KR20160141574A - 지하 매설물 경로 탐지 장치 및 지하 매설물의 위치정보를 제공하기 위한 서버 - Google Patents

지하 매설물 경로 탐지 장치 및 지하 매설물의 위치정보를 제공하기 위한 서버 Download PDF

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KR20160141574A KR1020150077456A KR20150077456A KR20160141574A KR 20160141574 A KR20160141574 A KR 20160141574A KR 1020150077456 A KR1020150077456 A KR 1020150077456A KR 20150077456 A KR20150077456 A KR 20150077456A KR 20160141574 A KR20160141574 A KR 20160141574A
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Abstract

본 발명은 지하 매설물의 경로(route)를 탐지하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지하에 매설된 통신, 전기, 상하수도 등의 관로의 경로 위치를 파악하기 위한 탐지 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 지하 매설물 경로 탐지 장치는 관로에 부착되어 지하에 매설되는 센서부(1)와, 관로의 시작점을 측정하기 위한 시점부(2)와, 관로의 끝점을 측정하기 위한 종점부(3) 및, 상기 센서부, 시점부, 종점부와 연결되어 이들을 제어하기 위한 제어부(4)를 포함하되, 상기 센서부(1)는 관로의 길이 방향을 따라 순차적으로 연결되어 순서가 지정된 다수의 위치센서(11)를 구비하고, 상기 위치센서(11)들은 같은 거리로 설치되어, 제어부(4)의 통제에 따라 측정값을 제어부(4)로 전달하고, 상기 제어부(4)는 상기 위치센서(11)들과 시점부(2) 및 종점부(3)로부터 전달받은 측정값을 연산하기 위한 연산부를 포함하는 것을 특징한다.

Description

지하 매설물 경로 탐지 장치 및 지하 매설물의 위치정보를 제공하기 위한 서버 {A ROUTE DETECTION EQUIPMENT FOR UNDERGROUND UTILITIES AND SERVER FOR PROVIDING LOCATION INFORMATION}
본 발명은 지하 매설물의 경로(route)를 탐지하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지하에 매설된 통신, 전기, 상하수도 등의 관로의 경로 위치를 파악하기 위한 탐지 장치에 관한 것이다.
사회 기반 시설중 통신, 전기, 상하수도 등 상당 부분이 관로를 형성하며 도시의 지하에 매설되어 있다. 이들 시설은 사람의 혈관에 비유되며, 혈액에 비유되는 전기, 통신, 수량, 가스 등 자원들이 지속적으로 흐를 수 있도록 고도의 안정성이 보장되어야 한다. 만약 각종 토목공사 과정에 이들 시설이 파손될 경우 특정 지역에 치명적인 피해를 야기할 수 있다. 이를 위해 공공기관들은 지하에 매설된 시설물의 관로에 대해 가상의 지도를 만들어 보관하고 있으며, 지하 굴착작업 전에 이를 열람하게 하여 지하 시설물의 훼손을 막기 위해 만전을 기하고 있다.
문제는 관로의 경로에 대한 정확한 위치정보가 확보되어 있는 것인가 하는 것이다. 긴 구간에서 방향을 전환하는 등 경로의 큰 변화는 표현되어 있겠지만 지하에는 암반이나 기존 매설물 등 예측하기 어려운 환경이 존재하고 있어 매설되는 관은 이를 피해 시설되어야 하므로 짧은 구간에서도 굴곡이 생길 수밖에 없다. 그럼에도 불구하고 종래는 흙을 덮고 나서 관로의 맵(MAP)을 작성할 때 도 1 에서와 같이 매설 당시 시점(s)과 종점(e)의 위치 정도만 파악한 후 해당 구간을 사이는 직선의 경로(L)로 추정하는 방식을 택하고 있다. 깊이에 대한 측정은 물리적 또는 전기적으로 깊이를 측정하는 탐침봉(p)을 활용해 왔다. 고도가 일정하지 않은 지상의 지형(E)을 고려할 때 직선 경로(L)은 매우 부정확한 정보를 제공하기 때문에 각종 토목공사에 있어서 지하 매설물의 파손의 위험이 늘 도사리고 있다.
지하 매설 관로에 대한 위치 정보를 획득하기 위한 선행기술을 조사해본바 다수의 맨홀을 활용하여 맨홀 사이의 관로에 관한 정보를 획득하는 방법(KR10-2012-0060867 A 참조), 정보 인식 수단이 부착된 기피 측정 막대를 활용하여 지하 매설물의 깊이 정보를 독출하는 방법(KR10-2012-0080284 A 참조)이 과거 제안된바 있으나 규칙적인 짧은 구간에서의 관로의 깊이뿐만 아니라 평면 좌표의 정밀하고 정확한 위치에 대한 정보를 획득하는 데는 많은 한계를 가지고 있다.
KR 10-2012-0060867 A KR 10-2012-0080284 A
위와 같은 문제를 해결하기 위하여 관로 위치 정보 취득의 기준이 되는 시점과 종점에 관한 위치 정보를 정확히 취득하고, 규칙적인 일정한 간격에 해당하는 관로의 위치정보를 정밀하게 파악함으로써 관로의 경로에 대한 보다 신뢰도 높은 위치정보를 취득하는 것에 목적이 있다.
본 발명에 따른 지하 매설물 경로 탐지 장치는 관로에 부착되어 지하에 매설되는 센서부(1)와, 관로의 시작점을 측정하기 위한 시점부(2)와, 관로의 끝점을 측정하기 위한 종점부(3) 및, 상기 센서부, 시점부, 종점부와 연결되어 이들을 제어하기 위한 제어부(4)를 포함하되, 상기 센서부(1)는 관로의 길이 방향을 따라 순차적으로 연결되어 순서가 지정된 다수의 위치센서(11)를 구비하고, 상기 위치센서(11)들은 같은 거리로 설치되어, 제어부(4)의 통제에 따라 측정값을 제어부(4)로 전달하고, 상기 제어부(4)는 상기 위치센서(11)들과 시점부(2) 및 종점부(3)로부터 전달받은 측정값을 연산하기 위한 연산부를 포함하는 것을 특징한다.
또한, 상기 위치센서(11)들은 3 방향 측정이 가능한 3축 가속센서인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 센서부(1)는 위치센서(11)들을 보호하기 위하여 길게 관으로 이루어진 하우징(12)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 시점부(2)와 종점부(3)는 지상의 좌표값을 측정하기 위한 위성항법장치(GPS) 모듈(21)(31)과 지하 매설물의 시작점의 깊이를 측정하기 위한 탐침부(22)(32)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 각각의 위치센서 순서를 증가하며, 측정값을 수신하는 단계(S101); 마지막 위치센서의 측정값을 수신 후 수신을 종료하는 단계(S102); 연산부에서는 위치센서에 순서를 증가하며, 측정값의 변화량을 구하는 단계(S201); 이전 위치센서의 벡터값에서 현재 변화량을 더하는 단계(S202) 및; 위치센서의 순서가 마지막일 경우 각 위치센서의 벡터값을 저장 후 절차를 종료하는 단계(S203)를 포함하는 일련의 절차를 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부(4)는 연산값을 서버로 전송하기 위한 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부(4)는 연산값을 서버로 전송하기 위한 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 지하 매설물의 위치정보를 제공하기 위한 서버(5)는 데이터 베이스를 시스템을 구비하고, 관로에 부착되어 지하에 매설되는 센서부(1)와, 관로의 시작점을 측정하기 위한 시점부(2)와, 관로의 끝점을 측정하기 위한 종점부(3) 및, 상기 센서부, 시점부, 종점부와 연결되어 이들을 제어하기 위한 제어부(4)를 포함하되, 상기 센서부(1)는 관로의 길이 방향을 따라 순차적으로 연결되어 순서가 지정된 다수의 위치센서(11)를 구비하고, 상기 위치센서(11)들은 같은 거리로 설치되어, 제어부(4)의 통제에 따라 측정값을 제어부(4)로 전달하고, 상기 제어부(4)는 상기 위치센서(11)들과 시점부(2) 및 종점부(3)로부터 전달받은 측정값을 연산하기 위한 연산부를 포함하는 지하 매설물 루트 탐지 장치로부터 전송받은 연산값을 수신한 후, 각 위치센서에 대한 위치 벡터를 상기 데이터 베이스에 저장하고, 클라이언트 요청에 의해 응답하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 서버(5)는 웹을 통해 클라이언트 요청이 있을 때 상기 데이터 베이스로부터 전체 위치센서의 벡터값을 호출하고, 상기 호출된 벡터값을 3차원 그래픽으로 매핑한 후 시각적 자료를 클라이언트에 전송하는 웹서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 지하 매설물 경로 탐지 장치는 관로의 경로를 정밀하게 파악하기 위해 보다 더 정확한 기준 정보 즉, 시점과 종점의 평면 좌표 및 깊이에 관한 정보를 제공할 수 있다. 정밀하게 취득된 기준 정보를 시작으로 설정된 구간마다 위치정보를 획득할 수 있어, 얼마든지 조밀한 구간을 설정함으로써 정확한 관로의 변화를 파악할 수 있고, 언제든지 이를 지도로 제작함으로써, 관로의 상태를 효과적으로 관리할 수 있고, 각종 토목공사, 재난 대응 및 도시 정비 시행에 있어 지하 시설물에 대한 정밀한 정보를 제공할 수 있다.
도 1은 종래 지하 매설물의 경로를 추정하던 방식에 대한 모식도,
도 2는 본 발명에 활용될 수 있는 3축 가속센서의 견본을 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 센서부, 시점부 및 종점부의 연결관계를 도시한 모식도,
도 4는 본 발명에 따른 지하 매설물 경로 탐지 장치의 사용 상태를 도시한 모식도,
도 5는 본 발명에 따른 하우징이 부가된 지하 매설물 경로 탐지 장치의 일부 구성을 도시한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 지하 매설물 경로 탐지 장치의 정보 취득 방법을 설명하기 위한 설명도,
도 7은 본 발명에 따른 제어부의 위치정보 취득 절차의 일 실시예를 도시한 순서도,
도 8은 본 발명에 따른 지하 매설물 경로 탐지 장치 및 서버를 포함한 시스템의 개요도.
본 발명에 따른 지하 매설물 경로 탐지 장치 및 지하 매설물의 위치정보를 제공하기 위한 서버의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명하면 하기와 같다.
본 발명에 따른 지하 매설물 경로(route) 탐지 장치의 기본 구성은 센서부(1)와 시점부(2), 종점부(3) 및 제어부(4)로 구성된다.
상기 센서부(1)는 관로에 부착되어 지하에 매설된다. 센서부(1)는 다수의 위치센서(11)들을 포함하는데, 상기 위치센서(11)는 관로를 진행 방향을 따라 나란히 순차적으로 지정된 위치에 설치된다. 중요한 것은 상기 위치센서(11)는 순서에 해당하는 센서번호를 가지고 있으며 각 위치센서(11)들은 도 3 에 도시된 바와 같이 일정한 간격(d1=d2=d3=d4=d5=d6.....=dn)으로 설치되어야 한다.
도 2 는 본 발명에 따른 지하 매설물 경로 탐지 장치의 센서부(1)에 활용될 수 있는 3축 가속센서의 견본을 도시한 것으로 도시된 바와 같이 X, Y, Z를 축으로 방향의 변화를 측정하여 측정값을 전기적 신호로 전달한다. 도 4 에 도시된 바와 같이 본 발명에 있어서 각각의 순서가 정해진 위치센서(11)가 제어부(4)와 연결되어 상기 제어부(4) 통제에 따라 측정값을 제어부로 보내게 된다.
상기 위치센서(11)들은 통신관, 수도, 가스관 등의 표면 또는 외주면에 설치될 수도 있으나, 필요에 따라 독립적인 장비로 제작되어 기존 시설물 또는 기존 관로 등에 장착할 수 있도록 제작할 수 있는데, 이때 상기 센서부(1)는 센서와 배선 등을 보호하기 위하여 관(管) 형태로 이루어진 하우징(12)을 더 포함할 수 있다. 도 5 에서와 같이 일반적으로 고무 호스와 같이 유연한 재질의 관을 활용할 수 있으나 이 경우에도 위치센서(11)들 간의 일정 거리를 유지시킬 수 있는 재질과 구조르 가져야 한다.
시점부(3)와 종점부(4)는 평면 좌표 값과 깊이 값을 가지는 표식부에 해당한다. 필요에 따라 시점부(3)와 종점부(4)에도 다음 노드까지의 각의 변화량을 측정하기 위해 위치센서(11)를 포함할 수 있음은 물론이다.
