KR20170076420A - 무선 센서 기반 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치, 그 방법 및 그 시스템 - Google Patents

무선 센서 기반 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치, 그 방법 및 그 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20170076420A
KR20170076420A KR1020150186664A KR20150186664A KR20170076420A KR 20170076420 A KR20170076420 A KR 20170076420A KR 1020150186664 A KR1020150186664 A KR 1020150186664A KR 20150186664 A KR20150186664 A KR 20150186664A KR 20170076420 A KR20170076420 A KR 20170076420A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cable
acceleration
damper
tension
unit
Prior art date
Application number
KR1020150186664A
Other languages
English (en)
Inventor
조수진
심성한
Original Assignee
울산과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 울산과학기술원 filed Critical 울산과학기술원
Priority to KR1020150186664A priority Critical patent/KR20170076420A/ko
Publication of KR20170076420A publication Critical patent/KR20170076420A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/32—Details
    • F16F9/53—Means for adjusting damping characteristics by varying fluid viscosity, e.g. electromagnetically
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D19/00—Structural or constructional details of bridges
    • E01D19/16—Suspension cables; Cable clamps for suspension cables ; Pre- or post-stressed cables
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/32—Details
    • F16F9/53—Means for adjusting damping characteristics by varying fluid viscosity, e.g. electromagnetically
    • F16F9/535—Magnetorheological [MR] fluid dampers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30—Electrical components
    • H02S40/38—Energy storage means, e.g. batteries, structurally associated with PV modules
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F2224/00—Materials; Material properties
    • F16F2224/04—Fluids
    • F16F2224/045—Fluids magnetorheological
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Bridges Or Land Bridges (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치, 그 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 전력을 생성하여 공급하는 전력 공급부; 케이블의 가속도에 따라 케이블의 진동 특성을 변화시켜 케이블의 가속도를 조절하는 댐퍼부; 및 상기 케이블의 가속도를 측정하고, 측정된 가속도를 장력으로 환산하여 외부로 전송하고, 측정된 가속도에 따라 댐퍼부를 제어하는 무선 센서부를 포함하는 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치, 그 방법 및 그 시스템을 제공하여 케이블의 유지관리에 있어 필요한 두 가지 기술(장력추정，진동제어)를 동시에 수행하는 일체형 시스템의 개발을 통하여，케이블 유지관리의 신뢰도를 높이면서 경제성도 함께 확보할 수 있다.

Description

무선 센서 기반 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치, 그 방법 및 그 시스템{APPARATUS FOR MEASURING TENSION AND CONTROLLING VIBRATION OF CABLE, METHOD THEREOF AND SYSTEM}
본 발명은 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치, 그 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 특히 무선 센서를 이용하여 케이블의 장력을 계측하고 동시에 케이블의 진동을 제어할 수 있도록 한 무선 센서 기반 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치, 그 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
전 세계적으로 장대교량의 수는 점점 증가하고 있는 추세이며，점차 경간 장도 길어지고 있다.
국내에서는 수치해석 기술의 발달로 고강도 강재의 국내 생산을 바탕으로 1990년대 후반부터 케이블을 이용한 장대교량의 건설이 급격히 증가하고 있다.
최근 건설된 장대교량들은 도서 지역과 내륙을 연결하여 생활권을 향상시키고, 교통 및 관광산업 발전에 큰 역할을 수행하고 있다.
국내 장대교량의 시장 규모는 2000년대 들어 약 4.5조 규모가 되었으며, 현재는 약 6.7조원에 이를 것으로 예상된다.
이러한 상황에서 장대 교량의 유지 관리와 노후화 대비를 위하여, 장대 교량의 현재 성능을 평가하고 열화를 막기 위해 다양한 연구가 필요하다.
장대교량은 케이블을 이용하여 하중의 대부분을 지지하는 형식으로，케이블의 건전성 및 동적 안정성이 성능을 평가하는 중요한 요소이다.
케이블은 휨 강성 및 자체 감쇠가 매우 낮기 때문에, 타 부재에 비하여 유해 진동 발생 가능성과 그에 따른 피로손상 가능성이 많아，적극적인 유지 관리가 필요하다.
이와 같은 장대교량 케이블의 유지관리 기법으로는 크게 케이블의 장력을 모니터링하는 방법과 케이블의 진동을 감소시키는 방법이 있다.
