KR20120033729A

KR20120033729A - 지반 정보 제공 방법 및 그 시스템

Info

Publication number: KR20120033729A
Application number: KR1020100095412A
Authority: KR
Inventors: 성형원
Original assignee: 성형원
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2012-04-09

Abstract

본 발명은 지반 정보 제공 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 일면에 따른 지반 정보 제공 방법은 GPR(Ground Penetrating Rader)을 이용하여 지반 내부를 탐측하는 단계와, 탐측의 결과를 이용하여, 지반 내부에 있는 유전체의 부피를 계산하는 단계와, 유전체의 부피가 기설정된 임계 부피값 이상인지 판단하는 단계와, 유전체의 부피가 임계 부피값 이상이라고 판단하는 경우, 유전체에 대하여 탐측된 유전체 정보를 제공하는 단계를 포함한다.

Description

지반 정보 제공 방법 및 그 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR PROVIDING GROUND INFORMATION}

본 발명은 지반 정보 제공 방법 및 그 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로, GPR(Ground Penetrating Rader)을 이용하여 지반의 상태에 대한 정보를 수집하고 제공하는 지반 정보 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.

교통 수단이 발달하면서, 도로의 상태를 온전하게 보호하고, 적시에 보수하여 사고를 예방하는 기술의 필요성이 증가하고 있다.

특히, 도로 하부의 지반 상태는 도로의 내구성에 직접적인 영향을 미치므로, 지반 내부를 측정하고 기록하는 기술의 필요성이 증가하고 있다. 한편, 지반 내부를 측정하고 기록하는 기술 중의 하나로 GPR(Ground Penetrating Rader)을 이용한 기술이 있다.

하지만, 종래의 GPR을 이용한 기술들은 단순히 지반의 매질에 관한 정보만 제공한다. 또한, 종래의 기술은 지반 탐측에 있어서, 주파수에 따른 깊이와 신호가 반송되는 시간만을 변수로 한다. 따라서, 종래 기술은 탐측 결과로 지반의 단면만을 제공하게 된다. 그 결과로, 관측자는 지반내 토장 탈리 현상이 어느 정도 일어났는지를 단면으로 밖에 확인 할 수 없어, 탈리 여부에 대한 판단이 쉽지 않았다. 또한, 종래의 기술에 따르면, 지반내 공극의 크기가 어느 정도인지를 수차례 조사를 하여야만 확인 할 수 있기 때문에 관측자가 오류를 범하기 쉽다는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 GPR(Ground Penetrating Rader)을 이용하여 지반의 상태에 대한 정보를 수집하고 가공하여, 관측자가 지반의 이상 여부를 효율적으로 탐측하기 위한 지반 정보 제공 방법 및 그 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 지반 탐측 정보 및 유전체 정보를 생성하고, 지반 내에서 임계 부피값 이상의 유전체 부피를 가지는 유전체의 좌표를 제공하기 위한 지반 정보 제공 방법 및 그 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 지표면 아래 지반에 유전체가 위치하는 것을 표시하도록 지표면에 액체 도료 등의 식별 표지를 출력할 수 있는 지반 정보 제공 방법 및 그 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 지반 정보 제공 방법은 GPR(Ground Penetrating Rader)을 이용하여 지반 내부를 탐측하는 단계와, 탐측의 결과를 이용하여, 지반 내부에 있는 유전체의 부피를 계산하는 단계와, 유전체의 부피가 기설정된 임계 부피값 이상인지 판단하는 단계와, 유전체의 부피가 임계 부피값 이상이라고 판단하는 경우, 유전체에 대하여 탐측된 유전체 정보를 제공하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 면에 따른 지반 정보 제공 시스템의 지반 탐측 장치는 GPR을 이용하여 지반을 탐측하는 GPR부와, 유전체 상수값 및 유전체 정보 생성의 기준이 되는 임계 부피값을 설정하는 유전체 정보 설정부와, 지반 내에서 유전체 상수값에 대응되며, 임계 부피값 이상의 부피를 가지는 유전체의 유전체 정보를 생성하는 유전체 정보 생성부를 포함한다.

본 발명에 따르면, 지반내 매질 특성에 따른 지반 구조 및 단위 부피 이상의 유전체에 관한 정보를 제공하는 지반 정보 제공 방법 및 그 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명에 따르면, 지반 탐측 정보 및 유전체 정보를 생성할 수 있고, 지반 내에서 임계 부피값 이상의 유전체 부피를 가지는 유전체의 좌표를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 지표면 아래 지반에 유전체가 위치하는 것을 표시하도록 지표면에 액체 도료 등의 식별 표지를 출력할 수 있다.

