KR100940610B1 - Ｇｐｓ 속도정보를 이용한 제설재 살포량 자동제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 겨울철 노면의 결빙해소를 위해 살포하는 제설재(모래 및 염수)의 살포량을 GPS의 속도정보를 이용하여 차량의 주행속도 변화량에 맞추어 자동으로 비례제어 살포하는 것에 관한 것으로, 특히 겨울철 한시적으로 사용하는 살포기의 특성상 임대차량을 사용함에 따라 종래와 같이 매번 차량의 속도검출을 펄스 스피드센서 및 배선라인을 탈, 부착함에 따른 번거로움 없이 GPS로부터 수신받은 차량의 위치정보 및 시각정보를 연산하여 획득한 차량의 속도를 컨트롤러에서 입력한 후 이 차량의 속도와 작업자의 선택살포량에 따른 살포량 백데이터를 종합적으로 연산하여 획득한 제어명령으로 살포수단(컨베이어, 스피너, 배출 게이트)을 간편하게 제어하는 한편, 상기 GPS 속도정보를 이용하여 살포기의 살포가능한 예상시간을 예측하여 살포작업의 효율성을 극대화할 수 있도록 하는 GPS 속도정보를 이용한 제설재 살포량 자동제어장치에 관한 것이다.

GPS, 속도, 정보, 컨트롤러, 선택살포량, 자동제어, 살포기, 예상시간

Description

ＧＰＳ 속도정보를 이용한 제설재 살포량 자동제어장치{Automation control device of spreading capacity for snow removing}

본 발명은 GPS를 이용한 차량의 속도정보와 작업자의 선택살포량에 따른 살포량 백데이터를 연산하여 산출한 제어명령으로 차량의 주행속도에 비례하여 제설재를 자동으로 정량 것 일률적으로 살포하도록 하는 GPS의 속도정보를 이용하여 살포량을 자동으로 제어하는 기술분야에 속하는 것이다.

일반적으로 겨울철 노면의 결빙이나 적설을 해소하기 목적으로 사용하는 제설재 살포기는 차량에 탑재된 호퍼의 하부에 모래를 후방의 배출로로 이송시키는 스크류, 체인 컨베이어 등의 수평이송수단이 설치되고, 상기 배출로의 하단에는 후방으로 이송된 모래를 스피너(회전살포판)로 유도, 낙하시키는 슈트가 설치된다.

이와 같은 스피너는 정, 역회전 전환이 가능한 유압모터에 의해 회전하면서 모래를 노면에 넓게 확산 살포시키는 역할을 수행하며, 상기 스피너의 상측 소정 위치에는 염수(염화물용액)가 공급되는 염수 공급관이 설치됨으로써 모래에 염수를 도포한 상태로 살포하여 제설작업의 효과를 배가할 수 있는 것이었다.

이러한 종래의 제설재 살포기는 차량의 주행 속도 변화량에 관계없이 항상 동일한 속도로 구동되는 컨베이어에 의해 후방의 배출로 쪽으로 이송되면서 도로 위에 살포하도록 구성된다.

그러나 살포 차량의 주행 속도가 서행으로 진행될 경우에는 이와 연동하여 컨베이어의 구동 속도 역시 저속으로 변화되어야할 필요성이 있으나 상기 컨베이어의 속도는 변함이 없으므로 단위 면적당 제설재의 살포량이 과다하게 살포되는 폐단이 있으며, 이와는 반대로 살포 차량의 주행 속도가 고속으로 진행될 경우에는 제설재의 살포량이 너무 적게 살포됨으로써 살포 작업이 비효율적으로 시행되는 문제점이 야기된다.

상기한 종래의 문제점을 개선하기 위한 방안으로 근자에는 차량의 주행속도에 따라 비례적으로 제설재를 살포하는 기술이 제안되고 있으며, 이와 관련한 선행기술은 트랜스미션의 구동시 펄스파를 센싱하는 펄스 스피드센서를 트랜스미션에 설치하고, 이 펄스 스피드센서는 차량의 속도변화에 비례하여 출력하는 다양한 펄스 신호를 컨트롤러에 입력함으로써 제설재를 차량의 주행속도에 비례하여 살포할 수 있게 된다.

