KR20050026945A

KR20050026945A - 무선 풍속경보장치

Info

Publication number: KR20050026945A
Application number: KR1020050011570A
Authority: KR
Inventors: 김종태
Original assignee: 주식회사 영전
Priority date: 2005-02-03
Filing date: 2005-02-03
Publication date: 2005-03-16

Abstract

본 발명은 무선 풍속경보장치에 관한 것으로, 실시예로 고층빌딩의 건축 시에 빌딩프레임의 최상층에서 자재를 운반하는 타워 크레인에 설치되어서 타워 크레인 상공의 풍속 값을 측정하고, 이것을 타워 크레인 운전자 및 현장의 관리원들에게 표시함으로서 바람에 의하여 발생될 수 있는 위험 및 사고를 미연에 방지할 수 있게 하는 것이다.

본 발명의 무선 풍속경보장치는, 주위의 바람의 세기를 검출하고 그에 상응하는 전기적 신호로 출력하기 위한 풍속측정센서(101)와, 상기 풍속측정센서(101)로부터 출력된 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하기 위한 A/D변환부(103)와, 상기 A/D변환부(103)로부터 입력되는 신호를 이용하여 풍속 값을 산출하고 산출된 값을 출력하는 송신제어부(104)와, 상기 송신제어부(104)로부터 출력되는 신호를 아날로그 신호로 변조하여 출력하는 신호변조부(106)와, 상기 신호변조부(106)로부터 출력된 신호를 안테나(108)를 통하여 무선으로 전송하기 위한 무선송신부(107)와, 장치에 전원을 공급하기 위한 전원공급부(105)를 포함하며 타워 크레인(1)에 설치되는 송신부(100)와; 그리고 상기 송신부(100)로부터 전송되는 무선신호를 안테나(201)를 통하여 수신하기 위한 무선수신부(202)와, 상기 무선수신부(202)를 통하여 수신된 신호를 디지탈 신호로 복조하기 위한 신호복조부(203)와, 상기 신호복조부(203)로부터 입력되는 신호를 이용하여 풍속 값을 판독하고 판독된 풍속 값을 표시하며 설정풍속값과 비교하기 위한 수신제어부(204)와, 상기 수신제어부(204)로 부터 출력된 제어신호를 이용하여 작동되어 LED 표시부(207)와 부저(208)를 작동시키기 위한 구동부(206)와, 상기 수신제어부(204)에 제어데이터를 설정하기 위한 제어설정부(209)와, 장치에 전원을 공급하기 위한 전원공급부(205)를 포함하는 수신부(200)로 구성됨을 특징으로 한다.

Description

무선 풍속경보장치{Wireless alarm device of wind direction}

본 발명은 무선 풍속경보장치에 관한 것으로서, 항구나 선박 또는 공항을 비롯하여 건축공사 바람에 영향을 많이 받는 곳에서 사용되며, 실시예로서 고층빌딩의 건축 시에 빌딩프레임의 최상층에서 자재를 운반하는 타워 크레인에 설치되어서 타워 크레인 상공의 풍속 값을 측정하고, 이것을 타워 크레인 운전자 및 현장의 관리원들에게 표시함으로서 바람에 의하여 발생될 수 있는 위험 및 사고를 미연에 방지할 수 있게 한 것이다.

즉 건물들의 고층, 대형화에 따라서 빌딩건축현장에서는 고소(高所)에서의 작업이 일상화되고 있다. 특히 10층 이상의 대형건물 신축시에 무거운 중량의 건축자재를 작업현장으로 운반하기 위하여 타워 크레인(tower crane)이나 고속 엘리베이터를 사용한다.

이중에서 특히 많이 사용되는 타워 크레인은 작업 중에는 항상 빌딩의 최고층에 위치하기 때문에 위험요소가 많이 존재한다. 특히 타워 크레인은 수직으로 연장되는 철골구조물의 최상부층에 역시 수평으로 연장된 철골구조물이 회동하는 구조를 가지기 때문에 바람의 영향을 많이 받는다. 즉 초속 10m 이상의 풍속을 가진 바람이 불면 타워 크레인의 요동이 발생되고 이에 따라서 작업이 거의 불가능해지는 문제점이 있었다.

