KR20220153301A - 발파 현장의 상황을 반영하는 발파 설계 시스템 및 이의 동작 방법 - Google Patents
발파 현장의 상황을 반영하는 발파 설계 시스템 및 이의 동작 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른, 발파 설계 시스템의 동작 방법은, 발파 대상 지역에 대한 지역 정보를 입력받는 단계; 드론 및 라이다 중 적어도 하나를 이용하여 3차원 지형 모델을 생성하는 단계; 상기 3차원 지형 모델을 기초로, 발파 설계를 생성하는 단계; 상기 발파 설계를 기초로, 예측 파라미터들을 이용하여 발파 물량, 파쇄도, 진동 및 소음 중 적어도 하나에 대한 발파 예측 데이터를 생성하는 단계; 상기 발파 설계를 천공 장치, 장약 장치 및 기폭 장치로 전송하는 단계; 천공 결과 및 장약 결과 중 적어도 하나에 따라 상기 발파 설계를 수정하는 단계; 및 수정된 상기 발파 설계에 따라 진행된 발파 작업에 따른 발파 결과 데이터를 수집하는 단계; 상기 발파 예측 데이터 및 상기 발파 결과 데이터를 비교하여 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명의 실시예는 발파 현장의 상황을 반영하는 발파 설계 시스템 및 이의 동작 방법, 특히 각 단계별로 발파 현장의 상황을 반영하여 발파를 설계하고, 각 단계별로 작업 결과를 바탕으로 발파 설계를 수정하고 분석할 수 있는, 발파 현장의 상황을 반영하는 발파 설계 시스템 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 암반의 폭파, 폐 건물 폭파, 노천 폭파 등의 공사 분야에서, 폭발물을 이용하여 폭발 및 붕괴시키는 발파 시스템이 이용되고 있다.
구체적으로, 발파하고자 하는 지역 또는 대상물을 복수의 구간으로 구분하고, 구간 별로 폭발물이 삽입되는 복수의 발파공들을 천공한다. 천공된 발파공들 각각에 폭발물을 장입한 후, 발파 장치와 연결한다. 발파공들에 위치한 뇌관을 기폭 시킴으로써, 폭발물은 폭발되며 발파 대상물은 폭파 및 붕괴된다.
이러한 발파 시스템의 동작과 관련하여, 종래에는 각 프로세스가 인간이 직접 수행하여 진행되거나, 인간이 조작하는 기계에 의해 수행되어 왔다. 하지만, 이러한 종래 방식의 발파 시스템에는 인간에 의한 오류가 발생할 수 있는 가능성이 있었다. 또한, 발파 시스템의 발파 결과가 오류에 의해 요구되는 조건(예컨대, 발파 정도, 규모, 파쇄도, 진동, 소음 등)을 만족하지 못하는 문제가 있었다.
또한, 종래의 발파 설계 시스템은 가상의 평면에 발파 설계를 진행하였다. 그러나, 가상 평면에 발파 설계를 진행하는 발파 설계 시스템은, 입체적인 실제 지형 정보를 반영하지 못하므로 결과 예측의 신뢰성이 크게 떨어지는 문제가 있었다.
또한, 천공, 장약 등의 작업은 발파 설계와 그 실제 작업 결과 간의 차이가 발생할 수 있고, 그 차이가 큰 편이다. 종래의 발파 설계 시스템은 각 작업들을 발파 설계에 따라 정확하게 진행하는 것을 전제로 하여 발파 결과를 예측하게 되므로, 실제 발파 결과를 반영할 수 없는 문제가 있었다. 따라서, 종래의 발파 설계 시스템에서 발파 예측 데이터와 결과 데이터를 이용하여 발파 결과를 비교하는 경우, 의미 있는 결과값을 도출할 수 없는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 발파 설계에 따라 발파를 수행하고 발파 결과를 분석할 수 있는, 발파 현장의 상황을 반영하는 발파 설계 시스템 및 이의 동작 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 발파 현장의 지형정보 및 천공/장약/기폭 작업 결과를 반영하여 발파 설계 작업을 진행하고, 발파 예측 데이터와 결과 데이터를 비교 분석하여 의미 있는 연관성을 파악하고, 최적 발파 설계 패턴을 도출할 수 있는, 발파 설계 시스템 및 이의 동작 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 발파 현장의 지형 정보 서비스 제공을 위한 드론 및 라이다를 이용하여 발파 현장에 대한 3차원 지형 모델을 생성하고, 3차원 지형 모델을 이용하여 발파 설계를 보다 정밀하게 수행할 수 있는 발파 설계 시스템 및 이의 동작 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 천공 장치로부터 발파공에 대한 천공 결과를 획득하고, 천공 결과에 기초하여 장약 설계 및 초시 설계를 수정할 수 있는 발파 설계 시스템 및 이의 동작 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 장약 장치로부터 폭발물에 대한 장약 결과를 획득하고, 장약 결과에 기초하여 초시 설계를 수정할 수 있는 발파 설계 시스템 및 이의 동작 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 발파에 따른 파쇄도, 발파 물량, 소음 및 진동을 나타내는 데이터를 획득하고 예측치와 함께 분석함으로써, 최적의 발파 설계를 도출할 수 있는 발파 설계 시스템 및 이의 동작 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예에 따른, 발파 설계 시스템의 동작 방법은, 발파 대상 지역에 대한 지역 정보를 입력받는 단계; 드론 및 라이다 중 적어도 하나를 이용하여 3차원 지형 모델을 생성하는 단계; 상기 3차원 지형 모델을 기초로, 발파 설계를 생성하는 단계; 상기 발파 설계를 기초로, 예측 파라미터들을 이용하여 발파 물량, 파쇄도, 진동 및 소음 중 적어도 하나에 대한 발파 예측 데이터를 생성하는 단계; 상기 발파 설계를 천공 장치, 장약 장치 및 기폭 장치로 전송하는 단계; 천공 결과 및 장약 결과 중 적어도 하나에 따라 상기 발파 설계를 수정하는 단계; 및 수정된 상기 발파 설계에 따라 진행된 발파 작업에 따른 발파 결과 데이터를 수집하는 단계; 상기 발파 예측 데이터 및 상기 발파 결과 데이터를 비교하여 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 지역 정보는, 지질 정보, 화약류 정보 및 환경 영향 정보를 포함하고, 상기 지질 정보는, 암석의 종류, 암석의 비중, 일축 압축 강도, 영의 계수, 푸아송 비 및 암석 계수 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 화약류 정보는, 기폭 장치의 종류, 폭발 에너지, 비중, 폭속 및 각선의 길이 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 환경 영향 정보는 진동 추정식 계수 및 비산 추정식 계수를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 3차원 지형 모델을 생성하는 단계는, 다중 점들을 생성하여, 벤치의 크레스트 선 및 토우 선을 설정하는 단계; 상기 크레스트 선 및 상기 토우 선에 대응하는 지역을 지정하는 단계; 및 상기 크레스트 선 및 상기 토우 선의 사이 영역을 자유면으로 지정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 발파 설계를 생성하는 단계는, 상기 3차원 지형 모델에 복수의 발파공들을 설계하여, 천공 설계를 생성하는 단계; 상기 복수의 발파공들에 대한 장약을 설계하여, 장약 설계를 생성하는 단계; 및 상기 복수의 발파공들에 장입되는 복수의 기폭 장치들에 대한 초시를 설계하여, 초시 설계를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 천공 설계를 생성하는 단계는, 3차원 물리 엔진 내에 설계된 복수의 발파공들과 상기 자유면 사이의 거리에 따라, 상기 복수의 발파공들의 저항선 및 공간격을 산출하는 단계; 및 상기 자유면의 각도 및 방향에 따라, 상기 저항선이 기 설정된 범위 내에 설정될 수 있도록, 상기 복수의 