KR20210147727A - Distribution type Time Domain Reflectometry device and Underground facilities diagnostic visualization system using the same - Google Patents

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Abstract

A TDR device that transmits a pulse signal to a TDR measurement line and receives a reflected pulse signal reflected through the TDR measurement line includes: a reference clock signal generation unit for generating a reference clock signal; a clock signal distribution unit for generating a pulse signal to be transmitted to the TDR measurement line using the reference clock signal; a sampling pulse signal generation unit for generating a sampling pulse signal having a higher frequency than the reference clock signal; and a reflected signal sampling unit for sampling the reflected pulse signal reflected through the TDR measurement line in response to the sampling pulse signal. The TDR device according to the present invention can secure operational reliability by sampling the reflected pulse signal in response to a differential signal corresponding to the sampling pulse signal.

Description

분포형 TDR 계측장치 및 이를 이용한 지하 시설물 진단 시각화 시스템{Distribution type Time Domain Reflectometry device and Underground facilities diagnostic visualization system using the same}Distribution type Time Domain Reflectometry device and Underground facilities diagnostic visualization system using the same}

본 발명은 계측장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 분포형 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치 및 이를 이용한 지하 시설물 진단 시각화 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a measuring device, and more particularly, to a distributed time domain reflectometry (TDR) measuring device and an underground facility diagnosis visualization system using the same.

도 1은 지점형 TDR 센서의 예시도이다.1 is an exemplary diagram of a point-type TDR sensor.

침투나 누수에 의한 제방 붕괴를 예방하기 위해서는 제방 제체의 불포화상태 및 거동을 파악하는 것이 가장 중요하지만 하천설계기준에서 제시한 시추나 도 1에 제시된 지점형 계측기, 물리탐사법 등에는 한계가 있으며 수치해석기법을 적용하여도 실제 제방의 초기조건 및 비균질, 비등방의 문제점 등으로 인해 정확한 해석에는 어려움이 있다.In order to prevent embankment collapse due to infiltration or water leakage, it is most important to understand the unsaturated state and behavior of the embankment body. Even if the technique is applied, it is difficult to accurately analyze the actual embankment initial conditions, non-homogeneity, and problems with anisotropy.

침투거동의 물리탐사법으로는 전기비저항탐사, 자연전위법, GPR탐사법 등의 방법이 제시되고 있지만 지반조건이나, 구조적인 특성에 따른 불확실성, 주기, 굴절 등의 오차 발생의 이유로 정확한 침투거동의 탐지가 어려운 것으로 지적되고 있다.Methods such as electrical resistivity survey, natural potential method, and GPR survey method have been suggested as physical probe methods for penetration behavior. pointed out as difficult.

이 같은 지점형 센서들의 단점을 보완하기 위해 분포형 TDR(Time Domain Reflectometry) 센서에 대한 연구가 활발하게 진행 중에 있다.In order to compensate for the shortcomings of such point type sensors, research on distributed time domain reflectometry (TDR) sensors is being actively conducted.

KRKR 10-2013-013742010-2013-0137420 AA

본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 샘플링 펄스신호에 대응되는 차동신호에 응답하여 반사펄스신호를 샘플링 하는 분포형 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치를 제공한다.The present invention has been proposed to solve the above technical problem, and provides a distributed time domain reflectometry (TDR) measuring apparatus for sampling a reflected pulse signal in response to a differential signal corresponding to the sampling pulse signal.

또한, 복수 개의 분포형 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치가 담당하는 모든 지하 시설물을 3차원 그래픽화 하여 진단정보와 함께 사용자 단말기에 전송할 수 있는 지하 시설물 진단 시각화 시스템을 제공한다.In addition, it provides a diagnostic visualization system for underground facilities that can convert all underground facilities covered by a plurality of distributed time domain reflectometry (TDR) measurement devices into 3D graphics and transmit them to a user terminal along with diagnostic information.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, TDR 계측선에 펄스신호를 송신하고, TDR 계측선을 통해 반사되는 반사펄스신호를 수신하는 TDR 계측장치에 있어서, 기준클럭신호를 생성하는 기준클럭신호 생성부와, 기준클럭신호를 이용하여 TDR 계측선에 송신하기 위한 펄스신호를 생성하는 클럭신호 분배부와, 기준클럭신호보다 높은 주파수를 갖는 샘플링 펄스신호를 생성하는 샘플링 펄스신호 생성부와, 샘플링 펄스신호에 응답하여 TDR 계측선을 통해 반사되는 반사펄스신호를 샘플링하는 반사신호 샘플링부를 포함하는 분포형 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치가 제공된다.According to an embodiment of the present invention for solving the above problem, in the TDR measurement device for transmitting a pulse signal to a TDR measurement line and receiving a reflected pulse signal reflected through the TDR measurement line, generating a reference clock signal A reference clock signal generating unit, a clock signal distribution unit generating a pulse signal for transmission to the TDR measurement line using the reference clock signal, and a sampling pulse signal generating unit generating a sampling pulse signal having a higher frequency than the reference clock signal and a distributed time domain reflectometry (TDR) measuring device including a reflected signal sampling unit for sampling a reflected pulse signal reflected through a TDR measurement line in response to the sampling pulse signal.

또한, 본 발명에 포함되는 반사신호 샘플링부는, 샘플링 펄스신호에 대응되는 차동신호에 응답하여 반사펄스신호를 샘플링하는 것을 특징으로 한다.In addition, the reflected signal sampling unit included in the present invention is characterized in that it samples the reflected pulse signal in response to a differential signal corresponding to the sampling pulse signal.

또한, 본 발명에 포함되는 반사신호 샘플링부는, 샘플링 펄스신호를 입력받아 샘플링 펄스신호에 대응되는 차동형태의 제1 출력신호 및 제2 출력신호를 출력하는 샘플링신호 커플드 정합기와, 제1 출력신호 및 제2 출력신호에 응답하여 반사펄스신호를 샘플링하는 샘플러 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the reflected signal sampling unit included in the present invention includes a sampling signal coupled matcher that receives a sampling pulse signal and outputs a first output signal and a second output signal in a differential form corresponding to the sampling pulse signal, and the first output signal and a sampler circuit for sampling the reflected pulse signal in response to the second output signal.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 각각 할당된 지하 시설물을 진단하는 복수의 분포형 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치와, 복수 개의 분포형 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치가 담당하는 모든 지하 시설물을 3차원 그래픽화 하되, 복수 개의 분포형 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치에서 전송된 계측 데이터와 상기 복수 개의 분포형 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치의 위치정보를 토대로 점검이 필요한 위치를 산출하는 관리서버와, 관리서버로부터 지하 시설물의 진단정보를 제공받아 3차원 그래픽 형태로 지도화하여 표시하는 사용자 단말기를 포함하는 지하 시설물 진단 시각화 시스템이 제공된다.In addition, according to another embodiment of the present invention, a plurality of distributed time domain reflectometry (TDR) measuring devices for diagnosing each allocated underground facility, and all underground devices in charge of a plurality of distributed time domain reflectometry (TDR) measuring devices The facility is 3D graphic, but the location that needs inspection is calculated based on the measurement data transmitted from a plurality of distributed time domain reflectometry (TDR) measurement devices and the location information of the plurality of distributed time domain reflectometry (TDR) measurement devices An underground facility diagnosis visualization system including a management server and a user terminal that receives diagnostic information of an underground facility from the management server and maps and displays the map in a three-dimensional graphic form is provided.