그러나 타워 크레인의 운전자는 밀폐된 공간에서 작업을 하기 때문에 바람의 영향을 느끼지 못하므로 작업중에 바람의 영향을 고려하지 않은 상태로 작업하다가 작업중에 사고가 많이 발생되는 문제점이 있었다.

또한 강풍이 수시간 동안 지속되어서 작업이 중지되면 강풍속에서 타워크레인의 운전자가 내려오는 경우에 대부분 사다리를 이용하기 때문에 바람에 의하여 안전사고가 발생되기도 한다. 더욱이 강한 풍속을 가진 바람에 의하여 타워크레인이 쓰러지고 이로 인한 사망사고가 발생되기도 한다.

그러나 종래에는 바람의 영향을 지상의 작업자가 타워 크레인의 요동정도를 감지하고 트랜시이버등을 사용하여 타워 크레인 운전자에게 통보하고 있으나, 바람의 영향을 정확하게 판단하지 못하므로 대응이 신속하지 못한 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여 타워 크레인 주변의 풍속을 감지하고 무선으로 풍속 상태를 통보하는 풍속경보시스템이 특허등록 제0342461호에 개시되어 있다.

상기 풍속경보시스템은 타워 크레인에 풍속계를 설치하고 풍속계를 통하여 검출된 풍속을 무선으로 전송하여 표시하는 것으로서 비록 종래 작업자에 의한 목측 경보시보다 개선되었지만 바람의 정확한 풍속을 검출하지 못하고 녹색, 노랑, 적색 등으로 풍속을 표시하기 때문에 신뢰성이 떨어지는 등의 문제점이 발생된다.

더욱이 녹색, 노랑, 적색등으로 시각적으로만 풍속을 표시하기 때문에 운전자가 작업에 열중하는 경우에는 미처 풍속을 인지하지 못하므로 역시 위험 및 사고발생을 감소시키지 못하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은

항구나 선박 또는 공항, 건설 현장 등 바람의 영향을 많이 받는 곳에서 풍속값을 측정하고, 이것을 운전자 및 현장의 관리원들에게 램프와 스피커 및 표시창을 통해 표시함으로서 바람에 의하여 발생될 수 있는 위험 및 사고를 미연에 방지할 수 있는 무선 풍속경보장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 청각적으로 풍속의 위험상태를 경고함으로서 작업 중에도 용이하게 바람에 의한 위험을 인지할 수 있는 무선 풍속경보장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 무선 풍속경보장치는, 주위의 바람의 세기를 검출하고 그에 상응하는 전기적 신호로 출력하기 위한 풍속측정센서와, 상기 풍속측정센서로부터 출력된 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하기 위한 A/D변환부와, 상기 A/D변환부로부터 입력되는 신호를 이용하여 풍속값을 산출하고 산출된 값을 출력하는 송신제어부와, 상기 송신제어부로부터 출력되는 신호를 아날로그 신호로 변조하여 출력하는 신호변조부와, 상기 신호변조부로부터 출력된 신호를 안테나를 통하여 무선으로 전송하기 위한 무선송신부와, 장치에 전원을 공급하기 위한 전원공급부를 포함하며 풍속을 파악할 곳에 설치되는 송신부와; 그리고 상기 송신부로부터 전송되는 무선신호를 안테나를 통하여 수신하기 위한 무선수신부와, 상기 무선수신부를 통하여 수신된 신호를 디지탈 신호로 복조하기 위한 신호복조부와, 상기 신호복조부로부터 입력되는 신호를 이용하여 풍속값을 판독하고 판독된 풍속값을 표시하며 설정풍속값과 비교하기 위한 수신제어부와, 상기 수신제어부로부터 출력된 제어신호를 이용하여 작동되어 색상으로 표시되는 램프 및 LED 표시부와 부저를 작동시키기 위한 구동부와, 상기 수신제어부에 제어데이터를 설정하기 위한 제어설정부와, 장치에 전원을 공급하기 위한 전원공급부를 포함하는 수신부로 구성된다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 무선 풍속경보장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 일 실시예로서 송신기(10)의 설치상태를 도시한 것이다. 송신기(10)는 타워 크레인(1) 조정석의 상부측에 위치한다. 상기 송신기(10)의 설치위치는 통상 바람의 영향을 가장 심하게 받는 장소에 설치하는 것이 바람직하며, 예를 들어 조정석의 외부에 설치하는 것도 가능하다.

