KR20060025489A - 철탑의 기울기 측정장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철탑의 기울기 측정 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 전력회사, 방송국, 통신회사 등에서 특고압 전력선을 지상으로부터 이격시켜 설치하거나 전파 도달거리를 최대한 연장하기 위해 안테나 등을 설치하기 위해 사용되는 철탑의 안정성을 확보하기 위해 철탑의 가상 대각선의 교차점을 철탑의 하단과 중단과 상단에서 측정하여 각각의 교차점이 하단의 교차점으로부터 이탈된 정도와 방향을 계산하여 철탑의 기울기를 정확하게 측정함으로써 철탑에 직접 올라가지 않고 보이는 지점에서 측정할 수 있기 때문에 철탑에 오르기 위한 위험을 해소할 수 있는 이점이 있다.

또한, 철탑이 보이는 어느 장소에서도 손쉽게 정확한 철탑의 안전도를 실시간으로 측정할 수 있어 철탑의 정확한 시공 및 태풍과 같은 자연재해, 노후 또는 지반 붕괴로 인한 철탑의 안전도를 실시간으로 정확하게 측정하여 철탑관련 산업의 안정성 및 경제성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

철탑, 기지국, 안테나, 기울기, 이탈도, 광파거리, 측각기, 3차원

Description

철탑의 기울기 측정장치 및 그 방법{APPARATUS FOR MEASURING SLOPE OF STEEL TOWER AND METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명에 의한 철탑의 기울기 측정장치를 나타낸 블록구성도이다.

도 2는 본 발명에 의한 철탑의 기울기 측정방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 3내지 도 4는 사각기둥형 철탑의 경우 본 발명에 의한 철탑의 기울기 측정방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 5내지 도 6은 원기둥형 철탑의 경우 본 발명에 의한 철탑의 기울기 측정방법을 설명하기 위한 도면이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

10 : 휴대용 제어장치

20 : 통합 측량/계측장비

30 : 철탑

본 발명은 철탑의 기울기 측정 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전력회사, 방송국, 통신회사 등에서 특고압 전력선을 지상으로부터 이격시켜 설치하거나 전파 도달거리를 최대한 연장하기 위해 안테나 등을 설치하기 위해 사용되는 철탑의 안정성을 확보하기 위해 철탑의 가상 대각선의 교차점을 철탑의 하단과 중단과 상단에서 측정하여 각각의 교차점이 하단의 교차점으로부터 이탈된 정도와 방향을 계산하여 철탑의 기울기를 정확하게 측정할 수 있는 철탑의 기울기 측정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

교외로 나가다 보면 아름답고 평온한 자연 경관 속에 여기 저기 기지국 철탑이나 전력선 철탑이 눈에 띄게 되는데 이러한 기지국들은 통화를 위해 휴대폰과 전파를 주고받는 육상설비로써 휴대폰 통화망을 구성하는데 있어서 필수적인 요소이다.

그리고, 철탑에 설치되는 기지국 안테나를 비롯하여 방송국 안테나의 경우에도 전파 도달거리를 연장하여 양질의 방송을 시청할 수 있도록 하기 위한 중요한 시설물이며, 전력선을 거치시키기 위한 철탑의 경우에는 송전되는 전압이 특고압인 관계로 전력선에 의한 일반인들의 접근을 차단하기 위해 산 정상이나 평지에 높게 설치하여 송전하고 있다.

이와 같이 산 정상이나 평지 등에 철탑을 설치한 후 정확한 시공이 이루어지지 않아 기울거나 태풍 등과 같은 자연재해, 노후 또는 지방 붕괴 등에 의한 외부 환경의 피해를 받아 붕괴가 발생할 경우 단순히 철탑의 재설치 비용이나 시간뿐만 아니라 안정적인 서비스 제공에 차질이 발생하여 유발되는 손실이 막대하여 철탑관리를 위해 철탑의 안정도를 측정하여 관리하고 있다.

철탑의 안정도를 측정하는 것 중의 하나인 기울기의 경우 철탑이 기울어 있기 때문에 작은 외부 환경에 의해서도 붕괴가 발생할 위함이 있게 된다.

따라서, 철탑의 상단부분이 하단부분에 비해 이탈된 정도를 측정하기 위해서는 관리자가 직접 철탑의 상단 부분까지 올라가 추를 떨어뜨려 추가 가리키는 부분이 어느 쪽으로 이동되었는가 판단하여 상단 부분이 하단 부분에 비해 어느 정도 이탈되었는가 측정할 수는 있으나 관리자가 올라가서 추를 떨어뜨릴 때 실제적으로 철탑의 끝이 꼭지점으로 되어 있지 않기 때문에 그 정확성이 크게 의심받고 있는 문제점이 있다.

