KR100461896B1 - System for measuring structure using radio frequency power - Google Patents
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Abstract
본 발명은 구조물의 응력, 변위, 기울기, 지하수위, 풍향풍속 및 온도와 같은 각종 변동요소를 측정하는 다수의 측정센서; 상기 각종 측정센서와 접속되며 외부로부터 인가되는 전파전원에 의해 구동되어 측정센서에서 검출한 데이터를 수집하여 일시저장한 후 수집된 데이터를 무선신호로 변환하여 송출하는 데이터계측기; 상기 데이터계측기에 구동전원을 공급하기 위해 지속적으로 또는 주기적으로 안테나를 통하여 전파를 송출함과 아울러 데이터 전송명령 및 제어명령에 따라 데이터계측기로부터 전송된 데이터를 제공받아 계측운영프로그램에 따라 자동 분석한 후 구조물의 상태를 판단하는 계측관리단말기; 및 상기 각 현장에 설치된 계측관리단말기와 통신망을 통해 연결되어 각 현장 구조물의 안전 상태를 총괄적으로 감시 및 관리하는 중앙통제서버;를 구비하여, 데이터계측기를 전력케이블을 이용하지 않고 무선으로 전송된 전파를 전기에너지원으로 변환하여 이용함으로써, 기상변화 및 현장별 지리적인 위치에 따른 전원공급 문제를 해결하여 센서 및 데이터계측기의 설치가 용이하고, 전원케이블을 제거하여 단선에 의한 오류를 제거하여 계측의 신뢰성을 높일 수 있으며, 센서와 측정센서를 포함한 데이터 계측기의 현장별 상황에 따른 다수의 변동 조건에도 영향을 받지 않고 구조물을 실시간적으로 정확하게 계측관리할 수 있는 전파전원을 이용한 구조물 계측관리 시스템을 제공한다.The present invention provides a plurality of measuring sensors for measuring various variables such as stress, displacement, slope, groundwater level, wind direction and temperature of the structure; A data measuring instrument connected to the various measuring sensors and driven by radio wave power applied from the outside to collect and temporarily store data detected by the measuring sensor, and convert the collected data into a wireless signal and transmit the converted data; In order to supply driving power to the data measuring instrument continuously or periodically, it transmits radio waves through the antenna and receives the data transmitted from the data measuring instrument according to the data transmission command and control command and automatically analyzes it according to the measurement operation program. A measurement management terminal for determining the state of the structure; And a central control server connected to the measurement management terminal installed at each site through a communication network to monitor and manage the safety status of each site structure collectively. The data transmitter is wirelessly transmitted without using a power cable. By converting into an electric energy source and solving the power supply problem according to the weather change and geographic location by site, it is easy to install the sensor and data measuring instrument, and by removing the power cable to eliminate the error caused by disconnection Provides a structure measurement management system using radio wave power that can increase reliability and can accurately measure and manage structures in real time without being affected by a number of fluctuation conditions according to the site-specific situation of data measuring instruments including sensors and measuring sensors. do.
Description
본 발명은 구조물의 무선 자동 계측관리 시스템에 관한 것으로, 특히 각 구조물에 설치된 각종 측정센서를 포함한 데이터계측기(Data Logger)의 전원공급 방식에 있어서, 데이터계측기는 전력케이블을 이용하지 않고 무선으로 전송된 전파를 전기적 에너지원으로 변환하여 이용함으로써, 기상변화나 현장별 지리적인 위치에 따른 전원공급 문제와 측정센서를 포함한 데이터계측기의 현장별 상황에 따른 다수의 변동 조건에도 영향을 받지 않고 구조물을 실시간적으로 계측 관리할 수 있는 전파전원을 이용한 구조물 계측관리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless automatic measurement management system of a structure, in particular, in the power supply method of a data logger (Data Logger) including a variety of measurement sensors installed in each structure, the data instrument is transmitted wirelessly without using a power cable By converting and using radio waves into electrical energy sources, the structure can be used in real time without being affected by weather changes, power supply problems due to geographic location of each site, and various fluctuation conditions according to site conditions of data measuring instruments including measurement sensors. The present invention relates to a structure measurement management system using a radio wave power source that can be measured and managed.
일반적으로 교량, 대형 구조물, 지하매설물 등의 구조물에 의한 재해방지 및 상태 진단을 위해 대부분 육안 검사가 주종을 이루고 있지만, 인원, 시간 및 비용의 낭비로 인해 점차로 각종 측정센서를 구조물에 부착하고 온라인 설비를 구비하여, 상기 측정센서로부터 측정된 데이터를 온라인을 통해 관리센터로 전송하여 측정데이터를 분석하여 대상 구조물의 안전 상태를 파악 및 예측하는 시스템이 증가하고 있는 추세에 있다.In general, visual inspection mainly precludes disaster prevention and condition diagnosis by structures such as bridges, large structures, and underground works.However, due to the waste of personnel, time, and cost, various measuring sensors are gradually attached to the structure and online facilities are installed. In addition, there is a trend that the system for determining and predicting the safety status of the target structure by analyzing the measurement data by transmitting the data measured from the measurement sensor to the management center via online is increasing.
