KR20240001607A - 에너지 자립형 음파발생 장치를 이용한 해저케이블 고장위치 식별 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 에너지 자립형 음파발생 장치를 이용한 해저케이블 고장위치 식별 시스템은 해저케이블에 개재된 광섬유 케이블을 온도 센서로 사용하여 온도 측정을 통해 해저케이블의 고장위치를 파악하는 DTS 장치; 상기 광섬유 케이블에 광선을 송수신하는 과정을 통한 광선 파장의 진동변화를 감지하여 해저케이블의 고장위치를 파악하는 DAS 장치; 상기 해저케이블에 형성되어 상이한 위치에서 저주파 신호를 발생시키는 에너지 자립형 음파 발생장치; 선박 또는 수중 드론에 탑재되어 상기 에너지 자립형 음파 발생장치가 발생시키는 저주파 신호를 수신하는 음파수신 장치; 및 상기 DTS 장치 또는 DAS 장치로부터 상기 해저케이블의 고장위치를 수신하여 음파수신 장치에 전달하는 모니터링 단말기;를 포함하여 해저케이블 고장점 추적에 시간과 비용을 절약할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 에너지 자립형 음파발생 장치를 이용한 해저케이블 고장위치 식별 시스템에 관한 것으로써, 독립전원 기반 음파발생장치를 이용한 고장위치 식별할 수 있는 에너지 자립형 음파발생 장치를 이용한 해저케이블 고장위치 식별 시스템에 관한 것이다.
해저 전력케이블의 고장위치 식별은 Murray Loop 시험법과 TDR(Time Domian Reflectometer) 시험방법이 일반적이다.
상기 Murray Loop방법은 회로구성이 간단하고 조작이 용이하나, 회로구성을 위해 건전회로 휴전이 수반되어야 한다. 또한, 다른 양호한 해저 전력케이블이 근처에 있으면, 이 해저케이블의 유도전압 때문에 영점 조정이 어렵다는 문제점이 있다.
상기 TDR 시험방법은 펄스를 전송하고 고장점에서 특정 펄스를 반사하는 원리로 측정한다. 이때 절연체 구성물질의 유전율에 따라 펄스속도가 달라지므로 처음 설치할 때 TDR을 이용하여 전송속도를 미리 구해 놓는다.
상술한 두 방법 모두 대략의 위치를 추정한 후에 상세 구간의 탐색은 고감도코일(Searching Coil)을 이용하여 해저케이블에 시험전류를 흘려 이때 발생하는 자계의 변화로 고장위치를 식별한다.
상술한 두 방법 모두 고장점을 식별하는데 많은 비용과 시간이 필요하다는 문제점이 있다.
상술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 본 발명은 DTS(Distributed Temperature Sensing), DAS(Distributed Acoustic Sensing)기술을 활용하여 이상발열 지점을 추정하고, 음파발생장치에서 발생되는 음파를 통해 더욱 정확한 발열지점을 확인할 수 있는 에너지 자립형 음파발생 장치를 이용한 해저케이블 고장위치 식별 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에너지 자립형 음파발생 장치를 이용한 해저케이블 고장위치 식별 시스템은 해저케이블에 개재된 광섬유 케이블을 온도 센서로 사용하여 온도 측정을 통해 해저케이블의 고장위치를 파악하는 DTS 장치; 상기 광섬유 케이블에 광선을 송수신하는 과정을 통한 광선 파장의 진동변화를 감지하여 해저케이블의 고장위치를 파악하는 DAS 장치; 상기 해저케이블에 형성되어 상이한 위치에서 저주파 신호를 발생시키는 에너지 자립형 음파 발생장치; 선박 또는 수중 드론에 탑재되어 상기 에너지 자립형 음파 발생장치가 발생시키는 저주파 신호를 수신하는 음파수신 장치; 및 상기 DTS 장치 또는 DAS 장치로부터 상기 해저케이블의 고장위치를 수신하여 음파수신 장치에 전달하는 모니터링 단말기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에너지 자립형 음파발생 장치를 이용한 해저케이블 고장위치 식별 시스템의 에너지 자립형 음파 발생장치는 링형상이 반으로 분리될 수 있는 한 쌍의 반원링이 일단부에서 힌지 결합되고, 상기 힌지를 중심으로 회동하여 링형상이 해체되어 