KR20210067957A - IoT SENSOR NETWORK TERMINAL IN UNDERGROUND MINES AND CLOSED AREAS - Google Patents

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Abstract

Disclosed is an IoT sensor network terminal applied in a smart ventilation system in underground mines and closed areas. This is a plurality of IoT sensor network terminals which include a plurality of types of environmental sensors, have a wireless communication module, are distributed and installed in the mine, and store sensing data of a plurality of types of environmental sensors. Each network terminal is mounted on a moving object and transmits sensing data to an IoT relay wireless repeater which is moving in the mine. Therefore, it is possible to improve work productivity and secure worker safety.

Description

지하 광산 및 폐쇄구역에서의 IoT센서 네트워크 단말기{IoT SENSOR NETWORK TERMINAL IN UNDERGROUND MINES AND CLOSED AREAS}IoT SENSOR NETWORK TERMINAL IN UNDERGROUND MINES AND CLOSED AREAS

본 발명은 IoT센서 네트워크 단말기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 IoT기술을 이용한 지하 광산 및 폐쇄구역에서의 스마트통기시스템에 채용되는 IoT센서 네트워크 단말기에 관한 것이다.The present invention relates to an IoT sensor network terminal, and more particularly, to an IoT sensor network terminal employed in a smart ventilation system in an underground mine and closed area using IoT technology.

최근 국내외 광산은 대형화 및 심부화되어 가고 있으며, 대형 장비가 직접 갱내를 출입하면서 채광생산 및 운반 작업을 진행한다. 특히 광산에서 사용되는 대형 장비 및 설비들은 디젤을 연료로 사용하고 있기 때문에 매연 및 미세먼지를 다량 발생시킨다. 또한, 지하광산에서의 광석생산을 위한 막장면 굴진을 하기 위해 매일 여러 번의 화약발파를 수행하게 되는데, 그에 따라 화약가스, 분진 등의 유해가스가 다량 발생하고, 이러한 환경오염으로 인해 작업자의 생산능력이 현저하게 저하될 뿐만 아니라, 그 자체로 상당한 위험을 초래한다. 이 때문에 갱내에서는 대규모의 통기 및 환기 장치 설비가 필수적으로 설치된다.Recently, mines at home and abroad are getting larger and deeper, and large equipment directly enters and exits the mines to carry out mining production and transportation. In particular, large-scale equipment and facilities used in mines generate a large amount of soot and fine dust because diesel is used as fuel. In addition, several times of gunpowder blasting is performed every day to excavate the final stage for ore production in the underground mine. Accordingly, a large amount of harmful gases such as gunpowder gas and dust are generated, and the production capacity of workers due to such environmental pollution Not only is this significantly reduced, but it itself poses a significant risk. For this reason, large-scale ventilation and ventilation equipment is essential in the mine.

이와 같은 광산의 통기 시스템은 생산비용 중 가장 큰 비중(국외 대형광산 약 50%, 국내 석회석 광산은 약 63%)을 차지하고 있으며 광산의 대형화 추세에 따라 더욱 많은 대형 장비가 사용되는 추세여서 그 비중이 점점 더 증가하고 있다.The ventilation system of such mines occupies the largest portion of the production cost (about 50% of large-scale mines abroad and about 63% of limestone mines in Korea), and as more and more large-scale equipment is used according to the trend of larger mines, the proportion increasingly increasing.

광산의 전통적인 환기 및 통기 설비는 정속형 팬을 지속적으로 가동하는 원시적인 방식을 주로 채택하고 있다. 그로 인해, 과다한 에너지가 낭비되고 있을 뿐만 아니라 불필요한 팬 설비의 지속 가동이 이루어지고 있다.Traditional ventilation and ventilation systems in mines are primarily primitive, with constant-speed fans running continuously. As a result, not only is excessive energy wasted, but also unnecessary fan equipment is continuously operated.

그런가 하면, 지하 광산의 갱도는 생산작업을 진행하면서 굴진생산계획이 수시로 변경되어 다양한 경로가 형성될 수 있다. 그에 따라 통신선의 설치에 많은 시간과 비용이 소요되고 있다. 지하 광산에서의 무선 통신망은 갱내 장애물 및 곡선 경로에 의해 매우 제한적이다. 유선 통신망의 경우에는 비용이 많이 들고 또한 경로가 자주 변경되기 때문에 설치와 해체가 반복되어야 하기 때문에 이 역시 제한적으로 이용된다.On the other hand, various routes can be formed as the drilling production plan is frequently changed during the production of underground mines. Accordingly, it takes a lot of time and money to install a communication line. Wireless communication networks in underground mines are very limited by obstacles and curved paths in the mine. In the case of a wired communication network, the cost is high and the installation and dismantling must be repeated because the route is frequently changed, so it is also used limitedly.

이와 같이 갱내 통신망이 제대로 설치와 운영이 되지 않기 때문에 지금까지는 갱내의 곳곳의 환경 상황을 반영하여 통기 시스템을 적합하게 가동하는 것이 어려울 수밖에 없었다.As such, it was difficult to properly operate the ventilation system by reflecting the environmental conditions of various places in the mine until now because the communication network in the mine was not properly installed and operated.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 지하 광산 및 폐쇄구역에서의 스마트통기시스템에 채용되는 IoT센서 네트워크 단말기를 제공한다.The present invention has been devised in view of the above-described conventional problems, and provides an IoT sensor network terminal employed in a smart ventilation system in an underground mine and a closed area.

