KR101669078B1

KR101669078B1 - 유비쿼터스 덕트를 활용한 지하시설물 운영시스템

Info

Publication number: KR101669078B1
Application number: KR1020160077427A
Authority: KR
Inventors: 강희준
Original assignee: (주)대동지앤에스
Priority date: 2016-06-21
Filing date: 2016-06-21
Publication date: 2016-10-25

Abstract

본 발명은 유비쿼터스 덕트를 활용한 지하시설물 운영시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상수도와 하수도의 지하시설물에 관한 기본적인 데이터베이스를 구축함으로써 관련 정보의 신속한 분석이 가능하고, 특히 상수도와 하수도에 직접 설치한 센서와 지표 인접 지하에 설치된 유비쿼터스 덕트(무선통신 수집 단말기를 구비하고 있는 지중화용 덕트)간 지중 통신을 통해 지하시설물을 실시간 모니터링하여 효율적인 관리가 가능하도록 한 유비쿼터스 덕트를 활용한 지하시설물 운영시스템에 관한 것이다.

Description

유비쿼터스 덕트를 활용한 지하시설물 운영시스템{Underground facility operating system using the ubiquitous duct}

본 발명은 지하시설물 운영 기술 분야 중 유비쿼터스 덕트를 활용한 지하시설물 운영시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상수도와 하수도의 지하시설물에 관한 기본적인 데이터베이스를 구축함으로써 관련 정보의 신속한 분석이 가능하고, 특히 상수도와 하수도에 직접 설치한 센서와 지표 인접 지하에 설치된 유비쿼터스 덕트(무선통신 수집 단말기를 구비하고 있는 지중화용 덕트)간 지중 통신을 통해 지하시설물을 실시간 모니터링하여 효율적인 관리가 가능하도록 한 유비쿼터스 덕트를 활용한 지하시설물 운영시스템에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 최근 정보통신기술의 발달로 말미암아 원거리 데이터통신망을 매개하여 다양한 분야에 대한 정보를 적어도 하나이상의 호스트서버를 통하여 다수의 가입자측으로 실시간 제공하는 정보제공기술의 개발이 활발하게 진행중이다.

이를 기반으로, 최근에는 가입자에게 정확한 정보를 보다 신속하게 제공하기 위한 캐쉬메모리 확장기술 등 주변기술과 가입자의 취향 및 선호도에 보다 편리하게 접근할 수 있는 정보 선별기술 및 압축기술이 개발중이며, 이를 통한 각종 전자 콘텐츠 및 그 솔루션의 개발에도 박차를 가하고 있는 실정이다.

현재까진 상수도와 하수도를 비롯한 지하시설물은 단순히 땅 속에 묻는 것으로만 그 기능을 다했었다.

하지만 지하에 묻혀 있는 시설물의 현재 상태와 노후화에 따른 기능 저하 및 위험성에 대한 문제가 제기되고 있다.

더욱이 정부에서 추진하고 있는 U-City 건설과 발맞추어 상수도와 하수도 등 지하시설물에 관해서도 관리자가 직접 관리할 수 있도록 요구되고 있는 실정이다.

그러나, 지하에 매설되어 있는 상수도와 하수도의 지하시설물은 사람이 직접 시간을 내어 관리 및 점검을 하지 않는 이상 엄청난 수의 시설물을 효율적으로 관리할 수 없으며 기존에 구축되어 있는 보고서 형식의 텍스트 방식으로는 관리가 거의 불가능하다는 문제점이 있으며 지방자치단체에 따라서는 관내에 위치한 상수도와 하수도에 관한 관망도도 일부 지역을 제외하고 구축되지 않은 실정이다.

그리고 GIS기반의 모니터링시스템을 구축하였다고 하나 대부분 지도 위에 계측기 위치만 표시하고, 계측 값을 단순 보여주는 형태에 지나지 않아, 많은 돈을 투자한 GIS정보와 계측 정보가 무의미한 추이선을 보여주는 그래프로 그 의미가 퇴색되고 있는 실정이다.

한편, 도로를 건설하는 경우, 도로 시설물과 더불어 전기/통신, 가스, 원유 등의 이동을 담당하는 지하시설물도 함께 구축하고 있는 추세이다.

기존에는 CAB 방식의 PVC 관을 설치하는 방법을 사용하고 있는데, 이에는 비용이 많이 들어가고, 이러한 비용은 전력/전기통신 사업자의 부담으로 돌아가고 있다.

또한, 최근에는 도시 지하 공간의 합리적인 운영 및 시설물의 효율적인 관리를 위한 방법으로서, 공동구를 설치하고 있다.

지하시설물을 공동구로 관리할 경우에는, 유지관리 및 확장성이 용이하고 센서 등의 첨단 장치를 활용하여 관리하는 것이 유리하다는 장점은 있으나, 초기 시설비가 많이 들며, 특히 신도시가 아닌 기성 시가지에서는 그 설치가 매우 곤란하다는 문제점이 있다.

특히, 미래의 유비쿼터스 도시(Ubiquitous-City) 등 첨단 도시로 발전하기 위해서는, 기성 시가지의 지하시설물을 관리하는 것은 필수적이며, 이를 위해 기성 시가지에 건설되어 있는 지중화된 지하시설물에 첨단 센서 장비를 설치하여 관리하는 것이 요구된다.

이때, 지상과 다르게 센서를 통해 지하시설물을 관리할 경우에는, 센서의 설치 및 통신에 많은 어려움이 수반된다.

대한민국 특허 등록번호 제10-1084678호(2011-11-11), '유비쿼터스 덕트를 이용한 지하시설물 관리 방법'

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 상수도와 하수도의 지하시설물에 관한 기본적인 데이터베이스를 구축함으로써 관련 정보의 신속한 분석이 가능하고, 특히 상수도와 하수도에 직접 설치한 센서와 지표 인접 지하에 설치된 유비쿼터스 덕트(무선통신 수집 단말기를 구비하고 있는 지중화용 덕트)간 지중 통신을 통해 지하시설물을 실시간 모니터링하여 효율적인 관리가 가능하도록 한 유비쿼터스 덕트를 활용한 지하시설물 운영시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 지하시설물(30)에 부착된 수압 센서, 수위 센서, 퇴적물 감지센서를 포함한 지하시설물 관리용 센서((31)와; 상기 지하시설물 관리용 센서(31)와 통신하여 지하시설물(30) 정보를 실시간 검출하는 무선통신 수집단말기(23)와; 지표면에 근접 설치되고 도로의 경계석(14)에 밀착되며 표면이 노출된 상태로 구비되고 상기 무선통신 수집단말기(23)가 내장된 유비쿼터스 덕트(10); 및 상기 무선통신 수집단말기(23)와 통신하여 실시간 모니터링하는 지하시설물 실시간 모니터링시스템(110)을 포함하는 유비쿼터스 덕트를 활용한 지하시설물 운영시스템에 있어서; 상기 유비쿼터스 덕트(10)의 상면 일측인 경계석(14) 쪽에는 걸림구(TR)가 일정길이 상향 돌출되고; 상기 걸림구(TR)에는 'ㄱ'형상의 제1슬라이더(40)의 하단이 밀착되며; 상기 제1슬라이더(40)의 상면에는 볼트공이 형성된 돌출가이드(42)가 블럭 형태로 돌출되고; 상기 돌출가이드(42)가 형성된 제1슬라이더(40)의 절곡된 단면은 경계석(14)의 측면에 밀착되며; 상기 경계석(14)에는 상기 제1슬라이더(40)와 반대쪽에 제2슬라이더(50)가 덮어지고; 상기 제2슬라이더(50)는 제1슬라이더(40)와 반대형상을 갖되 상면 일측에는 상기 돌출가이드(42)에 끼워질 수 있는 가이드홈(52)이 절개 형성되며; 상기 제2슬라이더(50)의 절곡된 하단부는 경계석(14)의 바깥면에 밀착된 상태에서 앵커볼트(54)로 앵커링되고; 상기 돌출가이드(42)에는 접시볼트(44)가 체결되어 상기 제2슬라이더(50)와 제1슬라이더(40)를 동시에 눌러 고정하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 덕트를 활용한 지하시설물 운영시스템을 제공한다.