상기 해저케이블 외주면에 끼워져, 링형상으로 완성되어 해당 해저케이블에 체결될 수 있는 링본체; 상기 힌지와 마주하는 위치에 형성되어 링형상으로 완성된 상기 링본체가 링형상을 유지할 수 있도록 결속되는 결속부; 상기 링본체 외주면으로 형성되어 수중에서 확산이 가능하도록 저주파 신호를 발생시키는 저주파 음파신호 발생부; 및 상기 저주파 음파신호 발생부가 동작할 수 있는 전원을 자체적으로 발전시켜 공급하는 전원 발전부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에너지 자립형 음파발생 장치를 이용한 해저케이블 고장위치 식별 시스템의 전원 발전부는 압전 에너지하베스트로 구성되어 자가발전하는 발전모듈; 및 슈퍼콘덴서로 상기 발전모듈에서 발전된 전원을 저장하는 저장모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게, 상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 에너지 자립형 음파발생 장치를 이용한 해저케이블 고장위치 식별 시스템의 음파수신 장치는 상기 모니터링 단말기가 상기 DTS 장치 또는 DAS 장치로부터 수신한 해저케이블의 고장위치를 전달받고, 상기 에너지 자립형 음파 발생장치가 발생시키는 저주파신호를 수신하여, 해당 저주파신호를 수신한 지점과 고장위치를 비교하여 고장위치를 찾아내는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예로써, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에너지 자립형 음파발생 장치를 이용한 해저케이블 고장위치 식별 방법은 (a) DTS 장치 또는 DAS 장치가 해저케이블에 개재된 광섬유 케이블에 광선을 주기적으로 송수신하는 단계; (b) 상기 DTS 장치 또는 DAS 장치가 각각 온도변화를 감지하거나, 또는 진동변화를 감지하여 해저케이블의 고장위치를 파악하는 단계; (c) 모니터링 단말기가 상기 DTS 장치 또는 DAS 장치로부터 상기 해저케이블의 고장위치를 수신하는 단계; (d) 상기 모니터링 단말기가 상기 고장위치를 음파수신 장치에 전달하는 단계; (e) 상기 음파수신 장치가 상기 해저케이블의 고장위치 예상지점을 수색하는 단계; (f) 상기 음향수신 장치가 에너지 자립형 음파 발생장치의 저주파 음파신호 발생부에서 발생하는 저주파 신호를 수신하는 단계; 및 (g) 상기 음향수신 장치가 상기 해저케이블의 고장위치 부근에 결합된 에너지 자립형 음파 발생장치에서 발생하는 저주파 신호인지 판단하는 단계; (h) 상기 (g)단계에서 상기 음향수신 장치가 수신한 저주파가 해저케이블의 고장위치 부근에 결합된 에너지 자립형 음파 발생장치에서 발생하는 저주파 신호인 경우 케이블을 인양하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에너지 자립형 음파발생 장치를 이용한 해저케이블 고장위치 식별 방법의 (g)단계에서 상기 음향수신 장치가 수신한 저주파가 고장위치 부근에 결합된 에너지 자립형 음파 발생장치에서 발생하는 저주파 신호가 아닌 경우, 상기 (e)단계 이후의 단계를 반복 수행하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에너지 자립형 음파발생 장치를 이용한 해저케이블 고장위치 식별 방법의 (f)단계에서 상기 저주파 음파신호 발생부는 저장모듈인 슈퍼콘덴서에 압전 에너지하베스트로 구성된 발전모듈이 자가발전한 전력이 충전된 경우 작동하여 저주파 음파신호를 발생시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 에너지 자립형 음파발생 장치를 이용한 해저케이블 고장위치 식별 시스템은 해저케이블 고장점 추적에 시간과 비용을 절약할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 우리나라 근해에 설치된 해저케이블 지도이다.
도 2는 본 발명에 따른 에너지 자립형 음파발생 장치를 이용한 해저케이블 고장위치 식별 시스템의 구성도 이다.
