KR101676413B1 - 지형변화 탐지장치 - Google Patents

지형변화 탐지장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101676413B1
KR101676413B1 KR1020160050971A KR20160050971A KR101676413B1 KR 101676413 B1 KR101676413 B1 KR 101676413B1 KR 1020160050971 A KR1020160050971 A KR 1020160050971A KR 20160050971 A KR20160050971 A KR 20160050971A KR 101676413 B1 KR101676413 B1 KR 101676413B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
probe
change
circuit
probes
detection unit
Prior art date
Application number
KR1020160050971A
Other languages
English (en)
Inventor
김공익
Original Assignee
김공익
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김공익 filed Critical 김공익
Priority to KR1020160050971A priority Critical patent/KR101676413B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101676413B1 publication Critical patent/KR101676413B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/06711—Probe needles; Cantilever beams; "Bump" contacts; Replaceable probe pins
    • G01R1/06733—Geometry aspects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/06711—Probe needles; Cantilever beams; "Bump" contacts; Replaceable probe pins
    • G01R1/06716—Elastic
    • G01R1/06722—Spring-loaded
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R17/00—Measuring arrangements involving comparison with a reference value, e.g. bridge
    • G01R17/10—AC or DC measuring bridges
    • G01R17/105—AC or DC measuring bridges for measuring impedance or resistance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/10—Measuring sum, difference or ratio
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/175—Indicating the instants of passage of current or voltage through a given value, e.g. passage through zero
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/25—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
    • G01R19/257—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques using analogue/digital converters of the type with comparison of different reference values with the value of voltage or current, e.g. using step-by-step method
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G01R27/2605—Measuring capacitance
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
    • G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

본 발명은 지중에 매설된 탐침이 지형변화를 탐지할 수 있는 센서 역할을 하도록 하여 그 설치 및 유지 관리가 간편하고, 저항과 정전 용량의 변화의 탐지를 통해 해당 지역의 지형변화를 미연에 탐지하여 이를 사전에 대비할 수 있도록 해주는 지형변화 탐지장치에 관한 것으로, 지중에 서로 등간격으로 이격되게 매설된 탐침이 매설 지역의 지형이나 지질에 따라 각 탐침의 사이에 형성되는 탐침저항에 의해 브리지회로로 구성되고, 이 브리지회로가 지형변화를 탐지할 수 있는 센서 역할을 할 수 있으므로, 탐지장치 구성을 위한 케이블의 연결 및 설치가 매우 간편하며, 탐지장치 구성을 위한 시간과 비용을 절약할 수 있는 효과가 있다.

Description

지형변화 탐지장치 {Topography Change Detection Device}
본 발명은 탐지장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 지중에 매설된 탐침이 지형변화를 탐지할 수 있는 센서 역할을 하도록 하여 그 설치 및 유지 관리가 간편하고, 저항과 정전 용량의 변화의 탐지를 통해 해당 지역의 지형변화를 미연에 탐지하여 이를 사전에 대비할 수 있도록 해주는 지형변화 탐지장치에 관한 것이다.
일반적으로 지형변화의 탐지는 지표에 복수의 지형변화를 탐지할 수 있는 센서를 매설하고, 이 센서에서 나온 신호를 분석하여 이루어진다.
이러한 센서는 땅의 다양한 지형변화를 탐지하기 위하여 가속도 센서, 기술기 센서 등을 지중에 매설하고, 각 센서들을 케이블로 연결하는 방식으로 설치된다.
한편, 특정 지역의 지형변화를 탐지하기 위하여 여러 지점에 복수의 센서를 사용하고, 이 센서들로부터 수집된 데이터를 분석함으로써 지형변화를 탐지하게 된다.
그러나 여러 지점에 설치된 복수의 센서들을 각각의 케이블로 연결해줘야 하므로, 케이블 연결 및 설치가 매우 복잡할 뿐만 아니라, 센서와 케이블의 매설에 많은 시간과 비용이 소요된다는 문제가 있다.
또한, 센서가 지중에 매설된 형태로 센서의 고장 발생 시 센서를 다시 매설해야 하기 때문에 유지 보수가 매우 어렵다는 문제가 있다.
KR 10-2012-0139891 A
본 발명의 목적은 지중에 매설된 탐침이 지형변화를 탐지할 수 있는 센서 역할을 하도록 하여, 탐지장치 구성을 위한 케이블의 연결 및 설치가 매우 간편하고, 탐지장치 구성을 위한 시간과 비용을 절약할 수 있는 지형변화 탐지장치를 제공하는 것이다.
아울러 본 발명의 목적은 탐침이 설치된 일정 거리 간의 저항과 정전 용량의 변화를 측정하여 해당 지역의 지형변화를 탐지할 수 있고, 탐지 결과를 원격의 수신처로 송출해주어 이를 사전 대비할 수 있도록 해주는 지형변화 탐지장치를 제공하는 것이다.