또한 본 발명에 포함되는 복수 개의 분포형 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치는 각각, TDR 계측선에 펄스신호를 송신하고, TDR 계측선을 통해 반사되는 반사펄스신호를 수신함에 있어서, 기준클럭신호를 생성하는 기준클럭신호 생성부와, 기준클럭신호를 이용하여 TDR 계측선에 송신하기 위한 펄스신호를 생성하는 클럭신호 분배부와, 기준클럭신호보다 높은 주파수를 갖는 샘플링 펄스신호를 생성하는 샘플링 펄스신호 생성부와, 샘플링 펄스신호에 응답하여 TDR 계측선을 통해 반사되는 반사펄스신호를 샘플링하는 반사신호 샘플링부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, a plurality of distributed time domain reflectometry (TDR) measurement devices included in the present invention transmit a pulse signal to a TDR measurement line and receive a reflected pulse signal reflected through the TDR measurement line, respectively, to obtain a reference clock signal. A reference clock signal generator for generating, a clock signal distributor for generating a pulse signal for transmission to the TDR measurement line using the reference clock signal, and a sampling pulse signal for generating a sampling pulse signal having a higher frequency than the reference clock signal It characterized in that it comprises a generator and a reflected signal sampling unit for sampling the reflected pulse signal reflected through the TDR measurement line in response to the sampling pulse signal.

또한, 본 발명에 포함되는 반사신호 샘플링부는, 샘플링 펄스신호를 입력받아 샘플링 펄스신호에 대응되는 차동형태의 제1 출력신호 및 제2 출력신호를 출력하는 샘플링신호 커플드 정합기와, 제1 출력신호 및 제2 출력신호에 응답하여 반사펄스신호를 샘플링하는 샘플러 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the reflected signal sampling unit included in the present invention includes a sampling signal coupled matcher that receives a sampling pulse signal and outputs a first output signal and a second output signal in a differential form corresponding to the sampling pulse signal, and the first output signal and a sampler circuit for sampling the reflected pulse signal in response to the second output signal.

본 발명의 실시예에 따른 분포형 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치는 샘플링 펄스신호에 대응되는 차동신호에 응답하여 반사펄스신호를 샘플링함으로서 동작 신뢰성을 확보할 수 있다.The distributed time domain reflectometry (TDR) measuring apparatus according to an embodiment of the present invention may secure operational reliability by sampling the reflected pulse signal in response to a differential signal corresponding to the sampling pulse signal.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 지하 시설물 진단 시각화 시스템은 복수 개의 분포형 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치가 담당하는 모든 지하 시설물을 3차원 그래픽화 하여 진단정보와 함께 사용자 단말기에 전송함으로서 점검관리의 편리성을 제공할 수 있다.In addition, the underground facility diagnosis visualization system according to another embodiment of the present invention converts all underground facilities covered by a plurality of distributed time domain reflectometry (TDR) measurement devices into three-dimensional graphics and transmits them to the user terminal along with the diagnostic information. It can provide convenience in management.

도 1은 지점형 TDR 센서의 예시도
도 2는 분포형 TDR(Time Domain Reflectometry) 센서의 개념도
도 3은 분포형 TDR(Time Domain Reflectometry) 센서의 원리를 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 분포형 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치(1)의 블록도
도 5는 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치(1)의 제1 실시예에 따른 회로도
도 5a는 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치(1)의 제2 실시예에 따른 회로도
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 분포형 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치(2)의 블록도
도 7은 도 6의 샘플링 펄스신호 생성부(300A)의 동작 예시도
도 8은 TDR 계측장치(1,2)에서 출력되는 펄스신호와 반사펄스신호를 나타낸 도면
도 9는 지하 시설물 진단 시각화 시스템(10)의 블록도
도 9a는 지하 시설물 진단 시각화 시스템(10)의 다른 블록도
도 10은 지하 시설물 진단 시각화 시스템(10)을 통해 사용자 단말기에 표시되는 3차원 그래픽의 예시도
1 is an exemplary view of a point-type TDR sensor;
2 is a conceptual diagram of a distributed time domain reflectometry (TDR) sensor;
3 is a diagram illustrating the principle of a distributed time domain reflectometry (TDR) sensor.
4 is a block diagram of a distributed time domain reflectometry (TDR) measuring apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
5 is a circuit diagram of a time domain reflectometry (TDR) measuring device 1 according to a first embodiment.
5A is a circuit diagram of a TDR (Time Domain Reflectometry) measuring device 1 according to a second embodiment;
6 is a block diagram of a distributed time domain reflectometry (TDR) measuring apparatus 2 according to another embodiment of the present invention.
7 is an exemplary operation view of the sampling pulse signal generator 300A of FIG. 6 .
8 is a view showing a pulse signal and a reflected pulse signal output from the TDR measuring device 1 and 2
9 is a block diagram of an underground facility diagnosis visualization system 10
9A is another block diagram of the underground facility diagnosis visualization system 10
10 is an exemplary diagram of a three-dimensional graphic displayed on a user terminal through the underground facility diagnosis visualization system 10

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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings in order to describe in detail enough that a person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement the technical idea of the present invention.

도 2는 분포형 TDR(Time Domain Reflectometry) 센서의 개념도이고, 도 3은 분포형 TDR(Time Domain Reflectometry) 센서의 원리를 나타낸 도면이다.2 is a conceptual diagram of a distributed time domain reflectometry (TDR) sensor, and FIG. 3 is a diagram illustrating the principle of a distributed time domain reflectometry (TDR) sensor.

도 2 및 도 3을 참조하면, TDR(Time Domain Reflectometry)은 레이더의 원리로서 전자기파 혹은 전기적인 신호를 방사하고 물체에 의해 반사되어 온 파형을 이용하여 반사를 일으킨 원인에 대한 위치와 종류를 측정하는 기술이다. 2 and 3, TDR (Time Domain Reflectometry) is a radar principle that emits electromagnetic waves or electrical signals and measures the location and type of the cause of the reflection using the waveform that has been reflected by the object. it is technology

시스템의 시간영역 응답(time domain response)을 분석하는 방법이며 펄스 또는 스텝 신호를 측정 대상 시스템(TDR 계측선)에 인가하고 반사되어 돌아오는 신호를 측정하여 시스템(유체이송관로, 지하 시설물 등)의 상태를 분석할 수 있다.This is a method to analyze the time domain response of the system. It applies a pulse or step signal to the measurement target system (TDR measurement line) and measures the reflected signal to improve the system (fluid pipeline, underground facility, etc.) status can be analyzed.

TDR(Time Domain Reflectometry)과 TDT(Time Domain Transmission)은 시간 영역 분석기로써 펄스신호가 인터커넥트(Interconnect)를 통해 어떻게 전파하는지에 관한 그 응답을 분석하는 장비이다. 즉, 시간 영역 반사(Time Domain Reflectometry)측정은 다양한 재료와 물질의 주파수 의존 전기 및 유전 특성을 평가하기 위한 측정 원리가 적용된다. TDR (Time Domain Reflectometry) and TDT (Time Domain Transmission) are time domain analyzers that analyze the response of a pulse signal as to how it propagates through an interconnect. That is, the measurement principle for time domain reflectometry is applied to evaluate the frequency-dependent electrical and dielectric properties of various materials and materials.

출력 펄스 신호로 사용되는 반복적인 구형파를 샘플링 할 수 있는 휴대 가능하고 소형화된 분포형 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치 및 이를 이용한 지하 시설물 진단 시각화 시스템에 대해서 설명하기로 한다.A portable and miniaturized distributed time domain reflectometry (TDR) measuring device capable of sampling a repetitive square wave used as an output pulse signal and an underground facility diagnosis visualization system using the same will be described.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 분포형 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치(1)의 블록도이다.4 is a block diagram of a distributed time domain reflectometry (TDR) measuring apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치(1)는 제안하고자 하는 기술적인 사상을 명확하게 설명하기 위한 간략한 구성만을 포함하고 있다.The TDR (Time Domain Reflectometry) measuring apparatus 1 according to the present embodiment includes only a simple configuration to clearly explain the proposed technical idea.