도 3은 광섬유 케이블을 포함하는 해저케이블의 단면 구조도이다.
도 4는 본 발명에 따른 에너지 자립형 음파발생 장치를 이용한 해저케이블 고장위치 식별 시스템에서 DTS 장치와 DAS 장치에 의한 해저케이블 고장위치 파악을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 에너지 자립형 음파발생 장치를 이용한 해저케이블 고장위치 식별 시스템의 에너지 자립형 음파 발생장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 에너지 자립형 음파발생 장치를 이용한 해저케이블 고장위치 식별 방법의 플로우차트이다.
도 2는 본 발명에 따른 에너지 자립형 음파발생 장치를 이용한 해저케이블 고장위치 식별 시스템의 구성도 이다.
도 3은 광섬유 케이블을 포함하는 해저케이블의 단면 구조도이다.
도 4는 본 발명에 따른 에너지 자립형 음파발생 장치를 이용한 해저케이블 고장위치 식별 시스템에서 DTS 장치와 DAS 장치에 의한 해저케이블 고장위치 파악을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 에너지 자립형 음파발생 장치를 이용한 해저케이블 고장위치 식별 시스템의 에너지 자립형 음파 발생장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 에너지 자립형 음파발생 장치를 이용한 해저케이블 고장위치 식별 방법의 플로우차트이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가 장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 에너지 자립형 음파발생 장치를 이용한 해저케이블 고장위치 식별 시스템에 대해 설명한다.
먼저, 해저케이블의 수요가 증가함에 따라 우리나라의 근해에는 도 1에 도시된 바와 같이 상당한 해저케이블이 설치되어 있다.
상술한 바와 같이 상기 해저케이블이 증가하는 만큼 다양한 원인의 고장도 발생하고 있는 실정이다.
사고원인으로 주로 70%가 수심 200 이내에서 선박이나 낚시 등 어업에 의해 발생하고 있다.
또한, 상기 사고원인의 0.5% 내지 10%가 수심 1000m 이상에서 지진이나 산사태 등으로 발생되고 있다.
본 발명에 따른 에너지 자립형 음파발생 장치를 이용한 해저케이블 고장위치 식별 시스템은 도 2에도시된 바와 같이 DTS 장치(100), DAS 장치(200), 에너지 자립형 음파 발생장치(300), 음파수신 장치(400), 및 모니터링 단말기(500)를 포함한다.
상기 DTS(Distributed Temperature Sensing) 장치(100)는 광섬유 케이블(Optical Fiber Cable)을 이용하는 분산 온도 측정(DTS Distributed Temperature Sensing) 기술로 보다 구체적으로 광섬유 케이블을 온도 센서로 사용하는 기술로서, 설치된 광섬유를 따라서 길이 방향으로 일정한 간격에서 온도를 측정하고, 일정한 시간 간격을 두고 거의 실시간으로 온도를 측정한다.
상기 해저케이블은 도 3에 도시된 바와 같이 구성되어 있는데, 여기서 상기 해저케이블 일부에 상기 광섬유 케이블이 개재되어, 해당 해저케이블 온도를 측정하여 상기 DTS(Distributed Temperature Sensing) 장치(100)에 전달한다.
상기 DTS 장치(100)의 분산 온도 측정 원리에 대해설명한다.
분산 온도 측정 기술에서 센서로 사용되는 광섬유 케이블은 도 4a에 도시된 바와 같이 실리카로 구성된 내부의 코어와 코어를 둘러싸고 있는 클래딩 그리고 버퍼 코팅으로 구성된다.
상기 코어는 통상적으로 9, 50, 또는 62.5μm의 직경을 갖는다. 상기 클래딩은 통상적으로 125μm의 직경을 갖고, 상기 버퍼 코팅은 250μm의 직경을 갖는다.
직경이 9μm인 상기 코어는 Single Mode의 Brillouin DTS에서 사용되며, 50μm직경 의 코어는 Multi Mode인 Raman DTS에서 사용된다. 클래딩은 굴절률이 낮은 재료를 사용하며, Jacket는 버퍼라고도 하여 다중으로 사용되기도 한다.