발파공들의 각도 및 방향을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 장약 설계를 생성하는 단계는, 상기 복수의 발파공들 각각에 대하여, 깊이에 따른 단위 구간을 설정하는 단계; 및 상기 단위 구간 별로 폭발물을 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 초시 설계를 생성하는 단계는, 겉보기 저항선 길이당 지연시간을 설정하는 단계; 및 상기 겉보기 저항선 길이당 지연시간을 기초로, 등고선 방법을 이용하여 상기 복수의 발파공들에 장입된 기폭 장치들 각각의 초시를 설계하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 발파 예측 데이터를 생성하는 단계는, 상기 발파 설계를 기초로, 발파 물량 예측값을 산출하는 단계; 상기 지역 정보 및 상기 발파 설계를 기초로, 파쇄도 예측값을 산출하는 단계; 및 상기 발파 설계를 기초로, 진동 및 소음 예측값을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 발파 설계를 수정하는 단계는, 상기 천공 장치에 의해 상기 천공 설계에 따라 수행된 천공 결과를 기초로, 상기 장약 설계 및 상기 초시 설계 중 적어도 하나를 수정하는 단계; 및 상기 장약 장치에 의해 상기 장약 설계에 따라 수행된 장약 결과를 기초로, 상기 초시 설계를 수정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 발파 예측 데이터 및 상기 발파 결과 데이터의 비교 결과를 기초로, 상기 예측 파라미터들을 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른, 발파 설계 시스템은, 발파 대상 지역에 대한 지역 정보를 입력받기 위한 정보 입력부; 드론 및 라이다 중 적어도 하나를 이용하여 3차원 지형 모델을 생성하기 위한 모델 생성부; 상기 3차원 지형 모델을 기초로, 발파 설계를 생성하기 위한 발파 설계부; 상기 발파 설계를 기초로, 예측 파라미터들을 이용하여 발파 물량, 파쇄도, 진동 및 소음 중 적어도 하나에 대한 발파 예측 데이터를 생성하기 위한 발파 예측부; 상기 발파 설계를 천공 장치, 장약 장치 및 기폭 장치로 전송하기 위한 통신부; 천공 결과 및 장약 결과 중 적어도 하나에 따라 상기 발파 설계를 수정하기 위한 설계 수정부; 수정된 상기 발파 설계에 따라 진행된 발파 작업에 따른 발파 결과 데이터를 수집하기 위한 결과 수집부; 상기 발파 예측 데이터 및 상기 발파 결과 데이터를 비교하여 분석하기 위한 발파 분석부; 및 상기 발파 예측 데이터 및 상기 발파 결과 데이터의 비교 결과를 기초로, 상기 예측 파라미터들을 조정하기 위한 파라미터 조정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 모델 생성부는, 다중 점들을 생성하여, 벤치의 크레스트 선과 토우 선을 설정하고, 상기 크레스트 선 및 상기 토우 선에 대응하는 지역을 지정하고, 상기 크레스트 선 및 상기 토우 선의 사이 영역을 자유면으로 지정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 발파 설계부는, 상기 3차원 지형 모델에 복수의 발파공들을 설계하여, 천공 설계를 생성하는 천공 설계부; 상기 복수의 발파공들에 대한 장약을 설계하여, 장약 설계를 생성하는 장약 설계부; 및 상기 복수의 발파공들에 장입되는 복수의 기폭 장치들에 대한 초시를 설계하여, 초시 설계를 생성하는 초시 설계부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 발파 예측부는, 상기 발파 설계를 기초로, 발파 물량 예측값을 산출하는 발파 물량 예측부; 상기 지역 정보 및 상기 발파 설계를 기초로, 파쇄도 예측값을 산출하는 파쇄도 예측부; 및 상기 발파 설계를 기초로, 진동 및 소음 예측값을 산출하는 진동 소음 예측부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템은, 발파 대상 지역에 대한 지역 정보를 입력받기 위한 정보 입력부; 드론 및 라이다 중 적어도 하나를 이용하여 3차원 지형 모델을 생성하기 위한 모델 생성부; 상기 3차원 지형 모델을 기초로, 발파 설계를 생성하기 위한 발파 설계부; 상기 발파 설계를 기초로, 예측 파라미터들을 이용하여 발파 물량, 파쇄도, 진동 및 소음 중 적어도 하나에 대한 발파 예측 데이터를 생성하기 위한 발파 예측부; 상기 발파 설계를 천공 장치, 장약 장치 및 기폭 장치로 전송하기 위한 통신부; 천공 결과 및 장약 결과 중 적어도 하나에 따라 상기 발파 설계를 수정하기 위한 설계 수정부; 수정된 상기 발파 설계에 따라 진행된 발파 작업에 따른 발파 결과 데이터를 생성하기 위한 결과 생성부; 상기 발파 예측 데이터 및 상기 발파 결과 데이터를 비교하여 분석하기 위한 발파 분석부; 및 상기 발파 예측 데이터 및 상기 발파 결과 데이터의 비교 결과를 기초로, 상기 예측 파라미터들을 조정하기 위한 파라미터 조정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 발파 설계 시스템 및 이의 동작 방법은, 발파 설계에 따라 발파를 수행하고 발파 결과를 분석하여, 발파 현장의 상황을 반영할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 발파 설계 시스템 및 이의 동작 방법은, 발파 현장의 지형정보 및 천공/장약/기폭 작업 결과를 반영하여 발파 설계 작업을 진행하고, 발파 예측 데이터와 결과 데이터를 비교 분석하여 의미 있는 연관성을 파악하고, 최적 발파 설계 패턴을 도출할 수 있는, 발파 설계 시스템 및 이의 동작 방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 발파 설계 시스템 및 이의 동작 방법은, 발파 현장의 지형 정보 서비스 제공을 위한 드론 및 라이다를 이용하여 발파 현장에 대한 3차원 지형 모델을 생성하고, 3차원 지형 모델을 이용하여 발파 설계를 보다 정밀하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 발파 설계 시스템 및 이의 동작 방법은, 천공 장치로부터 발파공에 대한 천공 결과를 획득하고, 천공 결과에 기초하여 장약 설계 및 초시 설계를 수정할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 발파 설계 시스템 및 이의 동작 방법은, 장약 장치로부터 폭발물에 대한 장약 결과를 획득하고, 장약 결과에 기초하여 초시 설계를 수정할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 발파 설계 시스템 및 이의 동작 방법은, 발파에 따른 파쇄도, 발파 물량, 소음 및 진동을 나타내는 데이터를 획득하고 예측치와 함께 분석함으로써, 최적의 발파 설계를 도출할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템의 동작 방법을 나타내는 순서도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템의 초시 설정 방법을 상세하게 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템의 초시 설정 방법을 상세하게 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템의 동작 방법을 나타내는 순서도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템의 초시 설정 방법을 상세하게 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템의 초시 설정 방법을 상세하게 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도면이다.
