KR102139690B1 - 디지털 내공 변위계 및 이를 이용한 터널 내공 변위 측정 시스템 - Google Patents

디지털 내공 변위계 및 이를 이용한 터널 내공 변위 측정 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디지털 내공 변위계 및 이를 이용한 터널 내공 변위 측정 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 의한 디지털 내공 변위계는 독립된 케이싱에 구비된 디지털 각도 센서부와, 상기 디지털 각도 센서부와 연결된 아날로그 길이 센서부가 결합된 구조로 이루어지며, 상기 아날로그 길이 센서부로부터의 길이 변위 측정값을 상기 디지털 각도 센서부에 구비된 디지털화 모듈을 이용하여 디지털 데이터로 변환하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의한 터널의 내공 변위 측정 시스템은 상기 디지털 내공 변위계를 터널의 복수의 측정 지점에 각각 설치하고, 위치적으로 서로 인접한 장치 사이를 RS 485 통신 케이블로 연결하는 방식으로 전체 시스템이 연결되는 구성으로 이루어진다.

Description

디지털 내공 변위계 및 이를 이용한 터널 내공 변위 측정 시스템{A digital device for measuring tunnel convergence displacement in tilt and length and a measuring system using the same}
본 발명은 디지털 내공 변위계 및 이를 이용한 터널의 내공 변위 측정 시스템에 관한 것으로, 특히 터널의 일 측정 지점의 길이 및 각도 변위를 각각 측정하는 길이 센서 및 각도 센서로부터의 측정값을 하나의 디지털화 모듈을 이용하여 디지털 데이터로 변환하여 출력하도록 구성된 내공 변위계와, 이와 같이 구성된 내공 변위계를 터널의 복수의 측정 지점에 설치하고 인접한 장치 사이만을 서로 연결하는 배선 구조를 통해 터널 전체의 내공 변위를 산출할 수 있도록 구성된 내공 변위 측정 시스템에 관한 것이다.
내공 변위계는 터널과 같은 구조물에 설치하여 구조물의 내공 변위를 측정하는 장치로서, 통상적으로 이종 센서인 길이 센서와 각도 센서를 조합하여 한 개의 센서 모듈로 구성하여 사용한다.
종래의 일반적인 내공 변위 측정 시스템의 구성을 도 7에 나타내었다.
도 7(a)에 개략적으로 나타낸 바와 같이, 종래의 내공 변위계(700)는 대략 막대 형상의 아날로그 길이 센서부(710)와 아날로그 각도 센서부(720)의 케이싱을 서로 결합한 구조로 이루어지며, 아날로그 길이 센서부와 아날로그 각도 센서부로부터 길이 변위 측정값과 각도 변위 측정값이 각각 출력된다. 전체적인 내공 변위 측정 시스템은, 터널 외벽의 라이닝을 따라 적정 지점에 설치된 복수개의 내공 변위계(700)와 상기 내공 변위계로부터의 각 지점의 길이변위 측정값과 각도변위 측정값을 이용하여 터널의 내공 변화를 산출하는 측정기를 포함한다. 이때 종래의 내공 변위 측정 시스템에서는 각 지점의 내공 변위계(700)로부터 전송되는 각각의 아날로그 데이터를 측정기의 멀티플렉서(730) 및 아날로그 디지털 변환기(ADC, 740)를 거쳐 디지털 신호로 변환한 다음 내공 변위 계산장치(750)로 입력하여 내공 변위 계산장치에서 터널의 내공 변위를 산출하는 구성으로 이루어진다.
도 7(b)에는 아날로그 길이 센서부(710)와 아날로그 각도 센서부(720)로부터 하나의 출력선을 통해 길이 변위 측정값과 각도 변위 측정값이 출력되도록 출력선을 한 개로 변형시킨 내공 변위계(700)를 도시하였다. 하나의 센서 출력선으로 합치기 위해서는 아날로그 길이 센서부와 아날로그 각도 센서부를 연결한 후, 아날로그 각도 센서에서 출력선을 인출하거나 아날로그 길이 센서에서 출력선을 인출하는 방식을 사용한다. 하나의 출력선을 통해 전송되는 길이 변위 측정값과 각도 변위 측정값은 디지털 신호로 변환된 다음 터널의 내공 변위 산출에 이용된다.
