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KR100601195B1 - Piezoelectric detector and system for collecting traffic informations using the same - Google Patents

Piezoelectric detector and system for collecting traffic informations using the same Download PDF

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Publication number
KR100601195B1
KR100601195B1 KR1020040011219A KR20040011219A KR100601195B1 KR 100601195 B1 KR100601195 B1 KR 100601195B1 KR 1020040011219 A KR1020040011219 A KR 1020040011219A KR 20040011219 A KR20040011219 A KR 20040011219A KR 100601195 B1 KR100601195 B1 KR 100601195B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
piezoelectric
sensor
detector
piezoelectric detector
temperature
Prior art date
Application number
KR1020040011219A
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Korean (ko)
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KR20050082687A (en
Inventor
조정호
김병익
하동익
Original Assignee
요업기술원
주식회사 제온이앤에스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to KR1020040011219A priority Critical patent/KR100601195B1/en
Publication of KR20050082687A publication Critical patent/KR20050082687A/en
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Publication of KR100601195B1 publication Critical patent/KR100601195B1/en

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Abstract

본 발명은 도로에 매설되어 온도측정이 가능하도록 압전검지기를 구성하고, 이를 이용하여 차량의 통과대수, 속도, 중량 등과 같은 교통정보를 수집할 수 있는 압전검지기 및 이를 이용한 교통정보 수집시스템에 관한 것으로서, 압전세라믹 센서와, 온도센서와, 상기 압전세라믹 센서 및 온도센서와 연결되어 측정온도에 따른 압전세라믹 센서의 출력을 보상하는 출력보상부를 포함하는 압전검지기와, 상기 출력보상부의 커넥터와 연결되어 압전검지기를 통과하는 차량의 하중정보를 입력받는 입력부와, 이로부터 입력된 실시간 하중정보 입력받아 압전검지기를 통과하는 차량의 대수, 속도, 종류 또는 중량을 연산하는 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전검지기 및 이를 이용한 교통정보 수집시스템을 제공한다.The present invention relates to a piezoelectric detector which is embedded in a road so as to measure a temperature, and uses the same to collect traffic information such as the number of vehicles passing through, speed, and weight, and a traffic information collecting system using the same. A piezoelectric detector including a piezoceramic sensor, a temperature sensor, an output compensator connected to the piezoceramic sensor and a temperature sensor to compensate for the output of the piezoelectric ceramic sensor according to a measurement temperature, and a piezoelectric sensor connected to the connector of the output compensator. A piezoelectric detector comprising an input unit for receiving load information of the vehicle passing through the detector, and an operation unit for calculating the number, speed, type, or weight of the vehicle passing through the piezoelectric detector by receiving real-time load information input therefrom. And it provides a traffic information collection system using the same.

이와 같이, 본 발명은 기존의 압전검지기에서 이루어질 수 없었던 도로온도에 따른 출력보상이 이루어짐으로써 온도변화에 따른 압전검지기의 출력신호의 에러를 감소시킬 수 있어 신뢰도 높은 차량속도 및 차량중량 등과 같은 교통정보를 수집할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention can reduce the error of the output signal of the piezoelectric detector according to the temperature change by output compensation according to the road temperature, which could not be achieved in the conventional piezoelectric detector, thereby providing reliable traffic information such as vehicle speed and vehicle weight. There is an effect that can be collected.

교통정보, 압전검지기, 수집시스템, 온도센서, 출력보상부, 압전세라믹Traffic information, piezoelectric detector, collection system, temperature sensor, output compensator, piezoceramic

Description

압전검지기 및 이를 이용한 교통정보 수집시스템{PIEZOELECTRIC DETECTOR AND SYSTEM FOR COLLECTING TRAFFIC INFORMATIONS USING THE SAME}Piezoelectric Detector and Traffic Information Collection System Using It {PIEZOELECTRIC DETECTOR AND SYSTEM FOR COLLECTING TRAFFIC INFORMATIONS USING THE SAME}

도 1은 일반적인 루프검지기를 이용한 교통정보 수집시스템의 블록도,1 is a block diagram of a traffic information collection system using a general loop detector;

도 2는 압전세라믹의 유전율의 온도의존성의 변화를 도시한 그래프도,2 is a graph showing changes in temperature dependence of dielectric constant of piezoelectric ceramics;

도 3은 본 발명에 따른 압전검지기의 사시도,3 is a perspective view of a piezoelectric detector according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 압전검지기의 내부구조를 도시한 단면도,4 is a cross-sectional view showing the internal structure of a piezoelectric detector according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 압전검지기를 이용한 교통정보 수집시스템의 블록도이다.5 is a block diagram of a traffic information collection system using a piezoelectric detector according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

1: 압전센서 2: 온도센서 3: 보호케이스1: piezoelectric sensor 2: temperature sensor 3: protective case

4: 몰딩재 5: 커넥터 6: 외부케이블4: molding material 5: connector 6: external cable

7: 케이블커넥터 8: 중간케이블 10: 출력보상부7: Cable connector 8: Intermediate cable 10: Output compensator

11: 본 발명의 압전검지기 20: 입력부11: Piezoelectric Detector 20 of the Present Invention

30: 연산부 40: 통신부30: calculation unit 40: communication unit

본 발명은 압전검지기 및 이를 이용한 교통정보 수집시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 도로에 매설되어 하중을 측정하는 압전세라믹 센서의 온도보상이 가능한 압전검지기를 구성하고, 이를 이용하여 차량의 통과대수, 속도, 중량 등과 같은 교통정보를 수집할 수 있는 압전검지기 및 이를 이용한 교통정보 수집시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a piezoelectric detector and a traffic information collection system using the same, and more particularly, to construct a piezoelectric detector capable of temperature compensation of a piezoelectric ceramic sensor embedded in a road to measure a load. The present invention relates to a piezoelectric detector capable of collecting traffic information such as speed and weight, and a traffic information collection system using the same.

현재 우리나라의 교통상황은 날로 급증하는 교통수요와 이를 수용하지 못하는 도로상황으로 인해 매우 열악한 현실이다. 이를 개선하기 위해서는 기존 도로의 효율적인 운영 및 관리, 신설 도로의 계획 및 설계 등에 있어 매우 중요한 기초자료인 교통정보(차량 통과대수, 중량, 속도 등)를 정확하고 안정적으로 수집하는 것이 필요하다.The current traffic situation in Korea is very poor due to the rapidly increasing traffic demand and the road situation that cannot accommodate it. In order to improve this, it is necessary to accurately and stably collect traffic information (vehicle passing number, weight, speed, etc.), which are very important basic data for efficient operation and management of existing roads and planning and design of new roads.

상기와 같은 도로의 교통정보를 수집하기 위한 방법으로는 이동식 조사장비에 의한 전역조사와 고정식 장비에 의한 상시조사가 병행되어 이루어지고 있다. 전역조사의 경우 방대한 인력소요, 비전문 인력에 의한 조사결과의 신뢰성저하, 조사/집계/분석과정의 복잡성 등으로 인하여 최종결과를 도출하는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.As a method for collecting traffic information of the road as described above, the global survey by the mobile survey equipment and the continuous survey by the fixed equipment are performed in parallel. In the case of a global survey, there is a problem that it takes a long time to derive the final result due to the huge manpower requirements, the deterioration of the reliability of the survey results by non-specialized personnel, and the complexity of the survey / aggregation / analysis process.

