KR101513227B1 - 비탈면, 댐, 제방 및 교량의 변위 측정을 위한 변위측정 센서모듈 및 이를 이용한 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비탈면, 댐, 제방 및 교량의 변위 측정을 위한 변위측정 센서모듈 및 이를 이용한 시스템에 관한 것으로서, 서로 이격되게 배치되는 제1 및 제2 고정점과 제1, 2고정점 사이에 복수의 측정 센서모듈 및 각 센서모듈을 연결하는 변위감지 바를 구비한 변위측정 센세모듈 및 이를 이용한 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 최소의 변위측정 센서모듈을 이용하여 측정대상 구간을 실시간으로 계측을 실시하여 대행 건설재해를 미연에 방지할 수 있다.

Description

비탈면, 댐, 제방 및 교량의 변위 측정을 위한 변위측정 센서모듈 및 이를 이용한 시스템 {Sensor module for measuring displacement of slope, dam, bank and bridge and system using the same}

본 발명은 비탈면, 댐, 제방 및 교량의 변위 측정을 위한 변위측정 센서모듈 및 이를 이용한 시스템에 관한 것으로, 고정변위 센서모듈과 측정변위 센서모듈을 이용하여 측정 대상물의 변위를 측정할 수 있는 비탈면, 댐, 제방 및 교량의 변위 측정을 위한 변위측정 센서모듈 및 이를 이용한 시스템에 관한 것이다.

통상, 도로 주변에 설치되는 낙석 보호공은 도로를 향해 낙석이 떨어지거나 토사가 유입되지 않도록 하기 위해 마련되는 것으로, 그물망, 칸막이와 같은 재질로 비탈면을 지지하거나, 비탈면의 경사가 심한 경우 콘크리트로 지지하여 산사태나 낙석을 차단하고 있다.

산사태나 낙석 차단을 위해서는 통상적으로 그물망, 칸막이, 콘크리트를 이용하여 비탈면을 지지하고 있다. 그러나, 이러한 지지수단이 노후화되거나, 손상되거나 또는 우천이나 기후 변화로 인해 비탈면의 경사가 변하는 경우, 비탈면 붕괴를 차단하지 못할 수 있다.

이러한 이유로, 비탈면을 지지하는 수단을 개발하는 것과는 별개로, 비탈면의 붕괴 위험을 사전에 예측할 필요성이 대두되고 있다.

이에 대해 일본공개특허 제2000-329548는 하나의 고정점과 가변되는 하나의 계측센서가 구비되며, 고정점과 가변센서를 와이어로 연결하여 와이어의 길이변화에 따라 지표면의 변위를 측정하는 장치를 제안한 바 있다. 일본공개특허 제2000-329548는 측정 대상에 설치되는 가변센서가 고정점과 연결되며, 고정점과 가변센서 사이의 변위를 이용하여 측정 대상의 움직임을 검출하고 있다.

하나의 고정점과 하나의 가변센서가 이루는 연결구조는 도 1에 도시된 바와 같은데, 도 1을 참조하면, 가변센서(20)는 고정점(10)을 기준으로 측정대상의 변위량을 측정하므로, 가변센서(20)와 고정점(10) 사이에는 타 가변센서가 배치되기 곤란한 측면이 있다. 따라서, 일본공개특허 제2000-329548는 하나의 고정점에 가변센서가 설치되므로 고정점에는 하나의 가변 센서만이 연결되어 측정 대상을 감지할 수 있을 뿐, 고정점과 가변센서 사이에는 타 가변센서가 연결되지 못하며, 이는 측정 대상물의 길이가 길거나, 측정해야 할 지점이 많을 경우 적용하기 곤란한 측면이 있다.

본 발명의 목적은 비탈면, 댐, 제방 및 교량 등과 같은 변위 측정대상에서 변위가 발생하지 않는 한 쌍의 고정점 사이에 배열된 센서모듈이 연속적으로 배치되도록 함으로써, 변위 측정 대상을 연속적으로 측정할 수 있도록 하는 비탈면, 댐, 제방 및 교량의 변위 측정을 위한 변위측정 센서모듈을 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 최소의 변위측정 센서모듈을 이용하여 변위측정 대상의 위험구간을 실시간으로 측정하여 대형 건설재해를 미연에 방지할 수 있는 비탈면, 댐, 제방 및 교량의 변위 측정을 위한 변위측정 센서 모듈을 이용한 시스템을 제공함에 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 비탈면, 댐, 제방 및 교량의 변위 측정을 위한 변위측정 센서 모듈은 상호 이격되며, 고정 변위를 갖는 제1 고정부 및 제2 고정부; 제1 및 제2 고정부 사이에 배치되며, 변위 측정대상의 변위를 측정하는 복수의 측정 센서모듈; 제1 및 제2 고정부와 복수의 측정 센서모듈을 연결하는 변위감지 바;를 포함하며, 측정 센서모듈은, 제1 및 제2 고정부를 기준으로 발생한 제1 방향 변위를 측정하는 제1측정부와, 제1 방향 변위와 제1 방향 변위에 수직방향으로 발생하는 제2 방향 변위를 측정하는 제2 측정부를 구비한다.

