KR101433870B1 - 무선주파수 인식기술을 이용한 실시간의 광산 안전 및 작업 관리 시스템 - Google Patents
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Abstract
무선주파수 인식기술을 이용한 실시간의 광산 안전 및 작업 관리 시스템이 개시된다. 이 시스템은, 광산 내부에 배열하여 설치된 다수개의 수신장치와, 다수개의 수신장치와 비상호출장치의 무선통신을 수행하며 작업자가 소지하거나 또는 작업차량에 부착되는 무선인식유닛과, 시스템제어부를 포함하고, 시스템제어부는 다수개의 수신장치와 무선인식유닛 간의 무선통신의 이력을 이용하여 실시간으로 근태 및 작업현황 관리 또는 안전관리에 관한 판단을 수행하며, 갱내의 환경감시를 통한 환경설비의 원격제어를 수행한다. 이러한 시스템은 효율적인 전원관리 구성을 포함함으로써 배터리를 전원으로 이용하면서도 지속적이고 안정적으로 시스템의 동작을 유지할 수 있다.
Description
본 발명은 광산을 위한 관리 시스템에 관한 것으로서, 특히 무선 주파수 인식 기술을 이용하여 실시간으로 작업현장의 작업자 근태, 차량물류, 및 갱도 내 현장의 안전관리를 수행할 수 있는 광산 안전 및 작업 관리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 광산은 광물자원을 채굴하는 장소를 포함하여 광물자원을 개발하는 작업이 실행되는 장소를 포괄하는 의미로 사용된다. 광물자원은 석탄이나 석유와 같은 에너지원 광물, 그리고 광석과 같은 소재 광물을 모두 포함한다. 이러한 광산은 지하 및 폐쇄된 공간에서 채굴작업을 수행하기 때문에 항시 위험에 노출되어 있다. 따라서 다른 어떤 작업장에 보다도 더 높은 안전관리가 요구된다고 할 수 있다. 지하 및 폐쇄된 공간이라는 특수성 때문에 일단 사고가 발생하면 인명사고를 포함하는 대형사고로 이어지기 때문이다.
상술한 바와 같이 광산은 다른 작업장에 비해 더 높은 수준의 안전관리가 요구되어 왔지만, 지하 갱도의 특성상 검증된 자동화 시스템을 구축하기가 어려웠다. 특히, 지하 갱내에는 유독가스와 가연성 가스가 있기 때문에 스파크를 유발할 수 있는 전선의 가설이 극히 제한적으로만 허용되기 때문에 안전관리를 위한 시스템의 구축이 원시적인 상태에 머물고 있었다. 광산에서는 지속적인 채굴을 위해 수시로 발파작업 등의 비상상황이 발생하고 있지만, 그러한 비상상황에서 빈번하게 발생하는 안전사고에 대한 대책이 현재까지는 미비한 상태에 있다.
이와 같이 광산 및 폐광에 있어서 안전 및 작업에 관한 총체적이고 예방적 관리를 정밀하게 수행할 수 있는 시스템의 개발이 절실히 요구되고 있다.
본 발명은 광산에 적용되어 안전관리, 근태관리 및 물류관리를 수행할 수 있는 무선주파수 실시간 위치인식기술을 이용한 시스템을 제공한다.
본 발명은 적절한 무선위치인식시스템의 전원 관리를 수행함으로써 동작의 지속성과 안정성이 보장되는 광산 안전관리 시스템을 제공한다.
본 발명은 무선주파수 인식기술을 이용한 실시간의 광산 안전 및 작업 관리 시스템을 제공하며, 이 시스템은: 광산 내부에 배열하여 설치된 다수개의 수신장치; 상기 다수개의 수신장치와 무선통신을 수행하며, 작업자가 소지하거나 또는 작업차량에 부착되는 무선인식유닛; 및 시스템제어부;를 포함하고, 상기 시스템제어부는 상기 다수개의 수신장치와 상기 무선인식유닛 간의 무선통신의 이력을 이용하여 실시간으로 근태 및 작업현황 관리 또는 안전관리에 관한 판단을 수행한다.
상기 근태관리 또는 안전관리에 관한 판단은 무선인식유닛의 실시간 위치추적한 정보를 이용한다.
상기 다수개의 수신장치는 배터리를 전원으로 이용하는 전원부를 포함하여, 상기 전원부의 전원으로 구동된다.
상기 전원부는: 현재 사용중인 배터리 외에 하나 이상의 대기 배터리를 더 포함하는 다수개의 배터리군; 상기 현재 사용중인 배터리의 잔량 또는 전원공급 여부를 감지하여 정해진 시점에 배터리의 스위칭 요청 신호를 발생시키는 전원감지부; 및 상기 전원감지부로부터 스위칭 요청에 해당하는 신호가 수신되면 대기 배터리로 연결을 스위칭하는 전원스위칭부;를 포함한다.
상기 전원부는 전원상태표시부를 더 포함하고, 상기 전원상태표시부는 상기 전원감지부의 상기 스위칭 요청 신호가 발생된 것을 표시한다.
상기 전원부의 상기 전원감지부로부터 상기 스위칭 요청 신호 또는 설정값 이하의 저전압 상태의 감지 신호가 발생하면, 해당 수신장치는 해당 감지 신호를 다른 수신장치를 통해 상기 시스템제어부로 전송할 수 있다.