풍속을 측정하기 위한 송신기(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 종래 사용되는 풍속계에 내장시키는 것이 바람직하다. 즉, 날개(16)의 회전속도에 의하여 풍속을 측정하는 풍속계의 기계적인 부분에 연동되어서 풍속측정센서(미도시됨)가 연결된다. 따라서 풍속계의 날개(16)가 회전하면 회전속도에 상응하는 전기적 신호가 풍속측정센서로부터 출력되고, 출력된 신호는 송신기(10)에 내장된 회로부의 송신제어부에 의하여 풍속값 데이터로 변환되는 것이다.

회전하는 날개(16)는 본체(12)에 의하여 회전가능하게 지지되며, 이러한 회전 및 지지 구조는 종래 잘 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다. 본체(12)의 하부에는 베이스(20)가 위치한다. 상기 베이스(20)의 내부에는 송신기(10)의 회로부(송신부 : 도 3의 100)가 위치하고 있다.

또한 송신부와 연결되어 있는 안테나(18)가 외부로 돌출되어서 무선신호를 방사한다. 베이스(20)의 양단부에는 구멍이 형성되어 있어서 볼트와 같은 결합수단을 이용하여 타워 크레인(1)의 표면에 고정시킬 수 있다.

도면에서는 날개(16)를 사용하여 풍속을 측정하는 것만이 표시되었지만, 풍향지시침(14)을 이용함으로서 풍향을 동시에 측정하는 것도 가능하다. 풍향의 측정을 위한 구성의 일례를 간단히 설명하면 다음과 같다.

풍향계의 지시방향(통상 8방향)에 맞추어서 원호형상을 가진 평판 철편을 설치하고, 풍향지시침의 중앙에 위치한 축의 하단부에 풍향지시침(14)과 유사한 침을 각 철편과 접촉한 상태에서 회전할 수 있도록 설치한다. 이 때 방향을 표시하도록 할당된 각 철편 사이는 일정거리 이격시켜 접촉되는 것을 근본적으로 차단한다.

이렇게 설치된 상태에서 풍향지시침(14)과 각각의 철편 사이에 전선을 연결하고 전원을 인가하면 특정 철편과 풍향지시침(14)의 하부에 설치한 침의 접촉상태에 따라서 특정 철편이 통전된다. 이러한 통전상태를 검출하여 풍향을 검출할 수 있다. 물론 이러한 직접 접촉방식 뿐만 아니라 다양한 검출방식을 이용할 수 있음은 명백하다.

날개(16)의 회전에 의하여 이에 연결된 풍속검출센서가 작동되면 이에 상응하는 전기적 신호가 출력된다. 상기 풍속검출센서는 날개(16)를 지지하는 회전축의 회전상태를 검출하는 것으로서, 일례를 들면 홀센서(hole sensor)를 이용하여 회전수를 검출하거나 또 다른 예로서, 회전축에 자석을 설치하고 주변에 코일을 감은 상태에서 날개(16)의 회전에 따른 기전력을 측정하여 검출할 수 있다.

도 3 및 도 4는 본 발명에 의한 송신기(10) 및 수신기(30)에 내장된 회로부(송신부(100) 및 수신부(200))의 블럭도이다.