기존의 케이블이 장력을 모니터링하는 방법은 주로 케이블의 고유진동수를 이용하여 장력를 추정하는 진동법이 많이 쓰이며, 유선 기반의 센서를 활용하기 때문에 비용이 많이 소요된다.
또한, 일부 주요 케이블에 대해서만 상시 모니터링을 수행하며, 기타 케이블에 대해서는 정기적/비정기적으로 계측을 수행하고 있어 연속적인 모니터링이 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 교량 전체의 안정성을 평가하는데 효율적이나，가속도계가 설치되지 않은 케이블에 손상이 발생할 경우에 찾기가 어려운 문제점이 있다.
한편, 기존의 케이블 진동제어 시스템은 크게 케이블의 표면을 변화시키는 방법과, 댐퍼 설치를 통하여 감쇠비를 증가시키는 방법이 있다.
케이블 표면을 변화시키는 방법으로는 Helical Fillet이나 Dimple 들이 있 으며 ，주로 풍우진동(Rain-wind Vibration)의 저감을 위하여 설치된다.
감쇠비 증가를 위하여 주로 설치되는 수동형(Passive) 댐퍼는 설계가 간단 하고 경제적이나, 제진 성능에 한계가 있으며 구조물 및 하중조건 등의 변화에 적응성이 매우 부족한 단점이 있다.
또한, 반능동형(Semi-active) 댐퍼의 경우는 제진 성능이 우수하고 경제적이지만， 제어력 계산을 위한 계측기，컴퓨터，전력공급장치가 필요하여 실구조물에는 잘 쓰이지 않는다.
국내 등록특허번호 10-1044605호 일본공개특허번호 2015-034771호 일본공개특허번호 1994-087280호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 무선 센서를 이용하여 케이블의 장력을 계측하고 동시에 케이블의 진동을 제어할 수 있도록 한 무선 센서 기반 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치, 그 방법 및 그 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 일 측면은 전력을 생성하여 공급하는 전력 공급부; 케이블의 가속도에 따라 케이블의 진동특성을 변화시켜 케이블의 가속도를 조절하는 댐퍼부; 및 상기 케이블의 가속도를 측정하고, 측정된 가속도를 장력으로 환산하여 외부로 전송하고, 측정된 가속도에 따라 댐퍼부를 제어하는 무선 센서부를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 측면의 상기 전력 공급부는 태양광 발전판이다.
또한, 본 발명의 일 측면의 상기 무선 센서부는 케이블의 가속도를 측정하는 가속도 센서; 및 상기 가속도 센서로부터 입력되는 상기 케이블의 가속도가 기준범위 내의 값으로 유지되도록 상기 댐퍼부를 제어하는 컨트롤러를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 측면의 상기 무선 센서부는 기준범위에 대한 정보를 저장하고 있는 메모리를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 일 측면의 상기 컨트롤러는 상기 가속도 센서에서 측정된 케이블의 가속도를 메모리에 저장된 기준범위와 비교하는 비교기; 및 상기 비교기의 비교 결과에 따라 상기 댐퍼부를 제어하는 댐퍼 제어기를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 측면의 상기 무선 센서부는 상기 케이블의 가속도에서 환산된 장력에 대한 정보를 외부로 송수신하기 위한 송수신기를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 일 측면의 상기 무선 센서부는 교량에 접촉되는 케이블 고정부재로부터 1 내지 3m 이격되어 설치되어 있다.
또한, 본 발명의 일 측면의 상기 댐퍼부는 자기유변유체를 사용하는 반능동형 제어 댐퍼이다.
또한, 본 발명의 일 측면의 상기 댐퍼부는 교량에 설치되는 댐퍼 고정부재와 클램프 사이에 설치되어 있다.