본 발명의 IoT센서 네트워크 단말기는 지하 광산 또는 폐쇄구역에서의 스마트통기시스템에 적용되며, 이는 지하 광산 및 폐쇄구역에 설치된 통기시스템의 가동여부를 결정하는데 사용되는 센싱 데이터를 구하기 위한 무선의 IoT센서 네트워크 단말기이다. 이러한 IoT센서 네트워크 단말기는: 다수개의 환경 센서; 무선 통신 모듈; 상기 다수개의 환경 센서 각각의 센싱값을 저장하는 저장부; 전원부; 및 단말기 제어부;를 포함하고, 상기 단말기 제어부는 상기 무선 통신 모듈을 통해 통신 연결되는 IoT릴레이 무선중계기에 상기 다수개의 환경 센서의 센싱 데이터를 전달하도록 제어한다.The IoT sensor network terminal of the present invention is applied to a smart ventilation system in an underground mine or a closed area, which is a wireless IoT sensor network for obtaining sensing data used to determine whether to operate a ventilation system installed in an underground mine or a closed area. it is a terminal This IoT sensor network terminal includes: a plurality of environmental sensors; wireless communication module; a storage unit configured to store sensing values of each of the plurality of environmental sensors; power supply; and a terminal control unit, wherein the terminal control unit controls to transmit the sensing data of the plurality of environmental sensors to an IoT relay wireless repeater that is communication-connected through the wireless communication module.

상기 복수 종류의 환경 센서는 온도, 습도, 및 유해 가스 감지 센서를 포함하는 것일 수 있다.The plurality of types of environmental sensors may include temperature, humidity, and harmful gas detection sensors.

상기 단말기 제어부는 최신 센싱 데이터를 포함하여 소정 시간 구간의 데이터를 현재 연결된 IoT릴레이 무선중계기에 전송하도록 제어하며, 상기 소정 시간 구간의 데이터는 상기 최신 센싱 데이터를 포함하되 직전 전송 데이터와 오버랩되는 부분을 가질 수 있다.The terminal control unit controls to transmit data of a predetermined time period including the latest sensing data to the currently connected IoT relay wireless repeater, and the data of the predetermined time period includes the latest sensing data, but overlaps with the previous transmission data. can have

단말기 알람부를 더 포함하고, 상기 단말기 제어부는 상기 다수개의 환경 센서 중의 적어도 하나의 센싱값이 한계치 이상일 때 상기 단말기 알람부를 동작시킬 수 있다.The terminal may further include an alarm unit, wherein the terminal control unit operates the terminal alarm unit when a sensing value of at least one of the plurality of environmental sensors is greater than or equal to a threshold value.

상기 단말기 알람부가 동작될 때는 알람신호를 상기 센싱 데이터와 함께 상기 IoT릴레이 무선중계기에 함께 전송한다.When the terminal alarm unit is operated, an alarm signal is transmitted together with the sensing data to the IoT relay wireless repeater.

본 발명의 IoT센서 네트워크 단말기를 채용하는 시스템에 의하면 지하 광산 및 폐쇄지역의 환기 또는 통기 장치를 보다 정밀하게 제어 및 구동할 수 있기 때문에, 광산의 작업생산을 위한 작업환경개선과 작업시간단축, 장비운영비용 및 전력에너지비용을 획기적으로 저감할 수 있다. 특히 IoT기술를 이용하기 때문에 비교적 낮은 비용으로 지하 광산 및 폐쇄구역의 스마트통기제어 시스템을 구축할 수 있고, 다양한 변경 사항에 탄력적으로 대응하는 시스템을 구현할 수 있다. 이러한 시스템은 상시 구동되었던 종래와는 달리 필요한 적절한 타이밍에 구동되기 때문에 환기, 통기 설비의 수명과 에너지 비용 절감, 작업생산성 향상, 작업자 안전성 확보도 늘일 수 있다.According to the system employing the IoT sensor network terminal of the present invention, since it is possible to more precisely control and drive the ventilation or ventilation device in the underground mine and the closed area, improvement of the working environment and shortening of the working time for the production of mines, equipment It can dramatically reduce operating costs and power energy costs. In particular, since IoT technology is used, a smart ventilation control system for underground mines and closed areas can be built at a relatively low cost, and a system that responds flexibly to various changes can be implemented. Since such a system is driven at the appropriate timing required unlike the prior art, which was always driven, it is possible to reduce the lifespan and energy cost of ventilation and ventilation facilities, improve work productivity, and secure worker safety.

