KR20220168863A - Apparatus and method for structural health monitoring using distributed sensing technique based on random-accessibility and multi-spatial Resolution - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 임의 위치 계측 및 다중 공간분해능 계측이 가능한 분포형 센싱 기법을 활용한 구조물 건전성 모니터링 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for monitoring structural integrity using a distributed sensing technique capable of measuring arbitrary positions and measuring multi-spatial resolution.
공용 중인 사회기반시설물의 노후화는 점차 세계적으로 중요한 이슈로서, 많은 연구가 진행 중이다. 우리나라도 미국과 일본의 사례와 같이, 향후 급속하게 SOC 시설물의 노후화가 문제가 될 것으로 인지하고 있으며, 이를 위한 효율적이고 신뢰성 높은 유지관리 기술에 대한 연구개발을 진행하고 있다. 구조물 건전성 모니터링은 사회기반시설물에 설치된 센서를 이용하여 시설물을 계측하고, 이를 토대로 손상을 조기에 감지하여 신속하게 관리주체에게 알람을 주어 추후 유지보수 등의 의사결정을 지원하는 시스템이다.Deterioration of social infrastructure in public use is an increasingly important global issue, and many studies are underway. Korea, as in the case of the United States and Japan, recognizes that the aging of SOC facilities will become a problem rapidly in the future, and is conducting research and development on efficient and reliable maintenance technology for this purpose. Structural integrity monitoring is a system that measures facilities using sensors installed in social infrastructure, detects damage early based on this, and promptly gives an alarm to the management body to support decision-making such as maintenance.
일반적으로, 손상에 민감한 변형률을 활용한 계측 시스템이 많이 활용되고 있으며, 내구성이 높고 전자기 간섭에 영향을 받지 않아 영구적으로 활용이 가능한 광섬유 센서를 활용한 연구가 많이 진행되었다. 대표적인 광섬유 센서에는, 광섬유 격자 센서(Fiber Bragg grating sensor)가 있다.In general, a measurement system using a strain sensitive to damage is widely used, and a lot of research has been conducted using an optical fiber sensor that can be used permanently because it is highly durable and not affected by electromagnetic interference. A typical fiber optic sensor is a fiber Bragg grating sensor.
도 1은 포인트 센서 및 분포형 센서의 센싱 개념을 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a sensing concept of a point sensor and a distributed sensor.
도 1을 참조하면, 광섬유 격자 센서는 도 1에 도시된 포인트 센서의 센싱 개념과 같이, 광섬유의 특정 위치에 새겨진 격자에서 반사되어 돌아오는 빛을 이용하여 변형률과 온도를 계측하는 시스템이다. 즉, 광섬유 격자 센서는 광섬유의 특정 위치의 응답을 계측하는 포인트 센서(Point sensor)이다.Referring to FIG. 1 , an optical fiber grating sensor is a system that measures strain and temperature using light reflected from a grating engraved at a specific position of an optical fiber, like the sensing concept of the point sensor shown in FIG. 1 . That is, the fiber optic grating sensor is a point sensor that measures the response of a specific position of an optical fiber.
대형 사회기반시설물에서, 포인트 센서를 활용한 구조물 건전성 모니터링의 한계점은 다음과 같다.In large-scale social infrastructure, the limitations of structural integrity monitoring using point sensors are as follows.
첫번째로, 결함(손상) 탐지를 누락할 가능성이 존재한다. 포인트 센서가 위치한 곳의 응답만을 계측하기 때문에, 포인트 센서 인근에서 발생된 손상만 탐지가 가능하다. 따라서, 포인트 센서 근방이 아닌 다른 위치에서 손상이 발생된 경우, 이를 탐지하기 어렵다. 나아가, 탐지되지 않은 손상은 구조물의 성능 및 내구성에 크게 영향을 줄 수 있으며, 최악의 경우 사고를 유발할 수 있다.First, there is the possibility of missing a defect (damage) detection. Since only the response of the location where the point sensor is located is measured, it is possible to detect only the damage that occurred in the vicinity of the point sensor. Therefore, when damage occurs at a location other than the vicinity of the point sensor, it is difficult to detect it. Furthermore, undetected damage can greatly affect the performance and durability of a structure, and in the worst case, cause an accident.
두번째로, 유지관리 시스템의 구축 및 운영 시, 경제성 및 기술적 난제가 존재한다. 댐과 같은 대형 사회기반시설물에 적용하는 경우, 방대한 영역에 수많은 포인트 센서를 설치하는 것은 초기 시스템 구축 비용을 과다하게 상승시킨다. 그리고, 결함(손상) 정보는 사전에 알 수 없으므로, 가용한 예산 범위 내에서 센서 시스템을 설계 및 구축할 수밖에 없다. 이는 결국, 손상 탐지를 누락할 가능성이 여전히 존재함을 의미한다.Second, economic and technical challenges exist when constructing and operating a maintenance management system. When applied to a large social infrastructure such as a dam, installing a large number of point sensors in a vast area excessively increases the initial system construction cost. Also, since defect (damage) information cannot be known in advance, the sensor system must be designed and built within an available budget. This, in turn, means that there is still the possibility of missing a corruption detection.
다시, 도 1을 참조하면, 포인트 센서의 한계점을 극복하는 방법으로서, 도 1에 도시된 분포형 센서와 같이, 광섬유 내 산란현상에 기인하여 광섬유 케이블의 길이방향으로 연속적인 계측이 가능한 분포형 센서를 활용하는 연구가 진행되고 있다. 이와 같은 분포형 센서의 장점 및 단점은 다음과 같다.Again, referring to FIG. 1, as a method of overcoming the limitations of point sensors, like the distributed sensor shown in FIG. 1, a distributed sensor capable of continuous measurement in the length direction of an optical fiber cable due to scattering in an optical fiber. Research using it is in progress. Advantages and disadvantages of such a distributed sensor are as follows.