상기 시점부(3)와 종점부(4)는 미리 측정되어 정해진 값을 가질 수 있으나 보다 정밀한 위치를 측정하기 위해 부가적인 구성요소를 구비할 수 있는바, 지상에서의 평면 좌표 위치를 판단하기 위한 위성 항법 장치(GPS)(21)(31)와 지상으로부터 지하까지 깊이를 물리적 또는 전기적으로 깊이를 측정할 수 있는 일정한 길이의 봉으로 이루어진 탐침부(22)(32)를 더 포함할 수 있다.
상기 시점부(2)로부터 취득한 위치정보를 기초로 시작 위치센서(11)부터 시작하는 각의 변화량을 측정하고 이를 이전 위치센서(11)의 위치 값에서 가감하는 방식으로 각 위치센서의 위치 즉, 좌표값과 깊이값을 연산하고 추정할 수 있다. 예를 들어 깊이의 변화량을 측정하는 방법을 설명하면, 도 6 을 참조할 수 있다. 도 1 의 센서를 이용할 경우 X 값을 측정하여 해당 노드에서의 가상의 수평면과 관로가 기울어진 각(θ)을 측정할 수 있을 것이다. 상기 각(θ) 값을 이용해 깊이의 변화량(ΔD)는 다음 식1을 통해 쉽게 구할 수 있을 것이다.
(식1) ΔD = α· Sinθ (여기서, α 위치센서들 간의 거리임)
만약, 위치센서가 있는 노드와 노드의 간격을 1 단위로 두었다면 α는 1이므로 깊이의 변화량(ΔD)은 Sinθ가 된다. 다음으로 해당 노드의 깊이는 다음 식2와 같이 이전 노드의 값에서 현재 깊이의 변화량만 가감하면 쉽게 현재 노드의 위치의 깊이 값을 찾을 수 있다.
(식2) Dn = Dn-1 -ΔDn
도 6 에서는 Aa, Ab의 각은 증가하므로 +값을 가지고, Ac의 각은 감소하므로 - 값을 가지므로 위 식2를 그대로 대입하면 된다. 참고로, 위치센서가 꺾이는 부분의 물리적 한계로 센서들의 각 변화를 통한 위치추정과 실제 위치의 변화 사이에는 오차가 존재할 수 있는데, α 값을 적게 하면 적게 할수록 이러한 오차를 줄일 수 있다.
나머지 Y, Z 축의 변화를 이용하여 평면 좌표값과 평면 위치의 변화량 계산도 상기와 같은 방식으로 구할 수 있으며 이를 통해 구해진 값은 해당 위치센서(11)의 위치정보인 3차원 벡터(x, y, z)로 저장할 수 있을 것이다.
도 7은 위치정보를 취득하기 위한 상기 제어부의 일련의 처리절차를 순서도로 도시한 것이다. 상기 제어부는 각각의 위치센서 순서를 증가하며, 측정값을 수신하는 단계(S101); 마지막 위치센서의 측정값을 수신 후 수신을 종료하는 단계(S102); 연산부에서는 위치센서에 순서를 증가하며, 측정값의 변화량을 구하는 단계(S201); 이전 위치센서의 벡터값에서 현재 변화량을 더하는 단계(S202) 및; 위치센서의 순서가 마지막일 경우 각 위치센서의 벡터값을 저장 후 절차를 종료하는 단계(S203)를 포함하는 일련의 절차를 수행한다.
본 발명에 따른 지하 매설물 경로 탐지 장치의 정보 활용을 이용하여 지하 매설물 위치 정보 관리 시스템을 구성할 수 있는데, 도 5 는 시스템 차원에서 본 발명의 활용 방안을 도시한 개요도이다.
이를 위해서는, 상기 제어부(4)가 통신부를 더 포함하여야 하고, 상기 통신부를 통해 데이터를 관리하고 요청에 응답하는 서버(5)를 구성하여야 하는바, 상기 서버(5)는 데이터 베이스를 시스템을 구비하고, 관로에 부착되어 지하에 매설되는 센서부(1)와, 관로의 시작점을 측정하기 위한 시점부(2)와, 관로의 끝점을 측정하기 위한 종점부(3) 및, 상기 센서부, 시점부, 종점부와 연결되어 이들을 제어하기 위한 제어부(4)를 포함하되, 상기 센서부(1)는 관로의 길이 방향을 따라 순차적으로 연결되어 순서가 지정된 다수의 위치센서(11)를 구비하고, 상기 위치센서(11)들은 같은 거리로 설치되어, 제어부(4)의 통제에 따라 측정값을 제어부(4)로 전달하고, 상기 제어부(4)는 상기 위치센서(11)들과 시점부(2) 및 종점부(3)로부터 전달받은 측정값을 연산하기 위한 연산부를 포함하는 지하 매설물 루트 탐지 장치로부터 전송받은 연산값을 수신한 후, 각 위치센서에 대한 위치 벡터를 상기 데이터 베이스에 저장하고, 클라이언트 요청에 의해 응답하는 기능을 수행한다.
또한, 웹을 통하여 여러 기관과 사람들에게 접근성이 높은 관로의 경로와 위치정보를 제공할 수 있는바, 상기 서버(5)는 웹을 통해 클라이언트 요청이 있을 때 상기 데이터 베이스로부터 전체 위치센서의 벡터값을 호출하고, 상기 호출된 벡터값을 3차원 그래픽으로 매핑한 후 시각적 자료를 클라이언트에 전송하는 웹서버를 포함할 수 있다.
상술한 내용은 본 발명에 따른 지하 매설물 경로 탐지 장치 및 지하 매설물 위치 정보를 제공하기 위한 서버의 바람직한 일 실시예를 설명한 것이므로 상기 내용에 의해 권리범위가 제한되어 해석되어서는 아니 될 것이며, 본 발명의 권리 범위는 청구 범위는 물론 그와 균등한 범위에까지 미칠 수 있음은 당연하다 할 것이다.
1: 센서부 11: 위치센서
12: 하우징 2: 시점부
21: 시점부 위성 항법 장치(GPS) 22: 시점부 탐침
3: 종점부
31: 종점부 위성 항법 장치(GPS) 32: 종점부 탐침
4: 제어부 5: 서버

