KR20200098817A - 터널 시공 현장의 정보화 통합관리 시스템과 굴착 시공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터널 시공 현장의 정보화 통합관리 시스템과 굴착 시공법에 관한 것으로 좀 더 구체적으로는 터널 시공 현장의 상황을 실시간으로 파악하고 통합 관리함으로써 원격지의 감독관도 작업 환경을 일시에 파악하여 관리할 수 있고 막장면 관측 및 측량 작업도 현장 관측자와 더불어서 실시간으로 확인하고 협업할 수 있는 통합시스템과 굴착 시공법에 관한 것으로, 굴착에 따라 깊어지는 터널 길이에 맞춰서 굴착 터널의 막장 구간에서 무선 통신이 가능하도록 연장되며, 통신 중계기가 셋업박스를 시점으로 통신 가능하게 연결되어 이루는 통신라인; 굴착 터널의 막장면을 측량해서 측량데이터를 수집하고 발신하며, 상기 통신라인을 통해 수신된 조작신호에 따라 동작 제어되는 MMS; 상기 MMS의 측량데이터를 통신라인을 매개로 수신해서 출력하고, 상기 MMS를 제어하기 위한 제어신호를 발신하는 제어 모바일; 고유코드를 발신하는 식별모듈과, 스피커와, 상기 통신라인을 매개로 수신된 안내정보에 대응하는 알람을 스피커를 통해 출력시키는 제어모듈로 구성되고, 굴착 관계자가 휴대하는 식별단말; 상기 고유코드를 인식해서 식별단말의 위치정보를 생성하고 발신하며, 굴착에 따라 깊어지는 터널 길이에 맞춰서 굴착 터널의 막장 구간에서 통신라인과 통신하며 고유코드 인식이 가능하도록 추가 설치되는 스캐너; 상기 MMS로부터 수신된 측량데이터를 저장 관리하는 관측DB와, 굴착 관계자의 식별정보를 저장 관리하는 관계자DB와, 작업정보를 저장 관리하는 작업DB와, 상기 측량데이터를 제어 모바일에 전송하고 제어 모바일로부터 수신된 제어신호에 따라 조작신호를 생성해서 MMS에 전송하며 통신라인을 매개로 수신한 위치정보와 고유코드를 작업정보와 비교해서 규정 위치에 해당하면 처리신호를 생성하는 데이터 처리모듈과, 상기 측량데이터를 디스플레이하는 모니터링 모듈과, 상기 처리신호에 따라 해당하는 고유코드의 식별단말에 안내정보를 전송하는 안내모듈로 구성된 원격 서버;를 포함하는 것이다.

Description

터널 시공 현장의 정보화 통합관리 시스템과 굴착 시공법{MULTILATERAL INTEGRATED MANAGEMENT SYSTEM AND TUNNEL EXCAVATION METHOD ON CONSTRUCTION SITE}

본 발명은 터널 시공 현장의 정보화 통합관리 시스템과 굴착 시공법에 관한 것으로 좀 더 구체적으로는 터널 시공 현장의 상황을 실시간으로 파악하고 통합 관리함으로써 원격지의 감독관도 작업 환경을 일시에 파악하여 관리할 수 있고 막장면 관측 및 측량 작업도 현장 관측자와 더불어서 실시간으로 확인하고 협업할 수 있는 통합시스템과 굴착 시공법에 관한 것이다.

산악지형을 통과하는 도로나 철도 건설에서는 터널 굴착이 필수적으로 요구된다. 터널 굴착은 통상적으로 천공 및 장약, 발파 및 환기. 버력 및 부석 처리, 쇼크리트 타설, 지보공 및 록볼트 설치, 콘크리트 라이닝 등의 NATM(New Austrian Tunneling Method) 기법에 따른 공정 순으로 진행된다.

이러한 터널 굴착 공사는 상기 공정을 수행하기 위한 다수의 전문 인력이 투입되어야 하고 공사 기간 또한 길며 소비 예산도 많은 큰 규모의 사업이다. 더욱이 터널 굴착은 산악지형 등의 암반을 굴착하고, 굴착을 위한 발파 작업을 진행하며, 발파 이후에는 불안정한 지반 상황과 환경 조건에서 작업자가 발파로 생성된 터널 내에 투입되어 강화 작업 등의 다양한 작업을 진행해야 하므로, 작업 환경이 매우 위험한 공사이다. 그러므로, 작업자의 안전과 굴착 터널의 안정성을 확인하고 관리하기 위한 방법 및 각종 시스템이 간절히 요구되었다.

한편, 보다 안전하고 효과적인 발파 작업을 위해서는 굴착 대상의 암반을 정확히 파악해서, 붕괴를 방지할 수 있는 발파 설계를 하고 각종 보강 공사 또한 준비해야 했다. 일반적으로 암반은 암질, 암종 및 절리 분포 등을 파악해서 그 상태 등을 판정하며, 이전 굴착으로 생성된 막장면을 토대로 이후 굴착으로 생성될 막장면의 상태를 예측할 수 있다. 따라서 보다 정확하고 객관적이며 신뢰도 있는 암판정을 위해서는 막장면에 대한 다양한 정보를 현장에서 정확히 수집하여 다수의 전문 인력이 판정해야만 가능하다.

암판정 및 예측을 위해서 종래에는 발파 공정 이후에 발생된 막장면을 촬영하거나 굴곡 등의 각종 데이터를 관측자가 현장에서 직접 수집하고 암판정을 하거나, 관측자가 데이터만을 수집한 이후에 원격지의 감독관에게 전달해서 암판정이 이루어졌다.

하지만 종래에 데이터 수집 및 데이터 처리는 현장 관측자의 독단적인 판단에만 의존해 이루어지므로, 수집 데이터와 암판정 결과가 주관적이고 신뢰도가 높지 못했다. 또한 암판정이 전문 감독관들을 통해 별도로 이루어진다고 해도 현장 관측자가 수집 데이터를 원격지에 위치한 센터로 시간차를 두며 일일이 전달했어야 하므로, 데이터 수집과 암판정을 위한 소요 시간이 증가했고, 감독관은 현장 관측자가 수집해 가져온 수집 데이터에만 의존해서 암판정을 했어야 하므로, 감독관의 암판정 결과 또한 완전한 객관성을 갖는데 한계가 있었다.

