WO2011081227A1 - 크레인 충돌 방지 시스템 및 크레인 충돌 방지 제어 방법 - Google Patents

크레인 충돌 방지 시스템 및 크레인 충돌 방지 제어 방법 Download PDF

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WO2011081227A1
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collision
cranes
specific
local controller
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천종현
정진한
김영남
변재욱
오영진
김재욱
최률
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(주)에이딕
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    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C15/00—Safety gear
    • B66C15/04—Safety gear for preventing collisions, e.g. between cranes or trolleys operating on the same track
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C15/00—Safety gear
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B66C23/00—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
    • B66C23/88—Safety gear
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/04—Forecasting or optimisation specially adapted for administrative or management purposes, e.g. linear programming or "cutting stock problem"

Definitions

  • the present invention relates to a crane collision prevention system and a crane collision prevention control method, and more particularly, to a standalone crane collision prevention system and a crane collision prevention control method.
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 2009-0072329 discloses a technique for predicting the collision risk between cranes by monitoring the relative position of the crane using the GPS coordinates of the entire crane.
  • the main management unit does not perform the operation, it is not possible to predict the possibility of collision between the entire crane.
  • a new crane is additionally installed, there is a problem that a lot of time is required to update the database of the main management unit.
  • An object of the present invention is to provide an independent crane collision prevention system and a crane collision prevention control method.
  • the present invention provides a collision avoidance system for a plurality of cranes, each of which is installed in the plurality of cranes, GPS receivers for acquiring GPS coordinates and transmitting the GPS coordinates using the wireless communication network, and the plurality of cranes.
  • a crane collision avoidance system comprising a local controller, each installed, for predicting collision with the specific crane based on GPS coordinates received from a specific crane located within a range capable of communicating through the wireless communication network among the plurality of cranes.
  • the present invention is a method for controlling a crane to prevent a collision with a crane working adjacently, receiving GPS coordinates acquired by the DGPS method from a specific crane located within the communication range of the USN And predicting a collision with the specific crane based on the received GPS coordinates, and controlling the operation of the crane.
  • the local controller installed in each crane independently detects a specific crane working adjacently using a wireless communication network, and predicts the possibility of collision with the crane therefrom, thereby greatly reducing the risk of collision between cranes.
  • the local controller since the local controller only predicts the possibility of collision with a specific crane present in the communicable area of the wireless communication network, the configuration of the local controller can be simplified, and the time required for collision prediction is greatly reduced.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a crane collision avoidance system according to an embodiment of the present invention.
  • the system 100 includes first, second and third GPS receivers 120, 220 and 320, first and second local controllers 130, 230 and 330, first and second display units 140, and 240, 340, and first, second, and third alarm parts 150, 250, and 350.
  • First, second and third cranes 110, 210 and 310 are disposed.
  • the first crane 110 is a goliath crane
  • the second crane 210 is a jib crane
  • the third crane 310 is a tower crane.
  • the present invention is not limited thereto, and various crane combinations are possible.
  • only several Golias cranes may be arranged, and several Golias cranes and jib cranes may be arranged in a mixed state. Can be. In a typical shipbuilding dock, the three types of cranes are often worked together in the appropriate number of sites.
  • the first GPS receiver 120, the second GPS receiver 220, and the third GPS receiver 320 are installed in the first crane 110, the second crane 210, and the third crane 310, respectively. It is.
  • the first, second, and third GPS receivers 120, 220, and 320 are respectively configured in the differential global position (DGPS) manner of the first crane 110, the second crane 210, and the third crane 310.
  • the GPS coordinates are acquired and the GPS coordinates of the first crane 110, the second crane 210, and the third crane 310 are transmitted through the wireless communication network 400.
  • the present invention is not limited thereto, and the GSP coordinates may be obtained using a general GPS method instead of the DGPS method.
  • Various communication networks may be used for the wireless communication network 400.
  • the wireless communication network is a Ubiquitous Sensor Network (USN).
  • USN Ubiquitous Sensor Network
  • the wireless communication range of the USN is approximately 100-150 m. Even in the case of USN, 2.4 GHz having excellent straightness may be used, and 433 MHz having excellent obstacle avoidance capability may be used.
  • the wireless communication network may be an RF network.
  • USN and FR networks may be used simultaneously.
  • the first local controller 130, the second local controller 230, and the third local controller 330 predict collisions between cranes based on the GPS coordinates. For example, when the second GPS receiver 220 of the second crane 210 is within a network usable range, the first local controller 130 may receive the second crane from the second GPS receiver 220. Receive the GPS coordinates of 210. The first local controller 130 substitutes the GPS coordinates of the installed crane (ie, the first crane 110) and the GPS coordinates of the received second crane 210 into a pre-stored 3D model. The collision with the two crane 210 can be predicted. This will be described in more detail as follows.
