KR20200022726A - 갱도의 노면상태 모니터링 장치 및 이를 이용한 갱도의 노면 유지관리 시스템 - Google Patents

갱도의 노면상태 모니터링 장치 및 이를 이용한 갱도의 노면 유지관리 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 갱도를 운행하는 이동체에 설치되며, 이동체가 운행중에 발생하는 진동을 감지하여 위치에 따른 노면상태를 측정하는 갱도의 노면상태 모니터링 장치에 있어서, 상기 갱도의 노면상태 모니터링 장치는, 이동체가 도로를 운행함에 따라 발생하는 진동을 감지하는 진동감지유닛; 및 이동체가 이동함에 따라 변화하는 이동체의 움직임을 측정하여 측정시작지점에 대한 이동체의 상대적 위치를 측정하는 움직임측정유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 갱도의 노면상태 모니터링 장치에 관한 것이다.

Description

갱도의 노면상태 모니터링 장치 및 이를 이용한 갱도의 노면 유지관리 시스템{ROAD SURFACE OF TUNNEL MONITORING DEVICE AND ROAD SURFACE OF TUNNEL MAINTENANCE SYSTEM USING THE SAME}
본 발명은 갱도의 노면 모니터링 장치 및 이를 이용한 갱도의 노면 유지관리 시스템에 관한 것이다.
도로는 차량의 이동, 기상변화 및 계절변화에 따라 점차 파손되어 요철이 발생한다. 이처럼 파손된 도로를 운행하는 차량은 안전을 위해 낮은 속도로 운행할 수 밖에 없다. 뿐만아니라 파손된 도로는 운행하는 차량의 수명을 단축시킨다.
특히, 운반도로의 경우에는 도로의 파손은 운반차량의 작업 효율을 감소시키고, 사고의 원인이 되기도 한다.
일반적인 도로나, 노천 광산 같은 경우에는 도로가 파손된 것을 육안으로 확인할 수 있으므로, 도로의 노면상태를 모니터링하고 유지보수하는 것이 어렵지 않다.
하지만. 지하광산의 갱도의 운송로는 운송로의 노면상태를 모니터링하고 유지보수 하기 쉽지 않다. 지하광산의 갱도는 조명이 약해 육안으로 갱도의 파손 여부를 확인하기 어렵기 ?문이다.
또한, 국내의 일부 지하 광산들은 광체따라 무분별하게 개발하여 그 경로가 매우 복잡하고, 정확한 지도를 갖추고 있지 않은 경우가 많다.
더욱이 지하갱도는 지하에 형성되기 때문에 GPS(Global Positioning System) 시스템은 사용할 수 없어, 운송로에 파손된 부분이 있는 걸 발견했다고 하더라도 그 위치가 어디인지 정확히 보고하기 어렵다.
무선통신이 원활하지 않은 지하 광산에서 종래 이용되는 블루투스(Bluetooth), NFC(Near Field Communication), 비콘(Beacon), RFID(radio frequency identification) 등의 절점 방식의 근거리 센싱을 통한 위치정보 취득 방식도 연속적이지 않고 간헐적이기 때문에 운송로의 파손된 위치를 특정하는 것이 매우 제한적일 수 밖에 없다.
따라서 일반적인 도로 뿐만 아니라 지하갱도에서도 이용할 수 있는 노면상태 모니터링 장치가 필요하다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 통신이 제한되는 갱도의 노면 상태를 모니터링할 수 있는 장치와, 그러한 장치를 이용한 갱도의 노면 유지관리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.
