KR20160104948A - 게릴라 센서 및 이를 이용한 실시간 모니터링 시스템 - Google Patents

게릴라 센서 및 이를 이용한 실시간 모니터링 시스템 Download PDF

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Abstract

경사지의 변화를 감지하는 포터블 게릴라 센서는, 설정된 방향을 촬영하는 카메라와, 위성위치정보, 토양의 수분 함유량, 경사지의 기울기, 경사지의 변위속도, 온도 및 습도를 측정하는 복수의 센서와, 복수의 센서의 측정결과를 시각 및 청각 형태로 출력하는 알람부와, 외부로부터 공급된 외부전원 및 태양 전지판의 전원을 이용하여 충전 가능하고 착탈 가능한 배터리를 구비하는 전원부와, 복수의 센서의 측정결과에 따라 카메라의 촬영방향을 결정하고, 카메라에서 촬영된 영상 및 복수의 센서의 측정결과를 설정된 시간 간격마다 무선방식으로 전송하며, 토양의 수분 함유량, 경사지의 기울기, 경사지의 변위속도, 온도 및 습도의 측정결과를 토대로 정상상황 및 주의상황을 구분하고 주의상황이 발생하면 관리자의 휴대용 단말기로 해당 상황을 송신하도록 제어하는 제어부와, 지면에 장착된 지지봉에 고정시키기 위한 고정부를 포함한다.

Description

포터블 게릴라 센서 및 이를 이용한 경사지 실시간 모니터링 시스템{Portable guerrilla sensor and real-time slope monitoring system using the same}
본 발명은 포터블 게릴라 센서 및 이를 이용한 경사지 실시간 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 경사지의 변화를 감지하는 포터블 게릴라 센서와, 포터블 게릴라 센서의 측정결과를 토대로 경사지의 이상 징후를 판단하여 상황통보 시스템을 가동할 수 있는 경사지 실시간 모니터링 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 도로 건설로 인한 절개지나 가파른 사면에 위치한 시설물의 경우 주위 환경의 작은 변화에도 크게 영향을 받아 산사태 또는 붕괴가 발생하기 쉬우므로 매년 장마철의 폭우나 해빙기에 발생되는 산사태로 많은 인명 피해와 재산적 손실이 발생한다.
이에 따라 이러한 절개지 혹은 가파른 사면에는 산사태 또는 붕괴 등으로 발생하는 안전사고를 방지하기 위한 계측장치가 설치되어 있다.
종래의 계측장치는 강수량이 집중되는 여름 등의 계절에만 주로 사용되더라도 해당 장소에 영구적으로 설치되는 구조로 형성되어 있다. 따라서 겨울 등과 같이 계측장치가 거의 사용되지 않는 기간에도 외부환경에 노출되어 있어 수명이 단축되는 결과가 발생하였다. 또한, 종래의 계측장치는 단순히 측정된 데이터를 정해진 장소로 송신만 하는 수동적인 역할만 수행하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 지면에 장착된 지지봉에 고정시키기 위한 고정부를 통해 즉각 설치가 가능할 뿐만 아니라 한시적 사용이 가능한 장소에 빠르게 설치할 수 있는 포터블 게릴라 센서를 제공한다.
또한, 센서의 측정결과를 토대로 정상상황 및 주의상황을 스스로 구분하여 알려 줄 수 있는 포터블 게릴라 센서를 제공한다.
또한, 복수의 포터블 게릴라 센서 중 적어도 어느 하나 이상이 관리 기준치를 초과하여 주의상황이 발생하면 상황통보 시스템을 가동할 수 있는 경사지 실시간 모니터링 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 경사지의 변화를 감지하는 포터블 게릴라 센서에 있어서, 설정된 방향을 촬영하는 카메라; 위성위치정보, 토양의 수분 함유량, 경사지의 기울기, 경사지의 변위속도, 온도 및 습도를 측정하는 복수의 센서; 상기 복수의 센서의 측정결과를 시각 및 청각 형태로 출력하는 알람부; 외부로부터 공급된 외부전원 및 태양 전지판의 전원을 이용하여 충전 가능하고 착탈 가능한 배터리를 구비하는 전원부; 상기 복수의 센서의 측정결과에 따라 상기 카메라의 촬영방향을 결정하고, 상기 카메라에서 촬영된 영상 및 상기 복수의 센서의 측정결과를 설정된 시간 간격마다 무선방식으로 전송하며, 토양의 수분 함유량, 경사지의 기울기, 경사지의 변위속도, 온도 및 습도의 측정결과를 토대로 정상상황 및 주의상황을 구분하고 상기 주의상황이 발생하면 관리자의 휴대용 단말기로 해당 상황을 송신하도록 제어하는 제어부; 및 지면에 장착된 지지봉에 고정시키기 위한 고정부;를 포함하는 포터블 게릴라 센서가 제공된다.