본 발명에 따르면, 상수도와 하수도의 지하시설물에 관한 기본적인 데이터베이스를 구축함으로써 관련 정보의 신속한 분석이 가능하고, 특히 상수도와 하수도에 직접 설치한 센서와 지표 인접 지하에 설치된 유비쿼터스 덕트(무선통신 수집 단말기를 구비하고 있는 지중화용 덕트)간 지중 통신을 통해 지하시설물을 실시간 모니터링하여 효율적인 관리가 가능한 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 지하시설물 운영시스템을 구현하기 위한 유비쿼터스 기반의 지하시설물 실시간 모니터링시스템 인터페이스 구조를 도시한 블록도,
도 2는 도 1의 지하시설물 실시간 모니터링시스템에 대한 구성도,
도 3은 지하시설물 실시간 모니터링 구동유닛 내 모니터링시스템의 수신 구성도,
도 4는 지하시설물 실시간 모니터링시스템의 모니터링 설정 흐름도,
도 5는 도 2의 시스템구동유닛의 구성도,
도 6은 도 2의 지리도형DB의 구성예시도,
도 7은 도 2의 속성정보DB의 구성예시도,
도 8은 본 발명에 따른 지하시설물 운영시스템을 구현하기 위한 실시간 모니터링시스템 중 상수도 관련 메뉴탭,
도 9는 본 발명에 따른 지하시설물 운영시스템을 구현하기 위한 실시간 모니터링시스템 중 하수도 관련 메뉴탭,
도 10은 본 발명에 따른 지하시설물 운영시스템을 구현하기 위한 실시간 모니터링시스템 중 공통 관련 메뉴탭,
도 11은 본 발명에 따른 지하시설물 운영시스템을 구현하기 위한 실시간 모니터링시스템의 초기화면,
도 12는 도 11의 상수도 관련 메뉴탭 화면,
도 13은 도 11의 하수도 관련 메뉴탭 화면,
도 14는 도 11의 툴바의 확대화면,
도 15는 도 8의 메뉴탭 중 속성조회 및 수정 메뉴를 선택하였을 경우의 각 세부목록화면,
도 16은 도 15의 세부목록 중 상수도를 선택하였을 경우의 출력화면,
도 17은 세부목록 중 인입관을 선택하였을 경우의 출력화면,
도 18은 세부목록 중 결과조회-개별조회를 선택하였을 경우의 출력화면,
도 19는 세부목록 중 수용가 개전을 선택하였을 경우의 출력화면,
도 20은 세부목록 중 하수관 속성 조회를 선택하였을 경우의 출력화면,
도 21은 세부목록 중 하수맨홀 검색을 선택하였을 경우의 출력화면,
도 22는 세부목록 중 환경변수 설정을 선택하였을 경우의 출력화면,
도 23은 세부목록 중 오수통수능부족관거 검색을 선택하였을 경우의 출력화면,
도 24는 세부목록 중 오수 검색결과 조회를 선택하였을 경우의 출력화면,
도 25는 세부목록 중 노드 위치 등록을 선택하였을 경우의 출력화면,
도 26은 세부목록 중 노드 전체 정보를 선택하였을 경우의 출력화면,
도 27은 세부목록 중 모니터링 설정을 선택하였을 경우의 출력화면,
도 28은 세부목록 중 모니터링 설정 내역을 선택하였을 경우의 출력화면,
도 29는 세부목록 중 알람 정보 조회를 선택하였을 경우의 출력화면,
도 30은 세부목록 중 실시간 모니터링을 선택하였을 경우의 출력화면,
도 31은 세부목록 중 모니터링 결과 조회를 선택하였을 경우의 출력화면,
도 32 및 도 33은 본 발명에 따른 유비쿼터스 덕트의 설치예를 보인 예시도,
도 34는 도 32의 유비쿼터스 덕트의 고정예를 보인 예시도,
그리고
도 35는 도 32의 유비쿼터스 덕트에 설치되는 마커 및 마커베이스의 예시도.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

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.

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.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상수도와 하수도의 지하시설물에 관한 기본적인 데이터베이스를 구축함으로서 관련정보의 신속한 분석이 가능하고, 관망해석을 통한 해당 상수도와 하수도의 관에 대한 빠른 정보 취득이 가능하며, 상수도와 하수도에 직접 설치한 센서와 지표 인접 지하에 설치된 유비쿼터스 덕트(무선통신 수집 단말기를 구비하고 있는 지중화용 덕트)간 지중 통신을 통해 지하시설물을 실시간 모니터링하여 효율적인 관리가 가능하도록 한 유비쿼터스 덕트를 활용한 지하시설물 운영시스템이다.

이를 위해, 본 발명은 유비쿼터스 기반의 관리자 또는 유저가 직접 사용하는 지하시설물 실시간 모니터링시스템(110)과; 미들웨어와 모니터링시스템(110)을 중간에서 연결하여 모니터링 설정을 가능하게 하는 연계시스템(120); 센서 네트워크단으로 모니터링 명령 수행을 가능케하는 미들웨어단(130) 및 실제로 상하수도 지하시설물에 설치된 센서가 모니터링 명령에 의해 동작하도록 하는 상하수도 센서네트워크단(140)의 크게 4가지 구성단으로 이루어지는데, 실제로 본 발명이 해당하는 부분은 지하시설물 실시간 모니터링시스템(110)이고 나머지 연계시스템(120)과 미들웨어단(130) 및 상하수도 센서네트워크단(140)은 본 발명이 구동되는데 있어서 연계되어야 하는 필요한 구성단(Level)이다.

이때, 본 발명에 포함되며 상기 상하수도 센서네트워크단(140)에 연계되어 상하수도 관을 통해 이송되는 유체의 상태를 센싱하는 센서는 수압 또는 수위 높이, 가스 압력을 센싱하는 수압센서, 수위센서, 퇴적물 감지센서이다.

도 2를 참조하면, 중앙제어처리장치(이하, CPU"라 함)(115)를 주축으로 하여 메모리(이하, RAM"이라 함)(116), 그래피컬 유저 인터페이스(이하, GUI"라 함)(117)가 전기적으로 연결되고, 본 발명에 따른 다수의 DB들(119-1,119-2)이 구비되는데 데이터베이스(119)가 상기 RAM(116)과 전기적으로 연결되어 있으며, 인터페이스부(114)를 통해 상기 CPU(115)와 상호 호환 기동되도록 프로그램 설계된 본 발명에 따른 지하시설물 실시간 모니터링시스템의 시스템구동유닛(113)이 전기적으로 연결되어 있고, 지하시설물 실시간 모니터링시스템(110)에서는 미들웨어단(130) 및 연계시스템(120)으로의 송수신을 위한 모니터링 송신 및 센싱Data DB 송수신(111, 112)이 각각 연결되어 있다.