상기 DTS 장치(100)는 도 4b에 도시된 바와 같이 레이저를 발생시켜 서 광섬유 센서로 광선을 내보내는 장치와 광섬유를 통과하면서 산란되어 되돌아오는 광선을 측정하여 해저케이블의 온도를 측정한다.
즉, 상기 DTS 장치(100)는 산란(Raman Stokes Signal/Raman anti-Stokes Signal)의 효과를 활용한 기기로서 라만 관의 세기를 분석하여 광 섬유 내의 온도를 측정함으로써 해저케이블의 온도를 예측할 수 있다.
상기 DAS(Distributed Acoustic Sensing) 장치(200)는 광케이블(FOC: Fiber Optic Cable)과 함께 적용되어 음향 계측을 통해 사고 요인을 효과적으로 모니터링할 수 있는 장치이다.
DAS의 기본원리는 센싱 케이블 파이버에 빛의 펄스가 입사된 후, 아주 미세한 단위의 선형 방식의 빛이 반사되어 옴으로서 음향 현상에 대해서 지속적인 감지가 가능하다.
또한, 광 펄스의 폭에 따라서 폭의 모양이 상대적으로 좁거나, 넓게 반사되는 빛의 신호들이 반향을 일으키는 현상을 발생하는데, 어떤 종류의 소음이나 외부 물리적인 자극 현상 발생시, 반사 부분의 위치가 변동됨을 이용한 원리 중의 하나이다.
상기 DAS 장치는 Rayleigh 산란을 이용하며, 광통신 케이블을 센서로 사용한다. 또한 센서 케이블에서 일어나는 음향 간섭은 미세한 늘림이나 눌림으로 나타난다.
상기 Rayleigh 산란을 이용하는 상기 DAS 장치(200)는 도 4c에 도시된 바와 같이, 간섭 레이저 펄스를 광케이블에 보내며, 광섬유 내의 반사광을 검출하여 반사광에 포함되어 있는 각 간섭 지점에 대한 정보를 얻게 되는데, 레이저 광의 되돌아오는 시간을 거리로 계산하여 산란위치를 정확하게 찾아 낼 수 있다.
상기 에너지 자립형 음파 발생장치(300)는 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 링형상으로 이루어져, 해저케이블(C)의 외주면에 등간격으로 복수개가 설치되어 있다.
보다 구체적으로, 상기 에너지 자립형 음파 발생장치(300)는 도 5a에 도시된 바와 같이 링본체(310), 결속부(320), 저주파 음파신호 발생부(330), 및 전원 발전부(340)를 포함한다.
상기 링본체(310)는 도 5b에 도시된 바와 같이 링형상이 반으로 분리된 상태의 한 쌍의 반원링이 일단부에서 힌지 결합되고, 상기 힌지를 중심으로 회동하여 링형상이 해체되어 상기 해저케이블(C) 외주면에 끼워져, 링형상으로 완성되어 해당 해저케이블(C)에 체결될 수 있다.
상기 결속부(320)는 상기 링본체(310)에 형성된 상기 힌지와 180°되는 위치에 형성되어 링형상으로 완성된 링본체(310)가 링형상을 유지할 수 있도록 결속한다.
상기 결속부(320)는 걸림턱에 걸리는 구조, 볼트너트 체결 구조 등 다양한 결합메커니즘이 적용될 수 있다.
상기 저주파 음파신호 발생부(330)는 상기 링본체(310) 외주면으로 형성되어 수중에서 넓은 범위로 확산이 가능하도록 저주파 신호를 발생시킨다.
상기 저주파 음파신호 발생부(330)는 복수개가 각각 케이블 구간, 종류, 또는 거리 등에 따라 상이한 식별정보를 포함하고 있다.
즉, 상술한 바와 같이 상기 DTS 장치(100) 또는 DAS 장치(200)가 해저케이블(C)의 고장이 발생한 위치를 파악하면, 유지보수를 위해 관리자가 선박을 타고 고장이 발생한 위치로 이동해야하는데, 해수면에서 고장위치를 찾는 것이 용이하지 못하다.