그러나, 종래의 방법처럼 대형 구조물 또는 교량과 같이 넓은 범위에 다수의 측정센서가 설치된 조건에서 모든 측정데이터를 온라인 처리하는 시스템은 비용이 상당히 비싸고 각 측정센서마다 측정을 하기 때문에 경제적 및 효율적인 측면에서 보면 개선의 필요성이 절실히 요구되고 있다.However, the system that processes all the measurement data online in a condition where a large number of measurement sensors are installed in a wide range such as a large structure or a bridge like the conventional method is very expensive and makes measurements for each measurement sensor. There is an urgent need for improvement.
도 1은 종래의 계측관리 시스템을 도시한 도면으로서, 도면에 도시된 바와 같이 각종 측정센서(S1∼Sn)를 구조물에 설치한 후 데이터계측기(1)와 각각 접속하고 전원공급부(4)를 통해 전력케이블이나 자체 배터리 또는 태양전지를 통해 인가되는 교류 및 직류전원을 데이터계측기(1)에 공급하여 구동시킨다.1 is a view illustrating a conventional measurement management system. As shown in the drawing, various measurement sensors S1 to Sn are installed in a structure, and then connected to the data measuring device 1, respectively, and through a power supply unit 4. AC and DC power applied through a power cable, its own battery, or a solar cell is supplied to the data measuring instrument 1 and driven.
그럼, 데이터계측기(1)는 센서(S1∼Sn)로부터 측정된 데이터를 제공받아 처리한 후 유선모뎀(2) 또는 무선모뎀(3)을 통해 유선 또는 무선데이터로 변환한 후 유선망 또는 무선통신망을 통해 계측운영프로그램이 설치된 현장의 감시센터(9)로 측정데이터를 자동 전송하여 구조물을 원격 분석 및 관리하였다.Then, the data measuring device 1 receives and processes the measured data from the sensors S1 to Sn and converts the wired or wireless communication network into a wired or wireless data through the wired modem 2 or the wireless modem 3. Through the automatic transmission of the measurement data to the monitoring center (9) of the site where the measurement operation program was installed, the structure was analyzed and managed remotely.
따라서, 이와 같은 방식은 데이터계측기(1)에 항상 전원이 공급되어야 하기 때문에 현장 상황에 따라 전원 공급이 어려운 지역일 경우 설치 지점을 변경하거나 다른 부가적인 장치를 이용해야 하는 번거로움이 있었고, 하나의 데이터계측기(1)에 다수의 측정센서(S1∼Sn)를 설치함으로써, 특정 센서와 데이터계측기(1)와의 거리가 멀어질수록 측정센서와 연결 전선의 훼손이나 노이즈의 유입 및 설치비용의 증가 등의 다양한 장애요인이 많이 발생하는 문제점이 있었다.Therefore, in this method, since power must always be supplied to the data measuring instrument 1, it is cumbersome to change the installation point or to use another additional device when the power supply is difficult depending on the site situation. By providing a plurality of measuring sensors S1 to Sn in the data measuring instrument 1, the further the distance between a specific sensor and the data measuring instrument 1 increases, the damage of the measuring sensor and the connecting wire, the inflow of noise, the increase in the installation cost, etc. There was a problem that a lot of various obstacles occur.
따라서, 본 발명의 목적은 각 구조물에 설치된 각종 측정센서를 포함한 데이터계측기의 전원공급 방식에 있어서, 데이터계측기는 전력케이블을 이용하지 않고 무선으로 전송된 전파를 전기적 에너지원으로 변환하여 이용함으로써, 태양열에 따른 기상변화나 현장별 지리적인 위치에 따른 전원공급 문제와 측정센서를 포함한 데이터계측기의 현장별 상황에 따른 다수의 변동 조건에도 영향을 받지 않고 구조물을 실시간적으로 계측 관리할 수 있는 전파전원을 이용한 구조물 계측관리 시스템을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a power supply method of a data measuring instrument including various measuring sensors installed in each structure, wherein the data measuring instrument converts and uses radio waves transmitted wirelessly into an electrical energy source without using a power cable, thereby providing solar energy. Power supply problem according to weather change or geographic location by site, and various fluctuation condition according to site situation of data measuring instrument including measurement sensor. To provide a structure measurement management system used.