그러나 상기와 같이 차량의 속도를 검출하기 위한 펄스 스피드센서 및 이를 전기적으로 연결하는 배선라인 등은 살포기를 탑재하기 위한 전용 차량에는 고정상태로 설치하여 지속적으로 사용하여도 무방하나 차량을 임대하여 사용하는 경우에는 상기 펄스 스피드센서 및 배선라인을 설치하여 사용하다가 겨울철이 지나면 임대 차량으로부터 이를 탈착하여 원상태로 복구하여야만 하는 것이었다.

즉 겨울철 제설작업을 담당하는 자치단체를 포함하는 관공서에서는 예산절감 을 고려하여 겨울철에만 한시적으로 사용하는 살포기의 특성상 고가의 차량을 구입하여 직접 운용하지 않고, 다만 겨울철 한시적으로 차량을 임대하여 운용하고 있으므로, 겨울철이 시작되거나 끝날 때마다 차량의 속도를 검출하기 위한 펄스 스피드센서 및 배선라인을 장착하거나 탈착하는 번거로움이 야기되고 있는 실정이다.

아울러 차량의 소유주는 자신의 차량에 별도의 구조물을 부착하거나 탈착하는 등의 행위 자체를 꺼리는바 살포 차량을 임대하기가 수월하지 못한 것이었다.

또한, 종래의 제설재 살포기는 현재 남아 있는 잔량의 제설재를 이용하여 최대 살포가능한 예상거리 및 살포 예상시간을 전혀 예측할 수 없어 제설재의 보충시점을 지나치기 일쑤이고, 상기 제설재가 바닥난 상태에서 불필요하게 컨베이어 및 스피너 등을 헛구동하는 일이 빈번하며, 제설재가 바닥난 것을 인지한 후 이를 보충하기 위해 먼 거리까지 출동한 살포 차량을 도중에 복귀해야 하는 등의 폐단이 있는 것이었다.

본 발명은 종래의 기술에 따른 제설재 살포기가 내포하고 있는 제반 문제점을 적극적으로 해소하기 위한 것으로, 컨트롤러에 입력되는 GPS에 의한 속도정보 및 살포량 백데이터를 연산하여 산출한 제어명령으로 각종 살포수단을 작동하도록 하여 차량에 별도의 속도 검출장치를 탈, 부착함에 따른 번거로움 및 차량의 손상을 방지하면서도 제설재의 살포량을 차량의 속도와 비례하여 정확하게 제어할 수 있도록 함을 발명의 해결과제로 한다.

또한, 본 발명은 상기한 각종 살포수단으로 입력되는 제어명령이 정확한 지의 여부를 별도의 센싱수단으로 측정한 후 이 검출값을 컨트롤러에 피드백하여 더욱 정확하게 살포량을 비례제어할 수 있도록 함을 발명의 해결과제로 한다.

또한, 본 발명은 컨트롤러에 입력되는 염수의 잔량과 작업자의 선택살포량을 연산하여 살포가능한 예상거리를 산출하도록 하고, 상기 예상거리와 컨트롤러에 입력되는 GPS에 의한 속도정보를 종합적으로 연산하여 살포가능한 예상시간을 예측할 수 있도록 하여 차량에 별도의 속도 검출장치를 탈, 부착함에 따른 번거로움 및 차량의 손상을 방지하면서도 작업자는 살포가능한 예상시간을 참조하여 살포 차량을 운용하여 살포작업의 효율성을 제고할 수 있도록 함을 발명의 해결과제로 한다.

본 발명은 상기한 과제를 적극적으로 해결하기 위한 수단으로 차량의 운전석에 GPS 수신기를 배치하고, 상기 GPS 수신기가 수신한 정보를 이용하여 연산한 차 량의 속도와 작업자의 선택살포량을 재차 연산하여 제어명령을 각종 살포수단으로 보내는 컨트롤러를 구비하며, 상기 컨트롤러의 제어명령에 따라 정확하게 모래와 염수를 차량의 속도에 비례하여 살포하는 살포수단을 구비하는 기술을 강구한다.