여기서, 제2 측정부는 원기둥 형상을 가지며 일 측 종단면에 슬라이딩 홈이 형성되고, 제1 측정부는 외주연이 슬라이딩 홈의 내주연 형상을 따라 형성되며, 제1 측정부와 제2 측정부는 각각의 길이방향이 수직을 이루면서 슬라이딩 체결할 수 있다.

여기서, 변위감지 바와 제1 측정부는 연결구에 의해 연결되며, 연결구는, 육면체 형상을 가지며, 상호 수직을 이루며 내부를 관통하는 제1관통 홀과 제2관통 홀을 구비하고, 제1 관통 홀은 변위감지 바와 체결되고, 제2 관통홀은 제1측정부의 단부와 연결되어 변위 측정대상의 변위를 전달할 수 있다.

여기서, 제1 측정부는, 제1 관통홀을 구비하여 수납공간이 형성되는 제1 하우징과 제1 하우징에 끼움결합되는 변위 전달부와 변위 전달부와 제1 하우징 사이에 차례로 마련되는 제1 센서와 제1 마그네틱을 구비할 수 있다.

여기서, 제2 측정부는 제1 방향 변위 대비 수직방향으로 회전하는 수평 회전부와 수평 회전부의 외주면에 결합되며, 외주면에서 연장 형성되는 제2 관통홀을 구비한 제2 하우징과, 제2 하우징에 배치되며, 수평 회전부의 종단으로 연장 형성되어 수평 회전부와 결합되는 제2 센서 정착부와, 제2 센서 정착부와 수평 회전부 사이에 마련되어 수평 회전부로부터 전달되는 변위를 전달하는 회전 전달부와, 제2 센서 정착부의 종단과 제2 하우징 사이에 차례로 마련되는 제2 센서와 제2 마그네틱을 구비할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 변위측정 센서모듈을 이용한 시스템은 변위측정 센서모듈, 데이터 수집부, 및 분석 단말기를 포함하며, 변위측정 센서 모듈은, 상호 이격되며, 고정 변위를 갖는 제1고정부 및 제2 고정부; 제1 및 제2 고정부 사이에 배치되며, 변위를 측정하는 복수의 측정 센서모듈; 제1 및 제2 고정부와 복수의 측정 센서모듈을 연결하는 변위감지 바;를 포함하며, 데이터 수집부는 제1 및 제2 고정부를 기준으로 측정 센서모듈에서 발생한 변위 데이터를 저장하고, 분석 단말기는 데이터 수집부로부터 송신된 변위 데이터를 분석한다.

본 발명의 실시예에 따른 변위측정 센서모듈을 이용한 시스템은 측정 대상물이 비탈면, 댐, 제방 및 교량 중 어느 하나일 수 있다.

본 발명에 의한 비탈면, 댐, 제방 및 교량의 변위 측정을 위한 변위측정 센서모듈은 고정점 사이에 배치되는 복수의 측정 센서모듈이 고정점과의 변위차를 이용하여 측정 대상을 전반적으로 모니터링 할 수 있도록 한다. 이때, 측정 대상은 비탈면, 댐, 제방 및 교량일 수 있다.

본 발명에 의한 비탈면, 댐, 제방 및 교량의 변위 측정을 위한 변위측정 센서모듈은 비탈면, 댐, 제방 및 교량과 같은 측정대상을 전반적으로 모니터링 할 때, 최소의 변위측정 센서모듈을 이용하여 측정대상의 변위를 판단할 수 있다.

본 발명에 의한 비탈면, 댐, 제방 및 교량의 변위 측정을 위한 변위측정 센서모듈 및 이를 이용한 시스템은 최소의 센서모듈을 이용하여 변위측정 대상물의 위험구간을 실시간으로 측정하여 대형 건설재해를 사전에 방지할 수 있다.