첫번째 장점은, 일반적인 광섬유 케이블을 센싱 유닛으로 활용할 수 있다는 점이다. 분포형 광섬유 센싱 기법은 일반적인 통신용 광섬유 케이블을 사용하여 수행될 수 있다. 그래서, 일반 통신용 광섬유 케이블을 대형 사회기반시설물에 부착하여 변형률 및 온도를 측정하는데 사용할 수 있다. 일반적으로, 광섬유 격자 센서는 격자 생성을 위한 비용이 발생하나, 일반적인 통신용 광섬유 케이블은 생산 및 구입 비용이 별도로 발생되지 않는다.The first advantage is that a general optical fiber cable can be used as a sensing unit. The distributed fiber optic sensing technique can be performed using a general communication fiber optic cable. So, it can be used to measure strain and temperature by attaching an optical fiber cable for general communication to a large social infrastructure. In general, an optical fiber grating sensor incurs cost for grid generation, but a general communication fiber optic cable does not incur additional production and purchase costs.
두번째 장점은, 광섬유 길이방향으로 연속적인 센싱이 가능하다는 점이다. 구조물 전반에 광섬유 케이블을 부착할 경우, 구조물 전반에 걸쳐 변형률 계측이 가능하고, 이를 통해 손상의 발생 유무를 파악하기 용이하다.The second advantage is that continuous sensing is possible in the length direction of the optical fiber. When an optical fiber cable is attached to the entire structure, it is possible to measure the strain throughout the structure, and through this, it is easy to determine whether or not damage has occurred.
다음으로, 첫번째 단점은, 산란파 내 낮은 신호대잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio)로 인하여 반복 측정이 필요하다는 점이다. 광섬유 내 산란현상을 통해 계측을 수행하기 때문에, 낮은 신호대잡음비를 가진다. 그래서, 동일 위치에 대하여 다수의 센싱을 수행하여, 이를 평균화하여 잡음을 줄여야 한다. 그래서, 대형 사회기반시설물에 대하여 다수의 측정점(수천~수만 포인트)에 대한 계측이 필요할 경우(1km 길이의 센싱 구간), 계측에 많은 시간이 소요되어 신속한 손상 감지가 어렵다. Next, the first disadvantage is that repeated measurements are required due to a low signal to noise ratio (SNR) in the scattered wave. Since measurement is performed through scattering in the optical fiber, it has a low signal-to-noise ratio. Therefore, it is necessary to reduce noise by performing multiple sensing for the same location and averaging them. Therefore, when measurement of a large number of measurement points (tens of thousands to tens of thousands of points) is required for a large infrastructure (sensing section of 1 km length), it takes a lot of time to measure and it is difficult to quickly detect damage.
두번째 단점은, 공간분해능에 따른 정밀한 손상 위치 탐지의 유무가 존재한다는 점이다. 분포형 센싱 기법은 공간분해능이라는 개념을 가진다. 공간분해능은 길이 단위로 표현되며, 공간분해능에 따른 계측값은 단위길이마다 계측되는 변형률 또는 온도의 평균값을 의미할 수 있다. 수 센티미터(cm)의 높은 공간분해능은 광섬유 길이방향으로 수 센티미터 단위로 계측 지점을 촘촘하게 생성할 수 있다. 반면에, 수 미터(m)의 낮은 공간분해능은 광섬유 길이방향으로 수 미터 단위로 계측 지점을 생성할 수 있다.The second disadvantage is that there is a presence or absence of precise damage position detection according to spatial resolution. Distributed sensing techniques have the concept of spatial resolution. The spatial resolution is expressed in units of length, and the measured value according to the spatial resolution may mean an average value of strain or temperature measured per unit length. The high spatial resolution of several centimeters (cm) can create dense measurement points in units of several centimeters in the length direction of the optical fiber. On the other hand, a low spatial resolution of several meters (m) can create measurement points in units of several meters in the fiber length direction.
예를 들어, 정밀하게 손상을 탐지하고자, 높은 공간분해능인 2cm단위로 1km의 광섬유를 길이방향으로 계측하면, 50,000포인트가 생성된다. 실제 현장에서 SNR 향상을 위하여 N번 반복 측정을 할 경우, 반복 횟수만큼 계측시간이 선형적으로 증가할 수 있다(50,000포인트*N번). 반면에, 10m의 낮은 공간분해능으로 1km의 광섬유를 계측하면, 100포인트가 생성된다. SNR 향상을 위하여 N번 반복 측정을 할 경우, 반복 횟수만큼 계측시간이 선형적으로 증가할 수 있다(100포인트*N번).For example, in order to precisely detect damage, if an optical fiber of 1 km is measured in the length direction in 2 cm units, which is a high spatial resolution, 50,000 points are generated. In the case of repeated measurement N times to improve the SNR in the actual field, the measurement time can increase linearly by the number of repetitions (50,000 points * N times). On the other hand, if a 1 km optical fiber is measured with a low spatial resolution of 10 m, 100 points are generated. When repeated measurement is performed N times to improve SNR, the measurement time can increase linearly by the number of repetitions (100 points * N times).
광섬유의 길이방향을 따라 단위 길이마다 측정되는 산란파는 신호처리를 통해 변형률 또는 온도와 연관된 물리량(예를 들어, 브릴루앙 주파수)으로 변환될 수 있다. 예를 들어, 1초에 처리 가능한 포인트 수가 10포인트라면, 높은 공간분해능에서 생성된 50,000포인트의 처리에 소요되는 시간은 5,000초(50,000/10)이다. 반면에, 낮은 공간분해능에서 생성된 100포인트의 처리에 소요되는 시간은 10초(100/10)로서, 소요시간이 크게 감소된다.Scattered waves measured per unit length along the length direction of the optical fiber may be converted into a physical quantity (eg, Brillouin frequency) related to strain or temperature through signal processing. For example, if the number of points that can be processed per second is 10 points, the time required to process 50,000 points generated in high spatial resolution is 5,000 seconds (50,000/10). On the other hand, the time required to process 100 points generated at low spatial resolution is 10 seconds (100/10), which greatly reduces the required time.
따라서, 분포형 센서가 댐, 초장대교량 등과 같은 대형 구조물의 건전성 모니터링에 활용될 경우, 다음과 같은 트레이드 오프(trade-off)가 발생한다. 즉, 높은 공간분해능을 사용할 경우, 계측 지점이 조밀해져서 손상 위치를 정확하게 탐지할 수 있으나, 계측 시간이 과다하게 증가하여 실효성이 떨어질 수 있다. 반면에, 낮은 공간분해능을 사용할 경우, 계측 지점이 드물어져서 계측 시간이 가용한 수준으로 소요되지만, 손상 위치를 정확하게 탐지하기가 어려워질 수 있다.Therefore, when the distributed sensor is used for health monitoring of large structures such as dams and super-long span bridges, the following trade-off occurs. That is, when a high spatial resolution is used, the measurement point becomes dense and the damage location can be accurately detected, but the measurement time is excessively increased and the effectiveness may be reduced. On the other hand, when a low spatial resolution is used, measurement points become rare and measurement time is consumed at a usable level, but it may be difficult to accurately detect the damage location.
본 발명은 임의 위치 계측 및 다중 공간분해능 계측이 가능한 분포형 광섬유 센서 시스템을 이용하여 구조물을 모니터링하되, 공간분해능을 적응적으로 조정하여 구조물의 손상을 정확히 탐지하는 구조물 건전성 모니터링 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention provides an apparatus and method for monitoring structural health by using a distributed optical fiber sensor system capable of measuring arbitrary position and multi-spatial resolution, while monitoring structures, and accurately detecting structural damage by adaptively adjusting spatial resolution. It is for
본 발명의 일 측면에 따르면, 모니터링 대상 구조물의 모니터링 구간을 따라 설치된 계측용 광섬유 케이블을 통해 계측값을 산출하는 분포형 광섬유 센서 장치로부터 상기 계측값을 획득하는 구조물 건전성 모니터링 장치가 수행하는 구조물 건전성 모니터링 방법이 개시된다.According to one aspect of the present invention, structure health monitoring performed by a structure health monitoring device that obtains the measured value from a distributed optical fiber sensor device that calculates the measured value through an optical fiber cable for measurement installed along the monitoring section of the structure to be monitored. A method is disclosed.
본 발명의 실시예에 따른 구조물 건전성 모니터링 방법은, 미리 설정된 낮은 공간분해능(Low-fidelity reference) 및 미리 설정된 높은 공간분해능(High-fidelity reference)으로 계측된 상기 모니터링 대상 구조물의 초기 상태의 계측값을 획득하여 기준치를 생성하는 단계, 상기 낮은 공간분해능으로 계측된 제1 계측 지점별 계측값을 획득하고, 상기 획득된 제1 계측 지점별 계측값 및 상기 기준치를 이용하여 상기 낮은 공간분해능으로 상기 모니터링 대상 구조물에 대한 모니터링을 수행하는 단계, 상기 모니터링 결과, 상기 획득되는 제1 계측 지점별 계측값 중에서 이상치가 발견된 경우, 상기 이상치가 발견된 구간에서 상기 높은 공간분해능으로 계측된 제2 계측 지점별 계측값을 획득하는 단계 및 상기 획득된 제2 계측 지점별 계측값 중에서 이상치를 탐지하여 손상 위치를 산출하는 단계를 포함한다.In the structure integrity monitoring method according to an embodiment of the present invention, measured values of the initial state of the structure to be monitored are measured with a preset low-fidelity reference and a preset high spatial resolution (high-fidelity reference). Acquiring and generating a reference value, acquiring a measurement value for each first measurement point measured with the low spatial resolution, and using the obtained measurement value for each first measurement point and the reference value to monitor the target with the low spatial resolution Monitoring the structure, when an outlier is found among the obtained measurement values for each first measurement point as a result of the monitoring, measurement for each second measurement point measured with the high spatial resolution in a section in which the outlier is found The method includes obtaining a value and calculating a damage location by detecting an outlier among the obtained measurement values for each second measurement point.
상기 기준치를 생성하는 단계는, 상기 낮은 공간분해능 및 상기 높은 공간분해능 별로 계측된 낮은 공간분해능 기준치 및 높은 공간분해능 기준치를 생성한다.In the generating of the reference value, a low spatial resolution reference value and a high spatial resolution reference value measured for each of the low spatial resolution and the high spatial resolution are generated.
상기 모니터링을 수행하는 단계는, 상기 분포형 광섬유 센서 장치가 상기 낮은 공간분해능으로 계측하도록 제어한 후, 상기 분포형 광섬유 센서 장치로부터 상기 제1 계측 지점별 계측값을 주기적으로 획득하고, 상기 획득된 제1 계측 지점별 계측값과 상기 낮은 공간분해능 기준치의 차이값을 산출하고, 상기 산출된 차이값이 미리 설정된 임계값을 초과하는지 여부를 확인하여 이상치를 탐지한다.The monitoring may include, after controlling the distributed optical fiber sensor device to measure with the low spatial resolution, periodically acquiring measurement values for each of the first measurement points from the distributed optical fiber sensor device, and A difference value between the measured value for each first measurement point and the low spatial resolution reference value is calculated, and an outlier is detected by checking whether the calculated difference value exceeds a preset threshold value.
상기 제2 계측 지점별 계측값을 획득하는 단계는, 상기 분포형 광섬유 센서 장치가 상기 이상치가 발견된 구간을 상기 높은 공간분해능으로 계측하도록 제어한 후, 상기 분포형 광섬유 센서 장치로부터 상기 제2 계측 지점별 계측값을 획득한다.The obtaining of the measurement value for each second measurement point may include controlling the distributed optical fiber sensor device to measure a section in which the outlier is found with the high spatial resolution, and then the second measurement from the distributed optical fiber sensor device. Obtain measurement values for each point.
상기 손상 위치를 산출하는 단계는, 상기 제2 계측 지점별 계측값과 상기 높은 공간분해능 기준치의 차이값을 산출하고, 상기 산출된 차이값이 미리 설정된 임계값을 초과하는지 여부를 확인하여 이상치를 탐지하고, 상기 이상치로 판정된 계측 지점을 상기 손상 위치로 산출한다.The calculating of the damage location may include calculating a difference between the measured value for each second measurement point and the high spatial resolution reference value, and detecting an outlier by checking whether the calculated difference value exceeds a preset threshold value. And, the measurement point determined to be the outlier is calculated as the damage location.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 모니터링 대상 구조물의 모니터링 구간을 따라 설치된 계측용 광섬유 케이블을 통해 계측값을 산출하는 분포형 광섬유 센서 장치로부터 상기 계측값을 획득하는 구조물 건전성 모니터링 장치가 개시된다.According to another aspect of the present invention, a structure health monitoring device that obtains a measurement value from a distributed optical fiber sensor device that calculates a measurement value through an optical fiber cable for measurement installed along a monitoring section of a structure to be monitored is disclosed.
본 발명의 실시예에 따른 구조물 건전성 모니터링 장치는, 명령어를 저장하는 메모리 및 상기 명령어를 실행하는 프로세서를 포함하되, 상기 명령어는, 미리 설정된 낮은 공간분해능(Low-fidelity reference) 및 미리 설정된 높은 공간분해능(High-fidelity reference)으로 계측된 상기 모니터링 대상 구조물의 초기 상태의 계측값을 획득하여 기준치를 생성하는 단계, 상기 낮은 공간분해능으로 계측된 제1 계측 지점별 계측값을 획득하고, 상기 획득된 제1 계측 지점별 계측값 및 상기 기준치를 이용하여 상기 낮은 공간분해능으로 상기 모니터링 대상 구조물에 대한 모니터링을 수행하는 단계, 상기 모니터링 결과, 상기 획득되는 제1 계측 지점별 계측값 중에서 이상치가 발견된 경우, 상기 이상치가 발견된 구간에서 상기 높은 공간분해능으로 계측된 제2 계측 지점별 계측값을 획득하는 단계 및 상기 획득된 제2 계측 지점별 계측값 중에서 이상치를 탐지하여 손상 위치를 산출하는 단계를 포함하는 구조물 건전성 모니터링 방법을 수행한다.An apparatus for monitoring structural health according to an embodiment of the present invention includes a memory for storing instructions and a processor for executing the instructions, wherein the instructions have preset low-fidelity reference and preset high spatial resolution. generating a reference value by obtaining a measurement value of an initial state of the structure to be monitored, which is measured as a high-fidelity reference; obtaining a measurement value for each first measurement point measured with the low spatial resolution; 1 Performing monitoring of the structure to be monitored with the low spatial resolution using the measured value at each measurement point and the reference value, when an outlier is found among the obtained measurement values at each first measurement point as a result of the monitoring, Acquiring a measurement value for each second measurement point measured with the high spatial resolution in a section in which the outlier is found, and calculating a damage location by detecting an outlier among the acquired measurement values for each second measurement point. Perform structural integrity monitoring methods.
본 발명의 실시예에 따른 구조물 건전성 모니터링 장치 및 방법은, 임의 위치 계측 및 다중 공간분해능 계측이 가능한 분포형 광섬유 센서 시스템을 이용하여 구조물을 모니터링하되, 공간분해능을 적응적으로 조정하여 구조물의 손상을 정확히 탐지할 수 있다.An apparatus and method for monitoring structural health according to an embodiment of the present invention monitors a structure using a distributed optical fiber sensor system capable of measuring arbitrary positions and multi-spatial resolutions, but prevents structural damage by adaptively adjusting the spatial resolution. can be accurately detected.
도 1은 포인트 센서 및 분포형 센서의 센싱 개념을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구조물 건전성 모니터링 장치가 수행하는 구조물 건전성 모니터링 방법을 나타낸 흐름도.
도 3 내지 도 8은 도 2의 본 발명의 실시예에 따른 구조물 건전성 모니터링 방법을 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 구조물 건전성 모니터링 장치의 구성을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면.1 is a diagram illustrating a sensing concept of a point sensor and a distributed sensor;
2 is a flowchart illustrating a structure health monitoring method performed by a structure health monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 to 8 are views for explaining a structure health monitoring method according to the embodiment of the present invention of FIG. 2;
9 is a view schematically illustrating the configuration of a structure health monitoring device according to an embodiment of the present invention.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Singular expressions used herein include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "consisting of" or "comprising" should not be construed as necessarily including all of the various components or steps described in the specification, and some of the components or some of the steps It should be construed that it may not be included, or may further include additional components or steps. In addition, terms such as "...unit" and "module" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software or a combination of hardware and software. .
이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다. Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구조물 건전성 모니터링 장치가 수행하는 구조물 건전성 모니터링 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 3 내지 도 8은 도 2의 본 발명의 실시예에 따른 구조물 건전성 모니터링 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이하, 도 2를 중심으로, 본 발명의 실시예에 따른 구조물 건전성 모니터링 방법을 설명하되, 도 3 내지 도 8을 참조하기로 한다.2 is a flowchart illustrating a structure health monitoring method performed by a structure health monitoring device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 3 to 8 are for explaining the structure health monitoring method according to the embodiment of the present invention of FIG. 2 it is a drawing Hereinafter, a structure integrity monitoring method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2, but reference will be made to FIGS. 3 to 8.
S210 단계에서, 구조물 건전성 모니터링 장치(100)는, 미리 설정된 낮은 공간분해능(Low-fidelity reference) 및 미리 설정된 높은 공간분해능(High-fidelity reference)으로 계측된 모니터링 대상 구조물(10)의 초기 상태의 계측값을 획득하여 기준치를 생성한다.In step S210, the structure
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구조물 건전성 모니터링 시스템을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면이다.3 is a diagram schematically illustrating a structure health monitoring system according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 구조물 건전성 모니터링 시스템은 구조물 건전성 모니터링 장치(100), 분포형 광섬유 센서 장치(200) 및 계측용 광섬유 케이블(210)을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 3 , a structure health monitoring system according to an embodiment of the present invention may include a structure
본 발명의 실시예에 따른 구조물 건전성 모니터링 장치(100)는 분포형 광섬유 센서 장치(200)로부터 모니터링 대상 구조물(10)의 모니터링 구간의 연속적인 계측값을 획득할 수 있다. 여기서, 분포형 광섬유 센서 장치(200)는 모니터링 대상 구조물(10)의 모니터링 구간을 따라 설치된 계측용 광섬유 케이블(210)을 통해 계측값을 산출할 수 있다. The structure
예를 들어, 분포형 광섬유 센서 장치(200)는 BOCDA(Brillouin Optical Correlation Domain Analysis) 장치일 수 있으며, 미리 설정된 공간분해능에 따른 계측용 광섬유 케이블(210)의 계측 지점마다 산란파를 수신하고 수신된 산란파의 신호처리를 통해 산란파를 변형률 또는 온도와 연관된 물리량으로 변환하여 계측값을 산출할 수 있다. 그리고, 계측용 광섬유 케이블(210)은 단일모드 광섬유 코어가 적용된 일반적인 통신용 광섬유 케이블일 수 있다.For example, the distributed optical
분포형 광섬유 센서 장치(200)는 계측 변수 설정에 따라 가변되는 다중 공간분해능(Spatial Resolution)으로 동작하도록 구현될 수 있다. 여기서, 다중 공간분해능은 낮은 공간분해능 및 높은 공간분해능을 포함할 수 있다.The distributed optical
예를 들어, 낮은 공간분해능은 수 센티미터(cm)의 단위길이로 설정될 수 있고, 높은 공간분해능은 수 미터(m)의 단위길이로 설정될 수 있다. 이때, 계측 지점 간격(Readout)이 수 센티미터(cm)~수 미터(m)로 설정될 수 있다. 분포형 광섬유 센서 장치(200)는 수 킬로미터(km)까지 분포형 센싱을 통한 계측을 수행할 수 있다.For example, a low spatial resolution may be set to a unit length of several centimeters (cm), and a high spatial resolution may be set to a unit length of several meters (m). At this time, the measurement point interval (Readout) may be set to several centimeters (cm) to several meters (m). The distributed optical
또한, 분포형 광섬유 센서 장치(200)는 계측용 광섬유 케이블(210)의 길이 방향으로 순차적으로 계측하지 않고, 임의의 계측 지점에서 계측을 수행할 수 있다.In addition, the distributed optical
예를 들어, 대형 사회기반시설물에서 요구되는 분포형 광섬유 센서 장치(200)의 계측 성능은 도 4에 도시된 바와 같이 정의될 수 있다.For example, the measurement performance of the distributed optical
즉, 구조물 건전성 모니터링 장치(100)는 도 5에 도시된 바와 같이, 분포형 광섬유 센서 장치(200)를 이용하여 미리 설정된 높은 공간분해능 및 미리 설정된 낮은 공간분해능 별로 모니터링 대상 구조물(10)의 초기 상태를 계측하여 낮은 공간분해능 기준치 및 높은 공간분해능 기준치를 생성할 수 있다.That is, as shown in FIG. 5 , the structure
예를 들어, 계측용 광섬유 케이블(210) 인근의 모니터링 대상 구조물(10)에서 손상이 발생하면, 손상이 발생된 지점의 계측값은 손상 전의 계측값(즉, 기준치)과 큰 차이를 보일 수 있다.For example, when damage occurs in the structure to be monitored 10 near the
S220 단계에서, 구조물 건전성 모니터링 장치(100)는, 낮은 공간분해능으로 계측된 계측 지점별 계측값을 획득하여 낮은 공간분해능으로 모니터링 대상 구조물(10)에 대한 모니터링을 수행한다.In step S220, the structure
즉, 도 6을 참조하면, 구조물 건전성 모니터링 장치(100)는 분포형 광섬유 센서 장치(200)가 낮은 공간분해능으로 계측하도록 제어한 후, 분포형 광섬유 센서 장치(200)로부터 낮은 공간분해능으로 계측된 계측 지점별 계측값을 주기적으로 획득하고, 획득된 계측 지점별 계측값과 낮은 공간분해능 기준치의 차이값을 산출할 수 있다. 그리고, 구조물 건전성 모니터링 장치(100)는 산출된 차이값이 미리 설정된 임계값을 초과하는지 여부를 확인하여 이상치를 탐지할 수 있다.That is, referring to FIG. 6 , the structure
예를 들어, 구조물 건전성 모니터링 장치(100)는 산출된 계측 지점별 차이값에 대하여 MAD(Median Absolute Deviation) 알고리즘을 이용하여 이상치 탐지(Anomaly Detection)를 수행할 수 있다. 여기서, MAD 알고리즘은 중앙값 절대편차로 이상치(outlier)를 탐지하는 방법이다.For example, the
S230 단계에서, 구조물 건전성 모니터링 장치(100)는, 낮은 공간분해능으로 계측된 계측 지점별 계측값에서 이상치가 발견되는지 여부를 판단한다.In step S230, the
구조물 건전성 모니터링 장치(100)는 산출된 차이값이 미리 설정된 임계값을 초과하는 계측 지점이 포함된 이상치 발견 구간을 개략적인 손상 구간으로 판단할 수 있다.The structure
S240 단계에서, 구조물 건전성 모니터링 장치(100)는, 이상치가 발견된 경우, 모니터링 구간 중 이상치가 발견된 구간에서 높은 공간분해능으로 계측된 계측 지점별 계측값을 획득한다.In step S240 , when an outlier is found, the structure
즉, 구조물 건전성 모니터링 장치(100)는 분포형 광섬유 센서 장치(200)가 이상치 발견 구간을 높은 공간분해능으로 계측하도록 제어한 후, 분포형 광섬유 센서 장치(200)로부터 높은 공간분해능으로 계측된 이상치 발견 구간의 계측 지점별 계측값을 획득할 수 있다.That is, the structure
예를 들어, 분포형 광섬유 센서 장치(200)는 도 7에 도시된 바와 같이, 임의의 계측 지점에서 계측하는 임의 위치 계측(Random-accessibility) 기능을 이용하여 높은 공간분해능으로 계측을 수행할 수 있다.For example, as shown in FIG. 7 , the distributed optical
S250 단계에서, 구조물 건전성 모니터링 장치(100)는, 높은 공간분해능으로 계측된 계측 지점별 계측값 중에서 이상치를 탐지하여 손상 위치를 산출한다.In step S250, the structure
즉, 도 8을 참조하면, 구조물 건전성 모니터링 장치(100)는 획득된 이상치 발견 구간의 계측 지점별 계측값과 높은 공간분해능 기준치의 차이값을 산출하고, 산출된 차이값이 미리 설정된 임계값을 초과하는지 여부를 확인하여 이상치를 탐지할 수 있고, 차이값이 이상치로 판정된 계측 지점을 최종적인 손상 위치로 산출할 수 있다.That is, referring to FIG. 8 , the structure
예를 들어, 구조물 건전성 모니터링 장치(100)는 산출된 계측 지점별 차이값에 대하여 MAD(Median Absolute Deviation) 알고리즘을 이용하여 이상치 탐지(Anomaly Detection)를 수행할 수 있다.For example, the
그리고, 구조물 건전성 모니터링 장치(100)는 산출된 손상 위치를 모니터링 대상 구조물(10)의 관리자에게 통보할 수 있다.In addition, the structure
예를 들어, 구조물 건전성 모니터링 장치(100)는 유무선의 통신수단을 구비할 수 있으며, 구비된 통신수단을 통해 산출된 손상 위치를 포함하는 모니터링 메시지를 관리자의 단말로 전송할 수 있다.For example, the
이와 같이, 구조물 건전성 모니터링 장치(100)는 모니터링 대상 구조물(10)의 전체 모니터링 구간을 낮은 공간분해능으로 계측하여 계측 소요 시간 및 연산 소요 자원을 최소화할 수 있고, 낮은 공간분해능의 계측을 통해 발견된 손상 예상 구간을 높은 공간분해능으로 임의 위치 계측하여 정확한 손상 위치를 산출할 수 있다. 이를 통해, 구조물 건전성 모니터링 장치(100)는 한정적 자원 내에서 효율적이고 정확도 높은 모니터링을 수행하여 객관적이고 다양한 미지의 손상 유형에도 효과적으로 적용될 수 있고, 구조물의 손상 탐지 외에도 파이프라인 또는 댐의 누수(Leakage)로 인한 온도 변화 등을 포착하는 데에도 확장 가능하며, 사회기반시설물의 생애주기 동안 효율적인 유지관리 계획, 보수 및 보강의 시긴 및 방법 등에 대한 의사결정이 가능할 수 있다.In this way, the structure
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 구조물 건전성 모니터링 장치의 구성을 개략적으로 예시하여 나타낸 도면이다.9 is a diagram schematically illustrating the configuration of a structure health monitoring device according to an embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 구조물 건전성 모니터링 장치(100)는 프로세서(110), 메모리(120), 통신부(130) 및 인터페이스부(140)를 포함한다.Referring to FIG. 9 , a structure
프로세서(110)는 메모리(120)에 저장된 처리 명령어를 실행시키는 CPU 또는 반도체 소자일 수 있다.The
메모리(120)는 다양한 유형의 휘발성 또는 비휘발성 기억 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(120)는 ROM, RAM 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 메모리(120)는 본 발명의 실시예에 따른 구조물 건전성 모니터링 방법을 수행하는 명령어들을 저장할 수 있다.For example, the
통신부(130)는 통신망을 통해 다른 장치들과 데이터를 송수신하기 위한 수단이다.The
인터페이스부(140)는 네트워크에 접속하기 위한 네트워크 인터페이스 및 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다.The
한편, 전술된 실시예의 구성 요소는 프로세스적인 관점에서 용이하게 파악될 수 있다. 즉, 각각의 구성 요소는 각각의 프로세스로 파악될 수 있다. 또한 전술된 실시예의 프로세스는 장치의 구성 요소 관점에서 용이하게 파악될 수 있다.On the other hand, the components of the above-described embodiment can be easily grasped from a process point of view. That is, each component can be identified as each process. In addition, the process of the above-described embodiment can be easily grasped from the viewpoint of components of the device.
또한 앞서 설명한 기술적 내용들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예들을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 하드웨어 장치는 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.In addition, the technical contents described above may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. Program commands recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiments or may be known and usable to those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. - includes hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, as well as machine language codes such as those produced by a compiler. A hardware device may be configured to act as one or more software modules to perform the operations of the embodiments and vice versa.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.The embodiments of the present invention described above have been disclosed for illustrative purposes, and those skilled in the art having ordinary knowledge of the present invention will be able to make various modifications, changes, and additions within the spirit and scope of the present invention, and such modifications, changes, and additions will be considered to fall within the scope of the following claims.
10: 모니터링 대상 구조물
100: 구조물 건전성 모니터링 장치
110: 프로세서
120: 메모리
130: 통신부
140: 인터페이스부
200: 분포형 광섬유 센서 장치
210: 계측용 광섬유 케이블10: Structures to be monitored
100: structure health monitoring device
110: processor
120: memory
130: communication department
140: interface unit
200: Distributed optical fiber sensor device
210: optical fiber cable for measurement
Claims (6)
미리 설정된 낮은 공간분해능(Low-fidelity reference) 및 미리 설정된 높은 공간분해능(High-fidelity reference)으로 계측된 상기 모니터링 대상 구조물의 초기 상태의 계측값을 획득하여 기준치를 생성하는 단계;
상기 낮은 공간분해능으로 계측된 제1 계측 지점별 계측값을 획득하고, 상기 획득된 제1 계측 지점별 계측값 및 상기 기준치를 이용하여 상기 낮은 공간분해능으로 상기 모니터링 대상 구조물에 대한 모니터링을 수행하는 단계;
상기 모니터링 결과, 상기 획득되는 제1 계측 지점별 계측값 중에서 이상치가 발견된 경우, 상기 이상치가 발견된 구간에서 상기 높은 공간분해능으로 계측된 제2 계측 지점별 계측값을 획득하는 단계; 및
상기 획득된 제2 계측 지점별 계측값 중에서 이상치를 탐지하여 손상 위치를 산출하는 단계를 포함하는 구조물 건전성 모니터링 방법.
In the structure health monitoring method performed by a structure health monitoring device that obtains the measured value from a distributed optical fiber sensor device that calculates the measured value through an optical fiber cable for measurement installed along the monitoring section of the structure to be monitored,
generating a reference value by obtaining measurement values of an initial state of the structure to be monitored, measured with a preset low-fidelity reference and a preset high-fidelity reference;
Obtaining a measurement value for each first measurement point measured with the low spatial resolution, and monitoring the structure to be monitored with the low spatial resolution using the obtained measurement value for each first measurement point and the reference value. ;
obtaining a second measurement value measured with the high spatial resolution in a section in which the outlier is found, when an outlier is found among the obtained measurement values for each first measurement point as a result of the monitoring; and
and calculating a damage location by detecting an outlier among the obtained measurement values for each second measurement point.
상기 기준치를 생성하는 단계는,
상기 낮은 공간분해능 및 상기 높은 공간분해능 별로 계측된 낮은 공간분해능 기준치 및 높은 공간분해능 기준치를 생성하는 것을 특징으로 하는 구조물 건전성 모니터링 방법.
According to claim 1,
The step of generating the reference value,
The structure integrity monitoring method, characterized in that for generating a low spatial resolution reference value and a high spatial resolution reference value measured for each of the low spatial resolution and the high spatial resolution.
상기 모니터링을 수행하는 단계는,
상기 분포형 광섬유 센서 장치가 상기 낮은 공간분해능으로 계측하도록 제어한 후, 상기 분포형 광섬유 센서 장치로부터 상기 제1 계측 지점별 계측값을 주기적으로 획득하고, 상기 획득된 제1 계측 지점별 계측값과 상기 낮은 공간분해능 기준치의 차이값을 산출하고, 상기 산출된 차이값이 미리 설정된 임계값을 초과하는지 여부를 확인하여 이상치를 탐지하는 것을 특징으로 하는 구조물 건전성 모니터링 방법.
According to claim 2,
The step of performing the monitoring is,
After the distributed optical fiber sensor device is controlled to measure with the low spatial resolution, a measurement value for each first measurement point is periodically obtained from the distributed optical fiber sensor device, and the obtained measurement value for each first measurement point The structure integrity monitoring method, characterized in that for detecting an outlier by calculating a difference value between the low spatial resolution reference value and checking whether the calculated difference value exceeds a preset threshold value.
상기 제2 계측 지점별 계측값을 획득하는 단계는,
상기 분포형 광섬유 센서 장치가 상기 이상치가 발견된 구간을 상기 높은 공간분해능으로 계측하도록 제어한 후, 상기 분포형 광섬유 센서 장치로부터 상기 제2 계측 지점별 계측값을 획득하는 것을 특징으로 하는 구조물 건전성 모니터링 방법.
