KR20130077167A - 광섬유 격자센서를 이용한 조가선 감시 및 관리시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광섬유격자센서를 이용하여 조가선 및 조가선이 설치된 전신주를 감시 및 관리하는 시스템으로, 특히 괌섬유격자센서가 설치된 지점의 스트레인을 측정함으로써 조가선의 움직임 등의 상태를 실시간으로 측정하고 이를 원격에서 통합관리 할 수 있는 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 광섬유 격자센서를 이용한 조가선 감시 및 관리시스템은, 전신주와 전신주 사이에 형성된 조가선과, 상기 조가선을 따라 상기 조가선에 인접하여 형성된 광섬유 격자센서 케이블과, 상기 광섬유 격자센서 케이블의 시단 또는 종단과 연결되어 광섬유 격자센서로부터 신호를 수신받아 신호를 분석하고 측정하는 광섬유 격자센서 측정장비와, 상기 광섬유 격자센서 측정장비와 네트워크망으로 연결되어 상기 광섬유 격자센서 케이블로부터 전달된 신호를 통해 상기 조가선의 스트레인(Strain)을 감시하고 관리하는 통합감시서버를 포함하여 이루어진다.

Description

광섬유 격자센서를 이용한 조가선 감시 및 관리시스템{MONITORING AND MANAGEMENT SYSTEM OF MESSENGER WIRE USING FIBER BRAGG GRATING}

본 발명은 광섬유격자센서를 이용하여 조가선 및 조가선이 설치된 전신주를 감시 및 관리하는 시스템으로, 특히 괌섬유격자센서가 설치된 지점의 스트레인을 측정함으로써 조가선의 움직임 등의 상태를 실시간으로 측정하고 이를 원격에서 통합관리 할 수 있는 시스템에 관한 것이다.

근래에 기 설치된 전신주의 조가선에 통신선을 설치하는 업자가 무분별한 통신선의 설치로 인하여 전신주에 하중이 증가하고, 이로 인해 전신주가 쓰러지고, 단전 등의 재산피해가 증가하고 있다.

이를 해결하기 위한 방법들이 개발되고 있으며, 특히 대한민국 특허등록 제10-0998941호에는 지능형 센서를 이용하여 공가설비 감시 및 관리시스템이 개시되어 있다.

대한민국 특허등록 제10-0998941호의 지능형 센서를 이용한 공가설비 감시 및 관리시스템은, 흔들림 감시센서, 열림 감지센서, 공가설비 봉인 풀림 감지센서의 봉인파손 감지센서, 압력센서, 통신단자함 뚜껑열림 감지센서, 면타입의 압력센서, 적외선 감지센서, 온도감지센서 등의 공가설비설치감시센서들을 구비하고 추가적으로 카메라를 장착하여 무선통신을 통해 원격으로 공가설비를 감시하고 관리하는 기술이 개시된다.

하지만, 이러한 기술은 다양한 센서들을 각각의 전신주마다 개별적으로 설치해야하고, 이들을 서로 네트워크화하여야 하기 때문에 설치 및 운영비용 또한 고가여서 비효율적이며, 현실적인으로 적용될 수 있는 시스템이라 보기 어려운 점이 있다.

1. 대한민국 등록특허공보(B1) 10-0998941호(2010.12.01)

상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 조가선 및 전신주의 이상 유무를 광섬유격자센서을 이용하므로, 기존의 공가설비 감시 및 관리시스템에 비해 설치 및 운용상에서 현격한 저비용으로 관리가 가능한 광섬유 격자센서를 이용한 조가선 감시 및 관리시스템을 제공하고자 한다.

