KR20140016088A - 광섬유 밴딩센서를 이용한 건물 안전진단시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광섬유 밴딩센서를 이용한 건물 안전진단시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 더블유디엠모듈과 광섬유 밴딩센서 및 전반사미러를 이용하여 광섬유의 굴곡 현상에 따른 광손실의 변화를 측정하여 건물의 변위를 측정하기 위한 광섬유 밴딩센서를 이용한 건물 안전진단시스템에 관한 것이다.
본 발명을 통해 더블유디엠모듈과 광섬유 밴딩센서 및 전반사미러를 이용하여 광섬유의 굴곡 현상에 따른 광손실의 변화를 측정하여 건물의 변위를 측정하도록 함으로써, 온도 보상 절차를 거치지 않게 되어 복잡한 시스템 구축이 필요없는 효과를 제공하게 된다.

Description

광섬유 밴딩센서를 이용한 건물 안전진단시스템{Building Safety Inspection System using Fiber Banding Sensor.}

본 발명은 광섬유 밴딩센서를 이용한 건물 안전진단시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 더블유디엠모듈과 광섬유 밴딩센서 및 전반사미러를 이용하여 광섬유의 굴곡 현상에 따른 광손실의 변화를 측정하여 건물의 변위를 측정하기 위한 광섬유 밴딩센서를 이용한 건물 안전진단시스템에 관한 것이다.

교량의 수직 처짐은 교량의 상태를 평가하기 위하여 매우 중요한 측정항목이나 종래의 측정방법은 주로 접촉식 변위계 또는 연결 와이어로 고정되는 링형상 변위계에 의하여 측정하고 있었다.

이러한 종래의 방법은 교고가 높지 않거나 교하 공간이 지면으로 구성된 경우에는 설치가 가능한 매우 편리한 방법이다.

그러나, 교고가 높거나 교하 공간이 강 또는 차량이 통행하는 경우에는 고정점 설치가 어려워 접촉식 변위계 또는 링형상 변위계를 이용한 방법은 적용상 한계가 있었다.

이러한 단점을 극복하기 위하여 최근에는 레이저 변위계, 이미지 프로세싱 기법, 고정밀 경사계를 이용하는 방법들이 시도되고 있다.

레이저 변위계와 이미지 프로세싱을 이용하는 기법은 교고가 높더라도 교하공간이 지표면인 경우에는 쉽게 적용이 가능한 장점이 있으나, 교하공간이 하천 또는 차량이 통행하는 경우에는 교대 또는 교각에 설치하여야 한다.

교량의 수직 처짐을 측정하기 위하여 장기계측시 레이저 변위계를 교각에 설치하여 처짐을 측정하는 방법이 가장 일반적으로 사용되고 있는데, 이 방법은 수직처짐 측정을 위하여 레이저 변위계가 매우 고가이고, 교각 또는 교대도 진동에 의한 영향 또는 장기적인 변형에 의하여 절대적인 고정점이라고 보기 어렵기 때문에, 측정처짐에 항상 오차를 내포하고 있으며, 레이저 특성상 기후조건에 영향을 받는 단점이 있다.

초정밀 경사계를 이용하여 교량의 처짐을 추정하는 기법이 일부 적용되고 있으나, 교량의 수직처짐 추정을 위한 초정밀 경사계는 정적측정만이 가능하고 동적 측정은 불가능하기 때문에, 제한된 범위내에서만 적용할 수 있는 단점을 내포하고 있었다.

또한, 상기의 기법들은 온도에 상당히 민감한 단점이 발생하여 온도 보상 과정을 거쳐야 하므로 시스템 자체가 상당히 복잡해지는 문제점이 발생하였다.

없음.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 더블유디엠모듈과 광섬유 밴딩센서 및 전반사미러를 이용하여 광섬유의 굴곡 현상에 따른 광손실의 변화를 측정하여 건물의 변위를 측정하도록 하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여,

본 발명의 일실시예에 따른 광섬유 밴딩센서를 이용한 건물 안전진단시스템은,

광원(10)에서 발생된 신호를 제1멀티채널더블유디엠모듈(150) 및 제2멀티채널더블유디엠모듈(200)로 전송하며, 제2멀티채널더블유디엠모듈에서 전송되는 신호를 획득하여 수신단말기(500)로 전송하기 위한 써큘레이터(100)와;

