KR20120008640A - 침하량 계측장치 및 이를 이용한 계측시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 계측의 대상이 되는 모체(2)에 매설된 복수의 파일(4) 중 어느 하나의 파일(4)에 장착되는 본체(110); 본체(110)에 대하여 회동될 수 있도록 상기 본체(110)에 힌지 결합되는 힌지결합부(120); 힌지결합부(120)를 복수의 파일(4) 중 또 다른 파일(4)에 연결하는 연결부재(130); 파일(4)에 대한 힌지결합부(120)의 회동에 의한 힌지결합부(120)의 기울기 변화를 계측하는 기울기 센서(140); 수평면을 기준으로 상기 힌지결합부(120)의 방위 변화를 계측하는 수평방위센서(150);를 포함하는 것을 특징으로 하는 침하량 계측장치(100)를 제시함으로써, 각종 시설물의 침하량을 상시 계측하여 이상 발생시 즉각적으로 대처할 수 있도록 한다.

Description

침하량 계측장치 및 이를 이용한 계측시스템{Ground subsidence measuring apparatus and system using for the same}
본 발명은 토목 계측분야에 관한 것으로서, 상세하게는 지반, 구조물 등의 변위를 측정하기 위한 장치 및 시스템에 관한 것이다.
연약지반, 사면과 같은 자연 시설물 및 터널, 교량, 노후빌딩, 보안철조망, 주택가 옹벽과 같은 인공 시설물은 지속적인 안전한 사용을 위한 유지관리가 필요하고, 이를 위해서는 효율적인 계측 시스템이 필수적이라 할 수 있다.
그런데, 이와 같은 시설물의 변화는 매우 미세하게 진행되는 것이고, 그 변화의 원인이 너무 많으며, 지반 및 지질 특성은 불균질하고, 복잡하기 때문에 각종 시설물의 침하량을 예측하여 재해를 예방하는 것은 매우 어렵다.
따라서, 시설물의 침하량을 상시 계측하여 이상징후 발생시 즉각적으로 대처함으로써, 인적, 물적 피해를 최소화하는 방안이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 각종 시설물의 침하량을 상시 계측하여 이상 발생시 즉각적으로 대처할 수 있도록 하는 침하량 계측장치 및 이를 포함하는 계측시스템을 제공함을 그 목적으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명은 계측의 대상이 되는 모체(2)에 매설된 복수의 파일(4) 중 어느 하나의 파일(4)에 장착되는 본체(110); 상기 본체(110)에 대하여 회동될 수 있도록 상기 본체(110)에 힌지 결합되는 힌지결합부(120); 상기 힌지결합부(120)를 상기 복수의 파일(4) 중 또 다른 파일(4)에 연결하는 연결부재(130); 상기 파일(4)에 대한 상기 힌지결합부(120)의 회동에 의한 상기 힌지결합부(120)의 기울기 변화를 계측하는 기울기 센서(140); 수평면을 기준으로 상기 힌지결합부(120)의 방위 변화를 계측하는 수평방위센서(150);를 포함하는 것을 특징으로 하는 침하량 계측장치(100)를 제시한다.
상기 연결부재(130)는 와이어(131)이고, 상기 힌지결합부(120)는 심부에 상기 와이어(131)의 관통공이 형성됨과 아울러, 상기 와이어(131)의 변화방향과 동일한 방향으로 변화하도록 설치된 와이어 지지 파이프(121)를 포함하며, 상기 기울기 센서(140) 및 수평방위센서(150)는 상기 와이어 지지 파이프(121)의 기울기 및 방위 변화를 계측하도록 설치된 것이 바람직하다.
