KR101889042B1 - 시공중 터널 원격 리스크 감시 관리를 위한 네트워크시스템 - Google Patents

시공중 터널 원격 리스크 감시 관리를 위한 네트워크시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101889042B1
KR101889042B1 KR1020170044943A KR20170044943A KR101889042B1 KR 101889042 B1 KR101889042 B1 KR 101889042B1 KR 1020170044943 A KR1020170044943 A KR 1020170044943A KR 20170044943 A KR20170044943 A KR 20170044943A KR 101889042 B1 KR101889042 B1 KR 101889042B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
tunnel
data
management
excavation
middleware
Prior art date
Application number
KR1020170044943A
Other languages
English (en)
Inventor
문성모
Original Assignee
주식회사 엔엔에프텍
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 주식회사 엔엔에프텍 filed Critical 주식회사 엔엔에프텍
Priority to KR1020170044943A priority Critical patent/KR101889042B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101889042B1 publication Critical patent/KR101889042B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L43/00—Arrangements for monitoring or testing data switching networks
    • H04L43/04—Processing captured monitoring data, e.g. for logfile generation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/66—Arrangements for connecting between networks having differing types of switching systems, e.g. gateways
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L43/00—Arrangements for monitoring or testing data switching networks
    • H04L43/02—Capturing of monitoring data
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/02—Terminal devices
    • H04W88/04—Terminal devices adapted for relaying to or from another terminal or user
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/08—Access point devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

본 발명은 통신 환경상 악조건인 시공 중 터널 내에서 원격 리스크 감시 관리에 필요한 데이터를 선별적 및 안정적으로 수집하여 지상 터널 입구까지 다단 중계한 후 원격 감시 관리하기 위한 올인원시스템과의 사이에서 중개 역할을 수행하는 미들웨어에 전송하며, 미들웨어에서는 터널을 위한 다양한 원격 감시 관리 프로그램의 요구를 충족시키게 한 시공중 터널 원격 리스크 감시 관리를 위한 네트워크시스템에 관한 것으로서, TBM(10) 및 굴착면 전방 예측시스템(20)에 배치되어 터널 관리 데이터를 선별 획득하는 데이터 수집 시스템(100), TBM(10)에 의해 굴착된 터널(1)에 배치하여 터널 관리 데이터를 다단 중계하는 터널 라우팅 시스템(200) 및 공중 통신망(30)을 통해 터널 라우팅 스템(200)과 연결되어 터널 관리 관리 데이터를 저장 관리하고 올인원시스템(30)과의 연동을 위한 API(Application Programming Interface)를 지원하는 미들웨어(middle-ware, 300)를 포함한다.

Description

시공중 터널 원격 리스크 감시 관리를 위한 네트워크시스템{NETWORK SYSTEM FOR RISK REMOTE MONITORING AND MANAGING OF TUNNEL UNDER CONSTRUCTION}
본 발명은 통신 환경상 악조건인 시공 중 터널 내에서 원격 리스크(risk) 감시 관리에 필요한 데이터를 선별적 및 안정적으로 수집하여 지상 터널 입구까지 다단 중계한 후 원격 감시 관리하기 위한 올인원시스템과의 사이에서 중개 역할을 수행하는 미들웨어에 전송하며, 미들웨어에서는 터널을 위한 다양한 원격 감시 관리 프로그램의 요구를 충족시키게 한 시공중 터널 원격 리스크 감시 관리를 위한 네트워크시스템에 관한 것이다.
TBM(tunnel boring machine)을 이용한 터널 시공 공법은 터널 굴착부터 구조체 시공, 버럭 배출까지 모든 터널 시공과정을 기계화 및 자동화한 공법으로서, 발파공법과 비교해 소음 진동 등으로 인한 주변 환경 피해가 거의 없는 친환경적 공법으로 평가받음은 물론이고, 굴진, 버럭 반출, 지보 작업을 연속 수행함으로써 고속시공이 가능하고, 역학적으로 안정된 원형 구조의 터널을 형성하고, 지반변형을 최소화하며, 낙반을 줄여 안전성도 확보할 수 있다.
이에, TBM 공법은 장대 터널 시공에 유리하여, 특히, 해저터널의 굴착 방법으로도 많이 사용된다.
그런데, 굴착면(또는 막장) 전방에 예기치 못한 이상대의 출현, 보강 영역에서의 암반 탈락 등으로 인해서 터널 시공 도중 굴착면의 붕괴사고가 일어날 수 있다. 이에, 터널 시공 도중에 굴착면 전방을 탐사하여 사전에 위험요소를 탐지하고 대책을 수립하여야 하며, 이를 위해서 굴착면 전방 예측시스템을 사용한다.
굴착면 전방 예측시스템으로는 전기비저항 탐사 방법, 선진수평시추 방법, 탄성파 탐사 방법 등이 있다.