또한, 본 발명은 염수탱크의 염수 잔량을 컨트롤러에 입력하도록 하고, 상기 컨트롤러는 염수의 잔량과 작업자의 선택살포량을 연산하여 살포가능한 예상거리를 산출하도록 하며, 차량의 운전석에 배치한 GPS 수신기는 차량의 속도를 상기 컨트롤러에 입력하도록 하는 한편, 상기 컨트롤러는 기 산출한 예상거리와 살포 차량의 주행속도를 연산하여 살포가능한 최대 예상시간을 최종적으로 연산하여 디스플레이창에 표시하는 기술을 강구한다.

본 발명에 따르면, GPS 수신기를 차량에 간편하게 배치하여 GPS의 속도정보를 실시간으로 수신함으로써 상기 속도정보를 이용하여 연산처리한 제어명령으로 살포수단(컨베이어, 스피너, 게이트)을 자동으로 작동할 수 있어 차량의 속도에 비례하여 모래와 염수의 살포량을 정확하게 제어하면서 살포하는 효과를 제공한다.

아울러 살포기를 탑재하기 위한 차량을 임대하더라도 속도검출을 위한 별도의 속도 검출장치(펄스 스피드센서 및 배선라인 등)를 탈, 부착함에 따른 번거로움 및 차량의 손상을 원천적으로 해소하는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은 염수의 잔량을 센싱하여 컨트롤러에 입력함으로써 최대 살포가능한 예상거리를 산출할 수 있을 뿐만 아니라 GPS 수신기를 차량에 간편하게 배치하여 GPS의 속도정보를 실시간으로 수신함으로써 상기 살포가능한 예상거리와 차량의 속도정보를 연산처리하여 남은 잔량의 염수를 이용하여 최대 살포가능한 예상시간을 예측하여 작업자에게 알려줄 수 있게 된다.

따라서, 작업자는 살포가능한 예상거리 및 예상시간을 참조하여 살포기를 운용함으로써 제설재가 바닥남을 사전에 방지하여 보충할 수 있고, 컨베이어 및 스프너 등의 불필요한 헛구동을 방지하며, 작업도중 살포 차량을 복귀시키는 등의 폐단을 방지하여 살포작업의 효율성을 획기적으로 개선하는 효과를 제공한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결수단을 보다 구체적으로 구현하기 위한 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

우선적으로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전체적인 기술구성을 첨부된 도면에 의거 개략적으로 살펴보면, 살포 차량의 운전석에 설치되고, GPS 위성으로부터 살포 차량의 위치 정보와 시각 정보를 수신한 후 이를 근거로 차량의 속도를 연산하여 컨트롤러(20)에 입력하는 GPS 수신기(10)와; 상기 GPS 수신기(10)로부터 입력받은 차량의 속도와 작업자의 선택살포량(30)에 따른 살포량 백데이터(40)를 종합적으로 연산하여 살포수단(S)에 제어명령을 보내는 컨트롤러(20)와; 상기 컨트롤러(20)에 의한 제어명령에 따라 컨베이어(50)를 구동하는 컨베이어용 유압모터(51), 스피너(60)를 구동하는 스피너용 유압모터 및 배출 게이트(70)를 구동하는 게이트용 실린더를 자동 조작하여 모래와 염수를 차량의 속도 변화량에 비례하여 정확한 비율로 살포하는 살포수단(S)의 유기적인 결합구성으로 이루어짐을 알 수 있다.

이하, 상기 개략적인 구성으로 이루어진 본 발명을 실시 용이하도록 좀더 상세하게 설명하기로 한다.

우선적으로 본 발명은 차량에 별도의 속도 검출장치를 탈, 부착하지 않고서도 차량의 속도를 정확하게 검출할 수 있는 GPS 위성을 전혀 새로운 기술분야에 해당하는 본 발명의 살포기에 특수하게 적용하여 제설재의 살포량을 자동으로 제어하고자 하는 목적의 특이성을 갖는다.