상술한 바와 같은 종래의 시스템 구성에서는 하나의 터널 라이닝만 고려하더라도, 각 측정 지점에 설치된 수 개의 내공 변위계(700)로부터 각각 한 개 내지 두 개의 출력 신호선이 라이닝을 따라 측정기(멀티플렉서(730), 디지털 변환기(740), 내공 변위 계산장치(750))가 설치된 지점까지 연결되는 구조이므로, 측정기에 물리게 되는 케이블 수가 매우 많아지게 된다. 더욱이, 측정기로부터 멀리 떨어진 내공 변위계의 경우 측정기까지의 연결을 위해 케이블의 길이가 길게 연장되어야 하는 문제가 있다. 이와 같이 터널라이닝을 따라 설치된 수 개의 내공 변위계로부터 센서 출력선이 개별로 내려와서 측정기에 연결되는 구조는, 많은 케이블 수 및 설치 위치에 따라 길게 연장된 케이블로 인하여 현장 설치 작업성이 떨어지고 케이블 수 및 길이의 증가와 더불어 외부 잡음이 유입되는 기회가 증가하여 전반적인 시스템 성능을 저하시키는 요인이 된다.
한국등록특허 10-1482054
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 길이 센서 및 각도 센서로부터의 측정값을 하나의 디지털화 모듈을 이용하여 디지털 데이터로 변환 및 출력하도록 디지털 내공 변위계를 구성하고, 이와 같이 구성된 디지털 내공 변위계를 터널과 같은 구조물의 복수의 측정 지점에 설치하고 인접한 장치 사이만을 서로 연결하는 배선 구조와 RS 485 통신을 이용하여 구조물 전체의 내공 변위를 산출할 수 있도록 내공 변위 측정 시스템을 구성함으로써, 현장 설치 작업성 및 시스템 성능을 개선할 수 있는 내공 변위계 및 이를 이용한 터널의 내공 변위 측정 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따른 디지털 내공 변위계는, 측정 지점의 길이 변위 측정값과 각도 변위 측정값을 디지털 데이터로 변환하여 출력하는 디지털 내공 변위계로서, 상기 디지털 내공 변위계는 독립된 케이싱에 구비된 디지털 각도 센서부와, 상기 케이싱 내의 디지털 각도 센서부와 연결된 아날로그 길이 센서부가 결합된 구조로 이루어지며, 상기 아날로그 길이 센서부로부터의 길이 변위 측정값을 상기 디지털 각도 센서부에 구비된 디지털화 모듈을 이용하여 디지털 데이터로 변환하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 디지털 각도 센서부는, 기준전압 공급부; 상기 기준전압 공급부로부터 기준전압을 인가 받아 각도 변위를 측정하는 아날로그 각도 센서; 상기 아날로그 길이 센서부로부터의 길이 변위 측정값과 상기 아날로그 각도 센서로부터의 각도 변위 측정값을 디지털 데이터로 변환하는 ADC부; 상기 ADC부로부터의 데이터를 처리하는 프로세서; 및 통신부를 포함하는 구성으로 이루어진다.
이때, 상기 아날로그 길이 센서부는, 상기 디지털 각도 센서부의 기준전압 공급부로부터 기준전압을 인가 받아 측정 위치의 길이 변위를 측정할 수 있다.
또한, 구체적으로 상기 아날로그 길이 센서부는 접촉식 길이 센서로서, 아날로그 길이 센서가 내장된 실린더와, 상기 실린더의 일측에 연결되어 측정위치의 길이 변화에 따라 왕복 운동하는 피스톤으로 이루어지고, 상기 디지털 각도 센서부의 케이싱이 상기 실린더의 외주면 소정 위치에 고정되는 구성으로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 상기 통신부는 RS 485 통신모듈을 포함하며, 상기 길이 변위 측정값과 각도 변위 측정값은 디지털 데이터로 변환된 후 상기 통신부를 거쳐 하나의 RS 485 통신선을 통해 출력되도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 터널의 내공 변위 측정 시스템은, 터널 내의 측정 지점마다 설치된 복수 개의 디지털 내공 변위계와, 상기 복수 개의 디지털 내공 변위계로부터 각 측정 지점의 길이 및 각도 변위 측정값을 전달받아 상기 터널의 내공 변위를 산출하는 내공 변위 계산장치로 이루어지는 터널의 내공 변위 측정 시스템에 있어서, 서로 인접된 디지털 내공 변위계 사이, 및 서로 인접된 디지털 내공 변위계와 내공 변위 계산 장치 사이를 RS 485 통신선으로 연결하는 방식으로, 전체의 디지털 내공 변위계 및 내공 변위 계산 장치가 서로 연결된 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 각각의 디지털 내공 변위계는, 독립된 케이싱에 구비된 디지털 각도 센서부와, 상기 케이싱 내의 디지털 각도 센서부와 연결된 아날로그 길이 센서부가 결합된 구조로 이루어지며, 상기 아날로그 길이 센서부로부터의 길이 변위 측정값을 상기 디지털 각도 센서부에 구비된 디지털화 모듈을 이용하여 디지털 데이터로 변환하는 구성으로 이루어질 수 있다.
개시된 기술의 실시예들은 다음의 장점을 포함하는 효과를 가질 수 있다. 다만, 개시된 기술의 실시예들이 이를 전부 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위가 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에 의한 디지털 내공 변위계에 의하면, 독립된 케이싱에 구비된 디지털 각도 센서부의 디지털화 모듈을 이용하여 아날로그 길이 센서부로부터의 길이 변위 측정값을 디지털 데이터로 변환함으로써, 두 개의 독립적인 디지털 각도 센서부와 디지털 길이 센서부를 구성하는 것에 비해 장치의 구성이 단순함과 동시에, 기존 접촉식 아날로그 길이 센서와 디지털 각도 센서의 단순하면서도 효율적인 결합 설계로 터널과 같은 구조물에 적용하기 적합한 기하 구조의 디지털 내공 변위계를 제공할 수 있는 이점이 있다.
본 발명에 의한 터널의 내공 변위 측정 시스템에 의하면, 디지털 내공 변위계를 터널의 복수의 측정 지점에 각각 설치하고, 위치적으로 서로 인접한 장치 사이를 RS 485 통신 케이블로 연결하는 방식으로 전체 시스템을 연결함으로써, 시스템의 통신 및 전력 공급을 위한 배선구조가 간결해져 현장 설치 작업성이 향상됨과 동시에, 시스템 구성에 사용되는 케이블의 길이를 단축하고 내공변위 계산 장치로 입력되는 케이블을 단일화함으로써 통신오류 개선 및 시스템 성능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1a는 본 발명의 일 측면에 따른 디지털 내공 변위계의 구성을 나타내는 블록도,
도 1b는 도 1a에 도시된 아날로그 길이 센서부와 디지털 각도 센서부가 결합된 디지털 내공 변위계의 기하 구조를 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 도 1a 및 1b에 나타낸 디지털 내공 변위계를 이용하여 구성한 본 발명의 다른 측면에 따른 내공 변위 측정 시스템의 구성을 나타내는 블록도,
도 3a는 터널 구조물 내에 내공 변위계가 설치된 현장을 예시적으로 나타낸 도면,
도 3b는 터널 구조물 내에 설치된 각 내공 변위계의 현재 위치(좌표)를 계산하는 방법을 설명하는 도면,
도 4는 본 발명에 의한 디지털 내공 변위계의 변형 실시예를 나타내는 블록도,
도 5는 도 4의 디지털 내공 변위계를 이용하여 구성한 내공 변위 측정 시스템의 변형 실시예를 나타내는 블록도,
도 6은 본 발명에 의한 디지털 내공 변위계의 또 다른 변형 실시예를 나타내는 블록도,
도 7a 및 7b는 종래의 내공 변위 측정 시스템 및 이에 사용되는 내공 변위계의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
또한, 본 발명은 본문에 설명되는 특징 및 측면의 모든 가능한 조합을 포함한다. 따라서, 예컨대, 하나의 특징이 일 실시형태와 관련하여 설명되고 또 다른 특징이 다른 실시형태와 관련하여 설명되는 경우, 본 발명은 이들 특징의 조합을 갖는 실시형태를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때 이는 "직접적으로 연"되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미한다.
또한,"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 측면에 따른 디지털 내공 변위계의 구성을 나타내는 블록도이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 아날로그 길이 센서부(110)와 디지털 각도 센서부(200)가 결합된 디지털 내공 변위계(100)의 외형 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 의한 디지털 내공 변위계(100)는 독립된 케이싱(201)을 구비하는 디지털 각도 센서부(200)와, 상기 디지털 각도 센서부(200)에 연결된 아날로그 길이 센서부(110)가 결합된 구조로 이루어진다. 여기서 디지털 각도 센서부(200)와 아날로그 길이 센서부(110)의 결합은, 양 센서부의 외형을 구성하는 케이싱의 물리적인 결합을 의미하는 동시에 양 센서부 간의 통신 및 전기적 연결을 의미할 수 있다.
즉, 아날로그 길이 센서부(110)로부터의 길이 변위 측정값을 디지털 각도 센서부(200)에 구비된 디지털화 모듈을 이용하여 디지털 데이터로 변환하기 위해, 아날로그 길이 센서부(110)는 디지털 각도 센서부(200)의 디지털화 모듈에 연결된다. 여기서 ‘디지털화 모듈’란 용어는 데이터의 디지털화를 수행하는 기능 단위를 지칭하는 것으로 사용되며, 실제 아날로그 측정값을 디지털 데이터로 변환하는 ADC부(아날로그 디지털 컨버터), 프로세서 및 통신부를 포함하는 디지털화 장치이며 부품 또는 회로의 집합으로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 도 1a에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 디지털 내공 변위계(100)에서, 상기 디지털 각도 센서부(200)는 기준전압 공급부; 상기 기준전압 공급부로부터 기준전압을 인가 받아 각도 변위를 측정하는 아날로그 각도 센서; 센서의 측정값을 디지털 데이터로 변환하는 ADC부; 상기 ADC부로부터의 데이터를 처리하는 프로세서; 및 통신부를 포함할 수 있다.
특징적으로, 상기 디지털 각도 센서부(200)의 ADC부는 디지털 각도 센서부에 포함된 아날로그 각도 센서(210)로부터의 각도 변위 측정값을 입력받아 디지털 데이터로 변환하는 것과 동시에, 상기 디지털 각도 센서부(200)와는 독립적으로 구성되는 아날로그 길이 센서부(110)로부터의 길이 변위 측정값을 입력받아 디지털 데이터로 변환한다. 이와 같이 디지털 각도 센서부(200)에 구비된 하나의 ADC부를 아날로그 길이 센서부(110)로부터의 측정값을 디지털화하는데 공유하기 위하여, 특별한 제한이 있는 것은 아니지만, 상기 ADC부에 아날로그 길이 센서부(110)로부터의 데이터를 입력받기 위한 포트가 추가되거나, 아날로그 각도 센서(210) 및 아날로그 길이 센서(110)와, ADC부 사이에 멀티플렉서가 삽입되는 구성을 채택할 수 있을 것이다.