이와 같이 TBM 및 굴착면 전방 예측시스템을 가동하며 굴착 시공 중인 터널 내부는 많은 부속 장비, 자재, 인력 등이 투입되므로, 실질적으로 실시간 현장 감시 관리하기에 어렵고, 현장 감시 관리의 대안으로 원격 감시 관리를 위한 통신망 구축도 어렵다.
이에, 본 발명의 출원인은 TBM 및 굴착면 전방 예측시스템으로부터 터널 관리 데이터를 수신한 후 터널 입구까지 안정적으로 중계 전송하는 해저터널 라우팅 시스템을 창안하였으며, 등록특허 제10-1646969호로도 특허 등록받았다.
그렇지만, 일반적으로 TBM에서 제공하는 굴착 진행상황 데이터가 198 항목에 이르고, 이러한 굴착 진행상황 데이터를 일괄 제공하게 되어 있으며, 굴착면 전방 예측시스템이 TBM에 탑재되어 있더라도 TBM 제어기와 별도로 운용되어서, 원격 감시 관리를 위한 데이터만 선별적으로 수집하기 어렵게 되어 있다. 이에 따라, 실시간 원격 감시하기 위해서 본 발명의 출원인이 창안한 해저터널 라우팅 시스템을 활용하여 안정적으로 데이터를 확보하더라도 데이터량이 필요 이상으로 많게 된다.
아울러, 터널 시공 과정을 원격 감시 관리하기 위해 운영할 올인원시스템에서 사용하는 관리 프로그램의 경우, 다양하면서 복잡하고, 보다 나은 감시 관리를 위해 프로그램을 지속적으로 업그레이드하므로, 중계하여 전송한 데이터를 직접 올인원시스템에 인계하는 경우, 관리 프로그램의 복잡도는 더욱 증가하게 되고, 관리 프그램의 동작도 원활하지 않게 된다.
한편, 등록특허 제10-1671209호는 터널 공사현장을 원격 감시하기 위한 시스템을 개시하였으나, 이때의 원격 감시는 작업자 안전관리를 위한 것으로서, 작업자의 위치, 작업자가 이용하는 장비 정보 및 작업 환경 정보를 이용하여 작업자 위주의 안전관리한다. 즉, 굴착면 전방을 예측하며 복잡한 장비로 굴착중인 터널 시공 과정 중심의 원격 감시에 적용하긴 어렵다. 또한, 다양한 정보를 취득하고, 안정적 및 효율적으로 원격지에 전송하며, 다양한 정보를 효율적으로 활용하게 하여야 하는 원격 감시 시스템에 적용하기엔 미흡하다.
이에, 본 발명의 출원인이 개시한 해저터널 라우팅 시스템으로 터널 내 중계 통신을 안정적으로 수행하는 것 이외에도, 원격 감시 관리를 위해 필요한 터널 관리 데이터를 TBM 및 굴착면 전방 예측시스템으로부터 수집하고, 안정적으로 중계하여 올인원시스템에 제공함은 물론이고, 올인원시스템에 효과적 및 효율적으로 사용할 수 있는 환경을 제공하여야 한다.
KR 10-1646969 B1 2016.08.03. KR 10-1394332 B1 2014.05.07. KR 10-1671209 B1 2016.10.26.
따라서, 본 발명의 목적은 터널 시공에 투입된 TBM 및 굴착면 전방 예측시스템으로부터 원격 감시 관리에 필요한 터널 관리 데이터를 선별적 및 안정적으로 수집한 후 원격 감시 관리 프로그램에서 효율적으로 사용하도록 중개 역할을 할 시공중 터널 원격 리스크 감시 관리를 위한 네트워크시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 시공중 터널 원격 리스크 감시 관리를 위한 네트워크시스템에 있어서, 굴착면 전방 예측시스템(20)에 배치되어 굴착면 데이터를 획득하는 자동화 모듈(120), 및 TBM(tunnel boring machine, 10)의 굴착 진행상황 데이터를 획득한 후 터널 관리를 위해 미리 선정한 항목을 선별하고, 자동화 모듈(120)에서 획득한 굴착면 데이터를 전달받으며, 선별한 굴착 진행상황 데이터 및 굴착면 데이터를 터널 관리 데이터로 하여 사전에 규정한 데이터 포멧으로 근거리 무선 송신하는 데이터 로거(110) 를 포함하는 데이터 수집 시스템(100); 데이터 로거(110)에서 송신한 터널 관리 데이터를 에이피(AP : Acceess Point, 210)로 수신한 후 터널 내에 간격을 두고 설치한 복수의 라우터(220)로 다단 중계하여 터널 입구에 배치한 게이트웨이(230)에 의해서 공중 통신망(40)을 통해 송신하게 한 터널 라우팅 시스템(200); 및 터널 관리 데이터를 가공 및 분석하여 모니터링 또는 리스크 평가하기 위한 관리 프로그램이 실행되는 올인원시스템(30)에 탑재 또는 연동되게 설치되며, 터널 관리 데이터를 공중 통신망(40)을 통해 전송받아 정합성 여부를 판단한 후 분류하여 데이터베이스(331)에 실시간 저장하고, 올인원시스템(30)의 질의에 대한 응답으로 터널 관리 데이터를 올인원시스템(30)에게 제공하거나 또는 올인원시스템(30)의 지령에 대한 응답으로 지령을 굴착면 전방 예측 시스템(20)에 전달하여 전방 예측 시스템(200)을 제어하게 하기 위한 API(Application Programming Interface)를 지원하는 미들웨어(middle-ware, 300); 를 포함하여 구성된다.