도 1은 종래 기술에 의한 계측관리 시스템을 도시한 개략적인 도면이고,1 is a schematic diagram showing a measurement management system according to the prior art,
도 2는 본 발명에 의한 전파전원을 이용한 계측관리 시스템을 도시한 개략적인 도면이고,2 is a schematic diagram showing a measurement management system using a radio wave power supply according to the present invention,
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 데이터계측기를 나타낸 회로 블록도이고,3 is a circuit block diagram showing a data measuring instrument according to an embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 계측관리단말기를 나타낸 회로 블록도이고,4 is a circuit block diagram showing a measurement management terminal according to an embodiment of the present invention,
도 5 내지 도 7은 계측관리단말기에서 운용되는 자동 계측운영프로그램을 설명하기 위해 도시한 화면구성도이다.5 to 7 are screen configuration diagrams for explaining the automatic measurement operating program operated in the measurement management terminal.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
10: 데이터계측기(Data Logger) 11: 안테나10: Data Logger 11: Antenna
13: 전원변환부 15: 데이터통신부13: power conversion unit 15: data communication unit
20: 계측제어부 30: 계측관리단말기20: measurement control unit 30: measurement management terminal
32: 계측기통신수단 33: 저장수단32: instrument communication means 33: storage means
38: 유무선 통신모듈 39: 제어수단38: wired or wireless communication module 39: control means
50: 중앙통제서버 S1∼Sn: 측정센서50: central control server S1 to Sn: measuring sensor
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은, 구조물의 각 부에 설치되어 구조물의 응력, 변위, 기울기, 지하수위, 풍향풍속 및 온도와 같은 각종 변동요소를 측정하는 다수의 측정센서(S1∼Sn); 상기 각종 측정센서와 접속되며 외부로부터 인가되는 전파전원에 의해 구동되어 측정센서에서 검출한 데이터를 수집하여 일시저장한 후 수집된 데이터를 무선신호로 변환하여 송출하는 데이터계측기(10); 상기 데이터계측기에 구동전원을 공급하기 위해 지속적으로 또는 주기적으로 안테나를 통하여 전파를 송출함과 아울러 데이터 전송명령 및 제어명령에 따라 데이터계측기로부터 전송된 데이터를 제공받아 자동계측운영프로그램에 따라 자동 분석한 후 구조물의 상태를 판단하는 계측관리단말기(30); 및 상기 각 현장에 설치된 계측관리단말기와 통신망을 통해 연결되어 각 현장 구조물의 안전 상태를 총괄적으로 감시 및 관리하는 중앙통제서버(50);로 이루어진 것을 특징으로 한다.Technical means of the present invention for achieving the above object is, a plurality of measuring sensors (S1 ~) installed in each part of the structure to measure a variety of variable elements such as stress, displacement, slope, groundwater level, wind direction wind speed and temperature of the structure Sn); A data measuring instrument (10) connected to the various measuring sensors and driven by radio wave power applied from the outside to collect and temporarily store data detected by the measuring sensor, and convert the collected data into a wireless signal for transmission; In order to supply driving power to the data measuring instrument, the radio wave is continuously or periodically transmitted through an antenna, and the data transmitted from the data measuring instrument is received according to the data transmission command and the control command, and automatically analyzed according to the automatic measurement operation program. Measurement management terminal 30 for determining the state of the structure after; And a central control server 50 connected to the measurement management terminal installed in each site through a communication network to collectively monitor and manage the safety status of each site structure.
또한, 상기 데이터계측기(10)는, 상기 계측관리단말기의 안테나로부터 전송되는 전파를 수신하는 RF 코일안테나(11); 상기 안테나에 유도된 유도전압을 정류하여 정전압 상태로 변환하는 전원변압부(13); 상기 안테나로 송수신되는 데이터를 변/복조하여 출력하는 데이터통신부(15); 및 상기 전원변환부로부터 입력되는 전원에 따라 구동되어 각종 측정센서로부터 측정된 데이터를 검출하여 수집한 후 데이터통신부를 통해 검출데이터를 전송하는 계측제어부(20);로 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the data measuring instrument 10, the RF coil antenna (11) for receiving radio waves transmitted from the antenna of the measurement management terminal; A power transformer 13 for rectifying the induced voltage induced in the antenna and converting the induced voltage into a constant voltage state; A data communication unit 15 for modulating / demodulating and outputting data transmitted and received by the antenna; And a measurement control unit 20 which is driven according to the power input from the power conversion unit, detects and collects data measured by various measurement sensors, and transmits the detection data through the data communication unit.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 살펴보고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 의한 전파전원을 이용한 계측관리 시스템을 도시한 도면으로서, 측정센서(S1∼Sn), 데이터계측기(10), 계측관리단말기(30) 및 중앙통제서버(50)를 구비한다.2 is a diagram illustrating a measurement management system using a radio wave power supply according to the present invention, and includes measurement sensors S1 to Sn, a data measuring instrument 10, a measurement management terminal 30, and a central control server 50. .