이와 같은 GPS(Global Positioning System, 위치 추적 시스템)는 시간, 기상 상태에 관계없이 지구 전역에서 사용 가능한 가장 이상적인 항법 시스템으로서, 처음에는 군사적인 용도를 위해 개발되었지만 그 경제성 및 유용성으로 인해 급속도로 민간용으로 확장되어 현재에 이르러서는 가장 일반적인 항법 시스템으로 자리 잡고 있다.

본 발명은 상기한 GPS 위성으로부터 수신한 항법 데이터를 이용하여 살포 차량의 위치를 더욱 간편하게 검출할 수 있는 GPS 수신기(10)가 구비되고, 이 GPS 수신기(10)는 살포 차량의 운전석 어디에나 위치에 관계없이 자유롭게 설치함으로써 살포기를 탑재하기 위한 임대차량에 어떠한 손상을 주지 않고서도 상기 GPS 위성으로부터 살포 차량의 위치 정보와 시각정보를 수신한 후 이를 근거로 하여 주행중인 살포 차량의 속도를 연산하여 컨트롤러(20)에 입력하는 역할을 수행하는 본 발명의 핵심기술이다.

상기 GPS 수신기(10)로부터 살포 차량의 속도를 입력받는 컨트롤러(20)는 도 1에 도시된 바와 같이 상기 GPS에 의한 속도정보 이외에도 작업자가 노면의 결빙 정도에 따라 선택하는 선택살포량(30)이 입력되고, 이 선택살포량(30)에 따른 살포량 백데이터(40)가 연결된다.

따라서, 상기 컨트롤러(20)는 차량의 속도와 작업자의 선택살포량(30)에 따른 살포량 백데이터(40)를 종합적으로 연산함으로써 최종적으로 각종 살포수단(S)을 개별적으로 작동하기 위한 제어명령을 내리고, 이 제어명령을 상기 살포수단(S)으로 송출한다.

여기에서 상기 살포수단(S)은 컨베이어(50)를 구동하는 컨베이어용 유압모터(51)와, 스피너(60)를 구동하는 스피너용 유압모터와, 배출 게이트(70)를 구동하는 게이트용 실린더를 동시에 컨트롤러(20)에 의한 제어명령에 따라 자동으로 조작함으로써 모래와 염수를 살포 차량의 주행속도 변화량에 비례하여 정확한 비율로 살포하는 효과를 제공한다.

한편, 본 발명은 상기 컨트롤러(20)의 제어명령이 컨베이어(50), 스피너(60) 및 배출 게이트(70)에 정확하게 전달되어 제어명령에 따라 정확하게 작동하는지의 여부를 센싱하기 위한 별도의 센싱수단(80)이 추가로 구비됨으로써 상기 센싱수단(80)이 측정한 측정값을 도 2와 같이 컨트롤러(20)에 피드백하여 상기 컨베이어(50), 스피너(60) 및 배출 게이트(70)의 작동 오차를 보정함으로써 더욱 정확한 정밀제어가 가능하다.

이와 같은 센싱수단(80)은 컨베이어(50), 스피너(60) 및 배출 게이트(70)를 구동하기 위한 각각의 동력원이 상이하므로 이들의 센싱수단(80)은 각기 다른 형태 로 실시될 수 있다.

즉 컨베이어(50)는 도 3 및 도 4와 같이 컨베이어용 유압모터(51)의 회전동력을 감속기(52)를 통해 저속으로 변환하여 컨베이어축에 입력받도록 구성됨으로써 상기 컨베이어용 유압모터(51)의 모터축(53)에 회전 감지판(81)이 설치되고, 이 회전 감지판(81)의 회전수를 별도의 카운팅센서(82)가 감지한 후 펄스신호로 변환하여 컨트롤러(20)에 입력하는 센싱수단(80)이 적용된다.

또한, 상기 스피너(60)는 도면상 도시되지 않았지만 스피너용 유압모터의 유압경로를 전기적으로 ON/OFF 제어하는 솔레노이드밸브의 전류값을 별도의 전류값 센서로 측정한 후 이를 컨트롤러(20)에 입력하는 센싱수단(80)이 적용된다.

