KR20150136380A - 자연재해에 따른 수변구조물의 피해정보를 실시간으로 예측／관리 가능한 gis 기반의 수변구조물 통합관리시스템 - Google Patents
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Abstract
자연재해에 따른 수변구조물의 피해정보를 실시간으로 예측/관리 가능한 GIS 기반의 수변구조물 통합관리시스템은 자연재해로 인한 수변구조물의 거동을 계측하는 수변구조물 계측모듈(100); 무선 인터페이스를 통해 상기 수변구조물 계측모듈(100)에서 계측된 상기 수변구조물의 거동정보를 실시간으로 수집한 후, 상기 수변구조물의 종류, 지리적 위치, 자연재해의 종류에 따라 분류하여 로깅하는 데이터 로깅서버(200); 상기 데이터 로깅서버(200)에서 분류된 로깅정보들에 기반하여, 상기 자연재해로 인하여 상기 수변구조물에서 발생 가능한 범람, 유실, 파손, 붕괴, 침수, 침투, 세굴, 균열, 철근노출, 휨, 이격, 변형, 파이핑 중 적어도 하나 이상이 포함된 수변구조물의 예상피해정보를 단계별로 예측 및 모니터링하는 모니터링 서버(300); 및 상기 모니터링 서버(300)에서 예측된 단계별 예상피해정보가 상기 수변구조물에 따라 설정된 기준예상피해정보를 초과할 경우, 상기 수변구조물의 유지보수 관리자, 상기 수변구조물이 설치된 지역의 지역주민의 휴대단말 및 소방재청의 관리서버로 재난경고메시지를 제공하는 수변구조물 관리서버(400);를 포함한다.
Description
본 발명은 제방 등 수변구조물의 상태를 실시간으로 계측할 수 있는 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태풍 등 대형 강우, 강풍 등 수변구조물의 안전에 직접적으로 영향을 주는 자연재해에 대한 수변구조물의 안전성을 예측하기 위하여 수변구조물의 거동변화를 실시간 계측한 후, 계측된 자료를 데이터베이스 구축과 동시에 분석하여 수변구조물의 위험도 예측 및 용이한 유지보수를 위한 자연재해에 따른 수변구조물의 피해정보를 실시간으로 예측/관리 가능한 GIS 기반의 수변구조물 통합관리시스템에 관한 것이다.
지구온난화로 인한 이상기후는 대기온도의 상승과 함께 태풍, 지진, 강풍, 강설 등 자연현상을 유발하며, SOC 시설물, 특히 수변구조물의 안전에 위협을 끼치고 있다.
특히 최근 10년간 자연재해 연평균 피해액은 1조 2700억원, 인명피해 129명으로 집계되고 있다. 또한 이러한 피해를 예측하지 못하여 발생하는 복구비가 피해액을 오히려 상회하는 상황이다.
도 1은 2001년부터 2010까지 자연재해로 인한 수변구조물의 피해액 및 복구액을 나타낸 그래프이며, 도 2는 자연재해 중 태풍으로 인한 상위 5개 피해액 규모를 나타낸 그래프이다.
한편, 종래의 재해 방지 기술은 구조물에 계측기를 설치하여 피해 상황을 재해 이후 확인하는 데 그치고 있으며, 이를 실시간으로 모니터링 하는 기술은 특히 미비한 실정이다.
특히 수변구조물은 재해위험에 크게 노출되어 있는 구조물인데 반해 수변구조물에 특화된 실시간 재해예방 시스템은 구축된 바 없다. 또한 재해의 특성에 다른 수변구조물의 거동에 대한 데이터베이스가 구축되지 않아, 수변구조물의 특성에 따른 최적화된 계측시스템의 설치는 더욱이 부족한 실정이다.
따라서 수변구조물의 특성과 재해의 특성에 따라 요구되는 체계화된 계측 정보의 확립과 이를 실시간으로 모니터링 할 수 있는 시스템에 대한 연구가 필수적인 실정이다.