또한, 상기 제어부는, 상기 정상상황에서는 설정된 주기마다 노멀모드 및 파워다운모드로 상호간에 전환되도록 제어하며 노멀모드로 진입할 때마다 상기 카메라에서 촬영된 영상 및 상기 복수의 센서의 측정결과를 설정된 제1 시간 간격으로 무선방식으로 전송하도록 제어하고, 상기 주의상황에서는 상기 노멀모드를 계속 유지하고 상기 카메라에서 촬영된 영상 및 상기 복수의 센서의 측정결과를 설정된 제2 시간 간격 - 상기 제1 시간 간격 보다 짧은 간격임- 마다 무선방식으로 전송하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 경사지의 변위속도가 3.7mm/hr 을 초과할 경우 상기 주의상황으로 인지하며, 상기 토양의 수분 함유량이 기준 수분 함유량을 초과할 경우 상기 주의상황으로 인지함에 있어서 상기 기준 수분 함유량은 측정된 온도에 따라 자동 조절되고, 상기 기준 수분 함유량은 외부로부터 수신되어 조절 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 카메라는 진동으로 발생한 움직임을 인식하고 흔들림의 반대 방향으로 빛이 굴절 되도록 조절하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 복수의 포터블 게릴라 센서; 및 광대역 무선 통신망을 통해 상기 복수의 포터블 게릴라 센서와 데이터를 송수신하고, 상기 복수의 포터블 게릴라 센서의 위성위치정보를 주기적으로 수신받아 지도가 표시된 웹 브라우저에 표시하고 사용자가 선택한 포터블 게릴라 센서에서 측정된 위성위치정보, 토양의 수분 함유량, 경사지의 기울기, 경사지의 변위속도, 온도, 습도 및 촬영영상을 표시하며, 상기 복수의 포터블 게릴라 센서 중 적어도 어느 하나 이상이 관리 기준치를 초과하여 주의상황이 발생하면 상황통보 시스템을 가동하는 관리서버;를 포함하는 경사지 실시간 모니터링 시스템이 제공된다.
또한, 상기 관리서버는, 주의상황이 발생한 포터블 게릴라 센서의 위치를 웹 브라우저에 자동으로 확대 표시하고, 해당 포터블 게릴라 센서의 측정결과 중 관리 기준치를 초과한 부분을 강조해서 표시하고, 웹 브라우저에 표시되는 내용을 관리자의 휴대용 단말기에 자동 송신하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 관리서버는, 사용자가 선택한 포터블 게릴라 센서의 촬영영상을 표시함에 있어서 카메라의 촬영방향을 조절하도록 해당 포터블 게릴라 센서의 카메라를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 관리서버는 상기 상황통보 시스템을 가동함에 있어서, 상기 복수의 포터블 게릴라 센서가 설치된 지역의 지반 이상정보 이력을 참고하되, 상기 지반 이상정보 이력은 상기 복수의 포터블 게릴라 센서의 기간별 주의상황이 발생한 횟수와 기간별 강우량/적설량 통계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복수의 포터블 게릴라 센서는, 로컬 무선 통신망을 통해 상호간에 데이터를 송수신함에 있어서, 주의상황이 발생한 포터블 게릴라 센서 주변을 주의상황이 발생하지 않은 나머지 포터블 게릴라 센서가 촬영하도록 카메라의 촬영방향을 자동 조절하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 관리서버는, 상기 로컬 무선 통신망을 통해 주의상황이 발생한 포터블 게릴라 센서 주변을 촬영하도록 카메라의 촬영방향이 자동 조절되지 않을 경우, 상기 광대역 무선 통신망을 통해 주의상황이 발생한 포터블 게릴라 센서 주변을 주의상황이 발생하지 않은 나머지 포터블 게릴라 센서가 촬영하도록 카메라의 촬영방향을 조절하는 것을 특징으로 한다.
또한, 주의상황이 발생한 포터블 게릴라 센서의 카메라는 360도 회전하면서 주변을 촬영하는 것을 특징으로 한다.
또한, 주의상황이 발생하지 않은 포터블 게릴라 센서의 카메라는, 주의상황이 발생한 포터블 게릴라 센서 주변을 동시에 촬영함에 있어서, 일정영역을 중복 촬영하여 파노라마 영상을 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 포터블 게릴라 센서는, 지면에 장착된 지지봉에 고정시키기 위한 고정부를 통해 즉각 설치가 가능하며, 한시적 사용이 가능한 장소에 빠르게 설치/수거 할 수 있으므로 재사용성이 향상되었다. 또한, 필요한 장소에 즉각 설치하여 즉각 데이터를 수신할 수 있는 게릴라적인 특징을 가진다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 경사지 실시간 모니터링 시스템은, 포터블 게릴라 센서의 측정결과 및 급경사지의 지반 이상정보 이력을 바탕으로 급경사지의 상태를 실시간으로 모니터링 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 포터블 게릴라 센서의 블록도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 포터블 게릴라 센서의 구성도.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 포터블 게릴라 센서의 구성도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 포터블 게릴라 센서의 실사도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 경사지 실시간 모니터링 시스템의 구성도.
도 6은 관리자의 휴대용 단말기에 전송된 정보를 나타낸 도면.
도 7 내지 도 11은 경사지 실시간 모니터링 시스템에 의해 웹 브라우저에 표시된 정보를 나타낸 도면.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 포터블 게릴라 센서의 블록도이다.
본 실시예에 따른 포터블 게릴라 센서는 제안하고자 하는 기술적인 사상을 명확하게 설명하기 위한 간략한 구성만을 포함하고 있다.
도 1을 참조하면, 포터블 게릴라 센서는 카메라(10)와, 복수의 센서(20)와, 알람부(30)와, 전원부(40)와, 제어부(50)와, 고정부 - 미도시됨 - 를 포함한다.
상기와 같이 구성되는 포터블 게릴라 센서의 세부구성과 주요동작을 살펴보면 다음과 같다.
카메라(10)는 기본적으로 설정된 방향을 촬영하도록 제어되며, 제어부(50)의 제어에 의해 촬영방향이 변경될 수 있다. 카메라(10)는 진동으로 발생한 움직임을 인식하고 흔들림의 반대 방향으로 빛이 굴절 되도록 조절하는 진동방지 기능을 가지고 있다. 경사지에 설치된 포터블 게릴라 센서의 카메라(10)는 날씨에 의한 진동 또는 경사지의 변위에 의해서 충격이 가해질 수 있는데, 이러한 충격이 발생하더라도 흔들림 없는 영상을 촬영할 수 있다.
카메라(10)는 포터블 게릴라 센서에 내장되는 형태로 배치될 수 있으며, 포터블 게릴라 센서의 외부면에 탈부착 가능한 형태로 배치될 수도 있을 것이다. 카메라(10)는 동영상 및 정지영상을 촬영하여 송신할 수 있다.