상기한 문제의 대안으로 제시되고 있는 고정식 검지기에 의한 상시조사는 설치된 검지기에서 속도, 교통량, 차종, 점유율 등 중요 교통정보를 연속적으로 수집할 수 있기 때문에 검지기가 위치한 구간에 대하여 일관성 있는 정보를 연속적으로 수집할 수 있다. 따라서 지능형 교통정보 수집시스템의 바탕을 이루는 핵심기반시설로서 교통 시스템의 주요구성요소로 주목받고 있다.As an alternative to the problem described above, the continuous inspection by the fixed detector can collect important traffic information such as speed, traffic volume, type of vehicle, and occupancy in the installed detector continuously. Can be collected. Therefore, it is attracting attention as a major component of the transportation system as a core infrastructure that forms the basis of the intelligent traffic information collection system.

상기한 고정식 검지기에 의한 상시조사 방법으로는 화상으로 실시간 교통량을 측정하거나 이밖에 많은 방법이 대두되고 있지만, 아직까지 비용과 효율면에서 월등한 성능을 보이고 있는 루프검지기와 압전검지기를 이용한 교통정보 시스템이 많이 사용되고 있다.As a continuous inspection method using the fixed detector described above, there are many methods for measuring real-time traffic volume on an image or other methods, but a traffic information system using a loop detector and a piezoelectric detector, which still show superior performance in terms of cost and efficiency. This is used a lot.

상기의 루프검지기와 압전검지기를 이용하면 차량속도, 차량 대수, 차량길이, 차축수, 축간거리, 교통사고 인식 등을 실시간으로 측정가능하며, 이러한 자료를 분석하여 도로를 통과하는 차량에 대한 정보 및 점유율, 단위 시간별 평균속도, 평균 차량 대수 등의 교통 정보를 알 수 있다.Using the loop detector and the piezoelectric detector, it is possible to measure the vehicle speed, the number of vehicles, the vehicle length, the number of axles, the distance between the wheels, and the recognition of traffic accidents in real time. Traffic information such as occupancy rate, average speed per unit time, and average number of vehicles can be obtained.

일반적인 루프검지기를 이용한 교통정보 수집시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이, 고속도로의 아스팔트 노면에 차선당 2개의 루프 코일센서(Loop Coil Sensor)를 내장한 루프검지기(21)를 매설하여 루프검지 제어부(22)와 케이블(23)로 연결하게 된다. 상기와 설치된 루프검지기(21) 위를 차량이 통과하게 되면 미세한 루프코일 인덕턴스(Loop Coil Inductance)의 변화량을 상기 루프검지 제어부(22)가 측정하게 되고, 측정된 데이터를 증폭하여 통과차량의 존재와 속도를 측정하게 되는 것이다. 또한 루프검지기(21)를 이용한 교통정보 수집시스템은 상기 루프검지 제어부(22)에서 검지된 차량정보를 저장 및 분석하며 교통관제센터와 같은 정보를 요구하는 요소에 필요한 교통정보를 전송하도록 구성된다.In the traffic information collection system using a general loop detector, as illustrated in FIG. 1, a loop detector 21 embeds a loop detector 21 having two loop coil sensors per lane on an asphalt road surface of a highway. It is connected to the 22 and the cable (23). When the vehicle passes through the loop detector 21 installed above, the loop detection controller 22 measures the change amount of the fine loop coil inductance, and amplifies the measured data to amplify the presence of the passing vehicle. You will measure speed. In addition, the traffic information collection system using the loop detector 21 is configured to store and analyze the vehicle information detected by the loop detection control unit 22 and to transmit the traffic information required for elements requiring information such as a traffic control center.

그러나, 상기와 같은 구성으로 이루어지는 루프검지기(21)를 이용한 교통정보 수집시스템은 차량 통과시 도로 노면에 매설된 루프 코일센서(Loop Coil Sensor)의 미세한 루프코일 인덕턴스(Loop Coil Inductance)의 변화량을 상기 루프검지 제어부(22)가 측정하는 방식이기 때문에 단순한 차량통과 대수 및 축간 거리측정에 따른 차종선별, 차량속도만을 수집하는 기능을 할뿐, 차량의 중량측정을 통한 과적차량의 단속기능은 전혀 없다.However, the traffic information collection system using the loop detector 21 having the above-described configuration is a method for changing the fine loop coil inductance of the loop coil sensor embedded in the road surface when the vehicle passes. Since the loop detection control unit 22 measures the vehicle type and the vehicle speed according to the simple number of vehicle passages and the distance between the axes, it only collects the vehicle speed, and there is no control function of the overload vehicle through the weight measurement of the vehicle.

특히 과적차량의 운행은 도로 및 교량 구조물 등에 손상 요인으로 작용하므로 도로의 내구연한을 단축시켜 이에 따른 유지보수 비용을 증가시키고 과중한 무게로 인하여 조종 및 제동 능력이 떨어지므로 대형 교통사고의 원인이 되기도 한다. 또한 과적차량은 주행 성능이 상대적으로 떨어지므로 해당 도로의 용량을 저하시키며, 운행시 소음과 진동의 유발, 배기가스 배출 등으로 도로변 환경 악화의 요인으로도 작용한다. 이와 같이 과적차량으로 인한 피해는 결국 국민 생활의 안녕과 직결되는 문제이기 때문에 정부에서는 도로법, 도로교통법 등 관련법을 통해 과적차량의 운행을 근절하기 위한 단속 정책을 수립하여 추진해오고 있으나, 과적차량 운행은 좀처럼 근절되지 않고 있는 실정이다.In particular, the operation of overload vehicles can cause damage to roads and bridge structures, which can shorten the service life of the roads, increase maintenance costs, and reduce the ability to control and brake due to heavy weight, which can cause large traffic accidents. . In addition, overload vehicles deteriorate the performance of the road because the driving performance is relatively reduced, and also acts as a factor of deteriorating the roadside environment due to noise and vibration, exhaust emissions, etc. when driving. As the damage caused by overloading vehicles is directly related to the well-being of the people's life, the government has established and promoted an enforcement policy to eradicate the operation of overloading vehicles through related laws such as road law and road traffic law. It is rarely eradicated.

상기한 과적차량의 운행을 근절하도록 차량 중량을 측정할 수 있음과 동시에, 상기한 루프검지기를 이용한 차량의 통과대수 및 차량속도, 차량종류와 같은 교통정보를 수집할 수 있도록 압전검지기를 이용한 교통정보 수집시스템 또는 상기한 루프검지기와 압전검지기를 병용하는 교통정보 수집시스템이 이용되고 있다.Traffic information using a piezoelectric detector to measure the weight of the vehicle to eliminate the operation of the overload vehicle and to collect traffic information such as the number of passages of the vehicle, the vehicle speed, and the type of vehicle using the loop detector. A traffic information collection system using a collection system or the above-described loop detector and piezoelectric detector is used.