나아가, 본 발명의 IoT센서 네트워크 단말기는 센싱 데이터를 이동체에 탑재된 릴레이 중계기에 무선으로 전달함으로써 유선으로 설치되기 어려운 막장의 말단 구역까지도 배치될 수 있어서 정밀한 감시가 가능하다. 더구나 단말기마다 알람 구성을 구비하여 자체적으로 한계치를 넘는 환경변수가 감지되었을 때 경고 알람을 울림으로써 작업자로 하여금 위험 지역을 인지할 수 있고, 즉시 도피할 수 있도록 해준다.Furthermore, the IoT sensor network terminal of the present invention wirelessly transmits the sensed data to a relay repeater mounted on a moving object, so that it can be arranged even at the end of the curtain, which is difficult to be installed by wire, so that precise monitoring is possible. Moreover, each terminal is equipped with an alarm configuration to sound a warning alarm when an environmental variable exceeding its own limit value is detected, so that the operator can recognize the danger area and evacuate immediately.

도 1a 및 1b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 IoT센서 네트워크 단말기가 채용되는 지하 광산 및 폐쇄구역에서의 스마트통기시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 IoT센서 네트워크 단말기가 채용되는 지하 광산 및 폐쇄구역에서의 스마트통기시스템에 대한 개략적인 블록도이다.
도 3은 본 발명의 지하 광산 및 폐쇄구역에서의 스마트통기시스템에 채용되는 IoT센서 네트워크 단말기를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 IoT센서 네트워크 단말기와 지하 광산 및 폐쇄구역에서의 스마트통기시스템에 함께 채용되는 IoT릴레이 무선중계기를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 IoT센서 네트워크 단말기와 지하 광산 및 폐쇄구역에서의 스마트통기시스템에 함께 채용되는 게이트웨이 중계기를 개략적으로 나타낸 블록도이다.1A and 1B are diagrams schematically illustrating a smart ventilation system in an underground mine and a closed area in which an IoT sensor network terminal according to a preferred embodiment of the present invention is employed.
2 is a schematic block diagram of a smart ventilation system in an underground mine and a closed area in which an IoT sensor network terminal according to a preferred embodiment of the present invention is employed.
Figure 3 is a block diagram schematically showing the IoT sensor network terminal employed in the smart ventilation system in the underground mine and the closed area of the present invention.
Figure 4 is a block diagram schematically showing the IoT relay wireless repeater employed together in the IoT sensor network terminal and the smart ventilation system in the underground mine and closed area of the present invention.
5 is a block diagram schematically showing the IoT sensor network terminal of the present invention and a gateway repeater employed together in a smart ventilation system in an underground mine and a closed area.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

본 발명은 IoT기술을 이용한 지하 광산 및 폐쇄구역에서의 스마트통기시스템에 채용되는 IoT센서 네트워크 단말기에 관한 것이다. 시스템은 IoT기반 기술 중 RF통신 "LoRa" 모듈과 data 처리 소프트웨어 기술을 정보수집저장과 무선데이터 통신에 적용하여 구축 비용을 최소화하는 대신 구체적인 환경 상황에 따라서 해당 구역 또는 지점의 환기 또는 통기 시설을 제어한다. 이를 위해, 본 발명은 지하 광산 또는 폐쇄 지역 내에 분산되어 배치된 복수개의 IoT센서 네트워크 단말기를 제공한다. 각각의 센서 네트워크 단말기는 복수개의 환경 센서들을 구비하여 배치된 지점이 속하는 구역에 대하여 상기의 환경 센서들이 환경 변화를 감지한다. 감지한 환경 변화에 대한 센싱 데이터를 통신 연결된 IoT릴레이 무선중계기에 무선으로 전송한다.The present invention relates to an IoT sensor network terminal employed in a smart ventilation system in an underground mine and a closed area using IoT technology. The system applies the RF communication "LoRa" module and data processing software technology among IoT-based technologies to information collection, storage and wireless data communication to minimize the construction cost, but instead controls the ventilation or ventilation facilities of the relevant area or branch according to specific environmental conditions. do. To this end, the present invention provides a plurality of IoT sensor network terminals distributed and arranged in an underground mine or a closed area. Each sensor network terminal is provided with a plurality of environmental sensors, and the environmental sensors detect changes in the environment in the area to which the arranged point belongs. It wirelessly transmits the sensing data on the detected environmental change to the connected IoT relay wireless repeater.

본 발명에서는 IoT릴레이 무선중계기를 지하 광산 및 폐쇄 지역 내에서 이동하는 이동체에 탑재하는 IoT기반의 무선 데이터 통신 방식을 채용한다. 예를 들어, 갱 내를 출입하는 차량에 IoT릴레이 무선중계기를 탑재함으로써 갱 내에 필수적, 고정적으로 설치되어야 하는 Data중계기의 구성 요소들을 최소화할 수 있게 된다. 차량은 갱 내에서 이동하면서 무선 통신이 연결되는 IoT센서 네트워크 단말기로부터 해당 구역에 대한 센싱 데이터를 수집하고 갱 밖으로 진출하면서 게이트웨이 중계기에 수집한 센싱 데이터를 전달한다.The present invention employs an IoT-based wireless data communication method in which an IoT relay wireless repeater is mounted on a moving object moving in an underground mine or a closed area. For example, by mounting an IoT relay wireless repeater on vehicles entering and exiting the pit, it is possible to minimize the elements of the data repeater that are essential and fixedly installed in the pit. The vehicle collects the sensing data for the area from the IoT sensor network terminal to which wireless communication is connected while moving in the pit, and delivers the collected sensing data to the gateway repeater while going out of the pit.