본 발명의 일실시 예에 따르면, 상기 미들웨어(300)는 데이터 로거(110), 자동화 모듈(120), 에이피(210), 복수 라우터(220) 및 게이트웨이(230)를 포함한 각 노드에 대한 정보를 올인원시스템(30)에 제공한다.
본 발명의 일실시 예에 따르면, 상기 미들웨어(300)는 수신한 터널 관리 데이터에서 사전 정의한 이벤트를 감지하여 올인원시스템(30)에 알린다.
본 발명의 일실시 예에 따르면, 상기 터널 라우팅 시스템(200)은 에이피(210)에서 게이트웨이(230)까지 다단 중계 구간 중에 중계 에러가 발생한 구간이 발생하는 경우, 해당 중계 구간을 담당한 기기 정보로 하는 이벤트 데이터를 중계하여 미들웨이(300)에 전달하고, 미들웨이(300)는 중계 에러 구간을 올인원시스템(30)에 통지한다.
본 발명의 일실시 예에 따르면, 상기 데이터 로거(110)에서 선별하는 굴착 진행상황 데이터의 항목은 굴착시간, 스트로크, 커터 압력, 잭 압력, 총 추력, 토압/슬러리압 및 커터 토크를 포함한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명은 원격 감시 관리를 위한 올인원시스템에서 터널 관리 데이터를 효율적으로 사용할 환경을 제공하는 미들웨어를 구축함으로써, 올인원시스템에서 실행되는 관리 프로그램의 요구 사항에 부합하는 터널 관리 데이터를 제공할 수 있으며, 이에 원격 감시 관리에 만전을 기할 수 있다.
또한, 본 발명은 원격 감시 관리에 필요한 터널 관리 데이터만을 TBM 및 굴착면 전방 예측시스템으로부터 취득하여 전송하게 함으로써, 네트워크를 보다 효과적으로 운용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 시공중 터널 원격 리스크 감시 관리를 위한 네트워크시스템의 개략적 구성도.
도 2는 터널 내에 설치하는 구성요소의 배치 상태를 보여주는 도면.
도 3은 터널 내에 설치한 터널 라우팅 시스템(200)의 구성도를 보여주는 도면.
도 4는 미들웨어(300)의 구성도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다. 하기에서 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, TBM(tunnel boring machine, 10), TBM(10)의 동작 상태를 나타내는 굴착 진행상황 데이터, 굴착면 전방 예측시스템(20), 및 굴착면 전방 예측시스템(20)으로 획득하는 굴착면 데이터는 본 발명이 속한 기술분야에서 공지된 기술인 바, 이와 관련 상세 설명은 생략하고, 본 발명의 특징적 구성요소 및 그 작용을 위주로 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 시공중 터널 원격 리스크 감시 관리를 위한 네트워크시스템의 개략적 구성도로서, TBM(10) 및 굴착면 전방 예측시스템(20)에서 획득한 터널 관리 데이터를 올인원시스템(30)에 배치 또는 올인원시스템(30)에 탑재한 미들웨어(300)에서 수집하여 올인원시스템(30)에서 활용할 수 있게 하고, 올인원시스템(30)의 지령을 전달하게도 네트워크로 구성됨을 볼 수 있다.
도 2는 터널(1) 내에 설치하는 구성요소의 배치 상태를 보여주는 도면으로서, 시공 중인 터널(1)을 절개 단면도로 도시한 후 터널(1) 내에 배치한 구성요소의 위치를 그 단면도 상에 표시하여 터널 내 구축한 통신망을 보여준다.
도 3은 터널(1) 내에 설치한 터널 라우팅 시스템(200)의 구성도를 보여주는 도면으로서, 데이터 수집 시스템(100)에서 수집한 터널 관리 데이터를 2중화 통신 경로(201, 202)로 동시 다단 중계함을 보여준다.
도 4는 미들웨어(300)의 구성도로서, 수집한 터널 관리 데이터를 올인원서버(30)에서 활용하게 하고 이벤트 발생에 따른 동작 및 지령에 따른 동작을 수행하게 하기 위한 아키텍처를 보여준다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 시공중 터널 원격 리스크 감시 관리를 위한 네트워크시스템은 데이터 로거(110) 및 자동화 모듈(120)을 포함한 데이터 수집 시스템(100), 데이터 수집 시스템(100)을 터널 입구까지 통신망으로 이어지게 하는 터널 라우팅 시스템(200) 및 공중통신망(40)을 통해 터널 라이팅 시스템(200)에 통신적으로 연결되는 미들웨어(300)로 구성된다.