압전검지기를 이용한 교통정보 수집시스템은 상기한 루프검지기를 이용한 교통정보 수집시스템과 유사한 방식으로 도로에 매설되지만, 검지기에 도입되는 센서소자가 상위하다. 즉, 루프검지기의 경우에는 코일형의 루프 코일센서를 이용하지만, 압전검지기는 압전세라믹 소자를 이용하게 된다.The traffic information collection system using the piezoelectric detector is embedded in the road in a manner similar to the traffic information collection system using the loop detector, but the sensor elements introduced to the detector differ. That is, the loop detector uses a coil loop coil sensor, but the piezoelectric detector uses a piezoelectric ceramic element.

상기 압전세라믹(Piezoelectric Ceramic)은 압력이 가해졌을 때 그에 비례하는 전압이 발생하고, 전계가 가해졌을 때 그에 비례하는 기계적인 변형이 일어나는 소자로서 기계적인 진동에너지를 전기에너지로, 전기에너지를 기계적인 진동에너지로 상호 변환이 가능하며 변환효율이 매우 높은 재료이다. 이러한 압전세라믹의 대표적인 소재로 PZT[Pb(Ti,Zr)O3]가 있다.The piezoelectric ceramic is a device that generates a voltage proportional to it when a pressure is applied, and a mechanical deformation proportional to it when an electric field is applied. It is a material that can be converted to vibration energy and has high conversion efficiency. PZT [Pb (Ti, Zr) O 3 ] is a representative material of such piezoelectric ceramics.

따라서, 상기한 압전세라믹을 센서소자로 이용한 압전검지기를 교통정보 수집시스템에 적용하게 되면, 차량의 통과대수 및 차량의 속도, 차량의 종류와 더불어 차량의 중량까지 측정할 수 있는 것이다.Therefore, when the piezoelectric detector using the piezoelectric ceramic as the sensor element is applied to the traffic information collection system, the number of passages of the vehicle, the speed of the vehicle, the type of the vehicle, and the weight of the vehicle can be measured.

현재 상시 운영되는 루프+압전검지기를 병행한 교통정보 수집시스템의 고정식 조사장비는 정확도 및 수집되는 데이터의 종류 등에서 다른 형태의 조사장비에 비해 우수하나, 거의 전량 외국에서 수입되어 사용되고 있기 때문에 국내여건에 적합한 교통특성을 조사하고 측정하는데 많은 어려움이 있다.The stationary survey equipment of the traffic information collection system with the loop + piezoelectric detector operated at all times is superior to other survey equipment in terms of accuracy and type of data collected, but almost all of them are imported and used in foreign countries. There are many difficulties in investigating and measuring the appropriate traffic characteristics.

또한 여러 종류의 상이한 제품들이 국내에 공급됨으로써 각 기기간의 호환성 및 통합 유지관리에 어려움을 격고 있으며, 기능 개선 및 첨단 알고리즘의 적용 등에도 많은 어려움이 있는 실정이다.In addition, as various kinds of different products are supplied to Korea, there are difficulties in compatibility and integrated maintenance between devices, and there are many difficulties in improving functions and applying advanced algorithms.

또한 우리나라와 같이 4계절이 뚜렷하고, 1년의 연교차가 큰 경우 계절에 따라 차량하중에 따른 출력의 차이가 나타날 수 있으나, 현재 사용되는 차량분류검지 센서의 경우 온도의 영향을 보정할 수 있는 기능을 가지고 있지 않기 때문에 우리나라와 같이 기온차가 큰 지역에서 사용하기에는 어려운 단점이 있다.In addition, as in Korea, four seasons are distinct, and the yearly crossover is large, there may be a difference in output depending on the vehicle load depending on the season.However, the currently used vehicle classification detection sensor has a function to compensate for the influence of temperature. Because it does not have a disadvantage that is difficult to use in areas with large temperature difference, such as Korea.

또한, 압전검지기는 사용되는 압전세라믹 센서의 형상에 따라서도 출력특성에 큰 영향을 받는다. 즉 수평응력을 많이 받는 케이블 형상은 강한 자기력을 형성시켜 인접하는 차선의 센서에 자장을 미치게 되어 상호 간섭현상이 일어나게 되어 센서의 감지능이 저하되는 문제점을 초래하고 있다.In addition, the piezoelectric detector is greatly influenced by the output characteristics depending on the shape of the piezoceramic sensor used. In other words, the cable shape that receives a lot of horizontal stress causes a strong magnetic force to cause magnetic fields in the adjacent lane sensors, resulting in mutual interference, resulting in deterioration of the sensor's detectability.

상기와 같은 점을 고려하여 보다 신뢰성 있는 교통량 수집, 용이한 유지 보수 등 국내 실정에 적합한 성능과 기능을 갖는 센서를 개발하는 것이 매우 필요하다.In view of the above, it is very necessary to develop a sensor having a performance and function suitable for domestic situations such as more reliable traffic collection and easy maintenance.

상기한 종래 압전검지기를 이용한 교통정보 수집시스템의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 도로에 매설되는 압전검지기의 압전세라믹 센서의 형상을 설치의 용이성 및 계측의 정확성을 고려하여 평판형태로 제작하고, 검지기 내부에 온도센서를 내장시켜 도로내부의 온도측정이 가능하도록 하여 압전세라믹의 출력값에 대한 온도의 영향을 보상함으로써 기온차가 큰 지역에서도 사용 가능한 압전검지기를 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the problems of the conventional traffic information collection system using a piezoelectric detector, the present invention is manufactured in the form of a flat plate in consideration of the ease of installation and measurement accuracy of the piezoelectric ceramic sensor embedded in the road, The purpose of the present invention is to provide a piezoelectric detector that can be used even in a region with a large temperature difference by compensating the influence of temperature on the output value of the piezoelectric ceramic by embedding a temperature sensor inside the detector to measure the temperature inside the road.

또한, 본 발명은 온도측정이 가능한 압전검지기를 교통정보 수집시스템에 적용함으로써 도로의 차량의 통과대수, 속도, 종류, 중량 등과 같은 교통정보를 계절에 구애됨 없이 수집할 수 있는 압전검지기를 이용한 교통정보 수집시스템을 제공하는데 다른 목적이 있다.In addition, the present invention by applying a piezoelectric detector capable of temperature measurement to the traffic information collection system, traffic using a piezoelectric detector that can collect traffic information, such as the number of passes, speed, type, weight, etc. of the road vehicle regardless of the season There is another purpose to provide an information collection system.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 차량의 하중을 측정하기 위한 압 전검지기에 있어서, 압전세라믹 센서와, 온도센서와, 상기 압전세라믹 센서 및 온도센서와 연결되어 측정온도에 따른 압전세라믹 센서의 출력을 보상하는 출력보상부를 포함하는 압전검지기를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a piezoelectric detector for measuring the load of the vehicle, the piezoelectric ceramic sensor, the temperature sensor, the piezoelectric ceramic sensor and the piezoelectric ceramic sensor according to the measurement temperature connected to the temperature sensor It provides a piezoelectric detector comprising an output compensator for compensating the output of.