상기 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 갱도의 노면상태 모니터링 장치는 갱도를 운행하는 이동체에 설치되며, 이동체가 운행중에 발생하는 진동을 감지하여 위치에 따른 노면상태를 측정할 수 있다. 이를 위해 상기 갱도의 노면상태 모니터링 장치는, 이동체가 도로를 운행함에 따라 발생하는 진동을 감지하는 진동감지유닛; 및 이동체가 이동함에 따라 변화하는 이동체의 움직임을 측정하여 측정시작지점에 대한 이동체의 상대적 위치를 측정하는 움직임측정유닛;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 움직임측정유닛은, 이동체의 이동 속도를 측정하는 속도계와, 이동체의 이동 방위를 측정하는 방위계와, 운행구간의 높낮이 또는 경사도를 측정할 수 있는 경사도계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 움직임측정유닛은 이동관성을 측정하는 가속도계, 회전관성을 측정하는 자이로스코프, 및 방위각을 측정하는 지자계센서로 구성되는 관성측정유닛를 포함하고, 상기 관성측정유닛을 이용하여 이동체의 속도와 자세각을 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 갱도 내에 설치된 절점 방식의 근거리 통신장치와 통신하여 위치에 따른 갱도의 노면상태를 전송할 수 있는 통신유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 갱도의 노면상태 모니터링 장치는 이동체가 도로를 운행함에 따라 발생하는 진동을 감지하는 진동감지유닛; 및 이동체의 주변의 공간형상정보를 측정하는 공간형상정보측정부;를 포함하고, 상기 공간형상정보측정부에서 측정된 공간형성정보와 위치가 공간형상정보로 정의되는 지도를 대비하여 이동체의 위치를 취득할 수 있는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에 있어서, 이동체의 이동 속도를 측정하는 속도계와, 운행구간의 높낮이 또는 경사도를 측정할 수 있는 경사도계를 포함하는 움직임측정유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 갱도 내에 설치된 절점 방식의 근거리 통신장치와 통신하여 위치에 따른 갱도의 노면상태를 전송할 수 있는 통신유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 갱도의 노면상태 유지관리 시스템은 갱도를 운행하는 이동체에 설치되며, 이동체가 운행중에 발생하는 진동을 감지하여 위치에 따른 노면상태를 측정하는 갱도의 노면상태 모니터링 장치; 상기 갱도의 노면상태 모니터링 장치로부터 위치에 따른 노면상태를 전송받아 구름 저항(Rolling Resistance)을 평가하고, 구름 저항에 따라 보수가 필요한 위치를 결정하는 노면상태 모니터링 서버; 및 상기 보수가 필요한 위치에 관한 정보를 출력하여 유지보수 작업을 수행할 작업자에게 제공하는 출력장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 갱도의 노면상태 모니터링 장치는 이동체가 갱도를 운행함에 따라 발생하는 진동을 감지하여 노면상태를 측정할 수 있으며, 특히 통신이 제한되는 갱도에서도 이동체의 위치를 확인할 수 있는 움직임측정유닛을 구비하여 위치에 따른 갱도의 노면상태에 관한 정보를 제공할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 갱도의 노면상태 모니터링 장치는 이동체의 위치를 공간형상정보측정유닛이 측정한 이동체의 주변의 공간형상정보와 공간형상정보로 정의되는 지도를 대비하여 확인함으로써 보다 정확한 위치의 갱도의 노면상태에 관한 정보를 제공할 수 있다.
한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 갱도의 노면상태 모니터링 장치의 개략적 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 갱도의 노면상태 모니터링 장치를 이용하여 갱도내에서 이동체를 운행함에 따라 발생하는 진동을 측정하는 것 도시한 개략적 모식도이다.
도 3은 노면상태에 따라 진동측정유닛에서 감지되는 진동의 크기를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 갱도의 노면상태 모니터링 장치가 움직임측정유닛을 통해 이동체의 상대적 위치를 측정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 갱도의 노면상태 모니터링 장치의 개략적 구성도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 갱도의 노면상태 모니터링 장치에 관한 것으로서, 공간형상정보측정유닛을 이용하여 이동체의 위치에 관한 정보를 취득하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 갱도의 노면상태 모니터링 장치가 공간형성정보측정유닛을 통해 이동체의 위치를 측정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 갱도의 노면상태 유지관리 시스템의 개략적 구성도이다.