또한, 이용자는 지반 정보 및 유전체 정보의 입체 영상을 이용하여, 직관적으로 지반의 이상 여부를 알 수 있고, 지반내 토장 탈리 현상을 효율적으로 알 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지반 정보 제공 방법에 따라 지반 탐측 장치 및 단말기가 수행하는 절차를 도시하는 절차도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지반 정보 제공 시스템의 지반 탐측 장치를 도시한 블록도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 지반 탐측 장치를 이용한 이동식 지반 정보 관리 로봇의 사시도.
도 4는 GPR 방식을 이용한 지반 정보에 대한 입체 영상의 단면을 나타낸 도면.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로서, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 지반 정보 제공 방법 및 그 시스템은 지반 탐측 장치(10) 및 지반 정보 제공 단말기(20)를 포함하며, 유전체 상수 별로 표현된 지반내의 구조에 대한 지반 정보를 제공하고, 지반 내에서 임계 부피값 이상의 유전체 부피를 가지는 유전체의 좌표를 제공한다.

따라서, 지반 탐측 장치(10)는 이동 및 주행이 가능하도록 이동 수단 및 제어 수단을 가지며, 지반 정보를 수집하기 위해 GPR(Ground Penetrating Rader)을 구비한다.

GPR을 이용한 도로 지형의 구간별 탐측 기법은, 전자기파의 반응을 이용한다. 물체는 기본적으로 전자기파에 대한 유전체 상수값이 물체에 따라서 고유하게 설정되어 있다. 유전체 상수값은, 전기장이 매질에 미치는 영향 또는 매질에 의해 받는 영향을 나타내는 척도이다. 물질마다 유전체 상수값은 다르기 때문에, 전자기파는 물질의 유전체 상수에 따라 다르게 반응된다.

한편, 일 실시예로서 물질에 대한 유전체 상수값은 아래의 표 1과 같을 수 있다.

물질	유전체 상수값
Air	1
Water	81
Asphalt	3~6
Concrete	6~11
Limestone	4~8
Clays	5~40
Dry Sand	3~5
Saturated Sand	20~30

한편, 지반 탐측 장치(10)는 전자기파를 발생하는 송신 안테나와, 물질에 따라서 다르게 반응한 전자기파를 수신하는 수신 안테나를 포함할 수 있다. 또한, 수신 안테나에 의해 수신된 전자기파에 근거하여 도로 정보 관리 장치가 위치하는 지점의 도로 내부의 지형에 대한 단면도를 생성할 수 있는 프로그램을 저장 및 실행할 수 있는 프로세서가 더 포함될 수 있을 것이다.

한편, 지반 탐측 장치(10)는 좌표 정보를 수집하기 위해 GPS(Global Positioning System) 등의 위치 측량 수단을 구비한다.

한편, 지반 정보 제공 단말기(20)는 이용자에게 지반 정보 및 유전체 정보 등을 제공할 수 있도록 음성 표시 장치 또는 화면 표시 장치를 구비하며, GPR을 이용한 지반 탐측을 위해 주파수, 탐측 거리, 유전체 상수값 및 임계 부피값 등을 입력할 수 있는 인터페이스(Interface)를 제공한다.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 지반 정보 제공 방법 및 그 시스템을 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지반 정보 제공 방법에 따라 지반 탐측 장치 및 단말기가 수행하는 절차를 도시하는 절차도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 지반 정보 제공 시스템은 지반 탐측 장치(10) 및 지반 정보 제공 단말기(20)를 포함한다.

지반 정보 제공 단말기(20)는 이용자의 입력을 받아 탐측하고자 하는 지반내의 깊이에 따라 GPR의 송신 주파수를 설정한다(S201). 여기서, 송신 주파수는 이용자의 입력에 따라 주파수 대역 및 중심주파수 등을 선택하여 설정될 수 있다.

한편, 지반 정보 제공 단말기(20)는 이용자의 입력에 따라 탐측을 원하는 깊이를 선택하여, 깊이에 따라 주파수를 설정하도록 구성될 수 있다.

한편, 일 실시예로서 주파수 설정에 따른 탐측 깊이는 아래의 표 2와 같을 수 있다.

깊이(m)	중심주파수(MHz)
0.5	1,000
1.0	500
2.0	200
7.0	100
10.0	50

예를 들어, 중심 주파수에 따른 탐측 가능한 깊이가 표2와 같은 경우, 매설된 배관 또는 지반 조사를 위해 지반내 약 2m까지의 탐측을 원하는 경우, GPR의 중심 주파수를 200MHz로 설정할 수 있다. 한편, 본 발명의 실시예에 따른 지반 탐측 장치(10)는 지반 정보 제공 단말기(20)에서의 주파수 설정에 따라 복수의 200MHz 이하의 주파수를 송신 신호로 하여 지반 내부를 탐측하도록 구성될 수 있다.

한편, 표 2에 기재된 깊이 및 중심 주파수는 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것이고, 탐측 환경 및 시스템 구성에 따라 구체적인 수치는 달라질 수 있다.

