KR101139881B1 - 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건물, 교량, 교각, 축대, 터널, 댐, 공항, LNG Tank, 항만구조물, 건설토목현장의 각종 가설물을 포함하는 정해진 종류의 구조물이 정위치된 상태에서 경사진 정도인 구조물의 경사도를 비롯하여, 구조물의 곡률, 구조물의 처짐량 등을 측정할 수 있는 시스템으로서, 측정된 구조물의 경사도, 곡률, 처짐량을 통해 구조물의 안정성을 감시하기 위한 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템을 제공한다.
이와 같은 본 발명에 따른 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템은 구조물의 경사도 측정을 위한 계측센서로서 전기식 센서인 3선식 경사계 센서와 4선식 경사계 센서가 사용되고, 데이터로거와 통신모듈이 일체화된 정해진 개수의 노드 RTU(NODE Remote Terminal Unit)에 다수개의 계측센서가 연동되어 구조물의 각 측정 노드별 경사도 정보가 분산되어 입력 및 저장되는 구성이 제공됨에 따라 구조물의 안정성을 판단하기 위한 경사도 정보의 입력, 저장, 전송, 처리 프로세스 상에서 정보량이 과도하게 집적되는 것이 방지되어 안정된 프로세스 운용이 구현될 수 있어 시스템의 안정성이 향상되고, 구조물 상태의 판단과 제어신호의 산출 및 전달이 신속하게 이루어질 수 있게 된다. 또한, 계측센서와 동일한 개수의 데이터로거와 통신모듈이 요구되었던 종래의 구조물 원격관리시스템과 달리 RTU의 사용으로 정해진 개수의 계측센서에 데이터로거와 통신모듈이 일체화된 하나의 RTU이 대응하여 시스템이 구성됨에 따라 시스템의 구성이 단순화되고, 시스템을 구축하기 위한 비용이 절감된다.
특히, 본 발명에 따른 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템은 구조물의 각 측정 노드에 배치된 계측센서와 접속하는 각 노드 RTU의 측정시간이 동기화되어 정해진 시각에 구조물의 전체 측정 노드별 경사도 정보가 계측센서에 의해 동시에 측정됨에 따라, 구조물에 대한 경사도 측정, 곡률 측정, 처짐량 측정 등이 정확하고 정밀하게 이루어질 수 있게 된다.

Description

전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시 시스템{Remote control system of structure}

본 발명은 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 구조물의 안정성을 판단하는데 필요한 만큼의 구조물 경사도 정보만이 입력, 저장, 전송, 처리되도록 함으로써 시스템의 안정성을 향상시키고, 구조물의 상태 판단 및 구조물의 상태에 따른 대응이 신속하게 이루어질 수 있을 뿐만 아니라, 단순한 구성으로 시스템을 구현하여 시스템의 구축비용이 절감되도록 한 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템에 관한 것이다.

건물, 교량, 교각, 축대, 터널, 댐, 공항, LNG Tank, 항만구조물과 같은 일정 규모 이상의 구조물은 상시적으로 다양한 형태의 외력을 받을 뿐만 아니라, 태풍, 지진, 폭발 등에 의해 순간적으로 강한 크기의 외력을 받을 수 있게 되는데, 이에 따라, 구조물은 정위치된 상태에서 일정 각도로 기울어지게 되거나, 처짐 변형이 발생될 수 있다. 이와 같이 구조물이 경사지거나 처지게 되는 경우, 구조물이 손상되거나 파손될 수 있으므로, 일정 규모 이상의 구조물에 대해서는 구조물의 경사도, 곡률, 처짐량 정보 등을 측정하여 관리할 필요가 있다.

이에 따라 경사도 계측에 의한 구조물 안정성 감시시스템이 각종 구조물에 구축되는 경우가 많은데, 종래의 경사도 계측에 의한 구조물 안정성 감시시스템은 구조물에 다수개의 계측센서를 각 측정 노드(node) 별로 설치한 후, 관리자가 별도의 분석기기를 휴대하면서 각 측정 노드에 설치된 계측센서로부터 구조물의 경사도 정보를 입력받아 직접 감시하도록 하는 것이 일반적이었다.

그러나, 상기와 같이 관리자에 의해 직접 감시시스템의 경우, 감시작업에 번거로움이 많고, 구조물에 대한 감시가 안정되고 원활하게 이루어지지 않으며, 신속한 감시와 대응이 어려운 문제점이 있으므로, 이를 개선하여 구조물의 경사도 정보가 자동으로 계측되도록 하기 위한 기술이 대한민국 등록번호 제10-0366397호 "교량 상태진단을 위한 자동계측시스템", 등록번호 제10-0708781호 "토목구조물 및 지중 변위 측정장치", 등록번호 제10-0784985호 "구조물 경사측정용 센서결합체 및 이를 이용한 구조물 거동모니터링 시스템" 등으로 안출되어 있다.