한편, 본 발명의 목적은 센서 역할을 하는 탐침이 지중에 매설되고, 탐침과 연결된 탐지장치는 지상에 위치함으로써, 유지 보수가 간편한 지형변화 탐지장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 매립된 탐침 사이의 저항 또는 정전 용량의 변화로 지형 변화를 탐지하므로, 센서 디바이스의 지중 매설이 요구되지 않아 간단하게 설치가 가능하다는 장점이 있다.
본 발명은 박스형의 몸체(100); 상기 몸체(100)의 상부에 설치되어 태양광을 전기로 변환해주는 태양전지(200); 상기 몸체(100)의 하방으로 인출되어 4개가 서로 등간격으로 이격되며 일부가 지중(2)에 매설되는 탐침(300); 상기 몸체(100)에 내장되어 상기 탐침(300)과 연결되며, 마주보는 탐침 사이의 전위 변화 여부를 지형변화로 인식하는 탐지부(400); 상기 몸체(100)에 내장되어 상기 태양전지(200)로 충전되고, 상기 탐지부(400)에 전원을 공급하는 배터리(500); 및 상기 몸체(100)의 상부에 설치되어 상기 탐지부(400)의 신호를 외부로 전송해주는 안테나(600);를 포함하되, 상기 탐침(300)은, 매설 지역의 지형이나 지질에 따라 각 탐침(300)의 사이에 생성되는 탐침저항(312)에 의해 브리지회로(310)를 구성하되, 상기 탐지부(400)는 상기 탐침저항(312)의 변화를 측정하여 해당 지역의 지형변화를 탐지한다.
여기서 본 발명의 상기 탐지부(400)은, 매설 지역의 지형이나 지질에 따라 각 탐침(300)의 사이에 생성되는 탐침정전용량(314)를 측정하고, 탐침정전용량(314)의 변화를 해당 지역의 지형변화로 인식한다.
나아가 본 발명의 상기 탐지부(400)는 무선송출회로(410)를 더 포함하고, 상기 무선송출회로(410)는 안테나(600)와 연결되어 지형변화 탐지 측정 신호를 외부로 송출하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 상기 탐지부(400)는, 상기 배터리(500)의 양극과 드레인 단자가 연결된 FET(430)와, 상기 FET(430)의 게이트 단자와 연결된 발진회로(440)를 더 포함하되, 상기 브리지회로(310)는, 상기 FET(430)의 소스 단자가 상기 탐침(300) 중 어느 하나와 연결되고, 상기 FET(430)의 소스 단자와 연결된 탐침과 마주보는 상기 탐침(300) 중 다른 하나와 연결되며, 상기 탐침(300) 중 또 다른 어느 하나와 상기 탐침(300) 중 나머지 하나가 각각 출력점(304, 316)을 이루고, 상기 탐지부(400)는, 상기 출력점(304, 316)과 연결되어 상기 출력점(304, 316)의 출력을 평형으로 맞춰주는 보정회로(450)를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 상기 탐지부(400)는, 상기 보정회로(450)와 연결되어 상기 보정회로(450)의 출력이 입력되어 신호를 증폭해주는 신호증폭회로(460)와, 상기 신호증폭회로(460)의 출력이 입력되는 영점검출회로(470)와, 상기 영점검출회로(470)의 출력이 입력되어 아날로그 신호를 디지털로 변환해주는 A/D컨버터회로(480)를 더 포함하되, 상기 A/D컨버터회로(480)의 출력은 상기 무선송출회로(420)와 연결되어 지형변화 탐지 측정 신호를 외부로 송출하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 몸체(100)의 하방에는 링 형태의 연결링(320)이 구비되고, 상기 연결링에는 연결선(340)으로 끼워지고, 상기 연결선(340) 끝단에 탐침의 첨단부(340)가 마련되며, 상기 첨단부(340)는 몸체(100) 하방에서 이격된 거리에 지중에 매설된다.
본 발명의 상기 탐침(300)의 상단과 몸체(100)는 스프링으로 연결된다.
본 발명은 지중(2)에 서로 등간격으로 이격되게 매설된 탐침(300)이 매설 지역의 지형이나 지질에 따라 각 탐침(300)의 사이에 형성되는 탐침저항(312)에 의해 브리지회로(310)로 구성되고, 이 브리지회로(310)가 지형변화를 탐지할 수 있는 센서 역할을 할 수 있으므로, 탐지장치 구성을 위한 케이블의 연결 및 설치가 매우 간편하며, 탐지장치 구성을 위한 시간과 비용을 절약할 수 있는 효과가 있다.
아울러 본 발명은 탐침(300)이 설치된 일정 거리 간의 탐침저항(312)의 변화를 측정하여 탐침(300)이 설치된 지역의 지형변화를 탐지할 수 있으며, 탐침(300)과 연결되는 탐지부(400)에 무선송출회로(410)를 구비함으로써, 탐지 결과를 원격의 수신처인 관측소나 중앙 통제소에 송출해주어, 탐지 결과에 따라 사전에 대비할 수 있도록 하여 인명 피해나 재산 피해등을 최소화해줄 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명은 지형변화를 탐지하는 센서 역할을 하는 탐침(300)이 지중(2)에 매설되고, 탐침(300)과 연결되어 지형변화를 탐지하는 탐지부(400)가 지상에 위치함으로써, 유지 보수가 간편하다는 효과가 있다.