상기 데이터 수집 시스템(100)은 TBM(10)의 TBM 제어기(11)와 유선 연결되어 TBM(10)의 동작 상태를 나타내는 굴착 진행상황 데이터를 획득하는 데이터 로거(110) 및 굴착면 전방 예측시스템(20)에 유선 연결되어 굴착면 전방 예측시스템(20)에서 검출되는 굴착면 데이터를 획득하는 자동화 모듈(120)를 포함하여 구성되며, 자동화 모듈(120)과 데이터 로거(110) 사이를 근거리 무선통신으로 연결하여 자동화 모듈(120)에서 획득한 굴착면 데이터를 데이터 로거(110)에서 수집할 수 있게 되어 있다.
굴착면 전방 예측시스템(20)은 TBM(10)으로 터널 시공하는 중에 굴착면(굴진면 또는 막장, 2) 전방의 지질 특성을 파악하여 이상대 등의 위험요소를 사전 탐지 및 대처 계획 수립하기 위한 시스템으로서, 예를 들어 등록특허 제10-1394332호에 기술된 전기비저항 탐사방법이 있다. 이 탐사방법은 굴착면(2)을 굴착하는 TBM(10)의 커터헤드에 다수의 전위 측정 모듈을 설치하여 굴착 중에 전기비저항을 측정하고, 측정값을 분석하는 컴퓨터에서 전방 암반상태를 평가하고 이상대를 예측하게 되어 있다. 이외에도 탄성파 탐사방법, 선진수평시추 방법 등이 있으나, TBM 공법에서는 전기비저항 측정방법을 많이 사용한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 자동화 모듈(120)은 굴착면 전방 예측시스템(20)이 설치된 곳에 배치되어 전기비저항 측정값으로 하는 굴착면 데이터를 자동으로 획득하도록 굴착면 전방 예측시스템(20)에 유선 연결하고, 획득한 굴착면 데이터를 근거리 무선 통신으로 상기 데이터 로거(110)에 전송한다.
TBM(10)은 전방의 커터헤드를 커터헤드 구동장치로 회전시키며 굴진하는 기계화 굴진머신으로서, TBM(10)을 전방으로 추진하기 위한 추진장치, 세그먼트의 조립을 위한 이렉터, 굴착에 따라 발생한 버럭을 처리하기 위한 버럭처리장치(배토장치 및 컨베이어) 등의 여러 구성요소로 구성되어, 굴진, 버럭 반출 및 지보 작업 등의 모든 터널 시공과정을 연속 수행할 수 있다. 그리고, TBM(10) 내에 설치한 TBM 제어기(11)를 통해 작업자가 전반적인 동작을 제어할 수 있게 되어 있다.
이러한 TBM 제어기(11)는 TBM(10)의 동작에 따라 나타나는 굴착 진행상황 데이터를 감지하게 되어 있다. 굴착 진행상황 데이터는 일반적으로 198개 항목으로 되어 있어, TBM(10)의 동작상태를 종합적으로 파악할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 데이터 로거(110)는 TBM(10) 내의 TBM 제어기(11)와 유선 연결되도록 TBM(10) 내에 배치되어 굴착 진행상황 데이터를 획득하고, 상기 자동화 모듈(120)에서 근거리 무선 통신으로 전송하는 굴착면 데이터도 수신한다.
그리고, 상기 데이터 로거(110)는 획득한 198 항목의 굴착 진행상황 데이터 중에 터널 관리를 위해 미리 선정한 항목을 선별하는 데이터 선별기(111)와, 선별한 굴착 진행상황 데이터 및 상기 자동화 모듈(120)로부터 전송받은 굴착면 데이터를 터널 관리 데이터로 하여 취합한 후 사전에 규정한 데이터 포맷으로 변환하는 데이터 변환기(112)를 구비하여서, 데이터 포맷으로 변환된 터널 관리 데이터를 근거리 무선 통신으로 하기의 에이피(210)에 전송할 수 있다.
여기서, 선별한 굴착 진행상황 데이터는 굴착시간, 스트로크, 커터 압력, 잭 압력, 총 추력, 토압/슬러리압 및 커터 토크를 포함하여서, 커터헤드의 동작 상태, TBM의 추진 상태, 및 굴착시간을 포함한 TBM(10)의 굴착 진행상황을 잘 반영하게 하였다. 즉, TBM(10)의 굴착 진행상황을 원격지에서 정확하게 파악할 수 있는 데이터로 한다.
일 실시 예로서, 상기 데이터 로거(110)에 구비된 상기 데이터 선별기(111)는 수집한 터널 관리 데이터에 사전 정의한 특정 데이터가 존재하는 경우, 해당 특정 데이터의 존재를 알리는 이벤트 신호를 생성하여 하기의 에이피(210)에게 전송하도록 구성할 수도 있다. 예를 들어, 스트로크, 커터 압력, 잭 압력, 총 추력 또는 커터 토크가 사전 시공 계획 과정에서 도출한 예상치에 벗어난 경우를 이벤트로 정의하여서, 이벤트 발생을 상기 미들웨어(300)에 알리게 하는 것이다.