  • the first local controller 130, the second local controller 230, and the third local controller 330 information of the first, second, and third cranes 110, 210, 310 is stored. . Based on the shape information, the first, second and third local controllers 130, 230, and 330 use the 3D model shape as a position in space of the first, second, and third cranes 110, 210, and 310. Can be implemented. For example, the height of a pair of pillars supporting both sides of the horizontal support block 111 of the golias crane 110, the left and right lengths of the horizontal support block 111 installed in such a pillar is the first local storage. It is stored in advance in the unit 120.
  • the actual position of the first crane 110 having the same size, structure, and shape as the present can be expressed together with the 3D model shape.
  • This is used as reference data for collision prediction of the first crane 110.
  • the 3D model shape is displayed through the first display unit 140, thereby greatly improving the driver's convenience of the first crane 110.
  • the second crane 210 and the third crane 310 also apply to the same principle.
  • the present invention is not limited thereto. That is, in order to more clearly grasp the current position of each component of the first, second, and third cranes 110, 210, and 310, a plurality of GPS receivers may be used. , 310 may be installed. With this configuration, collisions between cranes can be predicted more accurately.
  • the accuracy of the collision prediction may be increased without increasing the number of installation of the GPS receiver.
  • the rotation sensor 260 and the tilt sensor 270 are installed in the jib crane boom 211 corresponding to the crane boom of the second crane.
  • the rotation sensor 360 is also installed in the tower crane boom 311 corresponding to the crane boom of the third crane 310.
  • the first crane 110 moves along a goliath rail (not shown), but since a separate crane boom does not exist, only the GPS coordinate information from the first GPS receiver 120 is required.
  • the rotation sensor 260 and the inclination sensor 270 detect the rotation angle and the inclination of the jib crane boom 211, respectively, and transmit them to the outside using the wireless communication network 400.
  • the third crane 30 is fixed in its position without a separate rail, but since the tower crane boom 3 rotates left and right, the rotation sensor 360 is required as well as GPS coordinates.
  • the rotation sensor 360 detects a rotation angle of the tower crane boom 311 and transmits the detected information to the outside using the wireless communication network 400.
  • first, second, and third local controllers 130, 230, and 330 may further use the sensed information from the rotation sensors 260, 360 and the tilt sensor 270, the collision prediction. This can be more accurate.
  • the 3D model is a three-dimensional modeling of the first, second, third cranes (110, 210, 310), a plurality of line segments connected to the components of the first, second, third cranes (110, 210, 310) After that, by analyzing the shortest distance of each line segment constituting each crane, it is predicted whether the corresponding crane is within the collision possible distance.
  • the 3D model may be variously selected based on this principle, and one example is described in detail in Korean Patent Publication No. 2009-0072329. However, in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2009-0072329, even when a collision between cranes is predicted, a collision position and a collision direction of cranes are not grasped.
  • the present invention by analyzing the components of the crane independently, it is possible to grasp the collision with the components of the other crane. For example, when the goliath crane moves in the north-south direction, it is possible to determine whether a collision is expected in the south direction or a collision in the north direction. In the case of the jib crane, it is possible to determine not only the traveling direction but also which component of the components (body, jib crane boom, etc.) will collide. In this way, since the collision prediction component of the crane and the collision direction can be known, the driver's convenience is further improved.
  • the first local controller 130 may perform the second crane 210.
  • the third crane 310 are not likely to collide with each other.
  • the second local controller 230 and the third local controller 330 are also the same.
  • the first, second, and third local controllers 130, 230, and 330 only predict the possibility of collision with a specific crane present in the communication area of the wireless communication network 400.
  • the configuration of the three local controllers 130, 230, and 330 can be simplified, and the time required for collision prediction is greatly reduced.
  • the collision possibility is captured every time the driving of the first, second, and third cranes 110, 210, 310, the swing operation of the booms 211, 311, the vertical movement, and the like are performed.
  • the first, second, and third local controllers 130, 230, and 330 predict a collision with a specific crane positioned to be closer to each other according to the progress or operation of the crane in which the first, second, and third local controllers are installed. The collision is not predicted.
  • the cranes are densely installed in a narrow area, a large number of cranes are in a state capable of wireless communication with the wireless communication network 400. In this case, there is a problem in that the local controller must continuously predict collisions with all adjacent cranes in communication. Therefore, when the local controller performs collision prediction only on cranes located in the traveling direction or the operation direction of the crane in which the crane is installed, about 30% or more of the time for the collision prediction may be saved. For example, when the goliath crane moves in the north direction, only the collision prediction with the crane located in the north of the cranes capable of wireless communication is performed, and the collision prediction with the crane located in the south is not made.
  • the first local controller 130 uses a visual method or an audio method.
  • the collision information is notified to the driver of the first crane 110 by using.