도 4를 참조하면, TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치(1)는 기준클럭신호 생성부(100), 클럭신호 분배부(200), 샘플링 펄스신호 생성부(300), 반사신호 샘플링부(400), 로직 제어부(500), 라인 드라이버(600), 증폭부(700) 및 아날로그디지털 컨버터(800)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 4 , a time domain reflectometry (TDR) measuring device 1 includes a reference clock signal generator 100 , a clock signal distribution unit 200 , a sampling pulse signal generator 300 , and a reflected signal sampling unit 400 . ), a logic controller 500 , a line driver 600 , an amplifier 700 , and an analog-to-digital converter 800 .

TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치(1)는 TDR 계측선에 펄스신호를 송신하고, TDR 계측선을 통해 반사되는 반사펄스신호를 수신하여 관로의 이상유무를 검출할 수 있는 검사장치이다. TDR 계측선은 지하수 수위, 토질의 변화(수분함량)를 감지하기 위해 토양에 직접 설치될 수 있으며, 유체를 이송시키는 관로, 지하 시설물을 따라 배치될 수도 있다.The TDR (Time Domain Reflectometry) measuring device 1 is an inspection device capable of detecting the presence or absence of abnormality in a pipeline by transmitting a pulse signal to the TDR measuring line and receiving the reflected pulse signal reflected through the TDR measuring line. The TDR measurement line can be installed directly on the soil to detect changes in groundwater level and soil quality (moisture content), and can also be placed along a pipeline that transports fluids and underground facilities.

TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치(1)는 상수도관 및 열수송관의 누수 점검용으로 적합한 4채널로 구성될 수 있다. 채널 수는 최소 1개에서 그 이상 확장 가능하도록 구성될 수 있다.The TDR (Time Domain Reflectometry) measuring device 1 may be configured with 4 channels suitable for leak inspection of water supply pipes and heat transport pipes. The number of channels may be configured to be expandable from at least one.

즉, TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치(1) 하나에 하나 이상의 채널이 연결되며, 본 발명의 실시예로써 4채널의 TDR 센싱라인(TDR 계측선)을 연결할 수 있도록 구성되며 BNC 커넥터와 동축케이블로써 결합한다.That is, one or more channels are connected to one TDR (Time Domain Reflectometry) measuring device 1, and it is configured to connect a TDR sensing line (TDR measuring line) of 4 channels as an embodiment of the present invention, and a BNC connector and a coaxial cable combine as

제안된 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치(1)의 기능 및 구성을 요약하여 설명하면, TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치(1)는 유체를 이송시키는 관로, 즉 예시로서 열수송관 주변 지중 온도와 누수(함수비)변화 감지용 센싱 시스템으로 정의되며, 적어도 하나 이상의 채널, 바람직하게는 4채널의 센싱라인(TDR 계측선)을 측정할 수 있도록 구성된다.Summarizing the function and configuration of the proposed TDR (Time Domain Reflectometry) measuring device 1, the TDR (Time Domain Reflectometry) measuring device 1 is a pipe that transports a fluid, that is, as an example, the temperature and It is defined as a sensing system for detecting a change in water leakage (water content), and is configured to measure at least one or more channels, preferably, a sensing line (TDR measurement line) of 4 channels.

즉, 유체의 누수 등이 발생할 경우 관로를 따라 배치되는 TDR 계측선 주위의 유전율의 변화로 인해 반사펄스신호의 크기가 변화하게 되므로, 반사펄스신호의 파형변화 및 시간을 분석하여 관로의 어느 지점에 누수로 추정되는 이상 현상이 발생한 것이지를 판별할 수 있다.In other words, when fluid leakage occurs, the magnitude of the reflected pulse signal changes due to the change in dielectric constant around the TDR measuring line arranged along the pipeline. It can be determined whether an abnormal phenomenon estimated as a leak has occurred.

TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치(1)는 200m(최대 1km) 이내의 함수비(%)을 6.7cm의 거리해상도로 측정할 수 있으며, 추가로 구비된 온도 센싱라인을 사용하여 온도(℃)를 측정할 수 있다.The TDR (Time Domain Reflectometry) measuring device (1) can measure the water content (%) within 200 m (maximum 1 km) with a distance resolution of 6.7 cm. can be measured

또한, TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치(1)는 관리서버와 통신을 위하여 485 통신 포트가 있으며, RS232 to USB 통신이 가능하며, 측정된 결과를 PC(혹은 스마트폰) 뷰어 프로그램(시리얼 플로터)으로 표시할 수 있도록 구성된다.In addition, the TDR (Time Domain Reflectometry) measuring device (1) has a 485 communication port for communication with the management server, RS232 to USB communication is possible, and displays the measured results with a PC (or smart phone) viewer program (serial plotter) It is configured so that it can be displayed as

또한, TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치(1)는 관리자가 직접 데이터를 받을 수 있도록 SD카드(메모리 카드)를 사용할 수 있다. In addition, the TDR (Time Domain Reflectometry) measuring device 1 may use an SD card (memory card) so that an administrator can directly receive data.

TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치(1)에서 출력되는 펄스신호의 출력파형은 듀티비 50%, 25KHz 직사각형 펄스(2ns의 상승 시간)를 기반으로 하며, A/D 컨버터를 사용하여 반복 측정으로 신호의 파형을 캡처함으로써, 200m(최대 1km) 이내의 결함을 10cm의 해상도로 측정할 수 있다.(사용되는 펄스의 파장 및 주파수에 따라 감지거리 및 해상도는 변경됨)The output waveform of the pulse signal output from the TDR (Time Domain Reflectometry) measuring device (1) is based on a 50% duty ratio, a 25KHz rectangular pulse (2ns rise time), and it is a signal through repeated measurement using an A/D converter. By capturing the waveform of

실시예에 따른 TDR 계측장치의 클럭의 유효 클럭 주기가 250MHz(4ns)이고 위상각(0, 60, 120, 180, 240, 300) 확대비 최대 k=6으로써, 유효 샘플링 주파수는 1.5GHz이며, 이때 시간해상도는 4ns/6=0.67ns이고, 거리 해상도는 6,7cm이다. 진폭 분해능은 10비트 수준으로 유지하면서 약 2ns의 상승 시간으로 상승 에지를 추적 할 수 있도록 시스템에서 0.67ns 시간 분해능 유지한다.The effective clock period of the clock of the TDR measuring device according to the embodiment is 250 MHz (4 ns) and the phase angle (0, 60, 120, 180, 240, 300) magnification ratio is max. k = 6, the effective sampling frequency is 1.5 GHz, At this time, the temporal resolution is 4ns/6=0.67ns, and the distance resolution is 6.7cm. The system maintains a 0.67 ns time resolution so that the rising edge can be tracked with a rise time of about 2 ns while maintaining the amplitude resolution at the 10-bit level.

TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치(1)는 ±10cm의 정확도로 경계층을 변화시키며 대략 6.7cm의 해상도로 경계층의 위치 변화를 모니터링 할 수 있다. 특히, 광속의 67%인 동축 케이블을 측정하고자 할 때, 결함의 위치를 10cm의 해상도로 측정하려면 1ns 시간 필요하며, 10cm당 1ns의 일반적인 왕복 전파 이동시간을 추정하면, 거리 분해능 10cm에 해당되는 등가 시간 분해능은 1ns 이다. 또한, 200m 전송라인의 경우, 단 방향으로의 이동 시간(T_travel)은 약 1,000ns이다. 측정신호(50% 구형파) 주파수의 이론적 한계는 1/4T_travel = 1/4000ns(250KHz) 이상으로 하여야 되며, 측정 신호의 주기는 신호의 한 방향(라인)으로의 신호 이동시간의 4배보다 크게 한다. 본 실시예에서는 한 방향으로 신호 이동시간의 8배로 한다.The TDR (Time Domain Reflectometry) measuring device 1 changes the boundary layer with an accuracy of ±10 cm, and can monitor the change in the position of the boundary layer with a resolution of about 6.7 cm. In particular, when measuring a coaxial cable that is 67% of the speed of light, 1 ns time is required to measure the location of the defect with a resolution of 10 cm. The time resolution is 1 ns. Also, in the case of a 200m transmission line, the travel time (T_travel) in one direction is about 1,000 ns. The theoretical limit of the frequency of the measurement signal (50% square wave) should be 1/4T_travel = 1/4000ns (250KHz) or more, and the period of the measurement signal should be greater than 4 times the signal movement time in one direction (line). . In this embodiment, 8 times the signal movement time in one direction.

또한, 수집 시간, 시간 분해능 및 전송 라인 길이의 절충으로 TDR 신호(펄스신호)의 기본 반복 주파수로 25KHz를 선택한다. 회로에서 "루프 시간"은 총 4,000ns이며, 최대 트리거 신호 주파수는 1/4000ns = 25KHz로 제한할 수 있다. 이때, 기본 주파수 25KHz로써, 진폭 분해능과 필요한 획득 시간 사이의 절충으로 0.67ns의 시간 분해능, 6.7cm의 거리 분해능으로 설계될 수 있다. 아날로그디지털 컨버터(A/D)의 샘플링 주기는 4,000ns 이며, 출력(스탭파 펄스신호)의 주기와 일치한다. 참고적으로 기본 주파수의 Hz 및 펄스신호의 출력파형의 형태 및 듀티비는 실시예에 따라 다양하게 설정될 수 있을 것이다.In addition, we choose 25 KHz as the fundamental repetition frequency of the TDR signal (pulse signal) as a compromise of acquisition time, time resolution, and transmission line length. The "loop time" in the circuit is a total of 4,000 ns, and the maximum trigger signal frequency can be limited to 1/4000 ns = 25 KHz. At this time, with a fundamental frequency of 25 KHz, it can be designed with a time resolution of 0.67 ns and a distance resolution of 6.7 cm as a compromise between the amplitude resolution and the required acquisition time. The sampling period of the analog-to-digital converter (A/D) is 4,000ns, and it coincides with the period of the output (step wave pulse signal). For reference, the shape and duty ratio of the Hz of the fundamental frequency and the output waveform of the pulse signal may be variously set according to the embodiment.

즉, TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치(1)의 내부회로에서 반사펄스신호를 1.5GHz에 동기시켜 샘플링한 후, 아날로그디지털 컨버터(A/D)를 통해 신호를 출력하는데, 이때 아날로그디지털 컨버터(A/D)는 TDR 신호(펄스신호)의 주기와 동일한 내부신호에 응답하여 신호를 샘플링한 후 출력신호를 출력한다.That is, after synchronizing and sampling the reflected pulse signal to 1.5 GHz in the internal circuit of the TDR (Time Domain Reflectometry) measuring device 1, the signal is output through an analog-to-digital converter (A/D), at this time the analog-to-digital converter ( A/D) outputs an output signal after sampling the signal in response to an internal signal equal to the period of the TDR signal (pulse signal).

즉, 아날로그디지털 컨버터(A/D)는 순차적으로 수신되는 반사펄스신호를 하나의 펄싱구간동안 TDR 신호(펄스신호)의 주기와 동일한 내부신호에 응답하여 한번 샘플링하여 출력한 후, 내부신호를 순차적으로 지연시키면서 다음에 수신되는 반사펄스신호를 하나의 펄싱구간동안 다시 샘플링하여 출력한다.That is, the analog-to-digital converter (A/D) samples and outputs the sequentially received reflected pulse signal once in response to an internal signal equal to the period of the TDR signal (pulse signal) during one pulsing period, and then sequentially outputs the internal signal. The reflected pulse signal received next is sampled again during one pulsing period and outputted while delaying.

즉, 제1 반사펄스신호, 제2 반사펄스신호가 순차적으로 수신될 경우, 아날로그디지털 컨버터(A/D)는 제1 반사펄스신호의 펄싱구간 동안 한번 샘플링하여 출력한 후, 제2 반사펄스신호의 펄싱구간 동안 다시 한번 샘플링하여 출력한다. 이때, 제2 반사펄스신호의 샘플링 타이밍은 제1 반사펄스신호에 비해 일정시간 지연된다. 본 실시예에서는 아날로그디지털 컨버터(A/D)는 순차적으로 수신되는 1000개 반사펄스신호를 샘플링하여 출력하고 이를 조합하여 점검결과신호로서 표시한다.That is, when the first reflected pulse signal and the second reflected pulse signal are sequentially received, the analog-to-digital converter A/D samples and outputs the first reflected pulse signal once during the pulsing period, and then outputs the second reflected pulse signal Samples once again during the pulsing period of . In this case, the sampling timing of the second reflected pulse signal is delayed by a predetermined time compared to the first reflected pulse signal. In this embodiment, the analog-to-digital converter (A/D) samples and outputs 1000 reflected pulse signals that are sequentially received, and combines them and displays them as an inspection result signal.

상기와 같이 제안된 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치(1)의 세부구성과 주요동작을 살펴보면 다음과 같다.The detailed configuration and main operation of the TDR (Time Domain Reflectometry) measuring device 1 proposed as described above will be described as follows.

기준클럭신호 생성부(100)는 125MHz의 외부클럭신호를 2배 체배하여 250MHz의 기준클럭신호를 생성한다.The reference clock signal generator 100 generates a 250 MHz reference clock signal by multiplying the 125 MHz external clock signal twice.

클럭신호 분배부(200)는 250MHz의 기준클럭신호를 소정의 비율로 분배하여 TDR 계측선에 송신하기 위한 25KHz의 펄스신호를 생성한다. 25KHz의 펄스신호는 라인 드라이버(600)를 통해 TDR 계측선에 송신된다.The clock signal distribution unit 200 divides the reference clock signal of 250 MHz at a predetermined ratio and generates a pulse signal of 25 KHz for transmission to the TDR measurement line. A pulse signal of 25 KHz is transmitted to the TDR measurement line through the line driver 600 .

샘플링 펄스신호 생성부(300)는 250MHz의 기준클럭신호를 복수의 위상으로 분할하여 기준클럭신호보다 높은 주파수를 갖는 샘플링 펄스신호(SYNC)를 생성한다.The sampling pulse signal generating unit 300 generates a sampling pulse signal SYNC having a frequency higher than that of the reference clock signal by dividing the 250 MHz reference clock signal into a plurality of phases.

본 실시예에서 샘플링 펄스신호 생성부(300)는 0도, 60도, 120도, 180도, 240도, 300도의 위상을 각각 기준으로 하여, 250MHz의 기준클럭신호를 입력받아 1.5GHz의 샘플링 펄스신호를 출력한다.In this embodiment, the sampling pulse signal generator 300 receives a reference clock signal of 250 MHz and a sampling pulse of 1.5 GHz based on the phases of 0 degrees, 60 degrees, 120 degrees, 180 degrees, 240 degrees, and 300 degrees, respectively. output a signal.

반사신호 샘플링부(400)는 1.5GHz의 샘플링 펄스신호에 응답하여 TDR 계측선을 통해 반사되는 전달된 반사펄스신호를 샘플링한다.The reflected signal sampling unit 400 samples the transmitted reflected pulse signal reflected through the TDR measurement line in response to the 1.5 GHz sampling pulse signal.