도 1은 종래 발명의 센서 모듈의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비탈면, 댐, 제방 및 교량의 변위 측정을 위한 변위측정 센서모듈 및 이를 이용한 시스템의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 변위측정 바에 거치된 측정 센서모듈의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 변위측정 바에 거치되는 측정 센서모듈의 대한 분해 사시도를 도시한다.
도 5 (a)는 종래 센서모듈이 비탈면에 적용된 실시예이다.
도 5 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 변위측정 센서모듈을 이용한 시스템이 비탈면에 적용된 실시예이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 변위 측정을 위한 변위측정 센세모듈을 이용한 시스템이 제방에 적용된 실시예이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 변위측정 센서모듈을 이용한 시스템이 교량에 적용된 실시예이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.

본 명세서에서 언급되는 제1 방향 변위 및 제2 방향 변위는 각각 측정대상물 및 측정 구간의 수직방향 변위 또는 수평방향 변위를 의미할 수 있다. 따라서 제1 방향 변위 및 제2 방향 변위는 평면좌표 기준으로 서로 수직으로 이루는 변위로 해석되는 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비탈면, 댐, 제방 및 교량의 변위 측정을 위한 변위측정 센서모듈 및 이를 이용한 시스템의 개념도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 변위측정 바에 거치된 측정 센서모듈의 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 변위측정 바에 거치되는 측정 센서모듈의 대한 분해 사시도이다.

도 2를 참조하면, 실시예에 따른 센서모듈은, 위치변동이 발생하지 않도록 설치되는 두 개의 제1 고정점(100)과 제2 고정점(200) 사이에 복수의 센서모듈(300)이 배치되는 것을 볼 수 있다.

본 실시예에서 제1 고정점(100)과 제2 고정점(200)은 아래의 각 호에 따라 설치될 수 있다.

1) 제1 고정점(100)과 제2 고정점(200)은 측정 대상에서 이탈된 곳에 설치될 수 있다. 예컨대, 측정 대상이 교량이고, 교량의 변위량을 측정하고자 한다면, 교량의 시점 및 종점을 벗어난 일반 도로 사이인 곳에 설치될 수 있다. 다른 한편, 측정 대상이 댐이라면, 댐과 연결되는 외부 도로에 설치될 수 있다.

2) 제1 고정점(100)과 제2 고정점(200)은 측정 대상의 고정영역에 설치될 수 있다. 여기서 고정영역이라 함은 변위가 발생하지 않는 영역 또는 변위발생이 억제되는 영역이다. 이 경우, 제1 고정점(100)과 제2 고정점(200)은 측정 대상의 고정영역에서 움직이지 않도록 견고히 고정되어야 한다. 예컨대, 도로 주변의 비탈면에 제1 고정점(100)과 제2 고정점(200)을 설치하고자 하는 경우, 비탈면 내부의 암반까지 진입하도록 말뚝을 깊이 매설할 수 있다. 이때, 측정 센서모듈(300)은 암반까지 매설되지 아니하며 변위 측정대상물의 발생 변위를 수용할 수 있도록 가고정되도록 설치한다.

1)과 2)에 따라 제1 고정점(100)과 제2 고정점(200)이 설치되고 나면, 제1 고정점(100)과 제2 고정점(200) 사이에는 측정 대상의 변위량을 측정하기 위한 측정 센서모듈(300)이 복수 개 설치되며, 각 센서모듈은 제1 고정점(100)과 제2 고정점(200) 사이에 거치되는 변위감지 바(350) 사이에 거치된다. 따라서 제1 고정점(100)과 제2 고정점(200) 사이에 배치된 측정 센서모듈(300)은 다수의 계측위치를 계측할 수 있다.

변위 센서모듈(300)은 변위감지 바(350)를 매개로 제1 고정점(100)과 제2 고정점(200) 사이에 배치되고, 배치된 지점의 제1 방향 및 제2 방향 변위량을 검출한다. 따라서, 변위감지 바(350)를 통해 제1 고정점(100)과 제2 고정점(200)과 연결되어야하고, 변위 센서모듈(300)은 두 방향에 대한 변위량 검출이 가능 하다. 변위 센서모듈(300)의 구조는 도 3 내지 4를 참조하여 설명하도록 한다.