이러한 문제를 해소하기 위해서 종래에는, 굴착 터널 입구에 통신 장비를 갖추고, 발파 공정 이후에 현장 관측자가 굴착 터널 입구까지 이동해서 굴착 지점에서 수집한 데이터를 센터로 발신하는 방법이 제안되었다. 그러나, 이러한 종래 방법은 굴착 터널의 깊이가 깊어질수록 수집 데이터 전달을 위한 현장 관측자의 이동거리가 길어지고, 이로 인해 수집 데이터의 보완 및 추가 수집 등을 위한 감독관의 모니터링 시간도 지연되어서, 굴착 터널의 암판정을 위한 소요 시간 증가를 완전히 해소할 수 없었다. 또한 감독관은 막장면 관련 자료를 수집할 때에는 현장 관측자를 감독하거나 원하는 자료를 직접 파악해서 수집할 수도 없으므로, 현장 관측자가 수집한 데이터에만 의존해서 암판정을 해야 한다는 문제 또한 여전했다.

더욱이 막장 관측 등의 현장 작업 중에 의사결정이 필요하거나 긴급한 암판정이 요구될 경우에는, 현장 관측자가 수집 작업을 중단하고 원격지의 센터에 직접 방문해서 감독관과 면담하며 논의 등의 작업을 했어야 하므로, 암판정 작업 시간은 굴착 공사 기간 중에 적지 않은 비중을 차지했다.

선행기술문헌 1. 특허등록번호 제10-1889042호(2018.09.28 공고)

이에 본 발명은 상기의 문제를 해소하기 위해 발명된 것으로, 터널 시공 현장의 상황을 실시간으로 파악하고 통합 관리함으로써 원격지의 감독관도 작업 환경을 일시에 파악하여 관리할 수 있고 막장면 관측 및 측량 작업도 현장 관측자와 더불어서 실시간으로 확인하고 협업할 수 있는 터널 시공 현장의 정보화 통합관리 시스템과 굴착 시공법의 제공을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상기의 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

굴착에 따라 깊어지는 터널 길이에 맞춰서 굴착 터널의 막장 구간에서 무선 통신이 가능하도록 연장되며, 통신 중계기가 셋업박스를 시점으로 통신 가능하게 연결되어 이루는 통신라인;

굴착 터널의 막장면을 측량해서 측량데이터를 수집하고 발신하며, 상기 통신라인을 통해 수신된 조작신호에 따라 동작 제어되는 MMS;

상기 MMS의 측량데이터를 통신라인을 매개로 수신해서 출력하고, 상기 MMS를 제어하기 위한 제어신호를 발신하는 제어 모바일;

고유코드를 발신하는 식별모듈과, 스피커와, 상기 통신라인을 매개로 수신된 안내정보에 대응하는 알람을 스피커를 통해 출력시키는 제어모듈로 구성되고, 굴착 관계자가 휴대하는 식별단말;

상기 고유코드를 인식해서 식별단말의 위치정보를 생성하고 발신하며, 굴착에 따라 깊어지는 터널 길이에 맞춰서 굴착 터널의 막장 구간에서 통신라인과 통신하며 고유코드 인식이 가능하도록 추가 설치되는 스캐너; 및

상기 MMS로부터 수신된 측량데이터를 저장 관리하는 관측DB와, 굴착 관계자의 식별정보를 저장 관리하는 관계자DB와, 작업정보를 저장 관리하는 작업DB와, 상기 측량데이터를 제어 모바일에 전송하고 제어 모바일로부터 수신된 제어신호에 따라 조작신호를 생성해서 MMS에 전송하며 통신라인을 매개로 수신한 위치정보와 고유코드를 작업정보와 비교해서 규정 위치에 해당하면 처리신호를 생성하는 데이터 처리모듈과, 상기 측량데이터를 디스플레이하는 모니터링 모듈과, 상기 처리신호에 따라 해당하는 고유코드의 식별단말에 안내정보를 전송하는 안내모듈로 구성된 원격 서버;

를 포함하는 터널 시공 현장의 정보화 통합관리 시스템이다.

상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

굴착 터널을 따라 설치된 스캐너가 굴착 관계자가 휴대한 식별단말의 발신 고유코드를 인식해서 식별단말의 위치정보를 생성 및 발신하고, 통신라인을 매개로 수신한 위치정보와 고유코드를 원격 서버가 작업정보와 비교해서 규정 위치에 해당하면 해당하는 고유코드의 식별단말에 안내정보를 전송하며, 상기 식별단말은 안내정보에 대응하는 알람을 스피커를 통해 출력시키면서 굴착 관계자의 터널 굴착이 진행되는 터널 굴착 단계;

상기 터널의 막장 구간에서 무선 통신이 가능하도록, 통신 중계기와 셋업박스 간의 통신라인이 굴착 터널의 연장을 따라 추가 연장되고, 상기 굴착 터널의 막장 구간에서 통신라인과 통신 가능하며 고유코드 인식이 가능하도록 스캐너가 추가 설치되는 통신라인 연장 단계;

차량에 장착된 MMS(Multi-sensor Measuring System)가 상기 막장 구간에 진입하고, 굴착 관계자의 제어 모바일과 상기 MMS가 통신 중계기를 매개로 원격 서버와 접속해 통신하는 MMS 셋업 단계;

상기 MMS가 굴착 터널의 막장면을 측량하여 수집한 측량데이터를 원격 서버에 전송하고, 상기 제어 모바일이 측량데이터를 수신하는 막장면 측량 단계; 및

상기 굴착 터널의 후속 굴착을 위해서 MMS가 막장 구간으로부터 철수되는 MMS 철수 단계;

를 포함하는 굴착 시공법이다.

상기의 본 발명은, 터널 시공 현장의 상황을 실시간으로 파악하고 통합 관리함으로써 원격지의 감독관도 작업 환경을 일시에 파악하여 관리할 수 있고 막장면 관측 및 측량 작업도 현장 관측자와 더불어서 실시간으로 확인하고 협업할 수 있으므로, 보다 신속하고 객관적이며 신뢰도 있는 암판정을 구현할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 통합관리 시스템의 일실시 예를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 통합관리 시스템의 세부 구성요소의 일실시 예를 도시한 블록도이고,
도 3은 본 발명에 따른 통합관리 시스템의 실시 내용을 보인 이미지이고,
도 4는 본 발명에 따른 통합관리 시스템에 구성된 식별단말의 연결 모습을 도시한 블록도이고,
도 5는 본 발명에 따른 통합관리 시스템의 스캐너와 식별단말 간에 연동 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 6은 본 발명에 따른 통합관리 시스템에 구성된 센서박스의 실시 내용을 보인 이미지이고,
도 7은 본 발명에 따른 통합관리 시스템에 구성된 계측기의 실시 내용을 보인 이미지이고,
도 8은 본 발명에 따른 터널 굴착공법의 일실시 예를 도시한 플로차트이고,
도 9 내지 도 11은 본 발명에 따른 터널 굴착공법에 따라 굴착되는 모습을 개략적으로 순차 도시한 도면이고,
도 12은 상기 통합관리 시스템에 구성된 제어 모바일과 원격 서버에 각각 출력된 측량데이터 이미지를 보인 페이지 이미지이다.

상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

이하, 본 발명을 구체적인 내용이 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 통합관리 시스템의 일실시 예를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 통합관리 시스템의 세부 구성요소의 일실시 예를 도시한 블록도이고, 도 3은 본 발명에 따른 통합관리 시스템의 실시 내용을 보인 이미지이고, 도 4는 본 발명에 따른 통합관리 시스템에 구성된 식별단말의 연결 모습을 도시한 블록도이고, 도 5는 본 발명에 따른 통합관리 시스템의 스캐너와 식별단말 간에 연동 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.

본 실시의 통합관리 시스템은, 통신라인과 MMS(100)와 제어 모바일(200)과 식별단말(18)과 스캐너(14, 15)와 원격서버(300)를 포함한다. 더 나아가 본 실시의 통합관리 시스템은, CCTV(16)와 센서박스(17)와 계측기(19)를 더 포함할 수 있다.

상기 통신라인은, 굴착에 따라 깊어지는 터널 길이에 맞춰서 굴착 터널의 막장 구간에서 무선 통신이 가능하도록 연장되며, 통신 중계기(12, 12'; 이하 '12')가 셋업박스(11)를 시점으로 통신 가능하게 연결되어 이룬다. 셋업박스(11)는 인터넷 접속을 위한 인터페이스로서, 굴착 터널의 입구에 설치된다. 한편, 상기 굴착 터널에는 통신 중계기(12)가 설치되어서 통신라인을 이룬다. 이때 셋업박스(11)와 통신 중계기(12) 간의 통신은 유선 또는 무선 또는 유,무선 방식으로 이루어질 수 있다.

상기 통신라인은 굴착 작업이 단계적으로 이루어질 때마다 단계적으로 연장되어서, 굴착 작업자 또는 현장 관측자 등의 굴착 관계자(AM)가 막장 구간에서도 무선 통신이 가능하게 한다.

MMS(100)는, 굴착 터널의 막장면을 측량해서 측량데이터를 수집하고 발신하며, 상기 통신라인을 통해 수신된 조작신호에 따라 동작 제어된다. MMS(100)는 다종의 측량장치(120) 및 기타 부가 장비가 차량(110)에 장착되어 굴착 터널의 막장 구간까지 운반되고, 현장 관측자 또는 원격 서버(300)의 제어에 따라 굴착 터널의 막장면을 측량한다. 막장면 측량을 위해서 MMS(100)는 막장면의 3D 표면 분석을 위한 다양한 종류의 측량장치(120)가 장착될 수 있는데, 통상적으로 라이다(Lidar; Laser Radar, Light Detection And Ranging) 또는 하나 이상의 PTZ 카메라(Pan-Tilt-Zoom Camera) 등이 예시될 수 있다. 여기서 상기 PTZ 카메라는 막장면의 일지점을 1 대 또는 2 대 이상이 서로 다른 위치에서 다양한 각도와 조준각으로 촬영하여 화면 조합을 통해 입체화할 수 있게 한다. 참고로, 상기 PTZ 카메라가 측량장치(120)로 실시될 경우에는 PTZ 카메라가 막장면에서 지정 위치를 정확히 조준해 촬영할 수 있도록 포커스 레이저(미도시)를 더 구성할 수 있다. 상기 포커스 레이저는 촬영 거리 및 적정 위치 파악 등을 위한 타겟을 막장면에 형성시켜서, 상기 PTZ 카메라가 타겟을 기준점으로 하여 촬영할 수 있고, 상기 타겟을 기준으로 촬영이미지를 합성해서 입체화할 수 있다.

또한, MMS(100)는 굴착 터널이라는 암흑 구간에서 동작하므로, 광학 촬영을 위한 조명장치(130)가 부가될 수 있고, 측량장치(120)가 라이다인 경우에는 막장면 및 막장구간의 영상이미지를 수집하기 위해서 일반 디지털 카메라 또는 동영상 카메라 등의 촬영장치(140)가 추가로 설치될 수 있다.

또한, MMS(100)는, 측량장치(120)와 촬영장치(140) 등이 수집해 생성된 측량데이터를 발신하고 외부로부터 조작신호를 수신하는 송수신장치(150)를 더 포함한다. 또한 MMS(100)는 컨트롤러(160)를 더 포함한다. 컨트롤러(160)는, 측량장치(120)와 촬영장치(140) 등이 수집한 정보를 처리해서 측량데이터로 생성하고, 송수신장치(150)를 통해 제어 모바일(200)과 원격 서버(300) 중 선택된 하나 이상에 발신하며, 조작신호에 따라 측량장치(120)와 촬영장치(140)의 동작을 제어한다.

제어 모바일(200)은, MMS(100)의 측량데이터를 통신라인을 매개로 수신해서 출력하고, MMS(100)를 제어하기 위한 제어신호를 발신한다. 이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 제어 모바일(200)은, 현장 관측자가 MMS(100)의 동작을 제어하고 MMS(100)가 측량한 측량데이터를 온라인으로 수신해서 막장면의 촬영이미지와 측량정보 등을 관측할 수 있게 하는 수단으로서, 현장 관측자의 휴대가 용이하고 무선 통신이 가능하며 스크린을 통해 촬영이미지 및 측량정보 등을 시각적으로 확인할 수 있는 탬플릿, 스마트폰, 노트북 등이 예시될 수 있다.

식별단말(18)은, 고유코드를 발신하는 식별모듈(18a; 도 8 참조)과, 스피커(18c)와, 상기 통신라인을 매개로 수신된 안내정보에 대응하는 알람을 스피커(18c)를 통해 출력시키는 제어모듈(18d)로 구성되고, 굴착 관계자(AM)가 휴대한다. 식별단말(18)은 굴착 터널에서 굴착 관계자(AM)의 위치를 파악할 수 있도록 고유코드를 발신하고, 위험 상황이 발생한 굴착 관계자(AM)에게 위험 상황을 원격 서버(300)에서 안내하기 위한 안전 수단이다. 일반적으로 굴착 관계자(AM)가 항상 휴대할 수 있는 소품에 부가 구성되는 것이 좋으며, 바람직하게는 안전모 또는 안전벨트 등에 설치되는 것이 좋다. 식별단말(18)의 구성과 기능에 대해서는 아래에서 좀 더 상세히 설명한다.

스캐너(14, 15)는, 상기 고유코드를 인식해서 식별단말(18)의 위치정보를 생성하고 발신하며, 굴착에 따라 깊어지는 터널 길이에 맞춰서 굴착 터널의 막장 구간에서 통신라인과 통신하며 고유코드 인식이 가능하도록 추가 설치된다.