써큘레이터에서 전송된 광원 신호를 획득하여 각각의 파장으로 분류하기 위한 제1멀티채널더블유디엠모듈(150)과;

제1멀티채널더블유디엠모듈에서 분류된 신호를 전기 신호로 변환하기 위한 포토다이오드(160)와;

전기 신호로 변환된 신호를 획득하여 A/D 변환을 거친 후에 각각의 파장별 광세기 신호를 수신단말기로 제공하기 위한 ADC(170)와;

써큘레이터에서 전송된 광원 신호를 파장에 따라 다수개의 포트로 분기하기 위한 제2멀티채널더블유디엠모듈(200)과;

상기 다수개로 분기된 포트에 결합시키며, 광손실의 변화를 측정하여 구조물의 변위를 측정하기 위한 광섬유 밴딩센서(300)와;

상기 광섬유 밴딩센서의 일측에 광섬유로 결합되어 입사되는 신호를 다시 반사시켜 광섬유로 전송하기 위한 전반사미러(400)와;

상기 ADC(170)에서 전송되는 각각의 파장별 광세기 신호를 표시하기 위한 수신단말기(500);를 포함하여 구성되어 본 발명의 과제를 해결하게 된다.

이상의 구성 및 작용을 지니는 본 발명에 따른 광섬유 밴딩센서를 이용한 건물 안전진단시스템은,

더블유디엠모듈과 광섬유 밴딩센서 및 전반사미러를 이용하여 광섬유의 굴곡 현상에 따른 광손실의 변화를 측정하여 건물의 변위를 측정하도록 함으로써, 온도 보상 절차를 거치지 않게 되어 복잡한 시스템 구축이 필요없는 효과를 제공하게 된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유 밴딩센서를 이용한 건물 안전진단시스템의 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유 밴딩센서를 이용한 건물 안전진단시스템의 써큘레이터에 입사되거나, 반사되어 돌아오는 광원의 출사 경로를 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유 밴딩센서를 이용한 건물 안전진단시스템의 전반사미러를 나타낸 예시도이다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유 밴딩센서를 이용한 건물 안전진단시스템은,

광원(10)에서 발생된 신호를 제1멀티채널더블유디엠모듈(150) 및 제2멀티채널더블유디엠모듈(200)로 전송하며, 제2멀티채널더블유디엠모듈에서 전송되는 신호를 획득하여 수신단말기(500)로 전송하기 위한 써큘레이터(100)와;

써큘레이터에서 전송된 광원 신호를 획득하여 각각의 파장으로 분류하기 위한 제1멀티채널더블유디엠모듈(150)과;

제1멀티채널더블유디엠모듈에서 분류된 신호를 전기 신호로 변환하기 위한 포토다이오드(160)와;

전기 신호로 변환된 신호를 획득하여 A/D 변환을 거친 후에 각각의 파장별 광세기 신호를 수신단말기로 제공하기 위한 ADC(170)와;

써큘레이터에서 전송된 광원 신호를 파장에 따라 다수개의 포트로 분기하기 위한 제2멀티채널더블유디엠모듈(200)과;

상기 다수개로 분기된 포트에 결합시키며, 광손실의 변화를 측정하여 구조물의 변위를 측정하기 위한 광섬유 밴딩센서(300)와;

상기 광섬유 밴딩센서의 일측에 광섬유로 결합되어 입사되는 신호를 다시 반사시켜 광섬유로 전송하기 위한 전반사미러(400)와;

상기 ADC(170)에서 전송되는 각각의 파장별 광세기 신호를 표시하기 위한 수신단말기(500);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 전반사미러는,

GRIN lens, Full mirror coating filter, capillary를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 광섬유 밴딩센서와 전반사미러는,

패키지 유닛으로 형성하되, 광섬유 밴딩센서와 전반사미러 사이의 광섬유는 1미터 미만으로 형성하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 써큘레이터(100)는,

광원에서 발생한 신호를 포트1에서 포트2로 전달하고, 전반사미러에서 반사된 신호를 포트2에서 포트3으로 전달하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 광섬유 밴딩센서를 이용한 건물 안전진단시스템의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유 밴딩센서를 이용한 건물 안전진단시스템의 전체 구성도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 광섬유 밴딩센서를 이용한 건물 안전진단시스템은,

광원(10)에서 발생된 신호를 제1멀티채널더블유디엠모듈(150) 및 제2멀티채널더블유디엠모듈(200)로 전송하며, 제2멀티채널더블유디엠모듈에서 전송되는 신호를 획득하여 수신단말기(500)로 전송하기 위한 써큘레이터(100)와;

