KR100974946B1 - System and method for preventing collision of cranes - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 크레인 충돌 방지 시스템 및 방법에 관한 것으로, 크레인과 크레인 또는 크레인이 장애물 사이의 거리를 감지하여 크레인의 충돌을 방지하여, 빠른 슬라브 이동 및 정밀 제어가 가능하여 작업시간 단축과 크레인 설비 수명을 연장시킬 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a system and method for preventing a crane collision, the crane and the crane or the crane to detect the distance between the obstacles to prevent the collision of the crane, it is possible to quickly move the slab and precise control to reduce the working time and crane equipment life A system and method that can be extended.
종래의 제철소 내부의 공정 물류 작업을 위해 높이가 다른 각 레일을 따라 이동하는 통 크레인(Tong Crane)과 픽업 크레인(Pickup Crane)을 구비한다. 이때, 두 크레인간의 높이 차로 인해 서로 다른 작업을 자유롭게 수행할 수 있지만, 이들 간의 교차에 의한 충돌이 빈번히 발생하고 있다. 이때, 두 크레인 간에 충돌이 발생하는 경우, 모든 조업을 중단시키고, 충돌을 복원하는 작업을 수행한다. 통상 복원을 위해 최소 1시간 이상의 시간이 소요됨으로인해 조업 지연이 심각하다. 이뿐만 아니라 조업 중지로 인한 금전적인 손실의 경우, 시간당 억단위의 손실이 발생한다. A conventional crane and a pick-up crane are provided with a tong crane moving along each rail having a different height for process logistics in a steel mill. At this time, due to the height difference between the two cranes can be freely performed different tasks, the collision due to the intersection between them frequently occurs. At this time, when a collision occurs between the two cranes, all operations are stopped and the operation of restoring the collision is performed. Operational delays are severe, as it usually takes at least an hour to restore. In addition, financial losses resulting from shutdowns result in billions of losses per hour.
이러한 크레인 충돌을 방지하기 위해 충돌방지시스템이 적용되고 있다. 하지만, 종래 기술들은 대부분 초음파를 발생시켜 이에 대한 반사파 신호를 제공 받아 신호처리 과정을 거쳐 작업자에게 알리는 충돌 방지 시스템을 사용하고 있다. 또는 최근에는 레이저 센서를 이용하여 충돌을 방지하는 시스템이 사용되었다. The collision avoidance system is applied to prevent such a crane collision. However, most of the prior arts use an anti-collision system that generates ultrasonic waves and receives a reflected wave signal to notify the operator through signal processing. Or recently, a system for preventing collision using a laser sensor has been used.
하지만, 초음파 센서를 적용한 경우, 일정 거리 이상의 영역은 감지가 불가능한 단점이 있다. 또한, 초음파의 발생에서부터 반사파 수신까지의 응답속도가 낮아 신호 응답에 약간의 오차가 발생하는 단점이 있다. 그리고, 다수의 크레인을 갖는 시스템에 이를 적용할 경우 그 제어가 매우 어려운 문제가 있다. 또한, 레이저 센서를 적용한 경우, 상하의 높이가 다른 레일을 따라 이동하는 크레인이 고정된 상하각을 유지하는 것이 불가능하기 때문에 정확한 충돌 방지 시스템 구현이 어려운 문제가 있다. 또한, 유인 크레인의 경우, 레이저가 작업자의 시야 확보에 문제가 될 수 있다. 또한, 레이저 센서 시스템 구축 비용이 높아 전체 시스템 구현에 높은 비용이 드는 문제가 있다. However, when the ultrasonic sensor is applied, a region over a certain distance cannot be detected. In addition, the response speed from the generation of the ultrasonic wave to the reception of the reflected wave is low, there is a disadvantage that a slight error occurs in the signal response. And, when applied to a system having a plurality of cranes there is a problem that the control is very difficult. In addition, when the laser sensor is applied, it is difficult to implement an accurate collision avoidance system because it is impossible for the crane moving along the rail having different heights of upper and lower sides to maintain a fixed vertical angle. In addition, in the case of a manned crane, the laser can be a problem in securing the operator's view. In addition, there is a problem that the high cost of the entire system implementation due to the high cost of the laser sensor system construction.
