KR102119282B1

KR102119282B1 - 휴대단말을 이용한 건설기계의 전도위험 경고 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR102119282B1
Application number: KR1020130162810A
Authority: KR
Inventors: 오우석
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2013-12-24
Filing date: 2013-12-24
Publication date: 2020-06-04
Also published as: KR20150074740A

Abstract

본 명세서에서 제시되는 일 실시예는 휴대단말을 이용한 건설기계의 전도위험 경고 시스템 및 방법에 관한 것으로, 스마트폰의 자이로센서와 연산 능력을 이용하여 건설기계의 전도 위험성을 모니터링하여, 전도 위험성이 기 설정된 위험범위에 속하는 경우, 전도 위험을 표시부에 표시하거나 알람을 통해 작업자에게 통지하고, 차량 동작을 제한하는데 특징이 있다.

Description

휴대단말을 이용한 건설기계의 전도위험 경고 시스템 및 방법 {OVERTURN WARNING SYSTEM OF CONSTRUCTION EQUOPMENT USING MOBILE TERMINAL AND METHOD THEREOF}

본 발명은 굴삭기의 전도위험 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것이다.

굴삭기와 같은 건설 기계들은 다양한 작업 장치로 교환 장착이 가능하여 다양한 작업을 수행할 수 있다. 굴삭기의 경우, 버켓(bucket)을 브레이커(breaker)나 크러셔(crusher)와 같은 다양한 옵션작업기로 교환하여 굴착 작업뿐만 아니라 암석이나 콘트리트의 분쇄 작업 및 건축 자재를 이동시키는 작업 등을 수행한다.

차량의 기울어짐이 일정 수준 이상이 되거나 경사지에서 작업기 동작시 차량이 전도될 위험이 있어 이를 사용자에게 경고하는 시스템이 필요하나 구현을 위해 높은 정확도의 자이로센서와 많은 양의 연산을 필요로 한다. 중요하지만 사용 빈도가 낮은 기능을 위해 전체 시스템 성능을 높일 경우 건설기계의 단가가 높아지게 된다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 스마트폰에 일반적으로 내장된 자이로센서와 연산능력을 활용하여 건설기계의 전도 위험성을 모니터링할 수 있는 휴대단말을 이용한 건설기계의 전도위험 경고 시스템 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

이를 위하여, 본 발명의 제1 측면에 따르면, 본 명세서에 따른 휴대단말을 이용한 건설기계의 전도위험 경고 시스템은 작업시 동작정보를 획득하는 차량 제어부와, 상기 차량의 경사각을 검출하며, 상기 동작정보를 수신받아 상기 동작정보와 검출된 경사각에 기초하여 전도 위험도를 산출하고 전도 위험도가 미리 설정된 범위를 벗어나면 전도 위험 경고를 통지하는 휴대단말을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제2 측면에 따르면, 본 발명에 따른 휴대단말을 이용한 건설기계의 전도 위험 경고 방법은, 건설기계가 동작정보를 상기 휴대단말에 전송하는 단계와, 상기 휴대단말은 건설기계의 단말 장착대를 기준으로 수직한 가상의 선에 대해 기울어진 경사각을 측정하는 단계와, 상기 휴대단말은 상기 경사각과 상기 동작정보에 기초하여 전도 위험도를 산출하는 단계와, 상기 전도 위험도가 미리 설정된 범위를 벗어나면 전도 위험을 상기 건설기계에 경고하는 단계 및 상기 건설기계는 상기 휴대단말의 경고에 따라 차량 동작을 제한하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제3 측면에 따르면, 본 발명에 따른 건설기계의 전도위험 경고 휴대단말은 건설기계로부터 차량의 동작정보를 실시간으로 수신받는 통신부와, 상기 차량의 기울어진 경사각을 감지하는 경사각 감지센서와, 전도 위험 경고를 표시하는 표시부 및 상기 동작정보와 상기 경사각에 기초하여 전도 위험도를 산출하고 전도 위험도가 미리 설정된 범위를 벗어나면 전도 위험 경고가 표시되도록 표시부를 제어하거나 상기 건설기계에 전도 위험을 통지하도록 상기 통신부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제4 측면에 따르면, 본 발명에 따른 휴대단말에 의한 건설기계의 전도위험 경고 방법은 건설기계로부터 차량의 동작정보를 전송받는 단계와, 건설기계의 단말 장착대를 기준으로 수직한 가상의 선에 대해 기울어진 경사각을 측정하는 단계와, 상기 경사각과 상기 동작정보에 기초하여 전도 위험도를 산출하는 단계 및 상기 전도 위험도가 미리 설정된 범위를 벗어나면 전도 위험을 상기 건설기계 또는 미리 설정된 단말에 통지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 명세서에서 제시된 일 실시예에 따르면, 차량의 전도 위험을 확인하기 위하여 요구되는 측정 및 연산을 스마트폰을 통해 활용함으로써 건설기계의 원가 상승을 억제할 수 있다.