한국지리정보학회지 17(1) 144-158 1226-9719 KCI-수변구조물 재해 위험에 대응하기 위한 피해 평가 인벤토리 개념 설계{Conceptual Design of Damage Assessment Inventory in Response to Disaster Risk for Infrastructures Close to River}
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 수변구조물이 피해를 입을 수 있는 재해특성에 따라 수변구조물의 거동변화를 실시간으로 분류 및 모니터링함으로써, 수변구조물에서 발생할 수 있는 범람, 유실, 파손, 붕괴, 침수, 침투, 세굴, 균열, 철근노출, 휨, 이격, 변형, 파이핑 중 적어도 하나 이상이 포함된 수변구조물의 예상피해정보를 미리 예측함으로써, 불가항력적인 자연재해에 따른 피해를 예방할 수 있는 자연재해에 따른 수변구조물의 피해정보를 실시간으로 예측/관리 가능한 GIS 기반의 수변구조물 통합관리시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 자연재해로 인하여 지리적 위치별 및 종류별에 따른 수변구조물의 거동특성별로 통합 관리함으로서, 수변구조물의 유지보수에 따른 비용적인 측면을 최소화시킬 수 있는 자연재해에 따른 수변구조물의 피해정보를 실시간으로 예측/관리 가능한 GIS 기반의 수변구조물 통합관리시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 자연재해에 따른 수변구조물의 피해정보를 실시간으로 예측/관리 가능한 GIS 기반의 수변구조물 통합관리시스템은 자연재해로 인한 수변구조물의 거동을 계측하는 수변구조물 계측모듈(100); 무선 인터페이스를 통해 상기 수변구조물 계측모듈(100)에서 계측된 상기 수변구조물의 거동정보를 실시간으로 수집한 후, 상기 수변구조물의 종류, 지리적 위치, 자연재해의 종류에 따라 분류하여 로깅하는 데이터 로깅서버(200); 상기 데이터 로깅서버(200)에서 분류된 로깅정보들에 기반하여, 상기 자연재해로 인하여 상기 수변구조물에서 발생 가능한 범람, 유실, 파손, 붕괴, 침수, 침투, 세굴, 균열, 철근노출, 휨, 이격, 변형, 파이핑 중 적어도 하나 이상이 포함된 수변구조물의 예상피해정보를 단계별로 예측 및 모니터링하는 모니터링 서버(300); 및 상기 모니터링 서버(300)에서 예측된 단계별 예상피해정보가 상기 수변구조물에 따라 설정된 기준예상피해정보를 초과할 경우, 상기 수변구조물의 유지보수 관리자, 상기 수변구조물이 설치된 지역의 지역주민의 휴대단말 및 소방재청의 관리서버로 재난경고메시지를 제공하는 수변구조물 관리서버(400);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 수변구조물은 댐, 보, 제방, 교량, 옹벽, 사면 중 어느 하나 이며, 상기 자연재해는 호우, 태풍, 지진 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 수변구조물 계측모듈(100)은 상기 수변구조물의 적어도 하나 이상의 위치에 구비되어, 상기 수변구조물에 가해지는 간극수압, 토압, 동수압, 응력, 장력, 상기 수변구조물에 발생하는 지표변위, 지중변위, 침하, 상기 수변구조물에 발생하는 동적 하중, 상기 수변구조물의 온도, 상기 수변구조물의 내부 지하수위 및 인접수면의 수위, 수변구조물의 유전율 및 함수비, 상기 수변구조물의 경사도 중 적어도 하나 이상을 측정하는 적어도 하나 이상의 센서부(110)들; 상기 적어도 하나 이상의 센서부들 각각의 구동을 제어하는 센서 제어부(120); 및 상기 데이터 로깅 서버(200)와 무선인터페이스를 통해 연동하여, 상기 적어도 하나 이상의 센서부(110)들 각각에서 측정된 정보를 송신하고, 상기 수변구조물 관리서버(400)에서 제공하는 제어신호를 수신하여 상기 센서 제어부(120)로 제공하는 송수신콘솔(130);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 센서부(110)는 상기 수변구조물에 가해지는 간극수압, 토압, 동수압, 응력, 장력을 측정하는 응력/압력측정센서(111); 상기 수변구조물에 발생하는 지표변위, 지중변위, 침하를 계측하는 변위계측센서(112); 상기 수변구조물에 발생하는 동적 하중을 측정하는 동적하중측정센서(113); 상기 수변구조물의 온도를 계측하는 온도측정센서(114); 상기 수변구조물 내부 지하수위 및 인접수면의 수위를 측정하는 수위측정센서(115); 상기 수변구조물의 지반에서 발생하는 전기비저항을 실시간으로 측정하는 전기비저항측정센서(116); 상기 수변구조물의 유전율 및 함수비를 계측하는 TDR 측정센서(117); 및 상기 수변구조물의 경사도를 측정하는 경사도 측정센서(118)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 센서 제어부(120)는 상기 적어도 하나 이상의 센서부(110)들 중 적어도 하나 이상을 선택하는 채널 선택부(121); 및 상기 채널 선택부에서 선택된 채널에 포함된 상기 센서부 내의 센서들 중 어느 하나를 선택하는 ID 선택부(122);를 포함하며, 상기 ID 선택부(122)는 상기 적어도 하나 이상의 센서부들 각각의 고유 ID, 상기 적어도 하나 이상의 센서부들 내에 구비된 복수 개의 센서들 각각의 고유 ID가 저장된 것을 특징으로 한다.
