KR101096228B1 - 지엔에스에스를 이용한 크레인 충돌방지 모니터링 시스템 및 방법 - Google Patents

지엔에스에스를 이용한 크레인 충돌방지 모니터링 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 GNSS를 이용한 크레인 충돌방지 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것으로, 지브 크레인의 중심축과 붐에 설치되어 GNSS 위치 정보를 수신하여 중앙관리부로 전송하는 2대의 GNSS 수신기, 타워 크레인의 중심축 또는 붐에 설치되어 GNSS 위치 데이터를 수신하여 중앙관리부로 전송하는 1대 또는 2대의 GNSS 수신기, 상기 크레인들에 구비되고 충돌방지프로그램이 구동되어 충돌방지용 모니터가 각각 디스플레이되는 PC 단말, 상기 크레인들의 GNSS 수신기로 GNSS 위치 보정 데이터를 전송하는 중앙관리부, 및 상기 크레인들의 GNSS 수신기로부터 위치정보를 수신하여 작업장 내에서 조업중인 모든 크레인의 현재 위치를 실시간으로 표시하고, 상호 충돌 위험 발생시 경보를 하는 충돌방지프로그램이 구동되는 PC 단말을 포함한다.

Description

지엔에스에스를 이용한 크레인 충돌방지 모니터링 시스템 및 방법{System and method of monitoring for preventing collision of cranes using GNSS}
본 발명은 GNSS를 이용한 크레인 충돌방지 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 GNSS 수신기와 GNSS-RTK 기법을 이용한 크레인의 충돌방지 및 제어, 모니터링 시스템 및 방법에 대한 것으로서 건설현장과 조선소의 도크에서 조업중인 다양한 크레인간의 움직임을 고정밀의 GNSS-RTK 기법을 이용하여 GNSS 수신기로 실시간 모니터링하고, 충돌 위험 발생시 이를 운전자와 중앙관리부로 경보하고, 크레인간의 충돌을 방지하기 위하여 크레인의 움직임을 자동으로 제어하는 시스템 및 방법에 대한 것이다.
일반적으로 고층 건물 건설 작업, 선박 건조, 산업용 플랜트 건설, 항만 또는 부두에서의 대형 화물 하역 작업에서는 골리앗 크레인, 지브 크레인, 타워크레인과 같은 다양한 종류의 대규모 크레인이 독립적으로 또는 협업을 하면서 작업을 수행하고 있다.
통상적으로 골리앗 크레인은 골리앗 레일을 따라 움직이면서 작업을 하고, 지브크레인은 각각의 지브 레일을 따라 움직이면서 지브 크레인 붐을 상하 이동 또는 좌우로 회전 이동 시킨다.
또한, 타워크레인은 그 위치가 수일 또는 수십일 동안 고정되어 있으면서 좌우로 회전 이동하게 된다.
상기 크레인들은 비교적 느린 속도로 작업자의 지시에 따라 작동되고 있으나, 항상 크레인 또는 크레인 붐 사이에 충돌이 발생할 염려가 있게 된다.
이와 같이 작업장 내에서 조업중 크레인이 상호 근접할 경우 자동으로 운전자에게 충돌 위험에 대한 경고 메시지를 발생하고, 상호 계속 근접하여 충돌의 위험이 있을 경우 사고를 예방하기 위하여 자동으로 크레인을 정지하게 하는 시스템이 필요하게 된다.
그리고, 하역 작업 중에는 각 크레인이 들 수 있는 무게를 넘어서는 자재일 경우 여러 대의 크레인들이 협동 작업(협업)을 수행할 경우가 빈번히 발생하고, 이 경우 각 크레인은 매우 근접한 위치까지 접근해야하고, 크레인의 붐 끝은 1미터 미만까지 근접할 수 있다. 이럴 경우 운전자는 충돌을 방지하기 위하여 협업중인 크레인의 붐 간의 거리를 협업을 마칠 때까지 지속적으로 확인해야 한다.
또한, 크레인 하역 작업중에는 현재 자재의 높이를 확인하여야 하며, 다른 크레인이 하역중인 크레인의 와이어 또는 자재와의 충돌을 방지해야 한다.
본 발명은 상기와 같이 종래의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 그의 목적은 조업중인 다양한 크레인간의 움직임을 고정밀의 GNSS-RTK 기법을 이용하여 GNSS 수신기로 실시간 모니터링하고, 충돌 위험 발생시 이를 운전자와 중앙관리부로 경보하고, 크레인간의 충돌을 방지하기 위하여 크레인의 움직임을 자동으로 제어하는 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 GNSS를 이용한 크레인 충돌방지 모니터링 시스템은, 지브 크레인의 중심축과 붐에 설치되어 GNSS 위치 정보를 수신하여 중앙관리부로 전송하는 2대의 GNSS 수신기, 타워 크레인의 중심축 또는 붐에 설치되어 GNSS 위치 데이터를 수신하여 중앙관리부로 전송하는 1대 또는 2대의 GNSS 수신기, 상기 크레인들에 구비되고 충돌방지프로그램이 구동되어 충돌방지용 모니터가 각각 디스플레이되는 PC 단말, 상기 크레인들의 GNSS 수신기로 GNSS 위치 보정 데이터를 전송하는 중앙관리부, 및 상기 크레인들의 GNSS 수신기로부터 위치정보를 수신하여 작업장 내에서 조업중인 모든 크레인의 현재 위치를 실시간으로 표시하고, 상호 충돌 위험 발생시 경보를 하는 충돌방지프로그램이 구동되는 PC 단말을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 GNSS를 이용한 크레인 충돌방지 모니터링 시스템에 있어서, 상기 중앙관리부에는, 상기 크레인에 설치된 GNSS 수신기가 GNSS-RTK 기법으로 정확한 위치를 산출하도록 GNSS 보정데이터를 생성하고 상기 GNSS 수신기로 전송하는 GNSS 기준부, 및 중앙관리부와 크레인 간에 GNSS 보정 데이터와 각 크레인의 GNSS 위치를 송수신하는 무선송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 GNSS를 이용한 크레인 충돌방지 모니터링 시스템에 있어서, 상기 중앙관리부의 충돌방지프로그램에는, 각 크레인의 중심축과 붐의 끝에 설치된 GNSS 수신기의 위치를 취득하는 크레인 위치 좌표수신모듈, 상기 각 크레인에서 취득한 좌표정보를 매 시간단위의 파일로 저장하는 크레인 좌표 기록 모듈, 각 크레인에서 수신한 GNSS 좌표를 사전에 입력된 크레인의 제원에 반영하여 모든 크레인의 위치와 작업현황을 표시하는 화면표시모듈, 각 크레인간의 상호 충돌 위험이 발생하면 충돌방지 경보를 하는 충돌경보모듈, 및 작업장에서 충돌사고가 발생하였을 경우 각 크레인의 위치가 기록된 파일을 이용하여 크레인 움직임을 리플레이하여 사고 당시의 상황을 재현하는 크레인 기동 재현 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 GNSS를 이용한 크레인 충돌방지 모니터링 시스템에 있어서, 상기 지브 크레인에는, 지브 크레인의 중심축에 설치되는 