도 3을 참고하면, 본 발명의 송신부(100)는 : 주위의 바람의 세기를 검출하고 그에 상응하는 전기적 신호로 출력하기 위한 풍속측정센서(101)와, 상기 풍속측정센서(101)로부터 출력된 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하기 위한 A/D변환부(103)와, 상기 A/D변환부(103)로부터 입력되는 신호를 이용하여 풍속값을 산출하고 산출된 값을 출력하는 송신제어부(104)와, 상기 송신제어부(104)로부터 출력되는 신호를 아날로그 신호로 변조하여 출력하는 신호변조부(106)와, 상기 신호변조부(106)로부터 출력된 신호를 안테나(108)를 통하여 무선으로 전송하기 위한 무선송신부(107)와, 장치에 전원을 공급하기 위한 전원공급부(105)를 포함한다.

상기 풍속측정센서(101)는 풍향계의 날개(16)와 연동되어서 풍속에 따른 신호를 검출하기 위한 것이다. 이 때 검출된 신호는 그 상태에 따라서 아날로그 신호는 디지탈 신호로 변조하여 송신제어부(104)에 입력시킨다. 상기 A/D변환부(103)는 디지탈 신호가 입력되면 변환하지 않고 그대로 출력시키도록 구성한다.

상기 송신제어부(104)는 내부에 중앙처리장치, ROM, RAM 등의 메모리 소자를 포함하고 있으며 송신부(100)를 제어하는 역할을 한다. 상기 A/D변환부(103)로부터 입력된 신호를 이용하여 송신제어부(104)에서 풍속값을 산출한다. 풍속값의 산출에 대한 환산데이터는 미리 설정되어서 송신제어부(104)에 저장된다.

상기 송신제어부(104)에서는 검출된 풍속값을 저장하고, 전송을 위하여 출력한다. 이 때 출력되는 신호는 디지탈 신호이다. 상기 디지탈 신호는 신호변조부(106)에 의하여 아날로그 신호로 변조(modulation)된다.

변조된 신호는 무선송신부(107)에서 고주파대역으로 변조된 후에 안테나(108)를 통하여 전송된다, 전송되는 신호에 포함된 데이터는 해당 시각에서의 풍속값이 된다. 상기와 같이 구성된 송신부(100)의 작동상태가 도 5의 흐름도에 표시되어 있다.

미설명부호 105는 송신부(100)에 전원을 공급하기 위한 전원공급부로서 통상 배터리를 이용하여 구성할 수 있다. 한편, 안테나(108)는 도 2의 안테나(18)와 동일한 것이다.

또한 송신부(100)에는 온/오프 스위치를 연결시킬 수 있으나, 설치위치가 높으므로 자주 온/오프 시키는 것이 위험하기 때문에 최초 설치 후에 6개월 또는 그 이상의 기간(바람직하게는 타워 크레인의 작업이 종료하는 기간) 동안 무선신호를 출력하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 전송신호는 수신부(200)에 의하여 수신되며, 수신부(200)는 도 4를 참고하면, 상기 송신부(100)로부터 전송되는 무선신호를 안테나(201)를 통하여 수신하기 위한 무선수신부(202)와, 상기 무선수신부(202)를 통하여 수신된 신호를 디지탈 신호로 복조하기 위한 신호복조부(203)와, 상기 신호복조부(203)로부터 입력되는 신호를 이용하여 풍속값을 판독하고 판독된 풍속값을 표시하며 설정풍속값과 비교하기 위한 수신제어부(204)와, 상기 수신제어부(204)로부터 출력된 제어신호를 이용하여 작동되어 LED 표시부(207)와 부저(208)를 작동시키기 위한 구동부(206)와, 상기 수신제어부(204)에 제어데이터를 설정하기 위한 제어설정부(209)와, 장치에 전원을 공급하기 위한 전원공급부(205)를 포함한다.