나아가 본 발명은 복수의 탐지장치 모듈(700a, 700b, 700n)를 설치하고, 이들의 신호를 조합하여 해당 지역 전체의 지형변화를 쉽게 알 수 있다는 효과가 있다.
한편, 본 발명은 지중(2)에 매설된 탐침(300)에 의한 브리지회로(310)의 탐침저항(312)의 변화를 측정하여 지형변화를 탐지하는 것으로, 구조가 간단하고, 견고할 뿐만아니라, 폭우, 지진 등으로 천재지변과 같은 산사태, 땅 밀림, 땅 꺼짐(씽크 홀)의 전조를 미리 감지하고 사전 예방 또는 대피할 수 있도록 무선송출회로(410)를 통해 원격의 수신처에 알려줄 수 있는 효과가 있다.
아울러 본 발명은 지중(2)에 매설된 탐침(300)에 의한 브리지회로(310)의 탐침저항(312)의 변화를 통해 지중(2)의 수분과 가뭄 정도를 미리 파악하여 산불, 홍수 등을 예측하고 방지 하는데도 활용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 무선송출회로(410)를 통해 ICT 또는 인공지능 기술들과 융합하여 사용이 가능하고, 이를 통한 재난 방지, 지질 감시 장치 및 연구용으로도 사용될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 브리지회로(10)를 나타낸 도면.
도 2는 종래의 브리지회로(10)의 작동을 그래프로 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지형변화 탐지장치의 3등각 투시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지형변화 탐지장치의 정면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 지형변화 탐지장치에서 지중(2)에 매설된 탐침(300)을 평면에서 바라본 모습을 나타낸 도면.
도 6은 지형변화에 따른 저항값의 변화 패턴을 예시로 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 지형변화 탐지장치의 상세 회로도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 지형변화 탐지장치에서 탐침(300)이 몸체(100)로부터 분리되어 설치된 것을 나타낸 평면도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 지형변화 탐지장치의 탐지장치 모듈(700a, 700b, 700n)이 복수 배치된 것을 나타낸 평면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다.
도 1은 종래의 브리지회로(10)를 나타낸 도면, 도 2는 종래의 브리지회로(10)의 작동을 그래프로 나타낸 도면이다.
브리지회로(10)는 4개의 변을 갖는 사각형의 평형회로로 회로저항(12, R1~R4)의 변화에 따라 브리지 전위가 변화한다. 브리지회로(10)는 이 브리지 전위의 변화를 검출하는 회로로 사용된다.
4개의 회로저항(12, (R1, R2, R3, R4))으로 브리지회로(10)를 구성하되, R1과 R2의 직렬 연결점(14, a)에 직류전원(20)의 양극을 연결하고, R3와 R4의 직렬 연결점(14, b)에 음극을 연결하며, R1과 R3의 직렬 연결점(14, c)과 R2와 R4의 직렬 연결점(14, d)을 각각 출력점(16)으로 하여 전위를 측정하면 브리지회로(10)의 회로저항(12, R1~R4)의 저항 변화에 따라 플러스(+) 및 마이너스(-) 전위가 변화하게 된다.
도 1에서는 예시로써 회로저항(12) 전체를 가변저항으로 도시하였지만, 4개의 회로저항(12) 중 적어도 한 개를 가변저항으로 사용하거나, 한 개 이상을 가변저항으로 사용해서 브리지회로(10)를 구성할 수도 있다.
회로저항(12)의 전체가 가변저항인 경우 회로저항(12) 전체를 조절해서 출력점(16)의 전위를 제로(0)로 맞춰줄 수 있고, 회로저항(12) 중 하나만 가변저항이 경우에는 가변저항 하나만을 조절해서 출력점(16)의 전위를 제로(0)로 맞춰줄 수 있다.
브리지회로(10)는 회로저항(12, R1~R4) 모두가 같은 저항일 경우 출력점(16)에서 측정되는 전위는 제로(0)가 된다. R1, R4의 저항이 제로(0) 또는 최소일 경우 출력점(16)에서 측정되는 전위는 최대 플러스(+)가 되고, R3, R4의 저항이 제로(0) 또는 최소일 경우 출력점(16)에서 측정되는 전위는 최대 마이너스(-)가 된다.
앞서 설명한 바와 같이 R1~R4가 모두 같은 저항일 경우에는 출력점(16)에서 측정되는 전위는 제로(0)인 평형지점(30)을 이루게 된다.(도 2 참조)
여기서 출력점(16)에서 측정하는 전위는 O1과 O2 사이의 전압차를 구한 것이다.
