KR200191319Y1 - Detecting and thawing system for road, tunnel, bridge in area of mountain or high snowfall and airport - Google Patents
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Abstract
본 고안에 따른 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템은 각종 기상변수(대기 온도, 습도 및 강수, 강우, 강설량 등)를 측정하기 위한 기후측정장치, 노면의 온도 및 상태를 감지하기 위한 노면 감지기 그리고 얼음 생성 경보나 얼음의 생성 유무, 노면의 결빙점 등을 감지하는 결빙 감지기로 구성된 감지부와, 상기 감지부로부터 결빙정보 입력시 융설액을 분사하기 위한 펌프 스테이션, 각종 밸브박스, 스프레이 디스크 등으로 구성된 실행부와, 상기 감지부로부터 입력된 정보를 받아 실행부에 각종 명령을 내리는 전자제어장치와 비상시 수동으로 실행부를 조작할 수 있는 수동조작반 등으로 구성된 제어부, 그리고 여러 관련 정보를 감시, 처리하는 중앙감시시스템부와 처리 결과를 출력하는 출력부로 구성된다.The road surface freezing detection and prevention system for roads, tunnels, bridges and airports in mountainous and snowy areas according to the present invention is a climate measuring device for measuring various weather variables (air temperature, humidity and precipitation, rainfall, snowfall, etc.) A detector consisting of a road surface detector for detecting the temperature and condition of the ice and a freezing detector for detecting the presence of ice or alarm, the formation of ice, the freezing point of the road surface, and a pump for spraying the snow melt when entering the ice information from the detection unit Control unit consisting of an execution unit consisting of a station, various valve boxes, spray disks, etc., an electronic control unit for receiving various information inputted from the detection unit and giving various commands to the execution unit, and a manual operation panel for manually operating the execution unit in an emergency. And a central monitoring system that monitors and processes various related information and an output that outputs the processing results. It is sex.
폭설 및 결빙 등 위험요소를 상기 감지부, 제어부, 실행부에 의해 자동 또는 수동으로 사전에 조치를 취하여 최소화거나 신속하게 제거하여 운행하는 차량의 안전운행을 도모할 수 있으며, 노면 결빙 상태를 전자제어장치 내의 CPU에 의해 분석, 판단하여 융설액을 분사시킴으로서 교통 및 안전사고에 따르는 교통 마비에 의한 각종 손실과 환경 오염 문제 등을 최소화하고 시설 관리의 효율성을 기할 수 있도록 하기 위한 시스템이다.Risk factors such as heavy snowfall and freezing can be minimized or quickly eliminated by automatic or manual action by the detection unit, control unit, and execution unit to promote safe driving of the vehicle, and control the road ice state electronically. By analyzing and judging by the CPU in the device, this system is designed to minimize various losses and environmental pollution problems caused by traffic paralysis caused by traffic and safety accidents, and to improve the efficiency of facility management.
Description
본 고안은 산악 및 다설 지역의 도로, 터널 및 교량 등에서 폭설 및 결빙 등 위험요소로 작용할 수 있는 자연적 요인에 대해 융설액 분사장치를 설치하여 자동 또는 수동으로 빠르고 안전하게 결빙 생성을 방지하거나 제거하여 차량의 신속한 통행과 안전운행을 도모할 수 있으며, 노면 결빙 상태를 전자제어장치 내의 CPU에 의해 분석, 판단하여 융설액을 분사시킴으로서 교통 사고, 마비에 의한 각종 손실과 환경 오염 문제 등을 최소화하고 시설 관리의 효율성을 기할 수 있도록 하기 위한 시스템에 관한 것이다.The present invention installs a snow melt spraying device for natural factors that may act as a risk factor such as heavy snow and freezing in roads, tunnels and bridges in mountainous and snowy areas. Rapid traffic and safe operation can be achieved, and snow melting is sprayed by analyzing and determining the road freezing condition by the CPU in the electronic control device, minimizing various accidents due to traffic accidents, paralysis and environmental pollution, and It is about a system for achieving efficiency.
최근 사회간접자본(SOC)에 의한 고속도로, 산업도로, 각종 교량 및 터널 등의 활발한 건설이 이루어지고 있으나, 산악 및 다설 지역의 도로, 터널 및 교량 등에서는 매년마다 폭설로 인한 차량 지체 및 교통 통제 등의 장애로 엄청난 경제적 손실이 생기고 있으므로 원활한 차량 운행과 안전을 고려한 시스템이 절실히 요구되고 있다.Recently, the construction of highways, industrial roads, various bridges and tunnels by SOC has been actively carried out.However, roads, tunnels and bridges in mountainous and heavy snow areas have been affected by heavy snowfall and traffic control every year. Because of the enormous economic loss caused by the failure of the company, there is an urgent need for a system that considers smooth vehicle operation and safety.
