KR102071465B1 - 광산 갱내 차량의 근접 감지 시스템 및 방법 - Google Patents

광산 갱내 차량의 근접 감지 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광산 내부에서 작업 차량의 위치를 정확히 판별할 수 있는 광산 갱내 차량의 근접 감지 시스템 및 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 광산 갱내 차량의 근접 감지 시스템은 실시간으로 작업 차량 정보 및 작업 차량에 대한 위치 산출 기초 정보를 복수의 고정 노드로부터 수신하는 데이터 수집부; 상기 복수의 고정 노드로부터 수집된 작업 차량 정보 및 작업 차량에 대한 위치 산출 기초 정보 중 작업 차량의 위치 판독에 사용될 위치 산출 기초 정보를 선정하고 상기 선정된 위치 산출 기초 정보를 사용해 삼각 측량법에 따라 작업 차량의 위치를 계산하는 위치 판단부; 및 상기 산출된 작업 차량의 위치를 사용해 작업 차량 간의 거리를 산출하고 상기 산출된 거리가 기 설정된 거리에 해당하면 상호 기 설정된 거리에 위치한 작업 차량에 경보를 제공하는 경보부를 포함한다. 본 발명은 삼각 측량법에 의해 광산 내부에서 작업 차량의 위치를 정확히 판별할 수 있다.

Description

광산 갱내 차량의 근접 감지 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING A VEHICLE ACCESS IN MINE}
본 발명은 광산 갱내 차량의 근접 감지 시스템 및 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는, 광산 갱내에서 이동하는 작업 차량의 충돌 사고를 방지하기 위한 광산 갱내 차량의 근접 감지 시스템 및 방법에 관한 것이다.
공사 현장에서 사고 발생을 방지하기 위해 중장비에 장착된 RFID 태크를 이용해 중장비의 접근을 감시하는 시스템이 개발된 바 있다. 이는 중장비를 기준으로 일정 반경 내에 위치한 작업자에게 경보를 제공하는데 그친다.
일본등록특허 제6030778호는 무인 차량과는 다른 이동체의 위치 데이터에 기반하여 가동 에어리어에 이동체가 진입하는지를 판정하는 진입 판정부와 이동체에 마련되어 있는 입력 장치의 조작에 기반하여 이동체의 통신 상태 및 위치 검출 상태 중 적어도 하나의 이상을 포함하는 이상 감시를 시작하는 이상 감시부와 이동체의 위치를 포함하도록 무인 차량의 진입을 금지하는 진입 금지 영역을 설정하고 이상 감시부에 의해 이상이 검출되었을 때 진입 금지 영역의 확대 기능을 기동하는 진입 금지 영역 설정부와 가동 에어리어에 이동체가 진입해 입력 장치가 미조작이라고 판정되었을 때, 이동체에 마련되어 있는 경보 장치를 기동하는 경보 장치 제어부를 포함하는 광산 관리 시스템을 개시한다. 일본등록특허 제6030778호는 이 같은 구성에 의해, 광산의 생산성 저하를 억제하면서, 유인 차량 또는 작업자의 안전을 확보할 수 있다는 효과를 가진다.
일본등록특허 제6247904호는 차량 본체와 차량 본체의 전방 차량을 검출하는 밀리파 센서와 밀리파 센서에서의 밀리미터파의 검출 방향을 상하 방향으로 조정하는 구동부를 구비한 구성, 또는 차량 본체와 차량 본체의 전방 차량을 검출하는 2대의 밀리파 센서를 구비하고, 밀리파 센서는 차량 본체의 높이 방향이 다른 위치에 설치한 광산용 운반 차량을 개시하고 있다. 일본등록특허 제6247904호는 이 같은 구성에 의해, 경사가 변화하는 반송 에어리어에서도 전방 차량을 적절하게 검출할 수 있다는 효과를 가진다.
다만, 종래 기술은 광산 내부에서 작업 차량의 위치를 정확히 판별할 수 없다는 문제점이 있다.
그리고, 종래 기술은 서로 다른 갱도를 통해 교차로로 접근하는 차량 간의 충돌을 방지할 수 없다는 문제점이 있다.
