KR101267016B1

KR101267016B1 - Singnal apparatus for the survey of buriedstructures by used gpr unit

Info

Publication number: KR101267016B1
Application number: KR1020120121268A
Authority: KR
Inventors: 권오섭; 유성종
Original assignee: 주식회사 한국에스지티
Priority date: 2012-10-30
Filing date: 2012-10-30
Publication date: 2013-06-04

Abstract

PURPOSE: A signal interpreting apparatus of an underground facility survey by using a GPR system is provided to produce a GPR which improves performance by establishing an underground facility survey technique and to secure safety of a pipe by developing and supplying an economical and convenient GPR which reduces production costs while improving working efficiency through a miniaturized package. CONSTITUTION: A signal interpreting apparatus of an underground facility survey by using a GPR system includes a control device(100) which controls the whole system, controls a reception signal which is transmitted from a reception antenna(300) in order to record, store, and transmit the signal to a PC, determines variables which are necessary for a survey, controls a transmission signal according to the determined variable in order to radiate through a transmission antenna(200), and determines a sampling interval; transmission and reception antennas which transmit and receive a signal of a pulse shape which is generated in the control device; a display unit(400) which implements the reception signal into an image in the control device and displays the implemented image as a cross-sectional diagram; a transmission line(900) which consists of a coaxial cable or an optical cable which transmits the transmission signal and the reception signal between the control device and the transmission and reception antennas; and a power supply unit which supplies a driving power to each functional unit and uses a DC power source in order to transmit and receive the transmission signal and the reception signal. [Reference numerals] (100) Control device; (200) Transmission antenna; (300) Reception antenna; (400) Display unit; (AA) Object

Description

지피알 시스템을 이용한 지하시설물 탐측의 신호해석 장치{SINGNAL APPARATUS FOR THE SURVEY OF BURIEDSTRUCTURES BY USED GPR UNIT}SINGNAL APPARATUS FOR THE SURVEY OF BURIEDSTRUCTURES BY USED GPR UNIT}

본 발명은 지피알 시스템을 이용한 지하시설물 탐측의 신호해석 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 최선의 지하매설물 탐측기법을 확립하여 그 성능을 향상시킨 지피알을 제작하고 또한, 소형 일체화를 통하여 작업효율을 향상시키며 원가를 대폭 절감시켜 경제적이며 간편화게 사용할 수 있는 지피알을 개발, 보급하여 지하에 매설된 시설물의 위치를 정확하게 파악하므로 지하배관의 안전성을 확보하는 지피알 시스템을 이용한 지하시설물 탐측의 신호해석 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a signal analysis device for the detection of underground facilities using a CP system, and more specifically, to establish a best underground underground detection method to produce a paper with improved performance, and to improve the work efficiency through compact integration. Significantly reduce the cost and develop and spread a paper that can be used economically and conveniently to accurately identify the location of facilities buried underground. It relates to an analysis device.

우리가 살고 있는 주거지의 지하에는 가스관, 상하수도관, 송유관, 통신 및 전력 케이블(cable)관, 각종 덕트(duct) 및 저장 탱크 등과 같은 수많은 지하구조물들이 존재하고 있으며, 경제 발전 및 인구 증가에 따라 지하시설물과 연관된 안전사고가 빈발하고 있다. 또, 이와 같은 추세는 향후 계속하여 증가될 것으로 전망된다. In the basement of our residence, there are numerous underground structures such as gas pipes, water and sewage pipes, oil pipes, communication and power cable pipes, various ducts and storage tanks. There are frequent accidents involving facilities. This trend is also expected to continue to increase in the future.

따라서 이러한 지하시설물들에 대한 세심한 관리와 유지가 시급한 실정이다.Therefore, careful management and maintenance of these underground facilities is urgent.

우리나라의 경우 10~70 ㎏/㎠의 고압 배관망을 1997년말 현재 1,300여 ㎞를 운영하고 있으며 수년 내에 2,000 ㎞에 이를 예정이다. In Korea, the high-pressure pipe network of 10 ~ 70 ㎏ / ㎠ operates over 1,300 km as of the end of 1997 and is expected to reach 2,000 km within a few years.

고압 배관의 특성상 유사시 '94년의 아현동 사고와 같은 대형사고가 발생하므로 어느 시설물보다도 철저한 관리와 안전 대책 수립이 필요하다.Due to the nature of the high-pressure pipes, large-scale accidents such as the Ahyeon-dong accident in 1994 occur, which requires thorough management and safety measures.

배관의 안전성에 위해를 주는 요소는 여러 가지를 들 수 있으나, 그 중에서도, 타공사(굴삭기, 천공기)에 의한 배관파손, 지반침하 혹은 유동에 따른 배관 변형, 지하철 혹은 타 지하시설물로부터의 미주전류에 의한 전기부식을 3대 위해요소로 꼽을 수 있다.There are a number of factors that may damage the safety of the pipe, but among them, damage to the pipe due to other construction (excavator, drilling machine), pipe deformation due to ground subsidence or flow, and Americas current from the subway or other underground facilities Electrical corrosion due to the three major hazards.

이에 대한 대책을 수립하기 위해서는 무엇보다도 먼저 배관의 정확한 위치를 파악하는 것이 필수적이다. In order to establish countermeasures, it is essential to first identify the exact location of the pipe.

타공사의 위험을 억제하기 위해서는 공사전 인허가시에 가스배관의 정확한 위치를 파악하여 통보해 주는 것이 최선의 방법이다. In order to reduce the risk of other constructions, it is best to identify and notify the exact location of the gas piping when permitting before construction.

또한 배관의 침하나 유동에 따른 변형량을 알기 위해서도 배관의 정확한 위치 파악이 필수적이다.In addition, accurate positioning of the pipe is essential to know the amount of deformation due to settlement or flow of the pipe.

현재는 주로 다음과 같은 방법을 사용하여 배관의 위치를 파악하고 있다.Currently, the following methods are mainly used to locate the pipes.

첫째, 표석을 배관 직상부 중요 지점(곡관부, 횡단전후 등)에 설치한다.First, the pavement is installed at the critical point directly above the pipe (curved section, before and after crossing).

둘째, 배관 표지판을 배관 직상부나 주변 도로 갓길에 설치한다.Second, install plumbing signs directly above the plumbing or on the side roads of the surrounding roads.

세째, Pipe locator를 이용한다.Third, use a pipe locator.

그런데, 표석을 사용하는 방법은 표석간의 설치 간격이 너무 멀고 때때로 원 위치에서 벗어나 있어 실효가 없으며, 표지판에 의한 방법은 배관의 정확한 위치에 가리키는 것이 아니라 주변에 고압배관이 있음을 알리는 수준이라 매우 부정확한 방법이다. However, the method of using stones is ineffective because the installation intervals between the stones are too far and sometimes out of the original position, and the method by the sign indicates that there is a high-pressure pipe in the vicinity rather than pointing to the exact position of the pipe. One way.

그리고, 파이프 로케이터를 사용하는 방법은 현재 가장 보편적으로 사용되는 방법으로 비교적 정확하고 간편하다는 장점이 있으나, 도심지와 같이 배관이 복잡하게 매설된 곳에서는 간섭으로 인해서 정확도가 크게 떨어지는 단점이 있다. In addition, the method of using a pipe locator is the most commonly used method and has the advantage of being relatively accurate and simple. However, the accuracy of the pipe locator is greatly reduced due to interference in the place where the pipe is complicated.

상기 파이프 로케이터의 단점을 보완할 수 있는 방법 중의 하나가 지피알(GPR) 시스템을 이용하는 방법이다. One of the methods to compensate for the disadvantage of the pipe locator is a method using a GPR (GPR) system.

지피알 시스템 또는 지피알은 물체의 위치 탐지를 위해 고주파 전자파와 수신신호처리 방법을 이용하여 지하에 존재하는 각종 구조물과 지층구조 등을 탐지하는 장비로서 원래는 물리탐사 목적으로 사용되다가 최근에 지하배관 탐지에 적용되기 시작하였다. GRP or GRP is a device that detects various structures and strata existing in the basement by using high frequency electromagnetic wave and received signal processing method to detect the position of an object. Applied to detection.

그러나 이와 같은 종래기술에 의한 GPR은 장비구성이 복잡하고, 탐측결과를 정확하게 분석하기 위해서는 상당한 경험과 숙련도를 쌓아야 하며, 토양의 물성에 따라 탐측결과가 매우 민감하게 달라지기 때문에 매설배관 탐측에 상용화하기는 어려운 상황이다.However, GPR according to the prior art is complicated in equipment configuration, and in order to accurately analyze the detection result, considerable experience and proficiency have to be accumulated, and the detection result is very sensitive depending on the physical properties of the soil. Is a difficult situation.