스캐너(14, 15)는 항시 또는 주기적으로 터널 내부를 스캐닝하면서 식별단말(18)로부터 발신된 고유코드를 인식하고 해당 위치정보를 파악한다. 참고로, 터널이 굴착을 통해 생성된 막장 구간에서도 굴착 관계자(AM)는 식별과 위치가 확인되어야 하므로, 스캐너(14, 15)는 터널이 추가 굴착될 때마다 통신라인과 같이 추가로 설치된다.

한편, 스캐너(14, 15)는 설치 위치에 따라 기능에 차이를 갖는다. 터널 입구에 설치된 스캐너(14)는 굴착 관계자(AM)의 터널 출입을 확인할 수 있게 하므로, 도 3의 (a)도면 및 (c)도면과 같이 원격지의 센터에서도 감독관이 굴착 관계자(AM)의 출퇴근 여부, 교대 여부, 현장 관측자의 진입 또는 철수 여부 등을 체크할 수 있다. 터널 내부에 설치된 다수의 스캐너(15)는 굴착 터널 곳곳에 산재하는 굴착 관계자(AM)들의 위치를 일일이 파악해서(도 3의 (c)도면 및 도 5 참조) 작업 중인 굴착 관계자(AM)들의 근무위치 이탈 여부와 블도저 등의 작업차량의 근접 여부를 체크할 수 있다. 이외에도 도 3의 (b)도면과 같이 위급상황이 발생한 굴착 관계자(AM)와 그 위치를 신속히 파악해서 담당자 및 센터의 감독관 등에서 통지하여, 상기 위급상황에 대응해 빠른 대처 또한 가능하다.

원격 서버(300)는, MMS(100)로부터 수신된 측량데이터를 저장 관리하는 관측DB(310)와, 굴착 관계자(AM)의 식별정보를 저장 관리하는 관계자DB(350)와, 작업정보를 저장 관리하는 작업DB(340)와, 상기 측량데이터를 제어 모바일(200)에 전송하고 제어 모바일(200)로부터 수신된 제어신호에 따라 조작신호를 생성해서 MMS(100)에 전송하며 통신라인을 매개로 수신한 위치정보와 고유코드를 작업정보와 비교해서 규정 위치에 해당하면 처리신호를 생성하는 데이터 처리모듈(320)과, 상기 측량데이터를 디스플레이하는 모니터링 모듈(330)과, 상기 처리신호에 따라 해당하는 고유코드의 식별단말(18)에 안내정보를 전송하는 안내모듈(370)로 구성된 원격 서버(300);를 포함한다.

원격 서버(300)는, 막장 구간 외에 원격에 위치한 감독관 등이 MMS(100)로부터 수신되는 막장 구간 및 막장면의 현황 정보 등을 현장 관측자와 함께 실시간으로 탐색 및 관측하고 MMS(100)의 동작을 제어하기 위한 수단으로서, MMS(100)로부터 수신되는 측량데이터를 처리해서 저장 및 관리하고, MMS(100)의 동작 제어를 위한 조작신호를 생성 및 발신하며, 제어 모바일(200)과 온라인으로 통신하고 현장 관측자와 감독관 간에 통신을 실행한다.

원격 서버(300)의 각 구성요소를 좀 더 구체적으로 설명하면, 관측DB(310)는 MMS(100)로부터 수신된 측량데이터는 물론, 상기 측량데이터를 기반으로 현장 관측자와 감독관이 생성한 추가 데이터 등을 저장 관리해서, 전문가 등이 암반의 암질, 암종 및 절리 분포 등을 최종적으로 예측할 수 있게 하는 기반 데이터로 활용된다.

관계자DB(350)는 굴착 관계자(AM)에 관한 식별정보를 고유코드별로 관리해 저장한다. 따라서 스캐너(14, 15)로부터 고유코드가 수신되면, 관계자DB(350)에서 해당하는 식별정보를 검색하여 도 3의 (a)도면 및 (b)도면과 같이 감독관이 확인할 수 있도록 디스플레이할 수 있다.

작업DB(340)는 굴착 작업 스케쥴과 같이 굴착 시공과 관련된 각종 정보는 물론, 각종 사건별 위험 여부 판단 기준 등의 정보를 저장 관리한다. 예를 들어 설명하면, 블도저와 포크레인 및 기타 각종 굴착 장비(V)는 이동 및 작업 과정에서 굴착 관계자(AM)에게 상해를 줄 수 있으므로, 굴착 관계자(AM)가 굴착 장비(V)에 지나치게 근접하면 각종 안전사고를 초래할 수 있다. 그러므로, 굴착 장비(V)와 굴착 관계자(AM) 간에 안전거리를 규정하고 해당 안전거리를 작업정보로 설정해 저장 관리한다. 이외에도 각종 안전사고 관련 규정, 근무 규정, 굴착 터널 내 환경에 관한 규정 등도 작업정보로 설정할 수 있다.

본 실시의 통합관리 시스템은 CCTV(16)를 더 포함한다. CCTV(16)는 상기 굴착 터널에 설치되어서 동영상을 촬영하여 영상정보를 생성 발신하고, 원격서버(300)의 데이터 처리모듈(320)은 통신라인을 매개로 수신한 영상정보를 도 3의 (a)도면과 같이 모니터링 모듈(330)을 통해 디스플레이한다. 결국 감독관은 센터에서 굴착 터널의 현재 상황을 시각적으로 확인할 수 있고, 이를 통해 감독관은 각종 상황에 대응해서 빠르게 대처할 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 통합관리 시스템에 구성된 센서박스의 실시 내용을 보인 이미지이다.

본 실시의 통합관리 시스템은, 상기 굴착 터널에 설치되어서 환경 상태를 측정하고 환경정보를 생성 발신하는 센서박스(17)를 더 포함한다. 이에 대응해서 원격 서버(300)는, 상기 통신라인을 매개로 수신한 환경정보를 처리해서 모니터링 모듈(330)을 통해 디스플레이하는 환경정보 처리모듈(360)을 더 포함한다.

센서박스(17)는 굴착 터널 내에 공기 농도를 측정하는데, 본 실시에서 도 6의 (a)도면과 같이 산소, 일산화탄소, 황화수소, 가연성 가스, 미세먼지 등이 예시될 수 있다.

또한 원격 서버(300)의 데이터 처리모듈(320)은 작업DB(340)의 환경기준에 따라 공기 농도의 비율 또는 특정 기체 종류가 초과할 경우에는 안내모듈(370)을 통해 처리신호를 발신하고, 안내모듈(370)은 상기 처리신호에 따라 해당하는 고유코드의 식별단말에 안내정보를 전송한다. 상기 안내정보는 단순 알람일 수도 있고 안내멘트일 수도 있다.

도 7은 본 발명에 따른 통합관리 시스템에 구성된 계측기의 실시 내용을 보인 이미지이다.