상기 데이터 로깅서버(200)는 상기 재해종류에 따라 상기 수변구조물 계측모듈(100)에서 제공된 정보를 분류한 후, 로깅하는 제1 로깅정보 분류부(210); 상기 제1 로깅정보 분류부(210)에서 분류된 거동정보를 상기 수변구조물의 지리적 위치에 따라 분류한 후, 로깅하는 제2 로깅정보 분류부(220); 상기 제2 로깅정보 분류부(220)에서 분류된 정보에 기초하여 상기 수변구조물의 종류에 따라 분류한 후, 로깅하는 제3 로깅정보 분류부(230); 상기 제3 로깅정보 분류부(230)에서 제공된 정보에 기초하여 상기 수변구조물에 구비된 적어도 하나 이상의 센서부들을 채널별로 분류한 후, 로깅하는 제4 로깅정보 분류부(240); 상기 제4 로깅정보 분류부(240)에서 분류된 정보에 기초하여 채널에 따른 센서에서 계측된 정보를 분류한 후, 로깅하는 제5 로깅정보 분류부(250); 및 상기 모니터링 서버(300)에서 요청된 정보요청신호에 따라 상기 제1 로깅정보 분류부 내지 상기 제5 로깅정보 분류부(250) 내의 분류된 로깅정보를 추출하는 분류정보추출부(260)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 모니터링 서버(300)는 상기 수변구조물 관리서버의 로깅 정보 요청신호에 따라 상기 정보요청신호를 출력하는 정보요청신호 제공부(310); 상기 데이터 로깅서버(200)에서 분류된 로깅정보들에 기반하여, 상기 자연재해로 인하여 상기 수변구조물에서 발생 가능한 범람, 유실, 파손, 붕괴, 침수, 침투, 세굴, 균열, 철근노출, 휨, 이격, 변형, 파이핑 중 적어도 하나 이상이 포함된 수변구조물의 예상피해정보를 단계별로 산출하는 예상피해정보 산출부(320); 상기 수변구조물의 재난상황별 기준한계치가 저장되며, 상기 예상피해정보 산출부에서 산출된 단계별 예상피해정보와 상기 기준한계치를 비교하여, 상기 단계별 예산피해산출가 상기 기준한계치를 초과할 경우, 초과범위에 따른 상태이상신호 및 상기 단계별 산출정보를 출력하는 비교판단부(330);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 수변구조물 관리서버(400)는 단계별 산출정보에 기반한 재난경고메시지를 상기 수변구조물이 설치된 지역의 지역주민의 휴대단말 및 소방재청의 관리서버로로 제공하는 재난경고메시지 제공부(410); 및 상기 데이터 로깅서버(200)와 상기 모니터링 서버(300)의 동작을 선택적으로 제어하는 서버 제어부(420);를 포함하며, 상기 서버 제어부(420)는, 지역별로 상기 데이터 로깅서버(200)와 상기 모니터링 서버(300)를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 휴대 단말은 통신기능을 갖는 PDC(Personal Digital Cellular)폰, PCS(Personal Communication Service)폰, PHS(Personal Handyphone System)폰, CDMA-2000(1X, 3X)폰, WCDMA(Wideband CDMA)폰, 듀얼 밴드/듀얼 모드(Dual Band/Dual Mode)폰, GSM(Global Standard for Mobile)폰, MBS(Mobile Broadband System)폰, DMB(Digital Multimedia Broadcasting)폰, 스마트(Smart) 폰, 핸드폰 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 휴대 단말은 통신 기능을 갖는 PDA(Personal Digital Assistant), 핸드 헬드 PC(Hand-Held PC), 노트북 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 와이브로(WiBro) 단말기, MP3 플레이어, MD 플레이어 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 무선 인터페이스는 지그비(Zigbee)통신, ISA100, WirelessHART, Bluetooth, Wave, NFC 중 어느 하나의 통신방식을 이용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 자연재해에 따른 수변구조물의 피해정보를 실시간으로 예측/관리 가능한 GIS 기반의 수변구조물 통합관리시스템에 따르면, 수변구조물이 피해를 입을 수 있는 재해특성에 따라 수변구조물의 거동변화를 실시간으로 분류 및 모니터링함으로써, 수변구조물에서 발생할 수 있는 범람, 유실, 파손, 붕괴, 침수, 침투, 세굴, 균열, 철근노출, 휨, 이격, 변형, 파이핑 중 적어도 하나 이상이 포함된 수변구조물의 예상피해정보를 미리 예측함으로써, 불가항력적인 자연재해에 따른 피해를 예방할 수 있다는 이점을 갖는다.
또한, 자연재해로 인하여 지리적 위치별 및 종류별에 따른 수변구조물의 거동특성별로 통합 관리함으로서, 수변구조물의 유지보수에 따른 비용적인 측면을 최소화시킬 수 있다는 이점을 갖는다.
도 1은 2001년부터 2010까지 자연재해로 인한 수변구조물의 피해액 및 복구액을 나타낸 그래프이다.
도 2는 자연재해 중 태풍으로 인한 상위 5개 피해액 규모를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 자연재해에 따른 수변구조물의 피해정보를 실시간으로 예측/관리 가능한 GIS 기반의 수변구조물 통합관리시스템의 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시된 수변구조물 계측모듈의 블록도이다.
도 5는 도 4에 도시된 센서부의 블록도이다.
도 6은 도 4에 도시된 센서 제어부의 블록도이다.
도 7은 도 3에 도시된 데이터 로깅서버를 나타낸 블록도이다.
도 8은 도 3에 도시된 모니터링 서버를 나타낸 블록도이다.
도 9는 도 3에 도시된 수변구조물 관리서버를 나타낸 블록도이다.
도 2는 자연재해 중 태풍으로 인한 상위 5개 피해액 규모를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 자연재해에 따른 수변구조물의 피해정보를 실시간으로 예측/관리 가능한 GIS 기반의 수변구조물 통합관리시스템의 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시된 수변구조물 계측모듈의 블록도이다.
도 5는 도 4에 도시된 센서부의 블록도이다.
도 6은 도 4에 도시된 센서 제어부의 블록도이다.
도 7은 도 3에 도시된 데이터 로깅서버를 나타낸 블록도이다.