한편, 아날로그 길이 센서부(110)는 디지털 각도 센서부(200)와 공통 기준전압을 사용할 수 있다. 디지털 각도 센서부(200)의 기준전압 공급부로부터의 기준전압이 아날로그 길이 센서부(110)에도 인가되도록 구성할 수 있고, 이와 같이 길이 센서와 각도 센서가 공통 기준 전압을 사용하는 구조로 이루어짐으로써 측정오류를 줄일 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에서 아날로그 길이 센서부(110)와 디지털 각도 센서부(200)는 이들의 외형을 구성하는 케이싱이 서로 결합된 구조로 구성될 수 있다. 도 1b에 개략적으로 도시한 바와 같이, 본 발명의 아날로그 길이 센서부(110)는 아날로그 길이 센서가 내장된 실린더(111)와, 상기 실린더의 일측에 연결되어 측정위치의 길이 변화에 따라 왕복 운동하는 피스톤(112)으로 이루어진 접촉식 센서로 구성될 수 있다. 이때 디지털 각도 센서부의 육면체 형상의 케이싱(201)이 아날로그 길이 센서부(110)의 외형을 이루는 케이싱이 되는 실린더(111) 외주면의 소정 위치에 고정되어 아날로그 길이 센서부(110)와 디지털 각도 센서부(200)가 서로 일체로 결합된 형태로 구성될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 내공 변위계(100)는 터널과 같은 구조물에 사용되어 온 기존의 접촉식 아날로그 길이 센서와 아날로그 각도 센서의 기하 구조를 큰 변형 없이 채택하여 종래와 마찬가지의 방식으로 설치 지점의 길이 및 각도 변위를 측정할 수 있으면서도, 상술한 바와 같이 각도 센서를 디지털 각도 센서부(200)로 구성하고 아날로그 길이 센서에서 디지털 각도 센서부의 디지털화 모듈을 공유할 수 있도록 구성함으로써, 측정 지점의 길이 변위 측정값과 각도 변위 측정값을 모두 디지털 데이터로 출력할 수 있다.
구조물의 내공 변위 계산 장치에 입력되기 위해 구조물 내의 각 측정 지점에서 측정된 길이 변위 측정값과 각도 변위 측정값은, 디지털 데이터로 변환된 후 RS 485 통신을 이용하여 전송될 수 있다. 이를 위하여 디지털 각도 센서부(200)의 상기 통신부는 RS 485통신모듈 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 측면에 따른 내공 변위 측정 시스템의 구성도로서, 각 측정 지점에 설치된 디지털 내공 변위계(100-1, 100-2,..., 100-n)로부터 각 측정 지점의 측정값이 중앙의 내공 변위 계산 장치(300)로 통신되는 구조 및 각 장치의 물리적 연결관계를 개념적으로 나타내고 있다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 내공 변위 측정 시스템은, 구조물 내의 측정 지점마다 설치된 복수 개의 디지털 내공 변위계(100-1, 100-2,..., 100-n)와, 상기 복수 개의 디지털 내공 변위계로부터 각 측정 지점의 길이 및 각도 변위 측정값을 전달받아 상기 구조물의 내공 변위를 산출하는 내공 변위 계산장치(300)로 이루어지고, 인접한 각 장치 사이를 RS 485 통신선(100c)으로 연결하는 방식으로 전체의 디지털 내공 변위계 및 내공 변위 계산 장치가 서로 연결되도록 구성된다.
본 발명의 측정 시스템은, 도시된 바와 같이 인접한 제1 디지털 내공 변위계(100-1)와 제2 디지털 내공 변위계(100-2) 사이, 인접한 제2 디지털 내공 변위계(100-2)와 제3 디지털 내공 변위계 사이, 및 인접한 제1 디지털 내공 변위계(100-1)와 내공 변위 계산장치(300) 사이 등과 같이 인접한 장치 사이만을 RS 485 통신선으로 연결함으로써, 시스템을 구성하는 모든 디지털 내공 변위계(100-1, 100-2, ..., 100-n)와 내공 변위 계산장치(300)가 서로 통신 및 전기적으로 연결되도록 구성된다.
상술한 바와 같이 RS 485 통신 모듈이 마련된 각각의 디지털 내공 변위계(100)로부터 RS 485 통신선을 통해 디지털 길이 변위 측정값과 각도 변위 측정값을 출력하고, 상기 통신선을 인접한 다른 디지털 내공 변위계의 통신모듈 또는 맨 끝의 내공 변위계의 경우 인접한 내공 변위 계산 장치와 서로 연결함으로써, 측정 지점마다 설치된 디지털 내공 변위계의 디지털화된 길이 변위 및 각도 변위 측정값은 RS 485 통신을 통해 해당 지점별 측정값으로 구분되어 인접한 장치로 전달되고 최종적으로 내공 변위 계산장치로 전달된다.
본 발명에 의하면 시스템을 구성하는 각 장치의 전력 및 통신 연결에 RS 485 통신방식을 상술한 바와 같이 적용함으로써, 시스템의 통신 및 전력 공급을 위한 배선 구조를 획기적으로 간결화하여 현장 작업성을 향상시킬 수 있으며, 종래 복잡하고 길게 연장된 케이블로 인해 발생할 수 있는 통신오류를 개선하고 시스템 성능을 현저히 향상시킬 수 있게 된다.
도 3a에는 내공 변위계의 설치 현장 사진을 예시적으로 나타내었으며, 도 3b에는 터널 구조물 내에 설치된 각 내공 변위계의 현재 위치(좌표)를 계산하는 방법을 나타내었다.
터널 구조물 내의 각 측정 지점에 설치되는 내공 변위계 각각에 대해 x, y 좌표가 최초로 설정되고, 시간이 지남에 따라 길이와 각도 변위가 생겨 내공 변위계의 좌표가 변하게 되는데 그 변화된 현재의 좌표를 삼각함수를 이용하여 계산한다. 도 3b에 표기된 바와 같이, 센서별 현재의 좌표는 Xn=Xn-1+Ln*COS(An), Yn=Yn-1+Ln*SIN(An) (여기서, n은 센서별 위치 번호이다)으로 계산되고, 계산된 현재 좌표와 초기 좌표의 차이를 구해서 구조물의 내공 변위를 측정하게 된다.
도 4는 본 발명에 의한 디지털 내공 변위계의 변형 실시예이며, 도 5에는 도 4의 디지털 내공 변위계를 이용하여 구성한 내공 변위 측정 시스템의 변형 실시예를 나타내었다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명을 변형하여 두 개의 아날로그 센서(110, 210)의 측정값이 하나의 디지털화 장치(20)(기준전압 공급부, ADC부, 프로세서, 통신부)를 이용하여 디지털 데이터로 변환되도록 디지털 내공 변위계를 구성할 수 있다. 도 4의 디지털 내공 변위계(100)를 이용하여 도 5에서와 같이 RS 485 통신을 이용한 배선구조로 측정 시스템을 구성할 경우에도, 하나의 케이블만을 사용하여 구성이 단순화되고 디지털 통신으로 외부 잡음 영향을 감소시킬 수 있게 된다.
도 6은 본 발명에 의한 디지털 내공 변위계의 또 다른 변형 실시예를 나타낸다. 디지털 내공 변위계(100)를 두 개의 독립적인 디지털 길이 센서부(101)와 디지털 각도 센서부(102)로 구성한 예를 나타내었으며, 이 경우에도 RS 485 통신 케이블을 이용하여 장치 사이를 연결함으로써 배선구조의 단순화 및 디지털 통신을 이용한 통신오류 개선 효과를 달성할 수 있다.
100 디지털 내공 변위계
110 아날로그 길이 센서부
200 디지털 각도 센서부
300 내공 변위 계산장치
110c RS 485 통신 케이블
20 디지털화 장치

Claims (7)

  1. 측정 지점의 길이 변위 측정값과 각도 변위 측정값을 디지털 데이터로 변환하여 출력하는 디지털 내공 변위계로서,
    상기 디지털 내공 변위계는 측정 지점의 각도 변위 측정하는 디지털 각도 센서부와 측정 지점의 길이 변위를 측정하는 아날로그 길이 센서부가 결합된 구조로 이루어지며,
    상기 디지털 각도 센서부는,
    기준전압 공급부와, 상기 기준전압 공급부로부터 기준전압을 인가 받아 각도 변위를 측정하는 아날로그 각도 센서와, 상기 아날로그 길이 센서부로부터의 길이 변위 측정값과 상기 아날로그 각도 센서로부터의 각도 변위 측정값을 디지털 데이터로 변환하는 ADC부와, 상기 ADC부로부터의 데이터를 처리하는 프로세서 및 통신부를 포함하고,
    상기 아날로그 길이 센서부는,
    아날로그 길이 센서가 내장된 실린더와, 상기 실린더의 일측에 연결되어 측정위치의 길이 변화에 따라 왕복 운동하는 피스톤으로 이루어지는 접촉식 센서로 구성되어, 상기 디지털 각도 센서부의 기준전압 공급부로부터 기준전압을 인가 받아 측정 위치의 길이 변위를 측정하여 상기 ADC부로 전송하고,
    상기 디지털 각도 센서부의 케이싱이 상기 아날로그 길이 센서부의 실린더 외주면에 고정되어 일체로 결합되는 것을 특징으로 하는 디지털 내공 변위계.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 통신부는 RS 485 통신모듈을 포함하며,
    상기 길이 변위 측정값과 각도 변위 측정값은 디지털 데이터로 변환된 후 상기 통신부를 거쳐 하나의 RS 485 통신선을 통해 출력되는 것을 특징으로 하는 디지털 내공 변위계.
  6. 터널 내의 측정 지점마다 설치된 복수 개의 디지털 내공 변위계와, 상기 복수 개의 디지털 내공 변위계로부터 각 측정 지점의 길이 및 각도 변위 측정값을 전달받아 상기 터널의 내공 변위를 산출하는 내공 변위 계산장치로 이루어지는 내공 변위 측정 시스템에 있어서,
    인접한 디지털 내공 변위계 사이, 및 인접한 디지털 내공 변위계와 내공 변위 계산 장치 사이를 서로 RS 485 통신선으로 연결하는 방식으로, 전체의 디지털 내공 변위계 및 내공 변위 계산 장치가 서로 연결되며,
    상기 디지털 내공 변위계는, 측정 지점의 각도 변위 측정값을 측정하는 디지털 각도 센서부와 측정 지점의 길이 변위 측정값을 측정하는 아날로그 길이 센서부가 결합된 구조로 이루어지며,
    상기 디지털 각도 센서부는,
    기준전압 공급부와, 상기 기준전압 공급부로부터 기준전압을 인가 받아 각도 변위를 측정하는 아날로그 각도 센서와, 상기 아날로그 길이 센서부로부터의 길이 변위 측정값과 상기 아날로그 각도 센서로부터의 각도 변위 측정값을 디지털 데이터로 변환하는 ADC부와, 상기 ADC부로부터의 데이터를 처리하는 프로세서 및 통신부를 포함하고,
    상기 아날로그 길이 센서부는,
    아날로그 길이 센서가 내장된 실린더와, 상기 실린더의 일측에 연결되어 측정위치의 길이 변화에 따라 왕복 운동하는 피스톤으로 이루어지는 접촉식 센서로 구성되어, 상기 디지털 각도 센서부의 기준전압 공급부로부터 기준전압을 인가 받아 측정 위치의 길이 변위를 측정하여 상기 ADC부로 전송하고,
    상기 디지털 각도 센서부의 케이싱이 상기 아날로그 길이 센서부의 실린더 외주면에 고정되어 일체로 결합되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  7. 삭제
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KR20080000433A (ko) * 2006-06-27 2008-01-02 이근호 내공 변위 측정 시스템
KR101482054B1 (ko) 2013-08-30 2015-01-21 주식회사 흥인이엔씨 경사계를 이용한 터널 거동 측정시스템
KR20180057155A (ko) * 2016-11-22 2018-05-30 주식회사 누림 터널의 변위측정장치

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