KR20130026562A - 갱도 모니터링 시스템, 갱도 모니터링을 위한 휴대형 단말기, 갱도 모니터링을 위한 헤드셋, 갱도 모니터링을 위한 센서 시스템 및 갱도 모니터링 방법 - Google Patents

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Abstract

갱도 모니터링 시스템, 휴대형 단말기, 센서 네트워크, 헤드셋 및 갱도 모니터링 방법이 개시된다. 갱도 모니터링 시스템은 갱도의 벽에 부착되어 갱도 내 환경을 감지하고 감지 신호를 생성하는 2 이상의 고정 센서를 포함하는 센서 네트워크와, 감지 신호를 수신하고, 헤드 오피스로 신호를 전송하는 전송기를 포함한다. 또한, 시스템은 작업자가 휴대할 수 있고 갱도 내 환경을 감지하는 이동형 센서와, 이동형 센서로부터 신호를 수신하고, 헤드 오피스와 통신하며, 작업자가 휴대할 수 있는 휴대형 단말기를 포함한다. 갱도 모니터링 시스템에 의해 실시간을 갱도 외에서 갱도를 모니터링하고 작업자의 위치를 파악할 수 있다.

Description

갱도 모니터링 시스템, 갱도 모니터링을 위한 휴대형 단말기, 갱도 모니터링을 위한 헤드셋, 갱도 모니터링을 위한 센서 시스템 및 갱도 모니터링 방법{SYSTEM, PORTABLE DEVICE, HEADSET, SENSOR SYSTEM AND METHOD FOR MONITORING A MINE}
본 발명은 갱도 모니터링 시스템에 관한 것으로, 구체적으로 갱도 내의 환경과 작업자의 위치를 실시간으로 모니터링 할 수 있도록 하는 갱도 모니터링 시스템에 관한 것이다.
갱도의 환경은 매우 열악하다. 지하에 위치하여 조명이 부족할 뿐만 아니라, 광물이나 토양으로부터 발생하는 유독한 물질들이 인체를 위협한다. 이러한 상황에서, 갱도가 붕괴되거나 유독가스가 발생하는 경우, 갱도의 작업자들은 생명을 위협받게 된다. 실제로, 갱도에서의 사고는 1회로도 매우 많은 희생자를 낳는다. 또한, 갱도 붕괴 시에는 작업자들은 완전히 지하에 매몰되기 때문에, 위치를 파악하기 어려워 구조에도 많은 어려움을 겪게 된다. 그러나, 개발도상국의 화석연료 수요가 증가하면서 지하자원의 개발은 계속 이어지고 있으며, 작업자들은 여전히 위험한 환경에 노출되어 있다.
본 발명은 위와 같은 문제를 인식한 것으로, 지상 또는 갱도 외부에서 갱도 내 환경을 모니터링하여 위험에 대처할 수 있도록 하는 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 작업자의 위치를 실시간으로 파악하여 사고 시 신속하게 작업자를 구조할 수 있도록 하는 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 태양에 따르면, 갱도의 벽에 부착되어 갱도 내 환경을 감지하고 감지 신호를 생성하는 2 이상의 고정 센서를 포함하는 센서 네트워크와, 상기 감지 신호를 수신하고, 헤드 오피스로 신호를 전송하는 전송기와, 작업자가 휴대할 수 있고 갱도 내 환경을 감지하는 이동형 센서와, 상기 이동형 센서로부터 신호를 수신하고, 헤드 오피스와 통신하며, 상기 작업자가 휴대할 수 있는 휴대형 단말기를 포함하는 갱도 모니터링 시스템이 제공된다.
상기 휴대형 단말기는 상기 전송기를 통해 상기 헤드 오피스와 통신할 수 있다.
상기 휴대형 단말기는 상기 헤드 오피스로 작업자의 위치에 대한 정보를 더 전송할 수 있다.
상기 시스템은 소정의 커버리지 내의 태그와 통신할 수 있는 위치 마커(marker)와, 상기 위치 마커와 통신하는 위치 태그를 더 포함하되, 상기 위치 마커는 상기 위치 태그와의 통신 정보를 상기 휴대형 단말기에 통지하며, 상기 휴대형 단말기는 상기 위치 마커로부터의 신호에 기초하여 상기 헤드 오피스로 상기 작업자의 위치에 대한 정보를 전송할 수 있다.
상기 위치 마커는 주기적으로 그의 커버리지 내 상기 위치 태그와 통신하는 것이 바람직하다.
상기 위치 태그는 작업자가 착용할 수 있는 헤드셋에 내장되는 것도 바람직하다.
상기 헤드셋은 마이크와 스피커를 더 포함하고, 상기 휴대형 단말기는 상기 마이크로부터 수신된 음성 신호를 상기 헤드 오피스로 전송하고, 상기 헤드셋으로 상기 스피커로 출력될 신호를 전송할 수 있다.
상기 이동형 센서는 상기 헤드셋에 포함될 수 있다.
상기 고정 센서 또는 상기 이동형 센서는 메탄, LP(liquefied petroleum) 가스, 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 휘발성 유기 화합물(VOC), 진동, 온도, 습도, 밝기 중 적어도 하나를 감지하는 것일 수 있다.
상기 센서 네트워크는 USN(ubiquitous sensor network) 또는 WSN (wireless sensor network)일 수 있다.
