KR102059514B1 - Mine Navigation System and Method Based on Beacon - Google Patents

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KR102059514B1 KR1020170177445A KR20170177445A KR102059514B1 KR 102059514 B1 KR102059514 B1 KR 102059514B1 KR 1020170177445 A KR1020170177445 A KR 1020170177445A KR 20170177445 A KR20170177445 A KR 20170177445A KR 102059514 B1 KR102059514 B1 KR 102059514B1
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Abstract

본 발명은 비콘 시스템(beacon system)을 이용하여 광산 현장에 투입되는 장비(210)들의 이동시간을 정량적으로 측정할 수 있는 비콘을 이용한 광산 내 장비(210) 이동시간 측정 시스템 및 측정 방법에 관한 것으로서, 광산 내에 다수 개 설치되어 구성되며 인접한 비콘과 통신하여 시스템 시간을 동기 시키고 비콘 통신하는 비콘; 광산 내를 이동하는 장비(210)에 부착되어 상기 비콘과 통신하며, 자신의 아이디를 해당하는 비콘으로 전송하는 단말기; 및 상기 비콘으로부터 상기 단말기를 부착한 장비(210)의 이동시간에 대한 정보를 수신하는 서버;를 포함하여 구성되어 비콘을 광산 갱내에 부착하고,스마트폰과 비콘 통신하여 갱내에서 운행되는 장비(210)의 이동시간을 정랑적으로 측정하는 효과가 있다. The present invention relates to a system for measuring a moving time and a measuring method of a device 210 in a mine using a beacon capable of quantitatively measuring the moving time of equipment 210 that is input to a mine site using a beacon system. Beacons are installed in a number of mines and configured to communicate with adjacent beacons to synchronize the system time and beacon communication; A terminal attached to the equipment 210 moving in the mine to communicate with the beacon and transmit its ID to the corresponding beacon; And a server configured to receive information on a moving time of the equipment 210 to which the terminal is attached from the beacon. The apparatus is configured to attach the beacon to a mine pit, and beacons communicate with a smartphone to operate in the gang. It is effective to measure the travel time of) squarely.

Figure R1020170177445
Figure R1020170177445

Description

비콘 기반의 광산 내비게이션 시스템 및 방법{Mine Navigation System and Method Based on Beacon}Beacon-based mine navigation system and method {Mine Navigation System and Method Based on Beacon}

본 발명은 비콘 기반의 광산 내비게이션 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 네트워크 분석을 통해 최적운반경로를 분석하고 광산 전역에 블루투스 비콘을 설치한 후, 이들이 송신하는 블루투스 신호 영역 내에 장비(덤프트럭)이 진입할 경우 안드로이드 어플리케이션을 통해 모바일 기기 화면에 장비(210)의 현재 위치와 최적운반경로의 2차원 및 3차원 뷰를 가시화할 수 있는 비콘 기반의 광산 내비게이션 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a beacon-based mine navigation system and method, and more particularly, after analyzing the optimal transport path through network analysis and installing Bluetooth beacons throughout the mine, the equipment (dump truck) ) Is a beacon-based mine navigation system and method that can visualize the two-dimensional and three-dimensional view of the current position of the device 210 and the optimal transport path on the mobile device screen through the Android application.

고도로 기계화된 오늘날의 광산현장에서는 장비들을 효율적으로 운영하고 관리하는 것이 채광작업의 생산성과 안전성뿐만 아니라 광산기업의 수익성 측면에서도 매우 중요하다. 최근 효율적인 운반 작업을 위한 새로운 솔루션으로써 라우팅(Routing) 기능, 트래킹(Tracking) 기능, 디스플레이(Displaying) 기능이 결합된 내비게이션 시스템이 개발되어 광업 분야에 활발하게 도입되고 있다. In today's highly mechanized mining sites, the efficient operation and management of equipment is critical not only for the productivity and safety of mining, but also for the profitability of mining companies. Recently, as a new solution for efficient transport operation, a navigation system that combines routing, tracking, and display functions has been developed and actively introduced into the mining field.

광업 분야에 도입된 내비게이션 시스템은 덤프트럭의 최적운반경로를 분석하고, 광산 내 덤프트럭의 위치를 추적하며, 차량에 탑재된 기기에 최적운반경로, 장비의 현재 위치, 사이클 타임(cycle time) 등을 표시한다. 그러나 광산에서는 GPS(Global Positioning System) 신호와 유무선 통신이 두절된 환경에서 운반 작업을 주로 수행하기 때문에, 광산 외부와 운반 작업 정보를 공유하고 장비들의 위치를 실시간으로 추적하는 것이 어렵다는 문제점이 있다. 이러한 문제로 인해 현재 광산에서는 내비게이션 시스템의 개발 및 구현이 어려운 실정이다. 이에 따라 광산 환경에 적합한 새로운 내비게이션 시스템의 설계 및 개발이 요구되고 있다. The navigation system introduced in the mining field analyzes the optimal transport path of the dump truck, tracks the location of the dump truck in the mine, the optimal transport path for the onboard equipment, the current position of the equipment, the cycle time, etc. Is displayed. However, in the mine, because the GPS (Global Positioning System) signal and wired and wireless communication is mainly carried out in the disconnected environment, there is a problem that it is difficult to share the transport work information and the location of the equipment in real time. Due to these problems, it is difficult to develop and implement a navigation system in the present mine. Accordingly, there is a demand for the design and development of a new navigation system suitable for the mining environment.

1) 한국등록특허 제10-0454840호(발명의 명칭 : 버스정보시스템 및 그를 이용한 버스정보 운용 방법)1) Korean Registered Patent No. 10-0454840 (Name of Invention: Bus Information System and Bus Information Management Method Using the Same) 2) 한국공개특허 제10-2004-0086675호 (발명의 명칭 : 도착예상시간 산출장치 및 방법)2) Korean Patent Publication No. 10-2004-0086675 (Invention name: Estimation Time Arrival Device and Method)

따라서 본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 어떤 지점에서부터 운반 작업을 배정받아 작업장까지의 최적운반경로를 네트워크 분석 기법을 이용하여 도로, 철도, 수로와 같은 벡터 네트워크가 구축된 환경에서 출발지와 도착지를 최소한의 비용으로 연결하는 최적이동경로를 도출할 수 있는 비콘 기반의 광산 내비게이션 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다. Therefore, the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, the object of the present invention is to assign the transport work from any point to the optimal transport route to the workplace using a network analysis technique, such as road, railway, waterway vector It is to provide a beacon-based mine navigation system and method that can derive the optimal travel path connecting the starting point and the destination at the minimum cost in the networked environment.

또한, 본 발명은 무선 센서 기술을 활용하여 광산 내 장비(덤프트럭)의 위치를 인식하기 위하여 블루투스 4.0 무선 기술의 일부인 Bluetooth Low Energy (BLE) 기술을 기반으로 구성하여 더 낮은 전력으로 운영되며 패킷(Packet)의 크기를 줄임으로써 효율적인 데이터 전송을 가능하게 한 비콘 기반의 광산 내비게이션 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다. In addition, the present invention is configured based on the Bluetooth Low Energy (BLE) technology, which is part of the Bluetooth 4.0 wireless technology in order to recognize the location of the equipment (dump truck) in the mine by using a wireless sensor technology is operated at a lower power and packet ( It is to provide a beacon-based mine navigation system and method that enables efficient data transmission by reducing the size of the packet).

또한, 본 발명은 광산 내 덤프트럭의 현재 위치와 최적운반경로를 단말기의 인터페이스에 표시하도록 하여 사용자가 쉽게 자신의 위치를 인지할 수 있는 비콘 기반의 광산 내비게이션 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다. In addition, the present invention is to provide a beacon-based mine navigation system and method that allows the user to easily recognize their location by displaying the current location and the optimal transport path of the dump truck in the mine.

상술한 목적을 달성하기 위한 비콘 기반의 광산 내비게이션 시스템은, Beacon-based mine navigation system for achieving the above object,

광산 내에 다수 개 설치되어 구성되며 인접한 비콘과 통신하여 시스템 시간을 동기 시키고 UUID (Universally unique identifier), major, minor가 부여되어 상기 광산 내부 또는 외부에 설치된 비콘 간에 상호 식별 가능하도록 구성되어 비콘 통신하는 비콘; 광산 내를 이동하는 장비를 운용하는 운용자가 구비하며 상기 비콘과 통신하고 자신의 아이디를 해당하는 비콘으로 전송하며 비콘으로부터 전송 받은 자신의 위치를 표시하는 어플리케이션이 설치된 단말기; 및 상기 비콘으로부터 상기 단말기를 부착한 장비의 위치 정보 및 출발시간, 경유시간 및 도착시간을 포함하는 각각의 이동위치에 대응하는 이동시간에 대한 정보를 수신하는 서버;를 포함하여 구성될 수 있다. Beacons are installed and configured in a number of mines, beacons to communicate with adjacent beacons to synchronize the system time and assigned to a universally unique identifier (UUID), major, minor to identify each other between beacons installed inside or outside the mine beacon communication ; A terminal provided with an operator operating the equipment moving in the mine and installed with an application for communicating with the beacon, transmitting its ID to the corresponding beacon, and displaying its location received from the beacon; And a server that receives location information of the equipment attached to the terminal from the beacon and information about a travel time corresponding to each moving location including a departure time, a transit time, and an arrival time.

상기 비콘은 UUID (Universally Unique Identifier), major, minor가 부여되어 상기 광산 내부 또는 외부에 설치된 비콘 간에 상호 식별 가능하도록 구성될 수 있다. The beacons may be assigned to a universally unique identifier (UUID), major, minor, and may be configured to be mutually distinguishable between beacons installed inside or outside the mine.

상기 어플리케이션은 상기 단말기에 구축된 상기 광산에 대한 3차원 지리정보체계(Geographic Information Systems, GIS) 데이터베이스 상에 상기 단말기를 구비한 장비의 현재 위치와 도착지까지의 운반 경로를 표시하도록 구성될 수 있다. The application may be configured to display a current route of a device having the terminal and a transport route to a destination on a 3D Geographic Information Systems (GIS) database for the mine built in the terminal.

상기 어플리케이션은, 상기 장비가 상기 비콘의 신호 수신 영역 내에 진입하면 상기 비콘의 상기 UUID(Universally Unique Identifier), 상기 major, 상기 minor, 상기 수신신호강도(Received Signal Strength Indication, RSSI), 인식 시각 및 인식된 거리를 인식하고 상기 수신신호강도가 높은 비콘을 인식하도록 구성될 수 있다. The application may include the universally unique identifier (UUID), the major, the minor, the received signal strength indication (RSSI), a recognition time, and a recognition of the beacon when the equipment enters the signal receiving area of the beacon. Recognized distance can be configured to recognize the beacon of the received signal strength is high.