아울러 상기 배출 게이트(70)는 게이트용 유압실린더의 작동 변위를 별도의 변위센서로 측정한 후 이를 컨트롤러(20)에 입력하는 센싱수단(80)이 적용된다.

이러한 컨베이어(50), 스피너(60) 및 배출 게이트(70)에 각각 적용되는 센싱수단(80)은 그 구성이 다소 상이하더라도 궁극적인 목적은 각각의 측정값을 컨트롤러(20)에 피드백함으로써 상기 컨베이어(50), 스피너(60) 및 배출 게이트(70)의 미세한 작동 오차마저도 말끔하게 보정하여 더욱 확실한 자동 제어를 구현한다는 점에서 동일하다.

나아가 본 발명은 도 5와 같이 GPS 수신기(10)의 속도정보를 이용하여 제설재의 살포가능한 예상거리 및 예상시간을 작업자가 알 수 있도록 수치화하여 디스플레이창(120)에 표시하는 살포가능 예상시간 예측장치(100)가 추가로 구비된다.

상기 살포가능 예상시간 예측장치(100)는 동시 살포되는 모래 및 염수 가운데 호퍼에 저장되는 모래의 잔량을 감지하는 작업이 현실적으로 매우 어려운 실정임을 고려하여 상기 모래와 함께 설정된 비율에 따라 동시 살포되는 염수의 잔량을 감지하도록 한다.

이때 통상 염수와 모래는 3:7의 비율을 유지하고, 차량의 주행속도와 비례하여 상기한 염수와 모래는 3:7의 비율을 정확하게 유지하면서 살포되는 공지의 기술로 이루어진다.

상기 모래의 잔량을 감지하는 작업이 어려운 반면, 염수는 액체상태이므로 도 6과 같이 염수탱크(111)에 설치한 염수 레벨센서(110)를 이용하여 정확한 수위를 측정하여 염수의 잔량을 간편하게 감지할 수 있게 된다.

따라서, 상기 염수의 정확한 잔량을 감지하는 것만으로도 제설재(염수 및 모래)의 잔량을 정확하게 동시에 감지하는 것과 같은 동일한 효과를 나타낼 수 있으며, 이와 같은 효과를 제공하기 위해서는 상기 염수 및 모래 중 어느 하나가 먼저 바닥나지 않고 항상 동일한 시점에 바닥날 수 있도록 하여야만 한다.

이를 위해 살포작업의 이전에는 상기 염수탱크(111) 및 호퍼에 염수와 모래를 3:7의 정확한 비율로 투입하는 작업이 선결되어야만 염수 잔량(115)만을 감지하더라도 염수 및 모래의 잔량을 동시에 감지하는 것과 같은 동일한 효과를 갖는다.

상기한 염수 레벨센서(110)는 도 6에 도시된 바와 같이 염수탱크(111)의 내부에 설치되는 것으로, 염수탱크(111)의 내부에 남아있는 염수 잔량(115)을 감지한 후 이 염수 잔량(115)에 따른 데이터를 컨트롤러(20)에 입력하는 역할을 수행함으 로써 상기 염수 잔량(115)의 데이터를 이용하여 살포가능한 예상거리를 산출할 수 있게 된다.

상기 염수 레벨센서(110)로부터 염수 잔량(115)을 입력받는 컨트롤러(20)는 염수 잔량(115) 이외에도 도 5에 도시된 바와 같이 작업자가 노면의 결빙정도에 따라 선택하는 선택살포량(30)이 입력된다.

따라서, 상기 컨트롤러(20)는 염수 잔량(115)과 작업자의 선택살포량(30)을 연산함으로써 1차적으로 살포가능한 예상거리를 산출할 수 있으며, 상기 GPS 수신기(10)로부터 입력받은 살포 차량의 속도와 이미 산출한 살포가능한 예상거리를 종합적으로 연산함으로써 2차적으로 잔량의 제설재를 이용하여 최대 살포가능한 예상시간을 예측할 수 있게 된다.