한편, 본 발명이 다른 측면은 (A) 전력 공급부가 전력을 생성하여 무선 센서부와 댐퍼부에 공급하는 단계; (B) 무선 센서부가 케이블의 가속도를 측정하고, 측정된 가속도를 장력으로 환산하여 외부로 전송하는 단계; 및 (C) 무선 센서부가 측정된 가속도에 따라 댐퍼부를 제어하여 가속도가 기준범위에 있도록 하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 측면의 상기 (B) 단계는 (B-1) 무선 센서부의 가속도 센서가 케이블의 가속도를 측정하는 단계; 및 (B-2) 무선 센서부의 무선 송수신기가 측정된 케이블의 가속도에서 환산된 장력을 외부로 전송하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 측면의 상기 (C) 단계는 (C-1) 무선 센서부의 비교기가 측정된 가속도를 기준범위와 비교하는 단계; 및 (C-2) 무선 센서부의 댐퍼 제어기가 기준 범위를 넘어서면 상기 댐퍼부를 제어하여 가속도가 기준범위에 있도록 하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 측면의 상기 댐퍼부는 자기유변유체를 사용하는 반능동형 제어 댐퍼이다.
또한, 본 발명의 다른 측면의 상기 댐퍼부는 교량에 설치되는 댐퍼 고정부재와 클램프 사이에 설치되어 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 측면은 케이블의 가속도에 따라 케이블의 진동특성을 변화시켜 케이블의 가속도를 조절하는 댐퍼부와 상기 케이블의 가속도를 측정하고, 측정된 가속도를 장력으로 환산하여 외부로 전송하고, 측정된 가속도에 따라 댐퍼부를 제어하는 무선 센서부를 포함하는 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치; 및 상기 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치에서 전송되는 케이블의 장력 정보를 수집하여 관리하는 데이터 서버를 포함한다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면의 상기 데이터 서버는 상기 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치에서 전송된 장력 정보가 이상이 있는 경우에 관리자에게 알려준다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면의 상기 데이터 서버는 상기 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치에서 자가 진단 정보를 전송받아 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치의 수리나 교체가 필요하면 관리자에게 알려준다.
상기와 같은 본 발명은, 케이블의 유지관리에 있어 필요한 두 가지 기술(장력추정，진동제어)를 동시에 수행하는 일체형 시스템의 개발을 통하여，케이블 유지관리의 신뢰도를 높이면서 경제성도 함께 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은 케이블 진동 제어를 위한 장비를 최소화하고 케이블 작업을 생략할 수 있게 될 뿐만 아니라 케이블의 건전성을 판단하는 지표로 장력계측까지 동시에 수행하게 함으로써, 장대 교량에서 가장 중요한 부재인 케이블이 시공 및 유지 관리를 손쉽게 수행할 수 있도록 한다.
특히, 본 발명은 자기유변유체를 사용하는 반능동 제어 댐퍼의 제어에 필요한 계측기, 제어용 컴퓨터, 전원 공급장치를 무선 센서나 태양광 발전판으로 제공하도록 하여 비용 절감과 설계상의 편의성을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 무선 센서부의 상세 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치가 설치된 모습을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 케이블 장력 계측 및 진동 제어 방법의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실 시예에 따른 케이블 장력 계측 및 진동 제어 시스템의 구성도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 이하에서는 특정 실시예들을 첨부된 도면을 기초로 상세히 설명하고자 한다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치는 전력 공급부(10)와, 무선 센서부(20) 및 댐퍼부(30)를 구비하고 있다.
이와 같은 무선 센서부(20)와 댐퍼부(30)는 일체형을 이루어져 있다.
상기 전력 공급부(10)는 무선 센서부(20)와 댐퍼부(30)에 전력을 공급하는 것으로, 태양광 발전판으로 이루어져 있다.
다음으로, 무선 센서부(20)는 케이블의 가속도를 측정하고, 측정된 가속도를 전송한다.
이와 같은 무선 센서부(20)는 도 2에 도시된 바와 같이 가속도 센서(21), 서지 보호기(22), 신호 처리기(23), 컨트롤러(24), 메모리(25) 및 송수신기(26)를 포함한다.
가속도 센서(21)는 케이블의 가속도를 측정하여 가속도 데이터를 생성하고, 이를 컨트롤러(24)로 전송한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 가속도 센서(21)는 교량과 접촉된 케이블(40)의 케이블 고정부재(41)로부터 일정 거리, 바람직하게는 1 내지 3m 정도 떨어진 지점에 설치되어 케이블(40)의 가속도를 측정할 수 있다.
이와 같은 가속도 센서(21)는 가속도 데이터를 서지 보호기(22)와 신호처리기(23)를 거쳐 컨트롤러(24)에 제공한다.