또한, 상기 출력보상부는 상기 온도센서로부터 입력된 온도정보에 따라 유전율을 보상하여 압전세라믹 센서의 출력을 보상하도록 한다.The output compensator compensates the dielectric constant according to the temperature information input from the temperature sensor to compensate for the output of the piezoelectric ceramic sensor.

본 발명은 상기 압전세라믹 센서, 온도센서 및 출력보상부가 몰딩재에 의하여 둘러싸여 지거나, 상기 압전세라믹 센서 및 온도센서는 몰딩재에 둘러싸여지고 상기 출력보상부는 상기 몰딩재 외부에서 상기 압전세라믹 센서 및 온도센서와 연결되는 압전검지기를 제공하며, 상기 몰딩재는 상부를 제외한 하부가 금속재질의 보호케이스로 커버되도록 한다.According to the present invention, the piezoceramic sensor, the temperature sensor and the output compensator are surrounded by a molding material, or the piezoceramic sensor and the temperature sensor are surrounded by a molding material, and the output compensator is the piezoceramic sensor and the temperature sensor outside the molding material. It provides a piezoelectric detector connected to, the molding material is to be covered with a protective case of a metal material except the upper portion.

또한, 본 발명은 상기 몰딩재로 에폭시 수지를 포함하며, 상기 압전세라믹 센서는 평판형태로 제작하여 하중에 대한 수평응력을 제거하도록 한다.In addition, the present invention includes an epoxy resin as the molding material, the piezoceramic sensor is manufactured in the form of a plate to remove the horizontal stress to the load.

한편, 본 발명은 도로 노면에 매설된 압전검지기와, 상기 압전검지기의 출력보상부의 커넥터와 연결되어 압전검지기를 통과하는 차량의 하중정보를 입력받는 입력부와, 상기 입력부로 입력된 실시간 하중정보 입력받아 압전검지기를 통과하는 차량의 대수, 속도, 종류 또는 중량을 연산하는 연산부를 포함하는 교통정보 수집시스템을 제공한다.On the other hand, the present invention is a piezoelectric detector embedded on the road surface, the input unit connected to the connector of the output compensation portion of the piezoelectric detector receives the load information of the vehicle passing through the piezoelectric detector and receives the real-time load information input to the input unit It provides a traffic information collection system including a calculation unit for calculating the number, speed, type or weight of the vehicle passing through the piezoelectric detector.

또한, 본 발명은 상기 연산부가 연산정보를 외부 시스템으로 전송하기 위한 통신부를 더 포함하도록 한다.The present invention may further include a communication unit for transmitting the calculation information to the external system.

이하, 본 발명에 따른 온도측정이 가능한 압전검지기에 대한 이론적 배경을 설명한다.Hereinafter, a theoretical background of a piezoelectric detector capable of temperature measurement according to the present invention will be described.

본 발명이 적용되는 압전검지기는 상기 설명한 바와 같이, 압전세라믹 센서소자가 기계적인 응력에 따라 전기적인 전하가 발생하는 것을 응용한 검지기이다. 차량감지에 사용되는 압전검지기는 차량이 도로에 매설된 검지기를 통과할 때 차량무게에 의하여 압전세라믹 소자에 응력이 인가되면 비례하는 전기적 신호가 발생하는 것을 이용하는 것이다. 이러한 방식은 차축의 개수를 정확하게 측정할 수 있으며, 두개의 센서를 일정거리를 유지한 상태로 매설하면 차량의 속도를 정확하게 측정할 수 있다.As described above, the piezoelectric detector to which the present invention is applied is a detector in which the piezoceramic sensor element generates electric charge in accordance with mechanical stress. Piezoelectric detectors used for vehicle detection utilizes the generation of proportional electrical signals when stress is applied to the piezoelectric ceramic elements by the vehicle weight when the vehicle passes through the detector embedded in the road. In this method, the number of axles can be accurately measured, and when the two sensors are placed at a constant distance, the speed of the vehicle can be accurately measured.

또한 온도에 대한 영향을 적절히 보상하면 WIM (Weighing-In-Motion)으로도 활용될 가능성이 높다. 따라서 차의 축수와 축의 하중을 측정하는 방식들 중에서는 경제적이며 내구성이 우수하고, 설치가 용이하기 때문에 교통 조사장비에 많이 활용되고 있다.In addition, if the effect on temperature is properly compensated, it is likely to be used as WIM (Weighing-In-Motion). Therefore, among the methods of measuring the number of shafts and the load of the car, it is widely used in traffic survey equipment because of its economical, durable and easy installation.

또한, 센서소자의 형상에 따라서도 센서의 출력 특성이 매우 큰 영향을 받는다. 즉 수평응력을 많이 받는 형상(케이블 형)은 강한 자기력을 형성시켜 옆 차선의 센서에 자장을 미치게 되어 상호 간섭현상이 일어나게 된다. 이러한 형상의 센서의 수평응력을 제거하기 위하여 케이블의 주위에 수평 응력의 전달을 차단하기 위하여 충격 흡수제 같은 것을 넣는 등의 방법이 이용된다. 따라서 설치의 용이성, 계측의 정확성 등을 고려하면 얇은 평판 형태의 센서가 더 우수하다고 할 수 있다.Also, depending on the shape of the sensor element, the output characteristics of the sensor are greatly affected. In other words, the shape that receives a lot of horizontal stress (cable type) forms a strong magnetic force, which causes the magnetic field of the next lane sensor to interfere with each other. In order to remove the horizontal stress of the sensor of this shape, a method such as inserting a shock absorber or the like to block the transmission of the horizontal stress around the cable is used. Therefore, considering the ease of installation and measurement accuracy, the thin plate-type sensor is better.

그러므로 센서에 작용되는 수평응력을 최소화할 수 있는 평판형태로 센서소자를 제작하고, 검지기 자체가 도로내부의 온도를 검지하고 이를 제어부에 피드백 시켜줄 수 있다면, 출력값에 대한 온도의 영향을 보상할 수 있게 된다. 이와 같이 온도에 대한 보상이 적절하게 이루어지는 경우 WIM으로도 사용이 가능하게 된다.Therefore, if the sensor element is manufactured in the form of a flat plate to minimize the horizontal stress applied to the sensor, and the detector itself can detect the temperature inside the road and feed it back to the controller, the influence of temperature on the output value can be compensated. do. As such, when temperature compensation is appropriate, it can be used as a WIM.

압전세라믹에서 기계적 변형과 이에 따른 발생 전압의 관계를 표현하기 위해서 압전정수를 사용한다. 압전정수는 d(압전변형상수)와 g(전압출력상수)의 두가지가 있으며, 이중 외부 충격에 의한 발생전압을 나타내는 상수로는 g(전압출력상수)를 주로 사용한다. d는 수학식 1과 같이 정의되며, d와 g 사이의 관계는 수학식 2와 같다.Piezoelectric constants are used to express the relationship between mechanical deformation and resulting voltage in piezoelectric ceramics. There are two types of piezoelectric constants: d (piezoelectric strain constant) and g (voltage output constant), and g (voltage output constant) is mainly used as a constant representing the generated voltage due to external shock. d is defined as in Equation 1, and the relationship between d and g is shown in Equation 2.