상기 측정센서(S1∼Sn)는 구조물의 각 부에 설치되어 구조물의 응력, 변위, 기울기, 지하수위, 풍향풍속 및 온도 등과 같은 구조물의 각종 변동요소를 검출하는 다수의 센서로 이루어져 있고, 데이터계측기(10)는 각종 측정센서(S1∼Sn)와 접속되며 외부로부터 인가되는 전파전원에 의해 구동되어 측정센서(S1∼Sn)에서 검출한 데이터를 수집하여 일시 저장한 후 수집된 데이터를 무선신호로 변환하여 송출하도록 이루어져 있고, 계측관리단말기(30)는 데이터계측기(10)에 구동전원을 공급하기 위해 지속적으로 또는 주기적으로 안테나를 통하여 전파를 송출함과 아울러 데이터 전송명령 및 제어명령에 따라 데이터계측기(10)로부터 전송된 데이터를 제공받아 계측운영프로그램에 따라 자동 분석한 후 구조물의 상태를 판단하는 컴퓨터로 이루어져 있고, 중앙통제서버(50)는 각 현장에 설치된 복수의 계측관리단말기(30∼30n)와 통신망을 통해 연결되어 각 현장 구조물의 안전 상태를 총괄적으로 감시 및 관리하는 웹서버 및 제어서버로 이루어져 있다.The measuring sensors (S1 ~ Sn) is installed in each part of the structure and consists of a plurality of sensors for detecting various elements of the structure, such as stress, displacement, slope, groundwater level, wind direction and temperature of the structure, data measuring instrument 10 is connected to various measuring sensors S1 to Sn and driven by radio wave power applied from the outside to collect and temporarily store data detected by the measuring sensors S1 to Sn, and then collect the collected data as a wireless signal. The measurement management terminal 30 transmits a radio wave through an antenna continuously or periodically to supply driving power to the data measuring instrument 10, and in accordance with a data transmission command and a control command. (10) Consists of a computer that receives data transmitted from the system and automatically analyzes it according to the measurement operation program and determines the state of the structure. The server 50 is connected to a plurality of measurement management terminals (30 to 30n) installed in each site through a communication network is composed of a web server and a control server that collectively monitors and manages the safety status of each site structure.
상기 측정센서(S1∼Sn)는 현장의 각종 구조물 또는 건축물의 안전 및 합리적인 시공 및 관리를 위하여 구조물에 매설 또는 설치되는 센서로, 간극수압계, 변형율계, 로드셀, 지하수위계, 경사계, 구조물경사계, 토압계, 온도계 또는 풍향풍속계 등으로 이루어져 있다.The measuring sensor (S1 ~ Sn) is a sensor that is embedded or installed in the structure for the safety and reasonable construction and management of various structures or buildings in the site, pore water pressure gauge, strain gauge, load cell, groundwater level gauge, inclinometer, structure inclinometer, It consists of a earth pressure gauge, thermometer or wind vane.
상기와 같이 본 발명은 하나의 센서와 데이터계측기(10) 간의 거리를 최대한 단거리로 하여 설치하고, 현장의 계측관리단말기(30)의 안테나(31)에서 송출된 해당 데이터계측기(10)의 호출 전파를 데이터계측기(10)에 장착되어 있는 송수신용 안테나(11)로 수신하여 전파를 전기 에너지로 변환하여 데이터계측기(10)가 구동할 수 있도록 하며, 이 에너지원을 바탕으로 데이터계측기(10)를 구동시켜 센서를 통해 측정된 각 측정요소에 대한 데이터를 제공받고, 이 측정 데이터를 송수신용 안테나(11)를 이용하여 전파의 형태로 현장의 계측관리단말기(30)로 송출한다.As described above, the present invention installs the distance between one sensor and the data measuring instrument 10 as short as possible, and the call propagation of the data measuring instrument 10 transmitted from the antenna 31 of the measurement management terminal 30 in the field. Is received by the transmitting and receiving antenna 11 mounted on the data measuring instrument 10 to convert the radio wave into electrical energy so that the data measuring instrument 10 can be driven, and based on this energy source, the data measuring instrument 10 Drive and receive data on each measurement element measured by the sensor, and transmits the measurement data to the measurement management terminal 30 in the field in the form of radio waves using the antenna 11 for transmission and reception.
물론, 계측관리단말기(30)는 이러한 수집 데이터를 인터넷이나 각종 유/무선 통신모듈(38)을 이용하여 중앙통제서버(50)로 전송하고, 중앙통제서버(50)는 각 현장의 계측관리단말기(30∼30n)에서 전송된 데이터를 수집하여 현장별로 일괄 관리한다.Of course, the measurement management terminal 30 transmits the collected data to the central control server 50 using the Internet or various wired / wireless communication modules 38, the central control server 50 is the measurement management terminal of each site Collect the data transmitted from (30 to 30n) and collectively manage by site.
도 3은 본 발명에 의한 데이터계측기를 나타낸 회로 블록도로서, 안테나(11)와 전원변환부(13)와 데이터통신부(15) 및 계측제어부(20)로 이루어져 있고, 계측제어부(20)에는 소정의 포트(23)를 통해 복수의 측정센서(S1∼Sn)가 접속되어 있다.3 is a circuit block diagram showing a data measuring instrument according to the present invention, which comprises an antenna 11, a power converter 13, a data communication unit 15, and a measurement control unit 20. The measurement control unit 20 has a predetermined value. A plurality of measuring sensors S1 to Sn are connected through the port 23 of the.