즉, 전술한 것처럼 종래기술에 의한 GPR은 그 정밀성이 우수함에도 불구하고 탐측결과가 토양의 전기적인 물성에 크게 좌우되고, 탐측결과 해석을 위해서는 상당한 숙련도가 필요한 점 또한, 고가의 장비인 점 등이 단점으로 작용하여 광범위한 보급이 어려운 실정이다. 또한, 메인 콘솔(main console), 송수신안테나, 휴대용 PC, 케이블(cable)등으로 구성되어 작업시 상당한 공간을 차지하며, 유지관리의 측면에서도 비효율적이다. That is, as described above, although the GPR according to the prior art has excellent precision, the results of the detection are largely dependent on the electrical properties of the soil, and a considerable amount of skill is required for the analysis of the results. As a disadvantage, it is difficult to supply a wide range. In addition, it is composed of a main console (transmission console), a transmission antenna, a portable PC, a cable (cable), etc., takes up a considerable amount of space during work, and is inefficient in terms of maintenance.

이러한 문제를 일부 개선한 종래기술로 실용등록 제0194861호(2000.06.24.) "지피알 시스템을 이용한 지하매설물 탐측장치의 수신신호해석부"가 개시된 바 있다.As a prior art, which partially solved the problem, Utility Registration No. 0194861 (2000.06.24.) "Received signal analysis unit of underground buried land detection device using a Zipal system" has been disclosed.

하지만, 상기 종래기술에 의한 실용등록은 지표면이 불균일한 경우 송수신 안테나의 출력 및 입력 불량을 초래하여 검출 오류를 발생시키는 문제를 포함하고 있다.However, the practical registration according to the related art includes a problem of generating a detection error by causing a poor output and input of a transmission / reception antenna when the surface is uneven.

뿐만 아니라, 하단부 카트는 단순 타원형상을 이루고 있어 탐침시 간섭체와 충돌했을 때 충격에 약해 쉽게 찌그러지고, 그럴 경우 내장물인 송수신안테나에 영향을 미쳐 탐측 불량 혹은 탐측 오류를 유발시키므로 안정성 측면에서 보강이 필요하였다.
In addition, the lower cart has a simple oval shape, so it is easily crushed due to impact when collided with the interfering element during probe, and in that case, it affects the internal transmission and reception antenna, which causes detection failure or detection error. Needed.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 최선의 지하매설물 탐측기법을 확립하여 그 성능을 향상시킨 지피알을 제작하고, 또한 소형 일체화를 통해서 작업효율을 향상시킴과 아울러 원가가 대폭 절감된 경제적이고 간편화된 지피알을 개발·보급하여 배관의 안전성을 확보한 지피알 시스템을 이용한 지하시설물 탐측의 신호해석 장치를 제공함에 그 주된 목적이 있다.
The present invention was created in view of the above-mentioned problems in the prior art, to solve this problem, to establish the best underground burial detection technique to manufacture a paper with improved performance, and also to improve the work efficiency through compact integration Its main purpose is to provide a signal analysis device for underground facility detection using the Zipital System, which has secured the piping safety by developing and distributing the economical and simplified Zippy, which has greatly reduced the cost.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 시스템 전체를 제어하고, 수신 안테나(300)로부터 전송된 신호를 기록, 저장하여 실내에서의 자료처리를 위해 필요한 PC로 자료를 전송하는 역할을 담당하며, 제어장치(100)에서 신호가 기록되는 최초 시간, 아날로그(analog)신호인 수신신호의 디지털 샘플링 간격, 신호가 기록되는 전체시간범위, 스태킹(stacking)횟수 등 탐사에 필요한 여러 변수들을 결정하며, 결정된 변수에 적합한 송수신 펄스를 발생시켜 증폭시킨 후 송신 안테나(200)를 통해서 방사하며, 수신 안테나(300)를 통해 수신된 신호를 증폭시켜서 기록함과 아울러, 샘플링 간격 및 트래이스(trace) 당 샘플링 간격 및 개수를 결정하는 제어장치(100); 상기 제어장치(100)에서 발생한 펄스를 방사시키며 매질을 통과한 후 매설물체에서 반사되어 돌아오는 신호를 받아들이는 송신 및 수신 안테나(200)(300); 상기 제어장치(100)에서 획득한 펄스 자료를 영상으로 구현시키며, 처리된 데이터를 대상으로 고해상도의 화면을 다양한 구현 색상을 적용하여 보다 높은 분해능의 단면도를 나타내는 디스플레이부(400); 상기 제어장치(100)와 송신 및 수신 안테나(200)(300) 사이의 자료 전송을 담당하고, 레이다파의 송신 및 반사파의 수신을 최저의 잡음 상태에서 전달하는 기능을 담당하도록 동축케이블이나 광케이블로 된 전송선(900); 및 상기 각부에 구동전원을 공급하되, 전자파 펄스의 발생, 자료의 송수신을 위한 필요동력으로 양질의 펄스와 노이즈 발생을 줄이기 위하여 DC전원을 사용하는 전원 공급부(500)를 포함하는 GPR 시스템을 이용한 지하매설물 탐측장치에 있어서; 상기 제어장치(100)는 상기 수신 안테나(300)로부터 입력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터(120); 및 시스템 전체를 제어하고 원시 데이터를 수집하며 송신에서부터 수신까지의 전파소요시간이 측정되는 CPU(150)를 더 포함과 동시에, 상기 송신안테나(200)와 수신안테나(300)는 각각 안테나수납박스(BOX)에 내장되되 안테나수납박스(BOX) 내부에 구비된 전자기장 차폐재(950)에 둘러싸여 차폐된 상태로 유동되지 않게 밀착고정되고, 상기 안테나수납박스(BOX)의 하단면 일부는 개방되어 개구부(920)를 구성하며, 상기 안테나수납박스(BOX)의 양단에는 회전축(910)이 일체로 형성되고, 상기 회전축(910)은 상기 하단부 카트(810)의 내부 양측면에 끼움 고정되는 형태로 설치되어 상기 안테나수납박스(BOX)가 자중에 의해 회전유동될 수 있게 구성되며, 상기 개구부(920)를 제외한 안테나수납박스(BOX)의 하단면 양측에는 반원형상의 무게추(930)가 고정되고, 상기 하단부 카트(810)의 선단부 일측면에는 CPU(150)와 연결되어 하단부 카트(810)가 갖는 기울기를 즉시에 측정하고 확인할 수 있는 디지털각도계(940)가 부설되며, 상기 하단부 카트(810)의 선단면에는 충격보강대(1000)가 더 구비되되, 상기 충격보강대(1000)는 하단부 카트(810)에 볼트고정되고, 절곡된 하단면에 돌출된 한 쌍의 결합안내돌기(1200)를 통해 초기 위치가 세팅되며, 충격보강대(1000)의 전면 중앙에는 삼각형상으로 뾰족하게 돌출된 흙분리판(1300)이 더 구비되어 외부간섭체와의 충돌을 줄인 것을 특징으로 하는 지피알 시스템을 이용한 지하시설물 탐측의 신호해석 장치를 제공한다.
The present invention is a means for achieving the above object, it is responsible for controlling the entire system, recording and storing the signal transmitted from the receiving antenna 300 to transmit the data to the PC necessary for data processing in the room The controller 100 determines various variables required for the exploration, such as the initial time at which the signal is recorded, the digital sampling interval of the received signal, which is an analog signal, the total time range at which the signal is recorded, the stacking frequency, and the like. After generating, amplifying and amplifying a transmission and reception pulse suitable for the determined variable, the radiation is transmitted through the transmission antenna 200, and amplified and recorded by the signal received through the reception antenna 300, and the sampling interval and the sampling per trace are traced. A control device 100 for determining an interval and a number; Transmitting and receiving antennas (200) (300) for radiating pulses generated by the control device (100) and receiving signals returned from the buried object after passing through the medium; A display unit 400 for implementing a pulse data obtained by the control apparatus 100 as an image, and displaying a cross-sectional view of a higher resolution by applying various implementation colors to a high-resolution screen for the processed data; Coaxial cable or optical cable is responsible for data transmission between the control device 100 and the transmitting and receiving antennas 200 and 300, and is responsible for transmitting the transmission of the radar wave and the reception of the reflected wave in the lowest noise state. Transmission line 900; And a power supply unit 500 for supplying driving power to each of the power units, using a DC power supply to reduce the generation of high-quality pulses and noise as the power required for the generation of electromagnetic pulses and transmission and reception of data. In the buried water probe; The control device 100 includes an A / D converter 120 for converting an analog signal input from the receiving antenna 300 into a digital signal; And a CPU 150 that controls the entire system, collects raw data, and measures propagation time from transmission to reception. At the same time, the transmission antenna 200 and the reception antenna 300 each have an antenna storage box ( It is built in the BOX, but surrounded by the electromagnetic shielding material 950 provided in the antenna storage box (BOX) is fixed tightly so as not to flow in a shielded state, a part of the bottom surface of the antenna storage box (BOX) is opened to open the opening 920 And a rotation shaft 910 is integrally formed at both ends of the antenna storage box BOX, and the rotation shaft 910 is installed in a form fixed to both sides of the inner side of the lower cart 810. The storage box (BOX) is configured to be rotated by its own weight, semi-circular weight (930) is fixed to both sides of the lower surface of the antenna storage box (BOX) except the opening 920, the lower portion of the car One side of the front end of the 810 is connected to the CPU 150, the digital protractometer 940 is installed to immediately measure and check the inclination of the lower cart 810, the front end of the lower cart (810) The impact reinforcement table 1000 is further provided, the impact reinforcement table 1000 is bolted to the lower cart 810, the initial position is set through a pair of coupling guide protrusion 1200 protruding to the bent bottom surface In the center of the front of the impact reinforcement table 1000, a triangular pointed soil separator plate 1300 is further provided to reduce the impact of external interferences. Provide the device.

