KR102610423B1 - 발파 설계 장치, 발파 시스템 및 이의 동작 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 발파 시스템의 동작 방법은, 발파 설계 장치가, 발파 현장에 대한 베이스 지도에 기초하여, 발파공 정보, 폭발물 정보 및 뇌관 정보 중 적어도 하나를 포함하는 발파 설계를 생성하는 단계; 천공 장치가 상기 발파 설계에 기초하여 복수의 발파공들을 형성하고, 상기 발파 설계 장치가 상기 천공 장치에 의해 생성된 천공 데이터에 따라 상기 발파 설계를 보완하는 단계; 장약 장치가 상기 발파 설계에 기초하여 상기 복수의 발파공들에 폭발물 및 전자 뇌관 중 적어도 하나를 장약하고, 상기 발파 설계 장치가 상기 장약 장치에 의해 생성된 장약 데이터에 따라 상기 발파 설계를 보완하는 단계; 및 뇌관 설정 장치가 상기 발파 설계에 기초하여 상기 복수의 발파공들에 대응하는 복수의 전자 뇌관들에 뇌관 설정을 수행하고, 상기 발파 설계 장치가 상기 뇌관 설정 장치에 의해 생성된 설정 데이터에 따라 상기 발파 설계를 보완하는 단계를 포함하고, 상기 발파공 정보는, 상기 복수의 발파공들에 대한 위치, 깊이, 장약량 및 발파공 간격 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 폭발물 정보는, 장약량, 장약 길이, 종류, 깊이에 따른 에너지 밀도 변화, 조성비 및 비중 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 뇌관 정보는, 전자 뇌관의 종류, 위치, 초시 및 지연 시간 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명의 실시예는 발파 시스템 및 이의 동작 방법, 특히 발파 계획을 수립하고, 발파 계획에 따라 발파를 수행하고 발파 결과를 분석할 수 있는 발파 설계 장치, 발파 시스템 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 암반의 폭파, 폐건물 폭파, 노천 폭파 등의 공사 분야에서, 폭발물을 이용하여 폭발 및 붕괴시키는 발파 시스템이 이용되고 있다.
구체적으로, 발파하고자 하는 지역 또는 대상물을 복수의 구간으로 구분하고, 구간 별로 폭발물이 삽입되는 복수의 발파공들을 형성한다. 천공된 발파공들 각각에 폭발물을 장입한 후, 발파 장치와 연결한다. 발파공들에 위치한 뇌관을 기폭 시킴으로써, 폭발물은 폭발되며 발파 대상물은 폭파 및 붕괴된다.
이러한 발파 시스템의 동작과 관련하여, 종래에는 각 프로세스가 인간이 직접 수행하여 진행되거나, 인간이 조작하는 기계에 의해 수행되어 왔다. 하지만, 이러한 종래 방식의 발파 시스템에는 인간에 의한 오류가 발생할 수 있는 가능성이 있었다. 또한, 발파 시스템의 발파 결과가 오류에 의해 요구되는 조건(예컨대, 발파 정도, 규모, 파쇄도, 진동, 소음 등)을 만족하지 못하는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 발파 계획에 따라 발파를 수행하고 발파 결과를 분석할 수 있는 발파 설계 장치, 발파 시스템 및 이의 동작 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 자가(private) 통신망을 제공하여, 무선 통신 네트워크를 이용해 발파를 수행할 수 있는 발파 설계 장치, 발파 시스템 및 이의 동작 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 발파 현장의 지형 정보 서비스 제공을 위한 드론 및 레이저 레이다를 이용하여 발파 현장에 대한 3차원 지형 모델을 생성하고, 3차원 모델을 이용하여 발파 설계를 보다 정밀하게 수행할 수 있는 발파 설계 장치, 발파 시스템 및 이의 동작 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 발파공 천공에 따른 천공 데이터에 기초하여 천공 및 발파 설계를 정밀하게 수행할 수 있는 발파 설계 장치, 발파 시스템 및 이의 동작 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 폭발물 장약에 따른 장약 데이터에 기초하여 장약 및 발파 설계를 정밀하게 수행할 수 있는 발파 설계 장치, 발파 시스템 및 이의 동작 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 뇌관 설정에 따른 설정 데이터에 기초하여 뇌관 설정 및 발파 설계를 정밀하게 수행할 수 있는 발파 설계 장치, 발파 시스템 및 이의 동작 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 인공지능, 빅데이터 및 머신 러닝 기술을 이용하여 최적의 발파 패턴을 도출함으로써, 발파 효과를 향상시킬 수 있는 발파 설계 장치, 발파 시스템 및 이의 동작 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 웹 서비스를 이용하여 발파 현장(예컨대, 발파 장비, 발파 인력, 작업 시간 등)을 실시간으로 점검할 수 있고, 클라우드 저장 서버에 발파와 관련된 데이터를 저장할 수 있는 발파 설계 장치, 발파 시스템 및 이의 동작 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 발파에 따른 진동, 소음 및 파쇄도 중 적어도 하나를 감지하고 분석함으로써 최적의 발파 패턴을 도출할 수 있는 발파 설계 장치, 발파 시스템 및 이의 동작 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 발파 시스템의 동작 방법은, 발파 설계 장치가, 발파 현장에 대한 베이스 지도에 기초하여, 발파공 정보, 폭발물 정보 및 뇌관 정보 중 적어도 하나를 포함하는 발파 설계를 생성하는 단계; 천공 장치가 상기 발파 설계에 기초하여 복수의 발파공들을 형성하고, 상기 발파 설계 장치가 상기 천공 장치에 의해 생성된 천공 데이터에 따라 상기 발파 설계를 보완하는 단계; 장약 장치가 상기 발파 설계에 기초하여 상기 복수의 발파공들에 폭발물 및 전자 뇌관 중 적어도 하나를 장약하고, 상기 발파 설계 장치가 상기 장약 장치에 의해 생성된 장약 데이터에 따라 상기 발파 설계를 보완하는 단계; 및 뇌관 설정 장치가 상기 발파 설계에 기초하여 상기 복수의 발파공들에 대응하는 복수의 전자 뇌관들에 뇌관 설정을 수행하고, 상기 발파 설계 장치가 상기 뇌관 설정 장치에 의해 생성된 설정 데이터에 따라 상기 발파 설계를 보완하는 단계를 포함하고, 상기 발파공 정보는, 상기 복수의 발파공들에 대한 위치, 깊이, 장약량 및 발파공 간격 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 폭발물 정보는, 장약량, 장약 길이, 종류, 깊이에 따른 에너지 밀도 변화, 조성비 및 비중 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 뇌관 정보는, 전자 뇌관의 종류, 위치, 초시 및 지연 시간 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 측량 장치가 발파 현장을 측량하고, 발파 설계 장치가 상기 측량 장치에 의해 생성된 측량 데이터에 따라 베이스 지도를 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 베이스 지도를 생성하는 단계는, 무인 비행체가, 공중에서 상기 발파 현장을 3차원 측량하여 제1 측량 데이터를 생성하는 단계; 레이다가, 지상에서 상기 발파 현장을 3차원 측량하여 제2 측량 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 발파 설계 장치가, 상기 무인 비행체 및 상기 레이다로부터 수신된 상기 제1 측량 데이터 및 상기 제2 측량 데이터 중 적어도 하나를 기초로, 3차원 지형 모델인 상기 베이스 지도를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 발파 설계 장치가, 상기 천공 데이터에 따라 발파 설계를 보완되는 단계는, 천공부가, 상기 발파공 정보에 따라 상기 복수의 발파공들 중 적어도 하나를 형성하는 단계; 천공 감지부가, 상기 복수의 발파공들 중 적어도 하나가 형성되는 동안, 상기 복수의 발파공들에 대한 위치, 깊이 및 기울기 중 적어도 하나를 감지하여 상기 천공 데이터를 생성하는 단계; 상기 발파 설계 장치의 제1 설계 보완부가, 상기 천공 데이터를 기초로, 상기 발파 설계에 포함된 상기 발파공 정보, 상기 폭발물 정보 및 상기 뇌관 정보 중 적어도 하나를 실시간으로 보완하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 발파 설계 장치가, 상기 장약 데이터에 따라 상기 발파 설계를 보완하는 단계는, 장약부가, 상기 폭발물 정보에 따라 상기 복수의 발파공들 중 적어도 하나에 상기 폭발물 및 상기 전자 뇌관 중 적어도 하나를 장약하는 단계; 장약 감지부가, 상기 폭발물 및 상기 전자 뇌관 중 적어도 하나가 장약되는 동안, 장약량, 장약 길이, 종류, 깊이에 따른 에너지 밀도 변화, 조성비 및 비중 중 적어도 하나를 감지하여 상기 장약 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 발파 설계 장치의 제2 설계 보완부가, 상기 장약 데이터를 기초로, 상기 발파 설계에 포함된 상기 폭발물 정보 및 상기 뇌관 정보 중 적어도 하나를 실시간으로 보완하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 발파 설계 장치가, 상기 설정 데이터에 따라 상기 발파 설계를 보완하는 단계는, 설정부가, 상기 뇌관 정보에 따라, 상기 전자 뇌관에 초시 및 지연 시간을 설정하는 단계; 설정 감지부가, 상기 전자 뇌관의 위치, 종류, 식별 코드 및 기폭 에너지 중 적어도 하나를 감지하여 상기 설정 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 발파 설계 장치의 제3 설계 보완부가, 상기 설정 데이터를 기초로, 상기 발파 설계에 포함된 상기 뇌관 정보를 실시간으로 보완하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 발파 장치가, 상기 발파 설계에 따라 발파를 수행하는 단계를 더 포함하고, 상기 발파 장치가, 상기 발파 설계에 따라 발파를 수행하는 단계는, 상기 발파 장치가, 상기 뇌관 정보에 따라 발파 명령을 상기 복수의 전자 뇌관들로 전송하는 단계; 상기 복수의 전자 뇌관들이, 상기 발파 명령에 따라 기폭되어 상기 폭발물을 폭발시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 모니터링 장치가, 발파 현장의 상황을 실시간으로 모니터링 하는 단계를 더 포함하고, 상기 발파 현장의 상황은, 상기 측량 장치, 상기 천공 장치, 상기 장약 장치 및 상기 뇌관 설정 장치 중 적어도 하나의 위치 및 동작 상태 또는 작업자의 위치 및 경로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 모니터링 장치가, 상기 실시간으로 모니터링 하는 단계는, 처리부가, 발파 전 과정을 실시간으로 모니터링하는 단계; 웹 제공부가, 상기 처리부의 모니터링 결과를 웹을 통해 실시간으로 제공하는 단계; 및 저장부가, 상기 모니터링 결과를 클라우드 서버에 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 발파 감지 장치가, 발파에 따른 진동, 소음 및 파쇄도 중 적어도 하나를 감지함으로써, 발파 결과를 감지하는 단계; 및 상기 모니터링 장치가, 발파 결과를 분석하고, 분석 결과를 기초로 데이터 베이스를 구축하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 발파 감지 장치가 발파 결과를 감지하는 단계는, 진동 감지부가, 발파에 따라 발생된 진동을 감지하여 진동 데이터를 생성하는 단계; 소음 감지부가, 발파에 따라 발생된 소음을 감지하여 소음 데이터를 생성하는 단계; 및 파쇄도 감지부가, 발파에 따른 암석의 파쇄도를 감지하여 파쇄도 데이터를 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 파쇄도 감지부는, 발파 후 파쇄석을 단위 발파 구역의 지형 제작용 드론을 이용하여 촬영하고, 상기 파쇄석의 이미지를 정사 이미지로 처리하여 파쇄도 분석을 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 장치는, 베이스 지도에 기초하여, 발파공 정보, 폭발물 정보 및 뇌관 정보 중 적어도 하나를 포함하는 발파 설계를 생성하기 위한 발파 설계부; 및 천공 장치에 의해 생성된 천공 데이터에 따라 상기 발파공 정보, 상기 폭발물 정보 및 상기 뇌관 정보 중 적어도 하나를 보완하기 위한 제1 설계 보완부를 포함하고, 상기 발파공 정보는, 복수의 발파공들에 대한 위치, 깊이, 장약량 및 발파공 간격 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 폭발물 정보는, 장약량, 장약 길이, 종류, 깊이에 따른 에너지 밀도 변화, 조성비 및 비중 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 뇌관 정보는, 전자 뇌관의 종류, 위치, 