도 3은 지하시설물 모니터링시스템에서 모니터링 설정을 가능하게 하는 4가지의 유형의 도식으로 상기에서 설명한대로 일시성 알람 발생 모니터링(112-1), 일시성 알람 발생 없음 모니터링(112-2), 연속성 알람 발생 모니터링(112-3), 연속성 알람 발생 없음 모니터링(112-4)의 경우에 대해 관리자 또는 사용자에 의해 모니터링이 설정되고 나면, 연계시스템 및 미들웨어단으로 전달된다.

도 4는 모니터링 설정시 수행되는 순서도로서 지하시설물모니터링시스템(110)에서 모니터링 설정이 되면 미들웨어단(130)에 모니터링 명령을 수행하고 해당 모니터링에 대한 리퀘스트 정보를 요청하여 받은 후 리퀘스트 정보와 함께 수행한 모니터링에 대한 정보를 센싱Data DB에 저장하며 미들웨어단(130)은 실제 설치된 상하수도의 센서로 명령을 수행하게 되고 센서네트워크단(140)에서는 모니터링에 따른 센싱 결과를 반환하여 연계시스템에 넘겨주며 연계시스템(120)은 이를 변환 처리 후 센싱Data DB에 저장하게 되고 다시 이 값을 지하시설물 모니터링시스템(110)의 GUI(117)를 통한 디스플레이어(118)를 통해 보여준다.

한편, 상기 시스템 구동유닛(113)은 상수관 블록 정보와 하수처리 구역의 구역 정보의 중첩 분석 기능과 취득된 상수관로에 해당되는 계측정보를 하수관로의 통수능 분석에 활용하는 수단이며, 우수관로에서 취득된 계측 정보를 하천 유량 및 수질 예측 및 방재 분석 솔루션과 연계하여 전달할 수 있는 수단으로 사용이 가능하다.

즉, 본 발명은 상기 시스템 구동유닛(113)을 통해 GIS와 계측자료를 입력자료로 하여, 각종 분석정보를 연산할 수 있으며, 이를 통해 지하시설물의 상태 변화 및 지하 매설물의 환경이나 조건정보를 취득할 수 있게 된다.

또한, 상기 시스템 구동유닛(113)은 유비쿼터스 환경하에서 사용자에게 다양한 통신수단을 통해 취득한 지하 매설물의 정보를 전송할 수 있다. 예컨대, 사용자의 설정에 따라 사용자의 휴대 단말기(미도시)로 단문 메시지(SMS)를 통해 실시간으로 취득한 지하시설물 관련 정보를 전송할 수 있다.

이때, 상기 시스템 구동유닛(113)의 데이터 호환성은 지하시설물 모니터링시스템(110)의 통신환경에 따라 결정되는 바, 본 발명의 지하시설물 모니터링시스템(110)의 통신환경은 Zigbee, CDMA, WCDMA, 와이브로 등 다양한 유비쿼터스 환경을 수용할 수 있는 미들웨어를 채용하여 통신 환경이 범용적이다.

한편, 상기 미들웨어단 수신 API 및 센싱Data DB 수신부(112)는 다수 통신망의 통신 프로토콜로 표준화함으로써 전송 주기, 전송 항목, 전송 대상에 관한 정보를 자유롭게 설정 가능하다.

도 5를 살펴보면, 지하시설물 모니터링시스템(110)의 시스템구동유닛(113)은, 모듈기반의 구성을 갖는 바, 연산/처리모듈(113-6)을 중심으로 하여 도형조회모듈(113-1), 속성조회 및 수정 모듈(113-2), 도형 검색 모듈(113-3), 상수도 수용가 관리 모듈(113-4), 상하수도 관망해석 모듈(113-5), 센서(노드) 관리 모듈(113-7), 모니터링 모듈(113-8), 이벤트(알람) 정보 모듈(113-9), 상하수도 전환 모듈(113-10)로 이루어지는 특징이 있으며, 이들의 구체적인 작동원리와 기능은 본 발명에 따른 시스템의 운영방법에서 상술하기로 한다(도 5 참조).

이때, 상기 도형조회모듈(113-1)은 사용자가 키입력부를 통해 선택한 도형 정보에 대한 도형데이터를 지리도형DB(119-1)로부터 검색하여 추출하기 위한 모듈이다. 이때의 도형데이터는 상기 GUI(130)을 통해 화면에 출력된다.

즉, 상기 도형조회모듈(113-1)은 사용자가 선택한 지역 구간 및 출력 대상정보(예컨대, 지적도, 도로, 상수관, 수용가, 노드..)에 따라, 해당 지역구간의 도형정보가 상기 GUI(130)을 통해 화면에 출력되며, 그 출력된 도형정보상에 출력 대상정보가 별도의 색깔로 구분되게 표시되게 된다.

상기 속성조회 및 수정 모듈(113-2)은 상기 도형조회모듈(113-1)과 연계되어, 속성조회 메뉴 또는 버튼을 이용하여 상수관, 하수관 등 조회하고자 하는 속성이 구축된 도형데이터를 선택하면 그에 해당하는 데이터를 속성정보DB(119-2)로부터 검출하는 모듈이다.

즉, 상기 속성조회 및 수정 모듈(113-2)은 상기 도형조회모듈(113-1)을 통해 출력된 도형정보상에 해당 지역범위에 포함된 상수관이나 하수관에 대한 속성정보를 표시하고, 그 속성정보를 수정할 수 있도록 하는 모듈이다.

상기 도형 검색 모듈(113-3)은 지리도형DB(119-1)로부터 구축되어 있는 도형데이터 중 상수도와 하수도에 관련한 기본 도형데이터를 사용자가 키입력부를 통해 검색하고자 하는 속성을 선택하면 검색된 데이터에 대해 사용자가 알 수 있도록 GUI(130)를 통해 화면에 출력된다.

상기 상수도 수용가 관리 모듈(113-4)은 상수도에 한하여 존재하는 수용가를 새로 도형정보에 신규로 추가하고 그에 매칭되도록 속성 정보를 부여한 후 인입관과 연결시켜주거나 반대로 추가되어 있는 수용가를 제거할 수 있도록 동작하는 모듈이다.

상기 상하수도 관망해석 모듈(113-5)은 상수도와 하수도에 해당하는 각각의 관망해석이론을 바탕으로 상수도에서는 초기유량분배를 수행하고 유량 및 손실수두 산출 후 유속 산출을 통한 관망해석을 수행하며, 하수도에서는 관망해석에 필요한 환경변수를 설정한 후 하수도의 두가지 유형인 오수관과 우수관에 한해서 각각 관망해석을 수행하여 그 결과를 출력하도록 하는 모듈이다.

상기 센서(노드) 관리 모듈(113-7)은 실제 상수도와 하수도에 설치될 수 있는 수압노드, 수위노드, 퇴적물노드센서를 도형데이터를 이용하여 지하시설물 실시간 모니터링시스템(110)의 화면상에 추가하거나 기존에 설치되어 있는 센서(노드)인 경우에 제거를 원하면 삭제를 할 수 있도록 하며 현재 설치되어 있는 센서(노드)의 상태를 확인할 수 있는 모듈이다.

상기 모니터링 모듈(113-8)은 설치되어 있는 상하수도의 센서에 모니터링을 설정할 수 있도록 하며 수행된 명령에 의해 얻어지는 센싱값을 실시간으로 그래프(챠트)로 확인 가능하게 하거나 과거에 수행하였던 모니터링 명령의 결과값을 기간별로 그래프(챠트)로 조회할 수 있도록 하며 현재 또는 과거에 수행하였던 모니터링의 이력 정보를 출력할 수 있는 모듈이다.