써큘레이터에서 전송된 광원 신호를 획득하여 각각의 파장으로 분류하기 위한 제1멀티채널더블유디엠모듈(150)과;

제1멀티채널더블유디엠모듈에서 분류된 신호를 전기 신호로 변환하기 위한 포토다이오드(160)와;

전기 신호로 변환된 신호를 획득하여 A/D 변환을 거친 후에 각각의 파장별 광세기 신호를 수신단말기로 제공하기 위한 ADC(170)와;

써큘레이터에서 전송된 광원 신호를 파장에 따라 다수개의 포트로 분기하기 위한 제2멀티채널더블유디엠모듈(200)과;

상기 다수개로 분기된 포트에 결합시키며, 광손실의 변화를 측정하여 구조물의 변위를 측정하기 위한 광섬유 밴딩센서(300)와;

상기 광섬유 밴딩센서의 일측에 광섬유로 결합되어 입사되는 신호를 다시 반사시켜 광섬유로 전송하기 위한 전반사미러(400)와;

상기 ADC(170)에서 전송되는 각각의 파장별 광세기 신호를 표시하기 위한 수신단말기(500);를 포함하여 구성하게 된다.

상기 써큘레이터(100)는 광원(10)에서 발생된 신호를 제1멀티채널더블유디엠모듈(150) 및 제2멀티채널더블유디엠모듈(200)로 전송하며, 제2멀티채널더블유디엠모듈에서 전송되는 신호를 획득하여 수신단말기(500)로 전송하게 된다.

즉, 도 2에 도시한 바와 같이, Port1에서 Port2 방향으로 광원 발생 신호를 전송하게 된다.

이후, 제2멀티채널더블유디엠모듈에서 전송되는 신호를 획득하여 도 2에 도시한 바와 같이, Port2에서 Port3 방향으로 전송하게 되어 Port3 방향에 설치 구성된 수신단말기로 전송하게 되는 것이다.

즉, 써큘레이터는 신호의 방향성에 따라서 광의 경로를 제한하여 주는 광부품 소자를 의미한다.

상기 제1멀티채널더블유디엠모듈(150)과 제2멀티채널더블유디엠모듈(200)은 써큘레이터에서 전송된 광원 신호를 파장에 따라 다수개의 포트로 분기하는 기능을 수행하게 되는데, 다수개의 측정 포인트를 구성하게 되는 것이며, 도 1에 도시한 바와 같이, 여러개의 광섬유 밴딩센서와 연결되어 복수개의 측정 포인트를 제공할 수 있게 되며, 여러개의 포토다이오드 및 ADC를 구성하여 측정 포인트의 신호를 수신받도록 할 수 있다.

예를 들어, 더블유디엠모듈은 광원에서 발생한 신호를 파장에 따라서 다수개의 포트로 분기하게 되는데, C-band의 경우 64채널(100G) 기준, L-band의 경우 64채널(100G) 기준, 100G 채널 스페이싱을 기준하여 최대 128개소의 개별 모니터링이 가능한 효과를 제공하게 된다.

상기 광섬유 밴딩센서(300)는 다수개로 분기된 포트에 결합시키며, 광손실의 변화를 측정하여 구조물의 변위를 측정하기 위한 센서이다.

한편, 상기 전반사미러(400)는 광섬유 밴딩센서의 일측에 광섬유로 결합되어 입사되는 신호를 다시 반사시켜 광섬유로 전송하게 되며, 광원과 수신단말기를 단방향에 설치하여 광선로의 추가 설치를 제한하게 된다.

상기 전반사미러가 없으면 수신단에서 신호를 받기 위하여 광선로와 고가의 WDM 모듈을 추가로 설치해야 한다.

그러므로 이에 따른 비용이 발생하고, 설치 상의 문제도 발생하게 된다.

한편, 상기 광섬유 밴딩센서와 전반사미러는 패키지 유닛으로 형성하되, 광섬유 밴딩센서와 전반사미러 사이의 광섬유는 1미터 미만으로 형성하게 된다.

즉, 일정한 규격의 케이스 내부에 같이 설치하게 되는데, 이를 패키지 유닛으로 정의한 것이다.