선진 외국에서는 안전성 및 경제적, 환경적인 측면을 고려한 시스템을 개발, 적용하여 안전, 신속, 원활한 차량 운행을 도모하고 있으나, 국내의 경우 산악 지형, 터널 및 교량 등에서의 여러 가지 부적절한 여건 등으로 인해 적절한 대책 마련이 시급한 실정이다.In advanced countries, we have developed and applied a system considering safety, economics, and environmental aspects to promote safety, speed, and smooth vehicle operation.However, in Korea, appropriate measures are taken due to various improper conditions in mountainous terrain, tunnels and bridges. It is urgent to prepare.
가장 이상적인 노면결빙 감지 및 방지 시스템의 경우 우선적으로 도로, 차량 및 관련 시설물에 피해를 주지 않아야 하고, 해당 시스템 작동시 차량의 지체나 교통 통제 등이 없어야 한다. 현재의 융설 방식은 선조치에 의한 융설 방식 부재로 인해 주로 후조치에 기준한 인력에 의한 화학 약품 도포로 이루어지고 있으므로 다량의 눈이 내릴 경우 노면의 급속한 결빙과 제설작업의 어려움 등 후조치에 많은 어려움이 발생하고 있다. 그러므로 조기에 노면 상태를 적절하게 측정하고 가장 중요한 주변의 기상을 관측하여 즉각적으로 대응할 수 있는 선조치 시스템이 필요하지만, 이러한 시스템이 아직 개발되지 않은 실정이다. 또한 현재 가장 많이 쓰이는 방법인 인력에 의한 염화칼슘(CaCl2)의 다량 도포로 시설물의 조기 노후화는 물론, 주변 생태계 파괴나 수질 오염 등 여러 환경 문제가 발생하고 있으므로, 효율적 및 경제적이고 친환경적인 노면결빙 감지 및 방지 시스템이 요구되고 있다.The most ideal road ice detection and prevention system should first of all avoid damage to roads, vehicles and related facilities, and there should be no delays or traffic control in the operation of the system. The current snow melting method is mainly due to the application of chemicals by personnel based on post-action measures due to the absence of snow melting method by pre-emption measures. Difficulties are occurring. Therefore, there is a need for a preemptive system that can measure the road condition early and respond immediately by observing the most important surrounding weather, but such a system has not been developed yet. In addition, due to the large amount of calcium chloride (CaCl 2 ) applied by manpower, which is the most widely used method, there are various environmental problems such as premature aging of facilities and destruction of surrounding ecosystems and water pollution. And prevention systems are required.
본 고안은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은 산악 및 다설 지역의 도로, 터널 및 교량 등에서의 원활한 차량 통행을 위해 환경적, 경제적, 안전성 등 여러 측면을 고려한 노면결빙 감지 및 방지 시스템을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems of the prior art, the purpose of the present invention is to consider the road surface, tunnels, bridges, etc. for smooth vehicle traffic roads in consideration of environmental, economic, safety, etc. It is to provide a detection and prevention system.
본 고안의 또 다른 목적은 상기한 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템 구축으로 현재 진행되고 있는 고속도로 통합관리시스템(FTMS : Freeway Traffic Management Systems)과 교통지능화 시스템(I TS : Intelligent Traffic System)의 첨단차량 및 도로분야(AVHS : Advanced Vehicle & Highway Systems)에 독립된 시스템으로써의 역할을 할 수 있는 시스템을 구축하고, 더 나아가 진일보한 서비스를 수요자에게 공급할 수 있도록 하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to construct a freeway traffic management system (FTMS) and traffic intelligence that are currently in progress by establishing a road freezing detection and prevention system for roads, tunnels, bridges, and airports in mountainous and snowy areas. To build a system that can act as an independent system in the Advanced Vehicle & Highway Systems (AVHS) of the Intelligent Traffic System (I TS) and to provide advanced services to consumers. It is to.
도 1은, 본 고안에 따른 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템을 개략적으로 나타내는 블럭도이다.1 is a block diagram schematically illustrating a system for detecting and preventing road ice for roads, tunnels, bridges, airports, and the like in mountainous and snowy areas according to the present invention.
도 2는, 본 고안에 따른 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템의 동작 모드를 나타내는 개략도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing the operation mode of the road surface ice detection and prevention system for roads, tunnels, bridges, airports, etc. in mountainous and snowy areas according to the present invention.
도 3은, 본 고안에 따른 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템의 전체 계통도이다.3 is a schematic diagram of a road surface freezing detection and prevention system for roads, tunnels, bridges, airports, and the like in mountainous and snowy areas according to the present invention.
도 4a는, 본 고안에 따른 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템의 감지부인 노면감지기의 평면도이고, 도 4b는 측면도를 나타내는 것이다.4A is a plan view of a road surface detector which is a sensing unit of a road ice detection and prevention system for roads, tunnels, bridges, and airports in mountainous and snowy areas according to the present invention, and FIG. 4B shows a side view.
도 5a는 본 고안에 따른 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템의 감지부인 결빙감지기의 평면도이고, 도 5b는 측면도를 나타내는 것이다.FIG. 5A is a plan view of a freezing detector which is a sensing unit of a road freezing detection and prevention system for roads, tunnels, bridges, and airports in mountainous and snowy areas according to the present invention, and FIG. 5B illustrates a side view.