따라서, 상기 해저케이블(C)을 관리하는 관리자는 상기 저주파 음파신호 발생부(330)에서 발생되는 신호를 수신하여 해수면상에서 케이블 구간 또는 위치를 찾아낼 수 있다.
이후, 관리자는 고장이 발생한 해저케이블(C)을 해수면으로 인양하여 유지보수할 수 있게 된다.
상기 전원 발전부(340)는 발전모듈(341)과 저장모듈(342)로 구성되는데, 상기 발전모듈(341)은 Powert-CT or 압전 에너지하베스트 발전모듈 등 자가발전 모듈 사용된다.
특히, 상기 발전모듈(341)은 해저케이블의 내구성을 해치지 않기 위해 케이블 외피의 손상이 없는, 유도 자기장을 이용하는 발전 방법이 활용될 수 있다.
상기 저장모듈(342)은 상기 발전모듈(341)에서 발생된 전력을 저장하는 구성으로 슈퍼콘덴서가 사용될 수 있다.
상기 저장모듈(342)인 슈퍼콘덴서에 충분한 전력이 충전된 경우, 상기 저주파 음파신호 발생부(330)가 작동하여 저주파 음파신호를 발생시킨다.
상기 DTS 장치(100) 또는 DAS 장치(200)가 해저케이블(C)의 고장이 발생한 위치를 1차적으로 파악하면 상기 음파수신 장치(400)는 유지보수를 위해 관리자가 타고 항해하는 선박에 탑재되어 상기 저주파 음파신호 발생부(330)에서 발생되는 신호를 수신함으로써, 해수면상에 고장이 발생한 해저케이블(C)의 위치를 파악할 수 있다.
상기 모니터링 단말기(500)는 상기 DTS 장치(100) 또는 DAS 장치(200)와 유무선으로 연결되어 고장위치를 수신하여 관리자에게 전달함으로써 관리자가 유지보수를 수행할 수 있도록 한다.
도시 되지는 않았지만, 상기 모니터링 단말기(500)는 관리자 단말기와도 통신가능하게 연결되어 해저케이블(C)의 고장위치를 상기 관리자 단말기에 전달함으로써 관리자가 유지보수를 수행할 수 있도록 할 수도 있다.
또한, 상기 모니터링 단말기(500)는 상기 DTS 장치(100) 또는 DAS 장치(200)로부터 수신한 해저케이블(C)의 고장위치를 선박 또는 수중 드론에 탑재되는 상기 음파수신 장치(400)에 전달하여 해당 음파수신 장치(400)가 저주파신호를 수신한 지점과 고장위치를 비교하여 정확한 고장위치를 찾아낼 수 있도록 한다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 에너지 자립형 음파발생 장치를 이용한 해저케이블 고장위치 식별 시스템에 의한 고장위치 식별 방법에 대해 설명한다.
먼저, 상기 DTS 장치(100) 또는 DAS 장치(200)는 상기 해저케이블(C)에 개재된 광섬유 케이블에 광선을 주기적으로 송수신하는 단계를 수행한다(S100).
상기 DTS 장치(100) 또는 DAS 장치(200)는 각각 수신하는 광선으로부터 열에 의한 온도변화를 감지하거나, 또는 진동변화를 감지하여 해저케이블(C)의 고장위치를 1차적으로 파악하는 단계를 수행한다(S200).
상기 DTS 장치(100)는 상기 광섬유 케이블에 광선이 전달됨에 따라 해당 광섬유 케이블에서 다양한 산란(Scattering)이 발생되는데, 이런 산란특성을 이용하여 온도변화를 감지한다.
또는 각각 수신하는 광선으로부터 열에 의한 온도변화를 감지하거나, 상기 DAS 장치(200)는 수신 광선의 파장이 음향데이터로 변환된 음향 주파수에서 진동변화를 감지하여 해저케이블(C)의 고장위치를 파악한다.
상기 모니터링 단말기(500)는 상기 DTS 장치(100) 또는 DAS 장치(200)로부터 상기 해저케이블(C)의 고장위치를 수신하는 단계를 수행한다(S300).