According to claim 3,
The step of obtaining the measured value for each second measurement point,
After controlling the distributed optical fiber sensor device to measure the section in which the outlier is found with the high spatial resolution, the structure integrity monitoring characterized in that the measurement value for each second measurement point is obtained from the distributed optical fiber sensor device. method.
상기 손상 위치를 산출하는 단계는,
상기 제2 계측 지점별 계측값과 상기 높은 공간분해능 기준치의 차이값을 산출하고, 상기 산출된 차이값이 미리 설정된 임계값을 초과하는지 여부를 확인하여 이상치를 탐지하고, 상기 이상치로 판정된 계측 지점을 상기 손상 위치로 산출하는 것을 특징으로 하는 구조물 건전성 모니터링 방법.
According to claim 4,
The step of calculating the damage location,
A difference value between the measured value for each second measurement point and the high spatial resolution reference value is calculated, and an outlier is detected by checking whether the calculated difference value exceeds a preset threshold value, and a measurement point determined as the outlier value is determined. Structure integrity monitoring method, characterized in that for calculating as the damage location.
명령어를 저장하는 메모리; 및
상기 명령어를 실행하는 프로세서를 포함하되,
상기 명령어는,
미리 설정된 낮은 공간분해능(Low-fidelity reference) 및 미리 설정된 높은 공간분해능(High-fidelity reference)으로 계측된 상기 모니터링 대상 구조물의 초기 상태의 계측값을 획득하여 기준치를 생성하는 단계;
상기 낮은 공간분해능으로 계측된 제1 계측 지점별 계측값을 획득하고, 상기 획득된 제1 계측 지점별 계측값 및 상기 기준치를 이용하여 상기 낮은 공간분해능으로 상기 모니터링 대상 구조물에 대한 모니터링을 수행하는 단계;
상기 모니터링 결과, 상기 획득되는 제1 계측 지점별 계측값 중에서 이상치가 발견된 경우, 상기 이상치가 발견된 구간에서 상기 높은 공간분해능으로 계측된 제2 계측 지점별 계측값을 획득하는 단계; 및
상기 획득된 제2 계측 지점별 계측값 중에서 이상치를 탐지하여 손상 위치를 산출하는 단계를 포함하는 구조물 건전성 모니터링 방법을 수행하는 것을 특징으로 하는 구조물 건전성 모니터링 장치.
In the structure health monitoring device for obtaining the measured value from a distributed optical fiber sensor device that calculates the measured value through an optical fiber cable for measurement installed along the monitoring section of the structure to be monitored,
memory for storing instructions; and
Including a processor that executes the instructions,
The command is
generating a reference value by obtaining measurement values of an initial state of the structure to be monitored, measured with a preset low-fidelity reference and a preset high-fidelity reference;
Obtaining a measurement value for each first measurement point measured with the low spatial resolution, and monitoring the structure to be monitored with the low spatial resolution using the obtained measurement value for each first measurement point and the reference value. ;
obtaining a second measurement value measured with the high spatial resolution in a section in which the outlier is found, when an outlier is found among the obtained measurement values for each first measurement point as a result of the monitoring; and
A structure integrity monitoring device characterized in that performing a structure integrity monitoring method comprising the step of calculating a damage location by detecting an outlier among the obtained measurement values for each second measurement point.
Priority Applications (1)
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KR1020210078875A KR102580358B1 (en) | 2021-06-17 | 2021-06-17 | Apparatus and method for structural health monitoring using distributed sensing technique based on random-accessibility and multi-spatial Resolution |
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---|---|---|---|---|
EP0774118A2 (en) * | 1994-08-03 | 1997-05-21 | Dgi Technologies, Inc. | Target specific screens and their use for discovering small organic molecular pharmacophores |
JP4187250B2 (en) * | 2004-03-12 | 2008-11-26 | 鹿島建設株式会社 | Diagnostic method and system for structure using optical fiber |
KR100879601B1 (en) | 2006-10-19 | 2009-01-21 | 주식회사 아이세스 | Equipment for measuring displacement for construction using optical fiber sensor and Method thereof |
JP4236771B2 (en) * | 1999-08-16 | 2009-03-11 | 株式会社フジクラ | Light monitoring device |
KR102023701B1 (en) * | 2018-11-26 | 2019-11-04 | 한국건설기술연구원 | Apparatus and Method for Measuring Distribution of Structure Strain with Combination of Discrete Sensor and Distributed Sensor |
KR102197696B1 (en) * | 2019-12-24 | 2021-01-04 | 한국건설기술연구원 | Structure health monitoring system using optic fiber-based hybrid nerve network sensor, and method for the same |
-
2021
- 2021-06-17 KR KR1020210078875A patent/KR102580358B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0774118A2 (en) * | 1994-08-03 | 1997-05-21 | Dgi Technologies, Inc. | Target specific screens and their use for discovering small organic molecular pharmacophores |
JP4236771B2 (en) * | 1999-08-16 | 2009-03-11 | 株式会社フジクラ | Light monitoring device |
JP4187250B2 (en) * | 2004-03-12 | 2008-11-26 | 鹿島建設株式会社 | Diagnostic method and system for structure using optical fiber |
KR100879601B1 (en) | 2006-10-19 | 2009-01-21 | 주식회사 아이세스 | Equipment for measuring displacement for construction using optical fiber sensor and Method thereof |
KR102023701B1 (en) * | 2018-11-26 | 2019-11-04 | 한국건설기술연구원 | Apparatus and Method for Measuring Distribution of Structure Strain with Combination of Discrete Sensor and Distributed Sensor |
KR102197696B1 (en) * | 2019-12-24 | 2021-01-04 | 한국건설기술연구원 | Structure health monitoring system using optic fiber-based hybrid nerve network sensor, and method for the same |
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