본 발명에 따르면, 초광대역의 펄스로 인하여 더욱 정확한 탐측이 가능하고, 각 모듈별 인터페이스, 현장의 탐측 및 장비의 이동이 간편해졌고 물리적인 요소 및 전기적인 요소가 해결되어 탐측속도 4㎞/Day가 가능하게 되는 등의 다양한 효과가 있다.
According to the present invention, the ultra-wideband pulse enables more accurate detection, the interface of each module, the on-site detection and the movement of equipment are simplified, and the physical and electrical elements are solved, so that the detection speed is 4km / day. There are various effects such as being possible.

도 1은 본 발명의 GPR 시스템을 이용한 지하매설물 탐측장치의 블록도.
도 2는 도 1을 더욱 상세히 나타낸 제어 블록도.
도 3은 본 발명을 장착한 카트의 측면 투시도.
도 4는 도 3의 사시도.
도 5는 본 발명의 지하매설물의 단면화상을 얻는 기본방법을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 이미지의 형상화 방법을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 탐측결과를 나타낸 도면.
도 8은 배관의 길이방향으로 탐측할 경우의 결과를 나타낸 도면.
도 9는 본 발명에 의한 매설깊이 측정원리를 나타낸 도면.
도 10은 100㎒ 중심주파수와 50㎒ 중심주파수를 가진 안테나를 각각 사용하였을 경우의 탐측결과를 나타낸 도면.
도 11은 본 발명의 또다른 실시예를 나타낸 하단부 카트의 예시도.
도 12는 본 발명에 따른 또다른 실시예를 보인 것으로, 충격보강대의 예시도.1 is a block diagram of the underground buried land detection device using a GPR system of the present invention.
2 is a control block diagram of FIG. 1 in more detail.
Figure 3 is a side perspective view of a cart equipped with the present invention.
Fig. 4 is a perspective view of Fig. 3; Fig.
5 is a view showing a basic method of obtaining a cross-sectional image of the underground buried of the present invention.
6 shows a method of shaping an image of the invention.
7 is a view showing a detection result of the present invention.
Fig. 8 is a diagram showing the results when the gas is probed in the longitudinal direction of the pipe.
9 is a view showing the principle of measuring the depth of embedding according to the present invention.
10 is a view showing the detection results when using an antenna having a center frequency of 100 MHz and a center frequency of 50 MHz, respectively.
Figure 11 is an illustration of a lower end cart showing another embodiment of the present invention.
Figure 12 shows another embodiment according to the present invention, an illustration of an impact reinforcement.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.Before describing the present invention, the following specific structural or functional descriptions are merely illustrative for the purpose of describing an embodiment according to the concept of the present invention, and embodiments according to the concept of the present invention may be embodied in various forms, And should not be construed as limited to the embodiments described herein.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In addition, since the embodiments according to the concept of the present invention can make various changes and have various forms, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail herein. However, it should be understood that the embodiments according to the concept of the present invention are not intended to limit the present invention to specific modes of operation, but include all modifications, equivalents and alternatives falling within the spirit and scope of the present invention.

본 발명은 앞서 설명된 등록실용 제0194861호에 개시된 구성을 그대로 포함하되, 개량된 하단부 카트와 그 전방에 설치되어 하단부 카트를 충격으로부터 보호하는 충격보강대의 구성을 추가로 더 기술하는 형태로 설명하기로 한다.The present invention includes the configuration disclosed in the above-described registration room No. 0194861 as it is, and further described in the form to further describe the configuration of the improved lower cart and the impact reinforcement is installed in front of the lower cart to protect from impact Shall be.

따라서, 이하 설명되는 장치 구성과 특징 및 작동관계는 상기 등록실용 제0194861호의 내용을 그대로 인용하기로 하며, 후단부에서 본 발명의 주된 특징과 관련된 구성에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.Therefore, the device configuration, features and operation relations described below will be referred to the contents of the registration room No. 0194861 as it is, and in the later section will be described in detail with respect to the configuration related to the main features of the present invention.

먼저, 본 발명에 따른 탐측시스템은 약 1~1800㎒ 주파수 범위의 전자파(electromagnetic radio wave)를 송신기(transmitter)로부터 지하로 방사시켜 서로 전기적 특성이 다른 지하매질간의 경계면(예를 들어서 매설구조물과 토양의 접촉면)에서 반사되어 지상으로 돌아오는 전자파를 수신기(receiver)로 수집, 기록한 뒤 PC에 의한 자료처리와 해석과정을 거쳐 지하매설물의 구조와 상태를 규명하여 영상화하는 비파괴 탐측장비이다.First, the detection system according to the present invention radiates an electromagnetic radio wave in a frequency range of about 1 to 1800 MHz from a transmitter to an underground surface (for example, buried structures and soils having different electrical characteristics). It is a non-destructive detection equipment that collects and records the electromagnetic waves reflected from the contact surface of the contact surface to the receiver and records and records the structure and state of the underground buried material through data processing and analysis process by PC.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 제어장치(100), 송신 안테나(200), 수신 안테나(300), 디스플레이부(400), 전원 공급부(500) 및 전송선(900)으로 구성된다.As shown in FIGS. 1 to 4, the present invention includes a control device 100, a transmission antenna 200, a reception antenna 300, a display unit 400, a power supply unit 500, and a transmission line 900. do.

제어장치(main console)(100)는 시스템 전체를 제어하고, 수신 안테나(300)로부터 전송된 신호를 기록, 저장하여 실내에서의 자료처리를 위해 필요한 PC로 자료를 전송하는 역할을 담당한다. 특히, 제어장치(100)에서 신호가 기록되는 최초 시간, 아날로그(analog)신호인 수신신호의 디지털 샘플링 간격, 신호가 기록되는 전체시간범위, 스태킹(stacking)횟수 등 탐사에 필요한 여러 변수들을 결정하며, 결정된 변수에 적합한 송수신 펄스를 발생시켜 증폭시킨 후 송신 안테나(200)를 통해서 방사하며, 수신 안테나(300)를 통해 수신된 신호를 증폭시켜서 기록한다. 또한, 샘플링 간격 및 트레이스(trace) 당 샘플링 간격 및 개수를 결정한다.The main control unit 100 controls the entire system, and records and stores a signal transmitted from the reception antenna 300 to transmit data to a PC necessary for data processing indoors. In particular, the controller 100 determines various variables required for the exploration, such as the initial time at which the signal is recorded, the digital sampling interval of the received signal, which is an analog signal, the total time range at which the signal is recorded, and the stacking frequency. After generating and amplifying a transmission and reception pulse suitable for the determined variable, the radiation is transmitted through the transmission antenna 200, and the signal received through the reception antenna 300 is amplified and recorded. In addition, the sampling interval and the number and sampling intervals per trace are determined.

송신 및 수신 안테나(transmitter receiver)(200)(300)는 GPR에서 가장 핵심이 되는 부분으로서 제어장치(100)에서 발생한 펄스를 방사시키며 매질을 통과한 후 매설물체에서 반사되어 돌아오는 신호를 받아들이는 장치로서, 탐사한계깊이를 맞춰서 선택한 방출주파수를 따라 다른 안테나를 사용한다.Transmitter and receiver antennas (200, 300) is the most essential part of the GPR to emit a pulse generated by the control device 100 and receives the signal reflected back from the buried material after passing through the medium As a device, use different antennas depending on the emission frequency selected to match the exploration limit depth.

