리거링신호를 발생시키게 된다.
트리거링신호를 발생하면 이를 측정한 진동측정장치가 관련 정보 진동정보를 유선등으로 연결된 원격지의 데이터로거로 보내 데이터로거를 기동시키고, 데이터로거에서 설정된 값 이상의 진동이라고 분류처리되면 해당 진동정보를 발생지 송수신장치를 통해 원격지의 메인로거측 송수신장치로 송신한다.
원격지의 메인로거는 전송된 진동정보를 입력받아 경보장치를 통해 경보를 발령하고, 토석류발생정보를 원격지의 송수신장치들로 전파하여 원격지의 경보장치가 작동하게 함과 동시에 상용통신망 회선을 이용 인터넷에 접속하여 원격지의 관리국서버에 관련정보를 전송하여 처리케 한다.
상기한 정보를 취합한 관리국 서버는 다수개의 진동식 토석류감지부와 연결된 메인로거 및 또 다른 복수개의 메인로거들로부터 전송된 정보를 취합하여 토석 류의 이동속도와 발생지점거리에 대한 정보를 계산하게 된다.
계산은 복수의 진동센서로부터 구한 진동가속도와 진동센서의 토석류 감지시간을 이용하여 식 (1)을 이용하여 토석류의 이동속도를 계산할 수 있다.
Figure 112009068296217-PAT00009
(1)
여기서,
Figure 112009068296217-PAT00010
는 토석류 이동속도(m/sec),
Figure 112009068296217-PAT00011
는 진동센서로부터 얻어진 가속도(m/sec2),
Figure 112009068296217-PAT00012
는 토석류 감지 시간(sec)이다.
위와 마찬가지로 토석류 발생지점 거리는 구해진 속도와 가속도를 이용하여 하기식 2에 따라 계산하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112009068296217-PAT00013
(2)
여기서,
Figure 112009068296217-PAT00014
는 토석류 이동속도(m/sec),
Figure 112009068296217-PAT00015
는 진동센서로부터 얻어진 가속도(m/sec2),
Figure 112009068296217-PAT00016
는 토석류 감지 시간(sec)이다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 진동센서를 이용한 토석류 감지시스템의 측정 및 전송 경보 시스템의 개념도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따라 진동센서를 이용한 토석류 감지시스템을 토석류 발생지점에 설치한 예이고,
도 3은 본 발명에 따른 진동식토석류감지부의 설치지역을 보인 예시도이고,
도 4는 종래 와이어식 감지센서를 이용한 토석류 감지장치이고,
도 5는 종래 광감지센서를 이용한 토석류 감지장치이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
(1) : 진동식 토석류 감지부 (2) : 메인로거부
(3) : 관리국서버 (4) : 원격지경보부
(11) : 진동센서 (12) : 진동측정장치
(13) : 데이터로거 (14) : 발생지송수신장치
(21) : 메인로거측 송수신장치 (22) : 메인로거
(23) : 상용통신망 단말기 (24) : 경보장치
(42) : 원격지송수신장치 (42) : 경보장치

Claims (13)

  1. 지면으로 전달되는 토석류 충격파에 의한 진동정보를 감지하는 진동센서를 포함한 진동식 토석류 감지부와;
    하나 이상의 진동식 토석류 감지부부터 송신된 진동정보를 취합하여 관리국서버에 토석류 정보를 전송하고 경보장치를 작동시키는 메인로거부와;
    하나 이상의 메인로거부부터 토석류발생정보를 전송받아 토석류 발생 정보를 계산하는 관리국서버와;
    메인로거부로부터 토석류발생 정보를 전송받아 경보하는 원격지경보부;로 구성된 것을 특징으로 하는 진동센서를 이용한 토석류 감지 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 진동식 토석류 감지부는 지중에 매설되어 감지된 토석류 진동에 따라 트리거링 신호를 발생하는 진동센서와, 진동센서의 트리거링 레벨을 제공하고 발생된 트리거링정보로부터 진동을 측정하여 데이터로거를 기동시키는 진동측정장치와, 진동측정장치로부터 전송된 진동의 종류와 크기에 따라 전송여부를 처리하는 데이터로거와, 데이터로거의 진동정보를 무선 송신하는 발생지송수신장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 진동센서를 이용한 토석류 감지 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인로거부는 하나 이상의 진동식 토석류 감지부로부터 송신된 진동정보를 수신하는 메인로거측 송수신장치와, 메인로거측송수신장치로부터 진동정보를 취합하여 관리국서버에 토석류 정보를 전송하고 경보장치를 작동시키는 메인로거와, 메인로거로부터 토석류 