상기 센서 네트워크로부터의 신호는 상기 전송기가 수신할 수 있는 신호와 상이한 통신 프로토콜 또는 상이한 주파수를 사용하고, 상기 시스템은, 상기 감지 신호를 수신하고, 수신된 상기 감지 신호를 상기 전송기가 수신할 수 있는 통신 프로토콜 또는 주파수로 변환하여 상기 전송기로 전송하는 릴레이(relay)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 갱도 내의 작업자가 휴대할 수 있는 휴대형 단말기로서, 갱도 내 환경을 감지하는 이동형 센서로부터 신호를 수신하고, 헤드 오피스와 통신하는 갱도 모니터링을 위한 휴대형 단말기가 제공된다.
상기 휴대형 단말기는 상기 헤드 오피스로 작업자의 위치에 대한 정보를 더 전송할 수 있다.
상기 휴대형 단말기는 위치 마커로부터의 신호에 기초하여 상기 헤드 오피스로 상기 작업자의 위치에 대한 정보를 더 전송하되, 상기 위치 마커는 소정의 커버리지 내의 위치 태그와 통신하여 상기 위치 태그와의 통신 정보를 상기 휴대형 단말기에 통지할 수 있다.
상기 위치 마커는 주기적으로 그의 커버리지 내 상기 위치 태그와 통신할 수 있다.
상기 위치 태그는 작업자가 착용할 수 있는 헤드셋에 내장될 수 있다.
상기 헤드셋은 마이크와 스피커를 더 포함하고, 상기 휴대형 단말기는 상기 마이크로부터 수신된 음성 신호를 상기 헤드 오피스로 전송하고, 상기 헤드셋으로 상기 스피커로 출력될 신호를 전송할 수 있다.
상기 이동형 센서는 메탄, LP(liquefied petroleum) 가스, 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 휘발성 유기 화합물(VOC), 진동, 온도, 습도, 밝기 중 적어도 하나를 감지하는 것일 수 있다.
상기 휴대형 단말기는 상기 이동형 센서로부터의 신호에 기초하여 상기 이동형 센서의 감지 내용과 관련한 정보를 표시하는 것도 가능하다.
상기 휴대형 단말기는 인터넷 네트워크를 통해 상기 헤드 오피스와 통신할 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 작업자가 착용할 수 있고, 소정의 커버리지 내의 태그와 통신할 수 있는 위치 마커(marker)와 통신하는 위치 태그를 더 포함하되, 상기 위치 마커는 상기 위치 태그와의 통신 정보를 상기 휴대형 단말기에 통지하며, 상기 휴대형 단말기는 상기 위치 마커로부터의 신호에 기초하여 상기 헤드 오피스로 상기 작업자의 위치를 더 전송하는 갱도 모니터링을 위한 헤드셋이 제공된다.
상기 위치 마커는 주기적으로 신호를 송신하여 그의 커버리지 내 상기 위치 태그와 통신할 수 있다.
상기 헤드셋은 마이크와 스피커를 더 포함하고, 상기 휴대형 단말기는 상기 마이크로부터 수신된 음성 신호를 상기 헤드 오피스로 전송하고, 상기 헤드셋으로 상기 스피커로 출력될 신호를 전송할 수 있다.
상기 헤드셋은 갱도 내 환경을 감지하는 센서를 더 포함하고, 상기 센서에서 발생하는 감지 신호를 상기 휴대형 단말기로 전송할 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 갱도의 벽에 부착되어 갱도 내 환경을 감지하는 2 이상의 고정 센서를 포함하는 센서 네트워크와, 상기 센서 네트워크로부터 신호를 수신하고, 헤드 오피스로 신호를 전송하는 전송기를 포함하되, 상기 센서 네트워크로부터의 신호는 상기 전송기가 수신할 수 있는 신호와 상이한 통신 프로토콜 또는 상이한 주파수를 사용하고, 상기 전송기는 상기 센서 네트워크로부터의 신호를 상기 전송기가 수신할 수 있는 신호로 변환하는 릴레이를 통해 상기 헤드 오피스와 통신하는 갱도 모니터링을 위한 센서 시스템이 제공된다.
상기 전송기는 무선 통신을 이용하여 상기 헤드 오피스로 신호를 전송하고, 센서 시스템은 상기 전송기로부터의 신호를 수신하여 상기 헤드 오피스로 전달하는 릴레이(relay)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 갱도 내 환경을 모니터링 하는 방법에 있어서, 갱도의 벽에 부착되어 갱도 내 환경을 감지하는 2 이상의 고정 센서를 포함하는 센서 네트워크의 감지 신호를, 갱도 내에 설치된 전송기로부터 수신하는 단계와, 작업자가 휴대할 수 있고 갱도 내 환경을 감지하는 이동형 센서의 감지 신호를, 상기 작업자가 휴대할 수 있는 휴대형 단말기로부터 상기 전송기를 통해 수신하는 단계와, 상기 센서 네트워크의 감지 신호와 상기 이동형 센서의 감지 신호 중 적어도 하나가 이상 환경을 나타내는 경우, 상기 휴대형 단말기로 경고 메시지를 전송하는 단계를 포함하는 갱도 모니터링 방법이 제공된다.
