KR101956294B1 - Stand-alone automatic emergency alarm system and method for mine safety management based on machine learning - Google Patents
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Abstract
광산 안전관리를 위한 머신 러닝 기반 자립형 자동 비상 경보장치 및 방법을 개시한다. 실시예에 따른 광산 안전관리를 위한 비상 경보장치는 광산내부에서 발생하는 진동으로 인한 광산 내 위험상황 발생 실험데이터를 수집 후 분석하여 광산에서 위험상황을 유발할 가능성이 있는 진동데이터의 크기, 진동데이터의 발생 원인 및 진동으로 인해 발생할 가능성이 있는 위험상황을 포함하는 진동데이터 세부정보를 설정하는 데이터 학습 모듈; 인공적으로 발생하거나 자연적 요인에 의해 발생하는 진동데이터를 센싱하는 센싱모듈; 및 데이터 학습모듈에서 설정된 진동데이터 세부정보와 센싱된 진동데이터를 비교하여 비교 결과를 기반으로 위험 경보를 생성하는 경보생성모듈; 을 포함한다.A machine learning based self-contained automatic emergency alert system and method for mine safety management. The emergency alarm system for the mine safety management according to the embodiment collects and analyzes the experimental data of the occurrence of the dangerous situation in the mine due to the vibration generated in the mine, and analyzes the magnitude of the vibration data, A data learning module for setting vibration data detail information including a cause of occurrence and a dangerous situation likely to occur due to vibration; A sensing module for sensing vibration data generated by an artificial or natural factor; An alarm generation module for comparing the vibration data detail information set in the data learning module with the sensed vibration data and generating a danger alarm based on the comparison result; .
Description
머신 러닝 기반 자립형 자동 비상 경보장치에 관한 것으로 구체적으로, 광산 안전관리를 위해 위험 신호 센싱 후 이를 자동으로 알리는 장치 및 방법에 관한 것이다. And more particularly, to an apparatus and method for automatically informing a dangerous signal after a danger signal for mine safety management.
본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.Unless otherwise indicated herein, the contents set forth in this section are not prior art to the claims of this application and are not to be construed as prior art to be included in this section.
국내 광산의 100%는 도시에서 떨어진 산간에 위치하고 있으며, 타 산업에 비해 열악한 근무환경으로 신규인력 및 숙련된 인력의 충원이 어렵고, 기존 인력의 노령화 속도도 점차 빨라지고 있다. 또한 광산에서 재해 및 대형사고가 지속적으로 발생하고 있다. 2015년 광산재해 32건 중 낙반 붕락사고가 10건(31%)이었고, 최근 국내 광산의 대규모 지반 붕락사고 3건(경북 울진 석회석 광산, 강원 삼척 백운석회석 광산, 강원 정선 한덕 철광), 노천광산 대형 사면붕괴 2건(강릉 옥계 라파즈한라 시멘트, 경기 가평 국제광산) 이 발생하였다. 100% of domestic mines are located in remote mountains, and it is difficult to recruit new and skilled workers due to poor working environment compared to other industries, and the pace of aging of existing workers is gradually accelerating. In addition, disasters and major accidents continue to occur in mines. Among the 32 cases of mine disasters in 2015, 10 cases (31%) of collapses were reported. In recent years, 3 large-scale earthquake offsets in domestic mines (Uljin limestone mine in Gyeongbuk, Samcheok Baekun limestone mine in Gangwon province, Two slope failures (Gangneung Okpyeong La Paz, Halla Cement, Gyeonggi Gapyeong International Mine) occurred.
이와 같이 광산에서 지속적으로 발생하는 재해 및 안전사고를 방지하기 위해, 국가적으로 광산개발 안전관리 시스템 개발이 절실한 실정이다. 또한, 환경보호와 관련하여 갱내채굴로 전환하는 일반 광산의 증가와 작업장의 심부화로 타 산업에 비해 재해 발생률이 높은 광산의 재해 예방 기술 개발 필요성이 증대하고 있다. 따라서, 4차 산업 기술인 머신 러닝 기술을 이용한 비상 경보장치 개발을 통하여 광산 작업 안전성 향상 및 재해로 인한 경제적 피해를 최소화하는 것이 필수적이다.In order to prevent disasters and safety accidents that continue to occur in mines, it is necessary to develop a mine development safety management system nationwide. In addition, there is a growing need for the development of disaster prevention technologies for mines that have a higher rate of disasters than other industries, due to the increase in general mines that convert to mining in relation to environmental protection and the deepening of the workplace. Therefore, it is essential to improve the safety of mining operations and to minimize the economic damage caused by disasters by developing an emergency alarm system using machine learning technology, which is the fourth industrial technology.
미소진동 센서로부터 광산 내부에서 발생 가능한 자연적 위험신호 (예컨대, 불연속면 및 절리 등의 균열) 등 및 인공적 위험신호(예컨대, 광산 장비 이동 및 천공, 발파, 천정 부석제거 등에 의한 충격 등) 데이터를 실시간으로 수집하고, 머신 러닝(Machine Learning)을 기반으로 자체적인 데이터 처리/분석/학습을 통하여 광산 갱내 붕괴 위험 징후 사전 예측 및 자동으로 비상경보를 제공하는 광산 안전관리를 위한 경보 장치 및 방법을 제공한다. (For example, cracks such as discontinuities and joints) and artificial danger signals (for example, mine equipment movement and perforation, blasting, impact due to removal of ceiling pits, etc.) And provides an alarm device and method for mine safety management that provides preliminary predictions of the risk of collapse of mines and automatic emergency alert through mine data processing / analysis / learning based on machine learning.
실시예에 따른 광산 안전관리를 위한 머신 러닝 기반 자립형 자동 비상 경보장치는 광산내부에서 발생하는 진동으로 인한 광산 내 위험상황 발생 실험데이터를 수집 후 분석하여 광산에서 위험상황을 유발할 가능성이 있는 진동데이터의 크기, 진동데이터의 발생 원인 및 진동으로 인해 발생할 가능성이 있는 위험상황을 포함하는 진동데이터 세부정보를 설정하는 데이터 학습 모듈; 인공적으로 발생하거나 자연적 요인에 의해 발생하는 진동데이터를 센싱하는 센싱모듈; 및 데이터 학습모듈에서 설정된 진동데이터 세부정보와 센싱된 진동데이터를 비교하여 비교 결과를 기반으로 위험 경보를 생성하는 경보생성모듈; 을 포함한다.The automatic running emergency alarm system based on machine learning for mine safety management according to the embodiment collects and analyzes the experimental data of a dangerous situation in the mine due to the vibration generated in the mine and analyzes the vibration data which may cause dangerous situation in the mine A data learning module that sets vibration data detail information including a size, a cause of occurrence of vibration data, and a dangerous situation that may occur due to vibration; A sensing module for sensing vibration data generated by an artificial or natural factor; An alarm generation module for comparing the vibration data detail information set in the data learning module with the sensed vibration data and generating a danger alarm based on the comparison result; .
다른 실시예에 따른 광산 안전관리를 위한 머신 러닝 기반 자립형 자동 비상 경보방법은 (A) 데이터 학습모듈에서 광산내부에서 발생하는 진동데이터 및 진동으로 인한 광산 내 위험상황 발생 실험데이터를 수집 후 분석하여 광산에서 위험상황을 유발할 가능성이 있는 진동데이터의 크기, 진동데이터의 발생 원인 및 진동으로 인해 발생할 가능성이 있는 위험상황을 포함하는 진동데이터 세부정보를 설정하는 단계; (B) 센싱모듈에서 광산 내벽에 설치되어, 인공적으로 발생하거나 자연적 요인에 의해 발생하는 진동데이터를 센싱하는 단계; 및 (C) 경보생성모듈에서 데이터 학습모듈에서 설정된 진동데이터 세부정보와 센싱된 진동데이터를 비교하여 비교 결과를 기반으로 위험 경보를 생성하는 단계; 를 포함한다.A machine learning based automatic emergency alert method for mine safety management according to another embodiment is characterized in that (A) a data learning module collects and analyzes the vibration data generated in the mine, Setting vibration data detail information including a size of vibration data that may cause a dangerous situation, a cause of occurrence of vibration data, and a risk situation that may occur due to vibration; (B) sensing vibration data, which is installed on the inner wall of the mine in the sensing module and is generated artificially or caused by natural factors; And (C) comparing the vibration data detailed information set in the data learning module with the sensed vibration data in the alarm generating module and generating a danger alarm based on the comparison result; .
이상에서와 같은 비상경보장치 및 방법은 광산에서 갱내 붕괴 전조 현상 감지 시, 음향 장치와 발광 장치를 통해 광산 작업자들에게 명확한 비상경보를 제공할 수 있어 안전사고를 예방한다. The emergency alarm apparatus and method as described above can provide a clear emergency alarm to the mine workers through the sound device and the light emitting device when detecting the mine collapse precursor phenomenon in the mine to prevent the safety accident.
비상경보 장치 자체의 위험신호 분석 최종 결과에 따라 양호, 주의, 위험 등으로 분류하여 위험 수준을 음향 종류 및 발광 색상으로 구분하여 알림으로써 광산 작업자들에게 위험 상황을 정확하게 인지시킬 수 있다. Analysis of the danger signal of the emergency alarm device itself According to the final result, it can be classified as good, attention, and danger, and the risk level can be classified into the acoustic type and the luminescent color.
본 개시를 통해 위험상황 경보에 필요한 시간을 대폭 단축할 수 있고, 광산 내부에 머신 러닝 기반 자립형 자동 비상경보 장치를 다수 설치할 경우 위험 징후를 보다 정밀하고 신속하게 예측함으로써 작업 안전성을 향상시키고 재해 발생률을 최소화 시킬 수 있다. The present disclosure can greatly reduce the time required for alarming a dangerous situation, and it is possible to improve the safety of the worker by predicting the dangerous signs more precisely and quickly by installing a large number of machine learning based automatic emergency alarm devices inside the mine, Can be minimized.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above effects and include all effects that can be deduced from the detailed description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.
도 1은 실시예에 따른 광산 위험 경보 장치의 일 구성을 나타낸 도면
도 2는 다른 실시예에 따른 광산 위험 경보 장치의 대략적인 구성을 나타낸 도면
도 3은 실시예에 따른 비상 경보 장치의 보다 구체적인 구성을 나타낸 블록도
도 4는 실시예에 따른 광산 비상 경보 방법의 데이터 처리 흐름을 나타낸 도면1 is a view showing a configuration of a mining risk warning device according to an embodiment;
2 is a view showing a schematic configuration of a mine risk warning device according to another embodiment
3 is a block diagram showing a more specific configuration of the emergency alarm device according to the embodiment
4 is a diagram showing a data processing flow of the mining emergency alarm method according to the embodiment
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like numbers refer to like elements throughout.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions in the embodiments of the present invention, which may vary depending on the intention of the user, the intention or the custom of the operator. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.
도 1은 실시예에 따른 광산 위험 경보 장치의 일 구성을 나타낸 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing a configuration of a mining risk warning device according to an embodiment. FIG.
도 1을 참조하면, 광산 위험 경보 장치는 센서 데이터 수집부, 머신 러닝 알고리즘 기반 데이터 처리부, 데이터 분석부 및 경보부를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, the mine risk warning system may include a sensor data collection unit, a machine learning algorithm based data processing unit, a data analysis unit, and an alarm unit.
센서데이터 수집부는 광산 내에서 발생하는 위험신호를 실시간으로 수집하고 광산 내 위험발생 원인 규명을 위한 각종 실험 데이터를 수집한다. 센서데이터 수집부에서 수집하는 위험신호는 불연속면, 절리 등의 균열과 같은 자연 발생적 위험신호인 자연적 위험신호와 및 광산 장비 이동 및 천공, 발파, 천정 부석제거 등에 의한 충격 등 인공적인 원인에 의해 발생하는 인공적 위험신호를 포함한다. 실험 데이터는 광산에서 발생하는 위험신호와 위험신호를 발생시키는 요인에 대한 상관관계 규명을 위해 관련기관에서 수행한 실험데이터를 포함할 수 있다. The sensor data collection unit collects dangerous signals in the mine in real time and collects various experimental data to identify the cause of the risk in the mine. Hazardous signals collected by the sensor data collection unit are caused by artificial causes such as natural hazards such as cracks in discontinuities and joints and natural hazards such as mine equipment movement, perforation, blasting, It contains an artificial risk signal. Experimental data may include experimental data from relevant agencies to correlate the hazard signal from the mine with the factors that generate the hazard signal.
머신 러닝 알고리즘 기반 데이터 처리부는 센서데이터 수집부에서 축적된 데이터 셋을 통해 광산에서 발생하는 다양한 위험 신호 발생 요인 별로 결과물을 출력하기 위해 머신 러닝 기반 분류 모델을 생성하는 RNN(Recurrent Neural Network)을 이용하여 데이터 특성을 자동적으로 분석하여 위험신호와 위험신호 발생 요인에 대한 상관관계를 학습한다. 또한, 데이터 셋을 분석하여 위험신호 종류와 크기에 따른 사고 발생 확률을 산출한다.The data processing unit based on the machine learning algorithm uses an RNN (Recurrent Neural Network) that generates a machine learning based classification model to output the results of various risk signal generating factors generated in the mine through the accumulated data sets in the sensor data collecting unit Automatically analyze the data characteristics to learn the correlation between the hazard signal and the risk signal. In addition, the data set is analyzed to calculate the probability of occurrence of accidents based on the type and size of the dangerous signal.
데이터 분석부는 광산 내에서 센싱된 위험발생 신호를 분석하여 머신 러닝 알고리즘 기반 데이터 처리부에서 학습한 상관관계를 기반으로 위험 발생 신호에 따른 위험 징후를 파악한다. The data analysis part analyzes the risk signal detected in the mine and identifies the risk signal according to the risk signal based on the correlation learned in the data processing part based on the machine learning algorithm.
경보부는 데이터 분석부에서 파악한 위험 징후에 대해 스피커, 비상벨 등의 출력수단으로 광산 내로 출력한다. 예컨대, 경보부는 위험 정도에 따라 출력되는 디스플레이 색이나 소리 크기를 달리하여 정확한 위험상황을 광산 내 작업자들에게 전달 할 수 있다. The alarm section outputs the warning signs detected by the data analysis section to the mine as an output means such as a speaker or an emergency bell. For example, the alarm unit can transmit an accurate risk situation to workers in the mine by varying the display color or the sound volume output according to the degree of danger.
실시예에 있어서, 광산 위험 경보 장치는 내부에 배터리를 구비하거나 배터리와 연결되어, 전력을 공급하는 다른 구성 없이도 자립적인 전력공급을 통해 동작 할 수 있다. 배터리는 광산 위험 경보 장치에 전력을 공급하는 보조 배터리와 병렬적으로 연결되거나 배터리 잔여량이 위험 수준일 때 이를 함께 경보 함으로써 전력 부족으로 인한 광산 위험 경보 장치의 오작동 및 광산 위험 경보 장치가 구동을 멈춰 위험신호를 센싱 하지 못하는 상황을 예방하도록 한다. In an embodiment, the mine risk warning device may operate with an autonomous power supply, without batteries or batteries connected to the battery. The battery is connected in parallel with a secondary battery that supplies power to the mine hazard warning device, or it alerts when the remaining battery level is at risk, thereby causing malfunction of the mine risk warning device due to power shortage, Prevent situations where you can not sense signals.
도 2는 다른 실시예에 따른 광산 위험 경보 장치의 대략적인 구성을 나타낸 도면이다.2 is a view showing a schematic configuration of a mining risk warning device according to another embodiment.
도 2를 참조하면, 광산 위험 경보 장치(100)는 데이터 학습모듈(110), 센싱모듈(130) 및 경보 생성모듈(150)을 포함하여 구성될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 '모듈' 이라는 용어는 용어가 사용된 문맥에 따라서, 소프트웨어, 하드웨어 또는 그 조합을 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 예를 들어, 소프트웨어는 기계어, 펌웨어(firmware), 임베디드코드(embedded code), 및 애플리케이션 소프트웨어일 수 있다. 또 다른 예로, 하드웨어는 회로, 프로세서, 컴퓨터, 집적 회로, 집적 회로 코어, 센서, 멤스(MEMS; Micro-Electro-Mechanical System), 수동 디바이스, 또는 그 조합일 수 있다. Referring to FIG. 2, the mine
데이터 학습모듈(110)은 광산내부에서 발생하는 진동데이터 및 실험데이터를 수집 후 분석하여, 광산에서 위험상황을 유발할 가능성이 있는 진동데이터의 세부정보를 설정한다. 진동데이터의 세부정보는 진동데이터의 크기, 주파수, 진동의 발생 원인 및 진동으로 인해 발생할 가능성이 있는 위험상황 등 진동의 메타데이터가 될 수 있다. 실험데이터는 광산 내 위험상황 발생 원인을 규명하기 위해 관련기관에서 수행한 실험 데이터로서, 특정 위험상황을 발생 시킬 수 있는 자연발생진동과 인공발생진동의 종류, 진폭, 크기, 주파수를 포함하는 진동세부정보와 균열, 크랙, 진동을 포함하는 광산 내 위험신호 생성 사이의 상관관계에 관한 데이터를 포함할 수 있다. The
센싱모듈(130)은 광산 내벽에 설치되어, 인공적으로 발생하거나 자연적 요인에 의해 발생하는 진동데이터를 감지한다. 실시예에 있어서, 센싱모듈(130)은 미소진동 센서, 3축(x, y, z)의 초소형, 초정밀, 초경량 가속도 센서 등으로 구성될 수 있다.The
경보생성모듈(150)은 데이터 학습모듈(150)에서 설정된 진동데이터 세부정보와 센싱된 진동데이터를 비교하여 비교결과를 기반으로 위험 경보를 생성한다. 경보생성모듈(150)은 데이터학습모듈(110)에서 설정된 진동데이터 세부 정보와 센싱 데이터를 비교하여 유사도에 따라 경보를 생성할 수 있다. 예컨대, 진동데이터 세부 정보와 센싱 데이터 사이의 유사도에 비례한 위험 경보를 양호, 주의, 위험 등으로 분류하고 위험 경보를 음향 종류 및 발광 색상으로 구분하여 생성할 수 있다. The
도 3은 실시예에 따른 비상 경보 장치의 보다 구체적인 구성을 나타낸 블록도이다.3 is a block diagram showing a more specific configuration of the emergency alarm device according to the embodiment.
도 3을 참조하면, 데이터 학습모듈(110)은 데이터베이스, 데이터분류부(111) 및 데이터 학습부(113)을 포함하여 구성될 수 있고, 센싱모듈(130)은 인공발생진동감지부(131) 및 자연발생진동감지부(133)을 포함하여 구성될 수 있고, 경보생성모듈(150)은 비교부(151) 및 경보생성부(153)를 포함하여 구성될 수 있다. 3, the
데이터학습모듈(110)의 데이터베이스에는 광산 위험신호 발생과 원인에 대한 상관관계를 파악하기 위한 머신 러닝에 필요한 센싱 및 실험 데이터와 비상 경보 장치 구동에 필요한 일련의 데이터가 저장된다. The database of the
데이터 분류부(111)는 진동발생원인에 따라 진동데이터를 자연발생진동 또는 인공발생진동으로 분류한다. 자연발생진동에는 광산 자체 노후화로 인해 발생하는 크랙에 의한 진동, 불연속면 또는 절리에 의한 균열로 발생하는 진동, 중력에 의한 낙반 현상으로 발생하는 진동 및 광산 내 붕락에 의해 발생하는 진동 등 자연적인 원인에 의해 발생되는 진동데이터가 포함된다. 인공발생진동에는 광산에서의 광물 채굴 작업에 의한 진동, 광산 내 장비이동에 의한 진동, 발파 작업을 위한 광산 천공 수행 시 발생되는 진동, 발파 충격에 의해 발생되는 진동, 광산 천정 부석제거 작업에 의해 발생되는 진동 및 광산 내 굴착 작업에 의해 발생되는 진동 등 광산 작업자 및 기계에 의해 인공적으로 발생되는 진동이 포함된다. The
데이터 학습부(113)는 실험데이터를 기반으로 인공발생진동과 자연발생 진동 사이의 상관관계를 학습하고, 인공발생진동 및 자연발생진동과 위험신호 생성원인의 상관관계를 RNN 등 다양한 머신 러닝 알고리즘을 이용해 학습한다. 예컨대, 데이터 학습부(113)는 RNN(Recurrent Neural Network)을 이용하여 데이터 특성을 분석하고 시그널 분류(signal classification) 및 패턴 인식(pattern recognition)을 수행하여 자연발생진동을 일으키는 인공발생 진동의 진폭, 주기, 인공발생 진동 원인, 인공 진동 발생횟수, 인공진동의 누적 진폭을 포함하는 자연 진동 발생의 원인 정보를 추론할 수 있다. 또한, 데이터 학습부(113)는 자연발생 진동이 갱내 붕괴를 포함하는 사고를 발생시킬 확률 등을 연산하여 광산 사고 원인에 대해 학습한다. 즉, 인공발생진동과 자연발생진동 사이의 상관관계에는 자연발생진동과 인공발생진동 사이의 인과관계 및 자연발생진동과 위험신호 생성 사이의 인과관계 등이 포함 될 수 있다. The
센싱모듈(130)의 인공발생진동 감지부(131)는 광산에서 발생하는 진동 중 인공적인 발생 요인에 의해 발생되는 진동을 감지하여 데이터로 변환하고, 자연발생 진동 감지부(133)는 광산에서 발생하는 진동 중 자연적인 발생 요인에 의해 발생되는 진동을 감지하여 데이터로 변환한다. The artificial generated
경보생성모듈(150)의 비교부(131)는 센싱모듈(130)에서 감지된 인공발생진동 및 자연발생진동 데이터와 데이터 학습모듈(110)에서 설정된 광산 내 위험신호 생성 원인이 되는 진동데이터의 세부정보를 비교한다. 예컨대, 데이터 학습모듈(110) 에서 일정 크기 이상의 진폭을 가진 진동이 주기적으로 발생하는 경우 특정 위험신호 생성원인이 된다는 머신 러닝 결과를 추론한 경우, 비교부(131)는 센싱된 진동 데이터의 진폭 및 주기와 데이터 학습 모듈(110)에서 추론한 진동 데이터의 진폭과 주기를 비교할 수 있다.The comparing
경보생성부(153)는 비교부(151)에서 센싱진동데이터와 광산 내 위험신호 생성 원인이 되는 진동데이터를 비교한 결과에 따라 위험 알림 경보를 생성한다. 경보 생성부(153)에서는 두 데이터간 비교 결과 중 하나인 유사도에 따라 위험 경보를 생성할 수 있다. 두 데이터의 유사도가 일정수준 이상인 경우 위험 신호 발생 가능성이 높아지므로 유사도에 비례하여 위험 수준을 양호, 주의, 위험 단계로 구분하여, 위험 경보를 음향 종류 및 발광 색상으로 구분하여 생성할 수 있다. 이를 통해 광산 붕괴 전조 현상 감지 시, 음향 장치(스피커, 비상벨, 사이렌 등) 및 발광 장치를 통한 광산 작업자들에게 명확한 비상경보 제공할 수 있다.The
이하에서는 비상 경보 방법에 대해서 차례로 설명한다. 본 발명에 따른 비상 경보 방법의 작용(기능)은 비상 경보 장치 및 시스템상의 기능과 본질적으로 같은 것이므로 도 1 내지 도 3과 중복되는 설명은 생략하도록 한다.Hereinafter, the emergency alarm method will be described in turn. Since the function (function) of the emergency alarm method according to the present invention is essentially the same as that of the emergency alarm apparatus and system, the description overlapping with those of FIGS. 1 to 3 will be omitted.
도 4는 실시예에 따른 광산 비상 경보 방법의 데이터 처리 흐름을 나타낸 도면이다. 4 is a view showing a data processing flow of the mining emergency alarm method according to the embodiment.
S410 단계에서는 데이터 학습모듈(110)에서 광산내부에서 발생하는 진동데이터 및 진동으로 인한 광산 내 위험상황 발생 실험데이터를 수집 후 분석하여 RNN 등 머신 러닝 알고리즘을 이용해 진동 데이터와 광산 내 위험 상황 발생 상관관계를 학습하는 과정을 수행한다.In step S410, the
S420 단계에서는 데이터 학습모듈(110)에서 S410 단계에서 학습된 데이터를 기반으로 광산에서 위험상황을 유발할 가능성이 있는 진동데이터의 크기, 진동데이터의 발생 원인 및 진동으로 인해 발생할 가능성이 있는 위험상황 등을 포함하는 진동데이터 세부정보를 설정하는 과정을 수행한다. 구체적으로 S420 단계에서는 광산의 균열, 크랙, 불연속면을 포함하는 위험 신호 생성 원인을 파악하기 위한 실험데이터를 저장하고, 진동데이터를 발생원인에 따라 진동데이터를 자연발생진동 또는 인공발생진동으로 분류한다. 이후, 실험데이터를 기반으로 인공발생진동과 자연발생진동 사이의 상관관계를 학습하고, 인공발생진동 및 자연발생진동과 상기 위험신호 생성원인의 상관관계를 학습하는 과정을 통해 학습 결과에 따른 진동 데이터 세부 정보를 설정할 수 있다. In step S420, the
실시예에 있어서, 인공발생진동과 자연발생 진동 사이의 상관관계는 자연발생진동을 일으키는 인공발생 진동의 진폭, 주기, 인공발생 진동 원인, 인공 진동 발생횟수, 인공진동의 누적 진폭을 포함하는 자연 진동 발생 원인 데이터 및 자연발생 진동 세부정보에 따른 위험상황 발생 확률 등이 될 수 있다. In the embodiment, the correlation between the artificial generated vibration and the naturally occurring vibration includes a natural vibration including the amplitude and period of the artificial generated vibration causing the naturally occurring vibration, the cause of the artificial generated vibration, the number of times of occurrence of the artificial vibration, The probability of occurrence of a dangerous situation based on the cause data and the details of the naturally occurring vibration, and the like.
S430 단계에서는 센싱모듈(130)에서 광산 내벽에 설치되어, 인공적으로 발생하거나 자연적 요인에 의해 발생하는 진동데이터를 감지하는 과정을 수행한다. In step S430, the
S440 단계에서는 경보생성모듈(150)에서 데이터 학습모듈(110)에서 설정된 진동데이터 세부정보와 센싱된 진동데이터를 비교하는 과정을 수행한다. In step S440, the
S450 단계에서는 경보생성모듈(150) 비교 결과를 기반으로 위험 경보를 생성하는 과정을 수행한다. 예컨대 S450 단계에서 경보 생성모듈(150)은 센싱된 진동데이터와 설정된 진동 세부정보의 유사도에 비례하여 양호, 주의, 위험 등의 경보를 생성할 수 있다. In step S450, a risk alarm is generated based on the comparison result of the
이상에서와 같은 비상경보장치 및 방법은 광산에서 갱내 붕괴 전조 현상 감지 시, 음향 장치와 발광 장치를 통해 광산 작업자들에게 명확한 비상경보를 제공할 수 있어 안전사고를 예방한다. The emergency alarm apparatus and method as described above can provide a clear emergency alarm to the mine workers through the sound device and the light emitting device when detecting the mine collapse precursor phenomenon in the mine to prevent the safety accident.
비상경보 장치 자체의 위험신호 분석 최종 결과에 따라 양호, 주의, 위험 등으로 분류하여 위험 수준을 음향 종류 및 발광 색상으로 구분하여 알림으로써 광산 작업자들에게 위험 상황을 정확하게 인지시킬 수 있다. Analysis of the danger signal of the emergency alarm device itself According to the final result, it can be classified as good, attention, and danger, and the risk level can be classified into the acoustic type and the luminescent color.
본 개시를 통해 위험상황 경보에 필요한 시간을 대폭 단축할 수 있고, 광산 내부에 머신 러닝 기반 자립형 자동 비상경보 장치를 다수 설치할 경우 위험 징후를 보다 정밀하고 신속하게 예측함으로써 통해 작업 안전성을 향상시키고 재해 발생률을 최소화 시킬 수 있다. The present disclosure can greatly reduce the time required for alarming the danger situation and improve the safety of work through more precise and quick prediction of the danger signs when installing a large number of machine learning based automatic emergency alarm devices inside the mine, Can be minimized.
개시된 내용은 예시에 불과하며, 특허청구범위에서 청구하는 청구의 요지를 벗어나지 않고 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경 실시될 수 있으므로, 개시된 내용의 보호범위는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 않는다.It is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. It is not limited to the embodiment.
110: 데이터학습모듈
130: 센싱모듈
150: 경보생성모듈110: Data learning module
130: sensing module
150: Alarm generation module
Claims (12)
광산내부에서 발생하는 진동으로 인한 광산 내 위험상황 발생 실험데이터를 수집 후 분석하여 광산에서 위험상황을 유발할 가능성이 있는 진동데이터의 크기, 진동데이터의 발생 원인 및 진동으로 인해 발생할 가능성이 있는 위험상황을 포함하는 진동데이터 세부정보를 설정하는 데이터 학습 모듈;
광산에서 인공적으로 발생하거나 자연적 요인에 의해 발생하는 진동데이터를 센싱하는 센싱모듈; 및
상기 데이터 학습모듈에서 설정된 진동데이터 세부정보와 상기 센싱된 진동데이터를 비교하여 비교 결과를 기반으로 위험 경보를 생성하는 경보생성모듈; 을 포함하고
상기 데이터 학습모듈은
균열, 크랙, 불연속면을 포함하는 광산 내의 위험 신호 생성 원인을 파악하기 위한 실험데이터를 저장하는 데이터베이스;
진동데이터를 발생원인에 따라 자연발생진동 또는 인공발생진동으로 분류하는 데이터 분류부; 및
실험데이터를 기반으로 인공발생진동과 자연발생 진동 사이의 상관관계를 학습하고, 인공발생진동 및 자연발생진동과 상기 위험신호 생성원인의 상관관계를 학습하는 데이터 학습부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 광산 안전관리를 위한 비상 경보장치.
A machine-based, self-contained, automatic emergency alert system for mine safety management,
It is important to understand the magnitude of the vibration data, the cause of the vibration data, and the possible risk of vibration due to the vibration. A data learning module for setting the vibration data detail information to be included;
A sensing module for sensing vibration data generated artificially or by natural factors in a mine; And
An alarm generating module for comparing the vibration data detailed information set in the data learning module with the sensed vibration data and generating a danger alarm based on the comparison result; And
The data learning module
A database for storing experimental data for identifying the cause of the hazard signal generation in mines including cracks, cracks, and discontinuities;
A data classifying unit for classifying the vibration data into a naturally occurring vibration or an artificially generated vibration according to a cause of occurrence; And
A data learning unit that learns a correlation between an artificial generated vibration and a naturally occurring vibration based on experimental data, and learns a correlation between an artificial generated vibration and a naturally occurring vibration and a cause of the danger signal; And an emergency alarm device for mine safety management.
자연발생진동을 일으키는 인공발생 진동의 진폭, 주기, 인공발생 진동 원인, 인공 진동 발생횟수, 인공진동의 누적 진폭을 포함하는 자연 진동 발생 원인 정보 추론 및 자연발생 진동이 갱내 붕괴를 포함하는 안전사고를 발생시킬 확률을 포함하는 것을 특징으로 하는 광산 안전 관리를 위한 비상 경보장치.
The method of claim 1, wherein the correlation between the artificial generated vibration and the naturally occurring vibration is
Information on reason of occurrence of natural vibration including the amplitude, cycle, cause of artificial vibration, number of artificial vibration, cumulative amplitude of artificial vibration, and inference and natural vibration of artificial generated vibration causing naturally occurring vibration include safety accident including mine collapse And the probability of occurrence of the mine accident.
광산에서의 광물 채굴 작업에 의한 진동, 광산 내 장비이동에 의한 진동, 발파 작업을 위한 광산 천공 수행 시 발생되는 진동, 발파 충격에 의해 발생되는 진동, 광산 천정 부석제거 작업에 의해 발생되는 진동 및 광산 내 굴착 작업에 의해 발생되는 진동을 포함하는 것을 특징으로 하는 광산 안전 관리를 위한 비상 경보장치.
2. The method of claim 1,
Vibration caused by mineral excavation work in the mine, vibration caused by moving equipment in the mine, vibration caused by mining drilling for blasting work, vibration caused by blasting impact, vibration caused by mining ceiling pumice removal and mine And a vibration generated by the excavation work of the mine.
광산 자체 노후화로 인해 발생하는 크랙에 의한 진동, 불연속면 또는 절리에 의한 균열로 발생하는 진동, 중력에 의한 낙반 현상으로 발생하는 진동 및 광산 내 붕락에 의해 발생하는 진동을 포함하는 것을 특징으로 하는 광산 안전 관리를 위한 비상 경보장치.
2. The method of claim 1,
A vibration caused by a crack caused by self-aging of a mine, a vibration caused by a crack due to a discontinuity or a joint, a vibration caused by a dropping phenomenon due to gravity, and a vibration caused by a collapse in a mine, Emergency alarm for management.
자연발생진동과 인공발생진동의 진폭, 크기, 주파수를 포함하는 진동세부정보와 균열, 크랙, 진동을 포함하는 광산 내 위험신호 생성 사이의 상관관계 및 광산 내 위험신호 생성과 사고발생의 연관관계를 규명하기 위한 실험 데이터인 것을 특징으로 하는 광산 안전관리를 위한 비상 경보 장치.
The method according to claim 1, wherein the experimental data of occurrence of a hazardous situation in a mine due to the vibration
Correlation between vibration detail including amplitude, size and frequency of spontaneous and artificially generated vibrations and risk signal generation in mines including cracks, cracks, and vibrations, and the relationship between risk signal generation in mines and accident occurrence Wherein the test data are data for identifying the mines.
(A) 데이터 학습모듈에서 광산내부에서 발생하는 진동데이터 및 진동으로 인한 광산 내 위험상황 발생 실험데이터를 수집 후 분석하여 광산에서 위험상황을 유발할 가능성이 있는 진동데이터의 크기, 진동데이터의 발생 원인 및 진동으로 인해 발생할 가능성이 있는 위험상황을 포함하는 진동데이터 세부정보를 설정하는 단계;
(B) 센싱모듈에서 상기 광산 내벽에 설치되어, 인공적으로 발생하거나 자연적 요인에 의해 발생하는 진동데이터를 센싱하는 단계; 및
(C) 경보생성모듈에서 상기 데이터 학습모듈에서 설정된 진동데이터 세부정보와 상기 센싱된 진동데이터를 비교하여 비교 결과를 기반으로 위험 경보를 생성하는 단계; 를 포함하고
상기 (A)진동데이터 세부정보를 설정하는 단계;는
광산의 균열, 크랙, 불연속면을 포함하는 위험 신호 생성 원인을 파악하기 위한 실험데이터를 저장하는 단계;
진동데이터를 발생원인에 따라 진동데이터를 자연발생진동 또는 인공발생진동으로 분류하는 단계; 및
실험데이터를 기반으로 인공발생진동과 자연발생진동 사이의 상관관계를 학습하고, 인공발생진동 및 자연발생진동과 상기 위험신호 생성원인의 상관관계를 학습하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 광산 안전관리를 위한 비상 경보방법.
A machine-based, self-contained, automatic emergency alarm method for mine safety management,
(A) Vibration data generated inside the mine in the data learning module and the occurrence of dangerous situation in the mine due to vibration After collecting and analyzing the experimental data, the magnitude of the vibration data, which may cause dangerous situation in the mine, Setting vibration data detail information including a dangerous situation likely to occur due to vibration;
(B) sensing vibration data generated on an inner wall of the mine by a sensing module, the vibration data being generated artificially or caused by a natural factor; And
(C) comparing the vibration data detailed information set in the data learning module with the sensed vibration data in an alarm generating module and generating a danger alarm based on the comparison result; Including the
(A) setting the vibration data detail information;
Storing experimental data for identifying a cause of a danger signal including cracks, cracks, and discontinuities of a mine;
Classifying the vibration data into a naturally occurring vibration or an artificially generated vibration according to the cause of the vibration data; And
Learning correlation between artificial generated vibration and naturally occurring vibration based on experimental data, learning correlation between artificial generated vibration and naturally occurring vibration and cause of the danger signal; Wherein the emergency alert method for mine safety management comprises:
자연발생진동을 일으키는 인공발생 진동의 진폭, 주기, 인공발생 진동 원인, 인공 진동 발생횟수, 인공진동의 누적 진폭을 포함하는 자연 진동 발생 원인 정보 추론 및 자연발생 진동이 갱내 붕괴를 포함하는 사고를 발생시킬 확률을 포함하는 것을 특징으로 하는 광산 안전 관리를 위한 비상 경보방법.
8. The method of claim 7, wherein the correlation between the artificially generated vibration and the naturally occurring vibration is
Incidence of natural vibration including information on the amplitude, cycle, cause of artificial vibration, number of artificial vibration, and cumulative amplitude of artificial vibration, which cause spontaneous vibration And the probability of occurrence of an emergency alert for mine safety management.
자연발생진동과 인공발생진동의 진폭, 크기, 주파수를 포함하는 진동세부정보와 균열, 크랙, 진동을 포함하는 광산 내 위험신호 생성 사이의 상관관계를 추론하고 광산 내 위험신호에 따른 사고 발생 확률을 산출하는 실험데이터인 것을 특징으로 하는 광산 안전관리를 위한 비상 경보 방법.
8. The method according to claim 7, wherein the experimental data of occurrence of a hazardous situation in the mine due to the vibration
The correlation between the vibration details including the amplitude, size and frequency of spontaneous and artificially generated vibrations and the generation of danger signals in mines including cracks, cracks and vibrations is inferred and the probability of occurrence of accidents Wherein the test data is the test data to be calculated.
광산에서의 광물 채굴 작업에 의한 진동, 광산 내 장비이동에 의한 진동, 발파 작업을 위한 광산 천공 수행 시 발생되는 진동, 발파 충격에 의해 발생되는 진동, 광산 천정 부석제거 작업에 의해 발생되는 진동 및 광산 내 굴착 작업에 의해 발생되는 진동을 포함하는 것을 특징으로 하는 광산 안전 관리를 위한 비상 경보방법.
8. The method of claim 7, wherein the artificially generated vibration
Vibration caused by mineral excavation work in the mine, vibration caused by moving equipment in the mine, vibration caused by mining drilling for blasting work, vibration caused by blasting impact, vibration caused by mining ceiling pumice removal and mine And a vibration generated by the excavation work of the mine.
광산 자체 노후화로 인해 발생하는 크랙에 의한 진동, 불연속면 또는 절리에 의한 균열로 발생하는 진동, 중력에 의한 낙반 현상으로 발생하는 진동 및 광산 내 붕락에 의해 발생하는 진동을 포함하는 것을 특징으로 하는 광산 안전 관리를 위한 비상 경보방법.
8. The method of claim 7,
A vibration caused by a crack caused by self-aging of a mine, a vibration caused by a crack due to a discontinuity or a joint, a vibration caused by a dropping phenomenon due to gravity, and a vibration caused by a collapse in a mine, Emergency alarm method for management.
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