도 6a는 본 고안에 따른 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템의 기후측정장치인 강설 및 강우량 감지기의 측면도이고, 도 6b는 평면도를 나타내는 것이고, 도 6c는 대기온도 및 습도 감지기의 사시도를 나타내며, 도 6d는 풍향계의 사시도를, 도 6e는 풍속계의 사시도를 나타내고, 도 6f는 측정통합장치의 구성도를 나타내는 것이다.FIG. 6A is a side view of a snowfall and rainfall detector which is a climate measuring device of a road ice detection and prevention system for roads, tunnels, bridges, and airports in mountainous and snowy areas according to the present invention, and FIG. 6B is a plan view, and FIG. 6C. 6 is a perspective view of an air temperature and humidity sensor, FIG. 6D is a perspective view of a wind vane, FIG. 6E is a perspective view of an anemometer, and FIG. 6F is a block diagram of a measurement integration device.
도 7a는 본 고안에 따른 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템의 실행부인 스프레이 디스크(Spray Disk)의 측면도를 나타내며, 도 7b는 평면도를 나타내는 것이다.FIG. 7A illustrates a side view of a spray disk, which is an execution part of a road ice detection and prevention system for roads, tunnels, bridges, airports, and the like in mountainous and snowy areas according to the present invention, and FIG. 7B illustrates a plan view.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)
1 ㆍㆍㆍ 펌프스테이션 2 ㆍㆍㆍ 기후측정장치1 Pump station 2 Climate measuring device
3 ㆍㆍㆍ 결빙감지기 4 ㆍㆍㆍ 노면감지기3 ... Freezing detector 4 ...
3' ㆍㆍㆍ 결빙감지센서 4' ㆍㆍㆍ 노면감지센서3 'ㆍ ·· Freezing sensor 4' ㆍ ·· Road detection sensor
5 ㆍㆍㆍ 스프레이 디스크 6 ㆍㆍㆍ 밸브박스5 ... spray disk 6 ... valve box
7 ㆍㆍㆍ 전자제어장치 8 ㆍㆍㆍ 측정통합장치7 Electronic control device 8 Measurement integration device
9 ㆍㆍㆍ 강설 및 강우량 감지기 10 ㆍㆍㆍ 대기온도 및 습도 감지기9 ㆍ ·· Snow and rainfall detector 10 ㆍ ·· Air temperature and humidity detector
11 ㆍㆍㆍ 풍향계 11a ㆍㆍㆍ 풍속계11 Wind vane 11a Wind anemometer
12 ㆍㆍㆍ 모뎀 13 ㆍㆍㆍ 파이프 라인12 ... modem 13 ... pipeline
14 ㆍㆍㆍ 중앙감시시스템 15 ㆍㆍㆍ 프린터14 ... central monitoring system 15 ... printer
16 ㆍㆍㆍ 컨버터 17 ㆍㆍㆍ 감지관16 ..................... 17 Sensor tube
18 ㆍㆍㆍ 광센서 19 ㆍㆍㆍ 노즐18 Light sensor 19 Nozzle
20 ㆍㆍㆍ 감지부 30 ㆍㆍㆍ 실행부20 .... Detection part 30 ... execution part
40 ㆍㆍㆍ 제어부 50 ㆍㆍㆍ 중앙감시시스템부40 ... control part 50 ... central monitoring system part
60 ㆍㆍㆍ 출력부60 ... output unit
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템은 각종 기상변수(대기 온도, 습도 및 강수, 강우, 강설량 등)를 측정하기 위한 기후측정장치, 노면의 온도 및 상태를 감지하기 위한 노면 감지기 그리고 얼음 생성 경보나 얼음의 생성 유무, 노면의 결빙점 등을 감지하는 결빙 감지기로 구성된 감지부와, 상기 감지부로부터 결빙정보 입력시 융설액을 분사하기 위한 펌프 스테이션, 각종 밸브, 스프레이 디스크 등으로 구성된 실행부와, 상기 감지부로부터 입력된 정보를 받아 실행부에 각종 명령을 내리는 전자제어장치와 비상시 수동으로 실행부를 조작할 수 있는 수동조작반 등으로 구성된 제어부, 그리고 여러 관련 정보를 감시, 처리하는 중앙감시시스템부와 처리 결과를 출력하는 출력부로 구성된다.In order to achieve the above object, the road surface freezing detection and prevention system for roads, tunnels, bridges and airports in mountainous and snowy areas according to the present invention measures various weather variables (air temperature, humidity and precipitation, rainfall, snowfall, etc.). A detector consisting of a climate measuring device for detecting the temperature and a condition of the road surface, and a freezing detector for detecting an ice generation alarm or ice generation, a freezing point of the road, and inputting ice information from the detection unit. Execution unit consisting of a pump station for spraying snow melt, various valves, spray disks, etc., an electronic control unit for receiving various information inputted from the detection unit to the execution unit and manual operation of the execution unit in an emergency Control unit consisting of manual operation panel, central monitoring system unit and processing for monitoring and processing various related information It is configured as an output module for outputting the.