디스플레이부(400)는 획득한 펄스 자료를 영상으로 구현시키는 장치로서 처리된 데이터를 대상으로 고해상도의 화면을 다양한 구현 색상을 적용하여 보다 높은 분해능의 단면도를 나타낼 수 있다.The display unit 400 is an apparatus for implementing the acquired pulse data as an image, and may display a sectional view of higher resolution by applying various implementation colors to a high resolution screen on the processed data.

전송선(cable)(900)은 제어장치(100)와 송신 및 수신 안테나(200)(300) 사이의 자료 전송을 담당하는 부분으로 레이다파의 송신 및 반사파의 수신을 최저의 잡음(nose) 상태에서 전달하는 기능을 담당하여 동축케이블이나 광케이블을 사용하는 것이 바람직하다.The transmission line 900 is responsible for data transmission between the control device 100 and the transmission and reception antennas 200 and 300. The transmission line 900 receives the transmission of the radar wave and the reception of the reflected wave in the lowest noise state. It is preferable to use a coaxial cable or an optical cable in charge of the transmission function.

전원 공급부(500)는 전자파 펄스의 발생, 자료의 송수신을 위한 필요동력으로 양질의 펄스와 노이즈 발생을 줄이기 위하여 DC전원을 사용하는 것이 바람직하다.The power supply unit 500 preferably uses a DC power source in order to reduce the generation of high-quality pulses and noise as the necessary power for the generation of electromagnetic pulses and the transmission and reception of data.

상기 제어장치(100)는 펄스 발생기(130) 및 펄스 송신 회로(140)를 통하여 초광대역폭의 펄스를 발생시켜 이를 송신하는 송신수단; 상기 수신 안테나(300)로부터 입력된 신호를 증폭하는 수신 전치 증폭기(110); 상기 수신 전치 증폭기(110)에서 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터(120); 및 시스템 전체를 제어하고 원시 데이터를 수집하며 송신에서부터 수신까지의 전파소요시간이 측정되는 CPU(150)를 포함한다.The control device (100) comprises: transmitting means for generating a pulse of ultra wide bandwidth through a pulse generator (130) and a pulse transmitting circuit (140); A reception preamplifier (110) for amplifying a signal input from the reception antenna (300); An A / D converter 120 for converting an analog signal amplified by the reception preamplifier 110 into a digital signal; And a CPU 150 for controlling the entire system, collecting raw data, and measuring propagation time from transmission to reception.

또한, 본 발명은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제어장치(100), 송신 안테나(200), 수신 안테나(300), 디스플레이부(400), 전원 공급부(500) 및 전송선(900) 등을 이동 바퀴(830)와 손잡이(820)가 구비된 카트(cart)(800)상에 적재되어 장비의 특성상 이동성이 좋아지므로 작업자의 피로도를 줄이게 된다.In addition, the present invention, as shown in Figure 3 and 4, the control device 100, the transmitting antenna 200, the receiving antenna 300, the display unit 400, the power supply unit 500 and the transmission line 900 ) Is loaded on a cart 800 provided with a moving wheel 830 and a handle 820 to reduce mobility of the worker because of improved mobility.

송수신 안테나(200)(300)는 송수신 시그널(signal) 손실을 최소화하기 위하여 하단부 카트(810)에 설치되어 지표와 밀착하여 앞, 뒤로 부착함으로써 전자파가 공기중으로 손실되지 않으며, 무게가 가벼워 작업성이 좋다.Transmitting and receiving antennas 200 and 300 are installed in the lower cart 810 in order to minimize the transmission and reception signal (signal) loss, close to the surface and attached to the front, back so that electromagnetic waves are not lost in the air, light weight and workability good.

또한, 전원 공급부(500)는 경량의 전지(battery)로 구동할 수 있으므로, 재충전이 가능하고, 전지교체가 쉽다. 작업자의 신속하고도 원활한 탐측을 돕기 위하여 기기의 정보를 표시할 수 있는 디스플레이부(400)는 CRT 모니터 또는 LCD패널로 이루어지고 야외의 직사광선 하에서도 충분한 판독이 될 수 있도록 고해상도와 높은 명암 대비율을 갖는다.In addition, since the power supply unit 500 can be driven by a lightweight battery, the power supply unit 500 can be recharged, and battery replacement is easy. The display unit 400, which can display the information of the device to help the operator to quickly and smoothly detect, is made of a CRT monitor or LCD panel and has high resolution and high contrast ratio for sufficient reading even in direct sunlight in the open air. Have

이와 같이 구성된 본 발명의 탐측원리를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저, 송신 안테나(200)에서 방출된 전자파가 매질중으로 전파해 나가다가 어떤 물체에 부딪친 후 반사해 오는 파를 검출, 전자파의 비행시간과 전파속도로부터 물체와 송신기사이의 거리를 측정한다.If described with reference to the accompanying drawings, the principle of the present invention configured as follows. First, the electromagnetic wave emitted from the transmitting antenna 200 propagates in the medium and detects a wave reflected after hitting an object, and measures the distance between the object and the transmitter from the flight time and propagation speed of the electromagnetic wave.

그러나, 지하매질의 경우 레이더가 전파되는 공기보다 물리적으로 매우 불균질(non-homogeneous)하므로 레이더와 같이 정보를 쉽게 알아내기는 곤란하다. 즉, 물리적 불균질성으로 인해서 지하에서 반사되어 온 신호중에는 많은 잡음(noise)이 포함되어 판독하기가 쉽지 않다. 따라서, 탐사데이터는 적절한 처리를 거쳐야 한다.However, in the case of underground media, since the radar is physically non-homogeneous than the air propagated, it is difficult to easily find information such as radar. In other words, due to the physical heterogeneity, the signal reflected from the basement contains a lot of noise, which is difficult to read. Therefore, the exploration data must go through appropriate processing.

본 발명을 이용하여 지하매설물의 단면화상을 얻는 기본방법은 도 5에 도시된 바와 같다. 도 5에서 (a)는 전자파의 송수신, (b)는 획득한 펄스자료를 나타낸다.Basic method for obtaining a cross-sectional image of the underground buried material using the present invention is as shown in FIG. In FIG. 5, (a) shows transmission and reception of electromagnetic waves, and (b) shows acquired pulse data.

도시된 바와 같이 송신 안테나(radio transmitter;XMIT)와 수신기(receiver)가 한 쌍의 송수신 안테나(200)(300)를 이루면서 지상에서 접촉하게 된다. 송신기로부터 방출된 신호는 지중으로 짧은 거리를 침투한다. 지하에서 전파되는 신호(radio wave)는 주변 토양과 전기적 물성이 다른 어떤 물질과 부딪치면 반사하게 된다. 예를 들어 매설배관이나 지하 공동(空洞; void)으로부터 신호가 반사된다. 지하의 물체로부터 반사된 신호(radio signal)는 도 5의 (b)와 같이 방출된 후 시간이 조금 경과한 후에 도착하게 된다.As illustrated, a radio transmitter (XMIT) and a receiver form a pair of transmit / receive antennas 200 and 300 to be in contact with each other on the ground. The signal emitted from the transmitter penetrates a short distance into the ground. Radio waves, which propagate underground, will reflect when they collide with other materials with nearby soil and electrical properties. For example, signals are reflected from buried pipes and underground voids. The signal reflected from the underground object (radio signal) arrives after a short time after being emitted as shown in FIG.

도 6은 본 발명의 이미지의 형상화 방법을 나타낸 도면으로서, 탐측자가 쉽게 인식할 수 있도록 일반적으로 PC스크린과 같은 디스플레이부(400)에 매설물체로부터 반사된 펄스 에코(pulse echo)를 형상화시킨다. 레이더는 지상에서 도 6의 (a)와 같이 일정간격으로 이동하며(1→2→3), 이에 따라 도6의 (b)에서 처럼 새로운 에코(echo)가 이전 에코의 옆에 그려진다. 이 펄스패턴이 PC의 화면에 연속적으로 출력된다. 이와 같은 방법으로 충분한 양의 신호를 검출하면 작업자는 화면의 에코 패턴을 보고 지하에 매설된 물체가 있다고 인식할 수 있게 된다.FIG. 6 is a view illustrating a method of shaping an image of the present invention, in which a pulse echo reflected from a buried object is generally shaped on a display unit 400 such as a PC screen so that an observer can easily recognize the image. The radar moves on the ground at regular intervals as shown in Fig. 6 (a) (1 → 2 → 3), so that a new echo is drawn next to the previous echo as in Fig. 6 (b). This pulse pattern is continuously output on the screen of the PC. When a sufficient amount of signal is detected in this way, the operator can see the echo pattern on the screen and recognize that there is an object buried underground.