이후, 상기 모니터링 단말기(500)는 상기 S300 단계에서 파악한 고장위치를 관리자가 인지할 수 있도록 전달하는 단계를 수행한다(S400).
상기 관리자는 상기 음파수신 장치(400)가 탑재된 선박 또는 수중 드론을 활용하여 고장위치 예상지점을 수색하는 단계를 수행한다(S500).
상기 음향수신 장치(400)는 상기 저주파 음파신호 발생부(330)가 발생하는 저주파 신호를 수신하는 단계를 수행한다(S600).
이때, 상기 저주파 음파신호 발생부(330)는 상기 저장모듈(342)인 슈퍼콘덴서에 충분한 전력이 충전된 경우, 작동하여 저주파 음파신호를 발생시키는 것이 바람직하다.
이후, 상기 음향수신 장치(400)는 고장위치 부근에 결합된 에너지 자립형 음파 발생장치(300)에서 발생하는 저주파 신호인지 판단하는 단계를 수행한다(S700).
이때, 상기 음향수신 장치(400)는 상기 DTS 장치(100) 또는 DAS 장치(200)가 1차적으로 파악한 위치와 비교하여, 해당 위치에 가장 가까운 에너지 자립형 음파 발생장치(300)에서 발생되는 저주파 신호인지 여부로 상기 S700단계의 판단을 수행한다.
상기 S700단계에서 상기 음향수신 장치(400)가 수신한 저주파가 고장위치 부근에 결합된 에너지 자립형 음파 발생장치(300)에서 발생하는 저주파 신호인 경우 케이블을 인양하는 단계를 수행한다(S800).
상기 S700단계에서 상기 음향수신 장치(400)가 수신한 저주파가 고장위치 부근에 결합된 에너지 자립형 음파 발생장치(300)에서 발생하는 저주파 신호가 아닌경우 상기 S500이후의 단계를 반복 수행한다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
100 : DTS(Distributed Temperature Sensing) 장치
200 : DAS(Distributed Acoustic Sensing) 장치
300 : 에너지 자립형 음파 발생장치
310 : 링본체
320 : 결속부
330 : 저주파 음파신호 발생부
340 : 전원 발전부
341 : 발전모듈
342 : 저장모듈
400 : 음파수신 장치
500 : 모니터링 단말기
200 : DAS(Distributed Acoustic Sensing) 장치
300 : 에너지 자립형 음파 발생장치
310 : 링본체
320 : 결속부
330 : 저주파 음파신호 발생부
340 : 전원 발전부
341 : 발전모듈
342 : 저장모듈
400 : 음파수신 장치
500 : 모니터링 단말기
Claims (7)
- 해저케이블에 개재된 광섬유 케이블을 온도 센서로 사용하여 온도 측정을 통해 해저케이블의 고장위치를 파악하는 DTS 장치;
상기 광섬유 케이블에 광선을 송수신하는 과정을 통한 광선 파장의 진동변화를 감지하여 해저케이블의 고장위치를 파악하는 DAS 장치;
상기 해저케이블에 형성되어 상이한 위치에서 저주파 신호를 발생시키는 에너지 자립형 음파 발생장치;
선박 또는 수중 드론에 탑재되어 상기 에너지 자립형 음파 발생장치가 발생시키는 저주파 신호를 수신하는 음파수신 장치; 및
상기 DTS 장치 또는 DAS 장치로부터 상기 해저케이블의 고장위치를 수신하여 음파수신 장치에 전달하는 모니터링 단말기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 자립형 음파발생 장치를 이용한 해저케이블 고장위치 식별 시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 에너지 자립형 음파 발생장치는
링형상이 반으로 분리될 수 있는 한쌍의 반원링이 일단부에서 힌지 결합되고, 상기 힌지를 중심으로 회동하여 링형상이 해체되어 상기 해저케이블 외주면에 끼워져, 링형상으로 완성되어 해당 해저케이블에 체결될 수 있는 링본체;
상기 힌지와 마주하는 위치에 형성되어 링형상으로 완성된 상기 링본체가 링형상을 유지할 수 있도록 결속되는 결속부;
상기 링본체 외주면으로 형성되어 수중에서 확산이 가능하도록 저주파 신호를 발생시키는 저주파 음파신호 발생부; 및
상기 저주파 음파신호 발생부가 동작할 수 있는 전원을 자체적으로 발전시켜 공급하는 전원 발전부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 자립형 음파발생 장치를 이용한 해저케이블 고장위치 식별 시스템.