Figure 112004006980281-pat00001
Figure 112004006980281-pat00001

Figure 112004006980281-pat00002
Figure 112004006980281-pat00002

이때, 수직 방향으로 외부 충격이 발생시 출력되는 전압(V)은 수학식 3과 같다.At this time, the voltage (V) output when an external shock occurs in the vertical direction is as shown in Equation 3.

Figure 112004006980281-pat00003
Figure 112004006980281-pat00003

상기한 수학식 1 내지 수학식 3을 정리하면 수학식 4와 같다.Equation 1 to Equation 3 are summarized as Equation 4.

Figure 112004006980281-pat00004
Figure 112004006980281-pat00004

일반적으로 100℃ 이하의 낮은 온도에서 탄성계수의 변화를 무시하는 것이 가능하다. 따라서 출력전압은 전기기계결합계수와 유전율의 변화에 따라 달라지며, 이러한 전기기계결합계수는 공진주파수와 반공진주파수에 따라 변화된다. 또한 수학식 2와 수학식 4에 의하여 유전율이 작을수록, 전기기계결합계수가 클수록 출력전압은 커지는 것을 알 수 있다.It is generally possible to ignore changes in modulus of elasticity at low temperatures below 100 ° C. Therefore, the output voltage varies with the change of the electromechanical coupling coefficient and the dielectric constant, and the electromechanical coupling coefficient changes with the resonance frequency and the anti-resonance frequency. In addition, it can be seen from Equations 2 and 4 that the smaller the dielectric constant, the larger the electromechanical coupling coefficient, the larger the output voltage.

그러므로 사용되는 재료의 온도에 따른 전기기계결합계수와 유전율의 변화를 알 수 있다면, 출력전압의 온도에 따른 변화를 예측하는 것이 가능하다.Therefore, if the electromechanical coefficient and dielectric constant change with temperature of the material used are known, it is possible to predict the change of output voltage with temperature.

강유전체의 유전율은 퀴리-바이스(Curie-Weiss) 법칙(수학식 5)에 따라 거동한다.The permittivity of ferroelectrics behaves according to the Curie-Weiss law (Equation 5).

Figure 112004006980281-pat00005
Figure 112004006980281-pat00005

Figure 112004006980281-pat00006
Figure 112004006980281-pat00006

Figure 112004006980281-pat00007
Figure 112004006980281-pat00007

Figure 112004006980281-pat00008
Figure 112004006980281-pat00008

여기서, C는 퀴리상수이며, θ는 Curie-Weiss 온도로 일반적으로 강유전체의 상전이 온도로 생각할 수 있으며, A와 B는 상수이다.Where C is the Curie constant, θ is the Curie-Weiss temperature, and can generally be thought of as the phase transition temperature of the ferroelectric, and A and B are constants.

도 2는 압전세라믹의 유전율의 온도의존성의 변화를 도시한 그래프로서, 재료의 종류에 따라 매우 다른 경향을 보일 수 있으나, 일반적인 압전세라믹의 온도의존성을 나타내었다. 우리나라의 겨울의 최저 온도를 -20℃로 가정하고, 여름의 최고온도는 60℃ 정도로 가정하였을 때, 20℃를 기준으로 선형 피팅(Linear Fitting)에 따른 유전율 변화를 표 1에 나타내었다.FIG. 2 is a graph showing the temperature dependence of the dielectric constant of piezoelectric ceramics, and may show a very different trend depending on the type of material, but shows the temperature dependence of general piezoelectric ceramics. Table 1 shows the change in permittivity according to linear fitting, assuming the minimum temperature in Korea is -20 ℃ and the summer maximum temperature is about 60 ℃.

Figure 112004006980281-pat00009
Figure 112004006980281-pat00009

상기 표 1에서의 변화율은 20℃를 기준으로 하여, -20℃와 60℃일 때의 변화율이다. 따라서 전압출력은 상기 수학식 4에 따라 유전율의 제곱근에 반비례하므로, 다른 변수를 일정하다고 가정하면 각 온도에서의 출력변화는 표 2와 같이 예상할 수 있다.The change rate in the said Table 1 is a change rate at -20 degreeC and 60 degreeC on the basis of 20 degreeC. Therefore, since the voltage output is inversely proportional to the square root of the dielectric constant according to Equation 4, the output change at each temperature can be estimated as shown in Table 2, assuming that other variables are constant.

Figure 112004006980281-pat00010
Figure 112004006980281-pat00010

따라서 온도에 의한 출력의 변화는 ±10% 정도의 오차를 예상할 수 있다. 일반적으로 WIM용도로 사용이 되기 위해서는 출력의 선형성이 10% 이하를 유지하여야 한다. 따라서 상온에서 10% 이하의 선형성을 갖는 WIM용 센서라 할지라도, 온도에 의한 오차와 센서 자체의 오차를 합친 경우 계절에 따라 20% 이상의 오차를 나타낼 수 있으므로, 실사용에 있어서 문제점을 발생시킬 가능성이 매우 높다.Therefore, the change of the output by temperature can expect the error of about ± 10%. In general, to be used for WIM, the linearity of output should be kept below 10%. Therefore, even in the case of a WIM sensor having a linearity of 10% or less at room temperature, if the error due to temperature and the error of the sensor itself are combined, the error may be 20% or more depending on the season, which may cause problems in practical use. This is very high.

그러므로 본 발명에서는 압전검지기의 압전세라믹소자를 수평응력의 전달을 차단하도록 평판형태로 제작하여 적용함으로써 정확한 계측에 의한 도로의 교통정보를 수집함과 동시에, 도로의 온도측정이 가능한 온도센서가 내장된 압전검지기를 구성함으로써 실측된 도로 온도데이터에 근거하여 온도와 유전율의 상술한 관계에 따라 압전세라믹의 출력값에 대한 온도의 영향을 보상하도록 하였다.Therefore, in the present invention, the piezoelectric ceramic element of the piezoelectric detector is manufactured in a flat plate shape to block the transfer of horizontal stress, thereby collecting traffic information of the road by accurate measurement, and at the same time, a temperature sensor capable of measuring the temperature of the road By constructing a piezoelectric detector, the influence of temperature on the output value of the piezoelectric ceramic was compensated according to the above-described relationship of temperature and permittivity based on the measured road temperature data.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration of the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 압전검지기의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 압 전검지기의 내부구조를 도시한 단면도이다.3 is a perspective view of a piezoelectric detector according to the present invention, Figure 4 is a cross-sectional view showing the internal structure of the piezoelectric detector according to the present invention.