상기와 같은 탐측결과는 도 7의 오른쪽 그림(b)의 하단부 반사파(reflected pulse)를 연결하면 쌍곡선(hyperbola)의 형태로 나타난다. 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 지하에 배관이 매설된 경우, 배관을 가로질러 탐측하는 경우 매설물체가 송수신 안테나(200)(300)의 전면에 있을 경우 방출된 에코가 물체에 반사되어 돌아오는 데에는 어느 정도의 시간이 걸린다.The above detection results are shown in the form of a hyperbola when the reflected pulses of the lower part of FIG. 7 (b) are connected. When the pipe is buried underground as shown in (a) of FIG. 7, when the buried object is located in front of the transmitting / receiving antennas 200 and 300 when it is detected across the pipe, the emitted echo is reflected back to the object. It will take some time to come.

송수신 안테나(200)(300)가 물체에 접근함에 따라 이 시간은 점차 줄어들게 된다. 매설물체의 직상부에 안테나(200)(300)가 있을 경우 에코의 반사시간이 가장 짧다. 이후 매설물체를 지남에 따라 다시 반사파가 수신 안테나(300)에 도달하는 시간은 늘어난다. 이로 인해 '쌍곡선'이 나타난다. 숙달된 작업자라면 이것이 배관과 같은 작은 물체임을 알 수 있다. This time is gradually reduced as the transmit and receive antennas 200 and 300 approach the object. If there are antennas 200 and 300 directly above the buried object, the echo reflection time is the shortest. Afterwards, the time for the reflected wave to reach the receiving antenna 300 increases as the buried object passes again. This results in a hyperbola. Experienced workers can see that this is a small object, such as a pipe.

매설구조물의 종류에 따라 다른 패턴이 나타난다. 예를 들어 지하에 매설된 직육면체 저장탱크라면 반사파 곡선의 양끝이 아래로 내려가는 평평한 곡선으로 나타날 것이다.Different patterns appear depending on the type of buried structure. For example, a cuboid storage tank buried underground would appear as a flat curve with both ends of the echo curve descending downwards.

그런데, 배관의 길이방향으로 탐측을 한다면 그 결과는 도 8에 도시된 바와 같을 것이다. 즉, 송수신 안테나(200)(300)와 배관의 거리가 항상 같기 때문에 수신되는 반사파의 펄스를 이으면 직선으로 나타나게 된다. 문제는 다른 조건에서도 같은 결과가 나타난다는 점이다. 예를 들어 특히, 점토(clay)/암반(bedrock)층과 같이 지층이 나뉘는 지역을 탐측을 했다고 가정하면 두 지층의 경계부분에서도 탐측 결과는 도 8과 같은 직선으로 나타나므로 탐측결과 지하에 배관이 매설되어 있다고 말할 수 없게 된다. 따라서, 매설배관의 탐측시에는 배관을 가로질러 탐측해야 한다.However, if the probe in the longitudinal direction of the pipe result will be as shown in FIG. That is, since the distance between the transmission and reception antennas 200 and 300 and the pipe are always the same, when the pulse of the received reflected wave is followed, it appears as a straight line. The problem is that the same results occur under different conditions. For example, assuming that an area is divided into two layers, such as a clay / bedrock layer, the detection result is shown as a straight line as shown in FIG. 8 even at the boundary of the two layers. It cannot be said that it is buried. Therefore, when burying the buried pipe, it should be detected across the pipe.

본 발명에 의한 매설깊이 측정원리는 도 9에 도시된 바와 같다. 즉, 주변 토양에 관한 어느 정도의 정보를 가지고 있지 않다면 매설물의 매설깊이를 결정하는 것은 쉽지 않다. 원칙적으로 GPR시스템은 전자파 및 펄스의 방출/도달시간을 매우 정확하게 측정한다. 다시 말해서, 토양 중에서 전자파의 이동속도를 안다면, 도 9(b)의 송신파(directed pulse)와 수신파(reflected pulse) 사이의 시간을 알고 있으므로 매설깊이를 계산할 수 있다. 따라서, 이와 같은 과정을 내부적으로 거쳐서 PC에 나타나는 영상에 매설 깊이가 표시된다.Buried depth measurement principle according to the present invention is as shown in FIG. In other words, it is not easy to determine the depth of burial if you do not have some information about the surrounding soil. In principle, the GPR system measures the emission / arrival time of electromagnetic waves and pulses very accurately. In other words, if the moving speed of the electromagnetic wave in the soil is known, the depth of embedding can be calculated because the time between the transmitted pulse and the reflected pulse of FIG. 9 (b) is known. Therefore, the embedding depth is displayed on the image appearing on the PC through such a process.

그러나, 레이더 신호의 속도는 토양종류에 따라서 민감하게 변한다. 공기중에서 레이다파는 297,600㎞/sec의 속도로 전파된다. 그러나, 토양 중에서는 토양의 수분함량, 공극률 등에 따라 속도가 매우 민감하게 변한다. 따라서, 경험적으로 토양의 전기적 특성, 전기전도도 및 유전상수(dielectric constant)를 알고 있거나, 매설깊이를 알고 있는 매설물체가 있다면, GPR탐측으로 측정한 매설심도를 정확하게 보정할 수 있다. 따라서, GPR을 통해서 정확한 매설심도를 측정하기 위해서는 토양에 대한 정보가 필수적이다. 다음의 표 1은 일반적인 토양종류에 따른 전자파의 전파특성을 나타낸 것이다.However, the speed of the radar signal varies sensitively with the soil type. In the air, radar waves propagate at a rate of 297,600 km / sec. However, in the soil, the speed is very sensitive to the moisture content, porosity, etc. of the soil. Therefore, empirically knowing the electrical characteristics, electrical conductivity and dielectric constant (dielectric constant) of the soil, or if there is a buried object that knows the depth of embedding, it is possible to accurately correct the depth of embedding measured by GPR detection. Therefore, soil information is essential for accurate depth measurement through GPR. Table 1 shows the propagation characteristics of electromagnetic waves according to the general soil types.

[표 1][Table 1]

한편, 탐측시 고려해야 할 사항으로, GPR탐사에서 가장 중요한 변수 중의 하나가 운용주파수 선정이다. 적절한 주파수 선정은 탐사의 성공여부를 좌우한다고 할 수 있다. 주파수 선정은 탐사 대상체를 명확히 정의함에 따라 이루어질 수 있다. 이것은 탐측에 앞서서 현장 탐사를 실행해야함을 의미한다.On the other hand, one of the most important variables in GPR survey is the selection of operating frequency. Appropriate frequency selection can determine whether or not exploration is successful. Frequency selection may be made by clearly defining the subject to be explored. This means that field exploration should be carried out prior to the survey.

주파수 선정시 고려해야 할 점은 현장의 지질상태, 표면장애물, 토양의 전기적 특성, 대상체의 매설깊이 등이다. 이중주파수 선정에서 가장 중요한 인자는 탐측심도로서, 이는 고주파일수록 탐측심도가 낮아지는 반비례관계가 있기 때문이다. 따라서, 목표물의 심도 및 크기에 따라 주파수를 적절하게 선정해야 한다.Considerations for frequency selection include geological conditions of the site, surface obstructions, electrical characteristics of the soil, and depth of burial of the object. The most important factor in dual frequency selection is the depth of detection, which is inversely proportional to the depth of detection at higher frequencies. Therefore, the frequency should be appropriately selected according to the depth and size of the target.

도 10은 100㎒ 중심주파수와 50㎒ 중심주파수를 가진 안테나를 각각 사용하였을 경우의 탐측결과이다. 여기에서 알수 있는 것처럼 탐사대상체의 매설깊이에 따라 50㎒의 저주파안테나를 사용한 경우에는 심도가 큰 매설물에 대한 정보가, 100㎒의 안테나를 사용한 경우에는 심도가 작은 매설물에 대한 정보가 상대적으로 자세하게 나타남을 알 수 있다.FIG. 10 is a detection result when an antenna having a center frequency of 100 MHz and a center frequency of 50 MHz is used, respectively. As can be seen, the information on the deep buried material is shown in detail when the low frequency antenna of 50 MHz is used according to the depth of the object to be explored, and the information on the small buried material is shown in the detail when the antenna of 100 MHz is used. It can be seen.

또한, 아래 표2에는 중심주파수에 따른 대략적인 탐측가능깊이를 나타내었다.In addition, Table 2 below shows the approximate detectable depth according to the center frequency.