반사신호 샘플링부(400)에서 샘플링되어 출력되는 신호는 증폭부(700) 및 아날로그디지털 컨버터(800)를 거쳐 로직 제어부(500)로 전달된다.The signal sampled and output by the reflected signal sampling unit 400 is transmitted to the logic control unit 500 through the amplifier 700 and the analog-to-digital converter 800 .

로직 제어부(500)는 아날로그디지털 컨버터(800)에서 출력된 신호를 처리하여 관리서버로 전달하거나, 사용자 단말기로 전달하며, 액정표시장치가 구비될 경우 계측된 결과를 표시하도록 제어한다.The logic control unit 500 processes the signal output from the analog-to-digital converter 800 and transmits it to the management server or to the user terminal, and controls to display the measured result when the liquid crystal display is provided.

도 5는 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치(1)의 제1 실시예에 따른 회로도이고, 도 5a는 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치(1)의 제2 실시예에 따른 회로도이다.FIG. 5 is a circuit diagram of a time domain reflectometry (TDR) measuring device 1 according to a first embodiment, and FIG. 5A is a circuit diagram of a time domain reflectometry (TDR) measuring device 1 according to a second embodiment.

도 4 , 도 5 및 도 5a를 동시에 참조하면, 클럭신호 분배부(200)는 250MHz의 기준클럭신호를 소정의 비율로 분배하여 TDR 계측선에 송신하기 위한 25KHz의 펄스신호(T_PULSE)를 생성하며, 라인 드라이버(600)는 25KHz의 펄스신호(T_PULSE)를 TDR 계측선으로 구동하는 회로로 구성된다.4, 5 and 5A simultaneously, the clock signal distribution unit 200 divides the reference clock signal of 250 MHz at a predetermined ratio and generates a pulse signal of 25 KHz (T_PULSE) for transmission to the TDR measurement line, , the line driver 600 is composed of a circuit for driving a 25 KHz pulse signal (T_PULSE) with a TDR measurement line.

반사신호 샘플링부(400)는 샘플링 펄스신호(SYNC)에 대응되는 차동신호(R_DIFF, F_DIFF)에 응답하여 반사펄스신호(R_PULSE)를 샘플링한다.The reflected signal sampling unit 400 samples the reflected pulse signal R_PULSE in response to the differential signals R_DIFF and F_DIFF corresponding to the sampling pulse signal SYNC.

즉, 반사신호 샘플링부(400)는 샘플링 펄스신호(SYNC)에 대응되는 제1 차동신호(R_DIFF)의 라이징 구간과, 제2 차동신호(F_DIFF)의 폴링구간에 동기되어 TDR 계측선에서 반사되어 전달된 반사펄스신호(R_PULSE)를 샘플링한 후 샘플링 출력신호(R_SYNC)를 출력한다.That is, the reflected signal sampling unit 400 is synchronized with the rising section of the first differential signal R_DIFF corresponding to the sampling pulse signal SYNC and the falling section of the second differential signal F_DIFF and reflected from the TDR measurement line. After sampling the transmitted reflected pulse signal R_PULSE, the sampling output signal R_SYNC is output.

반사신호 샘플링부(400)는 샘플링신호 커플드(Sampling signal coupled) 정합기(410) 및 샘플러 회로(sampler, 420)를 포함하여 구성된다.The reflected signal sampling unit 400 includes a sampling signal coupled matching unit 410 and a sampler circuit 420 .

샘플링신호 커플드 정합기(410)는 샘플링 펄스신호(SYNC)를 입력받아 샘플링 펄스신호(SYNC)에 대응되는 차동형태의 제1 출력신호(제1 차동신호(R_DIFF)) 및 제2 출력신호(제2 차동신호(F_DIFF))를 출력한다. 도 5의 샘플링신호 커플드 정합기(410)와, 도 5a의 샘플링신호 커플드 정합기(410A)는 동일한 기능을 수행하므로 이하에서는 도 5의 제1 실시예에 따른 회로도를 중심으로 설명한다.The sampling signal coupled matcher 410 receives the sampling pulse signal SYNC, and a first output signal (first differential signal R_DIFF) of a differential type corresponding to the sampling pulse signal SYNC and a second output signal ( A second differential signal F_DIFF) is output. Since the sampling signal coupled matcher 410 of FIG. 5 and the sampling signal coupled matcher 410A of FIG. 5A perform the same function, hereinafter, the circuit diagram according to the first embodiment of FIG. 5 will be mainly described.

샘플러 회로(420)는 제1 출력신호(제1 차동신호(R_DIFF)) 및 제2 출력신호(제2 차동신호(F_DIFF))에 응답하여 반사펄스신호(R_PULSE)를 샘플링하여 샘플링 출력신호(R_SYNC)로서 출력한다.The sampler circuit 420 samples the reflected pulse signal R_PULSE in response to the first output signal (the first differential signal R_DIFF) and the second output signal (the second differential signal F_DIFF) to generate the sampling output signal R_SYNC ) as output.

참고적으로, 샘플링신호 커플드 정합기(410)에서 출력되는 제1 출력신호(제1 차동신호(R_DIFF))의 라이징 구간과, 제2 출력신호(제2 차동신호(F_DIFF))의 폴링구간은 정밀한 매칭이 이루어지므로, 샘플러 회로(420)의 동작 신뢰성이 확보된다.For reference, a rising section of the first output signal (first differential signal R_DIFF) output from the sampling signal coupled matcher 410 and a falling section of the second output signal (second differential signal F_DIFF) Since precise matching is made, the operational reliability of the sampler circuit 420 is secured.

본 실시예에서 샘플러 회로(420)는 제1 차동신호(R_DIFF) 입력노드와 접지전압단(VSS) 사이에 접속되는 제1 저항(R57), 제2 차동신호(F_DIFF) 입력노드와 접지전압단(VSS) 사이에 접속되는 제2 저항(R72), 애노드(Anode)가 제1 차동신호(R_DIFF) 입력노드에 접속되고 캐소드(Cathode)가 샘플링 출력신호(R_SYNC) 출력노드에 접속되는 제1 다이오드(D1), 애노드(Anode)가 제1 차동신호(R_DIFF) 입력노드에 접속되고 캐소드(Cathode)가 반사펄스신호(R_PULSE) 입력노드에 접속되는 제2 다이오드(D2), 애노드(Anode)가 샘플링 출력신호(R_SYNC) 출력노드에 접속되고 캐소드(Cathode)가 제2 차동신호(F_DIFF) 입력노드에 접속되는 제3 다이오드(D3), 애노드(Anode)가 반사펄스신호(R_PULSE)의 입력노드에 접속되고 캐소드(Cathode)가 제2 차동신호(F_DIFF) 입력노드에 접속되는 제4 다이오드(D4), 샘플링 출력신호(R_SYNC) 출력노드와 접지전압단(VSS) 사이에 접속되는 캐패시터(C95)로 구성된다.In this embodiment, the sampler circuit 420 includes a first resistor R57 connected between a first differential signal R_DIFF input node and a ground voltage terminal VSS, a second differential signal F_DIFF input node and a ground voltage terminal. A second resistor R72 connected between VSS, an anode connected to a first differential signal R_DIFF input node, and a cathode connected to a sampling output signal R_SYNC output node, a first diode connected (D1), the anode is connected to the first differential signal (R_DIFF) input node and the cathode is connected to the reflected pulse signal (R_PULSE) input node, the second diode (D2), the anode is sampling The third diode D3 connected to the output node of the output signal R_SYNC and the cathode connected to the input node of the second differential signal F_DIFF, the anode connected to the input node of the reflected pulse signal R_PULSE and a fourth diode (D4) whose cathode is connected to the second differential signal (F_DIFF) input node, and a capacitor (C95) connected between the sampling output signal (R_SYNC) output node and the ground voltage terminal (VSS) do.