상기 다수개의 수신장치들은 제1시간 주기마다 활성되어 인접하는 장치 간에 무선통신을 수행하여 직전 무선통신 이후에 수집된 정보를 전송한다.
상기 다수개의 수신장치들간의 무선통신은 상기 시스템제어부로부터 먼쪽에 배치된 것으로부터 가까운쪽에 배치된 것으로 순차적으로 수행된다.
상기 무선인식유닛과 상기 다수개의 수신장치 간의 무선통신은 제2시간 주기마다 수행된다.
상기 광산 출입구 측에는 상기 무선인식유닛과의 무선통신을 통해 인증을 수행하는 출입통제장치가 설치된다.
상기 출입통제장치는 진입하는 무선인식유닛을 웨이크업 모드로 변환시키고, 진출하는 무선인식유닛은 슬립 모드로 변환시킨다.
상기 다수개의 수신장치와 상기 무선인식유닛은 양방향 통신을 수행한다.
상기 무선인식유닛은 알람부를 포함하고, 상기 다수개의 수신장치로부터 정해진 신호가 수신되면 상기 알람부를 통해 알람한다.
상기 갱 내부에 설치되는 적어도 하나의 센서를 포함하는 무선센서부를 포함하고, 상기 무선센서부는 상기 다수개의 수신장치에 감지값을 무선으로 전송하고, 상기 다수개의 수신장치는 상기 수신한 감지값을 상기 시스템제어부로 전송한다.
상기 갱 내부에 설치된 환풍장치 및 스프링쿨러를 포함하는 환경설비를 더 포함하고, 상기 환경설비 각각은 상기 수신장치와 무선통신을 수행하는 무선통신부를 포함하며, 상기 시스템제어부는 상기 센서부의 감지신호에 따라 해당 환경설비의 제어신호를 상기 수신장치를 통해 전송한다.
본 발명에 따르면 실시간으로 광산 안전관리를 수행할 수 있다. 특히, 지하 갱내에서 이루어지는 작업자 및 작업차량의 실시간 위치추적을 통하여 작업자의 근태관리, 안전관리, 작업현황을 실시간으로 수행할 수 있다. 기존에는 지하 갱 내부에 설치하는 것이 불가능하기 때문에 무선통신을 이용하는 관리 시스템이 구현되기 어려웠는데 반해, 본 발명에서는 배터리를 전원으로 이용하여 다수개의 수신장치를 배열하기 때문에 이러한 실시간의 안전관리가 가능하게 되었다. 나아가 본 발명에서는 전원관리 구성을 채용함으로써 배터리를 이용하는 시스템이 안정적이고 지속적으로 동작할 수 있게 된다. 이러한 전원관리는 배터리의 자동스위칭 뿐만 아니라 무선통신에서의 적절한 시간주기를 부여하는 것으로 구현된다. 따라서 이러한 본 발명의 시스템을 이용하면, 근태관리, 작업현황 관리는 물론이거니와 사고상황에서 매몰자의 위치를 비교적 정확하게 파악할 수 있기 때문에 신속하게 조치를 취할 수 있게 된다. 비상 상황발생 시 즉 발파싯점 사전경고 및 인원장비 관리, 비상상황전파 등의 안전업무를 수행할 수 있다. 갱 내부에 설치되는 적어도 하나 이상의 환경관련 수집 센서를 포함하는 무선센서부를 구비하고, 무선센서부는 다수개의 수신장치에 감지값을 무선으로 전송함으로써, 이에 필요한 환경설비를 무선으로 기동/정지, 상태감시를 할 수 있고, 원격지 관리가 실시간 지원 및 관리통제 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선주파수 인식기술을 이용한 실시간의 광산 안전 및 작업 관리 시스템에 대한 전체 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선주파수 인식기술을 이용한 실시간의 광산 안전 및 작업 관리 시스템에 있어서 갱 내부에 적용된 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선주파수 인식기술을 이용한 실시간의 광산 안전 및 작업 관리 시스템에 채용되어 갱 내부에 설치되는 수신장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 4는 본 3의 수신장치에 적용되는 전원부를 도시한 블록도이다.
도 5은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선주파수 인식기술을 이용한 실시간의 광산 안전 및 작업 관리 시스템에 채용되는 무선인식유닛을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 6는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선주파수 인식기술을 이용한 실시간의 광산 안전 및 작업 관리 시스템에 채용되어 갱 내부에 설치되는 무선센서부를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선주파수 인식기술을 이용한 실시간의 광산 안전 및 작업 관리 시스템에 채용되는 환경센서와 환경설비의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선주파수 인식기술을 이용한 실시간의 광산 안전 및 작업 관리 시스템에 있어서 갱 내부에 적용된 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선주파수 인식기술을 이용한 실시간의 광산 안전 및 작업 관리 시스템에 채용되어 갱 내부에 설치되는 수신장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 4는 본 3의 수신장치에 적용되는 전원부를 도시한 블록도이다.