게이트웨이 중계기는 전달받은 센싱 데이터를 시스템제어부로 전달하고, 시스템제어부는 센싱 데이터를 업데이트하여 저장한다. 시스템제어부는 수집된 갱 내 또는 폐쇄 지역의 환경 센서의 센싱 데이터를 기반으로 하여 해당 구역에 배치된 환기 또는 통기 시설을 제어한다. 예를 들어, 환경 센서는 온도, 습도, 및 각종 유해 가스를 감지하는 가스 센서들을 포함한다. 환경 센서가 배치된 구역에 대한 센싱 데이터가 정해진 기준치를 오버하여 측정될 때 알람경고, 위험경고, 비상상황의 구분으로, 해당 구역에 배치된 통기 설비를 원격제어를 통한 적합한 범위로 가동한다. 여기서 적합한 범위는 팬의 회전 속도, 시간, 모터출력 조정 등을 포함하는 것일 수 있다.The gateway repeater transfers the received sensed data to the system controller, and the system controller updates and stores the sensed data. The system control unit controls the ventilation or ventilation facilities placed in the area based on the collected environmental sensor data in the mine or in the closed area. For example, environmental sensors include gas sensors that detect temperature, humidity, and various harmful gases. When the sensing data for the area where the environmental sensor is installed exceeds the set standard, it operates the ventilation equipment in the area to an appropriate range through remote control by dividing the alarm warning, danger warning, and emergency situation. Here, the suitable range may include the fan rotation speed, time, motor output adjustment, and the like.

차량과 같은 이동체에 각기 탑재되어 복수개의 IoT센서 네트워크 단말기들과 무선 통신으로 환경 센서들의 센싱 데이터를 수집하기 때문에, 누락 없는 데이터 전송을 위해 적어도 직전 전송한 데이터와 부분적으로 오버랩되도록 센싱 데이터를 전송한다.Since they are each mounted on a moving object such as a vehicle and collect the sensing data of environmental sensors through wireless communication with a plurality of IoT sensor network terminals, the sensing data is transmitted at least partially overlapping with the previously transmitted data for data transmission without omission. .

더 나아가, 시스템제어부는 누락되거나 에러가 발생된 센싱 데이터에 대하여는 데이터 요청정보를 보내서 해당 센서 네트워크 단말기로부터 다시 전달받을 수 있도록 한다.Furthermore, the system controller transmits data request information for missing or erroneous sensing data so that it can be received again from the corresponding sensor network terminal.

이러한 본 발명의 IoT센서 네트워크 단말기가 채용되는 지하 광산 및 폐쇄구역에서의 스마트통기시스템은 매우 경제적인 비용으로 지하광산 또는 폐쇄지역에 작업자의 생산활동에 대한 작업안전과 설비장치 및 통기 관리 시스템을 구축할 수 있고, 경제적인 비용으로 운영할 수 있다. 현재 작업안전을 위해 지속적으로 통기 팬을 가동하여야 하는 광산에서 통기와 관련된 비용이 전체 비용의 50% 이상을 차지하는 현실에서 본 발명을 적용하면 획기적인 비용 절감이 이루어질 수 있을 뿐만 아니라, 오히려 적합한 통기 시설의 가동을 통해 지하 광산 및 폐쇄지역의 환경을 더욱 바람직하게 개선하는 것이다.The smart ventilation system in underground mines and closed areas in which the IoT sensor network terminal of the present invention is employed is very economical to construct work safety, equipment and ventilation management systems for workers' production activities in underground mines or closed areas. and can be operated at an economical cost. In the current situation where the cost related to ventilation accounts for more than 50% of the total cost in mines, where ventilation fans must be continuously operated for work safety, by applying the present invention, not only can significant cost savings be achieved, but rather, It is to better improve the environment of underground mines and closed areas through operation.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 IoT센서 네트워크 단말기, 시스템 및 그 구성요소들을 상세하게 설명한다.Hereinafter, an IoT sensor network terminal, a system, and its components of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

[전체 시스템: IoT기술을 이용한 지하 광산 및 폐쇄구역에서의 스마트통기시스템][Entire system: Smart ventilation system in underground mines and closed areas using IoT technology]

도 1a 및 1b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 IoT센서 네트워크 단말기가 채용되는 지하 광산 및 폐쇄구역에서의 스마트통기시스템을 개략적으로 도시한 도면이다. 참고적으로 도 1a 및 1b는 지하 광산의 단면을 도시한 것이다. 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 IoT센서 네트워크 단말기가 채용되는 지하 광산 및 폐쇄구역에서의 스마트통기시스템에 대한 개략적인 블록도이다.1a and 1b are diagrams schematically illustrating a smart ventilation system in an underground mine and a closed area in which an IoT sensor network terminal according to a preferred embodiment of the present invention is employed. For reference, FIGS. 1A and 1B show a cross-section of an underground mine. 2 is a schematic block diagram of a smart ventilation system in an underground mine and a closed area in which an IoT sensor network terminal according to a preferred embodiment of the present invention is employed.