본 발명은 이와 같은 브리지회로(10)의 전위 변화를 측정할 수 있는 특성을 적용하여 지형의 변화를 탐지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지형변화 탐지장치의 3등각 투시도, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지형변화 탐지장치의 정면도, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 지형변화 탐지장치의 상세 회로도이다.
본 발명의 실시예에 따른 지형변화 탐지장치는 도 3, 도 4 및 도 7에 도시된 바와 같이, 몸체(100)와, 몸체(100)의 상부에 설치되는 태양전지(200)와, 몸체(100)의 하방으로 인출되어 지중(2)에 매설되는 탐침(300)과, 몸체(100)에 내장되어 탐침(300)의 전위 변화 여부로 지형변화를 탐지하는 탐지부(400)와, 몸체(100)에 내장되어 태양전지(200)로 충전되고, 탐지회로(400)에 전원을 공급하는 배터리(500)와, 몸체(100)의 상부에 설치되어 탐지부(400)의 신호를 외부로 전송해주는 안테나(600)를 포함한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지형변화 탐지장치의 3등각 투시도, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지형변화 탐지장치의 정면도이다.
몸체(100)는 가로, 세로 및 높이가 일정 간격으로 구성된 육면체의 박스형상으로 형성된다. 몸체(100)의 상부는 개폐 가능한 덮개(110)로 덮여져 있다.
덮개(110)의 상부 중앙에는 둘레를 제외한 전 면적에 걸쳐서 태양전지(200)가 부착된다. 아울러 덮개(110)의 상부 둘레에는 안테나(600)가 설치된다.
몸체(100)의 내부 저면에는 탐지부(400)와 배터리(500)가 설치된다.
태양전지(200)는 태양광의 빛에너지를 전기에너지로 변환해주는 역할을 한다. 태양전지(200)는 몸체(100)의 덮개(110) 상부에 부착된다. 태양전지(200)는 탐지부(400)를 통해 배터리(500)와 전기적으로 연결된다. 태양전지(200)의 전기에너지로 배터리(500)를 충전해준다.
탐침(300)은 황동 또는 구리로 형성된 금속재의 길이가 긴 막대형상으로 형성된다. 탐침(300)은 지중(2)에 매설되며, 탐지부(400)와 전기적으로 연결된다. 탐침(300)은 몸체(100)의 하방에서 인출되어 0.2 내지 1m 정도 지중(2)에 매설된다.
탐침(300)은 몸체(100)의 하부 각 모서리에서 1개씩 총 4개가 등간격으로 인출되어 지중(2)에 매설된다. 이때 탐침(300)의 매설 간격은 지형변화를 탐지하고자 하는 장소에 따라 달라진다. 아울러 각 탐침(300)의 거리 간격은 1m 내외 또는 그 이상으로 설치할 수 있다.
매설 지역의 지형이나 지질에 따라 서로 등간격으로 이격된 각 탐침(300)의 사이에는 탐침저항(312)이 형성된다. 이 탐침저항(312)에 의해 탐침(300)은 브리지회로(310)로 구성된다.
아울러 매설 지역의 지형이나 지질에 따라 서로 등간격으로 이격된 각 탐침(300)의 사이에는 탐침정전용량(314)이 형성될 수 있다. 이 탐침정전용량(314)에 의해 탐침(300)은 브리지회로(310)로 구성될 수 있다.
탐침(300)의 상단에는 링 형태의 연결링(320)이 형성된다. 연결링(320)은 별도로 용접으로 고정될 수도 있고, 탐침(300)과 일체형으로 형성될 수 있다.
연결링(320)에는 연결선(330)이 억지끼움 또는 용접으로 접합된다. 이때 연결링(320)은 탐침(300)과 동일한 재질로 형성되며, 연결선(330)은 외측이 피복된 구리선이 사용된다.
아울러 탐침(300)의 하단에는 첨단부(340)가 형성된다. 탐침(300)은 지표에 첨단부(340)를 꽂은 상태에서 망치로 상단을 가격해서 지중(2)에 박아 매설해준다.
4개의 탐침(300)을 각각 지중(2)에 매설한 후 각 탐침(300)을 탐지부(400)와 연결된다.
한편, 지중(2)에 매설된 탐침(300)은 지형변화로 인해 부러지거나 파손될 위험이 있기 때문에 탐침(300)의 상단에 스프링(미도시) 등의 탄성부재를 두어 몸체(100)와 연결되게 하여 어느 정도의 지형 변화에도 탐침을 보호할 수 있도록 한다.
탐지부(400)는 4개의 탐침(300)과 연결되어 전위 변화 여부를 탐지해주는 역할을 한다.
배터리(500)는 몸체(100)의 내부에 내장된다. 배터리(500)는 충전식으로 탐지부(400) 및 태양전지(200)와 전기적으로 연결된다. 배터리(500)는 탐지부(400)에 전원을 공급해주는 역할을 하며, 태양전지(200)의 전기에너지로 충전된다.