도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 압전검지기는 통상의 압전세라믹 센서가 중앙부에 위치하게 된다. 상기 압전세라믹 센서(1)는 종래기술에서 언급한 바와 같이, 압력이 가해졌을 때 전압을 발생시키는 대표적인 PZT[Pb(Ti,Zr)O3]소자를 이용할 수 있다. 이러한 압전세라막 센서(1)의 형태는 차량하중이 적용될 경우 수평응력을 제거하여 센서의 정확한 계측이 가능하도록 평판형태로 제작하였다.3 to 4, in the piezoelectric detector according to the present invention, a conventional piezoceramic sensor is positioned at the center portion. The piezoceramic sensor 1 may use a representative PZT [Pb (Ti, Zr) O 3 ] element that generates a voltage when pressure is applied, as mentioned in the prior art. The piezoceramic sensor 1 is manufactured in the form of a flat plate to enable accurate measurement of the sensor by removing horizontal stress when a vehicle load is applied.

또한, 본 발명에서는 상기 압전세라믹 센서(1)가 사용되는 환경의 온도, 즉 도로의 온도를 측정하기 위하여 압전검지기(11)에 온도센서(2)를 설치하였다.In addition, in the present invention, in order to measure the temperature of the environment in which the piezoelectric ceramic sensor 1 is used, that is, the road temperature, a temperature sensor 2 is installed in the piezoelectric detector 11.

상기 온도센서(2)는 온도를 감지하여 그 온도에 대한 수치를 출력할 수 있는 소재이면 어느 것이나 가능하며, 본 발명에서는 통상적으로 이용하는 열전대(Thermocouple)형을 이용하였다.The temperature sensor 2 may be any material capable of sensing a temperature and outputting a numerical value for the temperature. In the present invention, a thermocouple type commonly used is used.

또한, 본 발명의 온도센서(2)는 상기 압전세라믹 센서(1)의 하부 또는 양측부에 센서에 근접하도록 설치되어 압전세라믹 센서(1)가 사용되는 환경의 온도를 정확하게 측정하도록 하였다.In addition, the temperature sensor 2 of the present invention is installed in the lower or both sides of the piezoelectric ceramic sensor 1 in close proximity to the sensor to accurately measure the temperature of the environment in which the piezoelectric ceramic sensor 1 is used.

상기와 같이 설치되는 압전세라믹 센서(1)와 온도센서(2)는 본 발명의 출력보상부(10)와 연결된다. 즉, 출력보상부(10)는 압전세라믹 센서(1)로부터 발생된 출력전압을 입력받고, 온도센서(2)로부터 감지된 도로온도를 입력받아 상기 상세하게 언급한 이론적 배경에 근거하여 도로온도에 따른 압전세라믹 센서(1)의 출력전 압을 보상하게 된다.The piezoelectric ceramic sensor 1 and the temperature sensor 2 installed as described above are connected to the output compensator 10 of the present invention. That is, the output compensator 10 receives the output voltage generated from the piezoelectric ceramic sensor 1, receives the road temperature detected from the temperature sensor 2, and receives the road temperature based on the theoretical background mentioned above in detail. Compensating the output voltage of the piezoelectric ceramic sensor 1 according to.

상기 출력보상부(10)는 압전세라믹 센서(1) 및 온도센서(2)와 일체형 또는 그 외부에 별도로 설치 구성될 수 있다. 즉 도 3의 (a) 및 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 압전세라믹 센서(1) 및 온도센서(2)를 둘러싸는 몰딩재(4) 내부에 본 발명의 출력보상부(10)가 함께 몰딩될 수 있으며, 도 3의 (b) 및 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이, 압전세라믹 센서(1) 및 온도센서(2)를 둘러싸는 몰딩재(4) 외부에 본 발명의 출력보상부(10)가 설치 구성될 수 있는 것이다.The output compensator 10 may be installed integrally with the piezoelectric ceramic sensor 1 and the temperature sensor 2 or separately from the outside thereof. That is, as shown in (a) of FIG. 3 and (a) of FIG. 4, the output compensation unit 10 of the present invention inside the molding material 4 surrounding the piezoelectric ceramic sensor 1 and the temperature sensor 2. ) May be molded together, as shown in FIGS. 3 (b) and 4 (c), seen outside the molding material 4 surrounding the piezoceramic sensor 1 and the temperature sensor 2. The output compensator 10 of the present invention can be installed.

상기 출력보상부(10)의 기능은 본 발명의 이론적 배경에서 언급한 바와 같이, 온도센서(2)로부터 측정되어 입력된 도로온도에 따라 압전세라믹 센서(1)의 유전율을 보상하여 출력전압을 보상하게 되는 것이다.As described in the theoretical background of the present invention, the function of the output compensator 10 compensates the output voltage by compensating the dielectric constant of the piezoelectric ceramic sensor 1 according to the road temperature measured and input from the temperature sensor 2. Will be done.

또한, 상기와 같이 몰딩재(4)로 몰딩되는 본 발명의 압전검지기(11)는 그 하부가 보호케이스(3)로 덮여 검지기 자체를 차량하중 적용에 따라 발생하는 굴곡응력(Bending Stress)을 완화시키도록 하는 것이 바람직하다. 특히 상기 보호케이스(3)는 굴곡강도가 좋은 플라스틱 또는 금속, 복합재료가 모두 적용 가능하지만 그 중에서도 경제적인 면에서 우수한 금속재질의 것을 이용하는 것이 바람직하다.In addition, the piezoelectric detector 11 of the present invention molded into the molding material 4 as described above is covered with a protective case 3 to reduce the bending stress (Bending Stress) generated by the application of the vehicle load to the detector itself It is desirable to make it. In particular, the protective case (3) is applicable to all plastics, metals, composites having good flexural strength, but it is preferable to use those of excellent metal material in terms of economy.

상기 압전세라믹 센서(1)와 온도센서(2) 또는 출력보상부(10)를 둘러싸서 보호기능을 하는 몰딩재(4)는 에폭시 수지를 선택 적용하였다. 몰딩재(4) 소재로는 모든 폴리머재질이 가능하나, 보호케이스(3)의 접합력이 높으면서도 차량하중에 의한 응력을 압전세라믹 센서(1)에 인가할 수 있는 어느 정도의 탄성력을 지닌 에폭 시 수지를 이용하여 외부로부터 보호되도록 하였다.Epoxy resin was selectively applied to the piezoelectric ceramic sensor 1 and the temperature sensor 2 or the molding member 4 having a protective function surrounding the output compensator 10. As the material of the molding material 4, all polymer materials may be used. However, the epoxy resin having a high bonding strength of the protective case 3 and having a certain elastic force capable of applying a stress due to the vehicle load to the piezoelectric ceramic sensor 1 may be used. The resin was used to protect it from the outside.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 압전검지기(11)를 구성하는 압전세라믹 센서(1)와 온도센서(2) 및 출력보상부(10)가 몰딩재(4)에 일체형으로 몰딩된 경우에는 출력보상부(10)로부터 출력값이 외부로 전송될 수 있는 단자인 커넥터(5)가 검지기 일측 외부에 형성되어 있으며, 이에 외부 케이블(6)의 케이블 커넥터(7)가 연결되어 출력값을 전송하게 된다.When the piezoelectric ceramic sensor 1 and the temperature sensor 2 and the output compensator 10 constituting the piezoelectric detector 11 of the present invention configured as described above are integrally molded to the molding material 4, output compensation The connector 5, which is a terminal from which the output value can be transmitted to the outside, is formed at one side of the detector, and the cable connector 7 of the external cable 6 is connected to transmit the output value.