따라서, 본 발명은 상기의 제반 문제를 해결하기 위하여 창출된 것으로, 원거리 및 근거리를 각기 감지할 수 있는 무선 RF 모듈을 설치하여 크레인 간의 충돌을 방지하고, 크레인의 정말 제어를 통해 빠른 슬라브 이동을 가능하게 하고 이를 통해 작업 시간 단축과 크레인 설비 수명을 연장시킬 수 있는 크레인 충돌 방지 시스템 및 방법을 제공한다. Therefore, the present invention was created to solve the above problems, by installing a wireless RF module that can detect the remote and short distance, respectively, to prevent the collision between cranes, it is possible to quickly move the slab through the real control of the crane The present invention provides a crane collision avoidance system and method that can reduce working time and extend crane life.
본 발명에 따른 제 1 크레인과, 상기 제 1 크레인과 이격되어 작업하는 하나의 제 2 크레인 및 상기 두 크레인에 설치되어 크레인들 간의 이격거리에 따라 활성화되는 근거리 감지 장치 및 원거리 감지 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 크레인 충돌 방지 시스템을 제공한다.It includes a first crane according to the present invention, one second crane and the two short-distance detection device and the remote sensing device which is installed on the two cranes and are operated according to the separation distance between the crane to work apart from the first crane. Provided is a crane collision avoidance system.
상기 근거리 감지 장치는, 상기 제 1 크레인에 설치된 저주파 송수신기와, 상기 제 2 크레인에 설치된 액티브 태그를 포함하는 것을 특징으로 한다. The short range sensing device may include a low frequency transceiver installed in the first crane and an active tag installed in the second crane.
상기 저주파 송수신기는, 저주파 송신 신호를 지속적으로 송신하는 제 1 송수신기; 상기 액티브 태그로부터 태그 고주파 전파 방식으로 제공된 액티브 태그의 ID를 수신받는 제 2 송수신기; 인가된 액티브 태그 ID를 처리하는 마이크로컨트롤러 유닛; 상기 처리된 액티브 태그 ID 신호를 서버로 전송하는 TCP/IP 포트; 상기 마이크로컨트롤러 유닛을 제어하는 내부 프로그램을 입력하는 포트; 및 각부에 전원을 공급하는 전원부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The low frequency transceiver includes: a first transceiver for continuously transmitting a low frequency transmission signal; A second transceiver for receiving an ID of an active tag provided by a tag high frequency propagation method from the active tag; A microcontroller unit for processing an authorized active tag ID; A TCP / IP port for transmitting the processed active tag ID signal to a server; A port for inputting an internal program for controlling the microcontroller unit; And it characterized in that it comprises a power supply for supplying power to each part.
상기 제 1 송수신기로 19KHz 무선 트랜스미터(RF Transmitter)를 사용하고, 상기 제 2 송수신기로는 2.4GHz 트랜스시버(Transceiver)를 사용하는 것을 특징으로 한다. A 19 KHz RF transmitter is used as the first transceiver, and a 2.4 GHz transceiver is used as the second transceiver.
상기 액티브 태그는, 상기 저주파 송수신기의 저주파 송신 신호를 감지하는 제 3 송수신기; 자신의 ID 신호를 고주파 전파 방식으로 전송하는 제 4 송수신기; 상기 제 3 송수신기의 감지신호에 의해 상기 액티브 태그를 활성화시키고, 태그 ID 값을 제 4 송수신기에 제공하는 태그 마이크로컨트롤 유닛; 상기 태그 마이크로컨트롤러 유닛을 제어하는 내부 프로그램을 입력하는 태그 포트; 및 각부에 전원을 공급하는 태그 전원부를 포함하는 것을 특징으로 한다. The active tag includes: a third transceiver for detecting a low frequency transmission signal of the low frequency transceiver; A fourth transceiver for transmitting its ID signal in a high frequency wave method; A tag microcontroller unit activating the active tag by a detection signal of the third transceiver and providing a tag ID value to a fourth transceiver; A tag port for inputting an internal program for controlling the tag microcontroller unit; And it characterized in that it comprises a tag power supply for supplying power to each part.
상기 제 3 송수신기로 19KHz 무선 트랜스미터를 사용하고, 상기 제 4 송수신기로 2.4GHz 트랜스시버를 사용하는 것을 특징으로 한다. A 19 KHz wireless transmitter is used as the third transceiver, and a 2.4 GHz transceiver is used as the fourth transceiver.
상기 저주파 송수신기와 상기 액티브 태그 각각은 고주파 신호 및 저주파 신호에 의한 동작을 나타내는 동작 LED부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. Each of the low frequency transceiver and the active tag further includes an operation LED unit indicating operation by a high frequency signal and a low frequency signal.