본 실시의 통합관리 시스템은, 굴착 터널에 설치되어서 터널에 대한 물리력을 계측하여 계측정보를 생성 발신하는 계측기(19)를 더 포함한다. 또한 원격 서버(300)의 데이터 처리모듈(320)은 통신라인을 매개로 수신한 계측정보를 도 7과 같이 모니터링 모듈(330)을 통해 디스플레이한다.

일반적으로 터널의 물리력 측정은 굴착 터널 보강 과정에서 이루어지는 쇼크리트(Shotcrete) 작업 또는 락볼트 작업 등의 공사 이후에 설치되는 계측기(19)를 통해 이루어진다. 이때의 계측기(19)는 쇼크리트 응력계, 락볼트 축력계, 지중변위계 등이 예시되며, 도 7의 (a)도면은 쇼크리트 및 락볼트가 굴착 터널의 내벽에 보강된 모습을 개략적으로 보인 단면 이미지이고, 도 7의 (b)도면은 모니터링 모듈(330)에 디스플레이되는 지중변위 상태 이미지이며, 도 7의 (c)도면은 모니터링 모듈(330)에 디스플레이되는 락볼트 출력 상태 이미지이다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 통합관리 시스템은 터널 굴착의 환경 및 물리력 상태와 굴착 터널 내 굴착 관계자(AM)의 상태와 안전도 등의 기타 종합적인 상황을 원격 서버(300)에서 통합 관리하며 감독할 수 있고, 더 나아가 현장 작업자(M)의 막장면 측량 과정과 수집 정보 등을 실시간으로 확인하며 처리할 수 있도록 한다.

이상 설명한 통합관리 시스템을 기반으로 본 발명에 따른 터널 굴착공법을 아래에서 상세히 설명한다.

도 8은 본 발명에 따른 터널 굴착공법의 일실시 예를 도시한 플로차트이고, 도 9 내지 도 11은 본 발명에 따른 터널 굴착공법에 따라 굴착되는 모습을 개략적으로 순차 도시한 도면이고, 도 12는 상기 통합관리 시스템에 구성된 제어 모바일과 원격 서버에 각각 출력된 측량데이터 이미지를 보인 페이지 이미지이다.

본 실시의 터널 굴착공법은, 굴착 터널을 따라 설치된 스캐너(14, 15)가 굴착 관계자가 휴대한 식별단말(18)의 발신 고유코드를 인식해서 식별단말(18)의 위치정보를 생성 및 발신하고, 통신라인을 매개로 수신한 위치정보와 고유코드를 원격 서버(300)가 작업정보와 비교해서 규정 위치에 해당하면 해당하는 고유코드의 식별단말(18)에 안내정보를 전송하며, 식별단말(18)은 안내정보에 대응하는 알람을 스피커(18c)를 통해 출력시키면서 굴착 관계자의 터널 굴착이 진행되는 터널 굴착 단계(S10); 상기 터널의 막장 구간에서 무선 통신이 가능하도록, 통신 중계기(12, 12')와 셋업박스(11) 간의 통신라인이 굴착 터널의 연장을 따라 추가 연장되고, 상기 굴착 터널의 막장 구간에서 통신라인과 통신 가능하며 고유코드 인식이 가능하도록 스캐너(14, 15)가 추가 설치되는 통신라인 연장 단계(S30); 차량(110)에 장착된 MMS(Multi-sensor Measuring System; 100))가 상기 막장 구간에 진입하고, 굴착 관측자(AM)의 제어 모바일(200)과 MMS(100)가 통신 중계기(12, 12')를 매개로 원격 서버(300)와 접속해 통신하는 MMS 셋업 단계(S40); MMS(S40)가 굴착 터널의 막장면(21, 21', 21")을 측량하여 수집한 측량데이터를 원격 서버(300)에 전송하고, 제어 모바일(200)이 측량데이터를 수신하는 막장면 측량 단계(S50); 상기 굴착 터널의 후속 굴착을 위해서 MMS(100)가 막장 구간으로부터 철수되는 MMS 철수 단계(S60);를 포함한다.

참고로, 굴착 관계자(AM)는, 센터에서 원격 서버(300)를 운영하는 감독관과, 막장면을 측정하고 정보를 수집하는 현장 관측자(M)와, 굴착 시공을 하는 굴착 작업자를 통칭한다. 그런데, 이하에서는 본 발명의 기술 설명이 분명해지도록 감독관과 현장 관측자(M)와 굴착 작업자를 분리해 설명한다.

S10; 굴착 단계

터널 굴착은 발파 공법과 드릴머쉰 공법 등에 의해 시공될 수 있으며, 본 발명에 따른 터널 굴착공법의 굴착 방식은 특정 방식에 한정하지는 않는다. 본 실시의 터널 굴착공법은 도 9의 (a)도면과 같이 현장 관측자(M) 및 감독관 등이 막장면(21)을 관측할 수 있어야 하므로, 굴착 직후 막장면(21)을 용이하게 관측할 수 있도록 굴착 장비(V)의 철수가 불필요한 발파 공법을 적용했다. 참고로, 도 9의 (b)도면과 같이 굴착 작업자는 막장면(21)의 지정된 다수 위치에 장약(22)을 설치하고 폭발시켜서, 해당 막장면(21)을 설계 깊이로 굴착한다.

장약(22) 폭발을 통해 막장 구간이 생성되면, 도 10의 (a)도면과 같이 발파 과정에서 발생한 버럭(23)을 굴착 터널로부터 이송해 제거해서, MMS(100)의 차량(110)이 막장 구간까지 걸림없이 진입할 수 있도록 한다.

한편, 굴착 터널을 따라 설치된 스캐너(14, 15)가 굴착 관계자가 휴대한 식별단말(18)의 발신 고유코드를 인식해서 식별단말(18)의 위치정보를 생성 및 발신한다. 또한 통신라인을 매개로 수신한 상기 위치정보와 고유코드를 원격 서버(300)가 작업DB(340)에 저장된 작업정보와 비교해서, 규정 위치에 해당하면 해당하는 고유코드의 식별단말(18)에 안내정보를 전송한다. 또한 식별단말(18)은 안내정보에 대응하는 알람을 스피커(18c)를 통해 출력시키면서 굴착 작업자의 터널 굴착 과정을 진행한다.

따라서 원격 서버(300)는 굴착 과정에서 이루어지는 굴착 작업자의 모든 상황을 확인해서 감독관에게 통지하고, 상기 감독관은 굴착 작업자의 안전과 기타 다양한 정보를 수집해서 관리 및 감독한다.

S20; 보강 단계

설계에 맞춰 굴착을 완료하면, 상기 터널의 굴착 깊이에 상응하는 길이로 굴착 터널의 내부 구조물(22a, 22b)을 연장하게 설비한다.