상기 수평방위센서(150)는 상기 힌지결합부(120)의 방위 변화를 계측하는 방위 계측부(151); 상기 방위 계측부(151)가 수평을 유지하도록 상기 와이어 지지 파이프(121)에 설치된 수평유지부(152);를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 수평유지부(152)는 상기 방위 계측부(151)가 수용되는 수용체(152a); 상기 수용체(152a)가 항상 상기 와이어 지지 파이프(121)에 대하여 연직 하방에 위치하도록, 상기 수용체(152a)와 상기 와이어 지지 파이프(121)를 연결하는 연결구(152b);를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 힌지결합부(120)는 상기 와이어 지지 파이프(121)와 상기 본체(110)를 연결하는 유니버셜 조인트부(122)를 구비한 것이 바람직하다.
상기 본체(110)가 상기 파일(4)의 상단에 결합될 수 있도록, 상기 본체(110)의 하면 무게중심에 형성되고 상기 파일(4)에 연결되는 파일연결부(160)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 본체(110)와 상기 파일연결부(160)는 유니버셜 조인트부(161)에 의해 회동 가능토록 결합되는 것이 바람직하다.
상기 본체(110)의 기울기 변화를 측정하도록 설치된 틸트미터(tilt-meter); 수평면을 기준으로 상기 틸트미터의 방위 변화를 계측하는 수평방위센서;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 본체(110)에는 위성항법장치(GPS)가 더 구비된 것이 바람직하다.
온도 변화에 따른 신축으로 인한 오차를 보정하도록, 상기 본체(110)에는 온도계가 더 구비된 것이 바람직하다.
본 발명은 계측의 대상이 되는 모체(2)에 매설된 복수 개의 파일(4); 상기 복수 개의 파일(4)에 각각 설치된 상기 침하량 계측장치(100); 상기 침하량 계측장치(100)에 의해 계측된 데이터를 전송받아서 상기 모체(2)를 실시간 감시관리하는 중앙관리부(10); 상기 중앙관리부(10)와 연계하여, 상기 모체(2)의 침하여부를 알리는 알림부를 포함하는 계측시스템을 함께 제시한다.
상기 중앙관리부(10)는 상기 모체(2)의 거동을 실시간으로 모니터링할 수 있도록 디스플레이장치(12)를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은 각종 시설물의 침하량을 상시 계측하여 이상 발생시 즉각적으로 대처할 수 있도록 하는 침하량 계측장치 및 이를 포함하는 계측시스템을 제공한다.
도 1 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,
도 1은 침하량 계측장치의 정면도.
도 2는 침하량 계측장치의 사시도.
도 3은 수평방위센서의 구성도.
도 4는 계측시스템의 구성도.
도 5는 계측시스템의 개념도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
도 1 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 침하량 계측장치(100)는 기본적으로, 계측의 대상이 되는 모체(2)에 매설된 복수의 파일(4) 중 어느 하나의 파일(4)에 장착되는 본체(110); 본체(110)에 대하여 회동될 수 있도록 본체(110)에 힌지 결합되는 힌지결합부(120); 힌지결합부(120)를 복수의 파일(4) 중 또 다른 파일(4)에 연결하는 연결부재(130); 파일(4)에 대한 힌지결합부(120)의 회동에 의한 힌지결합부(120)의 기울기 변화를 계측하는 기울기 센서(140); 수평면을 기준으로 힌지결합부(120)의 방위 변화를 계측하는 수평방위센서(150);를 포함하여 구성된다.
여기서, 계측의 대상이 되는 모체(2)란 연약지반, 사면과 같은 자연 시설물 및 터널, 교량, 노후빌딩, 보안철조망, 주택가 옹벽과 같은 인공 시설물 등을 통칭하는 개념이다.
즉, 본 발명에 의한 계측장치(100)는 복수의 파일(4) 중 하나에 설치되도록 하고, 그 계측장치(100)의 힌지결합부(120)와 복수의 파일(4) 중 또 다른 파일(4)은 연결부재(130)에 의해 연결함과 아울러, 그 연결부재(130)의 기울기 변화에 따른 힌지결합부(120)의 기울기 변화를 기울기 센서(140)에 측정하도록 함으로써, 양 파일의 침하에 따른 상대적 변위를 측정하도록 한 것이다(도 4).