[표 2][Table 2]

가스배관의 매설심도탐측시에는 현재, 225㎒의 중심주파수를 가진 안테나를 주로 사용하고 있으며, 여러 배관이 교차되는 지점등에서 가스배관보다 매설심도가 낮은 타배관등의 탐측을 위해서 400㎒의 안테나도 사용하고 있으나, 일반적인 가스배관의 매설심도가 대략 2m정도이므로 본 발명에서는 중심주파수가 200㎒정도의 안테나를 사용하는 것이 가장 바람직하다.When detecting the depth of gas pipelines, antennas with a center frequency of 225 MHz are mainly used.In addition, 400 MHz antennas are also used for the detection of other pipelines having a lower depth of field than gas pipelines at points where several pipes intersect. Although it is used, since the depth of embedding of a general gas pipe is about 2m, it is most preferable to use an antenna having a center frequency of about 200 MHz in the present invention.

또한, 타임 윈도우(Time window)란 얼마만큼의 시간동안 자료를 받을 것인가를 의미하는 것으로 이는 탐측대상물체의 매설심도와 관계가 있다. 즉, 전자파가 매설물체까지 전파되었다가 다시 되돌아오는 시간이상의 충분한 시간동안 데이터를 받아야 한다. 이는 토양중의 전자파 전파속도와도 밀접한 관계가 있다. 따라서, 타임 윈도우 선택시에는 대상물체의 매설깊이뿐만 아니라 토양의 전기적 특성에 관한 정보를 알아야 한다.In addition, a time window means how long a data is to be received, which is related to the depth of burial of the object to be detected. That is, the data must be received for a sufficient time more than the time when the electromagnetic wave propagates to the buried object and then returns again. This is also closely related to the propagation rate of electromagnetic waves in the soil. Therefore, when selecting the time window, it is necessary to know information about the electrical properties of the soil as well as the depth of embedding of the object.

샘플링 인터벌(Sampling interval)은 반사되어 돌아오는 파형을 얼마만큼의 시간간격으로 수집할 것인가를 의미하는데, 일반적으로 사용하는 안테나의 중심주파수에 따라 그 값이 다르다. 상기의 두가지 변수는 송수신 안테나(200)(300)의 종류에 따라서 가장 적합한 값들을 주파수에 따라 사용하는 것이 바람직하다.Sampling interval (Sampling interval) means how much time interval to collect the reflected waveform to return, the value varies depending on the center frequency of the antenna used in general. The two variables are preferably used according to the frequency of the most suitable values according to the type of the transmit and receive antennas (200, 300).

또한, 토양의 전기전도도가 높다면 전자파의 전파는 어려워진다. 일반적으로 전지전도도가 0.01Ω-1 ·㎝-1 이상이면 GPR탐사가 어렵다고 본다. 따라서, 탐측전에 탐측할 지역의 전기적인 특성을 미리 파악, 또는 예측하는 것은 탐측결과의 질을 높이는데 필수적이다. 아래의 표 3에 전기 전도도에 따라 매질을 분류하였다.In addition, if the electrical conductivity of the soil is high, the propagation of electromagnetic waves becomes difficult. In general, when the cell conductivity is 0.01? Therefore, it is essential to understand or predict the electrical characteristics of the area to be detected before the detection in advance. In Table 3 below, the media were classified according to their electrical conductivity.

[표 3][Table 3]

다음으로는 본 발명을 구성하는 각각의 구성요소들의 특징을 통하여 본 발명의 작용을 더욱 상세히 설명한다.Next, the operation of the present invention through the features of the respective components constituting the present invention will be described in more detail.

전술한 것처럼 본 발명의 GPR의 구조는 매우 복잡하다. 즉, 지표면에 밀착되어 송신과 수신을 담당하는 송수신 안테나(200)(300), 초광대역의 펄스를 발생시키는 필스 송신 회로(140) 및 펄스 발생부(130), 송신출력을 제어하고 수신주파수를 분석하는 CPU(150)와 인터페이스(Interface)를 위한 수십미터의 송/수신용 케이블(900), 현장데이터 운용의 제어 분석 및 수집, 보관을 위한 PC(미도시), 모든 장치의 동작전원을 공급하는 전원 공급부(500) 등으로 구성되어 매우 복잡한 결선이 요구되며, 많은 장치(Device)의 구성등 물리적인 문제점 때문에 일일 탐측 속도가 대략 1㎞/Day 정도일 것으로 예상된다.As mentioned above, the structure of the GPR of the present invention is very complicated. That is, the transmit and receive antennas 200 and 300 which are in close contact with the ground surface and are responsible for transmitting and receiving, the field transmitting circuit 140 and the pulse generating unit 130 for generating pulses of ultra-wide band, control the transmission output and adjust the receiving frequency. Provides the operating power of all devices including a CPU (150) for analysis and a transmission / reception cable (900) of several tens of meters for an interface, a control analysis and collection of field data operation, a PC (not shown), and storage. It is composed of a power supply unit 500, etc., very complicated wiring is required, and due to physical problems such as the configuration of many devices (Device), the daily detection speed is expected to be approximately 1km / Day.

전기적인 문제점요소로는 전지로부터 전원을 공급받아 동작되므로 전지의 용량에 의하여 일일 탐측거리가 제한된다. 초광대역의 펄스를 생성하는 펄스 송신 회로(140), 펄스 발생기(130) 및 송수신 안테나(200)(300)의 소모전류는 많을 수 밖에 없으므로 중량의 예비 전원을 항상 준비하고 탐측을 진행하는 것이 바람직하다.The electrical problem is that the daily detection distance is limited by the capacity of the battery because the operation is supplied from the battery. Since the current consumption of the pulse transmitting circuit 140, the pulse generator 130, and the transmitting and receiving antennas 200 and 300 generating ultra wide band pulses may be large, it is desirable to always prepare a heavy power supply and proceed with the detection. Do.

또한 여러개의 장치를 한개의 기구물에 장착하였을 때 초광대역의 펄스로 인하여 각 장치 상호간의 노이즈로 인하여 많은 오동작의 가능성이 있다. In addition, when multiple devices are mounted on a single device, there is a possibility of many malfunctions due to noise between the devices due to the ultra-wideband pulse.

이러한 노이즈에 의한 오동작을 제거하기 위해서는 본 발명에서와 같이 노이즈 필터링을 할 수 있는 구조물에 각각의 장치가 별도로 분리되어 장착할 수 있어야 하며, 중량의 예비 배터리가 장착될 수 있는 구조로 된 일체형 기구물 카트(800)가 바람직하다. In order to eliminate the malfunction caused by the noise, each device must be separately mounted on a structure capable of filtering noise as in the present invention, and an integrated mechanism cart having a structure in which a spare battery of weight can be mounted. 800 is preferred.

따라서, 기구물의 일체화로 현장에서의 탐측준비가 매우 향상되었으며(현장에서의 준비, 각 모듈별 인터페이스), 현장의 탐측 및 장비의 이동이 간편해졌고 예비 배터리 장착이 가능하여 물리적인 요소 및 전기적인 요소가 해결되어 탐측속도 4㎞/Day가 가능하다.As a result, the preparation of the site was greatly improved due to the integration of the equipment (site preparation, interface for each module), the site was easily detected and the equipment was moved, and the spare battery could be installed to provide physical and electrical elements. The detection speed is 4km / day.

한편, 본 발명에서는 다른 실시예로 도 11과 같이, 하단부 카트(810)의 구조를 개선하여 하단부 카트(810)가 경사면을 타고 이동하거나 혹은 지표면의 불균일한 수평도에 따라 하단부 카트(810)가 기울어지더라도 송신안테나(200)와 수신안테나(300)가 항상 지구 중심, 즉 중력방향을 유지하도록 하여 계측 불량 혹은 계측 오류가 발생되지 않도록 개선된 내용을 포함한다.Meanwhile, in another exemplary embodiment of the present invention, as shown in FIG. 11, the lower cart 810 is moved on an inclined surface by improving the structure of the lower cart 810, or the lower cart 810 is moved according to an uneven horizontal level of the ground surface. Even if inclined, the transmission antenna 200 and the reception antenna 300 are always maintained at the center of the earth, i.e., the direction of gravity, so that the measurement antenna or the reception antenna 300 may be improved so that measurement failure or measurement error does not occur.

이를 위해, 본 발명에서는 도 11의 (a),(b)에서와 같이, 상기 송신안테나(200)와 수신안테나(300)는 각각 안테나수납박스(BOX)에 내장된다.To this end, in the present invention, as shown in Figure 11 (a), (b), the transmitting antenna 200 and the receiving antenna 300 are each built in the antenna storage box (BOX).

이때, 상기 안테나수납박스(BOX)는 사각박스 형상으로 형성되고, 출력 및 수신 감도를 저하시키지 않도록 하기 위해 하단면 일부는 개방되어 개구부(920)를 구성한다.At this time, the antenna storage box (BOX) is formed in a rectangular box shape, in order to not lower the output and reception sensitivity, a portion of the lower surface is opened to form an opening 920.