또한, 본 발명의 압전검지기(11)를 구성하는 압전세라믹 센서(1)와 온도센서(2)가 몰딩재(4)에 몰딩되고, 출력보상부(10)가 몰딩재(4) 외부에 설치되는 경우에는 상기 압전세라믹 센서(1)와 온도센서(2)의 측정데이터를 외부로 전송할 수 있는 커넥터(5)가 검지기 일측부에 형성되어 있으며, 이에 외부의 출력보상부(10)와 연결된 중간 케이블(8)이 연결되어 측정데이터를 출력보상부(10)로 전송하게 된다. 상기 출력보상부(10)는 입력받은 측정데이터에 근거하여 압전세라믹 센서(1)의 출력전압을 온도에 따라 보상한 다음 이의 커넥터(9)에 연결된 외부케이블(6)을 통하여 출력값을 필요로 하는 곳으로 전송하게 되는 것이다.In addition, the piezoelectric ceramic sensor 1 and the temperature sensor 2 constituting the piezoelectric detector 11 of the present invention are molded in the molding material 4, and the output compensator 10 is installed outside the molding material 4. When the piezoelectric ceramic sensor 1 and the temperature sensor 2, the connector 5 for transmitting the measurement data to the outside is formed on one side of the detector, which is connected to the external output compensation unit 10 The cable 8 is connected to transmit the measurement data to the output compensator 10. The output compensator 10 compensates the output voltage of the piezoelectric ceramic sensor 1 according to the temperature based on the input measurement data and then requires an output value through an external cable 6 connected to the connector 9 thereof. Will be sent to.

이하에서는 본 발명의 압전검지기(11)를 이용하는 교통정보 수집시스템에 대하여 설명한다.Hereinafter, a traffic information collection system using the piezoelectric detector 11 of the present invention will be described.

도 5는 본 발명에 따른 압전검지기(11)를 이용한 교통정보 수집시스템의 블록도이다. 본 발명의 교통정보 수집시스템은 상기 설명한 본 발명에 따른 온도보상이 가능한 압전검지기(11)를 이용하여 구성된다. 즉 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 압전검지기(11)를 하나 이상, 바람직하게는 2개를 한 쌍으로 하여 소정 간 격으로 이격시켜 각 차선의 노면에 매설하게 된다.5 is a block diagram of a traffic information collection system using the piezoelectric detector 11 according to the present invention. The traffic information collection system of the present invention is configured by using the piezoelectric detector 11 capable of temperature compensation according to the present invention described above. That is, as shown in FIG. 5, one or more, preferably two, piezoelectric detectors 11 of the present invention are spaced at predetermined intervals in a pair and embedded in the road surface of each lane.

상기 매설된 압전검지기(11)는 압전세라믹 센서(1) 및 온도센서(2)와 연결된 출력보상부(10)와 외부케이블(6)을 이용하여 입력부(20)와 연결되어 압전검지기(11)를 통과하는 차량의 통과여부 및 하중정보가 입력된다. 상기 입력부(20)는 이로부터 입력된 실시간 하중정보를 입력받아 주어진 시간동안 압전검지기(11)를 통과하는 차량의 대수, 차량속도, 차축간 거리에 따른 차량종류 또는 차량중량을 연산하는 연산부(30)와 케이블로 연결되어진다. 또한, 상기 연산부(30)는 연산정보를 외부 시스템으로 전송하기 위한 통신부(40)를 부가적으로 더 포함하고 있으며, 교통정보를 필요로 하는 곳으로부터 확장된 전송케이블이 상기 통신부(40)와 연결될 수 있다.The embedded piezoelectric detector 11 is connected to the input unit 20 using an output compensator 10 and an external cable 6 connected to the piezoelectric ceramic sensor 1 and the temperature sensor 2 and connected to the piezoelectric detector 11. Passing and load information of the vehicle passing through is input. The input unit 20 receives the real-time load information input therefrom and calculates a vehicle type or vehicle weight according to the number of vehicles passing through the piezoelectric detector 11, the vehicle speed, and the distance between the axles for a given time. ) And the cable is connected. In addition, the operation unit 30 further includes a communication unit 40 for transmitting operation information to an external system, and a transmission cable extended from a place requiring traffic information may be connected to the communication unit 40. Can be.

이하, 본 발명의 작동에 관하여 설명한다.Hereinafter, the operation of the present invention will be described.

도로의 차선 노면에 매설된 본 발명의 압전검지기(11)를 차량이 통과하게 되면, 차량의 중량에 의하여 압전검지기(11)에 내장된 압전세라믹 센서(1)로부터 인가응력에 따른 전압이 출력되고, 이 출력된 전압은 압전검지기(11)에 내장되거나 외부에 설치된 출력보상부(10)로 입력되며, 이와 동시에 압전검지기(11)에 내장된 온도센서(2)로부터 실시간 도로온도가 상기 출력보상부(10)로 입력된다.When the vehicle passes through the piezoelectric detector 11 of the present invention buried in the lane road surface of the road, the voltage according to the applied stress is output from the piezoelectric ceramic sensor 1 built in the piezoelectric detector 11 according to the weight of the vehicle. The output voltage is input to the output compensator 10 built in the piezoelectric detector 11 or externally installed, and at the same time, the real-time road temperature is compensated for by the temperature sensor 2 embedded in the piezoelectric detector 11. It is input to the unit 10.

상기 출력보상부(10)로 입력된 출력전압과 온도정보는 출력보상부(10)에서 처리된다. 즉 온도센서(2)로부터 측정된 실시간 도로온도가 압전세라믹 센서(1)의 출력전압에 영향을 미치지 않는 범위(예를 들어, 유전율의 변화율이 기준값의 ±10% 이내)라면 압전세라믹 센서(1)로부터 입력된 출력전압이 출력보상부(10)로부 터 그대로 출력되는 것이고, 실시간 도로온도가 압전세라믹 센서(1)의 출력전압에 영향을 미치는 범위(예를 들어, 유전율의 변화율이 기준값의 ±10% 이상)라면 압전세라믹 센서(1)의 출력전압을 출력보상부(10)에서 그 값만큼 보상하여 출력하게 되는 것이다.The output voltage and temperature information input to the output compensator 10 are processed by the output compensator 10. That is, if the real-time road temperature measured from the temperature sensor 2 does not affect the output voltage of the piezoelectric ceramic sensor 1 (for example, the rate of change of permittivity is within ± 10% of the reference value), the piezoelectric ceramic sensor 1 Output voltage inputted from the output compensator 10 as it is, the real-time road temperature affects the output voltage of the piezoelectric ceramic sensor 1 (for example, the rate of change of dielectric constant is ± 10% or more), the output voltage of the piezoelectric ceramic sensor 1 is compensated by the output compensator 10 as much as that value.