도 8은 도 3에 도시된 모니터링 서버를 나타낸 블록도이다.
도 9는 도 3에 도시된 수변구조물 관리서버를 나타낸 블록도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 자연재해에 따른 수변구조물의 피해정보를 실시간으로 예측/관리 가능한 GIS 기반의 수변구조물 통합관리시스템을 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 자연재해에 따른 수변구조물의 피해정보를 실시간으로 예측/관리 가능한 GIS 기반의 수변구조물 통합관리시스템의 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시된 수변구조물 계측모듈의 블록도이다.
도 5는 도 4에 도시된 센서부의 블록도이다.
도 6은 도 4에 도시된 센서 제어부의 블록도이다.
도 7은 도 3에 도시된 데이터 로깅서버를 나타낸 블록도이다.
도 8은 도 3에 도시된 모니터링 서버를 나타낸 블록도이다.
도 9는 도 3에 도시된 수변구조물 관리서버를 나타낸 블록도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 자연재해에 따른 수변구조물의 피해정보를 실시간으로 예측/관리 가능한 GIS 기반의 수변구조물 통합관리시스템(1000)은 수변구조물 계측모듈(100), 데이터 로깅서버(200), 모니터링 서버(300) 및 수변구조물 관리서버(400)를 포함한다.
상기 수변구조물 계측모듈(100)은 자연재해로 인한 수변구조물의 거동을 계측하는 기능을 수행한다.
여기서, 상기 수변구조물은 댐, 보, 제방, 교량, 옹벽, 사면 중 어느 하나 이며, 상기 자연재해는 호우, 태풍, 지진 중 어느 하나일 수 있으며, 수변구조물의 거동변화를 일으킬 수 있는 직접적 또는 간접적인 자연재해라면 모두 해당할 수 있다.
상기 수변구조물 계측모듈(100)은 적어도 하나 이상의 센서부(110)들, 센서 제어부(120) 및 송수신콘솔(130)를 포함한다.
상기 적어도 하나 이상의 센서부(110)들 각각은 상기 수변구조물의 적어도 하나 이상의 위치에 구비되어, 상기 수변구조물에 가해지는 간극수압, 토압, 동수압, 응력, 장력, 상기 수변구조물에 발생하는 지표변위, 지중변위, 침하, 상기 수변구조물에 발생하는 동적 하중, 상기 수변구조물의 온도, 상기 수변구조물의 내부 지하수위 및 인접수면의 수위, 수변구조물의 유전율 및 함수비, 상기 수변구조물의 경사도 중 적어도 하나 이상을 측정하는 기능을 수행한다.
또한, 상기 적어도 하나 이상의 센서부(110)들은 수변구조물의 크기에 따라 적어도 하나 이상의 채널들(CH1 내지 CHn)을 갖는다.
상기 센서부(110)는 응력/압력측정센서(111), 변위계측센서(112), 동적하중측정센서(113), 온도측정센서(114), 수위측정센서(115), 전기비저항측정센서(116), TDR 측정센서(117), 경사도 측정센서(118)을 포함할 수 있다.
상기 응력/압력측정센서(111)는 상기 수변구조물에 가해지는 간극수압, 토압, 동수압, 응력, 장력을 측정하는 기능을 수행한다.
상기 변위계측센서(112)는 상기 수변구조물에 발생하는 지표변위, 지중변위, 침하를 계측하는 기능을 수행한다.
상기 동적하중측정센서(113)는 상기 수변구조물에 발생하는 동적 하중을 측정하는 기능을 수행한다.
상기 온도측정센서(114)는 상기 수변구조물의 온도를 계측하는 기능을 수행한다.
상기 수위측정센서(115)는 상기 수변구조물 내부 지하수위 및 인접수면의 수위를 측정하는 기능을 수행한다.
상기 전기비저항측정센서(116)는 상기 수변구조물의 지반에서 발생하는 전기비저항을 실시간으로 측정하는 기능을 수행한다.
상기 TDR 측정센서(117)는 상기 수변구조물의 유전율 및 함수비를 계측하는 기능을 수행한다.
상기 경사도 측정센서(118)은 상기 수변구조물의 경사도를 측정하는 기능을 수행한다.
다음으로, 상기 센서 제어부(120)는 상기 적어도 하나 이상의 센서부(110)들 각각의 구동을 제어하는 기능을 수행하기 위하여, 채널 선택부(121) 및 ID 선택부(122)를 포함한다.
상기 채널 선택부(121)는 상기 적어도 하나 이상의 센서부(110)들 중 적어도 하나 이상을 선택하는 기능을 수행한다.
상기 ID 선택부(122)는 상기 채널 선택부(121)에서 선택된 채널에 포함된 상기 센서부(110) 내의 적어도 하나 이상의 센서들 중 어느 하나를 선택하는 기능을 수행하며, 상기 적어도 하나 이상의 센서부(110)들 각각의 고유 ID, 상기 적어도 하나 이상의 센서부(110)들 내에 구비된 적어도 하나 이상의 센서들 각각의 고유 ID가 저장된다.
상기 송수신콘솔(130)은 상기 데이터 로깅 서버(200)와 무선인터페이스를 통해 연동하여, 상기 적어도 하나 이상의 센서부(110)들 각각에서 측정된 센싱정보를 송신하고, 상기 수변구조물 관리서버(400)에서 제공하는 제어신호를 수신하여 상기 센서 제어부(120)로 제공하는 기능을 수행한다.