1. 일본등록특허 제6030778호(2016.10.28 공고) 2. 일본등록특허 제6247904호(2017.11.24 공고)
본 발명은 광산 내부에서 작업 차량의 위치를 정확히 판별할 수 있는 광산 갱내 차량의 근접 감지 시스템 및 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 서로 다른 갱도를 통해 교차로로 접근하는 차량 간의 충돌을 방지할 수 있는 광산 갱내 차량의 근접 감지 시스템 및 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 광산 갱내 차량의 근접 감지 시스템은 실시간으로 작업 차량 정보 및 작업 차량에 대한 위치 산출 기초 정보를 복수의 고정 노드로부터 수신하는 데이터 수집부; 상기 복수의 고정 노드로부터 수집된 작업 차량 정보 및 작업 차량에 대한 위치 산출 기초 정보 중 작업 차량의 위치 판독에 사용될 위치 산출 기초 정보를 선정하고 상기 선정된 위치 산출 기초 정보를 사용해 삼각 측량법에 따라 작업 차량의 위치를 계산하는 위치 판단부; 및 상기 산출된 작업 차량의 위치를 사용해 작업 차량 간의 거리를 산출하고 상기 산출된 거리가 기 설정된 거리에 해당하면 상호 기 설정된 거리에 위치한 작업 차량에 경보를 제공하는 경보부를 포함한다.
여기서, 상기 복수의 고정 노드는 앵커 노드(Anchor Node)일 수 있다.
그리고, 상기 복수의 고정 노드는 교차 공간에 설치되며, 상기 복수의 고정 노드는 상기 교차 공간의 임의의 지점에서 기 설정된 개수이상의 고정 노드의 기준 커버리지가 교차하도록 설치될 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 광산 갱내 차량의 근접 감지 방법은 데이터 수집부가 실시간으로 작업 차량 정보 및 작업 찰야에 대한 위치 산출 기초 정보를 고정 노드로부터 수신하는 단계; 위치 판단부가 복수의 고정 노드로부터 수집된 작업 차량 정보 및 작업 차량에 대한 위치 산출 기초 정보 중 작업 차량의 위치 판독에 사용될 위치 산출 기초 정보를 선정하고 상기 선정된 위치 산출 기초 정보를 사용해 삼각 측량법에 따라 작업 차량의 위치를 계산하는 단계; 및 경보부가 상기 산출된 작업 차량의 위치를 사용해 작업 차량 간의 거리를 산출하고 상기 산출된 거리가 기 설정된 거리에 해당하면 상호 기 설정된 거리에 위치한 작업 차량에 경보를 제공하는 단계를 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 삼각 측량법에 의해 광산 내부에서 작업 차량의 위치를 정확히 판별할 수 있다.
그리고, 본 발명은 작업 차량의 정확한 위치에 기반하여 서로 다른 갱도를 통해 교차로로 접근하는 차량 간의 충돌을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 광산 갱내 차량의 근접 감지 시스템이 적용되는 광산 내부의 개략도를 나타낸다.
도 2는 도 1의 관제 시스템의 기능 블록도를 나타낸다.
도 3은 본 발명에서 작업 차량 위치를 판독하는 방식을 설명하기 위한 도면을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 차량 근접 감지 기술을 설명하기 위한 개념도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광산 갱내 차량의 근접 감지 방법에 대한 플로우차트를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광산 갱내 차량의 근접 감지 방법에 대한 플로우차트를 나타낸다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 광산 갱내 차량의 근접 감지 시스템에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 광산 갱내 차량의 근접 감지 시스템이 적용되는 광산 내부의 개략도를 나타낸다. 도 2는 도 1의 관제 시스템의 기능 블록도를 나타낸다. 도 3은 본 발명에서 작업 차량 위치를 판독하는 방식을 설명하기 위한 도면을 나타낸다. 도 4는 본 발명의 차량 근접 감지 기술을 설명하기 위한 개념도를 나타낸다. 이하, 본 발명의 요지를 명확히 하기 위해 종래 주지된 사항에 대한 설명은 생략하거나 간단히 한다.
도 1을 참조하면, 광산 갱내는 복수의 갱도(T1, T2, T3, T4, T5, 이하 "갱도"라고 통칭함) 및 복수의 갱도가 교차하는 교차공간(SC)을 포함할 수 있다.
복수의 갱도 각각은 갱도 공간(ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, 이하, "갱도 공간"이라 통칭함)을 포함할 수 있다. 복수의 갱도 각각은 갱도 공간과 교차 공간의 경계인 입구(G)에서 내측으로 일정 거리까지의 공간인 갱도 입구측 공간(STC)을 포함할 수 있다.