초시 및 지연 시간 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 측량 장치가 발파 현장을 측량함으로써 생성된 측량 데이터에 따라 상기 베이스 지도를 생성하기 위한 지도 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 장약 장치에 의해 생성된 장약 데이터에 따라 상기 폭발물 정보 및 상기 뇌관 정보 중 적어도 하나를 보완하기 위한 제2 설계 보완부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 뇌관 설정 장치에 의해 생성된 설정 데이터에 따라 상기 뇌관 정보를 보완하기 위한 제3 설계 보완부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 발파 시스템은, 발파 현장을 측량하여 측량 데이터를 생성하기 위한 측량 장치; 상기 발파 현장에 대한 발파 설계를 생성하기 위한 발파 설계 장치; 상기 발파 설계에 기초하여 복수의 발파공들을 형성하고, 상기 복수의 발파공들 중 적어도 하나가 형성되는 동안, 상기 복수의 발파공들에 대한 위치, 깊이 및 기울기 중 적어도 하나를 감지하여 천공 데이터를 생성하기 위한 천공 장치; 상기 발파 설계에 기초하여 상기 복수의 발파공들에 폭발물 및 전자 뇌관 중 적어도 하나를 장약하고, 상기 폭발물 및 상기 전자 뇌관 중 적어도 하나가 장약되는 동안, 장약량, 장약 길이, 종류, 깊이에 따른 에너지 밀도 변화, 조성비 및 비중 중 적어도 하나를 감지하여 장약 데이터를 생성하기 위한 장약 장치; 및 상기 발파 설계에 기초하여 상기 전자 뇌관에 초시 및 지연 시간을 설정하고, 상기 전자 뇌관의 위치, 종류, 식별 코드 및 기폭 에너지 중 적어도 하나를 감지하여 설정 데이터를 생성하기 위한 뇌관 설정 장치를 포함하고, 상기 발파 설계 장치는, 상기 측량 데이터에 따라 베이스 지도를 생성하기 위한 지도 생성부; 상기 베이스 지도에 기초하여, 발파공 정보, 폭발물 정보 및 뇌관 정보 중 적어도 하나를 포함하는 상기 발파 설계를 생성하기 위한 발파 설계부; 및 상기 천공 데이터에 따라 상기 발파공 정보, 상기 폭발물 정보 및 상기 뇌관 정보 중 적어도 하나를 보완하기 위한 제1 설계 보완부를 포함하고, 상기 발파공 정보는, 복수의 발파공들에 대한 위치, 깊이, 장약량 및 발파공 간격 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 폭발물 정보는, 장약량, 장약 길이, 종류, 깊이에 따른 에너지 밀도 변화, 조성비 및 비중 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 뇌관 정보는, 전자 뇌관의 종류, 위치, 초시 및 지연 시간 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 발파 설계 장치는, 장약 장치에 의해 생성된 장약 데이터에 따라 상기 폭발물 정보 및 상기 뇌관 정보 중 적어도 하나를 보완하기 위한 제2 설계 보완부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 발파 설계 장치는, 뇌관 설정 장치에 의해 생성된 설정 데이터에 따라 상기 뇌관 정보를 보완하기 위한 제3 설계 보완부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 발파 설계에 따라 발파를 수행하기 위한 발파 장치; 및 발파 현장의 상황을 실시간으로 모니터링하기 위한 모니터링 장치를 더 포함하고, 상기 발파 현장의 상황은, 상기 측량 장치, 상기 천공 장치 및 상기 장약 장치 중 적어도 하나의 위치 및 동작 상태 또는 작업자의 위치 및 경로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 모니터링 장치는, 발파 전 과정을 실시간으로 모니터링하기 위한 처리부; 상기 처리부의 모니터링 결과를 웹을 통해 실시간으로 제공하기 위한 웹 제공부; 및 상기 모니터링 결과를 클라우드 서버에 저장하기 위한 저장부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 측량 장치는, 공중에서 상기 발파 현장을 3차원 측량하기 위한 무인 비행체; 및 지상에서 상기 발파 현장을 3차원 측량하기 위한 레이다를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 발파 설계 장치, 발파 시스템 및 이의 동작 방법은 발파 계획에 따라 발파를 수행하고 발파 결과를 분석할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 발파 설계 장치, 발파 시스템 및 이의 동작 방법은 자가 통신망을 제공하여, 무선 통신 네트워크를 이용해 발파를 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 발파 설계 장치, 발파 시스템 및 이의 동작 방법은 발파 현장의 지형 정보 서비스 제공을 위한 드론 및 레이저 레이다를 이용하여 발파 현장에 대한 3차원 지형 모델을 생성하고, 3차원 모델을 이용하여 발파 설계를 보다 정밀하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 발파 설계 장치, 발파 시스템 및 이의 동작 방법은 발파공 천공에 따른 천공 데이터에 기초하여 천공 및 발파 설계를 정밀하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 발파 설계 장치, 발파 시스템 및 이의 동작 방법은 폭발물 장약에 따른 장약 데이터에 기초하여 장약 및 발파 설계를 정밀하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 발파 설계 장치, 발파 시스템 및 이의 동작 방법은 뇌관 설정에 따른 설정 데이터에 기초하여 뇌관 설정 및 발파 설계를 정밀하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 발파 설계 장치, 발파 시스템 및 이의 동작 방법은 인공지능, 빅데이터 및 머신 러닝 기술을 이용하여 최적의 발파 패턴을 도출함으로써, 발파 효과를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 발파 설계 장치, 발파 시스템 및 이의 동작 방법은 웹 서비스를 이용하여 발파 현장(예컨대, 발파 장비, 발파 인력, 작업 시간 등)을 실시간으로 점검할 수 있고, 클라우드 저장 서버에 발파와 관련된 데이터를 저장할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 발파 설계 장치, 발파 시스템 및 이의 동작 방법은 발파에 따른 파쇄도, 진동 및 소음 중 적어도 하나를 감지하고 분석함으로써 최적의 발파 패턴을 도출할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발파 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 구축 장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 구축 장치가 설치된 발파 현장을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 모니터링 장치를 나타내는 도면이다.
도 6는 본 발명의 실시예에 따른 측량 장치를 나타내는 도면이다.
도 7는 본 발명의 실시예에 따른 천공 장치를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 장약 장치를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 뇌관 설정 장치를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 발파 감지 장치를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 발파 시스템의 동작 방법을 나타내는 순서도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 발파 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 발파 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도이다.
도 14은 본 발명의 실시예에 따른 발파 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도이다.
도 15은 본 발명의 실시예에 따른 발파 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 발파 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 발파 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 발파 시스템의 동작 방법을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 구축 장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 구축 장치가 설치된 발파 현장을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 모니터링 장치를 나타내는 도면이다.
도 6는 본 발명의 실시예에 따른 측량 장치를 나타내는 도면이다.
도 7는 본 발명의 실시예에 따른 천공 장치를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 장약 장치를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 뇌관 설정 장치를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 발파 감지 장치를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 발파 시스템의 동작 방법을 나타내는 순서도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 발파 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 발파 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도이다.
도 14은 본 발명의 실시예에 따른 발파 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도이다.
도 15은 본 발명의 실시예에 따른 발파 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 발파 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 발파 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 발파 시스템의 동작 방법을 나타내는 도면이다.
본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
이하 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 기재한다. 다만, 본 발명은 청구범위에 기재된 범위 안에서 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 하기에 설명하는 실시예는 표현 여부에 불구하고 예시적인 것에 불과하다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. "및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함할 수 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
즉, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함할 수 있다. 또한, 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발파 시스템(10)을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 발파 시스템(10)은 발파 설계를 생성하고, 발파 설계에 따라 발파를 진행하면서, 실시간으로 감지된 데이터에 기반하여 발파 설계를 보완할 수 있다. 이를 위하여, 본 발명의 발파 시스템(10)은 발파 설계 장치(100), 네트워크 구축 장치(200), 모니터링 장치(300), 측량 장치(400), 천공 장치(500), 장약 장치(600), 뇌관 설정 장치(700), 발파 장치(800) 및 발파 감지 장치(900)를 포함할 수 있다.
발파 설계 장치(100)는 발파 시스템(10)의 발파 동작을 수행하기 위하여 발파 설계를 생성하 할 수 있고, 천공 장치(500), 장약 장치(600) 및 뇌관 설정 장치(700) 중 적어도 하나에 의해 감지된 데이터에 기초하여 발파 설계를 보완할 수 있다.
실시예에 따라, 발파 설계 장치(100)는 외부로부터 베이스 지도를 전달받거나, 발파 설계 장치(100)가 직접 측량 장치(400)에 의해 측량된 측량 데이터에 기반하여 베이스 지도를 생성할 수 있다.
이하에서, 설명의 편의를 위하여 발파 설계 장치(100)가 베이스 지도를 직접 생성하는 것으로 설명되나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
발파 설계 장치(100)는 베이스 지도에 기초하여 발파 설계를 생성할 수 있다.