상기 이벤트(알람) 정보 모듈(113-9)은 모니터링 설정 중 알람 발생이 가능하도록 수행한 모니터링으로부터 취득한 센싱값에 의해 발생하는 센서의 이상 정보 및 일정 시간 경과시에 해제되는 알람 상태 정보 또는 설치된 센서(노드)의 상태 변화를 지하시설물 실시간 모니터링시스템(110) 메인창의 이벤트 알림창에 GUI(130)를 통해 출력할 수 있도록 하는 모듈이다.

상기 상하수도 전환 모듈(113-10)은 지하시설물 실시간 모니터링시스템(110)이 상수도와 하수도의 두 가지에 대한 개별의 정보를 하나의 시스템에서 화면 전환을 통해 관리할 수 있도록 해주는 화면 전환상태를 제어하는 모듈이다.

이때, 본 발명의 일실시예에 따른 유비쿼터스 기반의 지하시설물 실시간 모니터링시스템의 구성간에 실질적 제어를 수행하는 수단은 연산/처리모듈(113-6)인 바, 그 연산/처리모듈(113-6)은 상기 도형조회모듈(113-1) 및 속성조회 및 수정모듈(113-2), 도형검색모듈(113-3)을 통해 도형 및 속성정보가 조회 가능하게 설정된 상태에서, 상기 센서(노드)관리모듈(113-7)을 통해 인가된 센싱값을 상기 이벤트(알람)정보 모듈(113-9)에 미리 설정된 기준값과 비교하여 기준값 초과시 경보를 발생시키도록 제어하는 수단이다.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 유비쿼터스 기반의 지하시설물 실시간 모니터링시스템은 지하시설물에 대한 실시간 모니터링은 물론이고, 위험상황을 신속하게 판단할 수 있으며, 신속한 의사결정을 수행하여 차후 조치를 취할 수 있게 된다.

또한, 상기 시스템구동유닛(113)의 구체적인 기능은 본 발명에 따른 운영방법의 설명에서 더욱 상세하게 후술하기로 한다.

한편, 본 발명에 따른 데이터베이스부(119)는, 다수의 지형정보인 지리도형DB(119-1)와, 상기 도형정보와 상응하는 상세정보 및 관련정보로서의 속성정보DB(119-2)로 이루어지는데 여기에 더해 지하시설물 실시간 모니터링시스템(110)단에는 구비되어 있지 않지만 모니터링 설정을 위해 필요한 데이터베이스인 센싱Data DB가 연계시스템(120)에 위치하여 지하시설물 실시간 모니터링시스템과 연계되어 있으며, 상기한 DB들(119)은 도 6 및 도 7에서와 같은 정보들을 구비하는 특징이 있다.

상기한 DB들(119)은 또한 본 발명에 따른 지하시설물 실시간 모니터링시스템이 올바르게 구동되도록 하는 기초적인 데이터 및 신속한 의사결정을 수행할 수 있도록 하는 기능과 역할을 실시하는데, 정부기관과 각종 산학연단체에 의해 마련되어 운영되고 있는 주지된 지리정보시스템에 구비되는 지리정보를 가공하는 데에도 그 특징이 있다.

이를 보다 구체적으로 살펴보면, 본 발명에 따른 상기 지리도형DB(119-1)은 행정구역도, 지적도, 상수관, 하수관, 수압노드, 수위노드, 퇴적물노드 등의 지리적 도형정보 등이 구비되며 하기의 <표 1>에서와 같다.

또한, 상기 속성정보DB(119-2)는, 상수관 정보, 하수관 정보, 관망해석 정보, 관망관련 환경변수정보, 레이어 정보, 시스템 환경설정 정보 등이 구비되는 특징이 있는 바, 하기의 <표 2>에서와 같이 이루어진다.

위의 <표 2>에서와 같이, 본 발명에 따른 속성정보DB(119-2)는 분류상 크게 상수도와 하수도 및 시스템 구동에 필요한 환경설정으로 나뉘며 세부 항목으로 분류항목에 명시되어 있는 내용과 같이 분류되는 특징이 있다.

이하에서는, 첨부된 도 8, 도 9, 도 10을 참조하여 본 발명에 따른 지하시설물 실시간 모니터링시스템(110)의 바람직한 운영방법 및 그 실시예 등을 상술하도록 한다. 또한, 앞서 기술한 바와 같이, 본 발명에 따른 시스템의 각 구성 요소의 기능적 특징을 본 실시형태와 더불어 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 8은 본 발명에 따른 지하시설물 실시간 모니터링시스템(110)의 상수도와 관련한 메뉴탭이다. 도 8을 살펴보면 속성조회 및 수정, 도형검색, 초기유량배분, 수용가관리로 이루어지는 메뉴탭과 그 세부항목들이 구비된다.

도 9는 상기 지하시설물 실시간 모니터링시스템(110)의 하수도와 관련한 메뉴탭으로 속성조회 및 수정, 도형검색, 관망분석, 통수능분석으로 이루어지는 메뉴탭과 그 세부항목들로 구성된다.

도 10은 상기 지하시설물 실시간 모니터링시스템(110)의 상수도와 하수도에 모두 적용되는 공통 메뉴탭으로 모니터링, 상/하수도 전환, 시스템의 메뉴탭과 그 세부항목들로 구성된다.

상기한 구성의 본 발명의 일실시예에 따른 유비쿼터스 기반의 지하시설물 실시간 모니터링시스템의 기능과 작용을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 지하시설물 실시간 모니터링시스템(110)이 유저의 키입력에 의해 구동되면, GUI(117)를 통해 도 11의 초기화면이 출력되며, 그 상단에 도 12와 도 13과 같은 메뉴탭이 출력을 이루고, 그 하단으로는 도 14와 같이 각 기능별 아이콘이 단축키 형태로 활성화된 상태로서 출력화면을 이룬다.

따라서 주 화면의 메뉴탭을 통하여 상수도와 하수도의 기본 정보, 관망해석 및 모니터링에 관한 조회가 가능한 상태이며, 하나의 통합 화면에서 동시에 여러 정보를 조회 및 검색하는 기능이 가능해 전체적으로 여러 도형정보를 중첩시켜 관련 정보 파악이 용이하도록 하는 GUI환경을 갖는다.

도 11의 메인 화면(2)은 상수도 관련 정보인지, 하수도 관련정보인 지에 따라, 도 12 및 13과 같은 각기 차별화된 메뉴탭(4)을 출력하게 되며, 그 메뉴탭(4)의 하부에는 메인 화면(2)의 중앙에 출력되는 도형정보출력영역(8)의 도형을 변경 출력시키기 위한 다양한 메뉴바(6)가 출력되어진다. 또한, 상기 메인 화면(2)의 일측 소정부에는 지역정보를 선택하는 선택영역(10)이 구성되며, 그 상부에는 상세 메뉴를 선택하기 위한 선택영역(12)이 구성되고, 지역정보 선택영역(10)의 하부에는 노드의 활성레이어를 표시하기 위한 표시부(14)가 구성되며, 상기 도형정보 출력영역(8)의 하부에는 노드 관련정보를 출력하는 출력영역(16)이 구비되어져 있다.

도 12는 도시된 바대로, 메뉴탭은 속성조회 및 수정, 도형검색, 초기유량배분, 수용가관리, 모니터링, 상/하수도 전환, 시스템 항목으로 이루어져 있으며, 시스템이 상수도를 표시하고 있을때 출력된다.