상기와 같은 경사도 계측에 의한 구조물 안정성 감시시스템은 일반적으로 구조물에 설치되는 다수개의 계측센서와, 계측센서와 연동되어 구조물의 경사도 정보를 입력받아 저장하게 되는 데이터 로그와, 데이터 로그와 연동되어 구조물의 경사도 정보를 전송하게 되는 통신모듈 및, 통신모듈로부터 구조물의 경사도 정보를 전송받아 구조물의 안정성을 판단하고 구조물의 안정성에 따라 제어신호를 산출하여 관리자에게 전달하게 되는 제어장치를 포함하는 구성으로 이루어지게 된다.

그런데, 종래의 경사도 측정에 의한 구조물의 안정성 감시시스템에서는 계측센서로부터 실시간으로 데이터 로그에 구조물의 경사도 정보가 입력됨에 따라 구조물의 안정성을 판단하는데 요구되는 정보 이상의 정보량이 집적되어 데이터 로그와 통신모듈 및 제어장치로 유입되었다. 이로써 시스템을 구현하기 위한 입력 프로세스, 저장 프로세스, 전송 프로세스, 처리 프로세스 상에서 구조물의 경사도 정보가 원활하게 진행되지 못하게 되었으며, 이에 따라 시스템의 안정성이 낮아지고, 정보 처리에 시간이 오래 걸리는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 경사도 측정에 의한 구조물의 안정성 감시시스템에서는 시스템에 설치되는 계측센서 각각에 대응하여 데이터로거와 통신모듈이 설치되어야 함에 따라 계측센서와 동일한 개수의 데이터로거와 통신모듈이 요구되어 시스템의 구성이 복잡해지고, 시스템을 구축하는데 비용이 증대되는 문제점도 동시에 안고 있었다.

한편, 구조물의 전체영역에 걸친 경사도 정보를 측정하거나, 구조물의 처짐량이나 곡률을 측정하여 구조물의 변형량을 확인할 경우, 정확하고 정밀한 측정이 이루어지기 위해서는 구조물의 각 측정 노드에 설치된 계측센서가 정해진 시각에 동시에 구조물의 경사도를 측정할 수 있도록 구조물의 안정성 감시시스템을 이루는 각 구성요소의 시간을 동기화시켜야 하므로, 종래 구조물의 안정성 감시시스템에 시간을 동기화하는 기술을 적용할 필요가 있었다.

