KR20150051512A - 타워 크레인 충돌 방지 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 크레인 충돌 방지 시스템에 관한 것으로, 크레인(T1,T2,T3)의 지브(J1,J2,J3)가 회전하는 경우 함께 회전할 수 있도록 크레인의 일측에 설치되어서 지브(J1,J2,J3)가 회전하는 경우 그 회전각도를 측정하여 단말장치(100)로 송신하는 각도센서(200); 크레인의 운전실(Z1,Z2,Z3)에 구비되고, 상기 각도센서(200)로부터 당해 크레인(T1)의 지브(J1)의 회전각도를 수신하고 수신한 지브(J1)의 회전각도를 기초로 지브(J1,J2,J3)의 현재 좌표데이터를 획득하고, 인접한 크레인(T2,T3)에 설치된 단말장치(100)로부터 인접한 크레인 지브(J2,J3)의 현재 좌표데이터를 수신한 경우, 당해 크레인의 지브와 인접 크레인 지브 간의 근접거리를 산출하여 산출한 근접거리가 기 저장된 경고거리 이내인 경우에는 경고신호를 출력하는 단말장치(100)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하고, 이에 의하면 간단한 구성으로 회전하는 지브의 좌표를 정확하게 획득할 수 있고, 이렇게 획득한 지브의 좌표를 기반으로 하여 오류 없이 지브 간의 충돌을 미연에 방지할 수 있는 이점이 있다.

Description

타워 크레인 충돌 방지 시스템{Tower Crane Collision Prevention System}

본 발명은 크레인 충돌 방지 시스템에 관한 것으로, 특히 크레인의 지브(jib)의 회전각도를 각도센서에 의해서 측정하고 이 측정한 지브의 회전각도데이터를 기초로 크레인 지브가 회전하는 현재 좌표데이터를 오차 없이 정확하게 획득하고, 이 획득한 지브의 현재 좌표데이터에 의해서 인접한 크레인 지브 간의 근접거리를 오차없이 정확하게 산출함으로써 인접한 크레인의 지브가 충돌하는 것을 미연에 방지할 수 있도록 하기에 적당하도록 한 크레인 충돌 방지 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 크레인이란 동력을 사용하여 화물을 달고 상하·전후·좌우로 운반하는 기계 또는 기계장치를 말하며, 그 운동으로서는 화물을 들어올리고 내리는 권상·권하운동(hoisting, lowering)과 수평으로 회전하는 선회(슬루잉, slewing)운동과 후크가 반경방향의 내측 또는 외측으로 들어오거나 나가는 인입운동이 있으며, 이러한 운동이 서로 조합되어 3차원 공간 내에서 화물을 취급·운반하는 것을 목적으로 하는 설비를 크레인이라 한다.

이러한 크레인의 작업시, 하물(건축자재 등)을 후크에 메달아서 지브가 수평으로 회전하는 과정에서 인접한 크레인의 지브와 충돌하거나, 고정물(빌딩, 아파트, 건물, 고압전선, 전신주, 나무, 철도 등)에 충돌하여 대형사고로 이어지는 경우가 있었다.

이러한 크레인의 지브 간의 충돌을 방지하기 위한 기술로서는 대한민국 공개특허 제 10-2009-0072329 호(공개일: 2009.07.02 명칭: 크레인 충돌 방지 및 모니터링 시스템)에는 메인관리부가 전체 크레인들의 GPS좌표를 이용하여 크레인의 상대 위치를 모니터링함으로써, 크레인들 사이의 충돌 위험을 예측하는 기술이 개시되어 있다. 하지만, 상기 메인관리부가 작동을 수행하지 않을 경우, 전체 크레인들 사이의 충돌 가능성을 예측할 수 없다. 또한, 새로운 크레인이 추가적으로 설치될 때마다, 상기 메인관리부의 데이터베이스를 업데이트해야 하는데 많은 시간이 소모되는 문제점이 있다.

그리고, 대한민국 등록특허공보 제 10-1216871 호(등록공고일: 2012년12월28일, 명칭: 크레인 충돌 방지 시스템 및 크레인 충돌 방지 제어 방법)이 알려져 있으나, 이 기술은 크레인의 지브마다 GPS 수신기를 설치해야 하므로 GPS 수신기가 상대적으로 고가이어서 초기 설치 비용이 많이 소요되고, 설치 작업에 많은 인력과 비용이 소요되는 문제가 있었으며, 특히 날씨에 따라서 GPS 수신 감도가 저하되는 경우가 있어서 이러한 경우에는 오작동이 발생하는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 GPS를 이용하여 크레인 지브의 좌표를 획득하는 방식의 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로 본 발명에 의한 크레인 충돌 방지 시스템의 목적은,

첫째, 지브가 회전하는 경우의 가상의 좌표데이터를 미리 테이블값으로 저장하여 두고, 크레인이 현장에 설치되는 경우 그 설치된 크레인의 마스터의 현재 위경도데이터만을 입력하면 입력된 위경도데이터를 기준으로 미리 저장된 가상의 좌표데이터를 지브의 실제 좌표데이터로 변환하여서 크레인 지브의 실제 좌표를 획득하는 구성을 채택함으로써, 지브의 현재 위치값을 오차 없는 정확한 데이터 기반에 의해서 획득할 수 있도록 하고, 그리하여 GPS 수신기를 설치하지 않아도 되므로 장치 설치 비용 및 작업비용을 줄일 수 있도록 하며,

둘째, 크레인의 지브의 회전각도를 각도센서에 의해서 측정하고 이 측정한 지브의 회전각도데이터와 가상 좌표데이터를 변환하여 획득한 지브의 실제 좌표데이터를 기초로 크레인 지브가 회전하는 현재 좌표데이터를 오차 없이 정확하게 획득할 수 있도록 하고, 이 획득한 지브의 현재 좌표데이터에 의해서 인접한 크레인 지브 간의 근접거리를 오차 없이 정확하게 산출함으로써 오작동 없이 인접한 크레인의 지브가 충돌하는 것을 예방할 수 있도록 하며,

셋째, 크레인의 지브의 회전각도를 각도센서에 의해서 측정하고 이 측정한 지브의 회전각도데이터와 가상 좌표데이터를 변환하여 획득한 지브의 실제 좌표데이터를 기초로 크레인 지브가 회전하는 현재 좌표데이터를 오차 없이 정확하게 획득할 수 있도록 하고, 이 획득한 지브의 현재 좌표데이터와 기 저장된 운행금지구역 좌표값에 의해서 지브가 운행금지구역 간의 근접거리를 오차 없이 정확하게 산출함으로써 오작동 없이 크레인의 지브가 운행금지구역 내로 침법하는 것을 예방할 수 있도록 하며,

넷째, 인접한 크레인간에 충돌 가능성이 있는지 여부를 미리 판단하고 충돌가능성이 없는 크레인의 단말장치로부터 지브의 위치정보가 오는 경우에는 이 수신 위치정보를 모두 스킵(skip)함으로써 데이터 처리 속도를 높일 수 있도록 하고 그리하여 충돌방지 프로그램의 실행 효율을 향상시킬 수 있도록 하며,

다섯째, 지브 간의 근접거리가 경고거리 내에 있는 경우 또는 지브와 운행금지구역 간의 거리가 경고거리 내에 있는 경우에 지브가 근접하는 방향을 판단하고 이를 화면이나 소리로 표시할 수 있도록 하고, 그 결과 운전자에게 실질적으로 충돌방지에 도움이 되는 방향으로 신속한 대응이 될 수 있도록 하며,

여섯째, 지브 간의 근접거리가 경고거리 내에 있는 경우 또는 지브와 운행금지구역 간의 근접거리가 경고거리 내에 있는 경우, 근접거리가 좁혀질수록 경고신호를 단계적으로 변화하여서 출력할 수 있도록 하고 그리하여 경고의 강도를 강화시켜서 경고의 실질적 메시지가 잘 전달되도록 하며,

일곱째, 외부 장비로는 각도센서만을 채택하고 있고, 충돌 가능성 여부, 지브 간의 근접거리(또는 지브와 운행금지구역 간의 근접거리)의 산출, 충돌 위험성이 높은 경고거리 이내에 지브가 들어왔는지 여부 등을 충돌방지 프로그램에 의해서 실행하는 구성을 채택함으로써 설치 비용 및 시스템 구축비용을 줄일 수 있도록 하기에 적당하도록 한 크레인 충돌 방지 시스템을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 크레인 충돌 방지 시스템은, 크레인의 지브가 회전하는 경우 함께 회전할 수 있도록 크레인의 일측에 설치되어서 지브가 회전하는 경우 그 회전각도를 측정하여 단말장치로 송신하는 각도센서; 크레인의 운전실에 구비되고 상기 각도센서로부터 당해 크레인의 지브의 회전각도를 수신하고 수신한 지브의 회전각도를 기초로 지브의 현재 좌표데이터를 획득하며 인접한 크레인에 설치된 단말장치로부터 인접한 크레인 지브의 현재 좌표데이터를 수신한 경우 당해 크레인의 지브와 인접 크레인 지브 간의 근접거리를 산출하여 산출한 근접거리가 기 저장된 경고거리 이내인 경우에는 경고신호를 출력하는 단말장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 크레인 충돌 방지 시스템은, 크레인의 지브가 회전하는 경우 함께 회전할 수 있도록 크레인의 일측 설치되어서 지브가 회전하는 경우 그 회전각도를 측정하여 단말장치로 송신하는 각도센서; 크레인의 운전실에 구비되고 상기 각도센서로부터 당해 크레인의 지브의 회전각도를 수신하고 수신한 지브의 회전각도를 기초로 지브의 현재 좌표데이터를 획득하며, 운행금지구역의 좌표데이터를 저장하고 있으며, 크레인의 지브와 운행금지구역 간의 근접거리를 산출하여 산출한 근접거리가 기 저장된 경고거리 이내인 경우에는 경고신호를 출력하는 단말장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명인 크레인 충돌 방지 시스템은, 상기 지브의 현재 좌표데이터 획득은, 지브의 회전축인 마스터를 원점으로 하여 지브를 설정된 간격으로 등분하고 지브가 회전가능한 각도인 360 도를 설정된 각도로 등분하며 지브의 각 등분점이 각도 등분점과 교차하는 점의 좌표인 가상 좌표데이터를 생성하고, 현장에 설치된 크레인의 마스터의 위경도값을 기준으로 하여 상기 가상 좌표데이터를 사상 이동하여 실제 좌표데이터를 획득하며, 각도센서가 측정한 각도데이터에 해당하는 상기 실제 좌표데이터를 추출함으로써 획득하는 것을 특징으로 한다.

본 발명인 크레인 충돌 방지 시스템은, 인접 타워크레인의 지브 또는 운행금지구역이 경고거리 내에 있는 경우, 당해 지브가 인접 타워크레인 또는 운행금지구역으로 근접하는 방향을 판단하여서 경고신호 출력시에 근접하는 방향정보를 함께 출력하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명인 크레인 충돌 방지 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 지브가 회전하는 경우의 가상의 좌표데이터를 미리 테이블값으로 저장하여 두고, 크레인이 현장에 설치되는 경우 그 설치된 크레인의 마스터의 현재 위경도데이터만을 입력하면 입력된 위경도데이터를 기준으로 미리 저장된 가상의 좌표데이터를 지브의 실제 좌표데이터로 변환하여서 크레인 지브의 실제 좌표를 획득하는 구성을 채택함으로써, 지브의 현재 위치값을 오차 없는 정확한 데이터 기반에 의해서 획득할 수 있고, 그 결과 GPS 수신기를 설치하지 않아도 되므로 장치 설치 비용 및 작업비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

둘째, 크레인의 지브의 회전각도를 각도센서에 의해서 측정하고 이 측정한 지브의 회전각도데이터와 가상 좌표데이터를 변환하여 획득한 지브의 실제 좌표데이터를 기초로 크레인 지브가 회전하는 현재 좌표데이터를 오차 없이 정확하게 획득할 수 있고, 이 획득한 지브의 현재 좌표데이터에 의해서 인접한 크레인 지브 간의 근접거리를 오차 없이 정확하게 산출함으로써 오작동 없이 인접한 크레인의 지브가 충돌하는 것을 예방할 수 있는 효과가 있다.