또한, 도 13의 메뉴탭은 속성조회 및 수정, 도형검색, 관망해석, 통수능분석, 모니터링, 상/하수도 전환, 시스템 항목으로 이루어져 있으며, 시스템이 하수도를 표시하고 있을때 출력되는 특징이 있으며 이는 도 12가 상수도의 정보를 가지는 메뉴탭인데 반해 하수도에 관한 정보를 출력하며, 도 12와 도 13에 출력되는 모니터링, 상/하수도 전환, 시스템 항목은 공통 메뉴탭으로 항상 출력한다.

또한, 도 14에서처럼 전체보기, 확대, 축소, 이동, 정보보기, 노드추가, 노드제거, 모니터링, 실시간모니터링, 모니터링결과조회, 상수도전환, 하수도전환 아이콘으로 구성됨에 따라, 사용자 작업의 편리성을 극대화할 수 있도록 구현된다.

도 15는 도 12의 메뉴탭 중 상수도와 관련된 도형지리정보 및 속성 조회가 가능한 세부항목으로서, 상수관, 인입관, 제수변, 수용가, 상수부속시설(스탠드파이프, 소화전, 이토변, 배기변), 수압노드 속성조회로 구성되어지는 바, 사용자가 이들 중 어느 하나를 선택하면 전술한 도형조회모듈(113-1)은 지리도형DB(119-1)로부터 해당 도형정보를 검색하여 사용자가 요청한 지리정보를 출력하며 마우스 아이콘이 속성정보를 조회할 수 있는 형태로 변하게 되고 사용자가 원하는 위치를 선택하였을 경우 속성조회 및 수정모듈(113-2)이 속성정보DB(119-2)로부터 해당 도형정보와 매칭되는 속성 정보를 출력한다.

도 16은 도 15의 메뉴탭 중 상수도를 선택하였을 경우의 각 세부목록 및 그 출력화면이다. 이루어진 세부목록은 대상지역에 설치되어 있는 상수도의 도형정보가 출력되며 사용자는 이때 조회하고자 하는 상수관을 선택할 경우 상수관 용도, 관경, 길이 등의 항목에 대한 속성 정보를 제공하며 수정하고자 할 경우에는 수정 버튼을 눌러 수 정모드로 들어간 후 값을 수정하고 저장하도록 한다.

도 12의 메뉴탭 중 상수도와 관련된 도형검색이 가능한 세부항목 메뉴는, 상수관, 인입관, 제수변에 한하여 <표 2>에 나오는 항목에 따라 사용자가 조회하고자 하는 값으로 조회가 가능하도록 하는 기능으로 조회된 값이 있을 경우 GUI(177)를 통해 기존의 도형 색깔과는 다른 색을 제공한다.

도 17은 도 12의 메뉴탭 중 인입관을 선택하였을 경우의 각 세부목록 및 그 출력화면으로 메뉴를 선택하였을 경우 검색창이 뜨고 원하는 검색 조건을 입력한 후 검색을 하게 되면 속성정보DB(119-2)로부터 검색된 내용과 도형정보DB(119-1)의 도형정보를 출력하는데, 사용자가 확인 가능하도록 검색된 부분은 빨간색으로 표시되는 특징이 있다.

도 12의 메뉴탭 중 상수도와 관련된 관망해석을 산정할 수 있도록 하는 초기유량배분의 세부항목은 초기유량분배와; 관망해석과; 결과조회로 구분되며, 유량 및 손실수두 산정, 유속 산출의 과정을 수행하면 상수도 관망해석이 완료되고 결과조회를 통해 결과값이 출력된다.

도 18은 도 12의 초기유량배분의 메뉴탭 중 결과조회-전체리스트 조회를 선택하였을 경우의 각 세부목록 및 그 출력화면으로 표를 통해 산정된 관망해석 결과가 출력된다.

도 12의 메뉴탭 중 상수도와 관련된 수용가관리가 가능한 세부항목은 수용가 개전, 수용가 폐전, 수용가 수정으로 구성되어 진다.

도 19는 수용가 관리 메뉴탭 중 수용가 개전을 선택하였을 경우의 각 세부목록 및 그 출력화면으로 추가하고자 하는 수용가를 도형정보에 추가하고 수용가ID, 급수종별, 업종, 계량기번호 등 속성을 추가할 수 있도록 하며 이런 일련의 과정을 거치면 추가된 수용가에 대한 정보를 확인할 수 있다.

한편, 도 12의 메뉴탭 중 하수도와 관련된 도형지리정보 및 속성 조회가 가능한 세부항목으로 화면 전환을 수행할 수 있는 바, 도 13의 메뉴탭중 속성조회 및 수정 탭은 하수관 속성 조회, 하수맨홀 속성 조회, 하수토구 속성 조회, 수위노드 속성 조회, 퇴적물노드 속성 조회로 세분화되어 지는 바, 사용자가 이들 중 어느 하나를 선택하면 전술한 도형조회모듈(133-1)은 지리도형DB(119-1)로부터 해당 도형정보를 검색하여 사용자가 요청한 지리정보를 출력하며 마우스 아이콘이 속성정보를 조회할 수 있는 형태로 변하게 되고 사용자가 원하는 위치를 선택하였을 경우 속성조회 및 수정모듈(113-2)이 속성정보DB(119-2)로부터 해당 도형정보와 매칭되는 속성 정보를 출력한다. 이는 항목만 바뀌었을 뿐 상수도의 속성조회 및 수정 메뉴와 동일하다.

도 20은 도 13의 속성조회 및 수정 메뉴탭의 하위 메뉴로 하수도를 선택하였을 경우의 각 세부목록 및 그 출력화면으로 대상지역에 설치되어 있는 하수도의 도형정보가 출력되며 조회하고자 하는 하수관을 선택하면 ID, 관리기관, 구경, 가로길이, 세로길이, 재질 등의 항목에 대한 속성 정보를 제공하며 수정하고자 할 경우에는 속성창의 값을 변경하고 확인 버튼을 누르면 저장된다.

또한, 도 13의 메뉴탭 중 도형검색 메뉴탭은 하수도와 관련된 도형검색이 가능한 세부항목으로서, 하수관 검색, 하수토구 검색, 하수맨홀 검색으로 이루어지며 <표 2>에 나오는 항목에 따라 검색 가능하다.

도 21은 도형검색 메뉴탭 중 하수맨홀 검색을 선택하였을 경우의 출력화면으로 검색하고자 하는 항목과 값을 선택하고 검색 버튼을 누르면 해당 조건에 맞는 속성정보를 검색하여 속성정보와 매칭되는 도형정보를 빨간색으로 출력한다.

또, 도 13의 메뉴탭 중 관망분석 메뉴탭은 하수도의 관망해석을 가능하게 하는 관망분석의 세부항목으로 환경변수 설정, 오수관망 분석, 우수관망 분석, 관거유량 조회로 이루어지는 바, 하수도는 특징상 오수관과 우수관의 두가지 형태가 존재하고 이에 따른 각각의 관망분석을 수행할 수 있으며 이를 위해서 환경변수를 설정하면 이에 기초하여 산정하게 된다.

도 22는 상기 관망분석 메뉴탭 중 환경변수 설정을 선택하였을 경우의 출력화면으로 하수도의 관망과 관련하여서는 기존의 상수도 및 하수도의 화면과 별도로 관망해석을 위한 화면으로 전환하게 되며 환경변수를 설정할 수 있는 정보창에서 기초환경변수, 강우강도, 중도지역 계수를 설정한다.