또한, 이를 통해 통신선을 설치하는 업자가 무분별하게 통신선을 설치하여 공가설비에 무리를 줄 수 있는 것을 사전에 감시할 수 있고, 이로 인한 전신주의 쓰러짐 및 전력차단의 문제 등을 예방할 수 있는 광섬유 격자센서를 이용한 조가선 감시 및 관리시스템을 제공하고자 한다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 광섬유 격자센서를 이용한 조가선 감시 및 관리시스템은, 전신주와 전신주 사이에 형성된 조가선과, 상기 조가선을 따라 상기 조가선에 인접하여 형성된 광섬유 격자센서 케이블과, 상기 광섬유 격자센서 케이블의 시단 또는 종단과 연결되어 광섬유 격자센서로부터 신호를 수신받아 신호를 분석하고 측정하는 광섬유 격자센서 측정장비와, 상기 광섬유 격자센서 측정장비와 네트워크망으로 연결되어 상기 광섬유 격자센서 케이블로부터 전달된 신호를 통해 상기 조가선의 스트레인(Strain)을 감시하고 관리하는 통합감시서버를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 광섬유 격자센서 케이블에 패턴된 광섬유 격자센서는 상기 전신주와 상기 조가선이 연결되는 부위인 조가선 결속부에 위치되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 광섬유 격자센서 케이블에 패턴된 광섬유 격자센서는 상기 전신주 간의 중심부분인 조가선이 가장 처진 부분인 조가선 이도부에 추가적으로 위치될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 광섬유 격자센서를 이용한 조가선 감시 및 관리시스템은, 전신주의 사이에 배치되며, 중심에 광섬유 격자센서 케이블이 형성되고 완충수단을 통해 밀폐되며 그 외주에 다수의 강선이 형성된 광복합 조가선과, 상기 광섬유 격자센서 케이블의 시단 또는 종단과 연결되어 광섬유 격자센서로부터 신호를 수신받아 신호를 분석하고 측정하는 광섬유 격자센서 측정장비와, 상기 광섬유 격자센서 측정장비와 네트워크망으로 연결되어 상기 광섬유 격자센서 케이블로부터 전달된 신호를 통해 상기 광복합 조가선의 스트레인(Strain)을 감시하고 관리하는 통합감시서버를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 광섬유 격자센서 케이블에 패턴된 광섬유 격자센서는 상기 전신주와 상기 광복합 조가선이 연결되는 부위인 조가선 결속부에 위치되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 광섬유 격자센서 케이블에 패턴된 광섬유 격자센서는 상기 전신주 간의 중심부분인 광복합 조가선이 가장 처진 부분인 조가선 이도부에 추가적으로 위치될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 광섬유 격자센서를 이용한 조가선 감시 및 관리시스템은, 전신주의 사이에 배치되며, 중심에 광섬유가 형성되고 완충수단을 통해 밀폐되며 그 외주에 다수의 강선이 형성된 광복합 조가선과, 상기 광섬유 격자센서 케이블의 시단 또는 종단과 연결되어 광섬유 격자센서로부터 신호를 수신받아 신호를 분석하고 측정하는 광섬유 격자센서 측정장비와, 상기 광섬유 격자센서 측정장비와 네트워크망으로 연결되어 상기 광섬유 격자센서 케이블로부터 전달된 신호를 통해 상기 광복합 조가선의 스트레인(Strain)을 감시하고 관리하는 통합감시서버를 포함하여 이루어지며, 상기 광복합 조가선의 광섬유는 통신선으로 사용되는 통신용 광섬유와 조가선의 스트레인을 측정하기 위한 광섬유 격자센서 케이블이 혼합되어 게재되어 형성될 수 있다.

상술한 본 발명의 구성에 따르면, 설치 및 운용상에서 현격한 저비용으로 관리가 가능하고, 무분별하게 통신선을 설치하여 공가설비에 무리를 줄 수 있는 문제 및 이로 인한 전신주의 쓰러짐, 전력차단의 문제 등을 사전에 예방하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 기설된 조가선 및 전신주 구조물에서의 광섬유 격자센서를 이용한 조가선 감시 및 관리시스템 구성도이다.
도 2는 도 1의 조가선 감시를 위한 광섬유 격자센서의 배치 상태를 도시한 것이다.
도 3은 신설될 조가선 구조물에서의 광섬유 격자센서를 이용한 조가선 감시 및 관리시스템 구성도이다.
도 4는 도 3에 적용된 광섬유 격자센서 케이블/강선복합선의 단면도를 도시한 것이다.
도 5는 도 3의 조가선 감시를 위한 광섬유 격자센서의 배치 상태를 도시한 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 광섬유 격자센서를 이용한 조가선 감시 및 관리시스템 및 작용효과를 살펴본다.

광섬유격자센서는 유리질 재료로 구성되어 있어 부식이 발생하지 않고, 빛의 파장값의 변화를 통해 측정하는 원리이기 때문에 전자(기)장에 의한 데이타의 왜곡이 발생하지 않아 신뢰성 있으며, 내구성이 우수해 1회 설치 후 광섬유격자센서를 교체 및 설치하지 않고 시설물의 내구연한까지 유지관리계측이 가능하다.