상기 저주파 송신 신호로 19Khz 대역의 신호를 사용하고, 상기 고주파 신호로 2.3GHz 대역의 신호를 사용하며, 상기 저주파 송신 신호의 전파 영역은 1 내지 10M인 것을 특징으로 한다. The low frequency transmission signal uses a signal of 19Khz band, the high frequency signal uses a signal of 2.3GHz band, and the propagation region of the low frequency transmission signal is characterized in that 1 to 10M.
상기 원거리 감지 장치는, 상기 제 1 크레인에 설치되어 고주파 신호를 송출하는 고주파 송수신기와, 상기 제 2 크레인에 설치되어 상기 고주파 신호에 따라 응답 신호를 송출하는 고주파 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다. The remote sensing device may include a high frequency transceiver installed at the first crane and transmitting a high frequency signal, and a high frequency module installed at the second crane and transmitting a response signal according to the high frequency signal.
상기 제 1 크레인은 작업자에 의해 이동하는 통 크레인이고, 상기 제 2 크레인은 자동으로 이동하는 픽업 크레인인 것을 특징으로 한다. The first crane is a barrel crane moving by an operator, the second crane is characterized in that the pickup crane to move automatically.
또한, 본 발명은 제 1 크레인과 적어도 하나의 제 2 크레인이 서로 이동하는 크레인 충돌 방지 시스템의 충돌 방지 방법에 있어서, 상기 제 1 크레인에서 송신한 저주파 송신 신호를 상기 제 2 크레인의 태그에서 감지하였는지를 판단하는 단계; 판단 결과 감지되지 않은 경우, 상기 제 2 크레인의 태그는 휴면 모드로 동작하고, 상기 제 1 및 제 2 크레인 간의 거리를 측정하는 원거리 감지 모드를 실행하 는 단계; 판단 결과 감지된 경우, 상기 제 2 크레인의 태그를 활성화시키는 단계; 상기 제 2 크레인의 태그의 ID 신호를 상기 제 1 크레인에 전송하는 단계; 및 상기 제 1 크레인의 작업자 또는 이에 연결된 서버에 상기 태그 ID를 갖는 상기 제 2 크레인의 충돌 위험을 알리는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 크레인 충돌 방지 방법을 제공한다. The present invention also provides a collision avoidance method for a crane collision avoidance system in which a first crane and at least one second crane move with each other, wherein a tag of the second crane detects a low frequency transmission signal transmitted from the first crane. Determining; If the determination result is not detected, operating the tag of the second crane in the dormant mode and executing a remote sensing mode for measuring the distance between the first and second cranes; Activating a tag of the second crane when the determination result is detected; Transmitting an ID signal of a tag of the second crane to the first crane; And notifying a collision risk of the second crane having the tag ID to a worker of the first crane or a server connected to the first crane.
상기 저주파 송신 신호로 19KHz 대역의 전파를 사용하고, 상기 원거리 감지 모드에는 2.4GHz 대역의 전파를 사용하는 것을 특징으로 한다.The low frequency transmission signal uses a radio wave in the 19KHz band, the remote sensing mode is characterized in that the radio wave in the 2.4GHz band is used.
상기 저주파 송신 신호의 전파 영역은 1 내지 10m인 것을 특징으로 한다. The propagation region of the low frequency transmission signal is characterized in that 1 to 10m.
또한, 본 발명은 저주파 송수신기와 고주파 송수신기를 갖는 제 1 크레인과, 상기 저주파 송수신기의 출력 신호인 저주파 송신 신호에 반응하는 액티브 태그와, 상기 고주파 송수신기의 고주파 신호에 반응하는 고주파 모듈을 갖는 적어도 하나의 제 2 크레인을 포함하는 크레인 충돌 방지 방법에 있어서, 상기 저주파 송신 신호의 송신 거리가 상기 고주파 신호의 송신 거리보다 짧고, 상기 저주파 송신 신호가 상기 액티브 태그에 수신될때, 상기 액티브 태그로부터 태그 ID 정보를 포함하는 고주파 응답 신호를 수신하여, 해당 태그 ID 값의 제 2 크레인에 대한 충돌 위험을 서버 또는 작업자에게 알리는 크레인 충돌 방지 방법을 제공한다. The present invention also provides at least one having a first crane having a low frequency transceiver and a high frequency transceiver, an active tag responsive to a low frequency transmission signal that is an output signal of the low frequency transceiver, and a high frequency module responsive to a high frequency signal of the high frequency transceiver. A crane collision avoidance method comprising a second crane, wherein when the transmission distance of the low frequency transmission signal is shorter than the transmission distance of the high frequency signal and the low frequency transmission signal is received by the active tag, tag ID information is received from the active tag. The present invention provides a crane collision preventing method for notifying a server or an operator of a collision risk for a second crane of a corresponding tag ID value by receiving a high frequency response signal.