- 제 2항에 있어서,
상기 전원 발전부는
압전 에너지하베스트로 구성되어 자가발전하는 발전모듈; 및
슈퍼콘덴서로 상기 발전모듈에서 발전된 전원을 저장하는 저장모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 자립형 음파발생 장치를 이용한 해저케이블 고장위치 식별 시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 음파수신 장치는
상기 모니터링 단말기가 상기 DTS 장치 또는 DAS 장치로부터 수신한 해저케이블의 고장위치를 전달받고, 상기 에너지 자립형 음파 발생장치가 발생시키는 저주파신호를 수신하여, 해당 저주파신호를 수신한 지점과 고장위치를 비교하여 고장위치를 찾아내는 것을 특징으로 하는 에너지 자립형 음파발생 장치를 이용한 해저케이블 고장위치 식별 시스템.
- (a) DTS 장치 또는 DAS 장치가 해저케이블에 개재된 광섬유 케이블에 광선을 주기적으로 송수신하는 단계;
(b) 상기 DTS 장치 또는 DAS 장치가 각각 온도변화를 감지하거나, 또는 진동변화를 감지하여 해저케이블의 고장위치를 파악하는 단계;
(c) 모니터링 단말기가 상기 DTS 장치 또는 DAS 장치로부터 상기 해저케이블의 고장위치를 수신하는 단계;
(d) 상기 모니터링 단말기가 상기 고장위치를 음파수신 장치에 전달하는 단계;
(e) 상기 음파수신 장치가 상기 해저케이블의 고장위치 예상지점을 수색하는 단계;
(f) 상기 음향수신 장치가 에너지 자립형 음파 발생장치의 저주파 음파신호 발생부에서 발생하는 저주파 신호를 수신하는 단계; 및
(g) 상기 음향수신 장치가 상기 해저케이블의 고장위치 부근에 결합된 에너지 자립형 음파 발생장치에서 발생하는 저주파 신호인지 판단하는 단계;
(h) 상기 (g)단계에서 상기 음향수신 장치가 수신한 저주파가 해저케이블의 고장위치 부근에 결합된 에너지 자립형 음파 발생장치에서 발생하는 저주파 신호인 경우 케이블을 인양하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 자립형 음파발생 장치를 이용한 해저케이블 고장위치 식별 방법.
- 제 5항에 있어서,
상기 (g)단계에서 상기 음향수신 장치가 수신한 저주파가 고장위치 부근에 결합된 에너지 자립형 음파 발생장치에서 발생하는 저주파 신호가 아닌 경우, 상기 (e)단계 이후의 단계를 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 에너지 자립형 음파발생 장치를 이용한 해저케이블 고장위치 식별 방법.
- 제 5항에 있어서,
상기 (f)단계에서
상기 저주파 음파신호 발생부는
저장모듈인 슈퍼콘덴서에 압전 에너지하베스트로 구성된 발전모듈이 자가발전한 전력이 충전된 경우 작동하여 저주파 음파신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 에너지 자립형 음파발생 장치를 이용한 해저케이블 고장위치 식별 방법.
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| KR1020220078484A KR102693702B1 (ko) | 2022-06-27 | 2022-06-27 | 에너지 자립형 음파발생 장치를 이용한 해저케이블 고장위치 식별 시스템 및 방법 |
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| KR1020220078484A KR102693702B1 (ko) | 2022-06-27 | 2022-06-27 | 에너지 자립형 음파발생 장치를 이용한 해저케이블 고장위치 식별 시스템 및 방법 |
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| KR101468033B1 (ko) | 2014-10-07 | 2014-12-10 | 주식회사 지오뷰 | 수중 음향신호를 이용한 해저 전력케이블 고장점 탐지시스템 |
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