特許 7115766 構造物の安全関連データを測定するスマート安全管理センサー

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-01

(45)【発行日】2022-08-09

(54)【発明の名称】構造物の安全関連データを測定するスマート安全管理センサー

(51)【国際特許分類】

   G01H 1/00 20060101AFI20220802BHJP

   G01M 99/00 20110101ALI20220802BHJP

【ＦＩ】

G01H1/00 E

G01M99/00 Z

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020131931

(22)【出願日】2020-08-03

(65)【公開番号】P2021144020

(43)【公開日】2021-09-24

【審査請求日】2020-08-03

(31)【優先権主張番号】10-2020-0029933

(32)【優先日】2020-03-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】520290703

【氏名又は名称】テルココリア アイエス インコーポレーテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100130111

【弁理士】

【氏名又は名称】新保 斉

(72)【発明者】

【氏名】キム、ジョン ジプ

【審査官】岡村 典子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１８５０５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０１４４４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１５－０１３１６０５（ＫＲ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０７９６４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０１７８４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０１７８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１２０１９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｈ １／００、１７／００

Ｇ０１Ｍ ７／０２、９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外部から電源を受けて現在状態に対する諸元を測定するセンサーであって、
構造物に取り付けられ、既設定の周期で構造物の状態を感知する感知モジュール（１００）と、
前記感知モジュール（１００）と連動し、前記感知モジュール（１００）で受信するデータに基づいて結果値を演算する制御モジュール（２００）と、
前記制御モジュール（２００）と連動し、前記制御モジュール（２００）で演算した結果値を受信し、管理者に情報を提供する出力モジュール（３００）と、
を含んでなり、
前記感知モジュール（１００）は、構造物の垂直変位、水平変位及び傾斜度を測定する傾き感知部（１１０）、構造物及び構造物周辺の振動を測定する加速度感知部（１２０）、構造物の高度を測定する高度感知部（１３０）、及び構造物に取り付けられた方向及び位置を補正するジャイロ感知部（１４０）を含み、
前記加速度感知部（１２０）は、地震が要因の振動を測定する第１加速度感知部（１２１）、及び気象変化が要因の振動を測定する第２加速度感知部（１２２）を含み、
前記感知モジュール（１００）は、前記傾き感知部（１１０）、前記加速度感知部（１２０）、前記高度感知部（１３０）及び前記ジャイロ感知部（１４０）の作動可否を周期的に判断する自己診断部（１５０）をさらに含み、
前記制御モジュール（２００）は、
前記傾き感知部（１１０）、前記加速度感知部（１２０）、前記高度感知部（１３０）及びジャイロ感知部（１４０）から受信したデータに基づいて構造物の動き及び変化量を演算する演算部（２１０）と、
前記自己診断部（１５０）から受信したデータに基づいて前記感知モジュール（１００）の作動可否を判断する作動感知部（２２０）とをさらに含み、
前記演算部（２１０）は、前記傾き感知部（１１０）で測定される傾き値と前記加速度感知部（１２０）で測定される衝撃量値を用いて追後に発生する他の外部衝撃によって変化する傾き値を予測して演算する
ことを特徴とする構造物の安全関連データを測定するスマート安全管理センサー。

【請求項2】

前記第２加速度感知部（１２２）が測定する振動の周波数（Ｈｚ）の最小値は、前記第１加速度感知部（１２１）が測定する振動の周波数の最大値より大きな値であることを特徴とする
請求項１に記載の構造物の安全関連データを測定するスマート安全管理センサー。

【請求項3】

前記高度感知部（１３０）は、
地面からの高さを測定する第１高度感知部（１３１）と、
衛星から建築物の位置データ及び該当地域の海抜高度値を受信する第２高度感知部（１３２）とを含む
請求項１に記載の構造物の安全関連データを測定するスマート安全管理センサー。

【請求項4】

前記作動感知部（２２０）と連動し、外部から受信する電力量を測定して調節する電力供給調節モジュールをさらに含む
請求項１に記載の構造物の安全関連データを測定するスマート安全管理センサー。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は外部から電源を受けて構造物の諸元を測定するセンサーに関するもので、より詳しくは設置された構造物の最初設置時の諸元を基準に変形値を周期的に測定し、 安全に関連したデータを使用者に提供する安全管理センサーに関するものである。

【背景技術】

【0002】

地盤上に設置される建築物又は建設物は、地盤の状態及び設置場所の周辺環境に対する変数を考慮して設置される。このために、建築又は建設の前に地盤の耐久性を強化させる工法が必須に施行される。

【0003】

９０年代初までは建築又は建設の完了した施設物に対する安全管理は、施工前に行う工法に比べて相対的に軽視する傾向が存在した。このような思想を代表する三豊百貨店、聖水大橋の崩壊のような安全事故は建設後の安全管理の重要性を見せる代表的な事例である。また、地震安全地帯と思われていた国内でも最近に多数の地震が発生するのに従い、耐震設計のような安全管理の重要性も徐々に高くなっている。