이때, 도 13의 메뉴탭중 하수도 관망해석을 선택하게 되면, 도형정보의 출력화면이 변경되게 된다.

또한, 도 13의 메뉴탭 중 통수능분석 메뉴탭은 하수도의 통수능분석의 세부항목으로 오수통수능부족관거 검색, 우수통수능부족관거 검색, 오수 검색결과 조회, 우수 검색결과 조회, 통수능부족관거 조회로 구성되어 지는 바, 도 22의 관망분석을 수행한 후 결과를 출력한다.

도 23은 도 13의 통수능 분석 메뉴탭 중 오수통수능부족관거 검색을 선택하였을 경우의 출력화면으로 소구경관거, 중구경관거, 대구경관거의 여유율을 수정하면서 검색하면 조건에 해당하는 정보를 검색하여 화면으로 출력한다.

도 24는 도 13의 통수능 분석 메뉴탭 중 오수 검색결과 조회를 선택하였을 경우의 출력화면으로 분석된 결과값이 표를 통해 ID, 형태, 구경, 구배, 누적면적 등이 출력된다.

한편, 도 12와 도 13의 메뉴탭 중 모니터링 메뉴탭은 모니터링이 가능한 세부항목으로, 노드위치 등록, 노드위치 제거, 노드 전체 정보, 모니터링 설정, 모니터링 설정 내역, 알람 정보 조회, 실시간 모니터링, 모니터링 결과 조회, 센서 네트워크 정보 보기로 구성되어 지는 바, 모니터링을 위한 센서(노드)를 관리하는 부분과 모니터링을 설정하고 관리하는 부분으로 구별지을 수 있다.

도 25는 상기 모니터링 메뉴탭 중 노드 위치 등록을 선택하였을 경우의 세부항목 및 그 출력화면으로 노드 ID, 노드 타입, 노드 상태, 배터리 값, 설치 상태, 센서 유형을 입력하며 입력이 완료되면 도형정보가 센서(노드)가 추가된다.

도 26은 상기 모니터링 메뉴탭 중 노드 전체 정보를 선택하였을 경우의 세부항목 및 그 출력화면으로 설치되어 있는 노드ID, 노드 유형, 센서 유형, 상태 등의 정보를 출력하며 도 25에서의 노드 위치 등록시 설치 상태를 설치 안됨으로 하였을 경우 현장 설치 등록 버튼을 이용하여 설치됨으로 바꾸어 줄 수 있는 특징이 있다.

이는 실제로 상수도 및 하수도에 센서(노드)를 설치하지 않고 지하시설물 실시간 모니터링시스템(110)에서 우선 설치한 후 현장에 설치할 경우에 사용 가능하다.

도 27은 상기 모니터링 메뉴탭 중 모니터링 설정을 선택하였을 경우의 세부항목 및 그 출력화면으로 설정하고자 하는 센서(노드)를 화면에서 선택하고 도 3의 4가지 경우에 해당하는 조건에 따라 선택하여 설정하며 여기서 미들웨어단 및 연계시스템으로 명령을 전송한다.

도 28은 상기 모니터링 메뉴탭 중 모니터링 설정 내역을 선택하였을 경우의 세부항목 및 그 출력화면으로 도 27의 모니터링 설정을 통해 수행된 내용을 RequestID, 노드ID, 모니터링 유형, 모니터링 상태 등의 정보를 보여주는 표 형식으로 출력되며 현재 실행중인 모니터링 명령에 대해서는 정지 또는 일시정지 명령과 일시 정지된 모니터링 명령에 대해서는 다시 시작의 명령을 수행할 수 있도록 하는 기능을 포함한다.

도 29는 상기 모니터링 메뉴탭 중 알람 정보 조회를 선택하였을 경우의 출력화면으로 모니터링 설정 중 알람 발생 조건을 주어 수행한 경우의 결과값에 대하여 알람 이력을 출력한다.

도 30은 상기 모니터링 메뉴탭 중 실시간 모니터링을 선택하였을 경우의 출력화면으로 모니터링 설정을 한 센서(노드)에 대해 선택하였을 경우 출력되고 기본 노드 정보와 수집되는 센싱값을 그래프로 출력하는 그래프 부분과 수위의 경우 센싱값의 높이를 실제 관모양을 통해 보다 쉽게 파악할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 유비쿼터스 기반의 지하시설물 실시간 모니터링시스템은 상기 시스템 구동유닛(113)을 구성하는 상기 연산/처리모듈(113-6)은 상기 도형조회모듈(113-1) 및 속성조회 및 수정모듈(113-2), 도형검색모듈(113-3)을 통해 도형 및 속성정보가 조회 가능하게 설정된 상태에서, 상기 센서(노드)관리모듈(113-7)을 통해 인가된 센싱값을 상기 이벤트(알람)정보 모듈(113-9)에 미리 설정된 기준값과 비교하여 기준값 초과시 경보를 발생시키도록 제어하게 된다.

예컨대, 상기 시스템 구동유닛(113)에 도 30에 도시된 퇴적물의 높이에 대한 알람 기준값을 300.0㎜H2O로 설정된 상태라면, 그 기준값 이상의 센싱값을 상기 시스템 구동유닛(113)이 인가받게 되는 경우 디스플레이어(118)를 통해 경보를 출력하여 관리자가 해당 노드의 위치에 퇴적물로 인한 승압이 이루어지고 있음을 신속하게 확인할 수 있게 되고, 이를 통해 지하 매설물의 교체 및 보수 등에 신속한 의사결정을 수행할 수 있게 된다.

또한, 상기 시스템 구동유닛(113)은 상기 상하수도 센서 네트워크단(140)을 통해 센서값을 인가받을 때, 특정지역을 설정하여 일시적인 알람 발생을 모니터링할 수도 있으며, 특정 시간동안 연속적인 알람 발생을 모니터링할 수도 있게 된다.

도 31은 상기 모니터링 메뉴탭 중 모니터링 결과 조회를 선택하였을 경우의 출력화면으로 과거 모니터링을 수행하여 취득한 센싱값에 대하여 원하는 검색기간을 입력하여 해당 결과값을 출력한다.

이때, 상기 도 31의 서브 페이지로서, 모니터링과 관련하여 발생할 수 있는 이벤트 정보를 출력할 수 있으며, 도 28의 모니터링 설정 중 알람 정보가 발생하였을 경우, 알람이 해제되었을 경우, 설치된 센서(노드)가 전력부족 등의 이유로 비활성화 되었을 경우 또는 그 전력공급으로 활성화 되었을 경우 등에 대해 이벤트 정보를 화면에 출력할 수 있게 된다.

또한, 도 12와 도 13의 메뉴탭 중 상/하수도 화면 전환이 가능한 세부항목으로, 상수도 전환, 하수도 전환을 통해 사용자가 원하는 정보를 사용자가 선택할 수 있다.

본 발명은 다양하게 변형실시 가능하다. 예컨대, 상하수도는 물론 가스관, 통신설비관은 물론 하천의 유량 측정 등의 지리도형DB(119-1) 및 속성정보DB(119-2)의 추가 구축과 센서 및 미들웨어의 연계로 다른 시설물에 대해서도 모니터링이 가능하도록 구성할 수 있고, 한편, 도시하지는 않았지만 본 발명은 현재 모니터링 중 이상이 생길 경우 발생하는 알람에 대한 정보를 SMS(문자메시지) 서비스를 통해 관리자 또는 사용자가 현장에서 모니터링하고 있지 않더라도 해당 정보를 취득할 수 있으며, 보다 확대하여 유비쿼터스와 관련한 모든 분야에 시스템을 구성할 수도 있다.