지반 정보 제공 단말기(20)는 지반 탐측 장치(10)로 주파수 설정에 따라 주파수 정보를 제공한다(S203).

지반 정보 제공 단말기(20)는 이용자의 입력을 받아 지반 탐측 장치(10)의 지반 탐측을 위한 탐측 거리를 설정한다(S205).

지반 정보 제공 단말기(20)는 지반 탐측 장치(10)로 탐측 거리 설정에 따라 탐측 거리 정보를 제공한다(S207).

지반 탐측 장치(10)는 주파수 정보 및 탐측 거리 정보를 제공받아 설정된 탐측 거리에 따라 이동하면서, 주파수 정보의 주파수에 따라 GPR을 이용하여 지반을 탐측 한다(S101).

구체적으로, 지반 탐측 장치(10)는 복수의 주파수에 따른 송신 신호를 송신 안테나를 통해 지반으로 방사하고, 지반내의 각각의 매질을 통과한 후 전기적 특성이 다른 매질간의 경계면에서 반사되어 돌아오는 수신 신호를 수신안테나를 통해 받아 지반을 탐측한다(S101).

이 때, 지반 탐측 장치(10)는 수신 신호를 각각의 대역에 따라 주파수를 분리하고, 복수의 송신 안테나간의 거리(X), 주파수에 따른 깊이(Y), 반송되는 시간(T)을 탐측 시간(t) 별로 기록하여 지반 탐측 정보를 생성한다(S103).

여기서, 지반 탐측 정보는 지반 내부의 매질에 따른 구조에 관한 정보를 포함한다.

한편, 복수의 아날로그신호는 각각의 주파수 대역이 다르게 송신되어야 신호의 왜곡 및 간섭이 발생하지 않는다. 한편, 데이터 생성시 신호의 송수신하는 샘플링 간격에 따라 정밀도가 조절될 수 있다.

지반 정보 제공 단말기(20)는 이용자의 입력을 받아 유전체 상수값 등의 유전체의 전기적 특성을 나타내는 값을 설정한다(S209).

지반 정보 제공 단말기(20)는 지반 탐측 장치(10)로 유전체 상수값 설정에 따라 유전체 상수값 정보를 제공한다(S211).

이후, 지반 탐측 장치(10)는 유전체 상수값 정보의 유전체 상수값을 이용하여, 지반 내의 유전체 상수값에 해당되는 유전체의 부피를 계산한다(S105).

여기서, 유전체의 부피는 동일 또는 유사 범위내의 유전체 상수값에 해당하는 지반내 유전체에 대한 복수의 송신 안테나간의 거리(X), 주파수에 따른 깊이(Y), 탐측 시간(t)의 곱으로 계산될 수 있다. 한편, 동일 또는 유사 범위내의 유전체 상수값에 해당하는지 여부는 반송되는 시간(T)의 동일 또는 유사 범위로 판단한다.

한편, 지반 정보 제공 단말기(20)는 이용자의 입력을 받아 유전체 정보 생성의 기준이 되는 임계 부피값을 설정한다(S213).

지반 정보 제공 단말기(20)는 지반 탐측 장치(10)로 임계 부피값을 제공한다(S215).

이후, 지반 탐측 장치(10)는 유전체 상수값 정보의 유전체 상수값을 이용하여, 지반 내에서 임계 부피값 이상의 유전체 부피를 가지는 유전체가 있는지를 판단하여 유전체 및 유전체 부피를 확인하고(S107), 유전체의 지반내 위치, 형상, 부피, 유전체 상수값 등의 유전체에 관한 유전체 정보를 생성한다(S109). 이 때, 유전체 정보는 지반내의 유전체에 대해 복수의 송신 안테나간의 거리(X), 주파수에 따른 깊이(Y), 반송되는 시간(T)을 탐측 시간(t) 별로 기록하여 생성될 수 있다(S109).

지반 탐측 장치(10)는 지반 정보 제공 단말기(20)로 유전체 정보를 제공하고(S111), 지반 정보 제공 단말기(20)는 유전체 정보를 출력한다(S217).

한편, 지반 탐측 장치(10)는 지반 탐측 정보 및 유전체 정보를 이용하여 지반 정보를 생성한다(S113). 구체적으로, 지반 탐측 정보 및 유전체 정보는 복수의 송신 안테나간의 거리(X), 주파수에 따른 깊이(Y), 반송되는 시간(T)을 탐측 시간(t) 별로 기록하여 생성될 수 있고, 지반 탐측 장치(10)는 탐측 시간(t)에 따라 지반 탐측 정보 및 유전체 정보를 매칭시켜 지반 정보를 생성할 수 있다(S113).

