교량 받침부 거동 분석을 위한 영상기반 IoT 모니터링 시스템 (Development of a Computer-Vision based IoT Monitoring System for Long-term Bridge Bearing Monitoring)

서지정보

· 발행기관 : 한국산학기술학회
· 수록지 정보 : 한국산학기술학회논문지 / 26권 / 1호 / 929 ~ 940페이지
· 저자명 : 김건희, 박종웅, 김인호, 고재이

초록

교량 받침부는 하중을 전달하고 구조물의 거동을 허용함으로써 응력을 완화하고 구조적 안정성을 유지하는 중요한 역할을 한다. 그러나 교대 밀림, 지진, 불균형 지반 등의 외부 요인으로 인해 과도한 응력이 발생하면 내구성과 사용성이 저하될 수 있으므로 주기적인 점검이 필요하다. 현재의 점검 방식은 주로 인력에 의한 육안 점검에 의존하고 있으나, 상시 점검의 어려움과 현장 접근성의 제약으로 인해 점검 효율성과 정확성에 한계가 있다. 본 연구에서는 컴퓨터비전 기반 IoT 센서와 클라우드 기술을 통합하여 교량 받침부의 3차원 이동량을 실시간으로 모니터링하는 시스템을 제안하였다. 제안된 시스템은 IoT 센서를 통해 3차원 변위, 온도, 교대 기울기 데이터를 측정하고, 클라우드 서버를 이용해데이터를 실시간 전송 및 분석하는 방식으로 구성되었다. 또한 상시 운영을 위해 이벤트 기반 전원 공급 방식을 도입하고, 태양광 충전을 통해 에너지 효율성을 극대화하도록 설계하였다. 제안된 시스템은 실내 실험에서 3차원 변위 측정의표준오차 0.05mm를 기록하며 높은 정밀도를 입증하였다. 실제 교량에 시스템을 설치하고 3개월간 변위를 평가한 결과, 교량에 설치된 눈금자와 비교했을 때 1.77%의 오차율을 보여 시스템의 정확도를 검증하였다.

영어초록

Bridge bearings are critical in transferring loads and accommodating structural movements, ensuring stability and minimizing stress. On the other hand, external factors, such as abutment displacement, earthquakes, and uneven ground, can introduce excessive stress, reducing the durability and usability of bearings. Challenges in continuous monitoring, site accessibility, and accuracy limit traditional manual inspection methods. This study presents a real-time monitoring system that leverages computer vision-based IoT sensors and cloud technology to measure the three-dimensional displacement of bridge bearings. The system comprises IoT sensors for monitoring displacement, temperature, and abutment tilt, combined with a cloud server for real-time data transmission and analysis. An event-driven power supply with solar charging ensures energy efficiency and continuous operation.
Laboratory experiments revealed high precision, achieving a standard error of 0.05 mm in displacement measurements. A three-month field test further validated the reliability of the system, with a maximum error rate of 1.77% compared to the reference measurements.

참고자료

· 없음