도 1a, 1b 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 IoT센서 네트워크 단말기가 채용되는 지하 광산 및 폐쇄구역에서의 스마트통기시스템은 갱 내 또는 폐쇄구역 내에 분산 배치되는 복수개의 IoT센서 네트워크 단말기(T1~T8)와, 갱 내 또는 폐쇄구역 내를 출입하는 이동체에 각각 설치되는 복수개의 IoT릴레이 무선중계기(R1~R3)와, IoT릴레이 무선중계기(R1~R3)들로부터 센싱 데이터를 전달받는 하나 이상의 게이트웨이 중계기(G1, G2)와, 하나 이상의 게이트웨이 중계기(G1, G2)로부터 센싱 데이터를 전달받아 데이터를 업그레이드하여 저장하고 센싱 데이터에 기반하여 해당 환기 설비를 제어하는 시스템 제어부(100)를 포함한다.1a, 1b and 2, the smart ventilation system in the underground mine and the closed area to which the IoT sensor network terminal of the present invention is employed is a plurality of IoT sensor network terminals (T1 ~ T8), a plurality of IoT relay wireless repeaters (R1 to R3) respectively installed in moving objects entering and leaving the pit or closed area, and one or more gateways receiving sensing data from the IoT relay wireless repeaters (R1 to R3) Repeaters (G1, G2), and one or more gateway repeaters (G1, G2) receiving the sensing data from the data is upgraded and stored, and includes a system control unit 100 for controlling the ventilation equipment based on the sensed data.

IoT센서 네트워크 단말기(T1~T8)들이 지하 갱내 또는 폐쇄 지역에 분산하여 배치되어 해당 구역의 작업안전 위험요소와 환경을 감지한다. 이러한 IoT센서 네트워크 단말기(T1~T8)들 각각은 온도, 습도, 유해 가스 감지 센서, 화재 감지 센서, 중력 센서 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. IoT센서 네트워크 단말기(T1~T8) 각각은 해당 구역의 환경을 센싱한 데이터를 저장하고, IoT릴레이 무선중계기(R1~R3)와 통신 연결되었을 때 센싱한 데이터를 IoT릴레이 무선중계기(R1~R3)에 전달한다. IoT릴레이 중계기(R1~R3)들은 이동체에 설치되어, 지하 갱내 또는 폐쇄 구역을 이동하면서 무선적으로 통신 연결된 IoT센서 네트워크 단말기(T1~T8)로부터 센싱한 데이터를 수집한다. IoT릴레이 무선중계기(R1~R3)들은 이동체가 지하 갱내를 빠져나올 때 입구에 배치된 게이트웨이 중계기(G1, G2)와 무선적으로 통신 연결되어 수집한 센싱 데이터를 전달한다. 게이트웨이 중계기(G1, G2)는 수신한 센싱 데이터를 시스템 제어부(100)로 전달하고, 시스템 제어부(100)는 센싱 데이터를 정리하여 저장하고, 저장된 데이터에 기반하여 해당 구역의 통기팬 및 기타 설비를 포함하는 통기 설비(F1~F10)를 제어한다.IoT sensor network terminals (T1~T8) are distributed in underground mines or closed areas to detect work safety hazards and the environment in the area. Each of these IoT sensor network terminals T1 to T8 may include a temperature, humidity, noxious gas detection sensor, a fire detection sensor, a gravity sensor, and the like, but is not limited thereto. Each of the IoT sensor network terminals (T1 to T8) stores the data sensed by the environment of the corresponding area and transmits the sensed data to the IoT relay wireless repeaters (R1 to R3) when communicating with the IoT relay wireless repeaters (R1 to R3). forward to The IoT relay repeaters (R1 to R3) are installed in a moving object and collect data sensed from the wirelessly connected IoT sensor network terminals (T1 to T8) while moving in an underground mine or a closed area. The IoT relay wireless repeaters (R1~R3) are wirelessly connected to the gateway repeaters (G1, G2) placed at the entrance when the moving object exits the underground mine, and transmit the collected sensing data. The gateway repeaters (G1, G2) transfer the received sensing data to the system control unit 100, and the system control unit 100 organizes and stores the sensing data, and controls ventilation fans and other facilities in the corresponding area based on the stored data. Control the ventilation equipment (F1 ~ F10) including.

지하 갱도를 확장 전진하면서 IoT센서 네트워크 단말기(T1~T8)를 곳곳에 위치시키기만 하면 별도의 유선 케이블 등을 설치할 필요없이 IoT기술를 이용한 스마트통기 제어 시스템이 구축될 수 있다.By simply locating IoT sensor network terminals (T1 to T8) in various places while expanding the underground tunnel, a smart ventilation control system using IoT technology can be built without the need to install a separate wired cable.

이하에서는 본 발명의 IoT센서 네트워크 단말기가 채용되는 지하 광산 및 폐쇄구역에서의 스마트통기시스템에 포함되는 각 구성요소들에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, each component included in the smart ventilation system in the underground mine and the closed area to which the IoT sensor network terminal of the present invention is employed will be described in detail.

[IoT센서 네트워크 단말기(T)][IoT sensor network terminal (T)]

도 3은 본 발명의 지하 광산 및 폐쇄구역에서의 스마트통기시스템에 채용되는 IoT센서 네트워크 단말기를 개략적으로 나타낸 블록도이다.Figure 3 is a block diagram schematically showing the IoT sensor network terminal employed in the smart ventilation system in the underground mine and the closed area of the present invention.

IoT센서 네트워크 단말기(T1~T8)는 단말기 제어부(200), 무선 통신모듈(210), 저장부(220), 전원부(230), 단말기 알람부(250) 및 센서그룹(241~245)을 포함한다. 센서그룹은 온도센서(241), 습도센서(243), 유해가스 감지센서(242), 화재 감지센서(244), 중력센서(245) 등을 포함할 수 있다. 저장부(220)는 단말기 제어부(200)의 제어에 의해 센싱한 데이터를 저장한다. 이렇게 저장된 데이터들은 정해진 소정 시간 동안 저장된 상태로 보관된 후 소거될 수 있다. 무선 통신모듈(210)은 통신 가능 영역 내에 있는 IoT릴레이 무선중계기(R1~R3)와 무선적으로 통신 연결된다. 어느 IoT릴레이 무선중계기가 통신 연결이 될 경우, 단말기 제어부(200)는 저장된 센싱 데이터를 무선 통신모듈(210)을 통해 IoT릴레이 무선중계기(R)로 전달한다. 전원부(230)는 바람직하게는 배터리를 포함할 수 있고, 유선 전원 라인이 설치되지 않은 구역에서도 센싱 및 통신 전송 동작을 수행할 수 있도록 한다.The IoT sensor network terminals (T1 to T8) include a terminal control unit 200, a wireless communication module 210, a storage unit 220, a power supply unit 230, a terminal alarm unit 250, and a sensor group 241 to 245. do. The sensor group may include a temperature sensor 241 , a humidity sensor 243 , a harmful gas detection sensor 242 , a fire detection sensor 244 , a gravity sensor 245 , and the like. The storage unit 220 stores data sensed under the control of the terminal control unit 200 . The data stored in this way may be erased after being stored in a stored state for a predetermined time. The wireless communication module 210 is wirelessly connected to the IoT relay wireless repeaters R1 to R3 within the communication area. When a certain IoT relay wireless repeater is connected to communication, the terminal control unit 200 transmits the stored sensing data to the IoT relay wireless repeater R through the wireless communication module 210 . The power supply unit 230 may include a battery, and enables sensing and communication transmission operations to be performed even in an area where a wired power line is not installed.

IoT센서 네트워크 단말기(T1~T8)는 지하광산의 갱내 및 폐쇄지역에 설치되어, 해당 구역의 환경 변수를 감지한다. 단말기 제어부(200)는 최신 센싱 데이터를 포함하여 소정 시간 구간의 데이터를 현재 연결된 IoT릴레이 무선중계기에 전송하도록 제어한다. 소정 시간 구간의 데이터는 최신 센싱 데이터를 포함하되 직전 전송 데이터와 오버랩되는 부분을 가질 수 있다.IoT sensor network terminals (T1 to T8) are installed in underground mines and in closed areas to detect environmental variables in the area. The terminal control unit 200 controls to transmit data of a predetermined time period including the latest sensing data to the currently connected IoT relay wireless repeater. Data of a predetermined time period may include the latest sensing data, but may have a portion overlapping with the previous transmission data.

단말기 알람부(250)를 더 포함하고, 단말기 제어부(200)는 상기 다수개의 환경 센서 중의 적어도 하나의 센싱값이 한계치 이상일 때 상기 단말기 알람부를 동작시킬 수 있다.It further includes a terminal alarm unit 250, and the terminal control unit 200 may operate the terminal alarm unit when a sensing value of at least one of the plurality of environmental sensors is greater than or equal to a threshold value.

단말기 알람부(250)가 동작될 때는 알람신호를 센싱 데이터와 함께 IoT릴레이 무선중계기에 함께 전송할 수 있다. 그럼으로써 알람신호가 울릴 때 덤프 트럭 운전자가 현재 지역이 위험 지역임을 인지할 수 있다.When the terminal alarm unit 250 is operated, the alarm signal may be transmitted together with the sensing data to the IoT relay wireless repeater. This allows the dump truck driver to recognize that the current area is a hazardous area when the alarm signal sounds.

[IoT릴레이 무선중계기(R)][IoT relay wireless repeater (R)]

도 4는 본 발명의 IoT센서 네트워크 단말기와 지하 광산 및 폐쇄구역에서의 스마트통기시스템에 함께 채용되는 IoT릴레이 무선중계기를 개략적으로 나타낸 블록도이다.4 is a block diagram schematically showing an IoT relay wireless repeater employed together in the IoT sensor network terminal of the present invention and the smart ventilation system in the underground mine and closed area.

IoT릴레이 무선중계기(R1~R3)는 중계기 제어부(300), 무선 통신모듈(310), 저장부(320), 및 전원부(330)를 포함한다.The IoT relay wireless repeaters R1 to R3 include a repeater control unit 300 , a wireless communication module 310 , a storage unit 320 , and a power supply unit 330 .