방법은 상기 휴대형 단말기로부터 상기 작업자의 위치에 대한 정보를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 지상 또는 갱도 외부에서 갱도 내 환경을 모니터링하여 위험에 대처할 수 있다. 또한, 작업자의 위치가 실시간으로 파악되므로 사고 시에 작업자를 신속하게 구조할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 갱도 모니터링 시스템의 구성을 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 휴대형 단말기를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 휴대형 단말기의 구성을 도시하는 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 헤드셋을 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 갱도 모니터링 방법을 설명하는 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명한다. 그러나, 이하의 설명은 예시의 목적으로 제공되는 것이며, 본 발명은 설명된 실시형태 또는 구성으로 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 갱도 모니터링 시스템의 구성을 도시하는 도면이다.
갱도는 이미 굴착 작업이 종료된 영역인 안전 영역(10)과 새로이 굴착이 이루어지고 있는 위험 영역(20)으로 구성된다. 작업자(OP)는 주로 위험 영역(20)에서 굴착 작업을 한다. 안전 영역(10)의 벽에는 갱도 내 환경을 감지하는 2 이상의 고정 센서(210)를 포함하는 센서 네트워크(200)가 부착된다. 센서 네트워크(200)의 부착은 안전 영역(10)의 작업이 종료된 후에 이루어질 수 있다.
센서(210)는 메탄, LP(liquefied petroleum) 가스, 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 휘발성 유기 화합물(VOC), 진동, 온도, 습도, 밝기 중 적어도 하나를 감지하는 센서일 수 있다. 메탄, LP(liquefied petroleum) 가스, 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 휘발성 유기 화합물(VOC)은 유독 물질로서 작업자가 이에 노출되는 경우 신체적 해악을 입을 수 있다. 따라서, 센서(210)를 통해 이를 감지하고 작업자에게 경고할 수 있다. 또한, 진동, 온도, 습도, 밝기 등을 감지하여 작업자가 갱도에서 발생하는 진동, 붕괴 등을 미리 감지하여 신속하게 대응할 수 있게 도울 수 있다.
한편, 안전 영역(10)의 벽 또는 바닥에는 전송기(110)가 설치될 수 있다. 센서 네트워크(200)는 센서(210)가 감지하여 발생한 신호를 전송기(110)로 전송하고, 전송기(110)는 수신한 신호를 다시 헤드 오피스(600)로 전송한다. 본 명세서에서 "헤드 오피스"라는 용어는 지상 또는 갱도 외부에 위치하여, 갱도 내 환경에 대한 정보를 사용자에게 제공하는 데스크탑 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, PDA, 스마트 폰, 기타 전자 기기를 포함하는 의미로 사용되지만, 이에 제한되지 않는다. 일 실시형태에서, 전송기(110)는 이더넷(ethernet) 케이블과 같은 케이블을 통해 인터넷 네트워크에 연결될 수 있다. 케이블은 작업자들을 통해 안전 영역 내측까지 연장되어올 수 있다.
일 실시형태에서, 센서 네트워크(200)에서 사용되는 통신 프로토콜 또는 주파수는 전송기(110)가 수신할 수 있는 통신 프로토콜 또는 주파수와 다를 수 있다. 일 실시형태에서, 상기 센서 네트워크(200)는 USN(ubiquitous sensor network) 또는 WSN(wireless sensor network)로서, 센서 네트워크(200)는 6LoWPAN, ROLL, CoRE, ZigBee, Wireless HART, ISA 100 과 같은 통신 프로토콜을 사용하여 통신할 수 있다. 반면, 전송기(110)는 WiFi 방식으로 신호를 수신하고 이더넷을 통하여 헤드 오피스(600)에 신호를 전송할 수 있다. 이러한 경우, 센서 네트워크(200)는 먼저 릴레이(relay)(120)로 신호를 전송하고, 릴레이는 센서 네트워크(200)로부터의 신호, 예를 들어, ZigBee 프로토콜의 신호를 전송기(110)가 사용하는 신호, 예를 들어, WiFi 신호로 변환하여 전송기(110)에 전송한다.
다른 실시형태에서, 센서 네트워크(200)에서 사용되는 통신 프로토콜 또는 주파수는 전송기(110)가 수신할 수 있는 통신 프로토콜 또는 주파수와 동일할 수 있다. 예를 들어, 센서 네트워크(200)에 포함되는 각각의 센서는 WiFi 통신을 이용하여 감지 신호를 전송기(110)로 전송하고, 전송기(110)는 이를 그대로 수신할 수 있다. 이 경우는 상술한 릴레이(120)와 같은 구성이 필요 없게 되어 시스템이 간단하게 된다.
한편, 센서 네트워크(200)는 갱도 내부의 환경을 감지하기 위한 구성요소로서 1 이상의 센서를 포함할 수 있으며, 하나의 센서만이 포함된다고 하여 본 발명의 센서 네트워크(200)에서 제외되는 것으로 생각되어서는 안된다.
위와 같이, 센서 네트워크(200)와 전송기(110), 경우에 따라 추가적으로 릴레이(120)에 의해 안전 영역(10)의 환경이 감지되고 헤드 오피스(600)로 전송되므로, 사용자는 실시간으로 갱도의 안전 영역(10)의 환경을 모니터링할 수 있다.
굴착이 이루어지고 있는 위험 영역(20)에서는 고정 센서의 설치가 어렵다. 따라서, 작업자(OP)에게는 작업자가 휴대할 수 있고 갱도 내 환경을 감지하는 이동형 센서(410) 및 휴대형 단말기(400)가 제공된다. 센서(210)는 메탄, LP(liquefied petroleum) 가스, 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 휘발성 유기 화합물(VOC), 진동, 온도, 습도, 밝기 중 적어도 하나를 감지하는 센서일 수 있다.