다만 이러한 구성만을 취하는 경우, 힌지결합부(120)의 기울기 변화가 일정한 방위를 향한 상태에서 일어난다면 기울기 센서(140)에 의해 정확한 침하량을 측정할 수 있겠으나, 침하의 발생과 함께 힌지결합부(120)의 방위가 변화한다면 기울기 센서(140)에 의해 측정된 힌지결합부(120)의 기울기 변화값이 정확한 침하량을 의미하는 것으로 볼 수 없다는 문제가 있다.
따라서 본 발명에 의한 계측장치(100)는 기울기 센서(140)와 별도로, 수평면을 기준으로 힌지결합부(120)의 방위 변화를 계측하는 수평방위센서(150)를 구비하고 있는 바, 기울기 센서(140)에 의해 측정된 힌지결합부(120)의 기울기 변화값을 수평방위센서(150)에 의해 측정된 힌지결합부(120)의 방위 변화값에 의해 보정함으로써, 더욱 정확한 침하량 데이터를 얻을 수 있다는 효과가 있다.
연결부재(130)로는 와이어(131)를 사용하는 것이 효과적인데, 이때 힌지결합부(120)는 심부에 위 와이어(131)의 관통공이 형성됨과 아울러, 와이어(131)의 변화방향과 동일한 방향으로 변화하도록 설치된 와이어 지지 파이프(121)를 포함하는 구성을 취하며, 기울기 센서(140) 및 수평방위센서(150)는 이와 같은 와이어 지지 파이프(121)의 기울기 및 방위 변화를 계측하도록 설치되는 것이 바람직하다.
이러한 와이어 지지 파이프(121)가 없다면, 힌지결합부(120)의 단부에서 와이어(131)가 힌지결합부(120)와 별도로 기울기 변화(꺽임)를 일으킴에 따라, 와이어(131)의 실질적인 기울기 변화를 힌지결합부(120)에 설치된 기울기 센서(140) 및 수평방위센서(150)가 측정값에 반영할 수 없을 것이기 때문이다.
수평면을 기준으로 힌지결합부(120)의 방위 변화를 계측하는 수평방위센서(150)는 다양한 구성에 의해 구성될 수 있는데, 나침반 등에 의해 힌지결합부(120)의 방위 변화를 계측하는 방위 계측부(151); 방위 계측부(151)가 수평을 유지하도록 와이어 지지 파이프(121)에 설치된 수평유지부(152);를 포함하는 구성을 취하는 것이 효율적이다(도 3).
구체적으로, 수평유지부(152)는 방위 계측부(151)가 수용되는 수용체(152a); 수용체(152a)가 항상 와이어 지지 파이프(121)에 대하여 연직 하방에 위치하도록, 수용체(152a)와 와이어 지지 파이프(121)를 연결하는 실 등의 연결구(152b);를 포함하는 구성 등에 의해 구현될 수 있다(도 3).
힌지결합부(120)가 와이어 지지 파이프(121)와 본체(110)를 연결하는 유니버셜 조인트부(122)를 포함하는 구성을 취하는 경우, 와이어(131)의 기울기 변화에 따른 와이어 지지 파이프(121)의 회전구동이 더욱 자유롭게 이루어질 수 있는 바, 힌지결합부(120)에 설치된 기울기 센서(140) 및 수평방위센서(150)에 의해 더욱 정확한 침하량의 계측이 가능하다는 장점이 추가된다.
본체(110)가 파일(4)의 상단에 결합될 수 있도록, 본체(110)의 하면 무게중심에 형성되고 파일(4)에 연결되는 파일연결부(160)를 더 포함하는 구성을 취하는 경우, 본체(110)가 파일(4)의 상단에 안정적이고, 용이하고, 견실하게 결합될 수 있다는 장점이 있다(도 1).