【0004】

このような安全管理の具体的な実施例を開示した特許文献１は、センサーを用いて地震を感知するシステムに関連した文献である。前記文献では、地震を感知するセンサー部、制御部及び複数の出力部を含んでなり、センサー部が感知した地震信号に基づいて複数の出力部に警告信号を送出するシステムである。よって、建築物の内部及び周辺に位置する人に容易に危険信号を伝達することができる。

【0005】

しかし、前記文献に開示された発明は、地震以外の要因による建築物又は建設物の衝撃量を演算することができないという欠点がある。すなわち、建築物又は建設物の数多い安全変数の中で地震に限って有効なシステムであるという限界点がある。
また、前記文献のシステムは、システムの外部から供給される電力が遮断されたときに正常に作動しないこともあるという問題点も発生し得る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】韓国公開特許第１０－２０１８－００６１０９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は前述した問題点を解決するために案出されたものであり、地震の他にも建築物又は建設物に加わる衝撃量をセンサーが自ら演算することができ、建築物又は建設物の傾きを計測することができるスマート安全管理センサーを提供することにその目的がある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、外部から電源を受けて現在状態に対する諸元を測定するセンサーであって、構造物に取り付けられ、既設定の周期で構造物の状態を感知する感知モジュールと、前記感知モジュールと連動し、前記感知モジュールで受信するデータに基づいて結果値を演算する制御モジュールと、前記制御モジュールと連動し、前記制御モジュールで演算した結果値を受信し、管理者に情報を提供する出力モジュールとを含んでなり、前記感知モジュールは、構造物の垂直変位、水平変位及び傾斜度を測定する傾き感知部、構造物及び構造物周辺の振動を測定する加速度感知部、構造物の高度を測定する高度感知部、及び構造物に取り付けられた方向及び位置を補正するジャイロ感知部を含み、前記加速度感知部は、建築物の外部で発生する振動を間接的に測定する第１加速度感知部、及び前記第１加速度感知部で測定される振動によって建築物の内部に伝達される振動を直接的に測定する第２加速度感知部を含むことを特徴とする。
また、前記第２加速度感知部が測定する振動の周波数（Ｈｚ）の最小値は、前記第１加速度感知部が測定する振動の周波数の最大値より大きな値であり得る。

【0009】

また、前記制御モジュールは、前記傾き感知部、前記加速度感知部、前記高度感知部及び前記ジャイロ感知部から受信したデータに基づいて構造物の動き及び変化量を演算する第１演算部、及び前記自己診断部から受信したデータに基づいて前記感知モジュールの作動可否を判断する第２演算部を含むことができる。
また、前記第１演算部は、前記感知モジュールで受信するアナログ信号をデジタル信号に変換してデータ演算を遂行することができる。
また、前記第２演算部と連動し、外部から受信する電力量を測定して調節する電力供給調節モジュールをさらに含むことができる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、建築物又は建設物の周辺で発生する地震、台風、強風のような振動に対して建築物又は建設物が受信する衝撃量の演算が可能であり、建築物又は建設物の老朽化による耐久性低下による傾きを計測することができ、安全管理の精密を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施例によるスマート安全管理センサーを示す例示図である。

【図2】本発明による高度を探知する状態を示す例示図である。

【図3】本発明による第１加速度感知部及び第２加速度感知部が測定する周波数帯域を示すグラフである。

【図4】本発明を用いて安全状態異常を感知するシステムの一実施例を示す例示図である。

【図5】本発明を用いて安全状態異常を感知する方法を示す例示図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本明細書及び請求範囲に使用した用語又は単語は通常的又は辞書的な意味に限定して解釈されてはいけなく、発明者は自分の発明を最良の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に即して本発明の技術的思想に合う意味と概念に解釈されなければならない。

【0013】

したがって、本明細書に開示した実施例及び図面に示した構成は本発明の最も好適な実施例に過ぎないだけで、本発明の技術的思想を全て代弁するものではないので、本出願時点にこれらを代替することができた多様な均等物と変形例があり得ることを理解しなければならない。

【0014】

以下、図面を参照して説明するに先立ち、本発明の要旨を示すのに必要ではない事項、すなわち通常の知識を有する当業者が自明に付け加えることができる公知の構成に対しては図示しないか、具体的に記述しないことを明らかにしておく。

【0015】

図１は本発明の一実施例によるスマート安全管理センサーを示す例示図である。本発明は、建築物の内部又は外部に設置されて諸元を測定するセンサーであり、それぞれ個別的な機能を果たす複数のモジュールを含んでなる。単純に諸元を測定するセンサーに止めるものではなく、測定された諸元を自ら演算して制御することができるというのが本発明の最大の技術的な特徴である。

【0016】

図１に示したように、本発明は、設置される建築物に対する複数の諸元を感知して測定する感知モジュール１００、前記感知モジュール１００と連動して本発明を制御する制御モジュール２００と、前記制御モジュール２００と連動して現在建築物の状態を管理者に伝達する出力モジュール３００とを含んでなることができる。

【0017】

前記感知モジュール１００は管理者が指定した周期で複数の諸元を測定する構成のものであり、建築物の垂直及び水平変位を測定する傾き感知部１１０、建築物周辺の震度を測定する加速度感知部１２０、建築物の高度を測定する高度感知部１３０、本発明が設置された基準点に対する３軸上の誤差を測定するジャイロ感知部１４０、及び前記傾き感知部１１０、前記加速度感知部１２０、前記高度感知部１３０及び前記ジャイロ感知部１４０の作動可否を判断する自己診断部１５０を含んでなることができる。

【0018】

ここで、建築物周辺の震度を測定する前記加速度感知部１２０は、地震の発生時に測定された震度が建築物に伝達される衝撃量を測定する第１加速度感知部１２１と、地震の他にも強風、台風のような振動の発生によって構造物が受ける衝撃量を測定する第２加速度感知部１２２とを含んでなることができる。前記第１加速度感知部１２１及び第２加速度感知部１２２は周波数を感知する構成からなり、それぞれ振動を感知する周波数帯域を異なるように設定することによって実現可能である。

【0019】

また、建築物の高度を測定する前記高度感知部１３０は、設置される地面又は該当階の底面からの高さを測定する第１高度感知部１３１、及び建築物が設置される地面の海抜高度を測定する第２高度感知部１３２を含んでなることができる。前述した構造は追後に前記制御モジュール２００で演算する値に基づいて３Ｄモデリングを実施するためのものであり、視覚的なイメージとして活用して現在建築物の状態を管理者に容易に伝達することができる。

【0020】

前記自己診断部１５０は前記加速度感知部１２０とともに振動を感知する構成を有することができ、指定された周期別に、前記傾き感知部１１０、前記加速度感知部１２０、前記高度感知部１３０及び前記ジャイロ感知部１４０で作動するときに発生する振動を感知する構造からなることができる。

【0021】

前記制御モジュール２００は、前記感知モジュール１００で測定する複数の諸元に基づいて現在建築物の状態を演算する演算部２１０、及び前記感知モジュール１００の作動状態を点検する作動感知部２２０を含んでなることができる。

【0022】

すなわち、前記演算部２１０は、前記傾き感知部１１０、前記加速度感知部１２０、前記高度感知部１３０及び前記ジャイロ感知部１４０と連動し、前記感知モジュール１００で測定されたデータを活用し、演算後に管理者に現在建築物の状態を伝達する。ここで、前記演算部２１０は、演算されたデータを３Ｄモデリング化した視覚イメージとして管理者に情報を提供することができ、別途のアラーム信号を聴覚信号としても伝達することができる。このような情報提供方式は前記出力モジュール３００の構造によって決定される。

【0023】

また、前記演算部２１０は、前記傾き感知部１１０で測定された建築物又は建設物の垂直変位値及び水平変位値に基づいて３軸上の傾きを演算する。すなわち、任意の一平面を成すｘ軸及びｙ軸に対する水平変位を測定して平面に対する水平傾きを演算し、地面に向かうｚ軸に対する垂直変位を測定して沈下した深さを演算する。前記水平傾き及び沈下した深さに対するデータを再演算して建築物又は建設物の全体傾きを演算することができる。

【0024】

さらに、前記演算部２１０は、加速度感知部１２０で演算する衝撃量と前記傾き感知部１１０で演算する全体傾き情報に基づいて、追後に発生し得る他の外部衝撃に対する建築物又は建設物の全体傾きを予測することができる。

【0025】

ここで、前記演算部２１０は、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔ）方式を活用して値を演算することができる。すなわち、前記感知モジュール１００で受信するアナログ信号をデジタル信号に変換してデータ演算を遂行することができる。

【0026】

前記作動感知部２２０は前記自己診断部１５０と連動する構成であり、前記自己診断部１５０で感知した信号を受信して現在の諸元を測定する構成の作動可否を判断する。ここで、前記複数の感知部の異常状態を感知したときには管理者に伝達する。また、前記作動感知部２２０は別途の電力供給調節モジュール４００と連動し、外部から供給される電力が予想外に遮断される非常時に一時電力を供給することにより、各構成の機能が円滑に果たされることができる。