하지만, 상기 미들웨어(300)에서 터널 관리 데이터를 분석하여 사전 정의한 이벤트의 발생 여부를 감지하는 것이, 상기 데이터 선별기(111)의 구성을 간소화하는 데 유리하고, 상기 미들웨어(300)에서 분석하는 것이 정확하고 다양한 분석 결과를 얻는 데도 유리하다. 물론, 미들웨어(300)로부터 터널 관리 데이터를 제공받는 올인원시스템(30)에서 분석 프로그램을 이용하여 이벤트 상황을 파악하게 하는 것도 좋다.
이와 같이 데이터 로거(110)에서 근거리 무선 통신으로 전송한 터널 관리 데이터는 TBM(10)에 의해 굴착된 터널(1)에 구축한 상기 터널 라우팅 시스템(200)에 의해 다단 중계된 후 공중 통신망(40)을 통해 상기 미들웨어(300)에 전달된다.
상기 터널 라우팅 시스템(200)은 도 2에 도시한 바와 같이 TBM(10)의 후단과 소정 거리 이격된 지점에 설치되어 데이터 로거(110)에서 송신한 터널 관리 데이터를 근거리 무선통신으로 수신하는 에이피(AP : Acceess Point, 210), 터널(1) 입구에 배치하여 공중 통신망(40)에 접속할 수 있게 한 게이트웨이(230), 및 에이피(210)와 게이트웨이(230) 사이의 터널(1) 내에 간격을 두고 배치하여 에이피(210)와 게이트웨이(230) 사이에 터널 관리 데이터를 다단 중계하는 복수의 라우터(220)를 포함한다.
상기 터널 라우팅 시스템(200)은 도 3에 도시한 바와 같이 무선통신 경로(201)와 광통신 경로(202)로 2중화한 통신 경로를 통해 터널 관리 데이터를 동시 중계하며, 본 발명의 출원인이 출원 등록받은 등록특허 제10-1646969호에 개시한 해저터널 라우팅 시스템으로 구성할 수 있다.
등록특허 제10-1646969호에 따르면, 각각의 라우터(220) 및 게이트웨이(230)는 무선통신 경로(201)와 광통신 경로(202)로 각각 수신한 데이터를 상호 대조하여 일치하는 경우에 순방향(에이피에서 게이트웨이를 향하는 방향) 통신 경로 상의 후단 라우터 또는 게이트웨이(230)에게 중계 전송하고, 일치하지 아니하는 경우 무선통신 경로(201)와 광통신 경로(202)로 각각 수신한 데이터에 대해 에러 검출(예를 들어 CRC(Cyclic Redundancy Check, 순환 중복 검사))을 수행하여 오류 없는 통신 경로를 통해 재전송하라는 역방향 신호를 역방향의 앞단 라우터 또는 에이피(210)에게 전송하여서, 오류 없는 통신 경로를 통해 데이터를 재전송받고 이후 순방향으로 중계 전송한다. 또한, 전송 오류 구간 사이를 중계하는 양측 기기(에이피와 라우터, 라우터와 라우터, 또는 라우터와 게이트웨이)의 장비 코드, 및 무선통신 경로(201)와 광통신 경로(202) 중에 전송 오류가 있는 통신 경로를 나타내는 식별자를 결합한 통신 장애 정보를 포함하는 이벤트 신호를 생성하여 중계 전송한다.
이에, 게이트웨이(230)는 에이피(210)에서 게이트웨이(230)까지 다단 중계 구간 중에 중계 에러가 발생한 구간이 발생하는 경우, 해당 중계 구간을 담당하는 기기 정보, 즉, 장비 코드를 포함하는 이벤트 신호를 중계하여 미들웨이(300)에 전달하게 된다.
또한, 각각의 라우터(220)는 동작모드의 전환에 의해 에이피(210) 기능을 할 수 있게 함으로써, TBM(1)의 굴진에 따라 늘어난 구간에 새로운 라우터(220)를 설치하되 에이피(210) 기능을 하게 하고, 이전 에이피(210) 기능을 하였던 라우터(220)를 새로 설치한 에이피(210)와 통신하게 하여 중계 기능을 하게 하는 방식으로 중계 전송 경로를 확장할 수 있다.
이와 같이 구성한 상기 터널 라우팅 시스템(200)은 데이터 로거(110)에 수집된 터널 관리 데이터를 공중 통신망(40)에 접속 가능한 지상의 게이트웨이(230)에 의해서 미들웨어(300)에 전달하게 함으로써, 미들웨어(300)에서 터널 관리 데이터를 활용한 원격 감시 관리를 지원할 수 있게 한다.
여기서, 공중 통신망(40)은 알려진 바와 같이 CDMA 또는 LTE 통신에 의한 데이터 통신을 지원하는 통신망일 수 있다.