  • a visual message may display a collision message on the first display unit 140 installed in the first crane 110.
  • a first alarm unit installed in the first crane 110 may be used.
  • 150 there is the use of 150 to generate a sound like a buzzer.
  • the first local controller 130 may inform the driver of the second crane 210 of the collision information.
  • the first local controller 130 may use the collision prediction information in a manner different from that described above. That is, the first local controller 130 may control the first crane 110 in another manner according to the collision risk (various factors such as the relative distance to the crane and the possibility of collision may be used). It may be. For example, when the risk of collision with the second crane 210 is low, the first local controller 130 may turn off the first display unit 140 or the first alarm unit 150. Give the driver an alarm alert visually or audibly. At this time, the driver of the first crane 110 may manually inform the driver of the second crane 210 of the collision risk. When the collision risk is middle, the first local controller 130 forcibly decelerates the first crane 110. Finally, when the collision risk is high, the first crane 110 is forcibly stopped. As described above, according to the collision risk, since the operation of the first crane 110 is controlled, the working stability of the first crane is improved, the collision risk is greatly reduced.
  • the operation control of the crane of the first, second, and third local controllers 130, 230, and 330 is temporarily stopped.
  • the work performed by several cranes in cooperation in crane work is called collaborative work.
  • the cooperative work if one crane is forcibly decelerated or stopped, the other crane is affected accordingly, so there is a risk that a crane accident will occur. Therefore, in the cranes operating in the cooperative mode, the deceleration control or the stop control is temporarily not performed during the operation control according to the collision risk.
  • the present invention is not limited thereto, and the entirety of the operation control may not be temporarily performed, or only the stop control may not be performed.
  • the collaboration mode is automatically terminated, so that the first, second, third local controllers 130, 230, and 330 are configured according to the scenario determined according to the collision risk.
  • the operation of the first, second, and third cranes 110, 210, 310 is controlled.
  • the collaboration mode may be terminated by manual operation of the driver.
  • first local controller 130 and the second local controller 230 may interwork with each other. That is, priority may be given to the first crane 110, the second crane 210, and the third crane 310, and only the operation of the crane having a lower priority may be controlled. For example, assuming that the first crane 110 has a higher priority than the second crane 210, when the risk of collision between the first crane 110 and the second crane 210 is lower, The first local controller 130 and the second local controller 230 give an alarm alert to the driver, either visually or audibly. However, when the collision risk is medium, the first crane 110 is operated as it is, while the second local controller 230 slows down the second crane 210.
  • the first crane 110 still operates as it is, while the second local controller 230 forcibly stops the second crane 210. That is, by controlling the operation of the first, second, third cranes 110, 210, 310 in accordance with the priority of the first, second, third cranes 110, 210, 310, through various scenarios, It can improve the efficiency of the whole work.
  • the present invention provides a crane collision avoidance system which not only reduces the possibility of collision but also has a simple structure.

Abstract

본 발명은, 복수 개의 크레인들의 충돌 방지 시스템으로서, 상기 복수 개의 크레인들에 각각 설치되며, GPS 좌표를 취득하여 상기 무선 통신망을 이용하여 GPS 좌표를 전송하는 GPS 수신기들과, 상기 복수 개의 크레인들에 각각 설치되며, 상기 복수 개의 크레인들 중 상기 무선 통신망을 통해 통신 가능한 범위 내에 위치하는 특정 크레인으로부터 수신된 GPS 좌표에 근거하여, 상기 특정 크레인과의 충돌을 예측하는 로컬 제어기를 포함하는 크레인 충돌 방지 시스템을 제공한다. 따라서, 크레인들 사이의 충돌 위험이 크게 감소될 뿐만 아니라, 상기 로컬 제어기가 상기 무선 통신망의 통신 가능 영역 내에 존재하는 특정 크레인과의 충돌 가능성만 예측하기 때문에, 상기 로컬 제어기의 구성이 단순해 질 수 있으며, 충돌 예측에 소요되는 시간이 크게 감소된다. 더욱이, 로컬 제어기들 중 일부가 고장 상태여도, 정상 작동 중인 로컬 제어기에 의하여 충돌이 예측될 수 있기 때문에, 크레인들 사이의 충돌 가능성이 감소되고, 전체 작업이 원활해진다.

Description

[규칙 제26조에 의한 보정 25.03.2010]　크레인 충돌 방지 시스템 및 크레인 충돌 방지 제어 방법
본 발명은 크레인 충돌 방지 시스템 및 크레인 충돌 방지 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 독립식 크레인 충돌 방지 시스템 및 크레인 충돌 방지 제어 방법에 관한 것이다.