또한, 철탑의 기울기를 측정하기 위해 철탑의 한쪽 발을 잰 후 나머지 부분과 비교하여 그 차이점을 기울로 산출하여 측정하고 있으나 이 역시 시간과 정확성에 있어서 크게 의심받고 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 전력회사, 방송국, 통신회사 등에서 특고압 전력선을 지상으로부터 이격시켜 설치하거나 전파 도달거리를 최대한 연장하기 위해 안테나 등을 설치하기 위해 사용되는 철탑의 안정성을 확보하기 위해 철탑의 가상 대각선의 교차점을 철탑의 하단과 중단과 상단에서 측정하여 각각의 교차점이 하단의 교차점으로부터 이탈된 정도와 방향을 계산하여 철탑의 기울기를 정확하게 측정할 수 있는 철탑의 기울기 측정 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명에 의한 철탑의 기울기 측정장치는 철탑의 특정 부위에 대해 3차원 좌표로 측정 및 저장하며 컴퓨터와 연동되는 통합 측량/계측장비와, 통합 측량/계측장비로부터 측정된 데이터를 수신받아 철탑의 기울기와 이탈도를 계산하기 위한 휴대용 제어장치로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 휴대용 제어장치는 노트북, 휴대용 컴퓨터, 전자야장, PDA, 핸드폰 등인 것을 특징을 한다.

또한, 본 발명에 의한 철탑의 기울기 측정방법은 철탑의 수직방향으로 다수개의 계측면에 대해 각각 3점을 시준하는 단계와, 시준된 3점을 기반으로 다수개의 계측면에 대한 중심점을 산출하는 단계와, 다수개의 계측면에 대한 중심점을 서로 연결하여 계측면과 이루는 각을 측정하는 단계와, 다수개의 계측면에 대한 중심점의 위치 분포를 측정하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 다수개의 계측면은 철탑의 바닥면과 중간면과 상부면인 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 다수개의 계측면에 대해 각각 3점을 시준하는 단계에서 철탑이 사각기둥형일 경우 시준하는 3점은 계측면의 3 꼭지점에서 시준하는 것을 특징으로 한다.

이때, 시준된 3점을 기반으로 다수개의 계측면에 대한 중심점을 산출하는 단계에서 중심점은 대각으로 마주보는 2점간의 거리를 1/2등분하여 다른 한점과 만나는 점으로 선정하는 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 계측면에서 사각기둥의 나머지 한점은 다른 한점과 중심점과의 연장선상에 다른 한점과 중심점과의 거리 2배 지점으로 선정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 다수개의 계측면에 대해 각각 3점을 시준하는 단계에서 철탑이 원기둥형일 경우 시준하는 3점은 계측면의 원주상에서 임의의 지점을 시준하는 것을 특징으로 한다.

이때, 시준된 3점을 기반으로 다수개의 계측면에 대한 중심점을 산출하는 단계에서 중심점은 3점의 변의 길이가 일치하는 점을 중심점으로 선정하는 것을 특징으로 한다.

위와 같이 이루어진 본 발명은 철탑의 기둥을 다수개의 계측면으로 구분한 후 각각의 계측면에서 3점을 통합 측량/계측장비를 통해 고저각, 연직각, 수평각 등을 3차원 좌표로 시준한 후 시준된 3점을 기반으로 휴대용 제어장치를 통해 각각의 계측면에 대한 중심점을 산출하고 중심점간의 분포 및 사이각을 산출하여 철탑의 기울기 및 이탈도를 정확하게 측정하게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 철탑의 기울기 측정장치를 나타낸 블록구성도이다.

여기에 도시된 바와 같이 철탑의 특정 부위에 대해 거리, 고저차, 연직각, 수평각 등 3차원좌표로 한번에 측정 및 저장하며 컴퓨터와 연동되는 통합 측량/계측장비(20)와, 통합 측량/계측장비(20)로부터 측정된 데이터를 수신받아 철탑(30)의 기울기와 이탈도를 계산하기 위한 휴대용 제어장치(10)로 이루어진다.

따라서, 통합 측량/계측장비(20)를 통해 철탑에 직접 올라가지 않고 철탑(30)의 임의의 위치에 대한 거리, 고저차, 연직각, 수평각 등을 3차원 좌표값으로 측정하게 된다.