반사신호 샘플링부(400)에서 샘플링되어 출력되는 샘플링 출력신호(R_SYNC)는 증폭부(700) 및 아날로그디지털 컨버터(800)를 거쳐 로직 제어부(500)로 전달된다.The sampling output signal R_SYNC sampled and output by the reflected signal sampling unit 400 is transmitted to the logic control unit 500 through the amplifier 700 and the analog-to-digital converter 800 .

아날로그디지털 컨버터(800)는 TDR 신호(펄스신호(T_PULSE))의 주기와 동일한 내부신호에 응답하여 샘플링 출력신호(R_SYNC)를 샘플링한 후 출력신호를 출력한다.The analog-to-digital converter 800 samples the sampling output signal R_SYNC in response to an internal signal equal to the cycle of the TDR signal (pulse signal T_PULSE) and outputs the output signal.

즉, 아날로그디지털 컨버터(A/D)는 순차적으로 수신되는 샘플링 출력신호(R_SYNC)를 하나의 펄싱구간동안 TDR 신호(펄스신호(T_PULSE))의 주기와 동일한 내부신호에 응답하여 한번 샘플링하여 출력한 후, 내부신호를 순차적으로 지연시키면서 다음에 수신되는 샘플링 출력신호(R_SYNC)를 하나의 펄싱구간동안 다시 샘플링하여 출력한다.That is, the analog-to-digital converter (A/D) samples the sequentially received sampling output signal (R_SYNC) once in response to the same internal signal as the cycle of the TDR signal (pulse signal (T_PULSE)) during one pulse period and outputs it. Thereafter, while sequentially delaying the internal signal, the next received sampling output signal R_SYNC is sampled again during one pulsing period and output.

즉, 제1 샘플링 출력신호(R_SYNC), 제2 샘플링 출력신호(R_SYNC)가 순차적으로 수신될 경우, 아날로그디지털 컨버터(800)는 제1 샘플링 출력신호(R_SYNC)의 펄싱구간동안 한번 샘플링하여 출력한 후, 제2 샘플링 출력신호(R_SYNC)의 펄싱구간동안 다시 한번 샘플링하여 출력한다. 이때, 제2 샘플링 출력신호(R_SYNC)의 샘플링 타이밍은 제1 샘플링 출력신호(R_SYNC)에 비해 일정시간 지연된다. 본 실시예에서는 아날로그디지털 컨버터(800)는 순차적으로 수신되는 1000개 샘플링 출력신호(R_SYNC)를 샘플링하여 출력하고, 로직 제어부(500)는 이를 토대로 파형을 분석하여 누수(이상여부) 및 누수위치를 판별한다.That is, when the first sampling output signal R_SYNC and the second sampling output signal R_SYNC are sequentially received, the analog-to-digital converter 800 samples and outputs the first sampling output signal R_SYNC once during the pulsing period. Thereafter, the second sampling output signal R_SYNC is sampled once again during the pulsing period and output. In this case, the sampling timing of the second sampling output signal R_SYNC is delayed compared to the first sampling output signal R_SYNC by a predetermined time. In this embodiment, the analog-to-digital converter 800 samples and outputs 1000 sampling output signals (R_SYNC) that are sequentially received, and the logic controller 500 analyzes the waveform based on this and determines the leak (abnormality) and the leak location. to determine

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 분포형 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치(2)의 블록도이고, 도 7은 도 6의 샘플링 펄스신호 생성부(300A)의 동작 예시도이다.6 is a block diagram of a distributed time domain reflectometry (TDR) measuring apparatus 2 according to another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is an exemplary operation diagram of the sampling pulse signal generator 300A of FIG. 6 .

다른 실시예에 따른 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치(2)는, 일 실시예에 따른 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치(1)와 기본적인 동작은 동일하며, 샘플링 펄스신호 생성부(300A)의 세부구성이 아날로그 회로를 이용하여 구성되었다. 따라서 중복되는 기능의 설명은 생략한다.The TDR (Time Domain Reflectometry) measuring device 2 according to another embodiment has the same basic operation as the TDR (Time Domain Reflectometry) measuring device 1 according to the embodiment, and the sampling pulse signal generating unit 300A The detailed configuration was constructed using an analog circuit. Therefore, descriptions of overlapping functions will be omitted.

도 6 및 도 7을 참조하면, TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치(2)는 기준클럭신호 생성부(100), 클럭신호 분배부(200), 샘플링 펄스신호 생성부(300A), 반사신호 샘플링부(400), 로직 제어부(500), 라인 드라이버(600), 증폭부(700) 및 아날로그디지털 컨버터(800)를 포함하여 구성된다.6 and 7, the TDR (Time Domain Reflectometry) measuring device 2 includes a reference clock signal generator 100, a clock signal distribution unit 200, a sampling pulse signal generator 300A, and a reflected signal sampling unit. It is configured to include a unit 400 , a logic controller 500 , a line driver 600 , an amplifier 700 , and an analog-to-digital converter 800 .

TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치(2)는 TDR 계측선에 펄스신호를 송신하고, TDR 계측선을 통해 반사되는 반사펄스신호를 수신하여 관로의 이상유무를 검출할 수 있는 검사장치이다. TDR 계측선은 지하수 수위, 토질의 변화(수분함량)를 감지하기 위해 토양에 직접 설치될 수 있으며, 유체를 이송시키는 관로, 지하 시설물을 따라 배치될 수도 있다.The TDR (Time Domain Reflectometry) measuring device 2 is an inspection device capable of detecting the presence or absence of abnormality in the pipeline by transmitting a pulse signal to the TDR measuring line and receiving the reflected pulse signal reflected through the TDR measuring line. The TDR measurement line can be installed directly on the soil to detect changes in groundwater level and soil quality (moisture content), and can also be placed along a pipeline that transports fluids and underground facilities.

도 7에 도시된 바와 같이, 샘플링 펄스신호 생성부(300A)는 프로그래밍 가능한 지연 발생기를 포함하며, 입력신호가 로우레벨(LOW)에서 하이레벨(HIGH) 상태가 되면 출력의 전압UC가 공급전압에 기하 급수적으로 근사한다. DAC(디지털 아날로그 변환기)는 비교기 레벨을 설정하는데 사용되므로 이 레벨에 따라 출력신호가 지연된다.7, the sampling pulse signal generating unit 300A includes a programmable delay generator, and when the input signal goes from a low level (LOW) to a high level (HIGH) state, the voltage U C of the output is the supply voltage is exponentially approximated to A digital-to-analog converter (DAC) is used to set the comparator level, so the output signal is delayed according to this level.

즉, 샘플링 펄스신호 생성부(300A)는 250MHz의 기준클럭신호를 지연시켜 기준클럭신호보다 높은 주파수를 갖는 샘플링 펄스신호(SYNC)를 생성할 수 있다.That is, the sampling pulse signal generator 300A may generate the sampling pulse signal SYNC having a higher frequency than the reference clock signal by delaying the reference clock signal of 250 MHz.

도 8은 TDR 계측장치(1)에서 출력되는 펄스신호와 반사펄스신호를 나타낸 도면이다.8 is a diagram illustrating a pulse signal and a reflected pulse signal output from the TDR measuring device 1 .