즉, 지반 탐측 장치(10)는 지반 탐측 정보 및 유전체 정보를 이용하여, 반송되는 시간(T)에 따라 유전체에 해당하는 부분을 유전체 이외의 부분과 구분하고, 탐측 시간(t)에 따라 매칭시켜 저장하여 지반 정보를 생성할 수 있다(S113). 한편, 스펙트럼 형태로 표현하는 경우, 지반 탐측 정보 및 유전체 정보를 탐측 시간(t) 별로 나누어, 배열 값으로 분할 저장하고, 유전체에 해당하는 부분을 유전체 이외의 부분과 다른 명도 값 또는 다른 색으로 구분하여 지반 정보를 생성할 수 있다(S113).

지반 탐측 장치(10)는 지반 정보 제공 단말기(20)로 지반 정보를 제공하고(S115), 지반 정보 제공 단말기(20)는 지반 정보를 출력한다(S219).

한편, 지반 정보 제공 단말기(20)는 지반 정보를 복수의 송신 안테나간의 거리(X), 주파수에 따른 깊이(Y), 반송되는 시간(T) 및 탐측 시간(t)에 따라 스펙트럼 영상으로 표현할 수 있다.

이 때, 스펙트럼 영상은 지반 정보를 송신 안테나간의 거리(X), 주파수에 따른 깊이(Y), 반송되는 시간(T) 의 프레임으로 구분하여 입체영상신호를 생성하고, 각각의 X, Y 프레임에 대한 데이터를 탐측 시간(t)에 따라 배열값으로 분할저장하며, 각각의 유전체 상수 또는 반송되는 시간(T)마다 스펙트럼을 지정하여 표현한다.

예를 들어, 스펙트럼이 명도 값에 따라 10단계로 나누어진다면, 반송되는 시간(T)을 10단계로 나누어, 반송되는 시간(T)에 대응되는 명도값에 따라 화면으로 출력하도록 구성될 수 있다. 한편, 스펙트럼은 RGB 컬러 모델에 따라 빨강, 초록, 파랑의 가산혼합 값으로 표현될 수 있다.

따라서, 이용자는 스펙트럼 영상을 이용하여, 지반 정보를 확인할 수 있으며, 각각의 유전체 상수에 해당하는 부피가 어느 정도 되는지 직관적으로 식별이 가능하게 된다. 또한, 이용자는 디지털화된 지반 정보 등의 자료를 활용하여, 지반내 다양한 유전체를 각각 분류, 정리 및 식별할 수 있다.

한편, 지반 탐측 장치(10)는 지반 탐측 정보 및 유전체 정보를 이용하여, 지반 내에서 임계 부피값 이상의 유전체 부피를 가지는 유전체의 좌표를 수집하고, 수집한 결과에 따라 좌표 정보를 생성할 수 있다. 한편, 좌표 정보는 유전체가 위치하는 지반에 대응되는 지표면 상의 좌표를 수집하여 생성될 수 있다.

지반 탐측 장치(10)는 지반 정보 제공 단말기(20)로 좌표 정보를 제공하고(S119), 지반 정보 제공 단말기(20)는 좌표 정보를 출력한다(S221).

한편, 지반 탐측 장치(10)는 좌표 정보를 이용하여, 지표면 상의 좌표에 해당하는 지점 또는 영역의 지표면 아래 지반에 유전체가 위치하는 것을 표시하도록 지표면에 식별 표지를 출력하도록 구성될 수 있다(S121). 예를 들어, 지반 탐측 장치(10)는 식별 표지로 액체 도료를 분사하도록 도료 분사 수단을 구비하도록 구성되어, 지반 내에서 임계 부피값 이상의 유전체 부피를 가지는 유전체가 있는 경우, 해당 지점 또는 영역에 액체 도료를 분사하여 지표면 아래 지반에 유전체가 위치한다는 것을 표시하도록 구성될 수 있다.

한편, 지반 탐측 장치(10)는 지반 탐측 정보를 수집하는 가운데 설정된 유전체 상수에 반응하여, 유전체의 부피를 계산하고, 임계 부피값 이상의 유전체 부피를 확인하는 경우에만 유전체 정보를 생성 및 제공하도록 구성될 수 있다.

도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 지반 정보 제공 시스템의 지반 탐측 장치를 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지반 정보 제공 시스템의 지반 탐측 장치를 도시한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 지반 탐측 장치(10)는 입력부(101), 장치 설정부(101), 장치 제어부(103), 구동부(105), GPR부(107), 지반 탐측 정보 생성부(109), 유전체 정보 설정부(111), 유전체 정보 생성부(113), 지반 정보 생성부(115), 좌표 정보부(117), 출력부(119) 및 식별 표지부(121)를 포함한다.

장치 설정부(101)는 이용자의 입력에 따라 지반 탐측 장비(10)의 지반 탐측을 위한 주파수 및 탐측 거리를 설정한다.