본 명세서에서, 발파 설계는 발파공 정보, 폭발물 정보 및 뇌관 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 발파공 정보는, 정밀한 발파를 위하여 요구되는 발파공에 대한 상세 스펙에 관한 것으로서, 복수의 발파공들에 대한 위치, 깊이, 장약량 및 발파공 간격 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 폭발물 정보는, 정밀한 발파를 위하여 요구되는 폭발물에 대한 스펙에 관한 것으로서, 장약량, 장약 길이, 종류, 깊이에 따른 에너지 밀도 변화, 조성비 및 비중 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 뇌관 정보는, 정밀한 발파를 위하여 요구되는 전자 뇌관의 초기 설정에 관한 것으로서, 전자 뇌관의 종류, 위치, 초시 및 지연 시간 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
추가적으로, 발파 설계 장치(100)는 베이스 지도 상에, 발파 비용, 파쇄도, 발파 영역의 크기 등의 사항들을 고려하여, 발파 설계를 생성할 수 있다. 실시예에 따라, 발파 설계 장치(100)는 인공지능, 빅데이터 등의 기술을 이용하여 발파 설계를 생성할 수 있다.
발파 설계 장치(100)는 발파 설계의 뇌관 정보를 복수의 전자 뇌관(ED)들로 전송하고, 복수의 전자 뇌관(ED)들에 초시 및 지연 시간을 직접적으로 설정할 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예에 따라, 별도의 구성(예컨대, 뇌관 설정 장치(700))이 복수의 전자 뇌관(ED)들에 초시 및 지연 시간을 설정할 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위하여, 뇌관 설정 장치(700)가 뇌관 설정 기능을 수행하는 것으로 설명된다.
발파 설계 장치(100)는 천공 데이터, 장약 데이터 및 설정 데이터 중 적어도 하나에 기초하여, 발파 설계를 보완할 수 있다. 본 명세서에서 발파 설계를 보완하는 것은, 발파 설계에 포함된 정보 중 일부를 수정하거나, 입력 데이터를 재설정하여 새로운 발파 설계를 도출하는 것 등의 일반적인 보완 기능을 의미할 수 있다.
네트워크 구축 장치(200)는 발파 현장에서 네트워크 망을 구축할 수 있다. 실시예에 따라, 네트워크 구축 장치(200)는 위성 통신 모듈(Satellite telecommunication module), 무선 이동 통신 모듈(Mobile telecommunication module), 블루투스 통신 모듈(Bluetooth telecommunication module), 와이파이 통신 모듈(Wi-Fi telecommunication module) 및 로라 통신 모듈(LoRa telecommunication module) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
모니터링 장치(300)는 발파 현장 상황을 실시간으로 모니터링할 수 있다. 이때, 발파 현장 상황은, 측량 장치(400), 천공 장치(500), 장약 장치(600) 및 뇌관 설정 장치(700) 중 적어도 하나의 위치 및 동작 상태 또는 작업자의 위치 및 경로를 포함할 수 있다. 또한, 모니터링 장치(300)는 발파 감지 장치(900)에 의해 감지된 데이터를 기초로 발파 분석을 수행하고, 발파 분석 결과를 데이터 베이스에 저장할 수 있다.
측량 장치(400)는 발파 현장을 측량할 수 있다. 측량 장치(400)는 측량 데이터를 생성하여 발파 설계 장치(100)로 전송할 수 있다. 상술한 바와 같이, 발파 설계 장치(100)는 측량 데이터를 기초로 베이스 지도를 생성할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 실시예에 따라, 측량 장치(400)는 측량 데이터에 기초하여 베이스 지도를 직접 생성하고, 발파 설계 장치(100)로 전송할 수 있다. 이때, 베이스 지도는 3차원 지형 모델 데이터를 의미할 수 있다.
천공 장치(500)는 발파 설계에 기초하여 복수의 발파공들을 형성할 수 있다. 즉, 천공 장치(500)는 발파 설계에 포함된 발파공 정보가 나타내는 위치, 깊이, 장약량 및 발파공 간격 중 적어도 하나에 따라 지표면을 천공함으로써, 복수의 발파공들을 형성할 수 있다.
천공 장치(500)는 복수의 발파공들 중 적어도 하나가 형성되는 동안, 복수의 발파공들에 대한 위치, 깊이 및 기울기 중 적어도 하나를 감지하여 천공 데이터를 생성할 수 있다.
이때, 천공 데이터는, 감지된 실제 발파공에 대한 위치, 깊이 및 기울기 중 적어도 하나를 포함하고, 별로도 도출된 암반의 지질에 관한 내용을 더 포함할 수 있다.
장약 장치(600)는 발파 설계에 기초하여 복수의 발파공들에 폭발물 및 전자 뇌관 중 적어도 하나를 장약할 수 있다. 장약 장치(600)는 폭발물의 구성 재료들의 비중 및 조성을 조절하면서, 폭발물을 장약할 수 있다. 즉, 장약 장치(600)는 발파 설계에 포함된 폭발물 정보가 나타내는 장약량, 장약 길이, 종류, 깊이에 따른 에너지 밀도 변화, 조성비 및 비중 중 적어도 하나에 따라 복수의 발파공들의 폭발물을 장약할 수 있다. 본 명세서에서, 전자 뇌관의 장약은 장약 장치(600)가 폭발물의 내부, 상단 및 하단 중 어느 하나에 전자 뇌관을 배치시키는 것을 의미한다.
장약 장치(600)는 폭발물 및 전자 뇌관 중 적어도 하나가 장약되는 동안, 장약량, 장약 길이, 종류, 깊이에 따른 에너지 밀도 변화, 조성비 및 비중 중 적어도 하나를 감지하여 장약 데이터를 생성할 수 있다. 이때, 장약 데이터는, 감지된 실제 폭발물에 대한 장약량, 장약 길이, 종류, 깊이에 따른 에너지 밀도 변화, 조성비 및 비중 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 장약 장치(600)는 장약 과정을 실시간으로 감지할 수 있는 모바일 프로세싱 유닛(MPU; Mobile Processing Unit)으로 구현될 수 있다.
뇌관 설정 장치(700)는 발파 설계에 기초하여, 복수의 발파공들에 대응하는 복수의 전자 뇌관(ED)들에 뇌관 설정을 수행할 수 있다. 이때, 전자 뇌관(ED)은 무선 네트워크를 통해 무선으로 신호를 송수신하는 무선 전자 뇌관일 수 있다. 본 명세서에서, 뇌관 설정이란, 전자 뇌관에 뇌관의 초시 및 지연 시간 중 적어도 하나를 입력하는 동작을 의미할 수 있다. 실시예에 따라, 뇌관 설정 장치(700)는 발파 현장의 작업자에게 소지되는 휴대용 장치(예컨대, 컴퓨팅 장치, 스마트 장치, 웨어러블 장치 등)로 구현될 수 있다.
발파 장치(800)는 발파 설계에 따라 발파를 수행할 수 있다. 구체적으로, 발파 장치(800)는 뇌관 정보에 따라 발파 명령을 복수의 전자 뇌관(ED)들로 전달할 수 있다. 그리고, 복수의 전자 뇌관(ED)들은 발파 명령에 따라 기폭되여 폭발물을 폭발시킬 수 있다. 결과적으로 발파가 수행될 수 있다.
발파 감지 장치(900)는 발파 결과를 감지할 수 있다. 발파 감지 장치(900)와 관련된 상세한 내용은 도 10에서 설명된다.
무선 통신 네트워크를 통해 통신을 수행하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 발파 시스템(10)의 각 구성들은 무선 통신을 수행하기 위한 통신 모듈을 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예에 따라 발파 시스템(10)의 각 구성 요소들은 유선 통신 모듈이나 외부 저장 장치 입력 모듈(예컨대, 범용 직렬 버스(USB), SATA 등)을 통해 통신을 수행하거나 데이터를 송수신할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 장치(100)를 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 발파 설계 장치(100)는 지도 생성부(110), 발파 설계부(120), 제1 설계 보완부(130), 제2 설계 보완부(140) 및 제3 설계 보완부(150)를 포함할 수 있다.
지도 생성부(110)는 측량 장치(400)가 발파 현장을 측량함으로써 생성된 측량 데이터에 따라 3차원 지형 모델인 베이스 지도를 생성할 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예에 따라, 지도 생성부(110)는 별도의 장치로 구현되거나, 지도 생성부(110)가 측량 장치(400)에 통합되어 구현될 수 있다.
발파 설계부(120)는 베이스 지도에 기초하여, 발파공 정보, 폭발물 정보 및 뇌관 정보 중 적어도 하나를 포함하는 발파 설계를 생성할 수 있다.
제1 설계 보완부(130)는 천공 장치(500)에 의해 생성된 천공 데이터에 따라 발파공 정보, 폭발물 정보 및 뇌관 정보 중 적어도 하나를 보완할 수 있다. 즉, 제1 설계 보완부(130)는 실제 발파공에 대한 천공 데이터를 발파 설계에 반영하여, 발파 설계의 정확성을 향상시킬 수 있다.
제2 설계 보완부(140)는 장약 장치(600)에 의해 생성된 장약 데이터에 따라 폭발물 정보 및 뇌관 정보 중 적어도 하나를 보완할 수 있다. 즉, 제2 설계 보완부(140)는 실제 폭발물의 장약에 대한 장약 데이터를 발파 설계에 반영하여, 발파 설계의 정확성을 향상시킬 수 있다.
제3 설계 보완부(150)는 뇌관 설정 장치(700)에 의해 생성된 설정 데이터에 따라 뇌관 정보를 보완할 수 있다. 즉, 제3 설계 보완부(150)는 실제 뇌관에 대한 설정 데이터를 발파 설계에 반영하여, 발파 설계의 정확성을 향상시킬 수 있다.
특히, 제1 설계 보완부(130), 제2 설계 보완부(140) 및 제3 설계 보완부(150) 중 적어도 하나는, 천공 데이터, 장약 데이터 및 설정 데이터를 실시간으로 수신하고, 이를 바로 발파 설계에 반영함으로써, 실시간으로 발파 설계를 보완시킬 수 있다.
예컨대, 천공 장치(500)가 천공을 수행하는 동안, 먼저 형성된 제1 발파공의 실제 천공 결과를 발파 설계에 반영함으로써, 아직 형성되지 않은 제2 발파공의 예상 천공 설계를 수정할 수 있다. 또한, 장약 장치(600)가 장약을 수행하는 동안, 먼저 장약된 제1 폭발물의 실제 장약 결과를 발파 설계에 반영함으로써, 아직 장약되지 않은 제2 폭발물의 예상 장약 설계를 수정할 수 있다. 또한, 뇌관 설정 장치(700)가 뇌관 설정을 수행하는 동안, 먼저 설정된 제1 뇌관의 실제 설정 결과를 발파 설계에 반영함으로써, 아직 설계되지 않은 제2 뇌관의 예상 설정 설계를 수정할 수 있다. 이를 통해, 효과적인 발파를 구현할 수 있는 발파 설계가 생성되고, 실시간으로 보완됨으로써, 본 발명의 발파 시스템은 발파 효과를 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 구축 장치(200)를 나타내는 도면이다. 도 3에서는 네트워크 구축 장치(200)가 중계기 형상의 장치로 구현되는 것을 도시하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 본 발명의 목적을 달성하는 범위에서 다양한 형태의 네트워크 구축 장치(200)가 변용되어 활용될 수 있다.