그리고 상기 컨트롤러(20)가 산출한 예상거리와 최대 살포가능한 예상시간은 모두 작업자가 육안으로 쉽게 확인할 수 있도록 별도의 디스플레이창(120)에 수치화하여 표시함으로써 효율적인 살포기의 운용이 가능하다.

더욱이 상기 디스플레이창(120)에는 도 5에 도시된 바와 같이 예상거리 및 예상시간 이외에도 GPS에 의한 정확한 차량의 속도 및 제설재의 잔량을 수치화하여 동시에 표시함으로써 살포작업의 효율성을 더욱 배가시키는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명이 적용된 살포기 제어장치의 전체구성 블럭도

도 2는 본 발명 살포수단의 정상 작동 여부를 측정한 측정값이 컨트롤러에 피드백되는 구성의 블럭도

도 3은 본 발명 센싱수단의 일실시예 정면도

도 4는 본 발명 센싱수단의 일실시예 확대도

도 5는 본 발명이 적용된 살포가능 예상시간 예측장치의 전체구성을 나타낸 블럭도

도 6은 본 발명의 염수 레벨센서가 염수탱크에 설치된 상태의 종단면도

도 7은 본 발명에 따른 살포가능 예상시간의 예측과정을 순차적으로 나타낸 플로우차트

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

S: 살포수단 10: GPS 수신기

20: 컨트롤러 30: 선택살포량

40: 살포량 백데이터 50: 컨베이어

60: 스피너 70: 배출 게이트

80: 센싱수단 82: 카운팅센서

110: 염수 레벨센서 111: 염수탱크

115: 염수 잔량 120: 디스플레이창

Claims (6)

1. 살포 차량의 운전석에 설치되고, GPS 위성으로부터 살포 차량의 위치 정보와 시각 정보를 수신한 후 이를 근거로 차량의 속도를 연산하여 컨트롤러(20)에 입력하는 GPS 수신기(10)와;

   상기 GPS 수신기(10)로부터 입력받은 차량의 속도와 작업자의 선택살포량(30)에 따른 살포량 백데이터(40)를 종합적으로 연산하여 살포수단(S)에 제어명령을 보내는 컨트롤러(20)와;

   상기 컨트롤러(20)의 제어명령에 따라 컨베이어(50)를 구동하는 컨베이어용 유압모터(51), 스피너(60)를 구동하는 스피너용 유압모터 및 배출 게이트(70)를 구동하는 게이트용 실린더를 자동 조작하여 모래와 염수를 차량의 주행속도 변화량에 비례하여 정확한 비율로 살포하는 살포수단(S)으로 이루어지는 한편;

   상기 컨베이어(50), 스피너(60) 및 배출 게이트(70)는 컨트롤러(20)로부터 입력받은 제어명령에 따라 정확하게 작동하는지의 여부를 센싱하는 별도의 센싱수단(80)이 구비되고, 상기 센싱수단(80)이 측정한 측정값을 컨트롤러(20)로 피드백하여 상기 컨베이어(50), 스피너(60) 및 배출 게이트(70)의 작동 오차를 보정하는 것을 특징으로 하는 GPS 속도정보를 이용한 제설재 살포량 자동제어장치.
2. 제 1항에 있어서,

   컨베이어(50)는 컨베이어용 유압모터(51)의 모터축(53)에 설치된 회전 감지판(81)의 회전수를 카운팅센서(82)로 감지한 후 이를 펄스신호로 변환하여 컨트롤러(20)에 입력하는 센싱수단(80)이 구비되고, 상기 스피너(60)는 스피너용 유압모터의 유압경로를 제어하는 솔레노이드밸브의 전류값을 전류값 센서로 측정한 후 이를 컨트롤러(20)에 입력하는 센싱수단(80)이 구비되며, 상기 배출 게이트(70)는 게이트용 유압실린더의 작동에 따른 변위를 변위센서로 측정한 후 이를 컨트롤러(20)에 입력하는 센싱수단(80)이 구비된 것을 특징으로 하는 GPS 속도정보를 이용한 제설재 살포량 자동제어장치.
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