휴대형 단말기(400)는 이동형 센서(410)로부터 신호를 수신하고, 이를 헤드 오피스(600)에 전송한다. 또한, 휴대형 단말기(400)는 헤드 오피스(600)와 통신하여 헤드 오피스로부터의 신호를 수신하고 이를 사용자에게 제시할 수 있다.
일 실시형태에서, 이동형 센서(410)는 케이블을 통해 휴대형 단말기(400)에 연결되어 이동형 센서(410)에서 생성된 감지 신호가 단말기(400)로 전송된다. 그러나 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니고, 이동형 센서(410)는 무선 통신으로 휴대형 단말기(400)에 신호를 전송할 수도 있다.
일 실시형태에서, 휴대형 단말기(400)는 전송기(110)를 통해, 또는 릴레이(120)와 전송기(120)를 통해 헤드 오피스(600)와 통신할 수 있다. 따라서, 전송기(110)가 인터넷에 연결된 실시형태에서는, 휴대형 단말기(400)도 인터넷을 통해 헤드 오피스(600)와 통신한다.
다른 실시형태에서, 이동형 센서(410)는 작업자(OP)에게 지급되는 헤드셋(500)에 내장될 수 있다. 이 경우, 작업자(OP)는 헤드셋(500)을 착용함으로써 센서를 몸에 부착하는 효과를 얻고 두 손을 자유롭게 사용할 수 있게 된다. 헤드셋(500)에 대해서는 후술한다.
이로써, 위험 영역(20)에서는 이동형 센서(410)를 통해 갱도 내 환경을 탐지하고 탐지된 결과를 헤드 오피스(600)로 전송할 수 있다. 또한, 이동형 센서(410)로부터의 신호가 직접 휴대형 단말기(400)에 표시되어 작업자는 단말기(400)의 표시 내용을 보고 유독 가스의 존부나 위험 상황 발생 여부 등을 파악할 수 있게 된다. 뿐만 아니라, 헤드 오피스(660)에서도 필요에 따라 휴대형 단말기(400)로 경고 또는 지시 메시지를 전송하고 단말기(400)는 이를 사용자에게 표시하거나 음성, 경고음 등을 발생시켜 사용자에게 통지하여, 갱도 외부에서의 모니터링 결과에 따라 작업자에게 적절한 대처를 하도록 할 수 있다.
일 실시형태에서, 휴대형 단말기(400)는 헤드 오피스(600)로 작업자의 위치에 대한 정보를 더 전송한다. 갱도 내에서는 위성으로부터의 GPS(global positioning system) 신호를 수신하는 것이 불가능할 수 있으므로, 작업자의 위치를 파악하기 위하여 갱도 내에는 위치 마커(marker)(310)가 제공된다. 위치 마커(310)는 자신의 위치에 대한 정보를 보유하고 있으며, 소정 커버리지(C) 내의 위치 태그(tag)(510)와 통신하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 태그(510)는 수동(passive) 태그로서, 위치 마커(310)는 질의 신호를 송신하고 태그(510)는 질의 신호에 의해 활성화되어 위치 마커(310)에게 응답 신호를 전송할 수 있다. 커버리지(C) 내의 태그 목록을 최신으로 유지하기 위해, 위치 마커(310)는 주기적으로 질의 신호를 송신하여 태그(510)와 통신할 수 있다. 다른 실시형태에서, 태그(510)는 능동(active) 태그(510)로서 위치 마커(310)의 질의 신호가 없이도 활성화되어 위치 마커(310)에 신호를 전송할 수 있다. 이 경우, 태그(510)가 마커(310)에 주기적으로 신호를 전송할 수 있다. 위치 마커(310)와 태그(510)의 통신을 위해서는 공지된 RFID(Radio Frequency Identification) 기술 또는 USN 기술이 사용될 수 있다.
휴대형 단말기(400)는 위치 마커(310)로부터의 신호를 수신하도록 구성된다. 위치 마커(310)는 상기 휴대형 단말기(400)에 위치 태그(510)와의 통신 정보를 통지한다. 일 실시형태에서, 위치 마커(310)는 자신의 식별 정보 또는 자신의 위치 정보와 함께, 커버리지 내에 존재하는 태그(510)의 정보를 휴대형 단말기(400)로 전달한다. 따라서, 휴대형 단말기(400)는 어떠한 태그가 어떤 위치 마커의 커버리지 내에 존재하는지 파악할 수 있으며, 이렇게 파악된 위치 정보를 헤드 오피스(600)로 전달한다. 휴대형 단말기(400)가 헤드 오피스(600)로 전송하는 위치 정보는, 일 실시형태에서, 위치 마커(310)로부터 수신한 정보를 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 위치 정보는 휴대형 단말기(400)에서 위치 마커(310)로부터 수신한 정보에 기초하여 생성한 태그의 위치를 나타내는 정보일 수 있다. 각각의 위치 태그(510)는 작업자(OP)에게 제공되어, 작업자(OP)를 식별하는 정보를 포함할 수 있으며, 따라서, 헤드 오피스(600)에서는 작업자들의 위치를 실시간으로 파악할 수 있으며, 사고 발생 시 신속하게 구조 작업을 개시할 수 있다. 일 실시형태에서, 위치 마커(310)는 휴대형 단말기(400)에 주기적으로 신호를 송신할 수 있다.