본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
이하 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 기재한다. 다만, 본 발명은 청구범위에 기재된 범위 안에서 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 하기에 설명하는 실시예는 표현 여부에 불구하고 예시적인 것에 불과하다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. "및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함할 수 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
즉, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함할 수 있다. 또한, 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템(10)을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 발파 설계 시스템(10)은 드론 및 라이다를 이용한 점군(Point Cloud)으로부터 3차원 지형 모델을 생성하고, 3차원 지형 모델을 기반으로 발파 설계를 진행한 후, 천공 장치, 장약 장치 및 기폭 장치에 발파 설계를 전달할 수 있다. 천공 장치, 장약 장치 및 기폭 장치는 발파 설계에 따라 발파 작업의 각 단계를 진행하고, 각 단계가 완료됨에 따라 결과 데이터를 다시 발파 설계 시스템(10)으로 전송할 수 있다. 그리고, 발파 설계 시스템(10)은 결과 데이터를 기초로 발파 설계를 수정함으로써, 최적화할 수 있다. 또한, 발파 설계 시스템(10)은 발파 설계를 기초로 발파 결과를 예측하고, 실제 결과와 비교하여 분석을 진행하고, 분석 결과를 예측을 위한 모델에 사용되는 파라미터에 반영하여 파라미터를 조정할 수 있다. 이를 통해 발파 설계 시스템(10)은 보다 정확하게 발파 결과를 예측할 수 있다.
이를 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템(10)은 정보 입력부(100), 모델 생성부(200), 발파 설계부(300), 발파 예측부(400), 통신부(500), 설계 수정부(600), 결과 생성부(700), 결과 수집부(750), 발파 분석부(800) 및 파라미터 조정부(900)를 포함할 수 있다.
정보 입력부(100)는 발파 대상 지역에 대한 지역 정보를 입력 받을 수 있다.
이때, 지역 정보는, 지역의 이름, 지역 특징, 지질 정보, 사용하는 화약류에 대한 화약류 정보 및 환경 영향 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예컨대, 지질 정보는 암석의 종류, 암석의 비중, 일축 압축 강도, 영의 계수(또는 탄성 계수), 푸아송 비(Poisson's ratio), 암석 계수(Rock Factor), 딥 각도/방향(Dip Angle/Direction) 및 인장 강도(Tensile Strength) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 암석 계수는 암석의 질량(Rock Mass), 수직 조인트 간격(Vertical Joint Spacing), 조인트 평면 각도(Joint Plan Angle), 암석 밀도 영향(Rock Density Influence) 및 경도 계수(Hardness Factor) 중 적어도 하나로 구성된 계수를 의미한다.
화약류 정보는 기폭 장치의 종류(예컨대, 벌크(Bulk), 카트리지(Cartridge), 뇌관(Detonator), 부스터(Booster) 등), 폭발 에너지, 상대적인 중량 강도(Relative Weight Strength; RWS), 비중, 상대적인 부피 강도(relative bulk strength; RBS) 폭속, 정확도(Accuracy), 각선의 길이 및 크기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
환경 영향 정보는 진동 추정식 계수 및 비산 추정식 계수를 포함할 수 있다.
모델 생성부(200)는 드론 및 라이다 중 적어도 하나를 이용하여 3차원 지형 모델을 생성할 수 있다.
예컨대, 모델 생성부(200)는, 점군(Point Cloud)의 다중 점들(Multiple points)을 생성하여, 벤치(Bench)의 크레스트 선(Crest line)과 토우 선(Toe line)을 설정하고, 크레스트 선 및 토우 선에 대응하는 지역을 지정하고, 크레스트 선 및 토우 선의 사이 영역을 자유면으로 지정할 수 있다.
실시예에 따라, 모델 생성부(200)는 Poisson-Delaunay Triangulation를 이용하여 부드럽고 실제와 유사한 3차원 지형 모델을 생성할 수 있다.
발파 설계부(300)는 3차원 지형 모델을 기초로, 발파 설계를 생성할 수 있다. 예컨대, 본 명세서에서, 발파 설계는 위치 정보(예컨대, GPS(Global Positioning System)의 좌표 등)를 포함하는 3차원 지형 정보, 발파공의 위치 및 형상에 대한 천공 설계, 폭발물의 특징에 대한 장약 설계 및 기폭 장치에 대한 초시 설계를 포함할 수 있다.
이를 위하여, 발파 설계부(300)는, 천공 설계부(310), 장약 설계부(320) 및 초시 설계부(330)를 포함할 수 있다.
천공 설계부(310)는 3차원 지형 모델에 복수의 발파공들을 설계하여, 천공 설계를 생성할 수 있다. 천공 설계는 발파공들 각각에 대한 위치 정보, 기울기, 방향, 형상 등에 대한 데이터를 포함할 수 있다.
장약 설계부(320)는 복수의 발파공들에 대한 장약을 설계하여, 장약 설계를 생성할 수 있다. 장약 설계는 발파공들에 장입되는 폭발물의 종류, 기폭 장치의 종류, 비중, 에너지 등에 대한 데이터를 포함할 수 있다.
초시 설계부(330)는 복수의 발파공들에 장입되는 복수의 기폭 장치들에 대한 초시를 설계하여, 초시 설계를 생성할 수 있다. 본 명세서에서, 초시는 기폭 시간(firing time)을 의미할 수 있다.
발파 예측부(400)는 발파 설계를 기초로, 예측 파라미터들을 이용하여 발파 물량, 파쇄도, 진동 및 소음 중 적어도 하나에 대한 발파 예측 데이터를 생성할 수 있다.
이를 위하여, 발파 예측부(400)는 발파 물량 예측부(410), 파쇄도 예측부(420) 및 진동 소음 예측부(430)를 포함할 수 있다.
발파 물량 예측부(410)는 발파 설계를 기초로, 발파 물량 예측값을 산출할 수 있다. 즉, 발파 물량 예측부(410)는 발파 작업을 통해 붕괴되는 구조의 부피 예측값을 산출할 수 있다.
파쇄도 예측부(420)는 지역 정보 및 발파 설계를 기초로, 파쇄도 예측값을 산출할 수 있다. 즉, 파쇄도 예측부(420)는 발파 작업을 통해 암반의 파괴되는 정도를 나타내는 파쇄도의 예측값을 산출할 수 있다.
진동 소음 예측부(430)는 발파 설계를 기초로, 진동 및 소음 예측값을 산출할 수 있다. 즉, 진동 소음 예측부(430)는 발파에 따라 발생하는 진동 및 소음의 예측값을 산출할 수 있다.
통신부(500)는 발파 설계를 천공 장치, 장약 장치 및 기폭 장치로 전송할 수 있다. 예컨대, 통신부(500)는 천공 설계를 천공 장치로 전송하고, 장약 설계를 장약 장치로 전송하고, 초시 설계를 기폭 장치로 전송할 수 있다.
또한, 통신부(500)는 천공 장치, 장약 장치 및 기폭 장치로부터 작업 결과를 수신할 수 있다. 예컨대, 통신부(500)는 천공 장치로부터 천공 결과를 수신하고, 장약 장치로부터 장약 결과를 수신하고, 기폭 장치로부터 초시 설정 결과를 수신할 수 있다.