안테나(600)는 탐지부(400)와 전기적으로 연결되어, 탐지부(400)의 전위 변화 여부 감지 신호를 중앙 통제소나 경보 장치로 송출해주는 역할을 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지형변화 탐지장치의 정면도, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 지형변화 탐지장치에서 지중(2)에 매설된 탐침(300)을 평면에서 바라본 모습을 나타낸 도면이다.
탐침(300)을 지형의 변화를 탐지하고자 하는 장소에 설치하고, 탐침(300)의 상부에 몸체(100)를 설치하고, 각 탐침(300)이 탐지부(400)와 연결된다.
이때 탐침(300)은 제1탐침(301), 제2탐침(302), 제3탐침(303) 및 제4탐침(304)로 나눌 수 있다. 탐침(300)이 설치된 지형이나 지질에 따라 제1탐침(301), 제2탐침(302), 제3탐침(303) 및 제4탐침(304)의 사이에 각각 탐침저항(312)과 탐침정전용량(314)이 형성된다.
즉 4개의 탐침(300)이 제1탐침(301), 제2탐침(302), 제3탐침(303) 및 제4탐침(304)로 나뉘고, 서로 등간격으로 이격되어 지중에 매설되기 때문에 설치 지역의 지형이나 지질에 따라 탐침저항(312)과 탐침정전용량(314)이 형성된다. 그에 따라 탐침(300)과 지형과 지질에 의해 브리지회로(310)가 구성되게 된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 지형변화 탐지장치에서 지중(2)에 매설된 탐침(300)을 평면에서 바라본 모습을 나타낸 도면, 도 6은 지형변화에 따른 저항값의 변화 패턴을 예시로 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6에서 제3탐침(303)과 제4탐침(304) 사이의 탐침저항(312)과 탐침정전용량(314)을 R1, C1으로 각각 표시하였고, 제2탐침(302)과 제3탐침(303) 사이의 탐침저항(312)과 탐침정전용량(314)을 R2, C2로 각각 표시하였으며, 제1탐침(301)과 제2탐침(302) 사이의 탐침저항(312)과 탐침정전용량(314)을 R3, C3으로 각각 표시하였고, 제1탐침(301)과 제4탐침(303) 사이의 탐침저항(312)과 탐침정전용량(314)을 R4, C4로 각각 표시하였다.
(a) 패턴은 R1이 R2보다 저항값이 크며, R3가 R4보다 저항값이 큰 것을 나타낸 것으로 제1탐침(301)과 제2탐침(302)의 사이와, 제3탐침(303)과 제4탐침(304)의 사이에 지중(2)의 꺼짐 또는 균열 등이 발생한 것을 알 수 있다. 즉, 도면의 수평방향으로 지중에 변화가 발생된 것이다.
(b) 패턴은 R4가 R1보다 저항값이 크며, R2가 R3보다 저항값이 큰 것을 나타낸 것으로 제1탐침(302)과 제3탐침(306)의 사이와, 제2탐침(304)과 제4탐침(308)의 사이에 지중(2)의 꺼짐 또는 균열 등이 발생한 것을 알 수 있다. 즉, 도면의 수직 방향으로 지중에 변화가 발생된 것이다.
(c) 패턴은 R4가 R1보다 저항값이 크며, R3가 R2보다 저항값이 큰 것을 나타낸 것으로 제1탐침(302)과 제2탐침(304)의 사이와, 제1탐침(302)과 제3탐침(306)의 사이에 지중(2)의 꺼짐 또는 균열 등이 발생한 것을 알 수 있다. 즉 도면의 사선 방향으로 지중에 변화가 발생된 것이다.
(d) 패턴은 R1이 R4보다 저항값이 크며, R2가 R3보다 저항값이 큰 것을 나타낸 것으로 제2탐침(304)과 제4탐침(308)의 사이와, 제3탐침(306)과 제4탐침(308)의 사이에 지중(2)의 꺼짐 또는 균열 등이 발생한 것을 알 수 있다. 즉, 도면의 사선 방향으로 지중에 변화가 발생된 것이다.
본 발명에서는 (a), (b), (c), (d) 패턴을 예시로 설명하였으며, 이외에도 지형변화에 따른 다양한 저항값의 변화 패턴이 존재할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 지형변화 탐지장치의 상세 회로도이다.
도 7에서 제3탐침(303)과 제4탐침(304) 사이의 탐침저항(312)을 R1으로 표시하였고, 제2탐침(302)과 제3탐침(303) 사이의 탐침저항(312)을 R2로 표시하였으며, 제1탐침(301)과 제2탐침(302) 사이의 탐침저항(312)을 R3로 표시하였고, 제1탐침(301)과 제4탐침(303) 사이의 탐침저항(312)을 R4로 표시하였다.