※ 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.
본 발명은 길고 복잡한 경로로 형성되며, GPS는 물론 무선통신수단의 사용이 제한적일 뿐만 아니라, 전기나 조명설비도 제한된 광산 갱도에서 이용가능한 갱도의 노면상태 모니터링 시스템을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 갱도의 노면상태 모니터링 장치의 개략적 구성도이며, 도 2와 도 3은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 갱도의 노면상태 모니터링 장치를 이용하여 갱도내에서 이동체를 운행함에 따라 발생하는 진동을 측정하는 것 도시한 개략적 모식도와 노면상태에 따라 진동측정유닛에서 감지되는 진동의 크기를 개략적으로 도시한 것이다.
이하, 도 1 내지 도 3를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 갱도의 노면상태 모니터링 장치의 구성과 동작에 대해 설명하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 갱도의 노면상태 모니터링 장치(100)는 갱도를 운행하는 이동체(V)에 설치되며, 이동체가 도로를 운행함에 따라 발생하는 진동을 감지하는 진동감지유닛(10)과 이동체의 움직임을 측정하여 이동체의 상대적 위치를 측정하는 움직임측정유닛(20)을 구비한다. 이때, 이동체(V)는 노면상태 측정만을 위한 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 갱도에서 다른 작업을 위해 이용되는 이동체(V)에 본 발명의 일 실시예에 따른 갱도의 노면상태 모니터링 장치(100)를 설치하는 것도 가능하다.
일반적인 도로 또는 노천광산의 작업로와 같이 야외에 위치하는 곳은 도로가 파손되는 것을 육안으로 손쉽게 확인할 수 있다. 하지만, 지하광산의 갱도는 조명설비가 제대로 구비되어 있지 않기 때문에 육안으로 갱도 노면의 파손여부를 확인하기 어렵다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 갱도의 노면상태 모니터링 장치(10)는 진동감지유닛(10)을 구비한다. 즉, 도 2 및 도 3과 같이 이동체(V)가 갱도를 주행하는 과정에서 발생하는 진동을 감지하여 정상적인 노면에서 감지되는 진동과 다른 형태의 진동을 감지하여 도로의 노면상태를 모니터링할 수 있다.
노면이 정상상태인 경우에는 도 3(a)와 같은 형태의 진동이 감지될 것이나, 이동체(V)가 보수가 필요한 부분(X)의 갱도를 지나갈 경우에는 도 3(b)나 도 3(c)와 같은 진동이 감지될 것이다.
한편, 진동을 감지하는 것만으로는 관리가 필요한 위치를 정확히 특정하기 어려워 효과적으로 갱도의 노면을 관리할 수 없다.
일반적인 도로 또는 노천광산의 작업로와 같이 야외에 위치하는 곳은 GPS(Global Positioning System)를 이용하여 측정위치와 측정한 진동을 서로 매칭하여 관리가 필요한 위치를 비교적 손쉽게 특정할 수 있다. 하지만 광산 갱도는 지하에 형성되기 때문에 GPS는 사용할 수 없다. 광산갱도의 벽면은 울퉁불퉁하고 불규칙하게 형성되어 무선통신신호가 온전하게 전달되지 못하기 때문에 갱도내에서 무선통신을 이용하더라도 정확한 측정위치를 특정하기 어렵기는 마찬가지이다. 하지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 갱도의 노면상태 모니터링 장치(100)는 움직임측정유닛(20)을 통해 측정위치를 특정할 수 있다.
움직임측정유닛(20)은 두가지 역할을 수행할 수 있다.
첫째, 움직임측정유닛(20)은 이동체(V)가 이동함에 따라 변화하는 이동체(V)의 움직임을 측정하여 임의의 측정시작지점으로부터 이동체(V)의 상대적 위치를 측정하는 것이다.