따라서 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하여, 구조물의 경사도 측정을 위한 계측센서로서 전기식 센서인 3선식 경사계 센서와 4선식 경사계 센서가 사용되고, 데이터로거와 통신모듈이 일체화된 노드 RTU(NODE Remote Terminal Unit)에 계측센서가 연동되어 구조물의 각 측정 노드별 경사도 정보가 분산되어 입력 및 저장되는 구성이 제공되도록 함으로써 구조물의 안정성을 판단하기 위한 경사도 정보의 입력, 저장, 전송, 처리 프로세스 상에서 정보량이 과도하게 집적되는 것이 방지되어 시스템의 안정성을 향상시키고, 구조물의 상태 판단 및 구조물의 상태에 따른 대응이 신속하게 이루어질 수 있는 새로운 형태의 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 계측센서와 동일한 개수의 데이터로거와 통신모듈이 요구되었던 종래의 구조물 원격관리시스템과 달리 RTU의 사용으로 정해진 개수의 계측센서에 데이터로거와 통신모듈이 일체화된 하나의 노드 RTU이 대응하여 시스템이 구성됨에 따라 시스템의 구성이 단순화될 수 있는 새로운 형태의 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히, 본 발명은 구조물의 각 측정 노드에 배치된 계측센서와 접속하는 각 노드 RTU의 측정시간이 마스터 RTU에 구비되는 CDMA 모뎀의 동기화 시간에 의해 동기화되어 정해진 시각에 구조물의 전체 측정 노드별 경사도 정보가 계측센서에 의해 동시에 측정됨에 따라, 구조물에 대한 경사도 측정, 곡률 측정, 처짐량 측정 등이 정확하고 정밀하게 이루어질 수 있는 새로운 형태의 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 정해진 종류의 구조물의 경사도, 곡률, 처짐량 등을 측정하기 위한 시스템에 있어서, 상기 구조물의 정해진 다수개의 측정 노드(node)에 배치되는 다수개의 계측센서로 이루어지는 센서유니트와; 정해진 개수의 계측센서와 접속되는 노드 RTU로 이루어지고, 각 측정 노드 별 경사도 정보를 상기 계측센서로부터 입력받아 저장하여 외부로 전달하는 노드 RTU유니트와; 정해진 개수의 노드 RTU와 접속하게 되는 마스터 RTU로 이루어지고, 상기 구조물의 전체 측정 노드 별 경사도 정보를 상기 노드 RTU로부터 입력받아 저장하여 외부로 전달하는 마스터 RTU유니트 및; 상기 마스터 RTU와 접속하게 되어 상기 구조물의 전체 측정 노드 별 경사도 정보를 상기 마스터 RTU로부터 입력받게 되고, 입력되는 상기 구조물의전체 측정 노드 별 경사도 정보를 처리하여 상기 구조물의 상태를 판단하게 되며, 상기 구조물의 상태에 따라 제어신호를 산출하여 외부로 전달하게 되는 제어유니트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템에서 상기 센서유니트를 이루는 계측센서는 경사계 센서가 사용되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템에서 상기 센서유니트는 복수개의 전기식 3선 경사계 센서와 복수개의 전기식 4선 경사계 센서의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템에서 상기 노드 RTU는 상기 계측센서로부터 입력되는 아날로그 신호 특성을 판별하여 상기 계측센서의 종류를 인식하는 센서인식 알고리즘과 상기 계측센서 종류별 경사도 정보를 처리하는 경사도 정보처리 알고리즘이 구비되되, 상기 센서인식 알고리즘은 상기 전기식 3선 경사계 센서와 전기식 4선 경사계 센서 중에서 선택된 어느 하나인 상기 계측센서의 종류를 자동인식하여 상기 경사도 정보처리 알고리즘으로 상기 계측센서의 종류를 입력하게 되고, 상기 경사도 정보처리 알고리즘은 상기 센서인식 알고리즘으로부터 입력받은 상기 계측센서의 종류에 맞추어 상기 계측센서로부터 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호의 경사도 정보로 산출하게 되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템에서 상기 노드 RTU의 센서인식 알고리즘과 경사도 정보처리 알고리즘은 시그널 분석을 통해 상기 계측센서로부터 입력되는 아날로그 신호의 노이즈범위를 자동적으로 측정 인식하여 상기 노이즈범위의 신호를 필터링 하게 되고, 노이즈가 제거된 아날로그 신호를 고속 샘플링으로 필터링하여 디지털 신호로 산출하게 되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템에서 상기 마스터 RTU는 CDMA 모뎀을 구비하여 상기 CDMA 모뎀의 동기화 시간 정보와 경사도 측정이 이루어질 시각 정보를 상기 노드 RTU유니트를 이루는 정해진 개수의 노드 RTU로 전송하게 되고, 상기 노드 RTU유니트는 상기 CDMA 모뎀의 동기화 시간에 따라 정해진 개수의 노드 RTU의 측정시간을 동기화하여, 경사도 측정이 이루어질 정해진 시각에 상기 센서유니트를 이루는 각 계측센서가 상기 구조물의 전체 측정 노드별 경사도 정보를 동시에 측정하여 각 노드 RTU로 입력하도록 하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템에서 상기 계측센서와 노드 RTU는 RS-232 방식의 유선통신, 지그비(ZigBee) 방식의 무선통신, 블루투스 방식의 무선통신 군 중에서 선택된 어느 하나에 의해 서로 접속되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템에서 상기 노드 RTU와 마스터 RTU는 지그비(ZigBee) 방식의 무선통신, RF 방식의 무선통신 군 중에서 선택된 어느 하나에 의해 서로 접속되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템에서 상기 마스터 RTU와 제어유니트는 GPS 방식의 위성통신, CDMA 방식의 무선통신 중에서 선택된 어느 하나에 의해 서로 접속되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템에서 상기 노드 RTU는 정해진 개수의 계측센서와 접속하여 상기 구조물의 각 측정 노드 별 경사도 정보를 입력받아 저장하게 되는 데이터로거와; 상기 데이터로거와 접속하여 상기 구조물의 각 측정 노드 별 경사도 정보를 외부로 전송하게 되고, 외부로부터 제어신호를 전송받게 되는 통신모듈 및; 상기 데이터로거와 상기 통신모듈로 전원을 공급하게 되는 전원모듈을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템에서 상기 마스터 RTU는 정해진 개수의 노드 RTU와 접속하여 상기 구조물의 각 측정 노드 별 경사도 정보를 입력받아 저장하게 되는 데이터로거와; 상기 데이터로거와 접속하여 상기 구조물의 각 측정 노드 별 경사도 정보를 외부로 전송하게 되고, 외부로부터 제어신호를 전송받게 되는 통신모듈 및; 상기 데이터로거와 상기 통신모듈로 전원을 공급하게 되는 전원모듈을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템에서 상기 마스터 RTU의 통신모듈은 상기 노드 RTU와 통신하게 되는 RF통신기와 지그비(ZigBee) 모뎀 중에서 선택된 어느 하나와, 상기 제어유니트 및 관리자의 휴대용 통신기기와 통신하게 되는 CDMA 모뎀을 포함하되, 상기 CDMA 모뎀은 통신성공 확인 알고리즘을 구비하여 상기 RF통신기와 지그비(ZigBee) 모뎀 중에서 선택된 어느 하나의 신호 송수신시 통신성공여부를 검출하게 되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템에서 상기 제어유니트는 상기 마스터 RTU의 통신모듈을 이루는 CDMA 모뎀과 통신하게 되는 인터넷망에 접속되어 상기 마스터 RTU로부터 상기 구조물의 각 단위영역 별 경사도 정보를 입력받아 저장하게 되는 서버 데이터베이스 모듈과; 인터넷망에 접속되어 상기 서버 데이터베이스모듈에 저장된 상기 구조물의 각 단위영역 별 경사도 정보를 전달받아 상기 구조물의 상태를 판단하고, 상기 구조물의 상태에 따라 제어신호를 산출하며, 산출된 제어신호를 상기 마스터 RTU로 전송하게 되는 클라이언트 단말기 모듈을 포함하되, 상기 클라이언트 단말기 모듈은 상기 구조물의 상태를 이상(異常) 상태로 판단하게 되면 알람신호를 관리자의 휴대용 통신기기로 전송하게 되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템에서 상기 서버 데이터베이스 모듈은 통신성공 확인 알고리즘을 구비하여 상기 마스터 RTU의 통신모듈을 이루는 CDMA 모뎀의 신호 송수신시 통신성공여부를 검출하게 되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템에 의하면, 경사도 정보의 입력, 저장, 전송, 처리 프로세스 상에서 정보량이 과도하게 집적되는 것이 방지되어 안정된 프로세스 운용이 구현될 수 있음에 따라 시스템의 안정성이 향상되는 효과를 가지게 된다.