장치 제어부(103)는 탐측 거리에 따라 지반 탐측 장비(10)가 이동하도록 제어하는 구동 신호를 생성하고, 지반 탐측 장비(10)가 장치 설정부(101)에서 설정된 주파수에 따라 GPR을 이용하여 지반을 탐측하도록 제어하는 탐측 신호를 생성한다.

구동부(105)는 장치 제어부(103)로부터 구동 신호를 제공받아, 구동 신호에 따라 지반 탐측 장비(10)를 이동시킨다.

GPR부(107)는 장치 제어부(103)로부터 탐측 신호를 제공받아, GPR을 이용하여 지반을 탐측한다.

구체적으로, GPR부(107)는 송신 안테나 및 수신안테나를 구비하고, 탐측 신호에 따라 복수의 아날로그 신호 주파수를 송신 안테나를 통해 지반으로 방사하고, 지반내의 각각의 매질을 통과한 후 전기적 특성이 다른 매질간의 경계면에서 반사되어 돌아오는 수신 신호를 수신안테나를 통해 받아 지반을 탐측한다.

지반 탐측 정보 생성부(109)는 수신 신호를 각각의 대역에 따라 주파수를 분리하고, 복수의 송신 안테나간의 거리(X), 주파수에 따른 깊이(Y), 반송되는 시간(T)을 탐측 시간(t) 별로 기록하여 지반 탐측 정보를 생성한다.

유전체 정보 설정부(111)는 이용자의 입력에 따라, 지반내의 특정한 유전체의 유전체 정보를 제공하기 위한 유전체 상수값 및 유전체 정보 생성의 기준이 되는 임계 부피값을 설정한다.

유전체 정보 생성부(113)는 지반 내에서 임계 부피값 이상의 유전체 부피를 가지며, 유전체 상수값에 대응되는 유전체가 있는지를 판단하여 유전체 및 유전체 부피를 확인하고, 유전체의 지반내 위치, 형상, 부피, 유전체 상수값 등의 유전체에 관한 유전체 정보를 생성한다.

이 때, 유전체 정보는 지반내의 유전체에 대해 복수의 송신 안테나간의 거리(X), 주파수에 따른 깊이(Y), 반송되는 시간(T)을 탐측 시간(t) 별로 기록하여 생성될 수 있다.

지반 정보 생성부(115)는 지반 탐측 정보 및 유전체 정보를 이용하여 지반 정보를 생성한다. 즉, 지반 정보는 지반 탐측 정보 및 유전체 정보를 포함하며, 지반내 매질 특성에 따른 구조 및 단위 부피 이상의 유전체에 관한 정보를 포함한다.

한편, 지반 탐측 정보 및 유전체 정보는 복수의 송신 안테나간의 거리(X), 주파수에 따른 깊이(Y), 반송되는 시간(T)을 탐측 시간(t) 별로 기록하여 생성될 수 있고, 지반 정보 생성부(115)는 탐측 시간(t)에 따라 지반 탐측 정보 및 유전체 정보를 매칭시켜 지반 정보를 생성할 수 있다

즉, 지반 정보 생성부(115)는 지반 탐측 정보 및 유전체 정보를 이용하여, 반송되는 시간(T)에 따라 유전체에 해당하는 부분을 유전체 이외의 부분과 구분하고, 탐측 시간(t)에 따라 매칭시켜 저장하여 지반 정보를 생성할 수 있다.

좌표 정보부(117)는 지반 탐측 정보 및 유전체 정보를 이용하여, 지반 내에서 임계 부피값 이상의 유전체 부피를 가지는 유전체의 좌표를 수집하고, 수집한 결과에 따라 좌표 정보를 생성한다. 한편, 좌표 정보는 유전체가 위치하는 지반에 대응되는 지표면 상의 좌표를 수집하여 생성될 수 있다.

출력부(119)는 지반 정보 및 좌표 정보를 출력하여, 이용자에게 지반내의 구조 및 유전체에 관한 정보를 제공한다.

한편, 출력부(119)는 지반 정보를 복수의 송신 안테나간의 거리(X), 주파수에 따른 깊이(Y), 반송되는 시간(T) 및 탐측 시간(t)에 따라 입체 영상으로 표현할 수 있다.

이 때, 출력부(119)는 지반 정보를 스펙트럼 영상으로 표현하기 위해, 송신 안테나간의 거리(X), 주파수에 따른 깊이(Y), 반송되는 시간(T) 의 프레임으로 구분하여 입체영상신호를 생성하고, 각각의 X, Y 프레임에 대한 데이터를 탐측 시간(t)에 따라 배열값으로 분할저장하며, 각각의 유전체 상수 또는 반송되는 시간(T)에 따라 스펙트럼을 지정하여 표현한다.

예를 들어, 스펙트럼이 명도 값에따라 10단계로 나누어진다면, 반송되는 시간(T)을 10단계로 나누어, 반송되는 시간(T)에 대응되는 명도값에 따라 화면으로 출력하도록 구성될 수 있다. 한편, 스펙트럼은 RGB 컬러 모델에 따라 빨강, 초록, 파랑의 가산혼합 값으로 표현될 수 있다.