따라서, 상기 송신안테나(200)와 수신안테나(300)가 상기 안테나수납박스(BOX)의 내부에 내장 고정될 때, 이들 안테나의 하단면 대부분이 상기 개구부(920)를 통해 개방된 상태를 유지하게 되므로 검출 감도가 떨어지지는 않는다.Therefore, when the transmitting antenna 200 and the receiving antenna 300 are fixed to the inside of the antenna storage box (BOX), the lower end of most of these antennas to maintain the open state through the opening 920 Therefore, the detection sensitivity does not decrease.

아울러, 상기 안테나수납박스(BOX)는 양단에 회전축(910)이 일체로 형성되며, 상기 회전축(910)은 상기 하단부 카트(810)의 양측면에 끼움 고정되는 형태로 설치되어 상기 안테나수납박스(BOX)가 자중에 의해 회전유동될 수 있게 구성된다.In addition, the antenna storage box (BOX) is formed at both ends of the rotary shaft 910 is integrally formed, the rotary shaft 910 is installed in the form fixed to both sides of the lower cart 810 is the antenna storage box (BOX) ) Is configured to be rotated and flowed by its own weight.

덧붙여, 상기 안테나수납박스(BOX)가 항상 중력방향, 즉 지구 중심방향을 향하도록 중량물, 즉 무게추(930)가 부가될 수 있는데, 상기 무게추(930)는 일종의 오뚜기와 같은 기능을 수행하며, 상기 개구부(920)를 제외한 안테나수납박스(BOX)의 하단면 양측에 고정됨이 바람직하다.In addition, a weight, that is, a weight 930 may be added so that the antenna storage box (BOX) always faces the direction of gravity, that is, the earth's center, and the weight 930 performs a function of a kind of locust. It is preferable to be fixed to both sides of the bottom surface of the antenna storage box (BOX) excluding the opening 920.

이때, 상기 무게추(930)는 여러가지 형태가 될 수 있지만, 안테나수납박스(BOX) 회전시 하단부 카트(810)의 내부면과의 간섭을 최소화시킬 수 있도록 반원형상으로 형성됨이 특히 바람직하다.In this case, the weight 930 may be in various forms, but is preferably formed in a semi-circular shape so as to minimize interference with the inner surface of the lower cart 810 during the rotation of the antenna storage box (BOX).

한편, 상기 하단부 카트(810)의 선단부 일측면에는 디지털각도계(940)가 부설되고, 상기 디지털각도계(940)는 CPU(150)와 연결되어 하단부 카트(810)가 갖는 기울기, 즉 경사를 즉시에 측정하고 이를 확인할 수 있도록 하여 준다.On the other hand, the digital protractometer 940 is installed on one side of the front end portion of the lower cart 810, the digital protractometer 940 is connected to the CPU 150, the slope, that is, the inclination of the lower cart 810 immediately Allows you to measure and confirm it.

이것은 지표면에 대해 하단부 카트(810)가 경사지게 배치되었을 경우, 지표면으로부터 수직하게 측정된 지점과, 지구 중심방향으로 측정된 지점 사이에는 Sinθ(하단부 카트가 기울어진 경사각이 θ라고 했을 때) 만큼 차이를 갖게 되므로 필요한 경우 이를 보정할 수 있도록 하기 위함이다.This means that when the lower cart 810 is inclined with respect to the ground surface, the difference between the point measured vertically from the ground surface and the point measured in the direction of the earth's center is Sinθ (when the tilt angle of the lower cart is tilted is θ). This is to allow correction if necessary.

이는 인클라인드(Inclined)에서의 물체 운동방정식을 설명하는 고전역학(뉴턴 역학)에 의해 이미 설명된 부분이므로 구체적인 설명은 생략한다.This is already described by classical mechanics (Newtonian mechanics) explaining the equation of motion of the object in the inclined, so the detailed description is omitted.

이와 같이, 본 발명의 개선된 실시예서는 상기 송신안테나(200)와 수신안테나(300)를 하단부 카트(810)의 내부계로부터 분리하여 자유롭게 유동될 수 있게 함으로써 하단부 카트(810)의 운동과 상관없이 정확한 계측이 가능하게 된다.As such, the improved embodiment of the present invention correlates with the movement of the bottom cart 810 by allowing the transmitting antenna 200 and the receiving antenna 300 to be freely flowable from the interior of the bottom cart 810. Accurate measurement is possible without

다시 말해, 하단부 카트(810)로부터 유발되었던 변수가 송신안테나(200)와 수신안테나(300) 극미하게 영향을 미치기 때문에 가장 정확한 계측값을 얻을 수 있게 되는 것이다.In other words, since the variable induced from the lower cart 810 affects the transmission antenna 200 and the reception antenna 300 slightly, the most accurate measurement value can be obtained.

특히, 상기 안테나수납박스(BOX)의 내부에는 차폐재(950)를 더 내장하여 송신안테나(200) 또는 수신안테나(300)가 내부에서 흔들림없이 견고히 고정되도록 밀착함과 동시에, 외부 전자기장으로부터 영향을 최소화시키도록 이들 전자장의 영향을 완전히 차폐하여 측정 효율과 측정값의 정확도를 더욱 높일 수 있도록 구성된다.In particular, the inside of the antenna storage box (BOX) is further embedded with a shielding material 950 so that the transmission antenna 200 or the receiving antenna 300 is firmly fixed without shaking in the inside, and at the same time, minimize the influence from the external electromagnetic field It is configured to completely shield the effects of these electromagnetic fields so that the measurement efficiency and the accuracy of the measurement value can be further increased.

이에 더하여, 본 발명은 도 12와 같은 충격보강대(1000)를 더 구비한다.In addition, the present invention further includes an impact reinforcing bar 1000 as shown in FIG.

상기 충격보강대(1000)는 상기 하단부 카트(810)의 선단면에 부착되는 것으로, 볼트공(1100)을 통해 볼트 고정되는 것이 가장 바람직하며, 나아가 상기 하단부 카트(810)의 선단면을 약간 요입되게 형성하고, 상기 충격보강대(1000)를 요입된 부분에 끼워 넣는 방식으로 고정하면 외관 품위를 더욱 높일 수 있다.The impact reinforcing bar 1000 is attached to the front end surface of the lower cart 810, it is most preferable that the bolt is fixed through the bolt hole 1100, and further to slightly recess the front end surface of the lower cart (810) When the impact reinforcing bar 1000 is formed and fixed in a manner of being inserted into the recessed portion, the appearance quality can be further improved.

물론, 이 경우에도 볼트 고정방식을 취함으로써 고정성을 극대화시켜야 한다.Of course, even in this case, the fixing method should be maximized by taking the bolt fixing method.

또한, 상기 충격보강대(1000)를 고정할 때 고정작업의 편의성과 효율성, 빠른 체결성을 확보할 수 있도록 충격보강대(1000)의 절곡된 하단부 상면에는 결합안내돌기(1200)를 한 쌍 구비할 수 있다.In addition, when fixing the impact reinforcement table 1000, a pair of guide guide protrusions 1200 may be provided on the upper surface of the bent lower end of the impact reinforcement table 1000 to secure convenience, efficiency, and quick fastening of the fixing operation. have.

상기 결합안내돌기(1200)는 조립 위치를 특정시켜 조립작업을 편리하게 할 뿐만 아니라, 상기 충격보강대(1000)가 간섭체와 충돌되면서 외력이 작용하였을 때 상기 하단부 카트(810)로부터 쉽게 이탈되지 않고 일체화된 상태를 지속적으로 유지하기 때문에 하단부 카트(810)를 보호하는 기능이 더욱 강화된다.The coupling guide protrusion 1200 not only facilitates the assembly operation by specifying the assembly position, but also does not easily escape from the lower cart 810 when the impact reinforcing table 1000 collides with the interference body and the external force acts. The ability to protect the lower cart 810 is further enhanced because it maintains an integrated state.

이를 위해, 상기 하단부 카트(810)의 저면 대응개소에는 상기 결합안내돌기(1200)가 끼워질 수 있도록 구멍이 형성되어야 한다.To this end, a hole must be formed in the corresponding portion of the bottom surface of the lower cart 810 so that the coupling guide protrusion 1200 can be fitted therein.

그리고, 상기 충격보강대(1000)의 전면 중앙에는 대략 삼각형태의 탐침모양으로 뾰족하게 돌출된 흙분리판(1300)이 돌출 형성된다.In addition, in the center of the front surface of the impact reinforcing bar 1000, a soil separation plate 1300 protruding sharply in a triangular probe shape is formed.