또한, 본 발명의 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템은 구조물 안정성 판단과 제어신호의 산출 및 전달이 신속하게 이루어질 수 있어 구조물에 위한 위험관리가 효과적으로 이루어짐에 따라 안전사고의 위험을 최소화시킬 수 있게 된다.

그리고, 본 발명은 RTU의 사용으로 구성이 단순화되어 시스템을 구축하는 비용이 절감되는 효과도 동시에 가지게 된다.

이와 더불어, 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템은 측정시간이 동기화됨에 따라, 구조물에 대한 경사도 측정, 곡률 측정, 처짐량 측정 등이 정확하고 정밀하게 이루어지는 효과도 가지게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템의 구성을 보여주기 위한 블록도;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템의 구성을 보여주기 위한 블록도;
도 3의 (a)와 (b)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템을 이루는 노드 RTU의 구성을 보여주기 위한 블록도;
도 4의 (a)와 (b)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템을 이루는 마스터 RTU의 구성을 보여주기 위한 블록도이다.

본 발명에 따른 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템(100)은 건물, 교량, 교각, 축대, 터널, 댐, 공항, LNG Tank, 항만구조물, 건설/토목현장의 각종 가설물을 포함하는 다양한 종류의 구조물에 적용될 수 있는 것으로, 구조물이 정위치된 상태에서 경사진 정도인 구조물의 경사도를 비롯하여, 구조물의 곡률, 구조물의 처짐량 등을 측정하여 구조물의 안정성을 감시하기 위한 시스템이다.

이와 같은 본 발명에 따른 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템(100)은 구조물의 경사도 측정을 위한 계측센서(12)로서 전기식 센서인 3선식 경사계 센서(122)와 4선식 경사계 센서(122)가 사용되고, 데이터로거(221)와 통신모듈(222)이 일체화된 노드 RTU(Remote Terminal Unit)(22)에 계측센서(12)가 연동되어 구조물의 각 측정 노드별 경사도 정보가 분산되어 입력 및 저장되는 구성을 가지는 것을 기술적 특징으로 한다. 이에 따라 구조물의 안정성을 판단하기 위한 경사도 정보의 입력, 저장, 전송, 처리 프로세스 상에서 정보량이 과도하게 집적되는 것이 방지되어 안정된 프로세스 운용이 구현될 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템(100)은 정해진 개수의 계측센서(12)에 데이터로거(221)와 통신모듈(222)이 일체화된 하나의 노드 RTU(22)가 대응하여 시스템이 구성되도록 하는 것을 기술적 특징으로 한다. 이에 따라 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템(100)의 구성이 단순화된다.

특히, 본 발명에 따른 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템(100)은 구조물의 각 측정 노드에 배치된 계측센서(12)와 접속하는 각 노드 RTU(22)의 측정시간이 마스터 RTU(32)에 구비되는 CDMA 모뎀(3222)의 동기화 시간에 의해 동기화되어 정해진 시각에 구조물의 전체 측정 노드별 경사도 정보가 계측센서(12)에 의해 동시에 측정되는 것을 기술적 특징으로 한다. 이에 따라, 구조물에 대한 경사도 측정, 곡률 측정, 처짐량 측정 등이 정확하고 정밀하게 이루어지게 된다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 4에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 일반적인 전기식 센서, 경사계 센서, 경사도 계측에 의한 구조물 안정성 감시시스템, 원격관리 시스템 등으로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.

도 1은 본 발명에 따른 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템의 구성을 보여주기 위한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템의 구성을 보여주기 위한 블록도이며, 도 3의 (a)와 (b)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템을 이루는 노드 RTU의 구성을 보여주기 위한 블록도이고, 도 4의 (a)와 (b)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템을 이루는 마스터 RTU의 구성을 보여주기 위한 블록도이다.