상기 미들웨어(300)는 터널 관리 데이터를 가공 및 분석하여 모니터링 또는 리스크 평가하기 위한 관리 프로그램이 실행되는 올인원시스템(30)에 탑재 또는 연동되게 설치된다. 즉, 상기 미들웨어(300)는 별도의 미들웨어 서버로 구성하여 올인원시스템(30)과 연동되게 하거나, 아니면 올인원시스템(30)에서 프로그램적으로 동작하게 탑재할 수 있으며, 본 발명의 실시 예에서는 별도 서버로 구성하는 것으로 도시하였다.
여기서, 올인원시스템(30)의 관리 프로그램은 예를 들어 TBM(10)의 실시간 동작상태 점검, TBM(10)의 굴진에 따른 터널(1) 길이의 증가를 반영한 시공 진척도 파악, TBM(10)의 동작상태에 따라 예측되는 리스크 관리, 굴착면 데이터를 기반으로 한 굴착면 전방 분석, 이상대(파쇄대, 연약대 등) 및 암반 상태 예측, 위험요소 검토 및 대처 방안 계획 수립, 의사결정 지원 등을 위한 프로그램이며, 각 노드에 지령 하달도 가능하게 하는 것이 좋으며, 올인원시스템(30)에서 실행되어 그 기능을 수행하기 위해서는 실시간 수집되는 터널 관리 데이터를 필요로 한다.
본 발명은 이러한 올인원시스템(30)의 관리 프로그램 실행에 필요한 터널 관리 데이터를 수집 제공하기 위해서 올인원시스템(30)과 연계 동작하는 미들웨어(300)를 갖춘다.
도 4에 아키텍처 형식으로 도시한 구성도를 참조하면, 상기 미들웨어(300)는 네트워크 인터페이스 컴포넌트(310), 데이터 통합 모듈(320), 데이터 계층(330) 및 어플리케이션 인터페이스 컴포넌트(340)를 포함한다.
네트워크 인터페이스 컴포넌트(310)는 공중 통신망(40)에 접속되어 게이트웨이(230)에서 전송하는 터널 관리 데이터를 수신하며, 터널 관리 데이터를 정합성 판단한 후 데이터 통합 모듈(320)에 전달한다. 정합성 판단의 경우, 예를 들어, 상기 데이터 로거(110)의 데이터 변환기(112)와 상호 약속한 데이터 포맷을 갖추었지 그 여부를 판단하는 것을 포함한다.
데이터 통합 모듈(320)은 터널 관리 데이터를 굴착 진행상황 데이터 및 굴착면 데이터로 분류하고, 아울러, 분류한 각 데이터를 항목별로 세분화하여 데이터 계층(330)에 전달함으로써, 데이터베이스(331)에 실시간 저장되게 한다. 물론, 이벤트 신호가 전송되는 경우, 해당 이벤트를 목록에 추가 저장한다.
데이터 계층(330)은 터널 관리 데이터를 분류 저장하여 두고 데이터 로거(110), 자동화 모듈(120), 에이피(210), 복수 라우터(220) 및 게이트웨이(230)를 포함한 각 노드에 대한 정보를 통신망 구성도에 따라 상호 연계하여 저장하여 두는 데이터 베이스(331), 분류 저장한 터널 관리 데이터의 조회 및 검색 기능을 담당하는 데이터 관리모듈(332), 터널 관리 데이터를 분석하여 사전 정의한 이벤트를 감지하거나 이벤트 목록이 추가되는 지의 여부를 확인하는 이벤트 관리모듈(333), 및 노드 정보의 조회 및 검색 기능을 담당하는 노드 매칭모듈(334)을 포함한다.
여기서, 이벤트 관리모듈(333)은 터널 관리 데이터를 분석하여 이벤트를 감지하는 기능을 갖지 아니하고, 대신에, 올인원시스템(30)에서 관리 프로그램에 의해 이벤트를 감지하도록 지원하여도 좋다.
어플리케이션 인터페이스 컴포넌트(340)는 데이터 계층(330)을 관리 프로그램이 실행되는 올인원시스템(30)과 연결한다.
여기서, 터널 관리 데이터에 대한 질의에 응답하여 해당되는 터널 관리 데이터를 올인원시스템(30)에 제공하기 위한 질의 수행기(341), 올인원시스템(30)에서 내리는 지령을 노드에 하달하기 위한 지령 수행기(342) 및 이벤트가 발생할 시에 올인원시스템(30)에 알리기 위한 이벤트 수행기(343)를 구비하여서, 올인원시스템(30)과 데이터 계층(330)이 상호 연동 하에 동작하게 한다.
특히, 터널 라우팅 시스템(200)에서의 다단 중계 구간 중에 중계 에러가 발생한 구간을 나타내는 이벤트 데이터가 수신될 때에는, 즉시, 올인원시스템(30)에 통지한다.