내부 구조물(22a, 22b)은 발파 직후의 터널 붕괴를 방지하기 위한 최소한의 기초 공정으로서, 상기 기초 공정은 락볼트(Rock Bolt) 설치, 쇼크리트 설치, 강지보 설치 등이 예시될 수 있다. 참고로, 발파에 의한 굴착 직후에는 굴착 터널의 지반이 불안정할 수 있다. 그런데 굴착 이후에는 굴착 터널의 막장면(21) 관측 및 측량을 위해서 MMS(100)의 차량(110) 및 현장 관측자(M)가 굴착 이후 터널에 진입하므로 붕괴 사고의 위험성을 낮추는 것이 매우 중요하다. 이를 위해서 터널 굴착 이후에는 굴착 깊이만큼 지반 강화용 내부 구조물(22a, 22b)을 도 10의 (b)도면과 같이 연장하게 설비해서, 현장 관측자(M)가 안전하게 막장 관측 및 측량을 할 수 있게 한다.

또한 내부 구조물(22a, 22b)은 통신 중계기(12) 설치를 위한 부재일 수 있고, 이를 위해 통신 중계기(12) 및 기타 배선 시공을 위한 배선 트레이(tray)가 내부 구조물(22a, 22b)로 예시될 수 있다. 본 발명의 터널 굴착공법은 굴착 직후에 굴착 터널의 막장면 관측 및 측량 상황과 측량데이터를 현장 관측자(M)는 물론 원격지의 감독관도 실시간으로 확인할 수 있게 하므로, 굴착 공정에서 연장된 굴착 터널의 깊이에 대응해서 통신라인을 연장해야 한다. 따라서 굴착 직후 터널 내벽에 통신라인 설치용 내부 구조물(22a, 22b)을 도 10의 (b)도면과 같이 연장 설비한다. 이렇게 연장된 내부 구조물(22a, 22b)에는 상기 통신라인을 구성하는 통신선, 통신 중계기(12) 및 기타 주파수 증폭기(미도시) 등이 선택적으로 설치된다.

다른 실시의 보강 단계는, 굴착 단계(S10)와 통신라인 연장 단계(S30')와 MMS 셋업 단계(S40')와 막장면 측량 단계(S50')와 MMS 철수 단계(S60') 이후에 진행될 수 있다.

이를 좀 더 설명하면, 굴착 이후에 굴착 터널에 별도의 보강 시공 없이 바로 통신라인 연장 공정을 진행하고, 후속으로 MMS(100) 터널 진입과 MMS(100) 셋업과 막장면 측량과 MMS 철수를 순차로 진행한 이후에야 비로소 터널의 내부 구조물(22)을 연장하게 설비한다. 여기서 내부 구조물(22)은 지보 및 쇼크리트 시공 등의 보강 공사를 포함한다.

한편, 통신라인 연장 단계(S30')에서, 통신 중계기(12, 12') 등의 통신라인을 바닥면을 따라 배열하거나, 배선용 트레이 등의 구조물을 굴착 내벽에 일렬로 설치한 후에 통신 중계기(12, 12') 등의 통신라인을 얹어 설치할 수 있다.

S30; 통신라인 연장 단계

상기 터널의 막장 구간에서 무선 통신이 가능하도록, 통신 중계기와 셋업박스 간의 통신라인이 굴착 터널의 연장을 따라 추가 연장되고, 상기 굴착 터널의 막장 구간에서 통신라인과 통신 가능하며 고유코드 인식이 가능하도록 스캐너(14, 15)가 추가 설치된다.

상기 통신라인은 굴착 터널 내에 위치한 현장 관측자(M)의 제어 모바일(200)과 MMS(100)가 원격 서버(300)와 온라인으로 접속해서 통신할 수 있게 하는 통신 수단이다. 본 실시는 굴착 터널의 입구에 인터넷 접속을 위한 셋업박스(11)가 설치되고, 상기 굴착 터널에는 통신 중계기(12)가 설치되어서 통신라인을 이룬다. 이때 셋업박스(11)와 통신 중계기(12) 간의 통신은 유선 또는 무선 또는 유,무선 방식으로 이루어질 수 있다.

유선 방식의 경우에는 막장 구간에서 무선 통신이 가능한 위치에 통신 중계기(12)를 설치하고, 셋업박스(11)로부터 인출된 통신선을 굴착 터널을 따라 배선해서 통신 중계기(12)에 접속시킨다. 따라서 굴착 이후에는 상기 막장 구간에서 무선 통신 가능 범위 내로 통신 중계기(12)를 이전하고, 상기 통신선은 통신 중계기(12)의 이전 거리만큼 연장한다.

또한, 무선 방식의 경우에는 다수의 통신 중계기(12)를 통신이 유효한 간격으로 굴착 터널을 따라 설치하고, 해당 터널의 추가 굴착 이후에는 새로 생성된 막장 구간에서 무선 통신 가능 범위 내에 통신 중계기(12, 12')를 추가하는 방식으로 통신라인을 연장해 설치한다. 따라서 MMS(100)와 제어 모바일(200)의 발신 신호는 추가 설치된 통신 중계기(12')를 통해서 이웃하는 통신 중계기(12)에 전달되고, 이웃하는 통신 중계기(12)는 다른 이웃 통신 중계기로 발신 신호가 전달되는 순차적인 일렬 통신으로 셋업박스(11)에 상기 발신 신호가 전달된다. 무선 방식의 경우에는 신호의 무선 주파수 증폭을 위한 주파수 증폭기가 더 보강될 수 있다.

또한, 유,무선 방식의 경우에는 터널 구간의 상태와 기타 현장 상황 등에 따라 일부 구간의 통신 중계기(12, 12')들은 별도의 통신선으로 통신 연결하고, 다른 구간의 통신 중계기(12, 12')는 무선 통신으로 통신 연결한다.

전술한 바와 같이, 통신라인 연장은 굴착을 통해 터널의 깊이가 깊어지면, 도 10의 (b)도면과 같이 막장 구간에서 무선 통신이 가능한 위치에 통신선을 추가 배선하거나 통신 중계기(12, 12')를 추가로 설치해서, 셋업박스(11)와의 통신라인을 연장하고, 이렇게 연장된 통신라인을 매개로 막장 구간의 MMS(100)와 제어 모바일(200)이 외부 인터넷 통신망에 접속해서 원격 서버(300)에 접속할 수 있도록 통신 환경을 구축한다.

참고로, 굴착 이후 생성된 막장 구간에서 기존 통신라인으로도 무선 통신이 가능하다면 통신라인 연장 공정은 생략될 수 있다(S25).