본 발명에 따른 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템 (100)은 도 1와 도 2에서와 같이 센서유니트(10), 노드 RTU유니트(20), 마스터 RTU유니트(30), 제어유니트(40)를 포함한다.

센서유니트(10)는 본 발명에 따른 원격관리시스템(100)이 적용되는 정해진 종류의 구조물에 설치되어 구조물의 경사도 정보를 측정하기 위하 유니트로서 다수개의 계측센서(12)로 이루어지게 된다.

구조물은 도 1에서와 같이 다수개의 측정 노드(node)를 가지는데, 센서유니트(10)를 이루는 계측센서(12)는 이와 같은 구조물의 각 측정 노드에 설치되어 구조물의 전체 측정 노드에 대한 경사도 정보가 다수개의 계측센서(12)에 의해 각 측정 노드 별로 센싱될 수 있도록 한다.

여기서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 계측센서(12)로는 전기식 경사계 센서인 전기식 3선 경사계 센서(122)와 전기식 4선 경사계 센서(122) 중에서 선택된 어느 하나가 사용되는데, 이에 따라 본 발명의 바람직한 실시예에 센서유니트(10)는 전기식 3선 경사계 센서(122)와 전기식 4선 경사계 센서(122)의 조합으로 이루어지게 된다.

노드 RTU유니트(20)는 구조물에 설치된 계측센서(12)로부터 구조물의 경사도 정보를 입력받아 저장하고, 저장된 구조물의 경사도 정보를 마스터 RTU유니트(30)로 전달하게 되는 유니트로서, 이와 같은 노드 RTU유니트(20)는 다수개의 노드 RTU(22)로 이루어지게 된다.

여기서, 각 노드 RTU(22)는 구조물의 각 측정 노드에 설치되는 정해진 개수의 계측센서(12)와 접속하게 된다.

이와 같이 노드 RTU유니트(20)를 이루는 각각의 노드 RTU(22)는 정해진 개수의 계측센서(12)로부터 입력되는 경사도 정보를 저장하고 외부로 전달하게 되는데, 이에 따라, 본 발명의 구조물 안정성 감시시스템(100)에서는 구조물의 전체 측정 노드별 경사도 정보가 분산되어 입력, 저장되고, 구조물의 상태를 판단하는데 필요한 만큼의 경사도 정보만 입력받을 수 있게 된다.

여기서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 노드 RTU(22)는 도 3의 (a)와 (b)에서와 같이 데이터로거(data logger)(221), 통신모듈(222), 전원모듈(223)을 포함하여 이루어지는데, 데이터로거(221)는 정해진 개수의 계측센서(12)와 접속하여 구조물의 각 단위영역 별 경사도 정보를 입력받아 저장하게 되는 것으로, 계측센서(12)로부터 구조물의 각 단위영역 별 경사도 정보를 입력받게 되는 미들 보드(middle board), 계측센서(12)로부터 아날로그 신호 형태로 입력되는 경사도 정보를 디지털 신호 형태로 변환하게 되는 AD 컨버터(AD converter)(2212), 입력되는 경사도 정보를 저장하기 위한 CPU(2213)와 RAM(2214)을 포함하는 구성으로 이루어진다.

여기서, 노드 RTU(22)의 데이터로거(221)는 계측센서(12)로부터 입력되는 아날로그 신호 특성을 판별하여 계측센서(12)의 종류를 인식{전기식 3선 경사계 센서(122)와 전기식 4선 경사계 센서(122) 중에서 어느 것이 계측센서(12)로 사용되고 있는 것을 판별}하는 센서인식 알고리즘과, 계측센서(12) 종류별 경사도 정보를 처리하는 경사도 정보처리 알고리즘을 구비하게 된다.

센서인식 알고리즘은 전기식 3선 경사계 센서(122)와 전기식 4선 경사계 센서(122) 중에서 선택된 어느 하나인 계측센서(12)의 종류를 자동인식하여 경사도 정보처리 알고리즘으로 계측센서(12)의 종류를 입력하게 되고, 경사도 정보처리 알고리즘은 센서인식 알고리즘으로부터 입력받은 계측센서(12)의 종류에 맞추어 계측센서(12)로부터 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호의 경사도 정보로 산출하게 된다.

그리고, 상기와 같은 센서인식 알고리즘과 경사도 정보처리 알고리즘은 시그널 분석을 통해 계측센서(12)로부터 입력되는 아날로그 신호의 노이즈범위를 자동적으로 측정 인식하여 노이즈범위의 신호를 필터링 하게 되고, 노이즈가 제거된 아날로그 신호를 고속 샘플링으로 필터링하여 디지털 신호로 산출하게 된다.