제1 GNSS 수신기, 지브 크레인의 붐의 끝에 설치되는 제2 GNSS 수신기, 상기 중앙관리부에서 제공하는 GNSS 보정데이터를 수신하고 GNSS 수신기의 위치정보를 중앙관리부로 송신하는 무선통신부, 크레인이 접근할 경우 위험거리 도달시 크레인을 감속시키고, 충돌거리 도달시에 크레인의 움직임을 정지시키게 하는 크레인 제어부, 및 크레인의 와이어가 감기는 드럼에 설치하여, 와이어가 드럼에서 감기는 회전수를 검출하여 크레인 후크의 높이를 산출하는 엔코더를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 GNSS를 이용한 크레인 충돌방지 모니터링 시스템에 있어서, 상기 지브크레인의 충돌방지프로그램에는, 크레인의 GNSS 수신기로부터 각 좌표를 수신하는 크레인 좌표 수신 모듈, 상기 크레인의 각 좌표를 수신하여 각 크레인의 위치를 표시하는 화면표시모듈, 충돌방지프로그램에 의하여 크레인이 접근할 경우 위험거리 도달시 크레인 제어부로 감속명령을 전달하여 크레인을 감속시키고, 충돌거리 도달시에 크레인 제어부로 정지 명령어를 전송하여 크레인의 움직임을 정지시키게 하는 크레인 제어모듈, 상기 크레인들이 충돌 범위내에 있지만 크레인의 움직임을 제어하는 감속 또는 정지신호가 크레인 제어부로 전송되지 않도록 처리하는 바이패스 모듈, 및 후크의 높이 정보를 엔코더로부터 수신하여 충돌방지프로그램에 적용하는 후크높이수신모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 GNSS를 이용한 크레인 충돌방지 모니터링 시스템에 있어서, 상기 제2 GNSS 수신기에는 연결된 고정봉에 무거운 추를 매달아서 붐 끝 지지대에 걸쳐 제2 GNSS 수신기가 항상 연직을 유지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 GNSS를 이용한 크레인 충돌방지 모니터링 시스템에 있어서, 상기 충돌방지프로그램은 작업장내 크레인이 조업을 하는데 상호 충돌 위험이 전혀 없는 안전거리와, 크레인의 운동반경을 상호 크레인이 침범하지는 않지만 크레인의 운동이 계속 진행될 경우 충돌의 위험이 발생할 수 있는 위험거리와, 크레인의 운동반경이 상호 교차하여 충돌위험이 항시 발생할 수 있는 충돌거리로 구분하여 관리되는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 GNSS를 이용한 크레인 충돌방지 모니터링 시스템에 있어서, 상기 타워 크레인에는, 지브 크레인의 중심축 또는 붐의 끝에 설치되는 제1 GNSS 수신기 또는 제2 GNSS 수신기, 상기 중앙관리부에서 제공하는 GNSS 보정데이터를 수신하고 GNSS 수신기의 위치정보를 중앙관리부로 송신하는 무선통신부, 크레인이 접근할 경우 위험거리 도달시 크레인을 감속시키고, 충돌거리 도달시에 크레인의 움직임을 정지시키게 하는 크레인 제어부, 및 크레인의 와이어가 감기는 드럼에 설치하여, 와이어가 드럼에서 감기는 회전수를 검출하여 크레인 후크의 높이를 산출하는 엔코더를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 GNSS를 이용한 크레인 충돌방지 모니터링 시스템에 있어서, 상기 타워크레인의 충돌방지프로그램에는, 크레인의 GNSS 수신기로부터 각 좌표를 수신하는 크레인 좌표 수신 모듈, 상기 크레인의 각 좌표를 수신하여 각 크레인의 위치를 표시하는 화면표시모듈, 충돌방지프로그램에 의하여 크레인이 접근할 경우 위험거리 도달시 크레인 제어부로 감속명령을 전달하여 크레인을 감속시키고, 충돌거리 도달시에 크레인 제어부로 정지 명령어를 전송하여 크레인의 움직임을 정지시키게 하는 크레인 제어모듈, 상기 크레인들이 충돌 범위 내에 있지만 크레인의 움직임을 제어하는 감속 또는 정지신호가 크레인 제어부로 전송되지 않도록 처리하는 바이패스 모듈, 및 후크의 높이 정보를 엔코더로부터 수신하여 충돌방지프로그램에 적용하는 후크높이수신모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
한편, 본 발명에 따른 GNSS를 이용한 크레인 충돌방지 모니터링 방법은, 크레인 붐 길이, 표고 등과 같은 모니터 대상 크레인들의 제원과 충돌방지거리를 안전거리, 위험거리, 충돌거리로 구분하여 충돌방지프로그램이 구동되는 PC 단말에 입력하는 단계, GNSS 수신기에 통신 연결하여 위치 데이터를 수집하는 단계, 상기 위치 데이터를 기준으로 하여 모니터하고자 하는 대상 크레인의 중심점을 찾아내는 단계, 크레인에 설치된 GNSS 수신기의 각 위치를 기준으로 특정 반경 내에서 가까운 크레인들을 검색하고, 근접 크레인의 현황을 주기적으로 업데이트하면서 저장하는 단계, 주변 크레인과 거리 비교를 통하여 최근접 크레인을 선택하고 크레인 간의 거리를 지속적으로 계산하는 단계, 가장 가까운 두 크레인간의 거리가 충돌거리인지를 판단하고 충돌거리가 될 경우 시청각적인 경보를 발생하며, 충돌 예상지점 및 충돌예상시간을 계산하는 단계, 가장 가까운 두 크레인간의 거리가 위험거리인지를 판단하고 위험거리가 될 경우 시청각적인 경보를 발생하며, 충돌 예상지점 및 충돌예상시간을 계산하는 단계, 및 위험거리 또는 충돌거리인 경우에 크레인 정지 또는 감속 명령을 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 GNSS를 이용한 크레인 충돌방지 모니터링 방법에 있어서, 상기 두 크레인간의 거리가 충돌거리 또는 위험거리를 판단하여 경보를 발생하며, 충돌 예상지점 및 충돌 예상 시간을 계산하는 단계 이후에, 바이패스인지를 판단하고 바이패스인 경우에는 최근접 크레인 선택 및 크레인간 거리계산 단계로 이동하고, 바이패스가 아닌 경우에는 크레인 정지 또는 감속 명령을 발생하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 따른 GNSS를 이용한 크레인 충돌 방지 시스템 및 방법은 크레인간 충돌을 미연에 방지하고, 크레인 운동의 시각화와 모니터링을 제공하는 효과가 있다.
또한, 실시간 측정에 의한 근접경고에 따른 작업의 안정성을 확보할 수 있으며, 악천후 및 야간에도 크레인 작업이 가능하도록 한다.
또한, 작업자의 업무특성 및 업무량에 대한 계량화 및 통계적 분석이 가능하며, 사고발생에 따른 원인규명을 위하여 충돌사항에 대한 역추적이 가능하게 된다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 GNSS를 이용한 크레인 충돌 방지 모니터링 시스템의 전체 구성도이다.
도2는 본 발명에 따른 GNSS를 이용한 크레인 충돌 방지 모니터링 시스템의 중앙관리부의 구성도이다.
