KR102242273B1 - IoT 기반의 교량 거동 추적장치 및 이를 포함하는 교량 거동 모니터링 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 IoT 기반 교량 거동 추적장치 및 이를 포함하는 교량 거동 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 교량 측 하부구조물의 상면에 배치되고, 교량 측 변위에 따른 거동 발생시 그때마다 반응하여 함께 움직이도록 구비되는 것으로서, 마우스 작동원리로 기준점 대비 교량의 거동정보를 출력 및 거동상태를 추적하도록 구비되는 무선타입의 광학식 마우스모듈; 상기 무선타입의 광학식 마우스모듈 상면에 일단이 고정되고 타단이 교량 측 상부구조물의 하면에 고정되어 교량 측 변위에 따른 거동 발생시 반응하여 움직이는 마우스모듈을 탄성 지지 및 마우스모듈 측 움직임에 맞춰 탄성 변위를 갖는 마우스탄성지지체;를 포함하는 IoT 기반 교량 거동 추적장치 및 이를 포함하는 교량 거동 모니터링 시스템을 제공함을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 교량 상에 센서부를 설치하는 사물인터넷(IoT) 기반 및 무선통신기술을 활용하여 교량 측 변위에 의한 거동상태를 정밀하고 신뢰성 있게 계측할 수 있고 이를 추적할 수 있는 IoT 기반 교량 거동 추적장치를 제공할 수 있으며, 교량 측 정밀하고 신뢰성 있는 거동 이력정보 등을 관리자가 앱(app) 또는 웹(web)을 통해 모니터링할 수 있는 교량 거동 모니터링 시스템을 제공할 수 있다.

Description

IoT 기반의 교량 거동 추적장치 및 이를 포함하는 교량 거동 모니터링 시스템{DEVICE BASED IoT FOR TRACKING VEHAVIOR OF BRIDGE AND BRIDGE VEHAVIOR MONITORING SYSTEM}
본 발명은 IoT 기반 교량 거동 추적장치 및 이를 포함하는 교량 거동 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 교량 상에 센서부를 설치하는 사물인터넷(IoT) 기반의 기술을 활용하여 교량 측 변위를 측정할 수 있도록 하고 기준점 대비 교량의 거동정보를 정밀하면서도 신뢰성 있게 추적할 수 있도록 하며, 특히 교량 상에 설치하는 센서부에 대해 마우스 작동원리를 적용함으로써 교량 측 변위를 실시간으로 추적 및 정밀하게 측정할 수 있도록 하고 교량 측 거동 이력을 실시간으로 기록할 수 있도록 함은 물론 시간대별 변위 상태를 파악 및 모니터링할 수 있도록 한 IoT 기반 교량 거동 추적장치 및 이를 포함하는 교량 거동 모니터링 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 교량(橋梁; Bridge)은 강이나 개천 또는 언덕과 언덕 사이에 건너다닐 수 있도록 걸쳐 놓은 시설로서, 도로나 철도 및 수로 등의 운송로 상에 장애가 되는 하천, 계곡, 강, 호수, 해안, 해협 등을 건너다닐 수 있도록 하거나 또 다른 도로, 철도, 가옥, 농경지, 시가지 등을 통과할 목적으로 건설되는 구조물을 총칭한다.
이와 같은 교량(1)은 도 1에 나타낸 바와 같이 슬래브(11)와 거더(12) 등의 상부구조물(10)과, 이러한 상부구조물(10)에서 작용하는 하중을 지반에 안전하게 전달하는 역할을 하는 교각(21)과 교대(22) 등의 하부구조물(20)로 이루어진다.
이때, 교량(1)에는 상부구조물(10) 및 하부구조물(20) 사이에서 상부구조물에 작용하는 수직하중을 수용하고, 계절의 온도변화나 바람을 비롯하여 지진 등의 충격 등에 다양한 외부요인에 의한 상대변위나 수평으로 작용하는 전단변위를 수용하여 교량의 내구 수명을 연장하기 위한 교량 받침(23)이 설치된다.
이러한 교량 받침은 기능적으로 보아서 교량을 고정하는 고정지점에 설치하는 고정받침과 하부구조물에 대한 상부구조물의 이동을 원활하게 하는 가동지점에 설치하는 가동받침으로 대별되며, 가동받침은 좌, 우로만 가동하는 일방향 받침과 좌, 우, 종, 횡으로 가동하는 양방향 받침이 있다.
이들 가운데 가동받침은 상판 구조물인 강재나 콘크리트의 온도변화, 건조수축, 크리프 등에 의한 교량의 이동을 원활하게 하는 구조가 요구된다.
상기와 같은 가동받침은 온도변화나 진동 등의 외부요인에 따라 교량의 상부 구조물이 늘어나거나 또는 줄어드는 등 교량의 신축작용에 의한 변위가 발생되는데, 이로 인해 가동받침도 종, 횡방향으로 이동하는 등 변위가 발생하게 된다.