상기 무선 인터페이스는 지그비(Zigbee)통신, ISA100, WirelessHART, Bluetooth, Wave, NFC 중 어느 하나의 통신방식일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 데이터 로깅서버(200)는 무선 인터페이스를 통해 상기 수변구조물 계측모듈(100)에서 계측된 상기 수변구조물의 거동정보를 실시간으로 수집한 후, 상기 수변구조물의 종류, 지리적 위치, 자연재해의 종류에 따라 분류하여 로깅하는 기능을 수행한다.
다음으로, 상기 데이터 로깅서버(200)는 제1 로깅정보 분류부(210), 제2 로깅정보 분류부(220), 제3 로깅정보 분류부(230), 제4 로깅정보 분류부(240), 제5 로깅정보 분류부(250) 및 분류정보추출부(260)을 포함한다.
상기 제1 로깅정보 분류부(210)는 상기 재해종류에 따라 상기 수변구조물 계측모듈(100)에서 제공된 거동정보를 분류한 후, 로깅하는 기능을 수행한다.
상기 제2 로깅정보 분류부(220)는 상기 제1 로깅정보 분류부(210)에서 분류된 거동정보를 상기 수변구조물의 지리적 위치에 따라 분류한 후, 로깅하는 기능을 수행한다.
상기 제3 로깅정보 분류부(230)는 상기 제2 로깅정보 분류부(220)에서 분류된 정보에 기초하여 상기 수변구조물의 종류에 따라 분류한 후, 로깅하는 기능을 수행한다.
상기 제4 로깅정보 분류부(240)는 상기 제3 로깅정보 분류부(230)에서 제공된 정보에 기초하여 상기 수변구조물에 구비된 적어도 하나 이상의 센서부들을 채널별로 분류한 후, 로깅하는 기능을 수행한다.
상기 제5 로깅정보 분류부(250)는 상기 제4 로깅정보 분류부(240)에서 분류된 정보에 기초하여 채널에 따른 센서에서 계측된 정보를 분류한 후, 로깅하는 기능을 수행한다.
상기 분류정보추출부(260)는 상기 모니터링 서버(300)에서 요청된 정보요청신호에 따라 상기 제1 로깅정보 분류부 내지 상기 제5 로깅정보 분류부(250) 내의 분류된 로깅정보를 추출하는 기능을 수행한다.
여기서, 상기 제1 로깅정보 분류부(210) 내지 제5 로깅정보 분류부는 분류된 정보를 로깅하기 위한 메모리가 구비되며, 상기 메모리는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ReadOnly Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ReadOnly Memory), PROM(Programmable ReadOnly Memory) 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체일 수 있다.
상기 모니터링 서버(300)는 상기 데이터 로깅서버(200)에서 분류된 로깅정보들에 기반하여, 상기 자연재해로 인하여 상기 수변구조물에서 발생 가능한 범람, 유실, 파손, 붕괴, 침수, 침투, 세굴, 균열, 철근노출, 휨, 이격, 변형, 파이핑 중 적어도 하나 이상이 포함된 수변구조물의 예상피해정보를 단계별로 예측 및 모니터링하는 기능을 수행한다.
상기 모니터링 서버(300)는 정보요청신호 제공부(310), 예상피해정보 산출부(320) 및 비교판단부(330)를 포함한다.
상기 정보요청신호 제공부(310)는 상기 수변구조물 관리서버(400)의 로깅 정보 요청신호에 따라 상기 정보요청신호를 출력하는 기능을 수행한다.
상기 예상피해정보 산출부(320)는 상기 데이터 로깅서버(200)에서 분류된 로깅정보들에 기반하여, 상기 자연재해로 인하여 상기 수변구조물에서 발생 가능한 범람, 유실, 파손, 붕괴, 침수, 침투, 세굴, 균열, 철근노출, 휨, 이격, 변형, 파이핑 중 적어도 하나 이상이 포함된 수변구조물의 예상피해정보를 단계별로 산출하는 기능을 수행한다.
상기 비교판단부(330)는 상기 수변구조물의 재난상황별 기준한계치가 저장되며, 상기 예상피해정보 산출부에서 산출된 단계별 예상피해정보와 상기 기준한계치를 비교하여, 상기 단계별 예산피해산출가 상기 기준한계치를 초과할 경우, 초과범위에 따른 상태이상신호 및 상기 단계별 산출정보를 출력하는 기능을 수행한다.
상기 수변구조물 관리서버(400)는 상기 모니터링 서버(300)에서 예측된 단계별 예상피해정보가 상기 수변구조물에 따라 설정된 기준예상피해정보를 초과할 경우, 상기 수변구조물의 유지보수 관리자, 상기 수변구조물이 설치된 지역의 지역주민의 휴대단말 및 소방재청, 지역 경찰서, 재난대피본부 등 자연재해에 따른 피해예방을 수행하는 관공서의 관리서버로 재난경고메시지를 제공하는 기능을 수행한다.
보다 구체적으로, 상기 수변구조물 관리서버(400)는 재난경고메시지 제공부(410) 및 서버 제어부(420)를 포함한다.