태양전지(200)는 역전류를 방지해주는 다이오드(420)를 통해 배터리(500)에 연결된다. 배터리(500)의 양극은 FET(430)의 드레인 단자와 직렬로 연결된다. 이때 FET(430)는 트랜지스터 등 다른 스위칭 소자로 사용될 수 있다. FET(430)의 베이스나 게이트는 발진회로(440)의 출력과 연결된다.
아울러 FET(430)의 소스 단자와 브리지회로(310)의 전원 입력(R1-R2, R3-R4)에 각각 연결된다. 브리지회로(310)의 출력(R1-R4, R2-R3, 304, 416)은 보정회로(450)와 연결해준다.
아울러 보정회로(450)의 출력을 신호증폭회로(460)의 입력에 연결하고, 신호증폭회로(460)의 출력은 영점검출회로(470)에 연결한다. 영점검출회로(470)의 출력은 A/D컨버터(480)를 통해 무선송출회로(420)에 연결되어 구성된다.
탐침(300)에 의해 지중에 형성된 브리지회로(310)는 대체로 수 KΩ ~ 수백 KΩ과 같은 고저항이 형성되므로 수백볼트 정도의 전압을 단속적인 ON - OFF 펄스로 인가한다. 이때 브리지회로(310)에 흐르는 전류는 수 mA ~ μA 정도로 미약하므로 신호증폭회로(460)로 출력점(316)의 신호전압을 증폭해준다.
한편, 지중의 탐침저항(312)은 각 탐침 구간의 고유 지질 또는 지형에 따라 다를 수 있다. 따라서 보정회로(450)를 통한 브리지회로(310)의 출력을 평형으로 맞춰준다. 이때 보정회로(450)는 브리지회로(310)에 병렬 저항으로 연결되어 브리지회로(310)의 출력을 평형으로 맞춰준다.
초기 안정된 지형 상태에서 보정회로(450)를 통해 보정을 거친 브리지회로(310)의 출력이 영점 균형을 이루게 하고, 영점 균형 전압이 일정 이상 상승(+)하거나 감소(-)하면 A/D컨버터회로(480)에서 이 값을 디지털로 변환해주고, 이를 무선송출회로(420)를 통해 무선으로 송출하여 수신처인 관측소나 중앙 통제소에서 땅의 변화를 모니터링하거나, 경보를 적시적소에 발령할 수 있게 해준다.
한편, 브리지회로(310)의 탐지 전원은 직류뿐만 아니라 브리지회로(310)에 형성된 탐침정전용량(308, 도 5 참조)을 이용할 수도 있다. 이 경우 FET(430)의 주파수를 높여 앞서 설명한 ON-OFF 펄스와 변조된 교류성 전원 신호를 인가할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 지형변화 탐지장치에서 탐침(300)이 몸체(100)로부터 분리되어 설치된 것을 나타낸 평면도이다. 이때 박스형의 몸체(100)는 지지대(미도시)를 통하여 지표에서 이격되게 할수도 있고, 지표위에 놓여지게 할수도 있다.지중에는 바위와 같이 단단한 물체가 있어 몸체 하방으로 탐침이 직접적으로 매설되기 어려울 수 있고, 보다 넓은 지역을 탐지하기 위하여 첨단부(340)가 몸체(100)에서 이격될 수 있다.
도 8에서 제1탐침(301)과 제2탐침(302)의 거리 간격을 Lab로 표시하였고, 제2탐침(302)과 제3탐침(303)의 거리 간격을 Lbc로 표시하였으며, 제3탐침(303)과 제4탐침(304)의 거리 간격을 Lcd로 표시하였고, 제4탐침(304)과 제1탐침(301)의 거리 간격을 Lad로 표시하였다. 아울러 도 8에서 안테나(600)의 도시를 생략하였다.
탐지할 땅이나 지형의 상태나 조건에 따라 제1탐침(301), 제2탐침(302), 제3탐침(303) 및 제4탐침(304)을 몸체(100)에서 이격된 형태로 더 넓은 간격을 가지도록 지중에 매립할 수도 있다. 이때 몸체(100)에서 각 제1탐침(301), 제2탐침(302), 제3탐침(303) 및 제4탐침(304) 이격된 간격에 따라 연결선(330)이 연장된다.
즉, 상기 몸체(100)의 하방에는 링 형태의 연결링(320)이 구비되고, 상기 연결링에는 연결선(340)의 일측이 끼워지고, 상기 연결선(340) 타단에는 탐침의 첨단부(340)가 마련되며, 상기 첨단부(340)는 몸체(100) 하방에서 이격된 거리에 지중에 매설된다.
일반적으로 가까운 지중의 성분은 유사한 경우가 많아 동일 거리에서는 동일 저항이 되는 경우가 많아. 따라서 제1탐침(301), 제2탐침(302), 제3탐침(303) 및 제4탐침(304)으로 구성되는 브리지회로(310, 도 7 참조)의 보정을 적게 하기 위하여 각 탐침간 거리 간격(Lab, Lbc, Lcd, Lad)을 일정하게 유지해준다.