아울러, 지령을 하달받을 시에 역방향 통신 경로를 통해 지령을 전달할 노드를 특정하여 지령 전달하기 위한 지령 중계기(311)도 구비한다. 특히, 올인원시스템(30)에서 하달할 수 있게 한 지령에는 굴착면 전방 예측 시스템(20)에게 전달하는 지령이 있어야 하며, 이에, 지령 하달할 노드는 자동화 모듈(120)을 포함하여서, 지령을 자동화 모듈(120)을 통해 굴착면 전방 예측 시스템(20)에 전달되게 하여야 한다. 물론, 자동화 모듈(120) 이외의 노드로서, 데이터 로거(110), 에이피(210), 복수의 라우터(220), 및 게이트웨이(230)에게 개별적으로 지령 전달하게 하여서, 다양하게 활용할 수 있게 하는 것이 좋다.
이와 같이 상기 미들웨어(300)는 데이터 계층(330) 상의 정보를 올인원시스템(30)이 활용할 수 있도록 API(Application Programming Interface)를 지원한다.
이때의 API는 데이터 요청, 조건 등을 포함한 다양한 유형의 질의에 대해 대응할 수 있고, 관리 프로그램에서 쉽게 질의할 수 있도록 하고, 데이터를 쉽게 검색/조회할 수 있게 하며, 하부네트워크(데이터 수집 시스템 및 터널 라우팅 시스템)에 속한 각 노드를 쉽게 파악하게 하고, 지령 하달 및 이벤트 알림을 위한 인터페이스를 제공하여야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 시공중 터널 원격 리스크 감시 관리를 위한 네트워크시스템은 굴착 시공 장비인 TBM(10) 및 굴착면 전방 예측시스템(20)의 정보를 수집하기 위한 데이터 수집 시스템(100)을 TBM(10) 및 굴착면 전방 예측시스템(20)에 직접 연결되게 배치하여 정보 수집이 원활하고, 원격 감시 관리에 필요한 데이터를 선별적으로 수집하게 함으로써 중계할 데이터량을 최적화하며, 시공 중인 터널 내의 악조건하에서도 터널 라우팅 시스템(200)을 이용하여 안정적으로 지상으로 중계 전송하며, 공중 통신망(40)을 통해 터널 라우팅 시스템(200)과 연결된 미들웨어(300)에서 올인원시스템(30)의 다양한 요구에 대응할 수 있게 함으로써, 올인원시스템(30)에 의한 원격 리스크 감시 관리에 만전을 기할 수 있게 한다.
1 : 터널 2 : 굴착면
10 : TBM(tunnel boring machine) 11 : TBM 제어기
20 : 굴착면 전방 예측시스템
30 : 올인원시스템
40 : 공중 통신망
100 : 데이터 수집 시스템
110 : 데이터 로거 111 : 데이터 선별기 112 : 데이터 변환기
120 : 자동화 모듈
200 : 터널 라우팅 시스템
210 : 에이피(AP : Access Point)
220 : 라우터(Router)
230 : 게이트웨이(Gateway)
300 : 미들웨어
310 : 네트워크 인터페이스 컴포넌트 311 : 지령 중계기
320 : 데이터 통합 모듈
330 : 정보 계층 331 : 데이터베이스
332 : 데이터 관리 모듈 333 : 이벤트 관리 모듈
334 : 노드 매칭 모듈
340 : 어플리케이션 인터페이스 컴포넌트 341 : 질의 수행기
342 : 지령 수행기 343 : 이벤트 수행기

Claims (5)

  1. 굴착면 전방 예측시스템(20)에 배치되어 굴착면 데이터를 획득하는 자동화 모듈(120); 및 TBM(tunnel boring machine, 10)의 굴착 진행상황 데이터를 획득한 후 터널 관리를 위해 미리 선정한 항목을 선별하고, 자동화 모듈(120)에서 획득한 굴착면 데이터를 전달받으며, 선별한 굴착 진행상황 데이터 및 굴착면 데이터를 터널 관리 데이터로 하여 사전에 규정한 데이터 포멧으로 근거리 무선 송신하는 데이터 로거(110); 를 포함하는 데이터 수집 시스템(100);
    데이터 로거(110)에서 송신한 터널 관리 데이터를 에이피(AP : Acceess Point, 210)로 수신한 후 터널 내에 간격을 두고 설치한 복수의 라우터(220)로 다단 중계하여 터널 입구에 배치한 게이트웨이(230)에 의해서 공중 통신망(40)을 통해 송신하게 한 터널 라우팅 시스템(200); 및
    터널 관리 데이터를 가공 및 분석하여 모니터링 또는 리스크 평가하기 위한 관리 프로그램이 실행되는 올인원시스템(30)에 탑재 또는 연동되게 설치되며, 터널 관리 데이터를 공중 통신망(40)을 통해 전송받아 정합성 여부를 판단한 후 분류하여 데이터베이스(331)에 실시간 저장하고, 올인원시스템(30)의 질의에 대한 응답으로 터널 관리 데이터를 올인원시스템(30)에게 제공하거나 또는 올인원시스템(30)의 지령에 대한 응답으로 지령을 굴착면 전방 예측 시스템(20)에 전달하여 전방 예측 시스템(20)을 제어하게 하기 위한 API(Application Programming Interface)를 지원하는 미들웨어(middle-ware, 300);
    를 포함하여 구성되는 시공중 터널 원격 리스크 감시 관리를 위한 네트워크시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 미들웨어(300)는 데이터 로거(110), 자동화 모듈(120), 에이피(210), 복수 라우터(220) 및 게이트웨이(230)를 포함한 각 노드에 대한 정보를 올인원시스템(30)에 제공하는 시공중 터널 원격 리스크 감시 관리를 위한 네트워크시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 미들웨어(300)는 수신한 터널 관리 데이터에서 사전 정의한 이벤트를 감지하여 올인원시스템(30)에 알리는 시공중 터널 원격 리스크 감시 관리를 위한 네트워크시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 터널 라우팅 시스템(200)은 에이피(210)에서 게이트웨이(230)까지 다단 중계 구간 중에 중계 에러가 발생한 구간이 발생하는 경우, 해당 중계 구간을 담당한 기기 정보로 하는 이벤트 데이터를 중계하여 미들웨이(300)에 전달하고,