즉, 교량 받침의 하단은 교량의 하부구조물(20)에 결합되어 고정되고 상단은 교량의 상부구조물(10)에 결합되어 고정되므로 상기 교량(1)의 상부구조물(10)이 신축작용함에 따라 받침의 상단이 이동한다.
이와 같이, 교량에서의 신축량(변위량)은 교량의 안전점검시 점검대상이 되며, 이러한 교량 측 신축량(변위량)을 측정하기 위해 종래에는 교량 받침 등에 측정계를 설치하여 사용하고 있으며, 이러한 교량 받침 측 변위 측정을 통해 안전진단을 실시하고 있다.
하지만, 종래 교량 측 변위에 의한 거동을 측정하는데 있어 기술적 한계에 직면한 실정에 있으며, 이로 인해 교량 측 거동에 따른 정밀한 측정 및 추적을 위한 업계의 연구개발 및 노력들이 이루어지고 있다.
한편, 교량의 거동 측정 또는 추적에 관한 종래 선행기술문헌을 살펴보았을 때, 국내등록특허공보 제10-1960415호(이하, '특허문헌 1'이라 한다.)에서는 "교량의 상부구조물과 하부구조물 사이에 설치되어 교량의 하부구조물에 대한 상부구조물의 상대변위를 기록할 수 있도록 한 교량거동 모니터링 장치로서, 교량의 상부구조물 쪽에 설치되는 드로잉 보드, 교량의 하부구조물 쪽에 설치되고 상단부가 상기 드로잉 보드에 지속적으로 접촉하면서 교량의 상부구조물과 함께 상기 드로잉 보드가 변위됨에 따라 상기 드로잉 보드에 접촉에 의한 기록을 지속적으로 남기는 기록부재를 포함하는 받침부 변위궤적 추적을 통한 교량거동 모니터링 장치"를 제안 및 개시하고 있다.
하지만, 상술한 특허문헌 1은 드로잉 보드 및 기록부재로서 접촉펜을 포함하는 구성을 갖는 것으로서, 이하에서 제안하는 본 발명과는 교량의 거동 추적을 위한 기술적 구성 및 추적 방식에 있어 각별한 차이가 있다.
또한, 국내등록특허공보 제10-1924222호(이하, '특허문헌 2'라 한다.)에서는 "교량 받침의 변위량을 측정하는 장치 및 시스템에 관한 것으로 교량 받침의 교축방향, 교축직각방향, 연직방향 및 회전변위를 실시간으로 계측하고, 계측된 정보에 기초하여 교량 받침의 이상 여부를 실시간으로 모니터링할 수 있는 교량 받침의 변위량을 측정하는 장치 및 시스템"에 대한 구성을 제안 및 개시하고 있다.
하지만, 상술한 특허 2는 전부 또는 일부가 와이어 타입 변위센서 및 펜 타입 변위센서를 갖는 제1 및 제2 변위량 측정부를 포함하는 구성으로서, 이하에서 제안하는 본 발명과는 교량의 거동 추적을 위한 기술적 구성 및 추적 방식에 있어 각별한 차이가 있다.
또한, 국내등록특허공보 제10-1522194호(이하, '특허문헌 3'이라 한다.)에서는 "간단하고 견고한 설치 구조에 의해 탄성받침과 거더의 변위량을 동시에 전기적인 신호로 측정하고 그 측정값을 계측운영서버를 통해 교량 받침과 상부구조물의 신축 거동에 따른 특성을 파악할 수 있도록 하고, 전단변형의 발생유무를 예측하여 교량의 유지관리에 활용될 수 있도록 한 교량의 상부 구조물 변위 측정 시스템"에 대한 구성을 제안 및 개시하고 있다.
하지만, 상술한 특허 3은 측정자와 변위센서를 이용하여 교량 측 거더의 변위를 측정하는 기술로서, 이하에서 제안하는 본 발명과는 교량의 거동 추적을 위한 기술적 구성 및 추적 방식에 있어 각별한 차이가 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1960415호 대한민국 등록특허공보 제10-1924222호 대한민국 등록특허공보 제10-1522194호
본 발명은 상기의 종래 문제점들을 개선 및 이를 감안하여 안출된 것으로서, 교량 상에 센서부를 설치하는 사물인터넷(IoT) 기반의 기술을 활용하여 교량 측 변위를 측정할 수 있도록 하고 기준점 대비 교량의 거동정보를 정밀하면서도 신뢰성 있게 추적할 수 있도록 하며, 교량의 거동정보를 관리자가 모니터링할 수 있도록 한 IoT 기반 교량 거동 추적장치 및 이를 포함하는 교량 거동 모니터링 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 교량 상에 설치하는 센서부에 대해 마우스 작동원리를 적용함으로써 교량 측 변위를 정밀하게 측정 및 신뢰성 있게 추적할 수 있도록 하며, 교량 측 거동 이력을 실시간으로 기록할 수 있도록 함은 물론 시간대별 변위 상태를 파악 및 모니터링할 수 있도록 한 IoT 기반 교량 거동 추적장치 및 이를 포함하는 교량 거동 모니터링 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 마우스 작동원리를 활용하여 교량 측 하부구조물을 기준으로 상부구조물의 변위를 측정하고, 이러한 변위 측정데이터를 연산하여 교량의 거동을 추적하며, 교량 측 변위 발생에 따른 거동 이력 등의 정보를 앱(App) 또는 웹(Web)을 통해 실시간으로 모니터링할 수 있도록 한 IoT 기반 교량 거동 추적장치 및 이를 포함하는 교량 거동 모니터링 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 IoT 기반 교량 거동 추적장치는, 슬래브와 거더를 갖는 상부구조물과, 상기 상부구조물에서 작용하는 하중을 지반에 안전하게 전달하는 역할을 하는 교각과 교대의 하부구조물로 이루어지는 교량 측 거동을 계측 및 추적하기 위한 교량 거동 추적장치에 있어서, 상기 교량 측 하부구조물의 상면에 배치되고, 교량 측 변위에 따른 거동 발생시 그때마다 반응하여 함께 움직이도록 구비되는 것으로서, 마우스 작동원리로 기준점 대비 교량의 거동정보를 출력 및 거동상태를 추적하도록 구비되는 무선타입의 광학식 마우스모듈; 상기 무선타입의 광학식 마우스모듈 상면에 일단이 고정되고 타단이 교량 측 상부구조물의 하면에 고정되어 교량 측 변위에 따른 거동 발생시 반응하여 움직이는 마우스모듈을 탄성 지지 및 마우스모듈 측 움직임에 맞춰 탄성 변위를 갖는 마우스탄성지지체;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 교량 측 하부구조물의 상면과 무선타입의 광학식 마우스모듈 사이에 마우스패드를 개재하되, 상기 마우스패드는 교량 측 하부구조물의 상면에 고정 설치할 수 있다.
여기에서, 상기 무선타입의 광학식 마우스모듈은, 상기 교량 측 하부구조물의 상면에 안정적인 배치가 가능한 형상으로 구비되고, 교량 측 변위에 따른 거동 발생마다 반응하여 움직임이 가능하도록 구비되며, 교량 측 하부구조물을 향해 광(光)을 내보낼 수 있도록 하면에 개구부가 형성되는 마우스본체; 상기 마우스본체 내에 탑재되고, 마우스본체 측 개구부를 통해 교량 측 하부구조물을 향해 광(光)을 출사하도록 배치되는 광출력부; 상기 마우스본체 내에 탑재되고, 광출력부에서의 출사된 광(光)에 대해 교량 측 하부구조물의 상면에서 반사되는 광(光)을 수광하여 센싱하도록 구비되는 광학센서부; 상기 마우스본체 내에 탑재되고, 광학센서부에서 센싱한 반사광(光)에 대한 신호를 전송받아 반사광에 대한 신호패턴을 감지하되 이를 기준점 패턴과 비교하여 마우스본체가 기준점 대비 이동한 변위를 계측하는 디지털신호처리부; 상기 마우스본체 내에 탑재되고, 디지털신호처리부로부터 계측된 마우스본체 측 변위데이터를 외부단말로 무선 전송하도록 구비되는 무선통신부;를 포함하는 구성일 수 있다.
여기에서, 상기 광출력부는 LED, LASER, GLASER, BLUE BEAM 중에서 선택된 어느 하나의 광원이 사용되고; 상기 광학센서부는 광출력부에 사용된 선택적 광원에 대응하여 반사되는 광에 대한 수광 처리 및 센싱이 가능하도록 구비될 수 있다.
여기에서, 상기 무선타입의 광학식 마우스모듈은, 상기 교량 측 변위에 반응하여 움직이는 마우스본체에 대해 움직임에 따라 발생되는 가속도를 감지한 후 이 가속도를 적분하여 속도를 알아내고 다시 적분하여 변위데이터를 출력하는 자이로센서;를 더 탑재하여 구비하며, 상기 자이로센서에서 출력되는 변위데이터는 무선통신부를 통해 외부단말로 전송하도록 구성할 수 있다.
여기에서, 상기 마우스탄성지지체는, 상기 무선타입의 광학식 마우스모듈 상면에 고정 결합되고, 막대형 또는 봉형 구조로 구비되는 마우스연결부; 상기 교량 측 상부구조물 하면에 고정 결합되고, 막대형 또는 봉형 구조로 구비되는 교량상부연결부; 상기 마우스연결부와 교량상부연결부 사이에 개재되어 상하단부가 고정 결합되는 스프링탄성부;를 포함하며, 상기 무선타입의 광학식 마우스모듈을 교량 측 하부구조물 상면에 배치 및 상기 마우스탄성지지체의 하측으로 배치함에 의해 교량 측 하부구조물를 기준으로 상부구조물의 변위를 측정하도록 구성할 수 있다.
여기에서, 상기 변위데이터는 교량 측 거동데이터와 교량 측 변위 발생에 따른 시간데이터일 수 있다.
여기에서, 상기 마우스패드는, 패드본체; 상기 패드본체의 내부에 구비되는 회로기판; 상기 회로기판 위에 가로 및 세로 방향으로 전극이 그물망처럼 배열되는 전극망; 상기 패드본체 내에 탑재되는 무선송신부; 를 포함하는 터치방식으로 구비하며, 상기 교량 측 변위에 따라 움직이는 마우스모듈의 변위를 회로기판이 감지하고, 무선송신부를 통해 마우스모듈 측 변위데이터를 외부단말로 전송하도록 구성할 수 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 교량 거동 모니터링 시스템은, 교량에 센서부를 설치하는 사물인터넷(IoT) 기반과 무선통신기술을 이용하여 교량 측 거동에 대해 모니터링을 수행할 수 있도록 하는 IoT 기반 교량 거동 모니터링 시스템에 있어서, 상기 교량 상에 설치되는 것으로서, 교량 측 변위 발생시마다 마우스 작동원리를 이용하여 교량 측 변위에 의한 거동을 계측 및 추적하기 위한 교량 거동 추적장치; 상기 교량 거동 추적장치와의 무선통신을 통해 교량 거동 추적장치로부터 생성된 교량 측 거동데이터와 교량 측 변위 발생에 따른 시간데이터를 무선 수신하여 DB화 및 빅데이터 처리 가능하도록 구비되는 서버; 상기 서버 측과 네트워크를 통해 인터페이스되고, 관리자가 앱(app) 또는 웹(web)을 통해 교량 측 변위에 의한 거동 이력을 확인 및 모니터링하기 위한 관리자단말;을 포함하며, 상기 교량 거동 추적장치는 상술한 구성을 갖는 IoT 기반 교량 거동 추적장치일 수 있다.
여기에서, 상기 관리자단말은, 스마트폰, PDA, 노트북, 데스크탑 PC 중에서 어느 하나일 수 있다.
본 발명에 따르면, 교량 상에 센서부를 설치하는 사물인터넷(IoT) 기반 및 무선통신기술을 활용하여 교량 측 변위에 의한 거동상태를 정밀하고 신뢰성 있게 계측할 수 있고 이를 추적할 수 있는 IoT 기반 교량 거동 추적장치를 제공할 수 있으며, 교량 측 정밀하고 신뢰성 있는 거동 이력정보 등을 관리자가 앱(app) 또는 웹(web)을 통해 모니터링할 수 있는 교량 거동 모니터링 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 교량 상에 설치하는 센서부에 대해 마우스 작동원리를 적용하는 개선된 새로운 구성을 제공하며, 교량 측 변위에 의한 거동을 정밀하게 계측 및 실시간으로 추적할 수 있으며, 교량 측 거동 이력을 실시간으로 기록하여 빅데이로서 활용할 수 있고 시간대별 변위 상태 등을 확인 및 원격에서 모니터링하여 교량을 점검 및 진단할 수 있는 유용함을 달성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 마우스 작동원리를 활용하는 기술 접목을 통해 교량 측 하부구조물을 기준으로 상부구조물의 변위를 계측할 수 있고 이러한 교량 측 변위데이터를 연산하여 교량의 거동을 추적할 수 있으며, 관리자단말을 통해 교량 측 변위 발생에 따른 거동 이력을 앱(App) 또는 웹(Web)을 통해 실시간으로 모니터링할 수 있는 유용함을 달성할 수 있다.
도 1은 일반적인 교량의 구조를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 IoT 기반 교량 거동 추적장치를 설명하기 위해 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 IoT 기반 교량 거동 추적장치에 있어 무선타입의 광학식 마우스모듈을 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 IoT 기반 교량 거동 추적장치에 있어 마우스패드를 나타낸 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 IoT 기반 교량 거동 추적장치를 포함하는 교량 거동 모니터링 시스템을 나타낸 개념도이다.
본 발명에 대해 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같으며, 이와 같은 상세한 설명 및 도면을 통해서 본 발명의 목적과 구성 및 그에 따른 특징들을 보다 잘 이해할 수 있게 될 것이다.
도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 IoT 기반 교량 거동 추적장치 및 이를 포함하는 교량 거동 모니터링 시스템에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시예에 따른 IoT 기반 교량 거동 추적장치(100)는 슬래브(11)와 거더(12)를 갖는 상부구조물(10)과, 상기 상부구조물(10)에서 작용하는 하중을 지반에 안전하게 전달하는 역할을 하는 교각(21)과 교대(22)의 하부구조물(20)로 이루어지는 교량(1) 측 거동을 신속 정밀하게 계측 및 이를 시간대별로 추적하기 위한 센싱장치로서, 도 2 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 무선타입의 광학식 마우스모듈(110)과 마우스탄성지지체(120)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
또한, 필요에 따라 상기 무선타입의 광학식 마우스모듈(110)에 대한 위치 이동의 용이성과 더불어 계측 정밀성을 확보하기 위해 마우스패드(130)를 설치하는 구성을 포함할 수 있다.
상기 무선타입의 광학식 마우스모듈(110)[이하, 설명의 편의를 위해 "마우스모듈(110)"이라 한다.]은 도 1에서 보여주는 교량(1) 측 하부구조물(20)의 상면에 배치되는 것으로서, 교량 측 변위 발생에 의한 거동시 그때마다 반응하여 함께 움직임에 의해 위치 이동 및 대응 변위가 발생되도록 구비되는 구성요소이다.
즉, 상기 마우스모듈(110)은 마우스 작동원리를 갖는 것으로서, 교량 측 변위 발생시 이에 대응하여 기준점 대비 교량의 변위에 의한 거동정보를 계측하여 출력 및 거동상태를 추적하는 역할을 담당한다.
상기 마우스모듈(110)은 교량(1) 측 하부구조물(20)을 형성하는 교각(21)의 상면에 배치할 수 있다.
구체적으로, 상기 마우스모듈(110)은 마우스본체(111), 광출력부(112), 광학센서부(113), 디지털신호처리부(114), 무선통신부(115), 및 배터리부(116)를 포함할 수 있다.
상기 마우스본체(111)는 교량(1) 측 하부구조물(20), 즉 교각(21)의 상면에 안정적인 배치가 가능한 형상으로 구비되고, 교량(1) 측 변위 발생에 따른 거동 때마다 이에 대응하게 반응하여 움직임이 가능하도록 구비된다.
상기 마우스본체(111)는 교량(1) 측 하부구조물(20)을 향해 상기 광출력부(112)에서 출사되는 광(光)을 내보낼 수 있도록 하면에 개구부가 형성된다.
상기 광출력부(112)는 상기 마우스본체(111) 내에 탑재되고, 마우스본체(111) 측 하면에 형성시킨 개구부를 통해 교량(1) 측 하부구조물(20), 즉 교각(21)을 향해 광(光)을 출사하도록 배치된다.
상기 광출력부(112)에서 출사되는 광(光)은 교량(1) 측 하부구조물(20)에 부딪혀 반사 처리된다.
이때, 상기 광출력부(112)는 LED, LASER, GLASER, BLUE BEAM 중에서 선택된 어느 하나의 광원이 사용될 수 있다.
여기에서, 상기 광출력부(112)는 LED를 광원으로 사용시, 교량 측 변위 계측 및 추적에 따른 정밀성을 높이기 위해 마우스패드(130)를 필수 구성요소로 포함하는 것이 바람직하다.
여기에서, 상기 광출력부(112)에 있어 LASER, GLASER, BLUE BEAM 중의 어느 하나를 광원으로 사용시, 콘크리트 재료로 양생된 교량(1)의 울퉁불퉁한 표면에서도 상기 광학센서부(113)로의 반사광에 대한 전달효율을 높일 수 있으며, 더욱 정밀한 계측을 얻어낼 수 있다.
여기에서, 상기 GLASER는 LASER에 비해 듀얼 포커싱 처리하는 방식으로서, 출사광에 대해 수광 효율을 높일 수 있고 센싱 감도를 높일 수 있다.
여기에서, 상기 BLUE BEAM은 블루트랙 기술을 갖는 것으로서, 푸른색 빔을 활용하는 것이며, LASER에 비해 인식범위 및 정밀도를 높일 수 있다.
상기 광학센서부(113)는 상기 마우스본체(111) 내에 탑재되고, 광출력부(112)에서의 출사된 광(光)에 대해 교량(1) 측 하부구조물(20)의 상면에서 반사되는 광(光)을 수광하여 신호 센싱하도록 구비 및 배치되는 수광소자이다.
즉, 상기 광학센서부(113)는 상기 광출력부(112)에서 사용된 선택적 광원에 대응하여 반사되는 광에 대한 수광 처리 및 센싱이 가능하도록 구비된다.
상기 디지털신호처리부(114)는 상기 마우스본체(111) 내에 탑재되고, 수광소자인 광학센서부(113)에서 센싱한 반사광(反射光)에 대한 신호를 전송받아 반사광에 대한 신호패턴을 감지하되 이를 기 설정된 기준점 패턴과 비교하여 마우스본체(111)가 기준점 대비 이동한 변위를 계측하는 구성요소이다.
즉, 상기 디지털신호처리부(114)는 제어부에 해당하는 제어소자라 할 수 있으며, 이와 같은 기능을 수행하도록 구비되는 마이컴 등 MCU로 구성할 수 있다.
상기 무선통신부(115)는 상기 마우스본체(111) 내에 탑재되고, 디지털신호처리부(114)로부터 계측된 마우스본체(111) 측 변위데이터, 교량 측 변위데이터를 외부단말로 무선 전송하기 위한 구성요소이다.
여기에서, 상기 변위데이터는 교량 측 변위에 따른 거동데이터와 더불어 교량 측 변위 발생에 따른 시간데이터일 수 있으며, 상기 외부단말은 웹서버 또는 관리자 모바일폰이나 PC(컴퓨터)일 수 있다.
여기에서, 상기 무선통신부(115)는 무선주파수를 이용하는 기술로서, 와이파이(WiFi), 블루투스, LTE, 지그비 등 다양한 무선통신기술을 사용할 수 있다.
상기 배터리부(116)는 마우스모듈(100) 측 PCB를 매개로 마우스본체(111) 상에 탑재되는 광출력부(112)와 광학센서부(113), 디지털신호처리부(114) 및 무선통신부(115)에 필요한 동작전원을 공급하도록 구비된다.
또한, 상기 마우스모듈(110)은 교량(1) 측 변위에 대응하게 반응하여 움직이는 마우스본체(111)에 대해 변위에 의한 움직임에 따라 발생되는 가속도를 감지한 후 이 가속도를 적분하여 속도를 알아내고 다시 적분하여 변위데이터를 출력하는 센싱소자인 자이로센서를 마우스본체(111) 상에 더 탑재하여 구비하는 구성을 포함할 수 있다.
이때, 상기 자이로센서에서 출력되는 변위데이터는 무선통신부(115)를 통해 외부단말로 전송하도록 구비된다.
여기에서, 상기 자이로센서는 처음에 설정한 일정 방향을 유지하는 성질을 이용하여 물체의 방위 변화를 측정하는 것으로서, 마우스모듈(110) 측 변위에 따른 방향성과 방위각을 계측할 수 있다.
이에 따라, 상술한 구성을 갖는 마우스모듈(110)을 통해서는 교량(1) 측 발생되는 변위의 신축량과 방향성(방위) 및 방위각을 정밀하게 계측함과 더불어 시간대별 거동 이력 등을 정확하게 추적할 수 있는 장점을 제공할 수 있다.
상기 마우스탄성지지체(120)는 상기 마우스모듈(110)의 상면에 일단이 고정되고 타단이 교량(1) 측 상부구조물(10)의 하면에 고정되어 교량 측 변위에 따른 거동 발생시마다 대응하게 반응하여 움직이는 마우스모듈(110)을 탄성 지지 및 마우스모듈(110) 측 움직임에 맞춰 탄성 변위를 갖도록 구비된다.
상기 마우스탄성지지체(120)는 상기 마우스모듈(110)의 상면에 고정 결합되고 막대형 또는 봉형 구조로 구비되는 마우스연결부(121)와, 상기 교량(1) 측 상부구조물(10)의 하면에 고정 결합되고 막대형 또는 봉형 구조로 구비되는 교량상부연결부(122), 및 상기 마우스연결부(121)와 교량상부연결부(122) 사이에 개재되어 상하단부가 고정 결합되는 스프링탄성부(123)를 포함하는 구성을 갖게 할 수 있다.
여기에서, 상기 교량(1) 측 상부구조물(10)은 교각(21)이 바람직하다.
상기 마우스패드(130)는 교량(1) 측 하부구조물(20)의 상면과 무선타입의 광학식 마우스모듈(110)의 사이에 개재되어 마우스모듈(110)의 변위에 따른 용이성을 제공하기 위한 구성요소이다.
이때, 상기 마우스패드(130)는 교량(1) 측 하부구조물(20), 즉 교각(21)의 상면에 고정 설치할 수 있다.
여기에서, 상기 마우스패드(130)는 다양한 소재로 이루어질 수 있으며, 평판형 구조로 구비된다.
여기에서, 상기 마우스패드(130)는 상기 마우스모듈(110)과 매칭시켜 사용함에 있어 마우스모듈(110) 측 변위에 대한 정밀도를 높이기 위해 터치패드방식으로 구성할 수 있다.
이를 위해, 상기 마우스패드(130)는 평판형 구조로 구비되는 패드본체(131)와, 상기 패드본체(131)의 내부에 구비되는 회로기판(132)과, 상기 회로기판(132) 위에 가로 및 세로 방향으로 전극이 그물망처럼 배열되는 전극망(133), 및 상기 패드본체(131) 내에 탑재되는 무선송신부(134)를 포함하는 구성을 갖게 할 수 있다.
이와 같은 상기 마우스패드(130)를 통해서는 교량 측 변위에 따라 움직이는 마우스모듈(110)의 변위를 회로기판(132)이 감지하고, 무선송신부(134)를 통해 마우스모듈(110)로부터 감지되는 변위데이터를 외부단말로 전송할 수 있다.
이에 따라, 상술한 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 IoT 기반 교량 거동 추적장치(100)는 상기 무선타입의 광학식 마우스모듈(110)을 교량(1) 측 하부구조물(20)의 상면에 배치하고, 교량(1) 측 상부구조물(10)의 하면에 배치한 상기 마우스탄성지지체(120)의 하측으로 마우스모듈(110)을 연결 배치하는 구조배치설계를 통해 교량(1) 측 하부구조물(20)을 기준으로 상부구조물(10)의 변위를 정밀하게 측정 및 거동 이력을 추적할 수 있는 장점을 제공할 수 있다.
나아가, 상기 마우스패드(130)를 터치패드방식으로 구성하는 접목을 통해 마우스모듈(110) 측에서 계측되는 변위데이터와 더불어 이중 또는 삼중에 의한 계측데이터를 활용할 수 있게 되므로 교량(1) 측 변위에 의한 거동을 더욱 정밀하면서도 신뢰성 있게 계측 및 거동 이력을 추적할 수 있는 장점을 제공할 수 있다.
한편, 상술한 구성을 갖는 IoT 기반 교량 거동 추적장치(100)를 포함하는 교량 거동 모니터링 시스템에 대해 설명하면 다음과 같다.
구체적으로, 본 발명에 따른 IoT 기반 교량 거동 모니터링 시스템은 교량에 센서부를 설치하는 사물인터넷(IoT) 기반과 무선통신기술을 이용하는 IoT 기반 교량 거동 추적장치(100)로부터 교량 측 거동정보를 받아 교량 측 변위에 의한 거동 이력을 시간대별 등 다양한 형태로 모니터링 가능하게 하는 시스템이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 IoT 기반 교량 거동 모니터링 시스템은 교량 측 변위에 대해 마우스 작동원리를 이용하여 계측 및 거동을 추적하기 위한 교량 거동 추적장치(100)와, 상기 교량 거동 추적장치(100)로부터 생성된 교량 측 거동데이터와 교량 측 변위 발생에 따른 시간데이터 등을 무선 수신하여 DB화 및 빅데이터 처리하기 위한 서버(200), 및 상기 서버(200) 측과 네트워크를 통해 인터페이스되는 것으로서 앱(app) 또는 웹(web)을 통해 교량 측 거동 이력을 확인할 수 있는 관리자단말(300)을 포함한다.
상기 교량 거동 추적장치(100)는 도 2 내지 도 4를 참조하여 상술하게 설명한 구성을 갖는 IoT 기반 교량 거동 추적장치를 적용함이 바람직하다.
이에, 상기 교량 거동 추적장치(100)는 상술한 구성을 갖는 IoT 기반 교량 거동 추적장치를 준용하는 것으로 한다.
상기 서버(200)는 근거리통신망 등 네트워크를 통해서 다른 복수의 컴퓨터나 워크스테이션으로부터 공용되는 각종 자원을 제공하는 장치로서, 상기 교량 거동 추적장치(100)로부터 계측되는 교량의 거동정보를 전송받아 모니터링 가능한 데이터를 제공하는 기능을 한다.
상기 서버(200)는 교량의 거동정보에 대해 그래픽 등 시각적 처리가 가능하도록 구비되며, 교량 측 시간대별 거동 이력정보를 제공하는 등 관리자단말(300)로 교량 측 변위데이터를 제공할 수 있도록 구비된다.
상기 관리자단말(300)은 교량 측 변위에 따라 발생되는 거동 이력 등의 정보를 모니터링하기 위한 수단으로서, 스마트폰, PDA, 노트북, 데스크탑 PC 중에서 어느 하나일 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 IoT 기반 교량 거동 모니터링 시스템을 통해서는 교량 측 변위 발생에 의한 거동을 실시간으로 정밀하게 계측 및 추적할 수 있으며, 교량 측 거동 이력을 기록 및 관리자가 앱 또는 웹을 이용하여 실시간으로 모니터링할 수 있으며, 교량 측 변위에 의한 시간대별 거동 이력 및 상태를 원격에서 용이하게 확인 및 모니터링할 수 있는 장점을 제공할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것이고, 명세서에 게시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정과 변형 또는 단계의 치환 등이 가능할 것이다. 그러므로 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되고, 그와 균등한 범위 내에 있는 기술적 사항도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 교량 거동 추적장치 110: 마우스모듈
120: 마우스탄성지지체 130: 마우스패드
200: 서버 300: 관리자단말

Claims (10)

  1. 슬래브와 거더를 갖는 상부구조물과, 상기 상부구조물에서 작용하는 하중을 지반에 안전하게 전달하는 역할을 하는 교각과 교대의 하부구조물로 이루어지는 교량에 대해 교량 측 하부구조물을 기준으로 상부구조물의 변위를 계측 및 추적하기 위한 교량 거동 추적장치에 있어서,
    상기 교량 측 하부구조물의 상면에 배치되고, 교량 측 변위에 따른 거동 발생시 그때마다 반응하여 함께 움직이도록 구비되는 것으로서, 마우스 작동원리로 기준점 대비 교량의 거동정보를 출력 및 거동상태를 추적하도록 구비되는 무선타입의 광학식 마우스모듈; 상기 무선타입의 광학식 마우스모듈 상면에 일단이 고정되고 타단이 교량 측 상부구조물의 하면에 고정되어 교량 측 변위에 따른 거동 발생시 반응하여 움직이는 마우스모듈을 탄성 지지 및 마우스모듈 측 움직임에 맞춰 탄성 변위를 갖는 마우스탄성지지체; 를 포함하며,
    상기 무선타입의 광학식 마우스모듈은,
    상기 교량 측 하부구조물의 상면에 안정적인 배치가 가능한 형상으로 구비되고, 교량 측 변위에 따른 거동 발생마다 반응하여 움직임이 가능하도록 구비되며, 교량 측 하부구조물을 향해 광(光)을 내보낼 수 있도록 하면에 개구부가 형성되는 마우스본체; 상기 마우스본체 내에 탑재되고, 마우스본체 측 개구부를 통해 교량 측 하부구조물를 향해 광(光)을 출사하도록 배치하되 콘크리트 재료로 양생된 교량의 울퉁불퉁한 표면에서도 광학센서부로의 반사광에 대한 전달효율을 높일 수 있으면서 정밀한 계측이 가능하도록 LASER, GLASER, BLUE BEAM 중에서 선택된 어느 하나의 광원이 사용되는 광출력부; 상기 마우스본체 내에 탑재되고, 광출력부에서의 출사된 광(光)에 대해 교량 측 하부구조물의 상면에서 반사되는 광(光)을 수광하여 센싱하도록 구비되는 광학센서부; 상기 마우스본체 내에 탑재되고, 광학센서부에서 센싱한 반사광(反射光)에 대한 신호를 전송받아 반사광에 대한 신호패턴을 감지하되 이를 기준점 패턴과 비교하여 마우스본체가 기준점 대비 이동한 변위를 계측하는 디지털신호처리부; 상기 마우스본체 내에 탑재되고, 디지털신호처리부로부터 계측된 마우스본체 측 변위데이터를 외부단말로 무선 전송하도록 구비되는 무선통신부; 상기 교량 측 변위에 반응하여 움직이는 마우스본체에 대해 움직임에 따라 발생되는 가속도를 감지한 후 이 가속도를 적분하여 속도를 알아내고 다시 적분하여 변위데이터를 출력하되, 변위데이터는 무선통신부를 통해 외부단말로 전송하도록 구비되는 자이로센서; 를 포함하고,
    상기 변위데이터는 교량 측 거동데이터와 교량 측 변위 발생에 따른 시간데이터이며,
    상기 마우스탄성지지체는,
    상기 무선타입의 광학식 마우스모듈 상면에 고정 결합되고, 막대형 또는 봉형 구조로 구비되는 마우스연결부; 상기 교량 측 상부구조물 하면에 고정 결합되고, 막대형 또는 봉형 구조로 구비되는 교량상부연결부; 상기 마우스연결부와 교량상부연결부 사이에 개재되어 상하단부가 고정 결합되는 스프링탄성부; 를 포함하며,
    상기 무선타입의 광학식 마우스모듈을 교량 측 하부구조물 상면에 배치 및 상기 마우스탄성지지체의 하측으로 배치함에 의해 교량 측 하부구조물를 기준으로 상부구조물의 변위를 측정하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반 교량 거동 추적장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 교량 측 하부구조물의 상면과 무선타입의 광학식 마우스모듈 사이에 마우스패드를 개재하되, 상기 마우스패드는 교량 측 하부구조물의 상면에 고정 설치하며,
    상기 마우스패드는,
    패드본체; 상기 패드본체의 내부에 구비되는 회로기판;
    상기 회로기판 위에 가로 및 세로 방향으로 전극이 그물망처럼 배열되는 전극망; 상기 패드본체 내에 탑재되는 무선송신부; 를 포함하는 터치방식으로 구비하며,
    상기 교량 측 변위에 따라 움직이는 마우스모듈의 변위를 회로기판이 감지하고, 무선송신부를 통해 마우스모듈 측 변위데이터를 외부단말로 전송하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반 교량 거동 추적장치.
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  7. 삭제
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  9. 교량에 센서부를 설치하는 사물인터넷(IoT) 기반의 교량 거동 추적장치와 무선통신기술을 이용하여 교량 측 거동에 대해 모니터링을 수행할 수 있도록 하는 IoT 기반 교량 거동 모니터링 시스템에 있어서,
    상기 교량 상에 설치되는 것으로서, 교량 측 변위 발생시마다 마우스 작동원리를 이용하여 교량 측 하부구조물을 기준으로 상부구조물의 변위를 계측 및 추적하기 위한 교량 거동 추적장치;
    상기 교량 거동 추적장치와의 무선통신을 통해 교량 거동 추적장치로부터 생성된 교량 측 거동데이터와 교량 측 변위 발생에 따른 시간데이터를 무선 수신하여 DB화 및 빅데이터 처리 가능하도록 구비되는 서버;
    상기 서버 측과 네트워크를 통해 인터페이스되고, 관리자가 앱(app) 또는 웹(web)을 통해 교량 측 변위에 의한 거동 이력을 확인 및 모니터링하기 위한 관리자단말; 을 포함하며,
    상기 교량 거동 추적장치는 청구항 1 또는 청구항 2에 의한 IoT 기반 교량 거동 추적장치이고,
    상기 관리자단말은 스마트폰, PDA, 노트북, 데스크탑 PC 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 IoT 기반 교량 거동 모니터링 시스템.
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