실시예에 따라, 통신부(500)는 무선 또는 유선 네트워크를 통해 천공 장치, 장약 장치 및 기폭 장치와 통신을 수행할 수 있다.
예컨대, 통신부(500)는 이동 통신 네트워크, 와이파이 통신 네트워크, 롱레인지 통신 네트워크, 블루투스 통신 네트워크 등의 무선 통신 네트워크 모듈로 구현될 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적을 달성하는 범위에서 통신부(500)는 다양한 통신 모듈로 구현될 수 있다.
설계 수정부(600)는 천공 결과 및 장약 결과 중 적어도 하나에 따라 발파 설계를 수정할 수 있다. 이때, 천공 결과 및 장약 결과는 작업 결과 데이터를 구성할 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 설계 수정부(600)는 천공 결과, 장약 결과 및 기폭 결과로 구성되는 작업 결과 데이터에 따라 발파 설계를 수정할 수 있다.
즉, 설계 수정부(600)는 발파 설계를 수정함으로써 발파 수정 데이터를 생성할 수 있다. 본 명세서에서, 발파 수정 데이터는, 3차원 지형 정보, 천공 설계, 장약 설계 및 초시 설계 중 적어도 하나에 대응하는 수정 내용을 포함할 수 있다.
결과 생성부(700)는 수정된 발파 설계에 따라 진행된 발파 작업에 따른 발파 결과 데이터를 생성할 수 있다. 본 명세서에서, 발파 결과 데이터는 천공 결과, 장약 결과 및 기폭 결과 중 적어도 하나에 대한 정보를 나타내는 데이터를 의미한다.
구체적으로, 결과 생성부(700)는 발파 전의 3차원 모델과 발파 후의 모델을 비교하여, 발파로 인한 지형의 변화량(예컨대, 발파 물량 등)을 산출할 수 있다. 이를 통해 결과 생성부(700)는 발파 물량을 포함하는 발파 결과 데이터를 생성할 수 있다.
결과 수집부(750)는 수정된 발파 설계에 따라 진행된 발파 작업에 따른 발파 결과 데이터를 수집할 수 있다. 예컨대, 결과 수집부(750)는 외부 장치(예컨대, 외부 감지 장치, 계측 장치, 사용자 장치 등)로부터 발파 결과를 수신할 수 있다. 이를 통해, 결과 수집부(750)는 발파 물량, 진동 측정치 및 파쇄도 분석값 중 적어도 하나를 포함하는 발파 결과 데이터를 수집할 수 있다.
예컨대, 결과 수집부(750)는 외부 장치로부터 측정된 발파 결과에 대한 데이터가 존재하는지 여부를 판단하고, 외부 장치로부터 발파 결과 데이터를 수집할 수 있다.
본 명세서에서는 설명의 편의를 위하여 결과 생성부(700) 및 결과 수집부(750)가 구분되어 설명되었으나, 실시예에 따라, 결과 생성부(700) 및 결과 수집부(750)는 통합되어 일체로 구현될 수 있다. 다른 실시예에 따라, 발파 설계 시스템(10)은 결과 생성부(700) 및 결과 수집부(750) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
발파 분석부(800)는 발파 예측 데이터 및 발파 결과 데이터를 비교하여 분석할 수 있다. 본 명세서에서, 발파 예측 데이터는 발파 물량, 파쇄도, 진동 및 소음 중 적어도 하나에 대응하는 예측 데이터를 의미하고, 발파 결과 데이터는 발파 물량, 파쇄도, 진동 및 소음 중 적어도 하나에 대응하는 결과 데이터를 의미한다.
또한, 발파 분석부(800)는 발파 설계와 작업 결과 데이터를 비교 분석하고, 이를 통해 각 작업 단계별 품질 데이터를 생성할 수 있다.
파라미터 조정부(900)는 발파 예측 데이터 및 발파 결과 데이터의 비교 결과를 기초로, 예측 파라미터들을 조정할 수 있다. 즉, 발파 예측 데이터와 발파 결과 데이터의 차이가 큰 경우, 파라미터 조정부(900)는 발파 예측에 이용되는 예측 식의 파라미터를 조정하여, 발파 예측 데이터와 발파 결과 데이터가 유사해지도록 조정할 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 발파 설계 시스템(10)은 예측 정확도를 향상시킬 수 있다.
본 명세서에서는 설명의 편의를 위하여, 정보 입력부(100), 모델 생성부(200), 발파 설계부(300), 발파 예측부(400), 통신부(500), 설계 수정부(600), 결과 생성부(700), 발파 분석부(800) 및 파라미터 조정부(900) 각각이 별개의 구성인 것으로 설명되나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따라, 상기 구성들 중 적어도 일부는 통합되어 일체로 구현될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템(10)의 동작 방법을 나타내는 순서도면이다.
이하에서, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 발파 설계 시스템(10)의 동작 방법이 상세하게 설명된다.
먼저, 정보 입력부(100)는 발파 대상 지역에 대한 지역 정보를 입력받을 수 있다(S10). 이때, 지역 정보는, 지질 정보, 화약류 정보 및 환경 영향 정보를 포함할 수 있다. 지질 정보는 암석의 종류, 암석의 비중, 일축 압축 강도, 영의 계수, 푸아송 비 및 암석 계수 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 화약류 정보는 기폭 장치의 종류, 폭발 에너지, 비중, 폭속 및 각선의 길이 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 환경 영향 정보는 진동 추정식 계수 및 비산 추정식 계수를 포함할 수 있다.
모델 생성부(200)는 드론(Drone) 및 라이다(LiDAR; Light Detection And Ranging) 중 적어도 하나를 이용하여 3차원 지형 모델을 생성할 수 있다(S20). 예컨대, 모델 생성부(200)는, 점군(Point Cloud)의 다중 점들(Multiple points)을 생성하여, 벤치의 크레스트 선과 토우 선을 설정하고, 크레스트 선 및 토우 선에 대응하는 지역을 지정하고, 크레스트 선 및 토우 선의 사이 영역을 자유면으로 지정할 수 있다.
발파 설계부(300)는 3차원 지형 모델을 기초로, 발파 설계를 생성할 수 있다(S30).
발파 예측부(400)는 발파 설계를 기초로, 예측 파라미터들을 이용하여 발파 물량, 파쇄도, 진동 및 소음 중 적어도 하나에 대한 발파 예측 데이터를 생성할 수 있다(S40).
통신부(500)는 발파 설계를 천공 장치, 장약 장치 및 기폭 장치로 전송할 수 있다(S50).
설계 수정부(600)는 천공 결과 및 장약 결과 중 적어도 하나에 따라 발파 설계를 수정할 수 있다(S60).
결과 생성부(700)는 수정된 발파 설계에 따라 진행된 발파 작업에 따른 발파 결과 데이터를 생성할 수 있다(S70).
결과 수집부(750)는 수정된 발파 설계에 따라 진행된 발파 작업에 따른 발파 결과 데이터를 외부로부터 수집할 수 있다(S75).
실시예에 따라, 본 발명의 실싱예에 따른 발파 설계 시스템(10)의 동작 방법은, 발파 결과 데이터를 생성하는 단계(S70) 및 수집하는 단계(S75) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
발파 분석부(800)는 발파 예측 데이터 및 발파 결과 데이터를 비교하여 분석할 수 있다(S80).
파라미터 조정부(900)는 발파 예측 데이터 및 발파 결과 데이터의 비교 결과를 기초로, 예측 파라미터들을 조정할 수 있다(S90).
이하에서, 발파 설계 시스템(10)의 동작 방법에 대하여 보다 상세하게 설명된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템(10)의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도면이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템의 동작 방법을 상세하게 나타내는 도면이다.
이하에서, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 모델 생성부(200)가 드론(Drone) 및 라이다(LiDAR; Light Detection And Ranging) 중 적어도 하나를 이용하여 3차원 지형 모델을 생성하는 단계(S20)가 상세하게 설명된다.
먼저, 모델 생성부(200)는, 다중 점들을 생성하여, 벤치의 크레스트 선(CL)(Crest line) 및 토우 선(TL)(Toe line)을 설정할 수 있다(S21). 도 4에 도시된 바와 같이, 모델 생성부(200)는 드론 또는 라이더를 통해 측량된 3차원 지형 모델을 생성하고, 지형상에 발파 영역을 특정하고, 크레스트 선 및 토우 선을 설정할 수 있다.
모델 생성부(200)는, 도 4의 A에 도시된 바와 같이, 크레스트 선(CL) 및 토우 선(TL)에 대응하는 지역을 지정할 수 있다(S22). 즉, 모델 생성부(200)는 3차원 지형 모델 상에서 크레스트 선 및 토우 선에 대응하는 부분을 지정할 수 있다.
모델 생성부(200)는, 도 4의 B에 도시된 바와 같이, 크레스트 선(CL) 및 토우 선(TL)의 사이 영역을 자유면(FF)(Free-Face)으로 지정할 수 있다(S23). 즉, 모델 생성부(200)는 3차원 지형 모델로부터 벤치의 사면에 대응하는 자유면을 지정하고 자유면의 특징을 활용할 수 있다. 이를 통해 본 발명의 모델 생성부(200)는 발파 작업에 용이하게 활용될 수 있는 3차원 지형 모델을 생성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템(10)의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도면이다.
이하에서, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 발파 설계부(300)가 3차원 지형 모델을 기초로, 발파 설계를 생성하는 단계(S30)가 상세하게 설명된다.
천공 설계부(310)는 3차원 지형 모델에 복수의 발파공들을 설계하여, 천공 설계를 생성할 수 있다(S31). 천공 설계는 복수의 발파공들의 각 발파공의 위치 및 형상에 대한 내용을 포함할 수 있다. 예컨대, 천공 설계부(310)는 3차원 지형 모델에 임의의 배치를 갖는 복수의 발파공들을 형성할 수 있다.
장약 설계부(320)는 복수의 발파공들에 대한 장약을 설계하여, 장약 설계를 생성할 수 있다(S32). 장약 설계는 복수의 발파공들에 장약되는 폭발물의 비중, 에너지 등에 대한 내용을 포함할 수 있다. 예컨대, 장약 설계부(320)는 복수의 발파공들 각각에 장입될 폭발물의 양, 종류, 깊이에 따른 비중, 제조 방법 들을 포함하는 발파 설계를 생성할 수 있다.
초시 설계부(330)는 복수의 발파공들에 장입되는 복수의 기폭 장치들에 대한 초시를 설계하여, 초시 설계를 생성할 수 있다(S33). 초시 설계는 복수의 발파공들에 장약되는 기폭 장치의 식별자 및 초시에 대한 내용을 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템(10)의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도면이다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템(10)의 동작 방법을 상세하게 나타내는 도면이다.
이하에서, 도 1 내지 도 7를 참조하여, 본 발명의 천공 설계부(310)가 3차원 지형 모델에 복수의 발파공들을 설계하여, 천공 설계를 생성하는 단계(S31)가 상세하게 설명된다.
천공 설계부(310)는 3차원 물리 엔진(예컨대, 3차원 지형 모델) 내에 설계된 복수의 발파공들과 자유면 사이의 거리에 따라, 복수의 발파공들의 저항선(Burden) 및 공간격(Spacing)을 산출할 수 있다(S311). 예컨대, 천공 설계부(310)는 복수의 발파공들 중 적어도 하나에 대하여 자유면(FF)에 대한 저항선 및 공간격을 산출할 수 있다.
천공 설계부(310)는 자유면(FF)의 각도 및 방향에 따라, 저항선이 기 설정된 범위 내에 설정될 수 있도록, 복수의 발파공들의 각도 및 방향을 조정할 수 있다(S312). 예컨대, 도 7의 (A)에 도시된 바와 같이, 설계된 발파공의 저항선(예컨대, 자유면(FF)으로부터 깊이에 따른 거리)이 기 설정된 범위를 벗어난 경우, 저항선이 기 설정된 범위 내에 위치하도록 발파공의 형상(예컨대, 깊이, 방향, 각도 등)을 재설계할 수 있다. 즉, 천공 설계부(310)는 도 7의 A와 같이 발파공(BH)이 자유면(FF)에 대하여 기울어지도록 설계할 경우, 저항선을 조정하여, 도 7의 B와 같이 발파공(BH)이 자유면(FF)에 실질적으로 평행하도록 재설계할 수 있다.
실시예에 따라, 천공 설계부(310)는 이상적인 저항선(Ideal Burden)과 공차(Tolerance)를 입력받고, 발파공의 기 설정된 범위를 산출할 수 있다. 천공 설계부(310)는 산출된 범위를 발파공의 형상 수정 가이드 라인을 활용할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템(10)의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도면이다.
이하에서, 도 1 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 장약 설계부(320)가 복수의 발파공들에 대한 장약을 설계하여, 장약 설계를 생성하는 단계(S32)가 상세하게 설명된다.
장약 설계부(320)는 복수의 발파공들 각각에 대하여, 깊이에 따른 단위 구간을 설정할 수 있다(S321).
장약 설계부(320)는 단위 구간 별로 폭발물을 할당할 수 있다(S322). 예컨대, 장약 설계부(320)는 단위 구간 별로, 폭발물의 종류, 비중 등을 설정하고 전색 데크(Deck)의 개수/길이를 설정할 수 있다. 이때, 장약 설계부(320)는 발파공의 길이가 변동될 경우를 대비하여, 발파공의 길이 변화에 따라 길이가 변화할 수 있는 데크를 설정할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템(10)의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도면이다. 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템의 초시 설정 방법을 상세하게 나타내는 도면이다. 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템의 초시 설정 방법을 상세하게 나타내는 도면이다.
이하에서, 도 1 내지 도 11을 참조하여, 본 발명의 초시 설계부(330)가 복수의 발파공들에 장입되는 복수의 기폭 장치들에 대한 초시를 설계하여, 초시 설계를 생성하는 단계(S33)가 상세하게 설명된다.
초시 설계부(330)는 겉보기 저항선 길이당 지연시간(delay time/meter(feet) of apparent burden)을 설정할 수 있다(S331). 예컨대, 일반적인 벤치 발파의 겉보기 저항선 길이당 지연시간은, 10ms/m(경암)~30ms/m(연암)의 값을 가지며, 너무 길 경우 비석이나 폭음 및 대괴 발생의 원인이 되며, 너무 짧을 경우 뒷열의 암석이 수평적 이동 대신 윗방향으로 이동하게 될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 초시 설계부(330)는 상기 문제가 발생하지 않도록, 겉보기 저항선 길이당 지연시간을 설정할 수 있다.
초시 설계부(330)는 겉보기 저항선 길이당 지연시간을 기초로, 등고선 방법을 이용하여 복수의 발파공들에 장입된 기폭 장치들 각각의 초시를 설계할 수 있다(S332).
실시예에 따라, 도 10에 도시된 바와 같이, 초시 설계부(330)는 등고선(Prime timing contour)을 설정할 수 있다. 이때, 초시 설계부(330)는 등고선에 대응하는 겉보기 저항선 길이당 지연시간(r)도 함께 설정한다.
겉보기 저항선 길이당 지연시간(r)은 등고선을 기준으로, 좌측에 위치하는 경우 음수이고, 우측에 위치하는 경우 양수를 가질 수 있다. 따라서, 기폭 장치들의 초시(fire time, 즉 기폭 시간)는 등고선을 중심으로 양수와 음수로 나뉠 수 있다.
그러나, 본 발명의 이에 한정되는 것은 아니며, 설계 방법에 따라 다양한 방식으로 겉보기 저항선 길이당 지연시간(r)이 설계될 수 있다.
초시 설계부(330)는 가장 작은 초시(fire time)을 0ms로 설정하고, 이를 기준으로 각 발파공의 초시를 산출할 수 있다.
예컨대, 초시 설계부(330)는 [수학식 1]을 활용하여 초시를 산출할 수 있다.
[수학식 1]
FT=CLD*R-|MF|, 여기서, FT는 초시이고, CLD는 등고선과 떨어진 거리이고, R은 겉보기 저항선 길이당 지연시간이고, MF은 가장 작은 초시를 의미한다.
초시 설계부(330)는 등고선을 설정할 때, 직선 또는 박스 형상의 등고선을 이용할 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 직선 형상의 등고선을 이용하는 방법은, 1개의 등고선을 사용하는 방법, 경계선이 두 직선의 사이각의 이등분선과 동일한 2개 이상의 등고선을 이용하는 방법, 경계선이 두 직선의 사이각의 이등분선과 상이한 2개 이상의 등고선을 사용하는 방법으로 분류될 수 있다.
실시예에 따라, 초시 설계부(330)는 겉보기 저항선 길이당 지연시간을 통해 잠재적 발파 성능을 평가하고, 발파 전체에 걸쳐 발생하는 폭발과 일관된 변화를 통해 지속적으로 겉보기 저항선 길이당 지연시간을 확인하고, 설계에 반영할 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템(10)의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도면이다. 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템(10)의 발파량 산출 방법을 상세하게 나타내는 순서도면이다.
이하에서, 도 1 내지 도 12를 참조하여, 본 발명의 발파 예측부(400)가 발파 설계를 기초로, 예측 파라미터들을 이용하여 발파 물량, 파쇄도, 진동 및 소음 중 적어도 하나에 대한 발파 예측 데이터를 생성하는 단계(S40)가 상세하게 설명된다.
발파 물량 예측부(410)는 발파 설계를 기초로, 발파 물량 예측값을 산출할 수 있다(S41). 도 13을 참조하면, 발파 물량 예측부(410)는 저항선(Burden), 공간격(Spacing), 깊이(Length) 및 서브 드릴 길이(Subdrilling)를 기초로 발파 물량 예측값을 산출할 수 있다.
실시예에 따라, 발파 물량 예측부(410)는 [수학식 2]를 통해 1개의 발파공 당 발파 물량 예측값을 산출할 수 있다.
[수학식 2]
VL=SP*BD*(LN-SB), 여기서, VL은 발파 물량 예측값이고, SP는 공간격이고, BD는 저항선이고, LN은 길이이고, SB는 서브 드릴 길이를 의미할 수 있다.
발파 물량 예측부(410)는 상기 방식을 복수의 발파공들 모두에 적용함으로써, 전체 발파 물량 예측값을 산출할 수 있다.
본 발명의 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예에 따라, 발파 물량 예측부(410)는 발파 영역의 전체 면적을 이용하여 발파 물량 예측값을 산출할 수 있다.
파쇄도 예측부(420)는 지역 정보 및 발파 설계를 기초로, 파쇄도 예측값을 산출할 수 있다(S42). 예컨대, 파쇄도 예측부(420)는 발파 설계 및 이미 입력된 지역 정보를 이용하여, 쿠즈 람 모델(Kuz Ram model)을 계산함으로써, 파쇄도 예측값을 산출할 수 있다.
진동 소음 예측부(430)는 발파 설계를 기초로, 진동 및 소음 예측값을 산출할 수 있다(S43). 예컨대, 진동 소음 예측부(430)는 발파 진동식을 이용하여 진동 및 소음 예측값을 산출할 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 발파 설계 시스템(10)의 동작 방법을 상세하게 나타내는 순서도면이다. 이하에서, 도 1 내지 도 14를 참조하여, 설계 수정부(600)는 천공 결과 및 장약 결과 중 적어도 하나에 따라 발파 설계를 수정하는 단계(S60)가 상세하게 설명된다.
설계 수정부(600)는 천공 장치에 의해 천공 설계에 따라 수행된 천공 결과를 기초로, 장약 설계 및 초시 설계 중 적어도 하나를 수정할 수 있다(S61).
설계 수정부(600)는 장약 장치에 의해 장약 설계에 따라 수행된 장약 결과를 기초로, 초시 설계를 수정할 수 있다(S62).
상술한 방식을 통하여, 본 발명의 발파 설계 시스템 및 이의 동작 방법은, 발파 설계에 따라 발파를 수행하고 발파 결과를 분석하여, 발파 현장의 상황을 반영할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 발파 설계 시스템 및 이의 동작 방법은, 발파 현장의 지형정보 및 천공/장약/기폭 작업 결과를 반영하여 발파 설계 작업을 진행하고, 발파 예측 데이터와 결과 데이터를 비교 분석하여 의미 있는 연관성을 파악하고, 최적 발파 설계 패턴을 도출할 수 있는, 발파 설계 시스템 및 이의 동작 방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 발파 설계 시스템 및 이의 동작 방법은, 발파 현장의 지형 정보 서비스 제공을 위한 드론 및 라이다를 이용하여 발파 현장에 대한 3차원 지형 모델을 생성하고, 3차원 지형 모델을 이용하여 발파 설계를 보다 정밀하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 발파 설계 시스템 및 이의 동작 방법은, 천공 장치로부터 발파공에 대한 천공 결과를 획득하고, 천공 결과에 기초하여 장약 설계 및 초시 설계를 수정할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 발파 설계 시스템 및 이의 동작 방법은, 장약 장치로부터 폭발물에 대한 장약 결과를 획득하고, 장약 결과에 기초하여 초시 설계를 수정할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 발파 설계 시스템 및 이의 동작 방법은, 발파에 따른 파쇄도, 발파 물량, 소음 및 진동을 감지하고 예측치와 함께 분석함으로써, 최적의 발파 설계를 도출할 수 있는 효과가 있다.
이상 본 명세서에서 설명한 기능적 동작과 본 주제에 관한 실시형태들은 본 명세서에서 개시한 구조들 및 그들의 구조적인 등가물을 포함하여 디지털 전자 회로나 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어 또는 하드웨어에서 또는 이들 중 하나 이상이 조합에서 구현 가능하다.
본 명세서에서 기술하는 주제의 실시형태는 하나 이상이 컴퓨터 프로그램 제품, 다시 말해 데이터 처리 장치에 의한 실행을 위하여 또는 그 동작을 제어하기 위하여 유형의 프로그램 매체 상에 인코딩되는 컴퓨터 프로그램 명령에 관한 하나 이상이 모듈로서 구현될 수 있다. 유형의 프로그램 매체는 전파형 신호이거나 컴퓨터로 판독 가능한 매체일 수 있다. 전파형 신호는 컴퓨터에 의한 실행을 위하여 적절한 수신기 장치로 전송하기 위한 정보를 인코딩하기 위하여 생성되는 예컨대 기계가 생성한 전기적, 광학적 또는 전자기 신호와 같은 인공적으로 생성된 신호이다. 컴퓨터로 판독 가능한 매체는 기계로 판독 가능한 저장장치, 기계로 판독 가능한 저장 기판, 메모리 장치, 기계로 판독 가능한 전파형 신호에 영향을 미치는 물질의 조합 또는 이들 중 하나 이상이 조합일 수 있다.
컴퓨터 프로그램(프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 어플리케이션, 스크립트 또는 코드로도 알려져 있음)은 컴파일되거나 해석된 언어나 선험적 또는 절차적 언어를 포함하는 프로그래밍 언어의 어떠한 형태로도 작성될 수 있으며, 독립형 프로그램이나 모듈, 컴포넌트, 서브루틴 또는 컴퓨터 환경에서 사용하기에 적합한 다른 유닛을 포함하여 어떠한 형태로도 전개될 수 있다.
컴퓨터 프로그램은 파일 장치의 파일에 반드시 대응하는 것은 아니다. 프로그램은 요청된 프로그램에 제공되는 단일 파일 내에, 또는 다중의 상호 작용하는 파일(예컨대, 하나 이상이 모듈, 하위 프로그램 또는 코드의 일부를 저장하는 파일) 내에, 또는 다른 프로그램이나 데이터를 보유하는 파일의 일부(예컨대, 마크업 언어 문서 내에 저장되는 하나 이상이 스크립트) 내에 저장될 수 있다.
컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에 위치하거나 복수의 사이트에 걸쳐서 분산되어 통신 네트워크에 의해 상호 접속된 다중 컴퓨터나 하나의 컴퓨터 상에서 실행되도록 전개될 수 있다.
부가적으로, 본 특허문헌에서 기술하는 논리 흐름과 구조적인 블록도는 개시된 구조적인 수단의 지원을 받는 대응하는 기능과 단계의 지원을 받는 대응하는 행위 및/또는 특정한 방법을 기술하는 것으로, 대응하는 소프트웨어 구조와 알고리즘과 그 등가물을 구축하는 데에도 사용 가능하다.
본 명세서에서 기술하는 프로세스와 논리 흐름은 입력 데이터 상에서 동작하고 출력을 생성함으로써 기능을 수행하기 위하여 하나 이상이 컴퓨터 프로그램을 실행하는 하나 이상이 프로그래머블 프로세서에 의하여 수행 가능하다.
컴퓨터 프로그램의 실행에 적합한 프로세서는, 예컨대 범용 및 특수 목적의 마이크로프로세서 양자 및 어떤 형태의 디지털 컴퓨터의 어떠한 하나 이상이 프로세서라도 포함한다. 일반적으로, 프로세서는 읽기 전용 메모리나 랜덤 액세스 메모리 또는 양자로부터 명령어와 데이터를 수신할 것이다.
컴퓨터의 핵심적인 요소는 명령어와 데이터를 저장하기 위한 하나 이상이 메모리 장치 및 명령을 수행하기 위한 프로세서이다. 또한, 컴퓨터는 일반적으로 예컨대 자기, 자기 광학 디스크나 광학 디스크와 같은 데이터를 저장하기 위한 하나 이상이 대량 저장 장치로부터 데이터를 수신하거나 그것으로 데이터를 전송하거나 또는 그러한 동작 둘 다를 수행하기 위하여 동작가능 하도록 결합되거나 이를 포함할 것이다. 그러나, 컴퓨터는 그러한 장치를 가질 필요가 없다.
본 기술한 설명은 본 발명의 최상의 모드를 제시하고 있으며, 본 발명을 설명하기 위하여, 그리고 당업자가 본 발명을 제작 및 이용할 수 있도록 하기 위한 예를 제공하고 있다. 이렇게 작성된 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 본 발명을 제한하는 것이 아니다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
10: 발파 설계 시스템
100: 정보 입력부
200: 모델 생성부
300: 발파 설계부
310: 천공 설계부
320: 장약 설계부
330: 초시 설계부
400: 발파 예측부
410: 발파 물량 예측부
420: 파쇄도 예측부
430: 진동 소음 예측부
500: 통신부
600: 설계 수정부
700: 결과 생성부
750: 결과 수집부
800: 발파 분석부
900: 파라미터 조정부
100: 정보 입력부
200: 모델 생성부
300: 발파 설계부
310: 천공 설계부
320: 장약 설계부
330: 초시 설계부
400: 발파 예측부
410: 발파 물량 예측부
420: 파쇄도 예측부
430: 진동 소음 예측부
500: 통신부
600: 설계 수정부
700: 결과 생성부
750: 결과 수집부
800: 발파 분석부
900: 파라미터 조정부
Claims (15)
- 발파 대상 지역에 대한 지역 정보를 입력받는 단계;
드론 및 라이다 중 적어도 하나를 이용하여 3차원 지형 모델을 생성하는 단계;
상기 3차원 지형 모델을 기초로, 발파 설계를 생성하는 단계;
상기 발파 설계를 기초로, 예측 파라미터들을 이용하여 발파 물량, 파쇄도, 진동 및 소음 중 적어도 하나에 대한 발파 예측 데이터를 생성하는 단계;
상기 발파 설계를 천공 장치, 장약 장치 및 기폭 장치로 전송하는 단계;
천공 결과 및 장약 결과 중 적어도 하나에 따라 상기 발파 설계를 수정하는 단계;
수정된 상기 발파 설계에 따라 진행된 발파 작업에 따른 발파 결과 데이터를 수집하는 단계; 및
상기 발파 예측 데이터 및 상기 발파 결과 데이터를 비교하여 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
발파 설계 시스템의 동작 방법. - 제1항에 있어서,
상기 지역 정보는, 지질 정보, 화약류 정보 및 환경 영향 정보를 포함하고,
상기 지질 정보는, 암석의 종류, 암석의 비중, 일축 압축 강도, 영의 계수, 푸아송 비 및 암석 계수 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 화약류 정보는, 기폭 장치의 종류, 폭발 에너지, 비중, 폭속 및 각선의 길이 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 환경 영향 정보는 진동 추정식 계수 및 비산 추정식 계수를 포함하는 것을 특징으로 하는,
발파 설계 시스템의 동작 방법. - 제2항에 있어서,
상기 3차원 지형 모델을 생성하는 단계는,
다중 점들을 생성하여, 벤치의 크레스트 선 및 토우 선을 설정하는 단계;
상기 크레스트 선 및 상기 토우 선에 대응하는 지역을 지정하는 단계; 및
상기 크레스트 선 및 상기 토우 선의 사이 영역을 자유면으로 지정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
발파 설계 시스템의 동작 방법. - 제3항에 있어서,
상기 발파 설계를 생성하는 단계는,
상기 3차원 지형 모델에 복수의 발파공들을 설계하여, 천공 설계를 생성하는 단계;
상기 복수의 발파공들에 대한 장약을 설계하여, 장약 설계를 생성하는 단계; 및
상기 복수의 발파공들에 장입되는 복수의 기폭 장치들에 대한 초시를 설계하여, 초시 설계를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
발파 설계 시스템의 동작 방법. - 제4항에 있어서,
상기 천공 설계를 생성하는 단계는,
3차원 지형 모델 내에 설계된 복수의 발파공들과 상기 자유면 사이의 거리에 따라, 상기 복수의 발파공들의 저항선 및 공간격을 산출하는 단계; 및
상기 자유면의 각도 및 방향에 따라, 상기 저항선이 기 설정된 범위 내에 설정될 수 있도록, 상기 복수의 발파공들의 각도 및 방향을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
발파 설계 시스템의 동작 방법. - 제5항에 있어서,
상기 장약 설계를 생성하는 단계는,
상기 복수의 발파공들 각각에 대하여, 깊이에 따른 단위 구간을 설정하는 단계; 및
상기 단위 구간 별로 폭발물을 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
발파 설계 시스템의 동작 방법. - 제6항에 있어서,
상기 초시 설계를 생성하는 단계는,
겉보기 저항선 길이당 지연시간을 설정하는 단계; 및
상기 겉보기 저항선 길이당 지연시간을 기초로, 등고선 방법을 이용하여 상기 복수의 발파공들에 장입된 기폭 장치들 각각의 초시를 설계하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
발파 설계 시스템의 동작 방법. - 제7항에 있어서,
상기 발파 예측 데이터를 생성하는 단계는,
상기 발파 설계를 기초로, 발파 물량 예측값을 산출하는 단계;
상기 지역 정보 및 상기 발파 설계를 기초로, 파쇄도 예측값을 산출하는 단계; 및
상기 발파 설계를 기초로, 진동 및 소음 예측값을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
발파 설계 시스템의 동작 방법. - 제8항에 있어서,
상기 발파 설계를 수정하는 단계는,
상기 천공 장치에 의해 상기 천공 설계에 따라 수행된 천공 결과를 기초로, 상기 장약 설계 및 상기 초시 설계 중 적어도 하나를 수정하는 단계; 및
상기 장약 장치에 의해 상기 장약 설계에 따라 수행된 장약 결과를 기초로, 상기 초시 설계를 수정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
발파 설계 시스템의 동작 방법. - 제9항에 있어서,
상기 발파 예측 데이터 및 상기 발파 결과 데이터의 비교 결과를 기초로, 상기 예측 파라미터들을 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
발파 설계 시스템의 동작 방법. - 발파 대상 지역에 대한 지역 정보를 입력받기 위한 정보 입력부;
드론 및 라이다 중 적어도 하나를 이용하여 3차원 지형 모델을 생성하기 위한 모델 생성부;
상기 3차원 지형 모델을 기초로, 발파 설계를 생성하기 위한 발파 설계부;
상기 발파 설계를 기초로, 예측 파라미터들을 이용하여 발파 물량, 파쇄도, 진동 및 소음 중 적어도 하나에 대한 발파 예측 데이터를 생성하기 위한 발파 예측부;
상기 발파 설계를 천공 장치, 장약 장치 및 기폭 장치로 전송하기 위한 통신부;
천공 결과 및 장약 결과 중 적어도 하나에 따라 상기 발파 설계를 수정하기 위한 설계 수정부;
수정된 상기 발파 설계에 따라 진행된 발파 작업에 따른 발파 결과 데이터를 수집하기 위한 결과 수집부;
상기 발파 예측 데이터 및 상기 발파 결과 데이터를 비교하여 분석하기 위한 발파 분석부; 및
상기 발파 예측 데이터 및 상기 발파 결과 데이터의 비교 결과를 기초로, 상기 예측 파라미터들을 조정하기 위한 파라미터 조정부를 포함하는 것을 특징으로 하는,
발파 설계 시스템. - 제11항에 있어서,
상기 모델 생성부는, 다중 점들을 생성하여, 벤치의 크레스트 선과 토우 선을 설정하고, 상기 크레스트 선 및 상기 토우 선에 대응하는 지역을 지정하고, 상기 크레스트 선 및 상기 토우 선의 사이 영역을 자유면으로 지정하는 것을 특징으로 하는,
발파 설계 시스템. - 제11항에 있어서,
상기 발파 설계부는,
상기 3차원 지형 모델에 복수의 발파공들을 설계하여, 천공 설계를 생성하는 천공 설계부;
상기 복수의 발파공들에 대한 장약을 설계하여, 장약 설계를 생성하는 장약 설계부; 및
상기 복수의 발파공들에 장입되는 복수의 기폭 장치들에 대한 초시를 설계하여, 초시 설계를 생성하는 초시 설계부를 포함하는 것을 특징으로 하는,
발파 설계 시스템. - 제11항에 있어서,
상기 발파 예측부는,
상기 발파 설계를 기초로, 발파 물량 예측값을 산출하는 발파 물량 예측부;
상기 지역 정보 및 상기 발파 설계를 기초로, 파쇄도 예측값을 산출하는 파쇄도 예측부; 및
상기 발파 설계를 기초로, 진동 및 소음 예측값을 산출하는 진동 소음 예측부를 포함하는 것을 특징으로 하는,
발파 설계 시스템. - 발파 대상 지역에 대한 지역 정보를 입력받기 위한 정보 입력부;
드론 및 라이다 중 적어도 하나를 이용하여 3차원 지형 모델을 생성하기 위한 모델 생성부;
상기 3차원 지형 모델을 기초로, 발파 설계를 생성하기 위한 발파 설계부;
상기 발파 설계를 기초로, 예측 파라미터들을 이용하여 발파 물량, 파쇄도, 진동 및 소음 중 적어도 하나에 대한 발파 예측 데이터를 생성하기 위한 발파 예측부;
상기 발파 설계를 천공 장치, 장약 장치 및 기폭 장치로 전송하기 위한 통신부;
천공 결과 및 장약 결과 중 적어도 하나에 따라 상기 발파 설계를 수정하기 위한 설계 수정부;
수정된 상기 발파 설계에 따라 진행된 발파 작업에 따른 발파 결과 데이터를 생성하기 위한 결과 생성부;
상기 발파 예측 데이터 및 상기 발파 결과 데이터를 비교하여 분석하기 위한 발파 분석부; 및
상기 발파 예측 데이터 및 상기 발파 결과 데이터의 비교 결과를 기초로, 상기 예측 파라미터들을 조정하기 위한 파라미터 조정부를 포함하는 것을 특징으로 하는,
발파 설계 시스템.
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|---|---|---|---|
| KR1020210060705A KR102636445B1 (ko) | 2021-05-11 | 2021-05-11 | 발파 현장의 상황을 반영하는 발파 설계 시스템 및 이의 동작 방법 |
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| CL2023000380A CL2023000380A1 (es) | 2021-05-11 | 2023-02-06 | Sistema de diseño de voladuras para reflejar la situación del lugar de la voladura; método |
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