IoT릴레이 무선중계기(R1~R3)는 덤프 트럭과 같이 갱내를 출입하는 이동체에 탑재될 수 있다. 이동체는 지하 갱내 또는 폐쇄구역 내를 이동하면서 통신 연결 가능 범위 내의 IoT센서 네트워크 단말기(T1~T8)와 무선적으로 통신 연결된다. 또한 IoT릴레이 무선중계기(R1~R3)는 갱도의 입구에 설치되는 게이트웨이 중계기(G1, G2)와도 무선적으로 통신 연결된다. 무선적으로 통신 연결된 IoT릴레이 무선중계기(R1~R3)는 IoT센서 네트워크 단말기(T1~T8)와 통신 연결될 때에는 센싱 데이터를 수신하여 저장하고, 게이트웨이 중계기(G1, G2)와 통신 연결될 때에는 저장하고 있는 센싱 데이터를 게이트웨이 중계기(G1, G2)에 전달한다.The IoT relay wireless repeaters (R1~R3) can be mounted on a moving object that enters and exits the mine, such as a dump truck. The mobile body is wirelessly connected to the IoT sensor network terminals (T1 to T8) within the communication connection range while moving in an underground mine or a closed area. In addition, the IoT relay wireless repeaters (R1~R3) are also wirelessly connected to the gateway repeaters (G1, G2) installed at the entrance of the tunnel. The IoT relay wireless repeaters (R1 ~ R3) connected wirelessly receive and store sensing data when connected to the IoT sensor network terminals (T1 ~ T8), and are stored when communication is connected with the gateway repeaters (G1, G2). The sensed data is transmitted to the gateway repeaters (G1, G2).

[게이트웨이 중계기(G)][Gateway Repeater (G)]

도 5는 본 발명의 IoT센서 네트워크 단말기와 지하 광산 및 폐쇄구역에서의 스마트통기시스템에 함께 채용되는 게이트웨이 중계기를 개략적으로 나타낸 블록도이다.5 is a block diagram schematically showing the IoT sensor network terminal of the present invention and a gateway repeater employed together in a smart ventilation system in an underground mine and a closed area.

게이트웨이 중계기(G1, G2)는 중계기 제어부(400), 무선 통신모듈(400), 유선 통신모듈(450), 저장부(420), 및 전원부(430)를 포함할 수 있다.The gateway repeaters G1 and G2 may include a repeater control unit 400 , a wireless communication module 400 , a wired communication module 450 , a storage unit 420 , and a power supply unit 430 .

게이트웨이 중계기(G1, G2)의 무선 통신모듈(400)은 갱내 또는 폐쇄구역을 출입하는 이동체에 탑재된 IoT릴레이 무선중계기(R1~R3)와 무선적으로 통신 연결하기 위한 요소이다. 또한 유선 통신모듈(450)은 시스템 제어부(100)와 통신 연결을 위한 요소이다. 게이트웨이 중계기(G1, G2)는 무선적으로 통신 연결되는 릴레이 중계기(R1~R3)로부터 센싱 데이터를 수신하여 저장하고, 또한 시스템 제어부(100)로 전달한다.The wireless communication module 400 of the gateway repeaters (G1, G2) is an element for wirelessly communicating and connecting with the IoT relay wireless repeaters (R1 to R3) mounted on a moving object that enters and exits a mine or a closed area. Also, the wired communication module 450 is an element for communication connection with the system control unit 100 . The gateway repeaters G1 and G2 receive and store sensing data from the relay repeaters R1 to R3 that are wirelessly connected to each other, and also transmits the sensed data to the system control unit 100 .

또한 본 발명의 IoT센서 네트워크 단말기가 채용되는 지하 광산 및 폐쇄구역에서의 스마트통기시스템은 시스템 제어부(100), 및 저장부(110)를 포함할 수 있다. 도시하지 않았지만, 시스템 제어부(100)에는 관리자 단말기가 더 연결될 수도 있고, 또한 디스플레이부가 연결되어 갱내 또는 폐쇄구역을 표시할 수 있다.In addition, the smart ventilation system in the underground mine and closed area to which the IoT sensor network terminal of the present invention is employed may include a system control unit 100 and a storage unit 110 . Although not shown, a manager terminal may be further connected to the system control unit 100 , and a display unit may be connected to display the inside of a mine or a closed area.

본 발명의 IoT센서 네트워크 단말기(T1~T8) 각각은 최신 센싱 데이터를 포함하여 소정 시간 구간의 데이터를 현재 연결된 IoT릴레이 무선중계기(R1~R3)에 전송한다.Each of the IoT sensor network terminals T1 to T8 of the present invention transmits data of a predetermined time period including the latest sensing data to the currently connected IoT relay wireless repeaters R1 to R3.

복수개의 IoT센서 네트워크 단말기(T1~T8)가 전송하는 소정 시간 구간의 데이터는 최신 센싱 데이터를 포함하되 직전 전송 데이터와 오버랩되는 부분을 가지도록 구성될 수 있다. 그렇게 함으로써 데이터의 누락을 방지할 수 있고, 시스템 제어부(100)가 수집된 데이터들을 정리하여 저장할 때 중복되는 부분을 신속하게 찾음으로써 빠른 동작이 가능하다.Data of a predetermined time period transmitted by the plurality of IoT sensor network terminals T1 to T8 may include the latest sensing data, but may be configured to have a portion overlapping with the previous transmission data. By doing so, omission of data can be prevented, and when the system control unit 100 organizes and stores the collected data, a fast operation is possible by quickly finding overlapping parts.