한편, 사용자는 헤드 오피스(600)와의 음성 통신을 위해 헤드셋(500)을 착용할 수 있으며, 위치 태그(510)는 헤드셋(500)에 내장될 수 있다. 헤드셋(500)에 대해서는 도 4와 관련하여 후술한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 따르면, 갱도 외부에서도 용이하게 갱도 내 환경을 모니터링 할 수 있을 뿐만 아니라, 작업자의 위치까지 파악할 수 있어, 환경 변화에 적절하게 대응할 수 있다. 또한, 전송기가 인터넷에 접속되는 경우에는, 갱도 외부에서도 인터넷에 접속하기만 하면 용이하게 갱도 내 환경을 모니터링할 수 있게 된다.
다음 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시형태에 따른 휴대형 단말기를 설명한다. 본 실시형태의 휴대형 단말기(400)는 디스플레이부(402)와 입력부(404)를 포함한다. 휴대형 단말기(400)는 내장된 통신 모듈을 통해 헤드 오피스와 (일 실시형태에서, 전송기를 이용하여) 통신하는 한편, 별도의 통신 모듈을 통하거나 동일한 통신 모듈을 이용하여 이동형 센서와 통신한다. 디스플레이부(402)는 이동형 센서에 의해 감지된 내용, 위치 마커로부터 수신된 내용, 헤드 오피스로부터 수신된 내용 중 적어도 하나를 표시한다. 예를 들어, 도 2에는, 디스플레이부(402)에 위치 마커로부터 수신된 정보에 기초하여 생성된 사용자의 위치 정보가 표시된 것으로 도시되어 있다. 디스플레이부(420)의 표시 내용은 입력부(404)의 조작에 의해 선택될 수 있다. 또한, 입력부(404)를 통해 필요에 따라 헤드 오피스로 전송할 정보를 입력할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 휴대형 단말기(400)의 구성을 도시하는 블록도이다. 휴대형 단말기(400)는 제어부(420)를 포함하며, 제어부는 신호의 처리 및 연결된 다른 장치들에 대한 제어를 수행한다. 제어부(420)는 메모리(422)와 연결되어, 메모리(422)에 저장된 명령을 실행하거나 메모리(422)에 처리 결과를 저장할 수 있다. 한편, 일 실시형태에서, 휴대형 단말기(400)는, 세 가지 종류의 통신, 즉, 전송기와의 통신, 위치 마커와의 통신 및 이동형 센서와의 통신을 지원하여야 한다. 일 실시형태에서, 휴대형 단말기(400)는 전송기와의 통신을 위해 인터넷 통신 모듈(424)을 포함한다. 인터넷 통신 모듈은 WiFi 통신 모듈일 수 있고, 신호 송수신을 위한 안테나를 포함할 수 있다. 그러나, 전송기와의 통신을 위한 모듈은 인터넷 통신 모듈(424)로 제한되는 것은 아니고, 블루투스, Zigbee, UWB 등 다양한 무선 통신 프로토콜 중 적어도 하나를 지원하는 모듈을 사용할 수 있다. 또한, 전송기가 인터넷에 접속되지 않은 경우에는 전송기와의 통신을 위한 모듈은 인터넷 통신 모듈(424)이 아닌 통신 모듈일 수 있다.
일 실시형태에서, 휴대형 단말기(400)는 위치 마커와의 통신을 위해 RF 통신 모듈(426)을 포함하며, RF 통신 모듈(426)은 신호 송수신을 위한 안테나를 포함한다. 휴대형 단말기(400)는 작업자가 휴대하고 갱도 내를 이동할 수 있으므로, 위치 마커와의 통신은 무선으로 이루어지는 것이 바람직하다. 일 실시형태에서, 위치 마커와의 통신과 전송기와의 통신에 동일한 프로토콜을 이용하는 것도 가능하고, 이 경우에는 인터넷 통신 모듈(424)과 RF 수신 모듈(426)이 통합될 수 있다.
한편, 이동형 센서와의 통신을 위하여 케이블 통신 모듈(428)이 제공된다. 케이블 통신 모듈(428)은, 이동형 센서가 케이블을 통해 이동형 단말기(400)에 연결된 경우에 제공되는 것으로서, USB(universal serial bus) 포트, 동축 케이블을 접속하기 위한 커넥터, 핀 커넥터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이동형 센서가 휴대형 단말기(400)와 무선으로 통신하는 경우에는, 케이블 통신 모듈(428)은 단말기(400)에 포함되지 않고, RF 수신 모듈(426)에 의해 휴대형 센서와의 통신이 지원될 수 있다.