식별 표지부(121)는 좌표 정보를 이용하여, 지표면 아래 지반에 유전체가 위치하는 것을 표시하도록 지표면에 식별 표지를 출력한다.

예를 들어, 식별 표지부(121)는 식별 표지로 액체 도료를 분사하도록 도료 분사 수단을 구비하도록 구성될 수 있고, 지반 내에서 임계 부피값 이상의 유전체 부피를 가지는 유전체가 있는 경우, 해당 지점 또는 영역에 액체 도료를 분사하여 지표면 아래 지반에 유전체가 위치한다는 것을 표시하도록 구성될 수 있다.

전술한 바에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 지반 정보 제공 방법 및 그 시스템은, 지반내 매질 특성에 따른 지반 구조 및 단위 부피 이상의 유전체에 관한 정보를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 지반 정보 제공 방법 및 그 시스템은 지반 탐측 정보 및 유전체 정보를 생성할 수 있고, 지반 내에서 임계 부피값 이상의 유전체 부피를 가지는 유전체의 좌표를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 지반 정보 제공 방법 및 그 시스템은 지표면 아래 지반에 유전체가 위치하는 것을 표시하도록 지표면에 액체 도료 등의 식별 표지를 출력할 수 있다.

이하, 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 지반 탐측 장치(10)를 이용한 이동식 지반 정보 관리 로봇을 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 지반 탐측 장치(10)를 이용한 이동식 지반 정보 관리 로봇의 사시도이다. 본 발명의 실시 예에 따른 이동식 지반 정보 관리 로봇의 설명에서 상기 언급한 지반 탐측 장치(10) 에 대한 설명과 중복되는 부분은 설명을 생략하기로 한다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 이동식 지반 정보 관리 로봇은, 탐측 장비 세트(200)와 메인 프레임(201)을 포함한다. 메인 프레임(201)에는, 메인 프레임(201)에 설치되어 탐측 장비 세트(200)를 이동시킬 수 있는 이동 장치와, 메인 프레임(201)에 설치되어 이동 장치의 동작을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다. 컨트롤러는, 탐측 장비 세트(200)에 설치될 수도 있을 것이다.

탐측 장비 세트(200)는, GPR 장치, 복수의 센서들, 및 프로세서를 포함하며, 도로 지형을 파괴하지 않고, 지반내의 지반 정보를 획득하는 기능을 수행한다. 지반 정보를 획득하는 방법은, 전술한 바와 같이 GPR 방법을 사용할 수 있을 것이다.

복수의 센서들은 구간별 노면 상태 정보를 탐측하게 된다. 따라서 복수의 센서들에는, 광량 또는 조도를 탐측하는 센서, 노면을 촬영하는 영상 촬영 장치(예를 들어 카메라), 진동 센서, 및 위치 정보를 탐측하기 위한 센서 중 하나 이상이 포함될 수 있다.

프로세서는 지반 정보와 구간별 노면 상태 정보에 근거하여 복합 도로 정보를 생성하는 기능을 수행한다. 프로세서에는 지반 정보와 노면 상태 정보를 대응시키는, 즉 위치 정보를 매칭하는 기능, 및 지반 정보와 지반 정보에 대응하는 구간별 노면 상태 정보를 융합하는 기능을 포함할 수 있다.

탐측 장비 세트(200)는 메인 프레임(201)과 분리 가능할 수 있다. 탐측 장비 세트(200)는 메인 프레임(201)뿐 아니라 기존의 장비에도 부착되거나, 검사자가 직접 탐측 장비 세트(200)를 가지고 도로 정보를 탐측할 수 있을 것이다. 따라서, 탐측 장비 세트(200)는 메인 프레임(201)과 분리 가능한 구조를 가지고 있을 수 있다.

메인 프레임(201)은 탐측 장비 세트(200), 이동 장치 또는 컨트롤러를 설치할 수 있는 하드웨어를 의미한다. 탐측 장비 세트(200)와 상기 언급한 바와 같이 분리 가능할 수 있기 때문에, 메인 프레임(201)은 탐측 장비 세트(200)와 기계적 또는 전기적으로 결합할 수 있는 구조를 가지고 있을 수 있다.

이동 장치는 메인 프레임(201)에 설치되어 탐측 장비 세트(200)가 구간별로 복합 도로 정보를 획득할 수 있도록 하는 장치이다. 이동 장치는 예를 들어 복수개의 바퀴들과 복수개의 바퀴에 대한 조향 및 전후진 제어가 가능한 복수개의 모터들로 구성될 수 있다.