상기 어플리케이션은, 인식된 비콘의 상기 UUID(Universally unique identifier), 상기 major, 상기 minor, 수신신호강도, 인식 시각 및 인식된 거리를 포함하는 비콘신호를 상기 단말기의 3차원 지리정보체계 데이터베이스에 저장하고, 상기 3차원 지리정보체계 데이터베이스는, 출발지와 도착지를 선(link)과 교점(node)으로 구분하고 상기 선과 노드를 잇는 누적비용이 최소한으로 발생하는 운반경로를 선택하도록 구성될 수 있다. The application stores the beacon signal including the universally unique identifier (UUID), the major, the minor, the received signal strength, the recognition time and the recognized distance of the recognized beacon in the 3D GIS database of the terminal. In addition, the 3D GIS database may be configured to divide a starting point and a destination into a link and a node, and to select a transport path having a minimum cumulative cost connecting the line and the node.

상기 단말기의 어플리케이션은, 상기 분석된 운반경로를 따라 설치된 모든 비콘들의 minor를 검색하고, 비콘 검색이 끝난 후, 모든 minor를 서버에 업로드 하도록 구성될 수 있다. The application of the terminal may be configured to search for minors of all beacons installed along the analyzed transport path, and upload all minors to the server after the beacon search is completed.

상기 단말기의 어플리케이션은 장비가 소정의 작업을 완료하고 출발지점에 도착하면 상기 신호 인식 시각, UUID, major, minor, 수신신호강도, 인식 시각 및 인식된 거리를 상기 3차원 지리정보체계 데이터베이스에서 삭제하고 상기 서버로부터 출발지로부터 목적지까지 경유하는 경유지 정보를 받아 상기 단말기에 표시하도록 구성될 수 있다. The application of the terminal deletes the signal recognition time, UUID, major, minor, received signal strength, recognition time and recognized distance from the three-dimensional geographic information system database when the equipment completes a predetermined task and arrives at the starting point It may be configured to receive waypoint information from the server from the origin to the destination and display it on the terminal.

상기 서버는 단말기의 어플리케이션에 의해 업로드 된 minor에 대응하는 비콘의 위치에 따라 상기 장비의 이동경로 및 위치를 표시하고 상기 비콘에 의해 실시간으로 추적된 상기 장비들의 총 사용시간과 누적거리를 인지하여 상기 장비의 하루 운반횟수, 하루 평균 운반량을 포함하는 비콘신호를 이용하여 상기 장비를 운용하는 운용자의 근태를 관리하며 상기 비콘을 이용한 통신 내역을 표시하도록 구성될 수 있다. The server displays the movement path and location of the device according to the location of the beacon corresponding to the minor uploaded by the application of the terminal and recognizes the total use time and the accumulated distance of the devices tracked by the beacon in real time. By using a beacon signal including the number of times of daily transport of equipment, the average daily transport amount may be configured to manage the attendance of the operator operating the equipment and to display the communication history using the beacon.

광산 내에 다수 개 설치되어 구성되며 인접한 비콘과 통신하여 시스템 시간을 동기 시키고 UUID(Universally unique identifier), major, minor가 부여되어 상기 광산 내부 또는 외부에 설치된 설치된 비콘 간에 상호 식별 가능하도록 구성되어 비콘 통신하는 비콘; 광산 내를 이동하는 장비를 운용하는 운용자가 구비하며 상기 비콘과 통신하고 자신의 아이디를 해당하는 비콘으로 전송하며 비콘으로부터 전송 받은 자신의 위치를 표시하는 어플리케이션이 설치된 단말기; 및 상기 비콘으로부터 상기 단말기를 부착한 장비의 위치 정보 및 출발시간, 경유시간 및 도착시간을 포함하는 비콘신호를 수신하는 서버;를 포함하는 비콘 기반의 광산 내비게이션 방법에 있어서, 상기 단말기에 상기 광산에 대한 3차원 지리정보체계(Geographic Information Systems, GIS) 데이터베이스를 구축하는 단계; 상기 어플리케이션은 상기 구축된 3차원 지리정보체계 데이터베이스에 상기 장비의 현재 위치와 목적지까지의 운반경로를 단말기에 표시하는 단계; 상기 어플리케이션은 상기 장비가 상기 비콘의 신호 수신 영역 내에 진입하면 상기 비콘으로부터 상기 비콘의 상기 UUID(Universally unique identifier), 상기 major, 상기 minor, 수신신호강도(Received Signal Strength Indication, RSSI), 인식 시각 및 인식된 거리를 포함하는 비콘신호를 수신하는 단계; 상기 어플리케이션은 상기 운반경로를 따라 설치된 모든 비콘들의 minor를 검색하는 단계; 상기 모든 minor를 서버에 업로드 하여 상기 장비의 운반 경로가 상기 서버에 표시되도록 하는 단계; 및 상기 어플리케이션은 상기 장비가 소정의 작업을 완료하고 출발지점에 도착하면 상기 신호 인식 시각, UUID, major, minor, 수신신호강도, 인식 시각 및 인식된 거리를 상기 3차원 지리정보체계 데이터베이스에서 삭제하는 단계;를 포함하여 구성된다. It is installed and configured in a number of mines and communicates with adjacent beacons to synchronize the system time, and a beacon is configured to be mutually identified between installed beacons installed inside or outside the mine by being given a Universally Unique Identifier (UUID), major, and minor. Beacons; A terminal provided with an operator operating the equipment moving in the mine and installed with an application for communicating with the beacon, transmitting its ID to the corresponding beacon, and displaying its location received from the beacon; A beacon-based mine navigation method comprising: a beacon-based mine navigation method comprising: a beacon signal including a location information of the equipment attached to the terminal and the departure time, transit time and arrival time from the beacon; Constructing a 3D Geographic Information Systems (GIS) database; The application displaying a transport path to a current location and a destination of the device in the constructed 3D geographic database system on a terminal; The application may be configured to enter the universally unique identifier (UUID), the major, the minor, Received Signal Strength Indication (RSSI), a recognition time of the beacon from the beacon when the equipment enters the signal receiving area of the beacon. Receiving a beacon signal including the recognized distance; The application searching for minors of all beacons installed along the transport path; Uploading all the minors to a server so that a delivery path of the device is displayed on the server; And the application deletes the signal recognition time, UUID, major, minor, received signal strength, recognition time, and recognized distance from the 3D GIS database when the equipment arrives at the starting point after completing the predetermined task. It is configured to include.

상기 운반경로를 단말기에 표시하는 단계는, 상기 수신신호강도가 높은 비콘을 인식하는 단계; 상기 단말기의 어플리케이션은, 인식된 비콘의 상기 UUID, 상기 major, 상기 minor, 수신신호강도, 인식 시각 및 인식된 거리를 포함하는 비콘신호를 상기 단말기의 3차원 지리정보체계 데이터베이스에 저장하는 단계; 및 상기 3차원 지리정보체계 데이터베이스는, 출발지와 목적지를 선(link)과 교점(node)으로 구분하고 상기 선과 노드를 잇는 누적비용이 최소한으로 발생하는 경로를 선택하는 단계;를 포함하여 구성될 수 있다. The displaying of the transport path on the terminal may include: recognizing a beacon having a high reception signal strength; The application of the terminal, storing the beacon signal including the UUID, the major, the minor, the received signal strength, the recognition time and the recognized distance of the recognized beacon in the 3D GIS database of the terminal; And the three-dimensional geographic information system database, comprising: dividing a starting point and a destination into a link and a node, and selecting a path having a minimum cumulative cost connecting the line and the node. have.

상기 운반경로를 단말기에 표시하는 단계는, 상기 단말기를 구비한 장비의 현재 위치와 목적지까지의 운반 경로를 3차원 영상 또는 2차원 영상 중 선택하는 메뉴를 표시하는 단계; 상기 장비 운용자에 의해 3차원 영상이 선택된 경우 선택된 누적비용이 최소한으로 발생하는 운반 경로를 3차원 영상으로 표시하는 단계; 및 상기 장비 운용자에 의해 2차원 영상이 선택된 경우 선택된 누적비용이 최소한으로 발생하는 운반 경로를 2차원 영상으로 표시하는 단계;를 더 포함하여 구성될 수 있다. The displaying of the transport path on the terminal may include: displaying a menu for selecting a transport path from a 3D image or a 2D image to a current location and a destination of a device including the terminal; Displaying a transport path in which a selected cumulative cost occurs at least when the 3D image is selected by the equipment operator as a 3D image; And displaying a transport path in which a selected cumulative cost occurs at a minimum when a 2D image is selected by the equipment operator as a 2D image.

따라서 본 발명의 비콘 기반의 광산 내비게이션 시스템 및 방법은 어떤 지점에서부터 운반 작업을 배정받아 작업장까지의 최적운반경로를 네트워크 분석 기법을 이용하여 도로, 철도, 수로와 같은 벡터 네트워크가 구축된 환경에서 출발지와 도착지를 최소한의 비용으로 연결하는 최적이동경로를 도출하여 운반 경로의 혼선에 의해 발생할 수 있는 시간 낭비를 최소화시킬 수 있는 효과가 있다. Therefore, the beacon-based mine navigation system and method of the present invention are assigned a transport operation from a certain point, and the optimal transport route to the workplace is determined by using the network analysis technique in the environment where the vector network such as roads, railways and waterways is constructed. It is possible to minimize the waste of time that can be caused by crosstalk of the transport route by deriving the optimal travel route connecting the destination with the minimum cost.

또한, 본 발명의 비콘 기반의 광산 내비게이션 시스템 및 방법은 무선 센서 기술을 활용하여 광산 내 장비의 위치를 인식하기 위하여 블루투스 4.0 무선 기술의 일부인 Bluetooth Low Energy (BLE) 기술을 기반으로 구성하여 더 낮은 전력으로 운영되며 패킷(Packet)의 크기를 줄임으로써 효율적인 데이터 전송을 가능하게 한 효과가 있다. In addition, the beacon-based mine navigation system and method of the present invention is configured based on the Bluetooth Low Energy (BLE) technology, which is part of the Bluetooth 4.0 wireless technology to recognize the location of the equipment in the mine by using the wireless sensor technology, lower power It operates in the network and reduces the size of the packet, thereby enabling efficient data transmission.

또한, 본 발명의 비콘 기반의 광산 내비게이션 시스템 및 방법은 광산 내 장비의 현재 위치와 최적운반경로를 단말기의 인터페이스에 2D 또는 3D로 표시하도록 하여 사용자가 쉽게 광산 내의 자신의 위치를 인지할 수 있어 보다 편리하게 광산 내부를 이동할 수 있는 효과가 있다. In addition, the beacon-based mine navigation system and method of the present invention allows the user to easily recognize his or her position in the mine by displaying the current position and the optimal transportation path of the equipment in the mine in the interface of the terminal in 2D or 3D. There is an effect that can move easily inside the mine.