특히, 유무선 인터넷을 통해 FBG 데이터 로거의 제어가 가능해 데이터 로거의 이상이 발생할 경우, 인터넷을 통한 원격 제어로 점검이 가능하며, 데이터 취득 시간 조정과 로거 점검을 인터넷을 통한 원격 제어가 가능하다.

따라서, 본 발명에서는 조가선 및 조가선이 설치된 전신주의 원격 감시 및 관리를 위해 광섬유격자센서케이블을 이용한다.

[ 기설된 조가선과 전신주에 있어서의 감시 및 관리시스템]

도 1은 기설된 조가선 및 전신주 구조물에서의 광섬유 격자센서를 이용한 조가선 감시 및 관리시스템 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 광섬유 격자센서를 이용한 조가선 감시 및 관리시스템은 기설된 전신주(14)의 조가선(13)의 스트레인을 감시 및 관리하기 위한 광섬유 격자센서 케이블(12), 광섬유 격자센서 케이블(12)의 시단 및 종단에 설치되는 광섬유 격자센서 측정장치(11) 및 통신네트워크망(15)을 통해 광섬유 격자센서 측정장치(11)와 연결되는 통합감시서버(16)를 포함하여 이루어진다.

광섬유 격자센서 케이블(12)은 기 설치된 전신주(14)의 조가선(13)을 감시하기 위하여 조가선(13)의 설치 형태와 동일하게 조가선(13)과 결착되어 설치된다.

광섬유 격자센서 케이블(12)과 조가선(13) 간의 결속은 클램프, 테이프 등 그 제한을 두지 않으며, 조가선(13)이 전신주(14)에 클램프 등에 의해 고정된 경우 광섬유 격자센서 케이블(12)도 조가선(13)이 전신주(14)에 고정된 위치에서 클램핑되도록 한다.

광섬유 격자센서 측정장비(11)는 FBG(FIBER BRAGG GRATING) 데이터 로거 장비 및 FBG 데이터 로거 소프트웨어 등이 구비되어 광섬유 격자센서 케이블(12)로부터 센싱되는 값을 읽어들여 조가선(13)의 변위를 측정하고 이를 통신네트워크망(15)을 통해 통합감시서버(16)로 전송한다.

또한, 광섬유 격자센서 측정장비(11)는 다수개의 전신주(14)에 대하여 모니터링이 실시간으로 진행되며, 광섬유 격자센서 케이블(12)로부터 수집되는 전체 센싱 데이타는 통합감시서버(16)에 수집되어 처리되며, 위치 및 시간 등의 내용에 대한 정보를 관리자에게 제공할 수 있다. 전신주(14)에 결착된 조가선(13)의 수에 따라 센싱 데이타를 처리할 수 있는 광섬유 격자센서 측정장비(11)는 가변적으로 설치가 가능함은 물론이다.

통합감시서버(16)는 원격의 관리자 서버일 수 있으며 필요에 따라서는 현장 관리자 서버일 수 있다.

통합감시서버(16)는 광섬유 격자센서 측정장비(1)로부터 전송된 데이타를 기준으로 조가선(13)의 변위 이상 유무를 체크하여 실시간 감시하고, 이상시 해당 조가선(13)이 설치된 현장에서 보수 등의 관리가 이루어질 수 있도록 한다.

통합감시서버(16)는 광섬유 격자센서 케이블(12) 및 광섬유 격자센서 측정장비(11)로부터 조가선(13)의 이상 유무를 체크할 수 있으며, 또한 이상이 발생된 조가선(13)의 위치 및 시간 등의 정보를 함께 제공받아 이를 수집하고 처리할 수 있게 된다.

광섬유 격자센서 케이블(12)은 광섬유 격자센서를 생산시 일정한 거리로 패턴하는 것이 가능하며, 광섬유 격자센서 패턴이 있는 부분에서의 변위량을 측정하게 된다.

본 발명에서는 가장 하중을 많이 받는 부분인 조가선(13)이 전신주(14)에 고정된 부위에 광섬유 격자센서 패턴을 위치하도록 하며, 필요에 따라서는 조가선(13)의 처진 부분인 전신주 사이의 중심부분에도 광섬유 격자센서 패턴을 위치하도록 할 수 있다. 이는 도 2 및 도 3를 통해 설명한다.

도 2는 도 1의 조가선 감시를 위한 광섬유 격자센서의 배치 상태를 도시한 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 목적을 구현하기 위해서 광섬유 격자센서 케이블(12)은 패턴화된 광섬유 격자센서(17)의 위치를 결정짓는다.