【0027】

図２は本発明による高度を探知する状態を示す例示図である。前述したように、前記高度感知部１３０は、建築物が設置される地面又は設置される階の底面からの高さを測定する第１高度感知部１３１、及び建築物が設置される位置の海抜高度を測定する第２高度感知部１３２からなることができる。ここで、前記第１高度感知部１３１は、図２に示したように、地面又は底面に向けて信号を送出し、反射される信号を受信して該当データを測定することができる。また、前記第２高度感知部１３２は、衛星から現在建築物が設置された位置に対するデータを受信して該当データを測定することができる。

【0028】

図３は本発明による前記第１加速度感知部１２１及び第２加速度感知部１２２が測定する周波数帯域を示すグラフである。図３に示したように、前記第１加速度感知部１２１が測定することができる周波数帯域と前記第２加速度感知部１２２が測定することができる周波数帯域が異なるように構成される。このような構造は、地震による建築物の秒当たり振動数と地震以外の気象変化による建築物の秒当たり振動数が互いに異なることによって一つの加速度計で測定されない周波数の範囲を最小化するためである。すなわち、地震と気象変化による建築物の衝撃量をそれぞれ測定することができることを意味する。

【0029】

このような構造により、前記演算部２１０は、地震の震度別に建築物に伝達される震度を分析して建築物に及ぶ影響をデータ化するとともに気象変化による当時の天気、温度、湿度のような要因によって建築物に及ぶ影響をデータ化することができる。

【0030】

図４は本発明を用いて安全状態異常を感知するシステムの一実施例を示す例示図である。図４に示すように、本発明は、別途のサーバー２０及び出力部３０と連動するシステムからなることができる。ここで、前記出力モジュール３００は前記サーバー２０とデータを互いに送受信する構成を有することができる。すなわち、Ｗｉ－Ｆｉ、ＲＦ及びＬＴＥのような無線通信モジュール又はＥｔｈｅｒｎｅｔのような有線通信モジュールからなることができる。また、前記出力モジュール３００は、自らお知らせ信号を送出する警報部を含んでなることができる。例えば、前記演算部２１０で演算されたデータによって建築物の状態異常が判断されるか、前記作動感知部２２０で前記感知モジュール１００の状態異常を感知すれば、視覚的又は聴覚的信号を自ら送出して管理者又は周辺人に状況を伝播することができる。

【0031】

図５は本発明を用いて安全状態異常を感知する方法を示す例示図である。図５に示したように、まず既存に管理者が設定した時間の間に本発明の構成の待機する段階を実施する。その後、既設定の周期に到逹したら、前記傾き感知部１１０、前記加速度感知部１２０、前記高度感知部１３０及び前記ジャイロ感知部１４０が諸元を測定する段階を遂行する。この際、前記複数の感知部が測定する諸元はアナログ信号で測定される。

【0032】

前記段階が正常に遂行されたかを認知するために、従属的に前記自己診断部１５０が前記複数の感知部をセンシングする段階を実施する。この段階では、複数の感知部が作動するときに発生する振動を前記自己診断部１５０がセンシングし、前記作動感知部２２０が前記複数の感知部の正常作動を判断する。この際、前記複数の感知部が正常に作動すると判断されるときには、既設定の周期を待機する段階に戻る。一方、前記複数の感知部が正常に作動しないと判断されるときには、前記電力供給調節モジュールで非常電力を供給する段階と状態異常お知らせを送出する段階を実施する。

【0033】

これとは別個に、前記演算部２１０では、前記複数の感知部で送信するアナログ信号をデジタルデータに変換する段階を遂行する。その後、デジタル方式に変換されたデータを演算して建築物の状態異常を判断する段階を実施する。この際、建築物の安全に関連して異常データが導出されなければ、既設定の周期を待機する段階に戻る。一方、前記演算部２１０で異常データが導出されれば、状態異常お知らせを送出する段階を遂行する。
これまで本発明についてその好適な実施例に基づいて説明した。

【0034】

本明細書に開示した実施例と図面に示した構成は本発明の最も好適な一実施例に関連したもので、本発明の技術的思想を全て代弁するものではないので、これらを代替することができる多様な均等物と変形例があり得ることを理解しなければならない。

【0035】

したがって、本発明はここで開示する実施例に限定されず、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者によって本発明の技術思想と以下で開示する特許請求の範囲に開示する技術思想の均等な範囲内で多様な修正及び変更が可能な実施例があり得る。

【符号の説明】

【0036】

１００ 感知モジュール
１１０ 傾き感知部
１２０ 加速度感知部
１２１ 第１加速度感知部
１２２ 第２加速度感知部
１３０ 高度感知部
１３１ 第１高度感知部
１３２ 第２高度感知部
１４０ ジャイロ感知部
１５０ 自己診断部
２００ 制御モジュール
２１０ 演算部
２２０ 作動感知部
３００ 出力モジュール
４００ 電力供給モジュール

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】