산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등의 중앙감시제어 시스템에 상기 시스템을 구축, 연계시킴으로써 관리자에게는 보다 효율적이고 경제적인 설비 및 인력 관리 운영을 가능케 하고 사용자에게는 안전하고 원활한 통행을 보장할 수 있다.By establishing and linking these systems to central monitoring and control systems such as roads, tunnels, bridges, and airports in mountainous and snowy areas, it enables administrators to operate more efficiently and economically and manage facilities and to ensure safe and smooth traffic for users. Can be.
이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 고안에 따른 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram schematically showing a system for detecting and preventing road ice for roads, tunnels, bridges, airports, and the like in mountainous and snowy areas according to the present invention.
도면에서 나타내는 바와 같이, 도로의 주행방향으로 소정의 간격을 두고 설치되어 있는 결빙감지기(3)와 노면감지기(4)가 설치되어 있으며, 이 양 감지기(3), (4)에서 감지된 결빙관련정보와 적용 대상 장소 근방에 설치되어 있는 기후측정장치(2)에서 감지된 결빙관련정보를 기후측정장치(2)와 일체로 설치되어 있는 측정통합장치(8)에서 모든 결빙관련정보를 소정의 간격(예컨대, 요일, 시간, 분...등)을 두어 주기적으로 통합한다. 상기 측정통합장치(8)가 상기 통합된 정보를 상기 측정통합장치(8)와 연결된 펌프 스테이션(1) 내의 전자제어장치(7)로 보내며, 전자제어장치(7)에서 이 통합된 정보를 판독하여 결빙감지기(3)나 노면감지기(4) 또는 기후측정장치(2) 중 어느 하나의 감지기로부터 일정이상의 결빙상태인 정보를 판독하였을 시, 전자제어장치(7)에 연결된 적용 대상 장소 근방에 도로주행방향으로 소정간격을 두고 배치되어 있는 밸브박스(6) 내의 솔레노이드 밸브가 열리면서 파이프 라인(13) 안에 일정압으로 유지되어 있던 융설액이 도로 중앙선의 도로주행방향으로 일정간격을 두고 설치되어 있는 스프레이 디스크(5)의 노즐(19)을 통해 분사된다. 또한, 스프레이 디스크(5)는 밸브박스 1개당 1 내지 2개 정도로 설치하는 것이 바람직하다. 그 후, 솔레노이드 밸브가 닫히면서, 분사로 인하여 비어져버린 노즐(19 )까지의 파이프 라인(13) 안에 다시 일정압의 융설액으로 유지시키기 위하여 전자제어장치(7)에 의해 펌프를 작동시켜 펌프 스테이션(1) 내의 탱크(도시하지 않음) 안의 융설액을 파이프 라인(13) 안으로 이송한다. 측정통합장치(8)에 따로 연결되어 있는 관리동에는 중앙감시시스템부(50) 및 출력부를 구비하고 있으며, 이곳에서 육안으로 결빙관련정보를 감시 및 판독하여 독립적으로 결빙방지시스템을 작동시킬 수 있다.As shown in the figure, an ice detector 3 and a road surface detector 4 which are provided at predetermined intervals in the traveling direction of the road are provided, and these are related to the ice detected by the detectors 3 and 4. The information and the ice-related information detected by the climate measuring device (2) installed in the vicinity of the application target, all the ice-related information in the measurement integrated device (8) which is installed integrally with the climate measuring device (2) at a predetermined interval. (Eg, days of the week, hours, minutes, etc.) and incorporate them periodically. The measuring integration device 8 sends the integrated information to the electronic control device 7 in the pump station 1 connected with the measuring integration device 8 and reads the integrated information from the electronic control device 7. When reading information from the freezing sensor (3), the road surface sensor (4) or the climate measuring device (2) of a certain level of freezing state, the road near the application site connected to the electronic control device (7) The spray of the snow melt that was maintained at a constant pressure in the pipeline 13 when the solenoid valve in the valve box 6 arranged at a predetermined interval in the running direction was installed at regular intervals in the road running direction of the road center line. It is injected through the nozzle 19 of the disk 5. In addition, it is preferable to install about 1 to 2 spray disks 5 per valve box. Then, the solenoid valve is closed, and the pump is operated by the electronic controller 7 to maintain the constant pressure snow melt in the pipeline 13 to the nozzle 19 which has been emptied by the injection. The snow melt in the tank (not shown) in the station 1 is transferred into the pipeline 13. The management building connected to the measurement integration device 8 is provided with a central monitoring system unit 50 and an output unit, where the naked eye can be operated independently by monitoring and reading ice-related information.
도 2는, 본 고안에 따른 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템의 동작 모드를 나타내는 개략도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing the operation mode of the road surface ice detection and prevention system for roads, tunnels, bridges, airports, etc. in mountainous and snowy areas according to the present invention.
도면에서 나타내는 바와 같이, 동작 모드 순에 따라 노면결빙 감지 및 방지 시스템이 순차적으로 그리고 지속적으로 작동된다. 우선, 도로 표면에 설치된 노면감지기(4) 및 결빙 감지기(3)로부터 감지된 결빙 관련 자료와, 기후측정장치(2)에 설치된 대기 온도 및 습도, 강설 및 강우량, 풍향 및 풍속 감지기로부터 감지된 자료를 바탕으로 노면 및 기상 상태를 점검하고 감시한다. 기후측정장치(2)에서 주변 환경 관련 자료를 감지하여 만약 눈이 내려서 노면 온도가 결빙점 이하로 내려간다면 측정통합장치(8)에 의해서 펌프스테이션 내의 전자제어장치(7)로 운전 신호를 보내게 되고, 전자제어장치(7)의 전용 소프트웨어의 프로그램에 의해 밸브박스(6) 내의 솔레노이드 밸브가 열려, 파이프 라인(13) 안에서 일정압을 유지하고 있던 융설액이 노즐(19)을 통해 분사 된 후, 탱크 내의 융설액이 파이프 라인(13)을 거쳐 각각의 노즐(19)까지 이동하여 다시 일정압을 유지하게 된다. 결국 전자제어장치(7)에 의해 밸브 박스(6) 내의 솔레노이드 밸브가 작동되어 융설액이 노즐에서 8∼10kg/㎠의 압력으로 분사되어 눈이나 결빙상태의 노면을 녹이게 되며, 다시 처음 모드로 돌아가서 감지, 판독, 신호전달, 분사의 단계를 연속적으로 반복한다. 시스템 동작에서 가장 중요한 전자제어장치(7)는 자체에 내장된 각종 자체진단회로 및 프로그램에 의한 시스템의 기능 점검을 수행하여 기능 이상시 시스템 고장을 인지할 수 있으며, 각 설비에 대한 신호의 입, 출력을 담당하고 각종 설비의 운전 및 경보 상태의 아나로그, 디지털 신호를 입력받아 프로그램에 의한 솔레노이드 밸드의 개폐로 융설액을 분사하는 소프트웨어 프로그램을 내장하고 있다. 또한 향후 원격 감시에 대비하여 오픈프로토콜(Open Protocol)을 채택한 통신모듈을 내장하고 있다.As shown in the figure, the road ice detection and prevention system is operated sequentially and continuously in the order of the operation modes. First, the data related to the ice detected by the road surface sensor (4) and the ice detector (3) installed on the road surface, and the data detected by the air temperature and humidity, snow and rainfall, wind direction and wind speed sensor installed in the climate measuring device (2) Based on this, the road and weather conditions are checked and monitored. The climate measuring device (2) detects the data related to the surrounding environment, and if the snow falls and the road temperature drops below the freezing point, the measuring integration device (8) sends an operation signal to the electronic control unit (7) in the pump station. After the solenoid valve in the valve box 6 is opened by the program of the exclusive software of the electronic controller 7, the melted liquid, which has maintained a constant pressure in the pipeline 13, is injected through the nozzle 19, The snow melt in the tank moves through the pipeline 13 to each nozzle 19 to maintain a constant pressure again. Eventually, the solenoid valve in the valve box 6 is operated by the electronic controller 7 so that the snow melt is sprayed at a pressure of 8 to 10 kg / cm 2 from the nozzle to melt snow or freezing road surface, and then return to the first mode. Go back and repeat the steps of sensing, reading, signaling, and jetting. The most important electronic control device 7 in system operation is to check the function of the system by various self-diagnosis circuits and programs built in itself and recognize the system failure in case of malfunction. It has a built-in software program that takes charge of output and receives analog and digital signals of operation and alarm status of various equipments and sprays snow melt by opening and closing the solenoid valve by a program. In addition, it is equipped with a communication module adopting the Open Protocol in preparation for remote monitoring in the future.
도 3은 본 고안에 따른 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템의 전체 계통도이다.3 is a schematic diagram of a road surface freezing detection and prevention system for roads, tunnels, bridges, airports, and the like in mountainous and snowy areas according to the present invention.