한편, 노드 RTU(22)를 이루는 데이터로거(221)의 미들 보드(2211)와 계측센서(122)는 RS-232 방식의 유선통신으로 통신하게 되는데, RS-232방식의 유선통신은 하나의 신호선에 다수개의 계측센서(12)가 공유되도록 함에 따라 정해진 시간간격에 따라 순차적으로 정해진 개수의 계측센서(122)로부터 구조물의 경사도 정보가 노드 RTU(22)로 입력될 수 있게 된다.

이와 달리 지그비(ZigBee) 방식의 무선통신, 블루투스 방식의 무선통신으로 계측센서(122)가 경사도 정보를 노드 RTU(22)로 입력할 수도 있다.

통신모듈(222)은 데이터로거(221)와 접속하여 구조물의 각 단위영역 별 경사도 정보를 마스터 RTU(32)로 전송하게 되는 것으로, 본 발명의 바람직한 실시에에 따른 노드 RTU(22)의 통신모듈(222)은 RF통신기(2221)를 구비하여 RF통신방식으로 마스터 RTU(32)와 통신하게 된다. 이와 같은 노드 RTU(22)의 통신모듈(222)은 마스터 RTU(32)로부터 제어신호를 전송받을 수도 있다.

전원모듈(223)은 데이터로거(221)와 통신모듈(222)로 전원을 공급하게 되는 것으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전원모듈(223)은 직류전원을 데이터로거(221)와 통신모듈(222)에 공급하게 된다. 이를 위하여 전원모듈(233)로는 각종 배터리가 사용될 수 있다.

마스터 RTU유니트(30)는 노드 RTU유니트(20)로부터 구조물 전체 측정 노드의 경사도 정보를 입력받아 저장하고, 제어유니트(40)로 저장된 경사도 정보를 전달하며, 제어유니트(40)로부터 제어신호를 전달받게 되는 유니트로서, 정해진 개수의 노드 RTU(22)와 각각 접속하게 되는 마스터 RTU(32)로 이루어지게 된다.

여기서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마스터 RTU(32)는 도 4의 (a)와 (b)에서와 같이 데이터로거(data logger)(321), 통신모듈(322), 전원모듈(323)을 포함하여 이루어지는데, 데이터로거(321)는 다수개의 노드 RTU(22)로부터 입력되는 구조물 전체 측정 노드에 대한 경사도 정보를 저장하게 되는 것으로, 구조물의 전체 측정 노드에 대한 경사도 정보를 입력받아 저장하게 되는 CPU(3212)와 RAM(3211)을 포함하는 구성으로 이루어진다.

통신모듈(322)은 노드 RTU(22)와 통신하여 구조물의 경사도 정보를 입력받게 되고, 데이터로거(321)와 접속하여 입력되는 구조물의 경사도 정보를 전달하게 되며, 구조물의 경사도 정보를 외부로 전송하게 되는데, 본 발명의 바람직한 실시에에 따른 마스터 RTU(32)의 통신모듈(322)은 RF통신기(3221)와 CDMA 모뎀(3222)을 구비하여 RF통신기(3221)를 통해서는 노드 RTU(22)와 통신하게 되고, CDMA 모뎀(3222)을 통해서는 인터넷망과 연동되어 제어유니트(40)와 통신하여 구조물의 각 단위영역 별 경사도 정보를 제어유니트(40)로 전송하거나 제어유니트(40)로부터 제어신호를 전송받게 된다.

여기서, 통신모듈(322)의 CDMA 모뎀(3222)은 관리자가 소지하게 되는 휴대폰이나 노트북과 같은 휴대용 통신기기와도 통신하여 관리자가 필요로 하는 정보를 전달하거나, 관리자로부터 제어신호를 전달받을 수 있게 된다.

한편, RF통신기(3221)를 대신하여 지그비(ZigBee) 모뎀이 사용될 수도 있다.

전원모듈(323)은 데이터로거(321)와 통신모듈(322)로 전원을 공급하게 되는 것으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전원모듈(323)은 직류전원을 데이터로거(321)와 통신모듈(322)에 공급하게 된다.

여기서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마스터 RTU(32)은 교류전원을 공급받게 됨에 따라, 전원모듈(323)은 AC-DC 컨버터를 포함하게 된다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구조물 안정성 감시시스템(100)은 마스터 RTU(32)의 CDMA 모뎀(3222)을 통해 동기화 시간 정보를 전달받을 수 있게 됨에 따라, 마스터 RTU(32)가 동기화 시간정보와 경사도 측정이 이루어질 시각 정보를 노드 RTU유니트(20)를 이루는 정해진 개수의 노드 RTU(22)로 전송하여 정해진 개수의 노드 RTU의 측정시간을 동기화할 수 있게 되고, 이로써, 경사도 측정이 이루어질 정해진 시각에 센서유니트(10)를 이루는 각 계측센서(12)가 구조물의 전체 측정 노드별 경사도 정보를 동시에 측정하여 각 노드 RTU(22)로 입력할 수 있게 된다.