상기와 같이 출력보상부(10)에서 보상된 출력전압은 입력부(20)로 입력되어 출력전압에 따른 차량의 하중정보를 연산부(30)로 전송하게 된다.As described above, the output voltage compensated by the output compensator 10 is input to the input unit 20 to transmit load information of the vehicle according to the output voltage to the calculation unit 30.

상기 연산부(30)로 입력된 압전검지기(11)로부터의 실시간 보상출력전압은 압전검지기(11)를 통과하는 차량의 대수, 차량속도, 축간거리 측정에 따른 차량종류 또는 차량중량을 연산하는데 이용되며, 상기 연산부(30)로부터 출력되는 연산정보는 연산부(30)의 통신부(40)와 연결된 외부 시스템으로 실시간 전송되는 것이다.The real-time compensation output voltage from the piezoelectric detector 11 input to the calculating unit 30 is used to calculate the vehicle type or vehicle weight according to the number of vehicles passing through the piezoelectric detector 11, the vehicle speed, and the distance between the axes. The operation information output from the operation unit 30 is transmitted in real time to an external system connected to the communication unit 40 of the operation unit 30.

본 발명의 교통정보 수집시스템에 따라 전송된 실시간 교통정보는 차량의 정체시간 또는 정체정도를 파악하는 도심교통관제센터나, 고속도로의 통행량 또는 이동속도, 통과차량의 중량을 검사하는 고속도로관제센터에서 이용할 수 있으며, 특히 교통체증이 빈번한 도로의 적소에 본 발명의 압전검지기(11)를 설치하고 이와 소정거리 후방에 이격된 위치에 압전검지기(11)의 정보에 따른 교통량 및 통과속도를 표시할 수 있는 디스플레이 장치가 설치된다면 후속차량의 운전자에게 실시간 교통정보를 제공하여 교통체증을 해결할 수 있다. 또한, 도로를 통과중인 과적차량의 중량을 측정하여 단속할 수 있다.The real-time traffic information transmitted according to the traffic information collection system of the present invention can be used in the urban traffic control center for determining the time of congestion or the degree of congestion, or in the highway control center that checks the traffic volume or moving speed of the highway, and the weight of the passing vehicle. In particular, it is possible to install the piezoelectric detector 11 of the present invention in the place of frequent traffic jams and to display the traffic volume and the passing speed according to the information of the piezoelectric detector 11 at a position spaced behind the predetermined distance. If the display device is installed, it is possible to solve the traffic jam by providing real-time traffic information to the driver of the subsequent vehicle. In addition, the weight of the overload vehicle passing through the road can be measured and cracked down.

상술한 바와 같이, 본 발명은 도로에 매설되는 압전검지기의 압전세라믹 센 서를 평판형태로 제작하여 설치의 용이성 및 계측의 정확성을 향상시켰으며, 기존의 압전검지기에서 이루어질 수 없었던 도로온도에 따른 출력보상이 이루어짐으로써 사계절이 뚜렷한 우리나라의 경우 이러한 검지기를 이용한다면 도로온도에 관계없이 온도변화에 따른 출력신호의 에러를 감소시킬 수 있어 신뢰도 높은 차량속도 및 차량중량 등과 같은 교통정보를 수집할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention improves the ease of installation and measurement accuracy by making the piezoceramic sensor of the piezoelectric detector embedded in the road in the form of a flat plate, and output compensation according to the road temperature which could not be achieved in the conventional piezoelectric detector. In this case, in Korea, where the four seasons are clear, the use of such a detector can reduce the error of the output signal according to the temperature change regardless of the road temperature, so that it is possible to collect traffic information such as reliable vehicle speed and vehicle weight. have.

또한, 본 발명의 압전검지기를 이용한 교통정보 수집시스템을 이용한다면 실시간 교통정보를 운전자가 공유하여 도로의 교통체증을 감소시킴은 물론, 도로를 통과하는 과적차량의 중량을 실시간으로 측정 단속함으로써 도로의 노면수명을 연장시키는 부수적인 효과가 있다.In addition, if the traffic information collection system using the piezoelectric detector of the present invention is used to share the real-time traffic information to reduce traffic congestion on the road, as well as to measure and crack down on the weight of the overload vehicle passing through the road in real time. There is a side effect of prolonging road life.

Claims (11)

차량의 하중을 측정하기 위한 압전검지기에 있어서, In the piezoelectric detector for measuring the load of the vehicle, 평판 형태의 압전세라믹 센서와,A piezoceramic sensor in the form of a plate, 온도 센서와,With a temperature sensor, 상기 압전세라믹 센서 및 상기 온도 센서와 연결되며, 상기 온도 센서로부터 입력된 온도 정보에 따라 상기 압전세라믹 센서의 유전율을 보상하여 출력하는 출력보상부와,An output compensator connected to the piezoelectric ceramic sensor and the temperature sensor and compensating for and outputting a dielectric constant of the piezoelectric ceramic sensor according to temperature information input from the temperature sensor; 상기 압전세라믹 센서 및 상기 온도 센서를 둘러싸는 몰딩재 및A molding material surrounding the piezoceramic sensor and the temperature sensor; 상기 몰딩재의 하부를 커버하는 보호케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전검지기.Piezoelectric detector comprising a protective case for covering the lower portion of the molding material. 삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 몰딩재는 상기 출력 보상부를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 압전검지기.The piezoelectric detector of claim 1, wherein the molding material surrounds the output compensation unit. 삭제delete 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서, 상기 온도센서는 압전세라믹 센서의 하부 또는 양측부에 위치하는 것을 특징으로 하는 압전검지기.The piezoelectric detector of claim 1 or 3, wherein the temperature sensor is located at the bottom or both sides of the piezoceramic sensor. 삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 보호케이스는 금속재질인 것을 특징으로 하는 압전검지기.The piezoelectric detector of claim 1, wherein the protective case is made of metal. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서, 상기 몰딩재는 에폭시 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전검지기.The piezoelectric detector according to claim 1 or 3, wherein the molding material comprises an epoxy resin. 삭제delete 압전검지기를 이용한 교통정보 수집시스템에 있어서,In the traffic information collection system using a piezoelectric detector, 도로 노면에 매설된 청구항 1에 따른 압전검지기와,A piezoelectric detector according to claim 1 embedded in a road surface, 상기 압전검지기의 출력보상부의 커넥터와 연결되어 압전검지기를 통과하는 차량의 하중정보를 입력받는 입력부와,An input unit connected to a connector of an output compensator of the piezoelectric detector and receiving load information of a vehicle passing through the piezoelectric detector; 상기 입력부로 입력된 실시간 하중정보를 입력받아 압전검지기를 통과하는 차량의 대수, 속도, 종류 또는 중량을 연산하는 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 교통정보 수집시스템.And a calculation unit for receiving the real-time load information inputted to the input unit and calculating the number, speed, type, or weight of the vehicle passing through the piezoelectric detector. 청구항 10에 있어서, 상기 연산부는 연산정보를 외부 시스템으로 전송하기 위한 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교통정보 수집시스템.The traffic information collection system according to claim 10, wherein the calculation unit further includes a communication unit for transmitting the calculation information to an external system.
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