도 5은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선주파수 인식기술을 이용한 실시간의 광산 안전 및 작업 관리 시스템에 채용되는 무선인식유닛을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 6는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선주파수 인식기술을 이용한 실시간의 광산 안전 및 작업 관리 시스템에 채용되어 갱 내부에 설치되는 무선센서부를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선주파수 인식기술을 이용한 실시간의 광산 안전 및 작업 관리 시스템에 채용되는 환경센서와 환경설비의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
하기의 본 발명의 바람직한 실시예는 현재 채굴 작업이 진행되고 있는 광산이나 폐광 및 폐광이 될 현장에 대하여 실시간 안전 관리를 할 수 있도록 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 무선주파수 인식기술을 이용한 실시간의 광산 안전 및 작업 관리 시스템을 전체 구성도를 나타낸다.
본 발명의 무선주파수 인식기술을 이용한 실시간의 광산 안전 및 작업 관리 시스템은 광산 및 폐쇄된 작업공간에 적용되며, 여기서의 광산은 갱을 포함하여 갱과 관련된 공장까지를 포괄하는 광의에 적용될 수 있으며 향후 폐광의 안전관리에도 본 시스템을 적용할 수 있다. 그러나 이하의 설명에서는 갱 내부에 설치되는 시스템부분을 위주로 설명을 하기로 한다.
본 발명의 무선주파수 인식기술을 이용한 실시간의 광산 안전 및 작업 관리 시스템은 광산 내부에 배열하여 설치된 다수개의 수신장치(20, 20B, 20G)와, 작업자가 소지하거나 작업차량에 부착되어 수신장치와 무선통신을 수행하는 무선인식유닛(10)과 시스템제어부(30)를 포함한다.
본 발명의 무선주파수 인식기술을 이용한 실시간의 광산 안전 및 작업 관리 시스템에서는 시스템제어부(30)가 다수개의 수신장치(20)와 무선인식유닛(10) 간의 무선통신의 이력을 이용하여 실시간으로 작업자의 근태관리, 작업차량의 물류/이동관리 또는 안전관리에 관한 판단을 수행한다.
바람직하게 시스템제어부(30)가 수행하는 근태관리, 안전관리, 또는 차량물류관리에 관한 판단은 무선인식유닛(10)을 실시간으로 위치 추적한 정보를 이용한다.
또한 본 발명의 무선주파수 인식기술을 이용한 실시간의 광산 안전 및 작업 관리 시스템에서는 갱 내부에 설치되는 적어도 하나의 센서를 포함하는 무선센서부(40)를 포함하고, 무선센서부(40)는 다수개의 수신장치(20)에 감지값을 무선으로 전송한다. 무선센서부(40)에 포함되는 적어도 하나의 센서는 환경센서를 포함하며, 이는
도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 무선주파수 인식기술을 이용한 실시간의 광산 안전 및 작업 관리 시스템은 갱 내부 영역(A), 갱 외부의 진입로 영역(B) 그리고 공장영역(C)은 모두 포함하는 광의의 광산에 적용된다. 그러나 이미 언급한 바와 같이 본 발명은 갱 내부를 위주로 설명하기로 한다.
또한, 다수개의 수신장치는 시스템 설계와 설치를 위해, 다수의 계층으로 이루어질 수 있다. 이를테면, 도 1에서 나타낸 바와 같이, 게이트에 설치되며 시스템제어부(30) 측과 유선으로 통신을 수행하는 게이트 수신장치(20G)(MGS: Mobile Gate Station), 게이트 수신장치와 무선통신을 수행하는 베이스 수신장치(20B)(MBS: Mobile Base Station), 그리고 갱내부에 배열되어 무선인식유닛(10)과 무선통신을 수행하는 앵커 수신장치(20A)(MAS: Mobile Anchor Station)를 포함할 수 있다. 이상과 같이 수신장치들은 상호 간에 무선통신을 수행하는 것이 특징이다. 이는 인화성, 폭발성 가스가 존재하기 때문에 갱 내부의 특수성으로 인해 전기배선을 설치할 수 없는 제약이 있기 때문이다. 따라서, 아래에서 상세하게 설명되는 바와 같이, 본 발명의 무선주파수 인식기술을 이용한 실시간의 광산 안전 및 작업 관리 시스템에서는 수신장치들의 배터리 전원관리 구성이 포함된다.
본 발명의 무선주파수 인식기술을 이용한 실시간의 광산 안전 및 작업 관리 시스템은 무선센서부(40)을 포함한다. 무선센서부(40)는 적어도 하나의 센서를 포함하여 감지한 값을 무선으로 수신장치(20A)로 전송한다.
또한 갱 내부에는 수신장치(20A)와 무선통신을 수행하는 비상호출디바이스(50)가 다수개 설치되며, 비상호출스위치, 경보부 등을 포함하여 작업자가 비상 상황에서 비상호출디바이스를 눌러서 비상상황을 알리거나 수신장치(20A)로부터 비상신호를 전달받아 경보신호를 발생시킨다.
도 1에서 별도로 도시하지는 않았지만 시스템제어부(30)인 서버에는 데이터베이스 및 프로그램이 저장된 저장장치가 연결되거나 이들 구성이 서버에 포함될 수 있다. 또한 도시하지는 않았지만 서버에 스마트폰 등의 휴대용 단말기가 통신망을 통해 접속하여 원격으로 관리할 수 있다. 이 경우 스마트폰에는 적합한 원격관리프로그램이 구비될 수 있다.