도 3 내지 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 측정 센서모듈(300)은 제1 측정부(310) 및 제2 측정부(320)를 포함하여 구성된다. 이때, 제2 측정부(320)는 원기둥 형상으로 형성되며, 일 측 종단면에 슬라이딩 홈(315a)이 형성된 수평 회전부(315)를 형성된다. 제1 측정부(310)는 외주연이 슬라이딩 홈(315a)의 내주연을 따라 형성되며, 제1 측정부(310)와 제2 측정부(320)는 각각 길이방향을 따라 수직을 이루면서 슬라이딩 될 수 있다. 이하에서 제1 측정부(310) 및 제2 측정부(320)를 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1 측정부(310)는 제1 하우징(311), 변위 전달부(312), 제1 센서(313), 및 제1 마그네틱(314)을 구비할 수 있다.

제1 하우징(311)은 원통형상으로 형성되어 제1 관통홀(311a)을 구비하여 수납공간을 형성한다. 제1 관통홀(311a)은 원통형상의 제1 하우징(310)의 축방향을 따라 형성된다. 이때, 제1 관통홀(311a)의 일측은 변위 전달부(312)와 끼움결방 방식에 의해 견고하게 체결될 수 있으며, 타측은 연결구(340)에 연결되어 변위감지 바(350)의 변위 감지에 따른 움직임을 제1 측정부(310) 및 후술하는 제2 측정부(320)에 전달할 수 있다.

변위 전달부(312)와 제1 하우징(311)이 끼움결합되면, 변위 전달부(312)와 제1 하우징(311) 사이에는 수납공간이 마련되며, 그 공간에 차례로 제1 센서(313)와 제1 마그네틱(314)이 구비될 수 있다. 제1 센서(313)는 변위 전달부(312)의 일면에 실장되며, 제1 마그네틱(314)은 제1 하우징(311)의 제1 관통홀(315)에 삽입되어, 변위감지 연결구(351)에 형성된 변위전달 홈(353)에 연결된다. 이때, 제1 마그네틱(314)의 두께는 제1 하우징(311)의 제1 관통홀(315)의 높이보다 두꺼운 것이 바람직하다.

따라서 변위감지 바(350)의 움직임에 따라 연결구(340)가 변위전달 홈(342)의 축을 중심으로 회전하면서 변위전달 홈(342)에 연결된 제1 마그네틱(314)이 제1 센서(313)와 가까워지거나 멀어짐에 따라 제1 방향 변위를 측정할 수 있다. 여기서, 제1 마그네틱(314)과 제1 센서(313)는 서로 마주보도록 배치되어 자속밀도를 검지하여 변화되는 변위량을 디지털 신호로 출력하여 발생하는 제1 방향 변위를 계측할 수 있다.

변위 전달부(312)는 끼움결합면의 반대방향을 따라 돌출부(312a)를 형성할 수 있다. 돌출부(312a)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상면이 반원형태의 곡면을 이루며, 하면은 평면형상을 이루도록 형성될 수 있는 것으로서, 후술하는 수평 회전부(315)와 슬라이딩 결합 방식에 의해서 결합될 수 있으며, 결합방식이 이에 제한되는 것은 아니다.

제2 측정부(320)는 수평 회전부(315), 제2 하우징(321), 제2 센서 정착부(322), 회전 전달부(323), 제2 마그네틱(324), 및 제2 센서(325)을 구비할 수 있다.

수평 회전부(315)는 돌출부(312a)의 하면과 슬라이딩 고정되도록 슬라이딩 홈(315a)을 형성한다. 이때, 돌출부(312a)와 수평 회전부(315)는 각각 결합 홀(312b, 315b)를 구비하여 볼트결합으로 견고하게 연결되어 흔들림을 방지할 수 있다. 따라서, 수평 회전부(315)는 변위감지 바(350)가 움직임을 발생할 때, 수평 회전부(315)는 제1 측정부(310)의 제1 방향 변위에 대비 수직방향의 변위를 제2 측정부(320)에 전달할 수 있다.

제2 하우징(321)은 원통형상으로 형성되어, 제2 관통홀(321a)을 구비하여 수납공간을 형성할 수 있다. 이때, 제2 하우징(321)은 수평 회전부(315)의 외주면 형상에 대응되도록 결합되며, 볼트 결합으로 연결될 수 있다.

제2 센서 정착부(322)는 원통형상으로 형성되며, 상면에 볼트홀(322a)을 구비하여 수평 회전부(315)의 하면과 볼트 연결될 수 있다. 이때, 제2 센서 정착부(322)와 수평 회전부(315) 사이에는 회전 전달부(323)가 배치된다. 회전 전달부(323)는 수평 회전부(315)와 함께 회전하면서 수평 회전부(315)로부터 전달된 변위량을 전달하며, 수평 회전부(315)가 급작스럽게 회전하는 것을 방지할 수 있는 역할을 한다.