한편, 몸체(100)의 형상은 브리지 형태로 제1탐침(301), 제2탐침(302), 제3탐침(303) 및 제4탐침(304)의 고정 및 간격 유지를 위한 예시로써 도 8에 도시한 것으로, 정사각형, 둥근원형, 직사각형, 타원형, 다각형 등의 형상으로 다양하게 실시할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 지형변화 탐지장치의 탐지장치 모듈(700a, 700b, 700n)이 복수 배치된 것을 나타낸 평면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 지형변화 탐지장치를 탐지장치 모듈(700a, 700b, 700n)로써 광범위한 지역에 복수 설치하고, 각 탐지장치 모듈(700a, 700b, 700n)의 신호를 종합하여, 이 신호를 처리하여 지형의 변화 방향을 전체적으로 파악할 수 있다. 이러한 지형 변화를 전체적으로 파악되면 재난 방지 대책을 수립하는데 도움의 된다.
이때 각 탐지장치 모듈(700a, 700b, 700n)에 구비된 무선송출회로(420, 도 7 참조)을 통해 각 탐지장치 모듈(700a, 700b, 700n)의 신호를 수신처인 관측소나 중앙 통제소에서 종합하여 처리할 수 있다.
한편, 복수의 탐지장치 모듈(700a, 700b, 700n)을 격자처럼 배치할 수 있다. 예를 들어 10m, 20m마다 배치할 수 있다. 그리고 각각의 탐지장치 모듈(700a, 700b, 700n)의 신호를 조합하여 해당 지역의 지형변화 지도를 그릴 수도 있다.
이와 같이 본 발명은 센서 디바이스를 지중에 지속적으로 매립하지 않으면서 지중에서의 변화를 파악할 수 있으며 계산이 단순하여 설치가 간단하고 사용이 편하며, 재난대책을 위한 자료를 확보할 수 있는 장점이 있다.
2 : 지중
10 : 브리지회로
12 : 회로저항 14 : 연결점 16 : 출력점
20 : 직류전원
30 : 평형지점
100 : 몸체 110 : 덮개
200 : 태양전지
300 : 탐침
301 : 제1탐침 302 : 제2탐침 303 : 제3탐침
304 : 제4탐침
310 : 브리지회로
312 : 탐침저항 314 : 탐침정전용량 316 : 출력점
320 : 연결링 330 : 연결선 340 : 첨단부
400 : 탐지부
410 : 무선송출회로 420 : 다이오드
430 : FET
440 : 발진회로 450 : 보정회로 460 : 신호증폭회로
470 : 영점검출회로 480 : A/D컨버터회로
500 : 배터리
600 : 안테나
700a, 700b, 700n : 탐지장치 모듈

Claims (7)

  1. 박스형의 몸체(100);
    상기 몸체(100)의 상부에 설치되어 태양광을 전기로 변환해주는 태양전지(200);
    상기 몸체(100)의 하방으로 인출되어 4개가 서로 등간격으로 이격되며 일부가 지중(2)에 매설되는 탐침(300);
    상기 몸체(100)에 내장되어 상기 탐침(300)과 연결되며, 마주보는 탐침 사이의 전위 변화 여부를 지형변화로 인식하는 탐지부(400);
    상기 몸체(100)에 내장되어 상기 태양전지(200)로 충전되고, 상기 탐지부(400)에 전원을 공급하는 배터리(500); 및
    상기 몸체(100)의 상부에 설치되어 상기 탐지부(400)의 신호를 외부로 전송해주는 안테나(600);를 포함하되,

    상기 탐침(300)은,
    매설 지역의 지형이나 지질에 따라 각 탐침(300)의 사이에 생성되는 탐침저항(312)에 의해 브리지회로(310)를 구성하되,
    상기 탐지부(400)는 상기 탐침저항(312)의 변화를 측정하여 해당 지역의 지형변화를 탐지하는 지형변화 탐지장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탐지부(400)은,
    매설 지역의 지형이나 지질에 따라 각 탐침(300)의 사이에 생성되는 탐침정전용량(314)를 측정하고, 탐침정전용량(314)의 변화를 해당 지역의 지형변화로 인식하는 지형변화 탐지장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 탐지부(400)는 무선송출회로(410)를 더 포함하고, 상기 무선송출회로(410)는 안테나(600)와 연결되어 지형변화 탐지 측정 신호를 외부로 송출하는 지형변화 탐지장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 탐지부(400)는,
    상기 배터리(500)의 양극과 드레인 단자가 연결된 FET(430)와, 상기 FET(430)의 게이트 단자와 연결된 발진회로(440)를 더 포함하되,

    상기 브리지회로(310)는,
    상기 FET(430)의 소스 단자가 상기 탐침(300) 중 어느 하나와 연결되고, 상기 FET(430)의 소스 단자와 연결된 탐침과 마주보는 상기 탐침(300) 중 다른 하나와 연결되며,
    상기 탐침(300) 중 또 다른 어느 하나와 상기 탐침(300) 중 나머지 하나가 각각 출력점(304, 316)을 이루고,

    상기 탐지부(400)는,
    상기 출력점(304, 316)과 연결되어 상기 출력점(304, 316)의 출력을 평형으로 맞춰주는 보정회로(450)를 더 포함하는 지형변화 탐지장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 탐지부(400)는,
    상기 보정회로(450)와 연결되어 상기 보정회로(450)의 출력이 입력되어 신호를 증폭해주는 신호증폭회로(460)와, 상기 신호증폭회로(460)의 출력이 입력되는 영점검출회로(470)와, 상기 영점검출회로(470)의 출력이 입력되어 아날로그 신호를 디지털로 변환해주는 A/D컨버터회로(480)를 더 포함하되,
    상기 A/D컨버터회로(480)의 출력은 상기 무선송출회로(410)와 연결되어 지형변화 탐지 측정 신호를 외부로 송출하는 지형변화 탐지장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 몸체(100)의 하방에는 링 형태의 연결링(320)이 구비되고, 상기 연결링에는 연결선(340)으로 끼워지고, 상기 연결선(340) 끝단에 탐침의 첨단부(340)가 마련되며,
    상기 첨단부(340)는 몸체(100) 하방에서 이격된 거리에 지중에 매설되는 지형변화 탐지장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 탐침(300)의 상단과 몸체(100)는 스프링으로 연결되는 지형변화 탐지장치.