또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 입력광섬유로 들어온 신호는 전반사미러에서 다시 전반사되어 입력된 광섬유로 되돌아 가게 되는데, 광원에서 전달된 신호는 제2멀티채널더블유디엠모듈과 광섬유 밴딩센서를 통과한 후 다시 되돌아가서 써큘레이터를 통하여 제1멀티채널더블유디엠모듈로 신호를 전달하는것이다.

상기 수신단말기(500)는 ADC(170)에서 전송되는 각각의 파장별 광세기 신호를 표시하게 되는데, 예를 들어 써큘레이터에서 전송되는 변위에 의한 신호를 획득하여 광원에서 발생된 신호값과 변위에 의한 신호값의 차이를 계산하게 된다.

한편, 상기 전반사미러는 GRIN lens, Full mirror coating filter, capillary를 포함하여 구성되게 되며, 이때 광섬유는 입력 및 출력을 공용으로 사용하게 된다.

또한, 도 1 내지 도 2에 도시한 바와 같이, 써큘레이터를 통하여 포트2에서 포트3로 수신되면 제1멀티채널WDM모듈(150)을 거쳐서 각각의 파장으로 분류되며, 분류된 신호는 포토다이오드(160)를 이용하여 전기 신호로 변환한 후, ADC(170)를 통해 A/D 변환을 거친 후에 각각의 파장별 광세기 신호를 수신단말기(500)에 표시가 되는 것이다.

상기와 같은 구성 및 동작을 통해 더블유디엠모듈과 광섬유 밴딩센서 및 전반사미러를 이용하여 광섬유의 굴곡 현상에 따른 광손실의 변화를 측정하여 건물의 변위를 측정하도록 함으로써, 온도 보상 절차를 거치지 않게 되어 복잡한 시스템 구축이 필요없는 효과를 제공하게 된다.

이상에서와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구 범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 써큘레이터
150 : 제1멀티채널더블유디엠모듈
160 : 포토다이오드
170 : ADC
200 : 제2멀티채널더블유디엠모듈
300 : 광섬유 밴딩센서
400 : 전반사미러
500 : 수신단말기

Claims (4)

1. 광섬유 밴딩센서를 이용한 건물 안전진단시스템에 있어서,
   광원(10)에서 발생된 신호를 제1멀티채널더블유디엠모듈(150) 및 제2멀티채널더블유디엠모듈(200)로 전송하며, 제2멀티채널더블유디엠모듈에서 전송되는 신호를 획득하여 수신단말기(500)로 전송하기 위한 써큘레이터(100)와;
   써큘레이터에서 전송된 광원 신호를 획득하여 각각의 파장으로 분류하기 위한 제1멀티채널더블유디엠모듈(150)과;
   제1멀티채널더블유디엠모듈에서 분류된 신호를 전기 신호로 변환하기 위한 포토다이오드(160)와;
   전기 신호로 변환된 신호를 획득하여 A/D 변환을 거친 후에 각각의 파장별 광세기 신호를 수신단말기로 제공하기 위한 ADC(170)와;
   써큘레이터에서 전송된 광원 신호를 파장에 따라 다수개의 포트로 분기하기 위한 제2멀티채널더블유디엠모듈(200)과;
   상기 다수개로 분기된 포트에 결합시키며, 광손실의 변화를 측정하여 구조물의 변위를 측정하기 위한 광섬유 밴딩센서(300)와;
   상기 광섬유 밴딩센서의 일측에 광섬유로 결합되어 입사되는 신호를 다시 반사시켜 광섬유로 전송하기 위한 전반사미러(400)와;
   상기 ADC(170)에서 전송되는 각각의 파장별 광세기 신호를 표시하기 위한 수신단말기(500);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광섬유 밴딩센서를 이용한 건물 안전진단시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 전반사미러는,
   GRIN lens, Full mirror coating filter, capillary를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광섬유 밴딩센서를 이용한 건물 안전진단시스템.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 광섬유 밴딩센서와 전반사미러는,
   패키지 유닛으로 형성하되, 광섬유 밴딩센서와 전반사미러 사이의 광섬유는 1미터 미만으로 형성하는 것을 특징으로 하는 광섬유 밴딩센서를 이용한 건물 안전진단시스템.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 써큘레이터(100)는,
   광원에서 발생한 신호를 포트1에서 포트2로 전달하고, 전반사미러에서 반사된 신호를 포트2에서 포트3으로 전달하는 것을 특징으로 하는 광섬유 밴딩센서를 이용한 건물 안전진단시스템.

Images