한편, 통신라인에는 스캐너(14, 15)가 추가 구성된다. 스캐너(14, 15)는 고유코드를 인식해서 식별단말(18)의 위치정보를 생성하고 발신한다. 이러한 기능을 갖는 스캐너(14, 15)는 굴착에 따라 깊어지는 터널 길이에 맞춰서 굴착 터널의 막장 구간에서 통신라인과 통신하며 고유코드 인식이 가능하도록 추가 설치된다. 스캐너(14, 15)의 기능과 다른 구성요소와의 연동은 전술한 바 있으므로, 여기서는 그 설명을 생략한다.

S40; MMS 셋업 단계

차량(110)에 장착된 MMS(100)가 상기 막장 구간에 진입하고, MMS(100)와 현장 관측자(M)의 제어 모바일(200)이 통신 중계기(12, 12')를 매개로 원격 서버(300)와 접속해 통신한다.

도 10의 (c)도면 및 도 11과 같이 추가 굴착 후에 통신라인이 연장되면, MMS(100)의 차량(110)을 막장 구간까지 진입하고, 현장 관측자(M)는 MMS(100)를 제어해서 통신라인의 통신 중계기(12, 12')를 매개로 원격 서버(300)에 접속시킨다.

MMS(100)는 자체적으로 IP 또는 장치ID 등의 식별코드를 원격 서버(300)에 전송하고, 원격 서버(300)의 데이터 처리모듈(320)은 수신된 식별코드를 인식해서 MMS(100)를 식별하고 로그인을 인가한다. MMS(100)의 로그인 시도는 현장 관측자(M)의 MMS(100) 조작을 통해 수동적으로 이루어질 수도 있고, MMS(100)가 능동적으로 설정 프로세스에 따라 식별코드를 원격 서버(300)에 발신해 이루어질 수도 있다.

한편, 현장 관측자(M)의 제어 모바일(200)은 통신라인을 통해 원격 서버(300)에 접속해서 현장 관측자(M)의 ID 또는 제어 모바일(200)의 고유코드를 입력하고, 원격 서버(300)는 수신된 식별코드를 인식해서 제어 모바일(200)을 식별하고 로그인을 인가한다.

원격 서버(300)에 로그인한 MMS(100)와 현장 관측자(M)는 데이터 통신을 하면서 막장면(21) 관측 및 측량 등을 위한 모든 준비를 완료한다.

참고로, 본 실시의 제어 모바일(200)과 MMS(100)는 원격 서버(300)의 중계를 통해 서로 통신하며, 이를 위해서 원격 서버(300)는 MMS(100) 및 제어 모바일(200)과의 데이터 통신을 위한 로그인 절차를 각각 진행한다. 그러나, 제어 모바일(200)은 MMS(100)를 중계로 원격 서버(300)와 데이터 통신할 수도 있고, 따라서 원격 서버(300)는 MMS(100)의 로그인 절차만을 진행할 수도 있다.

S50; 막장면 측량 단계

MMS(100)가 굴착 터널의 막장면(21)을 측량하여 수집한 측량데이터를 원격 서버(300)에 전송하고, 제어 모바일(200)이 측량데이터를 수신한다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, MMS(100)의 측량장치(120)는 설정된 프로세스에 따라 막장면(21)을 측량해서 측량데이터를 생성한다. 이렇게 생성된 측량데이터는 MMS(100)가 통신라인을 통해 원격 서버(300)에 발신하고, 원격 서버(300)의 데이터 처리모듈(320)은 수신된 측량데이터를 프로세싱해서 감독관이 관찰하며 감독할 수 있도록 도 12의 (b)도면과 같이 모니터링 모듈(330)을 통해 출력시킨다. 또한 원격 서버(300)는 수신된 측량데이터를 현장의 제어 모바일(200)에 전송한다. 제어 모바일(200)의 인스톨 프로그램은 수신된 측량데이터를 프로세싱해서 도 12의 (a)도면과 같이 스크린에 출력시시키고, 현장 관측자(M)는 제어 모바일(200)에 출력되는 측량데이터를 보면서 막장면(21)의 상태를 분석하여 직접 수기로 기록하거나 출력된 막장면 이미지를 바탕으로 스케치하는 등의 추가 내용을 제어 모바일(200)에 입력할 수 있다. 이를 위해 제어 모바일(200)은 측량데이터에 대응해서 원격 관측자(M)가 입력한 정보를 입력데이터로 생성하여 원격 서버(300)에 전송하고, 원격 서버(300)는 상기 입력데이터를 수신해서 설정 프로세스에 따라 처리한다. 여기서 상기 설정 프로세스는 막장면 분석 등을 위해 현장 관측자(M)가 입력한 정보(입력데이터)를 연산하는 프로그램의 실행 알고리즘으로서, 막장면(21) 관측 방식에 따라 작업자에 의해 다양한 형태로 설정될 수 있다.

참고로, 본 실시의 측량데이터 통신 프로세스는 MMS(100)가 측량데이터를 원격 서버(300)에 전송하면, 원격 서버(300)는 상기 측량데이터를 수신해서 제어 모바일(200)에 전송하도록 했으나, 이외에도 MMS(100)가 측량데이터를 제어 모바일(200)에 직접 전송하고, 제어 모바일(200)은 수신된 상기 측량데이터를 출력할 수 있다.

한편, 현장 관측자(M)와 감독관은 원하는 위치 촬영과 줌(zoon) 조작 등을 위해서 MMS(100)의 동작을 제어할 수 있다. 이를 위해서 원격 서버(300)는 감독관의 조작에 내용에 대응하는 조작신호를 생성하여 MMS(100)에 전송하고, MMS(100)는 상기 조작신호를 수신해서 동작 제어된다. 또한, 제어 모바일(200)은 현장 관측자(M)의 조작에 따라 제어신호를 원격 서버(300)에 전송하고, 원격 서버(300)는 상기 제어신호에 대응하는 조작신호를 생성해서 MMS(100)에 전송하며, MMS(100)는 상기 조작신호를 수신해서 동작 제어된다.

결국, MMS(100)의 동작 제어는 현장 관측자(M)는 물론 원격에 위치한 감독관도 주도적으로 행할 수 있고, 이를 통해 현장 관측자(M)과 감독관 모두가 실시간으로 동시에 협업하며 막장면(21)을 관측 및 측량할 수 있다.