상기 재난경고메시지 제공부(410)는 단계별 산출정보에 기반한 재난경고메시지를 상기 수변구조물이 설치된 지역의 지역주민의 휴대단말 및 소방재청의 관리서버로로 제공하는 기능을 수행한다.
상기 서버 제어부(420)는 상기 데이터 로깅서버(200)와 상기 모니터링 서버(300)의 동작을 선택적으로 제어하는 기능을 수행하며, 상기 서버 제어부(420)는 지역별로 상기 데이터 로깅서버(200)와 상기 모니터링 서버(300)를 제어할 수 있다.
여기서, 상기 휴대단말로 제공되는 재난경고메시지는 수변구조물이 위치, 수변구조물의 상태, 수변구조물로 인한 예상피해지역, 수변구조물의 관리자, 재해원인등에 관한 정보를 포함하는 메시지일 수 있다.
한편, 소방재청, 지역 경찰서, 재난대피본부 등 자연재해에 따른 피해예방을 수행하는 관공서의 관리서버에 제공되는 재난경고메시지는 수변구조물의 시설물관리번호, 시설분류코드, 관리번호, 센서의 시리얼넘버, 수변구조물이 위치, 수변구조물의 상태, 수변구조물로 인한 예상피해지역, 수변구조물의 관리자, 재해원인, 모니터링 서버에서 산출된 예상피해정보 등을 포함하는 스크립트 형태의 정보메시지일 수 있다.
상기 휴대단말은 PDC(Personal Digital Cellular)폰, PCS(Personal Communication Service)폰, PHS(Personal Handyphone System)폰, CDMA-2000(1X, 3X)폰, WCDMA(Wideband CDMA)폰, 듀얼 밴드/듀얼 모드(Dual Band/Dual Mode)폰, GSM(Global Standard for Mobile)폰, MBS(Mobile Broadband System)폰, DMB(Digital Multimedia Broadcasting)폰, 스마트(Smart) 폰, 핸드폰 등과 같은 통신 기능이 포함될 수 있는 휴대용 기기, PDA(Personal Digital Assistant), 핸드 헬드 PC(Hand-Held PC), 노트북 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 와이브로(WiBro) 단말기, MP3 플레이어, MD 플레이어 등과 같은 휴대 단말기, 그리고 국제 로밍(Roaming) 서비스와 확장된 이동 통신 서비스를 제공하는 IMT-2000(International Mobile Telecommunication-2000) 단말기 등을 포함하는 모든 종류의 핸드 헬드 기반의 무선 통신 장치를 의미하는 휴대용 전기전자장치로서, CDMA(Code Division Multiplexing Access) 모듈, 블루투스(Bluetooth) 모듈, 적외선 통신 모듈(Infrared Data Association), 유무선 랜 카드 및 GPS(Global Positioning System)를 통한 위치 추적이 가능하도록 하기 위해 GPS 칩이 탑재된 무선 통신 장치와 같은 소정의 통신 모듈을 구비할 수 있으며, 마이크로프로세서를 탑재함으로써 일정한 연산 동작을 수행할 수 있는 단말기를 통칭하는 개념으로 해석될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 자연재해에 따른 수변구조물의 피해정보를 실시간으로 예측/관리 가능한 GIS 기반의 수변구조물 통합관리시스템을 이용하면, 수변구조물이 피해를 입을 수 있는 재해특성에 따라 수변구조물의 거동변화에 따른 거동정보를 실시간으로 지역적 위치, 수변구조물의 종류, 수변구조물의 거동변화가 발생된 위치를 체계적으로 분류 및 모니터링함으로써, 수변구조물에서 발생할 수 있는 범람, 유실, 파손, 붕괴, 침수, 침투, 세굴, 균열, 철근노출, 휨, 이격, 변형, 파이핑 중 적어도 하나 이상이 포함된 수변구조물의 예상피해정보를 미리예측할 수 있다. 이를 통해 불가항력적인 자연재해에 따른 피해를 예방할 수 있다는 이점을 갖는다.
또한, 자연재해로 인하여 지리적 위치별 및 종류별에 따른 수변구조물의 거동특성별로 통합관리함으로써, 수변구조물의 유지보수에 따른 비용적인 측면을 최소화시킬 수 있다는 이점을 갖는다.
본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 그리고, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다.