복수의 갱도 각각에는 복수의 갱도 고정 노드(ANCHOR NODE NT1, NT2, NT3, NT4, NT5, NT6, NT7, NT8, NT9, 이하, "갱도 고정 노드"라고 통칭함)가 구비될 수 있다. 복수의 갱도 고정 노드는 기 설정된 간격(예를 들어, 100m)으로 설치될 수 있다. 복수의 갱도 고정 노드는 갱도 길이 방향(A)을 기준으로 좌우로 번갈아 가면서 설치될 수 있다. 이와 달리, 복수의 갱도 고정 노드는 갱도 길이 방향을 기준으로 좌우측 중 일측에 만 일렬로 기 설정된 간격으로 설치될 수 있다.
교차 공간에는 복수의 교차 공간 고정 노드(ANCHOR NODE NC1, NC2, NC3, NC4, NC5, NC6, 이하, "교차 공간 고정 노드"라고 통칭함)가 설치될 수 있다.
갱도 입구측 공간의 중심을 기준으로 기 설정된 반경(R) 이내에 적어도 3 개의 고정 노드가 설치될 수 있다. 여기서, 기 설정된 반경(R)은 기준 커버리지(기준 커버리지의 의미에 대하여는 후술한다.)의 반경과 동일할 수 있다. 이때, 3 개의 고정 노드는 갱도 고정 노드 및 교차 공간 고정 노드 중 적어도 하나로 구성될 수 있다. 이하, 갱도 고정 노드 및 교차 공간 고정 노드를 "고정 노드"라고 통칭한다. 입구측 공간의 임의의 지점은 고정 노드 중 적어도 3 개의 기준 커버리지(기준 커버리지의 의미에 대하여는 후술한다.)가 교차하도록 설치될 수 있다.
고정 노드는 기 설정된 기준 커버리지를 가질 수 있다. 여기서, 기준 커버리지는 기 설정된 신호 레벨로 이동 노드로부터 신호를 수신할 수 있는 거리를 의미할 수 있다. 갱도 내부는 개방된 공간이 아니다. 따라서, 기준 커버리지 내에 위치한다고 하여도 갱도 내부 구조에 따라 이동 노드로부터 고정 노드가 신호를 수신할 수 없는 영역이 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명에서 기준 커버리지라는 용어는 "노드를 중심으로 기 설정된 반경 내의 공간에 위치하고 기 설정된 신호 레벨로 이동 노드로부터 고정 노드가 신호를 수신할 수 있는 위치"라고 정의한다. 여기서, 이동 노드는 차량에 탑재되어 고정 노드로 작업 차량 정보를 송신하는 수단(예를 들어, RF 태크, 무선 PAN(Wireless Personal Area Networking) 모듈, Wifi 모듈 등)일 수 있다. 고정 노드는 기 설정된 주기로 작업 차량 정보를 수신할 수 있다. 이동 노드와 고정 노드는 전방향 안테나(omnidirectional antenna)를 구비하고, 전방향에 대하여 신호를 송출 및 수신할 수 있다.
고정 노드와 이동 노드 간의 통신 프로토콜은 제한이 없을 수 있다. 교차 공간 고정 노드는 교차 공간의 임의의 지점에서 기준 커버리지가 기 설정된 개수 예를 들어, 4 개 이상이 교차하도록 설치될 수 있다.
이동 노드는 이동하면서 기준 커버리지 내에 위치한 고정 노드와 통신을 수행하면서 기 설정된 주기로 작업 차량 정보를 고정 노드에 제공할 수 있다.
고정 노드는 관제 시스템과 통신망을 통해 통신할 수 있다. 고정 노드는 작업 차량 정보 및 위치 산출 기초 정보를 관제 시스템에 실시간으로 전송할 수 있다. 여기서, 작업 차량 정보는 작업 차량의 식별 정보일 수 있다. 그리고, 위치 산출 기초 정보는 예를 들어, RSSI(작업 차량 정보의 수신 신호 세기), TOA(작업 차량 정보의 도착 시간), TDOA(작업 차량 정보의 도착 시간차) 등일 수 있다. 위치 산출 기초 정보는 고정 노드와 이동 노드 간의 거리를 산출할 수 있는 정보인 한 제한이 없을 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 시스템 구조를 통해 실시간으로 끊김없이 갱내 작업 차량의 위치 정보를 획득할 수 있는 RTLS(Real Time Location System) 시스템을 제공할 수 있다.
도 2를 참조하면, 관제 시스템(100)은 데이터 수집부(101), 위치 판단부(102), 경보부(103)를 포함할 수 있다.