정보를 통신망을 통해 인터넷과 접속된 관리국서버에 전송하는 상용통신망 단말기와, 메인로거의 명령에 따라 경보를 울리는 경보장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 진동센서를 이용한 토석류 감지 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 원격지경보부는 메인로거부로부터 토석류발생 정보를 전송받는 원격지송수신장치와 토석류발생정보에 경보를 울리는 경보장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 진동센서를 이용한 토석류 감지 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 진동센서는 감도가 0.2mm/sec 보다 작은 작은 것을 사용하여, 토석류 진동의 감지 범위가 0∼200mm/sec(속도), 0∼100mm/sec2(가속도), 10∼500Hertz(주 파수)인 것을 감지하는 것을 특징으로 하는 진동센서를 이용한 토석류 감지 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 진동센서는 다수의 토석류 발생 예상 지점 지중에 매설된 것을 특징으로 하는 진동센서를 이용한 토석류 감지 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 원격지경보부는 메인로거부의 경보장치의 경보음이 전달되지 않는 하나 이상의 원격지에 설치된 것을 특징으로 하는 진동센서를 이용한 토석류 감지 시스템.
  8. 청구항 3에 있어서
    상기 상용통신망 단말기는 CDMA모뎀을 이용한 TCP/IP통신방법을 통해 관리국서버와 연결되는 것을 특징으로 하는 진동센서를 이용한 토석류 감지 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 관리국서버는 토석류 발생 정보인 진동의 세기 및 지속시간을 분석하여 토속류 속도와 발생지점거리를 계산하는 것을 특징으로 하는 진동센서를 이용한 토석류 감지 시스템.
  10. A) 지면으로 전달되는 토석류 충격파를 진동센서로 감지후 진동측정장치가 진동정보를 측정하는 단계와;
    B) 측정된 진동의 종류와 크기에 따라 사전에 설정된 값 이상의 진동정보일 경우 데이터로거가 원격지의 메인로거로 전송하는 단계와;
    C) 메인로거가 데이터로거로부터 전송된 진동정보에 따라 토속류발생을 경보하고, 원격지의 관리국서버 및 원격지의 원격지경보부로 전송하는 단계와;
    D) 원격지경보부가 메인로거로부터 전송된 경보를 발령하는 단계와;
    E) 관리국서버가 하나 이상의 메인로거로부터 전송된 진동정보로부터 진동의 세기 및 지속시간을 분석하여 토속류 속도와 발생지점거리를 계산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동센서를 이용한 토석류 감지 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 진동센서는 다수의 토석류 발생 예상 지점 지중에 매설된 것을 특징으 로 하는 진동센서를 이용한 토석류 감지 방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 토석류 속도는 복수의 진동센서로부터 구한 진동가속도와 진동센서의 토석류 감지시간을 이용하여 하기식 1에 따라 계산하는 것을 특징으로 하는 진동센서를 이용한 토석류 감지 방법.
    (식 1)
    Figure 112009068296217-PAT00017
    여기서,
    Figure 112009068296217-PAT00018
    는 토석류 이동속도(m/sec),
    Figure 112009068296217-PAT00019
    는 진동센서로부터 얻어진 가속도(m/sec2),
    Figure 112009068296217-PAT00020
    는 토석류 감지 시간(sec)이다.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 토석류 발생지점거리는 구해진 속도와 가속도를 이용하여 하기식 2에 따라 계산하는 것을 특징으로 하는 진동센서를 이용한 토석류 감지 방법.
    (식 2)
    Figure 112009068296217-PAT00021
    여기서,
    Figure 112009068296217-PAT00022
    는 토석류 이동속도(m/sec),
    Figure 112009068296217-PAT00023
    는 진동센서로부터 얻어진 가속도(m/sec2),
    Figure 112009068296217-PAT00024
    는 토석류 감지 시간(sec)이다.
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