컨트롤러는 이동 장치의 동작을 제어하는 기능을 수행한다. 따라서 도 2의 장치 제어부(103)와 동일한 기능을 함을 의미한다. 따라서, 컨트롤러는 탐측 장비 세트(200)에 설치된 복수의 센서들 중 현재 로봇이 위치하고 있는 지점에 대한 위치 정보를 탐측하기 위한 센서와 전기적으로 연결되어 있을 수 있다. 컨트롤러는 위치 정보를 센서로부터 수신하고, 위치 정보에 근거하여 로봇이 미리 정해진 구간을 따라서 이동할 수 있도록 이동 장치의 동작을 제어하게 된다. 따라서 컨트롤러는, 복수의 센서들이 탐측한 노면 상태 데이터에 근거하여 이동 장치의 동작을 제어하게 된다.

본 발명의 실시 예에서 메인 프레임(201)에는, 프로세서에 의해 생성된 복합 도로 정보를 위치별 또는 시간별로 저장하는 저장 장치가 더 포함되어 있을 수 있다. 저장 장치는 메인 프레임(201)에 내장되어 있거나, 메인 프레임(201) 또는 탐측 장비 세트(200)에 연결 및 분리가 가능한 장치일 수 있다. 저장 장치는 복합 도로 정보를 위치별 또는 시간별로 저장하는데, 위치 또는 시간은 탐측 구간에 따라서 설정되는 값들이다.

메인 프레임(201)에는 복합 도로 정보를 실시간으로 단말기(20)에 송신하는 통신 장치를 더 포함할 수 있다. 저장 장치에 복합 도로 정보를 저장하는 한편, 이용자의 단말기(20)에 복합 도로 정보를 동시에 전송함으로써, 실시간으로 이용자가 복합 도로 정보를 획득할 수 있도록 할 수 있는 것이다.

메인 프레임(201)에는 이동식 지반 정보 관리 로봇에 전원을 공급하기 위한 전원공급장치를 더 포함할 수 있다. 전원공급장치는, 탐측 장비 세트(200), 이동 장치, 저장 장치, 통신 장치를 포함한 이동식 지반 정보 관리 로봇의 작동을 위한 구성 요소에 전원을 공급하는 역할을 수행한다.

본 발명의 실시 예에서 메인 프레임(201)에는 탐측 장비 세트(200)에서 생성된 복합 도로 정보를 직접 검사자가 볼 수 있도록 하는 표시장치를 더 포함할 수 있다. 표시장치는 메인 프레임의 일측의 외벽에 존재할 수 있으며, 전원공급장치의 전원공급상태, 복합 도로 정보 및 이동식 지반 정보 관리 로봇의 위치 또는 속도 정보 중 하나 이상을 표시할 수 있다.

이하, 도 4를 참조하여, GPR 방식을 이용한 지반 정보에 대한 입체 영상을 설명한다. 도 4는 GPR 방식을 이용한 지반 정보에 대한 입체 영상의 단면을 나타낸 도면이다.

한편, 도 4에 있어서, 입체 영상의 일 단면만을 도시하고 있으나, 입체 영상(301)은 복수개의 도로 내부 지형의 단면도가 결합되어 있는 구조로 표현될 수 있다. 각 단면도에는, GPR 방식을 사용하여 생성된 영상이 존재하고 있으며, 탐측 시간(t)에 따른 소정 주기(예를 들어 1ms)로 촬영한 복수의 도로 내부 지형의 단면도가 구간에 따라서 결합될 수 있다.

도 4를 참조하면, 전자기파의 반응 결과에 따른 초기 입체 영상(301)의 단면이 도시되어 있다. 전자기파는 물질의 유전체 상수에 따라서 반응 결과가 달라지기 때문에, 전자기파의 수신 결과를 유전체 상수값에 따라 색으로 표현하여 초기 입체 영상(301)과 같은 영상을 획득하게 되는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 지반 탐측 장치(10)는 지반 탐측 정보를 수집하고, 유전체 정보를 반영하여, 초기 입체 영상(401)을 생성한다. 여기서, 초기 입체 영상(401)을 유전체 상수값에 따라 구분하여 미리 저장된 색에 따라 매칭하여 지반 정보를 수집하고, 지반 정보에 따라 입체 영상(400)을 생성한다. 구간별 지반 내부의 입체 영상(400)에는, 유전체 상수값이 13인 포장, 유전체 상수값이 1인 공기, 유전체 상수값이 11.3인 건조한 모래, 및 유전체 상수값를 알 수 없는 이물질을 포함하고 있다.