예를 들어, 도 4와 같이 측정시작지점(SP)으로 부터 운행경로(L)에 따라 이동체(V)가 운행하게 되면, 속도, 방위, 경사에 의해 이동체(V)의 측정시작지점(SP)에 대한 위치(P1)를 알 수 있다.
이때, 측정시작지점(SP)이 광산 갱도의 입구라면, GPS나 통신 등을 통해 위치정보를 알 수 있으므로 측정시작지점(SP)에 대한 상대적 위치로 부터 측정 위치를 특정할 수 있다.
또한, 갱도 내에 절점식 근거리 통신수단이 설치되어 있는 경우에는 절점 위치와 측정시작지점(SP)에 대한 상대적 위치로부터 측정 위치를 특정할 수 있다.
이를 위해, 움직임측정유닛(20)은 속도계(1)와 방위계(2)를 구비한다. 속도계(1)는 이동체(V)에 장착되어 있는 전자식 속도계를 그대로 이용하여, 전자식 속도계로부터 이동시 이동체의 속도정보를 확인할 수 있다. 이동체 (V)의 속도계가 외부로 데이터를 전송할 수 없거나 기계식인 경우에는 별도의 속도계를 장착하여 사용할 수 있다. 방위계(2)는 이동체(V)가 이동되는 동안에 계속적으로 방위를 측정한다.
속도계(1)와 방위계(2)의 시간이 동기화되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 이동체(V)가 이동하는 시점부터 속도계(1)와 방위계(2)가 각각 속도와 방위를 연속적 또는 일정 시간 간격으로 함께 측정하면, 이동거리와 방향이 각각 측정된다. 다만, 이동거리와 방향만으로는 평면적 경로정보만을 확인할 수 있을 뿐, 이동구간의 높낮이와 경사도는 확인할 수 없다. 이에 본 실시예에서는 경사도계(3)를 추가적으로 구비하여 이동구간에 대한 '거리정보', '방향정보'와 함께 '높낮이 및 경사정보'를 획득할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에서는 경로정보, 높낮이 및 경사정보를 획득하기 위하여 속도계, 방위계, 경사도계의 기능을 통합적으로 수행할 수 있는 관성측정유닛(4)을 채용할 수 있다. 관성측정유닛(4)은 이동물체의 속도와 방향, 중력, 가속도를 측정하는 장치를 뜻하며, 센서기반 방식이다. 관성측정유닛(4)을 이용한 위치 추정은 이동관성을 측정하는 가속도계(4a), 회전관성을 측정하는 자이로스코프(4b), 및 방위각을 측정하는 지자계센서(4c)를 이용하여 이동체(V)의 움직임을 인식하는 방식이다. 예컨대 3축 가속도계와 3축 각속도계를 이용하여 진행방향, 횡방향, 높이방향의 가속도와 롤링(roll), 피칭(pitch), 요(yaw) 각속도의 측정이 가능하며,　관성측정유닛(4)로부터 얻어지는 가속도와 각속도를 적분하여 이동체(V)의 속도와 자세각의 산출이 가능하다.
둘째, 움직임측정유닛(20)은 진동측정시의 이동체(V)의 속도계(1), 방위계(2), 또는 경사도계(3)를 구비하여 노면 상태 측정의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.
이동체(V)가 갱도를 운행하는 상황을 가정한다. 이동체(V)가 갱도를 운행하게 되면 노면 상태에 따라 진동의 크기가 다르게 나타난다.
이에 본 발명의 일 실시예에 따른 갱도의 노면상태 모니터링 장치는 움직임측정유닛(20)에 속도계(1)를 구비하여, 이동체(V)의 속도에 따른 진동의 크기 변화를 고려하여 노면 상태를 모니터링 할 수 있다.