서지 보호기(22)는 서지(surge) 등의 외란 요소로부터 신호 처리기(23), 컨트롤러(24), 메모리(25) 및 송수신기(26)의 회로를 보호한다.
구체적으로, 서지 보호기(22)는 고전압의 서지 신호가 입력되는 경우 이를 방전시켜 상기의 회로들을 보호할 수 있다.
신호처리기(23)는 서지 보호기(22)로부터 입력되는 가속도 데이터를 가공 및 처리하여 컨트롤러(24)로 전달한다.
컨트롤러(24)는 신호 처리기(23)로부터 입력되는 가속도 데이터가 메모리(25)에 저장된 기준범위 내의 값을 유지하도록 댐퍼부(30)를 제어하여 케이블의 진동을 조절한다.
이와 같은 컨트롤러(24)는 가속도 데이터를 장력 데이터로 환산한다.
컨트롤러(24)는 비교기(24-1) 및 댐퍼 제어기(24-2)를 포함한다.
상기 비교기(24-1)는 가속도 센서(21)로부터 입력되는 가속도 데이터를 메모리(25)에 저장된 기준범위와 비교하여 케이블의 진동 조절이 필요한지 여부를 판단한다.
여기서, 기준범위는 케이블의 피로 손상이 발생하지 않도록 하는 적절한 수준의 가속도 범위를 의미하며, 설계자의 의도 및 케이블의 사양에 따라 다양하게 정의될 수 있다.
만약, 가속도 데이터가 기준범위 이내인 경우, 적절한 진동을 유지하고 있는 것이므로, 비교기(24-1)는 케이블의 진동 조절이 필요하지 않다고 판단할 수 있다.
반면, 가속도 데이터가 기준범위를 벗어난 경우, 케이블 내부 강재의 피로 손상이 발생할 우려가 있으므로 비교기(24-1)는 케이블의 진동 조절이 필요하다고 판단할 수 있다.
댐퍼 제어기(24-2)는 비교기(24-1)의 판단 결과에 따라 댐퍼부(30)를 제어한다.
구체적으로, 비교기(24-1)에 의해 케이블의 진동 조절이 필요하다고 판단된 경우, 댐퍼 제어기(24-2)는 댐퍼부(30)를 구동시켜 케이블의 진동을 기준범위 내의 값으로 조절한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치에 의하면, 1) 장력계측을 통하여 케이블 또는 교량의 손상 및 하중 증가 등에 의한 비정상적인 케이블의 장력 증가 및 감소를 감지할 수 있으며, 2) 진동 제어를 통하여 케이블에 유발되는 피로에 의한 손상 및 열화를 최소화할 수 있고, (3) 따라서 교량을 지지하고 있는 케이블의 내구성을 높이고 교량의 안전성을 향상시킬 수 있다.
메모리(25)에는 기준범위에 대한 정보와 가속도 데이터나 장력 데이터가 저장된다.
송수신기(26)는 가속도 센서(21)에 의해 측정된 가속도 데이터로부터 환산된 장력 데이터와 기준범위에 대한 정보를 외부로 무선 전송한다.
이러한 송수신기(26)는 3G 또는 4G 이동통신망, Wi-Fi, WiBro, WiMax, Bluetooth, Zigbee, NFC 등의 무선 통신망을 이용하여 장력 데이터와 기준범위에 대한 정보를 전송할 수 있다.
한편, 댐퍼부(30)는 무선 센서부(20)의 제어에 따라 케이블을 진동시켜 진동이 일정한 범위에 있도록 제어한다.
이러한 댐퍼부(30)는 반능동형 제어(semi-active control) 댐퍼나 능동형 제어(active control) 댐퍼가 사용될 수 있다.
상기 반능동형 제어 댐퍼는 제어 대상 구조물의 감쇠 특성을 제어할 수 있는 지능형 재료(smart material)를 활용하는데, 이는 비교적 안정성과 신뢰성이 보장되고 소모 전력이 적으며 전자기 신호에 대해 유체가 반응하는 속도가 빠른 장점 등에 의해 능동형 제어 댐퍼보다 더 바람직하다.