제2 센서 장착부(322)의 하면과 제2 하우징(321) 사이에는 차례로 제2 마그네틱(324)과 제2 센서(325)가 구비된다. 이때, 제2 마그네틱(324)은 제2 센서 장착부(322)의 하면에 고정부착 된다. 또한, 제2 센서(325)는 제2 하우징(321)을 덮는 하우징 커버(327)의 상단에 마련된 센서 고정판(362)에 실장되어 배치될 수 있다.

여기서, 하우징 커버(327)는 수납홈이 구비되어, 수납홈에 제1 측정부(310) 및 제2 측정부(320)를 제어할 수 있는 제어모듈(330)이 배치될 수 있다. 또한, 제어모듈(330)로부터 케이블이 연결되어 복수의 측정 센서모듈(300)을 연결하여 계측구간을 계측할 수 있다. 또한, 하우징 커버(327)는 복수의 연결홀을 구비하여 측정 대상구조물에 견고하게 고정시킬 수 있다.

제2 측정부(320)는 변위감지 바(350)의 움직임에 따라 수평 회전부(314)가 회전하면서 제2 마그네틱(324)이 제2 센서(325)와 가까워지거나 멀어짐에 따라 변위량을 측정할 수 있다. 여기서, 제2 마그네틱(324)과 제2 센서(325)는 마주보도록 배치되어 자속밀도를 검지하여 변화되는 변위량을 디지털 신호로 출력하여 발생하는 제2 방향 변위를 계측할 수 있다.

본 실시예에서 측정 센서모듈은 제1 하우징(311), 변위 전달부(312), 수평 전달부(313), 제2 하우징(321) 및 하우징 커버(327)는 외부에 노출 구조이므로 부식저항 성능이 있는 재질인 것이 바람직하며, 서로 결합되는 결합면에 수밀성 재질을 사용하여 방수성능을 증대시킬 수 있다.

변위감지 바(350)는 제1 고정부(100) 및 제2 고정부(200) 사이에 배치된 측정 센서모듈(300)을 연결하여 대상 구조물로부터 발생하는 변위를 측정 센서모듈(300)에 전달하는 역할을 한다.

변위감지 바(350)는 측정 센서모듈(300)과 연결되어 발생하는 변위를 전달할 수 있도록 탄성 재질이면서, 부식저항 성능이 있어 외부환경에 부식되지 않는 카본재질인 것이 바람직하지만, 재질이 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예에 따른 측정 센서모듈(300)은 도 2에 도시된 바와 같이, 측정 센서모듈(300)로부터 계측된 데이터를 수집하는 데이터 수집부(400) 및 분석단말기(500)를 구비하여 변위측정 시스템을 구현할 수 있다.

도 2를 참조하면, 변위측정 시스템은, 측정 센서모듈(300)로부터 계측된 데이터를 수집하는 데이터 수집부(400) 및 분석단말기(500)를 포함하여 구성될 수 있다.

데이터 수집부(400)는 발생하는 변위 데이터를 실시간으로 수집한다. 또한, 측정 대상물로부터 수집된 계측 데이터를 무선통신 디지털 데이터로 변환하고, 변환된 디지털 데이터를 메모리에 저장할 수 있다. 변환된 디지털 계측 데이터는 LTE(Long Term Evolution) 통신 방식에 따른 데이터로 변환되어 분석단말기(500)로 송신할 수 있다. LTE는 CDMA와 비교하여 송수신 속도가 빠르므로 계측 데이터를 실시간으로 빠르게 전송하여 계측 구간의 변위상황을 빠르게 확인할 수 있다.

분석단말기(500)는 데이터 수집부(400)로부터 송신된 계측 변위 데이터를 분석한다. 분석단말기(500)는 제1 고정부(100) 및 제2 고정부(200)의 고정영역을 기준으로 측정 센서모듈(300)로부터 발생한 발생 변위를 분석한다. 따라서 대상 구조물의 허용 기준과 발생변위를 비교하여 측정대상물의 변위영역의 안정성을 판단할 수 있다.