상기 안테나(11)는 데이터를 송수신하는 RF코일 안테나로서 계측관리단말기(30)의 안테나(31)로부터 전송되는 전파를 수신하도록 이루어져 있고, 전원변환부(13)는 안테나(11)에 유도된 유도전압을 정류하여 정전압 상태로 변환하는 정류기 및 정전압 안정기로 이루어져 있고, 데이터통신부(15)는 안테나(11)로 송/수신되는 데이터를 변조하고 복조하는 변복조기(16, 17)로 이루어져 있고, 계측제어부(20)는 전원변환부(13)로부터 입력되는 전원에 따라 구동되어 각종 측정센서(S1∼Sn)로부터 측정된 데이터를 검출하여 수집한 후 데이터통신부(15)를 통해 검출데이터를 전송하도록 이루어져 있다.The antenna 11 is an RF coil antenna for transmitting and receiving data, and is configured to receive radio waves transmitted from the antenna 31 of the measurement management terminal 30, and the power conversion unit 13 induces the antenna 11 to be guided. It consists of a rectifier and a constant voltage stabilizer for rectifying the voltage to a constant voltage state, the data communication unit 15 is composed of modulators 16, 17 for modulating and demodulating data transmitted and received by the antenna 11, The control unit 20 is driven according to the power input from the power conversion unit 13 to detect and collect data measured by various measurement sensors S1 to Sn, and then transmit the detection data through the data communication unit 15. have.
상기 계측제어부(20)는, 전원변환부(13)로부터 전원을 공급받아 일정 주파수의 클록신호를 발생하는 클록발생기(21)와, 각종 측정센서(S1∼Sn)와 접속되며 측정센서(S1∼Sn)에서 검출한 각종 측정데이터 즉, 디지털, 아날로그 및 주파수신호를 입력받는 복수의 접속포트(23)와, 상기 접속포트(23)를 통해 입력된 각종 측정센서(S1∼Sn)의 검출데이터와 데이터계측기(10)의 고유번호를 저장하고 있는 메모리(25)와, 상기 메모리(25)에 일시 저장된 검출데이터 및 계측기의 고유번호를 직렬 데이터로 변환한 후 데이터통신부(15)로 출력하는 직렬변환기(27)와, 상기 클록신호에 따라 제반 장치의 작동을 제어하며 전원변환부(13)로부터 입력된 구동전원에 따라 구동되어 센서로부터 검출된 데이터를 직렬변환기(27)로 출력 제어하는 제어기(29)로 이루어져 있다.The measurement control unit 20 is connected to a clock generator 21 that receives power from the power conversion unit 13 and generates a clock signal of a predetermined frequency, and various measurement sensors S1 to Sn, And a plurality of connection ports 23 for receiving digital, analog, and frequency signals detected by Sn), and detection data of various measurement sensors S1 to Sn input through the connection port 23; The memory 25 storing the unique number of the data measuring instrument 10, and the serial converter converting the detected data temporarily stored in the memory 25 and the unique number of the measuring instrument into serial data and outputting the serial data to the data communication unit 15. (27) and a controller (29) for controlling the operation of the overall device in accordance with the clock signal and for outputting the data detected from the sensor to the serial converter (27), driven according to the driving power input from the power converter (13). )
상기 제어기(29)는 메모리(25)에 저장된 명령어에 따라 제반장치의 동작을 제어하는데, 상기 메모리(25)는 데이터를 기록하고 삭제할 수 있는 플래시메모리(25)로 이루어져 있다.The controller 29 controls the operation of the general apparatus according to a command stored in the memory 25. The memory 25 includes a flash memory 25 capable of recording and deleting data.
도 4는 본 발명에 의한 계측관리단말기의 내부구조를 설명하기 위한 블록도로서, 상기 데이터계측기(10)를 활성화시키기 위한 무선전파를 안테나(31)를 통해방사하고 데이터 교환을 실행하는 계측기통신수단(32)과, 복수의 데이터계측기(10)로부터 수집된 데이터계측기(10)별 측정데이터와 계측운영프로그램이 저장되는 저장수단(33)과, 상기 저장수단(33)에 저장된 계측운영프로그램 상에 각 데이터계측기(10)로부터 수집한 데이터를 디스플레이하는 표시수단(36)과, 각종 디스플레이 명령 및 수집하고자 하는 데이터계측기(10)와 특정 센서에 대한 명령을 입력하는 입력수단(37)과, 상기 저장수단(33)에 저장된 데이터를 중앙통제서버(50)로 전송하거나 중앙통제서버(50)로부터 전송된 제어명령을 송수신하는 유무선 통신모듈(38), 및 상기 수집 명령에 따라 상기 계측기통신수단(32)을 제어하여 해당 데이터계측기(10)를 구동시키고 구동된 데이터계측기(10)로부터 해당 측정센서(S1∼Sn)의 검출데이터를 제공받아 분석한 후 저장수단(33)에 저장함과 아울러 수집된 측정데이터를 표시수단(36)에 디스플레이 시키도록 제어하는 제어수단(39) 등으로 이루어져 있다.4 is a block diagram for explaining the internal structure of the measurement management terminal according to the present invention, the instrument communication means for radiating radio waves for activating the data measuring instrument 10 through the antenna 31 and performing data exchange (32), storage means (33) for storing the measurement data and measurement operating program for each data meter 10 collected from the plurality of data measuring instruments (10), and on the measurement operating program stored in the storage means (33) Display means (36) for displaying data collected from each data measuring instrument (10), input means (37) for inputting various display commands and commands for the data measuring instrument (10) and a specific sensor to be collected, and storing A wired / wireless communication module 38 for transmitting data stored in the means 33 to the central control server 50 or for transmitting and receiving a control command transmitted from the central control server 50, and according to the collection command. It controls the instrument communication means 32 to drive the corresponding data measuring instrument 10, and receives and analyzes the detection data of the corresponding measuring sensors S1 to Sn from the driven data measuring instrument 10 and stores it in the storage means 33. In addition, the control means 39 for controlling to display the collected measurement data on the display means 36, and the like.