또한, 본 발명의 비콘 기반의 광산 내비게이션 시스템 및 방법은 내비게이션 기능 구현을 위해 안드로이드 기반의 모바일 기기들을 활용하고 있어 별도의 단말기를 제작할 필요가 없는 효과가 있다. In addition, the beacon-based mine navigation system and method of the present invention utilizes Android-based mobile devices to implement a navigation function, so that there is no need to manufacture a separate terminal.

또한, 또한, 본 발명의 비콘 기반의 광산 내비게이션 시스템 및 방법은 지하광산 내부에 별도의 전력망이나 통신망을 설치할 필요가 없고 비콘 제품의 가격이 낮기 때문에 다른 무선 센서 시스템들보다 시스템 설치비용이 저렴하고 비콘 SDK (Software Development Kit)를 활용하여 내비게이션 기능뿐만 아니라 운반 장비들의 실시간 위치 추적, 자동 근태 관리, 관리자와 작업자 사이의 통신 등과 같은 기능들을 추가적으로 구현함으로써 BBUNS 어플리케이션을 확장시킬 수 있다는 효과가 있다. In addition, the beacon-based mine navigation system and method of the present invention does not need to install a separate power or communication network in the underground mine, and because the price of beacon products is low, the system installation cost is lower than other wireless sensor systems and beacons The software development kit (SDK) can be used to extend the BBUNS application by implementing additional functions such as real-time location tracking, automatic attendance management, and communication between managers and operators, as well as navigation functions.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비콘 기반의 광산 내비게이션 시스템의 구성을 나타낸 블록 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 삼척에 위치한 광산 갱도의 내부를 메르카토르 좌표계로 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 Dijkstra 알고리즘을 이용하여 벡터 네트워크의 최적 경로를 분석한 일 예제를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 지하 광산에서 건설된 운송 도로를 나타낸 3차원도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 광산 내비게이션 시스템을 구현하기 위하여 비콘을 설치하는 것을 나타낸 사진.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비콘의 설치 위치를 보여주는 지하 광산지도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 분쇄 플랜트와 540 ML 작업장을 연결하는 최적의 운송로와 최적의 운송 도로를 따라 설치된 블루투스 비콘을 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 비콘에 장비가 인식되는 경우 단말기에 표시되는 장면을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말기에 어플리케이션이 실행되어 나타나는 화면들을 나타낸 사진.
1 is a block diagram showing the configuration of a beacon-based mine navigation system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a view showing the interior of the mine tunnel located in Samcheok in accordance with an embodiment of the present invention in a Mercator coordinate system.
3 is a diagram illustrating an example of analyzing an optimal path of a vector network using the Dijkstra algorithm according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a three-dimensional view showing a transport road constructed from underground mines in accordance with one embodiment of the present invention.
5 is a photograph showing the installation of beacons to implement the mine navigation system according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is an underground mine map showing the installation location of beacons according to an embodiment of the present invention.
7 is a view illustrating a Bluetooth beacon installed along an optimal transport path and an optimal transport road connecting a grinding plant and a 540 ML workplace according to an embodiment of the present invention.
8 is a view showing a scene displayed on the terminal when the equipment is recognized in the beacon according to an embodiment of the present invention.
9 is a picture showing screens that appear when the application is executed in the terminal according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings showing an embodiment of the present invention will be described in more detail the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비콘 기반의 광산 내비게이션 시스템의 구성을 나타낸 블록 구성도. 본 발명은 크게 비콘(110), 단말기(120) 및 서버(130)를 포함하여 구성된다. 1 is a block diagram showing the configuration of a beacon-based mine navigation system according to an embodiment of the present invention. The present invention is largely configured to include a beacon 110, the terminal 120 and the server 130.

도 1을 참조하면, 먼저 비콘(110)은 광산 내에 다수 개 설치되어 구성되며 인접한 블루투스 비콘과 통신하여 시스템 시간을 동기시키고 UUID (Universally unique identifier), major, minor가 부여되어 상기 광산 내부 또는 외부에 설치된 설치된 블루투스 비콘 간에 상호 식별 가능하도록 구성된다. 비콘(110)은 블루투스를 이용하여 통신하는 것일 수 있다.Referring to FIG. 1, first, a plurality of beacons 110 are installed in a mine and configured to communicate with adjacent Bluetooth beacons to synchronize system time and are assigned a Universally Unique Identifier (UUID), major, minor, and the like. It is configured to be mutually distinguishable between installed Bluetooth beacons. Beacon 110 may be to communicate using Bluetooth.

단말기(120)는 광산 내를 이동하는 장비(210)를 운용하는 운용자가 구비하거나 소지하며 비콘(110)과 통신하고 자신의 아이디를 해당하는 비콘(110)으로 전송하며 비콘으로부터 전송 받은 자신의 위치를 표시할 수 있다. 또한 단말기(120)는 자신의 위치를 표시할 수 있는 어플리케이션이 설치된다. 어플리케이션에 대해서는 후술하는 도면을 참조하여 설명하기로 한다. The terminal 120 is provided or possessed by an operator operating the equipment 210 for moving in the mine, communicates with the beacon 110, transmits its ID to the corresponding beacon 110, and his position received from the beacon Can be displayed. In addition, the terminal 120 is installed an application that can display its location. The application will be described with reference to the drawings to be described later.

서버(130)는 비콘(110)으로부터 단말기(120)를 부착한 장비(210)의 위치 정보 및 출발시간, 경유시간 및 도착시간을 포함하는 비콘신호의 이동위치 및 이동시간에 대한 정보를 수신한다. The server 130 receives information about the location and the travel time of the beacon signal including the location information and the departure time, the transit time and the arrival time of the equipment 210 to which the terminal 120 is attached from the beacon 110. .

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 삼척에 위치한 광산 갱도의 내부를 메르카토르 좌표계로 나타낸 도면이다. 2 is a view showing the interior of the mine shaft located in Samcheok in accordance with an embodiment of the present invention in a Mercator coordinate system.

도 2를 참조하면, 단말기(120)에 설치되는 어플리케이션은 상기 단말기에 구축된 상기 광산에 대한 3차원 지리정보체계(Geographic Information Systems, GIS) 데이터베이스 상에 상기 단말기를 구비한 장비(210)의 출발지, 현재 위치 및 도착지까지의 운반 경로를 표시하도록 구성된다.Referring to FIG. 2, an application installed in the terminal 120 is a starting point of the equipment 210 having the terminal on a 3D Geographic Information Systems (GIS) database for the mine built in the terminal. And display the transport route to the current location and destination.

3차원 지리정보체계 데이터베이스를 구성하기 위하여 본 발명에서는 강원도 삼척시에 위치한 대성MDI 석회석 지하광산(37°19′7˝N, 129°6′14˝E,)을 연구지역으로 설정하였다. 이 지하광산은 주방법(room and pillar) 채광방식을 통해 연간 150만톤의 고품위 석회석을 생산하고 있으며, 생산된 석회석은 제철, 시멘트 제조 등 다양한 목적으로 사용되고 있다.In the present invention, the Daesung MDI limestone underground mine (37 ° 19'7˝N, 129 ° 6'14˝E,) located in Samcheok, Gangwon-do, was established as a research area. The underground mine produces 1.5 million tons of high-grade limestone annually through the room and pillar mining method, which is used for various purposes such as steelmaking and cement manufacturing.

연구지역의 지하광산은 광석과 폐석의 운반을 위해 장비(210)로서 덤프트럭을 이용한다. 덤프트럭은 작업장(workplace)에서 생산된 광석을 싣고 지하광산 외부에 위치한 파쇄장(crushing plant)으로 이동한 후, 광석을 파쇄기에 투하한다. 반면에 광석 생산 시 함께 채굴된 폐석의 경우에는 덤프트럭이 폐석을 싣고 지하광산 내부에 위치한 폐석장(wastedump)으로 이동하여 폐석을 투하한다. 본 발명에서는 작업갱도와 지하광산 외부에 위치한 파쇄장을 왕복하면서 광석을 운반하는 덤프트럭들에 대한 지하광산 내비게이션 시스템을 설계하였다. Underground mines in the study area use dump trucks as equipment 210 for the transport of ores and waste-rock. The dump truck loads the ore produced at the workplace, moves to a crushing plant located outside the underground mine, and then releases the ore into the crusher. On the other hand, in the case of waste rock mined together during the production of ore, the dump truck loads the waste rock and moves to the wastedump located inside the underground mine to drop the waste stone. In the present invention, an underground mine navigation system for dump trucks carrying ore while reciprocating a work tunnel and a crushing plant located outside the underground mine was designed.

광석 운반 시 덤프트럭의 운행 목적지는 현재 석회석 광석이 생산되고 있는 작업장의 위치에 따라 다르게 설정된다. 본 발명에 언급된 석회석 광산의 생산 작업은 생산 계획 시스템을 통해 하루 단위로 계획되고, 생산 작업 계획에 따라 작업장의 위치가 다르게 선정된다. 작업장의 위치가 결정되면 작업 관리자는 덤프트럭 운전자에게 작업장의 위치 정보를 제공한다. 만약 다수의 작업장에서 동시에 생산 작업이 진행되는 경우에는 작업 관리자가 효율적인 덤프트럭 배치를 분석한 후, 각 덤프트럭 운전자에게 배정된 작업장의 위치를 알려준다. 덤프트럭은 지하광산 내 설치된 운반갱도를 거쳐 배치된 작업장으로 이동한 후, 광석을 싣고 광산 외부에 위치한 파쇄장으로 이동한다. 덤프트럭은 광석 운반을 위해 폐석장과 작업장을 반복하여 운행하고, 덤프트럭의 운반작업은 하루 평균 운전자 한 명당 약 8-9회 수행된다. The transport destination of the dump truck for ore transport is set differently depending on the location of the workshop where the limestone ore is currently produced. The production work of the limestone mine mentioned in the present invention is planned on a daily basis through the production planning system, and the location of the workshop is selected differently according to the production work plan. Once the location of the workshop is determined, the job manager provides the dump truck operator with the location of the workshop. If production works are conducted in multiple workshops at the same time, the job manager analyzes the efficient dump truck layout and informs each dump truck operator of his assigned location. Dump trucks are transported through the transport tunnels installed in the underground mines, and then to the crushing sites located outside the mines. Dump trucks operate repeatedly from the abandoned yard and workshop to transport the ore. Dump trucks are transported on average about 8-9 times per driver per day.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 Dijkstra 알고리즘을 이용하여 벡터 네트워크의 최적 경로를 분석한 일 예제를 나타낸 도면이다. 3 is a diagram illustrating an example of analyzing an optimal path of a vector network using a Dijkstra algorithm according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 어플리케이션은 인식된 비콘(110)의 UUID(Universally unique identifier), 상기 major, 상기 minor, 수신신호강도(Received Signal Strength Indication, RSSI), 인식 시각 및 인식된 거리를 포함하는 비콘신호를 상기 단말기의 3차원 지리정보체계 데이터베이스에 저장한다. Referring to FIG. 3, an application of the present invention may include a universally unique identifier (UUID), the major, the minor, a received signal strength indication (RSSI), a recognition time, and a recognized distance of a recognized beacon 110. The beacon signal including the stored in the 3D GIS database of the terminal.

3차원 지리정보체계 데이터베이스는 출발지와 도착지를 선(link)과 교점(node)으로 구분하고 상기 선과 노드를 잇는 누적비용이 최소한으로 발생하는 운반경로를 선택하도록 구성된다. The 3D GIS database is configured to divide the origin and destination into links and nodes, and to select a transport route with minimal cumulative costs connecting the lines and nodes.

즉, 본 발명에서는 네트워크 분석 시 목적함수를 장비(210)의 운반 시간으로 설정하여 장비(210)가 파쇄장과 작업장 사이를 최소한의 시간으로 운행할 수 있는 최적운반경로를 분석하였다. That is, in the present invention, the analysis of the optimum transportation path that the equipment 210 can operate between the crushing plant and the workplace with a minimum time by setting the objective function as the transport time of the equipment 210 in the network analysis.

최적운반경로는 그래프 이론 기반의 경로 최적화 알고리즘인 Dijkstra's 알고리즘(algorithm)을 통해 분석된다. Dijkstra's algorithm을 통해 벡터 네트워크 상에서 최소한의 이동 비용으로 운행할 수 최적이동경로를 분석하는 예제를 보여준다. 벡터 네트워크는 선(link)들과 선과 선을 잇는 교점(node)으로 구성되어 있다. 모든 link에는 이들을 통과할 때 필요한 이동 비용이 기록되어 있고, 모든 node에는 출발지 node(n0)에서부터 해당 node(n3)까지 이동하는데 소요되는 누적이동비용이 기록되어있다(도 3의 (a)참조). 먼저, 출발지 node(n0)와 인접한 node(n1, n2)까지 이동하는데 드는 이동비용을 계산하고 이미 기록되어 있는 값(∞)과 계산된 값의 크기를 비교하여 더 낮은 값을 새로운 누적이동비용으로 갱신한다 (도 3의 (b)참조). 계산이 끝나면 출발지 node(n0)는 누적이동비용이 변하지 않는 "fixed" 상태가 되고, 현재 누적이동비용 값이 가장 낮은 node(n2)가 새로운 출발지 node로 변경된다(도 3의 (c)참조). 앞선 방법과 동일하게 벡터 네트워크 상의 모든 node들의 누적이동비용을 계산한다(도 3의 (d) 및 (e)참조). 모든 node들에 누적이동비용이 부여되면 출발지 node(n0)와 도착지 node(n3)를 최소한의 이동 비용으로 연결하는 최적이동경로를 도출한다(도 3의 (f)참조). The optimal path is analyzed by Dijkstra's algorithm, which is a path optimization algorithm based on graph theory. Dijkstra's algorithm shows an example of analyzing the optimal travel route that can be operated on the vector network with minimal travel cost. A vector network consists of links and nodes connecting the lines. All links record the travel costs required to pass through them, and all nodes record the cumulative travel costs for moving from the source node (n0) to the corresponding node (n3) (see Figure 3 (a)). . First, calculate the moving cost of moving from the starting node (n0) to the adjacent node (n1, n2), and compare the recorded value (∞) with the calculated value and convert the lower value into the new cumulative moving cost. (See FIG. 3B). After the calculation, the starting node (n0) is in a "fixed" state where the cumulative movement cost does not change, and the node (n2) having the lowest cumulative movement cost value is changed to a new starting node (see FIG. 3 (c)). . As in the previous method, the cumulative movement cost of all nodes in the vector network is calculated (see FIGS. 3D and 3E). When the cumulative movement cost is given to all nodes, an optimal movement path is obtained which connects the source node (n0) and the destination node (n3) with the minimum movement cost (see (f) of FIG. 3).

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 지하 광산에서 건설된 운송 도로를 나타낸 3차원도이다. 4 is a three-dimensional view showing a transport road constructed in an underground mine according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 네트워크 분석을 통한 덤프트럭의 최적운반경로 분석을 위해 연구지역 지하광산 내 구축된 모든 운반도로에 대한 3차원 GIS 데이터베이스를 구성하였다. 연구지역 내 덤프트럭의 운반도로는 지하광산 외부(outside the mine)에서 파쇄장과 갱구를 연결하는 운반도로(Haul road), 갱도 입구와 교차로를 연결하는 Adit, 교차로에서 각 level들의 입구를 연결하는 Decline, level과 level을 연결하는 ramp, 작업장 내 갱도(Level)로 구성된다. Decline과 ramp는 경사도가 -8° ~ 8° 사이의 경사를 갖는 사갱(shaft)이며, 나머지 운반도로의 경우에는 경사도가 약 0도인 수평갱도(drift)이다. 수평갱도는 광산 도면에 표시된 운반도로를 따라 새로운 polyline을 형성하고, 각각의 polyline에 elevation 값을 부여하는 방법으로 디지타이징(Digitize) 하였다. Referring to FIG. 4, a 3D GIS database was constructed for all transport roads built in the underground mine of the research area for the analysis of the optimal transport path of the dump truck through network analysis. The transport road of the dump truck in the study area is a haul road connecting the crushing field and the shaft outside the mine, an adit connecting the tunnel entrance and the intersection, and the entrance of each level at the intersection. It consists of Decline, ramp connecting level and level, and level within the workplace. Declines and ramps are shafts with slopes between -8 ° and 8 °, and for the rest of the haul roads are horizontal drifts with a slope of approximately 0 degrees. The horizontal tunnel was digitized by forming a new polyline along the transport road shown in the mine drawing and assigning an elevation value to each polyline.

사갱과 ramp는 앞선 방법과는 달리 polyline의 두 끝점에 해당하는 point를 형성하고 이들에 서로 다른 elevation 값을 부여한 후, 두 point를 연결하는 경사진 polyline을 형성하는 방법으로 디지타이징 하였다. 디지타이징 된 모든 운반도로들을 하나로 결합한 후, 비콘(110)의 신호 출력범위를 고려하여 운반도로를 50m 간격으로 일정하게 절단하였다. 작업장 내부에 구축된 운반도로의 경우에는 서로 다른 운행 방향으로 형성된 두 개 이상의 운반도로들이 교차하는 모든 점을 절단하여 다수의 운반도로를 형성하였다. Unlike the previous method, the dead hole and ramp were formed by forming points corresponding to the two end points of the polyline, assigning them different elevation values, and then forming a sloped polyline connecting the two points. After combining all the digitized transport roads into one, the transport roads were constantly cut at 50m intervals in consideration of the signal output range of the beacon 110. In the case of the transport road built in the workplace, a plurality of transport roads were formed by cutting all points at which two or more transport roads formed in different driving directions intersect.

디지타이징 된 3차원 운반도로에서 50m 단위로 절단된 각각의 polyline들을 이동할 때 발생하는 이동 시간을 계산하였다. 모든 polyline들에 부여되는 이동 시간을 계산하기 위해 대성 MDI 석회석 지하광산에서 3차례 수행한 15톤 덤프트럭의 운반도로 구역 별 평균 이동속도 추정 결과를 이용하였다(표 1 참조). The travel time that occurs when each polyline is cut by 50m on the digitized 3D transport road is calculated. In order to calculate the travel time for all polylines, the average travel speed of each 15 ton dump truck in the Daesung MDI limestone underground mine was used.

운반도로의 타입Type of carrying road 대략적인 속도(km/h)Approximate speed (km / h) 빈 장비Empty equipment 적재된 장비Loaded equipment 수평갱도(drift)Drift 2020 1515 Decline과 rampDecline and ramp 1010 55 갱도(level)Level 1515 1515

모든 polyline을 이동할 때 소요되는 시간은 polyline의 길이를 덤프트럭의 평균 이동 속도로 나누는 방법으로 계산되었고, 계산된 값들을 각각의 polyline들의 속성값으로 부여하였다.The time taken to move all the polylines was calculated by dividing the length of the polyline by the average travel speed of the dump truck and assigning the calculated values to the attributes of the individual polylines.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 광산 내비게이션 시스템을 구현하기 위하여 블루투스 방식의 비콘(110)을 설치하는 것을 나타낸 사진이다. Figure 5 is a picture showing the installation of a Bluetooth beacon 110 to implement a mine navigation system according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명에서는 지하광산 내 석회석이 생산되고 있는 420 ML, 520 ML, 540 ML 작업장과 장비(210)가 작업장에 진입하기 위해 통과하는 모든 운반도로를 따라 총 50개의 블루투스 비콘(110)들을 설치하였다. 지하광산 외부에는 총 4개의 블루투스 비콘(110)이 설치되었다. 지하광산 내부에서는 50m 단위로 절단된 운반도로의 중심부에 블루투스 비콘(110)들이 설치되었으며, 작업장 내 운반도로에서는 운행 방향이 90° 이상으로 변화하는 커브에 설치되었다. 연구지역에서 사용되는 15 ton 덤프트럭의 운전자석 높이를 고려하여 비콘(110)을 지표면에서부터 약 2.5 m 높이에 설치하였다.Referring to FIG. 5, in the present invention, 420 ML, 520 ML, and 540 ML where limestone is produced in the underground mines and a total of 50 Bluetooth beacons along all the transport roads through which the equipment 210 passes to enter the workplace 110) were installed. A total of four Bluetooth beacons 110 were installed outside the underground mine. In the underground mine, Bluetooth beacons 110 were installed in the center of the transport road cut in 50m units, and in the transport road in the workplace, the beacons were installed in a curve in which the driving direction was changed to 90 ° or more. Considering the driver's seat height of the 15 ton dump truck used in the study area, the beacon 110 was installed about 2.5 m from the ground.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비콘의 설치 위치를 보여주는 지하 광산지도이다. Figure 6 is an underground mine map showing the installation location of beacons according to an embodiment of the present invention.

도 4에서 설명된 바와 같이 작업장과 장비(210)가 작업장에 진입하기 위해 통과하는 모든 운반도로를 따라 총 50개의 블루투스 비콘(110)들을 설치하였다. 총 4개의 블루투스 비콘이 지하광산 외부에 설치되었으며, 1번부터 4번까지가 지하광산 외부에 설치된 블루투스 비콘(110)이다. 지하광산 내부에서는 50m 단위로 절단된 운반도로의 중심부에 블루투스 비콘(110)들이 설치되었으며, 작업장 내 운반도로에서는 운행 방향이 90° 이상으로 변화하는 커브에 설치되었다. As illustrated in FIG. 4, a total of 50 Bluetooth beacons 110 were installed along all the transport roads through which the workplace and the equipment 210 pass to enter the workplace. A total of four Bluetooth beacons were installed outside the underground mine, and 1 to 4 are Bluetooth beacons 110 installed outside the underground mine. In the underground mine, Bluetooth beacons 110 were installed in the center of the transport road cut in 50m units, and in the transport road in the workplace, the beacons were installed in a curve in which the driving direction was changed to 90 ° or more.

지하광산 내 설치된 비콘(110)의 종류는 퍼플스(Perples)사에서 제조한 레코 비콘(Reco Beacon, (2017, Seoul, Korea))이다. 레코 비콘은 블루투스 신호를 주기적으로 송신하는 비콘으로 사용자가 관리자 어플리케이션을 통해 직접 신호강도와 신호 송신 주기를 설정할 수 있다. 레코비콘은 현재 전세계에서 널리 사용되고 있는 비콘 표준 규격인 Apple사의 iBeacon과 Google사의 Eddystone으로 모두 운영이 가능하며, 블루투스 4.0(Bluetooth 4.0) 기술을 지원하는 다양한 iOS, Android 기반 스마트 기기들과 호환이 가능하다. 제품의 내구성이 뛰어나 일부 방수가 가능하고 먼지의 영향을 적게 받기 때문에 지하광산 내부 환경에 적합한 제품으로 여겨진다. 본 발명에서는 지하광산 내부에서 스마트 기기의 블루투스 신호 인식률을 최대화하기 위해 블루투스 비콘(110)의 신호강도를 4 dBm으로 설정하고, 신호 송신 주기를 0.01s로 설정하였다. 레코비콘의 자세한 상세(specification)는 다음의 표 2를 통해 알 수 있다. The type of beacon 110 installed in the underground mine is Reco Beacon (Reco Beacon, (2017, Seoul, Korea)) manufactured by Purple. Reco Beacon is a beacon that periodically transmits a Bluetooth signal, the user can directly set the signal strength and signal transmission period through the administrator application. Reco Beacon can be operated with both iBeacon and Google's Eddystone, the beacon standards that are widely used around the world, and are compatible with various iOS and Android-based smart devices that support Bluetooth 4.0 technology. . It is considered to be suitable for underground mining environment because of its durability, some waterproofness and less influence of dust. In the present invention, the signal strength of the Bluetooth beacon 110 is set to 4 dBm and the signal transmission period is set to 0.01 s in order to maximize the Bluetooth signal recognition rate of the smart device in the underground mine. Detailed specification of the record beacon can be seen in Table 2 below.

속성property 크기size 45 mm 20 mm (Diameter Height)45 mm 20 mm (Diameter Height) 무게weight 11.6 g (0.4 oz)11.6 g (0.4 oz) 프로세서Processor 32-bit ARM Cortex-M0 (ARM Holdings, Cambridge, UK)32-bit ARM Cortex-M0 (ARM Holdings, Cambridge, UK) 칩셋Chipset Nordic nrf51822 (Nordic Semiconductor, Oslo, Norway)Nordic nrf51822 (Nordic Semiconductor, Oslo, Norway) 배터리battery CR2450 Lithium Coin Battery (3V, 620mAh, Panasonic, Osaka, Japan)CR2450 Lithium Coin Battery (3V, 620mAh, Panasonic, Osaka, Japan) 캐스팅casting 아크릴로 니트릴 부타디엔 스티렌 (ABS) 플라스틱(Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS) Plastic)Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS) Plastic 열 저항Heat resistance 93°C (200°F)93 ° C (200 ° F) 작동 온도Working temperature -10°C - 60°C (14°F - 140°F)-10 ° C-60 ° C (14 ° F-140 ° F) TX 파워TX power -16 dbm - 4 dbm-16 dbm-4 dbm 신호 범위Signal range 1-70 m1-70 m

블루투스 비콘 시스템의 효율적인 운영 및 관리를 위해 지하광산 내 설치된 모든 블루투스 비콘들에 고유한 ID를 부여하였다. iBeacon은 블루투스 비콘들에 서로 다른 UUID (Universally unique identifier), major, minor를 부여함으로써 특정 영역 내 설치된 모든 제품들을 식별하는 기능을 제공한다. 예를 들어, A 회사에서 설치한 모든 블루투스 비콘들의 UUID는 동일하게 설정하고, 비콘이 설치된 서로 다른 지역 코드에 따라 major를 다르게 부여한 후, 동일한 지역 내 설치된 블루투스 비콘들의 minor를 1부터 순서대로 부여한다면 블루투스 비콘들을 쉽게 식별할 수 있다. For efficient operation and management of the Bluetooth Beacon system, a unique ID is assigned to all Bluetooth Beacons installed in the underground mine. iBeacon gives Bluetooth beacons the ability to identify all installed products in a specific area by assigning different universally unique identifiers (UUIDs), major and minor. For example, if the UUIDs of all Bluetooth beacons installed by Company A are set identically, the major is assigned differently according to the different area codes where the beacons are installed, and the minors of the Bluetooth beacons installed in the same area are assigned in order from 1 Bluetooth beacons can be easily identified.

UUID의 크기는 16 bytes까지, major와 minor의 크기는 2 bytes까지 설정이 가능하며, major와 minor는 0과 65535 사이의 하나의 정수로 부여될 수 있다. 본 발명을 구현하기 위한 실험에서는 지하광산 내 설치된 모든 블루투스 비콘(110)들의 UUID와 major 정보를 동일하게 설정하고, minor는 도 6과 같이 장비(덤프트럭)(210가 이동하는 경로를 따라 숫자 1부터 50까지 순서대로 부여하였다. UUID size can be set up to 16 bytes, major and minor size can be up to 2 bytes, and major and minor can be assigned as one integer between 0 and 65535. In the experiment for implementing the present invention, the UUID and major information of all the Bluetooth beacons 110 installed in the underground mine are set to be the same, and minor is the number 1 along the path of the equipment (dump truck) 210 as shown in FIG. To 50 in order.

본 발명에서는 비콘이 송신하는 신호를 수신하여 지하광산 내 장비(210)의 위치를 확인한 후, 출발지, 장비(210)의 현재 위치 및 도착지까지의 최적운반경로를 모바일 기기에 가시화하는 BBUNS (Bluetooth Beacon based Underground Navigation System) 어플리케이션을 개발하였다. BBUNS 어플리케이션은 안드로이드 운영 체제 (Google, CA, USA)를 기반으로 개발되었다. 안드로이드 어플리케이션은 Google에서 제공하고 있는 Android SDK (Software Development Kit)에 포함된 Android API 및 다수의 라이브러리(e.g. SQLite, OpenGL)를 이용하여 쉽게 개발될 수 있다. 또한 안드로이드는 오픈 소스(Open source)를 지향하기 때문에 어플리케이션 개발에 필요한 핵심 기능 및 개발 도구들을 쉽게 얻을 수 있다. BBUNS 어플리케이션은 안드로이드 어플리케이션 개발 도구들 중 하나인 안드로이드 스튜디오(Android Studio)를 이용하여 개발되었으며, 자바 프로그래밍 언어(Java programming language)를 통해 구현되었다. BBUNS 어플리케이션은 스마트폰, tablet과 같은 다양한 안드로이드 기반의 모바일 기기들에서 사용될 수 있다. 한편 본 발명의 실시예에서는 안드로이드 기반으로 만들어졌지만, 이는 단지 본 발명을 구현하기 위한 어플리케이션을 실제 적용한 예일 뿐이며, 당업자가 주지하는 바와 같이 애플(apple) 기반에서도 동작 가능하다는 것을 쉽게 이해할 수 있을 것이다. In the present invention, after receiving a signal transmitted by the beacon to confirm the location of the equipment 210 in the underground mine, BBUNS (Bluetooth Beacon) to visualize the optimal transport route to the starting point, the current location of the equipment 210 and the destination to the mobile device based Underground Navigation System) application. The BBUNS application was developed based on the Android operating system (Google, CA, USA). Android applications can be easily developed using the Android API and a number of libraries (e.g. SQLite, OpenGL) included in the Android SDK (Software Development Kit) provided by Google. And because Android is open source-oriented, it's easy to get the core features and development tools you need for application development. The BBUNS application was developed using Android Studio, one of the Android application development tools, and was implemented using the Java programming language. The BBUNS application can be used in various Android-based mobile devices such as smartphones and tablets. Meanwhile, although the embodiment of the present invention is made on the basis of Android, this is merely an example of actually applying an application for implementing the present invention, and it will be easily understood that it can be operated on an apple basis as well known by those skilled in the art.

BBUNS는 장비(210)의 블루투스 신호 수신 영역 내에 진입하면 해당 신호를 송신한 비콘(110)의 minor를 인식한다. 비콘(110)의 정확한 인식을 위해 BBUNS가 비콘(110)이 송신하는 무선 신호를 1초 단위로 수신하도록 설계하였다. 만약 서로 다른 비콘(110)이 송신하는 두 개의 신호 영역 내에 진입한 경우에는, 가장 근접한 위치에 있는 비콘(110)의 minor를 인식한다. 신호 수신 영역은 비콘(110)의 신호 출력 강도를 높게 설정할수록 넓어진다. 그러나 신호 세기를 높게 설정할수록 비콘(110)의 배터리가 급격하게 소모되기 때문에 사용자는 합리적인 신호 세기를 설정해야 한다. BBUNS는 블루투스 비콘을 인식하면 UUID, major, minor, 신호 세기, 인식 시각, 인식된 거리 등과 같은 해당 블루투스 비콘에 대한 비콘신호를 3차원 지리정보체계 데이터베이스에 저장한다. When the BBUNS enters the Bluetooth signal receiving area of the device 210, the BBUNS recognizes the minor of the beacon 110 that transmits the corresponding signal. For accurate recognition of the beacon 110, BBUNS is designed to receive the radio signal transmitted by the beacon 110 in units of 1 second. If different beacons 110 enter the two signal areas transmitted, the beacon 110 in the nearest position is recognized. The signal receiving area is wider as the signal output strength of the beacon 110 is set higher. However, as the signal strength is set higher, the battery of the beacon 110 is rapidly consumed, so the user must set a reasonable signal strength. When BBUNS recognizes a Bluetooth beacon, BBUNS stores a beacon signal of the corresponding Bluetooth beacon in a 3D GIS database such as UUID, major, minor, signal strength, recognition time, and recognized distance.

지하광산 운반작업 관리자는 네트워크 분석을 통해 파쇄장에서부터 석회석이 생산되고 있는 작업장까지의 최적운반경로를 분석한다. 분석된 최적운반경로를 새로운 polyline으로 추출한 후, 공간 질의(spatial query)를 통해 경로를 따라 설치된 모든 비콘(110)들의 minor를 검색한다. 비콘(110) 검색이 끝난 후, 모든 minor 정보를 서버(130)에 업로드 한다. 즉, 단말기(120)에 설치된 어플리케이션은 상기 분석된 운반경로를 따라 설치된 모든 비콘(110)들의 minor를 검색하고, 비콘(110) 검색이 끝난 후, 모든 minor를 서버(130)에 업로드 하도록 구성된다. Underground mining operations managers use network analysis to analyze the optimal transport path from the crushing plant to the workshop where the limestone is being produced. After extracting the analyzed optimal transport path as a new polyline, the minor query of all beacons 110 installed along the path is searched through a spatial query. After the beacon 110 search is completed, all minor information is uploaded to the server 130. That is, the application installed in the terminal 120 is configured to search the minor of all beacons 110 installed along the analyzed transport path, and upload all minors to the server 130 after the beacon 110 search is completed. .

만약 작업장의 위치가 변경된 경우에는 앞서 언급한 과정을 다시 수행한 후, 변경된 이동경로에 설치된 모든 minor 검색 결과를 서버(130)에 다시 업로드 한다. BBUNS 어플리케이션이 파쇄장에 설치된 minor ID가 1번인 블루투스 비콘을 인식하면, 서버(130)에 로그인 한 후, 서버(130)의 버전이 업데이트 되었는지를 확인한다. 서버(130)에 접속하기 위해서는 Wi-Fi와 같은 무선 인터넷 환경이 필요하기 때문에 minor ID가 1번인 블루투스 비콘은 야외 환경에 설치하였다. 서버(130)가 업데이트 되었다는 것은 작업장이 변경되어 최적운반경로가 변경되었다는 것을 의미하므로, 변경된 블루투스 비콘 minor 정보들과 2차원 및 3차원 경로 사진들을 서버(130)로부터 다운받아 기기 내 데이터베이스에 저장한다. 만약 서버(130)의 버전이 업데이트 되지 않았다면 3차원 지리정보체계 데이터베이스에 저장된 경로 그림들을 이용한다. If the location of the workplace is changed, the above-described process is performed again, and then all minor search results installed in the changed movement path are uploaded to the server 130 again. When the BBUNS application recognizes a Bluetooth beacon having a minor ID of 1 installed in the crushing plant, it logs in to the server 130 and checks whether the version of the server 130 has been updated. Since the wireless Internet environment such as Wi-Fi is required to access the server 130, the Bluetooth beacon with the minor ID number 1 was installed in the outdoor environment. The updated server 130 means that the workplace has been changed and the optimal transport path has been changed. Therefore, the changed Bluetooth beacon minor information and 2D and 3D path pictures are downloaded from the server 130 and stored in the database in the device. . If the version of the server 130 is not updated, the path pictures stored in the 3D GIS database are used.

서버(130)를 통한 데이터 다운로드 작업이 끝난 후 BBUNS는 모바일 기기의 GUI (Graphic User Interface)를 통해 도착지까지의 최적운반경로를 가시화한다. BBUNS는 운반 경로 내에 설치된 새로운 블루투스 비콘들을 인식할 때마다 새로운 2차원 그림과 3차원 그림을 가시화한다. 2차원 그림은 도착지까지의 2차원 운반경로, 현재 장비(210)의 위치, 운행 방향, 경로 상에 존재하는 모든 비콘(110)을 보여준다. 3차원 그림은 현재 비콘(110)이 인식된 지점에서부터 다음으로 인식될 비콘(110)이 위치한 지점까지의 운반 경로를 3차원으로 표시한다. 모든 운반 경로는 파쇄장에서부터 시작하기 때문에 minor ID가 1인 비콘(110)에 대한 최적운반경로 그림부터 가시화되며, 최적운반경로를 따라 설치된 비콘 minor 순서대로 최적운반경로가 가시화된다. 장비(210)의 운전자는 모바일 기기에 표시된 경로를 따라 작업장으로 이동한 후 석회석 광석을 싣고 다시 파쇄장을 향해 운행한다. 돌아오는 경로에서도 마찬가지로 앞선 방법과 동일하게 경로를 가시화한다. BBUNS 어플리케이션은 가시화 작업을 위해 별도의 무선 인터넷 환경을 필요로 하지 않기 때문에 무선 인터넷 환경이 구축되어 있지 않은 지하광산 내에서 구현이 가능하다. After the data download operation through the server 130 is finished, BBUNS visualizes the optimal transport route to the destination through the GUI (Graphic User Interface) of the mobile device. BBUNS visualizes new two-dimensional and three-dimensional images whenever it recognizes new Bluetooth beacons installed in its route. The two-dimensional figure shows the two-dimensional transport route to the destination, the current position of the equipment 210, the direction of travel, and all the beacons 110 present on the route. The three-dimensional figure displays a transport path from the point where the beacon 110 is currently recognized to the point where the beacon 110 to be recognized next is located in three dimensions. Since all transport paths start from the crushing ground, the optimal transport path for the beacon 110 with minor ID 1 is visualized, and the optimal transport path is visualized in the beacon minor order along the optimal transport path. The driver of the equipment 210 travels to the workplace along the path indicated on the mobile device, then loads the limestone ore and travels back to the crushing site. In the return path, we visualize the path in the same way. The BBUNS application does not require a separate wireless internet environment for visualization, so it can be implemented in underground mines where no wireless internet environment is established.

장비(덤프트럭)(210가 다시 파쇄장에 도착하면 BBUNS가 minor가 1인 비콘을 인식한다. 이때, 운행 작업 동안 어플리케이션에 인식된 모든 비콘신호(e.g. 신호 인식 시각, UUID, major, minor, 수신신호강도(RSSI) 등)를 서버(130)에 업로드 한 후, 이들을 3차원 지리정보체계 데이터베이스 내부에서 모두 삭제한다. 장비(덤프트럭)(210는 다시 서버(130)를 통해 도착지 정보와 그림들을 제공받은 후, 다시 운반작업을 수행한다. When the equipment (dump truck) 210 arrives at the shredding site, BBUNS recognizes the beacons with minor equal to 1. At this time, all beacon signals (eg signal recognition time, UUID, major, minor, and reception) received by the application during operation are received. After the signal strength (RSSI) is uploaded to the server 130, they are all deleted from the 3D GIS database, and the equipment (dump truck) 210 returns the destination information and pictures through the server 130 again. After receiving it, carry it out again.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 분쇄 플랜트와 540 ML 작업장을 연결하는 최적의 운송로와 최적의 운송 도로를 따라 설치된 블루투스 비콘을 나타낸 도면이다. FIG. 7 is a view illustrating a Bluetooth beacon installed along an optimal transport path and an optimal transport road connecting a grinding plant and a 540 ML workplace according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 2017년 2월 15일에 석회석이 생산되는 작업장의 위치는 540ML으로 결정되었으며, 총 4대의 덤프트럭이 540ML 작업장에 배정되었다. 파쇄장을 출발지로 설정하고 540ML 작업장의 적재소(loading point)를 도착지로 설정하여 네트워크 분석을 통해 트럭의 운반 시간을 최소화할 수 있는 최적운반경로를 분석하였다. 네트워크 분석 기법을 통해 결정된 운반경로의 길이는 약 4.56km이다. Referring to FIG. 7, on February 15, 2017, the location of the limestone production workshop was determined to be 540ML, and a total of four dump trucks were allocated to the 540ML workshop. The crushing site was set as the starting point, and the loading point of the 540ML workplace was set as the destination, and the optimal transportation route was analyzed to minimize the transportation time of the truck through network analysis. The length of the transport route determined by the network analysis technique is about 4.56 km.

공간 질의(Spatial query)를 통해 최적운반경로 내 설치된 모든 비콘들의 minor를 검색한 결과, 1부터 30까지의 값을 갖는 비콘 30개가 검색되었다. As a result of searching the minor of all the beacons installed in the optimal path through the spatial query, 30 beacons with a value from 1 to 30 were found.

BBUNS 어플리케이션이 트럭 운행 동안 총 30개의 서로 다른 비콘(110)들을 인식할 때 모바일 기기 화면에 출력할 2차원 및 3차원 경로 그림들을 서버(130)로부터 다운받아 단말기(120) 내 3차원 지리정보체계 데이터베이스에 저장하였다. 경로 그림은 파쇄장-작업장 경로를 2차원으로 표시한 그림 29개, 3차원으로 표시한 그림 29개와 작업장-파쇄장 경로를 2차원으로 표시한 그림 29개, 3차원으로 표시한 그림 29개로 구성된다. When the BBUNS application recognizes a total of 30 different beacons 110 during truck operation, it downloads two-dimensional and three-dimensional path pictures to be displayed on the mobile device screen from the server 130, and three-dimensional geographic information system in the terminal 120. Stored in the database. The route plot consists of 29 plots showing the crushing site-workplace path in two dimensions, 29 plots showing three-dimensionally, and 29 plots showing the shop-crushing path two-dimensionally and 29 plots showing three-dimensionally. do.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 비콘에 장비(210)가 인식되는 경우 단말기에 표시되는 장면을 나타낸 도면이다. 8 is a view showing a scene displayed on the terminal when the equipment 210 is recognized in the beacon according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 총 116개로 구성된 2차원 및 3차원 그림들 중 임의로 2개를 추출한 것으로, BBUNS가 minor ID가 3인 비콘을 인식했을 때 모바일 기기 화면에 표시되어 있다. Referring to FIG. 8, randomly two of 116 two-dimensional and three-dimensional pictures are extracted. When the BBUNS recognizes a beacon having a minor ID of 3, it is displayed on the screen of the mobile device.

총 4명의 연구원이 지하광산 내부에서 운반 작업을 수행하고 있는 덤프트럭 4대에 각각 탑승하여 왕복 3회 동안 BBUNS 어플리케이션을 시험하였다. 단말기(120)로는 각각 Samsung galaxy S5 smartphone, Samsung galaxy S6 smartphone, Samsung galaxy S7 smartphone, Lenovo TAB이 어플리케이션 시험에 사용되었으며, 이 단말기(120)들은 Bluetooth 4.0 이상의 블루투스 기술을 탑재하고 있다. A total of four researchers boarded each of four dump trucks carrying hauling operations in the underground mine and tested the BBUNS application for three round trips. As the terminal 120, Samsung galaxy S5 smartphone, Samsung galaxy S6 smartphone, Samsung galaxy S7 smartphone, and Lenovo TAB were used for the application test, and the terminals 120 are equipped with Bluetooth technology of Bluetooth 4.0 or higher.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말기에 어플리케이션이 실행되어 나타나는 화면들을 나타낸 사진이다9 is a photograph showing screens of an application running on a terminal according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 지하광산 내 장비(덤프트럭)(210의 현재 위치와 최적운반경로가 가시화된 모바일 기기들을 촬영한 사진이 나타나 있다. BBUNS 어플리케이션은 지하광산 외부에 설치된 비콘들 뿐만 아니라 지하광산 내부에 설치된 비콘들을 모두 인식할 수 있었다. 또한, minor가 서로 다른 비콘들을 인식할 때 마다 비콘이 설치된 위치와 일치하는 2차원 및 3차원 경로 그림이 모바일 기기에 표시 되는 것을 확인하였다. Referring to Figure 9, the equipment (dump truck) in the underground mine (210) is shown a picture of the mobile device that the current location and the optimal transport path is visible. BBUNS application is not only beacons installed outside the underground mine, but also underground mine All the beacons installed inside can be recognized, and whenever the minor recognizes the different beacons, it is confirmed that two- and three-dimensional path pictures that match the location of the beacons are displayed on the mobile device.

한편, 비콘(100)이 인식된 시각을 기록한 자료들을 이용하여 운반 작업에 소요된 시간을 분석하였다. 비콘이 인식된 최종 시각은 장비(210)가 비콘 신호 수신 영역에 처음 진입한 시각(즉, 비콘을 처음 인식한 시각)과 영역을 빠져 나온 시각(즉, 비콘을 마지막으로 인식한 시각)의 중간 값으로 가정하였다. On the other hand, using the data recording the time when the beacon (100) was analyzed the time required for the transport operation. The final time when the beacon was recognized is halfway between the time when the device 210 first entered the beacon signal receiving area (ie, when the beacon was first recognized) and the time out of the area (ie, when the beacon was last recognized). Values were assumed.

장비(덤프트럭)(210가 파쇄장을 출발하여 지하광산 입구를 통과하는데 소요된 시간은 약 8분 25초이며, 지하광산 입구에서부터 작업장에 도착하는데 소요된 시간은 약 9분 25초로 분석되었다. 장비(덤프트럭)(210가 하적(loading) 작업을 위해 작업장에 머무른 시간은 약 4분 8초이다. 하적 작업이 끝난 후, 장비(덤프트럭)(210가 작업장에서부터 지하광산 입구까지 운행한 시간은 약 13분 12초이며, 파쇄장까지 운행하는데 소요된 시간은 약 5분 42초이다. 따라서 1회의 총 광석 운반 작업에 소요된 시간은 약 40분 52초로 분석되었다. Equipment (dump truck) (It took about 8 minutes and 25 seconds for the 210 to leave the crushing plant and pass through the underground mine entrance, and it took about 9 minutes and 25 seconds to get to the workshop from the underground mine entrance. Equipment (dump truck) (The time the 210 stayed in the workshop for loading work is about 4 minutes and 8 seconds. After the loading, the equipment (dump truck) (210 traveled from the workshop to the underground mine entrance.) It took about 13 minutes and 12 seconds, and it took about 5 minutes and 42 seconds to drive the crushing plant, so the total time for one ore transport operation was about 40 minutes and 52 seconds.

한편, 서버(130)는 이와 같이 각각의 하적 및 적재 작업을 포함하는 광석 운반 작업 시간 및 횟수가 기록할 수 있다. 따라서, 서버(130)는 단말기의 어플리케이션에 의해 업로드 된 minor에 대응하는 비콘(110)의 위치에 따라 장비(210)의 이동경로 및 위치를 표시하고 비콘(110)에 의해 실시간으로 추적된 상기 장비(210)들의 총 사용시간과 누적거리를 인지하여 상기 장비(210)의 하루 운반횟수, 하루 평균 운반량을 포함하는 정보를 이용하여 상기 장비(210)를 운용하는 운용자의 근태를 관리할 수 있다. On the other hand, the server 130 can record the time and the number of ore transport operation including each unloading and loading operation in this way. Accordingly, the server 130 displays the movement path and the location of the device 210 according to the location of the beacon 110 corresponding to the minor uploaded by the application of the terminal, and tracks the device in real time by the beacon 110. By recognizing the total usage time and the cumulative distance of the 210 to manage the time and attendance of the operator operating the equipment 210 by using information including the number of times of daily transport of the equipment 210, the average transport amount.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 비콘 기반의 광산 내비게이션 방법을 나타낸 순서도이다. 10 is a flowchart showing a beacon-based mine navigation method according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, S202단계에서 서버(130)에 상기 광산에 대한 3차원 지리정보체계(Geographic Information Systems, GIS) 데이터베이스를 구축한다. Referring to FIG. 10, in operation S202, a 3D Geographic Information Systems (GIS) database for the mine is built in the server 130.

S204단계에서 서버(130)는 네트워크 기법을 통해 트럭이 출발지점에서부터 배정 받은 작업장 사이를 최소 운반 시간으로 운행할 수 있는 최적운반경로를 분석한다. 서버(130)는 각각의 블루투스 비콘(110)으로부터 분석된 최적운반경로 내 설치된 블루투스 비콘들의 minor를 서버에 업로드 받는다.In step S204, the server 130 analyzes the optimal transport path that the truck can travel with minimum transport time between the assigned work place from the starting point through the network technique. The server 130 uploads the minors of the Bluetooth beacons installed in the optimal transport path analyzed from each Bluetooth beacon 110 to the server.

S206단계에서 단말기(120)의 어플리케이션은 출발지점에서 무선통신을 통해 서버(130)에 접속. 서버 상에 업로드 된 비콘 minor를 검토한 후, 해당 비콘 minor 위치에 해당하는 모든 2차원 및 3차원 경로 뷰 그림들을 다운로드 받는다. In step S206, the application of the terminal 120 is connected to the server 130 through wireless communication at the departure point. After reviewing the beacon minor uploaded on the server, download all 2D and 3D path view images corresponding to the beacon minor location.

S208단계에서 다운로드 한 그림들을 단말기(120)의 저장 공간에 저장한다. The pictures downloaded in step S208 are stored in the storage space of the terminal 120.

S210단계에서 단말기(120)의 어플리케이션은 비콘신호를 블루투스 비콘(110)으로부터 0.1초 단위로 수신하며, 블루투스 비콘신호는 비콘의 신호 수신 영역 내에 진입하면(블루투스 신호를 인식하면) 해당 비콘의 UUID, major, minor, 수신 강도, 인식 시각 및 인식 거리 정보이다. In operation S210, the application of the terminal 120 receives the beacon signal from the Bluetooth beacon 110 in units of 0.1 seconds, and the Bluetooth beacon signal enters the signal reception area of the beacon (recognizing the Bluetooth signal) of the beacon UUID, major, minor, reception strength, recognition time, and recognition distance information.

S212단계에서 단말기(120)는 해당 비콘의 UUID, major, minor, 수신 강도, 인식 시각 및 인식 거리 정보를 포함하는 비콘신호를 저장한다. In step S212, the terminal 120 stores the beacon signal including the UUID, major, minor, reception strength, recognition time and recognition distance information of the beacon.

S214단계에서 단말기(120)의 어플리케이션이 블루투스 신호를 인식하면 단말기의 인터페이스 상에 장비의 현재 위치(2차원 경로뷰 그림)와 최적운반경로(3차원 경로뷰 그림)를 모두 가시화시켜 단말기(120)의 화면 상에 표시시킨다. In operation S214, when the application of the terminal 120 recognizes the Bluetooth signal, the terminal 120 visualizes both the current location of the equipment (two-dimensional path view picture) and the optimal transport path (three-dimensional path view picture) on the interface of the terminal. On the screen.

S216단계에서 서버(130)는 장비(210)가 운행할 작업장의 위치가 변동되는 지의 여부를 판단한다. In operation S216, the server 130 determines whether the location of the workplace where the equipment 210 is to be operated is changed.

S218에서의 판단결과 작업자의 위치가 변동된 경우 출발지점에서부터 배정 받은 작업장 사이를 최소 운반 시간으로 운행할 수 있는 최적운반경로를 재분석한다. 재분석한 이후에는 전술한 S206단계로 리턴한다. As a result of the determination in S218, if the position of the worker is changed, the optimum transportation route that can be operated with minimum transport time between the starting point and the assigned workplace is analyzed. After reanalysis, the process returns to step S206 described above.

S220단계에서 작업이 끝났는 지의 여부를 판단한다. S220단계에서 판단결과 작업이 끝난 경우에는 새로운 그림들을 다운로드 받지 않고 단말기 저장 공간 내 저장한 2차원 및 3차원 경로뷰 그림들 및 비콘신호인 UUID, major, minor, 수신신호강도, 인식 시각 및 인식된 거리를 상기 3차원 지리정보체계 데이터베이스에서 삭제한다(S222단계). In step S220, it is determined whether the work is finished. When the determination result is finished in step S220, the 2D and 3D path view pictures and beacon signals UUID, major, minor, received signal strength, recognition time and recognized, which are stored in the terminal storage space without downloading new pictures The distance is deleted from the 3D geographic information system database (step S222).

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 10의 장비(210)의 운반 경로를 표시하는 단계를 나타내는 순서도이다. FIG. 11 is a flow chart illustrating the step of displaying a transport path of the equipment 210 of FIG. 10 in accordance with one embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, S302단계에서 단말기(120)는 상기 수신신호강도가 높은 비콘을 인식하는 단계; Referring to FIG. 11, in step S302, the terminal 120 recognizes a beacon having a high received signal strength;

S304단계에서 상기 단말기(120)의 어플리케이션은 인식된 비콘(110)의 상기 UUID(Universally unique identifier), 상기 major, 상기 minor, 수신신호강도, 인식 시각, 인식된 거리를 포함하는 정보를 상기 단말기의 3차원 지리정보체계 데이터베이스에 저장한다. In operation S304, the application of the terminal 120 includes information including the universally unique identifier (UUID), the major, the minor, received signal strength, a recognized time, and a recognized distance of the recognized beacon 110. Store in 3D geographic information system database.

S306단계에서 상기 3차원 지리정보체계 데이터베이스는, 출발지와 목적지를 선(link)과 교점(node)으로 구분하고 상기 선과 노드를 잇는 누적비용이 최소한으로 발생하는 경로를 선택한다. In step S306, the three-dimensional geographic information system database divides a departure point and a destination into a link and a node, and selects a path having a minimum cumulative cost connecting the line and the node.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 10의 장비(210)의 운반 경로를 표시하는 단계를 나타내는 순서도이다. 12 is a flow chart showing the step of displaying the transport path of the equipment 210 of FIG. 10 in accordance with an embodiment of the present invention.

도 12를 참조하면, S402단계에서 상기 단말기(120)를 구비한 장비(210)의 현재 위치와 목적지까지의 운반 경로를 3차원 영상 또는 2차원 영상 중 선택하는 메뉴를 표시한다. 단말기(120)를 구비한 장비(210)의 운용자는 3차원 영상 또는 2차원 영상 중 원하는 영상을 선택한다. Referring to FIG. 12, in operation S402, a menu for selecting a transport route from a current location and a destination of the equipment 210 including the terminal 120 to a 3D image or a 2D image is displayed. The operator of the equipment 210 having the terminal 120 selects a desired image from among a 3D image or a 2D image.

S404단계에서 상기 장비(210) 운용자에 의해 3차원 영상이 선택된 경우 선택된 누적비용이 최소한으로 발생하는 운반 경로를 3차원 영상으로 표시한다. In step S404, when the 3D image is selected by the operator of the equipment 210, the transport path displaying the selected cumulative cost at least is displayed as the 3D image.

S406단계에서 상기 장비(210) 운용자에 의해 2차원 영상이 선택된 경우 선택된 누적비용이 최소한으로 발생하는 운반 경로를 2차원 영상으로 표시한다. 한편, 전술한 실시예에서는 장비(210)라고 설명하였지만, 장비(210)는 앞서 기술된 덤프트럭일 수 있다.When the 2D image is selected by the operator of the equipment 210 in step S406, the transport path displaying the selected cumulative cost with the minimum is displayed as the 2D image. Meanwhile, in the above-described embodiment, the equipment 210 has been described, but the equipment 210 may be the dump truck described above.

또한, 본 발명에서는 50개의 비콘들을 석회석 지하광산 내 운반도로를 따라 50m 간격으로 설치하였다. 만약 더 많은 비콘들을 더 조밀한 간격으로 지하광산에 설치한다면, BBUNS 어플리케이션은 2차원 및 3차원 경로 그림들을 연속적으로 변화시킴으로써 보다 효과적으로 이동 경로를 가시화 할 수 있을 것이다.In the present invention, 50 beacons were installed at 50m intervals along the transport road in the limestone underground mine. If more beacons are installed in underground mines at tighter intervals, the BBUNS application will be able to visualize the travel path more effectively by continuously changing two- and three-dimensional path pictures.

110 : 비콘 120 : 단말기
130 : 서버 210 : 장비(210)
110: beacon 120: terminal
130: server 210: equipment (210)

Claims (11)

광산 내에 다수 개 설치되어 구성되며 인접한 비콘과 통신하여 시스템 시간을 동기 시키고 UUID (Universally unique identifier), major, minor가 부여되어 상기 광산 내부 또는 외부에 설치된 비콘 간에 상호 식별 가능하도록 구성되어 비콘 통신하는 비콘;
광산 내의 경로를 이동하는 장비(210)를 운용하는 운용자가 구비하며 상기 비콘과 통신하고 자신의 아이디를 해당하는 비콘으로 전송하며 비콘으로부터 전송 받은 자신의 위치를 표시하는 어플리케이션이 설치된 단말기; 및
상기 비콘으로부터 상기 단말기를 부착한 장비(210)의 위치 정보 및 출발시간, 경유시간 및 도착시간을 포함하는 각각의 이동위치에 대응하는 이동시간에 대한 정보를 수신하는 서버;를 포함하되,
상기 단말기는 상기 광산 내의 경로를 구성하는 상기 광산의 갱도 입구와 교차로를 연결하는 입구갱도(Adit), 교차로에서 각 수평갱도(level)들의 입구를 연결하는 디클라인드(Decline), 수평갱도와 수평갱도를 연결하는 램프(ramp), 작업장 내 수평갱도를 포함하는 상기 광산에 대한 3차원 지리정보체계(Geographic Information Systems, GIS) 데이터베이스를 포함하고,
상기 광산 내에 설치되는 비콘은 상기 광산 내의 경로에서 90° 이상 방향이 변화하는 커브 지점을 포함하여 상기 광산 내의 경로를 따라 기 설정된 간격으로 배치되며,
상기 어플리케이션은 상기 장비(210)가 상기 광산 내의 경로를 따라 이동하면서 상기 비콘을 인식할 때마다 다음으로 인식될 비콘이 위치한 지점까지의 운반 경로를 상기 3차원 지리정보체계 데이터베이스를 참조하여 3차원으로 표시하고,
상기 3차원 지리정보체계 데이터베이스에서 상기 디클라인드와 상기 램프는 경사도가 -8° ~ 8° 사이의 경사를 갖는 사갱(shaft)이며, 상기 사갱의 사갱 폴리라인은 상기 사갱 폴리라인의 양 끝점에 해당하는 포인트(point)에 각각 서로 다른 엘리베이션 값을 부여하고, 상기 두 끝점을 연결하는 경사진 사갱 폴리라인을 형성하는 방법으로 디지타이징되고,
상기 수평갱도는 광산 도면에 표시된 운반도로를 따라 수평갱도 폴리라인(polyline)을 형성하고, 생성된 상기 수평갱도 폴리라인에 엘리베이션(elevation) 값을 부여하여 디지타이징되는 비콘 기반의 광산 내비게이션 시스템.
Beacons are installed and configured in a number of mines, beacons to communicate with adjacent beacons to synchronize the system time and assigned to a universally unique identifier (UUID), major, minor to be mutually distinguishable between beacons installed inside or outside the mine beacon communication ;
A terminal provided with an operator operating the equipment 210 for moving a path in the mine and installed with an application for communicating with the beacon, transmitting its ID to the corresponding beacon, and displaying its location received from the beacon; And
And a server configured to receive information on the movement time corresponding to each movement position including a departure time, a transit time, and an arrival time from the beacon of the equipment 210 to which the terminal is attached.
The terminal includes an entrance tunnel connecting the tunnel entrance and the intersection of the mine constituting a path in the mine, a decline connecting the entrances of the horizontal tunnels at the intersection, a horizontal tunnel and a horizontal tunnel. A ramp that connects the system, and includes a three-dimensional Geographic Information Systems (GIS) database for the mine including a horizontal tunnel in the workplace,
Beacons installed in the mine is disposed at predetermined intervals along the path in the mine, including a curve point that changes the direction more than 90 ° from the path in the mine,
Whenever the device 210 moves along a path in the mine and recognizes the beacons, the application routes the transport path to the point where the beacons to be recognized next in three dimensions by referring to the 3D GIS database. Display,
In the three-dimensional geographic information database, the decline and the ramp are shafts having a slope between -8 ° and 8 °, and the dead polyline of the dead shaft corresponds to both ends of the dead polyline. Each point is given a different elevation value, and is digitized in such a way as to form an inclined yarn polyline connecting the two end points.
The horizontal tunnel is a beacon-based mine navigation system is digitized by forming a horizontal polyline (line) polyline (line) along the transport road shown in the mine diagram, and giving an elevation value to the generated horizontal tunnel polyline.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 어플리케이션은,
상기 장비(210)가 상기 비콘의 신호 수신 영역 내에 진입하면 상기 비콘의 상기 UUID(Universally unique identifier), 상기 major, 상기 minor, 상기 수신신호강도(Received Signal Strength Indication, RSSI), 인식 시각 및 인식된 거리를 인식하고 상기 수신신호강도가 높은 비콘을 인식하도록 구성되는 것인 비콘 기반의 광산 내비게이션 시스템.
The method of claim 1, wherein the application,
When the device 210 enters the signal receiving area of the beacon, the universally unique identifier (UUID), the major, the minor, the received signal strength indication (RSSI), a recognition time, and a recognized time of the beacon Beacon-based mine navigation system that is configured to recognize the distance and the beacon high received signal strength.
제4항에 있어서, 상기 어플리케이션은,
인식된 비콘의 상기 UUID(Universally unique identifier), 상기 major, 상기 minor, 수신신호강도, 인식 시각 및 인식된 거리를 포함하는 정보를 상기 단말기의 3차원 지리정보체계 데이터베이스에 저장하고, 상기 3차원 지리정보체계 데이터베이스는, 출발지와 목적지를 선(link)과 교점(node)으로 구분하고 상기 선과 노드를 잇는 누적비용이 최소한으로 발생하는 운반경로를 선택하도록 구성되는 것인 비콘 기반의 광산 내비게이션 시스템.
The method of claim 4, wherein the application,
Storing information including the universally unique identifier (UUID) of the recognized beacon, the major, the minor, received signal strength, a recognized time, and a recognized distance in a 3D geographic information system database of the terminal, and The information system database is a beacon-based mine navigation system that is configured to divide the starting point and the destination into a link (link) and a node (node), and to select a transport route with a minimum cumulative cost connecting the line and the node.
제5항에 있어서, 상기 단말기의 어플리케이션은,
상기 운반경로를 따라 설치된 모든 비콘들의 minor를 검색하고, 비콘 검색이 끝난 후, 모든 minor를 서버에 업로드 하도록 구성되는 것인 비콘 기반의 광산 내비게이션 시스템.
The method of claim 5, wherein the application of the terminal,
Beacon-based mine navigation system that is configured to search for the minor of all beacons installed along the transport path, and after the beacon search is finished, upload all minor to the server.
제6항에 있어서, 상기 단말기의 어플리케이션은,
장비(210)가 소정의 작업을 완료하고 출발지점에 도착하면 상기 신호 인식 시각, UUID, major, minor, 수신신호강도, 인식 시각 및 인식된 거리를 상기 3차원 지리정보체계 데이터베이스에서 삭제하고 상기 서버로부터 출발지로부터 목적지까지를 경유하는 경유지 정보를 받아 상기 단말기에 표시하도록 구성되는 것인 비콘 기반의 광산 내비게이션 시스템.
The method of claim 6, wherein the application of the terminal,
When the equipment 210 completes a predetermined task and arrives at the starting point, the signal recognition time, UUID, major, minor, received signal strength, recognition time, and recognized distance are deleted from the 3D GIS database and the server is deleted. Beacon-based mine navigation system that is configured to receive information from the waypoint from the origin to the destination to the terminal.
제6항에 있어서, 상기 서버는,
상기 단말기의 어플리케이션에 의해 업로드 된 minor에 대응하는 비콘의 위치에 따라 상기 장비(210)의 이동경로 및 위치를 표시하고 상기 비콘에 의해 실시간으로 추적된 상기 장비(210)들의 총 사용시간과 누적거리를 인지하여 상기 장비(210)의 하루 운반횟수, 하루 평균 운반량을 포함하는 정보를 이용하여 상기 장비(210)를 운용하는 운용자의 근태를 관리하며 상기 비콘을 이용한 통신 내역을 표시하도록 구성되는 것인 비콘 기반의 광산 내비게이션 시스템.
The method of claim 6, wherein the server,
Display the movement path and location of the device 210 according to the location of the beacon corresponding to the minor uploaded by the application of the terminal and the total use time and cumulative distance of the device 210 tracked in real time by the beacon Recognizing that to manage the attendance of the operator operating the equipment 210 by using information including the number of times of daily transport, the average daily transport amount of the device 210 and configured to display the communication history using the beacon Beacon-based mine navigation system.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013105278A (en) * 2011-11-11 2013-05-30 Komatsu Ltd Mining machine management system and mining machine management method

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