이에 따라, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구조물 안정성 감시시스템(100)에서는 구조물에 대한 경사도 측정, 곡률 측정, 처짐량 측정 등이 정확하고 정밀하게 이루어질 수 있게 되는 것이다.

제어유니트(40)는 CDMA통신망과 인터넷망을 통해 마스터 RTU유니트(30)와 접속하게 되는 것으로, 이와 같은 제어유니트(40)는 마스터 RTU(32)와 접속하게 되어 구조물의 경사도 정보를 마스터 RTU(32)로부터 입력받게 되고, 입력되는 구조물의 경사도 정보를 처리하여 구조물의 전체의 경사도, 구조물의 곡률, 구조물의 처짐량 등을 산출하여 구조물의 변형에 따른 구조물의 안정성을 판단하게 되며, 구조물의 상태에 따라 제어신호를 산출하여 마스터 RTU(32)나 관리자의 휴대용 통신기기로 전달하게 된다.

여기서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제어유니트(40)는 서버 데이터베이스 모듈(42)과 클라이언트 단말기 모듈(44)을 포함하는데, 서버 데이터베이스 모듈(42)은 마스터 RTU(32)의 통신모듈(322)을 이루는 CDMA 모뎀(3222)과 통신하게 되는 CDMA통신망과 연동되는 인터넷망에 접속되어 마스터 RTU(32)로부터 구조물의 경사도 정보를 입력받아 저장하게 된다.

클라이언트 단말기 모듈(44)은 인터넷망에 접속되어 서버 데이터베이스 모듈(42)에 저장된 구조물의 경사도 정보를 전달받고, 전달받은 구조물의 경사도 정보를 통해서 구조물의 안정성을 판단하며, 판단된 구조물의 상태에 따라 제어신호를 산출하게 된다.

한편, 클라이언트 단말기 모듈(44)은 산출된 제어신호를 마스터 RTU(32)로 전송하게 되는데, 특히 구조물의 상태가 클라이언트 단말기 모듈(44)에 의해 이상(異常) 상태로 판단될 시에는 클라이언트 단말기 모듈(44)가 관리자의 휴대용 통신기기나 마스터 RTU(32), 노드 RTU(22)에 알람신호를 전송하여 관리자가 구조물의 이상 상태에 대응할 수 있도록 한다.

한편, 마스터 RTU(32)의 CDMA 모뎀(3222)과 서버 데이터베이스 모듈(42)은 통신성공 확인 알고리즘을 구비하여 하위 통신장치에 해당되는 RF통신기(2221)와 CDMA 모뎀(3222)의 신호 송수신시 통신성공여부를 검출함으로써 통신 성공률을 개선시킬 수 있도록 한다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템 을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

10 : 센서유니트 12 : 계측센서
122a : 전기식 3선 경사계 센서 122b : 전기식 4선 경사계 센서
20 : 노드 RTU유니트 22 : 노드 RTU
221 : 데이터로거 2211 : 미들 보드
2212 : AD 컨버터 2213 : CPU
2214 : RAM 222 : 통신모듈
2221 : RF통신기 223 : 전원모듈
30 : 마스터 RTU유니트 32 : 마스터 RTU
321 : 데이터로거 3211 : RAM
3212 : CPU 322 : 통신모듈
3221 : RF통신기 3222 : CDMA 모뎀
323 : 전원모듈 40 : 제어유니트
42 : 서버 데이터베이스 모듈 44 : 클라이언트 단말기 모듈
100 : 구조물 안정성 감시시스템

Claims (15)