특히, 본 발명은 도 32 및 도 33에서와 같이, 상술한 수압 센서, 수위 센서, 퇴적물 감지센서와 같이 지하시설물(30)에 직접 부착되어 운영되는 지하시설물 관리용 센서(31)와, 지중통신이 가능하도록 유비쿼터스 덕트(10)를 포함한다.

상기 유비쿼터스 덕트(10)는 지중화용 덕트의 일종으로서 이는 지표 인접 지하에 설치되어 전기/통신 라인 등을 지중화하여 관리하고, 또한 지하시설물(30)의 지하시설물 관리용 센서(31)를 수집할 수 있는 무선통신 수집장치를 설치할 수 있는 공간을 제공함으로써 지중통신을 이용하여 지하시설물(30)을 용이하게 관리할 수 있게 한다.

본 발명에 따른 유비쿼터스 덕트(10)는, 도 32에 도시한 바와 같이, 내구성 등을 고려하여, 차도(16)와 인도(12)를 구분하는 도로 경계석(14)에 인접하게 설치되되, 특히 인도(12) 쪽 인접영역에 설치된다.

특히, 태양열을 이용하지 않을 경우에 측구 하단부에 설치될 수 있다. 이는 측구는 간단하게 분리/해체가 가능하기 때문에 유비쿼터스 덕트(10)의 수리 등을 쉽게 할 수 있게 때문이다.

그리고, 유비쿼터스 덕트(10)는 상측부가 지표면에 노출되되, 특히 지표면(인도면)과 평평하게 노출되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 유비쿼터스 덕트(10)의 내부(바람직하게는, 내측 상부)에는 무선통신 수집단말기(23)가 설치되고, 또한 내부에는 지중화 대상물에 해당하는 전선류(전선/통신선) 등도 수용된다.

아울러, 상기 유비쿼터스 덕트(10)와 지하시설물(30) 사이에는 흙이 채워져 있기 때문에 유비쿼터스 덕트(10) 내부에 설치된 무선통신 수집단말기(23)가 지하시설물 관리용 센서(31)와 일반적인 무선 RF로는 통신이 불가능하며, 지중 통신이 가능한 자기장 등의 통신방법을 통해 통신이 이루어진다.

그리고, 도로 경계석 등을 따라 복수 개의 유비쿼터스 덕트(10)를 연결하되, 각각의 덕트마다 또는 일정한 덕트 연결구간마다(일정한 구역별로) 식별번호(고유 관리번호)를 부여하고, 이에 해당하는 지하시설물(동일한 위치에 있는 지하시설물)에도 동일한 방식으로 식별번호를 부여하고 센서(지하시설물 관리용 센서)를 부착하며, 지상에는 통합자료수집장치를 구성하여 무선통신 수집단말기(23)들로부터 수집된 정보를 지하시설물 실시간 모니터링시스템(110)으로 전송하여 지하시설물 식별번호, 덕트 식별번호, 센서 번호 등을 위치정보와 매칭하여 저장/관리함으로써 보이지 않는 지하시설물에 대한 위치 파악 및 상태 관리를 원활하게 수행할 수 있다.

여기에서, 상기 유비쿼터스 덕트(10)중 표면에 노출되는 부분이 있기 때문에 도로와 연계된 이상 동절기 사용되는 염화칼슘에 의해 염해를 입을 우려가 높고, 또한 빙결과 해빙을 반복하면서 수명이 단축되는 문제를 가질 수 있다.

이를 최소화시키기 위해, 본 발명에서는 유비쿼터스 덕트(10)의 외표면을 염해저항제로 코팅하여 염해저항성을 높이도록 구성된다.

이때, 염해저항제는 Si(OH)₄ 단량체가 분산된 무기바인더 15중량%와, 콜로이달 실리카 25중량%, 기능성 나노물질로 유황나노 수용액을 유황개질제로 개질한 개질유황액 30중량% 및 나머지 안티몬주석화합물로 이루어진다.

이때, 무기바인더는 Si(OH)₄ 단량체가 충분히 분산된 상태를 유지하는데, 이를 위해 실리콘 알콕사이드가 사용된다. 그리고, 무기바인더의 양이 상기 범위를 초과하거나 적게 되면 기능성 나노물질의 특성 발현이 어렵고, 코팅층 결합력이 떨어지기 때문에 상기 범위로 반드시 한정하여야 한다.

이 경우, 상기 실리콘 알콕사이드는 TEOS(Tetraethylorthosilicate)나 TMOS(Tetramethylorthosilicate)를 사용할 수 있는데, 가수분해 반응 후 TEOS는 에탄올이 TMOS는 메탄올이 부산물로 생성되므로 환경과 작업자의 위생을 고려하여 TEOS를 사용하는 것이 바람직하다.

그리고, 콜로이달 실리카(Ludox HS-30)는 15nm 이하의 입자 크기를 가짐이 바람직하고, pH 조절을 위해 첨가되는데 상기 수용성 무기바인더가 pH 3 정도이므로 pH 10 정도인 콜로이달 실리카를 적정량, 바람직하기로는 25중량% 첨가하여 혼합물의 pH 가 7정도로 중성을 유지토록 함이 좋다.

뿐만 아니라, 기능성 나노물질은 초음파를 이용하여 유황 분산물을 제조한 후 상기 분산물에 계면활성제를 첨가한 상태에서 상기 분산물 및 계면활성제 혼합물을 전기분해하여 얻은 유황 나노 수용액을 유황 개질제로 중합반응시켜 나노수경성 개질유황액을 얻되, 유황 개질제로서 디시클로 펜타디엔(DCPD)계 개질제를 사용한다. 이것은 염해저항성을 높이기 위한 것이다.

마지막으로, 안티몬주석화합물은 열차단을 위해 사용되는 물질로서, 증류수 30 중량%와 1,4-butanediol 30 중량%를 섞은 후, 가성소다(NaOH)를 이용하여 pH=11로 조절한다. 여기에 사염화주석(SnCl₄·5H₂O)을 37 중량%와 삼염화안티몬(SbCl₃) 3 중량%를 첨가하여 균일하게 혼합될 수 있도록 초음파로 분산시킨다.

이렇게 제조된 혼합물을 가압반응기(Autoclave)에 넣고 결정화를 위해 질소분위기에서 300 ℃까지 5 ℃/min 속도로 승온시킨 후, 4시간 유지시켜 20 nm 크기의 안티몬주석화합물을 제조할 수 있다.

다른 한편, 상기 유비쿼터스 덕트(10)는 도 34에 도시된 바와 같이, 제1,2슬라이더(40,50)를 통해 경계석(14)에 견고히 고정됨으로써 유동에 의한 손상을 최소화시키도록 구성된다.

이를 위해, 상기 유비쿼터스 덕트(10)의 상면 일측, 즉 경계석(14) 쪽에는 걸림구(TR)가 일정길이 상향 돌출되고, 상기 걸림구(TR)에는 대략 'ㄱ'형상의 제1슬라이더(40)의 하단이 밀착된다.

이때, 상기 제1슬라이더(40)의 상면에는 볼트공이 형성된 돌출가이드(42)가 블럭 형태로 돌출되며, 돌출가이드(42)가 형성된 제1슬라이더(40)의 절곡된 단면은 경계석(14)의 측면에 밀착된다.