도 8을 참조하면, 유체의 누수 등이 발생할 경우 관로를 따라 배치되는 TDR 계측선 주위의 유전율의 변화로 인해 반사펄스신호(R_PULSE)의 크기가 변화하게 되므로, 반사펄스신호(R_PULSE)의 파형변화 및 시간을 분석하여 관로의 어느 지점에 누수로 추정되는 이상 현상이 발생한 것이지를 판별할 수 있다.Referring to FIG. 8 , when a fluid leak occurs, the magnitude of the reflected pulse signal R_PULSE is changed due to a change in the dielectric constant around the TDR measurement line disposed along the pipeline, so the waveform change of the reflected pulse signal R_PULSE And by analyzing the time, it is possible to determine at which point in the pipeline an abnormal phenomenon estimated as a leak has occurred.

도 9는 지하 시설물 진단 시각화 시스템(10)의 블록도이고, 도 9a는 지하 시설물 진단 시각화 시스템(10)의 다른 블록도이고, 도 10은 지하 시설물 진단 시각화 시스템(10)을 통해 사용자 단말기에 표시되는 3차원 그래픽의 예시도이다.9 is a block diagram of the underground facility diagnosis visualization system 10, FIG. 9a is another block diagram of the underground facility diagnosis visualization system 10, and FIG. 10 is displayed on the user terminal through the underground facility diagnosis visualization system 10 It is an example diagram of a 3D graphic that becomes

도 9 내지 도 10을 참조하면, 지하 시설물 진단 시각화 시스템(10)은 복수의 분포형 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치(1-1, 1-2, 1-3, 1-4)와, 관리서버(2)와, 사용자 단말기(3)를 포함하여 구성된다.9 to 10 , the underground facility diagnosis visualization system 10 includes a plurality of distributed Time Domain Reflectometry (TDR) measuring devices 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, and management It is configured to include a server (2) and a user terminal (3).

복수의 분포형 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치(1-1, 1-2, 1-3, 1-4)는 각각 할당된 지하 시설물을 진단하는데, 각각의 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치는 도 2 내지 도 8을 통해 기 설명한 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치로 구성된다고 가정한다.A plurality of distributed Time Domain Reflectometry (TDR) measuring devices 1-1, 1-2, 1-3, 1-4 diagnose each assigned underground facility, and each TDR (Time Domain Reflectometry) measuring device is It is assumed that the TDR (Time Domain Reflectometry) measurement device described above with reference to FIGS. 2 to 8 is configured.

관리서버(2)는 복수 개의 분포형 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치(1-1, 1-2, 1-3, 1-4)가 담당하는 모든 지하 시설물을 3차원 그래픽화 하는데, 복수 개의 분포형 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치(1-1, 1-2, 1-3, 1-4)에서 전송된 계측 데이터와 복수 개의 분포형 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치(1-1, 1-2, 1-3, 1-4)의 각 위성위치정보를 토대로 점검이 필요한 위치를 산출한다.The management server 2 converts all underground facilities in charge of a plurality of distributed Time Domain Reflectometry (TDR) measuring devices (1-1, 1-2, 1-3, 1-4) into 3D graphics. Measurement data transmitted from a distributed Time Domain Reflectometry (TDR) measurement device (1-1, 1-2, 1-3, 1-4) and a plurality of distributed Time Domain Reflectometry (TDR) measurement devices (1-1, Based on each satellite location information of 1-2, 1-3, 1-4), the location that needs to be checked is calculated.

사용자 단말기(3)는 관리서버(2)로부터 지하 시설물의 진단정보를 제공받아 3차원 그래픽 형태로 지도화하여 표시한다. 본 실시예에서 사용자 단말기는 휴대폰, 스마트폰, 스마트 패드 등과 같이 사용자가 휴대하면서 사용할 수 있는 기기를 총칭하는 것이며, 본 실시예에서는 스마트폰으로 구성된 사용자 단말기로 가정한다.The user terminal 3 receives the diagnosis information of the underground facility from the management server 2, maps it to a three-dimensional graphic form, and displays it. In this embodiment, a user terminal is a generic term for devices that a user can carry and use, such as a mobile phone, a smart phone, a smart pad, etc., and in this embodiment, it is assumed that the user terminal is composed of a smart phone.

즉, 관리서버(2)에 미리 등록된 사용자 단말기(3)는 관리서버(2)로부터 제공된 지하 시설물의 진단정보를 3차원 그래픽 형태로 지도화하여 표시하므로, 현장 점검자는 지하에 매설된 상수도관의 누설위치를 보다 편리하게 파악하면서 점검을 진행할 수 있다.That is, since the user terminal 3 registered in advance in the management server 2 maps and displays the diagnostic information of the underground facility provided from the management server 2 in a three-dimensional graphic form, the on-site inspector can check the water supply pipe buried underground. You can check the leak location more conveniently.

이때, 현장 점검자는 사용자 단말기(3)에 표시된 3차원 그래픽 형태의 관로를 화면상에서 선택할 경우, 가상현실 컨텐츠가 팝업창 형태로 표시되면서 해당 관로의 제원, 관리주체, 설계도면 등의 정보가 추가로 제공될 수 있다.At this time, when the on-site inspector selects a pipeline in the form of a three-dimensional graphic displayed on the user terminal 3 on the screen, the virtual reality content is displayed in the form of a pop-up window, and information such as specifications, management subject, and design drawings of the pipeline are additionally provided. can be

또한, 위성지도에 지하배관도면이 합성된 도면에, 계측장치에 GPS기능이 있어, 그 위치로부터 지하배관 이상부위를 10Cm간격으로 정확히 측정하여 관리자 PC 또는 사용자 단말기의 화면에 표시 가능하다.In addition, in the drawing in which the underground piping drawing is synthesized from the satellite map, the measuring device has a GPS function, so it is possible to accurately measure the abnormal underground piping from the location at 10cm intervals and display it on the screen of the administrator PC or user terminal.

또한, TDR 계측장치에 무선통신기기를 연동하면 통신기지국으로부터 정보를 획득하여 위치를 표시하고, 그 TDR계측장치로부터 연결된 센서라인으로 이상부분의 거리를 정확히 파악할 수 있음으로 관리자에게 실제 문제발생 위치를 알려줄 수 있다. 즉, TDR 계측장치의 위치정보는 서버에서 TDR 계측장치의 위성위치정보를 미리 알고 있는 방식, TDR 계측장치에서 위성위치정보를 전송하는 방식, TDR 계측장치의 통신장치에서 송신되는 신호를 다수의 기지국에서 확인하여 파악하는 방식 등이 적용될 수 있을 것이다.In addition, if a wireless communication device is linked to the TDR measuring device, information from the communication base station is obtained and the location is displayed, and the distance of the abnormal part can be accurately determined with the sensor line connected from the TDR measuring device, so that the manager is informed of the location of the actual problem. can tell you That is, the location information of the TDR measurement device is a method in which the server knows the satellite location information of the TDR measurement device in advance, a method for transmitting the satellite location information from the TDR measurement device, and a signal transmitted from the communication device of the TDR measurement device to a plurality of base stations The method of checking and understanding in , etc. may be applied.

또한, 도 9a에 도시된 바와 같이, 계측장치는 USB통신만 사용할 수 있고, 무선통신장치만 사용할 수도 있고, 사용자의 의도에 따라 2가지 모두를 사용 할 수도 있다. 또한, 계측장치와 무선통신장치를 한 셋트로 구성하여, 다수 개의 장치를 원격지의 관리서버에서 관리 가능하다.In addition, as shown in FIG. 9A , the measurement device may use only USB communication, may use only the wireless communication device, or both may be used according to the user's intention. In addition, by configuring a measuring device and a wireless communication device as a set, a plurality of devices can be managed by a remote management server.

또한, 계측장치에는 ID선택기능이 있어서 RS485통신으로 다수 개를 병렬연결하고 한 개의 무선통신장치를 통해서도 관리서버와 통신하여 관리를 할 수도 있다.In addition, since the measuring device has an ID selection function, it is possible to connect multiple units in parallel through RS485 communication and communicate with the management server through one wireless communication device for management.