도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 건설기계에 휴대단말이 장착된 모습을 예시하는 도면이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 건설기계의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 휴대단말의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 휴대단말을 이용한 건설기계의 전도위험 경고 시스템의 경고방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 건설기계가 평지에 위치할 때의 모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 명세서의 일 실시예에 따른 건설기계가 경사면에 위치할 때의 모습을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 명세서의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

실시 예를 설명함에 있어서 본 명세서가 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 명세서와 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 명세서의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.

도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 건설기계에 휴대단말이 장착된 모습을 예시하는 도면이다.

건설기계(100)의 장착대(101)에 휴대단말(200)이 장착된 모습을 도시하였다. 장착대(101)는 작업자가 휴대단말의 화면을 확인할 수 있는 위치에 위치하고, 휴대단말이 흔들리지 않도록 지지할 수 있어야 한다.

건설기계(100)는 작업시 동작정보를 획득하여, 획득된 동작정보를 휴대단말(200)에 제공한다.

휴대단말(200)은 차량의 경사각을 검출하며, 건설기계(100)로부터 수신받은 동작정보와 검출된 경사각에 기초하여 전도 위험도를 산출하고 전도 위험도가 미리 설정된 안전범위를 벗어나면 전도 위험을 화면에 표시하고, 전도 위험도가 미리 설정된 위험기준 이상이 되면 전도 위험을 상기 건설기계(100)에 통지한다. 건설기계(100)에 미리 저장된 연락처를 통해 타 단말이나 관리서버에 통지가능하다. 상기 위험기준은 상기 안전 범위 이상이 된다.

건설기계(100)는 휴대단말(200)로부터 전도 위험을 통지받으면 전도 위험에 따라 차량 동작을 자동으로 제한할 수 있다. 건설기계(100)는 차량 동작을 제한하기 위해 예컨대 설정 조건에 따라 RPM을 자동 낮추거나, 차량속도를 낮추거나, 붐 높이를 더 이상 높이지 못하도록 제한하도록 할 수 있다.

건설기계(100)와 휴대단말(200)은 데이터 송수신을 위해 전용 데이터 통신 케이블이나 블루투스를 이용할 수 있다.

본 명세서의 일 실시예에서 전도위험 경고 시스템의 건설기계의 구성은 이하에 자세히 설명한다.

도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 건설기계의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 건설기계(100)는 통신부(110), 각종 센서 예컨대 압력 감지센서(121), 무게 감지센서(122), 차량 속도 감지센서(123), 엔진 제어 유닛(130), 작동부(140), 표시부(150) 및 차량 제어부(160)를 포함할 수 있다.

차량 제어부(160)는 상기 압력 감지센서(121), 무게 감지센서(122), 차량 속도 감지센서(123)를 통해 동작정보를 획득한다. 예컨대 건설기계가 굴삭기인 경우, 무게 감지센서(122)는 붐대에 장착되어 붐의 적재무게를 검출할 수 있다.

건설기계가 굴삭기인 경우, 동작정보는 적재 무게, 붐 높이, 주행 속도가 될 수 있다.

차량 제어부(160)는 획득한 동작정보를 휴대단말(도 1의 200)에 전송한다.

또한, 차량 제어부(160)는 휴대단말(200)로부터 전도 위험을 통지받으면 이를 표시부(150)에 표시한다. 또한, 스피커(도시 생략)를 통해 경고음을 낼 수도 있다.

차량 제어부(160)는 전도 위험을 통지받으면 경우에 따라 차량 동작을 제한하도록 엔진 제어 유닛(130) 또는 작동부(140)를 제어할 수 있다.

예컨대, 전도 위험 통지는 안전, 경계, 위험으로 나뉘어질 수 있는데, 경계의 경우 표시부(150)에 전도 위험 경고 표시만 행하고, 위험의 경우, 표시부(150)에 경고를 표시함과 더불어 차량 동작을 제한할 수 있다. 즉, 안전 범위에서는 표시만 행하고, 미리 설정된 위험 기준 이상이 되면 경고 표시와 더불어 차량 동작을 제한할 수 있다.

표시부(150)는 게기판일 수도 있고, 별도의 표시화면일 수도 있다.

도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 휴대단말의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 휴대단말(200)은 통신부(210), 기울기 감지센서(220), 표시부(230), 제어부(240) 및 메모리부(250)를 포함할 수 있다.

통신부(210)는 유무선 방식으로 건설기계(도 1의 100)와 데이터를 송수신한다.

기울기 감지센서(220)는 자이로 센서나 기울기 센서 중 어느 하나 이상일 수 있다. 기울기 감지센서(220)는 차량의 기울기를 감지하여 경사각을 측정한다.

표시부(230)는 동작정보의 수신, 기울기 감지센서의 경사각, 제어부(240)의 전도 위험 모니터링 결과를 표시한다.

제어부(240)는 상기 동작정보와 상기 경사각에 기초하여 전도 위험도를 산출하고 전도 위험도가 미리 설정된 범위를 벗어나면 전도 위험 경고가 표시되도록 표시부를 제어한다.

제어부(240)는 상기 경사각, 적재무게, 붐 높이, 주행속도 각각에 미리 설정된 가중치를 적용하여 전도 위험도를 산출한다. 상기 가중치는 경사각, 적재무게, 붐 높이, 주행 속도 순서로 높을 수 있다.

메모리부(250)는 건설기계(100)와 통신하기 위한 프로그램 및 프로토콜 및 각종 프로그램을 실행하여 전도 위험을 확인하기 위한 프로세서 등을 저장한다.

전술한 구성요소들은 모두 반드시 필요한 것은 아니며, 일부 생략될 수 있다.

도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 휴대단말을 이용한 건설기계의 전도위험 경고 시스템의 경고방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

휴대단말이 건설기계에게 동작정보를 요청하는 신호를 전송한다(S310).

건설기계는 동작정보를 수집하고 수집된 동작정보를 휴대단말에 전송한다(S320).

휴대단말은 건설기계의 단말 장착대를 기준으로 수직한 가상의 선에 대해 기울어진 경사각을 측정한다(S330).

휴대단말은 건설기계의 기울어진 경사각을 측정하기 전에 캘리브레이션 단계를 거쳐야 한다. 캘리브레이션을 위해 먼저, 도 5에 도시된 바와 같이, 건설기계가 평지에 위치하고, 차량속도가 0일 때, 휴대단말을 건설기계의 장착대에 장착되었을 때 측정되는 경사각을 0으로 한다.

캘리브레이션 후, 도 6에 도시된 바와 같이, 건설기계가 위치한 곳의 경사각(θ)이 휴대단말을 통해 측정된다.

휴대단말은 경사각과 동작정보에 기초하여 전도 위험도를 산출한다(S340). 건설기계가 굴삭기인 경우, 기울어짐 정도, 적재무게, 붐 높이, 주행속도에 대하여 미리 설정된 가중치를 곱하여 더한 값에 따라 안전, 경계, 위험으로 나눌 수 있다. 이때 기울어짐 정도 항목은 다른 항목과 관계없이 그것만으로 전도의 위험이 발생할 수 있는 항목이므로, 최대 가중치를 부여한다. 주행 속도에 가장 낮은 가중치를 부여한다. 이외에 작업 부하에 따라 가중치를 부여할 수 있다. 예컨대 적재무게의 가중치는 붐 높이의 가중치보다 높다.

미리 설정해 둔 가중치를 적용하여 전도 위험도를 산출하면, 전도 위험도가 미리 설정된 범위를 벗어나는지 확인한다(S350). 미리 설정된 범위는 예컨대, 안전 범위, 경계 범위, 위험 범위로 나눌 수 있다.

전도 위험도가 미리 설정된 안전 범위를 벗어나는 경우 전도 위험을 상기 건설기계에 경고한다(S360). 전도 위험도가 미리 설정된 안전범위를 벗어나지 않는 경우, 단계 S310으로 되돌아간다.

건설기계는 상기 휴대단말의 경고에 따라 차량 동작을 제한한다(S370). 예컨대 전도 위험도가 경계 범위에 있는 경우 작업자에게 경고 표시만 제공하고, 전도 위험도가 위험 범위에 있는 경우 차량 동작을 자동으로 제한할 수 있다.

도시된 각 단계들은 모두 반드시 필요한 것은 아니며, 일부 단계는 생략될 수 있다.

전술한 방법은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.

하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

이상에서 본 명세서에 개시된 실시예들을 첨부된 도면들을 참조로 설명하였다. 이와 같이 각 도면에 도시된 실시예들은 한정적으로 해석되면 아니되며, 본 명세서의 내용을 숙지한 당업자에 의해 서로 조합될 수 있고, 조합될 경우 일부 구성 요소들은 생략될 수도 있는 것으로 해석될 수 있다.

여기서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 명세서에 개시된 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 명세서에 개시된 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 명세서에 개시된 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

100 : 건설기계 101 : 장착대
110 : 통신부
121 : 압력 감지센서 122 : 무게 감지센서
123 : 차량 속도 감지센서
130 : 엔진 제어 유닛
140 : 작동부 150 : 표시부
160 : 장비 컨트롤러
200 : 휴대단말 210 : 통신부
220 : 기울기 감지센서 230 : 표시부
240 : 제어부 250 : 메모리부

Claims

작업시 동작정보를 획득하는 차량 제어부를 구비한 건설기계를 포함하며,
상기 차량 제어부는 상기 동작정보를 휴대단말로 전송하며,
상기 휴대단말은 상기 건설기계의 경사각을 검출하며, 상기 동작정보를 수신받아 상기 동작정보와 검출된 경사각에 기초하여 상기 건설기계의 전도 위험도를 산출하고 상기 전도 위험도가 미리 설정된 위험기준 이상이 되면 전도 위험을 상기 건설기계의 차량 제어부에 통지하는 휴대단말을 이용한 건설기계의 전도위험 경고 시스템.
제1항에 있어서, 상기 차량 제어부는 상기 휴대단말의 경고에 따라 상기 건설기계의 동작을 제한하는 휴대단말을 이용한 건설기계의 전도위험 경고 시스템.
제1항에 있어서, 상기 휴대단말은,
상기 차량 제어부로부터 동작정보를 실시간으로 수신받는 통신부;
상기 건설기계의 기울어진 경사각을 감지하는 경사각 감지센서;
전도 위험 경고를 표시하는 표시부; 및
상기 동작정보와 상기 경사각에 기초하여 전도 위험도를 산출하고 전도 위험도가 미리 설정된 안전범위를 벗어나면 전도 위험 경고가 표시되도록 표시부를 제어하고, 상기 전도 위험도가 미리 설정된 위험기준 이상이 되면 전도 위험을 상기 차량 제어부에 통지하는 제어부
를 포함하는 휴대단말을 이용한 건설기계의 전도위험 경고 시스템.
제3항에 있어서,
상기 동작정보는 상기 건설기계의 적재 무게, 상기 건설기계의 붐 높이, 건설기계의 주행 속도 중 어느 하나 이상을 포함하고,
상기 제어부는 상기 경사각, 적재 무게, 붐 높이, 주행 속도 각각에 미리 설정된 가중치를 적용하여 전도 위험도를 산출하고,
상기 가중치는 경사각, 적재무게, 붐 높이, 주행 속도 순서로 높은 휴대단말을 이용한 건설기계의 전도 위험 경고 시스템.
건설기계가 동작정보를 휴대단말에 전송하는 단계;
상기 휴대단말은 건설기계의 단말 장착대를 기준으로 수직한 가상의 선에 대해 기울어진 경사각을 측정하는 단계;
상기 휴대단말은 상기 경사각과 상기 동작정보에 기초하여 상기 건설기계의 전도 위험도를 산출하는 단계;
상기 휴대단말은 상기 전도 위험도가 미리 설정된 범위를 벗어나면 전도 위험을 상기 건설기계 또는 미리 설정된 단말에 통지하고, 전도 위험을 표시하는 단계; 및
상기 건설기계는 상기 휴대단말의 경고에 따라 차량 동작을 제한하는 단계
를 포함하는 휴대단말을 이용한 건설기계의 전도 위험 경고 방법.
건설기계로부터 차량의 동작정보를 실시간으로 수신받는 통신부;
상기 차량의 기울어진 경사각을 감지하는 경사각 감지센서;
상기 건설기계의 전도 위험 경고를 표시하는 표시부; 및
상기 동작정보와 상기 경사각에 기초하여 전도 위험도를 산출하고 전도 위험도가 미리 설정된 안전범위를 벗어나면 전도 위험 경고가 표시되도록 표시부를 제어하고, 상기 전도 위험도가 미리 설정된 위험기준 이상이 되면 전도 위험을 상기 건설기계 또는 미리 등록된 단말에 전도 위험을 통지하도록 상기 통신부를 제어하는 제어부
를 포함하는 건설기계의 전도위험 경고 휴대단말.
건설기계로부터 차량의 동작정보를 전송받는 단계;
상기 건설기계의 단말 장착대를 기준으로 수직한 가상의 선에 대해 기울어진 경사각을 측정하는 단계;
상기 경사각과 상기 동작정보에 기초하여 상기 건설기계의 전도 위험도를 산출하는 단계; 및
상기 건설기계의 전도 위험도가 미리 설정된 범위를 벗어나면 전도 위험을 상기 건설기계 또는 미리 설정된 단말에 통지하는 단계를 포함하는 휴대단말에 의한 건설기계의 전도위험 경고 방법.
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