상술한 바와 같이 본 발명은 고주파와 저주파를 이용한 무선 모듈을 통해 두 크레인 간의 원거리 및 근거리 이격 간격을 감지하여 크레인 간의 충돌을 방지할 수 있다. 또한, 크레인의 정밀 제어를 통해 빠른 슬라브 이동을 가능하게 할 수 있다. 또한 크레인 충돌 방지와 빠른 이동을 통해 작업 시간 단축과 크레인 설비 수명을 연장시킬 수 있다. As described above, the present invention can prevent the collision between cranes by detecting the distance between the two cranes and the distance between the two cranes through a wireless module using high frequency and low frequency. In addition, it is possible to enable fast slab movement through precise control of the crane. In addition, crane collision avoidance and rapid movement can reduce work time and extend crane life.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention in more detail. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. Like numbers refer to like elements in the figures.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 시스템의 개념도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 근거리 감지 장치를 포함한 시스템의 블록도이고, 도 3은 일 실시예에 따른 저주파 송수신기의 블록도이고, 도 4는 일 실시예에 따른 액티브 태그의 블록도이다. 1 is a conceptual diagram of a crane collision avoidance system according to an embodiment of the present invention. 2 is a block diagram of a system including a near field sensing apparatus according to an embodiment, FIG. 3 is a block diagram of a low frequency transceiver according to an embodiment, and FIG. 4 is a block diagram of an active tag according to an embodiment.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예의 크레인 충돌 방지 시스템은 제 1 크레인(100)과, 적어도 하나의 제 2 크레인(200) 그리고, 두 크레인(100, 200)에 설치된 근거리 감지 장치(300)와 원거리 감지 장치(400)를 구비한다. 또한, 근거리 감지 장치(300) 및 원거리 감지 장치(400)의 신호를 제공받는 애플리케이션 서버(500)를 더 구비할 수 있다. 1 to 4, the crane collision avoidance system of the present embodiment includes a
본 실시예에서는 제 1 크레인(100)으로 작업자가 직접 제어하는 통 크레인을 사용한다. 여기서, 통 크레인은 수동 크레인으로 각 공정내의 통 크레인들 간의 경로상에는 충돌 위험이 없다. 제 2 크레인(200)으로는 작업자가 없는 픽업 크레인을 사용한다. 픽업 크레인은 자동 크레인으로 각 공정내에 적어도 하나의 픽업 크레인이 배치된다. 이때, 다수의 픽업 크레인이 배치되는 경우, 이들은 모두 자동으로 이동하기 때문에 이들 사이의 충돌 위험이 없다. 하지만, 제 1 크레인(100)과 제 2 크레인(200) 사이에서는 충돌이 발생할 수 있다. In this embodiment, a barrel crane directly controlled by the operator is used as the
이에 근거리 및 원거리 감지 장치(300, 400)로 제 1 크레인(100)과 제 2 크레인(200) 사이의 거리를 탐지하고, 그 결과를 애플리케이션 서버(500) 또는 제 1 크레인(100)의 작업자에게 제공하여 사전에 충돌을 방지할 수 있다. Accordingly, the distance between the