도 3을 참조하면, 네트워크 구축 장치(200)는 태양광 발전 모듈(210), 무선 이동 통신 모듈(220), 블루투스 통신 모듈(230), 와이파이 통신 모듈(240), 로라 통신 모듈(250), 위성 통신 모듈(260), 저장 장치 연결 모듈(270) 및 지지부(280)를 포함할 수 있다.
태양광 발전 모듈(210)은 태양광을 전기 에너지로 변환하며, 네트워크 구축 장치(200)로 전원을 공급할 수 있다. 실시예에 따라, 태양광 발전 모듈(210)은 전기 에너지를 발파 감지 장치(900, 도 1 참조)의 진동 감지부 및 소음 감지부 중 적어도 하나로 전원을 공급할 수 있다.
무선 이동 통신 모듈(220), 블루투스 통신 모듈(230), 와이파이 통신 모듈(240), 로라 통신 모듈(250) 및 위성 통신 모듈(260)은 대응하는 통신 시스템을 이용하여, 발파 현장에 네트워크 망을 형성할 수 있다.
저장 장치 연결 모듈(270)은 별도의 저장 장치에 저장된 데이터를 제공받을 수 있다.
예컨대, 무선 이동 통신 모듈(220)을 통해, 본 발명의 발파 시스템은 인터넷에 연결되어 모니터링 장치(300, 도 1 참조)의 모니터링 결과를 제공받을 수 있다.
또한, 네트워크 구축 장치(200)는, 와이파이 통신 모듈(240)을 통해, 다른 네트워크 구축 장치 또는 발파 본부와 통신이 수행될 수 있다.
또한, 네트워크 구축 장치(200)는, 와이파이 통신 모듈(240), 로라 통신 모듈(250) 및 저장 장치 연결 모듈(270) 중 적어도 하나를 통해, 발파 설계 장치(100), 측량 장치(400), 천공 장치(500), 장약 장치(600), 뇌관 설정 장치(700), 발파 장치(800) 및 발파 감지 장치(900) 중 적어도 하나와 통신을 수행할 수 있다.
실시예에 따라, 와이파이 통신 모듈(240)은 지향성 와이파이 시스템을 이용하여 5km 이상의 네트워크 통신 반경을 가질 수 있다. 로라 통신 모듈(250)은 2.5km의 네트워크 통신 반경을 가질 수 있다. 저장 장치 연결 모듈(270)은 범용 직렬 버스(USB; Universal Serial Bus) 인터페이스를 통해 별도의 외부 저장 장치와 연결될 수 있다.
지지부(280)는 네트워크 구축 장치(200)의 구성들을 지지하여, 지상에 고정시킬 수 있다. 실시예에 따라, 지지부(280)는 원통형의 기둥 형상을 가질 수 있다.
상술한 통신 방식은 예시적인 방법에 대한 것으로서, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 무선 이동 통신 모듈(220), 블루투스 통신 모듈(230), 와이파이 통신 모듈(240), 로라 통신 모듈(250) 및 위성 통신 모듈(260) 중 적어도 하나는 본 발명의 발파 시스템 내의 통신 네트워크에 다양한 방식으로 활용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 구축 장치(200)가 설치된 발파 현장(BA)을 나타내는 도면이다. 도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 공중에서 바라본 발파 현장을 개략적으로 도시한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 네트워크 구축 장치(200)는 발파 현장(BA)에 배치될 수 있다. 이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 발파 현장(BA)에는 천공 장치(500), 장약 장치(600) 및 뇌관 설정 장치(700)가 위치할 수 있다. 예컨대, 다양한 구조 및 면적을 갖는 발파 현장(BA) 내에 네트워크 망을 형성하기 위하여, 다수의 네트워크 구축 장치(200)들이 형성될 수 있다.
다수의 네트워크 구축 장치(200)들은 와이파이 통신 모듈(240)을 통해 서로 통신을 수행할 수 있고, 발파 본부와 통신을 수행할 수 있다. 이러한, 네트워크 구축 장치(200)의 배치도는 발파 설계 장치(100, 도 1 참조)에 의해 생성된 발파 설계에 포함될 수 있다.
실시예에 따라, 데이터 전송 안정성을 확보하기 위하여, 발파 본부와 네트워크 구축 장치(200)들 중 어느 하나의 거리는 100m 이내로 설계될 수 있다.
예컨대, 측량 장치(400), 천공 장치(500), 장약 장치(600) 및 뇌관 설정 장치(700) 중 적어도 하나는 와이파이 통신 모듈(240), 로라 통신 모듈(250) 및 저장 장치 연결 모듈(270) 중 어느 하나를 이용하여 네트워크 구축 장치(200)와 통신을 수행할 수 있다. 특히, 측량 장치(400), 천공 장치(500), 장약 장치(600) 및 뇌관 설정 장치(700)의 이동 경로는 와이파이 통신 모듈(240), 로라 통신 모듈(250) 및 저장 장치 연결 모듈(270) 중 어느 하나를 이용하여 네트워크 구축 장치(200)로 전달되고, 무선 이동 통신 모듈(220)을 통해 모니터링 장치(300)로 전달될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 모니터링 장치(300)를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 모니터링 장치(300)는 처리부(310), 웹 제공부(320), 저장부(330) 및 데이터 베이스(340)를 포함할 수 있다.
처리부(310)는 발파 전 과정을 실시간으로 모니터링할 수 있다. 예컨대, 도 1 및 도 5를 참조하면, 처리부(310)는 측량 장치(400), 천공 장치(500), 장약 장치(600) 및 뇌관 설정 장치(700) 중 적어도 하나로부터 이동 경로 또는 동작 상태에 대한 정보를 수신하고, 이를 기초로 발파 과정을 실시간으로 모니터링할 수 있다.
또한, 처리부(310)는 발파 분석을 수행할 수 있다. 예컨대, 처리부(310)는 발파 감지 장치(900)로부터 수신한 발파 감지 데이터를 기초로 발파 분석을 수행할 수 있고, 분석 결과를 데이터 베이스(340)에 저장할 수 있다.
웹 제공부(320)는 처리부(310)에 의한 모니터링 결과를 웹을 통해 실시간으로 제공할 수 있다. 여기서 웹은 웹 서비스(Web Service)로서, 네트워크 상에서 서로 다른 종류의 컴퓨터들 간에 상호작용을 하기 위한 소프트웨어 시스템을 의미한다. 실시예에 따라, 웹 제공부(320)는 아마존 사의 웹서비스(Amazon web service)를 통해 언제 어디서나 발파 정보를 공유하고, 발파 분석을 지원할 수 있다.
저장부(330)는 모니터링 결과를 클라우드 서버(Cloud Server)에 저장할 수 있다. 여기서 클라우드란 추가로 소프트웨어를 다운로드하지 않고도 인터넷을 통해 사용자가 액세스하는 모든 인프라, 플랫폼, 소프트웨어 또는 기술을 의미한다. 클라우드 서버는 풀링된 중앙 집중식 서버로, 네트워크(일반적으로 인터넷)를 통해 호스팅 및 제공되며 여러 사용자가 온디맨드로 액세스 가능한 서버를 의미한다.
데이터 베이스(340)는 발파 분석 결과를 저장할 수 있다. 예컨대, 데이터 베이스(340)는 데이터를 저장하기 위한 별도의 저장 서버 또는 저장 장치로 구현될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 측량 장치(400)를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 측량 장치(400)는 무인 비행체(410) 및 레이다(420)를 포함할 수 있다.
무인 비행체(410)는 공중에서 발파 현장(BA)을 3차원 측량하여 제1 측량 데이터를 생성할 수 있다. 실시예에 따라, 무인 비행체(410)는 베이스 지도 제작을 위한 드론 장치(Drone Device)로 구현될 수 있다. 여기서, 드론은 실제 조종사가 직접 탑승하지 않고, 지상에서 사전 프로그램된 경로에 따라 자동 또는 반자동으로 비행하는 비행체, 탑재임무장비, 지상통제장비(GCS), 통신장비(데이터 링크), 지원장비 및 운용인력의 전체 시스템을 의미한다.
레이다(420)는 지상에서 발파 현장(BA)을 3차원 측량하여 제2 측량 데이터를 생성할 수 있다. 실시예에 따라, 레이다(420)는 레이저 레이다, 즉 라이다(LIDAR; Light Imaging Detection and Ranging)로 구현될 수 있다. 여기서, 라이다(LIDAR)는 레이저로 대상물을 조사하여 반사되는 빛을 분석하여 거리를 측정할 수 있는 원격 감지 장치를 의미한다.
측량 장치(400)는 제1 측량 데이터 및 제2 측량 데이터를 발파 설계 장치(100, 도 1 참조)로 전송할 수 있다.
실시예에 따라, 측량 장치(400)는 베이스 지도 생성을 위한 지도 생성부를 추가로 포함할 수 있다. 지도 생성부(미도시)는, 제1 측량 데이터 및 제2 측량 데이터 중 적어도 하나를 기초로 베이스 지도를 생성할 수 있다. 이때, 베이스 지도는 3차원 지형 모델을 포함할 수 있다. 예컨대, 지도 생성부는 컴퓨팅 장치 또는 스마트 장치로 구현될 수 있다. 이때, 측량 장치(400)는 베이스 지도를 발파 설계 장치(100)로 전송할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 천공 장치(500)를 나타내는 도면이다. 도 7에서는 천공 장치(500)가 회전 굴착기 구조를 갖는 것으로 도시되나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 도 7에서 회전 굴착기 그림에서 참조 번호와 함께 지시되는 영역은 임의도 지정된 것으로서, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 도 7에서는 설명의 편의를 위하여, 굴착기 도형과 블록도가 함께 도시된다.
도 7을 참조하면, 천공 장치(500)는 천공부(510), 천공 감지부(520), 천공 제어부(530) 및 상태 전송부(TRK)를 포함할 수 있다.
천공부(510)는 회전 굴착기의 드릴 구조를 가지며, 발파공 정보에 따라 지표면을 천공하여 발파공을 형성할 수 있다.
천공 감지부(520)는 복수의 발파공들 중 적어도 하나가 형성되는 동안, 복수의 발파공들에 대한 위치, 깊이 및 기울기 중 적어도 하나를 감지하여, 천공 데이터를 생성할 수 있다. 이때, 천공 데이터는 발파공 정보와의 오차를 포함할 수 있다.
예컨대, 천공 감지부(520)는 깊이 감지부(521), 기울기 감지부(522) 및 위치 감지부(523)를 포함할 수 있다.
깊이 감지부(521)는 천공부(510)에 배치되어, 발파공의 깊이를 감지할 수 있다. 실시예에 따라, 깊이 감지부(521)는 천공부(510)의 회전 각도, 회전 횟수 및 회전 속도 중 적어도 하나를 감지하고, 이를 기초로 형성된 발파공의 깊이를 감지할 수 있다.
기울기 감지부(522)는 천공부(510)에 배치되어, 기울기를 감지할 수 있다. 구체적으로, 기울기 감지부(522)는 발파공의 기울기 및 천공부(510)의 기울기 중 적어도 하나를 감지할 수 있다.
위치 감지부(523)는 천공부(510)의 상측에 배치되어, 발파공의 위치를 감지할 수 있다. 즉, 위치 감지부(523)는 위성 신호를 보다 용이하게 수신하고, 발파공의 위치와 정확하게 대응되기 위하여, 천공부(510)의 드릴 상단에 위치될 수 있다. 예컨대, 위치 감지부(523)는 별도의 안테나와 연결되며, 범지구 위성 항법 시스템을 이용하여 발파공의 위치를 측정할 수 있다. 실시예에 따라, 위치 감지부(523)는 실시간 이동측위 위치정보 시스템(Real-Time Kinematic Global Positioning System), GPS(Global Positioning System), Glonass, 베이두-2, 갈릴레오 등의 범지구 위성 항법 시스템(GNSS; Global Navigation Satellite System)으로 구현될 수 있다.
실시예에 따라, 위치 감지부(520)는 천공 장치(500)의 위치를 측정할 수 있다. 예컨대, 천공 장치(500)는 발파공 정보에 포함된 발파공의 위치와 위치 감지부(520)에 의해 측정된 천공 장치(500)의 위치가 일치하는 경우, 천공을 개시할 수 있다.
도 7에 도시되지 않았으나, 천공 감지부(520)는 천공에 따른 진동을 감지하기 위한 진동 감지부를 더 포함할 수 있다.
천공 제어부(530)는 천공 장치(500)를 제어하기 위한 컴퓨팅 장치로서, 운전석에 위치되며, 천공 현황을 실시간으로 확인할 수 있다. 실시예에 따라, 천공 제어부(530)는 태블릿 장치와 신호 처리 모듈(PLC; Programmable Logic Controller) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 천공 제어부(530)는 천공 데이터를 기초로 암반의 강도를 연암, 보통암, 경암 등으로 구분하고, 구분 결과를 천공 데이터에 저장할 수 있다.
상태 전송부(TRK)는 천공 장치(500)에 장착되어, 천공 장치(500)의 위치 상태(예컨대, 이동 경로, 현재 위치 등) 및 동작 상태 중 적어도 하나를 네트워크 구축 장치(200, 도 1 참조)를 통해 모니터링 장치(300)로 전송할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 장약 장치(600)를 나타내는 도면이다. 실시예에 따라, 장약 장치(600)는 이동 처리 유닛(MPU; Mobile Processing Unit)과 같은 트럭 구조를 가질 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 장약 장치(600)는 본 발명의 목적을 달성하는 범위에서 다양한 장치로 구현될 수 있다.
도 8을 참조하면, 장약 장치(600)는 장약부(610), 장약 감지부(620), 장약 제어부(630) 및 상태 전송부(TRK)를 포함할 수 있다.
장약부(610)는 이동 처리 유닛의 탱크, 펌프 및 노즐 중 적어도 하나를 포함하는 폭발물 주입 모듈로 구현되며, 폭발물 정보에 따라 폭발물 및 전자 뇌관 중 적어도 하나를 발파공에 장약할 수 있다.
장약 감지부(620)는 폭발물 및 전자 뇌관 중 적어도 하나가 장약되는 동안, 장약량, 장약 길이, 종류, 깊이에 따른 에너지 밀도 변화, 조성비 및 비중 중 적어도 하나를 감지하여 장약 데이터를 생성할 수 있다.
장약 제어부(630)는 장약 장치(600)를 제어하기 위한 컴퓨팅 장치로서, 운전석에 위치되며, 장약 현황을 실시간을 확인할 수 있다.
상태 전송부(TRK)는 장약 장치(600)에 장착되어, 장약 장치(600)의 위치 상태(예컨대, 이동 경로, 현재 위치 등) 및 동작 상태 중 적어도 하나를 네트워크 구축 장치(200, 도 1 참조)를 통해 모니터링 장치(300)로 전송할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 뇌관 설정 장치(700)를 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 뇌관 설정 장치(700)는 설정부(710), 설정 감지부(720), 설정 제어부(730) 및 상태 전송부(TRK)를 포함할 수 있다.
설정부(710)는 발파 현장의 작업자 장치로 구현되며, 전자 뇌관에 초시 및 지연 시간 중 적어도 하나를 설정할 수 있다.
설정 감지부(720)는 전자 뇌관의 위치, 종류, 식별 코드 및 기폭 에너지 중 적어도 하나를 감지하여 설정 데이터를 생성할 수 있다.
설정 제어부(730)는 설정 장치(700)를 제어할 수 있으며, 설정 현황을 실시간을 확인할 수 있다.
상태 전송부(TRK)는 설정 장치(700)에 장착되어, 설정 장치(700)의 위치 상태(예컨대, 이동 경로, 현재 위치 등) 및 동작 상태 중 적어도 하나를 네트워크 구축 장치(200, 도 1 참조)를 통해 모니터링 장치(300)로 전송할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 발파 감지 장치(900)를 나타내는 도면이다.
도 10을 참조하면, 발파 감지 장치(900)는 진동 감지부(910), 소음 감지부(920), 파쇄도 감지부(930) 및 전원 공급부(940)를 포함할 수 있다.
진동 감지부(910)는, 발파에 따라 발생된 진동을 감지하여 진동 데이터를 생성할 수 있다. 이때, 진동 데이터는 발파에 따른 진동 패턴을 나타낼 수 있다. 실시예에 따라, 진동 감지부(910)는 별도의 진동 감지 센서를 포함할 수 있다.
소음 감지부(920)는, 발파에 따라 발생된 소음을 감지하여 소음 데이터를 생성할 수 있다. 이때, 소음 데이터는 발파에 따른 소음 패턴을 나타낼 수 있다. 실시예에 따라, 소음 감지부(920)는 별도의 소음 감지 센서를 포함할 수 있다.
파쇄도 감지부(930)는, 발파에 따른 암석의 파쇄도를 감지하여 파쇄도 데이터를 생성할 수 있다. 본 명세서에서 파쇄도란 발파에 따른 암석의 파쇄 정도(Rock Fragmentation)를 의미한다. 파쇄도 감지부(930)는 블록 분할 알고리즘을 학습함으로써, 암석 이미지를 통해 암석의 파쇄도를 도출할 수 있다.
실시예에 따라, 파쇄도 감지부(930)는, 발파 후 파쇄석을 단위 발파 구역의 지형 제작용 드론을 이용하여 촬영하고, 파쇄석의 이미지를 정사 이미지로 처리하여 파쇄도 분석을 수행할 수 있다.
전원 공급부(940)는 진동 감지부(910), 소음 감지부(920) 및 파쇄도 감지부(930) 중 적어도 하나에 전원을 공급할 수 있다. 예컨대, 전원 공급부(940)는 태양광 모듈 또는 배터리 모듈로 구현될 수 있으며, 전기 에너지를 진동 감지부(910), 소음 감지부(920) 및 파쇄도 감지부(930) 중 적어도 하나로 전달할 수 있다.
모니터링 장치(300, 도 1 참조)는 진동 데이터, 소음 데이터 및 파쇄도 데이터 중 적어도 하나를 기초로 발파 결과를 분석할 수 있다.
모니터링 장치(300)는 발파 결과를 데이터 베이스에 저장하고, 이를 통해, 발파 설계 장치(100)는 향후 데이터 베이스를 이용하여 발파 설계를 수행할 수 있다.
모니터링 장치(300)는, 진동 데이터, 소음 데이터 및 파쇄도 데이터 중 적어도 하나를 수신하며, 진동 데이터, 소음 데이터 및 파쇄도 데이터 중 적어도 하나를 기초로 발파를 분석할 수 있다. 예컨대, 모니터링 장치(300)는 발파 결과, 요구되는 파쇄도 또는 진동이 미달성되는 경우, 발파 설계를 개선하도록, 데이터 베이스를 발파 설계 장치(100)로 제공할 수 있다. 예컨대, 발파 설계 장치(100)는 발파 설계를 개선하기 위하여, 발파 설계를 생성함에 있어서, 데이터 베이스에 저장된 분석 결과를 반영하여 발파공 깊이 또는 간격을 조절하거나, 폭발물을 증가 또는 감소시킬 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 발파 시스템의 동작 방법을 나타내는 순서도이다. 이하에서, 도 1 내지 도 11을 참조하여, 본 발명의 발파 시스템(10)의 동작 방법이 상세하게 설명된다.
모니터링 장치(300)는, 발파 현장 상황을 실시간으로 모니터링할 수 있다(S1). 예컨대, 모니터링 장치(300)는 네트워크 망을 통해 실시간으로 발파 현장 상황을 모니터링하여 작업자에게 실시간으로 제공할 수 있다.
측량 장치(400)는, 발파 현장을 측량하고, 발파 설계 장치(100)는 측량 장치(400)에 의해 생성된 측량 데이터에 따라 베이스 지도를 생성할 수 있다(S2). 예컨대, 측량 장치(400)는 발파 현장을 3차원 측량하고, 발파 설계 장치(100)는 3차원 지형 모델을 나타내는 베이스 지도를 생성할 수 있다.
발파 설계 장치(100)는 베이스 지도를 기초로, 발파공 정보, 폭발물 정보 및 뇌관 정보 중 적어도 하나를 포함하는 발파 설계를 생성할 수 있다(S3). 이때, 발파공 정보는, 복수의 발파공들에 대한 위치, 깊이, 장약량 및 발파공 간격 중 적어도 하나를 포함하고, 폭발물 정보는, 장약량, 장약 길이, 종류, 깊이에 따른 에너지 밀도 변화, 조성비 및 비중 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 뇌관 정보는, 전자 뇌관의 종류, 위치, 초시 및 지연 시간 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
천공 장치(500)는 발파 설계에 기초하여 복수의 발파공들을 형성하고, 발파 설계 장치(100)는 천공 장치(500)에 의해 생성된 천공 데이터에 따라 발파 설계를 보완할 수 있다(S4).
장약 장치(600)는 발파 설계에 기초하여 복수의 발파공들에 폭발물 및 전자 뇌관 중 적어도 하나를 장약하고, 발파 설계 장치(100)는 장약 장치(600)에 의해 생성된 장약 데이터에 따라 발파 설계를 보완할 수 있다(S5).
뇌관 설정 장치(700)는 발파 설계에 기초하여 복수의 발파공들에 대응하는 복수의 전자 뇌관들에 뇌관 설정을 수행하고, 발파 설계 장치(100)는 뇌관 설정 장치(700)에 의해 생성된 설정 데이터에 따라 발파 설계를 보완할 수 있다(S6).
발파 장치(800)는 발파 설계에 따라 발파를 수행할 수 있다(S7). 발파 장치(800)는, 발파 명령을 전자 뇌관을 전송하여 전자 뇌관을 기폭시키고, 폭발물을 폭발시킴으로써 발파를 수행할 수 있다.
발파 감지 장치(900)는 발파에 따른 진동, 소음 및 파쇄도 중 적어도 하나를 감지함으로써, 발파 결과를 감지할 수 있다(S8). 발파 감지 장치(900)는 발파를 감지하기 위하여 발파 현장 전역에 배치된 다수의 감지모듈들을 포함할 수 있다.
모니터링 장치(300)는 발파 결과를 분석하고, 분석 결과를 기초로 데이터 베이스를 구축할 수 있다(S9). 모니터링 장치(300)는 발파 준비 과정부터 발파 동안은 물론 발파 종료 후의 상태까지 모니터링 및 관리할 수 있으며, 획득된 자료를 바탕으로 발파를 분석하고 데이터 베이스를 수축할 수 있다.
모니터링 장치(300)는 발파 결과를 분석하고, 데이터 베이스를 구축함으로써, 발파 설계 장치(100)가 데이터 베이스를 이용하여 발파 설계를 개선시킬 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 발파 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도이다. 이하에서, 도 1 내지 도 12를 참조하여, 발파 현장의 상황을 모니터링 하는 단계(S1)가 상세하게 설명된다. 이때, 발파 현장의 상황은, 측량 장치(400), 천공 장치(500), 장약 장치(600) 및 뇌관 설정 장치(700) 중 적어도 하나의 위치 및 동작 상태 또는 작업자의 위치 및 경로를 포함할 수 있다.
처리부(310)는 발파 전 과정을 실시간으로 모니터링할 수 있다(S11). 처리부(310)는 측량 장치(400), 천공 장치(500), 장약 장치(600) 및 뇌관 설정 장치(700) 중 적어도 하나로부터 위치 상태 및 동작 상태를 수신하고, 이를 통해 발파 현장에 대한 발파 전 과정을 모니터링 할 수 있다.
웹 제공부(320)는 처리부(310)의 모니터링 결과를 웹을 통해 실시간으로 제공할 수 있다(S12). 웹 제공부(320)는 무선 통신 모듈 또는 유선 통신 모듈을 통해 인터넷에 접속할 수 있고, 모니터링 결과를 지도와 같은 이미지 또는 동작 상태 유저 인터페이스를 이용하여 모니터링 결과를 제공할 수 있다.
저장부(330)는 모니터링 결과를 클라우드 서버에 저장할 수 있다(S13). 저장부(330)는 별도의 클라우드 시스템에 결과를 저장할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 발파 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도이다. 이하에서, 도 1 내지 도 13을 참조하여, 베이스 지도를 생성하는 단계(S2)가 상세하게 설명된다.
무인 비행체(410)는, 공중에서 발파 현장을 3차원 측량하여 제1 측량 데이터를 생성할 수 있다(S21). 무인 비행체(410)는 회전익 비행체 또는 고정익 비행체로 구현될 수 있으며, 기 설정된 경로를 따라 발파 현장 상공을 비행할 수 있다. 무인 비행체(410)는, 비행 중에 발파 현장을 측량할 수 있다.
레이다(420)는 발파 현장을 3차원 측량하여 제2 측량 데이터를 생성할 수 있다(S22). 레이다(420)는 레이저를 발파 현장을 향하여 발사하고 반사된 광을 수집함으로써, 발파 현장을 측량할 수 있다. 레이다(420)는 특정 지점에 고정될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예에 따라, 레이다(420)는 이동할 수 있다.
발파 설계 장치(100)는 무인 비행체(410) 및 레이다(420)로부터 수신된 제1 측량 데이터 및 제2 측량 데이터 중 적어도 하나를 기초로, 3차원 지형 모델인 베이스 지도를 생성할 수 있다(S23). 발파 설계 장치(100)는 별도의 베이스 지도 생성 모듈을 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 발파 설계 장치(100)의 상기 동작은 별도의 장치로 구현될 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 발파 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도이다. 이하에서, 도 1 내지 도 14를 참조하여, 천공 데이터에 따라 발파 설계를 보완되는 단계(S4)가 상세하게 설명된다.
천공부(510)는, 발파공 정보에 따라 복수의 발파공들 중 적어도 하나를 형성할 수 있다(S41). 천공부(510)는 지면을 천공하여 기설정된 깊이까지 발파공을 형성할 수 있다.
천공 감지부(520)는, 복수의 발파공들 중 적어도 하나가 형성되는 동안, 복수의 발파공들에 대한 위치, 깊이 및 기울기 중 적어도 하나를 감지하여 천공 데이터를 생성할 수 있다(S42). 예컨대, 천공 감지부(520)는 굴착기에 설치된 다수의 센서를 이용하여 천공 상태를 감지할 수 있다.
발파 설계 장치(100)의 제1 설계 보완부(130)는, 천공 데이터를 기초로, 발파 설계에 포함된 발파공 정보, 폭발물 정보 및 뇌관 정보 중 적어도 하나를 실시간으로 보완할 수 있다(S43).
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 발파 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도이다. 이하에서, 도 1 내지 도 15를 참조하여, 장약 데이터에 따라 발파 설계를 보완되는 단계(S5)가 상세하게 설명된다.
장약부(610)는, 폭발물 정보에 따라 복수의 발파공들 중 적어도 하나에 폭발물 및 전자 뇌관 중 적어도 하나를 장약할 수 있다(S51). 장약부(610)는 폭발물 조성물을 저장하는 탱크들과 조성물을 폭발물로 조성하기 위한 노즐을 포함하며, 펌프를 이용하여 폭발물을 발파공 내부로 장입할 수 있다.
장약 감지부(620)는, 폭발물 및 전자 뇌관 중 적어도 하나가 장약되는 동안, 장약량, 장약 길이, 종류, 깊이에 따른 에너지 밀도 변화, 조성비 및 비중 중 적어도 하나를 감지하여 장약 데이터를 생성할 수 있다(S52). 장약 감지부(620)는 장약 트럭에 설치된 다수의 센서들을 이용하여 장약 상태를 파악할 수 있다.
발파 설계 장치(100)의 제2 설계 보완부(140)는, 장약 데이터를 기초로, 발파 설계에 포함된 폭발물 정보 및 뇌관 정보 중 적어도 하나를 실시간으로 보완할 수 있다(S53).
도 16는 본 발명의 실시예에 따른 발파 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도이다. 이하에서, 도 1 내지 도 16를 참조하여, 설정 데이터에 따라 발파 설계를 보완되는 단계(S6)가 상세하게 설명된다.
설정부(710)는, 뇌관 정보에 따라 전자 뇌관에 초시 및 지연 시간을 설정할 수 있다(S61). 설정부(710)는 작업자에 소지되어, 전자 뇌관에 연결될 수 있다. 설정부(710)는 전자 뇌관의 식별 번호를 인식한 다음, 해당하는 뇌관 정보(예컨대, 초시 및 지연 시간)을 전자 뇌관으로 전송할 수 있다.
설정 감지부(720)는, 전자 뇌관의 위치, 종류, 식별 코드 및 기폭 에너지 중 적어도 하나를 감지하여 설정 데이터를 생성할 수 있다(S62). 설정 감지부(720)는 단말 장치에 설치된 다수의 센서들을 이용하여 설정 상태(예컨대, 초시, 지연 시간, 뇌관 식별 번호, 뇌관 상태, 교체 여부 등)를 감지할 수 있다.
발파 설계 장치(100)의 제3 설계 보완부(150)는, 설정 데이터를 기초로, 발파 설계에 포함된 뇌관 정보를 실시간으로 보완할 수 있다(S63).
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 발파 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도이다. 이하에서, 도 1 내지 도 17를 참조하여, 발파 결과를 감지하는 단계(S8)가 상세하게 설명된다.
진동 감지부(910)는 발파에 따라 발생된 진동을 감지하여 진동 데이터를 생성할 수 있다(S81). 진동 감지부(910)는 발파 현장 전역에 설치된 복수의 진동 센서들을 포함할 수 있다. 진동 감지부(910)는 진동 센서를 이용하여, 발파 진동을 감지하고, 감지 결과를 기초로 진동 데이터를 생성할 수 있다.
소음 감지부(920)는 발파에 따라 발생된 소음을 감지하여 소음 데이터를 생성할 수 있다(S82). 소음 감지부(920)는 발파 현장 전역에 설치된 복수의 소음 센서들을 포함할 수 있다. 소음 감지부(920)는 소음 센서를 이용하여, 발파 소음을 감지하고, 감지 결과를 기초로 소음 데이터를 생성할 수 있다.
파쇄도 감지부(930)는 발파에 따른 암석의 파쇄도를 감지하여 파쇄도 데이터를 생성할 수 있다(S83). 이때, 파쇄도 감지부(930)는 발파 후 파쇄석을 단위 발파 구역의 지형 제작용 드론을 이용하여 촬영하고, 파쇄석의 이미지를 정사 이미지로 처리하여 파쇄도 분석을 수행할 수 있다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 파쇄도 분석 동작을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 18을 참조하면, 파쇄도 감지부(930)는 발파 후 파쇄석을 단위 발파 구역의 지형 제작용 드론을 이용하여 촬영하고, 파쇄석의 이미지를 정사 이미지로 처리하여 파쇄도 분석을 수행할 수 있다. 이때, 단위 발파 구역의 지형 제작용 드론은, 무인 비행체(410)와 상이한 장치일 수 있다.
파쇄도 감지부(920)에 의해 측량된 3차원 데이터는 포인트 클라우드(point cloud) 기법을 통해 분류될 수 있다. 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적을 달성하는 범위에서 파쇄도 감지부(920)는 다양한 방식의 데이터 분류 기법을 이용하여, 측략된 3차원 데이터를 처리할 수 있다.
그리고, 각 포인트들을 기준으로, 측량된 발파 현장의 암석 이미지는 암석의 크기에 따라 복수의 영역으로 블록화되고, 분할될 수 있다. 이러한 블록 분할 알고리즘은 인공지능, 빅데이터 또는 머신 러닝 모델을 통해 학습될 수 있다.
결과적으로, 암석의 파쇄도는 도 18에 도시된 그래프와 같이, 블록들의 크기와 수의 분류에 따라 분석될 수 있다. 파쇄도 감지부(930)는 블록들의 크기와 수를 바탕으로, 발파가 초기 설계된 규모와 강도로 수행되었는지 여부를 판단할 수 있다.
상술한 방식을 통하여, 본 발명의 발파 설계 장치, 발파 시스템 및 이의 동작 방법은 발파 계획에 따라 발파를 수행하고 발파 결과를 분석할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 발파 설계 장치, 발파 시스템 및 이의 동작 방법은 자가 통신망을 제공하여, 무선 통신 네트워크를 이용해 발파를 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 발파 설계 장치, 발파 시스템 및 이의 동작 방법은 발파 현장의 지형 정보 서비스 제공을 위한 드론 및 레이저 레이다를 이용하여 발파 현장에 대한 3차원 지형 모델을 생성하고, 3차원 모델을 이용하여 발파 설계를 보다 정밀하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 발파 설계 장치, 발파 시스템 및 이의 동작 방법은 발파공 천공에 따른 천공 데이터에 기초하여 천공 및 발파 설계를 정밀하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 발파 설계 장치, 발파 시스템 및 이의 동작 방법은 폭발물 장약에 따른 장약 데이터에 기초하여 장약 및 발파 설계를 정밀하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 발파 설계 장치, 발파 시스템 및 이의 동작 방법은 뇌관 설정에 따른 설정 데이터에 기초하여 뇌관 설정 및 발파 설계를 정밀하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 발파 설계 장치, 발파 시스템 및 이의 동작 방법은 인공지능, 빅데이터 및 머신 러닝 기술을 이용하여 최적의 발파 패턴을 도출함으로써, 발파 효과를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 발파 설계 장치, 발파 시스템 및 이의 동작 방법은 웹 서비스를 이용하여 발파 현장(예컨대, 발파 장비, 발파 인력, 작업 시간 등)을 실시간으로 점검할 수 있고, 클라우드 저장 서버에 발파와 관련된 데이터를 저장할 수 있는 효과가 있다.
이상 본 명세서에서 설명한 기능적 동작과 본 주제에 관한 실시형태들은 본 명세서에서 개시한 구조들 및 그들의 구조적인 등가물을 포함하여 디지털 전자 회로나 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어 또는 하드웨어에서 또는 이들 중 하나 이상이 조합에서 구현 가능하다.
본 명세서에서 기술하는 주제의 실시형태는 하나 이상이 컴퓨터 프로그램 제품, 다시 말해 데이터 처리 장치에 의한 실행을 위하여 또는 그 동작을 제어하기 위하여 유형의 프로그램 매체 상에 인코딩되는 컴퓨터 프로그램 명령에 관한 하나 이상이 모듈로서 구현될 수 있다. 유형의 프로그램 매체는 전파형 신호이거나 컴퓨터로 판독 가능한 매체일 수 있다. 전파형 신호는 컴퓨터에 의한 실행을 위하여 적절한 수신기 장치로 전송하기 위한 정보를 인코딩하기 위하여 생성되는 예컨대 기계가 생성한 전기적, 광학적 또는 전자기 신호와 같은 인공적으로 생성된 신호이다. 컴퓨터로 판독 가능한 매체는 기계로 판독 가능한 저장장치, 기계로 판독 가능한 저장 기판, 메모리 장치, 기계로 판독 가능한 전파형 신호에 영향을 미치는 물질의 조합 또는 이들 중 하나 이상이 조합일 수 있다.
컴퓨터 프로그램(프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 어플리케이션, 스크립트 또는 코드로도 알려져 있음)은 컴파일되거나 해석된 언어나 선험적 또는 절차적 언어를 포함하는 프로그래밍 언어의 어떠한 형태로도 작성될 수 있으며, 독립형 프로그램이나 모듈, 컴포넌트, 서브루틴 또는 컴퓨터 환경에서 사용하기에 적합한 다른 유닛을 포함하여 어떠한 형태로도 전개될 수 있다.
컴퓨터 프로그램은 파일 장치의 파일에 반드시 대응하는 것은 아니다. 프로그램은 요청된 프로그램에 제공되는 단일 파일 내에, 또는 다중의 상호 작용하는 파일(예컨대, 하나 이상이 모듈, 하위 프로그램 또는 코드의 일부를 저장하는 파일) 내에, 또는 다른 프로그램이나 데이터를 보유하는 파일의 일부(예컨대, 마크업 언어 문서 내에 저장되는 하나 이상이 스크립트) 내에 저장될 수 있다.
컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에 위치하거나 복수의 사이트에 걸쳐서 분산되어 통신 네트워크에 의해 상호 접속된 다중 컴퓨터나 하나의 컴퓨터 상에서 실행되도록 전개될 수 있다.
부가적으로, 본 특허문헌에서 기술하는 논리 흐름과 구조적인 블록도는 개시된 구조적인 수단의 지원을 받는 대응하는 기능과 단계의 지원을 받는 대응하는 행위 및/또는 특정한 방법을 기술하는 것으로, 대응하는 소프트웨어 구조와 알고리즘과 그 등가물을 구축하는 데에도 사용 가능하다.
본 명세서에서 기술하는 프로세스와 논리 흐름은 입력 데이터 상에서 동작하고 출력을 생성함으로써 기능을 수행하기 위하여 하나 이상이 컴퓨터 프로그램을 실행하는 하나 이상이 프로그래머블 프로세서에 의하여 수행 가능하다.
컴퓨터 프로그램의 실행에 적합한 프로세서는, 예컨대 범용 및 특수 목적의 마이크로프로세서 양자 및 어떤 형태의 디지털 컴퓨터의 어떠한 하나 이상이 프로세서라도 포함한다. 일반적으로, 프로세서는 읽기 전용 메모리나 랜덤 액세스 메모리 또는 양자로부터 명령어와 데이터를 수신할 것이다.
컴퓨터의 핵심적인 요소는 명령어와 데이터를 저장하기 위한 하나 이상이 메모리 장치 및 명령을 수행하기 위한 프로세서이다. 또한, 컴퓨터는 일반적으로 예컨대 자기, 자기 광학 디스크나 광학 디스크와 같은 데이터를 저장하기 위한 하나 이상이 대량 저장 장치로부터 데이터를 수신하거나 그것으로 데이터를 전송하거나 또는 그러한 동작 둘 다를 수행하기 위하여 동작가능 하도록 결합되거나 이를 포함할 것이다. 그러나, 컴퓨터는 그러한 장치를 가질 필요가 없다.
본 기술한 설명은 본 발명의 최상의 모드를 제시하고 있으며, 본 발명을 설명하기 위하여, 그리고 당업자가 본 발명을 제작 및 이용할 수 있도록 하기 위한 예를 제공하고 있다. 이렇게 작성된 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 본 발명을 제한하는 것이 아니다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
10: 발파 시스템 100: 발파 설계 장치
200: 네트워크 구축 장치 300: 모니터링 장치
310: 처리부 320: 웹 제공부
330: 저장부 340: 데이터 베이스
400: 측량 장치 410: 무인 비행체
420: 레이다 500: 천공 장치
510: 천공부 520: 천공 감지부
600: 장약 장치 610: 장약부
620: 장약 감지부 700: 뇌관 설정 장치
710: 설정부 720: 설정 감지부
800: 발파 장치 ED: 전자 뇌관
900: 발파 감지 장치 910: 진동 감지부
920: 소음 감지부 920: 파쇄도 감지부
200: 네트워크 구축 장치 300: 모니터링 장치
310: 처리부 320: 웹 제공부
330: 저장부 340: 데이터 베이스
400: 측량 장치 410: 무인 비행체
420: 레이다 500: 천공 장치
510: 천공부 520: 천공 감지부
600: 장약 장치 610: 장약부
620: 장약 감지부 700: 뇌관 설정 장치
710: 설정부 720: 설정 감지부
800: 발파 장치 ED: 전자 뇌관
900: 발파 감지 장치 910: 진동 감지부
920: 소음 감지부 920: 파쇄도 감지부
Claims (20)
- 발파 설계 장치가, 발파 현장에 대한 베이스 지도에 기초하여, 발파공 정보, 폭발물 정보 및 뇌관 정보 중 적어도 하나를 포함하는 발파 설계를 생성하는 단계;
천공 장치가 상기 발파 설계에 기초하여 복수의 발파공들을 형성하고, 상기 발파 설계 장치가 상기 천공 장치에 의해 생성된 천공 데이터에 따라 상기 발파 설계를 보완하는 단계;
장약 장치가 상기 발파 설계에 기초하여 상기 복수의 발파공들에 폭발물 및 전자 뇌관 중 적어도 하나를 장약하고, 상기 발파 설계 장치가 상기 장약 장치에 의해 생성된 장약 데이터에 따라 상기 발파 설계를 보완하는 단계; 및
뇌관 설정 장치가 상기 발파 설계에 기초하여 상기 복수의 발파공들에 대응하는 복수의 전자 뇌관들에 뇌관 설정을 수행하고, 상기 발파 설계 장치가 상기 뇌관 설정 장치에 의해 생성된 설정 데이터에 따라 상기 발파 설계를 보완하는 단계를 포함하고,
상기 발파공 정보는, 상기 복수의 발파공들에 대한 위치, 깊이, 장약량 및 발파공 간격 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 폭발물 정보는, 장약량, 장약 길이, 종류, 깊이에 따른 에너지 밀도 변화, 조성비 및 비중 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 뇌관 정보는, 전자 뇌관의 종류, 위치, 초시 및 지연 시간 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는,
발파 시스템의 동작 방법. - 제1항에 있어서,
측량 장치가 발파 현장을 측량하고, 발파 설계 장치가 상기 측량 장치에 의해 생성된 측량 데이터에 따라 베이스 지도를 생성하는 단계를 더 포함하고,
상기 베이스 지도를 생성하는 단계는,
무인 비행체가, 공중에서 상기 발파 현장을 3차원 측량하여 제1 측량 데이터를 생성하는 단계;
레이다가, 지상에서 상기 발파 현장을 3차원 측량하여 제2 측량 데이터를 생성하는 단계; 및
상기 발파 설계 장치가, 상기 무인 비행체 및 상기 레이다로부터 수신된 상기 제1 측량 데이터 및 상기 제2 측량 데이터 중 적어도 하나를 기초로, 3차원 지형 모델인 상기 베이스 지도를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
발파 시스템의 동작 방법. - 제2항에 있어서,
상기 발파 설계 장치가, 상기 천공 데이터에 따라 발파 설계를 보완되는 단계는,
천공부가, 상기 발파공 정보에 따라 상기 복수의 발파공들 중 적어도 하나를 형성하는 단계;
천공 감지부가, 상기 복수의 발파공들 중 적어도 하나가 형성되는 동안, 상기 복수의 발파공들에 대한 위치, 깊이 및 기울기 중 적어도 하나를 감지하여 상기 천공 데이터를 생성하는 단계;
상기 발파 설계 장치의 제1 설계 보완부가, 상기 천공 데이터를 기초로, 상기 발파 설계에 포함된 상기 발파공 정보, 상기 폭발물 정보 및 상기 뇌관 정보 중 적어도 하나를 실시간으로 보완하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
발파 시스템의 동작 방법. - 제3항에 있어서,
상기 발파 설계 장치가, 상기 장약 데이터에 따라 상기 발파 설계를 보완하는 단계는,
장약부가, 상기 폭발물 정보에 따라 상기 복수의 발파공들 중 적어도 하나에 상기 폭발물 및 상기 전자 뇌관 중 적어도 하나를 장약하는 단계;
장약 감지부가, 상기 폭발물 및 상기 전자 뇌관 중 적어도 하나가 장약되는 동안, 장약량, 장약 길이, 종류, 깊이에 따른 에너지 밀도 변화, 조성비 및 비중 중 적어도 하나를 감지하여 상기 장약 데이터를 생성하는 단계; 및
상기 발파 설계 장치의 제2 설계 보완부가, 상기 장약 데이터를 기초로, 상기 발파 설계에 포함된 상기 폭발물 정보 및 상기 뇌관 정보 중 적어도 하나를 실시간으로 보완하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
발파 시스템의 동작 방법. - 제4항에 있어서,
상기 발파 설계 장치가, 상기 설정 데이터에 따라 상기 발파 설계를 보완하는 단계는,
설정부가, 상기 뇌관 정보에 따라, 상기 전자 뇌관에 초시 및 지연 시간을 설정하는 단계;
설정 감지부가, 상기 전자 뇌관의 위치, 종류, 식별 코드 및 기폭 에너지 중 적어도 하나를 감지하여 상기 설정 데이터를 생성하는 단계; 및
상기 발파 설계 장치의 제3 설계 보완부가, 상기 설정 데이터를 기초로, 상기 발파 설계에 포함된 상기 뇌관 정보를 실시간으로 보완하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
발파 시스템의 동작 방법. - 제5항에 있어서,
발파 장치가, 상기 발파 설계에 따라 발파를 수행하는 단계를 더 포함하고,
상기 발파 장치가, 상기 발파 설계에 따라 발파를 수행하는 단계는,
상기 발파 장치가, 상기 뇌관 정보에 따라 발파 명령을 상기 복수의 전자 뇌관들로 전송하는 단계;
상기 복수의 전자 뇌관들이, 상기 발파 명령에 따라 기폭되어 상기 폭발물을 폭발시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
발파 시스템의 동작 방법. - 제6항에 있어서,
모니터링 장치가, 발파 현장의 상황을 실시간으로 모니터링 하는 단계를 더 포함하고,
상기 발파 현장의 상황은, 상기 측량 장치, 상기 천공 장치, 상기 장약 장치 및 상기 뇌관 설정 장치 중 적어도 하나의 위치 및 동작 상태 또는 작업자의 위치 및 경로를 포함하는 것을 특징으로 하는,
발파 시스템의 동작 방법. - 제7항에 있어서,
상기 모니터링 장치가, 상기 실시간으로 모니터링 하는 단계는,
처리부가, 발파 전 과정을 실시간으로 모니터링하는 단계;
웹 제공부가, 상기 처리부의 모니터링 결과를 웹을 통해 실시간으로 제공하는 단계; 및
저장부가, 상기 모니터링 결과를 클라우드 서버에 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
발파 시스템의 동작 방법. - 제7항에 있어서,
발파 감지 장치가, 발파에 따른 진동, 소음 및 파쇄도 중 적어도 하나를 감지함으로써, 발파 결과를 감지하는 단계; 및
상기 모니터링 장치가, 발파 결과를 분석하고, 분석 결과를 기초로 데이터 베이스를 구축하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
발파 시스템의 동작 방법. - 제9항에 있어서,
상기 발파 감지 장치가 발파 결과를 감지하는 단계는,
진동 감지부가, 발파에 따라 발생된 진동을 감지하여 진동 데이터를 생성하는 단계;
소음 감지부가, 발파에 따라 발생된 소음을 감지하여 소음 데이터를 생성하는 단계; 및
파쇄도 감지부가, 발파에 따른 암석의 파쇄도를 감지하여 파쇄도 데이터를 생성하는 단계를 더 포함하고,
상기 파쇄도 감지부는, 발파 후 파쇄석을 단위 발파 구역의 지형 제작용 드론을 이용하여 촬영하고, 상기 파쇄석의 이미지를 정사 이미지로 처리하여 파쇄도 분석을 수행하는 것을 특징으로 하는,
발파 시스템의 동작 방법. - 베이스 지도에 기초하여, 발파공 정보, 폭발물 정보 및 뇌관 정보 중 적어도 하나를 포함하는 발파 설계를 생성하기 위한 발파 설계부; 및
상기 발파 설계에 기초하여 복수의 발파공들을 형성하는 천공 장치에 의해 감지되어 생성된 상기 복수의 발파공들에 대한 위치, 깊이 및 기울기 중 적어도 하나를 포함하는 천공 데이터에 따라 상기 발파 설계를 보완하는 제1 설계 보완부;
상기 발파 설계에 기초하여 상기 복수의 발파공들에 폭발물 및 전자 뇌관 중 적어도 하나를 장약하는 장약 장치에 의해 감지되어 생성된 상기 폭발물 및 상기 전자 뇌관 중 적어도 하나가 장약되는 동안, 장약량, 장약 길이, 종류, 깊이에 따른 에너지 밀도 변화, 조성비 및 비중 중 적어도 하나를 포함하는 장약 데이터에 따라 상기 발파 설계를 보완하는 제2 설계 보완부;
상기 발파 설계에 기초하여 상기 복수의 발파공들에 대응하는 복수의 전자 뇌관들에 뇌관 설정을 수행하는 뇌관 설정 장치에 의해 감지되어 생성된 상기 전자 뇌관의 위치, 종류, 식별 코드 및 기폭 에너지 중 적어도 하나를 포함하는 설정 데이터에 따라 상기 발파 설계를 보완하는 제3 설계 보완부;
상기 발파공 정보는, 복수의 발파공들에 대한 위치, 깊이, 장약량 및 발파공 간격 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 폭발물 정보는, 장약량, 장약 길이, 종류, 깊이에 따른 에너지 밀도 변화, 조성비 및 비중 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 뇌관 정보는, 전자 뇌관의 종류, 위치, 초시 및 지연 시간 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는,
발파 설계 장치. - 제11항에 있어서,
측량 장치가 발파 현장을 측량함으로써 생성된 측량 데이터에 따라 상기 베이스 지도를 생성하기 위한 지도 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
발파 설계 장치. - 삭제
- 삭제
- 발파 현장을 측량하여 측량 데이터를 생성하기 위한 측량 장치;
상기 발파 현장에 대한 발파 설계를 생성하기 위한 발파 설계 장치;
상기 발파 설계에 기초하여 복수의 발파공들을 형성하고, 상기 복수의 발파공들 중 적어도 하나가 형성되는 동안, 상기 복수의 발파공들에 대한 위치, 깊이 및 기울기 중 적어도 하나를 감지하여 천공 데이터를 생성하기 위한 천공 장치;
상기 발파 설계에 기초하여 상기 복수의 발파공들에 폭발물 및 전자 뇌관 중 적어도 하나를 장약하고, 상기 폭발물 및 상기 전자 뇌관 중 적어도 하나가 장약되는 동안, 장약량, 장약 길이, 종류, 깊이에 따른 에너지 밀도 변화, 조성비 및 비중 중 적어도 하나를 감지하여 장약 데이터를 생성하기 위한 장약 장치; 및
상기 발파 설계에 기초하여 상기 전자 뇌관에 초시 및 지연 시간을 설정하고, 상기 전자 뇌관의 위치, 종류, 식별 코드 및 기폭 에너지 중 적어도 하나를 감지하여 설정 데이터를 생성하기 위한 뇌관 설정 장치를 포함하고,
상기 발파 설계 장치는,
상기 측량 데이터에 따라 베이스 지도를 생성하기 위한 지도 생성부;
상기 베이스 지도에 기초하여, 발파공 정보, 폭발물 정보 및 뇌관 정보 중 적어도 하나를 포함하는 상기 발파 설계를 생성하기 위한 발파 설계부; 및
상기 천공 데이터에 따라 상기 발파공 정보, 상기 폭발물 정보 및 상기 뇌관 정보 중 적어도 하나를 보완하기 위한 제1 설계 보완부를 포함하고,
상기 발파공 정보는, 복수의 발파공들에 대한 위치, 깊이, 장약량 및 발파공 간격 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 폭발물 정보는, 장약량, 장약 길이, 종류, 깊이에 따른 에너지 밀도 변화, 조성비 및 비중 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 뇌관 정보는, 전자 뇌관의 종류, 위치, 초시 및 지연 시간 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는,
발파 시스템. - 제15항에 있어서,
상기 발파 설계 장치는,
장약 장치에 의해 생성된 장약 데이터에 따라 상기 폭발물 정보 및 상기 뇌관 정보 중 적어도 하나를 보완하기 위한 제2 설계 보완부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
발파 시스템. - 제16항에 있어서,
상기 발파 설계 장치는,
뇌관 설정 장치에 의해 생성된 설정 데이터에 따라 상기 뇌관 정보를 보완하기 위한 제3 설계 보완부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
발파 시스템. - 제17항에 있어서,
상기 발파 설계에 따라 발파를 수행하기 위한 발파 장치; 및
발파 현장의 상황을 실시간으로 모니터링하기 위한 모니터링 장치를 더 포함하고,
상기 발파 현장의 상황은, 상기 측량 장치, 상기 천공 장치 및 상기 장약 장치 중 적어도 하나의 위치 및 동작 상태 또는 작업자의 위치 및 경로를 포함하는 것을 특징으로 하는,
발파 시스템. - 제18항에 있어서,
상기 모니터링 장치는,
발파 전 과정을 실시간으로 모니터링하기 위한 처리부;
상기 처리부의 모니터링 결과를 웹을 통해 실시간으로 제공하기 위한 웹 제공부; 및
상기 모니터링 결과를 클라우드 서버에 저장하기 위한 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는,
발파 시스템. - 제19항에 있어서,
상기 측량 장치는,
공중에서 상기 발파 현장을 3차원 측량하기 위한 무인 비행체; 및
지상에서 상기 발파 현장을 3차원 측량하기 위한 레이다를 포함하는 것을 특징으로 하는,
발파 시스템.
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| KR1020200148247A KR102610423B1 (ko) | 2020-11-09 | 2020-11-09 | 발파 설계 장치, 발파 시스템 및 이의 동작 방법 |
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| KR1020200148247A KR102610423B1 (ko) | 2020-11-09 | 2020-11-09 | 발파 설계 장치, 발파 시스템 및 이의 동작 방법 |
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2020
- 2020-11-09 KR KR1020200148247A patent/KR102610423B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20220062719A (ko) | 2022-05-17 |
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