1. 정해진 종류의 구조물의 경사도, 곡률, 처짐량 등을 측정하기 위한 시스템에 있어서,
   상기 구조물의 정해진 다수개의 측정 노드(node)에 배치되는 다수개의 계측센서로 이루어지는 센서유니트와;
   정해진 개수의 계측센서와 접속되는 노드 RTU(Remote Terminal Unit)로 이루어지고, 각 측정 노드 별 경사도 정보를 상기 계측센서로부터 입력받아 저장하여 외부로 전달하는 노드 RTU(Remote Terminal Unit)유니트와;
   정해진 개수의 노드 RTU(Remote Terminal Unit)와 접속하게 되는 마스터 RTU(Remote Terminal Unit)로 이루어지고, 상기 구조물의 전체 측정 노드 별 경사도 정보를 상기 노드 RTU(Remote Terminal Unit)로부터 입력받아 저장하여 외부로 전달하는 마스터 RTU(Remote Terminal Unit)유니트 및;
   상기 마스터 RTU(Remote Terminal Unit)와 접속하게 되어 상기 구조물의 전체 측정 노드 별 경사도 정보를 상기 마스터 RTU(Remote Terminal Unit)로부터 입력받게 되고, 입력되는 상기 구조물의전체 측정 노드 별 경사도 정보를 처리하여 상기 구조물의 상태를 판단하게 되며, 상기 구조물의 상태에 따라 제어신호를 산출하여 외부로 전달하게 되는 제어유니트를 포함하되,
   상기 센서유니트를 이루는 계측센서는 경사계 센서가 사용되며,
   상기 마스터 RTU(Remote Terminal Unit)는 CDMA 모뎀을 구비하여 상기 CDMA 모뎀의 동기화 시간 정보와 경사도 측정이 이루어질 시각 정보를 상기 노드 RTU(Remote Terminal Unit)유니트를 이루는 정해진 개수의 노드 RTU(Remote Terminal Unit)로 전송하게 되고,
   상기 노드 RTU(Remote Terminal Unit)유니트는 상기 CDMA 모뎀의 동기화 시간에 따라 정해진 개수의 노드 RTU(Remote Terminal Unit)의 측정시간을 동기화하여, 경사도 측정이 이루어질 정해진 시각에 상기 센서유니트를 이루는 각 계측센서가 상기 구조물의 전체 측정 노드별 경사도 정보를 동시에 측정하여 각 노드 RTU(Remote Terminal Unit)로 입력하도록 하며,
   상기 계측센서와 노드 RTU(Remote Terminal Unit)는 RS-232 방식의 유선통신, 지그비(ZigBee) 방식의 무선통신, 블루투스 방식의 무선통신 군 중에서 선택된 어느 하나에 의해 서로 접속되고,
   상기 마스터 RTU(Remote Terminal Unit)와 제어유니트는 GPS 방식의 위성통신, CDMA 방식의 무선통신 중에서 선택된 어느 하나에 의해 서로 접속되며,
   상기 노드 RTU(Remote Terminal Unit)는, 정해진 개수의 계측센서와 접속하여 상기 구조물의 각 측정 노드 별 경사도 정보를 입력받아 저장하게 되는 데이터로거와;
   상기 데이터로거와 접속하여 상기 구조물의 각 측정 노드 별 경사도 정보를 외부로 전송하게 되고, 외부로부터 제어신호를 전송받게 되는 통신모듈 및;
   상기 데이터로거와 상기 통신모듈로 전원을 공급하게 되는 전원모듈을 포함하여 이루어지고,
   상기 마스터 RTU(Remote Terminal Unit)는, 정해진 개수의 노드 RTU(Remote Terminal Unit)와 접속하여 상기 구조물의 각 측정 노드 별 경사도 정보를 입력받아 저장하게 되는 데이터로거와;
   상기 데이터로거와 접속하여 상기 구조물의 각 측정 노드 별 경사도 정보를 외부로 전송하게 되고, 외부로부터 제어신호를 전송받게 되는 통신모듈 및;
   상기 데이터로거와 상기 통신모듈로 전원을 공급하게 되는 전원모듈을 포함하여 이루어지며,
   상기 노드 RTU(Remote Terminal Unit)의 통신모듈은 RF통신기와 지그비(ZigBee) 모뎀 중에서 선택된 어느 하나를 포함하여 상기 마스터 RTU(Remote Terminal Unit)와 통신하게 되고,
   상기 마스터 RTU(Remote Terminal Unit)의 통신모듈은 상기 노드 RTU(Remote Terminal Unit)와 통신하게 되는 RF통신기와 지그비(ZigBee) 모뎀 중에서 선택된 어느 하나와, 상기 제어유니트 및 관리자의 휴대용 통신기기와 통신하게 되는 CDMA 모뎀을 포함하되, 상기 CDMA 모뎀은 통신성공 확인 알고리즘을 구비하여 상기 RF통신기와 지그비(ZigBee) 모뎀 중에서 선택된 어느 하나의 신호 송수신시 통신성공여부를 검출하게 되며,
   상기 제어유니트는, 상기 마스터 RTU(Remote Terminal Unit)의 통신모듈을 이루는 CDMA 모뎀과 통신하게 되는 인터넷망에 접속되어 상기 마스터 RTU(Remote Terminal Unit)로부터 상기 구조물의 각 단위영역 별 경사도 정보를 입력받아 저장하게 되는 서버 데이터베이스 모듈과;
   인터넷망에 접속되어 상기 서버 데이터베이스모듈에 저장된 상기 구조물의 각 단위영역 별 경사도 정보를 전달받아 상기 구조물의 상태를 판단하고, 상기 구조물의 상태에 따라 제어신호를 산출하며, 산출된 제어신호를 상기 마스터 RTU(Remote Terminal Unit)로 전송하게 되는 클라이언트 단말기 모듈을 포함하되,
   상기 클라이언트 단말기 모듈은 상기 구조물의 상태를 이상(異常) 상태로 판단하게 되면 알람신호를 관리자의 휴대용 통신기기로 전송하게 되고,
   상기 서버 데이터베이스 모듈은 통신성공 확인 알고리즘을 구비하여 상기 마스터 RTU(Remote Terminal Unit)의 통신모듈을 이루는 CDMA 모뎀의 신호 송수신시 통신성공여부를 검출하게 되는 것을 특징으로 하는 전기식 센서를 사용한 경사도 계측에 의한 원격관리용 구조물 안정성 감시시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제

Images