여기서, 근거리 감지 장치(300)는 제 1 크레인(100)에 부착된 저주파 송수신기(301)와, 제 2 크레인(200)에 부착된 액티브 태그(302)를 포함한다. Here, the near
그리고, 원거리 감지 장치(400)는 제 1 크레인(100)에 부착된 고주파 송수신기(401)와 제 2 크레인(200)에 부착된 고주파 모듈(402)을 포함한다. The
근거리 감지 장치(300)는 일정 범위 이상의 영역의 감지는 불가능하지만, 근거리에서의 정확도는 원거리보다 높다. 이때, 근거리 감지 장치(300)는 100KHz 이하의 신호를 사용하고, 이 신호에 의한 전파 영역내의 감지가 가능하다. 바람직하게는 본 실시예에서는 19KHz 대역의 전파를 사용하고, 감지 영역은 10M 이하인 것이 효과적이다. 원거리 감지 장치(400)는 넓은 범위 영역(예를 들어 100M 이상)의 감지가 가능하지만, 거리 감지의 정확도가 낮다. 이때, 원거리 감지장치(400)는 GHz 대역의 신호를 사용하고, 이 신호에 의한 전파 감지 영역내의 감지가 가능하다. 바람직하게는 본 실시예에서는 2.4GHz 대역의 전파를 사용한다. 감지 영역은 200M 이하인 것이 효과적이다.Although the near
상술한 바와 같이 본 실시예에서는 근거리 감지 장치(300)와 원거리 감지 장치(400)를 크레인 충돌 방지 시스템 내에 둠으로 인해 크레인들 간의 충돌 방지를 저비용으로 효과적으로 할 수 있다. 즉, 먼거리의 크레인은 원거리 감지 장치(400)로 감지를 하고, 가까운 거리의 크레인은 근거리 감지 장치(300)로 감지할 수 있다. As described above, in the present embodiment, since the short
또한, 이와 같이 원거리와 근거리 감지 장치(300, 400)를 통해 크레인 간의 이격 거리(즉, 감지 거리)를 정확하게 판단할 수 있어 크레인 간의 충돌을 사전에 방지할 수 있다. 또한, 19KHz 및 2.4GHz 대역의 신호를 사용함으로 인해 작업자 시야 확보에 지장을 주지 않을 수 있고, 신호의 응답이 빨라 빠른 대비를 할 수 있다. 또한, 다수 크레인 간의 충돌 또한 방지할 수 있다. In addition, the distance and the distance (that is, the sensing distance) between the cranes can be accurately determined through the long range and the
본 실시예의 근거리 감지 장치(300)는 제 1 및 제 2 크레인(100, 200)이 일정거리(예를 들어 2 내지 20M) 이상 이격될 경우에는 동작하지 않는다. 하지만, 두 크레인의 거리가 일정 거리 이내가 될 경우에는 근거리 감지 장치(300)가 작동하여 두 크레인 간의 충돌을 방지할 수 있다. 여기서 일정 거리는 저주파 송수신기(301)에서 출력되는 제 1 근거리 감지 신호의 전파 영역에 해당한다. The near
즉, 도 2에 도시된 바와 같이 저주파 송수신기(301)는 저주파 송신신호를 지속적으로 송신한다. 이를 통해 저주파 송수신기(301)는 저주파 송신 신호(본 실시 예에서는 19KHz의 신호)의 도달 거리인 전파 영역을 형성한다. 이때, 액티브 태그(302)가 도면에서와 같이 상기 전파 영역의 경계에 도달하면(즉, 저주파 송신 신호를 제공 받으면), 액티브 태그(302)는 액티브 상태로 변환된다. 물론 액티브 태그(302)가 상기 전파 영역에 도달하지 않는 경우에는 휴면 모드 상태를 유지한다. That is, as shown in FIG. 2, the
액티브 상태로 변환된 액티브 태그(302)는 태그 고주파 전파 방식(약 2.4GHz 전파 방식)으로 자신의 ID(즉, 고유 번호)를 저주파 송수신기(301)에 전송한다. The
그리고, 저주파 송수신기(301)는 제공받은 ID 정보를 네트워크를 통해 어플리케이션 서버(500)로 제공하거나, 크레인(100) 작업자에게 제공한다. 여기서 네트워크는 이더넷 네트워크를 사용한다. 그러나 이에 한정되지 않고, 유선 또는 무선으로 구성된 다양한 네트워크가 사용될 수 있다. 또한, 서버에서 작업자에게 ID 정보를 제공할 수도 있다. 이를 통해 어플리케이션 서버(500) 및/또는 작업자는 해당 크레인에 소정의 다른 크레인이 일정 거리 범위 내로 진입함을 알 수 있다. 이를 통해 이러한 진입의 통지로서 크레인 작업자 및 어플리케이션 서버(500)는 크레인의 움직임을 제어하여 두 크레인간의 충돌을 방지할 수 있다. 여기서, 도 3에서와 같이 상기 저주파 송수신기(301)의 신호는 스위치에 의해 서버 또는 작업자에게 제공될 수 있다. In addition, the
여기서, 저주파 송수신기(301)는 도 3에 도시된 바와 같이 저주파 송신 신호를 지속적으로 송신하는 제 1 송수신기(311)와, 액티브 태그(302)로부터 태그 고주파 전파 방식으로 제공된 액티브 태그(302)의 ID를 수신받는 제 2 송수신기(312)와, 인가된 액티브 태그(302) ID를 처리하는 마이크로컨트롤러 유닛(313)과, 상기 처리된 액티브 태그(302) ID 신호를 서버로 전송하는 TCP/IP 포트(314)와, 상기 마이크로컨트롤러 유닛(313)을 제어하는 내부 프로그램을 입력하는 직렬 포트(315)와 I/O 포트(316) 그리고, 각부에 전원을 공급하는 전원부(317)를 구비한다. 또한, 저주파 송수신기(301)의 전원과, 동작 모듈(예를 들어 19KHz 모듈 동작, 2.4GHz 모듈 동작)을 나타내는 동작 LED부(318)를 구비한다. Here, the
상기 제 1 송수신기(311)로 19KHz 무선 트랜스미터(RF Transmitter)를 사용할 수 있다. 제 1 송수신기(311)는 지속적으로 저주파 송신 신호(19KHz)를 송신하여 약 2 내지 10m 반경의 전파 영역이 형성되는 것이 바람직하다. 바람직하게는 4 내지 7m 반경을 형성하는 것이 효과적이다. 이와 같은 반경을 형성하여 제 1 및 제 2 크레인(100, 200) 중 어느 하나의 크레인이 인접한 것을 서버(500) 및/또는 작업자에게 알릴 수 있다. 상기 범위로 하여 작업자가 인접한 크레인의 작업 반경을 확인하여 충돌을 방지하도록 할 수 있다. 즉, 상기 범위보다 작을 경우에는 작업자가 대응하기 위한 충분한 시간을 부여하기 어렵다. 또한, 상기 범위보다 클 경우에는 크레인의 기동성 즉, 빠른 움직임이 제약받는 문제가 있다. 제 1 송수신기(311)는 지속적인 신호 송신을 위해 전원부(317)로부터 지속적으로 전원을 공급받는다. A 19 KHz RF transmitter may be used as the
제 2 송수신기(312)로는 2.4GHz 트랜스시버(Transceiver)를 사용하는 것이 효과적이다. 제 2 송수신기(312)는 2.4GHz 전파 방식으로 전송된 ID 신호를 제공 받고, 이를 마이크로컨트롤러 유닛에 제공한다. It is effective to use a 2.4 GHz transceiver as the
상술한 구성의 저주파 송수신기(301)에 대응하는 액티브 태그(302)의 구성은 하기와 같다. The
액티브 태그(302)는 도 4에 도시된 바와 같이 저주파 송신 신호를 감지하는 제 3 송수신기(321)와, 자신의 ID 신호를 2.4GHz 전파 방식으로 전송하는 제 4 송수신기(322)와, 제 3 송수신기(321)의 감지신호에 의해 액티브 태그(302)를 활성화시키고, 태그 ID값을 제 4 송수신기(322)에 제공하는 태그 마이크로컨트롤 유닛(323)과, 태그 마이크로컨트롤러 유닛(323)을 제어하는 내부 프로그램을 입력하는 태그 직렬 포트(324)와 태그 I/O 포트(325) 그리고, 각부에 전원을 공급하는 태그 전원부(326)를 구비한다. 또한, 액티브 태그(302)의 전원과, 동작 모듈(예를 들어 19KHz 모듈 동작, 2.4GHz 모듈 동작)을 나타내는 태그 동작 LED부(327)를 구비한다.As shown in FIG. 4, the
여기서, 제 3 송수신기(321)로 19KHz 무선 트랜스미터(RF Transmitter)를 사용할 수 있다. 제 3 송수신기(321)는 저주파 송신 신호(19KHz)를 수신하게 될 경우, 감지 신호를 생성한다. 따라서, 제 2 크레인(200)에 장착된 제 3 송수신기(321)가 제 1 크레인(200)에 장착된 제 1 송수신기(311)의 저주파 송신 신호를 수신할 경우 감지 신호가 생성된다. 그리고, 상기 감지 신호는 태그 마이크로 컨트롤 유닛(323)에 제공되어 액티브 태그(302)를 활성화시킨다. Here, a 19 KHz RF transmitter may be used as the
그리고, 제 4 송수신기(322)로는 2.4GHz 트랜스시버(Transceiver)를 사용하는 것이 효과적이다. 제 4 송수신기(322)는 태그 마이크로 컨트롤 유닛(323)에서 제공된 태그 ID 값을 2.4GHz 전파 방식으로 저주파 송수신기(301)에 송신한다. In addition, it is effective to use a 2.4 GHz transceiver as the
하기에서는 상술한 시스템의 동작 방법을 설명한다. The following describes a method of operation of the system described above.