데이터 수집부(101)는 실시간으로 작업 차량 정보 및 작업 차량에 대한 위치 산출 기초 정보를 고정 노드로부터 수신할 수 있다.
위치 판단부(102)는 복수의 고정 노드로부터 수집된 작업 차량 정보 및 작업 차량에 대한 위치 산출 기초 정보 중 작업 차량의 위치 판독에 사용될 정보를 기 설정된 기준에 따라 3 개를 선정할 수 있다. 예를 들어, 위치 산출 기초 정보가 RSSI인 경우 수신된 RSSI 값 중 크기가 큰 순위로 3위 안에 드는 값을 선정할 수 있다. 이와 달리, 위치 산출 기초 정보가 TOA 또는 TDOA인 경우 수신된 TOA 또는 TDOA 값 중 크기가 낮은 순위로 3위 안에 드는 값을 선정할 수 있다.
위치 판단부(102)는 선정된 3 개의 위치 산출 기초 정보를 사용해 이동 노드(달리 표현하면, 작업 차량)의 위치를 계산할 수 있다. 위치 판단부(102)는 삼각 측량법으로 작업 차량의 위치를 계산할 수 있다.
구체적으로, 위치 판단부(102)는 선정된 3 개의 위치 산출 기초 정보를 사용해 선정된 3 개의 위치 산출 기초 정보를 제공한 3 개의 고정 노드 각각과 작업 차량 정보에 의해 식별되는 작업 차량(달리 표현하면, 이동 노드) 간의 거리를 산출할 수 있다. 이를 위해, 위치 판단부(102)는 위치 산출 기초 정보(RSSI, TOA, TDOA)로부터 고정 노드와 이동 노드 간의 거리를 산출하기 위한 알고리즘 또는 테이블을 보유할 수 있다. 위치 산출 기초 정보(RSSI, TOA, TDOA)를 사용해 고정 노드와 이동 노드 간의 거리를 산출하는 것은 주지된 사항이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 이하, 이동 노드의 위치 산출에 사용될 위치 산출 기초 정보를 제공한 고정 노드를 "기준 노드"라고 칭한다. 그리고, 위치 판단부(102)는 삼각 측량법으로 3 개의 기준 노드 각각과 작업 차량 정보에 의해 식별되는 작업 차량(달리 표현하면, 이동 노드) 간의 거리를 사용해 차량의 위치를 계산할 수 있다.
이하, 3 개의 기준 노드 각각과 이동 노드 간의 거리를 d1, d2, d3라 가정한다. 도 3을 참조하면, (x, y)는 작업 차량의 좌표를 나타낸다. 고정 노드의 좌표는 미리 정해진 사항이다. 제 1 기준 노드의 좌표는 (x1, y1)이고, 제 2 기준 노드의 좌표는 (x2, y2)이고, 제 3 기준 노드의 좌표는 (x3, y3)이다. 이때, (x, y)로부터 기준 노드 간의 거리는 다음의 수학식과 같다.
{d1 }^{2 }= {x-x1 }^{2}+{y-y1 }^{2} (1)
{d2 }^{2 }= {x-x2 }^{2}+{y-y2 }^{2} (2)
{d3 }^{2 }= {x-x3 }^{2}+{y-y3 }^{2} (3)
위치 판단부(102)는 상기 수학식 1 내지 3을 연립하는 것에 의해 이동 노드의 좌표 (x,y)를 산출할 수 있다. 이하, 상기와 같이, 삼각 측량법으로 작업 차량의 위치를 계산하는 것을 "제 1 위치 계산 모드"라 칭한다.
경보부(103)는 산출된 각각의 작업 차량(달리 표현하면, 이동 노드)에 대한 좌표를 사용해 경보 필요 여부를 판단할 수 있다. 이때, 경보부(103)는 작업 차량의 좌표를 사용해 작업 차량 간의 거리를 산출할 수 있다. 그리고, 경보부(103)는 작업 차량 중 상호 간의 거리가 기 설정된 거리(예를 들어, 100m) 이하인 작업 차량이 존재하는지 여부를 판단할 수 있다. 그리고, 경보부(103)는 상호 간의 거리가 기 설정된 거리 이하인 작업 차량에 대하여 경보를 제공할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명은 복수의 고정 노드 중 3 개의 기준 노드를 선정하여 이동 노드의 위치를 판정한다. 도 4에서 C1은 고정 노드 N1의 기준 커버리지, C2는 고정 노드 N2의 기준 커버리지, C3는 고정 노드 N3의 기준 커버리지, C4는 고정 노드 N4의 기준 커버리지를 의미하고, N5는 작업 차량에 탑재되는 이동 노드를 의미한다.
교차 공간의 경우 복수의 고정 노드의 기준 커버리지가 상호 중첩되게 설치된다. 따라서, 도 4에서와 같이 이동 노드(N5)의 이동 과정에서 이동 노드(N5)가 속하는 기준 커버리지는 (N1, N2, N3), (N1, N2, N3, N4), (N2, N3, N4) 순으로 변경된다. 따라서, 이동 노드는 끊김없이 3 개 이상의 고정 노드의 기준 커버리지에 속하게 된다. 본 발명은 삼각 측량법을 이용하여 정밀하게 작업 차량의 위치를 끊김없이 판독할 수 있다. 이를 위해, 앞서 본 바와 같이, 교차 공간 고정 노드는 교차 공간의 임의의 지점에서 기준 커버리지가 적어도 4 개가 교차하도록 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 갱도의 구조 특성 상 교차 공간 진입 전에 작업 차량의 위치 판독이 정밀하게 될 수 있도록 입구측 공간의 임의의 지점은 고정 노드 중 적어도 3 개의 기준 커버리지가 교차될 수 있게 설치되는 것이 바람직하다.
각각의 갱도 내에서는 작업 차량의 헤드라이트 불빛에 의해 육안으로 잘 식별이 되고, 정밀한 작업 차량 위치가 필요하지는 않다. 그리고, 각각의 갱도 내에서까지 삼각 측량법에 의해 작업 차량의 위치를 판독할 수 있도록 고정 노드를 매우 많은 수로 추가하는 것은 설치 비용을 매우 증가시킬 수 있다. 따라서, 각각의 갱도 내에서는 복수의 갱도 고정 노드가 갱도 길이 방향을 기준으로 좌우측 중 일측에 만 일렬로 기 설정된 간격으로 설치되거나 갱도 길이 방향을 기준으로 좌우로 번갈아 가면서 설치되는 것이 바람직하다. 이 같이 갱도 고정 노드를 설치하는 경우 위치 판단부(102)는 작업 차량에 대한 위치 산출 기초 정보 중 2 개를 선정할 수 있다. 예를 들어, 위치 산출 기초 정보가 RSSI인 경우 수신된 RSSI 값 중 크기가 큰 순위로 2위 안에 드는 값을 선정할 수 있다. 이와 달리, 위치 산출 기초 정보가 TOA 또는 TDOA인 경우 수신된 TOA 또는 TDOA 값 중 크기가 낮은 순위로 2위 안에 드는 값을 선정할 수 있다. 그리고, 위치 판단부(102)는 선정된 2 개의 위치 산출 기초 정보를 사용해 선정된 2 개의 위치 산출 기초 정보를 제공한 2 개의 고정 노드 각각과 작업 차량 정보에 의해 식별되는 작업 차량(달리 표현하면, 이동 노드) 간의 거리를 산출할 수 있다. 그리고, 위치 판단부(102)는 2 개의 고정 노드(기준 노드)와의 거리를 만족하는 지점을 결정할 수 있다. 이때, 경보부(102)는 갱도 내의 결정된 작업 차량 지점에서 동일 갱도에 위치하고 기 설정된 거리(예를 들어, 100m) 내에 위치한 작업 차량이 감지되면 상호 동일 갱도에 위치하고 상호 기 설정된 거리 내에 위치한 작업 차량에 경보를 제공할 수 있다. 이하, 상기와 같이, 2 개의 기준 노드를 사용해 작업 차량의 위치를 계산하는 것을 "제 2 위치 계산 모드"라 칭한다. 이와 달리, 설치 환경에 따라 위치 판단부(102)는 갱도 내에서도 삼각 측량법에 의해 작업 차량의 위치를 판독할 수도 있다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광산 갱내 차량의 근접 감지 방법에 대하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광산 갱내 차량의 근접 감지 방법에 대한 플로우차트를 나타낸다. 이하의 설명에 의해 앞서 본 광산 갱내 차량의 근접 감지 시스템의 구성이 보다 명확해질 수 있다. 앞서 설명된 사항에 대한 설명은 생략하거나 간단히 한다.
먼저, 데이터 수집부(101)가 실시간으로 작업 차량 정보 및 작업 차량에 대한 위치 산출 기초 정보를 고정 노드로부터 수신할 수 있다(S51).
위치 판단부(102)는 복수의 고정 노드로부터 수집된 작업 차량 정보 및 작업 차량에 대한 위치 산출 기초 정보 중 작업 차량의 위치 판독에 사용될 정보를 기 설정된 기준에 따라 3 개를 선정할 수 있다(S52). 예를 들어, 위치 산출 기초 정보가 RSSI인 경우 수신된 RSSI 값 중 크기가 큰 순위로 3위 안에 드는 값을 선정할 수 있다. 이와 달리, 위치 산출 기초 정보가 TOA 또는 TDOA인 경우 수신된 TOA 또는 TDOA 값 중 크기가 낮은 순위로 3위 안에 드는 값을 선정할 수 있다. 위치 판단부(102)는 선정된 3 개의 위치 산출 기초 정보를 사용해 이동 노드(달리 표현하면, 작업 차량)의 위치를 계산할 수 있다(S53). 구체적으로, 위치 판단부(102)는 3 개의 기준 노드 각각과 작업 차량 정보에 의해 식별되는 작업 차량(달리 표현하면, 이동 노드) 간의 거리를 산출할 수 있다. 이를 위해, 위치 판단부(102)는 위치 산출 기초 정보(RSSI, TOA, TDOA)로부터 고정 노드와 이동 노드 간의 거리를 산출하기 위한 알고리즘 또는 테이블을 보유할 수 있다. 위치 산출 기초 정보(RSSI, TOA, TDOA)를 사용해 고정 노드와 이동 노드 간의 거리를 산출하는 것은 주지된 사항이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 그리고, 위치 판단부(102)는 삼각 측량법으로 3 개의 기준 노드 각각과 작업 차량 정보에 의해 식별되는 작업 차량(달리 표현하면, 이동 노드) 간의 거리를 사용해 차량의 위치를 계산할 수 있다. 이에 대하여는 앞서 본 바와 같다.
경보부(103)는 산출된 각각의 작업 차량(달리 표현하면, 이동 노드)에 대한 좌표를 사용해 경보 필요 여부를 판단할 수 있다(S54). 이때, 경보부(103)는 작업 차량의 좌표를 사용해 작업 차량 간의 거리를 산출할 수 있다. 그리고, 경보부(103)는 작업 차량 중 상호 간의 거리가 기 설정된 거리(예를 들어, 100m) 이하인 작업 차량이 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.
S54에서 경보가 필요하다고 판단된 경우 경보부(103)는 상호 간의 거리가 기 설정된 거리 이하인 작업 차량에 대하여 경보를 제공할 수 있다(S55).
도 5의 방법은 광산 내부 전역에 걸쳐 적용될 수 있다. 이와 달리, 도 5의 방법은 교차 공간 및/또는 갱도 입구 측 공간에 대하여 만 적용될 수도 있다.
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광산 갱내 차량의 근접 감지 방법에 대하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광산 갱내 차량의 근접 감지 방법에 대한 플로우차트를 나타낸다. 이하의 설명에 의해 앞서 본 광산 갱내 차량의 근접 감지 시스템의 구성이 보다 명확해질 수 있다. 앞서 설명된 사항에 대한 설명은 생략하거나 간단히 한다.
먼저, 데이터 수집부(101)가 실시간으로 작업 차량 정보 및 작업 차량에 대한 위치 산출 기초 정보를 고정 노드로부터 수신할 수 있다(S61).
위치 판단부(102)는 복수의 고정 노드로부터 수집된 작업 차량 정보 및 작업 차량에 대한 위치 산출 기초 정보 중 작업 차량의 위치 판독에 사용될 정보를 기 설정된 기준에 따라 3 개를 선정할 수 있다(S62). 예를 들어, 위치 산출 기초 정보가 RSSI인 경우 수신된 RSSI 값 중 크기가 큰 순위로 3위 안에 드는 값을 선정할 수 있다. 이와 달리, 위치 산출 기초 정보가 TOA 또는 TDOA인 경우 수신된 TOA 또는 TDOA 값 중 크기가 낮은 순위로 3위 안에 드는 값을 선정할 수 있다.
위치 판단부(102)는 위치 계산 모드를 결정할 수 있다(S63). 이때, 위치 판단부(102)는 S62에서 선정된 3 개의 위치 산출 기초 정보를 제공한 고정 노드 중 적어도 하나가 교차 공간 고정 노드이면 제 1 위치 계산 모드를 위치 계산 모드로 결정할 수 있다. 이와 달리, S62에서 선정된 3 개의 위치 산출 기초 정보를 제공한 고정 노드가 모두 갱도 고정 노드이면 제 2 위치 계산 모드를 위치 계산 모드로 결정할 수 있다.
위치 판단부(102)는 결정된 위치 계산 모드에 따라 작업 차량의 위치를 계산할 수 있다(S64). 제 1 위치 계산 모드인 경우, 위치 판단부(102)는 선정된 3 개의 위치 산출 기초 정보를 사용해 이동 노드(달리 표현하면, 작업 차량)의 위치를 계산할 수 있다. 구체적으로, 위치 판단부(102)는 3 개의 기준 노드 각각과 작업 차량 정보에 의해 식별되는 작업 차량(달리 표현하면, 이동 노드) 간의 거리를 산출할 수 있다. 이를 위해, 위치 판단부(102)는 위치 산출 기초 정보(RSSI, TOA, TDOA)로부터 고정 노드와 이동 노드 간의 거리를 산출하기 위한 알고리즘 또는 테이블을 보유할 수 있다. 위치 산출 기초 정보(RSSI, TOA, TDOA)를 사용해 고정 노드와 이동 노드 간의 거리를 산출하는 것은 주지된 사항이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 그리고, 위치 판단부(102)는 삼각 측량법으로 3 개의 기준 노드 각각과 작업 차량 정보에 의해 식별되는 작업 차량(달리 표현하면, 이동 노드) 간의 거리를 사용해 차량의 위치를 계산할 수 있다. 이에 대하여는 앞서 본 바와 같다. 제 2 위치 계산 모드인 경우, S62에서 선정된 3 개의 위치 산출 기초 정보 중 2 개를 선정할 수 있다. 예를 들어, 위치 산출 기초 정보가 RSSI인 경우 수신된 RSSI 값 중 크기가 큰 순위로 2위 안에 드는 값을 선정할 수 있다. 이와 달리, 위치 산출 기초 정보가 TOA 또는 TDOA인 경우 수신된 TOA 또는 TDOA 값 중 크기가 낮은 순위로 2위 안에 드는 값을 선정할 수 있다. 그리고, 위치 판단부(102)는 선정된 2 개의 위치 산출 기초 정보를 사용해 선정된 2 개의 위치 산출 기초 정보를 제공한 2 개의 고정 노드 각각과 작업 차량 정보에 의해 식별되는 작업 차량(달리 표현하면, 이동 노드) 간의 거리를 산출할 수 있다. 그리고, 위치 판단부(102)는 2 개의 고정 노드(기준 노드)와의 거리를 만족하는 지점(좌표)을 결정할 수 있다.
경보부(103)는 산출된 각각의 작업 차량(달리 표현하면, 이동 노드)에 대한 좌표를 사용해 경보 필요 여부를 판단할 수 있다(S65). 이때, 경보부(103)는 작업 차량의 좌표를 사용해 작업 차량 간의 거리를 산출할 수 있다. 그리고, 경보부(103)는 작업 차량 중 상호 간의 거리가 기 설정된 거리(예를 들어, 100m) 이하인 작업 차량이 존재하는지 여부를 판단할 수 있다. S54에서 경보가 필요하다고 판단된 경우 경보부(103)는 상호 간의 거리가 기 설정된 거리 이하인 작업 차량에 대하여 경보를 제공할 수 있다(S55). 경보부(103)는 갱도 내의 결정된 작업 차량 지점에서 동일 갱도에 위치하고 기 설정된 거리(예를 들어, 100m) 내에 위치한 작업 차량이 감지되면 상호 동일 갱도에 위치하고 상호 기 설정된 거리 내에 위치한 작업 차량에 경보를 제공할 수 있다. 이때, 경보부(103)는 작업 차량 간의 거리가 기 설정된 거리에 해당한다고 하여도 작업 차량이 위치한 갱도가 상이한 경우 경보를 제공하지 않을 수도 있다.
100: 관제 시스템
101: 데이터 수집부
102: 위치 판단부
103: 경보부

Claims (4)

  1. 복수의 갱도 및 상기 복수의 갱도가 교차하는 교차공간을 포함하는 광산 갱내에서 차량의 근접을 감시하는 시스템에 있어서,
    실시간으로 작업 차량 정보 및 작업 차량에 대한 위치 산출 기초 정보를 고정 노드로부터 수신하는 데이터 수집부;
    복수의 고정 노드로부터 수집된 작업 차량 정보 및 작업 차량에 대한 위치 산출 기초 정보 중 작업 차량의 위치 판독에 사용될 정보를 기 설정된 기준에 따라 3 개를 선정하고, 위치 계산 모드를 결정하는 위치 판단부; 및
    산출된 작업 차량의 위치를 사용해 작업 차량 간의 거리를 산출하고 상기 산출된 거리가 기 설정된 거리에 해당하면 상호 기 설정된 거리에 위치한 작업 차량에 경보를 제공하는 경보부를 포함하고,
    상기 위치 판단부(102)는 상기 선정된 3 개의 위치 산출 기초 정보를 제공한 고정 노드 중 적어도 하나가 교차 공간 고정 노드이면 제 1 위치 계산 모드를 위치 계산 모드로 결정하고, 상기 선정된 3 개의 위치 산출 기초 정보를 제공한 고정 노드가 모두 갱도 고정 노드이면 제 2 위치 계산 모드를 위치 계산 모드로 결정하며,
    상기 위치 판단부(102)는
    제 1 위치 계산 모드에서, 상기 선정된 3 개의 위치 산출 기초 정보를 사용해 삼각 측량법에 따라 작업 차량의 위치를 계산하고,
    제 2 위치 계산 모드에서, 상기 선정된 3 개의 위치 산출 기초 정보 중 RSSI 크기 순위가 높은 2 개를 선정하고 상기 선정된 2 개의 위치 산출 기초 정보를 사용해 작업 차량의 위치를 계산하고,
    상기 교차 공간에는 상기 교차 공간의 임의의 지점에서 기준 커버리지가 4개 이상 교차되도록 고정노드가 설치되고,
    상기 복수의 갱도 각각에 갱도 길이 방향을 기준으로 일렬로 기 설정된 간격으로 고정노드가 설치되는 것을 특징으로 하는 광산 갱내 차량의 근접 감지 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 고정 노드는 앵커 노드(Anchor Node)인 것을 특징으로 하는 광산 갱내 차량의 근접 감지 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 고정 노드는 교차 공간에 설치되며,
    상기 복수의 고정 노드는 상기 교차 공간의 임의의 지점에서 기 설정된 개수이상의 고정 노드의 기준 커버리지가 교차하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 광산 갱내 차량의 근접 감지 시스템.
  4. 복수의 갱도 및 상기 복수의 갱도가 교차하는 교차공간을 포함하는 광산 갱내에서 차량의 근접을 감시하는 방법에 있어서,
    데이터 수집부가 실시간으로 작업 차량 정보 및 작업 차량에 대한 위치 산출 기초 정보를 고정 노드로부터 수신하는 단계;
    위치 판단부가 복수의 고정 노드로부터 수집된 작업 차량 정보 및 작업 차량에 대한 위치 산출 기초 정보 중 작업 차량의 위치 판독에 사용될 정보를 기 설정된 기준에 따라 3 개를 선정하고, 위치 계산 모드를 결정하는 단계; 및
    경보부가 산출된 작업 차량의 위치를 사용해 작업 차량 간의 거리를 산출하고 상기 산출된 거리가 기 설정된 거리에 해당하면 상호 기 설정된 거리에 위치한 작업 차량에 경보를 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 위치 판단부(102)는 상기 선정된 3 개의 위치 산출 기초 정보를 제공한 고정 노드 중 적어도 하나가 교차 공간 고정 노드이면 제 1 위치 계산 모드를 위치 계산 모드로 결정하고, 상기 선정된 3 개의 위치 산출 기초 정보를 제공한 고정 노드가 모두 갱도 고정 노드이면 제 2 위치 계산 모드를 위치 계산 모드로 결정하며,
    상기 위치 판단부(102)는
    제 1 위치 계산 모드에서, 상기 선정된 3 개의 위치 산출 기초 정보를 사용해 삼각 측량법에 따라 작업 차량의 위치를 계산하고,
    제 2 위치 계산 모드에서, 상기 선정된 3 개의 위치 산출 기초 정보 중 RSSI 크기 순위가 높은 2 개를 선정하고 상기 선정된 2 개의 위치 산출 기초 정보를 사용해 작업 차량의 위치를 계산하고,
    상기 교차 공간에는 상기 교차 공간의 임의의 지점에서 기준 커버리지가 4개 이상 교차되도록 고정노드가 설치되고,
    상기 복수의 갱도 각각에 갱도 길이 방향을 기준으로 일렬로 기 설정된 간격으로 고정노드가 설치되는 것을 특징으로 하는 광산 갱내 차량의 근접 감지 방법.
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