도3은 본 발명에 따른 GNSS를 이용한 크레인 충돌 방지 모니터링 시스템의 통신 구성도이다.
도4는 본 발명에 따른 시스템의 중앙관리부에 설치되는 충돌방지프로그램의 상세 구성도이다.
도5는 본 발명에 따른 모니터링 시스템의 충돌방지 거리 설정 구성도이다.
도6은 본 발명에 따른 크레인 충돌 방지 모니터링 시스템에서 지브 크레인 구성도이다.
도7은 크레인의 붐에 설치되는 GNSS 수신기를 연직으로 유지하기 위한 장치의 실시예이다.
도8은 지브크레인의 PC 단말에 설치되는 충돌방지프로그램의 상세 구성도이다.
도9는 지브크레인의 GNSS 수신기를 이용한 크레인 중심점의 계산 설명도이다.
도10은 지브 크레인 붐의 고각 및 방위각 계산 설명도이다.
도11은 지브 크레인 후크의 높이 계산 설명도이다.
도12는 본 발명에 따른 크레인 충돌 방지 모니터링 시스템에서 타워 크레인 구성도이다.
도13은 본 발명에 따른 GNSS를 이용한 크레인 충돌 방지 모니터링 방법의 흐름도이다.
도14는 두 개의 크레인의 회전반경 내 충돌 예상 지점을 계산하는 일실시예에 따른 설명도이다.
도15는 두 개의 크레인의 회전반경 내 충돌 예상 지점을 계산하는 다른 일실시예에 따른 설명도이다.
도16은 두 개의 크레인의 회전반경외 충돌 예상 지점을 계산하는 일실시예에 따른 설명도이다.
도17은 두 개의 크레인의 회전반경 외 충돌 예상 지점을 계산하는 또 다른 일실시예에 따른 설명도이다.
이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 도면에 도시된 실시예에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 GNSS를 이용한 크레인 충돌 방지 모니터링 시스템의 전체 구성도이고, 도2는 본 발명에 따른 GNSS를 이용한 크레인 충돌 방지 모니터링 시스템의 중앙관리부의 구성도이고, 도3은 본 발명에 따른 GNSS를 이용한 크레인 충돌 방지 모니터링 시스템의 통신 구성도이다.
도1에서 도시된 바와 같이, 크레인 충돌방지 모니터링 시스템은 크게 중앙관리부(100), 지브크레인(10), 타워크레인(20)에 부착된 GNSS 수신기, 상기 중앙관리부(100)와 상기 크레인(10, 20)에 각각 설치된 충돌방지프로그램이 구비된 PC단말(50, 150)을 포함하여 구성된다.
상기 크레인에 구비된 PC 단말(50)에는 충돌방지프로그램이 구동되어 충돌방지용 모니터가 각각 디스플레이되고, 상기 중앙관리부(100)에 구비된 PC 단말(150)에서는 충돌방지프로그램이 구동되면 모든 크레인의 현재 상황을 모니터할 수 있다.
상기 지브크레인(10)과 타워크레인(20)은 작업장에 배치되어 작동되고 각 크레인의 위치정보를 무선통신으로 상기 중앙관리부(100)로 전송한다.
상기 지브크레인(10)은 GNSS(Global Navigation Satellite System)로부터 위치정보를 수신하는 제1 GNSS 수신기(12), 제2 GNSS 수신기(14)와 상기 수신된 위치 정보를 무선으로 중앙관리부(100)로 송출하는 무선통신부(15)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 타워크레인(20)은 GNSS로부터 위치정보를 수신하는 제1 GNSS 수신기(22), 제2 GNSS 수신기(24)와 상기 수신된 위치 정보를 무선으로 중앙관리부(100)로 송출하는 무선통신부(25)를 포함한다.
먼저 GNSS(Global Navigation Satellite System : GPS 같은 측위(側衛)위성들의 통칭으로 러시아의 GLONASS, 유럽의 Galileo, SBAS 등이 있다) 수신기가 설치된 각 크레인(10, 20)은 GNSS-RTK (RTK : Real Time Kinematic) 기법을 이용하여 각 크레인에 설치된 수신기의 정확한 좌표를 산출한다.
여기서, GNSS-RTK (RTK : Real Time Kinematic) 기법은 2대의 GNSS 수신기를 이용한다.
상기 GNSS 수신기 중 한 대는 정확한 좌표가 알려진 기지(旣知)점에 설치하여 계산된 좌표와 기지의 좌표차를 이용하여 보정치를 계산하고 이를 미지점의 GNSS 수신기로 전송한다.
미지점의 GNSS 수신기는 기지점의 GNSS 보정신호를 수신하여 실시간으로 cm급의 정확한 위치를 계산하는 GNSS 측위 방식이다.
이 좌표를 기반으로 크레인의 위치를 중앙관리부(100)의 충돌방지프로그램 화면표시모듈과 각 크레인의 충돌방지프로그램 화면표시모듈에 표시한다.
조업간 상호 충돌 위험이 있을 경우 중앙관리부(100)와 운전자에게 알람을 발생하여 접근 거리별로, 단계별로 설정된 충돌 위험을 발생하여 위험을 통보하고, 크레인을 자동으로 감속 또는 정지시켜 크레인의 충돌을 예방하게 한다.
도2에 도시된 중앙관리부의 구성도를 참조하면, 중앙관리부는 GNSS 기준부(102), 무선통신부(105)와 충돌방지프로그램을 구비한 PC단말(150)로 구성되며, 상세하게 기술하면 다음과 같다.
도3을 참조하면, GNSS 기준부(102)는 각 크레인에 설치된 GNSS 수신기(12, 14, 22, 24)가 GNSS-RTK 기법으로 정확한 위치를 산출하기 위하여, GNSS 보정데이터를 생성하면 무선통신부(105)를 이용하여 전송하는 기능을 한다.
GNSS 보정데이터를 생성하기 위해서는 먼저 GNSS 수신이 양호한 안정된 지점에 GNSS 수신기를 설치하고, 수신되는 GNSS 데이터를 처리하여 수신기가 설치된 지점의 정확한 좌표를 계산한다.
계산된 정확한 좌표와 실시각 계산되는 좌표를 이용하여 GNSS 보정데이터를 생성하고, 이를 모든 크레인이 취득할 수 있도록 무선 통신망, 라디오 모뎀, 또는 기타 매체를 통하여 전송한다.
만약 GNSS 기준부(102)에 장애가 발생하여 보정데이터를 생성하지 못할 경우 모든 크레인은 cm 급의 정확한 좌표를 생성할 수 없다.
이를 방지하기 위하여 국토지리정보원에서 제공하고 있는 실시간 정밀측량 시스템(가상 기준국 시스템)을 이용하여 GNSS 기준부 보정데이터를 제공한다.
무선통신부(105)는 중앙관리부(100)와 크레인(10, 20) 간에 GNSS 보정 데이터와 각 크레인의 GNSS 위치를 송수신하기 위한 수단이다.
무선통신부(105)를 이용하여 중앙관리부(100)의 GNSS 기준부(102)의 RTK보정 신호를 각 크레인(10, 20)으로 송신하고, 중앙관리부(100)의 PC 단말(150)에서 구동되는 크레인 충돌방지프로그램은 각 크레인의 GNSS 측위 결과를 수신한다.