노면상태가 동일할지라도 이동체(V)의 속도가 높으면 발생하는 진동의 크기는 더 커지거나, 속도가 낮으면 진동의 크기가 작아질 것이다. 즉, 진동의 크기는 노면의 상태와 이동체의 속도에 따라 다르게 나타나게 되는데, 본 발명의 일 실시예는 움직임측정유닛(20)으로부터 이동체(V)의 속도를 파악할 수 있기 때문에 진동감지유닛(10)에서 측정된 진동의 크기와 함께 노면상태를 평가하는데 필요한 데이터를 제공할 수 있다.
또한, 이동경로의 곡률, 즉 경로의 좌우방향으로 휜 정도나, 이동경로의 경사도에 의해서도 노면의 상태를 지시할 수 있는 진동의 크기가 달라질 수 있으므로, 움직임측정유닛(20)이 방위계(2) 또는 경사도계(3)를 구비함으로써 노면상태를 예측하는데 보다 높은 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예는 이에 그치는 것이 아니라, 경사도계(3)를 이용하여 노면 상태 측정의 신뢰성을 더욱 더 향상시킬 수 있다.
이동체(V)의 이동저항은 구름저항(Rolling Resistance)와 구배저항(Grade Resistance)의 합으로 정의된다. 이중 구배저항은 운반차량이 이동하는 노면의 경사에 의해 발생하는 저항을 의미한다. 즉, 노면상태를 정확히 모니터링하기 위해서는 이동저항에서 구배저항을 제하여야 할 필요가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 갱도의 노면상태 모니터링 장치(100)는 경사도계(3)를 이용하여, 측정시 구배저항을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 갱도의 노면상태 모니터링 장치(100)는 진동측정센서(10)에서 진동이 측정될 당시의 노면의 경사도를 측정함으로써 측정결과에서 구배저항을 제외할 수 있으며, 이에 따라 노면 상태 측정의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 것다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 갱도의 노면상태 모니터링 장치(100)는 갱도 내에 설치된 절점 방식의 근거리 통신장치와 통신하여 위치에 따른 갱도의 노면상태를 전송할 수 있는 통신유닛(30)을 더 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 갱도의 노면상태 모니터링 장치(100)는 통신유닛(30)을 통해 모니터링 서버로 전송하여, 빠르게 파손된 노면에 대한 유지보수가 이루어지도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 갱도의 노면상태 모니터링 장치의 개략적 구성도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 갱도의 노면상태 모니터링 장치(200)에 대해 설명함에 있어서, 전술한 일 실시예에 따른 갱도의 노면상태 모니터링 장치(100)와 동일한 구성에 대해서는 설명의 명확성을 위해 설명을 생략하도록 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 갱도의 노면상태 모니터링 장치(200)는 이동체가 도로를 운행함에 따라 발생하는 진동을 감지하는 진동감지유닛(10)과 이동체의 주변의 공간형상정보를 측정하는 공간형상정보측정유닛(25)을 구비하고 있다.
공간형상정보측정유닛(25)은 이동체(V)의 현 위치 주변의 공간형상정보를 수집하는 역할을 수행한다. 본 명세서에서 공간형상정보란 폭, 높이, 특정지점으로부터 복수의 지점에 대한 거리, 울퉁불퉁한 모양 등의 주변 형상을 의미할 수 있다. 특히, 광산갱도의 경우에는 공간형상정보에 위에서 예시한 것 뿐만아니라 암석의 종류, 암석의 색 등을 더 포함할 수 있다. 또한, 공간형상정보는 2차원 이미지로 저장되거나 3차원 형상으로 저장된 것일 수 있다.
공간형상정보측정유닛(25)로는 3D 스캐너의 일종인 라이더(Lidar)나 360도 촬영이 가능한 촬영장치를 사용할 수 있다.
라이더는 펄스 레이저광을 발사하고 반사되어 오는 레이저를 수신하여 주변 사물을 입체적으로 파악할 수 있다. 본 실시예에서 라이더는 평면방향 및 수직면방향으로 각각 360도 회전하며, 초당 수만 개 이상의 포인트 클라우드 데이터(point cloud data)를 획득하여 주변을 입체적으로 분석할 수 있다. 본 실시예에서는 광산 갱도에서 전후방을 제외하고는, 모두 갱도벽으로 막혀 있는 폐쇄된 공간이기 때문에 라이더는 주변 환경을 보다 명확하게 인식할 수 있다. 라이더에 의해서 파악되는 주변 환경이란 결국 갱도벽의 형상이다. 한편, 라이더를 이용하면 라이더로부터 주변 사물까지의 거리를 측정할 수 있는데, 광산 갱도와 같은 경우에는 갱도의 폭 또는 높이를 측정할 수 있다. 적용대상이 되는 광산 갱도는 터널 형태로 전방과 후방을 제외하고는 둘레방향을 따라 모두 갱도벽이 형성되어 있으므로, 라이더에 의하여 주변 환경을 입체적으로 파악하면 갱도벽의 형상을 파악하게 된다.
공간형상정보측정유닛(25)으로는 360도 촬영이 가능한 촬영장치를 이용하는 것도 가능하다. 공간정보측정보는 360도 촬영이 가능한 촬영장치를 이용하여 취득한 사진이나 영상으로부터 각 위치의 공간적형상정보를 도출할 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 다른 실시예는 사진이나 영상으로부터 주변 공간적특징을 도출할 수 있는 정보처리장치를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예가 공간형상정보측정유닛(25)을 구비하는 것은 측정위치를 특정하기 위한 것이다.
광산의 갱도의 길이는 짧게는 수십 m 에서 길게는 수십 km에 달하며 메인 갱도로부터 분기된 갱도들이 매우 복잡한 경로를 형성하며, 갱도 내에서는 GPS나 기타 통신 등이 매우 제한되기 때문에 새로운 개념의 지도가 필요하다. 이에 광산의 갱도와 같이 열악한 환경에서 이용가능하도록 새로운 개념의 주변의 공간형상정보를 수집할 수 있는 측정장치 및 상기 공간형상정보를 이용하여 지도를 생성하는 정보처리장치를 포함하는 지도 생성시스템을 도입할 필요가 있다. 구체적으로 살펴보면 측정장치는 공간형상정보를 측정할 수 있는 유닛과 측정장치의 현 위치를 측정할 수 있는 유닛을 구비하여, 위치가 공간형상정보로 정의되는 지도(M)를 생성할 수 있다. 위치가 공간형상정보로 정의된다는 것은 특정위치의 공간형상정보를 통해 현 위치를 특정할 수 있다는 것을 의미한다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 갱도의 노면상태 모니터링 장치에 관한 것으로서, 공간형상정보측정유닛을 이용하여 이동체의 위치에 관한 정보를 취득하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하여, 공간형상정보측정유닛(25)을 이용하여 측정 위치를 특정하는 것에 대해 설명하도록 한다.
도 7에서 볼 수 있듯이, 공간형상정보측정유닛(25)은 현재 위치를 알고자 하는 장소의 주변의 공간형상정보를 수집한다. 도 4에서는 공간형상정보로 C1 내지 C10을 취득하였다.
취득한 공간형상정보 C1 내지 C10는 위치가 공간형상정보로 정의되는 지도(M)와 대비한다. 즉, 위치가 공간형상정보로 정의되는 지도(M)에 취득한 공간형상정보 C1 내지 C10가 있는 곳을 조사하고, 조사결과 중에서 C1 내지 C10과 매칭되는 공간형상정보를 찾으면 매칭되는 공간형상정보에 대응하는 위치정보를 통해 본 발명의 다른 실시예에 따른 갱도의 노면상태 모니터링 장치(200)의 현위치(P1)를 파악할 수 있다. 이때, 지도(M)는 갱도의 노면상태 모니터링 장치(200)의 제어부에 저장하여 이용할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 갱도의 노면상태 모니터링 장치(200)는 공간형상정보측정유닛(25)을 이용하여 측정위치를 특정하기 ?문에, 갱도라는 제한된 상황에서도 매우 정확하게 측정위치를 특정할 수 있으며, 이에 따라 갱도의 노면상태 모니터링이 더욱 쉬워질 수 있다.