전술한 실시 예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는 데 당업 계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
100: 수변구조물 계측모듈
110: 센서부
111: 응력/압력측정센서 112: 변위계측센서
113: 동적하중측정센서 114: 온도측정센서
115: 수위측정센서 116: 전기비저항 측정센서
117: TDR 측정센서 118: 경사도 측정센서
120: 센서 제어부 121: 채널 선택부
122: ID 선택부 130: 송수신콘솔
200: 데이터 로깅서버 210: 제1 로깅정보 분류부
220: 제2 로깅정보 분류부 230: 제3 로깅정보 분류부
240: 제4 로깅정보 분류부 250: 제5 로깅정보 분류부
260: 분류정보추출부 300: 모니터링 서버
310: 정보요청신호 제공부 320: 예상피해정보 산출부
330: 비교판단부 400: 수변구조물 관리서버
111: 응력/압력측정센서 112: 변위계측센서
113: 동적하중측정센서 114: 온도측정센서
115: 수위측정센서 116: 전기비저항 측정센서
117: TDR 측정센서 118: 경사도 측정센서
120: 센서 제어부 121: 채널 선택부
122: ID 선택부 130: 송수신콘솔
200: 데이터 로깅서버 210: 제1 로깅정보 분류부
220: 제2 로깅정보 분류부 230: 제3 로깅정보 분류부
240: 제4 로깅정보 분류부 250: 제5 로깅정보 분류부
260: 분류정보추출부 300: 모니터링 서버
310: 정보요청신호 제공부 320: 예상피해정보 산출부
330: 비교판단부 400: 수변구조물 관리서버
Claims (11)
- 자연재해로 인한 수변구조물의 거동을 계측하는 수변구조물 계측모듈(100);
무선 인터페이스를 통해 상기 수변구조물 계측모듈(100)에서 계측된 상기 수변구조물의 거동정보를 실시간으로 수집한 후, 상기 수변구조물의 종류, 지리적 위치, 자연재해의 종류에 따라 분류하여 로깅하는 데이터 로깅서버(200);
상기 데이터 로깅서버(200)에서 분류된 로깅정보들에 기반하여, 상기 자연재해로 인하여 상기 수변구조물에서 발생 가능한 범람, 유실, 파손, 붕괴, 침수, 침투, 세굴, 균열, 철근노출, 휨, 이격, 변형, 파이핑 중 적어도 하나 이상이 포함된 수변구조물의 예상피해정보를 단계별로 예측 및 모니터링하는 모니터링 서버(300); 및
상기 모니터링 서버(300)에서 예측된 단계별 예상피해정보가 상기 수변구조물에 따라 설정된 기준예상피해정보를 초과할 경우, 상기 수변구조물의 유지보수 관리자, 상기 수변구조물이 설치된 지역의 지역주민의 휴대단말 및 소방재청의 관리서버로 재난경고메시지를 제공하는 수변구조물 관리서버(400);를 포함하는 것을 특징으로 하는 자연재해에 따른 수변구조물의 피해정보를 실시간으로 예측/관리 가능한 GIS 기반의 수변구조물 통합관리시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 수변구조물은 댐, 보, 제방, 교량, 옹벽, 사면 중 어느 하나 이며, 상기 자연재해는 호우, 태풍, 지진 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자연재해에 따른 수변구조물의 피해정보를 실시간으로 예측/관리 가능한 GIS 기반의 수변구조물 통합관리시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 수변구조물 계측모듈(100)은,
상기 수변구조물의 적어도 하나 이상의 위치에 구비되어, 상기 수변구조물에 가해지는 간극수압, 토압, 동수압, 응력, 장력, 상기 수변구조물에 발생하는 지표변위, 지중변위, 침하, 상기 수변구조물에 발생하는 동적 하중, 상기 수변구조물의 온도, 상기 수변구조물의 내부 지하수위 및 인접수면의 수위, 수변구조물의 유전율 및 함수비, 상기 수변구조물의 경사도 중 적어도 하나 이상을 측정하는 적어도 하나 이상의 센서부(110)들;
상기 적어도 하나 이상의 센서부(110)들 각각의 구동을 제어하는 센서 제어부(120); 및
상기 데이터 로깅서버(200)와 무선인터페이스를 통해 연동하여, 상기 적어도 하나 이상의 센서부(110)들 각각에서 측정된 정보를 송신하고, 상기 수변구조물 관리서버(400)에서 제공하는 제어신호를 수신하여 상기 센서 제어부(120)로 제공하는 송수신콘솔(130);를 포함하는 것을 특징으로 하는 자연재해에 따른 수변구조물의 피해정보를 실시간으로 예측/관리 가능한 GIS 기반의 수변구조물 통합관리시스템.
- 제3항에 있어서,
상기 센서부(110)는,
상기 수변구조물에 가해지는 간극수압, 토압, 동수압, 응력, 장력을 측정하는 응력/압력측정센서(111);
상기 수변구조물에 발생하는 지표변위, 지중변위, 침하를 계측하는 변위계측센서(112);
상기 수변구조물에 발생하는 동적 하중을 측정하는 동적하중측정센서(113);
상기 수변구조물의 온도를 계측하는 온도측정센서(114);
상기 수변구조물 내부 지하수위 및 인접수면의 수위를 측정하는 수위측정센서(115);
상기 수변구조물의 지반에서 발생하는 전기비저항을 실시간으로 측정하는 전기비저항측정센서(116);
상기 수변구조물의 유전율 및 함수비를 계측하는 TDR 측정센서(117); 및
상기 수변구조물의 경사도를 측정하는 경사도 측정센서(118)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자연재해에 따른 수변구조물의 피해정보를 실시간으로 예측/관리 가능한 GIS 기반의 수변구조물 통합관리시스템.