도 5는 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 시스템의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 6 및 도 7은 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 시스템의 동작 방법을 설명하기 위한 개념도이다. 5 is a flowchart illustrating a method of operating a crane collision avoidance system according to an embodiment. 6 and 7 are conceptual views illustrating a method of operating a crane collision avoidance system according to an embodiment.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 먼저 크레인 충돌 방지 시스템은 근거리 감지 장치(300)와 원거리 감지 장치(400)가 각기 독립적 또는 유기적으로 동작할 수 있다. 하기에서는 근거리 감지 장치(300)의 동작을 중심으로 설명한다. 또한, 상기 원거리 감지 장치(400)는 도 6 및 7에 도시된 바와 같이 제 1 크레인(100)에 설치된 고주파 송수신기(401)과, 제 2 크레인(200)에 설치된 고주파 모듈(402)를 구비한다. 이때, 고주파 송수신기(401)는 지속적으로 고주파 송신 신호를 송신한다. 그리고, 고주파 모듈(402)는 고주파 송신 신호에 따라 자신의 ID를 고주파 신호로 고주파 송수신기(401)에 제공한다. 이를 통해 제 1 크레인(100)과 제 2 크레인(200) 간의 원거리 이격을 확인할 수 있다. 5 to 7, first, in the crane collision prevention system, the short
본 시스템은 먼저 액티브 태그(302)에 제 1 크레인(100)에 설치된 저주파 송수신기(302)로부터 송신된 저주파 송신 신호가 인가되었는지를 판단한다(S110). 판단결과, 저주파 송신 신호가 송신되지 않는 경우에는 액티브 태그(302)는 휴면 모드가 되거나 휴면 모드를 유지한다(S120). 그리고, 이때, 도 6에 도시된 바와 같이 원거리 감시 장치(400)에 의해 원거리 감시 모드가 실행된다(S130).The system first determines whether the low frequency transmission signal transmitted from the
원거리 감시 모드는 원거리 감시 장치(400)에 의해 수행된다. 즉, 제 1 크레인(100)에 부착된 고주파 송수신기(401)가 고주파 신호를 송신한다. 그리고, 이 고주파 신호를 수신한 제 2 크레인(200)의 고주파 모듈(402)은 이 신호에 응답하는 응답신호 즉, 자신의 ID 정보를 포함하는 신호를 고주파 송수신기(401)에 제공한 다. 상기 응답 신호를 제공 받은 고주파 송수신기(401)는 응답 신호의 결과를 네트워크를 통해 어플리케이션 서버(500) 또는 제 1 크레인(100) 작업자에게 전송한다. 앞서 언급한 바와 같이 원거리 감시 장치(400)는 약 80M 이상의 먼 거리에서도 이러한 통신이 가능하다. 따라서, 제 2 크레인(200)에 저주파 송신 신호가 감지되기 전까지는 이러한 원거리 감시 모드가 지속적으로 수행된다. 여기서, 원거리 측정 모듈의 경우, IEEE 802.15.4a이 표준을 따르는 모듈을 적용한다. 그리고, 원거리 측정 모드시 2.4GHz모듈과 송수신기는 CSS기반 거리측정 방식을 통해 서로간의 위치정보와 ID값을 2.4GHz대역 신호에 실어 전송한다. The remote monitoring mode is performed by the
이와 같은 원거리 감시 모드로 동작할 경우, 제 1 및 제 2 크레인(100, 200)의 속도는 저주파 송신 신호를 감지한 이후의 제 1 및 제 2 크레인(100, 200)의 속도보다 빠른 것이 효과적이다. 또한, 종래의 제 1 및 제 2 크레인(100, 200)의 이동 속도보다 약 10~30% 정도 빠른 속도로 크레인을 이동시킬 수 있다. When operating in such a remote monitoring mode, it is effective that the speeds of the first and
또한, 판단 결과, 저주파 송신 신호가 송신된 경우에는 제 2 크레인(200)의 액티브 태그(302)는 휴면 모드에서 나와 액티브 모드로 변환된다. 즉, 이는 제 1 또는 제 2 크레인(100, 200)이 이동하여 두 크레인 간의 거리가 가까워지면 도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 크레인(100)에서 송출된 저주파 송신 신호를 제 2 크레인(200)이 감지하고, 이에 따라 제 2 크레인(200)의 액티브 태그(302)가 활성화된다(S140). 이때, 액티브 태그(302)가 활성화되면 제 1 크레인(100)과 제 2 크레인(200)의 거리가 근거리로 가까워졌음을 의미한다. As a result of the determination, when the low frequency transmission signal is transmitted, the
그리고, 활성화된 액티브 태그(302)는 자신의 태그 ID 신호를 저주파 송수신 기(301)에 전송한다(S150). 이때, 저주파 송수신기(301)는 수신된 태그 ID 신호를 어플리케이션 서버(500) 또는 작업자에 전송한다. 즉, 제 1 크레인(100)에 수신된 태그 ID에 해당하는 제 2 크레인(200)이 제 1 크레인(100)에 인접함을 제 1 크레인(100) 작업자 또는 크레인 관리자에게 통지한다(S160). 이를 통해 작업자에 의해 이동하는 제 1 크레인(100)의 움직임을 제어하여 제 1 및 제 2 크레인(100, 200)간의 충돌을 방지할 수 있다. The activated
물론 액티브 태그(302)가 활성화된 경우에도 원거리 감시 모드는 지속적으로 수행될 수 있다. 이때, 앞서 언급한 바와같이 원거리 감시 장치(400)에 의해 두 크레인 간의 위치 정보를 주고 받지만 오차범위가 크다. 하지만, 근거리 감시 장치(300)의 활성화로 인해 두 크레인이 가까울 경우의 오차 범위를 줄일 수 있다. Of course, even when the