현재 선박 건조 도크에는 선박 건조에 사용되는 다양한 종류의 대형 크레인 즉, 골리아스 크레인, 지브크레인, 타워크레인 등이 서로 독립적으로 움직이면서 작업을 수행하고 있다. 타워크레인은 그 위치가 고정되어 있으나, 골리아스 크레인 및 지브크레임은 위치를 움직이면서 작업을 수행한다.
따라서, 크레인 운전기사의 부주의에 의하여, 크레인들이 서로 충돌하는 위험이 있다. 크레인 사이의 충돌이 발생하는 경우, 크레인의 파손으로 인한 물적 손실, 선박 건조공정의 장시간 중단 및 납품지연 뿐만 아니라 심각한 경우에는 크레인 작업자 또는 지상 작업자의 인명피해를 유발할 수도 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 대한민국 공개특허 제2009-0072329호에는 메인관리부가 전체 크레인들의 GPS 좌표를 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.
본 발명은 독립식 크레인 충돌 방지 시스템 및 크레인 충돌 방지 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 복수 개의 크레인들의 충돌 방지 시스템으로서, 상기 복수 개의 크레인들에 각각 설치되며, GPS 좌표를 취득하여 상기 무선 통신망을 이용하여 GPS 좌표를 전송하는 GPS 수신기들과, 상기 복수 개의 크레인들에 각각 설치되며, 상기 복수 개의 크레인들 중 상기 무선 통신망을 통해 통신 가능한 범위 내에 위치하는 특정 크레인으로부터 수신된 GPS 좌표에 근거하여, 상기 특정 크레인과의 충돌을 예측하는 로컬 제어기를 포함하는 크레인 충돌 방지 시스템을 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은, 인접하여 작업하는 크레인과의 충돌을 방지하도록 크레인을 제어하는 방법으로서, USN의 통신 가능 범위 내에 위치하는 특정 크레인으로부터 DGPS 방식으로 취득된 GPS 좌표를 수신하는 단계와, 상기 수신된 GPS 좌표에 근거하여, 상기 특정 크레인과의 충돌을 예측하여 상기 크레인의 동작을 제어하는 단계를 포함하는 크레인 충돌 방지 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 크레인 충돌 방지 시스템 및 크레인 충돌 방지 제어 방법에서는, 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 크레인마다 설치된 로컬 제어기가 무선 통신망을 이용하여 인접하여 작업하는 특정 크레인을 독립적으로 감지하고, 이로부터 해당 크레인과의 충돌 가능성을 예측함으로써, 크레인들 사이의 충돌 위험이 크게 감소된다. 특히, 상기 로컬 제어기가 상기 무선 통신망의 통신 가능 영역 내에 존재하는 특정 크레인과의 충돌 가능성만 예측하기 때문에, 상기 로컬 제어기의 구성이 단순해 질 수 있으며, 충돌 예측에 소요되는 시간이 크게 감소된다.
둘째, 로컬 제어기들 중 일부가 고장 상태여도, 정상 작동 중인 로컬 제어기에 의하여 충돌이 예측될 수 있기 때문에, 크레인들 사이의 충돌 가능성이 감소되고, 전체 작업이 원활해진다.
셋째, 전체 크레인들 사이의 충돌을 모니터링하기 위한 중앙 제어 시스템의 설치가 불필요하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 1에 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인 충돌 방지 시스템(이하, “시스템”이라고 함)(100)의 개략적인 구성도가 도시되어 있다. 상기 시스템(100)은 제1,2,3GPS 수신기들(120, 220, 320), 제1,2,3로컬 제어기들(130, 230, 330), 제1,2,3디스플레이부들(140, 240, 340), 제1,2,3알람부들(150, 250, 350)을 포함한다.
제1,2,3크레인들(110, 210, 310)이 배치되어 있다. 상기 제1크레인(110)은 골리아스 크레인이고, 상기 제2크레인(210)은 지브 크레인이고, 상기 제3크레인(310)은 타워 크레인이다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 다양한 크레인들의 조합이 가능하다. 예를 들면, 골리아스 크레인만이 여러 개 배치될 수도 있고, 상기 골리아스 크레인과 지브 크레인이 섞인 상태로 여러 개로 배치될 수 있고, 또한 골리아스크레인, 지브 크레인, 타워 크레인 모두가 여러 개로 배치될 수 있다. 일반적인 선박 건조 도크장에서는, 상기 세 가지 종류의 크레인들이 적절한 개수로 현장에 함께 배치되어 작업되는 경우가 많다.
상기 제1GPS 수신기(120), 상기 제2GPS 수신기(220) 및 상기 제3GPS 수신기(320)는 상기 제1크레인(110), 상기 제2크레인(210) 및 상기 제3크레인(310)에 각각 설치되어 있다. 상기 제1,2,3GPS 수신기들(120, 220, 320)은 DGPS(differential global position) 방식으로 각각 상기 제1크레인(110), 상기 제2크레인(210) 및 상기 제3크레인(310)의 GPS 좌표를 취득하여, 무선 통신망(400)을 통해 상기 제1크레인(110), 상기 제2크레인(210) 및 상기 제3크레인(310)의 GPS 좌표를 전송한다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, DGPS 방식이 아닌 일반적인 GPS 방식을 이용하여 GSP 좌표를 획득할 수도 있다. 상기 무선 통신망(400)을 다양한 통신망이 이용될 수 있으며, 본 실시예에서 상기 무선 통신망은 USN(Ubiquitous Sensor Network)이다. 상기 USN의 무선 통신 가능 범위는 대략 100-150m 이다. USN의 경우에도, 직진성이 우수한 2.4㎓가 이용될 수도 있고, 장애물 회피 능력이 우수한 433㎒가 이용될 수도 있다. 하지만, 상기 무선 통신망은 RF 네트워크일 수도 있다. 더욱이, USN과 FR 네트워크가 동시에 이용될 수도 있다.
상기 제1로컬 제어기(130), 상기 제2로컬 제어기(230) 및 상기 제3로컬 제어기(330)는 상기 GPS 좌표에 근거하여, 크레인 간의 충돌을 예측한다. 예를 들어, 상기 제1로컬 제어기(130)는, 상기 제2크레인(210)의 제2GPS 수신기(220)가 통신망 이용 가능 범위 내에 존재하면, 상기 제2GPS 수신기(220)로부터 상기 제2크레인(210)의 GPS 좌표를 수신한다. 상기 제1로컬 제어기(130)는 자신이 설치된 크레인(즉, 상기 제1크레인(110))의 GPS 좌표 및 상기 수신된 제2크레인(210)의 GPS 좌표를 기 저장된 3D 모델에 대입하여 상기 제2크레인(210)과의 충돌을 예측할 수 있다. 이를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
상기 제1로컬 제어기(130), 상기 제2로컬 제어기(230) 및 상기 제3로컬 제어기(330)에는, 상기 제1,2,3크레인들(110, 210, 310)의 정보가 저장되어 있다. 이러한 형상정보에 근거하여, 상기 제1,2,3로컬 제어기들(130, 230, 330)은 상기 제1,2,3크레인들(110, 210, 310)의 공간 상의 위치를 3D 모델 형상으로서 구현할 수 있다. 예를 들어, 골리아스 크레인(110)의 가로 지지블럭(111)의 양측을 지지하는 한 쌍의 기둥에 관한 높이, 그러한 기둥에 설치되는 상기 가로 지지블럭(111)의 좌우길이가 제1로컬 저장부(120)에 미리 저장되어 있다. 따라서, 상기 제1크레인(110)의 특정 기준점 상에 상기 GPS좌표만 대입된다면, 현재와 같은 크기, 구조, 형상을 갖는 상기 제1크레인(110)에 관한 실제 위치를 3D 모델 형상과 함께 표현할 수 있으며, 이는 상기 제1크레인(110)의 충돌 예측의 기준 자료로 활용되게 된다. 이러한 3D 모델 형상은 상기 제1디스플레이부(140)를 통하여 표시되어, 상기 제1크레인(110)의 운전자의 작업 편의성을 크게 향상시킨다. 상기 제2크레인(210) 및 상기 제3크레인(310)도 동일한 원리로서 적용된다. 또한, 상기 제1,2,3크레인들에는 1개의 GPS 수신기만이 설치되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 상기 제1,2,3크레인들(110, 210, 310)의 각 구성부의 현재 위치를 더욱 명확하게 파악하기 위하여, 복수 개의 GPS 수신기들이 상기 제1,2,3크레인들(110, 210, 310)에 설치될 수 있다. 이러한 구성으로서, 크레인들 사이의 충돌이 더욱 정확하게 예측될 수 있다.
또한, 상기 GPS 수신기의 설치 개수를 늘리지 않고, 상기 충돌 예측의 정확성을 증가시킬 수도 있다. 상기 제2크레인의 크레인붐에 해당되는 지브크레인붐(211)에 회전센서(260) 및 기울기센서(270)를 설치한다. 또한, 상기 제3크레인(310)의 크레인붐에 해당되는 타워크레인붐(311)에도 회전센서(360)를 설치한다. 상기 제1크레인(110)은 골리아스 레일(미도시)을 따라 움직이나, 별도의 크레인붐이 존재하지 않으므로, 상기 제1GPS 수신기(120)로부터의 GPS좌표 정보만 있으면 된다. 하지만, 상기 제2크레인(210)은 지브 레일(미도시)을 따라 움직이면서 지브크레인붐(211)이 상하 이동 또는 좌우로 회전 이동되므로, GPS 좌표뿐만 아니라 상기 회전센서(260)와 상기 기울기센서(270)가 더 필요하다. 상기 회전센서(260) 및 상기 기울기센서(270)는, 상기 지브크레인붐(211)의 회전각도 및 기울기를 각각 감지하고, 이를 상기 무선 통신망(400)을 이용하여 외부로 전송한다.
상기 제3크레인(30)은 별도의 레일이 없이 그 위치가 고정되어 있으나, 타워크레인붐(311)이 좌우로 회전 이동되므로 GPS 좌표뿐만 아니라 상기 회전센서(360)가 더 필요하다. 상기 회전센서(360)는, 타워크레인붐(311)의 회전각도를 감지하고, 감지된 정보를 상기 무선 통신망(400)을 이용하여 외부로 전송한다.
상기 제1,2,3로컬 제어기들(130, 230, 330)은, 상기 회전센서들(260, 360) 및 상기 기울기센서(270)로부터의 감지된 정보를 더 이용할 수 있기 때문에, 상기 충돌 예측이 더욱 정확해질 수 있다.
상기 3D 모델은 상기 제1,2,3크레인들(110, 210, 310)을 3차원 모델링하여, 상기 제1,2,3크레인들(110, 210, 310)의 구성부들을 여러 개의 연결된 선분으로 표현한 후, 각 크레인을 구성하는 각 선분들의 최단 거리를 분석하여, 해당 크레인들이 충돌 가능 거리에 있는지 예측한다. 상기 3D 모델은 이러한 원리에 바탕을 두고 다양하게 선택될 수 있으며, 대한민국 공개특허 제2009-0072329호에 일예가 상세하게 설명되어 있다. 다만, 대한민국 공개특허 제2009-0072329호에서는, 크레인들 사이의 충돌이 예측되는 경우에도, 크레인들의 충돌 위치와 충돌 방향이 파악되지 않았다. 하지만, 본원 발명에서는, 해당 크레인의 구성부들을 독립적으로 해석하여, 다른 크레인의 구성부들과의 충돌을 파악할 수 있다. 예를 들면, 골리아스 크레인이 남북 방향으로 움직일 때, 남쪽 방향에서 충돌이 예상되는지 북쪽 방향에서 충돌이 예상되는지 판단 가능하다. 지브 크레인의 경우, 진행 방향뿐만 아니라, 구성부(몸체, 지브크레인붐 등)들 중 어느 구성부에 충돌이 일어날 지 판단 가능하다. 이와 같이, 크레인의 충돌 예상 구성부와 충돌 방향을 알 수 있기 때문에, 운전자의 편의성이 더욱 향상된다.
만일, 상기 제1로컬 제어기(130)가 상기 제2GPS 수신기(220) 또는 상기 제3GPS 수신기(320)와 통신망 이용 가능 범위 밖에 있을 경우, 상기 제1로컬 제어기(130)는 상기 제2크레인(210) 및 상기 제3크레인(310)과는 충돌 가능성이 없다고 판단한다. 상기 제2로컬 제어기(230) 및 상기 제3로컬 제어기(330)도 동일하다. 이와 같이, 상기 제1,2,3로컬 제어기들(130, 230, 330)이 상기 무선 통신망(400)의 통신 가능 영역 내에 존재하는 특정 크레인과의 충돌 가능성만 예측하기 때문에, 상기 제1,2,3로컬 제어기들(130, 230, 330)의 구성이 단순해 질 수 있으며, 충돌 예측에 소요되는 시간이 크게 감소된다. 더욱이, 상기 제1,2,3로컬 제어기들 중 일부가 고장 상태여도, 정상 작동 중인 로컬 제어기에 의하여 충돌이 예측될 수 있기 때문에, 크레인들 사이의 충돌 가능성이 감소되고, 전체 작업이 원활해진다. 상기 충돌 가능성은, 상기 제1,2,3크레인들(110, 210, 310)의 주행, 붐들(211, 311)의 스윙 동작, 상하 동작 등을 수행할 때마다 포착된다.
상기 제1,2,3로컬 제어기들(130, 230, 330)은, 자신이 설치된 크레인의 진행 또는 동작에 따라 가까워지도록 위치하는 특정 크레인과의 충돌은 예측하되, 멀어지도록 위치하는 특정 크레인과의 충돌은 예측하지 않는다. 크레인들이 좁은 영역 내에서 밀집해서 설치될 경우, 많은 수의 크레인들이 상기 무선 통신망(400)에 무선 통신 가능한 상태가 된다. 이 경우, 해당 로컬 제어기가 통신 가능하게 인접된 크레인들 모두와 계속적으로 충돌 예측을 해야 하는 문제점이 있다. 따라서, 로컬 제어기가 자신이 설치된 크레인의 진행 방향 또는 동작 방향에 위치하는 크레인들에 대해서만 충돌 예측을 수행할 경우, 상기 충돌 예측을 위한 시간 중 약 30% 이상이 절감될 수 있다. 예를 들면, 골리아스 크레인이 북쪽 방향으로 이동하면, 무선 통신 가능한 크레인들 중 북쪽에 위치하는 크레인과의 충돌 예측만 수행하고, 남쪽에 위치하는 크레인과의 충돌 예측은 하지 않는다.
상기 제1로컬 제어기(130)는, 상기 제1크레인(110)이 상기 제2크레인(210)(또는 상기 제3크레인(310))과의 충돌을 예상하면, 시각적인 방법이나 청각적인 방법을 이용하여 상기 제1크레인(110)의 운전자에게 충돌 정보를 알려준다.
시각적인 방법으로는 상기 제1크레인(110)에 설치된 상기 제1디스플레이부(140)에 충돌 메시지를 표시하는 것이 일예이며, 청각적인 방법으로는 상기 제1크레인(110)에 설치된 제1알람부(150)를 이용하여 부저와 같은 소리를 발생시키는 것이 있다. 이 때, 상기 제1로컬 제어부(130)는 상기 제2크레인(210)의 운전자에게도 상기 충돌 정보를 알려줄 수 있다.
하지만, 상기 제1로컬 제어기(130)는 상기와는 다른 방법으로 상기 충돌 예측 정보를 이용할 수 있다. 즉, 상기 제1로컬 제어기(130)는 상기 충돌 위험도(크레인들과의 상대 거리, 충돌 가능성 정도 등의 다양한 인자가 이용될 수 있음)에 따라 다른 방법으로 상기 제1크레인(110)을 제어할 수도 있다. 예를 들면, 상기 제1로컬 제어기(130)는 상기 제2크레인(210)과의 충돌 위험도가 하(low)일 경우, 상기 제1디스플레이부(140) 또는 상기 제1알람부(150)를 이용하여 시각적 또는 청각적으로 운전자에게 알람 경보를 준다. 이 때, 상기 제1크레인(110)의 운전자는 수동으로 상기 충돌 위험을 상기 제2크레인(210)의 운전자에게 알려줄 수도 있다. 상기 충돌 위험도가 중간(middle)이 되면, 상기 제1로컬 제어기(130)는 상기 제1크레인(110)을 강제적으로 감속시킨다. 마지막으로, 상기 충돌 위험도가 상(high)이 되면, 상기 제1크레인(110)을 강제적으로 정지시킨다. 상기와 같이, 상기 충돌 위험도에 따라서, 상기 제1크레인(110)의 작동이 제어되기 때문에, 상기 제1크레인의 작업 안정성이 향상되고, 충돌 위험이 크게 감소된다.
협업 모드 작동 시, 상기 제1,2,3로컬 제어기들(130, 230, 330)의 해당 크레인의 동작 제어가 일시적으로 정지된다. 크레인 작업 중에서 여러 개의 크레인들이 협력하여 수행되는 작업을 협업 작업이라고 한다. 상기 협업 작업 중에, 일 크레인이 강제적으로 감속되거나 정지될 경우, 다른 크레인이 이에 따른 영향을 받게 됨으로써, 오히려 크레인 사고가 발생될 위험이 존재한다. 따라서, 협업 모드로 작동 중인 크레인들에서는, 상기 충돌 위험도에 따른 동작 제어 중, 감속 제어나 정지 제어가 일시적으로 수행되지 않도록 한다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상기 동작 제어의 전체가 일시적으로 수행되지 않을 수도 있고, 정지 제어만이 수행되지 않을 수도 있다.
협업 중인 크레인들 사이의 거리가 설정 거리 이상 멀어지면, 상기 협업 모드가 자동으로 해지되어, 상기 제1,2,3로컬 제어기들(130, 230, 330)은 상기 충돌 위험도에 따라 정해진 시나리오대로 상기 제1,2,3크레인들(110, 210, 310)의 동작을 제어한다. 다만, 상기 협업 모드는 운전자의 수동 조작에 의하여 해지될 수도 있다.
또한, 상기 제1로컬 제어기(130)와 상기 제2로컬 제어기(230)는 서로 연동할 수도 있다. 즉, 상기 제1크레인(110), 상기 제2크레인(210) 및 상기 제3크레인(310)에 우선 순위를 부여하고, 상대적으로 우선순위가 낮은 크레인의 동작만을 제어할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1크레인(110)이 상기 제2크레인(210) 보다 우선순위가 높다고 가정하면, 상기 제1크레인(110)과 상기 제2크레인(210) 사이의 충돌 위험도가 하일 경우, 상기 제1로컬 제어기(130) 및 상기 제2로컬 제어기(230)는 각각 시각적 또는 청각적으로 운전자에게 알람 경보를 준다. 하지만, 상기 충돌 위험도가 중일 경우, 상기 제1크레인(110)은 그대로 작동하는 반면, 상기 제2로컬 제어기(230)가 상기 제2크레인(210)을 감속시킨다. 또한, 상기 충돌 위험도가 상일 경우, 상기 제1크레인(110)은 여전히 그대로 작동하는 반면, 상기 제2로컬 제어기(230)가 상기 제2크레인(210)을 강제적으로 정지시킨다. 즉, 상기 제1,2,3크레인들(110, 210, 310)의 우선순위에 따라, 상기 제1,2,3크레인들(110, 210, 310)의 동작을 다양한 시나리오들을 통하여 제어함으로써, 전체 작업의 효율성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
본 발명에 의하여, 충돌 가능성이 경감될 뿐만 아니라 구조가 단순한 크레인 충돌 방지 시스템이 제공된다.

Claims (11)

  1. 복수 개의 크레인들의 충돌 방지 시스템으로서,
    상기 복수 개의 크레인들에 각각 설치되며, GPS 좌표를 취득하여 상기 무선 통신망을 이용하여 GPS 좌표를 전송하는 GPS 수신기들; 및
    상기 복수 개의 크레인들에 각각 설치되며, 상기 복수 개의 크레인들 중 상기 무선 통신망을 통해 통신 가능한 범위 내에 위치하는 특정 크레인으로부터 수신된 GPS 좌표에 근거하여, 상기 특정 크레인과의 충돌을 예측하는 로컬 제어기를 포함하는 크레인 충돌 방지 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 무선 통신망은 USN(Ubiquitous Sensor Network) 또는 RF 네트워크인 크레인 충돌 방지 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 GPS 수신기는 DGPS(differential global position) 방식으로 GPS 좌표를 취득하는 크레인 충돌 방지 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 로컬 제어기가 상기 특정 크레인과의 충돌을 예측할 경우, 시각적 또는 청각적으로 충돌 위험을 알리는 크레인 충돌 방지 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 로컬 제어기는 상기 특정 크레인과의 충돌을 예측할 경우, 충돌 위험도에 따라 다른 방법으로 상기 로컬 제어기가 설치된 크레인을 제어하는 크레인 충돌 방지 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 로컬 제어기는, 상기 충돌 위험도가 커질수록 시각적 또는 음성적 알람 경보, 상기 크레인의 감속, 및 상기 크레인의 정지를 순차적으로 수행하는 크레인 충돌 방지 시스템.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수 개의 크레인들 중 협업을 수행하는 크레인들에 설치된 로컬 제어기들은, 해당 크레인의 동작 제어를 일시적으로 중지하는 협업 모드를 수행하며, 상기 협업 중이 크레인들의 상대 거리가 설정 거리 이상 멀어지면, 상기 협업 모드를 해지하는 크레인 충돌 방지 시스템.
  8. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 크레인은,
    골리아스 크레인, 지브크레인 또는 타워크레인 중 선택된 하나 또는 복수 개의 종류를 포함하는 크레인 충돌 방지 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 지브크레인의 크레인붐인 지브크레인붐에는,
    상기 지브크레인붐의 회전각도 및 기울기를 각각 감지하여 감지결과값을 상기 무선 통신망을 통하여 다른 크레인에 전송하는 회전센서 및 기울기센서가 구비되고,
    상기 타워크레인의 크레인붐인 타워크레인붐에는,
    상기 타워크레인붐의 회전각도를 감지하여 감지결과값을 상기 무선 통신망을 통하여 다른 크레인에 전송하는 회전센서가 구비되고,
    상기 로컬 제어기는,
    상기 특정 크레인이 지브크레인인 경우, 상기 특정 크레인으로부터 수신된 GPS 좌표, 상기 지브크레인붐의 회전각도 및 기울기에 근거하여, 상기 특정 크레인과의 충돌을 예측하고,
    상기 특정 크레인이 타워크레인인 경우, 상기 특정 크레인으로부터 수신된 GPS 좌표 및 상기 타워크레인붐의 회전각도에 근거하여, 상기 특정 크레인과의 충돌을 예측하는 크레인 충돌 방지 시스템.
  10. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로컬 제어기는, 자신이 설치된 크레인의 진행 또는 동작에 따라 가까워지도록 위치하는 특정 크레인과의 충돌은 예측하되, 멀어지도록 위치하는 특정 크레인과의 충돌은 예측하지 않는 크레인 충돌 방지 시스템.
  11. 인접하여 작업하는 크레인과의 충돌을 방지하도록 크레인을 제어하는 방법으로서,
    USN의 통신 가능 범위 내에 위치하는 특정 크레인으로부터 DGPS 방식으로 취득된 GPS 좌표를 수신하는 단계; 및
    상기 수신된 GPS 좌표에 근거하여, 상기 특정 크레인과의 충돌을 예측하여 상기 크레인의 동작을 제어하는 단계를 포함하는 크레인 충돌 방지 제어 방법.
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