복수의 센서(20)는 위성위치정보, 토양의 수분 함유량, 경사지의 기울기, 경사지의 변위속도, 온도 및 습도를 측정하는 각각의 센서를 포함한다.
위성위치정보는 GPS 좌표로 대표될 수 있는 위치정보이며, 경사지의 기울기는 자이로 센서, 경사지의 변위속도는 레이저 변위감지 센서 등으로 구성될 수 있다. 토양의 수분 함유량을 측정하는 센서는 경사지의 토양에 일정깊이 삽입된 상태로 배치되어 포터블 게릴라 센서와 유선라인으로 연결되는 구조로 이루어질 수 있다.
알람부(30)는 복수의 센서의 측정결과를 시각 및 청각 형태로 출력한다. 알람부(30)는 스피커 및 발광소자 등으로 구성될 수 있는데, 토양의 수분 함유량, 경사지의 기울기, 경사지의 변위속도 중 어느 하나 이상의 측정값이 관리 기준치를 초과하여 경사지의 붕괴 징조가 있을 경우, 발광소자의 색을 변경 - 녹색에서 빨간색으로 변경 - 하거나 스피커로 해당상황을 경고하는 소리를 송출할 수 있다. 이때 발광소자는 주기적으로 깜박이거나, 특정 방향으로 설정된 색의 빛을 조사하여 해당 상황을 알려줄 수 있다. 스피커는 단순히 반복적인 기계음 뿐만 아니라 해당 상황을 사람의 음성으로 출력하도록 구성될 수 있다.
전원부(40)는 외부로부터 외부전원을 공급 받아, 각 내부 회로에 구동전원을 공급한다. 또한 전원부(40)는 착탈 가능한 배터리를 포함하고 있는데, 배터리는 외부전원 또는 태양 전지판에 의해서 생성된 전원을 이용하여 충전될 수 있다. 결과적으로 포터블 게릴라 센서의 전원부(40)는 외부전원이 차단되는 상황이 발생하더라도 배터리에 충전된 전원을 이용하여 구동전원을 공급 할 수 있다. 또한 배터리가 태양 전지판의 전원을 통해 충전될 수 있으므로, 외부의 전원이 장시간 공급되지 않더라도 동작시간을 지속시킬 수 있다.
참고적으로 배터리에 충전된 전력이 30% 미만 일 경우, 로컬 무선 통신모듈에 공급되는 구동전원이 차단되고, 배터리에 충전된 전력이 15% 미만일 경우 카메라(10)에 공급되는 구동전원이 차단되어, 포터블 게릴라 센서의 동작시간을 보다 지속 시킬 수도 있을 것이다. 30% 및 15%의 전력수치는 기본적으로 설정된 수치이며, 이러한 수치는 외부로부터 전송된 제어 데이터에 의해서 조절될 수 있을 것이다.
제어부(50)는 제어기와, 광대역 무선 통신모듈과, 로컬 무선 통신모듈을 구비한다.
광대역 무선 통신모듈은 2G, 3G, LTE 등과 같은 광대역 통신망을 이용할 수 있는 어느 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 로컬 무선 통신모듈은 ZigBee, WIFI 등과 같은 로컬 통신망을 이용할 수 있는 어느 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다.
제어기는 복수의 센서(20)에서 측정된 데이터 및 카메라(10)에서 촬영된 영상을 무선 통신모듈을 이용하여 송신하거나, 외부로부터 수신된 데이터를 처리하는 내부동작을 수행한다. 또한, 제어기는 무선 통신모듈 뿐만 아니라 카메라(10), 복수의 센서(20), 전원부(40), 알람부(30)를 통합적으로 제어하도록 구성될 수도 있다. 제어기는 광대역 무선 통신모듈과, 로컬 무선 통신모듈과 함께 결합된 통합형 모듈로 구성될 수도 있으며, 별도의 독립된 모듈로 구성될 수도 있을 것이다.
또한, 제어부(50)는 복수의 센서(20)의 측정결과에 따라 카메라(10)의 촬영방향을 결정할 수 있다. 카메라는 제어부(50)의 제어에 따라 360도 회전하면서 주변을 촬영할 수도 있으며, 특정 방향을 기준으로 특정 각도로 왕복 이동하면서 반복 촬영할 수도 있다.
또한, 제어부(50)는 카메라(10)에서 촬영된 영상 및 복수의 센서(20)의 측정결과를 설정된 시간 간격마다 무선방식으로 전송하는데, 광대역 무선 통신모듈 또는 로컬 무선 통신모듈을 이용하여 측정된 데이터를 전송한다.
제어부(50)는 토양의 수분 함유량, 경사지의 기울기, 경사지의 변위속도, 온도 및 습도의 측정결과를 토대로 정상상황 및 주의상황을 스스로 구분한다. 즉, 토양의 수분 함유량, 경사지의 기울기, 경사지의 변위속도, 온도 및 습도의 측정결과가 관리 기준치를 초과할 경우, 제어부(50)는 주의상황이 발생한 것으로 인지한다.
제어부(50)는 주의상황이 발생하면 관리자의 휴대용 단말기로 해당 상황을 송신하도록 제어한다. 토양의 수분 함유량, 경사지의 기울기, 경사지의 변위속도, 온도 및 습도의 관리 기준치는 기본적으로 제어부(50)에 저장되어 있으며, 이러한 관리 기준치는 외부로부터 전송된 제어 데이터에 의해서 변경될 수도 있다.
포터블 게릴라 센서는 외부의 전원이 차단되는 긴급상황에서도 지속적으로 동작할 수 있어야 한다. 따라서 포터블 게릴라 센서의 제어부(50)는 노멀모드 및 파워다운모드로 상호간에 전환되도록 하여 소모되는 전력을 감소시킬 수 있다.