또한, 상술한 설명에서는 하나의 제 1 크레인과 하나의 제 2 크레인에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 다수의 제 2 크레인이 구비된 경우에도 적용될 수 있다. 이때, 다수의 제 2 크레인이 구비된 경우에도 저주파 송신 신호를 수신하기 전까지 제 2 크레인들과 제 1 크레인은 고주파 신호에 의해 서로간 위치를 확인한다. 하지만, 다수의 크레인중 일부가 저주파 송신 신호를 수신하는 경우에는 근거리 감지 장치가 활성화되어 근거리에서의 두 크레인 간의 위치를 정확하게 확인할 수 있다. 이를 통해 크레인간의 충돌을 방지할 수 있다. In addition, in the above description, one first crane and one second crane have been described, but the present invention is not limited thereto and may be applied to a case where a plurality of second cranes is provided. At this time, even when a plurality of second cranes are provided, the second cranes and the first cranes identify positions with each other by a high frequency signal until a low frequency transmission signal is received. However, when some of the plurality of cranes receive the low frequency transmission signal, the near field detection device is activated to accurately check the position between the two cranes in the near field. This can prevent collision between cranes.
그리고, 본 실시예에서는 근거리 시스템을 우선시하여 작업자에게 충돌 위험을 알리게 된다. 즉, 예를 들어 근거리 시스템에서의 전파 영역을 3m로한 경우, 제 2 크레인이 제 1 크레인에 3m 내에 진입한 경우에 작업자에게 알람을 표시하게 된 다. 그리고, 두 크레인간의 거리측정을 원거리 감지 장치에 의해 수행될 수 있다. 따라서, 상기 내용을 종합하면 두 크레인 간의 거리가 3m 부터 알람이 울리기 시작한다. 물론 두 크레인간의 거리가 2m일때에도, 시스템은 지속적으로 알람을 울린다. In this embodiment, the local system is given priority to notify the worker of a collision risk. That is, for example, when the propagation area in the short-range system is 3m, an alarm is displayed to the operator when the second crane enters the first crane within 3m. And, the distance measurement between the two cranes can be performed by the remote sensing device. Therefore, summarizing the above, the alarm starts to sound from 3m between the two cranes. Of course, even when the distance between the two cranes is 2m, the system will continue to alarm.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 시스템의 개념도. 1 is a conceptual diagram of a crane collision avoidance system according to an embodiment of the present invention.
도 2는 일 실시예에 따른 근거리 감지 장치를 포함한 시스템의 블록도.2 is a block diagram of a system including a near field sensing apparatus according to an exemplary embodiment.
도 3은 일 실시예에 따른 저주파 송수신기의 블록도.3 is a block diagram of a low frequency transceiver according to one embodiment.
도 4는 일 실시예에 따른 액티브 태그의 블록도. 4 is a block diagram of an active tag according to an embodiment.
도 5는 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 시스템의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도. 5 is a flowchart illustrating a method of operating a crane collision avoidance system according to an embodiment.
도 6 및 도 7은 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 시스템의 동작 방법을 설명하기 위한 개념도. 6 and 7 are conceptual views for explaining an operating method of the crane collision avoidance system according to an embodiment.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100, 200 : 크레인 300 : 근거리 감지 장치100, 200: crane 300: short-range detection device
301 : 저주파 송수신기 302 : 액티브 태그301: low frequency transceiver 302: active tag
400 : 원거리 감지 장치 401 : 고주파 송수신기400: remote sensing device 401: high frequency transceiver
402 : 고주파 모듈402: high frequency module
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