Claims (8)

  1. 관로에 부착되어 지하에 매설되는 센서부와,
    관로의 시작점을 측정하기 위한 시점부와,
    관로의 끝점을 측정하기 위한 종점부 및,
    상기 센서부, 시점부, 종점부와 연결되어 이들을 제어하기 위한 제어부를 포함하되,
    상기 센서부는 관로의 길이 방향을 따라 순차적으로 연결되어 순서가 지정된 다수의 위치센서를 구비하고, 상기 위치센서들은 같은 거리로 설치되어, 제어부의 통제에 따라 측정값을 제어부로 전달하고,
    상기 제어부는 상기 위치센서들과 시점부 및 종점부로부터 전달받은 측정값을 연산하기 위한 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하 매설물 경로 탐지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 위치센서들은 3방향 측정이 가능한 3축 가속센서인 것을 특징으로 하는 지하 매설물 경로 탐지 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 센서부는 위치센서들을 보호하기 위하여 길게 관으로 이루어진 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지하 매설물 경로 탐지 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 시점부와 종점부는 지상의 좌표값을 측정하기 위한 위성항법장치(GPS) 모듈과 지하 매설물의 시작점의 깊이를 측정하기 위한 탐침부를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하 매설물 경로 탐지 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는
    각각의 위치센서 순서를 증가하며, 측정값을 수신하는 단계(S101);
    마지막 위치센서의 측정값을 수신 후 수신을 종료하는 단계(S102);
    연산부에서는 위치센서에 순서를 증가하며, 측정값의 변화량을 구하는 단계(S201);
    이전 위치센서의 벡터값에서 현재 변화량을 더하는 단계(S202) 및;
    위치센서의 순서가 마지막일 경우 각 위치센서의 벡터값을 저장 후 절차를 종료하는 단계(S203)를 포함하는 일련의 절차를 수행하는 것을 특징으로 하는 지하 매설물 경로 탐지 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는 연산값을 서버로 전송하기 위한 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지하 매설물 경로 탐지 장치.
  7. 데이터 베이스를 시스템을 구비하고,
    제 1 항의 지하 매설물 루트 탐지 장치로부터 전송받은 연산값을 수신한 후,
    각 위치센서에 대한 위치 벡터를 상기 데이터 베이스에 저장하고,
    클라이언트 요청에 의해 응답하는 것을 특징으로 하는 지하 매설물의 위치정보를 제공하기 위한 서버.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 서버는 웹을 통해 클라이언트 요청이 있을 때 상기 데이터 베이스로부터 전체 위치센서의 벡터값을 호출하고,
    상기 호출된 벡터값을 3차원 그래픽으로 매핑한 후 시각적 자료를 클라이언트에 전송하는 웹서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하 매설물의 위치정보를 제공하기 위한 서버.






KR1020150077456A 2015-06-01 2015-06-01 지하 매설물 경로 탐지 장치 및 지하 매설물의 위치정보를 제공하기 위한 서버 KR101730481B1 (ko)

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