셋째, 크레인의 지브의 회전각도를 각도센서에 의해서 측정하고 이 측정한 지브의 회전각도데이터와 가상 좌표데이터를 변환하여 획득한 지브의 실제 좌표데이터를 기초로 크레인 지브가 회전하는 현재 좌표데이터를 오차 없이 정확하게 획득할 수 있고, 이 획득한 지브의 현재 좌표데이터와 기 저장된 운행금지구역 좌표값에 의해서 지브가 운행금지구역 간의 근접거리를 오차 없이 정확하게 산출함으로써 오작동 없이 크레인의 지브가 운행금지구역 내로 침법하는 것을 예방할 수 있는 효과가 있다.

넷째, 인접한 크레인간에 충돌 가능성이 있는지 여부를 미리 판단하고 충돌가능성이 없는 크레인의 단말장치로부터 지브의 위치정보가 오는 경우에는 이 수신 위치정보를 모두 스킵(skip)함으로써 데이터 처리 속도를 높일 수 있고 그리하여 충돌방지 프로그램의 실행 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

다섯째, 지브 간의 근접거리가 경고거리 내에 있는 경우 또는 지브와 운행금지구역 간의 거리가 경고거리 내에 있는 경우에 지브가 근접하는 방향을 판단하고 이를 화면이나 소리로 표시할 수 있고, 그 결과 운전자에게 실질적으로 충돌방지에 도움이 되는 방향으로 신속한 대응이 될 수 있도록 하는 효과가 있다.

여섯째, 지브 간의 근접거리가 경고거리 내에 있는 경우 또는 지브와 운행금지구역 간의 근접거리가 경고거리 내에 있는 경우, 근접거리가 좁혀질수록 경고신호를 단계적으로 변화하여서 출력할 수 있고, 그 결과 경고의 강도를 강화시켜서 경고의 실질적 메시지를 잘 전달할 수 있는 효과가 있다.

일곱째, 외부 장비로는 각도센서만을 채택하고 있고, 충돌 가능성 여부, 지브 간의 근접거리(또는 지브와 운행금지구역 간의 근접거리)의 산출, 충돌 위험성이 높은 경고거리 이내에 지브가 들어왔는지 여부 등을 충돌방지 프로그램에 의해서 실행하는 구성을 채택함으로써 설치 비용 및 시스템 구축비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 크레인 충돌 방지 시스템의 사용상태도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 크레인 충돌 방지 시스템의 블록 구성도이다.
도 3은 도 2에서 단말장치(100)의 상세 블록 구성도이다.
도 4는 도 3에서 충돌방지 프로그램 저장부(140)의 상세 블록 구성도이다.
도 5는 도 3에서 저장부의 상세 블록 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 크레인 충돌 방지 시스템에 있어서 실제 좌표데이터를 획득하는 방법과 충돌가능성 여부를 판단하는 방법 및 운행금지구역을 설정하는 방법의 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 크레인 충돌 방지 시스템에 있어서 크레인 지브 간의 충돌을 방지하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 크레인 충돌 방지 시스템에 있어서 크레인의 지브와 건물의 충돌을 방지하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 크레인 충돌 방지 시스템에 있어서 가상 좌표데이터의 개념을 보이기 위한 설명도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 크레인 충돌 방지 시스템에 있어서 지브(J1,J2,J3)가 회전하는 경우 인접한 지브 간 충돌이 일어나는 경우와 운행금지구역의 개념을 나타내기 위한 개념도이다.
도 11은 마스터 간의 거리(D13)가 지브의 합(d1+d3)보다 커서 인접한 크레인의 지브 간에 충돌 가능성이 없는 경우의 예를 표시한 개념도이다.

다음은 본 발명인 크레인 충돌 방지 시스템의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 기초로 상세하게 설명한다.

본 발명이 적용되는 크레인으로서는 예컨대 T형 타워크레인, 러핑(luffing) 형 타워크레인을 포함하여서 지브[또는 붐(boom))]이 수평으로 회전하는 타워크레인은 모두 포함된다.

본 명세서에서 사용하는 지브는 붐(boom)이라고도 하며, 마스터는 포스트(post)라고도 불리는데 그 용어에 관계없이 그에 상응하는 기능을 수행하면 동일한 구성으로 본다.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 크레인 충돌 방지 시스템은 각도센서(200)와 단말장치(100)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 각도센서(200)는 네트워크통신모듈(미도시)이 구비되어 있어서 단말장치(100)와 데이터통신할 수 있고, 예컨대 크레인(T1,T2,T3)의 지브(J1,J2,J3)가 회전하는 경우 함께 회전할 수 있도록 크레인의 일측[바람직하게는 운전실(Z1,Z2,Z3) 또는 지브(J1,J2,J3)]에 지브(J1,J2,J3) 방향과 나란하게 설치되어서 지브(J1,J2,J3)가 회전하는 경우 그 회전각도를 측정하고, 360 도를 매 1 도 단위로 측정한 크레인 지브(J1,J2,J3)의 실시간 방위각데이터를 단말장치(100)로 송신하는 구성이다.

상기 각도센서(200)는 예컨대, 디지털콤파스(diogtal compass), 엔코더, 바코드와 바코더 리더기 세트, RFID 리더기와 RFID 세트 중에서 선택되는 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 크레인 충돌 방지 시스템에 있어서, 상기 단말장치(100)는 크레인(T1,T2,T3)의 운전실(Z1,Z2,Z3)에 구비되고, 각도센서(200)와 무선 또는 유선으로 연결되어서 데이터를 송수신하며, 상기 각도센서(200)로부터 당해 크레인(T1)의 지브(J1)의 회전각도를 수신하고 수신한 지브(J1)의 회전각도를 기초로 지브(J1)의 현재 좌표데이터를 획득하고, 인접한 크레인(T2,T3)에 설치된 단말장치(100)로부터 인접한 크레인 지브(J2,J3)의 현재 좌표데이터를 수신한 경우, 당해 지브(J1)의 현재 좌표데이터와 인접한 크레인 지브(J2,J3)의 현재 좌표데이터를 기초로 당해 크레인(T1)의 지브(J1)와 인접 크레인 지브(J2,J3) 간의 근접거리를 산출하여 산출한 근접거리가 기 저장된 경고거리 이내인 경우에는 경고신호를 출력하는 구성이다.

본 발명의 일 실시예에 의한 크레인 충돌 방지 시스템에 있어서, 상기 단말장치(100)는 크레인의 운전실(Z1,Z2,Z3)에 구비되고, 각도센서와 무선 또는 유선으로 연결되어서 데이터를 송수신하며, 상기 각도센서(200)로부터 크레인(T1,T2,T3)의 지브(J1,J2,J3)의 회전각도를 수신하고 수신한 지브(J1,J2,J3)의 회전각도를 기초로 지브(J1,J2,J3)의 현재 좌표데이터를 획득하고, 운행금지구역의 좌표데이터를 저장하고 있으며, 크레인(T1,T2,T3)의 지브(J1,J2,J3)와 운행금지구역 간의 근접거리를 산출하여 산출한 근접거리가 기 저장된 경고거리 이내인 경우에는 경고신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 크레인 충돌 방지 시스템에 있어서, 상기 지브(J1,J2,J3)의 현재 좌표데이터 획득은, 지브(J1,J2,J3)의 회전축인 마스터(P1,P2,P3)를 원점(0,0)으로 하여 지브(J1,J2,J3)를 설정된 간격으로 등분하고 지브(J1,J2,J3)가 회전가능한 각도인 360 도를 설정된 각도로 등분하며, 지브(J1,J2,J3) 길이의 각 등분점이 각도 등분점과 교차하는 점의 좌표인 가상 좌표데이터(x,y)를 생성하고, 상기 가상 좌표데이터(x,y)를 현장에 설치된 크레인(T1,T2,T3)의 마스터(P1,P2,P3)의 위경도값을 기준으로 하여 사상 이동하여 실제 좌표데이터(X,Y)을 획득하며, 각도센서(200)가 측정한 각도데이터에 해당하는 실제 좌표데이터(X,Y)를 추출하여서 획득하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 크레인 충돌 방지 시스템에 있어서, 인접 타워크레인의 지브 또는 운행금지구역이 경고거리 내에 있는 경우, 당해 지브가 인접 타워크레인 또는 운행금지구역으로 근접하는 방향을 판단하여서 경고신호 출력시에 근접하는 방향정보를 함께 출력하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 크레인 충돌 방지 시스템에 있어서, 상기 단말장치(100)는 제어부(110)와 입력부(130)와 충돌방지 프로그램 저장부(140)와 저장부()와 디스플레이부(120)와 네트워크 통신부(160)와 오디오 출력부(170)와 음성 통화부(180)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 충돌방지 프로그램 저장부(140)는 각도센서(200)로부터 수신한 지브(J1,J2,J3)의 회전각도를 기초로 지브(J1,J2,J3)의 현재 좌표데이터를 획득하고, 인접한 크레인(T2,T3)의 단말장치(100)로부터 인접한 크레인 지브(J2,J3)의 현재 좌표데이터를 수신한 경우, 당해 지브(J1)의 현재 좌표데이터와 인접한 크레인 지브(J2,J3)의 현재 좌표데이터를 기초로 당해 크레인의 지브와 인접 크레인 지브 간의 근접거리를 산출하여 산출한 근접거리가 기 저장된 경고거리 이내인지 여부를 판단하는 프로그램을 저장하고 있다.

구체적으로 상기 충돌방지 프로그램 저장부(140)는 지브의 길이값을 기초로 가상 좌표데이터를 생성하고, 생성된 가상좌표데이터를 실제 좌표데이터로 변환하여 실제 좌표데이터를 획득하고, 지브 간의 충돌 가능성을 판단하여 충돌가능성이 없는 크레인을 선택하며, 지브가 회전하는 경우 회전하는 지브의 각도데이터를 각도센서로부터 수신하고 이 수신한 각도센서의 측정값을 기초로 지브가 회전한 상태의 현재 좌표데이터 값을 추출하여 획득하며, 충돌가능성이 있는 지브 간의 근접거리를 산출하며, 근접거리가 경고거리 이내인지 여부를 판단하며, 경고거리 이내로 지브가 들어온 경우 근접하는 지브의 방향을 판단하는 프로그램을 저장하고 있다.

상기 입력부(130)는 데이터와 정보를 입력하기 위한 유저 인터페이스로서 키 패드 방식이나 터치패드 방식 등 다양한 입력수단으로 구현될 수 있다.

상기 데이터 저장부(150)는 데이터와 정보를 저장하는 수단이다.

상기 디스플레이부(120)는 제어부(110)의 제어에 의해서 경고신호를 경고화면(예컨대 그래픽이미지, 그패프, 도형 또는 문자)으로 표시하기 위한 구성으로서 예컨대 LCD, LED 표시장치 등으로 구현될 수 있다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 의한 크레인 충돌 방지 시스템에 있어서, 디스플레이부(120)는 지브 간의 근접거리가 가까워짐에 따라서 단계적으로 경고화면을 점차 크게 하거나, 또는 색상을 변화하여 표시하는 것을 특징으로 한다.

상기 오디오 출력부(170)는 경고신호를 경고음(예컨대 비프음이나 "녹음된 음성" 등)으로 변환하여서 출력하고, 또한 인접 크레인의 단말장치와 음성통화를 하기 위한 구성으로서, 예컨대 스피커 및 마이크로 구성된다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 의한 크레인 충돌 방지 시스템에 있어서, 경고음은 지브 간의 근접거리가 가까워짐에 따라서 단계적으로 커지는 것을 특징으로 한다.

상기 네트워크 통신부(160)는 각도센서(200)가 측정한 각도데이터를 수신하거나 단말장치 간에 데이터 통신 및 음성신호를 송수신하기 위한 통신모듈이다.

상기 음성 통화부(180)는 복수의 단말장치(100) 간에 음성통화를 하기 위한 모듈이다.

상기 제어부(110)는 상기 충돌방지 프로그램 저장부(140)에 저장된 프로그램의 실행 즉, 가상 좌표데이터의 생성, 실제 좌표데이터로 변환, 지브 간 충돌 가능성 판단, 충돌가능성이 없는 크레인의 선택, 현재 좌표데이터 값의 추출에 의한 획득, 근접거리의 산출, 경고거리 이내인지 여부의 판단, 근접하는 지브의 근접방향 판단을 실행하며, 단말장치 전체 구성들의 동작을 제어한다.

또한, 상기 제어부(110)는 인접 크레인 지브의 현재 좌표데이터를 수신하는 경우, 크레인 정보 저장부(153)를 탐색하여서 충돌가능성이 없는 크레인 ID를 추출하고 이 추출한 크레인 ID와 좌표데이터를 수신한 크레인의 ID를 비교하여 충돌가능성이 없다고 판단한 경우에는, 인접 크레인으로부터 수신한 좌표데이터를 모두 스킵(skip)하는 것을 특징으로 한다.

그리고 제어부(110)는 운행금지구역의 좌표데이터가 입력된 경우 이를 운행금지구역 좌표데이터 저장부(154)에 저장 제어한다.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 크레인 충돌 방지 시스템에 있어서 상기 충돌방지 프로그램 저장부(140)는, 가상 좌표데이터 생성 모듈(141)과 좌표데이터 변환 모듈(142)과 충돌 가능성 판단 및 선택 모듈(143)과 현재 좌표데이터 추출 모듈(144)과 근접거리 산출 모듈(145)과 경고범위 판단 모듈(146)과 근접방향 판단 모듈(147)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 가상 좌표데이터 생성 모듈(141)은 입력부(130)로부터 지브(J1,J2,J3)의 길이가 입력되면 이를 기초로 가상 좌표데이터(x,y)를 생성하는 모듈로서, 구체적으로는 지브(J1,J2,J3)의 회전축인 마스터(P1,P2,P3)를 원점(0,0)으로 하여 지브(J1,J2,J3)를 설정된 간격으로 등분하고 지브(J1,J2,J3)가 회전가능한 각도인 360 도를 설정된 각도로 등분하며, 지브(J1,J2,J3)가 회전하는 경우 지브(J1,J2,J3)의 각 등분점이 각도 등분점과 교차하는 점의 좌표를 가상 좌표로 생성하는 모듈이다.

상기 좌표데이터 변환 모듈(142)은 단말장치 입력부(130)로부터 현장에 설치된 크레인 지브(J1,J2,J3)의 회전축인 마스터(P1,P2,P3)의 위도와 경도 데이터가 입력되면 입력된 위경도데이터를 기준으로 하여 가상 좌표데이터(x,y)를 실제 좌표데이터(X,Y)로 변환하는 모듈로서, 구체적으로는 가상 좌표데이터(x,y)를 현재 현장에 설치된 크레인(T1,T2,T3)의 마스터(P1,P2,P3)의 위경도값을 기준으로 하여 사상 이동에 의해서 변환하여 실제 좌표데이터값을 획득하는 모듈이다.

상기 충돌 가능성 판단 및 선택 모듈(143)은 인접 크레인(T2,T3)의 단말장치(100)로부터 인접 크레인의 정보 예컨대, 인접 크레인의 ID, 지브(J2,J3)의 길이(d2,d3), 인접 크레인 마스터(M2,M3)의 위경도값이 입력되면, 입력된 정보와 기 저장된 당해 크레인(T1) 지브(J1)의 길이 및 마스터의 위경도값을 기초로 크레인(T1,T2,T3)의 지브(J1,J2,J3) 간의 충돌 가능성을 판단되고, 충돌가능성이 없는 크레인을 선택하는 모듈이다.

충돌가능성을 판단하는 구체적 구성을 살펴보면, 충돌 가능성 판단 및 선택 모듈(143)은 마스터 간의 거리(D12, D13)와 각 크레인의 지브 길이의 합(d1+d2, d1+d3)과의 크기를 비교 연산하고, 마스터 간의 거리(D12, D13)가 각 크레인 지브 길이의 합(d1+d2, d1+d3)보다 큰 경우에는 충돌가능성이 없음이라고 판단한다.

그리고 충돌가능성이 없다고 판단한 크레인에 대해서는 충돌가능성 없는 크레인이라고 선택한다.

상기 근접거리 산출 모듈(145)은 인접 크레인(T2,T3)의 단말장치(100)로부터 수신한 인접 크레인 지브(J2,J3)의 현재 좌표데이터가 충돌방지 가능성이 있는 크레인으로부터 송신된 경우, 당해 크레인(T1)의 현재 좌표데이터와 인접 크레인(T2,T3)의 현재 좌표데이터를 기초로 근접거리를 산출하는 구성이다.

또한 근접거리 산출 모듈(145)은 운행금지구역의 좌표데이터가 저장되어 있는 경우에는 운행금지구역 죄표데이터 저장부(154)에서 이 좌표데이터를 추출하고 추출한 좌표데이터를 지브의 현재 좌표데이터와의 연산을 통해서 근접거리를 산출한다.

상기 근접거리는 지브들(또는 지브와 운행금지구역)이 서로 접근하여서 충돌 가능성이 있는 지브 간(또는 지브와 운행금지구역 사이)의 최단 거리(접촉 가능성이 가장 높은 좌표 간의 최단 거리)를 의미한다.

상기 경고범위 판단 모듈(146)은 상기 근접거리 산출 모듈(145)에 의해서 산출된 근접거리가 경고거리 저장부(155)에 저장된 경고거리 이내인 경우(근접거리가 경고거리 이하인 경우) 경고범위 즉 경고거리 이내라고 판단한다.

그리고, 경고범위 판단 모듈(146)은 당해 지브가 고정물의 운행금지구역에 근접하여 경고범위(경고거리 이내)로 진입한 경우에도 경고거리 이내라고 판단한다.

상기 근접방향 판단 모듈(147)은 상기 경고범위 판단 모듈(146)에 의해서 경고거리 이내에 지브가 있다고 판단된 경우 지브(J1,J2,J3)가 근접하는 방향을 판단하고 하는 모듈이다.

그리고, 상기 근접방향 판단 모듈(147)이 지브가 근접하는 방향을 판단하는 방법은 좌표데이터의 값의 변화에 의해서 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 크레인 충돌 방지 시스템에 있어서, 상기 데이터 저장부(150)는 상기 가상 좌표데이터를 저장하고 있는 가상 좌표데이터 저장부(151)와, 실제 좌표데이터(X,Y)를 저장하고 있는 실제 좌표데이터 저장부(152)와, 크레인 ID, 크레인의 지브 길이, 크레인의 마스터 위경도값, 충돌가능성이 없는 크레인으로 선택된 크레인 ID를 비롯한 크레인의 정보를 저장하고 있는 크레인 정보 저장부(153)와, 고정물에 부딪힐 염려가 있는 지역인 운행금지구역의 위경도데이터가 저장하고 있는 운행금지구역 좌표데이터 저장부(154)와, 충돌이 발생할 것이라는 위험 경고를 표시하는 경고신호가 출력되기 시작하는 거리인 "경고거리"가 저장되어 있는 경고거리 저장부(155)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 크레인 충돌 방지 시스템에 있어서, 예컨대 단말장치(100)가 3 대 이상인 경우에는 단말장치 간의 데이터통신을 원하게 하기 위해서 어느 하나의 단말장치를 서버로 설정하고 나머지 단말장치를 클라이언트로 설정하는 서버 클라이언트 시스템으로 운영하는 것을 특징으로 한다.

서버로 설정된 단말장치는 클라이언의 등록 및 접속 관리 기능을 수행하고, 무선통신을 이용하여 클라이언트 간의 데이터와 음성데이터를 전달하는 역할을 수행한다.

이 경우, 각 클라이언트에서 전송되는 데이터는 모두 서버가 일단 수신하여 이를 각각 필요한 클라이언트 단말장치로 전달하여서 데이터의 송수신을 원활하게 한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 단말장치는 OS 프로그램 기반하에서 응용프로그램을 저장하여 실행할 수 있는 장치라면 모두 포함되는 구성인데, 예컨대 PC, 태블릿 컴퓨터, 응용프로그램을 저장 및 실행할 수 있는 이동통신 단말기(소위 스마트폰) 등으로 구현가능할 것이다.

다음은 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 의한 크레인 충돌 방지 시스템의 동작에 대하여 기술한다.

모든 크레인(T1,T2,T3)의 단말장치(100)에 대해서 모두 동일한 충돌방지 프로그램이 저장되어 있고, 여기서는 당해 크레인(T1)의 단말장치(100)를 기준으로 하여 동작을 설명한다.

먼저, 실제 좌표데이터를 획득하는 방법, 인접 크레인(T2,T3)의 정보를 입력하여서 충돌가능성 여부를 판단하는 방법 및 운행금지구역을 설정하는 방법에 대해서 기술한다.

단말장치(100)의 입력부(130)를 통해서 크레인(T1,T2,T3)의 지브(J1,J2,J3) 길이가 입력된다(S610).

지브 길이가 입력되면 가상 좌표데이터 생성 모듈(141)이 가상 좌표데이터(x,y)를 생성한다(S612).

가상 좌표데이터(x,y)는 지브(J1,J2,J3)의 회전축인 마스터(P1,P2,P3)를 원점(0,0)으로 하여 지브(J1,J2,J3)를 설정된 간격으로 등분하고[예컨대 1 M 간격으로 등분하거나 또는 지브의 전체 길이를 n(=자연수) 등분하는데, 도 9의 예에서는 10 등분으로 한 예가 개시되어 있음.], 지브(J1,J2,J3)가 회전가능한 각도인 360 도를 설정된 각도(예컨대 1 도)로 등분하며, 지브(J1,J2,J3)가 반시계방향으로 회전한다고 가정하는 경우 지브(J1,J2,J3)의 각 등분점이 각도 등분점과 교차하는 점의 좌표이다(도 9 참조).

즉, 가상 좌표데이터(x,y)는 지브(J1,J2,J3)의 회전방향의 각(방위각, θ)의 설정된 각도(예컨대 1 도)마다의 지브(J1,J2,J3)의 등분점의 좌표값을 의미한다(도 9 참조).

도 9의 예의 경우, 지브(J1,J2,J3)를 1 M 간격으로 등분했다면, 지브(J1,J2,J3) 위의 가상 좌표데이터(x,y)들은 (0,1), (0,2), ... , (0,10)이다.

생성된 가상 좌표데이터(x,y)는 제어부(110)의 제어에 의해서 가상 좌표데이터 저장부(151)에 테이블값으로 저장된다(S614).

이제 크레인(T1,T2,T3)이 현장에 설치된 경우, 단말장치 입력부(130)로부터 현장에 설치된 크레인 지브(J1,J2,J3)의 회전축인 마스터(P1,P2,P3)의 위도와 경도 데이터가 입력된다(S616).

마스터의 현재 위경도값이 입력되면 좌표데이터 변환 모듈()에 의해서 상기 가상 좌표데이터(x,y)가 실제 좌표데이터(X,Y)로 변환된다(S618).

실제 좌표데이터(X,Y)는 가상 좌표데이터(x,y)를 현재 현장에 설치된 크레인(T1,T2,T3)의 마스터(P1,P2,P3)의 위경도값을 기준으로 하여 사상 이동하여 변환한 좌표데이터값이다.

즉, 실제 좌표데이터(X,Y)는 지브(J1,J2,J3)가 회전하는 경우를 가정했을 때 지브(J1,J2,J3)의 회전시의 설정된 각도(위 예에서 1 도)마다의 지브 등분점들의 실제 위경도값인 것이다.

그리고, 변환된 실제 좌표데이터(X,Y)는 제어부(110)의 제어를 기초로 실제 좌표데이터 저장부(152)에 저장된다(S620).

인접 크레인(T2,T3)의 크레인 ID[예컨대 당해 크레인(T1)의 ID를 001이라고 하고 이를 기준으로 하는 경우 크레인 T2,T3가 인접 크레인(T2,T3)이 되며, 인접 크레인 각각의 ID는 002, 003이 된다.]와 지브(J2,J3)의 길이(d2,d3), 인접 크레인의 마스터(M2,M3)의 위경도값()이 당해 크레인(T1) 단말장치(100)의 입력부(130)를 통해서 입력된다(S622).

그린고 입력부(130)를 통해서 경고거리(예컨대 20 M)가 입력된다(S624).

"경고거리"는 충돌이 발생할 것이라는 위험 경고를 표시하는 경고신호가 출력되기 시작하는 거리로서, 지브 간의 거리 또는 지브와 운행금지구역 간의 거리이다.

상기와 같이 입력된 인접 크레인의 정보와 충돌 경고거리는 제어부(110)의 제어를 기초로 각각 크레인 정보 저장부(153)와 경고거리 저장부(155)에 저장된다.

상기와 같이 인접 크레인(T2,T3)의 정보가 입력되면, 충돌 가능성 판단 및 선택 모듈(143)에 의해서 크레인(T1,T2,T3) 간의 충돌 가능성이 판단되고(S624), 충돌가능성이 없는 크레인이 선택된다(S628).

그리고, 충돌가능성이 없다고 선택된 크레인의 ID는 제어부(110)의 제어를 기초로 크레인 정보 저장부(153)에 저장된다(S630).

충돌 가능성 판단 및 선택 모듈(143)은 마스터 간의 거리(D12, D13)와 각 크레인의 지브 길이의 합(d1+d2, d1+d3)과의 크기를 비교 연산하고 마스터 간의 거리(D13)가 각 크레인 지브 길이의 합(d1+d3)보다 큰 경우에는(예컨대 도 11 참조) 충돌가능성이 없음이라고 판단한다(S626).

만약 도 10과 같이 그 반대의 경우라면 충돌가능성이 있음이라고 판단하고, 다만 충돌가능성이 있는 크레인의 ID는 특별히 저장하지 않는다.

한편, 예컨대 건물, 나무, 전신주, 전선, 철도 등과 같이 고정물에 부딪힐 염려가 있는 지역인 운행금지구역을 설정하고자 하는 경우에는 입력부(130)를 통해서 운행금지구역의 위경도데이터가 입력되고, 입력된 운행금지구역의 위경도데이터는 제어부(110)의 제어에 의해서 운행금지구역 좌표데이터 저장부(154)에 저장된다(S632).

다음은 지브가 회전하는 경우의 지브 간 또는 회전하는 지브와 운행금지구역에 있는 고정물 간의 충돌을 방지하는 과정에 대하여 기술한다.

이제 지브(J1,J2,J3)가 회전하면 각도센서(200)는 지브(J1,J2,J3)의 회전각도를 측정하고, 측정한 각도를 단말장치(100)로 송신한다.

단말장치(100)가 각도센서(200)로부터 지브의 회전각도를 수신한 경우, 현재 좌표데이터 추출 모듈(144)은 이 수신한 각도데이터에 해당하는 지브의 실제 위경도데이터를 실제 좌표데이터 저장부(152)에서 추출하여 획득한다(S712).

한편, 당해 크레인(T1)의 단말장치(100)는 인접 크레인(T2,T3)의 지브(J2,J3)의 현재 좌표데이터를 수신하는데(S714), 수신한 인접 크레인 지브(J2,J3)의 현재 좌표데이터가 충돌가능성이 있는 크레인으로부터 수신된 것인지를 판단한다(S716).

즉, 단말장치(100)의 제어부(110)는 인접 크레인 지브의 현재 좌표데이터를 수신하는 경우, 크레인 정보 저장부(153)를 탐색하여서 충돌가능성이 없는 크레인 ID를 추출하고 이 추출한 크레인 ID와 좌표데이터를 수신한 크레인의 ID를 비교하여 충돌가능성이 없다고 판단한 경우에는(S716), 인접 크레인으로부터 수신한 좌표데이터를 모두 스킵(skip)한다(S718).

이러한 구성에 의하면 데이터 처리 속도가 빨라지고, 충돌 방지 여부를 신속하게 확인할 수 있는 이점이 있다.

수신한 좌표데이터가 충돌방지 가능성이 있는 크레인으로부터 송신된 경우, 당해 크레인(T1)의 현재 좌표데이터와 인접 크레인(T2,T3)의 현재 좌표데이터를 기초로 근접거리 산출 모듈(145)에 의해서 최단 거리가 산출된다(S720).

경고범위 판단 모듈(146)은 상기 근접거리 산출 모듈(145)에 의해서 산출된 최단 거리가 경고거리 저장부(155)에 저장된 경고거리(예컨대 20 M) 이내인 경우(최단 거리가 경고거리 이하인 경우), 경고범위 판단 모듈(146)은 경고거리 이내라고 판단한다.

그리고, 제어부의 제어에 의해서 경고신호는 예컨대 디스플레이부(120)로 출력되고(S724), 디스플레이부(120)는 경고신호에 기초한 경고화면을 디스플레이한다. 경고화면은 예컨대 문자, 도형, 그래프 등으로 구현할 수 있음은 전술한 바와 같다.

그리고, 근접거리가 가까워짐에 따라서(예컨대 매 5 M 간격으로) 단계적으로 경고화면을 크게 하거나, 또는 색상을 변화하여 표시한다.

그리고, 제어부의 제어에 의해서 경고신호는 예컨대 오디오 출력부(170)를 통해서 경고음을 출력할 수도 있다. 이러한 경고음은 접근거리가 가까워짐에 따라서 단계적으로 커진다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 경우 운행금지구역(건물, 철도, 고압전선)을 설정한 경우의 실시예에 대해서 설명한다.

지브(J1,J2,J3)가 회전하는 경우의 현재 좌표데이터를 추출한 후에, 운행금지구역 좌표데이터 저장부(154)에 저장된 운행금지구역의 좌표데이터값과 이 추출한 좌표데이터를 지브의 현재 좌표데이터와의 근접거리를 산출한다(S810)

산출된 근접거리가 설정된 경고거리 내에 있는 경우에는 경고신호를 출력한다(S724).

한편, 경고음이나 경고화면이 표시되면 운전자는 서로의 단말장치(100)를 통해서 통화(음성 통화)를 하여서 둘 중 적어도 하나를 정지하면 된다.

이와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술분야에 있어 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.

그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하며, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수 있다.

100 : 단말장치
200 : 각도센서

Claims (4)

1. 크레인(T1,T2,T3)의 지브(J1,J2,J3)가 회전하는 경우 함께 회전할 수 있도록 크레인의 일측에 설치되어서 지브(J1,J2,J3)가 회전하는 경우 그 회전각도를 측정하여 단말장치(100)로 송신하는 각도센서(200);
   크레인의 운전실(Z1)에 구비되고, 상기 각도센서(200)로부터 당해 크레인(T1)의 지브(J1)의 회전각도를 수신하고 수신한 지브(J1)의 회전각도를 기초로 지브(J1)의 현재 좌표데이터를 획득하고, 인접한 크레인(T2,T3)에 설치된 단말장치(100)로부터 인접한 크레인 지브(J2,J3)의 현재 좌표데이터를 수신한 경우, 당해 크레인(T1)의 지브(J1)와 인접 크레인 지브(J2,J3) 간의 근접거리를 산출하여 산출한 근접거리가 기 저장된 경고거리 이내인 경우에는 경고신호를 출력하는 단말장치(100)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 크레인 충돌 방지 시스템.
   
2. 크레인(T1,T2,T3)의 지브(J1,J2,J3)가 회전하는 경우 함께 회전할 수 있도록 크레인의 일측 설치되어서 지브(J1,J2,J3)가 회전하는 경우 그 회전각도를 측정하여 단말장치(100)로 송신하는 각도센서(200);
   크레인의 운전실(Z1,Z2,Z3)에 구비되고, 상기 각도센서(200)로부터 당해 크레인(T1,T2,T3)의 지브(J1,J2,J3)의 회전각도를 수신하고 수신한 지브(J1,J2,J3)의 회전각도를 기초로 지브(J1,J2,J3)의 현재 좌표데이터를 획득하고, 운행금지구역의 좌표데이터를 저장하고 있으며, 크레인(T1,T2,T3)의 지브(J1,J2,J3)와 운행금지구역 간의 근접거리를 산출하여 산출한 근접거리가 기 저장된 경고거리 이내인 경우에는 경고신호를 출력하는 단말장치(100)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 크레인 충돌 방지 시스템.
   
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 지브(J1,J2,J3)의 현재 좌표데이터 획득은,
   지브(J1,J2,J3)의 회전축인 마스터(P1,P2,P3)를 원점(0,0)으로 하여 지브(J1,J2,J3)를 설정된 간격으로 등분하고 지브(J1,J2,J3)가 회전가능한 각도인 360 도를 설정된 각도로 등분하며, 지브(J1,J2,J3)의 각 등분점이 각도 등분점과 교차하는 점의 좌표인 가상 좌표데이터(x,y)를 생성하고,
   현장에 설치된 크레인(T1,T2,T3)의 마스터(P1,P2,P3)의 위경도값을 기준으로 하여 상기 가상 좌표데이터(x,y)를 사상 이동하여 실제 좌표데이터(X,Y)을 획득하며,
   각도센서(200)가 측정한 각도데이터에 해당하는 상기 실제 좌표데이터(X,Y)를 추출함으로써 획득하는 것을 특징으로 하는 크레인 충돌 방지 시스템.
   
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   인접 타워크레인의 지브 또는 운행금지구역이 경고거리 내에 있는 경우, 당해 지브가 인접 타워크레인 또는 운행금지구역으로 근접하는 방향을 판단하여서 경고신호 출력시에 근접하는 방향정보를 함께 출력하는 것을 특징으로 하는 크레인 충돌 방지 시스템.

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