상기 무선수신부(202)는 안테나(201)를 통하여 무선신호를 수신한다. 수신된 신호는 신호복조부(203)에 의하여 디지탈 신호로 복조(demodulation) 된 후에 수신제어부(204)에 입력된다. 상기 수신제어부(204)는 입력된 신호에 포함된 풍속값을 판독한 후에, 구동부(206)에 풍속값 표시제어신호를 출력한다.

구동부(206)는 수신제어부(204)로부터 입력된 신호에 따라서 LED 표시부(207)에 풍속값을 표시한다. 상기 표시부(207)는 LED 뿐만 아니라, LCD 또는 유기EL 등과 같은 디스플레이장치를 이용하여 구성할 수 있다.

한편, 수신제어부(204)는 풍속값을 미리 설정된 풍속경고값(임계치)과 비교한다. 즉, 풍속이 소정 속도를 초과하면 현장에서 이동하는 작업자들에게 위험이 발생할 가능성이 있으면 위험상태를 표시할 수 있도록 부저(208) 구동신호를 출력한다.

구동부(206)는 부저(208) 작동신호가 입력되면 부저(208)를 울려서 경보신호를 작업자에게 출력하게 된다. 상기와 같은 수신부(200)의 작동상태가 도 6의 흐름도에 표시되어 있다.

풍속값의 설정이나 장치의 온/오프 제어신호 입력 등은 제어설정부(209)를 통하여 이루어진다. 상기 제어설정부(209)는 필요한 만큼의 스위치를 이용하여 구성할 수 있다. 미설명부호 205는 수신부(200)에 전원을 공급하기 위한 전원공급부로서, 배터리를 이용하거나 상용전원을 정류하여 사용하도록 구성할 수 있다.

도 7은 본 발명에 의한 수신부(200)를 내장하는 수신기(30)의 정면도이다. 도시된 바와 같이, 표시창(32)을 통하여 풍속값 '10M'(초속을 표시함)이 표시되고 있으며, 측면에 부저의 음향을 출력하기 위한 스피커창(34)과 녹색과 노랑 적색으로 된 램프(35)가 위치하고 있다.

또한 하단에는 제어설정부(209)를 구성하는 조절스위치(36)들이 설치되어 있다. 상기 조절스위치(36)들은 예를 들어 온/오프 스위치, 풍속경고용 설정스위치, 리세트 스위치 등이 될 수 있다. 따라서 작업 중이 아닌 경우에는 수신기(30)를 오프시킬 수 있다. 한편 안테나(38)는 수신부(200)의 안테나(201)와 동일한 것이다.

본 발명에 의한 수신기(30)는 송신기(10)와 무선으로 분리되어 있으므로 동일한 주파수신호를 수신할 수 있는 장소, 예를 들어 작업장소 또는 지상에 위치한 안전관리자의 사무실 등에 각각 하나씩 설치하는 것이 바람직하다. 물론 수신기(30)의 갯수를 증가시켜 다양한 장소에 설치할 수 있다.

한편. 수신기(30)가 작업장소와 지상의 사무실에 각각 설치되므로 수신부(200)에 마이크와 스피커 및 무선송수신부, 신호복변조부를 추가 구성함으로서 음성통신이 가능하다.

예를 들어, 수신부(200)의 무선수신부(202)를 무선송수신부로 구성하고, 신호복조부(203)를 신호복변조부로 구성하며, 마이크와 스피커를 수신제어부(204)에 연결하여 음성통신이 가능하도록 회로를 재구성할 수 있음은 명백하다. 이 때 수신부(200)는 부저(208) 대신에 스피커를 이용하여 경고음을 출력하도록 구성하는 것이 바람직하다.