시스템 제어부(100)는 또한 하나 이상의 게이트웨이 중계기(G1, G2)를 통해 갱으로 진입하는 이동체에 탑재된 IoT릴레이 무선중계기(R1~R3)에 특정 IoT센서 네트워크 단말기(T1~T8)의 특정 시간 구간의 센싱 데이터를 요청하는 데이터 요청정보를 전송하고, 데이터 요청정보를 수신한 IoT릴레이 무선중계기(R1~R3)는 해당 IoT센서 네트워크 단말기(T1~T8)에 데이터 요청정보를 전달하며, 해당 IoT센서 네트워크 단말기(T1~T8)는 수신한 데이터 요청정보에 해당하는 데이터를 포함하는 센싱 데이터를 해당 IoT릴레이 무선중계기(R1~R3)에 전송한다.The system control unit 100 is also provided to the IoT relay wireless repeaters (R1 to R3) mounted on the moving object entering the gang through one or more gateway repeaters (G1, G2) in a specific time period of the specific IoT sensor network terminals (T1 to T8). The IoT relay wireless repeaters (R1~R3) that transmits the data request information requesting the sensing data of the IoT relay and receives the data request information transmits the data request information to the corresponding IoT sensor network terminals (T1~T8), and the corresponding IoT sensor The network terminals T1 to T8 transmit sensing data including data corresponding to the received data request information to the corresponding IoT relay wireless repeaters R1 to R3.

이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.As mentioned above, although specific embodiments have been described in the detailed description of the present invention, it will be apparent to those of ordinary skill in the art that various modifications are possible without departing from the scope of the present invention.

F1~F10: 통기 설비, R1~R3: IoT릴레이 중계기, T1~T8: IoT센서 네트워크 단말기, G1, G2: 게이트웨이 중계기, 100: 시스템 제어부, 110: 저장부F1~F10: ventilation equipment, R1~R3: IoT relay repeater, T1~T8: IoT sensor network terminal, G1, G2: gateway repeater, 100: system control unit, 110: storage unit

Claims (5)

지하 광산 또는 폐쇄구역에 설치된 통기시스템의 가동여부를 결정하는데 사용되는 센싱 데이터를 구하기 위한 무선의 IoT센서 네트워크 단말기로서:
다수개의 환경 센서;
무선 통신 모듈;
상기 다수개의 환경 센서 각각의 센싱값을 저장하는 저장부;
전원부; 및
단말기 제어부;를 포함하고,
상기 단말기 제어부는 상기 무선 통신 모듈을 통해 통신 연결되는 IoT릴레이 무선중계기에 상기 다수개의 환경 센서의 센싱 데이터를 전달하도록 제어하는 것인 IoT센서 네트워크 단말기.
A wireless IoT sensor network terminal for obtaining sensing data used to determine whether a ventilation system installed in an underground mine or closed area is operating, comprising:
multiple environmental sensors;
wireless communication module;
a storage unit configured to store sensing values of each of the plurality of environmental sensors;
power supply; and
Including; terminal control unit;
The terminal control unit is an IoT sensor network terminal that controls to transmit the sensing data of the plurality of environmental sensors to an IoT relay wireless repeater that is communicatively connected through the wireless communication module.
 청구항 1에 있어서,
상기 복수 종류의 환경 센서는 온도, 습도, 및 유해 가스 감지 센서를 포함하는 것인 IoT센서 네트워크 단말기.
The method according to claim 1,
The plurality of types of environmental sensors is an IoT sensor network terminal including temperature, humidity, and harmful gas detection sensors.
 청구항 1에 있어서,
상기 단말기 제어부는 최신 센싱 데이터를 포함하여 소정 시간 구간의 데이터를 현재 연결된 IoT릴레이 무선중계기에 전송하도록 제어하며,
상기 소정 시간 구간의 데이터는 상기 최신 센싱 데이터를 포함하되 직전 전송 데이터와 오버랩되는 부분을 가지는 것인 IoT센서 네트워크 단말기.
The method according to claim 1,
The terminal control unit controls to transmit data of a predetermined time period including the latest sensing data to the currently connected IoT relay wireless repeater,
The data of the predetermined time period includes the latest sensing data, but the IoT sensor network terminal has a portion overlapping with the previous transmission data.
 청구항 1에 있어서,
단말기 알람부를 더 포함하고,
상기 단말기 제어부는 상기 다수개의 환경 센서 중의 적어도 하나의 센싱값이 한계치 이상일 때 상기 단말기 알람부를 동작시키는 것인 IoT센서 네트워크 단말기.
The method according to claim 1,
Further comprising a terminal alarm unit,
The terminal control unit is an IoT sensor network terminal that operates the terminal alarm unit when the sensing value of at least one of the plurality of environmental sensors is greater than or equal to a threshold value.
 청구항 4에 있어서,
상기 단말기 알람부가 동작될 때는 알람신호를 상기 센싱 데이터와 함께 상기 IoT릴레이 무선중계기에 함께 전송하는 것인 IoT센서 네트워크 단말기.5. The method according to claim 4,
An IoT sensor network terminal that transmits an alarm signal together with the sensing data to the IoT relay wireless repeater when the terminal alarm unit is operated.
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