KR102290181B1 - Microseism monitoring system for sensing collapse of mine pit - Google Patents

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KR102290181B1
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김용광
곽승준
박지웅
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Abstract

The present invention relates to a micro-vibration monitoring system for detecting a collapse in a mine pit, and more particularly to a micro-vibration monitoring system for detecting a collapse in a mine pit by analyzing the micro-vibration data measured by a collapse detection sensor installed on the ground surface, sidewall or ceiling of the mine pit and monitoring the collapse of the mine pit. According to the present invention, by analyzing the micro-vibration data measured by the collapse detection sensor installed on the ground surface, side wall or ceiling of the mine pit, and monitoring the collapse of the mine pit, the harmful elements exposed to mine workers can be removed in advance by predicting the collapse of the mine pit due to micro-vibration generated in the mine pit. The present invention includes a sensor interface board and a gateway.

Description

광산 갱내 붕락 감지를 위한 미소진동 모니터링 시스템{MICROSEISM MONITORING SYSTEM FOR SENSING COLLAPSE OF MINE PIT}Micro-vibration monitoring system for detecting collapse in a mine pit

본 발명은 광산 갱내 붕락 감지를 위한 미소진동 모니터링 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광산 갱내 지표나 측벽 또는 천장에 설치된 붕락감지센서에서 측정된 미소진동 데이터를 분석하여 광산 갱내 붕락을 모니터링하는 광산 갱내 붕락 감지를 위한 미소진동 모니터링 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a micro-vibration monitoring system for detecting the collapse of a mine pit, and more particularly, a mine pit for monitoring the collapse of a mine mine by analyzing the micro-vibration data measured by a collapse detection sensor installed on the surface, sidewall or ceiling of a mine pit. It relates to a micro-vibration monitoring system for decay detection.

일반적으로 지하광산의 갱도는 굴착 후 발생되는 공간인 주방(Room)과 붕괴를 방지하기 위해 채굴하지 않은 기둥 역할의 암주(Piller)로 이루어져 있으며, 주방은 각각의 굴착된 갱도 편(층)의 하부 바닥과 상부 천장으로 이루어져 있다.In general, the underground mine tunnel consists of a room, which is a space generated after excavation, and a pillar that is not mined to prevent collapse. It consists of a floor and an upper ceiling.

지하 굴착이 진행됨에 따라 주방과 암주는 응력을 받아 변위가 지속되며, 임계치를 넘으면 취성 파괴가 발생되어 갱도의 붕괴와 인명피해를 유발할 수 있다. 이러한 변위는 주로 암주에 집중되고, 천장, 벽면 및 바닥이 미세하게 부풀어 오르는 변위를 발생시키며, 암반에 다수의 절리와 단층이 존재할 경우 임계 응력 전에 변위가 발생하기도 한다.As the underground excavation progresses, the kitchen and arm poles are subjected to stress and the displacement continues. If the threshold is exceeded, brittle fractures may occur, which may cause the collapse of the tunnel and human casualties. This displacement is mainly concentrated on the rock column, and causes the ceiling, wall and floor to slightly swell.

종래의 변위측정 방식은 1차원적 단일 게이지를 통한 계측 혹은 측량용 라이다를 현장에서 장비를 구성하여 비정기적으로 측정한 후 그 차이를 보는 방식이 대부분을 이루고 있다. 1차원적 계측은 넓은 범위를 대표할 수 없으며, 다수의 계측 시 경제성이 낮고, 관리의 어려움이 존재한다.Most of the conventional displacement measurement methods consist of measuring through a one-dimensional single gauge or measuring lidar for surveying at the site, measuring irregularly, and then looking at the difference. One-dimensional measurement cannot represent a wide range, and economical efficiency is low when multiple measurements are performed, and there are difficulties in management.

또한, 3차원적인 라이다는 측정 장비가 고가이며, 비정기적으로 측정하고, 다양한 자료처리 후 변위를 관측하므로 실시간 연속측정을 통한 예보 및 경보 자료를 획득하지 못하는 문제점이 있다.In addition, three-dimensional lidar has a problem in that it is not possible to acquire forecast and warning data through real-time continuous measurement because measuring equipment is expensive, measuring irregularly, and observing displacement after various data processing.

특히, 광산 갱내 작업이나 다른 영향으로 인하여 갱내에서 미소진동이 발생될 수 있으며, 이와 같이 발생된 미소진동은 광산 갱내 붕락의 원인이 될 수 있으므로 미소진동 분석을 통해 광산 갱내 붕락을 사전 예측할 수 있는 시스템이 필요한 실정이다.In particular, a system that can predict the collapse of a mine through micro-vibration analysis because micro-vibrations may be generated in the mine due to work or other influence This is a necessary situation.

KR10-2026643B1KR10-2026643B1

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 광산 갱내 지표나 측벽 또는 천장에 설치된 붕락감지센서에서 측정된 미소진동 데이터를 분석하여 광산 갱내 붕락을 모니터링할 수 있도록 한 광산 갱내 붕락 감지를 위한 미소진동 모니터링 시스템을 제공함을 목적으로 한다.The present invention was devised to solve such a problem, and it is possible to monitor the collapse of a mine mine by analyzing the microvibration data measured by the collapse detection sensor installed on the surface, sidewall or ceiling of the mine mine. An object of the present invention is to provide a micro-vibration monitoring system.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광산 갱내 붕락 감지를 위한 미소진동 모니터링 시스템의 일측면에 따르면, 광산 갱내의 지표면이나 측벽 또는 천장에 소정 영역의 셀 단위마다 설치되는 센서 인터페이스 보드; 상기 센서 인터페이스 보드마다 다수개가 설치되어 암반의 미소진동을 측정하는 붕락감지센서; 상기 다수개의 붕락감지센서에서 각각 측정된 각 셀 영역에서의 미소진동 측정 데이터를 수집하는 게이트웨이; 상기 게이트웨이에서 수집한 각 셀 영역에서의 미소진동 측정 데이터를 네트워크망을 통해 실시간으로 수신하여 암반에서 나타나는 미소진동 변화 상태를 분석하여 광산 갱내 붕락을 사전 예측하는 미소진동 모니터링 서버; 및 상기 미소진동 모니터링 서버로부터 광산 갱내 붕락 사전 예측 경보 신호를 수신하는 경우 경보음을 송출하는 경보 장치를 포함할 수 있다.According to one aspect of the micro-vibration monitoring system for detecting the collapse of a mine pit according to the present invention for achieving the above object, the sensor interface board is installed on the ground surface, side wall, or ceiling of the mine pit for each cell unit of a predetermined area; a collapse detection sensor installed in a plurality of each of the sensor interface boards to measure the micro-vibration of the rock; a gateway for collecting micro-vibration measurement data in each cell area measured by the plurality of collapse detection sensors; a micro-vibration monitoring server that receives micro-vibration measurement data in each cell area collected by the gateway in real time through a network, analyzes the state of micro-vibration changes appearing in the bedrock, and predicts the collapse of the mine in advance; and an alarm device that transmits an alarm sound when receiving a pre-prediction warning signal for collapse of a mine mine from the micro-vibration monitoring server.

또한, 상기 붕락감지센서는 광산 갱내 암의 붕락, 낙석 등이 발생하기전 갱내 작업이나 자연적 원인에 의해 암반에서 나타나는 미소진동 변화 상태를 측정할 수 있다.In addition, the collapse detection sensor can measure the state of micro-vibration changes appearing in the rock due to the mine work or natural causes before the rock collapse or rockfall occurs in the mine shaft.