즉, 광섬유 격자센서(17)는 조가선(13)의 변위량 등에 관심 위치인 조가선(13)과 전신주(14)의 연결부위(조가선 결속부(A))에 위치되도록 하고, 또한 보조적으로 전신주(14) 간의 중심부분인 조가선(13)이 가장 처진 부분(조가선 이도(Dip, 弛度)부(B))에 위치되도록 할 수 있다.

광섬유 격자센서(17)의 위치를 조가선 결속부(A)에 위치되도록 하는 것은 가장 많은 장력을 받은 부분이 조가선(13)과 전신주(14)의 결속 부분이기 때문이며, 조가선 이도부(B)에 보조적으로 위치짓도록 하는 것은 조가선(13)의 처짐 허용 정도(외부의 요소로 인한 처짐)를 넘는 지 여부 및 조가선(13)의 변위량 측정의 보조적 데이타로 활용할 수 있기 때문이다.

[신설된 조가선과 전신주에 있어서의 감시 및 관리시스템]

도 3은 신설될 조가선 구조물에서의 광섬유 격자센서를 이용한 조가선 감시 및 관리시스템 구성도이고, 도 4는 도 3에 적용된 광섬유 격자센서 케이블/강선복합선의 단면도를 도시한 것이며, 도 5는 도 3의 조가선 감시를 위한 광섬유 격자센서의 배치 상태를 도시한 것이다.

도 1과 달리 신설되는 전신주와 조가선 구조물에서는 조가선에 광섬유 격자센서 케이블을 설치할 필요없이, 광케이블 및 강선복합 조가선을 사용하여 이를 구현하는 것이 가능하다.

도 3에 도시된 바와 같이, 광섬유 격자센서를 이용한 조가선 감시 및 관리시스템은 광복합 조가선(23)과 광복합 조가선(23)의 스트레인을 감시 및 관리하기 위한 광섬유 격자센서 케이블(22b)이 복합된 광복합 조가선(23), 광복합 조가선(23)의 시단 및 종단에 설치되는 광섬유 격자센서 측정장치(21) 및 통신네트워크망(25)을 통해 광섬유 격자센서 측정장치(21)와 연결되는 통합감시서버(26)를 포함하여 이루어진다.

도 1의 경우는 광섬유 격자센서 케이블(12)을 조가선(13)에 별도로 설치하는 것이고, 도 3의 경우는 광섬유 격자센서 케이블(22b)과 조가선의 광복합 조가선(23)을 이용하는 것만 다를 뿐 나머지 기능 및 구성요소는 서로 동일하므로 나머지 시스템 구성에 대한 설명은 생략한다.

도 4는 도 3에 적용된 광복합 조가선의 단면도를 도시한 것이다.

광복합 조가선은 본 출원인이 특허출원하여 특허등록을 받은 특허등록 제10-1044962호에 개시된 통신기능을 갖는 조가선을 이용할 수 있다.

즉, 광복합 조가선(23)은 전신주(24)들의 사이에 배치되어 통신케이블로 이용되면서 그 중심부에 광섬유(22a)를 개재하고, 광섬유(22a) 중 일부를 광섬유 격자센서 케이블(22b)로 형성시키고, 완충수단(22c)으로 밀폐한 광섬유 통신선(22)과, 광섬유 통신선(22)의 둘레면에 배치되어 지지기능을 수행하면서 그 중심부에 강선(23a)을 각각 개재한 다수개의 지지선(23b)으로 이루어진다.

여기서, 광복합 조가선(23)은 광섬유 통신선(22)의 둘레면에 다수개의 지지선(23b)을 배치한 상태에서 꼬아서 또는 외피로 밀폐하여 제조할 수 있다.

또한, 광섬유 격자센서 케이블(22b)을 통신기능을 갖는 광섬유(22a) 중 일부를 대체하여 생산할 수도 있지만, 통신기능을 갖는 광섬유(22a)를 대신하여 광섬유 격자센서 케이블(22b)만으로 대체하여 생산하는 것도 가능하며, 이 경우 광복합 조가선(23)은 통신기능을 수행하지 않고 조가선의 기능과 조가선의 감시를 위한 광섬유 격자센서의 기능만을 수행하는 전선이 될 것이다.

