KR101988352B1 - 블록 지반 모델링과 3차원 위치정보를 이용한 토공량 산정 시스템 - Google Patents

블록 지반 모델링과 3차원 위치정보를 이용한 토공량 산정 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 블록 지반 모델링과 3차원 위치정보를 이용한 토공량 산정 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시공 대상물인 지형을 단위 블록 형태의 모듈로 구성하여 모델링을 만들고, 각 블록 모듈의 위치좌표 및 이동하는 장비 또는 작업자의 위치센서를 통해서 블록 모듈의 지반이 성토 또는 굴착하여 일 단위별로 시공 실적을 계산하여 장비 효율성을 증대시키는 블록 지반 모델링과 3차원 위치정보를 이용한 토공량 산정 시스템에 관한 것이다.
이를 위해, 상기 토공량 실적 시스템은 성토 또는 굴토 시공 시, 해당되는 지반에 대해 컴퓨터 입력장치 또는 설계용 도면을 이용하여 입체형상의 입체블록을 구현하기 위한 입체블록 생성 모듈(100)과; 상기 입체블록 생성 모듈(100)내 작업 시, 토공장비에 부착되어진 제1 태그장치(210)와 작업자에게 부착되어진 제2 태그장치(220)의 위치를 송수신 하는 위치송신부(200)와; 상기 입체블록 생성 모듈(100)과 상기 위치송신부(200)가 서로 연계되어 저장되어지며, 상기 입체블록 내에서 행해지는 작업의 종류(성토, 굴토, 절토), 작업의 발생위치, 작업량(굴토량 및 성토량)등을 실시간별로 저장하는 데이터베이스(300);및 상기 데이터베이스(300)에 저장되어진 작업의 종류 및 작업의 발생위치에 따라 토공 유동계획을 생성하여 상기 데이터베이스(300)에 저장하는 계획생성부(400)를; 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

블록 지반 모델링과 3차원 위치정보를 이용한 토공량 산정 시스템{EARTH VOLUME EVALUATION SYSTEM USING BLOCK GROUND MODELING AND 3D LOCATION INFORMATION}
본 발명은 블록 지반 모델링과 3차원 위치정보를 이용한 토공량 산정 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시공 대상물인 지형을 단위 블록 형태의 모듈로 구성하여 모델링을 만들고, 각 블록 모듈의 위치좌표 및 이동하는 장비 또는 작업자의 위치센서를 통해서 블록 모듈의 지반이 성토 또는 굴착하여 일 단위별로 시공 실적을 계산하여 장비 효율성을 증대시키는 블록 지반 모델링과 3차원 위치정보를 이용한 토공량 산정 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 건설공사의 토공작업에 있어 토량(굴토, 성토, 절토)배분은 건설 설계자의 경험적인 판단 또는 통상적은 측량에 의해서 수립되며, 이 계획에 근거하여 장비운전자가 토공작업에 필요한 여러 중장비(굴삭기, 불도저, 로더, 글레이더 등)을 사용하여 토공작업을 수행하게 된다.
즉, 상기 토공작업을 수행하기에 앞서 실시되는 통상적인 측량은 시공단계별에 따른 토공 시(굴토, 성토, 절토) 지반을 3D 모델이 적용되는 레이져 스캔, 드론을 통해서 상기 지반을 측량하고 측량되어진 데이터를 이용하여 상기 지반을 토공하게 되며, 굴토가 필요한 부분에는 굴삭기를 이용해서 흙을 파고 성토가 필요한 부분에는 불도저등을 이용해서 흙을 채우며, 절토가 필요한 부분에는 건설 중장비를 이용하여 흙의 표면을 깍아내게 된다.
그런데 건설 설계자의 경험적인 판단 또는 통상적은 측량에 의해서 수립에 의해 진행하는 경우 하루에 얼마정도의 양을 토공(굴토, 성토, 절토)하였는지 확인이 불가능하고, 장비가 일 작업량에 따라 효율적으로 운용되었는지 제대로 확인되지 못하는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 종래기술 1에 개시된 바와 같이(대한민국 공개특허공보 제 10-2017-0119066 호(2017. 10. 26)) 토공 작업을 하기 위한 계획면에 좌표데이터를 기준으로 GPS위치정보와 버켓의 작업좌표정보를 측정한 토공 작업면의 좌표데이터를 비교하여 해당 토공 작업에 따른 부피를 산출할 수 있게 구성하여 측량작업을 포함한 토공 작업유형의 일원화함과 동시에 시공공기를 단축하나, 성토 및 절토 시공 시 지반을 대상으로 입체 모델링이 된 단위블록이 얼마나 깎여나갔는지 또는 각 단위블록이 얼마나 쌓였는지를 확인하지 못함으로써, 상기 토공작업에 따른 정확도 및 신뢰성 그리고 효율성이 떨어질 수밖에 없는 문제점이 발생하고 있다.
또한, 종래기술 2에 개시된 바와 같이(대한민국 공개특허공보 제 10-2015-0015725 호(2015. 02. 11) 3차원 BIM모델로부터 산출된 토공 정보와 기 수립된 공정 정보를 획득하고, 획득된 정보를 토대로 공사 구간별 일 단위별로 데이터를 가공한 후 공사 시작일로부터 종료일까지 일 단위로 깎기량과 성토량을 비교하고 공정 순서를 고려 및 결정하여, 최종적으로 최소 비용으로 효율적은 토공 유동 계획을 수립할 수 있으나, 좌표데이터 없이 BIM 모델로부터 산출되어진 데이터를 이용하여 시공함으로써, 지반을 대상으로 입체 모델링이 된 단위블록이 얼마나 깎여나갔는지 또는 각 단위블록이 얼마나 쌓였는지를 확인하지 못함으로써, 상기 토공작업에 따른 정확도 및 신뢰성 그리고 효율성이 떨어질 수밖에 없는 문제점이 있었다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 새로운 블록 지반 모델링과 3차원 위치정보를 이용한 토공량 산정 시스템의 필요성이 점점 증대되고 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2017-0119066 호(2017.10.26.공개) 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0015725 호(2015. 02. 11. 공개)
본 발명은 상기의 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 보다 상세하게는 시공 대상물인 지형을 단위 블록 형태의 모듈로 구성하여 모델링을 만들고, 각 블록 모듈의 위치좌표 및 이동하는 장비 또는 작업자의 위치센서를 통해서 블록 모듈의 지반이 성토, 절토 또는 굴토하고 일 단위별로 시공 실적을 계산하여 장비 효율성을 증대시키는 블록 지반 모델링과 3차원 위치정보를 이용한 토공량 산정 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 성토, 굴토 또는 절토 시공 시, 해당되는 지반에 대해 컴퓨터 입력장치 또는 설계용 도면을 이용하여 입체형상의 입체블록을 구현하기 위한 입체블록 생성 모듈과; 상기 입체블록 생성 모듈에 의해 구현된 상기 입체블록 내에서 작업 시, 토공장비에 부착되어진 제1 태그장치와 작업자에게 부착되어진 제2 태그장치의 위치를 송수신 하는 위치송신부와; 상기 입체블록 생성 모듈과 상기 위치송신부가 서로 연계되어 저장되어지며, 상기 입체블록 내에서 행해지는 작업의 종류, 작업의 발생위치, 작업량을 실시간 별로 저장하는 데이터베이스; 및 상기 데이터베이스에 저장되어진 작업의 종류 및 작업의 발생위치에 따라 토공 유동계획을 생성하여 상기 데이터베이스에 저장하는 계획생성부를 포함하는 것을 특징으로한다.
한편 본 명세서에 개시된 기술에 관한 설명은 단지 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 개시된 기술에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
또한 본 고안에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다. “제1”, “제2” 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소로 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
나아가 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어”있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어”있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 “~사이에”와 “~사이에” 또는 “~에 이웃하는”과 “~에 직접 이웃하는” 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, “포함하다”또는 “가지다” 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 고안에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
본 발명에 따른 블록 지반 모델링과 3차원 위치정보를 이용한 토공량 산정 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 지반을 대상으로 입체화 된 각 블록 모듈의 위치좌표와 이동하는 장비 또는 작업자의 위치를 파악할 수 있는 위치센서를 파악하여 블록 모듈의 지반이 굴착 또는 성토된 것을 판별할 수 있는 장점이 있다.
둘째, 상기 굴착 또는 성토되어진 블록 모듈의 단위 중량을 이용하여 금일 토공량, 누적 토공량등 시공량의 오차범위를 최소화하여 보다 정확한 시공량을 산출할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 블록 지반 모델링과 3차원 위치정보를 이용한 토공량 산정 시스템을 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 입체블록 생성 모듈을 도시한 블록도,
도 3은 본 발명에 따른 위치송신부를 도시한 블록도,
도 4는 본 발명에 따른 데이터베이스를 도시한 블록도,
도 5는 본 발명에 따른 블록 지반 모델링과 3차원 위치정보를 이용한 토공량 산정 시스템을 도시한 개략도,
도 6 내지 도 9는 본 발명에 따른 블록 지반 모델링과 3차원 위치정보를 이용한 시공방법을 도시한 개념도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체블록 생성 모듈(100)을 설명하는 도면이며, 상기 도 2을 참고하면, 상기 입체블록 생성 모듈(100)은 입체블록부(110)와, 모드판단부(120)와, 데이터 가공부(130), 블록 표시부(140)를 포함한다.
상기 입체블록부(110)는 컴퓨터 입력장치 또는 설계용 도면을 통해 입력되어진 해당 지형의 정보를 토대로 각각의 입체블록을 생성하게 된다. 이때, 상기 입체블록의 부피는 가로 세로 높이의 길이가 1m x 1m x 1m로 설정되어지는 것이 바람직하지만 제1 태그장치(210)또는 제2 태그장치(220)에 따라 상기 입체블록의 부피가 2m x 2m x 2m, 3m x 3m x 3m, 50cm x 50cm x 50cm 단위로 자유롭게 설정되어지는 것을 배제하는 것은 아니다.
이때, 생성되어진 입체블록의 부피는 등고선 위성 지도 GPS등을 이용하여 각 입체블록별 위치좌표를 부여한 후, 상기 위치좌표가 부여되어진 각 입체블록별로 X축, Y축, Z축의 좌표정보를 이용하여 해당되는 입체블록의 부피를 산출하게 된다.
그리고, 각 입체블록의 해당되는 위치좌표와 그에 따른 부피는 상기 데이터베이스(300)에 실시간으로 기록하게 된다.
상기 모드판단부(120)는 후술하는 바와 같이, 계획생성부(400)에 의해 설정되어진 상기 입체블록 내에 진입하는 제1 태그장치(210) 또는 제2 태그장치(220)가 행해지는 작업의 종류(성토, 굴토, 절토)에 따라 판단함과 동시에 상기 데이터 가공부(130)에 의해 상기 입체블록이 삭제되거나 추가되어진다.
이러한 모드판단부(120)는 상기 입체블록 내에서 행해지는 작업의 종류가 성토인지 굴토인지 절토인지의 여부를 판단하기 위해서는 상기 제1 태그장치(210) 또는 제2 태그장치(220)가 상기 입체블록 에어리어 내에 있어야 함과 동시에 상기 제1 태그장치(210) 또는 제2 태그장치(220)에서 송신된 데이터에 따라 판단하게 된다.
이때, 상기 모드판단부(120)는 상기 입체블록 내에 진입하고 있는 제1 태그장치(210) 또는 제2 태그장치(220)에서 송신하고 있는 위치정보와 상기 입체블록의 위치좌표와 동일한 경우 상기 입체블록 내에 있는 제1 태그장치(210) 또는 제2 태그장치(220)가 굴토용 장비인 것으로 판단함과 동시에 데이터베이스(300)에 해당되는 입체블록이 굴토중인 것으로 저장하게 된다.
그리고, 상기 입체블록 내에서 굴토작업이 완료되면, 상기 제1 태그장치(210) 또는 제2 태그장치(220)는 상기 굴토작업이 완료된 신호를 서버(S)에 송신하며, 상기 서버(S)는 송신된 데이터는 상기 데이터 가공부(130)를 통해서 해당되는 입체블록을 삭제함과 동시에 데이터베이스(300)에 저장하게 된다.
또한, 상기 모드판단부(120)는 상기 제1 태그장치(210) 또는 제2 태그장치(200)에서 송신하고 있는 위치정보가 상기 입체블록의 위치좌표에 근접할 경우 상기 제1 태그장치(210) 또는 제2 태그장치(220)가 성토용 장비인 것으로 판단함과 동시에 데이터베이스(300)에 상기 제1 태그장치(210) 또는 제2 태그장치(220)의 위치에 성토중인 것으로 저장하게 된다.
그리고 상기 위치 내에서 성토작업이 완료되면, 상기 제1 태그장치(210) 또는 제2 태그장치(220)는 상기 성토작업이 완료된 신호를 서버(S)에 송신하며, 상기 서버(S)는 송신된 데이터는 상기 데이터 가공부(130)를 통해서 해당되는 입체블록을 추가함과 동시에 데이터베이스(300)에 저장하게 된다.
전술한 바와 같이 상기 제1 태그장치(210) 또는 제2 태그장치(220)에 의해 해당 지표면을 성토, 굴토, 절토하는 작업을 완료하게 되면, 상기 데이터 가공부(130)는 상기 서버(S)에 송신된 데이터를 이용하여 컴퓨터 입력장치에 의해 생성되어진 각 입체블록을 추가 또는 삭제를 하게 되며, 이때 해당되는 입체블록의 부피면을 산출하여 상기 데이터베이스(300)에 저장하게 된다.
한편, 후술하는 바와 같이 계획생성부(400)에 의해 설정된 상태에서 굴토용 장비, 절토용 장비, 성토용 장비를 포함하고 있는 제1 태그장치(210) 또는 제2 태그장치(220)가 상기 설정된 각각의 입체블록을 향해 이동하게 되면, 상기 블록 표시부(140)는 상기 제1 태그장치(210) 내지 제2 태그장치(220)가 가지고 있는 장비의 속성에 의해 상기 입체블록을 표시하게 된다.
즉, 상기 굴토용 장비가 상기 계획생성부(400)에 의해 설정되어진 굴토용 입체블록을 향해 이동하게 되면, 상기 블록 표시부(140)는 상기 설정된 입체블록과 굴토용 장비에서 송신하고 있는 데이터의 일치여부를 확인한 후 상기 굴토용 장비에 의해 상기 굴토용 입체블록이 표시되어지며, 상기 성토용 장비가 상기 계획생성부(400)에 의해 설정되어진 성토용 입체블록을 향해 이동하게 되면, 상기 블록 표시부(140)는 상기 설정된 입체블록과 성토용 장비에서 송신하고 있는 데이터의 일치여부를 확인한 후 상기 성토용 장비에 의해 상기 성토용 입체블록이 표시되어진다.
마찬가지로, 상기 절토용 장비가 상기 계획생성부(400)에 의해 설정되어진 절토용 입체블록을 향해 이동하게 되면, 상기 블록 표시부(140)는 상기 설정된 입체블록과 절토용 장비에서 송신하고 있는 데이터의 일치여부를 확인한 후 상기 절토용 장비에 의해 상기 절토용 입체블록이 표시되어진다.
따라서, 상기 블록 표시부(140)는 상기 계획생성부(400)에 의해 설정되어진 입체블록을 상기 제1 태그장치(210) 또는 제2 태그장치(220)가 상기 입체블록을 향해 이동되어 표시함으로써, 작업가가 해당 공사현장에 정확하게 성토, 굴토, 절토작업을 진행할 수 있는 장점이 있다.
한편, 전술한 내용 이외에, 계획생성부(400)에 의해 설정되어진 속성별 입체블록이 상기 제1 태그장치(210) 또는 제2 태그장치(220)에 구비되어진 건설장비 종류와 상관없이 상기 건설장비가 각각의 입체블록에 진입하게 되면, 상기 블록표시부(140)는 상기 모드판단부(120)에 의해 판단되어 상기 계획생성부(400)에 의해 설정된 입체블록이 표시되어지거나 삭제가 될 수 있다.
예를 들어 상기 제1 태그장치(210) 또는 제2 태그장치(220)에 구비된 건설장비의 종류와 상관없이 상기 설정되어진 입체블록에 진입하게 되면, 해당 건설현장에 구비되어진 복수개의 감지센서(150)가 상기 건설장비 이외의 장비를 감지하게 되며, 상기 모드판단부(120)는 상기 감지센서(150)에서 감지된 신호를 수신 받아 성토하는 입체블록, 절토하는 입체블록, 굴토하는 입체블록으로 판단되어 속성별로 해당 입체블록을 상기 블록표시부(140)에 의해 표출하게 된다.
즉, 상기 건설장비 이외의 장비가 상기 계획설정부(400)에 설정된 입체블록에 진입하게 되면, 상기 감지센서(150)는 상기 제1 태그장치(210) 또는 제2 태그장치(220)에서 송신되어진 데이터 신호보다 우선적으로 감지를 하게 되고, 상기 감지된 신호를 상기 모드판단부(120)에 송신하게 되면 상기 모드판단부(120)는 상기 제1 태그장치(210) 또는 제2 태그장치(220)의 구비되어진 장비의 종류와 상관없이 상기 계획생성부(400)에 의해 설정된 속성에 따라 성토, 절토, 굴토로 판단되어 상기 블록표시부(140)에 해당 블록이 표시되어지거나 삭제가 된다.
따라서, 상기 계획생성부(400)에 의해 설정된 입체블록은 상기 제1 태그장치(210) 또는 제2 태그장치(220)에 구비되어진 건설장비 이외에 다양한 건설장비가 진입하게 되면, 상기 모드판단부(120)에 의해 판단되어 상기 블록표시부(140)에 해당 블록의 속성에 따라 입체블록이 표시되어지거나 삭제가 됨으로써, 작업자는 해당 공사현장에 없이 디스플레이를 통해 육안으로 확인할 수 있는 장점이 있다.
다음으로, 상기 입체블록 생성 모듈(100)에 의해 생성되어진 입체블록은 등고선 위성지도 등 해당 공사현장에 대해 미리 주어지는 지형정보를 컴퓨터 입력장치에 의해 생성하게 되거나 상기 제1 태그장치(210) 또는 제2 태그장치(220)에 부착된 GPS를 통해서 얻어지는 위치정보를 이용하여 해당 지형의 입체블록을 생성하게 된다.
여기서 상기 컴퓨터 입력장치를 통해서 생성되어진 입체블록은 해당 공사현장의 실측정을 통해서 얻어진 좌표 또는 GPS를 통해서 얻어진 좌표가 추가로 부여된다.
또한, 상기 제1 태그장치(210) 또는 제2 태그장치(220)에 부착된 GPS 또는 등고선 위성지도를 통해서 얻어지는 위치정보를 이용하여 생성되어진 입체블록은 해당 공사현장에서 성토 또는 굴토 또는 절토작업을 수행하면서 얻어지는 실제 지형정보를 이용하여 상기 입체블록에 좌표가 추가로 부여된다.
이때, 상기 컴퓨터 입력장치를 통해서 얻어진 입체블록의 좌표와 해당 공사현장의 GPS 또는 등고선 위성지도를 통해서 실제로 얻어지는 입체블록의 좌표가 상이할 경우 상기 입체블록은 상기 해당 공사현장의 GPS 또는 등고선 위성지도를 기준으로 하여 실제 지형정보로 수정되어지되 상기 데이터 가공부(130)를 통해서 해당 공사현장의 입체블록이 수정되어진다. 그리고 해당 공사현장을 기반으로 수정되어진 입체블록은 상기 서버(S)를 통해서 상기 데이터베이스(300)에 실시간으로 저장하게 된다.
따라서, 상기 현장 공사현장을 기반으로 생성되어진 입체블록은 상기 해당 공사현장의 GPS를 기준으로 하여 수정되어짐으로써, 상기 해당 공사현장에서 성토, 굴토 또는 절토를 작업하고 있는 작업량과 시공량 그리고 상기 해당 입체블록에 투입되어진 건설장비와 인력장비를 효과적으로 산출할 수 있는 장점이 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치송신부(200)를 설명하는 도면이며, 상기 도 3을 참고하면 상기 위치송신부(200)는 제1 태그장치(210)와, 제2 태그장치(220)를 포함하는 것이 바람직하지만 해당 공사현장의 현황에 따라 여러종류의 태그장치(도면 미도시)가 더 포함되어지는 것을 배제하는 것은 아니다.
기본적으로, 상기 제1 태그장치(210)에 부착되어진 토공장비는 상기 지반을 굴토 시 사용되는 포크레인과, 상기 지반을 성토 시 사용되는 로더와, 상기 지반을 평평하게 만드는 불도저등을 포함하는 건설기계 장비를 뜻하며, 상기 제2 태그장치(220)는 센서, 비콘, 단말기 장치를 가지고 있는 작업자를 의미하나, 이에 한정되지 아니하며 장비 및 인원별로 각각의 태그장치가 부착되어질 수도 있기에, 태그장치가 제1 태그장치(210) 내지 제2 태그장치(220)에 한정되지 않고 복수개의 태그장치가 더 포함될 수가 있다.
즉, 상기 제1 태그장치(210)에 포함되어진 장비 앞에 구성되어진 버킷에는 센서를 부착하게 됨으로써, 상기 버킷에 센서가 부착되어진 포크레인이 상기 입체블록 내에 있으면, 상기 모드판단부(120)는 상기 포크레인에서 송신된 신호를 인식하여 해당 입체블록이 굴토중인 것으로 판단하며, 상기 버킷에 센서가 부착되어진 로더가 상기 입체블록에 근접하게 되면, 상기 모드판단부(120)는 상기 로더에서 송신된 신호를 인식하여 상기 로더에 근접하고 있는 입체블록 일측면에 성토중인 것으로 판단하게 된다.
그리고, 상기 제2 태그장치(220)는 작업자 헬멧에 센서 또는 비콘 그리고 단말기 장치가 부착되어지는 것이 가장 선호하지만 동일한 목적과 기능을 달성할 수 있는 범위 내에서 작업자 헬멧에 다른장치가 부착되어지는 것을 배제하는 것은 아니다.
여기서, 상기 제2 태그장치(220)는 전술한 바와 같이 굴토용 장비가 상기 입체블록 내에 있으면, 상기 모드판단부(120)는 상기 굴토용 장비에서 송신된 신호를 인식하여 해당 입체블록이 굴토중인 것으로 판단하며, 상기 성토용 장비가 상기 입체블록에 근접하게 되면, 상기 모드판단부(120)는 상기 성토용 장비에서 송신된 신호를 인식하여 상기 제2 태그장치(220)에 근접하고 있는 입체블록 일측면에 성토중인 것으로 판단하게 된다.
즉, 상기 입체블록 생성 모듈(100)에 의해 생성되어진 입체블록은 상기 컴퓨터 입력장치를 통해서 각 입체블록별 해당되는 에어리어를 설정하며, 상기 설정된 입체블록에 제1 태그장치(210) 또는 제2 태그장치(220)에 포함하고 있는 장비의 종류에 따라 상기 입체블록이 성토 또는 굴토중인 것을 확인할 수 가 있다.
따라서, 해당 공사현장에서 시공되어지는 시공 종류별에 따라 상기 제1 태그장치(210)와 제2 태그장치(220)에 부착되어진 센서가 상기 모드판단부(120)에 신호를 송신하며 상기 모드판단부(120)는 송신된 신호에 따라 성토 또는 굴토 절토의 작업단계를 판단함으로써 해당 현장에서 시공되어지는 작업의 종류를 보다 정확하게 확인할 수 있는 장점이 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터베이스(300)를 설명하는 도면이며, 상기 도 4를 참고하면 상기 데이터베이스(300)는 데이터 분석부(310)를 포함한다.
이때, 상기 데이터 분석부(310)는 상기 데이터베이스(300)에 저장되어진 작업의 종류(성토, 굴토, 절토)와, 등고선 위성지도 또는 GPS의 위치정보를 통한 작업의 발생위치와, 상기 작업의 종류에 따라 도출되어지는 작업량(굴토량, 절토량 또는 성토량)의 데이터를 분석하기 위한 분석프로그램(311)이 탑재된다.
이때, 상기 분석프로그램(311)은 인공신경망 기법을 이용하여 분석하게 되는 데 이때 상기 인공신경망 기법을 이용하여 분석하는 프로그램은 다양한 것이 개발되어 사용되고 있으므로, 이에 대한 더 이상 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 분석프로그램(311)은 상기 데이터베이스(300)에 저장되어진 각 단위별 입체블록을 이용하여 실시간으로 진행하고 있는 작업의 종류(성토, 굴토, 절토)에 따라 누적되어지는 누적량과, 일일별로 작업의 종류에 따라 시공되어지는 일일량과, 상기 작업의 종류에 따라 시공되어지는 시공진행현황을 분석하며, 상기 분석되어진 데이터는 상기 데이터베이스(300)에 실시간 별로 기록하여 저장하게 된다.
여기서 상기 누적량과, 일일량과, 시공량은 전술한 바와 같이 상기 입체블록의 부피 또는 상기 입체블록의 중량를 통해서 산출하게 되며, 상기 산출된 데이터는 상기 분석프로그램(311)에 의해 분석되어진다.
또한, 상기 작업의 종류에 따라 해당 공사형장 내에 투입되어진 건설장비 및 인력은 상기 각 입체블록 내에 행하고 있는 제1 태그장비(210)와 제2 태그장비(220)의 작업량은 상기 분석프로그램(311)에 의해 분석되어진다.
다음으로, 상기 입체블록이 가지고 있는 부피의 정보와 중량의 정보를 이용하여 실시간으로 상기 해당 입체블록 내에서 진행하고 있는 진행현황을 상기 분석프로그램(311)에 의해 정량적으로 분석하는 것이 가능하다.
따라서, 상기 분석프로그램(311)을 통해 분석되어진 데이터는 작업자에게 실시간으로 정보가 제공되어짐으로써, 보다 정확한 공정과정을 수행할 수 있는 장점이 있다.
다음으로 상기 계획생성부(400)는 상기 데이터베이스(300)에 저장되어진 예정된 작업일에 따라 상기 입체블록 내에서 행해지는 작업의 종류(성토, 굴토, 절토), 작업의 발생위치, 작업량(굴토량, 절토량 또는 성토량)등을 일 단위로 조사하고, 상기 조사된 작업의 종류 및 작업의 발생위치와 작업량에 따라 유동적으로 계획을 설정하게 된다.
이때, 상기 입체블록은 상기 계획생성부(400)에 의해 상기 작업의 종류 및 향후 작업을 하게 될 위치를 상기 서버(S)를 통해서 색상별로 지정되며, 상기 지정된 색상은 상기 데이터베이스(S)에 실시간으로 기록되어 저장하게 된다.
이때 상기 색상별로 지정되어진 입체블록은 상기 데이터베이스(300)에 저장되어진 예정된 작업일에 따라 성토하는 입체블록, 굴토하는 입체블록, 절토하는 입체블록 별로 구분하여 수행하게 되되 해당 공사현장 조사에 따라 유동적으로 계획이 설정 또는 변경하게 되며, 상기 설정 또는 변경된 데이터는 상기 서버(S)를 통해서 데이터베이스(300)에 저장하게 된다.
예를 들어 해당 공사현장 조사에 따라 성토하기로 예정되어있던 상기 입체블록을 조사하여 상기 입체블록에 해당되는 지반이 성토가 불가능한 지반으로 판단되면, 상기 입체블록은 굴토하는 입체블록 또는 절토하는 입체블록 별로 구분함과 동시에 상기 서버(S)를 통해서 해당되는 상기 입체블록의 색상이 변경되어지며, 변경된 데이터는 데이터베이스(300)에 실시간으로 기록하여 저장하게 된다.
따라서, 상기 계획생성부(400)에 설정되어진 데이터에 따라 해당 공사현장을 시공하되 기상이상 발생 또는 작업자의 판단에 따라 설정된 계획생성부(400)의 데이터를 유동적으로 변경한 후 해당 공사현장의 지표면을 시공하는 것이 가능한 장점이 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 블록 지반 모델링과 3차원 위치정보를 이용한 토공량 산정 시스템은 지반을 대상으로 입체화 된 각 블록 모듈의 위치좌표와 이동하는 장비 또는 작업자의 위치를 파악할 수 있는 위치센서를 파악하여 블록 모듈의 지반이 굴착 또는 성토된 것을 판별할 수 있으며, 굴착 또는 성토되어진 블록 모듈의 단위 중량을 이용하여 금일 토공량, 누적 토공량등 시공량의 오차범위를 최소화하여 보다 정확한 시공량을 산출할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : 입체블록 생성 모듈 200 : 위치송신부
300 : 데이터베이스 400 : 계획생성부

Claims (9)

  1. 컴퓨터 입력장치 또는 설계용 도면에 기재된 성토, 굴토, 절토가 필요한 영역을 입체형상의 입체블록으로 표현하는 입체블록 생성 모듈(100)과; 토공장비에 부착되는 제1 태그장치(210)와 작업자에게 부착되는 제2 태그장치 및 상기 제 1, 2 태그장치(210, 220)의 위치를 송수신하는 위치송신부(200)와; 상기 입체블록 생성 모듈(100)은 위치송신부(200)로 부터 제1, 2 태그장치(210, 220)의 위치정보를 수신 받아 입체블록 내에서 행해지는 작업의 종류(성토, 굴토, 절토), 발생위치, 작업량을 실시간으로 저장하는 데이터베이스(300)와; 상기 데이터베이스(300)에 저장된 작업의 종류 및 작업의 발생위치에 따라 토공 계획을 유동적으로 수립 및 수정하여, 수정된 토공 계획이 데이터베이스(300)에 저장되어지도록 하는 계획생성부(400)로 구성되고,
    상기 데이터베이스(300)는 저장된 작업에 따라 입체블록을 성토, 굴토, 절토하는 입체블록으로 구분하되, 계획생성부(400)에 의해 작업의 종류와 작업의 위치정보를 입체블록에 색상별로 지정하여 표시하고, 상기 입체블록에 지정된 작업의 종류와 위치정보 및 색상 정보는 데이터베이스(300)에 실시간으로 저장하되, 작업의 종류, 발생위치, 작업량의 데이터를 분석하는 데이터 분석부(310)에 의해 시공진행현황과 입체블록에 투입되는 건설장비가 실시간으로 분석되고, 상기 데이터베이스(300)에 포함되어 저장된 작업의 종류, 위성지도, 위치정보에 따라 도출되는 작업량을 분석하는 분석프로그램(311)에 의해 작업의 종류에 따라 시공되는 시공진행상황이 실시간으로 산출되어, 데이터베이스(300)에 저장된 계획 및 입체블록에 투입된 제1, 2 태그장치(210)(220)의 정보에 따라 유동적으로 설정되어지되,
    작업의 종류가 지정된 입체블록이 현장조사 및 작업자의 판단에 따라 저장된 작업이 불가능한 것으로 판단되면, 상기 입체블록을 다른 작업으로 변경시키고 변경된 작업내용과 위치정보를 데이터베이스(300)에 실시간으로 저장하여, 상기 입체블록이 변경된 작업에 맞게 색상이 변경되어지고, 작업의 계획이 유동적으로 변경되는 것을 특징으로 하는 블록 지반 모델링과 3차원 위치정보를 이용한 토공량 산정 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 입체블록 생성 모듈(100)은 상기 컴퓨터 입력장치를 통해 입력된 지형의 정보를 토대로 입체블록을 생성하는 입체블록부(110)와; 상기 입체블록 내에서 행해지는 작업의 종류를 판단하는 모드판단부(120)와; 상기 모드판단부(120)에 의해 판단된 작업의 종류에 따라 단위별 입체블록을 삭제 및 추가시키는 데이터 가공부(130);와 상기 입체블록에 제1, 2 태그장치(210, 220)가 인접하거나 또는 진입하면, 상기 입체블록에 작업의 종류를 표시하기 위한 블록 표시부(140)와 건설 현장에 설치되어 작업이 지정된 입체블록에 접근하는 제1, 2 태그장치(210, 220)를 감지하는 감지센서(150)로 구성되고,
    상기 모드판단부(120)는 상기 감지센서(150)에서 감지된 신호를 수신 받아 성토하는 입체블록, 절토하는 입체블록, 굴토하는 입체블록으로 판단되어 속성별로 해당 입체블록을 상기 블록표시부(140)에 의해 표출되는 것을 특징으로 하는 블록 지반 모델링과 3차원 위치정보를 이용한 토공량 산정 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 모드판단부(120)는 상기 입체블록 내에 진입하고 있는 제1 태그장치(210)가 굴토용 또는 절토용 장비이면, 상기 데이터 가공부(130)에 의해 단위별 입체블록이 제거되어지고, 상기 입체블록 내에 진입하고 있는 제1 태그장치(210)가 성토용 장비이면, 상기 데이터 가공부(130)에 의해 단위별 입체블록이 추가되어지며,
    상기 블록표시부(140)는 상기 제1 태그장치(210) 또는 제2 태그장치(220)가 구비된 건설장비의 종류에 상관없이, 상기 건설장비가 입체블록에 진입하게 되면, 상기 입체블록을 성토하는 입체블록, 절토하는 입체블록, 굴토하는 입체블록으로 표시되거나 또는 삭제되며
    제1, 2 태그장치(210, 220)를 부착한 건설장비에 의해 지표면의 성토, 굴토, 절토 작업이 완료되면, 상기 데이터 가공부(130)는 서버(S)에 송신된 데이터를 이용하여 컴퓨터 입력장치에 의해 생성되어진 각 입체블록을 추가 또는 삭제를 하게 되며, 이때 해당되는 입체블록의 부피를 산출하여 상기 데이터베이스(300)에 저장되는 것을 특징으로 하는 블록 지반 모델링과 3차원 위치정보를 이용한 토공량 산정 시스템.
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