상기 지능형 재료 중에 가제어성 유체인 자기유변유체(Magneto-Rheological Fluid, MR 유체)가 이용되고 있는데, 이는 큰 동적 범위를 가질 뿐만 아니라 적은 전력을 소모하면서 큰 제어력을 발휘할 수 있는 특징 때문에, 이를 이용할 경우 기존의 진동 제어 장치들의 한계로 지적되고 있는 가격 대비 경제적 효율성과 장비의 신뢰성, 전력의 소모량과 발생 제어력의 크기 등에서 우수한 장치를 제공할 수 있다.
이와 같은 댐퍼부(30)는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 댐퍼 고정부재(42)와 클램프(43) 사이에 설치된다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 케이블 장력 계측 및 진동 제어 방법의 흐름도이다.
먼저, 전력 공급부는 무선 센서부와 댐퍼부에 전력을 공급하며, 태양광 발전판으로 이루어져 있다(S100).
다음으로, 무선 센서부는 케이블의 가속도를 측정하고, 측정된 가속도를 장력으로 환산하여 외부로 전송한다(S110).
그리고, 무선 센서부는 케이블에서 측정된 가속도를 메모리에 저장된 기준 범위와 비교하여 기준 범위를 벗어나면 댐퍼부를 제어하여 케이블의 진동이 기준 범위를 유지하도록 한다(S120).
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 케이블 장력 계측 및 진동 제어 시스템의 구성도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 케이블 장력 계측 및 진동 제어 시스템은 무선 센서부(20)와 댐퍼부(30)로 이루어진 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치(100) 그리고 데이터 서버(200)로 이루어져 있다.
상기 데이터 서버(200)는 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치(100)에서 전송된 케이블 장력 데이터와 자가 진단 정보를 수집하여 관리한다.
이러한 데이터 서버(200)는 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치(100)에서 수집된 장력 데이터를 관리하며 이상 상태가 발생하면 이를 관리자에게 알려준다.
그리고, 데이터 서버(200)는 자가 진단 정보를 수집 관리하며 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치(100)의 수리나 교체가 필요한 경우를 이를 관리자에게 알려준다.
상기와 같은 본 발명은, 케이블의 유지관리에 있어 필요한 두 가지 기술(장력추정，진동제어)를 동시에 수행하는 일체형 시스템의 개발을 통하여，케이블 유지관리의 신뢰도를 높이면서 경제성도 함께 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은 케이블 진동 제어를 위한 장비를 최소화하고 케이블 작업을 생략할 수 있게 될 뿐만 아니라 케이블의 건전성을 판단하는 지표로 장력계측까지 동시에 수행하게 함으로써, 장대 교량에서 가장 중요한 부재인 케이블이 시공 및 유지 관리를 손쉽게 수행할 수 있도록 한다.
특히, 본 발명은 자기유변유체를 사용하는 반능동 제어 댐퍼의 제어에 필요한 계측기, 제어용 컴퓨터, 전원 공급장치를 무선 센서나 태양광 발전판으로 제공하도록 하여 비용 절감과 설계상의 편의성을 제공할 수 있다.
10 : 전력 공급부 20 : 무선 센서부
21 : 가속도 센서 22 : 서지 보호기
23 : 신호 처리기 24 : 컨트롤러
24-1 : 비교기 24-2 : 댐퍼 제어기
25 : 메모리 26 : 송수신기
30 : 댐퍼부 40 : 케이블
41 : 케이블 고정 부재 42 : 댐퍼 고정부재
43 : 클램프 100 : 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치
200 : 데이터 서버

Claims (17)

  1. 전력을 생성하여 공급하는 전력 공급부;
    케이블의 가속도에 따라 케이블의 진동 특성을 변화시켜 케이블의 가속도를 조절하는 댐퍼부; 및
    상기 케이블의 가속도를 측정하고, 측정된 가속도를 장력으로 환산하여 외부로 전송하고, 측정된 가속도에 따라 댐퍼부를 제어하는 무선 센서부를 포함하는 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치.
  2. 청구항 1항에 있어서,
    상기 전력 공급부는 태양광 발전판인 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치.
  3. 청구항 1항에 있어서,
    상기 무선 센서부는
    케이블의 가속도를 측정하는 가속도 센서; 및
    상기 가속도 센서로부터 입력되는 상기 케이블의 가속도가 기준범위 내의 값으로 유지되도록 상기 댐퍼부를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치.