도4는 중앙관리부(100)에 설치되는 충돌방지프로그램의 상세 구성도이다.
중앙관리부(100)에 설치되는 충돌방지프로그램은 각 크레인의 GNSS 수신기(12, 14, 22, 24)로부터 위치정보를 수신하여 작업장 내에서 조업중인 모든 크레인의 현재 위치를 실시간으로 표시하고, 상호 충돌 위험 발생시 경보를 하는 역할을 수행한다.
중앙관리부(100)에 설치된 충돌방지프로그램의 구성을 상술하면 아래와 같다.
크레인 위치 좌표수신모듈(151)은 각 크레인의 GNSS 수신기(12, 14, 22, 24)로부터 위치정보를 수신하고, 크레인 위치 좌표 기록 모듈(152)은 상기 수신된 데이터를 기록하여 저장한다.
또한, 화면 표시 모듈(153)은 작업장 내에서 조업중인 모든 크레인의 현재 위치를 실시간으로 표시하고, 충돌경보모듈(154)은 크레인간의 상호 충돌 위험을 계산하여 충돌이 예상되면 충돌방지 경보를 하는 역할을 수행한다.
크레인 기동 재현 모듈(155)은 만약 작업장에서 충돌사고가 발생하였을 경우 각 크레인의 위치가 기록된 파일을 이용하여 크레인 움직임을 리플레이하여 사고 당시의 상황을 재현하여 그 원인을 판단할 수 있는 근거를 제공한다.
중앙관리부에 설치되는 충돌방지프로그램의 구동을 상술하면 아래와 같다.
중앙관리부(100)의 충돌방지프로그램의 크레인 위치 좌표 수신 모듈(151)은 무선 통신부(105)를 이용하여 각 크레인(10, 20)의 중앙부와 붐의 끝에 설치된 GNSS 수신기(12, 14, 22, 24)의 위치를 취득한다.
동시에 크레인 좌표 기록 모듈(152)은 모든 크레인에서 취득한 좌표정보를 매 시간단위의 파일로 저장한다.
각 크레인에서 수신한 GNSS 좌표는 사전에 입력된 크레인의 제원에 반영하여 화면표시모듈(153)에 모든 크레인의 위치와 작업현황을 표시한다.
화면표시모듈(153)에서 모든 크레인의 위치 현황은 2D 평면도로, 크레인의 고각 및 후크의 높이 등은 측면도로 크레인의 제원에 맞게 시각적으로 표시된다.
평면도와 측면도의 분할 표시는 작업자 또는 관리자의 위치 및 현황 판단에 도움을 준다.
또한, 화면표시모듈상에서 현장감을 배가시키기 위하여 배경화면으로 상용지도 서비스콘텐츠(구글 맵 또는 다음(Daum) 맵)와 실시간 연동처리하여, 크레인의 작업현황을 직관적으로 확인할 수 있다.
도5는 본 발명에 따른 모니터링 시스템의 충돌방지 거리 설정 구성도이다.
크레인간의 충돌방지를 위하여 시스템 관리자는 사전에 안전거리, 위험거리, 충돌거리를 현장의 상황에 맞게 각각 구분하여 입력할 수 있다.
여기에서, 안전거리는 작업장내 크레인이 조업을 하는데 상호 충돌 위험이 전혀 없는 거리를 의미한다.
위험거리는 크레인의 운동반경을 상호 크레인이 침범하지는 않지만 크레인의 운동이 계속 진행될 경우 충돌의 위험이 발생할 수 있는 거리이고, 충돌거리는 크레인의 운동반경이 상호 교차하여 충돌위험이 항시 발생할 수 있는 거리를 의미한다.
상기 설명된 각각의 거리는 두 크레인에서의 중심위치와 크레인 붐의 길이를 이용하여 계산하되 그 수식은 도5와 같다.
도6은 본 발명에 따른 크레인 충돌 방지 모니터링 시스템에서 지브 크레인 구성도이다.
도6을 참조하면, 지브 크레인(10)에는 2대의 GNSS 수신기(12, 14), 무선통신장치(15), 운전자용 충돌방지 프로그램을 탑재한 모니터용 PC 단말(50), 크레인 제어부(PLC, 16)와 엔코더(17)로 구성된다.
두 대의 GNSS 수신기중 제1 GNSS 수신기(G1, 12)는 지브 크레인의 중심축에, 제2 GNSS 수신기(G2, 14)는 붐의 끝에 각각 설치한다.
붐 끝에 설치하는 제2 GNSS 수신기(14)는 붐의 단부 쪽에 고정하여 설치하는 경우 붐의 상하 운동에 따라 제2 GNSS 수신기(14)는 연직을 유지하지 못하여 붐 끝의 정확한 좌표를 산출할 수 없다.
따라서, 붐의 상하 운동과 무관하게 제2 GNSS 수신기가 항상 연직을 유지할 수 있는 별도의 장치를 붐의 끝에 설치하여 운영해야 한다.
도7은 크레인의 붐에 설치되는 GNSS 수신기를 연직으로 유지하기 위한 장치의 실시예이다.
도7을 참조하면, 제2 GNSS 수신기(14)는 연결된 고정봉에 무거운 추를 매달고 이를 붐 끝 지지대에 걸쳐 제2 GNSS 수신기(14)가 항상 연직을 유지할 수 있도록 한다.
2대의 GNSS 수신기(12, 14)는 중앙관리부(100)의 GNSS 기준부(102)에서 제공하는 GNSS 보정데이터를 무선통신부(15)를 이용하여 수신하고 수신기내에서 처리하여 cm 급의 정확한 GNSS 수신기의 위치를 NMEA (National Marine Electronics Association : GNSS 측위 결과를 출력하는 표준 형식) 형식으로 출력하여 지브크레인(10)에 구비된 PC 단말(50)의 충돌방지프로그램과 중앙관리부(100)의 무선통신부(105)로 송신하여 PC 단말(150)의 크레인의 충돌방지 프로그램에 각각 제공한다.
도8은 지브크레인의 PC 단말에 설치되는 충돌방지프로그램의 상세 구성도이다.
도8을 참조하면 크레인 좌표 수신 모듈(51)은 크레인(10)의 제1 GNSS 수신기(12)와 제2 GNSS 수신기(12)로부터 각 좌표를 수신하여 크레인의 위치를 화면표시모듈(52)에 나타낸다.
크레인 제어위치의 중심점은 제1 GNSS 수신기(12)와 제2 GNSS 수신기(14)의 원궤적 함수를 이용하여 결정한다.
충돌방지프로그램에 의하여 충돌 위험에 대한 경보는 충돌경보 모듈(53)에서 발생시키고, 크레인이 접근할 경우 크레인 제어모듈(54)이 활성화되어 위험거리 도달시 크레인 제어부(PLC, 16)로 감속명령을 전달하여 크레인을 감속시키고, 충돌거리 도달시에 크레인 제어부(PLC, 16)로 정지 명령어를 전송하여 크레인의 움직임을 정지시키게 하는 것이다.
한편, 두 크레인이 비록 충돌 범위내에 있지만 상호 원활한 조업을 위하여 크레인의 움직임을 제어하는 신호(감속 또는 정지신호)는 크레인의 제어부(16)로 전송되지 않도록 되어야 하는 경우, 이를 바이패스 모듈(55)에서 처리한다.
후크높이수신모듈(56)은 후크의 높이 정보를 엔코더(17)로부터 수신하여 충돌방지프로그램에 적용하는 모듈이다.
도9는 지브크레인의 GNSS 수신기를 이용한 크레인 중심점의 계산 설명도이다.
제1 GNSS 수신기(12)는 현실적으로 크레인의 중앙에 설치할 수 없으므로 정확한 크레인의 중심점을 구하기 위하여 크레인 붐을 1회전하여 생성되는 제1, 제2 GNSS 수신기의 좌표로 생성되는 두 원의 중심의 중점을 크레인의 중심점 계산하여 산출한다.
도9에서 위의 그림은 GNSS 수신기가 2대일 경우, 붐이 회전할 때 제1 GNSS 수신기(G1), 제2 GNSS 수신기(G2)에 의하여 생기는 원의 각 중심을 C1, C2라 하고, C1, C2의 중점 M을 크레인의 중심으로 정한다.
상기 중점 M을 중심으로 도5에서 지정한 충돌거리, 위험거리, 안전거리의 범위를 표시하게 된다.
도9에서 아래 그림은 GNSS 수신기가 1대일 경우, 붐이 회전할 때 제2 GNSS 수신기(G2)에 의하여 생기는 원의 중심 M을 크레인의 중심으로 정한다.
크레인의 중심점 M은 크레인의 충돌거리, 위험거리, 안전거리를 표시할 때 기준으로 사용된다.
충돌방지 프로그램은 실제 크레인의 제원을 바탕으로 사전에 크레인 모델을 정의하고, 제1 GNSS 수신기(12)와 제2 GNSS 수신기(14)에서 출력하는 좌표를 수신하여 크레인의 형상을 화면표시모듈(52)에 표시한다.
도10은 지브 크레인 붐의 고각 및 방위각 계산 설명도이다.
도10에서 위쪽 도면은 크레인의 측면도, 아래쪽은 평면도를 나타내며, 크레인 붐의 회전 움직임과 상하 움직임을 표시하기 위한 붐의 방위각과 고각은 2개의 GNSS 수신기(12, 14)를 이용하여 각각 계산할 수 있다.
제1 GNSS 수신기(12), 제2 GNSS 수신기(14) 그리고 크레인의 제원을 이용하여 붐의 몸체쪽 좌표(P1)를 계산하고, P1과 G2의 좌표를 이용하여 D1을 계산한다.
마지막으로 붐의 고정 길이 R과 D1으로부터 cosine 역함수를 이용하여 붐의 고각(θ)을 계산한다.
즉, D1=dist(G2-P1)이고 cosθ=D1/R이므로 θ=arccos(D1/R)이 된다.
방위각(진북방향에서 시계방향으로 회전한 각도)은 제1 GNSS 수신기(12)와 제2 GNSS 수신기(14)의 좌표를 이용 tangent 역함수를 이용하여 계산한다.
즉, G1(x1, y1), G(x2, y2)일때, tan(90-α)=(y2-y1)/(x2-x1)이므로
α=90-arctan((y2-y1)/(x2-x1))이 된다.
이렇게 붐의 고각과 방위각을 2대의 GNSS 수신기(12, 14)를 이용하여 계산함으로써 고각과 붐의 회전각을 산출하기 위한 별도의 센서는 필요하지 않다.
기본적으로 지브크레인(10)의 PC 단말(50)에 설치된 운전자용 크레인 충돌방지프로그램은 중앙관리부(100)에 설치된 충돌방지프로그램과 동일한 프로그램을 사용한다.
중앙관리부(100)의 충돌방지프로그램과의 차이점은 자신 주변에서 크레인이 접근할 경우 크레인 제어모듈(54)이 활성화되어 위험거리 도달시 크레인 제어부(PLC, 16)로 감속명령을 전달하여 크레인을 감속시키고, 충돌거리 도달시에 크레인 제어부(PLC, 16)로 정지 명령어를 전송하여 크레인의 움직임을 정지시키게 하는 것이다.
2대 이상의 지브크레인(10)이 협업을 하는 경우, 크레인은 상호 지근거리에 위치하여 공동 작업을 수행한다.
이 때 두 크레인이 비록 충돌 범위내에 있지만 상호 원활한 조업을 위하여 크레인의 움직임을 제어하는 신호(감속 또는 정지신호)는 크레인의 제어부(16)로 전송되지 않도록 되어야 하며, 이를 바이패스 모듈(ByPass, 55)에서 처리한다.
크레인들이 지근거리에 도달시 운전기사가 충돌방지프로그램으로 협업이라는 명령을 내리면, 충돌방지프로그램은 충돌 위험에 대한 경보는 충돌경보 모듈(53)에서 계속하여 발생시키되, 충돌방지프로그램이 크레인의 움직임을 제어하지 않는다.
후크높이수신모듈(56)은 후크의 높이 정보를 엔코더(17)로부터 수신하여 충돌방지프로그램에 적용하는 모듈이다.
엔코더(17)는 크레인(10)의 와이어가 감기는 드럼에 설치하여, 와이어가 드럼에서 감기는 회전수를 검출하여 크레인 후크의 높이를 산출하는 센서이다.
도11은 지브 크레인 후크의 높이 계산 설명도이다.
도11을 참조하면, 후크의 높이 정보는 붐의 끝에 설치된 제2 GNSS 수신기(14)의 높이값과 엔코더(17)에서 검출된 회전수를 이용하여 붐 끝에서 후크까지의 와이어의 길이를 계산한다.
따라서, 후크의 높이는 제2 GNSS 수신기의 높이(H1) - 엔코더(17)에서 검출된 회전수에 따른 와이어의 길이(H2) - 작업장의 표고(H3)로 산출할 수 있다.
무선 통신부(15)는 중앙관리부(100)와 크레인간의 상호 데이터 통신을 위한 장치이며, 크레인에서 중앙관리부에 설치된 무선통신부(105)와 통신이 양호한 지점에 설치한다.
도12는 본 발명에 따른 크레인 충돌 방지 모니터링 시스템에서 타워 크레인 구성도이다.
도12를 참조하면, 타워 크레인(20)에는 1대 또는 2대의 GNSS 수신기(22, 24), 무선통신부(25), 운전자용 충돌방지프로그램이 설치된 PC 단말(50), 크레인 제어부(26)와 엔코더(27)로 구성된다.
타워 크레인의 경우 고정점에서 움직이지 않고 회전운동만을 수행한다.
따라서, GNSS 수신기(G2)를 1대만 설치하여 운용할 수 있으며, 이 때 제2 GNSS 수신기(24)만 붐의 끝에 설치하여 크레인 충돌방지프로그램을 사용한다.
한편, 타워크레인의 경우에도 지브크레인에 설명한 사항과 동일하므로 이에 대한 기술은 생략한다.
다음으로, 본 발명에 따른 GNSS를 이용한 크레인 충돌 방지 모니터링 방법에 따른 충돌 위험판단에 대하여 설명한다.
도13은 본 발명에 따른 GNSS를 이용한 크레인 충돌 방지 모니터링 방법의 흐름도이다.
도13을 참조하면, 먼저 크레인 붐 길이, 표고 등과 같은 모니터 대상 크레인들의 제원과 충돌방지거리를 안전거리, 위험거리, 충돌거리로 구분하여 입력한다(S10).
다음으로, GNSS 수신기에 통신 연결하여 위치 데이터를 수집한다(S20).
상기 위치 데이터를 기준으로 하여 모니터하고자 하는 대상 크레인의 중심점을 찾아낸다(S30).
다음으로, 크레인에 설치된 GNSS 수신기의 각 위치를 기준으로 특정 반경 내에서 가까운 크레인들을 검색하고, 근접 크레인의 현황을 주기적으로 업데이트하면서 저장한다(S40). 이는 충돌위험 대상 크레인에 대한 검색시간을 최소화하기 위함이다.
다음, 주변 크레인과 거리 비교를 통하여 최근접 크레인을 선택하고 크레인 간의 거리를 지속적으로 계산한다(S50, S60).
여기서, 가장 가까운 두 크레인간의 거리가 충돌거리인지를 판단하고 충돌거리가 될 경우 시청각적인 경보를 발생하며, 충돌 예상지점 및 충돌예상시간을 계산한다(S70, S90, S100).
또한, 가장 가까운 두 크레인간의 거리가 위험거리인지를 판단하고 위험거리가 될 경우 시청각적인 경보를 발생하며, 충돌 예상지점 및 충돌예상시간을 계산한다(S80, S90, S100).
상기 S90 단계 이후에, 바이패스인지를 판단한다(S110).
상기 S110 단계에서, 바이패스인 경우에는 다시 S60 단계로 이동하고, 바이패스가 아닌 경우에는 크레인 정지 또는 감속 명령을 발생한다(S120).
중앙제어부의 충돌방지 프로그램은 크레인과 직접 연결되어 있지 않으므로, 크레인이 충돌위험거리 도달시 경보와 각 크레인으로 감속 또는 정지 신호가 제대로 발생하고 있는지를 화면표시부에 나타낸다.
충돌거리 도달시 충돌 예상 지점 계산에 대한 알고리즘은 다음과 같다.
도14는 두 개의 크레인의 회전반경 내 충돌 예상 지점을 계산하는 일실시예에 따른 설명도이다.
먼저 두 지브크레인의 회전 반경의 교차점 P1, P2와 P1, P2의 중점 P5를 계산하고, 각 크레인 붐의 직선의 방정식 L1, L2를 계산한다.
다음으로 P1, P5를 잇는 직선의 방정식 L5와 P5, P2를 잇는 직선의 방정식 L6을 생성한다.
도14에서 보는 것처럼 L1, L2 모두가 L5 또는 L6와 교차할 경우 충돌 예상지점은 L1과 L2의 교점이 된다.
계산의 편의를 위하여 직선의 방정식을 이용하였으나, 평면을 지나는 직선의 방정식을 이용하여 충돌여부를 판단할 수 있다.
즉, 두 크레인의 중심점과 각 교점이 이루는 2개의 평면(△C1P1C2, △C1P2C2)중 L1, L2 직선이 모두 하나의 평면에 존재할 경우 회전반경내 충돌 예상지점을 계산할 수 있다.
도15는 두 개의 크레인의 회전반경 내 충돌 예상 지점을 계산하는 다른 일실시예에 따른 설명도이다.
도15에 도시된 경우에서, L1과 L2가 각각 L5 또는 L6와 교차할 경우, 느린 속도로 움직이는 직선(크레인 붐)의 법선과 나머지 직선(크레인 붐)의 교점이 충돌 예상지점이 될 것이다.
또한, 두 크레인의 중심점과 각 교점이 이루는 2개의 평면(△C1P1C2, △C1P2C2)의 평면의 방정식과 L1, L2 직선이 각각의 평면에 존재할 경우 회전반경내 충돌 예상지점을 계산할 수 있다.
도16은 두 개의 크레인의 회전반경외 충돌 예상 지점을 계산하는 일실시예에 따른 설명도이다.
도16의 경우에서, 각 크레인의 회전반경 바깥에서 충돌이 예상되나 크레인의 회전이 지속되어 도14처럼 진행될 것으로 예상되는 경우이다.
이때는 두 직선의 방정식 L1과 L2가 L5와 L6에 모두 교점을 가지지 않을 때로 L1과 L2의 법선이 교차하는 지점이 충돌 예상지점이 된다.
여기에서도, 두 크레인의 중심점과 각 교점이 이루는 2개의 평면(△C1P1C2, △C1P2C2)의 평면의 방정식과 L1, L2 직선이 각각의 평면에 존재할 경우 회전반경내 충돌 예상지점을 계산할 수 있다.
도17은 두 개의 크레인의 회전반경 외 충돌 예상 지점을 계산하는 또 다른 일실시예에 따른 설명도이다.
마지막으로 회전반경 바깥에서 충돌 예상지점이 있는 경우이다. 한 직선(L1)은 L5와 교점을 이루지만, 다른 직선(L2)이 충돌지역 밖으로 회전할 경우이다. 이 때 충돌 예상지점은 한 크레인의 회전반경 밖에 위치하고, 충돌지점은 L1, L2 직선의 방정식의 교점이다.
여기에서도, 두 크레인의 중심점과 각 교점이 이루는 2개의 평면(△C1P1C2, △C1P2C2)의 평면의 방정식과 L1, L2 직선이 각각의 평면에 존재할 경우 회전반경내 충돌 예상지점을 계산할 수 있다.
충돌 예상지점이 산출되면, 현재 이동하는 붐의 속도를 이용하여 충돌 예상지점까지의 거리와 예상시간을 계산하여 충돌방지 프로그램의 화면표시 모듈에 나타낼 수 있다.
충돌 예상지점을 P6라고 한다면 느린 속도로 움직이는 직선 L1 또는 L2의 G2와 P6과의 거리를 계산하고, 이를 느린 속도로 움직이는 직선 L1 또는 L2의 속도로 나눈다. 즉 충돌 예상시간(t) = Dist( P6, (G2, L1 또는 L2) ) / (L1 또는 L2의 이동속도)로 계산할 수 있다.
또한, 크레인간의 수직높이차를 크레인의 측면을 바라보는 시점으로 표시한다.
만약 작업장에서 충돌사고가 발생하였을 경우 각 크레인의 위치가 기록된 파일을 이용하여 크레인 움직임의 리플레이 기능을 이용, 사고 당시의 상황을 재현하여 그 원인을 판단할 수 있는 근거를 제공한다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체적인 실시예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
10 : 지브크레인 12, 22 : 제1 GNSS 수신기
14, 24 : 제2 GNSS 수신기 15, 25, 105 : 무선통신부
16, 26 : 크레인제어부(PLC) 17, 27 : 엔코더
20 : 타워크레인 50, 150 : PC 단말
51 : 크레인좌표수신모듈 52 : 화면 표시 모듈
53 : 충돌 경보 모듈 54 : 크레인 제어 모듈
55 : 바이패스 모듈 56 : 후크 높이 수신 모듈
100 : 중앙관리부 102 : GNSS 기준부
151 : 크레인위치좌표수신모듈 152 : 크레인위치좌표기록모듈
153 : 화면 표시 모듈 154 : 충돌 경보 모듈
155 : 크레인 기동 재현 모듈

Claims (11)

  1. 지브 크레인의 중심축과 붐에 설치되어 GNSS 위치 정보를 수신하여 중앙관리부로 전송하는 2대의 GNSS 수신기;
    타워 크레인의 중심축 또는 붐에 설치되어 GNSS 위치 데이터를 수신하여 중앙관리부로 전송하는 1대 또는 2대의 GNSS 수신기;
    상기 크레인들에 구비되고 충돌방지프로그램이 구동되어 충돌방지용 모니터가 각각 디스플레이되는 PC 단말;
    상기 크레인들의 GNSS 수신기로 GNSS 위치 보정 데이터를 전송하는 중앙관리부; 및
    상기 크레인들의 GNSS 수신기로부터 위치정보를 수신하여 작업장 내에서 조업중인 모든 크레인의 현재 위치를 실시간으로 표시하고, 상호 충돌 위험 발생시 경보를 하는 충돌방지프로그램이 구동되는 PC 단말을 포함하며,
    상기 충돌방지프로그램은 작업장내 크레인이 조업을 하는데 상호 충돌 위험이 전혀 없는 안전거리와, 크레인의 운동반경을 상호 크레인이 침범하지는 않지만 크레인의 운동이 계속 진행될 경우 충돌의 위험이 발생할 수 있는 위험거리와, 크레인의 운동반경이 상호 교차하여 충돌위험이 항시 발생할 수 있는 충돌거리로 구분하여 관리되는 것을 특징으로 하는 GNSS를 이용한 크레인 충돌방지 모니터링 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 중앙관리부에는,
    상기 크레인에 설치된 GNSS 수신기가 GNSS-RTK 기법으로 정확한 위치를 산출하도록 GNSS 보정데이터를 생성하고 상기 GNSS 수신기로 전송하는 GNSS 기준부; 및
    중앙관리부와 크레인 간에 GNSS 보정 데이터와 각 크레인의 GNSS 위치를 송수신하는 무선송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 GNSS를 이용한 크레인 충돌방지 모니터링 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 중앙관리부의 충돌방지프로그램에는,
    각 크레인의 중심축과 붐의 끝에 설치된 GNSS 수신기의 위치를 취득하는 크레인 위치 좌표수신모듈;
    상기 각 크레인에서 취득한 좌표정보를 매 시간단위의 파일로 저장하는 크레인 좌표 기록 모듈;
    각 크레인에서 수신한 GNSS 좌표를 사전에 입력된 크레인의 제원에 반영하여 모든 크레인의 위치와 작업현황을 표시하는 화면표시모듈;
    각 크레인간의 상호 충돌 위험이 발생하면 충돌방지 경보를 하는 충돌경보모듈; 및
    작업장에서 충돌사고가 발생하였을 경우 각 크레인의 위치가 기록된 파일을 이용하여 크레인 움직임을 리플레이하여 사고 당시의 상황을 재현하는 크레인 기동 재현 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 GNSS를 이용한 크레인 충돌방지 모니터링 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 지브 크레인에는,
    지브 크레인의 중심축에 설치되는 제1 GNSS 수신기;
    지브 크레인의 붐의 끝에 설치되는 제2 GNSS 수신기;
    상기 중앙관리부에서 제공하는 GNSS 보정데이터를 수신하고 GNSS 수신기의 위치정보를 중앙관리부로 송신하는 무선통신부;
    크레인이 접근할 경우 위험거리 도달시 크레인을 감속시키고, 충돌거리 도달시에 크레인의 움직임을 정지시키게 하는 크레인 제어부; 및
    크레인의 와이어가 감기는 드럼에 설치하여, 와이어가 드럼에서 감기는 회전수를 검출하여 크레인 후크의 높이를 산출하는 엔코더를 포함하는 것을 특징으로 하는 GNSS를 이용한 크레인 충돌방지 모니터링 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 지브크레인의 충돌방지프로그램에는,
    크레인의 GNSS 수신기로부터 각 좌표를 수신하는 크레인 좌표 수신 모듈;
    상기 크레인의 각 좌표를 수신하여 각 크레인의 위치를 표시하는 화면표시모듈;
    충돌방지프로그램에 의하여 크레인이 접근할 경우 위험거리 도달시 크레인 제어부로 감속명령을 전달하여 크레인을 감속시키고, 충돌거리 도달시에 크레인 제어부로 정지 명령어를 전송하여 크레인의 움직임을 정지시키게 하는 크레인 제어모듈;
    상기 크레인들이 충돌 범위내에 있지만 크레인의 움직임을 제어하는 감속 또는 정지신호가 크레인 제어부로 전송되지 않도록 처리하는 바이패스 모듈; 및
    후크의 높이 정보를 엔코더로부터 수신하여 충돌방지프로그램에 적용하는 후크높이수신모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 GNSS를 이용한 크레인 충돌방지 모니터링 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2 GNSS 수신기에는 연결된 고정봉에 무거운 추를 매달아서 붐 끝 지지대에 걸쳐 제2 GNSS 수신기가 항상 연직을 유지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 GNSS를 이용한 크레인 충돌방지 모니터링 시스템.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 타워 크레인에는,
    지브 크레인의 중심축 또는 붐의 끝에 설치되는 제1 GNSS 수신기 또는 제2 GNSS 수신기;
    상기 중앙관리부에서 제공하는 GNSS 보정데이터를 수신하고 GNSS 수신기의 위치정보를 중앙관리부로 송신하는 무선통신부;
    크레인이 접근할 경우 위험거리 도달시 크레인을 감속시키고, 충돌거리 도달시에 크레인의 움직임을 정지시키게 하는 크레인 제어부; 및
    크레인의 와이어가 감기는 드럼에 설치하여, 와이어가 드럼에서 감기는 회전수를 검출하여 크레인 후크의 높이를 산출하는 엔코더를 포함하는 것을 특징으로 하는 GNSS를 이용한 크레인 충돌방지 모니터링 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 타워크레인의 충돌방지프로그램에는,
    크레인의 GNSS 수신기로부터 각 좌표를 수신하는 크레인 좌표 수신 모듈;
    상기 크레인의 각 좌표를 수신하여 각 크레인의 위치를 표시하는 화면표시모듈;
    충돌방지프로그램에 의하여 크레인이 접근할 경우 위험거리 도달시 크레인 제어부로 감속명령을 전달하여 크레인을 감속시키고, 충돌거리 도달시에 크레인 제어부로 정지 명령어를 전송하여 크레인의 움직임을 정지시키게 하는 크레인 제어모듈;
    상기 크레인들이 충돌 범위 내에 있지만 크레인의 움직임을 제어하는 감속 또는 정지신호가 크레인 제어부로 전송되지 않도록 처리하는 바이패스 모듈; 및
    후크의 높이 정보를 엔코더로부터 수신하여 충돌방지프로그램에 적용하는 후크높이수신모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 GNSS를 이용한 크레인 충돌방지 모니터링 시스템.
  10. 크레인 붐 길이, 표고 등과 같은 모니터 대상 크레인들의 제원과 충돌방지거리를 안전거리, 위험거리, 충돌거리로 구분하여 충돌방지프로그램이 구동되는 PC 단말에 입력하는 단계;
    GNSS 수신기에 통신 연결하여 위치 데이터를 수집하는 단계;
    상기 위치 데이터를 기준으로 하여 모니터하고자 하는 대상 크레인의 중심점을 찾아내는 단계;
    크레인에 설치된 GNSS 수신기의 각 위치를 기준으로 특정 반경 내에서 가까운 크레인들을 검색하고, 근접 크레인의 현황을 주기적으로 업데이트하면서 저장하는 단계;
    주변 크레인과 거리 비교를 통하여 최근접 크레인을 선택하고 크레인 간의 거리를 지속적으로 계산하는 단계;
    가장 가까운 두 크레인간의 거리가 충돌거리인지를 판단하고 충돌거리가 될 경우 시청각적인 경보를 발생하며, 충돌 예상지점 및 충돌예상시간을 계산하는 단계;
    가장 가까운 두 크레인간의 거리가 위험거리인지를 판단하고 위험거리가 될 경우 시청각적인 경보를 발생하며, 충돌 예상지점 및 충돌예상시간을 계산하는 단계; 및
    위험거리 또는 충돌거리인 경우에 크레인 정지 또는 감속 명령을 발생하는 단계를 포함하는 GNSS를 이용한 크레인 충돌방지 모니터링 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 두 크레인간의 거리가 충돌거리 또는 위험거리를 판단하여 경보를 발생하며, 충돌 예상지점 및 충돌 예상 시간을 계산하는 단계 이후에, 바이패스인지를 판단하고 바이패스인 경우에는 최근접 크레인 선택 및 크레인간 거리계산 단계로 이동하고, 바이패스가 아닌 경우에는 크레인 정지 또는 감속 명령을 발생하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 GNSS를 이용한 크레인 충돌방지 모니터링 방법.
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150051512A (ko) * 2013-11-04 2015-05-13 주식회사 도원알에프 타워 크레인 충돌 방지 시스템
CN108169769A (zh) * 2017-12-29 2018-06-15 中国建筑第五工程局有限公司 一种群塔防碰撞的方法
CN110182692A (zh) * 2019-06-05 2019-08-30 湖南中铁五新重工有限公司 一种门式起重机交叉防撞安全监控***及方法
KR20200110851A (ko) 2019-03-18 2020-09-28 이정현 타워크레인의 통합 관리 운영 시스템
CN113247771A (zh) * 2021-04-26 2021-08-13 国电南瑞科技股份有限公司 一种起重机防电缆触碰***及方法
US20210269285A1 (en) * 2018-11-20 2021-09-02 Philip Irle Crane with an anti-collision device and method for installing such an anti-collision device
KR20220005969A (ko) * 2020-07-07 2022-01-14 박경령 크레인의 충돌 방지시스템 및 방법
KR102371088B1 (ko) * 2021-08-20 2022-03-10 주식회사 포스트 산업 현장의 중장비 간 충돌 예방 방법과 이에 대한 관제 시스템
KR20220092132A (ko) * 2020-12-24 2022-07-01 고등기술연구원연구조합 크레인의 충돌 방지 시스템 및 충돌 방지 방법
CN115857336A (zh) * 2022-11-22 2023-03-28 中科航宇(北京)自动化工程技术有限公司 悬臂式斗轮机防碰撞的方法、装置和设备
CN116882220A (zh) * 2023-09-07 2023-10-13 深圳慧拓无限科技有限公司 起重机站位区域规划方法及装置、电子设备、存储介质

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003118981A (ja) 2001-10-18 2003-04-23 Hitachi Ltd クレーン接近警報装置
JP2007084336A (ja) 2005-08-26 2007-04-05 Topcon Corp クレーン接近警報システム
JP2007276996A (ja) 2006-04-12 2007-10-25 Ohbayashi Corp 建設機械のジブ動作監視装置、建設機械のジブ動作監視方法、建設機械の動作監視システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003118981A (ja) 2001-10-18 2003-04-23 Hitachi Ltd クレーン接近警報装置
JP2007084336A (ja) 2005-08-26 2007-04-05 Topcon Corp クレーン接近警報システム
JP2007276996A (ja) 2006-04-12 2007-10-25 Ohbayashi Corp 建設機械のジブ動作監視装置、建設機械のジブ動作監視方法、建設機械の動作監視システム

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101601644B1 (ko) 2013-11-04 2016-03-09 주식회사 도원알에프 타워 크레인 충돌 방지 시스템
KR20150051512A (ko) * 2013-11-04 2015-05-13 주식회사 도원알에프 타워 크레인 충돌 방지 시스템
CN108169769A (zh) * 2017-12-29 2018-06-15 中国建筑第五工程局有限公司 一种群塔防碰撞的方法
US20210269285A1 (en) * 2018-11-20 2021-09-02 Philip Irle Crane with an anti-collision device and method for installing such an anti-collision device
KR20200110851A (ko) 2019-03-18 2020-09-28 이정현 타워크레인의 통합 관리 운영 시스템
CN110182692A (zh) * 2019-06-05 2019-08-30 湖南中铁五新重工有限公司 一种门式起重机交叉防撞安全监控***及方法
CN110182692B (zh) * 2019-06-05 2024-02-13 湖南中铁五新重工有限公司 一种门式起重机交叉防撞安全监控***及方法
KR102433638B1 (ko) * 2020-07-07 2022-08-18 박경령 크레인의 충돌 방지시스템 및 방법
KR20220005969A (ko) * 2020-07-07 2022-01-14 박경령 크레인의 충돌 방지시스템 및 방법
KR102544505B1 (ko) * 2020-12-24 2023-06-20 고등기술연구원연구조합 크레인의 충돌 방지 시스템 및 충돌 방지 방법
KR20220092132A (ko) * 2020-12-24 2022-07-01 고등기술연구원연구조합 크레인의 충돌 방지 시스템 및 충돌 방지 방법
CN113247771A (zh) * 2021-04-26 2021-08-13 国电南瑞科技股份有限公司 一种起重机防电缆触碰***及方法
KR102371088B1 (ko) * 2021-08-20 2022-03-10 주식회사 포스트 산업 현장의 중장비 간 충돌 예방 방법과 이에 대한 관제 시스템
CN115857336A (zh) * 2022-11-22 2023-03-28 中科航宇(北京)自动化工程技术有限公司 悬臂式斗轮机防碰撞的方法、装置和设备
CN115857336B (zh) * 2022-11-22 2024-02-02 江苏射阳港发电有限责任公司 悬臂式斗轮机防碰撞的方法、装置和设备
CN116882220A (zh) * 2023-09-07 2023-10-13 深圳慧拓无限科技有限公司 起重机站位区域规划方法及装置、电子设备、存储介质
CN116882220B (zh) * 2023-09-07 2024-01-23 深圳慧拓无限科技有限公司 起重机站位区域规划方法及装置、电子设备、存储介质

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