이동형 단말기(400)는 사용자로부터의 음성 입력을 수신하기 위한 스피커(406)와 사용자에게 음성 출력을 제공하기 위한 마이크(408)를 포함할 수 있다. 스피커(406)와 마이크(408)를 포함함으로써 휴대형 단말기(400)를 이용하여 갱도 외부의 사용자와 대화를 나누거나 정보를 교환하는 것이 가능하게 된다. 일 실시형태에서, 스피커(406)와 마이크(408)는 휴대형 단말기(400)에 내장되지만, 다른 실시형태에서는 스피커(406)와 마이크(408)는 휴대형 단말기(400)에 포함되지 않고, 후술하는 헤드셋에 포함될 수 있다. 이 경우, 헤드셋은 I/O 모듈(432)을 통해 휴대형 단말기(400)에 접속될 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 헤드셋은 휴대형 단말기(400)와 무선으로 통신할 수 있으며, 그러한 통신에 블루투스, Zigbee, UWB와 같은 근거리 무선 통신 프로토콜을 이용할 수 있다. 이 경우, 휴대형 단말기(400)에는 해당 무선 통신 프로토콜을 지원하는 통신 모듈이 포함될 수 있으며, 이 통신 모듈이 전송기와의 통신 또는 위치 마커와의 통신과 동일한 통신 프로토콜을 지원하여야 하는 경우에는 인터넷 통신 모듈(424) 또는 RF 수신 모듈(426)이 헤드셋과의 통신을 담당할 수 있다.
일 실시형태에서, 이동형 센서는 헤드셋에 내장될 수 있다. 이 경우, 이동형 센서를 위한 별도의 통신 모듈이 필요하지 않고, 휴대형 단말기(400)와 헤드셋과의 통신에 의해 이동형 센서에서 발생한 감지 신호도 통신될 수 있다. 따라서, 휴대형 단말기(400)는 RF 수신 모듈(426)을 포함하지 않고 I/O 모듈(432)만을 포함하거나(헤드셋이 휴대형 단말기와 유선으로 연결되는 경우), RF 수신 모듈(426)만을 포함하고 I/O 모듈(432)을 포함하지 않을 수 있다(헤드셋이 휴대형 단말기와 무선으로 통신하는 경우).
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 헤드셋(500)을 도시하는 도면이다. 헤드셋(500)은 스피커부(506)와 마이크부(508)를 포함하여 사용자에게 입출력을 제공한다. 헤드셋(500)은 작업자가 착용할 수 있도록 구성되는데, 일 실시형태에서, 고리(502)가 형성되어 작업자의 귀에 걸어 사용할 수 있다. 한편, 헤드셋(500)의 바디(520)에는 헤드셋의 기능을 위하여 필요한 다양한 소자 및/또는 회로가 내장된다. 일 실시형태에서, 이동형 센서가 바디(520) 내에 내장되어, 작업자가 휴대형 센서를 손에 쥘 필요가 없어 작업자의 두 손을 자유롭게 할 수 있다. 마이크부(508)는 바디(520)에 대해 회동 가능하게 설계되어 착용하는 작업자의 입 위치에 적절하게 조정할 수 있다.
일 실시형태에서, 바디(520) 내에는 휴대형 단말기와의 통신을 위한 통신 모듈이 내장될 수 있다. 도시된 실시형태에서, 헤드셋(500)은 휴대형 단말기와 무선으로 통신하므로 무선 통신을 위한 모듈이 바디(520) 내에 내장되며, 모듈은 블루투스 모듈, Zigbee 모듈, UWB 모듈, 기타 공지된 근거리 무선 통신 모듈 중 적어도 하나 또는 이들의 조합일 수 있다. 다른 실시형태에서, 헤드셋(500)은 케이블을 이용하여 휴대형 단말기에 연결될 수 있으며, 이 경우에는 유선 통신을 위한 모듈이 바디(520)에 내장된다. 헤드셋(500)에 이동형 센서가 내장된 경우, 통신 모듈은 센서에서 발생되는 감지 신호도 휴대형 단말기로 전송되도록 한다.
한편, 바디(520)에는 위치 마커와 통신하는 위치 태그도 내장될 수 있다. 위치 태그는 작업자의 위치를 파악하도록 하기 위한 것이므로, 헤드셋(500)에 내장되어 작업자가 착용하도록 하는 것이 바람직하다. 그러나, 다른 실시형태에서, 위치 태그는 헤드셋(500)에 내장되지 않고 작업자의 헬멧이나 작업복에 부착될 수도 있고, 카드의 형태로 작업자에게 제공될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 갱도 모니터링 방법을 설명하는 흐름도이다. 도 5의 방법은 헤드 오피스에서 실행될 수 있다. 먼저 단계 S510에서, 갱도 내의 전송기를 통해 센서 네트워크로부터의 감지 신호를 수신한다. 상술한 바와 같이 센서 네트워크는, WiFi 프로토콜을 이용하여 전송기를 통해 헤드 오피스로 신호를 전송할 수 있다. 다음, 단계 S520에서 전송기를 통해 휴대형 단말기로부터의 신호를 수신한다. 휴대형 단말기로부터의 신호에는, 휴대형 단말기가 수신한 이동형 센서로부터의 감지 신호, 위치 마커로부터의 위치 정보, 헤드셋으로부터의 사용자 입력 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
단계 S530에서 수신된 신호에 기초하여 이상이 감지되는지 여부를 판정한다. 일 실시형태에서, 수신된 센서 네트워크로부터의 감지 신호 또는 이동형 센서로부터의 감지 신호에 기초하여, 소정 기준치를 넘는 유해 물질의 존재가 감지되거나 소정 기준치를 넘는 진동이 감지되는 경우 이상이 감지된 것으로 판단한다. 다른 실시형태에서, 센서 네트워크 또는 이동형 센서로부터의 감지 신호의 변화가 소정 기준을 초과하는 경우에 이상이 감지된 것으로 판단한다.
단계 S530에서 이상이 감지된 것으로 판단하는 경우, 단계 S540으로 진행하여 작업자의 휴대형 단말기로 경고 신호를 전송한다. 경고 신호는 인터넷 네트워크를 통해 전송기로 전송될 수 있고, 전송기는 신호를 수신하여 휴대형 단말기로 전달한다. 휴대형 단말기는 경고 신호를 수신한 경우, 디스플레이를 통해 경고 메시지를 표시하거나 스피커를 통해 경고 신호를 출력한다. 다른 실시형태에서, 휴대형 단말기는 헤드셋으로 경고 신호를 전송하여 헤드셋을 통해 사용자에게 경고음을 제공할 수 있다.
일 실시형태에서, 단계 S530에서 이상이 감지된 경우, 구조 요청을 발송할 수 있으며, 이 경우 단계 S520에서 수신한 휴대형 단말기로부터의 신호에 포함된 위치 정보를 함께 전송할 수 있다. 이로써, 신속한 구조가 가능하게 된다.
반면, 단계 S530에서 이상이 감지되지 않은 경우, 단계 S510으로 돌아가 모니터링을 계속한다.
이상 본 발명의 구체적인 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태에 다양한 변형 또는 변경을 가할 수 있을 것이다. 예를 들어, 언급된 통신 방식은 공지된 다른 통신 방식으로 대체될 수 있고, 유선 통신은 무선 통신으로, 또한 무선 통신은 유선 통신으로 대체될 수 있다. 또한, 기능적으로 구분된 구성요소들은 서로 통합되거나 다른 방식으로 분류될 수 있으므로, 언급된 기능이 적어도 하나의 구성요소에 포함되는 이상 이는 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
또한, 본 발명에서 구성요소를 그 기능을 나타내는 명칭으로 언급한 경우에, 언급된 기능 외의 기능이 그 구성요소에 의해 수행되는 것을 배제하는 것은 아니다. 예를 들어, 본 명세서에서 설명한 전송부는 안테나로부터의 신호를 단말기로 송신하는 기능뿐만 아니라 단말기로부터의 신호를 안테나에 전송하는 전송 기능도 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위의 기재 사항 및 그 균등물로 정의되어야 한다.

Claims (30)

  1. 갱도의 벽에 부착되어 갱도 내 환경을 감지하고 감지 신호를 생성하는 2 이상의 고정 센서를 포함하는 센서 네트워크와,
    상기 감지 신호를 수신하고, 헤드 오피스로 신호를 전송하는 전송기와,
    작업자가 휴대할 수 있고 갱도 내 환경을 감지하는 이동형 센서와,
    상기 이동형 센서로부터 신호를 수신하고, 헤드 오피스와 통신하며, 상기 작업자가 휴대할 수 있는 휴대형 단말기를 포함하는
    갱도 모니터링 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 휴대형 단말기는 상기 전송기를 통해 상기 헤드 오피스와 통신하는
    갱도 모니터링 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 휴대형 단말기는 상기 헤드 오피스로 작업자의 위치에 대한 정보를 더 전송하는
    갱도 모니터링 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    소정의 커버리지 내의 태그와 통신할 수 있는 위치 마커(marker)와,
    상기 위치 마커와 통신하는 위치 태그를 더 포함하되,
    상기 위치 마커는 상기 위치 태그와의 통신 정보를 상기 휴대형 단말기에 통지하며,
    상기 휴대형 단말기는 상기 위치 마커로부터의 신호에 기초하여 상기 헤드 오피스로 상기 작업자의 위치에 대한 정보를 전송하는
    갱도 모니터링 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 위치 마커는 주기적으로 그의 커버리지 내 상기 위치 태그와 통신하는
    갱도 모니터링 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 위치 태그는 작업자가 착용할 수 있는 헤드셋에 내장되는
    갱도 모니터링 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 헤드셋은 마이크와 스피커를 더 포함하고,
    상기 휴대형 단말기는 상기 마이크로부터 수신된 음성 신호를 상기 헤드 오피스로 전송하고, 상기 헤드셋으로 상기 스피커로 출력될 신호를 전송하는
    갱도 모니터링 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 이동형 센서는 상기 헤드셋에 포함되는
    갱도 모니터링 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 센서 또는 상기 이동형 센서는 메탄, LP(liquefied petroleum) 가스, 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 휘발성 유기 화합물(VOC), 진동, 온도, 습도, 밝기 중 적어도 하나를 감지하는
    갱도 모니터링 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서 네트워크는 USN(ubiquitous sensor network) 또는 WSN (wireless sensor network)인
    갱도 모니터링 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서 네트워크로부터의 신호는 상기 전송기가 수신할 수 있는 신호와 상이한 통신 프로토콜 또는 상이한 주파수를 사용하고,
    상기 시스템은,
    상기 감지 신호를 수신하고, 수신된 상기 감지 신호를 상기 전송기가 수신할 수 있는 통신 프로토콜 또는 주파수로 변환하여 상기 전송기로 전송하는 릴레이(relay)를 더 포함하는
    갱도 모니터링 시스템.