나아가 공간형상정보측정유닛(25)는 노면에 대해서도 공간형상정보(C20)를 수집할 수 있는데, 이처럼 수집한 노면에 대한 공간형상정보(C20)는 진동감지유닛(10)에서 측정한 진동과 연동하여 노면이 어떠한 형태로 파손되었는지 여부에 대한 정보를 제공할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 갱도의 노면상태 모니터링 장치(200)는 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 갱도의 노면상태 모니터링 장치(100)와 마찬가지로 움직임측정유닛(20)이나 통신유닛(30)을 더 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 갱도의 노면상태 유지관리 시스템의 개략적 구성도이다.
이상에서 설명한 갱도의 노면상태 모니터링 장치(100, 200)의 궁극적인 목적은 보다 쉽고 빠르게 갱도의 노면상태를 유지관리하는 것에 있다.
따라서, 본 발명의 또 다른 실시예의 갱도의 노면상태 유지관리 시스템(1000)는 전술한 갱도의 노면상태 모니터링 장치(100, 200)와, 갱도의 노면상태 모니터링 장치로부터 위치에 따른 노면상태를 전송받아 구름 저항을 평가하고, 구름 저항에 따라 보수가 필요한 위치를 결정하는 노면상태 모니터링 서버(300)와, 보수가 필요한 위치에 관한 정보를 출력하여 유지보수 작업을 수행할 작업자에게 제공하는 출력장치(400)를 포함한다.
먼저, 이동체(V)에 설치된 갱도의 노면상태 모니터링 장치(100, 200)는 갱도를 운행하면서 발생하는 진동과 속도 등을 측정하여 위치에 따른 노면상태를 수집한다. 이때, 이동체(V)는 한대만 운영되는 것이 아니라, 수 내지 수십대가 운영되면서 위치에 따른 노면사애를 수집할 수 있다.
측정된 위치에 따른 노면상태는 노면상태 모니터링 서버(300)로 통신장치 등을 통해 전송된다. 노면상태 모니터링 서버(300)는 전송받은 위치에 따른 노면상태에 관한 정보 중 진동, 속도, 경사도 등을 이용하여 구름저항을 평가한다. 이때, 측정된 구름 저항은 노면상태가 양호한 상태에서 측정한 구름 저항의 측정값과 비교하여, 일정 수준 이상일 경우에는 보수가 필요한 것으로 판단하게 된다. 즉, 노면상태 모니터링 서버(300)는 측정된 구름저항에 따라 보수가 필요한 위치를 결정하게 된다.
노면상태 모니터링 서버(300)는 출력장치(400)로 보수가 필요한 위치를 전송하고, 출력장치(400)는 수신한 보수가 필요한 위치를 작업을 수행할 작업자에게 전송한다. 출력장치(400)는 보수가 필요한 위치를 시각적으로 전달할 수 있는 디스플레이를 구비한 장치일 수 있으나, 이에 제한된는 것은 아니다.
작업자는 노면의 유지보수 작업을 수행한 후에 이를 노면상태 모니터링 서버(300)에 입력하면, 그 결과가 노면관리 이력이 갱신된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 갱도의 노면상태 유지관리 시스템(1000)은 갱도 내에서 다양한 작업을 수행하는 이동체(V)에 갱도의 노면상태 모니터링 장치(100, 200)을 설치하여 이동체(V)의 운행과정에서 수집되는 노면상태에 관한 정보를 이용하기 ?문에, 보고체계를 단순화하고 보수가 필요한 위치를 정확히 제공할 수 있어 신속한 갱도의 노면상태 유지관리가 가능하다는 장점이 있다.