이때, 분석단말기(500)는 발생변위 값이 기 설정된 허용변위를 초과하게 될 경우, 가장 인접한 위치의 관계기관 등에 연락하여 측정 대상물로 진입하는 차량을 통제시키거나 주민들을 대피시켜 건설재해가 발생하는 것을 사전에 방지할 수 있다. 또한, 계측 관련자 및 관리책임자가 인터넷망에 접속된 관리자 컴퓨터를 통하여 분석된 계측 데이터를 실시간으로 확인하여 유지관리 계획 등을 마련할 수도 있다.

분석단말기(500)는 서버, 개인용 컴퓨터, 스마트 단말기 및 노트북 등일 수 있으며, 계측 데이터를 분석처리할 수 있는 형식이면 이에 제한되지 않는다.

도 5 (a)는 종래 센서모듈이 비탈면에 적용된 실시예이며, 도 5 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 변위측정 센서모듈을 이용한 시스템이 비탈면에 적용된 실시예이다.

종래의 센서모듈은 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 비탈면을 계측하기 위해서 비탈면의 상측으로부터 하측까지 설치된 센서모듈(30)이 비탈면의 길이방향을 따라 복수의 열에 따라 설치되고 있다. 이렇게 비탈면에 다수 열의 센서모듈을 설치하게 되면, 공사비용 및 시공기간이 길어지는 문제점이 있으며, 작업자가 높은 곳에서 센서모듈 설치작업을 해야 하므로 낙상 등의 안전사고의 위험이 있다.

또한, 실질적으로 가장 큰 변위가 발생하는 위치를 제외한 곳에 많은 센서모듈이 설치되고 있으며, 특히 측정대상의 상단부와 같이 변위발생이 거의 없는 위치에 까지 센서모듈이 설치되어 센서모듈이 낭비되고, 계측관리가 불리한 문제점이 있다.

이에 비해 도 5 (b)에 도시된 본 발명의 변위측정 센서모듈을 이용한 시스템은 측정대상물인 비탈면의 양측에 제1 고정점(100) 및 제2 고정점(200)이 배치되고 제1 고정점(100) 및 제2 고정점(200) 사이에 다수의 측정 센서모듈(300)이 배치되어 변위감지 바(350)로 연결된다. 이때, 제1 고정점(100) 및 제2 고정점(200)은 암반까지 고정되는 말뚝부(110)를 구비하여, 변위가 발생하지 않고 억제된다. 측정 센서모듈(300)은 측정 대상물의 표면에서 가고정 말뚝(360)으로 가고정된다. 여기서, 가고정되는 것은 측정 센서모듈(300)이 측정 대상물에서 탈락되지 않고 발생되는 변위를 측정할 수 있는 상태를 의미하는 것이다. 따라서 제1 고정점(100) 및 제2 고정점(200)을 기준으로 측정 센서모듈(300)로부터 발생하는 변위를 측정할 수 있다.

이때, 변위측정 센서모듈은 비탈면에서 가장 위험한 위치, 즉 변위 발생이 가장 크게 예상되는 곳에 비탈면의 길이방향을 따라 변위측정 센서모듈을 설치할 수 있다. 이로 인해, 공사비 및 설치비용을 줄이고, 설치시 발생할 수 있는 작업자의 안전사고를 방지하며, 가장 위험단면을 효율적으로 계측관리 할 수 있다.

또한, 위험한 위치는 비탈면의 경사도, 암반이나 토질의 상태, 및 높이 등에 따라 가변적으로 변할 수 있으며, 토질역학적인 조건 등을 고려하여 선정하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서, 변위측정 센세모듈이 하나의 행으로 비탈면에 설치되도록 예시하였으나, 비탈면에 소단이 형성된 경우, 소단에 각각 변위측정 센서모듈을 설치할 수도 있다.

데이터 수집부(400)는 비탈면에서 발생하는 변위를 제1 고정점(100) 및 제2 고정점(200)을 기준으로, 측정 센서모듈(300)로부터 수집하여 발생 변위를 분석 단말기(500)에 송신할 수 있다.

분석 단말기(500)는 변위 데이터를 분석한다. 즉, 발생변위를 허용변위와 비교 분석하여 비탈면의 안정성을 판단한다. 따라서 발생변위가 허용변위에 근접하거나 초과하게 되는 경우, 관계기관 및 고속도로관리소 등에 연락하여 비탈면에 인접한 도로에 차량 진입을 통제할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 변위측정 센서모듈을 이용한 시스템이 제방에 적용된 실시예이다.

제방이나 댐은 집중 호우 등으로 수위가 올라가면 물이 흐르는 방향으로 수압이 크게 증가하게 되며, 구조물에 변형이 발생할 수 있다. 이러한 변형이 지속적으로 누적하여 발생하면 제방이 붕괴하여 홍수 등의 막대한 재산 및 인명 피해가 발생할 수 있다.

이러한 문제를 방지하기 위하여 제방이나 댐 등의 구조물의 상태를 지속적으로 모니터링 할 수 있는 방법에 대해서 도 6에 도시하고 있다. 즉, 측정 대상물인 제방의 양측에 제1 고정점(100) 및 제2 고정점(200) 사이에 다수의 측정 센서모듈(300)이 배치되어 변위감지 바(350)에 연결된다.

이때, 제1 고정점(100) 및 제2 고정점(200)은 변위가 고정되도록 암반까지 고정되는 말뚝부(110)를 구비하여 변위가 발생하지 않고 억제된다. 측정 센서모듈(300)은 제방 표면으로부터 가고정되는 가고정 말뚝부(360)를 구비하여, 제방에 작용하는 수압이나 지반 침하 등으로 인해 발생하는 변위를 측정할 수 있다. 따라서 제1 고정점(100) 및 제2 고정점(200)을 기준으로, 측정 센서모듈(300)로부터 발생하는 변위를 측정할 수 있다.

데이터 수집부(400)는 제방에서 발생하는 변위를 제1 고정점(100) 및 제2 고정점(200)을 기준으로 하여, 측정 센서모듈(300)로부터 수집하여 발생 변위를 분석 단말기(500)에 송신할 수 있다.

분석 단말기(500)는 변위 데이터를 분석한다. 즉, 발생변위를 허용변위와 비교 분석하여 제방의 안정성을 판단한다. 따라서 발생변위가 허용변위에 근접하거나 초과하게 되는 경우, 관계기관에 연락하고, 관계기관은 이를 바탕으로 제방의 인접 지역 주민들이 대피명령 등의 조치를 취할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 변위측정 센서모듈을 이용한 시스템이 교량에 적용된 실시예이다.

교량에서는 차량하중으로 인한 수직변위와 풍하중에 의해 횡변위(sway) 등이 발생할 수 있다. 특히 최근에는 과적차량으로 인한 교량의 수직변위와 태풍 및 강풍 등의 풍하중에 의한 횡변위가 발생하여 교량의 안정성의 확인을 위해 지속적인 모니터링을 필요로 하고 있다. 그러나 교량의 수직변위와 횡변위를 동시에 계측할 수 있는 종래의 센서모듈은 그 시스템 및 구조가 복잡하여 적용하기 어려운 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 출원인은 도 7에 도시된 바와 같이, 교각 사이에 제1 고정점(100) 및 제2 고정점(200)을 두고, 두 고정점 사이에 변위 전달을 위한 변위측정 바(350)를 설치하며, 변위측정 바(350)에 각 변위측정 센서모듈(300)이 거치된다. 따라서 각 센서모듈(350)은 제1 고정점(100) 및 제2 고정점(200)을 기준으로 각각이 접촉한 변위측정 바(350)의 변위를 측정하게 되는데, 변위측정 바(350)는 교량의 변위에 맞추어 그 형상과 변위량이 결정되므로, 각 센서모듈(350)은 자신의 위치에서 수직변위와 횡변위를 함께 측정할 수 있다.

이때, 제1 고정점(100) 및 제2 고정점(200)은 교각과 인접한 상부 구조물의 하면에 배치되는 것이 바람직하다. 교각과 인접한 위치에 배치되면, 교각이 고정말뚝과 같은 역할을 하므로 제1 고정점(100) 및 제2 고정점(200)의 변위 발생을 고정할 수 있다.

데이터 수집부(400)는 교량에서 발생하는 변위를 제1 고정점(100) 및 제2 고정점(200)을 기준으로, 측정 센서모듈(300)로부터 수집하여 발생 변위를 분석 단말기(500)에 송신할 수 있다.

분석 단말기(500)는 변위 데이터를 분석한다. 즉, 발생변위를 허용변위와 비교 분석하여 안정성을 판단한다. 따라서 발생변위가 허용변위를 근접하거나 초과하게 되는 경우, 관계기관에 연락하여 교량의 차량진입을 통제할 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명이 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

100 : 제1 고정부 200 : 제2 고정부
300 : 측정 센서모듈 310 : 제1 측정부
320 : 제2 측정부 330 : 제어모듈
340 : 연결구 350 : 변위감지 바
400 : 데이터 수집부 500 : 분석 단말기

Claims (7)

1. 상호 이격되며, 고정 변위를 갖는 제1 고정부 및 제2 고정부;
   상기 제1 및 제2 고정부 사이에 배치되며, 상기 제1 및 제2 고정부를 기준으로 발생한 제1 방향 변위를 측정하는 제1 측정부와, 상기 제1 방향 변위에 수직방향으로 발생하는 제2 방향 변위를 측정하는 제2 측정부를 구비하여 변위 측정대상의 변위를 측정하는 복수의 측정 센서모듈; 및
   상기 제1 및 제2 고정부와 상기 복수의 측정 센서모듈을 연결하는 변위감지 바;를 포함하며,
   상기 변위감지 바와 상기 제1 측정부는, 상호 수직을 이루며 내부를 관통하는 제1 관통 홀과 제2 관통 홀을 구비하는 연결구에 의해 연결되며,
   상기 제1 관통 홀은 상기 변위감지 바와 체결되고, 상기 제2 관통홀은 상기 제1 측정부의 단부와 연결되어 상기 변위 측정대상의 변위를 전달하는 것을 특징으로 하는 변위측정 센서모듈.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2 측정부는, 원기둥 형상을 가지며, 일 측 종단면에 슬라이딩 홈이 형성되고,
   상기 제1 측정부는, 외주연이 상기 슬라이딩 홈의 내주연 형상을 따라 형성되며,
   상기 제1 측정부와 상기 제2 측정부는 각각의 길이방향이 수직을 이루면서 슬라이딩 체결되는 것을 특징으로 하는 변위측정 센서모듈.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 측정부는,
   제1 관통홀을 구비하여 수납공간이 형성되는 제1 하우징과,
   상기 제1 하우징에 끼움결합되는 변위 전달부와,
   상기 변위 전달부와 상기 제1 하우징 사이에 차례로 마련되는 제1 센서와 제1 마그네틱을 구비하는 것을 특징으로 하는 변위측정 센서모듈.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제2 측정부는,
   상기 제1 방향 변위 대비 수직방향으로 회전하는 수평 회전부와
   상기 수평 회전부의 외주면에 결합되며, 상기 외주면에서 연장 형성되는 제2 관통홀을 구비한 제2 하우징과,
   상기 제2 하우징에 배치되며, 상기 수평 회전부의 종단으로 연장 형성되어 상기 수평 회전부와 결합되는 제2 센서 정착부와,
   상기 제2 센서 정착부와 상기 수평 회전부 사이에 마련되어 상기 수평 회전부로부터 전달되는 변위를 전달하는 회전 전달부와,
   상기 제2 센서 정착부의 종단과 상기 제2 하우징 사이에 차례로 마련되는 제2 센서와 제2 마그네틱을 구비하는 것을 특징으로 하는 변위측정 센서모듈.
6. 변위측정 센서 모듈, 데이터 수집부, 및 분석 단말기를 포함하여 측정 대상물의 변위를 측정하는 변위 측정 시스템에 있어서,
   상기 변위측정 센서 모듈은,
   상호 이격되며, 고정 변위를 갖는 제1 고정부 및 제2 고정부;
   상기 제1 및 제2 고정부 사이에 배치되며, 상기 제1 및 제2 고정부를 기준으로 발생한 제1 방향 변위를 측정하는 제1측정부와, 상기 제1 방향 변위에 수직방향으로 발생하는 제2 방향 변위를 측정하는 제2 측정부를 구비하여 상기 변위 측정대상물의 변위를 측정하는 복수의 측정 센서모듈; 및
   상기 제1 및 제2 고정부와 상기 복수의 측정 센서모듈을 연결하는 변위감지 바;를 구비하며,
   상기 변위감지 바와 상기 제1 측정부는, 상호 수직을 이루며 내부를 관통하는 제1 관통 홀과 제2 관통 홀을 구비하는 연결구에 의해 연결되고,
   상기 제1 관통 홀은 상기 변위감지 바와 체결되고, 상기 제2 관통홀은 상기 제1 측정부의 단부와 연결되며,
   상기 데이터 수집부는 상기 제1 및 제2 고정부를 기준으로 상기 측정 센서모듈에서 발생한 변위 데이터를 저장하고,
   상기 분석 단말기는 상기 데이터 수집부로부터 송신된 상기 변위 데이터를 분석하는 것을 특징으로 하는 변위측정 센서모듈을 이용하는 변위 측정 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 측정 대상물은 비탈면, 댐, 제방 및 교량 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 변위측정 센서모듈을 이용하는 변위 측정 시스템.

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