이렇게 측정된 값을 현장에서 휴대용 제어장치(10)에서 입력받아 각각의 계측면에 대한 중심점을 산출하고 각 중심점간의 분포나 사이각을 산출하여 수직방향에 대해 중심 이탈도 및 철탑(30)의 기울기를 측정하게 된다.

위와 같은 철탑의 기울기 측정장치를 통해 철탑의 기울기를 측정하는 측정방법에 대해 도 2에 도시된 흐름도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 여기에 도시된 바와 같이 철탑을 수직방향으로 계측면을 바닥면, 중간면, 상부면으로 구분하고 각각에 대해 3점씩 시준한다(S10).

즉, 통합 측량/계측장비를 통해 측정하고자 하는 계측면의 한점에 대해 파장(λ)과 주파수(f)를 아는 특정주파수의 광파를 쏘아서 걸리는 시간(s)을 체크하여 거리(m)를 거리(m) = 속도(v)×시간(s) = 파장(λ)×주파수(f)×시간(s)의 관계식에 의해 계산하여 파악하고 계측면의 한점에 대한 각도를 계산하여 그 점에 대한 3차원 좌표값을 측정하게 된다.

따라서, 철탑에 직접올라가지 않더라도 철탑이 보이는 위치에서 철탑의 임의의 지점에 대한 3차원 좌표값을 측정할 수 있게 된다.

이렇게 시준된 3점을 기반으로 측정한 계측면에 대한 중심점을 산출한다(S20).

이때 철탑이 사각기둥형 철탑인 경우 도 3에 도시된 바와 같이 보이는 지점으로써 바닥 계측면에서 P1, P2, P3 지점을 측정한다(S10).

그런다음 서로 대각으로 마주보는 P1과 P3점 간의 거리를 계산하여 그 거리의 1/2등분하여 P2와 만나는 점을 선정하여 바닥 계측면의 중심점 P5점으로 선정한다(S20).

이후 P1,P2,P3으로부터 사각형의 나머지 한점 P4점을 구한다.

즉, P4점은 P2와 P5점의 연장선에 P2와 P5점간의 거리의 2배 되는 지점으로 정할 수 있게 된다.

이렇게 중심점을 선정한 후 각 점을 잇는 대각선으로 4개의 구역(P1-P2, P2-P3, P3-P4, P4-P1)으로 구분한다.

이와 같은 방법으로 중간 계측면과 상부 계측면에 대해서도 3점을 시준하여 중심점을 선정하게 된다.

도 4에 도시된 바와 같이 P6, P7, P8 점을 시준하여 중심점인 P10점을 선정하고 나머지 한점인 P9점을 계산하여 정한다.

이렇게 정한 중심점을 바닥 계측면의 중심점과 겹쳐볼 때 중간 계측면의 중심점인 P10점과 바닥 계측면의 중심점인 P5점간 이루는 선과의 사이각을 계산한다(S30).

그리고, P10점이 바닥 계측면에서 구분한 영역의 어느 영역에 분포되고 있는지 산출한다.

이렇게 산출된 사이각과 분포상태에 따라 중간 계측면의 중심점은 바닥 계측면의 중심점에 대해 P2-P3 영역으로 이탈되어 기울어져 있음을 알게 된다(S40).

반면에 철탑이 원기둥형 철탑인 경우 사각기둥형 철탑에서와 같이 보이는 지점으로써 바닥면, 중간면, 상부면의 임의의 계측면에서 각각 3점을 시준한다(S10).

즉, 도 5에 도시된 바와 같이 바닥 계측면의 기둥의 임의의 3점 P1, P2, P3점을 시준한다.

이때 시준된 3점은 원주상에 있는 3점으로써 중심점 P5점을 선정하기 위해 3점의 변의 길이가 일치하는 점을 계산하여 3점의 중심점 P5점을 구한다(S20).

이렇게 중심점을 구한 후 임의의 한점인 P2점을 기준으로 90도 간격이 되도록 바닥 계측면을 4개의 구역(S1, S2, S3, S4)으로 구분한다.

이와 같은 방법으로 중간 계측면과 상부 계측면에 대해서도 3점을 시준하여 중심점을 선정하게 된다.

도 6에 도시된 바와 같이 P6, P7, P8 점을 시준하여 중심점인 P10점을 구한다.

이렇게 구한 중심점을 바닥 계측면의 중심점과 겹쳐볼 때 중간 계측면의 중심점인 P10점과 바닥 계측면의 중심점인 P5점간 이루는 선과의 사이각을 계산한다(S30).

그리고, P10점이 바닥 계측면에서 구분한 영역의 어느 영역에 분포되고 있는지 산출한다.