즉, 제어부(50)는 정상상황에서는 설정된 주기마다 노멀모드 및 파워다운모드로 상호간에 전환되도록 제어하며, 노멀모드로 진입할 때마다 카메라(10)에서 촬영된 영상 및 복수의 센서(20)의 측정결과를 설정된 제1 시간 간격으로 무선방식으로 전송하도록 제어한다. 제1 시간 간격은 조절될 수 있으며 기본적으로 1분 내지 10분 사이의 시간 간격으로 설정될 수 있다. 제어부(50)는 파워다운모드로 진입하더라도 외부로부터 제어요청이 수신될 경우, 노멀모드로 강제전환 되도록 제어한다.
제어부(50)는 주의상황이 발생할 경우, 파워다운모드로 진입하지 않고 노멀모드를 계속 유지한다. 이때, 제어부(50)는 카메라(10)에서 촬영된 영상 및 복수의 센서(20)의 측정결과를 설정된 제2 시간 간격마다 무선방식으로 전송하도록 제어한다. 제2 시간 간격은 제1 시간 간격 보다 짧은 간격으로 설정되는 것이 바람직하며, 기본적으로 1초 내지 50초 간격으로 설정될 수 있다.
참고적으로 제어부(50)는 주의상황이 발생할 경우, 노멀모드를 계속해서 유지하면서 시간 간격을 두지 않고 연속적으로 동영상 및 정지영상을 촬영하여 전송하도록 제어할 수도 있을 것이다. 파워다운모드-노멀모드 사이의 전환은 전원부(40) 또는 제어부(50) 내부로직의 타이머/인터럽트 기능을 통해 구현될 수 있을 것이다. 즉, 전원부(40)는 파워다운모드에서 동작을 유지할 수 있는 최소한의 내부회로에만 구동전원을 공급하게 된다. 이때 공급되는 구동전원의 전압 및 전류는 내부회로를 구동할 수 있는 최소값으로 자동 전환 된다.
제어부(50)가 주의상황으로 인지하는 경우의 예를 들면, 경사지의 변위속도가 3.7mm/hr 을 초과하여 경사지의 붕괴의 위험이 발생한 경우이다. 또한, 토양의 수분 함유량이 기준 수분 함유량을 초과할 경우에도 주의상황으로 인지될 수 있다. 이때 기준 수분 함유량은 측정된 외부 온도에 따라 자동 조절될 수 있다. 즉, 여름 등과 같이 외부의 온도가 높을 경우 기준 수분 함유량이 상대적으로 낮게 설정되고, 겨울 등과 같이 외부의 온도가 영하의 기온일 경우 기준 수분 함유량이 상대적으로 높게 설정될 수 있다. 토양의 성분함량 및 토양의 수분 함유량에 따라서 붕괴 위험률이 달라질 수 있으므로, 기준 수분 함유량은 외부로부터 수신되어 조절 가능하도록 구성된다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 포터블 게릴라 센서(1)의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 포터블 게릴라 센서(1)의 경사지의 기울기, 경사지의 변위속도, 온도 및 습도를 측정하는 센서는 내부 센서로 분류될 수 있으며, 토양의 수분 함유량을 측정하는 센서는 외부 센서로 분류될 수 있다. 즉, 토양의 수분 함유량을 측정하는 센서는 경사지의 토양에 일정깊이 삽입된 상태로 배치되어 포터블 게릴라 센서와 유선라인으로 연결되는 구조로 이루어진다.
카메라는 포터블 게릴라 센서(1)의 본체에 탈부착 가능하며, 본체에서 돌출된 구조를 갖는다. 이러한 탈부착형 카메라가 부착된 포터블 게릴라 센서(1)의 본체의 일부분은 360도 회전 가능하도록 구성될 수 있다.
포터블 게릴라 센서(1)는 내부에 기본 배터리가 내장된 상태에서 외부의 배터리를 추가적으로 탈부착하여 배터리 용량을 증가시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 포터블 게릴라 센서(2)의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 포터블 게릴라 센서(2)의 경사지의 기울기, 경사지의 변위속도, 온도 및 습도를 측정하는 센서는 내부 센서로 분류될 수 있으며, 토양의 수분 함유량을 측정하는 센서는 외부 센서로 분류될 수 있다. 즉, 토양의 수분 함유량을 측정하는 센서는 경사지의 토양에 일정깊이 삽입된 상태로 배치되어 포터블 게릴라 센서와 유선라인으로 연결되는 구조로 이루어진다.
또한, 카메라는 포터블 게릴라 센서(2)의 본체에 내장된 구조를 갖는다. 이러한 내장형 카메라가 위치한 포터블 게릴라 센서(2)의 본체 일부는 360도 회전 가능하도록 구성될 수 있으며, 카메라는 내부의 모터를 이용하여 회전(PAN), 방향기울기(TILT), 줌(ZOOM) 조정이 가능한 PTZ 카메라로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 포터블 게릴라 센서는 내부에 기본 배터리가 내장된 상태에서 외부의 배터리를 추가적으로 탈부착하여 배터리 용량을 증가시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 포터블 게릴라 센서의 실사도이다.
도 4를 참조하면, 제1 실시예에 따른 포터블 게릴라 센서(1)는 탈부착형 카메라가 부착되어 있으며 제2 실시예에 따른 포터블 게릴라 센서(2)는 본체 내부에 내장형 카메라가 배치되어 있으며, 외부의 배터리가 유선라인을 통해서 부착되어 있다.
포터블 게릴라 센서(1,2)의 바닥면에는 지면에 장착된 지지봉에 고정시키기 위한 고정부가 형성되어 있다. 즉, 고정부는 지지봉과 결합하기 위해 본체에서 일부 돌출된 원형의 구조를 가지고 있다. 또한, 원형의 구조의 사방에는 볼트를 삽입하기 위한 개구부가 90도 간격으로 4개 형성되어 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 경사지 실시간 모니터링 시스템의 구성도이다.
본 실시예에 따른 경사지 실시간 모니터링 시스템은 제안하고자 하는 기술적인 사상을 명확하게 설명하기 위한 간략한 구성만을 포함하고 있다.
도 5를 참조하면, 경사지 실시간 모니터링 시스템은 복수의 포터블 게릴라 센서(100)와, 관리서버(200)를 포함한다.
상기와 같이 구성되는 경사지 실시간 모니터링 시스템의 세부구성과 주요동작을 살펴보면 다음과 같다.
복수의 포터블 게릴라 센서(100)는 감시하고자 하는 경사지에 일정 간격을 두고 배치되어 해당 지역의 정보를 송신한다. 복수의 포터블 게릴라 센서(100)는 도 1 내지 도 4를 통해 설명한 포터블 게릴라 센서로 구성될 수 있다. 포터블 게릴라 센서에 대한 상세한 설명은 중복된 설명을 피하기 위해 생략한다.
관리서버(200)는 광대역 무선 통신망을 통해 복수의 포터블 게릴라 센서(100)와 데이터를 송수신한다. 관리서버(200)는 복수의 포터블 게릴라 센서(100)의 위성위치정보를 주기적으로 수신받아 지도가 표시된 웹 브라우저에 표시하며, 사용자가 웹 브라우저에 표시된 포터블 게릴라 센서를 선택하면, 선택된 포터블 게릴라 센서에서 측정된 위성위치정보, 토양의 수분 함유량, 경사지의 기울기, 경사지의 변위속도, 온도, 습도 및 촬영영상을 표시한다. 관리서버(200)는 사용자가 선택한 포터블 게릴라 센서의 촬영영상을 표시할 때, 사용자가 원하는 방향을 카메라가 촬영하도록 제어할 수 있다.
관리서버(200)는 복수의 포터블 게릴라 센서(100) 중 어느 하나 이상이 관리 기준치를 초과하여 주의상황이 발생할 경우, 상황통보 시스템을 가동하여 해당 상황을 전파한다.
관리서버(200)는 상황통보 시스템을 가동할 때, 주의상황이 발생한 포터블 게릴라 센서에서 측정된 센서값 뿐만 아니라 복수의 포터블 게릴라 센서(100)가 설치된 지역의 지반 이상정보 이력을 참고하여 해당 상황의 위험도를 판단하게 된다. 이때, 지반 이상정보 이력은 복수의 포터블 게릴라 센서(100)의 기간별 주의상황이 발생한 횟수와 기간별 강우량/적설량 통계를 포함한다.
관리서버(200)는 주의상황이 발생한 포터블 게릴라 센서의 위치를 웹 브라우저에 자동으로 확대 표시하고, 해당 포터블 게릴라 센서의 측정결과 중 관리 기준치를 초과한 부분을 강조해서 표시한다. 또한, 관리서버(200)는 웹 브라우저에 표시되는 내용을 관리자(300)의 휴대용 단말기에 자동 송신한다.
복수의 포터블 게릴라 센서(100)는 로컬 무선 통신망을 통해 상호간에 데이터를 송수신하여 정보를 교환한다. 만약, 주의상황이 발생한 포터블 게릴라 센서가 있다는 정보가 교환될 경우, 주의상황이 발생하지 않은 나머지 포터블 게릴라 센서가 주의상황이 발생한 포터블 게릴라 센서 주변을 촬영하도록 카메라의 촬영방향을 자동 조절한다.
도 5를 참조하면, 경사지가 붕괴된 위치에 있는 포터블 게릴라 센서(130)가 주의상황임을 전파하게 될 경우, 주의상황이 발생한 포터블 게릴라 센서(130)를 기준으로 좌측의 포터블 게릴라 센서(110)의 카메라는 우측방향을 촬영하도록 조절된다. 또한, 우측의 포터블 게릴라 센서(120)의 카메라는 좌측방향을 촬영하도록 조절된다. 또한, 주의상황이 발생한 포터블 게릴라 센서의 카메라는 360도 회전하면서 주변을 촬영하도록 조절될 수도 있다.
한편, 로컬 무선 통신모듈의 데이터 송수신이 원활하지 않아 주의상황이 발생한 포터블 게릴라 센서 주변을 촬영하도록 카메라의 촬영방향이 자동 조절되지 않을 경우가 발생할 수 있다. 이러한 경우 관리서버(200)는 광대역 무선 통신망을 통해 주의상황이 발생한 포터블 게릴라 센서 주변을 주의상황이 발생하지 않은 나머지 포터블 게릴라 센서가 촬영하도록 카메라의 촬영방향을 조절한다.
주의상황이 발생하지 않은 포터블 게릴라 센서의 카메라는, 단순히 주의상황이 발생한 포터블 게릴라 센서의 방향을 촬영하도록 설정될 수 있다. 또한, 주의상황이 발생하지 않은 포터블 게릴라 센서의 카메라는, 주의상황이 발생한 포터블 게릴라 센서 주변을 촬영할 때 일정영역을 중복 촬영하여 파노라마 영상을 생성하도록 설정될 수도 있을 것이다. 파노라마 영상은 동영상 또는 정지영상으로 생성될 수 있다.
도 6은 관리자의 휴대용 단말기에 전송된 정보를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 주의상황이 발생한 위치 및 해당 위치의 동영상을 확인할 수 있도록 관리자의 휴대용 단말기에 정보가 전송되는 것을 확인할 수 있다. 관리자는 자신의 휴대용 단말기를 이용하여 장소에 구애받지 않고 실시간으로 해당 상황을 모니터링할 수 있다. 또한, 관리자는 자신의 휴대용 단말기를 이용하여 복수의 포터블 게릴라 센서 및 관리서버를 제어할 수 있다.
도 7 내지 도 11은 경사지 실시간 모니터링 시스템에 의해 웹 브라우저에 표시된 정보를 나타낸 도면이다.
도 7 내지 도 11을 참조하면, 관리서버(200)는 복수의 포터블 게릴라 센서(100)의 위성위치정보를 주기적으로 수신받아 지도가 표시된 웹 브라우저에 표시한다. 지도는 단순히 2차원 형태의 지도 일 수 있으며 3차원 형태의 위성지도를 이용할 수도 있다. 사용자가 지도에 표시된 포터블 게릴라 센서를 선택할 경우, 선택한 포터블 게릴라 센서에서 촬영된 영상과 인접한 포터블 게릴라 센서에서 측정된 정보가 동시에 표시될 수 있다.
웹 브라우저는 단순히 주의상황이 발생한 포터블 게릴라 센서를 알려주는 화면을 표시할 수 있으며, 동영상 화면, 3차원 위성지도 화면, 실시간으로 변하는 센서값의 그래프 등을 동시에 표시할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 포터블 게릴라 센서는, 지면에 장착된 지지봉에 고정시키기 위한 고정부를 통해 즉각 설치가 가능하며, 한시적 사용이 가능한 장소에 빠르게 설치/수거 할 수 있으므로 재사용성이 향상되었다. 또한, 필요한 장소에 즉각 설치하여 즉각 데이터를 수신할 수 있는 게릴라적인 특징을 가진다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 경사지 실시간 모니터링 시스템은, 포터블 게릴라 센서의 측정결과 및 급경사지의 지반 이상정보 이력을 바탕으로 급경사지의 상태를 실시간으로 모니터링 할 수 있다.
***
본 발명의 실시예에 따른 경사지 실시간 모니터링 시스템을 이용한 모니터링 방법에 대해서 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
재해발생 가능성이 높은 지역을 선정하여, 모니터링 하고자 하는 지역에 복수의 포터블 게릴라 센서(100)를 설치한다. 복수의 포터블 게릴라 센서(100)는 전국의 어느 곳이든지 설치할 수 있으며, 설치하는 위치는 주로 절개지의 경사면, 터널, 교량, 제방, 댐 또는 도심의 굴착지역, 옹벽 구조물을 세운 곳, 이동물체(대형 선박) 등이 될 수 있다.
관리서버(200)는 각 지역의 국토관리청, 국토해양부, 소방방재청, 산림청 등의 웹 브라우저와 연결될 수 있는 화면 및 연락처 등을 표시할 수 있다.
급경사지에 설치된 복수의 포터블 게릴라 센서(100)는 급경사지에 설치된 하나 이상의 지지봉 각각에 장착되며, 내부에 지반의 병진, 회전 또는 침하활동을 감지하는 변위센서와 온도센서와 기울기센서와 급경사지의 강수량 또는 적설량을 감지하는 센서를 포함하거나 이중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
변위센서는 토사 비탈면의 경우에는 급경사지면에서 발생하는 국부적이고 얕은 파괴로 인한 지표 변위를 감지하고, 암반 비탈면의 경우에는 절리의 이완 및 인장균열의 확대시 발생하는 변위를 감지한다.
포터블 게릴라 센서는 포텐셔미터를 이용하여 급경사지의 내부의 지반의 병진, 회전 또는 침하활동을 감지할 수 있으며, 각 지지봉 각각에 종방향으로 다수 설치되어, 각 포터블 게릴라 센서와의 이격량의 변화에 따라 급경사지의 어느 면에서 변위가 더 심하게 일어나고 있는지를 측정한다.
즉, 급경사지에서 설치되어 있는 포터블 게릴라 센서의 이격위치가 초기에는 일정하게 설치되어 있지만, 급경사지의 변위에 따라 포터블 게릴라 센서의 위치가 바뀌게 되면 이격거리가 바뀌게 되며, 이를 통해 급경사지의 어느 부위가 더 많이 변위되었으며, 어느 부위가 더 침하가 많이 진행되었는지 등을 알 수 있게 된다.
온도센서는 주변의 온도를 계측하는 것으로, 해당 계측장치의 주변 온도를 감지하고 수집한다. 계측장치 주변으로 갑작스러운 물이 흐르거나 지반이 침하할 때 온도가 변화되는데 이를 계측하기 위하여 사용된다.
기울기 센서는 지반의 변형된 경사각과 그 방향을 산출하기 위한 것으로 인클리노미터 등을 사용하게 되며, 급경사지의 침하활동으로 인해 토사 비탈면 또는 암변 비탈면이 중력방향으로 이동할 때 발생하는 변형각과 방향을 감지한다.
또한, 급경사지의 강우량 또는 적설량을 측정하는 감지센서를 더 포함하도록 포터블 게릴라 센서를 구성할 수도 있을 것이다. 폭설 및 집중호우로 인한 정확한 실황 값 제공을 통해 사람이 진입하기 어려운 산악지방, 하천에서의 강우량 또는 적설량 측정을 통해 사람의 진입 등을 통제함으로써 인명을 보호할 수 있도록 한다.
경사지 실시간 모니터링 시스템은 웹 브라우저를 통해 어느 지역에 어떤 포터블 게릴라 센서가 설치되어 있는지를 실시간적으로 표시한다.
포터블 게릴라 센서의 카메라는 이상징후가 감지된 특정센서의 위치를 자동으로 줌인하여 센서 및 주변을 자동 촬영하고 영상을 저장한 후 관리서버(200)로 지속적으로 송신하는 기능을 구비하고 있다.
만일 이상징후가 설정된 이후부터는 일정한 시간간격으로 그 위치를 자동으로 촬영하고 저장하며, 분석 프로그램을 통해 이미지 프로세싱을 한 후에 변이 영역을 나타나게 할 수 있다.
사용자가 웹 브라우저를 통해 모니터링하고자 하는 급경사지를 선택하면, 구글 맵 등의 3 차원 웹 지도와 연계하여 모니터링하고자 하는 급경사지의 실시간 위상영상을 웹 브라우저에 표시할 수 있도록 함으로써 카메라로 촬영된 영상뿐만 아니라, 카메라가 설치되지 않았거나 지능형 카메라의 촬영방향과 다른 방향에서도 급경사지 사면을 관리할 수 있도록 하였다.
3 차원 웹 지도와 연계하여 나타난 영상지도에 포터블 게릴라 센서의 설치위치와 촬영된 지반 또는 급경사지의 이미지를 함께 표시할 수 있도록 구성한다.
또한, 모니터링 하고자 하는 지역에서의 포터블 게릴라 센서에 대한 지반 이상정보를 데이터 로거(logger)에 기록하고, 이를 그래프 또는 수치로 웹 브라우저에 표현하여 시각적으로 지반 이상정보를 파악하여 모니터링하고자 하는 지역을 관리하게 된다.
웹 브라우저에 표시되는 급경사지의 변위 측정치 데이터 화면의 구성은 다음과 같이 설정될 수 있다.
데이터 화면의 상부에는 지반 이상정보가 그래프 또는 수치 형태로 표현되고, 이상징후를 감지하는 기준치를 관리자가 조정할 수 있는 메뉴가 표시된다.
데이터 화면 하부의 왼쪽에는 포터블 게릴라 센서의 위치와 포터블 게릴라 센서의 종류 등이 표시되고, 데이터 화면 하부의 오른쪽에는 3차원 구글 맵을 통해 모니터링 하고자 하는 지역의 위성영상이 표시된다.
경사지 실시간 모니터링 시스템은 모니터링하고자 하는 지역의 지반 이상정보를 디지털 책자 형태로 표시할 수 있도록 함으로서 그동안 측정되거나 감지된 지반 이상정보를 토대로 모니터링하고자 하는 지역에서 감지된 실시간 정보를 분석하도록 하고 있다.
디지털 책자 형태로 표시되는 지반 이상정보 이력은 포터블 게릴라 센서의 기간별 감지된 지반 이상회수와 지반 이상징후의 정도, 기간 또는 지역별 강우량 통계, 기간 또는 지역별 적설량 통계, 위험지역 예보 또는 경보회수, 모니터링하고자 하는 지역의 지반 이상이 국가 재난에 해당된 회수일 수도 있으며, 국토해양부, 국토관리청, 지방자치단체 등에서 발간된 급경사지의 관리 보고서 등이 될 수 있을 것이다.
상황통보 시스템을 가동할 때의 판단기준은, 벡터 해석기법을 이용할 수 있다. 벡터 해석기법은 포터블 게릴라 센서로부터 얻어진 병진, 회전 또는 처짐 등의 변위분들을 측정하여 단순히 지표면의 기하학적 변화가 아닌 지반하부의 파괴면을 추정할 수 있는 방법이며, 이를 통해 지반변화를 24시간 감지하며 위험지역인지 여부를 판단할 수 있게 된다.
만일 위험지역으로 판단된 경우에는 해당 지역에 위험지역 예보 또는 경보를 하기 위하여 모니터링하고자 하는 지역을 관리하고 있는 서브 관리서버 및 포터블 게릴라 센서에 경보단계를 알려주거나 직접 모니터링하고자 하는 지역에 설치된 스피커, 또는 LED 패널에 위험지역을 표시하여 해당 지역에 출입하는 사람들의 출입을 통제할 수 있도록 한다.
특히, 스피커는 LED 패널에 부착되어 설치될 수 있으며, 이와는 별도로 교통신호등에 별도의 신호등을 부착하여 모니터링하고자 하는 지역의 출입을 통제하거나 위험이 있음을 경보할 수 있다.
또한, 관리서버(200)는 사용자의 휴대용 단말기를 통해 SMS문자를 전송하거나, 이메일로 위험내용에 대한 안내를 병행하여 실시할 수 있다.
관리서버(200)는 모니터링하고자 하는 지역의 현장사진, 현장점검 등의 실제 계측자료뿐만 아니라, 그동안의 기상현황, 관리이력이나 조치사항 등을 데이터 로거(logger) 형태로 모두 저장하고 관리하여, 모니터링하고 있는 지역이 어떻게 유지관리되고 있는지를 알 수 있게 한다.
사용자가 모니터링하고자 하는 지역을 선택하면 구글 맵과 같은 3차원 웹 지도를 통해 포터블 게릴라 센서가 설치된 위치 또는 급경사지의 위성영상이 나타나게 된다. 모니터링하고자 하는 지역을 선택하여 클릭하게 되면 웹 브라우저 화면에서 설치된 센서에 의해 분석데이터 및 실시간 위성영상을 볼 수 있다.