도면에서 나타내는 바와 같이, 각종 기상변수(대기 온도, 습도, 강수, 강우, 강설량, 풍향, 풍속 등)를 측정하기 위한 기후측정장치(2), 얼음 생성 경보나 얼음의 생성 유무, 노면의 결빙점 등을 감지하는 결빙 감지기(3), 그리고 노면의 온도 및 상태를 감지하기 위한 노면 감지기(4)로 구성되는 감지부(20)와, 상기 감지부(2 0)와 연결되며, 기후측정장치(2)와 일체로 설치되어 있는 측정통합장치(8)에서 상기 감지부(20)로부터 결빙정보를 입력 받아서, 상기 측정통합장치(8)에 연결되며, 융설액을 분사하기 위한 펌프 스테이션(1), 이 펌프 스테이션에 연결되어 있는 다수의 밸브박스(6)와 연결되며, 적용 대상인 도로변에 설치되어 있는 각 밸브박스(6 ) 당 1 내지 2개가 설치되어 있는 스프레이 디스크(5) 등으로 구성되는 실행부(30)와, 상기 감지부(2)와 연결되며 펌프 스테이션(1) 내에 설치되어 있는, 상기 감지부(20)로부터 입력된 정보를 받아 실행부(30)에 각종 명령을 내리는 전자제어장치( 7)와 비상시 및 유지 보수시에 관련 기기의 기동/정지를 실행하여 관련된 자료의 상태를 조작반에서 감시할 수 있는 제어부(40), 그리고 상기 측정통합장치(8)에 독립되게 연결되어 있는, 여러 관련 정보를 감시, 처리하는 중앙감시시스템(14)으로 구성되는 중앙감시시스템부(50)와 처리 결과를 출력하는 프린터(15)로 구성되는 출력부(60)로 구성되어 있다. 펌프 스테이션(7) 내의 전자제어장치(7)가, 감지부(4) 즉, 기후측정장치(2), 결빙 감지기(3), 노면감지기(4)로부터 기상상태, 결빙상태 그리고 노면상태를 연속적으로 감지하여 일정이상의 결빙상태를 인식하였을 때에 측정통합장치(8)에 의해서 펌프 스테이션(1) 내의 전자제어장치(7)로 운전신호를 보내면 전용 스프트웨어에 의해 밸브박스(6) 내의 솔레노이드 밸브가 열림과 아울러 파이프 라인(13) 안에 일정압을 유지하고 있던 융설액이 노즐(19)로부터 8 내지 10kg/㎠의 압력으로 분사되어 지며, 그 후, 펌프가 작동되어 탱크 안의 융설액이 파이프라인(13)과 노즐(19)의 사이에 일정압을 다시 유지하도록 이송된다.As shown in the figure, a climate measuring device (2) for measuring various weather variables (air temperature, humidity, precipitation, rainfall, snowfall, wind direction, wind speed, etc.), the presence or absence of ice generation alarm or ice generation, the freezing point of the road surface, etc. A detection unit 20 consisting of a freezing detector 3 for detecting a temperature and a road surface detector 4 for detecting a temperature and a state of a road surface, and connected to the detection unit 20, a climate measuring device 2 In the measurement integrated device (8) which is installed integrally with the receiving unit receives the icing information from the detection unit 20, is connected to the measurement integration device (8), pump station (1) for injecting snow melt, An execution part which is connected to a plurality of valve boxes 6 connected to the pump station, and is composed of one or two spray disks 5 or the like for each valve box 6 installed on the roadside to be applied. 30 is connected to the sensing unit 2 and firm Start / stop of the electronic control device 7 which is installed in the station 1 and receives the information input from the sensing unit 20 and issues various commands to the execution unit 30 and the related equipment in case of emergency and maintenance. And a central control system 14 for monitoring and processing various related information, which is independently connected to the measurement integration device 8, which can monitor the status of related data by operating the control panel. It consists of an output unit 60 composed of a central monitoring system unit 50 is a printer 15 for outputting the processing results. The electronic control device 7 in the pump station 7 continuously monitors the weather state, the icing state and the road surface state from the sensing unit 4, that is, the climate measuring device 2, the ice detector 3, and the road surface detector 4. When the controller detects the icing state of the freezing state or more, and sends the operation signal to the electronic control unit 7 in the pump station 1 by the measuring integrated device 8, the solenoid valve in the valve box 6 is opened by the dedicated software. In addition, the snow melt that has maintained a constant pressure in the pipeline 13 is injected from the nozzle 19 at a pressure of 8 to 10 kg / ㎠, after which the pump is operated to the snow melt liquid in the tank 13 ) And the nozzle 19 are conveyed to maintain a constant pressure again.
도 4a는 본 고안에 따른 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템에 있어서의 감지부인 노면감지기(4)의 평면도, 도 4b는 측면도를 나타내는 것이다.4A is a plan view of a road surface detector 4 which is a sensing unit in a road freezing detection and prevention system for roads, tunnels, bridges, airports, and the like in mountainous and snowy areas according to the present invention, and FIG. 4B is a side view.
도면에서 나타내는 바와 같이, 상기 노면감지기(4)는, 노면의 젖은 정도와 염분 농도, 눈 또는 얼음층의 정보 그리고 도로상의 각종 화학물질의 농도를 측정하여 전자제어장치(7)로 융설 분사 명령을 내리기 위한 기초 자료를 전달하게 된다. 노면 온도 측정 범위는 -40∼75℃이며, 정확도는 -15∼15℃에서 0.1%, 그 외에서 0.25%이며 외함 등급은 IP67을 갖추고 있다.As shown in the figure, the road surface sensor 4 measures the degree of wetness and salinity of the road surface, information of snow or ice layers, and the concentration of various chemical substances on the road, and issues a snow spray injection command to the electronic controller 7. To pass on basic data for Road temperature measurement range is -40 to 75 ° C, accuracy is 0.1% at -15 to 15 ° C, 0.25% elsewhere and enclosure rating is IP67.
도 5a는 본 고안에 따른 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템에 있어서의 감지부인 결빙감지기(4)의 평면도, 도 5b는 측면도를 나타내는 것이다.FIG. 5A is a plan view of a freezing detector 4 which is a sensing unit in a road freezing detection and prevention system for roads, tunnels, bridges, airports, and the like in mountainous and snowy areas according to the present invention, and FIG. 5B is a side view.
도면에서 나타내는 바와 같이, 액티브 서페이스(Active Surface), 펠티어 더멀(Peltier thermal) 소자 및 측정 소자의 세부분으로 크게 구성되어 있다. 측정 원리는 펠티어 더멀 소자를 이용, 노면의 습도, 온도 등을 감지하는 프로브(Probe)의 표면을 가열하고 냉각하여 그에 따른 노면의 온도 변화를 측정하여 노면의 정확한 상태를 감지하는 원리로 신뢰도가 높은 방식이다. 결빙감지기(3)의 경우도 노면감지기(4)와 마찬가지로 결빙과 관련한 자료를 전자제어장치(7)로 전달하여 융설 분사 명령의 기초 자료로 활용할 수 있도록 해 준다.As shown in the figure, it is largely comprised of the details of an active surface, a Peltier thermal element, and a measurement element. The measuring principle uses Peltier Thermal Element to heat and cool the surface of the probe that detects the humidity and temperature of the road, and measures the temperature change of the road. That's the way. In the case of the freezing detector (3), like the road surface detector (4), it transmits the data related to the freezing to the electronic control device (7) so that it can be used as the basic data of the snow spraying command.
도 6a는 본 고안에 따른 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템에 있어서의 기후측정장치인 강설 및 강우량 감지기의 측면도이고, 도 6b는 평면도를 나타내는 것이고, 도 6c는 대기온도 및 습도 감지기의 사시도를 나타내며, 도 6d는 풍향계의 사시도를, 도 6e는 풍속계의 사시도를 나타내고, 도 6f는 측정통합장치의 구성도를 나타내는 것이다.FIG. 6A is a side view of a snow and rainfall detector which is a climate measuring device in a road freezing detection and prevention system for roads, tunnels, bridges and airports in mountainous and snowy areas according to the present invention, and FIG. 6B is a plan view, FIG. 6C is a perspective view of an atmospheric temperature and humidity sensor, FIG. 6D is a perspective view of a wind vane, FIG. 6E is a perspective view of an anemometer, and FIG. 6F is a block diagram of a measurement integration device.
도면에서 나타내는 바와 같이, 강설 및 강우량 감지기(9)는 눈이나 비를 감지하여 그 양을 정확히 파악하고, 대기 온도 및 습도 감지기(10)는 대기의 온도 및 습도를 측정하며, 풍향 및 풍속계(11)는 대기의 풍향 및 풍속을 측정한다. 먼저 강설 및 강우량 감지기(9)는 적외선 LED 방식을 이용한 4개의 광센서(18)를 이용해 원형의 감지관(17)을 통과하는 입자들을 정확히 구분하여 그 양을 측정하고, 눈이나 비가 내릴 경우 정확한 측정을 위한 외함 등급 IP67을 갖추고 있다. 사용 온도는 -50∼70℃이며 눈이나 비의 최소 감지 크기는 0.6mm이다. 대기 온도 및 습도 감지기(10)는 온도 및 습도를 동시에 측정할 수 있으며, 온도의 경우 백금을 이용하여 측정하였다. 사용 가능 온도 및 습도는 -40∼70℃, 0∼100% RH이며 외함 등급은 IP54를 갖추고 있다. 풍향 및 풍속계(11)는 주변 온도 -40∼70℃에서 사용 가능하고 풍향의 경우 0∼360°, 풍속의 경우 0.5∼50m/s까지 측정이 가능하다. 측정통합장치(8)는 내부에 마이크로 프로세서에 의해 제어되는 전기 장치, 컨버터(16)와 모뎀(12) 그리고 기타 요소 등으로 구성되어 있으며, 기후측정장치의 각종 감지기, 결빙감지기 및 노면감지기로부터 받은 전기적 신호를 컨버터(16)를 통해 통신신호로 변환시켜 모뎀(12)을 통해 중앙감시시스템부(50)로 자료를 전송하고, 또한 펌프 스테이션(1) 내의 전자제어장치(7)의 전용 소프트웨어에 결빙 감시 제어를 위한 기초 입력자료를 보내는 역할을 수행한다.As shown in the figure, the snowfall and rainfall detector 9 detects snow or rain to accurately grasp the amount thereof, and the atmospheric temperature and humidity detector 10 measures the temperature and humidity of the atmosphere, and the wind direction and anemometer 11 ) Measures the direction and wind speed of the atmosphere. First, the snowfall and rainfall detector 9 accurately distinguishes particles passing through the circular sensor tube 17 using four light sensors 18 using infrared LED method, and measures the amount thereof. Equipped with enclosure class IP67 for measurement. The operating temperature is -50 ~ 70 ℃ and the minimum detection size of snow or rain is 0.6mm. Atmospheric temperature and humidity sensor 10 can measure the temperature and humidity at the same time, in the case of temperature was measured using platinum. Available temperatures and humidity range from -40 ° C to 70 ° C, 0% to 100% RH, with enclosure rating IP54. The wind direction and anemometer 11 can be used at an ambient temperature of -40 to 70 ° C., and can measure up to 0 to 360 ° for wind direction and 0.5 to 50 m / s for wind speed. The measuring integrated device 8 is composed of an electric device, a converter 16, a modem 12, and other elements controlled by a microprocessor therein and received from various sensors, ice detectors, and road surface sensors of the climate measuring device. The electrical signal is converted into a communication signal through the converter 16 to transmit the data to the central monitoring system 50 through the modem 12, and to the dedicated software of the electronic control device 7 in the pump station 1. It plays a role of sending basic input data for ice supervision control.
도 7a는 본 고안에 따른 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템에 있어서의 실행부의 스프레이 디스크(5)의 측면도, 도 7b는 평면도를 나타내고 있다.FIG. 7A is a side view of the spray disk 5 of the execution unit in the road freezing detection and prevention system for roads, tunnels, bridges and airports in mountainous and snowy areas according to the present invention, and FIG. 7B shows a plan view.
도면에서 나타내는 바와 같이, 상기 스프레이 디스크(5)는 원형 디스크 형태로서 전자제어장치(7)로부터 분사 명령이 내려지면 밸브 박스(6) 내의 솔레노이드 밸브가 개방되면서 뚫려진 노즐(19)을 통해 융설액이 8∼10kg/㎠의 압력으로 분사되게 된다. 일반적으로 도로의 가운데에 설치를 하며 설치 간격은 2차선 기준으로 15m이다.As shown in the figure, the spray disk 5 is in the form of a circular disk, and when the spray command is issued from the electronic controller 7, the solenoid valve in the valve box 6 is opened, and the snow melt through the nozzle 19 drilled. This is injected at a pressure of 8 to 10 kg / cm 2. Generally, it is installed in the middle of the road and the spacing is 15m in two lanes.
본 고안에 있어서, 융설액은 환경 오염 문제 및 생태계 파괴에 전혀 지장을 주지 않는 초산칼륨(CH3COOK)을 사용하였으나, 펌프 스테이션 내의 융설액 탱크에는 어떠한 융설액을 사용하여도 무관하다. 특히 동일한 양의 염화칼슘(CaCl2: 34% 농도 기준)이나 염화나트륨(NaCl : 22∼23% 농도 기준)의 경우 비용면에서 초산칼륨 등보다 월등히 싸나 환경 문제 유발 및 생태계 파괴, 시설물 부식 등(염화칼슘)과 사용온도(-25℃부터 사용) 등으로 인한 문제점이 있다.In the present invention, the snow melt uses potassium acetate (CH 3 COOK), which does not interfere with environmental pollution and ecosystem destruction at all, but any snow melt may be used for the snow melt tank in the pump station. In particular, the same amount of calcium chloride (CaCl 2 : 34% concentration) or sodium chloride (NaCl: 22-23% concentration) is much cheaper than potassium acetate in terms of cost, causing environmental problems, destroying ecosystems, and corrosion of facilities (calcium chloride). There is a problem due to the use temperature (used from -25 ℃).
본 고안에 따르면, 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에서 제설 방법으로 주로 사용되고 있는 제설 장비 이용 방법 및 인력에 전적으로 의존한 수동적인 화학 약품의 도포 방법으로 인한 문제점 즉, 인건비, 장비 사용료 등의 추가 비용 발생과 제설약품의 무제한적인 사용량으로 야기되는 환경 오염, 생태계 파괴 및 시설물 부식 등의 문제점을 획기적으로 개선할 수 있다. 또한 과학적인 원리 도입으로 결빙을 사전에 예측하여 결빙에 의한 사고를 미연에 방지하며, 효율적이고 신속한 결빙 방지가 가능한 환경적, 경제적, 안전성 등 여러 측면이 고려된 노면결빙 감지 및 방지 시스템을 제공할 수 있다. 그리고 산악 및 다설 지역의 도로, 터널, 교량 및 공항 등에 대한 노면결빙 감지 및 방지 시스템 구축으로 현재 진행되고 있는 고속도로 통합관리시스템(FTMS)과 교통지능화 시스템(ITS)의 첨단차량 및 도로분야(A VHS)에 독립된 시스템으로써의 역할을 할 수 있는 시스템을 공급함으로써, 더 나아가 진일보한 서비스를 수요자에게 공급할 수 있다.According to the present invention, problems due to the method of using snow removing equipment mainly used for snow removal in roads, tunnels, bridges and airports in mountainous and heavy snow areas, and the method of applying passive chemicals completely dependent on manpower, that is, labor cost and equipment fee It is possible to drastically improve problems such as environmental pollution, ecosystem destruction and facility corrosion caused by additional costs such as unrestricted use of snow removal chemicals. In addition, by introducing scientific principles, it is possible to anticipate freezing in advance to prevent accidents caused by freezing, and to provide a road surface freezing detection and prevention system that considers various aspects such as environmental, economic, and safety that can effectively and quickly prevent freezing. Can be. In addition, the advanced vehicle and road field of the Highway Integrated Management System (FTMS) and Traffic Intelligence System (ITS), which is currently underway by establishing road surface freezing detection and prevention systems for roads, tunnels, bridges and airports in mountainous and snowy areas By providing a system that can act as an independent system, it is possible to provide more advanced services to consumers.
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