상기 유무선 통신모듈(38)은 인터넷이나 공중전화망, 이동통신망, 위성통신망 등으로, 필요에 따라 일부 또는 전부를 채택할 수 있다.The wired / wireless communication module 38 may be a part or all of the Internet or a public telephone network, a mobile communication network, a satellite communication network, or the like as necessary.
본 발명에 따른 실시간 계측관리 시스템은, 구조물이나 건축물의 응력, 변위, 경사, 지하수위, 풍향풍속 및 온도 등의 요소를 각종 측정센서(S1∼Sn) 및 데이터계측기(10)를 통해 측정 및 수집한 후 그 계측데이터를 유무선 통신모듈(38)이나 인터넷을 통해 중앙통제서버(50)로 실시간으로 전송함과 아울러 중앙통제서버(50)의 원격 제어를 받는 계측관리단말기(30)로 이루어져 있다.The real-time measurement management system according to the present invention measures and collects elements such as stress, displacement, slope, groundwater level, wind direction, and temperature of a structure or building through various measuring sensors S1 to Sn and data measuring instrument 10. After the measurement data is transmitted to the central control server 50 via a wired or wireless communication module 38 or the Internet in real time, and consists of a measurement management terminal 30 that is remotely controlled by the central control server 50.
여기서, 상기 계측관리단말기(30)는 계측 관리에 있어서 계측운영프로그램상에 등록된 모든 센서(S1∼Sn)를 실시간으로 측정하도록 원격 관리할 수도 있고, 특정 센서를 특정 시간대에만 작동 및 측정하도록 별도 설정할 수도 있다.Here, the measurement management terminal 30 may be remotely managed to measure in real time all the sensors (S1 ~ Sn) registered on the measurement operation program in the measurement management, a separate sensor to operate and measure only in a specific time period Can also be set.
도 5는 계측관리단말기에서 운용되는 계측운영프로그램 중 측정관리 화면의 일례를 나타낸 것으로, 측정하고자 하는 센서(S1∼Sn)를 기준시에 맞춰 일정시간 간격(초, 분, 시, 일)으로 자동 측정하는 등 측정시간을 사용자 임의로 설정할 수 있고, 하나의 채널(센서)에 측정시간을 초 단위까지 원하는 횟수만큼 정밀하게 측정하고 측정한 즉시 결과값으로 산출하는 데, 이때 결과값 산출 방법은 데이터 읽는 횟수와, 최대값과 최소값의 버림 여부와, 평균값 또는 중간값을 취하여 계측데이터의 신뢰성을 확보할 수 있다. 즉, 한 개의 채널에서 여러번 측정하여 최대값과 최소값을 버리고 허용 표준편차를 벗어난 값도 제외시킨 후 신뢰도 구간의 측정값을 평균 또는 그 중 중간값을 취하여 최종값을 산출하게 되는 것이다.FIG. 5 shows an example of a measurement management screen among measurement operation programs operated by a measurement management terminal, and automatically adjusts the sensors S1 to Sn to be measured at a predetermined time interval (seconds, minutes, hours, days). The measurement time can be set at user's discretion.The measurement time can be precisely measured up to the desired number of seconds in one channel (sensor), and the result is immediately calculated.The result calculation method reads data The reliability of the measurement data can be secured by taking the number of times, whether the maximum value and the minimum value are discarded, and the average value or the median value. In other words, by measuring several times in one channel, the maximum value and the minimum value are discarded, and the value outside the allowable standard deviation is excluded, and the final value is calculated by taking the mean value or the median value of the confidence interval.
그리고, 각 데이터계측기(10)와 접속된 각종 측정센서(S1∼Sn)는 기본자료들을 입력해야 하는 데, 도 6에 그 일례를 도시하였다. 먼저, 해당 측정센서(S1∼Sn)의 측정값 및 결과값에 대한 단위를 입력하고, 센서의 측정할 값에 대한 유효범위를 설정하여 잘못된 데이터가 입력되는 것을 방지하며, 각 측정값의 초기값을 설정하여 결과값을 얻는 계산공식에서 사용되도록 하며, 계산공식이나 출력물에서 참조할 값들을 입력하여 설정한다.In addition, various measurement sensors S1 to Sn connected to each data measuring instrument 10 need to input basic data, which is illustrated in FIG. 6. First, input the unit for the measured value and the result value of the corresponding measuring sensor (S1 ~ Sn), and set the effective range for the value to be measured by the sensor to prevent the wrong data is entered, the initial value of each measured value Set the value to be used in the calculation formula to get the result. Set the value to refer to in the calculation formula or output.
상기 계측관리단말기(30)는 센서(채널)별 측정값을 측정시간 순으로 테이블 형태로 열람할 수 있음과 아울러 도 7과 같이 시간별, 일별, 월별 또는 년별로 계측데이터의 변화 추이를 그래프로 보여주어 직관적인 관찰이 가능하며, 환경 요인에 상관없이 계측할 수 있으므로 계측 오차가 없고, 중앙통제서버(50)에서는 시간이나 공간의 제약없이 국내/외 현장을 실시간으로 제어 및 감시할 수 있다.The measurement management terminal 30 can view the measured values for each sensor (channel) in the form of a table in order of measurement time and also show the trend of change in measurement data by time, daily, monthly or year as shown in FIG. 7. Intuitive observation is possible, and can be measured irrespective of environmental factors, there is no measurement error, and the central control server 50 can control and monitor domestic and overseas sites in real time without limitation of time or space.
그리고, 허가된 모든 사용자가 인터넷을 이용하여 중앙통제서버(50)에 접속하여 각 현장별 수집된 구조물관련 측정데이터를 공유할 수 있으며, 일반인도 인터넷을 통해 구조물의 안전성을 확인하여 공사의 신뢰감을 줄 수 있고, 전문가가 수시로 현장상황을 판단하여 즉각적인 조치를 취할 수 있으며, 인터넷을 통해 시간과 위치에 상관없이 계측데이터 분석시 그래프를 참조할 수 있다.In addition, all authorized users can access the central control server 50 by using the Internet to share the structure-related measurement data collected by each site, and the public can also check the safety of the structure through the Internet to feel the trust of the construction. From time to time, experts can determine the site situation and take immediate action. Through the internet, graphs can be referenced when analyzing measurement data regardless of time and location.
또한, 계측관리에 있어서 측정 기준범위를 지정하여 결과값이 이를 초과할 때, 계측관리단말기(30)는 유무선 통신모듈(38)을 이용하여 호출, 전자메일, 팩스, 문자메시지, 전화음성메시지 등의 서비스를 이용하여 관리자에게 실시간으로 전송함과 아울러 소정의 경보수단(경광등, 부저)을 제어하여 경보신호를 발생할 수 있다.In addition, when the measurement value is specified in the measurement management and the result value exceeds this, the measurement management terminal 30 uses the wired or wireless communication module 38 to call, e-mail, fax, text message, telephone voice message, etc. In addition to the real-time transmission to the administrator using a predetermined alarm means (alarm lamp, buzzer) can be controlled to generate an alarm signal.
이와 같이 구성된 계측관리 시스템의 동작 과정을 살펴보면 다음과 같다.The operation process of the measurement management system configured as described above is as follows.
먼저, 계측관리단말기(30)에서 저장수단(33)의 프로그램메모리(34)에 저장된 계측운영프로그램을 구동하여 표시수단(36)에 디스플레이시킨 후 사용자는 계측관리단말기(30)에 접속된 복수의 데이터계측기(10∼10n) 및 그에 해당하는 측정센서(S1∼Sn)에 대한 리스트를 작성하여 저장하고, 이어 도 5 및 도 6과 같은 측정센서(S1∼Sn)들에 관한 구체적인 측정 및 운용방식에 대한 각종 기본자료를 입력수단(37)을 통해 입력하여 작성한다.First, the measurement management terminal 30 drives the measurement operation program stored in the program memory 34 of the storage means 33 and displays it on the display means 36, and then the user is connected to the measurement management terminal 30. A list of the data measuring instruments 10 to 10n and the corresponding measuring sensors S1 to Sn is prepared and stored, followed by detailed measurement and operation methods for the measuring sensors S1 to Sn as shown in FIGS. 5 and 6. Fill out the basic data for the input through the input means (37).
이후, 제어수단(39)은 저장수단의 프로그램메모리(34)에 저장된 각종 측정관련 명령 즉, 측정센서(S1∼Sn)별 측정시간과 결과값산출방식 등의 자료에 근거하여 측정데이터 수집 요청을 데이터계측기(10) 측으로 전송하게 되는 데, 이때 계측관리단말기(30)에서 안테나(31)를 통해 송출되는 전파는 해당 데이터계측기(10)의 코일안테나(11)에 유도되고, 데이터계측기(10)는 수신된 전파를 정류 및 정전압 변환하여 구동전력으로 사용하게 된다. 즉, 상기 데이터계측기(10)의 코일안테나(11)에 유도된 전압은 전원변환부(13)를 통해 정류 및 안정화되어 계측제어부(20) 및 그 주변회로를 구동하게 된다.Subsequently, the control means 39 requests the measurement data collection request based on various measurement-related commands stored in the program memory 34 of the storage means, that is, measurement time for each of the measuring sensors S1 to Sn and a result value calculation method. In this case, the radio wave transmitted through the antenna 31 from the measurement management terminal 30 is guided to the coil antenna 11 of the corresponding data measuring instrument 10, and the data measuring instrument 10 is transmitted to the data measuring instrument 10. Rectifies and rectifies the received radio waves to use as driving power. That is, the voltage induced in the coil antenna 11 of the data measuring instrument 10 is rectified and stabilized through the power converter 13 to drive the measurement control unit 20 and its peripheral circuit.
이에 따라 구동된 제어기(29)는 접속포트(23)를 통해 해당 채널의 측정센서(S1∼Sn)로부터 측정값을 읽어들여 메모리(25)에 저장된 데이터계측기(10)의 고유번호와 함께 데이터통신부(15)를 통해 변조하여 안테나(11)를 통해 계측관리단말기(30)로 전송하게 된다.The controller 29 driven accordingly reads the measured value from the measuring sensors S1 to Sn of the corresponding channel through the connection port 23 and the data communication unit together with the unique number of the data measuring instrument 10 stored in the memory 25. Modulated by the (15) is transmitted to the measurement management terminal 30 through the antenna (11).
계측관리단말기(30)의 계측기통신수단(32)은 데이터계측기(10)와의 데이터 교신을 위해 데이터계측기(10)의 데이터통신부(15)와 상응하는 데이터액세스 및 데이터 변조 및 복조 기능을 실행하게 되는 데, 데이터계측기(10)로부터 전송된 측정데이터를 제공받아 저장수단(33)의 해당 메모리(35)에 저장하고, 계측정보메모리(35)에 저장된 측정데이터는 추후 측정시간별로 테이블 형태로 표시하거나 도 7과 같이 그래프로 표시하여 확인할 수 있다.The instrument communication means 32 of the measurement management terminal 30 executes data access and data modulation and demodulation functions corresponding to the data communication unit 15 of the data instrument 10 for data communication with the data instrument 10. For example, the measurement data transmitted from the data measuring instrument 10 is received and stored in the corresponding memory 35 of the storage means 33, and the measurement data stored in the measurement information memory 35 is displayed in a table form for each measurement time later. It can be confirmed by displaying the graph as shown in FIG.
물론, 계측관리단말기(30)의 제어수단(39)은 측정된 결과값이 관리기준치의 초과 여부를 판단한 후 관리기준치를 초과하면 메모리(34)에 미리 설정된 해당 관리자의 이동통신단말기에 호접속하여 위험상황을 알려주는 메시지를 전송하거나 자체 경보신호를 발생한다.Of course, the control means 39 of the measurement management terminal 30 determines whether the measured result value exceeds the management reference value, and if the management reference value is exceeded, the call is connected to the mobile communication terminal of the corresponding manager preset in the memory 34. Send a message notifying you of a dangerous situation or generate your own alarm signal.
그리고, 계측관리단말기(30)는 복수의 데이터계측기(10∼10n)로부터 수집한 측정데이터를 일정한 시간간격으로 중앙통제서버(50)로 전송하여 중앙통제서버(50)에서 현장의 각 구조물의 상태를 원격으로 확인 및 관리할 수 있도록 한다.In addition, the measurement management terminal 30 transmits the measurement data collected from the plurality of data measuring instruments 10 to 10n to the central control server 50 at regular time intervals, so that the state of each structure in the field in the central control server 50. Allows remote verification and management
상기에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만, 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명에 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.While specific embodiments of the present invention have been described and illustrated above, it will be apparent that the present invention may be embodied in various modifications by those skilled in the art. Such modified embodiments should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention, but should fall within the claims appended to the present invention.
따라서, 본 발명에서는 각 구조물에 설치된 각종 측정센서를 포함한 데이터 계측기의 전원공급 방식에 있어서, 데이터계측기는 전력케이블을 이용하지 않고 무선으로 전송된 전파를 전기적 에너지원으로 변환하여 이용함으로써, 태양열에 따른 기상변화나 현장별 지리적인 위치에 따른 전원공급 문제를 해결하여 센서 및 데이터계측기의 설치가 용이하고, 전원케이블을 제거하여 단선에 의한 오류를 제거하여 계측의 신뢰성을 높일 수 있으며, 센서와 측정센서를 포함한 데이터 계측기의 현장별 상황에 따른 다수의 변동 조건에도 영향을 받지 않고 구조물을 실시간적으로 정확하게 계측 관리할 수 있는 이점이 있다.Accordingly, in the present invention, in the power supply method of the data measuring instrument including various measuring sensors installed in each structure, the data measuring instrument converts the radio wave transmitted wirelessly into an electrical energy source without using a power cable, It is easy to install sensor and data measuring instrument by solving the power supply problem according to weather change or geographic location by site, and it can improve the reliability of measurement by eliminating errors caused by disconnection by removing power cable. There is an advantage that can accurately measure and manage the structure in real time without being affected by a number of fluctuation conditions according to the site-specific situation of the data instrument, including.
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