  12. 갱도 내의 작업자가 휴대할 수 있는 휴대형 단말기로서,
    갱도 내 환경을 감지하는 이동형 센서로부터 신호를 수신하고, 헤드 오피스와 통신하는
    갱도 모니터링을 위한 휴대형 단말기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 휴대형 단말기는 상기 헤드 오피스로 작업자의 위치에 대한 정보를 더 전송하는
    갱도 모니터링을 위한 휴대형 단말기.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 휴대형 단말기는 위치 마커로부터의 신호에 기초하여 상기 헤드 오피스로 상기 작업자의 위치에 대한 정보를 더 전송하되,
    상기 위치 마커는 소정의 커버리지 내의 위치 태그와 통신하여 상기 위치 태그와의 통신 정보를 상기 휴대형 단말기에 통지하는
    갱도 모니터링을 위한 휴대형 단말기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 위치 마커는 주기적으로 그의 커버리지 내 상기 위치 태그와 통신하는
    갱도 모니터링을 위한 휴대형 단말기.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 위치 태그는 작업자가 착용할 수 있는 헤드셋에 내장되는
    갱도 모니터링을 위한 휴대형 단말기.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 헤드셋은 마이크와 스피커를 더 포함하고,
    상기 휴대형 단말기는 상기 마이크로부터 수신된 음성 신호를 상기 헤드 오피스로 전송하고, 상기 헤드셋으로 상기 스피커로 출력될 신호를 전송하는
    갱도 모니터링을 위한 휴대형 단말기.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 이동형 센서는 메탄, LP(liquefied petroleum) 가스, 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 휘발성 유기 화합물(VOC), 진동, 온도, 습도, 밝기 중 적어도 하나를 감지하는
    갱도 모니터링을 위한 휴대형 단말기.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 휴대형 단말기는 상기 이동형 센서로부터의 신호에 기초하여 상기 이동형 센서의 감지 내용과 관련한 정보를 표시하는
    갱도 모니터링을 위한 휴대형 단말기.
  20. 제 12 항에 있어서,
    상기 휴대형 단말기는 인터넷 네트워크를 통해 상기 헤드 오피스와 통신하는
    갱도 모니터링을 위한 휴대형 단말기.
  21. 작업자가 착용할 수 있고, 소정의 커버리지 내의 태그와 통신할 수 있는 위치 마커(marker)와 통신하는 위치 태그를 더 포함하되,
    상기 위치 마커는 상기 위치 태그와의 통신 정보를 상기 휴대형 단말기에 통지하며,
    상기 휴대형 단말기는 상기 위치 마커로부터의 신호에 기초하여 상기 헤드 오피스로 상기 작업자의 위치를 더 전송하는
    갱도 모니터링을 위한 헤드셋.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 위치 마커는 주기적으로 그의 커버리지 내 상기 위치 태그와 통신하는
    갱도 모니터링을 위한 헤드셋.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 헤드셋은 마이크와 스피커를 더 포함하고,
    상기 휴대형 단말기는 상기 마이크로부터 수신된 음성 신호를 상기 헤드 오피스로 전송하고, 상기 헤드셋으로 상기 스피커로 출력될 신호를 전송하는
    갱도 모니터링을 위한 헤드셋.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 헤드셋은 갱도 내 환경을 감지하는 센서를 더 포함하고, 상기 센서에서 발생하는 감지 신호를 상기 휴대형 단말기로 전송하는
    갱도 모니터링을 위한 헤드셋.
  25. 갱도의 벽에 부착되어 갱도 내 환경을 감지하는 2 이상의 고정 센서를 포함하는 센서 네트워크와,
    상기 센서 네트워크로부터 신호를 수신하고, 헤드 오피스로 신호를 전송하는 전송기를 포함하되,
    상기 센서 네트워크로부터의 신호는 상기 전송기가 수신할 수 있는 신호와 상이한 통신 프로토콜 또는 상이한 주파수를 사용하고,
    상기 전송기는 상기 센서 네트워크로부터의 신호를 상기 전송기가 수신할 수 있는 신호로 변환하는 릴레이를 통해 상기 헤드 오피스와 통신하는
    갱도 모니터링을 위한 센서 시스템.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 고정 센서는 메탄, LP(liquefied petroleum) 가스, 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 휘발성 유기 화합물(VOC), 진동, 온도, 습도, 밝기 중 적어도 하나를 감지하는
    갱도 모니터링을 위한 센서 시스템.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 센서 네트워크는 USN(ubiquitous sensor network) 또는 WSN (wireless sensor network)인
    갱도 모니터링을 위한 센서 시스템.
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 전송기는 무선 통신을 이용하여 상기 헤드 오피스로 신호를 전송하고,
    상기 전송기로부터의 신호를 수신하여 상기 헤드 오피스로 전달하는 릴레이(relay)를 더 포함하는
    갱도 모니터링을 위한 센서 시스템.
  29. 갱도 내 환경을 모니터링 하는 방법에 있어서,
    갱도의 벽에 부착되어 갱도 내 환경을 감지하는 2 이상의 고정 센서를 포함하는 센서 네트워크의 감지 신호를, 갱도 내에 설치된 전송기로부터 수신하는 단계와,
    작업자가 휴대할 수 있고 갱도 내 환경을 감지하는 이동형 센서의 감지 신호를, 상기 작업자가 휴대할 수 있는 휴대형 단말기로부터 상기 전송기를 통해 수신하는 단계와,
    상기 센서 네트워크의 감지 신호와 상기 이동형 센서의 감지 신호 중 적어도 하나가 이상 환경을 나타내는 경우, 상기 휴대형 단말기로 경고 메시지를 전송하는 단계
    를 포함하는
    갱도 모니터링 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 휴대형 단말기로부터 상기 작업자의 위치에 대한 정보를 수신하는 단계를 더 포함하는
    갱도 모니터링 방법.
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