본 발명의 실시예에 따른 분포형 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치는 샘플링 펄스신호에 대응되는 차동신호에 응답하여 반사펄스신호를 샘플링함으로서 동작 신뢰성을 확보할 수 있다.The distributed time domain reflectometry (TDR) measuring apparatus according to an embodiment of the present invention may secure operational reliability by sampling the reflected pulse signal in response to a differential signal corresponding to the sampling pulse signal.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 지하 시설물 진단 시각화 시스템은 복수 개의 분포형 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치가 담당하는 모든 지하 시설물을 3차원 그래픽화 하여 진단정보와 함께 사용자 단말기에 전송함으로서 점검관리의 편리성을 제공할 수 있다.In addition, the underground facility diagnosis visualization system according to another embodiment of the present invention converts all underground facilities covered by a plurality of distributed time domain reflectometry (TDR) measurement devices into three-dimensional graphics and transmits them to the user terminal along with the diagnostic information. It can provide convenience in management.

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.As such, those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential characteristics thereof. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. do.

100 : 기준클럭신호 생성부
200 : 클럭신호 분배부
300, 300A : 샘플링 펄스신호 생성부
400 : 반사신호 샘플링부
500 : 로직 제어부
600 : 라인 드라이버
700 : 증폭부
800 : 아날로그디지털 컨버터
100: reference clock signal generator
200: clock signal distribution unit
300, 300A: Sampling pulse signal generator
400: reflected signal sampling unit
500: logic control unit
600: line driver
700: amplification unit
800: analog-to-digital converter

Claims (6)

TDR 계측선에 펄스신호를 송신하고, 상기 TDR 계측선을 통해 반사되는 반사펄스신호를 수신하는 TDR 계측장치에 있어서,
기준클럭신호를 생성하는 기준클럭신호 생성부;
상기 기준클럭신호를 이용하여 상기 TDR 계측선에 송신하기 위한 상기 펄스신호를 생성하는 클럭신호 분배부;
상기 기준클럭신호보다 높은 주파수를 갖는 샘플링 펄스신호를 생성하는 샘플링 펄스신호 생성부; 및
상기 샘플링 펄스신호에 응답하여 상기 TDR 계측선을 통해 반사되는 반사펄스신호를 샘플링하는 반사신호 샘플링부;
를 포함하는 분포형 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치.
In the TDR measurement device for transmitting a pulse signal to a TDR measurement line and receiving a reflected pulse signal reflected through the TDR measurement line,
a reference clock signal generator generating a reference clock signal;
a clock signal distribution unit generating the pulse signal for transmission to the TDR measurement line by using the reference clock signal;
a sampling pulse signal generator generating a sampling pulse signal having a higher frequency than the reference clock signal; and
a reflected signal sampling unit for sampling the reflected pulse signal reflected through the TDR measurement line in response to the sampling pulse signal;
Distributed Time Domain Reflectometry (TDR) instrumentation with
제1항에 있어서,
상기 반사신호 샘플링부는,
상기 샘플링 펄스신호에 대응되는 차동신호에 응답하여 상기 반사펄스신호를 샘플링하는 것을 특징으로 하는 분포형 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치.
According to claim 1,
The reflected signal sampling unit,
A distributed time domain reflectometry (TDR) measuring apparatus, characterized in that the sampled pulse signal is sampled in response to a differential signal corresponding to the sampling pulse signal.
제1항에 있어서,
상기 반사신호 샘플링부는,
상기 샘플링 펄스신호를 입력받아 상기 샘플링 펄스신호에 대응되는 차동형태의 제1 출력신호 및 제2 출력신호를 출력하는 샘플링신호 커플드 정합기; 및
상기 제1 출력신호 및 상기 제2 출력신호에 응답하여 상기 반사펄스신호를 샘플링하는 샘플러 회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 분포형 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치.
According to claim 1,
The reflected signal sampling unit,
a sampling signal coupled matcher receiving the sampling pulse signal and outputting a differential first output signal and a second output signal corresponding to the sampling pulse signal; and
and a sampler circuit for sampling the reflected pulse signal in response to the first output signal and the second output signal.
각각 할당된 지하 시설물을 진단하는 복수의 분포형 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치;
상기 복수 개의 분포형 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치가 담당하는 모든 지하 시설물을 3차원 그래픽화 하되, 상기 복수 개의 분포형 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치에서 전송된 계측 데이터와 상기 복수 개의 분포형 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치의 위치정보를 토대로 점검이 필요한 위치를 산출하는 관리서버; 및
상기 관리서버로부터 지하 시설물의 진단정보를 제공받아 3차원 그래픽 형태로 지도화하여 표시하는 사용자 단말기;
를 포함하는 지하 시설물 진단 시각화 시스템.
a plurality of distributed Time Domain Reflectometry (TDR) measuring devices for diagnosing each allocated underground facility;
All the underground facilities covered by the plurality of distributed time domain reflectometry (TDR) measurement devices are 3D graphic, but the measurement data transmitted from the plurality of distributed time domain reflectometry (TDR) measurement devices and the plurality of distributed type a management server that calculates a location requiring inspection based on location information of a time domain reflectometry (TDR) measurement device; and
a user terminal receiving diagnostic information of an underground facility from the management server and displaying the map in a three-dimensional graphic form;
An underground facility diagnosis visualization system comprising a.
제4항에 있어서,
상기 복수 개의 분포형 TDR(Time Domain Reflectometry) 계측장치는 각각,
TDR 계측선에 펄스신호를 송신하고, 상기 TDR 계측선을 통해 반사되는 반사펄스신호를 수신함에 있어서,
기준클럭신호를 생성하는 기준클럭신호 생성부;
상기 기준클럭신호를 이용하여 상기 TDR 계측선에 송신하기 위한 상기 펄스신호를 생성하는 클럭신호 분배부;
상기 기준클럭신호보다 높은 주파수를 갖는 샘플링 펄스신호를 생성하는 샘플링 펄스신호 생성부; 및
상기 샘플링 펄스신호에 응답하여 상기 TDR 계측선을 통해 반사되는 반사펄스신호를 샘플링하는 반사신호 샘플링부;
를 포함하는 지하 시설물 진단 시각화 시스템.
5. The method of claim 4,
Each of the plurality of distributed time domain reflectometry (TDR) measurement devices,
In transmitting a pulse signal to the TDR measurement line and receiving the reflected pulse signal reflected through the TDR measurement line,
a reference clock signal generator generating a reference clock signal;
a clock signal distribution unit generating the pulse signal for transmission to the TDR measurement line by using the reference clock signal;
a sampling pulse signal generator generating a sampling pulse signal having a higher frequency than the reference clock signal; and
a reflected signal sampling unit for sampling the reflected pulse signal reflected through the TDR measurement line in response to the sampling pulse signal;
An underground facility diagnosis visualization system comprising a.
제5항에 있어서,
상기 반사신호 샘플링부는,
상기 샘플링 펄스신호를 입력받아 상기 샘플링 펄스신호에 대응되는 차동형태의 제1 출력신호 및 제2 출력신호를 출력하는 샘플링신호 커플드 정합기; 및
상기 제1 출력신호 및 상기 제2 출력신호에 응답하여 상기 반사펄스신호를 샘플링하는 샘플러 회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하 시설물 진단 시각화 시스템.
6. The method of claim 5,
The reflected signal sampling unit,
a sampling signal coupled matcher receiving the sampling pulse signal and outputting a differential first output signal and a second output signal corresponding to the sampling pulse signal; and
and a sampler circuit for sampling the reflected pulse signal in response to the first output signal and the second output signal.
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