KR20210055384A - 스마트 하이웨이 모니터링 장치 및 이를 포함하는 시스템 - Google Patents

스마트 하이웨이 모니터링 장치 및 이를 포함하는 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 콘크리트, 아스콘, 아스팔트, 시멘트 등을 이용한 도로(고속도로, 활주로, 주기로 등 차량, 항공기 등 주행이 가능한 도로를 포함한다) 설치의 과정 중 수화작용을 통한 양생과정을 모니터링 하기 위한 것으로, 보다 구체적으로 양생 과정 중 조성물의 내측으로 센서를 포함한 장치가 삽입되어 양생 중인 조성물의 온/습도를 측정 및 모니터링 할 수 있는 스마트 하이웨이 장치 및 이를 기반으로 하는 시스템에 관한 것이다.

Description

스마트 하이웨이 모니터링 장치 및 이를 포함하는 시스템 {Smart Highway Monitoring System and system thereof}
본 발명은 콘크리트, 아스콘, 아스팔트, 시멘트 등을 이용한 도로(고속도로, 활주로, 주기로 등 차량, 항공기 등 주행이 가능한 도로를 포함한다) 설치의 과정 중 수화작용을 통한 양생과정을 모니터링 하기 위한 것으로, 보다 구체적으로 양생 과정 중 조성물의 내측으로 센서를 포함한 장치가 삽입되어 양생 중인 조성물의 온/습도를 측정 및 모니터링 할 수 있는 스마트 하이웨이 장치 및 이를 기반으로 하는 시스템에 관한 것이다.
도로 양생상태 모니터링 장치는 도로의 시공 및/또는 양생과정에 있어서, 진행 중인 도로 내부의 설정된 위치에 삽입 및 수용되어 양생상태를 모니터링하기 위한 것으로, 양생 대상이 되는 도로의 내부 온도 및 습도 정보를 실시간으로 사용자에게 제공하여 해당 정보를 기초로 도로의 양생상태를 알 수 있게 해주는 장치 및 시스템이다.
종래의 경우, 도로의 양생과정에 있어서 경험에 의한 양생 기간을 정하고, 기간 별 양생 상태를 짐작하여 판단하였으며, 따라서, 정확한 도로의 시공 및/또는 양생과정을 파악하는데 어려움이 있었다.
이를 해결하기 위하여 최근의 경우, 온도 센서 기반의 도로 양생상태를 확인 및/또는 모니터링 하기 위한 제품군이 출시되고 있다.
이처럼 기존의 출시 제품군은 온도센서를 기반으로 도로 양생 중 일어나는 소성수축균열, 수화열에 의한 온도균열에 대한 예측 및/또는 모니터링은 가능하지만, 온도 이외의 요소에서 나타나는 건조수축균열, 골재반응에 의한 균열, 동결융해에 의한 균열 등에 대해서는 예측 및/또는 모니터링이 불가한 점이 있다.
또한, 상기 소성수축균열의 경우, 대기온도, 상대습도, 콘크리트 온도 및 풍속의 영향을 받기 때문에 온도센서 외 다른 종류의 센서를 이용하며, 특정 지역에 국한되지 않고 다양한 지역을 측정하여 지역 별 상대 온도, 상대 습도에 따른 경도차이를 알 수 있는 개선방안이 요구된다.
한국 등록특허 제10-0625918호 한국 등록특허 제10-1125785호
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 온도센서 뿐만 아니라 습도센서의 적용을 통한 다양한 균열 정보에 대한 예측 및/또는 모니터링 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상기 언급된 장치의 설치 길이의 조절이 가능하게 하며, 다양한 지역에 설치하여 양생중인 도로의 지정 위치의 높이 및/또는 깊이에 따른 정보 및/또는 세부 위치에 따른 정보를 측정하는 양생상태 모니터링 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 도로양상생태 모니터링 시스템이 제공하고자 하는 기술적 과제는 상기 장치를 활용하여 수집된 정보를 사용자에게 취합하여 제공하고 단순히 제공된 정보뿐만 아니라 제공정보를 기초로 통합함으로서, 추가적인 정보를 생산할 수 있게 함이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 아니하며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 설정된 길이와 폭으로 형성된 외벽을 통해 몸체를 형성하고, 내부는 관통되어 있는 몸체부; 상기 몸체부의 설정된 위치에 하나 또는 복수개로 형성된 관통 홈의 형태를 가지는 천공부; 상기 몸체부의 외측에서 상기 천공부를 밀폐하여 시공 및/또는 양생 과정에 있는 도로의 액상 물질을 차단하는 반면, 시공 및/또는 양생 과정에서 발생하는 내부 열(Heat)은 내부로 통과시킬 수 있는 필터부; 및 상기 몸체부의 내부에 수용되되, 상기 천공부의 위치에 대응하도록 형성되어 상기 내부 열(Heat)을 감지할 수 있는 센서부;를 포함하여, 시공 및/또는 양생 과정에서 발생하는 상기 내부 열(Heat)이 내부로 전달되는 열교 현상(Heat Bridge)을 통해 시공 및/또는 양생 과정의 안정성을 모니터링 할 수 있는 것을 특징으로 하는 스마트 하이웨이 모니터링 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 몸체부는 서로 다른 제 1 몸체부의 상면, 제 2 몸체부의 하면이 체결되는 구조로 형성되며, 그에 따라 길이방향으로 연장할 수 있는 것을 특징으로 하도록 설계될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 몸체부(110)는 온도센서의 측정 정확성을 높이기 위하여, 열 관류율이 10.000
Figure pat00001
　미만인 소재로 형성되며, 상기 필터부(112)는 열 관류율이 0.020
Figure pat00002
　이상인 소재로 형성되어 열교 현상에 따른 온도센서 측정의 정확도를 높이도록 설계될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 센서부는 비접촉식으로 온도 및/또는 습도를 측정할 수 있으며, 상기 몸체부가 길이방향으로 체결되어 형성될 경우, 길이 방향으로 체결되어 형성되고, 몸체부의 연장에 따른 길이 연장이 가능하도록 설계될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 스마트 하이웨이 모니터링 장치는 상기 센서부를 통해 측정된 데이터가 외부로 전송될 수 있는 송수신모듈;과 상기 센서부; 및 상기 센서부;의 송수신모듈에 전원을 공급할 수 있는 동력부를 포함하도록 설계될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 송수신모듈은 무선네트워크 기반의 통신을 사용하며, RFID, NFC, MST, NFMI, 블루투스, 셀룰러, WIFI, ZigBee, Z-wave, GNSS. LoRa, SigFox, NB-IOT 중 하나 또는 하나이상을 이용하도록 설계될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 스마트 하이웨이 모니터링 상기 스마트 하이웨이 모니터링 장치는, 설정된 길이와 폭으로 형성된 외벽을 통해 몸체를 형성하고, 내부는 관통되어 있는 몸체부; 상기 몸체부의 설정된 위치에 하나 또는 복수개로 형성된 관통 홈의 형태를 가지는 천공부; 상기 몸체부의 외측에서 상기 천공부를 밀폐하여 시공 및/또는 양생 과정에 있는 도로의 액상 물질을 차단하는 반면, 시공 및/또는 양생 과정에서 발생하는 내부 열(Heat)은 내부로 통과시킬 수 있는 필터부; 상기 몸체부의 내부에 수용되되, 상기 천공부의 위치에 대응하도록 형성되어 상기 내부 열(Heat)을 감지할 수 있는 센서부; 상기 센서부;를 통해 측정된 데이터가 외부로 전송될 수 있는 송수신모듈; 및 상기 센서부; 및 상기 송수신모듈에 전원을 공급할 수 있는 동력부를 포함하는 스마트 하이웨이 모니터링 장치; 및 통신 네트워크를 통해 상기 송수신모듈에서 전달되는 데이터를 수신받아 실시간 또는 설정된 시간 단위별 디스플레이하는 원격 관리단말;을 포함하여 원격에서 설정된 지역 및/또는 구간의 도로 시공 및/또는 양생 상태를 확인할 수 있는 것을 특징으로 하도록 설계될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 스마트 하이웨이 모니터링 장치는 위치확인을 위한 위치정보 모듈;이 포함되도록 설계될 수 있으며, 상기 위치정보 모듈은 GPS, 비콘, GNSS, 셀룰러, WIF, 블루투스, RFID, VLC, RTLS, GIS 중 하나 또는 하나 이상을 이용하는 것을 특징으로 하도록 설계될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 도로 시공 및/또는 양생 과정에 있어서 온도센서를 기반으로 도로 양생 중 일어나는 소성수축균열, 수화열에 의한 온도균열에 대한 예측 및/또는 모니터링뿐만 아니라, 습도센서의 제공을 통하여, 온도 이외의 요소에서 나타나는 건조수축균열, 골재반응에 의한 균열, 동결융해에 의한 균열 등에 대해서는 예측 및/또는 모니터링을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 스마트 하이웨이 모니터링 시스템을 다중으로 설치하여 시공 및/또는 양생 과정 중인 도로의 상세위치(x, y, z축)의 정보를 제공하여 도로의 상세 위치 별 양생상태를 제공할 수 있다.
도 1은 스마트 하이웨이 모니터링 시스템의 전체 구성도이다.
도 2a는 스마트 하이웨이 모니터링 장치의 일 실시예이다.
도 2b는 스마트 하이웨이 모니터링 장치의 일 실시예이다.
도3은 스마트 하이웨이 모니터링 장치의 센서부;가 포함된 기판의 구성도이다.
도 4는 스마트 하이웨이 모니터링 장치 몸체부;의 상단부 확대도 및 단면도이다.
도 5a는 몸체부;(110)의 상단부 일 실시예이다.
도5b는 몸체부;(110)의 하단부의 일 실시예이다.
도5c는 제1 몸체부; 및 제 2 몸체부의 체결 실시예이다.
도 6은 천공부; 및 천공부에 밀착되어 형성되는 필터부;의 확대도이다.
도 7은 스마트 하이웨이 모니터링 장치의 단면도이다.
도 8은 스마트 하이웨이 모니터링 시스템의 전개도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서, 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서는 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결(접속, 접촉, 결합, 체결)”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우, 뿐만 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 “간접적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하는 본 명세서에서 사용되는 용어들에 대한 해설이다.
열교 현상(Heat Bridge) : 본 현상은 구조체 및/또는 구조체에 사용된 소재의 기밀도에 관련있는 단열에 관련된 현상으로 분리된 공간 간의 온도의 차이가 있을 경우, 열 에너지가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는 현상을 의미한다.
열 관류율 : 열 관류율은 상기 열교 현상간 구조체의 단위 표면적을 통해 단위 시간에 고체벽의 양쪽 고체, 유체 및/또는 기체가 단위 온도차일 경우, 한 쪽 고체, 유체 및/또는 기체에서 다른쪽 고체, 유체 및/또는 기체로 전해지는 열 에너지(열량)를 정의한다. 또한, 개체의 소재뿐만 아니라 두께에 따라 열 관류율은 변화된다.
투습 : 양측에 수증기압차가 있는 경우, 수증기압이 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 수증기(습기)가 이동하는 것을 의미한다
방수 : 물 및/또는 특정 크기(이하 "기준치"라 하며, 일 예로 자연 기화 물분자 크기의 수준인 0.001㎛이 될 수 있다) 이상의 물(수분)입자가 내부로 스며들지 않게 처리하는 방식을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도1 은 스마트 하이웨이 모니터링 시스템의 일 실시예에 따른 스마트 하이웨이 시스템의 전체 구성을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 발명의 일 실시예에 따른 스마트 하이웨이 모니터링 시스템(10)은 사용자에게 도로 양생상태에 대한 정보를 제공하기 위하여, 통신 네트워크(20), 원격 관리단말(30) 및 스마트 하이웨이 모니터링 장치(100)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 스마트 하이웨이 모니터링 장치(100)는 도로의 온도 및 습도를 측정하기 위하여 몸체부(110) 및 PCB기판(130)을 포함하도록 구성될 수 있다.
구체적으로 상기 원격 관리단말(30)은 입력된 사용자의 명령을 상기 통신 네트워크(20)으로 전달하고, 상기 통신 네트워크(20)는 상기 스마트 하이웨이 모니터링 장치 내에 결합된 송수신모듈으로 전송되며, 상기 송수신모듈은 상기 센서부(131)으로부터 얻어지는 정보를 상기 통신 네트워크(20)으로 전송하고, 상기 통신 네트워크(20)는 상기 원격 관리단말(30)으로 전송받은 데이터를 전달하여 사용자에게 도로 양생상태에 관한 모니터링 정보를 제공할 수 있다.
또한, 사용자의 명령을 기초로 상기 송수신모듈은 전송된 명령을 동력부 및 센서부(131)에 입력이 가능하다.
도 2a는 스마트 하이웨이 모니터링 장치(100)의 일 실시예를 나타낸 도면이다. 도2a를 참조하면, 발명의 일 실시예에 따른 스마트 하이웨이 모니터링 장치(100)는 도로 양생상태 측정을 위하여, 몸체부(110), 천공부(111), 필터부(112)를 포함할 수 있다.
구체적으로 상기 스마트 하이웨이 모니터링 장치(100)는 몸체 외부의 열을 측정하기 위하여 상기 몸체부(110) 상 특정 위치에 상기 천공부(111)가 설치되며, 상기 천공부(111)와 밀착되어 상기 필터부(112)가 포함되도록 구성된다.
여기서, 상기 몸체부(110)는 열교 현상(Heat Bridge)을 통한 센서부(131)의 온도 및 습도 측정을 위하여 열 관류율이 10.000
Figure pat00003
미만인 소재로 형성될 수 있다.
또한, 상기 몸체부(110)의 경우 사용자의 필요사항에 따라 열 관류율이 10.000
Figure pat00004
　이상의 경우에도 사용이 가능하다
상기 몸체부(110)의 일 실시예로 플라스틱 계열 소재인 PET의 경우 열 전도율이 0.29[W/Km]이기 때문에 본 발명에서 정의하는 상기 몸체부(110)의 열 관류율 규격 범위인 10.000
Figure pat00005
　 미만이 될 경우 0.029m 이상의 두께로 구성되는 PET 소재 기반의 몸체부(110)는 모두 규격 범위 이내인 것으로 구성될 수 있다.
따라서, 상기 몸체부(110)는 다양한 규격 및/또는 소재로 구성되기 때문에 상기 일 실시예 이외의 다른 소재를 활용할 때 열 관류율이 만족할 경우 모두 규격범위 이내로 판단할 수 있다.
또한, 후술할 내용에서 상기 몸체부(110) 내에 위치한 보완재를 통하여 상기 센서부에 전달되는 실제 열 에너지(몸체부 열 관류율와 보완재 열 관류율을 근거하여)를 측정하였을 경우 열 관류율이 규격범위 10.000
Figure pat00006
　 미만일 경우, 본 발명의 일 실시 예로 판단될 수 있다.
여기서, 상기 천공부(111)는 상기 몸체부(110)의 설정된 특정 위치에 설치되며, 사용자의 필요사항에 따라 관통되는 구조가 아닌 몸체부(110)의 일 부분에만 생성하는 것도 가능하다.
여기서, 상기 필터부(112)는 열교 현상(Heat Bridge)을 통한 센서부(131)의 온도 및 습도 측정을 위하여 방수 및/또는 방진 기능을 가지며, 열 관류율이 0.020
Figure pat00007
　이상인 소재로 형성될 수 있다.
또한, 상기 필터부(112)는 메쉬의 형상을 가질 수 있으며, 필터부(112)를 구성하는 소재는 멤브레인 섬유, 카본 섬유, 방향족, 지방족, 아마이드 류, 카프로락탐을 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 필터부(112)는 투습 기능을 가지며, 방수 기능도 같이 가져야할 경우, 수증기(전술한 기준치 미만, 일 예로 0.001㎛ 미만,의 분자 내지 입자 크기의 물(수분)과 같은 습기 등을 지칭)는 통과하되, 상기 "기준치" 이상의 물방울은 통과하지 못하도록 구성되어야 하기 때문에, 상기 필터부(112)의 메쉬 간 거리는 물 분자의 크기인 0.096nm(나노미터) 이상의 크기를 갖고, 투습 가능한 물방울의 크기인 0.001㎛ 미만의 크기를 갖도록 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 필터부(112)의 일 실시 예로 사용되는 소재로 멤브레인 원단을 제시할 수 있으며, 멤브레인 원단의 경우 1개 메쉬 간 거리의 크기는 67.2nm(나노미터)이상으로 구성되어 물 분자(수증기)는 이동 가능하지만 물방울은 이동 불가한 투습 및 방수의 기능을 함께 가지는 구조를 포함하여 구성될 수 있다.
도 2b는 스마트 하이웨이 모니터링 장치(100)의 일 실시예를 나타낸 도면으로, 다각형의 형상구조로 형성되는 도 2a와 달리 원통형의 구조로 형성되는 몸체부(110)를 포함하여 구성되며, 이외의 사항은 상기 도 2a의 서술과 동일하다.
도 3은 스마트 하이웨이 모니터링 장치(100)에 포함되는 PCB기판 및 기판의 구성에 대한 일 실시예를 나타낸 도면이다. 도3를 참조하면, 발명의 일 실시예에 따른 스마트 하이웨이 모니터링 장치(100)는 상기 몸체부(110)의 내측에 도로 양생상태 측정을 위하여, PCB기판(130) 및 센서부(131)를 포함할 수 있다.
구체적으로 상기 스마트 하이웨이 모니터링 장치(100)는 몸체 외부의 열을 측정하기 위하여 상기 몸체부(110) 상 특정 위치에 상기 천공부(111)가 설치되며, 상기 천공부(111)와 밀착되어 상기 필터부(112)를 통하여 들어온 공기에 의하여 변화된 습도, 열교 현상(Heat Bridge)을 통하여 전달된 열을 PCB기판(130) 상에 구성된 센서부(131)를 통하여 측정한다.
여기서, 상기 PCB 기판(130)은 도면상 기재된 센서부(131) 뿐만 아니라, 외부와의 통신을 위한 송수신모듈, 기판상 부착된 기재들에 전원을 공급할 수 있는 동력부, 위치확인을 위한 위치정보 모듈을 포함하도록 구성될 수 있다.
상기 PCB기판(130)은 상기 몸체부(110)의 결합에 따라 다른 PCB 기판과의 결합이 가능 하도록 구성될 수 있다.
상기 센서부(131)는 위에서 언급된 온도 및 습도를 측정할 뿐만 아니라 센서로 측정가능한 것들에 대하여 기능적 제한을 받지 않는 한 제한을 받지 않으며, 일 실시 예로 대기질, 공기량, 공기질량 측정 센서가 포함되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 센서부(131)는 비접촉식 측정방식에 제한되지 아니하며, 사용자의 필요에 따라 접촉식 센서가 사용될 수 있다.
또한, 열교현상(Heat Bridge)을 통하여 발생된 에너지가 상기 천공부(111)에 부착된 상기 필터부(112)를 통하여 상기 몸체부(110) 내 감지될 경우 해당 열에너지를 상기 센서부(131)가 감지한다.
또한, 상기 천공부(111)에 부착된 상기 필터부(112)를 통하여 진입된 습도를 상기 센서부(131)가 감지한다.
또한, 상기 센서부(131)는 열교현상(Heat Bridge)를 통하여 발생된 열이 상기 몸체부(110) 내부 및/또는 측정 개체(도로, 아스팔트, 시멘트, 아스콘)등에 내재되어 있는 습도와 반응하여 나타나는 결로현상을 기초로 온도 및/또는 습도를 측정할 수 있다.
또한 스마트하이웨이 모니터링 장치(100)는 하나의 장치에 복수개의 센서부(131)가 길이 방향으로 다수 설치될 수 있는 바, 이를 통해 도로 공사(시공)가 진행 또는 완료된 하나의 지점(Spot)에서, 깊이에 따른 시공 및/또는 양생 상태의 적정 여부도 열교 현상을 통해 센서부(131)로 전달되는 온도, 습도 등을 통해 측정(예컨데, 외부로 드러나는 외부 표층의 경우, 시공 및/또는 양생 상태가 좋으나, 도로의 바닥면을 이루는 지층이나 지반층은 콘크리트 배합비의 잘못 등으로 시공 및/또는 양생이 불량한 경우 등을 확인)할 수 있게 된다.
또한, 상기 스마트하이웨이 모니터링 장치(100)에 대한 전원을 공급하기 위한 상기 동력부(미도시, 센서부(131)와 일체형으로 제공되거나, 모니터링 장치(100)의 내부 또는 지면으로 노출되는 외피 등에 탈부착 가능한 배터리와 같은 별도의 구성으로 제공될 수 있다)는 동력을 수신할 수 있는 전력수신모듈을 포함하여 충전이 용이한 구조로 구성될 수 있다.
또한, 상기 센서부(131)는 상기 몸체부(110)가 결합할 경우 도체 또는 반도체의 성질을 가지는 체결부재를 이용하여 서로 결합이 가능하다.
여기서, 상기 체결부재는 길이조절이 가능한 구조로 이루어지며, 길이 조절 방식은 너트 및 볼트를 이용한 회전방식, 다수의 결합구조로 이루어진 결합방식 등을 통하여 길이 조절이 가능하다.
여기서, 상기 체결부재를 이용한 일 실시예로 복수의 센서부가 결합할 경우, 가장 최 상단에 위치하는 센서부에 전원을 공급할 수 있는 동력부를 설치하여, 병렬 및/또는 직렬형 구조로 PCB기판(130) 상 포함되는 구성에 대하여 전원을 공급할 수 있다.
또한, 상기 최 상단에 위치하는 센서부에 동력부를 설치할 경우, 양생 및 /또는 공사 중인 도로의 상단에 노출 되는 구조로 설치하여 향후 동력부의 전력수급(일 예로 배터리와 같은 동력부의 전원이 다 소모되거나, 모니터링 장치(100)의 구동을 위한 전원 필요시, 도로 주행 차량이나 도로 관리자 등을 통한 유선 또는 무선 충전)을 용이하게 할 수 있는 점이 있다.
여기서, 상기 PCB 기판(130) 상 포함되어 구성되는 송수신모듈은 근거리 네트워크 통신을 위하여, RFID, NFC, MST, NFMI, 블루투스, 셀룰러, WIFI, ZigBee, Z-wave, GNSS. LoRa, SigFox, NB-IOT중 하나 또는 하나 이상을 이용하는 기재를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 PCB 기판(130) 상 포함되어 구성되는 전원을 공급할 수 있는 동력부는 형식에 제한을 받지 아니하며, 동력 전달이 가능한 모든 것을 특징으로 하며, 일 실시예로 1차전지, 2차전지 등의 모든 형식으로 구성될 수 있다.
여기서, 상기 PCB 기판(130) 상 포함되어 구성되는 위치확인을 위한 위치정보 모듈은 GPS, 비콘, GNSS, 셀룰러, WIFI, 블루투스, RFID, VLS, RTLS, GIS 중 하나 또는 하나 이상을 이용하는 것을 특징으로 하도록 구성될 수 있다.
도 4 스마트 하이웨이 모니터링 장치(100)의 몸체부(110)의 일 실시예에 따른 단면도로, 도4를 참조하면, 발명의 일 실시예에 따른 스마트 하이웨이 모니터링 장치(100)는 상기 몸체부(110)의 일면에 상기 천공부(111) 및 상기 센서부(131)를 포함할 수 있으며, 상기 몸체부(110)의 내측에, PCB기판(130) 및 센서부(131)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 5a 내지 도5b는 스마트 하이웨이 모니터링 장치(100)의 몸체부(110)의 일 실시예에 따른 도면으로, 도5a내지 도5b를 참조하면, 발명의 일 실시예에 따른 스마트 하이웨이 모니터링 장치(100)는 상기 몸체부(110)의 상면에 끼움부(수)(114)를 포함할 수 있으며, 상기 몸체부(110)의 하면에, 끼움부(암)(115)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 도5a 및 도5b에 기재된 형상 및 위치(상면, 하면)은 발명의 일 실시 예를 보여주기 위하여 기재된 형상으로 발명의 실시는 형상 및 위치(상면, 하면)에 구애받지 않고 다양한 형상 및 위치로 구성될 수 있다.
여기서, 다른 실시예로 결합구조가 암 나사 및/또는 수 나사로 이루어져 회전형의 방식으로 체결되는 구조로 결합될 수 있다.
여기서, 다른 실시예로 결합구조가 브라켓을 활용하여 복수의 몸체부를 결합할 경우, 제 1 몸체부 및 제 2 몸체부 사이에 브라켓을 설치하여 결합이 가능하다.
또한, 브라켓을 활용한 결합과정에서 상기 브라켓에 나침반, 방향축, 방향기제 등 사용자의 스마트 하이웨이 모니터링 장치(100)의 설치간 정확한 설치, 방향 구분 등의 효과가 있도록 추가적인 요소의 구성이 가능하다.
도5c는 도5a 및 도5b에 기재된 제1 몸체부와 제2 몸체부의 결합의 일 실시예 및 그에 따른 천공부의 세부 구성으로 상부와 하부의 결합뿐만 아니라, 전면 혹은 측면간의 결합도 가능하며, 끼움부가 형성된 곳의 결합이 가능하도록 구성될 수 있다.
도 6은 스마트 하이웨이 모니터링 장치(100)의 몸체부(110)의 일 실시예에 따른 도면으로 상기 몸체부(110)의 측면에 천공부(111), 상기 몸체부(110)의 내측에는 상기 PCB기판(130)을 포함하도록 구성될 수 있다.
여기서 상기 몸체부(110)의 측면에 형성된 천공부(111)의 규격은 발명의 일 실시 예로 상기 천공부(111)는 해당 규격에 제한되지 아니한다.
여기서 상기 몸체부(110)의 내측에 구성된 상기 PCB기판(130)은 도면에 기재된 형태(천공부(111)의 전면) 뿐만 아니라, 도면에 기재되지 아니한 형태(천공부(111)의 전면 이외의 모든 각도)로 구성될 수 있다.
도 7은 스마트 하이웨이 모니터링 장치(100)의 몸체부(110)의 일 실시예에 따른 단면도로 상기 몸체부(110)의 측면에 형성된 천공부(111) 및 천공부에 밀착되어 형성되는 필터부(112), 상기 몸체부(110)의 내측에 형성되어 열교 현상(Heat Bridge)에 따른 열 관류율을 낮추기 위한 보완재(113)를 포함하도록 구성될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의할 경우, 보완재(113)는 높이 조절이 가능한 탄성 소재로 형성될 수 있다. 이를 위해 보완재(113)는 내부에 공기튜브 또는 액상튜브를 포함(미도시)하고, 상기 공기 또는 액상튜브에 공기, 물, 또는 별도의 방수액 등을 주입하거나 빼는 방식으로 높이를 조절할 수 있으며, 이를 통해 보완재(113)를 통해 이웃하게 되는 복수개의 센서부(131)가 각각 몸체부(110)의 설정된 위치에 형성된 천공부(111)와 대응되는 높이에 위치하도록 조절할 수 있게 된다.
여기서 상기 몸체부(110) 내측에 형성되어 열교현상(Heat Bridge)에 따른 열 관류율을 낮추기 위한 상기 보완재(113)는 상기 천공부(111)에 밀착되어 형성되는 필터부(112)가 위치하지 아니한 모든 곳에 설치될 수 있다.
도8은 스마트 하이웨이 모니터링 시스템(10)의 일 실시예에 따른 구성도로 상기 스마트 하이웨이 모니터링 장치는, 설정된 길이와 폭으로 형성된 외벽을 통해 몸체를 형성하고, 내부는 관통되어 있는 몸체부; 상기 몸체부의 설정된 위치에 하나 또는 복수개로 형성된 관통 홈의 형태를 가지는 천공부; 상기 몸체부의 외측에서 상기 천공부를 밀폐하여 시공 및/또는 양생 과정에 있는 도로의 액상 물질을 차단하는 반면, 시공 및/또는 양생 과정에서 발생하는 내부 열(Heat)은 내부로 통과시킬 수 있는 필터부; 상기 몸체부의 내부에 수용되되, 상기 천공부의 위치에 대응하도록 형성되어 상기 내부 열(Heat)을 감지할 수 있는 센서부; 상기 센서부를 통해 측정된 데이터가 외부로 전송될 수 있는 송수신모듈; 및 상기 센서부 및 상기 송수신모듈에 전원을 공급할 수 있는 동력부를 포함하는 스마트 하이웨이 모니터링 장치; 및 통신 네트워크를 통해 상기 송수신모듈에서 전달되는 데이터를 수신받아 실시간 또는 설정된 시간 단위별 디스플레이하는 원격 관리단말;을 포함하여 원격에서 설정된 지역 및/또는 구간의 도로 시공 및/또는 양생 상태를 확인할 수 있도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도로 공사 및/또는 양생 과정의 모니터링에 있어서, 사용자는 온도에 기반한 균열정보 뿐만 아니라 다른 정보(습도 등)에 기반한 균열정보 또한 예측할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도로 공사 및/또는 양생 과정의 모니터링에 있어서, 사용자는 상기 스마트 하이웨이 모니터링 장치(100)를 공사 및/또는 양생 과정의 도로에 다수 설치함에 따라 다양한 지역의 세부 정보를 습득할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도로 공사 및/또는 양생 과정의 모니터링에 있어서, 사용자는 상기 복수의 스마트 하이웨이 모니터링 장치(100)를 결합하여 설치함에 따라 높이에 따른 설치지역의 세부 정보를 습득할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도로 공사 및/또는 양생 과정의 모니터링에 있어서, 사용자는 상기 스마트 하이웨이 모니터링 장치(100)의 몸체부(110)에 보완재를 투입함에 따라 센서부의 양상상태 측정 정확도를 높일 수 있다.
따라서, 본 발명은 자연에서 일어나는 열교 현상(Heat Bridge)이 열 관류율에 따라 전달되는 에너지의 차이가 달라 열 관류율의 차이에 의한 정확한 온도계수를 측정할 수 있기 때문에 열 관류율이 다른 물질으로 몸체부(110) 및/또는 필터부(112)를 구성하며, 상기 몸체부(110)내 흡기를 용이하게 하기 위하여 상기 천공부(111)를 구성하였다.
또한, 상기 몸체부(110)는 상기 보완재(113)를 설치하여 열 관류율에 의한 측정 방해요소를 축소하였으며, 이는 발명의 몸체부(110)가 열 관류율 10.000
Figure pat00008
　 미만의 소재로 한정되지 아니함을 나타낸다.
또한, 상기 몸체부(110)를 길이구조로 체결하였을 경우, 하나의 장소에 높이 및/또는 깊이에 따른 온/습도를 측정할 수 있으며, 하나의 도로 공사 및/또는 양생 도로에 다수의 상기 스마트 하이웨이 모니터링 장치(100)를 설치하였을 경우, 측정 개체의 세부 지역 별 온/습도 정보를 측정할 수 있다.
스마트 하이웨이 모니터링 시스템에 있어서, 상기 스마트 하이웨이 모니터링 장치(100)에서 측정된 측정정보를 사용자에게 제공하거나, 상기 스마트 하이웨이 모니터링 장치(100)를 사용자가 제어하기 위하여, 상기 통신 네트워크, 상기 원격 관리단말(PC, 휴대폰 등)을 포함하여 사용자는 원격 관리단말을 통하여 도로 양생상태에 관련된 정보를 습득 할 수 있으며, 스마트 하이웨이 모니터링 장치(100)의 제어(일 예로 모니터링 장치(100) 내 센서부(131)의 기준점 조정이나 캘리버레이션, 현장 상황에 맞는 센서 측정값의 보정 등)가 가능하다.
본 발명은 상기에 언급한 구조를 통하여 도로 양생상태를 더욱 정확하게 측정하여 사용자에게 제공이 가능하며, 안전 방재(산사태) 등과 같은 온도 및/또는 습도에 의한 균열정보를 습득할 수 있는 모든 분야에 활용이 가능하다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 스마트 하이웨이 모니터링 시스템
20: 통신 네트워크
30: 원격 관리단말
100: 스마트 하이웨이 모니터링 장치
110: 몸체부
111: 천공부
112: 필터부
113: 보완재
114: 끼움부(수)
115: 끼움부(암)
130: PCB 기판
131: 센서부

Claims (7)

  1. 시공 및/또는 양생이 진행 중인 도로 내부의 설정된 위치에 삽입 수용되어 도로의 시공 및/또는 양생 상태를 모니터링할 수 있는 스마트 하이웨이 모니터링 장치에 있어서,
    상기 스마트 하이웨이 모니터링 장치는,
    설정된 길이와 폭으로 형성된 외벽을 통해 몸체를 형성하고, 내부는 관통되어 있는 몸체부;
    상기 몸체부의 설정된 위치에 하나 또는 복수개로 형성된 관통 홈의 형태를 가지는 천공부;
    상기 몸체부의 외측에서 상기 천공부를 밀폐하여 시공 및/또는 양생 과정에 있는 도로의 액상 물질을 차단하는 반면, 시공 및/또는 양생 과정에서 발생하는 내부 열(Heat)은 내부로 통과시킬 수 있는 필터부; 및
    상기 몸체부의 내부에 수용되되, 상기 천공부의 위치에 대응하도록 형성되어 상기 내부 열(Heat)을 감지할 수 있는 센서부;를 포함하여,
    시공 및/또는 양생 과정에서 발생하는 상기 내부 열(Heat)이 내부로 전달되는 열교 현상(Heat Bridge)을 통해 시공 및/또는 양생 과정의 안정성을 모니터링 할 수 있는 것을 특징으로 하는 스마트 하이웨이 모니터링 장치.

  2. 제1항에 있어서,
    상기 몸체부는,
    길이 방향으로 복수개가 체결되어 형성되되,
    하단부에 형성되는 제1 몸체부의 상면; 및 상기 제1 몸체부의 상면에 체결되는 제2 몸체부의 하면이 상호 체결되어 길이 방향으로 연장할 수 있는 것을 특징으로 하는 스마트 하이웨이 모니터링 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 몸체부는,
    열 관류율이 10.000
    Figure pat00009
    　미만으로 형성되는 반면,
    상기 필터부는,
    열 관류율이 0.020
    Figure pat00010
    　이상으로 형성되어,
    열교 현상이 상기 필터부를 통해 발생하되,
    상기 몸체부를 이루는 소재는 수증기의 통과가 불가능한 것을 특징으로 하는 소재를 포함하고,
    상기 필터부를 이루는 소재는 수증기의 통과가 가능한 소재로 이루어지는 것 을 특징으로 하는 소재를 포함하는 스마트 하이웨이 모니터링 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 센서부는,
    비접촉식으로 온도 및/또는 습도를 측정할 수 있으며,
    길이 방향으로 복수개가 체결되어 형성되되,
    하단부에 위치하는 제1 센서부의 상면; 및 상기 제1 센서부의 상면에 체결되는 제2 센서부의 하면이 상호 체결되고,
    상기 몸체부의 길이 방향으로의 연장에 따라 길이 연장이 가능한 것을 특징으로 하는 스마트 하이웨이 모니터링 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 스마트 하이웨이 모니터링 장치는,
    상기 센서부를 통해 측정된 데이터가 외부로 전송될 수 있는 송수신모듈; 및
    상기 센서부 및 상기 송수신모듈에 전원을 공급할 수 있는 동력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 하이웨이 모니터링 장치.
  6. 시공 및/또는 양생이 진행 중인 도로 내부의 설정된 위치에 삽입 수용되어 도로의 시공 및/또는 양생 상태를 모니터링할 수 있는 스마트 하이웨이 모니터링 장치를 이용하는 시스템에 있어서,
    상기 스마트 하이웨이 모니터링 장치는,
    설정된 길이와 폭으로 형성된 외벽을 통해 몸체를 형성하고, 내부는 관통되어 있는 몸체부; 상기 몸체부의 설정된 위치에 하나 또는 복수개로 형성된 관통 홈의 형태를 가지는 천공부; 상기 몸체부의 외측에서 상기 천공부를 밀폐하여 시공 및/또는 양생 과정에 있는 도로의 액상 물질을 차단하는 반면, 시공 및/또는 양생 과정에서 발생하는 내부 열(Heat)은 내부로 통과시킬 수 있는 필터부; 상기 몸체부의 내부에 수용되되, 상기 천공부의 위치에 대응하도록 형성되어 상기 내부 열(Heat)을 감지할 수 있는 센서부; 상기 센서부를 통해 측정된 데이터가 외부로 전송될 수 있는 송수신모듈; 및 상기 센서부 및 상기 송수신모듈에 전원을 공급할 수 있는 동력부를 포함하는 스마트 하이웨이 모니터링 장치; 및
    통신 네트워크를 통해 상기 송수신모듈에서 전달되는 데이터를 수신받아 실시간 또는 설정된 시간 단위별 디스플레이하는 원격 관리단말; 을 포함하여 원격에서 설정된 지역 및/또는 구간의 도로 시공 및/또는 양생 상태를 확인할 수 있는 것을 특징으로 하는 스마트 하이웨이 모니터링 시스템.
  7. 제6항에 있어서
    상기 스마트 하이웨이 모니터링 장치는,
    위치 확인을 위한 위치정보 모듈; 을 포함하되,
    상기 위치정보 모듈은,
    GPS, 비콘, GNSS, 셀룰러, WIF, 블루투스, RFID, VLC, RTLS, GIS 중 하나 또는 하나 이상을 이용하는 것을 특징으로 하는 스마트 하이웨이 모니터링 시스템
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