또한, 도 2에 도시된 구성과 마찬가지로 도 4의 경우도 광섬유 격자센서(27)가 광복합 조가선(23)의 변위량 등에 관심 위치인 광복합 조가선(23)과 전신주(24)의 연결부위(조가선 결속부(A))에 위치되도록 하고, 또한 보조적으로 전신주(24) 간의 중심부분인 광복합 조가선(23)이 가장 처진 부분(조가선 이도(Dip)부(B))에 위치되도록 한다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

11, 21 : 광섬유 격자센서 측정장비 12, 22b : 광섬유 격자센서 케이블
13 : 조가선 14, 24 : 전신주
15, 25 : 통신네트워크망 16, 26 : 통합감시서버
17, 27 : 광섬유 격자센서 22 : 광섬유 통신선
22a : 광섬유 22c : 완충수단
23 : 광복합 조가선 23a : 강선
23b : 지지선

Claims (7)

1. 전신주와 전신주 사이에 형성된 조가선과,
   상기 조가선을 따라 상기 조가선에 인접하여 형성된 광섬유 격자센서 케이블과,
   상기 광섬유 격자센서 케이블의 시단 또는 종단과 연결되어 광섬유 격자센서로부터 신호를 수신받아 신호를 분석하고 측정하는 광섬유 격자센서 측정장비와,
   상기 광섬유 격자센서 측정장비와 네트워크망으로 연결되어 상기 광섬유 격자센서 케이블로부터 전달된 신호를 통해 상기 조가선의 스트레인(Strain)을 감시하고 관리하는 통합감시서버를 포함하여 이루어지는, 광섬유 격자센서를 이용한 조가선 감시 및 관리시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 광섬유 격자센서 케이블에 패턴된 광섬유 격자센서는 상기 전신주와 상기 조가선이 연결되는 부위인 조가선 결속부에 위치되는, 광섬유 격자센서를 이용한 조가선 감시 및 관리시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 광섬유 격자센서 케이블에 패턴된 광섬유 격자센서는 상기 전신주 간의 중심부분인 조가선이 가장 처진 부분인 조가선 이도부에 추가적으로 위치되는, 광섬유 격자센서를 이용한 조가선 감시 및 관리시스템.
4. 전신주의 사이에 배치되며, 중심에 광섬유 격자센서 케이블이 형성되고 완충수단을 통해 밀폐되며 그 외주에 다수의 강선이 형성된 광복합 조가선과,
   상기 광섬유 격자센서 케이블의 시단 또는 종단과 연결되어 광섬유 격자센서로부터 신호를 수신받아 신호를 분석하고 측정하는 광섬유 격자센서 측정장비와,
   상기 광섬유 격자센서 측정장비와 네트워크망으로 연결되어 상기 광섬유 격자센서 케이블로부터 전달된 신호를 통해 상기 광복합 조가선의 스트레인(Strain)을 감시하고 관리하는 통합감시서버를 포함하여 이루어지는, 광섬유 격자센서를 이용한 조가선 감시 및 관리시스템.
5. 제4항에 있어서,
   상기 광섬유 격자센서 케이블에 패턴된 광섬유 격자센서는 상기 전신주와 상기 광복합 조가선이 연결되는 부위인 조가선 결속부에 위치되는, 광섬유 격자센서를 이용한 조가선 감시 및 관리시스템.
6. 제5항에 있어서,
   상기 광섬유 격자센서 케이블에 패턴된 광섬유 격자센서는 상기 전신주 간의 중심부분인 광복합 조가선이 가장 처진 부분인 조가선 이도부에 추가적으로 위치되는, 광섬유 격자센서를 이용한 조가선 감시 및 관리시스템.
7. 전신주의 사이에 배치되며, 중심에 광섬유가 형성되고 완충수단을 통해 밀폐되며 그 외주에 다수의 강선이 형성된 광복합 조가선과,
   상기 광섬유 격자센서 케이블의 시단 또는 종단과 연결되어 광섬유 격자센서로부터 신호를 수신받아 신호를 분석하고 측정하는 광섬유 격자센서 측정장비와,
   상기 광섬유 격자센서 측정장비와 네트워크망으로 연결되어 상기 광섬유 격자센서 케이블로부터 전달된 신호를 통해 상기 광복합 조가선의 스트레인(Strain)을 감시하고 관리하는 통합감시서버를 포함하여 이루어지며,
   상기 광복합 조가선의 광섬유는 통신선으로 사용되는 통신용 광섬유와 조가선의 스트레인을 측정하기 위한 광섬유 격자센서 케이블이 혼합되어 게재되는, 광섬유 격자센서를 이용한 조가선 감시 및 관리시스템.
   
   
   
   
   
   

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