  4. 청구항 3항에 있어서,
    상기 무선 센서부는
    기준범위에 대한 정보를 저장하고 있는 메모리를 더 포함하는 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치.
  5. 청구항 4항에 있어서,
    상기 컨트롤러는
    상기 가속도 센서에서 측정된 케이블의 가속도를 상기 메모리에 저장된 기준범위와 비교하는 비교기; 및
    상기 비교기의 비교 결과에 따라 상기 댐퍼부를 제어하는 댐퍼 제어기를 포함하는 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치.
  6. 청구항 3항에 있어서,
    상기 무선 센서부는
    상기 케이블의 가속도에서 환산된 장력에 대한 정보를 외부로 송수신하기 위한 송수신기를 더 포함하는 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치.
  7. 청구항 1항에 있어서,
    상기 무선 센서부는 교량에 접촉되는 케이블 고정 부재로부터 1 내지 3m 이격되어 설치되어 있는 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치.
  8. 청구항 1항에 있어서,
    상기 댐퍼부는 자기유변유체를 사용하는 반능동형 제어 댐퍼인 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치.
  9. 청구항 1항에 있어서,
    상기 댐퍼부는 교량에 설치되는 댐퍼 고정부재와 클램프 사이에 설치되는 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치.
  10. (A) 전력 공급부가 전력을 생성하여 무선 센서부와 댐퍼부에 공급하는 단계;
    (B) 무선 센서부가 케이블의 가속도를 측정하고, 측정된 가속도를 장력으로 환산하여 외부로 전송하는 단계; 및
    (C) 무선 센서부가 측정된 가속도에 따라 댐퍼부를 제어하여 가속도가 기준범위에 있도록 하는 단계를 포함하는 케이블 장력 계측 ? 진동 제어 방법.
  11. 청구항 10항에 있어서,
    상기 (B) 단계는
    (B-1) 무선 센서부의 가속도 센서가 케이블의 가속도를 측정하는 단계; 및
    (B-2) 무선 센서부의 무선 송수신기가 측정된 케이블의 가속도를 장력으로 환산하여 외부로 전송하는 단계를 포함하는 케이블 장력 계측 및 진동 제어 방법.
  12. 청구항 10항에 있어서,
    상기 (C) 단계는
    (C-1) 무선 센서부의 비교기가 측정된 가속도를 기준범위와 비교하는 단계; 및
    (C-2) 무선 센서부의 댐퍼 제어기가 기준 범위를 넘어서면 상기 댐퍼부를 제어하여 가속도가 기준범위에 있도록 하는 단계를 포함하는 케이블 장력 계측 및 진동 제어 방법.
  13. 청구항 10항에 있어서,
    상기 댐퍼부는 자기유변유체를 사용하는 반능동형 제어 댐퍼인 케이블 장력 계측 및 진동 제어 방법.
  14. 청구항 10항에 있어서,
    상기 댐퍼부는 교량에 설치되는 댐퍼 고정부재와 클램프 사이에 설치되는 케이블 장력 계측 및 진동 제어 방법.
  15. 케이블의 가속도에 따라 케이블의 진동 특성을 변화시켜 케이블의 가속도를 조절하는 댐퍼부와 상기 케이블의 가속도를 측정하고, 측정된 가속도를 장력으로 환산하여 외부로 전송하고, 측정된 가속도에 따라 댐퍼부를 제어하는 무선 센서부를 포함하는 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치; 및
    상기 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치에서 전송되는 케이블의 장력 정보를 수집하여 관리하는 데이터 서버를 포함하는 케이블 장력 계측 및 진동 제어 시스템.
  16. 청구항 15항에 있어서,
    상기 데이터 서버는 상기 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치에서 전송된 장력 정보가 이상이 있는 경우에 관리자에게 알려주는 케이블 장력 계측 및 진동 제어 시스템.
  17. 청구항 15항에 있어서,
    상기 데이터 서버는 상기 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치에서 자가 진단 정보를 전송받아 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치의 수리나 교체가 필요하면 관리자에게 알려주는 케이블 장력 계측 및 진동 제어 시스템.
KR1020150186664A 2015-12-24 2015-12-24 무선 센서 기반 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치, 그 방법 및 그 시스템 KR20170076420A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150186664A KR20170076420A (ko) 2015-12-24 2015-12-24 무선 센서 기반 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치, 그 방법 및 그 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150186664A KR20170076420A (ko) 2015-12-24 2015-12-24 무선 센서 기반 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치, 그 방법 및 그 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170076420A true KR20170076420A (ko) 2017-07-04

Family

ID=59356768

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150186664A KR20170076420A (ko) 2015-12-24 2015-12-24 무선 센서 기반 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치, 그 방법 및 그 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20170076420A (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108501771A (zh) * 2018-05-29 2018-09-07 贺营营 一种铁路电线的支撑组件
CN108608892A (zh) * 2018-05-29 2018-10-02 贺营营 一种电气化铁路接触网的支杆组件
CN108749651A (zh) * 2018-05-29 2018-11-06 贺营营 一种电气接触网的支撑机构

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108501771A (zh) * 2018-05-29 2018-09-07 贺营营 一种铁路电线的支撑组件
CN108608892A (zh) * 2018-05-29 2018-10-02 贺营营 一种电气化铁路接触网的支杆组件
CN108749651A (zh) * 2018-05-29 2018-11-06 贺营营 一种电气接触网的支撑机构
CN108749651B (zh) * 2018-05-29 2020-12-04 湖州达立智能设备制造有限公司 一种电气接触网的支撑机构
CN108501771B (zh) * 2018-05-29 2021-01-29 中铁二十三局集团电务工程有限公司 一种铁路电线的支撑组件

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2593418C2 (ru) Способ определения запаса усталостной прочности каната
CN102519651A (zh) 一种振动方法测试斜拉桥索力时确定拉索基本频率的方法
KR20170076420A (ko) 무선 센서 기반 케이블 장력 계측 및 진동 제어 장치, 그 방법 및 그 시스템
KR101493231B1 (ko) 지진계측 및 전기비저항 모니터링 연계 통합시스템 및 이를 이용한 수리구조물 모니터링 방법
US8768265B2 (en) Method for reducing power consumption in node devices of a condition monitoring system
US20150241300A1 (en) Structural State Evaluation System for Smart Structure Using Multi-Sensing
Zhao et al. Design of a wireless vibration metre for conductor vibration monitoring
JP2010210335A (ja) 橋脚洗掘判定方法及び橋脚基礎の健全性評価システム
KR20120114439A (ko) 유에스엔 기반 지능형 교량 모니터링 및 안전성 평가 시스템
RU2009110986A (ru) Способ мониторинга безопасности несущих конструкций, конструктивных элементов зданий и сооружений и система для его осуществления
Egger et al. Modeling and experimental validation of a multiple‐mass‐particle impact damper for controlling stay‐cable oscillations
CN103344398A (zh) 一种变电设备在线监测装置抗振性能试验方法
EP2093454B1 (en) Vibration energy absorber
KR102032490B1 (ko) 능동 진동 제어 기술을 이용한 모형 선박의 저항 계측 시스템
JP2015078554A (ja) 橋脚の健全性評価方法、橋脚の健全性評価装置
CN102590783A (zh) 一种检验高压电能表电能量示值误差及合格评定方法
CN107014486B (zh) 一种输电线路微风振动监测装置的核查单元及方法
US20200309636A1 (en) State detection apparatus, state detection method, and architecture diagnosis apparatus
CN109061722A (zh) 一种变电站抗震评估系统及方法
KR20220146368A (ko) 스마트센서를 이용한 선박 구조물의 진동 측정장치, 이를 이용한 측정방법 및 이를 적용한 선박
CN104364623A (zh) 驻极体型振动检测系统、外部振动信息的生成方法、关于外部振动的传递函数信息的生成方法、外部振动信息的生成程序以及关于外部振动的传递函数信息的生成程序
TWI679400B (zh) 建築物結構安全的偵測系統及方法
KR100512123B1 (ko) 스마트 무선계측시스템을 이용한 구조물 모니터링 시스템
JP2015230206A (ja) 状態監視システム、情報処理装置、状態監視方法、プログラム、記録媒体
Hong et al. Reliability consideration for fatigue design of sign, luminaire, and traffic signal support structures under wind load

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment