KR102421266B1 - 위성항법시스템 장치를 포함하는 지중 변위 측정 장치 - Google Patents

위성항법시스템 장치를 포함하는 지중 변위 측정 장치 Download PDF

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김정환
이영석
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Abstract

본 개시의 다양한 실시예에 따른 위성항법시스템(GNSS: global navigation satellite system) 장치를 포함하는 지중 변위 측정 장치는 상기 지중 변위 측정 장치의 기준 절대 위치 정보를 획득하는 제 1 측정부; 및 상기 제 1 측정부의 일면에서 수직하게 멀어지는 방향으로 연장되는 제 2 측정부를 포함하며, 상기 제 1 측정부는 상기 위성항법시스템을 이용하여 위성 신호를 수신하는 GNSS 모듈; 상기 지중 변위 측정 장치가 설치된 위치의 변위 정보를 생성하는 제어부; 및 상기 변위 정보를 외부에 위치하는 서버로 전송하는 통신부를 포함하며, 상기 제 2 측정부는 상기 제 2 측정부의 길이 방향으로 미리 정해진 간격을 지니며 배치되며, 배치되는 위치에서 경사 정보를 측정하는 복수 개의 경사계; 상기 복수 개의 경사계 사이를 연결하는 연결부; 및 상기 복수 개의 경사계 및 상기 연결부가 내부에 배치되는 가이드 파이프를 포함하며, 상기 제 2 측정부는 상기 제 1 측정부의 상기 제어부에 상기 경사 정보를 송신하여 상기 제 1 측정부와 동작적으로 연결되며, 상기 제 1 측정부의 상기 제어부는 상기 GNSS 모듈에서 수신한 위성 신호를 기반으로 획득하는 상기 기준 절대 위치 정보 및 상기 복수 개의 경사계가 측정한 상기 경사 정보를 기초로 상기 지중 변위 측정 장치가 설치된 위치의 변위 정보를 생성할 수 있다.

Description

위성항법시스템 장치를 포함하는 지중 변위 측정 장치{Underground displacement measurement apparatus including global navigation satellite system device}
본 개시의 다양한 실시예들은 위성항법시스템 장치를 포함하는 지중 변위 측정 장치에 관한 것이다.
비탈면이나 하천 제방, 그리고 흙막이 공사장에서의 지중 변위를 측정하기 위해 현장 지중 경사계(IPI: in-place inclinometer)가 사용되고 있다. 지중 경사계는 가이드 파이프를 포함하며, 가이드 파이프 내부에 가이드 파이프의 길이 방향으로 간격을 두고 배치되는 복수 개의 경사계를 포함한다. 지중 경사계는 각 경사계에서 2축 경사를 측정하고 이를 가이드 파이프의 길이와 연산하여 지중 변위를 측정할 수 있다.
관측 대상물의 위치를 모니터링 하기 위하여 위성항법시스템(GNSS: global navigation satellite system) 장치가 사용되고 있다. 위성항법시스템 장치는 위성 신호를 수신하여 관측 대상물의 절대 좌표를 실시간으로 획득할 수 있다.
종래 기술에 의한 지중 경사계는 경사계를 통해 측정하는 경사가 상대 값이므로 경사계가 설치되는 지점의 절대 위치 정보를 산출할 수 없는 단점이 있다.
종래 기술에 의한 지중 경사계는 가이드 파이프가 수평 이동되지 않도록 가이드 파이프의 하부를 단단한 암반에 고정하며, 가이드 파이프 하부를 기준으로 하여 지중 상대 변위를 산출한다. 종래의 지중 경사계는 가이드 파이프가 단단한 암반에 고정 설치되지 않는 경우 가이드 파이프 전체가 이동될 수 있으므로 지중 변위의 절대값을 파악하기 어렵다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 변위 측정 장치는 지중 변위 정보를 생성하는 변위 측정 장치를 제공할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 위성항법시스템(GNSS: global navigation satellite system) 장치를 포함하는 지중 변위 측정 장치는 상기 지중 변위 측정 장치의 기준 절대 위치 정보를 획득하는 제 1 측정부; 및 상기 제 1 측정부의 일면에서 수직하게 멀어지는 방향으로 연장되는 제 2 측정부를 포함하며, 상기 제 1 측정부는 상기 위성항법시스템을 이용하여 위성 신호를 수신하는 GNSS 모듈; 상기 지중 변위 측정 장치가 설치된 위치의 변위 정보를 생성하는 제어부; 및 상기 변위 정보를 외부에 위치하는 서버로 전송하는 통신부를 포함하며, 상기 제 2 측정부는 상기 제 2 측정부의 길이 방향으로 미리 정해진 간격을 지니며 배치되며, 배치되는 위치에서 경사 정보를 측정하는 복수 개의 경사계; 상기 복수 개의 경사계 사이를 연결하는 연결부; 및 상기 복수 개의 경사계 및 상기 연결부가 내부에 배치되는 가이드 파이프를 포함하며, 상기 제 2 측정부는 상기 제 1 측정부의 상기 제어부에 상기 경사 정보를 송신하여 상기 제 1 측정부와 동작적으로 연결되며, 상기 제 1 측정부의 상기 제어부는 상기 GNSS 모듈에서 수신한 위성 신호를 기반으로 획득하는 상기 기준 절대 위치 정보 및 상기 복수 개의 경사계가 측정한 상기 경사 정보를 기초로 상기 지중 변위 측정 장치가 설치된 위치의 변위 정보를 생성할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 위성항법시스템 장치를 포함하는 지중 변위 측정 장치를 이용하는 지중 변위 측정 방법은 상기 위성항법시스템을 이용하여 위성 신호를 수신하는 GNSS 모듈, 상기 지중 변위 측정 장치가 설치된 위치의 변위 정보를 생성하는 제어부 및 상기 변위 정보를 외부에 위치하는 서버로 전송하는 통신부를 포함하는 제 1 측정부가 상기 지중 변위 측정 장치의 기준 절대 위치 정보를 획득하는 단계; 길이 방향으로 미리 정해진 간격을 지니며 배치되며, 배치되는 위치에서 경사 정보를 측정하는 복수 개의 경사계, 상기 복수 개의 경사계 사이를 연결하는 연결부 및 상기 복수 개의 경사계와 상기 연결부가 내부에 배치되는 가이드 파이프를 포함하며, 상기 제 1 측정부의 일면에서 수직하게 멀어지는 방향으로 연장되고, 상기 제 1 측정부의 상기 제어부에 상기 경사 정보를 송신하여 상기 제 1 측정부와 동작적으로 연결되는 제 2 측정부가 상기 경사계에서 상기 경사 정보를 측정하는 단계; 상기 제 1 측정부가 상기 제 2 측정부가 측정한 상기 경사 정보를 수신하는 단계; 상기 제 1 측정부의 상기 제어부가 상기 GNSS 모듈에서 수신한 상기 위성 신호를 기반으로 획득하는 상기 기준 절대 위치 정보 및 상기 복수 개의 경사계가 측정한 상기 경사 정보를 기초로 상기 지중 변위 측정 장치가 설치된 위치의 변위 정보를 생성하는 단계; 및 상기 변위 정보를 외부에 위치한 서버로 전송하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 위성항법시스템 장치를 포함하는 변위 측정 장치는 위성항법시스템 장치 및 경사계를 포함하여 지중 변위 정보를 생성할 수 있다. 위성항법시스템 장치를 통해 획득한 변위 측정 장치의 기준 절대 위치 정보, 각 경사계에서 측정한 경사 정보를 기초로 도시 기반 시설의 지중 변위 정보를 생성할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 변위 측정 장치는 위성항법시스템 장치를 이용하여 지중 변위 정보를 생성하므로 가이드 파이프의 수평 이동과 무관하게 도시 기반 시설의 변위 정보를 생성할 수 있다. 따라서, 본 개시의 다양한 실시예에 따른 변위 측정 장치는 가이드 파이프가 수평 이동되지 않도록 고정할 필요가 없으므로 가이드 파이프 고정을 위해 투입되는 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 위성항법시스템 장치를 포함하는 지중 변위 측정 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 제 1 측정부의 세부 구성도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 제 2 측정부를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 지중 변위 측정 장치를 이용하는 지중 변위 측정 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 위성항법시스템 장치를 포함하는 지중 변위 측정 장치(10)를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 개시의 다양한 실시예에 따른 위성항법시스템(GNSS: global navigation satellite system) 장치를 포함하는 지중 변위 측정 장치(10)는 외부에 위치한 도시 기반 시설(S)에 배치될 수 있다. 도시 기반 시설(S)은 대형 토목 공사로 형성되는 비탈면일 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 위성항법시스템 장치를 포함하는 지중 변위 측정 장치(10)는 지중 변위 측정 장치(10)가 설치되는 위치의 변위 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 도 1을 참조하면, 지중 변위 측정 장치(10)는 도시 기반 시설(S)에 배치되어 도시 기반 시설(S)의 변위 정보를 생성할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 위성항법시스템 장치를 포함하는 지중 변위 측정 장치(10)를 설명하는데 있어, 제 1 방향은 음의 z축 방향을 의미하고, 제 2 방향은 양의 z축 방향을 의미할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 개시의 다양한 실시예에 따른 위성항법시스템 장치를 포함하는 지중 변위 측정 장치(10)는 제 1 측정부(100) 및 제 2 측정부(200)를 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 제 1 측정부(100)는 위성항법시스템 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 측정부(100)는 위성항법시스템 장치에 해당하는 GNSS 모듈(110, 도 2 참조)을 포함하여 위성 신호를 수신할 수 있다. 제 1 측정부(100)는 위성항법시스템을 이용하여 위성에서 발생되는 신호를 수신하고, 이를 기반으로 제 1 측정부(100)가 배치되는 지점의 위치 정보를 실시간으로 획득할 수 있다. 제 1 측정부(100)가 획득하는 제 1 측정부(100)의 위치 정보는 지중 변위 측정 장치(10)의 기준 절대 위치 정보일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제 2 측정부(200)는 제 1 측정부(100)의 제 1 방향(예: 음의 z축 방향)에 배치될 수 있다. 제 2 측정부(200)는 제 1 측정부(100)의 일면(예: 제 1 측정부(100)에서 음의 z축 방향을 향하는 면)에서 수직하게 멀어지는 방향으로 연장되어 제 1 측정부(100)와 연결될 수 있다. 도 1을 참조하면, 제 2 측정부(200)는 제 1 측정부(100)와 연결되며 제 1 방향(예: 음의 z축 방향)으로 연장될 수 있다. 제 2 측정부(200)는 경사계(210)에서 측정한 경사 정보를 제 1 측정부(100)에 송신하며 제 1 측정부(100)와 동작적으로 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제 2 측정부(200)는 제 1 방향(예: 음의 z축 방향)으로 길이를 지니며 연장되는 형태로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제 2 측정부(200)는 경사계(210), 연결부(220) 및/또는 가이드 파이프(230, 도 3 참조)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 경사계(210)는 경사계(210)가 배치된 위치에서 경사계(210)가 기울어진 각도를 측정할 수 있다. 경사계(210)는 도 1에 도시된 z축을 기준으로 나머지 2개의 축(예: x축(미도시), y축(미도시))을 향해 경사계(210)가 기울어지는 각도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 경사계(210)는 도 1에 도시된 z축과 z축에 수직한 x축(미도시) 방향으로 경사계(210)가 기울어지는 각도를 측정할 수 있다. 경사계(210)는 도 1에 도시된 z축과 z축에 수직한 y축(미도시) 방향으로 경사계(210)가 기울어지는 각도를 측정할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제 2 측정부(200)는 복수 개의 경사계(210)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1을 참조하면, 제 2 측정부(200)는 제 1 경사계(211), 제 2 경사계(212), 제 3 경사계(213), 제 4 경사계(214) 및/또는 제 5 경사계(215)를 포함할 수 있다.
도 1에서 제 2 측정부(200)는 경사계(210)를 5개 포함한 것으로 도시하였으나, 제 2 측정부(200)가 포함하는 경사계(210)의 개수는 이에 한정되지 않는다.
복수 개의 경사계(210)는 제 1 방향(예: 음의 z축 방향)으로 미리 정해진 간격을 지니며 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 1 경사계(211)는 제 1 측정부(100)와 제 1 방향(예: 음의 z축 방향)으로 제 1 길이(L1)만큼의 간격을 지니며 배치될 수 있다. 제 2 경사계(212)는 제 1 경사계(211)와 제 1 방향(예: 음의 z축 방향)으로 제 2 길이(L2)만큼의 간격을 지니며 배치될 수 있다. 제 3 경사계(213)는 제 2 경사계(212)와 제 1 방향(예: 음의 z축 방향)으로 제 3 길이(L3)만큼의 간격을 지니며 배치될 수 있다. 제 4 경사계(214)는 제 3 경사계(213)와 제 1 방향(예: 음의 z축 방향)으로 제 4 길이(L4)만큼의 간격을 지니며 배치될 수 있다. 제 5 경사계(215)는 제 4 경사계(214)와 제 1 방향(예: 음의 z축 방향)으로 제 5 길이(L5)만큼의 간격을 지니며 배치될 수 있다.
복수 개의 경사계(210)는 각 경사계(210)가 위치한 지점에서 z축과 이루는 각도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 제 1 경사계(211)는 제 1 각도(θ1)를 측정할 수 있다. 제 1 각도(θ1)는 제 1 경사계(211)가 z축에서 z축에 수직한 x축(미도시) 방향으로 기울어지는 각도를 의미하거나, z축에서 z축에 수직한 y축(미도시) 방향으로 기울어지는 각도를 의미할 수 있다. 제 2 경사계(212)는 제 2 각도(θ2)를 측정할 수 있다. 제 2 각도(θ2)는 제 2 경사계(212)가 z축에서 z축에 수직한 x축(미도시) 방향으로 기울어지는 각도를 의미하거나, z축에서 z축에 수직한 y축(미도시) 방향으로 기울어지는 각도를 의미할 수 있다. 마찬가지로, 제 3 경사계(213)는 제 3 각도(θ3)를 측정할 수 있으며, 제 4 경사계(214)는 제 4 각도(θ4)를 측정할 수 있고, 제 5 경사계(215)는 제 5 각도(θ5)를 측정할 수 있다.
경사계(210)의 변위는 경사계(210)의 사이의 간격 길이(예: L1, L2) 및 경사계(210)가 측정한 각도(예: θ1, θ2)를 토대로 산출될 수 있다. 예를 들어, 제 1 경사계(211)의 x축 방향 변위(x1)(예: 제 1 측정부(100)를 기준으로 제 1 경사계(211)의 x축 방향 변위)는 수학식 1을 이용하여 산출될 수 있다. 수학식 1에서 x축 제 1 각도(θ1x)는 제 1 경사계(211)가 z축에서 x축 방향(미도시)으로 기울어진 각도를 의미할 수 있다. 제 1 길이(L1)는 제 1 측정부(100)와 제 1 경사계(211) 사이의 제 1 방향(예: 음의 z축 방향) 거리를 의미할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112021141625758-pat00001
제 2 경사계(212)의 x축 방향 변위(x2) (예: 제 1 측정부(100)를 기준으로 제 2 경사계(212)의 x축 방향 변위)는 수학식 2를 이용하여 산출될 수 있다. 수학식 2에서 x축 제 2 각도(θ2x)는 제 2 경사계(212)가 z축에서 x축 방향(미도시)으로 기울어진 각도를 의미할 수 있다. 제 2 길이(L2)는 제 1 경사계(211)와 제 2 경사계(212) 사이의 제 1 방향(예: 음의 z축 방향) 거리를 의미할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112021141625758-pat00002
다양한 실시예에 따르면, 제 1 측정부(200)는 복수 개의 연결부(220)를 포함할 수 있다. 연결부(220)는 복수 개의 경사계(210) 각각을 연결하는 역할을 할 수 있다.
복수 개의 연결부(220) 각각은 와이어 로프(221, 도 3 참조)를 포함할 수 있다. 와이어 로프(221, 도 3 참조)는 적어도 일부에서 구부러질 수 있다. 예를 들어, 와이어 로프(221, 도 3 참조)는 와이어 로프(221, 도 3 참조)에 연결된 각 경사계(210)의 위치 이동에 따라 구부러질 수 있다.
제 2 측정부(200)는 제 1 측정부(100)와 정보를 주고 받을 수 있는 전달부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 전달부(미도시)는 경사계(210)에서 측정한 경사 정보(예: 경사계(210)가 기울어진 각도)를 제 1 측정부(100)에 전달할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 위성항법시스템 장치를 포함하는 지중 변위 측정 장치(10)는 제 1 측정부(100) 및 제 2 측정부(200)를 포함하여 지중 변위 측정 장치(10)가 설치된 위치(예: 도시 기반 시설(S))의 변위 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제 1 측정부(100)에서 측정한 기준 절대 위치 정보, 제 2 측정부(200)의 각 경사계(210)에서 측정한 경사 정보 및 복수 개 경사계(210) 간의 간격 정보를 기초로 지중 변위 측정 장치(10)가 설치된 위치(예: 도시 기반 시설(S))의 변위 정보를 생성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 지중 변위 측정 장치(10)가 설치된 위치의 변위 정보는 지중 변위 측정 장치(10)의 기준 위치를 기준으로 한 지중 변위 측정 장치(10)의 변위 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 변위 정보는 지중 변위 측정 장치(10)에 포함된 복수 개의 경사계(210)의 변위 정보(예: 지중 변위 측정 장치(10)의 기준 절대 위치를 기준으로 한 경사계(210)의 변위 정보)를 포함할 수 있다. 변위 정보는 지중 변위 측정 장치(10)의 좌표 정보를 포함할 수도 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 지중 변위 측정 장치(10)는 위성 항법 시스템 장치를 포함하는 제 1 측정부(100)를 통해 변위 정보를 생성하므로 가이드 파이프(230, 도 3 참조)의 수평 이동과 무관하게 변위 정보를 생성할 수 있다. 지중 변위 측정 장치(10)는 가이드 파이프(230, 도 3 참조)가 수평 이동되지 않도록 고정할 필요가 없으므로 가이드 파이프(230, 도 3 참조) 고정을 위해 투입되는 비용(예: 가이드 파이프(230, 도 3 참조)를 길게 제조하기 위한 비용, 가이드 파이프(230, 도 3 참조)를 암반에 설치하기 위한 비용)을 절감할 수 있다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 제 1 측정부(100)의 세부 구성도이다.
제 1 측정부(100)는 GNSS 모듈(110), 인터페이스부(120), 제어부(130) 및/또는 통신부(140)를 포함할 수 있다.
GNSS 모듈(110)은 위성항법시스템 장치일 수 있다. GNSS 모듈(110)은 위성 신호를 수신할 수 있는 안테나(미도시) 및 수신기(미도시)를 포함할 수 있다. GNSS 모듈(110)은 위성에서 발생되는 신호를 안테나(미도시) 및 수신기(미도시)를 통해 수신하여 제 1 측정부(100)의 위치 정보를 획득할 수 있다. 제 1 측정부(100)의 위치 정보는 변위 측정 장치(10, 도 1 참조)의 기준 절대 위치 정보가 될 수 있다. GNSS 모듈(110)에서 획득하는 위치 정보는 추가적으로 분석 및 처리가 필요한 원시 데이터의 형태일 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 측정부(100)는 인터페이스부(120)를 포함할 수 있다. 인터페이스부(120)는 제 2 측정부(120)에서 측정한 경사 정보를 수신할 수 있다. 예를 들어, 인터페이스부(120)는 제 2 측정부(200, 도 1 참조)의 복수 개의 경사계(210, 도 1 참조)가 측정한 경사 정보(예: 제 1 경사계(211, 도 1 참조)의 제 1 각도(θ1, 도 1 참조))를 수신할 수 있다. 인터페이스부(120)는 유선 또는 무선으로 통신이 가능할 수 있다.
제어부(130)는 제 2 측정부(120)에서 생성된 경사 정보를 직접 수신할 수 있다. 제어부(130)는 제 2 측정부(120)에서 생성된 경사 정보를 직접 수신하거나, 인터페이스부(120)에서 전달받을 수도 있다.
제어부(130)는 GNSS 모듈(110)에서 획득한 원시 데이터 형태의 위치 정보를 처리하여 식별이 가능한 형태의 위치 정보로 변환할 수 있다. 예를 들어, 제어부(130)는 GNSS 모듈(110)에서 수신한 위성 신호를 mm 단위의 기준 절대 위치 정보로 변환할 수 있다.
제어부(130)는 제 1 측정부(100)가 획득하는 기준 절대 위치 정보, 제 2 측정부(200, 도 1 참조)가 측정한 경사 정보를 기초로 변위 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제어부(130)는 제 1 측정부(100)가 획득하는 지중 변위 측정 장치(10)의 기준 절대 위치 정보를 복수 개 경사계(210, 도 1 참조)의 간격 정보 및 경사 정보와 결합하여 지중 변위 측정 장치(10)가 설치된 위치의 변위 정보를 생성할 수 있다.
통신부(140)는 제어부(130)에서 생성한 변위 정보를 외부에 위치한 서버(미도시)로 전송할 수 있다.
어떤 실시예에서, 제 1 측정부(100)는 적어도 일부에 지중 변위 측정 장치(10)가 설치되는 위치(예: 도시 기반 시설(S))에 제 1 측정부(100)를 고정하기 위한 기계적 장치(미도시)를 더 포함할 수 있다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 제 2 측정부(200)를 나타내는 도면이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 제 2 측정부(200)를 설명하는데 있어, 제 1 방향은 음의 z축 방향을 의미하고, 제 2 방향은 양의 z축 방향을 의미할 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 제 2 측정부(200)는 경사계(210), 연결부(220) 및/또는 가이드 파이프(230)를 포함할 수 있다.
제 2 측정부(200)는 제 1 방향(예: 음의 z축 방향)으로 길이를 지니며 연장되는 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 경사계(210)가 제 1 방향(예: 음의 z축 방향)으로 미리 정해진 간격을 지니며 배치될 수 있다.
복수 개의 경사계(210)는 경사계(210)가 배치되는 위치에서 경사 정보를 측정할 수 있다. 경사계(210)는 경사 정보를 측정할 수 있는 경사 센서(미도시)를 포함할 수 있다. 경사 센서(미도시)는 2개의 축(예: x축(미도시), y축(미도시))을 향하여 경사계(210)가 기울어지는 각도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 경사 센서(미도시)는 z축을 기준으로 z축과 수직한 x축(미도시) 방향으로 경사계(210)가 기울어지는 각도를 측정할 수 있으며, z축을 기준으로 z축과 수직한 y축(미도시) 방향으로 경사계(210)가 기울어지는 각도를 측정할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 경사 센서(미도시)는 미세 가공 공정인 멤스(MEMS: micro electro mechanical systems) 공정으로 제조된 멤스 센서일 수 있다. 멤스 센서(미도시)는 경사계(210)가 기울어지는 각도를 측정할 수 있다. 멤스 센서는 1축, 2축 또는 3축 센서일 수 있다.
어떤 실시예에서, 복수 개의 경사계(210) 각각은 1축, 2축 또는 3축 경사계일 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 연결부(220)는 복수 개의 경사계(210) 사이를 연결하는 역할을 할 수 있다. 연결부(220)는 경사계(210) 사이에서 제 1 방향(예: 음의 z축 방향)으로 길이를 지니며 연장되며 형성될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 연결부(220)는 와이어 로프(221)를 포함할 수 있다. 와이어 로프(221)는 각 경사계(210)를 연결하는 역할을 할 수 있다. 와이어 로프(221)는 적어도 일부에서 구부러질 수 있다. 예를 들어, 와이어 로프(221)는 와이어 로프(221)에 연결된 경사계(210)의 위치 이동에 따라 구부러질 수 있다.
제 2 측정부(200)는 가이드 파이프(230)를 포함할 수 있다. 가이드 파이프(230)는 제 1 방향(예: 음의 z축 방향)으로 길이를 지니며 연장되는 형태로 형성될 수 있다. 가이드 파이프(230)는 제 1 방향(예: 음의 z축 방향)으로 길이를 지니는 원통 형상으로 형성될 수 있다.
가이드 파이프(230) 내부에 복수 개의 경사계(210) 및 연결부(220)가 배치될 수 있다. 가이드 파이프(230)는 내부에 경사계(210) 및 연결부(220)가 배치될 수 있는 공간인 파이프 개구(231)를 포함할 수 있다.
제 2 측정부(200)는 제 1 측정부(100, 도 1 참조)와 동작적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제 2 측정부(200)는 경사계(210)에서 측정한 경사 정보를 제 1 측정부(100, 도 1 참조)에 송신할 수 있다. 제 2 측정부(200)는 제 1 측정부(100, 도 2 참조)의 제어부(130, 도 2 참조)에 경사 정보를 송신할 수 있다. 일 실시예에서, 제 2 측정부(200)는 제 1 측정부(100, 도 2 참조)의 인터페이스부(120, 도 2 참조)에 경사 정보를 송신할 수 있다.
어떤 실시예에서, 제 2 측정부(200)는 제 1 측정부(100, 도 1 참조)와 정보를 주고 받을 수 있는 전달부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 전달부(미도시)는 경사계(210)에서 측정한 경사 정보(예: 경사계(210)가 기울어진 각도)를 제 1 측정부(100, 도 1 참조)에 전달할 수 있다.
도 4는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 지중 변위 측정 장치(10)를 이용하는 지중 변위 측정 방법(S100)을 나타내는 흐름도이다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 변위 측정 방법(S100)을 설명하는데 있어, 지중 변위 측정 장치(10)는 위성항법시스템(GNSS: global navigation satellite system) 장치를 포함하는 변위 측정 장치(10, 도 1 참조)를 의미할 수 있다. 예를 들어, 지중 변위 측정 장치(10)는 도 1에 도시된 제 1 측정부(100) 및 제 2 측정부(200)를 포함할 수 있으며, 제 1 측정부(100)는 GNSS 모듈(110)을 포함할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른 위성항법시스템 장치를 포함하는 지중 변위 측정 장치(10)를 이용하는 변위 측정 방법(S100)은 제 1 측정부(100)가 위성 신호를 수신하여 지중 변위 측정 장치(10)의 기준 절대 위치 정보를 획득하는 단계(S101); 제 2 측정부(200)의 경사계(210)가 경사 정보를 측정하는 단계(S102); 제 1 측정부(100)가 제 2 측정부(200)가 측정한 경사 정보를 수신하는 단계(S103); 제 1 측정부(100)의 제어부(130)가 지중 변위 측정 장치(10)가 설치된 위치의 변위 정보를 생성하는 단계(S104); 제어부(130)에서 생성한 변위 정보를 외부의 서버로 전송하는 단계(S105);를 포함할 수 있다.
S101 단계에서, 제 1 측정부(100)는 GNSS 모듈(110)에서 위성 신호를 수신하여 지중 변위 측정 장치(10)의 기준 절대 위치 정보를 획득할 수 있다.
GNSS 모듈(110)은 위성항법시스템 장치일 수 있다. GNSS 모듈(110)은 외부에 위치한 위성(미도시)에서 발생되는 위성 신호를 수신할 수 있다. GNSS 모듈(110)은 위성 신호를 수신하기 위한 안테나(미도시) 및 수신기(미도시)를 포함할 수 있다. GNSS 모듈(110)은 위성항법시스템을 이용하여 위성에서 발생되는 신호를 안테나(미도시) 및 수신기(미도시)를 통해 전달 받아 지중 변위 측정 장치(10)의 기준 절대 위치 정보를 획득할 수 있다. GNSS 모듈(110)이 획득하는 기준 절대 위치 정보는 추가적으로 분석 및 처리가 필요한 원시 데이터의 형태일 수 있다.
S102 단계에서, 제 2 측정부(200)는 경사계(210)에서 경사 정보를 측정할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예를 설명하는데 있어, 경사계(210)가 측정하는 경사 정보는 경사계(210)가 정해진 축(예: z축, 도 1 참조)에서 기울어지는 각도를 의미할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제 2 측정부(200)는 제 2 측정부(200)에 포함된 복수 개의 경사계(210)에서 복수 개 경사계(210) 각각의 경사 정보를 측정할 수 있다. 복수 개의 경사계(210)는 제 2 측정부(200)의 길이 방향으로 미리 정해진 간격을 지니며 배치될 수 있다. 제 2 측정부(200)는 제 1 측정부(100)의 일면에서 수직하게 멀어지는 방향으로 연장되어 제 1 측정부(100)와 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 경사계(210)는 경사를 측정할 수 있는 경사 센서(미도시)를 포함할 수 있다. 경사 센서(미도시)는 경사계(210)가 2개의 축(예: x축(미도시), y축(미도시))을 향하여 기울어지는 각도를 측정할 수 있다. 경사 센서(미도시)는 z축(도 1 참조)을 기준으로 z축과 수직한 x축(미도시) 방향으로 경사계(210)가 기울어진 각도를 측정할 수 있다. 경사 센서(미도시)는 z축을 기준으로 z축과 수직한 y축(미도시) 방향으로 경사계(210)가 기울어진 각도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 제 1 경사계(211)는 제 1 각도(θ1)를 측정할 수 있다. 제 1 각도(θ1)는 제 1 경사계(211)가 z축에서 z축에 수직한 x축(미도시) 방향으로 기울어지는 각도를 의미하거나, 제 1 경사계(211)가 z축에서 z축에 수직한 y축(미도시) 방향으로 기울어지는 각도를 의미할 수 있다.
S103 단계에서, 제 1 측정부(100)는 제 2 측정부(200)가 측정한 경사 정보를 수신할 수 있다. 예를 들어, 제 1 측정부(100)는 제 2 측정부(200)에서 측정한 경사 정보(예: 제 1 경사계(211)의 제 1 각도(θ1))를 수신할 수 있다. 제 1 측정부(100)의 인터페이스부(120)가 경사 정보를 수신하거나, 제 1 측정부(100)의 제어부(130)가 경사 정보를 수신할 수 있다.
S104 단계에서, 제 1 측정부(100)는 제어부(130)에서 지중 변위 측정 장치(10)가 설치된 위치의 변위 정보를 생성할 수 있다.
제 1 측정부(100)의 제어부(130)는 GNSS 모듈(110)에서 획득한 원시 데이터 형태의 위치 정보를 처리하여 식별이 가능한 형태의 기준 절대 위치 정보로 변환할 수 있다. GNSS 모듈(110)에서 수신한 위성 신호는 별도의 처리가 필요한 원시 데이터 형태일 수 있으며, 제어부(130)는 GNSS 모듈(110)에서 수신한 위성 신호를 분석하여 mm 단위의 기준 절대 위치 정보로 변환할 수 있다.
제어부(130)는 제 1 측정부(100)가 획득하는 지중 변위 측정 장치(10)의 기준 절대 위치 정보, 제 2 측정부(200)가 측정한 경사 정보 및 복수 개 경사계(210) 사이의 간격 정보를 기초로 지중 변위 측정 장치(10)가 설치된 위치의 변위 정보를 생성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 지중 변위 측정 장치(10)가 설치된 위치의 변위 정보는 지중 변위 측정 장치(10)의 기준 위치를 기준으로 한 지중 변위 측정 장치(10)의 변위 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 변위 정보는 지중 변위 측정 장치(10)에 포함된 복수 개의 경사계(210)의 변위 정보(예: 지중 변위 측정 장치(10)의 기준 절대 위치를 기준으로 한 경사계(210)의 변위 정보)를 포함할 수 있다. 변위 정보는 지중 변위 측정 장치(10)의 좌표 정보를 포함할 수도 있다.
S105 단계에서, 통신부(140)는 지중 변위 측정 장치(10)가 설치된 위치의 변위 정보를 외부에 위치한 서버(미도시)로 전송할 수 있다. 제 1 측정부(100)는 외부에 위치한 서버(미도시)와 정보를 주고 받을 수 있는 통신부(140)를 포함할 수 있다. 통신부(140)는 제어부(130)에서 생성한 지중 변위 측정 장치(10)가 설치된 위치의 변위 정보를 외부에 위치한 서버(미도시)에 전송할 수 있다.
이상으로 본 개시에 관하여 실시예를 들어 설명하였지만 반드시 이에 한정하는 것은 아니며, 본 개시의 기술적 사상의 범주 내에서는 얼마든지 수정 및 변형 실시가 가능하다.

Claims (16)

  1. 위성항법시스템(GNSS: global navigation satellite system) 장치를 포함하는 지중 변위 측정 장치에 있어서,
    위성 신호를 기반으로 설치되는 지점의 위치 정보를 실시간으로 획득하여 상기 지중 변위 측정 장치의 기준 절대 위치 정보를 획득하는 제 1 측정부; 및
    상기 제 1 측정부의 일면에서 수직하게 멀어지는 방향으로 연장되는 제 2 측정부를 포함하며,
    상기 제 1 측정부는
    상기 위성항법시스템을 이용하여 위성 신호를 수신하는 GNSS 모듈;
    상기 지중 변위 측정 장치가 설치된 위치의 변위 정보를 생성하는 제어부; 및
    상기 변위 정보를 외부에 위치하는 서버로 전송하는 통신부를 포함하며,
    상기 제 2 측정부는
    상기 제 2 측정부의 길이 방향으로 미리 정해진 간격을 지니며 배치되며, 배치되는 위치에서 경사 정보를 측정하는 복수 개의 경사계;
    상기 복수 개의 경사계 사이를 연결하는 연결부; 및
    상기 복수 개의 경사계 및 상기 연결부가 내부에 배치되는 가이드 파이프를 포함하며,
    상기 복수 개 경사계 각각은 측정한 경사 정보를 상기 제 1 측정부의 상기 제어부로 송신할 수 있도록 상기 제 1 측정부와 동작적으로 연결되며,
    상기 복수 개의 경사계는
    상기 제 1 측정부의 일면에서 수직하게 멀어지는 방향으로 상기 제 1 측정부와 제 1 길이만큼의 간격을 지니며 배치되며, 배치된 지점에서 제 1 각도를 측정하는 제 1 경사계; 및
    상기 제 1 측정부의 일면에서 수직하게 멀어지는 방향으로 상기 제 1 경사계와 제 2 길이만큼의 간격을 지니며 배치되며, 배치된 지점에서 제 2 각도를 측정하는 제 2 경사계를 포함하며,
    상기 제 1 측정부의 상기 제어부는
    상기 제 2 측정부의 복수 개의 경사계에서 측정한 경사 정보를 수신하고,
    상기 경사 정보를 상기 GNSS 모듈에서 수신한 위성 신호를 기반으로 획득하는 상기 지중 변위 측정 장치의 기준 절대 위치 정보 및 상기 복수 개 경사계의 간격 정보와 결합하고,
    결합된 상기 경사 정보, 상기 기준 절대 위치 정보 및 상기 복수 개 경사계의 간격 정보를 기초로 상기 지중 변위 측정 장치가 설치된 위치의 변위 정보를 생성하며,
    상기 복수 개 경사계의 간격 정보는 상기 제 1 길이 및 상기 제 2 길이를 포함하며,
    상기 경사 정보는 상기 제 1 각도 및 상기 제 2 각도를 포함하는 지중 변위 측정 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 GNSS 모듈은
    안테나 및 수신기를 포함하는 지중 변위 측정 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 복수 개의 경사계 각각은
    1축, 2축 또는 3축 경사계인 것을 특징으로 하는 지중 변위 측정 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 측정부는
    상기 제 2 측정부에서 측정한 상기 경사 정보를 수신하는 인터페이스부;를 더 포함하며,
    상기 인터페이스부는
    유선 또는 무선으로 통신이 가능한 지중 변위 측정 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 측정부는
    적어도 일부에 상기 지중 변위 측정 장치가 설치되는 위치에 상기 지중 변위 측정 장치를 고정하기 위한 기계적 장치를 더 포함하는 지중 변위 측정 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 GNSS 모듈에서 수신하는 상기 위성 신호를 mm 단위의 상기 기준 절대 위치 정보로 변환하는 지중 변위 측정 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 연결부는
    와이어 로프를 포함하며,
    상기 와이어 로프는 상기 경사계의 위치 이동에 따라 적어도 일부에서 구부러지는 지중 변위 측정 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 복수 개의 경사계 각각은
    멤스(MEMS: micro electro mechanical systems) 공정으로 제조되며 상기 경사계가 기울어지는 각도를 측정하는 멤스 센서를 포함하며,
    상기 멤스 센서는
    1축, 2축 또는 3축 센서인 것을 특징으로 하는 지중 변위 측정 장치.
  9. 위성항법시스템 장치를 포함하는 지중 변위 측정 장치를 이용하는 지중 변위 측정 방법에 있어서,
    상기 위성항법시스템을 이용하여 위성 신호를 수신하는 GNSS 모듈, 상기 지중 변위 측정 장치가 설치된 위치의 변위 정보를 생성하는 제어부 및 상기 변위 정보를 외부에 위치하는 서버로 전송하는 통신부를 포함하는 제 1 측정부가 위성 신호를 기반으로 설치되는 지점의 위치 정보를 실시간으로 획득하여 상기 지중 변위 측정 장치의 기준 절대 위치 정보를 획득하는 단계;
    길이 방향으로 미리 정해진 간격을 지니며 배치되고, 배치되는 위치에서 경사 정보를 측정하며, 상기 제 1 측정부와 상기 제 1 측정부의 일면에서 수직하게 멀어지는 방향으로 제 1 길이만큼의 간격을 지니며 배치되고 배치된 지점에서 제 1 각도를 측정하는 제 1 경사계 및 상기 제 1 경사계와 상기 제 1 측정부의 일면에서 수직하게 멀어지는 방향으로 제 2 길이만큼의 간격을 지니며 배치되고 배치된 지점에서 제 2 각도를 측정하는 제 2 경사계를 포함하며, 측정한 상기 경사 정보를 상기 제 1 측정부의 상기 제어부로 송신할 수 있도록 상기 제 1 측정부와 동작적으로 연결되는 복수 개의 경사계, 상기 복수 개의 경사계 사이를 연결하는 연결부 및 상기 복수 개의 경사계와 상기 연결부가 내부에 배치되는 가이드 파이프를 포함하며, 상기 제 1 측정부의 일면에서 수직하게 멀어지는 방향으로 연장되는 제 2 측정부가 상기 경사계에서 상기 경사 정보를 측정하는 단계;
    상기 제 1 측정부의 상기 제어부가 상기 제 2 측정부가 측정한 상기 경사 정보를 수신하는 단계;
    상기 제 1 측정부의 상기 제어부가 상기 GNSS 모듈에서 수신한 상기 위성 신호를 기반으로 획득하는 상기 기준 절대 위치 정보, 상기 제 1 길이 및 상기 제 2 길이를 포함하는 상기 복수 개 경사계의 간격 정보 및 상기 제 1 각도 및 상기 제 2 각도를 포함하는 상기 경사 정보를 결합하여 상기 지중 변위 측정 장치가 설치된 위치의 변위 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 변위 정보를 외부에 위치한 서버로 전송하는 단계를 포함하는 지중 변위 측정 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 GNSS 모듈은
    안테나 및 수신기를 포함하는 지중 변위 측정 방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 복수 개의 경사계 각각은
    1축, 2축 또는 3축 경사계인 것을 특징으로 하는 지중 변위 측정 방법.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1 측정부는
    상기 제 2 측정부에서 측정한 상기 경사 정보를 수신하는 인터페이스부;를 더 포함하며,
    상기 인터페이스부는
    유선 또는 무선으로 통신이 가능한 지중 변위 측정 방법.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1 측정부는
    적어도 일부에 상기 지중 변위 측정 장치가 설치되는 위치에 상기 지중 변위 측정 장치를 고정하기 위한 기계적 장치를 더 포함하는 지중 변위 측정 방법.
  14. 제 9항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 GNSS 모듈에서 수신하는 상기 위성 신호를 mm 단위의 상기 기준 절대 위치 정보로 변환하는 지중 변위 측정 방법.
  15. 제 9항에 있어서,
    상기 연결부는
    와이어 로프를 포함하며,
    상기 와이어 로프는 상기 경사계의 위치 이동에 따라 적어도 일부에서 구부러지는 지중 변위 측정 방법.
  16. 제 9항에 있어서,
    상기 복수 개의 경사계 각각은
    멤스(MEMS: micro electro mechanical systems) 공정으로 제조되며 상기 경사계가 기울어지는 각도를 측정하는 멤스 센서를 포함하며,
    상기 멤스 센서는
    1축, 2축 또는 3축 센서인 것을 특징으로 하는 지중 변위 측정 방법.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11304429A (ja) * 1998-04-24 1999-11-05 Tobishima Corp 地盤変位測定装置
KR100793395B1 (ko) * 2007-09-13 2008-01-11 (유)대산이앤씨 지형변경에 의한 지리정보 편차보정용 지피에스 측량시스템
KR101815120B1 (ko) * 2017-07-05 2018-01-30 주식회사 무림지앤아이 정밀도를 높인 gnss 측위 시스템

Patent Citations (3)

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