이렇게 산출된 사이각과 분포상태에 따라 중간 계측면의 중심점은 바닥 계측면의 중심점에 대해 S2 영역으로 이탈되어 기울어져 있음을 알게 된다(S40).

위와 같이 철탑에 직접 올라서 추를 떨어트려 측정하지 않고 보이는 위치에서 3차원 좌표값을 통해 바닥 계측면과 중간 계측면과 상부 계측면에서 측정한 중심점을 수직방향과 비교하여 중심 이탈도 및 기울기를 파악할 수 있으며 계측면을 임의의 영역으로 구분할 경우 이탈된 방향 및 기울기 등을 정확하게 도분초까지 측정할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명은 전력회사, 방송국, 통신회사 등에서 특고압 전력선을 지상으로부터 이격시켜 설치하거나 전파 도달거리를 최대한 연장하기 위해 안테나 등을 설치하기 위해 사용되는 철탑의 안정성을 확보하기 위해 철탑의 가상 대각선의 교차점을 철탑의 하단과 중단과 상단에서 측정하여 각각의 교차점이 하단의 교차점으로부터 이탈된 정도와 방향을 계산하여 철탑의 기울기를 정확하게 측정할 수 있는 이점이 있다.

또한, 철탑에 직접 올라가지 않고 보이는 지점에서 측정할 수 있기 때문에 철탑에 오르기 위한 위험을 해소할 수 있는 이점이 있다.

또한, 철탑이 보이는 어느 장소에서도 손쉽게 정확한 철탑의 안전도를 실시간으로 측정할 수 있어 철탑의 정확한 시공 및 태풍과 같은 자연재해, 노후 또는 지반 붕괴로 인한 철탑의 안전도를 실시간으로 정확하게 측정하여 철탑관련 산업의 안정성 및 경제성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (9)

1. 철탑의 특정 부위에 대해 3차원 좌표로 측정 및 저장하며 컴퓨터와 연동되는 통합 측량/계측장비와,

   상기 통합 측량/계측장비로부터 측정된 데이터를 수신받아 철탑의 기울기와 이탈도를 계산하기 위한 휴대용 제어장치

   로 이루어진 것을 특징으로 하는 철탑의 기울기 측정장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 휴대용 제어장치는 노트북, 휴대용 컴퓨터, 전자야장, PDA, 핸드폰 등인 것을 특징을 하는 철탑의 기울기 측정장치.
3. 철탑의 수직방향으로 다수개의 계측면에 대해 각각 3점을 시준하는 단계와,

   상기에서 시준된 3점을 기반으로 다수개의 계측면에 대한 중심점을 산출하는 단계와,

   상기 다수개의 계측면에 대한 중심점을 서로 연결하여 계측면과 이루는 각을 측정하는 단계와,

   상기 다수개의 계측면에 대한 중심점의 위치 분포를 측정하는 단계

   로 이루어진 것을 특징으로 하는 철탑의 기울기 측정방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 다수개의 계측면은 철탑의 바닥면과 중간면과 상부면인 것을 특징으로 하는 철탑의 기울기 측정방법.
5. 제 3항에 있어서, 상기 다수개의 계측면에 대해 각각 3점을 시준하는 단계에서 철탑이 사각기둥형일 경우 시준하는 3점은 계측면의 3 꼭지점에서 시준하는 것을 특징으로 하는 철탑의 기울기 측정방법.
6. 제 5항에 있어서, 상기에서 시준된 3점을 기반으로 다수개의 계측면에 대한 중심점을 산출하는 단계에서 중심점은 대각으로 마주보는 2점간의 거리를 1/2등분하여 다른 한점과 만나는 점으로 선정하는 하는 것을 특징으로 하는 철탑의 기울기 측정방법.
7. 제 6항에 있어서, 상기 계측면에서 사각기둥의 나머지 한점은 다른 한점과 중심점과의 연장선상에 다른 한점과 중심점과의 거리 2배 지점으로 선정하는 것을 특징으로 하는 철탑의 기울기 측정방법.
8. 제 3항에 있어서, 상기 다수개의 계측면에 대해 각각 3점을 시준하는 단계에서 철탑이 원기둥형일 경우 시준하는 3점은 계측면의 원주상에서 임의의 지점을 시준하는 것을 특징으로 하는 철탑의 기울기 측정방법.
9. 제 8항에 있어서, 상기에서 시준된 3점을 기반으로 다수개의 계측면에 대한 중심점을 산출하는 단계에서 중심점은 3점의 변의 길이가 일치하는 점을 중심점으로 선정하는 것을 특징으로 하는 철탑의 기울기 측정방법.

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