이와 같이 본 발명에 의하면 항구나 선박 또는 공항을 비롯하여 건축공사 바람에 영향을 많이 받는 곳에서 사용되며, 특히 바람이 많은 곳에 설치되어서 작업장소의 풍속 데이터를 감지하고, 이것을 작업자와 현장의 관리원들에게 구체적으로 통보함으로써 강한 바람에 의하여 발생될 수 있는 사고 및 위험을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한 청각적으로 풍속의 위험상태를 경고함으로서 작업 중에도 용이하게 바람에 의한 위험을 인지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예를 보인 풍속경보장치 송신기의 설치상태도,

도 2는 본 발명에 의한 송신부가 내장된 송신기의 정면도,

도 3은 본 발명에 의한 송신부의 블럭회로도,

도 4는 본 발명에 의한 수신부의 블럭회로도,

도 5는 본 발명에 의한 송신부의 작동상태 흐름도,

도 6은 본 발명에 의한 수신부의 작동상태 흐름도,

도 7은 본 발명에 의한 수신기의 정면도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1 : 타워 크레인 10: 송신기

12: 본체 14: 풍향지시침

16: 날개 18: 안테나

20: 베이스 30: 수신기

32: 표시창 34: 스피커창

35: 표시램프 36: 조절스위치

38: 안테나

100: 송신부 101: 풍속측정센서

102: 풍향측정센서 103: A/D변환부

104: 송신제어부 105: 전원공급부

106: 신호변조부 107: 무선송신부

108: 안테나 200: 수신부

201: 안테나 202: 무선수신부

203: 신호복조부 204: 수신제어부

205: 전원공급부 206: 구동부

207: LED 표시부 208: 부저

209: 설정제어부

Claims

주위의 바람의 세기를 검출하고 그에 상응하는 전기적 신호로 출력하기 위한 풍속측정센서(101)와, 상기 풍속측정센서(101)로부터 출력된 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하기 위한 A/D변환부(103)와, 상기 A/D변환부(103)로부터 입력되는 신호를 이용하여 풍속값을 산출하고 산출된 값을 출력하는 송신제어부(104)와, 상기 송신제어부(104)로부터 출력되는 신호를 아날로그 신호로 변조하여 출력하는 신호변조부(106)와, 상기 신호변조부(106)로부터 출력된 신호를 안테나(108)를 통하여 무선으로 전송하기 위한 무선송신부(107)와, 장치에 전원을 공급하기 위한 전원공급부(105)를 포함하며 타워 크레인(1)에 설치되는 송신부(100)와; 그리고

상기 송신부(100)로부터 전송되는 무선신호를 안테나(201)를 통하여 수신하기 위한 무선수신부(202)와, 상기 무선수신부(202)를 통하여 수신된 신호를 디지탈 신호로 복조하기 위한 신호복조부(203)와, 상기 신호복조부(203)로부터 입력되는 신호를 이용하여 풍속값을 판독하고 판독된 풍속값을 표시하며 설정풍속값과 비교하기 위한 수신제어부(204)와, 상기 수신제어부(204)로부터 출력된 제어신호를 이용하여 진동되어 LED 표시부(207)와 부저(208)를 작동시키기 위한 구동부(206)와, 상기 수신제어부(204)에 제어데이터를 설정하기 위한 제어설정부(209)와, 장치에 전원을 공급하기 위한 전원공급부(205)를 포함하는 수신부(200)로 구성됨을 특징으로 하는 무선 풍속경보장치.
제1항에 있어서,

상기 송신부(100)가 풍속에 따라서 날개(16)의 회전수가 변경되도록 구성된 풍속계에 내장되며, 상기 풍속측정센서(101)가 날개(16)의 회전축과 연동되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 풍속경보장치.
제1항에 있어서,

상기 송신부(100)가 풍향을 검출하기 위하여 하부에 침이 연결된 풍향지시침(14)과, 상기 침과 접촉되며 각 방향에 할당된 원호 형상의 철편을 더 구비하며, 풍향지시침(14)의 침과 각 철편을 전선으로 연결하고 침과 철편의 접촉시 발생되는 전기신호를 검출하여 방향을 검출하는 것을 특징으로 하는 무선 풍속경보장치.
제1항에 있어서,

상기 수신부(200)가 무선송신부와 신호변조부와, 마이크와, 스피커를 더 포함하여, 각 수신부간에 음성통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 무선 풍속경보장치.