S60; MMS 철수 단계

막장면(21) 측량이 완료하면, 후속 굴착 작업을 위해서 MMS(100)가 막장 구간으로부터 철수하고, 발파 등을 위한 장약 설치 작업을 순환해 시행하거나, 굴착 작업 이전에 굴착 터널의 보강 등을 위한 추가 지보 시공을 할 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조해 설명했지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

11; 셋업박스 12, 12'; 통신 중계기 21, 21', 21"; 막장면
22, 22a, 22b, 22c, 22d; 내부 구조물 100; MMS
110; 차량 120; 측량장치 130; 조명장치
140; 촬영장치 150; 송수진 장치 160; 컨트롤러
200; 제어 모바일 300; 원격 서버 310; 관측DB
320; 데이터 처리모듈 330; 모니터링 모듈

Claims (10)

1. 굴착에 따라 깊어지는 터널 길이에 맞춰서 굴착 터널의 막장 구간에서 무선 통신이 가능하도록 연장되며, 통신 중계기가 셋업박스를 시점으로 통신 가능하게 연결되어 이루는 통신라인;
   굴착 터널의 막장면을 측량해서 측량데이터를 수집하고 발신하며, 상기 통신라인을 통해 수신된 조작신호에 따라 동작 제어되는 MMS;
   상기 MMS의 측량데이터를 통신라인을 매개로 수신해서 출력하고, 상기 MMS를 제어하기 위한 제어신호를 발신하는 제어 모바일;
   고유코드를 발신하는 식별모듈과, 스피커와, 상기 통신라인을 매개로 수신된 안내정보에 대응하는 알람을 스피커를 통해 출력시키는 제어모듈로 구성되고, 굴착 관계자가 휴대하는 식별단말;
   상기 고유코드를 인식해서 식별단말의 위치정보를 생성하고 발신하며, 굴착에 따라 깊어지는 터널 길이에 맞춰서 굴착 터널의 막장 구간에서 통신라인과 통신하며 고유코드 인식이 가능하도록 추가 설치되는 스캐너; 및
   상기 MMS로부터 수신된 측량데이터를 저장 관리하는 관측DB와, 굴착 관계자의 식별정보를 저장 관리하는 관계자DB와, 작업정보를 저장 관리하는 작업DB와, 상기 측량데이터를 제어 모바일에 전송하고 제어 모바일로부터 수신된 제어신호에 따라 조작신호를 생성해서 MMS에 전송하며 통신라인을 매개로 수신한 위치정보와 고유코드를 작업정보와 비교해서 규정 위치에 해당하면 처리신호를 생성하는 데이터 처리모듈과, 상기 측량데이터를 디스플레이하는 모니터링 모듈과, 상기 처리신호에 따라 해당하는 고유코드의 식별단말에 안내정보를 전송하는 안내모듈로 구성된 원격 서버;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 터널 시공 현장의 정보화 통합관리 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 굴착 터널에 설치되어서 환경 상태를 측정하고 환경정보를 생성 발신하는 센서박스를 더 포함하고;
   상기 원격 서버는, 상기 통신라인을 매개로 수신한 환경정보를 처리해서 모니터링 모듈을 통해 디스플레이하는 환경정보 처리모듈을 더 포함하는 것;
   을 특징으로 하는 터널 시공 현장의 정보화 통합관리 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 굴착 터널에 설치되어서 동영상을 촬영하여 영상정보를 생성 발신하는 CCTV를 더 포함하고;
   상기 원격서버의 데이터 처리모듈은 통신라인을 매개로 수신한 영상정보를 모니터링 모듈을 통해 디스플레이하는 것;
   을 특징으로 하는 터널 시공 현장의 정보화 통합관리 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 굴착 터널에 설치되어서 터널에 대한 물리력을 계측하여 계측정보를 생성 발신하는 계측기를 더 포함하고;
   상기 원격서버의 데이터 처리모듈은 통신라인을 매개로 수신한 계측정보를 모니터링 모듈을 통해 디스플레이하는 것;
   을 특징으로 하는 터널 시공 현장의 정보화 통합관리 시스템.
5. 굴착 터널을 따라 설치된 스캐너가 굴착 관계자가 휴대한 식별단말의 발신 고유코드를 인식해서 식별단말의 위치정보를 생성 및 발신하고, 통신라인을 매개로 수신한 위치정보와 고유코드를 원격 서버가 작업정보와 비교해서 규정 위치에 해당하면 해당하는 고유코드의 식별단말에 안내정보를 전송하며, 상기 식별단말은 안내정보에 대응하는 알람을 스피커를 통해 출력시키면서 굴착 관계자의 터널 굴착이 진행되는 터널 굴착 단계;
   상기 터널의 막장 구간에서 무선 통신이 가능하도록, 통신 중계기와 셋업박스 간의 통신라인이 굴착 터널의 연장을 따라 추가 연장되고, 상기 굴착 터널의 막장 구간에서 통신라인과 통신 가능하며 고유코드 인식이 가능하도록 스캐너가 추가 설치되는 통신라인 연장 단계;
   차량에 장착된 MMS(Multi-sensor Measuring System)가 상기 막장 구간에 진입하고, 굴착 관계자의 제어 모바일과 상기 MMS가 통신 중계기를 매개로 원격 서버와 접속해 통신하는 MMS 셋업 단계;
   상기 MMS가 굴착 터널의 막장면을 측량하여 수집한 측량데이터를 원격 서버에 전송하고, 상기 제어 모바일이 측량데이터를 수신하는 막장면 측량 단계; 및
   상기 굴착 터널의 후속 굴착을 위해서 MMS가 막장 구간으로부터 철수되는 MMS 철수 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 굴착 시공법.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 MMS 셋업 단계는, 상기 제어 모바일이 원격 서버에 통신 접속하는 단계와, 상기 원격 서버가 제어 모바일로부터 수신된 식별코드를 인식해서 로그인 승인 여부를 처리하는 단계와, 상기 로그인이 승인되면 MMS와 제어 모바일이 데이터 통신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 굴착 시공법.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 막장면 측량 단계는, 상기 원격 서버가 MMS로부터 측량데이터를 수신하고 제어 모바일에 전송하는 단계와, 상기 제어 모바일이 측량데이터를 수신하여 출력시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 굴착 시공법.
8. 제 5 항에 있어서,
   상기 막장면 측량 단계는, 상기 원격 서버가 조작신호를 생성하여 MMS에 전송하는 단계와, 상기 MMS가 조작신호를 수신해서 동작 제어되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 굴착 시공법.
9. 제 5 항에 있어서,
   상기 막장면 측량 단계는, 상기 제어 모바일이 제어신호를 원격 서버에 전송하는 단계와, 상기 원격 서버가 제어신호에 상응하는 조작신호를 생성해서 MMS에 전송하는 단계와, 상기 MMS가 조작신호를 수신해서 동작 제어되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 굴착 시공법.
10. 제 7 항에 있어서,
    상기 막장면 측량 단계는, 상기 제어 모바일에서 측량데이터에 대응해 입력 생성된 입력데이터가 원격 서버에 전송되는 단계와, 상기 원격 서버가 입력데이터를 수신해서 설정 프로세스에 따라 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 막장 관측 및 모니터링을 위한 통신라인 구축 방식의 터널 굴착공법.

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