KR1020160050971A 2016-04-26 2016-04-26 지형변화 탐지장치 KR101676413B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160050971A KR101676413B1 (ko) 2016-04-26 2016-04-26 지형변화 탐지장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160050971A KR101676413B1 (ko) 2016-04-26 2016-04-26 지형변화 탐지장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101676413B1 true KR101676413B1 (ko) 2016-11-29

Family

ID=57706488

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160050971A KR101676413B1 (ko) 2016-04-26 2016-04-26 지형변화 탐지장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101676413B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101806272B1 (ko) 2017-07-10 2018-01-10 주식회사 태강이앤아이 건물 옥상의 콘크리트 균열 탐지 장치
KR102038466B1 (ko) * 2019-06-14 2019-10-30 앤스코 주식회사 지중 매설 배관의 피복결함 탐상장치
KR102239394B1 (ko) * 2019-11-21 2021-04-12 대한민국 땅밀림 발생지 조사 시스템 및 이의 모니터링 장치

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101806272B1 (ko) 2017-07-10 2018-01-10 주식회사 태강이앤아이 건물 옥상의 콘크리트 균열 탐지 장치
KR102038466B1 (ko) * 2019-06-14 2019-10-30 앤스코 주식회사 지중 매설 배관의 피복결함 탐상장치
KR102239394B1 (ko) * 2019-11-21 2021-04-12 대한민국 땅밀림 발생지 조사 시스템 및 이의 모니터링 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101676413B1 (ko) 지형변화 탐지장치
CN108254792B (zh) 评估设施线路的信息的检测***、方法和介质
KR101806272B1 (ko) 건물 옥상의 콘크리트 균열 탐지 장치
Biansoongnern et al. Development of low cost vibration sensor network for early warning system of landslides
US20060060007A1 (en) Device for telemonitoring the state of aerial power lines(variants)
KR102073918B1 (ko) 사면 변위 측정장치 및 이를 이용한 산사태 예보 시스템
CN105445735A (zh) 个人雷达辅助
EP2773986B1 (en) Target position, movement and tracking system
US10175273B2 (en) Method of using power grid as large antenna for geophysical imaging
US20170268954A1 (en) Pipeline Wireless Sensor Network
CN105487123B (zh) 移动检测设备及其校准方法和计算机可读存储介质
WO2017218261A1 (en) Remote communication and powering of sensors for monitoring pipelines
CN107290626A (zh) 一种电力线路监控***
US20130269440A1 (en) Water-leakage detection method and water-leakage detection device
CN103217571A (zh) 差分式D-dot电压互感器及其电压检测方法
FR2911402A1 (fr) Reseau de surveillance d'evenements orageux et procedes correspondants
KR101412748B1 (ko) 가공 송전 철탑의 접지 저항 측정시스템
US10175268B2 (en) Actively calibrated capacitively coupled electrostatic device for high voltage measurement
CN103424604A (zh) 一种非接触式验电装置
CN110346415B (zh) 基于光学和原位电学的桩柱局部冲刷监测***
JP6723084B2 (ja) 流動体の表面位置検出装置およびセンサ情報送信装置
Smith et al. UAV rapidly-deployable stage sensor with electro-permanent magnet docking mechanism for flood monitoring in undersampled watersheds
Burke et al. Direct measurements of the atmospheric conduction current
CN209542860U (zh) 太阳能供电野外地电地磁大数据高密度点阵测量采集设备
KR101476638B1 (ko) 수준측량기 접속으로 지리정보를 수집하는 측지측량 데이터 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191212

Year of fee payment: 4