만약, 이용자가 지반내의 공기층을 탐측하려고 하는 경우, 본 발명의 실시예에 따른 지반 탐측 장치(10)는 유전체 상수값으로 1을 입력 받고 임계 부피값을 입력 받아, 임계 부피값 이상의 부피에 해당하는 공기층을 찾게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 지반 탐측 장치(10)가 임계 부피값 이상의 부피에 해당하는 공기층을 찾게 되는 경우, 공기층의 부피 및 지반내 구조를 파악하여 유전체 정보를 생성하고, 이용자에게 유전체 정보를 제공한다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 지반 탐측 장치(10)는 임계 부피값 이상의 부피에 해당하는 공기층을 찾게 되는 경우, 공기층의 좌표 정보를 제공하고, 공기층 상부의 지표면에 식별 표지를 생성 및 출력할 수 있다.

따라서, 이용자는 입체 영상을 이용하여, 직관적으로 지반의 이상 여부를 알 수 있고, 지반 정보 및 유전체 정보를 이용하여, 지반내 토장 탈리 현상을 효율적으로 알 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

GPR(Ground Penetrating Rader)을 이용하여 지반 내부를 탐측하는 단계;
상기 탐측의 결과를 이용하여, 상기 지반 내부에 있는 유전체의 부피를 계산하는 단계;
상기 유전체의 부피가 상기 기설정된 임계 부피값 이상인지 판단하는 단계; 및
상기 유전체의 부피가 상기 임계 부피값 이상이라고 판단하는 경우, 상기 유전체에 대하여 탐측된 유전체 정보를 제공하는 단계
를 포함하는 지반 정보 제공 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 계산하는 단계는 상기 지반 내부에 포함되는 하나 이상의 유전체 중에서 기설정된 유전체 상수값에 대응되는 유전체의 부피를 계산하는 단계인 것
인 지반 정보 제공 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 탐측하는 단계는,
복수의 주파수에 따른 송신 신호를 상기 지반으로 방사하고, 상기 지반 내부의 각각의 매질을 통과한 후 전기적 특성이 다른 상기 매질간의 경계 면에서 반사되어 돌아오는 수신 신호를 받아 지반 내부를 탐측하는 단계인 것
인 지반 정보 제공 방법.
제 3 항에 있어서,
유전체의 부피를 계산하는 단계는,
상기 주파수를 송신하는 안테나간의 거리(X), 상기 주파수에 따른 상기 유전체의 깊이(Y), 상기 탐측에 따른 탐측 시간(t)의 곱으로 계산하는 단계인 것
인 지반 정보 제공 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 임계 부피값 이상의 유전체가 위치하는 상기 지반에 대응되는 지표면에 식별 표지를 출력하는 단계
를 더 포함하는 지반 정보 제공 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 임계 부피값 이상의 유전체가 위치하는 상기 지반에 대응되는 지표면의 좌표를 제공하는 단계
를 더 포함하는 지반 정보 제공 방법.
GPR(Ground Penetrating Rader)을 이용하여 지반을 탐측하는 GPR부;
유전체 상수값 및 유전체 정보 생성의 기준이 되는 임계 부피값을 설정하는 유전체 정보 설정부; 및
상기 지반 내에서 상기 유전체 상수값에 대응되며, 탐측된 상기 임계 부피값 이상의 부피를 가지는 유전체의 상기 유전체 정보를 생성하는 유전체 정보 생성부
를 포함하는 지반 정보 제공 시스템의 지반 탐측 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 탐측에 따라, 상기 지반 내부의 매질 특성에 따른 구조를 나타내는 지반 탐측 정보를 생성하는 지반 탐측 정보 생성부; 및
상기 지반 탐측 정보 및 상기 유전체 정보를 매칭하여 지반 정보를 생성하는 지반 정보 생성부
를 더 포함하는 지반 정보 제공 시스템의 지반 탐측 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 지반 정보를 이용하여, 상기 유전체 상수값에 따라 입체 영상으로 표현하는 출력부
를 더 포함하는 지반 정보 제공 시스템의 지반 탐측 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 유전체 정보를 이용하여, 상기 지반 내에서 상기 임계 부피값 이상의 부피를 가지는 상기 유전체의 좌표를 수집하고, 수집한 결과에 따라 좌표 정보를 생성하는 좌표 정보부
를 더 포함하는 지반 정보 제공 시스템의 지반 탐측 장치.
제 10 항에 있어서, 상기 좌표 정보부는,
상기 임계 부피값 이상의 부피를 가지는 상기 유전체가 위치하는 상기 지반에 대응되는 지표면 상의 좌표를 수집하여 상기 좌표 정보를 생성하는 것
인 지반 정보 제공 시스템의 지반 탐측 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 임계 부피값 이상의 부피를 가지는 상기 유전체가 위치하는 지반 상부의 지표면에 식별 표지를 출력하는 식별 표지부
를 더 포함하는 지반 정보 제공 시스템의 지반 탐측 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 유전체 정보는 상기 유전체의 상기 지반내 위치, 상기 유전체의 형상, 상기 유전체의 부피, 상기 유전체의 유전체 상수값 중 적어도 하나를 포함하는 것
인 지반 정보 제공 시스템의 지반 탐측 장치.