- 제3항에 있어서,
상기 센서 제어부(120)는,
상기 적어도 하나 이상의 센서부(110)들 중 적어도 하나 이상을 선택하는 채널 선택부(121); 및
상기 채널 선택부에서 선택된 채널에 포함된 상기 센서부 내의 센서들 중 어느 하나를 선택하는 ID 선택부(122);를 포함하며,
상기 ID 선택부(122)는,
상기 적어도 하나 이상의 센서부들 각각의 고유 ID, 상기 적어도 하나 이상의 센서부들 내에 구비된 복수 개의 센서들 각각의 고유 ID가 저장된 것을 특징으로 하는 자연재해에 따른 수변구조물의 피해정보를 실시간으로 예측/관리 가능한 GIS 기반의 수변구조물 통합관리시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 데이터 로깅서버(200)는,
상기 재해종류에 따라 상기 수변구조물 계측모듈(100)에서 제공된 거동정보를 분류한 후, 로깅하는 제1 로깅정보 분류부(210);
상기 제1 로깅정보 분류부(210)에서 분류된 정보를 상기 수변구조물의 지리적 위치에 따라 분류한 후, 로깅하는 제2 로깅정보 분류부(220);
상기 제2 로깅정보 분류부(220)에서 분류된 정보에 기초하여 상기 수변구조물의 종류에 따라 분류한 후, 로깅하는 제3 로깅정보 분류부(230);
상기 제3 로깅정보 분류부(230)에서 제공된 정보에 기초하여 상기 수변구조물에 구비된 적어도 하나 이상의 센서부(110)들을 채널별로 분류한 후, 로깅하는 제4 로깅정보 분류부(240);
상기 제4 로깅정보 분류부(240)에서 분류된 정보에 기초하여 채널에 따른 센서에서 계측된 정보를 분류한 후, 로깅하는 제5 로깅정보 분류부(250); 및
상기 모니터링 서버(300)에서 요청된 정보요청신호에 따라 상기 제1 로깅정보 분류부 내지 상기 제5 로깅정보 분류부(250) 내의 분류된 로깅정보를 추출하는 분류정보추출부(260)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자연재해에 따른 수변구조물의 피해정보를 실시간으로 예측/관리 가능한 GIS 기반의 수변구조물 통합관리시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 모니터링 서버(300)는,
상기 수변구조물 관리서버의 로깅 정보 요청신호에 따라 상기 정보요청신호를 출력하는 정보요청신호 제공부(310);
상기 데이터 로깅서버(200)에서 분류된 로깅정보들에 기반하여, 상기 자연재해로 인하여 상기 수변구조물에서 발생 가능한 범람, 유실, 파손, 붕괴, 침수, 침투, 세굴, 균열, 철근노출, 휨, 이격, 변형, 파이핑 중 적어도 하나 이상이 포함된 수변구조물의 예상피해정보를 단계별로 산출하는 예상피해정보 산출부(320); 및
상기 수변구조물의 재난상황별 기준한계치가 저장되며, 상기 예상피해정보 산출부에서 산출된 단계별 예상피해정보와 상기 기준한계치를 비교하여, 상기 단계별 예산피해정보가 상기 기준한계치를 초과할 경우, 초과범위에 따른 상태이상신호 및 단계별 예산피해정보를 출력하는 비교판단부(330);를 포함하는 것을 특징으로 하는 자연재해에 따른 수변구조물의 피해정보를 실시간으로 예측/관리 가능한 GIS 기반의 수변구조물 통합관리시스템.
- 제7항에 있어서,
상기 수변구조물 관리서버(400)는,
단계별 산출정보에 기반한 재난경고메시지를 상기 수변구조물이 설치된 지역의 지역주민의 휴대단말 및 소방재청의 관리서버로로 제공하는 재난경고메시지 제공부(410); 및
상기 데이터 로깅서버(200)와 상기 모니터링 서버(300)의 동작을 선택적으로 제어하는 서버 제어부(420);를 포함하며,
상기 서버 제어부(420)는,
지역별로 상기 데이터 로깅서버(200)와 상기 모니터링 서버(300)를 제어하는 것을 특징으로 하는 자연재해에 따른 수변구조물의 피해정보를 실시간으로 예측/관리 가능한 GIS 기반의 수변구조물 통합관리시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 휴대단말은 통신기능을 갖는 PDC(Personal Digital Cellular)폰, PCS(Personal Communication Service)폰, PHS(Personal Handyphone System)폰, CDMA-2000(1X, 3X)폰, WCDMA(Wideband CDMA)폰, 듀얼 밴드/듀얼 모드(Dual Band/Dual Mode)폰, GSM(Global Standard for Mobile)폰, MBS(Mobile Broadband System)폰, DMB(Digital Multimedia Broadcasting)폰, 스마트(Smart) 폰, 핸드폰 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자연재해에 따른 수변구조물의 피해정보를 실시간으로 예측/관리 가능한 GIS 기반의 수변구조물 통합관리시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 휴대단말은 통신 기능을 갖는 PDA(Personal Digital Assistant), 핸드 헬드 PC(Hand-Held PC), 노트북 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 와이브로(WiBro) 단말기, MP3 플레이어, MD 플레이어 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자연재해에 따른 수변구조물의 피해정보를 실시간으로 예측/관리 가능한 GIS 기반의 수변구조물 통합관리시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 무선 인터페이스는,
지그비(Zigbee)통신, ISA100, WirelessHART, Bluetooth, Wave, NFC 중 어느 하나의 통신방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 자연재해에 따른 수변구조물의 피해정보를 실시간으로 예측/관리 가능한 GIS 기반의 수변구조물 통합관리시스템.
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