본체(110)와 파일연결부(160)가 유니버셜 조인트부(161)에 의해 회동 가능토록 결합되는 경우, 상술한 바와 같이 와이어(131)의 기울기 변화에 따른 와이어 지지 파이프(121)의 회전구동이 더욱 자유롭게 이루어질 수 있는 바, 기울기 센서(140) 및 수평방위센서(150)에 의해 더욱 정확한 침하량의 계측이 가능하다는 장점이 추가된다.
본 발명에 의한 침하량 계측장치(100)가 본체(110)의 기울기 변화를 측정하도록 설치된 틸트미터(tilt-meter : X-Y 방향의 기울기 측정센서); 수평면을 기준으로 위 틸트미터의 방위 변화를 계측하는 수평방위센서(이는 위 수평방위센서(150)와 동일한 구성을 취하면 됨);를 추가로 포함하는 구성을 취하는 경우, 위 기울기 센서(140) 및 수평방위센서(150)에 의해 측정된 값을 틸트미터 및 수평방위센서의 측정값에 의해 보정함에 따라 더욱 정확한 계측값을 얻을 수 있다는 장점이 추가된다.
본체(110)에 위성항법장치(GPS)가 더 구비된 구성을 취하는 경우, 상기 센서들에 의해 측정된 침하량을 위 GPS에 의한 계측값에 의해 다시 한번 보정할 수 있을 뿐만 아니라, 이를 포털 매체인 구글 어스(google earth) 등의 인터넷과 연동시킴으로써 모체(2) 거동의 이상징후 발생시 보다 신속하게 대처할 수 있다는 효과가 추가된다.
본체(110)에 온도계가 구비되는 경우, 온도 변화에 따른 기기의 신축으로 인한 오차를 보정할 수 있다는 효과가 추가된다.
하도록, 본체(110)에는 온도계가 더 구비된 것을 특징으로 하는 침하량 계측장치(100).
이상과 같은 본 발명에 의한 침하량 계측장치(100)는 단독으로 설치되어 사용될 수도 있으나, 복수의 계측장치(100)에 의해 시스템을 이루도록 하는 것이 더욱 효과적이다.
즉, 계측의 대상이 되는 모체(2)에 매설된 복수 개의 파일(4); 복수 개의 파일(4)에 각각 설치된 상기 침하량 계측장치(100); 침하량 계측장치(100)에 의해 계측된 데이터를 전송받아서 모체(2)를 실시간 감시관리하는 중앙관리부(10); 그 중앙관리부(10)와 연계하여, 모체(2)의 침하여부를 알리는 알림부를 포함하는 계측시스템이 그것이다(도 4,5).
이러한 구성을 취하는 경우, 계측장치(100)에 의해 측정된 계측값을 실시간으로 감시할 수 있고, 이상 징후가 감지되는 경우 신호등(20,22), 휴대폰(24) 등의 알림부에 의해 즉시 경고를 발할 수 있다는 장점이 추가된다.