그리고, 상기 경계석(14)에는 상기 제1슬라이더(40)와 반대쪽에 제2슬라이더(50)가 덮어지고, 제2슬라이더(50)는 제1슬라이더(40)와 반대형상을 갖되 상면 일측에는 상기 돌출가이드(42)에 끼워질 수 있는 가이드홈(52)이 절개 형성되고, 절곡된 하단부는 경계석(14)의 바깥면에 밀착된 상태에서 앵커볼트(54)로 앵커링된다.

아울러, 상기 돌출가이드(42)에는 접시볼트(44)가 체결되어 상기 제2슬라이더(50)와 제1슬라이더(40)를 동시에 눌러 고정하게 된다.

따라서, 유비쿼터스 덕트(10)는 안정적으로 고정 설치될 수 있다.

이에 더하여, 상기 유비쿼터스 덕트(10)에는 길이방향으로 따라 다수의 도 35와 같은 형태의 마커(MK)와 마커베이스(MKB)가 더 설치될 수 있다.

상기 마커(MK)와 마커베이스(MKB)는 지하시설물(30)에 대한 고유정보 혹은 기본정보, 이를 테면 지하시설물의 종류, 매설깊이, 매설년월일, 위치정보(좌표) 등을 포함하며, 지하시설물(30)의 종류가 바뀌거나 위치가 바뀌는 지점에 설치됨이 바람직하다.

이를 위해, 상기 마커(MK)는 내부가 비어 있고 상부가 개방된 원통형상의 마커하우징(310)을 포함한다.

그리고, 상기 마커하우징(310)의 상단에는 둘레를 따라 안쪽 모서리 부분이 'ㄴ' 형상으로 절삭되어 단차면(도면번호 생략)이 형성되고, 상기 단차면에는 커버체(320)가 안정적으로 안착된다.

이때, 상기 커버체(320)를 마커하우징(310)에 고정시키는 방법은 단차면을 따라 둘레 방향을 간격을 두고 다수 매립된 자석(M1,M2) 상호간의 흡인력에 의해 고정되도록 구성함이 커버체(320)를 열고 닫기 편리하므로 관리상 용이하다.

아울러, 상기 마커하우징(310)의 내부 바닥면에는 배터리(330)와 컨트롤박스(340)가 더 설치되며, 상기 마커하우징(310)의 하부면 중앙에는 하방향으로 고정돌기(350)가 돌출되는데, 상기 고정돌기(350)의 하단면에는 하우징접속단자(352)가 돔스위치 형태로 돌출되게 구비된다.

이때, 상기 하우징접속단자(352)는 상기 컨트롤박스(340)와 연결되어 제어되며, 컨트롤박스(340)의 구동전류는 상기 배터리(330)를 통해 얻는다.

아울러, 상기 커버체(320)의 상단면에는 서로 간격을 두고 GPS안테나(GP2)와, 마커통신부(WP2)가 설치되며, 이들은 상기 컨트롤박스(340)와 전기적으로 연결된다.

그리고, 지하시설물(30)의 직상방 위치인 유비쿼터스 덕트(10)의 상면에는 사각판상의 마커베이스(MKB)가 고정된다.

이때, 상기 마커베이스(MKB)의 상면 중앙에는 사각홈을 갖는 사각고정구(410)가 돌출되고, 상기 사각고정구(410)의 바닥면에는 돔형상의 베이스단자(412)가 설치되며, 상기 사각고정구(410)에는 사각단면을 갖는 상기 고정돌기(350)가 삽입된다.

여기에서, 상기 베이스단자(412)는 상기 마커베이스(MKB)에 내장된 제어기(414)와 연결되는데, 상기 제어기(414)는 매립된 지하시설물(30)의 종류, 깊이, 좌표, 매립년월일 등에 대한 정보를 포함하고 있는데, 이들 정보는 마커베이스(MKB) 설치시 외부에서 입력된 후 상기 제어기(414) 구성시에는 칩 상태로 실장되하도록 하는 방식이 바람직하다.

이와 같이, 본 발명은 필요에 따라 마커(MK) 만을 교체 사용하거나 회수, 재설치 등이 자유롭고, 마커하우징(310)을 마커베이스(MKB)에 꽂게 되면 하우징접속단자(352)가 베이스단자(412)와 접속되면서 마커베이스(MKB)이 가지고 있던 지하시설물(30)에 대한 정보를 자동으로 전송시켜 마커하우징(310) 상의 정보를 업데이트시키게 된다.

때문에, 마커하우징(310)이 신품으로 제작되어 새로 설치되더라도 설치되는 순간 지하시설물(30)에 대한 정확한 정보를 자동으로 인식할 수 있게 되어 측량시 이를 제공할 수 있게 된다.

뿐만 아니라, 마커하우징(310)은 자체적으로 GPS안테나(GP2)를 통해 마커하우징(310)의 좌표정보를 수신하여 인식하고, 마커베이스(MKB)에 장착되었을 때 마커베이스(MKB)로부터 로딩된 제어기(414)의 정보와, GPS안테나(GP2)가 수신한 좌표정보를 상호 비교하여 차이가 나는지를 확인하고 그 차이에 대한 사항을 컨트롤박스(340)가 정보로 저장하도록 구성된다.

또한, 마커통신부(WP2)를 구비하여 지하시설물 실시간 모니터링시스템(110)과 무선통신하도록 구성함으로써 실시간 모니터링이 가능하게 된다.

113 : 시스템구동유닛 115 : CPU
116 : RAM 117 : GUI
118 : 디스플레이어

Claims

지하시설물(30)에 부착된 수압 센서, 수위 센서, 퇴적물 감지센서를 포함한 지하시설물 관리용 센서((31)와; 상기 지하시설물 관리용 센서(31)와 통신하여 지하시설물(30) 정보를 실시간 검출하는 무선통신 수집단말기(23)와; 지표면에 근접 설치되고 도로의 경계석(14)에 밀착되며 표면이 노출된 상태로 구비되고 상기 무선통신 수집단말기(23)가 내장된 유비쿼터스 덕트(10); 및 상기 무선통신 수집단말기(23)와 통신하여 실시간 모니터링하는 지하시설물 실시간 모니터링시스템(110)을 포함하는 유비쿼터스 덕트를 활용한 지하시설물 운영시스템에 있어서;
상기 유비쿼터스 덕트(10)의 상면 일측인 경계석(14) 쪽에는 걸림구(TR)가 일정길이 상향 돌출되고;
상기 걸림구(TR)에는 'ㄱ'형상의 제1슬라이더(40)의 하단이 밀착되며;
상기 제1슬라이더(40)의 상면에는 볼트공이 형성된 돌출가이드(42)가 블럭 형태로 돌출되고;
상기 돌출가이드(42)가 형성된 제1슬라이더(40)의 절곡된 단면은 경계석(14)의 측면에 밀착되며;
상기 경계석(14)에는 상기 제1슬라이더(40)와 반대쪽에 제2슬라이더(50)가 덮어지고;
상기 제2슬라이더(50)는 제1슬라이더(40)와 반대형상을 갖되 상면 일측에는 상기 돌출가이드(42)에 끼워질 수 있는 가이드홈(52)이 절개 형성되며;
상기 제2슬라이더(50)의 절곡된 하단부는 경계석(14)의 바깥면에 밀착된 상태에서 앵커볼트(54)로 앵커링되고;
상기 돌출가이드(42)에는 접시볼트(44)가 체결되어 상기 제2슬라이더(50)와 제1슬라이더(40)를 동시에 눌러 고정하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 덕트를 활용한 지하시설물 운영시스템.