상기 흙분리판(1300)은 충격보강대(1000)의 전면에 작용하는 외부체, 이를 테면 흙 등이 과량 접촉되었을 때 이들을 분리하여 갈라줌으로써 상기 충격보강대(1000)가 전진하는데 있어 방해요소를 최소화시켜 준다.The soil separating plate 1300 is to minimize the disturbance elements in the impact reinforcing table 1000 by advancing the external body, such as when the soil is excessively contacted, such as when the soil is excessively contacted to the impact reinforcing table 1000. give.

뿐만 아니라, 상기 충격보강대(1000)의 절곡된 하단면에는 삼각형상으로 상향돌출된 삼각돌부(1400)를 더 구비함으로써 저면에 공간을 형성하여, 충격보강대(1000)의 저면과 지면 사이의 마찰력을 줄이고, 하단부 카트(810)와의 고정성도 더 높일 수 있다.In addition, the bent bottom surface of the impact reinforcement table 1000 further includes a triangular protrusion 1400 protruded upward in a triangular shape to form a space on the bottom, the friction between the bottom of the impact reinforcement table 1000 and the ground Reduce, and can further increase the fixing with the lower cart (810).

따라서, 본 발명에 따른 충격보강대(1000)를 갖춘 하단부 카트(810)는 전진성, 직진성이 좋아지고, 외부 충격에 대한 강한 저항성을 가지므로 쉽게 찌그러지지 않아 내장된 송수신안테나의 기능을 극대화시켜 주게 된다.
Therefore, the lower cart 810 with the impact reinforcing bar 1000 according to the present invention is improved forward and straight, and has a strong resistance to external impact, so it is not easily crushed to maximize the function of the built-in transmission and reception antenna. .

100 : 제어장치 200 : 송신 안테나
300 : 수신 안테나 400 : 디스플레이부
500 : 전원 공급부 600 : 통신부
700 : 인터넷 서버 800 : 카트
900 : 전송선 1000 : 충격보강대
1100 : 볼트공 1200 : 결합안내돌기
1300 : 흙분리판 1400 : 삼각돌부100: control device 200: transmitting antenna
300: receiving antenna 400: display unit
500: power supply unit 600: communication unit
700: Internet Server 800: Cart
900: transmission line 1000: impact reinforcement
1100: bolt hole 1200: coupling guide protrusion
1300: dirt separation plate 1400: triangular stone part

Claims

시스템 전체를 제어하고, 수신 안테나(300)로부터 전송된 수신신호를 기록, 저장하여 실내에서의 처리를 위해 필요한 PC로 전송하도록 제어하며 수신신호가 기록되는 최초 시간, 아날로그(analog)신호인 수신신호의 샘플링 간격, 수신신호가 기록되는 전체시간범위, 스태킹(stacking)횟수와 같이 탐사에 필요한 변수들을 결정하며, 결정된 변수에 의한 송신신호를 발생시켜 증폭시킨 후 송신 안테나(200)를 통해서 방사하도록 제어하며, 수신 안테나(300)를 통해 수신된 수신신호를 증폭시켜서 기록하도록 제어하고 샘플링 간격을 결정하는 제어장치(100); 상기 제어장치(100)에서 발생한 펄스파형의 송신신호를 방사시키며 매질을 통과한 후 매설물체에서 반사되어 돌아오는 수신신호를 받아들이는 송신 및 수신 안테나(200)(300); 상기 제어장치(100)에서 수신신호를 영상으로 구현시키며 구현된 영상을 대상으로 고해상도의 화면에 다양한 구현 색상을 적용하여 단면도로 나타내는 디스플레이부(400); 상기 제어장치(100)와 송신 및 수신 안테나(200)(300) 사이의 송신신호와 수신신호의 전송을 담당하고 송신신호와 수신신호를 전달하도록 동축케이블이나 광케이블로 된 전송선(900); 및 상기 각 기능부에 구동전원을 공급하되 송신신호의 발생, 송신신호와 수신신호의 송수신을 위한 필요동력으로 DC전원을 사용하는 전원 공급부(500)를 포함하는 지피알 시스템을 이용한 지하시설물 탐측의 신호해석 장치에 있어서;
상기 제어장치(100)는 상기 수신 안테나(300)로부터 입력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터(120); 및 시스템 전체를 제어하고 송신에서부터 수신까지의 전파소요시간이 측정되는 CPU(150)를 더 포함과 동시에,
상기 송신안테나(200)와 수신안테나(300)는 각각 안테나수납박스(BOX)에 내장되되 안테나수납박스(BOX) 내부에 구비된 전자기장 차폐재(950)에 둘러싸여 차폐된 상태로 유동되지 않게 밀착고정되고, 상기 안테나수납박스(BOX)의 하단면 일부는 개방되어 개구부(920)를 구성하며, 상기 안테나수납박스(BOX)의 양단에는 회전축(910)이 일체로 형성되고, 상기 회전축(910)은 상기 하단부 카트(810)의 내부 양측면에 끼움 고정되는 형태로 설치되어 상기 안테나수납박스(BOX)가 자중에 의해 회전유동될 수 있게 구성되며, 상기 개구부(920)를 제외한 안테나수납박스(BOX)의 하단면 양측에는 반원형상의 무게추(930)가 고정되고, 상기 하단부 카트(810)의 선단부 일측면에는 CPU(150)와 연결되어 하단부 카트(810)가 갖는 기울기를 즉시에 측정하고 확인할 수 있는 디지털각도계(940)가 부설되며,
상기 하단부 카트(810)의 선단면에는 충격보강대(1000)가 더 구비되되, 상기 충격보강대(1000)는 하단부 카트(810)에 볼트고정되고, 절곡된 하단면에 돌출된 한 쌍의 결합안내돌기(1200)를 통해 초기 위치가 세팅되며, 충격보강대(1000)의 전면 중앙에는 삼각형상으로 뾰족하게 돌출된 흙분리판(1300)이 더 구비되어 외부간섭체와의 충돌을 줄인 것을 특징으로 하는 지피알 시스템을 이용한 지하시설물 탐측의 신호해석 장치.Controls the entire system, records and stores the received signal transmitted from the receiving antenna 300, and transmits it to a PC necessary for processing indoors. The first time the received signal is recorded, the received signal which is an analog signal. Determining variables required for the exploration, such as sampling interval, the total time range in which the received signal is recorded, and the number of stacking times, generate and amplify the transmission signal according to the determined variable, and then control to radiate through the transmission antenna 200. A control device (100) for amplifying and recording the received signal received through the receiving antenna (300) and for determining a sampling interval; A transmit and receive antenna (200) (300) for radiating a pulse wave transmission signal generated by the control device (100) and receiving a return signal reflected from the buried object after passing through the medium; A display unit 400 which implements a received signal in an image in the control apparatus 100 and shows a sectional view by applying various implementation colors to a screen having a high resolution; A transmission line 900 made of a coaxial cable or an optical cable, which is responsible for the transmission of the transmission signal and the reception signal between the control device 100 and the transmission and reception antennas 200 and 300 and transmits the transmission signal and the reception signal; And a power supply unit 500 for supplying driving power to each of the functional units and using a DC power source as a necessary power for generation of a transmission signal, transmission and reception of transmission signals and reception signals, and the like. In the signal analysis device;
The control device 100 includes an A / D converter 120 for converting an analog signal input from the receiving antenna 300 into a digital signal; And a CPU 150 for controlling the entire system and measuring propagation time from transmission to reception.
The transmitting antenna 200 and the receiving antenna 300 are each built in the antenna storage box (BOX), but is fixed in close contact with the electromagnetic shielding material 950 provided inside the antenna storage box (BOX) so as not to flow in a shielded state A portion of the lower end surface of the antenna storage box BOX is opened to form an opening 920, and both ends of the antenna storage box BOX are integrally formed with a rotation shaft 910, and the rotation shaft 910 is It is installed in the form fixed to both sides of the inner side of the lower cart 810 is configured so that the antenna storage box (BOX) can be rotated by its own weight, the lower end of the antenna storage box (BOX) excluding the opening 920 The semi-circular weight 930 is fixed to both sides of the surface, and the digital protractometer which is connected to the CPU 150 on the one side of the lower end cart 810 to immediately measure and check the inclination of the lower end cart 810 (940) Will be laid,
The front end surface of the lower cart 810 is further provided with an impact reinforcing bar 1000, the impact reinforcing bar 1000 is bolted to the lower cart 810, a pair of coupling guide protrusion protruding to the bent bottom surface The initial position is set through (1200), and the earth separation plate 1300 protruding sharply in a triangular shape at the center of the front of the impact reinforcement 1000 is characterized in that it reduces the collision with the external interference body. Signal analysis device for underground facility detection using PAL system.