중앙관리부(10)에는 모체(2)의 거동을 실시간으로 모니터링할 수 있도록 디스플레이장치(12)가 설치되는 것이 바람직하다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
2 : 모체 4 : 파일
10 : 중앙관리부 100 : 침하량 계측장치
110 : 본체 120 : 힌지결합부
121 : 와이어 지지 파이프 122 : 유니버셜 조인트부
130 : 연결부재 131 : 와이어
140 : 기울기 센서 150 : 수평방위센서
151 : 방위 계측부 152 : 수평유지부
152a : 수용체 152b : 연결구
160 : 파일연결부 161 : 유니버셜 조인트부

Claims (12)

  1. 계측의 대상이 되는 모체(2)에 매설된 복수의 파일(4) 중 어느 하나의 파일(4)에 장착되는 본체(110);
    상기 본체(110)에 대하여 회동될 수 있도록 상기 본체(110)에 힌지 결합되는 힌지결합부(120);
    상기 힌지결합부(120)를 상기 복수의 파일(4) 중 또 다른 파일(4)에 연결하는 연결부재(130);
    상기 파일(4)에 대한 상기 힌지결합부(120)의 회동에 의한 상기 힌지결합부(120)의 기울기 변화를 계측하는 기울기 센서(140);
    수평면을 기준으로 상기 힌지결합부(120)의 방위 변화를 계측하는 수평방위센서(150);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 침하량 계측장치(100).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연결부재(130)는 와이어(131)이고,
    상기 힌지결합부(120)는
    심부에 상기 와이어(131)의 관통공이 형성됨과 아울러, 상기 와이어(131)의 변화방향과 동일한 방향으로 변화하도록 설치된 와이어 지지 파이프(121)를 포함하며,
    상기 기울기 센서(140) 및 수평방위센서(150)는 상기 와이어 지지 파이프(121)의 기울기 및 방위 변화를 계측하도록 설치된 것을 특징으로 하는 침하량 계측장치(100).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수평방위센서(150)는
    상기 힌지결합부(120)의 방위 변화를 계측하는 방위 계측부(151);
    상기 방위 계측부(151)가 수평을 유지하도록 상기 와이어 지지 파이프(121)에 설치된 수평유지부(152);를
    포함하는 것을 특징으로 하는 침하량 계측장치(100).
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수평유지부(152)는
    상기 방위 계측부(151)가 수용되는 수용체(152a);
    상기 수용체(152a)가 항상 상기 와이어 지지 파이프(121)에 대하여 연직 하방에 위치하도록, 상기 수용체(152a)와 상기 와이어 지지 파이프(121)를 연결하는 연결구(152b);를
    포함하는 것을 특징으로 하는 침하량 계측장치(100).
  5. 제2항에 있어서,
    상기 힌지결합부(120)는
    상기 와이어 지지 파이프(121)와 상기 본체(110)를 연결하는 유니버셜 조인트부(122)를 구비한 것을 특징으로 하는 침하량 계측장치(100).
  6. 제1항에 있어서,
    상기 본체(110)가 상기 파일(4)의 상단에 결합될 수 있도록, 상기 본체(110)의 하면 무게중심에 형성되고 상기 파일(4)에 연결되는 파일연결부(160)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 침하량 계측장치(100).
  7. 제6항에 있어서,
    상기 본체(110)와 상기 파일연결부(160)는 유니버셜 조인트부(161)에 의해 회동 가능토록 결합되는 것을 특징으로 하는 침하량 계측장치(100).
  8. 제1항에 있어서,
    상기 본체(110)의 기울기 변화를 측정하도록 설치된 틸트미터(tilt-meter);
    수평면을 기준으로 상기 틸트미터의 방위 변화를 계측하는 수평방위센서;를
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 침하량 계측장치(100).
  9. 제1항에 있어서,
    상기 본체(110)에는 위성항법장치(GPS)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 침하량 계측장치(100).
  10. 제1항에 있어서,
    온도 변화에 따른 신축으로 인한 오차를 보정하도록, 상기 본체(110)에는 온도계가 더 구비된 것을 특징으로 하는 침하량 계측장치(100).
  11. 계측의 대상이 되는 모체(2)에 매설된 복수 개의 파일(4);
    상기 복수 개의 파일(4)에 각각 설치된 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 침하량 계측장치(100);
    상기 침하량 계측장치(100)에 의해 계측된 데이터를 전송받아서 상기 모체(2)를 실시간 감시관리하는 중앙관리부(10);
    상기 중앙관리부(10)와 연계하여, 상기 모체(2)의 침하여부를 알리는 알림부를 포함하는 계측시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 중앙관리부(10)는 상기 모체(2)의 거동을 실시간으로 모니터링할 수 있도록 디스플레이장치(12)를 포함하는 것을 특징으로 하는 계측시스템.
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