KR101638839B1 - 중장비 접근감시 및 작동정지 제어시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중장비 접근감시 및 작동정지 제어시스템에 관한 것으로서, 중장비 주변으로 인체나 물체 등이 접근하는 것을 감지하고 그에 따라 중장비 작동을 자동으로 정지 제어하여 사고를 예방하는 중장비 접근감시 및 작동정지 제어시스템에 관한 것이다.
따라서, 본 발명이 제안하는 접근감시 및 작동정지 제어시스템은 중장비에 구비되어 중장비로 접근하는 인체 또는 물체를 실시간으로 감지하여 감지신호를 송신하는 접근감지부;와 상기 중장비의 작동을 조종하는 조종레버의 작동을 감지하여 중장비의 작동 방향신호를 송신하는 센서부;와 상기 접근감지부 및 센서부에서 송신하는 신호를 수신하고, 수신된 신호와 미리 저장된 데이터 알고리즘을 비교 분석하여 위험한 상황이 판단되었을 때 제어신호를 송신하는 전자제어부;와 상기 전자제어부에서 송신하는 제어신호를 수신하여 중장비의 작동을 정지하도록 제어하는 유압제어부;를 포함하여 이루어진다.

Description

중장비 접근감시 및 작동정지 제어시스템{APPROACH AND SHUTDOWN CONTROL SYSTEM FOR HEAVY EQUIPMENT}

본 발명은 중장비 접근감시 및 작동정지 제어시스템에 관한 것으로서, 중장비 주변으로 인체나 물체 등이 접근하는 것을 감지하고 그에 따라 중장비 작동을 자동으로 정지 제어하여 사고를 예방하는 중장비 접근감시 및 작동정지 제어시스템에 관한 것이다.

일반적으로 건설현장, 토목공사현장, 채석장, 광산 또는 각종 산업현장에는 크레인, 덤프트럭, 불도져, 굴삭기, 휠로더, 지게차 등과 같은 다양한 종류의 중장비가 널리 사용되고 있으며, 대부분 중장비가 차체가 크고 무겁고 막대한 동력이 발생되므로 중장비를 운전하는 운전자는 안전운전을 위하여 항상 주의를 기울여야 하며 운전을 잘못할 경우 큰 사고를 일으킬 우려가 항상 존재할 뿐만 아니라, 중장비 차량들은 단 한명의 운전자에 의하여 구동되고 있으며, 이 경우 해당 중장비 차량의 운전자가 차량 주변의 상황을 모두 인식하는 것은 불가능하기 때문에 사고 발생 위험이 있었다.

특히, 굴삭기, 지게차 등과 같은 건설용 또는 산업용 중장비들은 운전실에서 전방을 관측하기 용이하지만, 차체에 실리는 장비들로 인해 좌우 및 후방 관측이 어려우므로 통상적으로 운전자는 중장비 실내에 위치한 리어 뷰 미러(rear view mirror) 또는 좌, 우에 위치하는 사이드 뷰 미러 등 여러 미러를 통해 중장비 주위를 감시하며 중장비를 운행하게 되지만, 그러나 운전석에서 감시할 수 있는 범위에는 사각 지대가 존재하는데, 이러한 사각 지대는 중장비의 안전 운행에 있어서 커다란 문제점이 되며, 실제로 중장비의 운전 중 발생하는 인명 사고나 구조물 파손 등의 사고는 대부분 운전자가 관측하기 어려운 좌우 및 후방의 사각지점에서 발생 되고 있으므로 현장에서는 중장비 운전자 및 작업자 모두 세심한 주의를 기울이며 작업하고 있다.

그러나, 이러한 주의에도 불구하고 작업도중에 운전자 또는 작업자의 부주의로 인하여 중장비에 의한 사고가 자주발생되는데, 이러한 사고는 주로 중장비 운전자가 운전중에 중장비 후방 또는 사각지대에서 작업중이던 작업자를 미처 인식하지못하고 장비의 붐(boom) 대를 회전하여 붐대로 작업자를 타격하거나 중장비 후진과정에서 작업자에게 상해를 입히는 사고가 많이 발생되고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 현재, 각종 센서를 활용하거나 카메라를활용한 감시시스템이 개발되었거나 개발중에 있는데, 그 주요 개발기술을 살펴 보면, 한국등록특허 10-0227862에 중장비의 주변으로 접근하는 물체의 이동을 감지하여 운전자에게 시각 및 청각적으로 경고하는 주장치와, 중장비의 후면부에 설치되어서 물체이동을 감지하여 전선을 통하여 주장치로 신호를 전송하는 감지장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 중장비의 작업자 접근감지장치가 개발된 바 있는데, 이장치는 작업자의 접근을 감시하여 경보를 발령하기는 하지만 근본적인 사고방지에는 불가능한 문제점이 있었다.

또한, 한국공개특허 10-2013-0033582에는 건설현장에서의 건설 중장비 차량간의 무선 통신과 함께 상호간의 위치 인식을 할 수 있는 지그비 기술을 이용하여 중장비 차량 간의 접근을 인식하도록 이루어지고, 다른 중장비 차량이 접근하면 접근 정도에 따라 운전자에게 이를 경고 하거나, 또는 구동장치의 작동을 중지시키도록 함으로써, 건설 중장비 차량 간의 충돌 사고를 미연에 방지하는 건설중장비 충돌 방지 시스템이 개발되어 있으나, 이 시스템은 각각의 장비 또는 작업자에 별도의 지그비 노드를 갖추어야 하는 문제점이 있었다.

또한, 본 출원인이 건설용 중장비 접근 감시 시스템으로 개발한 것으로서,중장비 차체에 착탈 가능하게 장착되며, 인체의 접근을 감지하는 PIR(Pyroelectric Infrared Ray)센서와, 물체로부터 반송되는 초음파를 이용하여 물체의 접근 거리를 감지하는 초음파 센서를 구비하는 복수의 센서유닛; 상기 센서유닛으로부터 출력되는 신호를 처리하여 인체 또는 물체의 접근 여부를 판단하고 접근 거리를 산출하여 대응하는 제어를 수행하는 메인 컨트롤 유닛; 상기 메인 컨트롤 유닛의 제어에 의해 인체의 접근시에 차체 외부로 경보음을 출력하는 경보용 스피커; 및 중장비의 운전실에 설치되며 상기 메인 컨트롤 유닛에서 검출된 인체 또는 물체의 접근 상황을 화면 출력하는 디스플레이장치를 포함하는 건설용 중장비 접근 감시 시스템을 개발한 바 있으나, 이 시스템 역시 작업자의 접근을 감시하여 경보를 발령하기는 하지만 근본적인 사고방지에는 불가능한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 중장비 주변으로 인체나 물체 등이 접근하는 것을 감지하여 중장비 작동을 자동으로 정지 제어하도록 하기 위해 접근감지부에서 작업현장을 실시간 감지하여 중장비로 근접하는 인체나 물체 등을 용이하게 감지하여 자동적으로 중장비의 작동을 정지 제어하는 중장비 접근감시 및 작동정지 제어시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명이 제안하는 중장비 접근감시 및 작동정지 제어시스템은 중장비에 구비되어 중장비로 접근하는 인체 또는 물체를 실시간으로 감지하여 감지신호를 송신하는 접근감지부;와 상기 중장비의 작동을 조종하는 조종레버의 작동을 감지하여 중장비의 작동 방향신호를 송신하는 센서부;와 상기 접근감지부 및 센서부에서 송신하는 신호를 수신하고, 수신된 신호와 미리저장된 데이터 알고리즘을 비교 분석하여 위험한 상황이 판단되었을 때 제어신호를 송신하는 전자제어부;와 상기 전자제어부에서 송신하는 제어신호를 수신하여 중장비의 작동을 정지하도록 제어하는 유압제어부;를 포함하여 이루어진다.

상기 접근감지부는 카메라를 활용한 영상감지, 인체의 동작을 감지하는 PIR(Pyroelectric Infarared Ray)센서 및 인체 또는 물체로부터 반송되는 전자기파를 수신하여 감지하는 UWB impulse radar 중에 하나 이상을 선택하여 구비한다.

상기 전자제어부는 위험상황이 종료될 때까지 제어신호를 지속적으로 송신한다.

상기 전자제어부는 인체 또는 물체의 접근 방향에 따라 정지가 필요한 중장비의 조종레버 인터페이스에 위험상황 제어신호를 개별 송신하고 그에 따라 유압제어부에서 작업장치를 개별제어하여 중장비의 작동을 일부분 정지하도록 한다.

상기 유압제어부는 중장비의 전도 및 전복위험을 방지할 수 있도록 중장비의 작동을 감속정지하도록 제어한다.

본 발명에 따른 중장비 접근감시 및 작동정지 제어시스템에 의하면, 중장비 주변으로 인체나 물체 등이 접근하는 것을 접근감지부에서 실시간 감지하고 중장비의 작동을 센서부에서 감지하여 위험상황 상황이 판단되었을 때 중장비 작동을 자동으로 정지 제어함으로써 중장비 작동에 따른 안전사고를 원칙적으로 방지할 수 있는 획기적인 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 일실시예를 적용하는 중장비를 나타내는 측면도.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예를 나타내는 블럭도.
도 3은 본 발명에 따른 일실시예에 있어서 또 다른 실시예를 나타내는 블럭도.

본 발명은 중장비 접근감시 및 작동정지 제어시스템에 있어서, 중장비에 구비되어 중장비로 접근하는 인체 또는 물체를 실시간으로 감지하여 감지신호를 송신하는 접근감지부;와 상기 중장비의 작동을 조종하는 조종레버의 작동을 감지하여 중장비의 작동 방향신호를 송신하는 센서부;와 상기 접근감지부 및 센서부에서 송신하는 신호를 수신하고, 수신된 신호와 미리저장된 데이터 알고리즘을 비교 분석하여 위험한 상황이 판단되었을 때 제어신호를 송신하는 전자제어부;와 상기 전자제어부에서 송신하는 제어신호를 수신하여 중장비의 작동을 정지하도록 제어하는 유압제어부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 접근감지부는 카메라를 활용한 영상감지, 인체의 동작을 감지하는 PIR(Pyroelectric Infarared Ray)센서 및 인체 또는 물체로부터 반송되는 전자기파를 수신하여 감지하는 UWB impulse radar 중에 하나 이상을 선택하여 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전자제어부는 위험상황이 종료될 때까지 제어신호를 지속적으로 송신하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전자제어부는 인체 또는 물체의 접근 방향에 따라 정지가 필요한 중장비의 조종레버 인터페이스에 위험상황 제어신호를 개별 송신하고 그에 따라 유압제어부에서 작업장치를 개별제어하여 중장비의 작동을 일부분 정지하도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유압제어부는 중장비의 전도 및 전복위험을 방지할 수 있도록 중장비의 작동을 감속정지하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

먼저, 본 발명에 따른 중장비 접근감시 및 작동정지 제어시스템을 적용하는 중장비의 구조는 도 1에 나타낸 바와 같이 상부프레임(2), 하부프레임(4) 및 작업장치로 이루어진다.

상기 상부프레임(2)은 운전실(3)과 도면에 도시되지 않은 엔진, 유압장치 및 카운트웨이트(Countweignt) 등으로 이루어져 작업장치의 지지와 선회 운동을 담당한다. 운전실(3)에는 운전자가 주행 및 작업장치 등을 조종할 수 있도록 조종레버(5; 도3)등이 구비된다.

상기 하부프레임(4)은 스프로켓, 롤러 및 트랙 등으로 이루어지며 중장비(1)의 하중을 지지하는 역할과 주행 운동을 담당한다.

상기 작업장치는 붐(7), 암(8) 및 버켓(9)으로 구성되며, 각각을 구동하는 붐실린더(7a), 암실린더(8a), 버켓실린더(9a)가 구비된다. 각각을 구동하는 붐실린더(7a), 암실린더(8a), 버켓실린더(9a)는 독립적으로 유압펌프와 연결되고 유압펌프가 가동하여 압류를 붐실린더(7a), 암실린더(8a), 버켓실린더(9a)에 각각 제공되면 작업장치의 구동이 이루어진다.

또한, 상기 붐실린더(7a), 암실린더(8a), 버켓실린더(9a)와 유압펌프 사이에는 조종레버(5; 도3)와 연결된 제어밸브(6; 도2)를 두어 운전자가 조종레버(5; 도3)를 조종함에 따라 각각의 제어밸브(6; 도2)가 붐실린더(7a), 암실린더(8a), 버켓실린더(9a)에 공급되는 압유를 각각 제어할 수 있도록 구성되어 조종레버(5; 도3)를 조종하여 작업장치를 조종한다.

상기 중장비(1)의 예를 굴삭기로 한정하여 설명하였지만 본 발명을 적용가능한 중장비(1)는 굴삭기, 크레인 및 지게차 등과 같은 다양한 형태의 중장비(1)에도 적용가능하다.

다음으로 본 발명에 따른 중장비 접근감시 및 작동정지 제어시스템의 바람직한 일실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 접근감시 및 작동정지 제어시스템의 일실시예는 도 2에 나타낸 바와 같이, 접근감지부(10), 센서부(20), 전자제어부(30) 및 유압제어부(40)로 이루어져 있다.

상기 접근감지부(10)는 중장비(1)에 구비되어 중장비(1)로 접근하는 인체 또는 물체를 실시간으로 감지하여 감지신호를 송신한다.

상기 접근감지부(10)는 중장비(1)로 접근하는 인체 또는 물체를 감지할 수 있도록 카메라를 활용한 영상감지, 인체의 동작을 감지하는 PIR(Pyroelectric Infarared Ray)센서 및 인체 또는 물체로부터 반송되는 전자기파를 수신하여 감지하는 UWB impulse radar 중에 하나 이상을 선택하여 중장비에 구비한다.

상기 접근감지부(10)에 구비되는 카메라는 다양한 카메라를 사용하여 인체 또는 물체의 접근을 감지하는 것이 가능하지만 사각지대가 발생하지 않는 360° 전방위 카메라를 사용하는 것이 바람직하다. 전방위 카메라는 중장비(1) 주변 360°전방위를 촬영하여 중장비(1)로 접근하는 인체 또는 물체를 용이하게 감지하는 것이 가능하다. PIR센서는 적외선을 이용하여 열을 발산하는 물체를 감지하는 센서로 중장비(1)에 복수개 구비하여 중장비(1) 주변으로 접근하는 인체를 감지한다. UWB impulse radar는 초광대역 임펄스 레이더로 매우 넓은 대역에 걸쳐 낮은 전력으로 감지물체 거리 및 크기를 판별하는 것이 가능하여 인체 또는 물체를 감지하는데 매우 용이하다.

상기 센서부(20)는 중장비(1)의 작동을 조종하는 조종레버(5)의 작동을 감지하여 중장비(1)의 작동 방향신호를 송신한다. 센서부(20)는 각각의 조종레버(5)의 인터페이스(5a)와 연결되어 조종레버(5)의 조종에 따른 중작비 작동방향을 감지하여 신호를 송신한다.

상기 전자제어부(30)는 접근감지부(10) 및 센서부(20)에서 송신한 신호를 수신하고, 수신된 신호를 판단하여 위험상황에 따른 제어신호를 송신한다. 전자제어부(30)는 미리 저장된 데이터 알고리즘과 접근감지부(10)에서 수신한 인체 또는 물체의 접근 방향 및 중장비(1)와의 측정거리와 센서부(20)에서 수신한 중장비(1) 작동방향과 비교 분석하여 위험상황이 판단되었을 때 제어신호를 송신한다. 전자제어부(30)는 위험상황이 종료될 때까지 제어신호를 지속적으로 송신한다.

예를 들어, 전자제어부(30)는 미리 저장된 데이터 알고리즘에 따라 접근감지부(10)에서 수신한 인체 또는 물체와 중장비(1) 사이의 거리가 위험지역에 위치하더라도 센서부(20)에서 수신한 중장비(1) 작동방향과 반대되는 위치였을 때 위험상황 제어신호를 송신하지 않는다.

상기 전자제어부(30)는 미리 저장된 데이터 알고리즘에 따라 접근감지부(10)에서 수신한 인체 또는 물체와 중장비(1) 사이의 거리가 위험지역에 위치하고 센서부(20)에서 수신한 중장비(1)의 작동방향이 접근감지부(10)에서 감지한 인체 또는 물체 방향과 동일한 방향으로 작동될 때에는 위험상황 제어신호를 송신한다.

상기 유압제어부(40)는 전자제어부(30)에서 송신하는 위험상황 제어신호를 수신하여 중장비(1) 작동을 자동으로 정지하도록 제어한다. 유압제어부(40)는 중장비(1)의 제어밸브(6)를 제어하여 붐실린더(7a), 암실린더(8a), 버켓실린더(9a) 등으로 공급되는 압유를 제어하여 중장비(1)의 작동을 정지시킨다.

상기 유압제어부(40)는 중장비(1) 작동정지 제어시 장비의 전도 및 전복 등의 위험이 발생되지 않도록 감속정지 제어한다. 유압제어부(40)는 감속정지 하도록 제어하여 중장비(1)의 고장을 방지하고 전도 및 전복 등으로 발생할 수 있는 2차 사고를 예방한다.

상기 유압제어부(40)에서 제어밸브(6)를 제어하여 중장비(1)의 작동을 정지시켰을 때 조종레버(5)를 조종하여도 중장비(1)의 작동은 정지된다. 유압제어부(40)는 전자제어부(30)에서 위험상황 제어신호가 중단될 때까지 제어밸브(6)를 제어하여 중장비(1)의 작동을 자동으로 정지시킨다.

본 발명에 따른 중장비 접근감시 및 작동정지 제어시스템의 또 다른 실시예는 도 3에 나타낸 바와 같이, 전자제어부(30)는 접근감지부(10)에서 수신한 신호와 센서부(20)에서 수신한 신호를 비교 분석하여 위험상황이 판단되었을 때 인체 또는 물체의 접근 방향에 따라 정지가 필요한 중장비 작업장치의 조종레버(5)의 인터페이스에 위험상황 제어신호를 개별송신한다. 그에 따라 유압제어부(40)에서 작업장치를 개별제어하여 중장비의 작동을 일부분 정지시킨다.

예를 들어, 전자제어부(30)는 접근감지부(10)에서 중장비(1)의 후방에서 인체 또는 물체의 접근이 감지된 신호가 송신되고, 센서부(20)에서 중장비(1)가 후방주행이 감지된 신호가 송신되었을 때, 중장비(1)의 주행을 중단할 수 있도록 주행을 위한 조종레버(5)의 인터페이스에 위험상황 제어신호를 송신하여 후방주행을 정지시킨다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1 : 중장비 2 : 상부프레임 3 : 운전실
4 : 하부프레임 5 : 조종레버 5a : 인터페이스
6 : 제어밸브 7 : 붐 7a : 붐실린더
8 : 암 8a : 암실린더 9 : 버켓
9a : 버켓실린더 10 : 접근감지부 20 : 센서부
30 : 전자제어부 40 : 유압제어부

Claims (5)

1. 중장비에 구비되어 중장비로 접근하는 인체 또는 물체를 실시간으로 감지하여 감지신호를 송신하는 접근감지부;와
   상기 중장비의 작동을 조종하는 조종레버의 작동을 감지하여 중장비의 작동 방향신호를 송신하는 센서부;와
   상기 접근감지부 및 센서부에서 송신하는 신호를 수신하고, 수신된 신호와 미리저장된 데이터 알고리즘을 비교 분석하여 위험한 상황이 판단되었을 때 제어신호를 송신하는 전자제어부;와
   상기 전자제어부에서 송신하는 제어신호를 수신하여 중장비의 작동을 정지하도록 제어하는 유압제어부;를 포함하여 이루어지며,
   상기 전자제어부는 인체 또는 물체의 접근 방향에 따라 정지가 필요한 중장비의 조종레버 인터페이스에 위험상황 제어신호를 개별 송신하고 그에 따라 유압제어부에서 작업장치를 개별제어하여 중장비의 작동을 일부분 정지하도록 하는 것을 특징으로 하는 중장비 접근감시 및 작동정지 제어시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 접근감지부는 카메라를 활용한 영상감지, 인체의 동작을 감지하는 PIR(Pyroelectric Infarared Ray)센서 및 인체 또는 물체로부터 반송되는 전자기파를 수신하여 감지하는 UWB impulse radar 중에 하나 이상을 선택하여 구비하는 것을 특징으로 하는 중장비 접근감시 및 작동정지 제어시스템.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 전자제어부는 위험상황이 종료될 때까지 제어신호를 지속적으로 송신하는 것을 특징으로 하는 중장비 접근감시 및 작동정지 제어시스템.
   
4. 삭제
5. 청구항 1항 내지 청구항 3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 유압제어부는 중장비의 전도 및 전복위험을 방지할 수 있도록 중장비의 작동을 감속정지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 중장비 접근감시 및 작동정지 제어시스템.

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