웹 브라우저의 하부에는 웹 브라우저에 표시된 시간 순서에 따라 급경사지의 위치와 지반 이상정보 또는 위험여부가 표시될 수 있도록 하거나, 또는 웹 브라우저의 시간 순서와는 달리 위험정도에 따라 위험지역을 한눈에 살펴볼 수 있도록 위험지역과 위험정도를 표시하도록 구성할 수도 있을 것이다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 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 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1,2 : 포터블 게릴라 센서
10 : 카메라
20 : 복수의 센서
30 : 알람부
40 : 전원부
50 : 제어부
100 : 복수의 포터블 게릴라 센서
200 : 관리서버

Claims (12)

  1. 설정된 방향을 촬영하는 카메라;
    위성위치정보, 토양의 수분 함유량, 경사지의 기울기, 경사지의 변위속도, 온도 및 습도를 측정하는 복수의 센서;
    상기 복수의 센서의 측정결과를 시각 및 청각 형태로 출력하는 알람부;
    외부로부터 공급된 외부전원 및 태양 전지판의 전원을 이용하여 충전 가능하고 착탈 가능한 배터리를 구비하는 전원부;
    상기 복수의 센서의 측정결과에 따라 상기 카메라의 촬영방향을 결정하고, 상기 카메라에서 촬영된 영상 및 상기 복수의 센서의 측정결과를 설정된 시간 간격마다 무선방식으로 전송하며, 토양의 수분 함유량, 경사지의 기울기, 경사지의 변위속도, 온도 및 습도의 측정결과를 토대로 정상상황 및 주의상황을 구분하고 상기 주의상황이 발생하면 관리자의 휴대용 단말기로 해당 상황을 송신하도록 제어하는 제어부; 및
    지면에 장착된 지지봉에 고정시키기 위한 고정부;
    를 포함하는 포터블 게릴라 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 정상상황에서는 설정된 주기마다 노멀모드 및 파워다운모드로 상호간에 전환되도록 제어하며 노멀모드로 진입할 때마다 상기 카메라에서 촬영된 영상 및 상기 복수의 센서의 측정결과를 설정된 제1 시간 간격으로 무선방식으로 전송하도록 제어하고,
    상기 주의상황에서는 상기 노멀모드를 계속 유지하고 상기 카메라에서 촬영된 영상 및 상기 복수의 센서의 측정결과를 설정된 제2 시간 간격 - 상기 제1 시간 간격 보다 짧은 간격임- 마다 무선방식으로 전송하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 포터블 게릴라 센서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 경사지의 변위속도가 3.7mm/hr 을 초과할 경우 상기 주의상황으로 인지하며,
    상기 토양의 수분 함유량이 기준 수분 함유량을 초과할 경우 상기 주의상황으로 인지함에 있어서 상기 기준 수분 함유량은 측정된 온도에 따라 자동 조절되고, 상기 기준 수분 함유량은 외부로부터 수신되어 조절 가능한 것을 특징으로 하는 포터블 게릴라 센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 카메라는 진동으로 발생한 움직임을 인식하고 흔들림의 반대 방향으로 빛이 굴절 되도록 조절하는 것을 특징으로 하는 포터블 게릴라 센서.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 포터블 게릴라 센서가 경사지에 일정 간격을 두고 복수 개 배치된 경사지 실시간 모니터링 시스템에 있어서,
    복수의 포터블 게릴라 센서; 및
    광대역 무선 통신망을 통해 상기 복수의 포터블 게릴라 센서와 데이터를 송수신하고, 상기 복수의 포터블 게릴라 센서의 위성위치정보를 주기적으로 수신받아 지도가 표시된 웹 브라우저에 표시하고 사용자가 선택한 포터블 게릴라 센서에서 측정된 위성위치정보, 토양의 수분 함유량, 경사지의 기울기, 경사지의 변위속도, 온도, 습도 및 촬영영상을 표시하며, 상기 복수의 포터블 게릴라 센서 중 적어도 어느 하나 이상이 관리 기준치를 초과하여 주의상황이 발생하면 상황통보 시스템을 가동하는 관리서버;
    를 포함하는 경사지 실시간 모니터링 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 관리서버는,
    주의상황이 발생한 포터블 게릴라 센서의 위치를 웹 브라우저에 자동으로 확대 표시하고, 해당 포터블 게릴라 센서의 측정결과 중 관리 기준치를 초과한 부분을 강조해서 표시하고, 웹 브라우저에 표시되는 내용을 관리자의 휴대용 단말기에 자동 송신하는 것을 특징으로 하는 경사지 실시간 모니터링 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 관리서버는,
    사용자가 선택한 포터블 게릴라 센서의 촬영영상을 표시함에 있어서 카메라의 촬영방향을 조절하도록 해당 포터블 게릴라 센서의 카메라를 제어하는 것을 특징으로 하는 경사지 실시간 모니터링 시스템.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 관리서버는 상기 상황통보 시스템을 가동함에 있어서,
    상기 복수의 포터블 게릴라 센서가 설치된 지역의 지반 이상정보 이력을 참고하되, 상기 지반 이상정보 이력은 상기 복수의 포터블 게릴라 센서의 기간별 주의상황이 발생한 횟수와 기간별 강우량/적설량 통계를 포함하는 것을 특징으로 하는 경사지 실시간 모니터링 시스템.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 포터블 게릴라 센서는,
    로컬 무선 통신망을 통해 상호간에 데이터를 송수신함에 있어서, 주의상황이 발생한 포터블 게릴라 센서 주변을 주의상황이 발생하지 않은 나머지 포터블 게릴라 센서가 촬영하도록 카메라의 촬영방향을 자동 조절하는 것을 특징으로 하는 경사지 실시간 모니터링 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 관리서버는,
    상기 로컬 무선 통신망을 통해 주의상황이 발생한 포터블 게릴라 센서 주변을 촬영하도록 카메라의 촬영방향이 자동 조절되지 않을 경우, 상기 광대역 무선 통신망을 통해 주의상황이 발생한 포터블 게릴라 센서 주변을 주의상황이 발생하지 않은 나머지 포터블 게릴라 센서가 촬영하도록 카메라의 촬영방향을 조절하는 것을 특징으로 하는 경사지 실시간 모니터링 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    주의상황이 발생한 포터블 게릴라 센서의 카메라는 360도 회전하면서 주변을 촬영하는 것을 특징으로 하는 경사지 실시간 모니터링 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    주의상황이 발생하지 않은 포터블 게릴라 센서의 카메라는, 주의상황이 발생한 포터블 게릴라 센서 주변을 동시에 촬영함에 있어서, 일정영역을 중복 촬영하여 파노라마 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 경사지 실시간 모니터링 시스템.
KR1020150027923A 2015-02-27 2015-02-27 게릴라 센서 및 이를 이용한 실시간 모니터링 시스템 KR101686664B1 (ko)

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