시스템제어부(30)에는 관제모니터링 컴퓨터(61), 운용PC(62), 무선인식유닛(10) 등을 등록하기 위한 등록기(63), 원격관제모니터링PC(64), 원격유지보수PC(65) 등등의 시스템의 이용을 위한 구성요소들이 연결될 수 있다.
이상과 같은 구성을 가지는 본 발명의 시스템은 실시간으로 작업자 및 작업차량의 위치를 추적하고 그 정보를 이용하여 근태관리, 안전관리에 대한 판단을 하고, 또한 갱내에 설치된 환경감시센서 및 환경장비에 대한 적합한 조치를 취하게 된다.
이하에서는 본 발명의 무선주파수 인식기술을 이용한 실시간의 광산 안전 및 작업 관리 시스템에 적용되는 주요 구성요소에 대하여 더 구체적으로 살펴보기로 한다.
<수신장치 및 그 배치>
상술한 바와 같이 본 발명의 무선주파수 인식기술을 이용한 실시간의 광산 관리 시스템에 채용되는 수신장치는 계층에 따라 게이트 수신장치(20G), 베이스 수신장치(20B), 및 앵커 수신장치(20A)를 포함한다. 이는 현장상황과 배치설계에 따라서 변경될 수 있는 구성이다.
먼저 도 2 내지 4를 참조하여 본 발명의 시스템에 적용되는 다수개의 수신장치(20)를 설명한다. 여기서는 앵커 수신장치(20A-1~n)를 위주로 설명한다. 갱 내부에 적용된 탄광 관리 시스템의 구성요소 배치를 보여주는 도 2를 참조하면, 본 발명의 시스템에서 다수개의 앵커 수신장치(20A-1~n)가 갱 내부에 배열된다. 이들 앵커 수신장치(20A-1~n)는 배열된 순서대로 상호 릴레이 방식으로 무선통신을 수행하도록 배치된다. 또한 이들 앵커 수신장치(20A-1~n)의 각각은 무선통신 범위 내에 존재하는 무선인식유닛(10)과 무선통신을 수행하여 필요한 정보를 획득하고, 획득한 정보를 앵커 수신장치(20A-1~n) 상호 간에 릴레이 방식의 무선통신을 통해 시스템제어부(30)으로 전달한다.
본 발명에 채용되는 앵커 수신장치(20A-1~n)는 전원으로서 배터리를 이용한다. 이는 광산과 같은 지하 공간에서는 폭발성, 인화성 가스가 상존하기 때문에 전력선의 배치가 매우 제한적이기 때문이다. 따라서, 본 발명에서는 시스템의 안정적인 유지 관리 및 동작의 신뢰성을 확보하기 위해 특별한 전원관리 구성요소를 포함한다.
본 발명의 시스템에 채용된 앵커 수신장치(20A-1~n)를 도시한 도 3을 참조하면, 앵커 수신장치(20A-1~n)는 수신장치제어부(21), 저장부(22), 전원부(23), 제1무선통신부(25), 및 제2무선통신부(24)를 포함한다.
제1무선통신부(25)를 이용하여 앵커 수신장치(20A-1~n)들 상호 간에 무선통신을 수행하고, 제2무선통신부(24)를 이용하여 무선인식유닛(10)과 무선통신을 수행한다.
저장부(22)에는 각각의 id에 관한 정보, 위치정보, 무선인식유닛(10) 및 다른 수신장치와의 무선통신으로 교환한 정보, 및 기타 동작에 관한 설정정보 등이 저장되어 있다.
수신장치제어부(21)는 저장된 설정값에 따라 수신장치의 구성요소를 제어한다.
전원부(23)는 배터리를 전원으로 이용하며, 수신장치제어부(21)의 제어 하에 최적의 상태가 유지되도록 전원관리를 수행하게 된다. 이에 대해서는 후술한다.
특히 앵커 수신장치(20A-1~n)를 위시로 하여 게이트 수신장치(20G)와 베이스 수신장치(20B)는 설정된 제어값에 따라 각각의 시간주기마다 수신장치들 상호간의 무선통신 및 무선인식유닛(10)과의 무선통신을 수행한다. 예를 들어, 무선인식유닛과의 무선통신은 제1시간 주기인 10 초 간격으로 이루어지고, 수신장치 상호간의 무선통신은 4초 간격으로 이루어질 수 있다. 수신장치 상호간의 무선통신에서는 4초 슬립모드, 1초 웨이크업 모드가 되는 것이다. 이러한 무선통신 주기는 현장상황에 따라서 변경될 수 있다. 예를 들어, 작업차량의 갱 내부 최대속도로 주행하였을 때 어느 앵커 수신장치(20A-1)에서 그 다음 앵커 수신장치(20A-2)까지 10초 이상이 걸린다면, 10초 간격으로 무선인식유닛(10)과 무선통신을 하도록 설정하면 이동하는 무선인식유닛(10)의 경우에 앵커 수신장치(20A-1~n)의 어느 하나도 누락없이 무선통신을 수행하게 되어 정확한 위치추적 및 경로가 파악될 수 있다.
또한 무선인식유닛(10)의 위치 파악은 예를 들어 어느 무선인식유닛(10)이 앵커 수신장치(20A-3)과 앵커 수신장치(20A-4)와 모두 무선통신을 하였다면 그 무선인식유닛(10)은 그 사이에 있다고 판단할 수 있다.
이렇게 무선인식유닛(10)과 무선통신으로 수신한 정보는 저장부(22)에 저장하고 있다가 위에서 예로 든 제2시간 주기인 4초 주기마다 다른 앵커 수신장치, 예를 들어 앵커 수신장치(20A-3)의 경우에는 앵커 수신장치(20A-2)와 같이 시스템제어부(30) 측으로 가까운쪽 방향으로 근접한 수신장치로 저장하고 있는 정보를 전달한다. 이들 앵커 수신장치(20A-1~n) 각각이 저장였다가 전달하는 정보는 직전에 무선인식유닛(10)과 무선통신으로 획득한 정보와 직전에 다른 앵커 수신장치(20A-1~n), 특히 시스템제어부(30) 측으로부터 먼쪽방향으로 근접하는 수신장치로부터 획득한 정보를 포함한다.
결과적으로 앵커 수신장치(20A-1~n) 들은 시스템제어부(30) 측으로부터 먼쪽에서부터 가까운쪽으로 순차적으로 상호간의 무선통신을 수행한다. 각각의 앵커 수신장치(20A-1~n)들은 4초 주기마다 웨이크업되어 1초 동안 무선통신을 수행하지만, 각각의 수신장치의 무선 송신의 경우에는 미세한 시간차를 두고 순차적으로 이루어지도록 할 수 있다. 그럼으로써 중복없이 모든 앵커 수신장치(20A-1~n) 상호간의 무선통신을 통한 릴레이 정보 전달이 이루어질 수 있다.
이상과 같은 무선통신을 통해 각 무선인식유닛(10)의 위치정보가 실시간으로 파악되고 그를 통해 해당 무선인식유닛(10)의 이동경로가 도출될 수 있다. 이를 통해 무선인식유닛(10)에 해당하는 작업자나 작업차량 운전자의 근태관리, 작업관리, 작업현황 등이 이루어질 수 있고, 해당 작업자의 실시간의 위치 파악을 통해 위험상황에서 신속하고 적절한 조치를 취할 수 있게 하고, 비상 발파시에도 신속한 안전조치를 취할 수 있어 최상의 안전관리가 도모된다.
또한, 후술하는 바와 같이, 본 발명의 시스템에 적용되는 무선인식유닛(10)과 수신장치들간에는 양방향통신을 수행한다. 따라서, 긴급한 상황의 발생 시에는 어느 앵커 수신장치(20A-1~n)로부터 무선인식유닛(10)으로 긴급통지와 같은 무선신호가 전송될 수 있다.
이상의 앵커 수신장치(20A-1~n)의 동작들을 안정적으로 수행하기 위해서 본 발명에서 특별한 전원관리 구성이 포함된다. 앵커 수신장치(20A-1~n)들 간에 릴레이 방식으로 무선통신을 수행하기 때문에, 앵커 수신장치(20A-1~n)들 중에 어느 하나에 문제가 있다면 릴레이 전송이 이루어지지 않기 때문이다.
도 4는 상술한 앵커 수신장치(20A-1~n), 베이스 수신장치(20B)와 같이 배터리를 전원으로 이용하는 수신장치에 구비되는 전원부를 개략적으로 도시한 도면이다.
전원부(23)는 현재 사용중인 제1배터리(231) 외에 하나 이상의 대기 배터리인 제2배터리(232)를 더 포함하는 다수개의 배터리군과, 현재 사용중인 제1배터리(231)의 잔량 또는 전원공급 여부를 감지하여 정해진 시점에 배터리의 스위칭 요청 신호를 발생시키는 전원감지부(233)과, 전원감지부(233)로부터 스위칭 요청에 해당하는 신호가 수신되면 대기 배터리인 제2배터리(232)로 연결을 스위칭하는 전원스위칭부(234)를 포함한다. 따라서, 2개 이상의 배터리 중에 어느 하나를 사용하다가 사용 중인 제1배터리(231)의 잔량이 설정값 이하의 저전압 상태가 될 때 전원감지부(233)가 감지하여 전원스위칭부(234)로 신호를 보내면, 전원스위칭부(234)는 사용 배터리를 제2배터리(232)로 전환한다.
바람직하게는 전원부(23)은 전원상태표시부(235)를 더 포함한다. 전원상태표시부(235)는 기본적으로 전원감지부(233)의 스위칭 요청신호가 발생된 것을 표시한다. 즉, 스위칭 요청신호가 발생되면 즉시 대기 배터리인 제2배터리(232)로 전환함과 동시에 구비된 LED(미도시) 등을 통해 제1배터리(231)를 교체하여야 한다는 것을 표시하게 된다. 따라서 현재 제2배터리(232)가 사용 중에 있으므로 충분한 시간적인 여유를 가질 수 있고, 배터리가 소모되어 앵커 수신장치(20A)가 정지되는 것을 방지할 수 있다.
또한 스위칭과는 별개로 수신장치(20A)는 전원부(23)로부터 설정값 이하의 저전압 상태 또는 스위칭 요청 신호가 발생될 경우, 이를 무선신호로서 다른 수신장치(20A)에 전송할 수 있다. 다른 수신장치(20A)는 이를 수신하여 시스템제어부(30)에 전달함으로써 즉각적인 조치를 취할 수 있게 된다.
지금까지 앵커 수신장치(20A)를 기준으로 설명하였지만, 기본적으로 베이스 수신장치(20B)와 게이트 수신장치(20G)도 마찬가지로 동작한다. 다만, 베이스 수신장치(20B)는 앵커 수신장치(20A) 마찬가지로 다른 수신장치들과는 무선통신을 수행하는 반면에, 게이트 수신장치(20G)는 TCP/IP를 통해 유선 또는 무선으로 시스템제어부(30)와 통신한다.
베이스 수신장치(20B)는 앵커 수신장치(20A)들로부터 정보를 수집하여 게이트 수신장치(20G)로 전달하고, 게이트 수신장치(20G)는 수신한 정보를 시스템제어부(30)로 전달한다. 시스템제어부(30)는 이렇게 수신된 정보를 이용하여 실시간으로 무선인식유닛(10)에 해당하는 작업자 또는 작업차량의 위치정보, 이동경로 정보, 환경감지정보를 수집하고 산출하여, 그를 바탕으로 근태관리, 안전관리, 작업현황에 대한 판단 및 데이터베이스로의 저장, 그리고 환경설비를 제어통제한다. 또한 시스템제어부(30)는 비상신호가 수신되었을 경우에는 역으로 비상신호에 해당하는 무선신호를 전송하여 게이트 수신장치(20G), 베이스 수신장치(20B) 및 앵커 수신장치(20A)를 통해 무선인식유닛(10)과 후술되는 비상호출디바이스(50)에 전달하게 된다. 무선인식유닛(10)과 비상호출디바이스는 비상신호가 수신되면 정해진 알람동작을 수행하게 된다.
<무선인식유닛>
도 5는 본 발명의 무선주파수 인식기술을 이용한 실시간의 광산 안전 및 작업 관리 시스템에 채용되는 무선인식유닛을 도시한 블록도이다. 도 1, 2 및 도 5를 참조하여 설명하면, 무선인식유닛(10)은 작업자가 소지(휴대)하거나 작업차량에 부착된 RFID 태그를 말한다. 작업자가 소지하는 방식으로는 헬멧 또는 안전작업복에 부착하거나 손목에 착용하는 방식 등 다양하게 이용될 수 있을 것이다.
무선인식유닛(10)은 인식유닛제어부(11), 알람부(12), 표시부(13), 무선송신부(14), 무선수신부(15), 모드전환부(16), 유닛전원부(17), 비상버튼부(18), 및 저장부(19)를 포함한다.
무선인식유닛(10)의 모드전환부(16)는 게이트 수신장치(20G)를 통과할 때 게이트 수신장치(20G)로부터 웨이크업 신호 또는 슬립 신호를 수신하여 무선인식유닛(10)을 웨이크업 모드 또는 슬립 모드로 전환한다. 이를 테면, 갱 외부에서 갱 내부로 진입할 때 게이트 수신장치(20G)는 인증과 더불어 해당 무선인식유닛(10)에 웨이크업 신호를 전송하여 무선인식유닛(10)을 웨이크업 모드로 전환시킨다. 또한 무선인식유닛(10)이 갱 내부에서 갱 외부로 진출할 때는 게이트 수신장치(20G)가 슬립모드 신호를 전송하고 이를 수신한 모드전환부(16)는 무선인식유닛(10)을 슬립모드로 전환시킨다. 그럼으로써 갱 외부에 있을 때에는 불필요하게 배터리가 소모되는 것을 방지하게 된다.
무선송신부(14)와 무선수신부(15)는 수신장치들과의 무선통신을 수행하는데 이용된다. 특히, 무선송신부(14)는 인식유닛제어부(11)의 제어에 따라 무선신호를 송신하게 되는데, 이는 상술한 바와 같은 제1시간 주기인 10초마다 무선신호를 앵커 수신장치(20A)로 전송하게 된다. 이를 위해서 게이트 수신장치(20G)를 통해 진입할 때 웨이크업 모드로 전환됨과 동시에 갱 내부에서 진행되고 있는 시간주기에 맞게 동기화가 이루어지게 된다. 또한 무선수신부(15)는 앵커 수신장치(20A)로부터 전송되는 비상신호와 같은 무선신호를 수신하게 된다. 비상신호가 수신되면 인식유닛제어부(11)는 그에 해당하는 알람 동작을 수행하도록 알람부(12)를 제어하게 된다.
표시부(13)는 인식유닛제어부(11)의 제어 하에 정해진 내용을 표시하게 된다.
저장부(19)는 무선인식유닛(10)의 ID 정보 등을 포함하여 필요한 정보를 저장하게 된다.
비상버튼부(18)는 작업자가 비상상황 발생시에 눌러서 비상신호를 무선신호로서 발생시키는 요소이다. 비상버튼부(18)를 누르게 되면, 인식유닛제어부(11)는 무선송신부(14)를 제어하여 비상신호에 해당하는 무선신호를 전송하게 된다. 수신장치들을 경유하여 비상신호에 해당하는 무선신호가 수신되면 시스템제어부(30)는 역으로 비상신호를 시스템 전체에 전송하게 되고, 비상상황이 발생한 위치를 파악할 수 있게 된다.
<무선센서부>
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 무선주파수 인식기술을 이용한 실시간의 광산 안전 및 작업 관리 시스템에 채용되는 무선센서부(40)를 나타낸다.
무선센서부(40)는 갱 내부에 다수개가 설치되는 요소로서, 적어도 하나의 센서를 포함한다. 이를테면, 포함되는 센서로는 화재감지센서(44), 온습도감지센서(45), 가스센서(46), 수위레벨센서(47) 등과 같이 갱 내부에서 환경 감시가 요구되는 항목에 대한 감지를 수행하는 각종 환경센서를 포함할 수 있다.
무선센서부(40)는 또는 무선통신부(42)를 포함하여, 무선센서제어부(41)의 제어하에 감지된 값이 설정값 이상일 경우에 무선신호로 앵커 수신장치(20A)로 전송한다.
센서전원부(43)는 상술한 앵커 수신장치(20A)의 전원부(23)와 마찬가지의 구성을 포함할 수 있다. 따라서, 무선센서부(40)가 정지됨 없이 지속적이고 안정적인 동작을 수행할 수 있게 된다.
이와같이 무선센서부(40)로부터 수집된 정보를 바탕으로 갱내의 환경설비(71, 72)를 제어할 수 있다(도 7참조). 또한 바람직하게는 이들 환경설비(71, 72)들에도 무선설비를 채용하여 작동과 제어를 원격으로 수행할 수 있도록 할 수 있다. 환경설비로는 환풍기(71), 스프링클러(72) 등을 포함할 수 있다. 센서(40)의 감지값은 무선신호로서 수신장치(20A)로 전달되고, 수신장치(20A)는 다시 시스템제어부(30)로 전달한다. 시스템제어부(30)는 해당 무선신호에 포함된 내용에 따라 대응하는 환경설비(71, 72)를 구동시키는 무선신호를 수신장치(20A)를 통해 전달한다. 따라서 환경설비(71, 72)를 원격으로 제어할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 무선주파수 인식기술을 이용한 실시간의 광산 안전 및 작업 관리 시스템에서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 갱 내부에 비상호출디바이스(50)를 더 포함할 수 있다. 이러한 비상호출디바이스(50)은 작업자가 버튼(미도시)을 눌러서 비상신호를 발생키고, 발생된 비상신호는 무선신호로서 앵커 수신장치(20A)로 전송된다. 또한 비상호출디바이스(50)는 앵커 수신장치(20A)로부터 전송되어 오는 비상신호를 수신하여 비상 알람을 수행하도록 구성될 수 있다.
이상과 같은 무선주파수 인식기술을 이용한 실시간의 광산 관리 시스템은 예를 들어 IEEE802.14.4a 표준 프로토콜에 따른 2.4G영역의 지그비를 활용하여 실시간으로 무선인식유닛(10)의 위치 및 이동경로를 추적한다. 특히, 수신장치들에 배터리를 이용하는 전원부(17)를 구비하고, 또한 전원부(17)에는 효과적인 전원관리를 위한 구성을 구비시킴으로써 지속적이고 안정적인 동작을 수행할 수 있게 된다. 이러한 시스템을 이용하여 작업자의 근태관리, 안전관리, 작업현황을 파악할 수 있고, 갱내 발파시 및 위험한 상황이 발생하였을 때 위급한 작업자의 위치 또는 최악의 상황 시 매몰자의 위치를 비교적 정확하게 파악할 수 있게 된다.
이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.
10: 무선인식유닛 11: 인식유닛제어부 12: 알람부
13: 표시부 14: 무선송신부 15: 무선수신부
16: 모드전환부 17: 유닛전원부 18: 비상버튼부
19: 저장부 20: 수신장치
20B:베이스수신장치 20A-1~n: 앵커 수신장치
20G: 게이트 수신장치 21: 수신장치 제어부
22: 저장부 23: 전원부
24: 제2무선통신부 25: 제1무선통신부
30: 시스템제어부 40: 무선센서부
41: 무선센서제어부 42: 무선통신부
43: 센서전원부 44: 화재감지센서
45: 온습도감지센서 46: 가스센서
47: 수위레벨센서 50: 비상호출디바이스
61: 관제모니터링 컴퓨터 62: 운용PC
63: 등록기 64: 원격관제모니터링PC
65: 원격유지보수PC 71: 환풍기
72: 스프링클러 231: 제1배터리
232: 제2배터리 233: 전원감지부
234: 전원스위칭부 235: 전원상태표시부
13: 표시부 14: 무선송신부 15: 무선수신부
16: 모드전환부 17: 유닛전원부 18: 비상버튼부
19: 저장부 20: 수신장치
20B:베이스수신장치 20A-1~n: 앵커 수신장치
20G: 게이트 수신장치 21: 수신장치 제어부
22: 저장부 23: 전원부
24: 제2무선통신부 25: 제1무선통신부
30: 시스템제어부 40: 무선센서부
41: 무선센서제어부 42: 무선통신부
43: 센서전원부 44: 화재감지센서
45: 온습도감지센서 46: 가스센서
47: 수위레벨센서 50: 비상호출디바이스
61: 관제모니터링 컴퓨터 62: 운용PC
63: 등록기 64: 원격관제모니터링PC
65: 원격유지보수PC 71: 환풍기
72: 스프링클러 231: 제1배터리
232: 제2배터리 233: 전원감지부
234: 전원스위칭부 235: 전원상태표시부
Claims (15)
- 광산 관리 시스템으로서:
광산 내부에 배열하여 설치되고 배터리를 전원으로 이용하는 전원부에 의해 구동되는 다수개의 수신장치;
작업자가 소지하거나 또는 작업차량에 부착되어 상기 다수개의 수신장치와 제2시간 주기마다 무선통신을 수행하는 무선인식유닛으로서, 상기 제2시간 주기는 작업차량의 갱 내부 최대속도로 주행하였을 때 어느 앵커 수신장치에서 인접한 다음 앵커 수신장치까지 걸리는 시간 이하이며; 그리고,
시스템제어부;를 포함하고,
상기 시스템제어부는 상기 다수개의 수신장치와 상기 무선인식유닛 간의 무선통신의 이력을 이용하여 실시간으로 근태 및 작업현황 관리 또는 안전관리에 관한 판단을 수행하며,
상기 다수개의 수신장치들은 제1시간 주기마다 활성되어 인접하는 수신 장치 간에 무선통신을 수행하여 직전 무선통신 이후에 수집된 정보를 전송하며,
상기 다수개의 수신장치들은 인접하는 장치간에 시간차를 두고 활성됨으로써 릴레이 방식으로 상기 수집된 정보를 전송하며,
상기 제1시간 주기는 상기 제2시간 주기 보다 짧으며,
상기 전원부는: 현재 사용중인 배터리 외에 하나 이상의 대기 배터리를 더 포함하는 다수개의 배터리군; 상기 현재 사용중인 배터리의 잔량 또는 전원공급 여부를 감지하여 정해진 시점에 배터리의 스위칭 요청 신호를 발생시키는 전원감지부; 및 상기 전원감지부로부터 스위칭 요청에 해당하는 신호가 수신되면 대기 배터리로 연결을 스위칭하는 전원스위칭부;를 포함하고,
해당 수신장치는 상기 전원부의 상기 전원감지부로부터 상기 스위칭 요청 신호 또는 설정값 이하의 저전압 상태의 감지 신호가 발생하면, 해당 감지 신호를 다른 수신장치를 통해 상기 시스템제어부로 전송하는 것인,
무선주파수 인식기술을 이용한 실시간의 광산 안전 및 작업 관리 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 근태관리 또는 안전관리에 관한 판단은 무선인식유닛의 실시간 위치추적한 정보를 이용하는 것인,
무선주파수 인식기술을 이용한 실시간의 광산 안전 및 작업 관리 시스템.
- 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 전원부는 전원상태표시부를 더 포함하고,
상기 전원상태표시부는 상기 전원감지부의 상기 스위칭 요청 신호가 발생된 것을 표시하는 것인,
무선주파수 인식기술을 이용한 실시간의 광산 안전 및 작업 관리 시스템.
- 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 다수개의 수신장치들간의 무선통신은 상기 시스템제어부로부터 먼쪽에 배치된 것으로부터 가까운쪽에 배치된 것으로 순차적으로 수행되는 것인,
무선주파수 인식기술을 이용한 실시간의 광산 안전 및 작업 관리 시스템.
- 삭제
- 청구항 2에 있어서,
상기 광산 출입구 측에는 상기 무선인식유닛과의 무선통신을 통해 인증을 수행하는 출입통제장치가 설치되는 것인,
무선주파수 인식기술을 이용한 실시간의 광산 안전 및 작업 관리 시스템.
- 청구항 10에 있어서,
상기 출입통제장치는 진입하는 무선인식유닛을 웨이크업 모드로 변환시키고,
진출하는 무선인식유닛은 슬립 모드로 변환시키는 것인,
무선주파수 인식기술을 이용한 실시간의 광산 안전 및 작업 관리 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 다수개의 수신장치와 상기 무선인식유닛은 양방향 통신을 수행하는 것인,
무선주파수 인식기술을 이용한 실시간의 광산 안전 및 작업 관리 시스템.
- 청구항 12에 있어서,
상기 무선인식유닛은 알람부를 포함하고,
상기 다수개의 수신장치로부터 정해진 신호가 수신되면 상기 알람부를 통해 알람하는 것인,
무선주파수 인식기술을 이용한 실시간의 광산 안전 및 작업 관리 시스템.
- 청구항 12 또는 13에 있어서,
상기 광산 내부에 설치되는 적어도 하나의 센서를 포함하는 무선센서부를 포함하고,
상기 무선센서부는 상기 다수개의 수신장치에 감지값을 무선으로 전송하고,
상기 다수개의 수신장치는 상기 수신한 감지값을 상기 시스템제어부로 전송하는 것인,
무선주파수 인식기술을 이용한 실시간의 광산 안전 및 작업 관리 시스템.
- 청구항 14에 있어서,
상기 광산 내부에 설치된 환풍장치 및 스프링쿨러를 포함하는 환경설비를 더 포함하고,
상기 환경설비 각각은 상기 수신장치와 무선통신을 수행하는 무선통신부를 포함하며,
상기 시스템제어부는 상기 센서부의 감지신호에 따라 해당 환경설비의 제어신호를 상기 수신장치를 통해 전송하는 것인,
무선주파수 인식기술을 이용한 실시간의 광산 안전 및 작업 관리 시스템.
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| KR20140025061A (ko) | 2014-03-04 |
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