지금까지 본 발명이 주로 지하 광산에서의 갱도 정보를 형성하고, 갱도 내에서 자신의 위치를 파악하는데 사용하는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 적용 대상이 반드시 광산 갱도에 제한되는 것은 아니며, 무선통신수단이 원활하게 작동하지 않는 밀폐된 공간, 예컨대 동굴 등과 같은 지하공간이나 지하시설에 대해서도 적용될 수 있다.
본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.

Claims (8)

  1. 갱도를 운행하는 이동체에 설치되며, 이동체가 운행중에 발생하는 진동을 감지하여 위치에 따른 노면상태를 측정하는 갱도의 노면상태 모니터링 장치에 있어서,
    상기 갱도의 노면상태 모니터링 장치는,
    이동체가 도로를 운행함에 따라 발생하는 진동을 감지하는 진동감지유닛; 및
    이동체가 이동함에 따라 변화하는 이동체의 움직임을 측정하여 측정시작지점에 대한 이동체의 상대적 위치를 측정하는 움직임측정유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 갱도의 노면상태 모니터링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 움직임측정유닛은 이동체의 이동 속도를 측정하는 속도계와, 이동체의 이동 방위를 측정하는 방위계와, 운행구간의 높낮이 또는 경사도를 측정할 수 있는 경사도계를 포함하는 것을 특징으로 하는 갱도의 노면상태 모니터링 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 움직임측정유닛은 이동관성을 측정하는 가속도계, 회전관성을 측정하는 자이로스코프, 및 방위각을 측정하는 지자계센서로 구성되는 관성측정유닛를 포함하고,
    상기 관성측정유닛을 이용하여 이동체의 속도와 자세각을 측정하는 것을 특징으로 하는 갱도의 노면상태 모니터링 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    갱도 내에 설치된 절점 방식의 근거리 통신장치와 통신하여 위치에 따른 갱도의 노면상태를 전송할 수 있는 통신유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 갱도의 노면상태 모니터링 장치.
  5. 갱도를 운행하는 이동체에 설치되며, 이동체가 운행중에 발생하는 진동을 감지하여 위치에 따른 노면상태를 측정하는 갱도의 노면상태 모니터링 장치에 있어서,
    상기 갱도의 노면상태 모니터링 장치는,
    이동체가 도로를 운행함에 따라 발생하는 진동을 감지하는 진동감지유닛; 및
    이동체의 주변의 공간형상정보를 측정하는 공간형상정보측정유닛;를 포함하고,
    상기 공간형상정보측정유닛에서 측정된 공간형성정보와 위치가 공간형상정보로 정의되는 지도를 대비하여 이동체의 위치를 취득할 수 있는 것을 특징으로 하는 갱도의 노면상태 모니터링 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    이동체의 이동 속도를 측정하는 속도계와, 운행구간의 높낮이 또는 경사도를 측정할 수 있는 경사도계를 포함하는 움직임측정유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 갱도의 노면상태 모니터링 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    갱도 내에 설치된 절점 방식의 근거리 통신장치와 통신하여 위치에 따른 갱도의 노면상태를 전송할 수 있는 통신유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 갱도의 노면상태 모니터링 장치.
  8. 갱도를 운행하는 이동체에 설치되며, 이동체가 운행중에 발생하는 진동을 감지하여 위치에 따른 노면상태를 측정하는 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 갱도의 노면상태 모니터링 장치;
    상기 갱도의 노면상태 모니터링 장치로부터 위치에 따른 노면상태를 전송받아 구름 저항을 평가하고, 구름 저항에 따라 보수가 필요한 위치를 결정하는 노면상태 모니터링 서버; 및
    상기 보수가 필요한 위치에 관한 정보를 출력하여 유지보수 작업을 수행할 작업자에게 제공하는 출력장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 갱도의 노면상태 유지관리 시스템.
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