또한, 상기 미소진동 모니터링 서버는 상기 게이트웨이에서 수집한 각 셀 영역에서의 미소진동 측정 데이터에 기초하여 암반에서 나타나는 미소진동 변화 상태를 분석한 결과 특정 셀 영역에서의 미소진동 변화값이 기설정된 기준값을 초과하는 경우 광산 갱내 붕락이 시작된 것으로 판단할 수 있다.In addition, the micro-vibration monitoring server analyzes the micro-vibration change state appearing in the bedrock based on the micro-vibration measurement data in each cell area collected by the gateway. As a result, the micro-vibration change value in a specific cell area is a preset reference value. If it exceeds, it can be judged that the collapse of the mine has started.

또한, 상기 경보 장치는 상기 미소진동 모니터링 서버로부터 상기 특정 셀 영역에서의 미소진동 변화값이 기설정된 기준값을 초과하여 경보 신호를 수신하는 경우 광산 갱내 붕락 시작을 알리는 경보음을 소정 시간동안 주기적인 간격을 두고 송출할 수 있다.In addition, when receiving an alarm signal from the micro-vibration monitoring server in which the change value of the micro-vibration in the specific cell region exceeds a preset reference value, the warning device sounds an alarm to indicate the start of the mine mine collapse at regular intervals for a predetermined time. can be sent with

본 발명에 의하면, 광산 갱내 지표나 측벽 또는 천장에 설치된 붕락감지센서에서 측정된 미소진동 데이터를 분석하여 광산 갱내 붕락을 모니터링함으로써 광산 갱내에서 발생된 미소진동에 의한 광산 갱내 붕락을 예측하여 갱내 작업자들에게 노출된 위해 요소를 사전에 제거할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, by analyzing the micro-vibration data measured by the collapse detection sensor installed on the surface, sidewall or ceiling of the mine mine, the collapse of the mine is monitored, and the collapse of the mine due to the micro-vibration generated in the mine is predicted by the mine workers. It has the effect of being able to remove the harmful elements exposed to them in advance.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광산 갱내 붕락 감지를 위한 미소진동 모니터링 시스템의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에서 붕락감지센서의 세부 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1에서 미소진동 모니터링 서버의 세부 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 미소진동시험 레이아웃과 위치추적 시험결과의 일예를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 3의 객체위치 인식부에서의 객체위치 인식을 위한 앵커와 태그 간 통신방법의 일예를 나타내는 도면이다.
도 6은 3개의 앵커가 태그로부터 위치 데이터를 수신하는 경우의 3개의 현을 나타내는 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 광산 갱내 붕락 감지를 위한 미소진동 모니터링 방법을 나타내는 도면이다.1 is a view showing the overall configuration of a micro-vibration monitoring system for detecting collapse in a mine mine according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a detailed configuration of the collapse detection sensor in FIG. 1 .
3 is a view showing a detailed configuration of the micro-vibration monitoring server in FIG. 1 .
4 is a diagram showing an example of a micro-vibration test layout and a position tracking test result.
5 is a diagram illustrating an example of a communication method between an anchor and a tag for recognizing an object position in the object position recognition unit of FIG. 3 .
6 is a diagram showing three strings when three anchors receive position data from a tag.
7 and 8 are diagrams illustrating a micro-vibration monitoring method for detecting collapse in a mine mine according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to conventional or dictionary meanings, and the inventor should properly understand the concept of the term in order to best describe his invention. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the configuration shown in the embodiments and drawings described in the present specification is only the most preferred embodiment of the present invention and does not represent all the technical spirit of the present invention, so at the time of the present application, various It should be understood that there may be equivalents and variations.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광산 갱내 붕락 감지를 위한 미소진동 모니터링 시스템의 전체 구성을 나타내는 도면이다.1 is a view showing the overall configuration of a micro-vibration monitoring system for detecting collapse in a mine mine according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명의 광산 갱내 붕락 감지를 위한 미소진동 모니터링 시스템은 광산 갱내에서 센서 인터페이스 보드(100)에 설치되는 다수개의 붕락감지센서(110)와, 게이트웨이(200)와, 경보 장치(400) 및 네트워크망을 통해 게이트웨이(200)와 경보 장치(400)와 데이터 통신 및 제어신호를 송수신하는 미소진동 모니터링 서버(300)를 포함할 수 있다.As shown, the micro-vibration monitoring system for detecting the collapse of a mine shaft of the present invention includes a plurality of collapse detection sensors 110 installed on the sensor interface board 100 in the mine shaft, a gateway 200, and an alarm device ( 400) and a micro-vibration monitoring server 300 for transmitting and receiving data communication and control signals to and from the gateway 200 and the alarm device 400 through a network.

붕락감지센서(100)는 광산 갱내의 지표면이나 측벽 또는 천장에 소정 영역의 셀 단위마다 설치되는 센서 인터페이스 보드(100)에 다수개가 설치되어 갱내 암의 붕락, 낙석 등이 발생하기전 암반에서 나타나는 미소진동 변화 상태를 측정할 수 있으며, 측정된 각 셀 영역에서의 미소진동 데이터는 근거리 무선통신 방식에 의해 게이트웨이(200)로 전송될 수 있다. 여기서, 붕락감지센서(100)는 갱내 환경에 따라 ICT, IoT 기반 지오폰 센서를 이용하여 갱내 암의 붕락, 낙석 등이 발생하기전 암반에서 나타나는 미소진동 변화 상태를 측정할 수도 있다.A plurality of collapse detection sensors 100 are installed on the sensor interface board 100 installed for each cell unit of a predetermined area on the ground surface, sidewall, or ceiling of the mine shaft, so that the collapse or rockfall of the rock in the mine occurs. A vibration change state may be measured, and the measured micro-vibration data in each cell area may be transmitted to the gateway 200 by a short-range wireless communication method. Here, the collapse detection sensor 100 may measure the state of micro-vibration changes appearing in the rock before the collapse or rockfall of the mine rock using an ICT or IoT-based geophone sensor according to the mine environment.

게이트웨이(200)는 다수개의 붕락감지센서(100)에서 각각 측정된 각 셀 영역에서의 미소진동 데이터를 근거리 무선통신 방식에 의해 수신하여 통합적으로 수집할 수 있으며, 통합적으로 수집된 각 셀 영역에서의 미소진동 데이터를 네트워크망을 통해 미소진동 모니터링 서버(300)로 전송할 수 있다.The gateway 200 may receive and collect microvibration data in each cell area respectively measured by a plurality of collapse detection sensors 100 by a short-distance wireless communication method, and collect the microvibration data in each cell area integratedly collected. The micro-vibration data may be transmitted to the micro-vibration monitoring server 300 through a network.

미소진동 모니터링 서버(300)는 게이트웨이(200)에서 통합적으로 수집한 각 셀 영역에서의 미소진동 데이터를 네트워크망을 통해 실시간으로 수신하여 갱내 지표면이나 측벽 또는 천장에서의 암의 붕락, 낙석 등이 발생하기전 암반에서 나타나는 미소진동 변화 상태를 분석할 수 있다. 분석 결과, 특정 셀 영역에서의 미소진동 변화값이 기설정된 기준값을 초과하는 경우에는 광산 갱내 붕락이나 붕괴가 시작된 것으로 판단하여 이에 대한 경보 신호를 발생시킬 수 있다. 여기서, 네트워크는 각각의 모듈 간에 정보 교환이 가능한 연결 구조를 의미하는 것으로, 이러한 네트워크(network)의 일 예에는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 네트워크, LTE(Long Term Evolution) 네트워크, WIMAX(World Interoperability for Microwave Access) 네트워크, 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), 블루투스(Bluetooth) 네트워크, 위성 방송 네트워크, 아날로그 방송 네트워크, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 네트워크, WiFi, V2V, V2I, V2X, DSRC 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다.The micro-vibration monitoring server 300 receives the micro-vibration data in each cell area integratedly collected by the gateway 200 in real time through the network network, and the collapse of rocks, rocks, and the like on the ground surface, side walls or ceilings of the mine occur. It is possible to analyze the state of micro-vibration changes that appear in the bedrock before doing so. As a result of the analysis, when the change value of the micro-vibration in the specific cell region exceeds the preset reference value, it is determined that the collapse or collapse of the mine mine has started, and an alarm signal can be generated. Here, the network means a connection structure capable of exchanging information between each module. Examples of such a network include a 3rd Generation Partnership Project (3GPP) network, a Long Term Evolution (LTE) network, and a World Interoperability for WIMAX (WIMAX) network. Microwave Access) network, Internet, LAN (Local Area Network), Wireless LAN (Wireless Local Area Network), WAN (Wide Area Network), PAN (Personal Area Network), Bluetooth (Bluetooth) network, satellite broadcasting network, analog broadcasting networks, Digital Multimedia Broadcasting (DMB) networks, WiFi, V2V, V2I, V2X, DSRC, and the like.

경보 장치(400)는 미소진동 모니터링 서버(300)와 네트워크망을 통해 연결되어 미소진동 모니터링 서버(300)로부터 광산 갱내 붕락이나 붕괴 시작을 알리는 경보 신호를 수신하는 경우 광산 갱내 붕락이나 붕괴 시작을 알리는 경보음을 소정 시간동안 주기적인 간격을 두고 송출할 수 있다. 이에 따라, 갱내에서 작업중인 작업자들은 경보 장치(400)에서 소정 시간 간격을 두고 주기적으로 송출되는 경보음을 인지함으로써 신속하게 갱내에서 대피할 수 있다.The alarm device 400 is connected to the micro-vibration monitoring server 300 through a network and when receiving an alarm signal notifying the collapse or start of collapse in the mine mine from the micro-vibration monitoring server 300, notifying the collapse or start of collapse in the mine. An alarm sound may be transmitted at periodic intervals for a predetermined time. Accordingly, workers who are working in the mine can quickly evacuate from the mine by recognizing the alarm sound that is periodically transmitted at a predetermined time interval from the alarm device 400 .

도 2는 도 1에서 붕락감지센서의 세부 구성을 나타내는 도면이다.2 is a view showing a detailed configuration of the collapse detection sensor in FIG. 1 .

도시된 바와 같이, 본 발명의 붕락감지센서(110)는 트리거링 모듈(111)과, 고속 버퍼링 메모리(112) 및 센서 인터페이스(113)를 포함할 수 있다.As shown, the collapse detection sensor 110 of the present invention may include a triggering module 111 , a high-speed buffering memory 112 , and a sensor interface 113 .

트리거링 모듈(111)은 광산 갱내 암의 붕락, 낙석 등이 발생하기전 암반에서 나타나는 미소진동이 감지되면 트리거링되어 암반에서 나타나는 미소진동 변화 상태를 동적으로 측정할 수 있다. 여기서, 트리거링의 기준은 미소진동 측정값이 트리거링 기준값 이상이 되는 경우 트리거링되어 암반에서 나타나는 미소진동 변화 상태를 측정할 수 있다.The triggering module 111 may be triggered when a micro-vibration appearing in the bedrock is detected before collapse, rockfall, etc. of the rock in the mine mine occurs, and dynamically measure the state of change in the micro-vibration appearing in the bedrock. Here, the triggering criterion may be triggered when the microvibration measurement value is greater than or equal to the triggering reference value to measure the microvibration change state appearing in the bedrock.

고속 버퍼링 메모리(112)는 트리거링 모듈(111)에서 측정된 미소진동 측정값을 저장할 수 있으며 고속 버퍼링을 통해 많은 양의 데이터를 안정적으로 송신할 수 있다. 특히, 미소진동 측정시 저주파에서 고주파까지의 넓은 동작범위, 정밀성을 위한 고분해능, 많은 양의 데이터를 처리하기 위한 신호처리속도를 고려하여 고속 버퍼링 메모리(112)를 사용할 수 있다.The high-speed buffering memory 112 may store the micro-vibration measurement value measured by the triggering module 111 and may stably transmit a large amount of data through high-speed buffering. In particular, the high-speed buffering memory 112 can be used in consideration of a wide operating range from low to high frequency, high resolution for precision, and signal processing speed for processing a large amount of data when measuring micro vibrations.

센서 인터페이스(113는)는 고속 버퍼링 메모리(112)에서 고속 버퍼링되는 많은 양의 미소진동 측정 데이터를 실시간으로 인터페이싱하여 근거리 무선통신 방식에 의해 게이트웨이(200)로 전송할 수 있다. 여기서, 다수의 센서가 하나의 게이트웨이에 연결되어 데이터를 각각 전송하므로 다수의 센서를 연결하여 ID별로 데이터를 전송할 수 있는 RS-485 방식의 데이터 전송방식으로 센서 인터페이스를 구성할 수 있다.The sensor interface 113 may interface a large amount of micro-vibration measurement data buffered at high speed in the high-speed buffering memory 112 in real time and transmit it to the gateway 200 by a short-range wireless communication method. Here, since a plurality of sensors are connected to one gateway to transmit data, respectively, a sensor interface can be configured in an RS-485 data transmission method that can connect a plurality of sensors to transmit data by ID.

이와 같이 구성되는 본 발명의 붕락감지센서(110)는 갱내 지표면이나 측벽 또는 천장에 설치되어 암의 붕락, 낙석 등이 발생하기전 암반에서 나타나는 미세진동 변화 상태를 측정할 수 있으며, 관리 기준치 설정을 통해 관리자 및 작업자에게 암반의 미소진동 상태 변화에 따른 경보를 제공하기 위한 주요 요소로서 사용될 수 있다.The collapse detection sensor 110 of the present invention configured as described above is installed on the ground surface, side wall, or ceiling of the mine, and can measure the state of microvibration changes that appear in the rock before rock collapse, rockfall, etc. Through this, it can be used as a main element to provide an alarm to the manager and the operator according to the change of the micro-vibration state of the rock.

또한, 본 발명에서 사용하는 붕락감지센서의 계측범위는 사용되는 센서의 주파수, 센서의 사양, 센서의 배치, 대상지역의 지반특성 등에 따라 달라질 수 있음은 물론이다.In addition, of course, the measurement range of the collapse detection sensor used in the present invention may vary depending on the frequency of the sensor used, the specification of the sensor, the arrangement of the sensor, the ground characteristics of the target area, and the like.

또한, 지도 원점에서 센서간의 거리에 따라 감지되는 주파수 대역을 고려하여 광대역 지진계나 일반 지오폰, 가속도계 등을 설치할 수 있으며, 감지되는 주파수 대역을 고려 알리아싱 현상 억제를 위한 24bit의 넓은 동작범위를 갖도록 할 수 있다. 특히, 지표에 센서를 배치하는 경우 그 범위 선정은 필요한 진원 위치의 정확도와 연관되므로 센서 배열 면적을 넓게 하여 정확도가 향상될 수 있도록 할 수 있다.In addition, a broadband seismometer, a general geophone, or an accelerometer can be installed in consideration of the frequency band detected according to the distance between the sensors from the origin of the map. can In particular, in the case of arranging the sensor on the surface, the selection of the range is related to the required accuracy of the epicenter, so that the accuracy can be improved by increasing the sensor array area.

도 3은 도 1에서 미소진동 모니터링 서버의 세부 구성을 나타내는 도면이고, 도 4는 미소진동시험 레이아웃과 위치추적 시험결과의 일예를 나타내는 도면이다.3 is a view showing a detailed configuration of the micro-vibration monitoring server in FIG. 1, and FIG. 4 is a view showing an example of a micro-vibration test layout and location tracking test results.

도시된 바와 같이, 본 발명의 미소진동 모니터링 서버(300)는 미소진동 데이터 수신부(301)와, 파라미터 추출부(302)와, 미소진동 발생지점 확인부(303)와, 통신부(304)와, 제어부(305)와, 미소진동 데이터베이스(306)와, 발생 균열 메커니즘 분석부(307)와, 객체위치 인식부(308) 및 경보신호 발생부(309)를 포함할 수 있다.As shown, the micro-vibration monitoring server 300 of the present invention includes a micro-vibration data receiving unit 301, a parameter extracting unit 302, a micro-vibration generating point confirmation unit 303, a communication unit 304, It may include a control unit 305 , a microvibration database 306 , a crack mechanism analysis unit 307 , an object location recognition unit 308 , and an alarm signal generation unit 309 .

미소진동 데이터 수신부(301)는 게이트웨이(200)에서 통합적으로 수집되어 전송되는 미소진동 데이터를 수신할 수 있다. 여기서, 미소진동 데이터는 갱내 붕괴 감시 대상 각 셀 영역에 설치된 붕락감지센서에서 실시간으로 측정되는 미소진동 측정 데이터일 수 있다.The micro-vibration data receiving unit 301 may receive the micro-vibration data that is integrally collected and transmitted by the gateway 200 . Here, the micro-vibration data may be micro-vibration measurement data measured in real time by a collapse detection sensor installed in each cell area to be monitored for collapse in the mine.

파라미터 추출부(302)는 미소진동 데이터 수신부(301)에서 수신되는 미소진동 측정 데이터에서 계측된 하나의 파형으로부터 미소진동의 발생 횟수, 진폭, 지속시간 등 여러 파라미터를 추출할 수 있다. 이에 의해, 하나의 신호로부터 다양한 정보의 획득이 가능할 수 있다. 여기서, 미소진동 탄성파의 주파수 대역은 1Hz~1000Hz이나 지질 및 조건에 따라 주주파수는 대략 1Hz~1000Hz에도 다수 나타날 수 있다.The parameter extracting unit 302 may extract several parameters, such as the number of occurrences, amplitude, and duration of micro vibrations, from one waveform measured from the micro vibration measurement data received by the micro vibration data receiving unit 301 . Accordingly, it may be possible to obtain various information from one signal. Here, the frequency band of the micro-vibration acoustic wave is 1 Hz to 1000 Hz, but depending on the geology and conditions, the main frequency may appear in a plurality of approximately 1 Hz to 1000 Hz.

미소진동 발생지점 확인부(303)는 파라미터 추출부(302)에서 추출된 적어도 하나 이상의 다양한 파라미터 정보에 기초하여 미소진동이 발생한 지점을 확인할 수 있다. 예를 들어, 미소진동 측정 데이터에서 계측된 하나의 파형을 분석하여 파형이 시작된 위치를 추적하여 최초 미소진동이 발생한 지점을 확인할 수 있다.The micro-vibration generating point check unit 303 may identify the micro-vibration generating point based on at least one or more various parameter information extracted by the parameter extracting unit 302 . For example, by analyzing one waveform measured from the micro-vibration measurement data, the position where the waveform started can be tracked, and the point where the first micro-vibration occurred can be identified.

통신부(304)는 광산 갱내 붕락 감지를 위한 미소진동 모니터링 시스템의 각 구성요소와 통신하여 광산 갱내 붕락 감지를 위한 미소진동 모니터링에 필요한 정보를 송수신하거나 제어신호를 전송할 수 있다.The communication unit 304 may communicate with each component of the micro-vibration monitoring system for detecting the collapse of a mine mine to transmit/receive information required for micro-vibration monitoring for detecting the collapse of a mine or transmit a control signal.

제어부(305)는 광산 갱내 붕락 감지를 위한 미소진동 모니터링 시스템의 각 구성요소와 제어신호를 송수신하여 광산 갱내 붕락 감지를 위한 미소진동 모니터링에 관련된 일련의 전반적인 제어를 수행할 수 있다.The control unit 305 may transmit and receive a control signal to and from each component of the micro-vibration monitoring system for detecting the collapse of a mine pit to perform a series of overall control related to the micro-vibration monitoring for detecting the collapse of a mine pit.

미소진동 데이터베이스(306)는 미소진동 데이터 수신부(301)에서 실시간으로 수신되는 광산 갱내 각 셀 영역에 대한 미소진동 측정 데이터를 데이터베이스화하여 저장할 수 있다. 즉, 광산 갱내 각 셀 영역에 설치된 붕락감지센서에서 각각 측정되는 미소진동 측정 데이터를 저장할 수 있다. 이때 광산 갱내 각 셀 영역에 설치된 붕락감지센서는 각각 고유 번호가 할당될 수 있으며, 할당된 고유 번호별로 각 센서에서 실시간으로 측정되는 미소진동 측정 데이터를 저장할 수 있다.The micro-vibration database 306 may store the micro-vibration measurement data for each cell area in the mine mine received in real time by the micro-vibration data receiving unit 301 as a database. That is, it is possible to store the micro-vibration measurement data measured by the collapse detection sensor installed in each cell area in the mine pit. At this time, the collapse detection sensor installed in each cell area in the mine can be assigned a unique number, and can store micro-vibration measurement data measured in real time by each sensor for each assigned unique number.

발생 균열 메커니즘 분석부(307)는 파라미터 추출부(302)에서 추출된 적어도 하나 이상의 다양한 파라미터 정보 및 미소진동 발생지점 확인부(303)에서 확인된 미소진동이 발생한 지점 정보에 기초하여 미소진동 균열 메커니즘을 분석할 수 있다. 예를 들어, 미소진동의 발생 횟수, 진폭, 지속시간 등 여러 파라미터 정보와 미소진동 측정 데이터에서 계측된 하나의 파형을 분석하여 확인된 최초 미소진동이 발생한 지점 정보에 기초하여 미소진동 균열 메커니즘을 분석할 수 있다.The occurrence crack mechanism analysis unit 307 is configured to perform a micro-vibration cracking mechanism based on at least one or more various parameter information extracted by the parameter extraction unit 302 and the micro-vibration occurrence point information identified by the micro-vibration occurrence point confirmation unit 303 . can be analyzed. For example, the micro-vibration cracking mechanism is analyzed based on information about the point where the first micro-vibration occurred, which is identified by analyzing multiple parameter information such as the number of occurrences of micro-vibrations, amplitude, and duration, and one waveform measured from the micro-vibration measurement data. can do.

발생 균열 메커니즘 분석부(307)는 미소진동 균열 메커니즘을 분석시 미소진동 측정 데이터에 기초하여 갱내에서 암의 붕락,낙석 등이 발생하기전 암반에서 나타나는 미소진동 변화 상태를 분석할 수 있다. 여기서, 미소진동 변화 상태 분석은 예를 들어, 미소진동 데이터 수신부(301)에서 통합적으로 수신되는 갱내 붕괴 감시 대상 각 셀 영역에 대한 미소진동 측정 데이터 중에서 미소진동 측정 데이터 변화값이 기설정된 기준값을 초과한 경우가 발생되면 광산 갱내 붕괴가 시작된 것으로 판단하여 경보신호 발생부(309)로 경보신호 발생을 요청할 수 있다.When analyzing the microvibration cracking mechanism, the crack mechanism analysis unit 307 may analyze the state of changes in microvibrations appearing in the rock before rock collapse or rockfall occurs in the mine, based on the microvibration measurement data. Here, the micro-vibration change state analysis is performed, for example, in the micro-vibration measurement data change value among the micro-vibration measurement data for each cell area to be monitored for intra-pit collapse integrated received by the micro-vibration data receiving unit 301 exceeds a preset reference value. When one case occurs, it is determined that the mine mine collapse has started, and it is possible to request the generation of an alarm signal to the alarm signal generator 309 .

객체위치 인식부(308)는 광산 갱내에서 작업중인 작업자나 작업 차량의 위치정보를 인식할 수 있다. 이러한 작업자나 작업 차량 등 광산 갱내에 위치한 객체위치 파악은 광산 갱내 구역 내에 소정 거리마다 설치된 앵커가 작업자의 작업모나 작업 차량에 설치된 태그와 통신하여 객체의 위치를 인식할 수 있다. 이러한 객체 인식 방법에 대해서는 하기의 첨부된 도 5 및 도 6을 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.The object location recognition unit 308 may recognize location information of a worker or a work vehicle working in a mine shaft. In the identification of the location of an object located in the mine, such as a worker or a work vehicle, an anchor installed at a predetermined distance within the mine area may communicate with a tag installed on the worker's work hat or work vehicle to recognize the location of the object. Such an object recognition method will be described in more detail with reference to FIGS. 5 and 6 attached below.

경보신호 발생부(309)는 발생 균열 메커니즘 분석부(307)에서 미소진동 측정 데이터를 분석한 결과 갱내 붕괴 감시 대상 각 셀 영역에 대한 미소진동 측정 데이터 중에서 미소진동 측정 데이터 변화값이 기설정된 기준값을 초과한 경우가 발생되어 경보신호 발생이 요청되는 경우 광산 갱내 붕괴 시작을 알리는 경보신호를 발생시킬 수 있다. 이와 같이 발생된 광산 갱내 붕괴 시작을 알리기 위한 경보신호는 네트워크망을 통해서 광산 갱내에 설치된 경보 장치(400)를 통해 송출될 수 있다.As a result of analyzing the micro-vibration measurement data in the crack mechanism analysis unit 307, the warning signal generator 309 selects a preset reference value for the change value of the micro-vibration measurement data among the micro-vibration measurement data for each cell area subject to the mine collapse monitoring. If an alarm signal is requested due to an exceeding case, an alarm signal indicating the start of the mine mine collapse can be generated. The alarm signal for notifying the start of the mine mine collapse generated in this way may be transmitted through the alarm device 400 installed in the mine mine through the network.

특히, 경보신호 발생부(309)는 경보신호 발생시 객체위치 인식부(308)에서 인식된 작업자나 작업 차량 등 객체의 위치정보를 전달받을 수 있으며, 전달받은 객체의 위치정보에 기초하여 갱내 객체가 위치한 구역에 배치된 경보 장치로 갱내 붕괴 시작을 알리기 위한 경보신호를 송출할 수 있다. 이에 따라, 광산 갱내에서 작업중인 작업자들은 광산 갱내 붕괴 시작을 알리는 경보신호를 듣고서 최대한 빠른 시간 내에 갱내 작업 현장에서 대피할 수 있다.In particular, the alarm signal generator 309 may receive location information of an object, such as a worker or a work vehicle, recognized by the object location recognition unit 308 when an alarm signal is generated, and based on the received location information of the object, the object in the mine is detected. An alarm device placed in the area where it is located can send out an alarm signal to signal the beginning of a collapse in the pit. Accordingly, the workers working in the mine can evacuate from the work site in the mine as soon as possible after hearing an alarm signal indicating the start of collapse of the mine.

또한, 도 4의 미소진동시험 레이아웃(a)과 위치추적 시험결과(b)에 예시된 바와 같이 지반붕괴 예측을 위한 미소진동 현장시험 정밀도는 약 24m로서 30m 이내이고, 진동발생위치에서 우상부에 예측되었으나 이는 지반의 속도 불균질성과 알고리즘 및 수신기 위치 제한에 따른 오차로 해석될 수 있다.In addition, as illustrated in the micro-vibration test layout (a) and the location tracking test result (b) of FIG. 4, the precision of the micro-vibration field test for prediction of ground collapse is about 24 m, within 30 m, and in the upper right corner from the vibration generating position. Although predicted, this can be interpreted as an error due to the velocity inhomogeneity of the ground and the limitation of the algorithm and receiver position.

도 5는 도 3의 객체위치 인식부에서의 객체위치 인식을 위한 앵커와 태그 간 통신방법의 일예를 나타내는 도면이고, 도 6은 3개의 앵커가 태그로부터 위치 데이터를 수신하는 경우의 3개의 현을 나타내는 도면이다.5 is a diagram illustrating an example of a communication method between an anchor and a tag for object position recognition in the object position recognition unit of FIG. It is a drawing showing

도시된 바와 같이, 본 발명에서는 실시간 위치분석 및 근접탐지 알고리즘으로서 측정시스템 거리정보를 이용한 위치추적 및 거리 산출 알고리즘을 제공할 수 있다. 즉, 위치(거리) 산출을 위한 앵커(Anchor)와 태그(Tag)간 통신 흐름에서, 태그의 MCU 펌웨어에 정의된 순서에 따라 순차적으로 앵커와의 데이터 통신이 이루어질 수 있으며, 갱내 설치된 다수의 앵커에 순차적으로 1회씩 데이터 통신을 수행하여 거리정보를 산출할 수 있다. 갱도의 길이를 고려할 때 앵커는 고정식으로 직병렬 다수개의 장비가 설치될 수 있으며, 태그는 작업차량 내외부 및 작업자 스마트 헬맷에 장착되어 이동식으로 다수개의 위치정보를 각각 앵커(리더)측에 송신할 수 있다.As shown, the present invention can provide a location tracking and distance calculation algorithm using the measurement system distance information as a real-time location analysis and proximity detection algorithm. That is, in the communication flow between the anchor and the tag for calculating the location (distance), data communication with the anchor can be sequentially performed according to the order defined in the MCU firmware of the tag, and a plurality of anchors installed in the mine The distance information may be calculated by sequentially performing data communication once. Considering the length of the tunnel, the anchor is fixed, and multiple equipment can be installed in series and parallel. there is.

또한, 본 발명에서는 광산 갱내 차량 및 작업자의 위치를 실시간 측위하기 위해서 갱내 실시간 위치추적 알고리즘을 적용할 수 있다. 측위 기능은 갱내 측벽 또는 천장에 설치된 각 앵커(리더)가 태그로부터 위치 관련 데이터를 수신하고, 수신한 데이터를 바탕으로 알고리즘을 처리해 태그의 정확한 위치를 판단할 수 있다.In addition, in the present invention, a real-time location tracking algorithm in a mine may be applied in order to locate the location of a vehicle and an operator in the mine in real time. In the positioning function, each anchor (leader) installed on the side wall or ceiling of the mine receives location-related data from the tag and processes the algorithm based on the received data to determine the exact location of the tag.

특히, 차량 또는 작업자에게 부착된 태그의 위치에 따라 태그로부터 데이터 수신이 가능한 앵커(리더)의 수가 달라지는데 태그의 위치 데이터를 수신한 앵커의 수에 따라 각각 다른 측위 알고리즘을 적용할 수 있다. 즉, 태그의 위치정보를 수신한 앵커의 수를 각각 2개, 3개 또는 그 이상인 경우로 구분할 수 있으며, 이때 각각 적용한 측위 알고리즘은 아래와 같다.In particular, the number of anchors (readers) capable of receiving data from the tag varies according to the location of the tag attached to the vehicle or the operator, and different positioning algorithms may be applied according to the number of anchors that have received the location data of the tag. That is, the number of anchors that have received the location information of the tag can be divided into two, three, or more, respectively, and the applied positioning algorithms are as follows.

피타고라스 정리 및 공통현의 방정식을 이용한 태그 측위 알고리즘은 다음과 같다. 예를 들어, 태그의 중심을 (0,0) 좌표로 정의할 수 있으며,

Figure 112020089038857-pat00001
는 사전에 정의된 앵커의 좌표이고,
Figure 112020089038857-pat00002
는 구하고자 하는 태그의 좌표이며,
Figure 112020089038857-pat00003
는 각 앵커가 측정한 태그와의 거리일 수 있다. 즉, 태그의 데이터를 수신한 앵커가 2개, 3개, 4개 이상인 경우로 구분하고 연산 알고리즘을 적용해 태그의 위치를 측정할 수 있다.The tag positioning algorithm using the Pythagorean theorem and the equation of the common chord is as follows. For example, you can define the center of the tag as (0,0) coordinates,
Figure 112020089038857-pat00001
is the coordinates of the predefined anchor,
Figure 112020089038857-pat00002
is the coordinates of the tag to be retrieved,
Figure 112020089038857-pat00003
may be the distance to the tag measured by each anchor. In other words, it is possible to classify the case where there are two, three, or four or more anchors that have received the data of the tag, and apply the calculation algorithm to measure the position of the tag.

먼저, 2개의 앵커로부터 태그의 데이터 수신 시 적용한 공통현의 방정식은 하기의 수학식 1과 같이 표기될 수 있다.First, the equation of a common string applied when data of a tag is received from two anchors may be expressed as Equation 1 below.

Figure 112020089038857-pat00004
Figure 112020089038857-pat00004

Figure 112020089038857-pat00005
Figure 112020089038857-pat00005

또한, 3개의 앵커로부터 태그의 데이터 수신 시 적용한 공통현의 방정식은 하기의 수학식 2와 같이 표기될 수 있다.In addition, the equation of the common string applied when the data of the tag is received from the three anchors may be expressed as Equation 2 below.

Figure 112020089038857-pat00006
Figure 112020089038857-pat00006

또한, 4개 이상의 앵커로부터 태그의 데이터 수신 시 적용한 공통현의 방정식은 하기의 수학식 3과 같이 표기될 수 있다.In addition, the equation of the common string applied when the data of the tag is received from four or more anchors may be expressed as Equation 3 below.

Figure 112020089038857-pat00007
Figure 112020089038857-pat00007

4개 이상의 앵커로부터 태그의 데이터를 수신한 경우에는 3개 앵커 조합을 선택해 각각 측위 후 결과값의 중심좌표를 계산할 수 있다.When tag data is received from 4 or more anchors, the center coordinates of the result value can be calculated after positioning by selecting a combination of 3 anchors.

즉, 2개의 앵커가 태그로부터 위치 데이터를 수신하는 경우에는, 2개의 앵커로부터 태그와의 거리 데이터가 수신된 경우 앵커와 태그간 측정거리에 따라 두 원이 만나지 않는 경우와 한 점에서 만나는 경우 및 두 점에서 만나는 경우에 대한 각각의 경우를 고려하여 연산 처리할 수 있다. 여기서, 두 원이 만나지 않는 경우는 외부에서 만나지 않거나 내부에 포함되거나 동심원인 경우로 구분될 수 있으며, 두 원이 한 점에서 만나는 경우는 외접하거나 내접하는 경우로 구분될 수 있다.That is, when two anchors receive location data from a tag, when distance data with a tag is received from two anchors, a case where two circles do not meet or a case where they meet at a point according to a measurement distance between an anchor and a tag, and The calculation can be processed by considering each case for the case where two points meet. Here, the case where the two circles do not meet may be divided into a case where they do not meet outside, are contained within, or are concentric circles, and the case where two circles meet at a point may be divided into a circumscribed or inscribed case.

한편, 3개의 앵커가 태그로부터 위치 데이터를 수신하는 경우에는, 3개의 앵커로부터 태그와의 거리 데이터가 수신된 경우 앵커와 태그간 측정거리에 따라 도 5에서와 같이 3개의 현이 그려질 수 있으며, 태그의 위치는 3개의 현이 만나는 지점으로 연산할 수 있다.On the other hand, when three anchors receive location data from a tag, when distance data with a tag is received from three anchors, three strings can be drawn as shown in FIG. 5 according to the measured distance between the anchor and the tag, The position of the tag can be calculated as the point where three strings meet.

한편, 4개 이상의 앵커가 태그로부터 위치 데이터를 수신하는 경우, 4개 이상의 앵커로부터 각각 태그와의 거리 정보를 수신한 경우에는 3개 앵커를 선택하여 태그와의 각 거리 정보를 이용해 연산 수식에 따라 측위할 수 있다. 태그와의 거리 정보를 수신한 4개 이상의 앵커 중 앵커 3개의 조합에 따라 N개의 태그 좌표가 취득될 수 있으며, N개 좌표의 중심 좌표를 계산한 값을 최종 측위값으로 결정할 수 있다.On the other hand, when 4 or more anchors receive location data from a tag, and when distance information from each tag is received from 4 or more anchors, 3 anchors are selected and each distance information from the tag is used according to the calculation formula can be positioned N tag coordinates may be obtained according to a combination of three anchors among four or more anchors receiving distance information from a tag, and a value calculated by calculating the center coordinates of the N coordinates may be determined as the final positioning value.

특히, 측위 교점간 거리가 멀어 측위 정확도가 의심되는 경우, 3개의 앵커로 계산된 좌표값(교점)간 거리가 먼 경우 최종 계산된 태그의 위치결과는 실제 위치와 오차가 커지게 될 수 있다. 따라서, 이러한 오차를 줄이기 위해 각 교점의 정확도를 확인하여 기준 이하의 교점은 태그 좌표 계산시 제외 처리하여 정확도를 확보할 수 있도록 할 수 있다.In particular, when the distance between positioning intersections is long and positioning accuracy is questioned, when the distance between coordinate values (intersections) calculated by three anchors is long, the final calculated position result of the tag may have a large error from the actual position. Therefore, in order to reduce the error, the accuracy of each intersection is checked, and the intersection below the standard is excluded from the calculation of the tag coordinates to ensure the accuracy.

하기에서는 본 발명의 실시간 위치추적 알고리즘에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, the real-time location tracking algorithm of the present invention will be described.

갱내 차량 및 작업자의 실시간 위치 추적 알고리즘은 소지한 태그를 기준으로 한 2원 공통현 방정식과 동일하며, 다만 앵커 외곽 방향 교점만 좌표로 표시할 수 있다.The real-time location tracking algorithm of vehicles and workers in the mine is the same as the two-way common chord equation based on the tag you have, but only the intersection point in the direction of the anchor outside can be displayed as coordinates.

1개의 앵커(RF Reader)에서만 차량 및 작업자와의 거리정보를 검출한 경우 검출 앵커의 위치 및 태그 위치를 동일하게 표시할 수 있으며 거리는 검출된 거리값을 m 단위로 표현할 수 있다.When the distance information between the vehicle and the operator is detected only from one anchor (RF Reader), the location of the detection anchor and the location of the tag can be displayed in the same way, and the distance can be expressed in units of m.

또한, 2개의 앵커가 추적체와의 거리를 검출한 경우에는 하기의 수학식 4와 같은 기본 방정식을 적용할 수 있다.In addition, when the two anchors detect the distance to the tracker, a basic equation such as Equation 4 below may be applied.

Figure 112020089038857-pat00008
Figure 112020089038857-pat00008

도 7 및 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 광산 갱내 붕락 감지를 위한 미소진동 모니터링 방법을 나타내는 도면이다.7 and 8 are diagrams illustrating a micro-vibration monitoring method for detecting collapse in a mine mine according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 미소진동 모니터링 서버는 게이트웨이에서 실시간으로 통합적으로 수집되어 전송되는 갱내 붕괴 감시 대상 각 셀 영역에서의 미소진동 측정 데이터를 수신하였는지를 판단(S10)할 수 있다. 이때, 미소진동 측정 데이터는 광산 갱내 붕괴 감시 대상 각 셀 영역에 설치된 붕락감지센서에서 측정되는 갱내 작업에 의하거나 다른 원인에 의한 미소진동 측정 데이터일 수 있다.As shown, the micro-vibration monitoring server may determine whether micro-vibration measurement data in each cell area to be monitored for collapse of a mine is received, which is integrated and transmitted in real time from the gateway ( S10 ). In this case, the micro-vibration measurement data may be micro-vibration measurement data due to work in the mine or other causes measured by the collapse detection sensor installed in each cell area to be monitored for collapse in the mine mine.

이어서, 미소진동 모니터링 서버는 게이트웨이에서 실시간으로 통합적으로 수집되어 전송되는 미소진동 측정 데이터를 수신한 경우에는 수신한 적어도 하나 이상의 미소진동 측정 데이터를 미소진동 데이터베이스에 저장(S11)할 수 있다.Subsequently, when the micro-vibration monitoring server receives the micro-vibration measurement data that is collected and transmitted integrally in real time from the gateway, it may store at least one or more of the received micro-vibration measurement data in the micro-vibration database (S11).

이어서, 미소진동 모니터링 서버는 게이트웨이로부터 수신된 적어도 하나 이상의 미소진동 측정 데이터에서 계측된 하나의 파형으로부터 미소진동의 발생 횟수, 진폭, 지속시간 등 여러 파라미터를 추출(S12)할 수 있다. 이에 의해, 하나의 신호로부터 다양한 정보의 획득이 가능할 수 있다. 여기서, 미소진동 탄성파의 주파수 대역은 1Hz~1000Hz이나 지질 및 조건에 따라 주주파수는 대략 1Hz~1000Hz에도 다수 나타날 수 있다.Subsequently, the micro-vibration monitoring server may extract several parameters, such as the number of occurrences of micro-vibrations, amplitude, and duration, from one waveform measured in at least one or more micro-vibration measurement data received from the gateway (S12). Accordingly, it may be possible to obtain various information from one signal. Here, the frequency band of the micro-vibration acoustic wave is 1 Hz to 1000 Hz, but depending on the geology and conditions, the main frequency may appear in a plurality of approximately 1 Hz to 1000 Hz.

이어서, 미소진동 모니터링 서버는 S12단계에서 추출된 적어도 하나 이상의 다양한 파라미터 정보에 기초하여 갱내에서 미소진동이 발생한 지점을 확인(S13)할 수 있다. 예를 들어, 미소진동 측정 데이터에서 계측된 하나의 파형을 분석하여 파형이 시작된 위치를 추적하여 갱내에서 최초 미소진동이 발생한 지점을 확인할 수 있다.Subsequently, the micro-vibration monitoring server may identify a point where the micro-vibration occurs in the mine based on at least one or more various parameter information extracted in step S12 ( S13 ). For example, by analyzing one waveform measured from the micro-vibration measurement data, the position where the waveform started can be tracked, and the point where the first micro-vibration occurred in the mine can be identified.

이어서, 미소진동 모니터링 서버는 S12단계에서 추출된 적어도 하나 이상의 다양한 파라미터 정보 및 S13단계에서 확인된 미소진동이 발생한 지점 정보에 기초하여 미소진동 균열 메커니즘을 분석(S14)할 수 있다. 예를 들어, 미소진동의 발생 횟수, 진폭, 지속시간 등 여러 파라미터 정보와 미소진동 측정 데이터에서 계측된 하나의 파형을 분석하여 확인된 최초 미소진동이 발생한 지점 정보에 기초하여 미소진동 균열 메커니즘을 분석할 수 있다. 이때, 미소진동 균열 메커니즘 분석시 미소진동 측정 데이터에 기초하여 갱내에서 암의 붕락,낙석 등이 발생하기전 암반에서 나타나는 미소진동 변화 상태를 분석할 수 있다. 여기서, 미소진동 변화 상태 분석은 예를 들어, 통합적으로 수신되는 갱내 붕괴 감시 대상 각 셀 영역에 대한 미소진동 측정 데이터 중에서 미소진동 측정 데이터 변화값이 기설정된 기준값을 초과한 경우가 발생되면 광산 갱내 붕괴가 시작된 것으로 판단하여 경보신호 발생을 요청할 수 있다.Subsequently, the micro-vibration monitoring server may analyze the micro-vibration cracking mechanism based on at least one or more various parameter information extracted in step S12 and information on the point at which the micro-vibration identified in step S13 has occurred (S14). For example, the micro-vibration cracking mechanism is analyzed based on information about the point where the first micro-vibration occurred, which is identified by analyzing multiple parameter information such as the number of occurrences of micro-vibrations, amplitude, and duration, and one waveform measured from the micro-vibration measurement data. can do. At this time, when analyzing the micro-vibration cracking mechanism, it is possible to analyze the state of changes in micro-vibration appearing in the bedrock before the rock collapse or rockfall occurs in the pit based on the micro-vibration measurement data. Here, the micro-vibration change state analysis is performed, for example, in the case where the change value of the micro-vibration measurement data exceeds a preset reference value among the micro-vibration measurement data for each cell area to be monitored for intra-pit collapse, which is integratedly received. You can request to generate an alarm signal by judging that it has started.

이어서, 미소진동 모니터링 서버는 적어도 하나 이상의 미소진동 측정 데이터를 분석한 결과 통합적으로 수신되는 갱내 붕괴 감시 대상 각 셀 영역에 대한 미소진동 측정 데이터 중에서 미소진동 측정 데이터 변화값이 기설정된 기준값을 초과하는지를 판단(S15)할 수 있다.Subsequently, the micro-vibration monitoring server determines whether the change value of the micro-vibration measurement data exceeds a preset reference value among the micro-vibration measurement data for each cell area subject to the mine collapse monitoring, which is received as a result of analyzing at least one or more micro-vibration measurement data (S15) can be done.

이어서, 미소진동 모니터링 서버는 적어도 하나 이상의 미소진동 측정 데이터를 분석한 결과 통합적으로 수신되는 갱내 붕괴 감시 대상 각 셀 영역에 대한 미소진동 측정 데이터 중에서 미소진동 측정 데이터 변화값이 기설정된 기준값을 초과한 경우가 발생되면 광산 갱내 붕락이 시작된 것으로 판단(S16)할 수 있다.Subsequently, the micro-vibration monitoring server analyzes at least one or more micro-vibration measurement data, and as a result of the analysis of the at least one or more micro-vibration measurement data, among the micro-vibration measurement data for each cell area subject to the mine collapse monitoring, the change value of the micro-vibration measurement data exceeds a preset reference value. When is generated, it can be determined that the collapse of the mine has started (S16).

이어서, 미소진동 모니터링 서버는 광산 갱내에서 작업중인 작업자나 작업 차량 등의 객체 위치정보를 인식(S17)할 수 있다. 이때, 작업자나 작업 차량 등 광산 갱내에 위치한 객체위치 파악은 광산 갱내 구역 내에 소정 거리마다 설치된 앵커가 작업자의 작업모나 작업 차량에 설치된 태그와 통신하여 객체의 위치를 인식할 수 있다.Subsequently, the micro-vibration monitoring server may recognize object location information such as a worker or a work vehicle working in a mine pit (S17). In this case, in order to determine the location of an object located in the mine shaft, such as a worker or a work vehicle, an anchor installed at a predetermined distance in the mine mine area communicates with a tag installed on the worker's working hat or the work vehicle to recognize the location of the object.

이어서, 미소진동 모니터링 서버는 게이트웨이에서 실시간으로 통합적으로 수집되어 전송되는 갱내 붕괴 감시 대상 각 셀 영역에 대한 미소진동 측정 데이터 중에서 미소진동 측정 데이터 변화값이 기설정된 기준값을 초과한 경우가 발생되어 광산 갱내 붕락 시작 신호로 판단된 경우에는 경보신호를 발생(S18)시킬 수 있다. 이때, 발생된 광산 갱내 붕락 시작을 알리기 위한 경보신호는 네트워크망을 통해서 광산 갱내에 설치된 경보 장치를 통해 송출될 수 있다.Subsequently, the micro-vibration monitoring server collects and transmits the micro-vibration measurement data for each cell area to be monitored in real-time integratedly in real time at the gateway. When it is determined as a start signal of collapse, an alarm signal may be generated (S18). At this time, the generated alarm signal for notifying the start of the mine mine collapsing may be transmitted through an alarm device installed in the mine mine through a network network.

특히, 미소진동 모니터링 서버는 경보신호 발생시 S17단계에서 인식된 작업자나 작업 차량 등 객체의 위치정보를 전달받을 수 있으며, 전달받은 객체의 위치정보에 기초하여 갱내 객체가 위치한 구역에 배치된 경보 장치로 갱내 붕락 시작을 알리기 위한 경보신호를 송출할 수 있다. 이에 따라, 광산 갱내에서 작업중인 작업자들은 광산 갱내 붕락 시작을 알리는 경보신호를 듣고서 최대한 빠른 시간 내에 갱내 작업 현장에서 대피할 수 있다.In particular, the micro-vibration monitoring server can receive location information of an object such as a worker or a work vehicle recognized in step S17 when an alarm signal is generated, and based on the received location information of the object, an alarm device disposed in the area where the object in the mine is located. An alarm signal can be sent to inform the start of the collapse of the mine. Accordingly, the workers working in the mine can evacuate from the work site in the mine as soon as possible after hearing an alarm signal indicating the start of collapse in the mine.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described with reference to limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the following by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.

100 : 센서 인터페이스 보드
110 : 붕락감지센서
111 : 트리거링 모듈
112 : 고속 버퍼링 메모리
113 : 센서 인터페이스
200 : 게이트웨이
300 : 미소진동 모니터링 서버
301 : 미소진동 데이터 수신부
302 : 파라미터 추출부
303 : 미소진동 발생지점 확인부
304 : 통신부
305 : 제어부
306 : 미소진동 데이터베이스
307 : 발생 균열 메커니즘 분석부
308 : 객체위치 인식부
309 : 경보신호 발생부
400 : 경보 장치100: sensor interface board
110: collapse detection sensor
111: triggering module
112: high-speed buffering memory
113: sensor interface
200 : gateway
300: micro vibration monitoring server
301: micro vibration data receiving unit
302: parameter extraction unit
303: Micro-vibration point confirmation unit
304: communication department
305: control unit
306: micro vibration database
307: crack mechanism analysis unit
308: object position recognition unit
309: alarm signal generator
400: alarm device

Claims (4)

광산 갱내의 지표면이나 측벽 또는 천장에 소정 영역의 셀 단위마다 설치되는 센서 인터페이스 보드;
상기 센서 인터페이스 보드마다 다수개가 설치되어 암반의 미소진동을 측정하는 붕락감지센서;
상기 다수개의 붕락감지센서에서 각각 측정된 각 셀 영역에서의 미소진동 측정 데이터를 수집하는 게이트웨이;
상기 게이트웨이에서 수집한 각 셀 영역에서의 미소진동 측정 데이터를 네트워크망을 통해 실시간으로 수신하여 암반에서 나타나는 미소진동 변화 상태를 분석하여 광산 갱내 붕락을 사전 예측하는 미소진동 모니터링 서버; 및
상기 미소진동 모니터링 서버로부터 광산 갱내 붕락 사전 예측 경보 신호를 수신하는 경우 경보음을 송출하는 경보 장치를 포함하고,
상기 미소진동 모니터링 서버는 미소진동 데이터 수신부, 파라미터 추출부, 미소진동 발생지점 확인부, 발생 균열 메커니즘 분석부 및 객체위치 인식부를 포함하며,
상기 미소진동 데이터 수신부는 상기 게이트웨이에서 통합적으로 수집되어 전송되는 미소진동 측정 데이터를 수신하고,
상기 파라미터 추출부는 상기 미소진동 데이터 수신부에서 수신되는 데이터에서 계측된 하나의 파형으로부터 미소진동의 발생 횟수, 진폭, 지속시간의 파라미터를 추출하며,
상기 미소진동 발생지점 확인부는 상기 파라미터 추출부에서 추출된 적어도 하나의 파라미터 정보에 기초하여 미소진동이 발생한 지점을 확인하고,
상기 발생 균열 메커니즘 분석부는 상기 파라미터 추출부에서 추출된 적어도 하나의 파라미터 정보 및 상기 미소진동 발생지점 확인부에서 확인된 미소진동이 발생한 지점에 기초하여 미소진동 균열 메커니즘을 분석하며, 상기 미소진동 균열 메커니즘 분석 시 상기 미소진동 측정 데이터에 기초하여 갱내에서 나타나는 미소진동 변화 상태를 분석하고,
상기 객체위치 인식부는 광산 갱내 구역 내 소정 거리마다 설치된 앵커가 작업자의 작업모 또는 차량에 설치된 태그와 통신하여 객체의 위치를 인식하는 것을 특징으로 하는 광산 갱내 붕락 감지를 위한 미소진동 모니터링 시스템.
a sensor interface board installed on the ground surface, sidewall, or ceiling of a mine mine for each cell unit of a predetermined area;
a collapse detection sensor installed in a plurality of each of the sensor interface boards to measure the micro-vibration of the rock;
a gateway for collecting micro-vibration measurement data in each cell area measured by the plurality of collapse detection sensors;
a micro-vibration monitoring server that receives micro-vibration measurement data in each cell area collected by the gateway in real time through a network, analyzes the state of micro-vibration changes appearing in the bedrock, and predicts the collapse of the mine in advance; and
and an alarm device that transmits an alarm when receiving a pre-prediction warning signal for collapse of a mine mine from the micro-vibration monitoring server,
The micro-vibration monitoring server includes a micro-vibration data receiving unit, a parameter extraction unit, a micro-vibration occurrence point confirmation unit, a crack mechanism analysis unit and an object location recognition unit,
The micro-vibration data receiving unit receives the micro-vibration measurement data that is integratedly collected and transmitted by the gateway,
The parameter extracting unit extracts parameters of the number of occurrences, amplitude, and duration of microvibrations from one waveform measured from the data received by the microvibration data receiving unit,
The micro-vibration generating point confirmation unit identifies a point where the micro-vibration occurs based on at least one parameter information extracted by the parameter extracting unit,
The generated cracking mechanism analysis unit analyzes the microvibration cracking mechanism based on the at least one parameter information extracted from the parameter extracting unit and the point at which the microvibration occurred confirmed by the microvibration generating point confirmation unit, and the microvibration cracking mechanism Analyze the micro-vibration change state that appears in the mine based on the micro-vibration measurement data during analysis,
The object location recognition unit micro-vibration monitoring system for detecting the collapse of a mine mine, characterized in that the anchor installed at every predetermined distance within the mine area communicates with the worker's working hat or a tag installed on the vehicle to recognize the location of the object.
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