    상기 미들웨이(300)는 중계 에러 구간을 올인원시스템(30)에 통지하게 한 시공중 터널 원격 리스크 감시 관리를 위한 네트워크시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 데이터 로거(110)에서 선별하는 굴착 진행상황 데이터의 항목은 굴착시간, 스트로크, 커터 압력, 잭 압력, 총 추력, 토압/슬러리압 및 커터 토크를 포함하는 시공중 터널 원격 리스크 감시 관리를 위한 네트워크시스템.
KR1020170044943A 2017-04-06 2017-04-06 시공중 터널 원격 리스크 감시 관리를 위한 네트워크시스템 KR101889042B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170044943A KR101889042B1 (ko) 2017-04-06 2017-04-06 시공중 터널 원격 리스크 감시 관리를 위한 네트워크시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170044943A KR101889042B1 (ko) 2017-04-06 2017-04-06 시공중 터널 원격 리스크 감시 관리를 위한 네트워크시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101889042B1 true KR101889042B1 (ko) 2018-09-28

Family

ID=63721512

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170044943A KR101889042B1 (ko) 2017-04-06 2017-04-06 시공중 터널 원격 리스크 감시 관리를 위한 네트워크시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101889042B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111401653A (zh) * 2020-03-25 2020-07-10 华中科技大学 一种隧道渗漏水风险空间相依性预测方法及预测***
KR20200098817A (ko) 2019-02-13 2020-08-21 한국도로공사 터널 시공 현장의 정보화 통합관리 시스템과 굴착 시공법
KR102212954B1 (ko) 2020-11-23 2021-02-05 주식회사 엠티비엠 지하 수평형 터널 시공 자동화 시스템 및 그 방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200098817A (ko) 2019-02-13 2020-08-21 한국도로공사 터널 시공 현장의 정보화 통합관리 시스템과 굴착 시공법
CN111401653A (zh) * 2020-03-25 2020-07-10 华中科技大学 一种隧道渗漏水风险空间相依性预测方法及预测***
KR102212954B1 (ko) 2020-11-23 2021-02-05 주식회사 엠티비엠 지하 수평형 터널 시공 자동화 시스템 및 그 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2019200834B2 (en) Roof support monitoring for longwall system
KR101889042B1 (ko) 시공중 터널 원격 리스크 감시 관리를 위한 네트워크시스템
CN112187930B (zh) 一种随钻作业远程管理与操控的***
US8626376B2 (en) Method, system and media for wireless process control of mobile equipment
US7292943B2 (en) System and method for control of seismic data acquisition
JP2017503100A (ja) 採掘坑車両及び採掘坑作業タスクの開始方法
US10208595B2 (en) Arrangement and method of utilizing rock drilling information
AU2019202393B2 (en) A method of surveying and a surveying system
US20210324711A1 (en) Method of generating a drill hole sequence plan and drill hole sequence planning equipment
KR102108957B1 (ko) 해저 터널 리스크 저감 원격 감시시스템
AU2020233751A1 (en) Impact feedback system for longwall shearer operator
US11976544B2 (en) Determining a technical limit for a drilling operation using a machine learning algorithm
CN110824552B (zh) 一种搭载于盾构机的不良地质探测***及方法
KR101760099B1 (ko) 해저터널 리스크 관리를 위한 통신시스템
CN107290006A (zh) 一种盾构/tbm用机械信号采集仪
Sarecki et al. Drilling and bolting rigs operator support using FGS (Feeder Guiding System) and remote control
Lundhede Multi machine control
US11180992B2 (en) High stress impact detection for a longwall shearer
Carter Sensor Technology Spawns New loT Solutions for Mining
AU2020233752A1 (en) Impact sensor and control system for a longwall shearer
Listak et al. Longwall automation: a ground control perspective

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant