KR102140973B1 - LiDAR를 이용한 광산 갱내 붕괴 감시 시스템 - Google Patents

LiDAR를 이용한 광산 갱내 붕괴 감시 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광산 갱내 붕괴 감시 시스템에 관한 것으로 보다 상세하게는, LiDAR를 이용한 광산 갱내 붕괴 감시 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 광산 갱내의 광범위한 암반면을 실시간 모니터링하되 시스템 구축 비용을 최소화할 수 있는 LiDAR를 이용한 광산 갱내 붕괴 감시 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 LiDAR를 이용한 광산 갱내 붕괴 감시 시스템은 갱내 붕괴 감시 대상 영역에 설치되는 크랙 변위 센서; 갱내 붕괴 감시 대상 영역에 설치되는 기울기 측정 센서; 갱내 붕괴 감시 대상 영역에 대향하여 설치되는 Lidar 센서; 및 상기 크랙 변위 센서의 센싱값, 기울기 측정 센서의 센싱값 및 Lidar 센서의 계측값을 사용해, 갱내 붕괴 감시 대상 영역을 모니터링하는 중앙 처리 장치를 포함한다. 본 발명은 크랙(crack) 변위 센서 및 기울기 측정 센서를 사용해 포인트 단위 계측을 하고, Lidar 센서를 사용해 면 단위 계측을 하는 것에 의해, 크랙 변위 센서 및 기울기 측정 센서의 설치 비용을 최소화하면서 광산 갱내의 광범위한 암반면을 효율적으로 모니터링 할 수 있다.

Description

LiDAR를 이용한 광산 갱내 붕괴 감시 시스템{SYSTEM FOR MONITORING A COLLAPSE OF MINE PIT USING LIDAR}
본 발명은 광산 갱내 붕괴 감시 시스템에 관한 것으로 보다 상세하게는, LiDAR를 이용한 광산 갱내 붕괴 감시 시스템에 관한 것이다.
광산 갱내 붕괴는 치명적인 인명 사고를 유발한다. 이에, 광산 갱내 붕괴의 예측을 위한 기술 개발이 필요하다. 이와 관련해, 갱내 지반 변위 계측 시스템에 적용할 수 있는 센서는 매우 다양하나 갱 암반 및 절리의 특성에 따라 적용 가능한 계측 종류는 매우 제한적일 수 밖에 없다. 그 지형에 맞는 정밀도 뿐 아니라, 암반 및 절리의 변형이나 변위에 따른 위험도를 감지할 수 있어야 하며, 강성에 부합하는 내구성과 조작 및 설치의 편이성이 용이하여야 한다.
국내 광산의 경우, 갱도 내 측벽 및 천장의 암반 붕괴 특성을 볼 때 쐐기파괴와 평면파괴 두 가지 파괴형태가 동반되는 경향이 크다. 하지만 암반이 붕괴되어 낙석에 이르기까지 초기 이동량과 방향을 추적하고, 임계점을 정량적으로 정하기는 쉽지 않다. 따라서 임계점의 설정은 현장에 구축하여 설치되어 있는 센서의 데이터를 취득한 후 암반의 거동을 분석 후 임계점을 설정하는 것이 바람직하다.
낙석이 발생하는 범위는 일반적으로 예상하기 어려우며, 또한 광범위하게 나타나는 특성을 갖는다. 따라서 낙석발생이 예상되는 모든 단면들에 대해 변위센서 또는 경사계 센서를 설치하여 해당 포인트의 변위를 모니터링해야 하지만 대상 범위가 광범위하기 때문에 모든 포인트에 센서를 구축하기 위해서는 많은 예산이 소요되고 시스템 구성이 복잡해지는 문제점이 있다.
광산 붕괴 예측 기술 관련, 한국등록특허 제1642862호는 광산 지역에서 발생하는 지진 신호를 감지하는 지진 감지 센서부; 상기 지진 감지 센서부에서 감지된 지진 신호에 근거하여 지진의 파형 및 규모를 포함하는 지진 정보를 생성하는 지진 정보 생성부; 광산 지역에서 발생하는 과거 지진 정보와 과거 지진 정보에 대응하여 발생된 피해 정보를 저장하는 피해 정보 데이터베이스부; 상기 지진 정보 생성부에서 생성된 지진 정보와 상기 피해 정보 데이터베이스부에 저장된 과거 지진 정보를 비교하는 지진 정보 비교부; 상기 지진 정보와 과거 지진 정보의 비교 결과에 근거하여 지진에 의한 광산 지역의 피해 발생 여부를 결정하는 광진 피해 결정부; 상기 광진 피해 결정부에서 지진에 의한 광산 지역의 피해 발생이 결정되면, 상기 피해 정보 데이터베이스부에 저장된 피해 정보에 근거하여 예상 피해 정도를 결정하고, 결정된 광산 지역의 예상 피해 정도가 포함된 광진 이벤트를 생성하는 광진 피해 제어부; 및 상기 광진 피해 제어부에서 생성된 광진 이벤트를 수신하여 경보를 출력하는 광진 피해 경보 출력부;를 포함하고, 상기 광진 피해 제어부는, 상기 광진 피해 결정부에서 지진에 의한 광산 지역의 피해가 발생되지 않는 것으로 결정되면, 지진 발생 정보만 포함된 광진 이벤트를 생성하는 것을 특징으로 하는 광산 지역에서의 지진 피해 예측 시스템을 개시한다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
- 한국등록특허 제1642862호(발명의 명칭: 광산 지역에서의 지진 피해 예측을 위한 시스템 및 방법, 공고일: 2016.07.26.)
본 발명은 광산 갱내의 광범위한 암반면을 실시간 모니터링하되 시스템 구축 비용을 최소화할 수 있는 LiDAR를 이용한 광산 갱내 붕괴 감시 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 LiDAR를 이용한 광산 갱내 붕괴 감시 시스템은 갱내 붕괴 감시 대상 영역에 설치되는 크랙 변위 센서; 갱내 붕괴 감시 대상 영역에 설치되는 기울기 측정 센서; 갱내 붕괴 감시 대상 영역에 대향하여 설치되는 Lidar 센서; 및 상기 크랙 변위 센서의 센싱값, 기울기 측정 센서의 센싱값 및 Lidar 센서의 계측값을 사용해, 갱내 붕괴 감시 대상 영역을 모니터링하는 중앙 처리 장치를 포함한다.
여기서, 상기 크랙 변위 센서 및 기울기 측정 센서를 이용해 상기 갱내 붕괴 감시 대상 영역을 포인트 단위로 모니터링하고, 상기 Lidar 센서를 이용해 상기 갱내 붕괴 감시 대상 영역을 면 단위로 모니터링할 수 있다.
본 발명은 크랙(crack) 변위 센서 및 기울기 측정 센서를 사용해 포인트 단위 계측을 하고, Lidar 센서를 사용해 면 단위 계측을 하는 것에 의해, 크랙 변위 센서 및 기울기 측정 센서의 설치 비용을 최소화하면서 광산 갱내의 광범위한 암반면을 효율적으로 모니터링 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 LiDAR를 이용한 광산 갱내 붕괴 감시 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명에 적용되는 LiDAR의 일 실시예를 설명하기 위한 광세그먼트의 개념도이다.
도 3은 본 발명에 적용되는 LiDAR의 일 실시예를 설명하기 위한 유저 인터페이스 및 디텍션 기준의 예시이다.
도 4는 본 발명에 적용되는 LiDAR의 검출 원리를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 LiDAR를 이용한 광산 갱내 붕괴 감시 대상 영역의 개념도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 LiDAR를 이용한 광산 갱내 붕괴 감시 시스템의 기능 블록도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 LiDAR를 이용한 광산 갱내 붕괴 감시 시스템의 기능 블록도이다.
도 8은 도 7이 비교 분석부의 분석 프로세스에 대한 플로우 차트이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 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.
및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 Lidar를 이용한 광산 갱내 붕괴 감시 시스템에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 LiDAR를 이용한 광산 갱내 붕괴 감시 시스템의 개념도이다. 도 2는 본 발명에 적용되는 LiDAR의 일 실시예를 설명하기 위한 광세그먼트의 개념도이다. 도 3은 본 발명에 적용되는 LiDAR의 일 실시예를 설명하기 위한 유저 인터페이스 및 디텍션 기준의 예시이다. 도 4는 본 발명에 적용되는 LiDAR의 검출 원리를 설명하기 위한 그래프이다. 도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 LiDAR를 이용한 광산 갱내 붕괴 감시 대상 영역의 개념도이다. 도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 LiDAR를 이용한 광산 갱내 붕괴 감시 시스템의 기능 블록도이다. 도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 LiDAR를 이용한 광산 갱내 붕괴 감시 시스템의 기능 블록도이다. 도 8은 도 7이 비교 분석부의 분석 프로세스에 대한 플로우 차트이다. 이하, 본 발명의 요지를 명확히 하기 위해 종래 주지된 사항에 대한 설명은 생략하거나 간단히 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 광산 갱내 붕괴 감시 시스템은 크랙(crack) 변위 센서 및 기울기 측정 센서를 이용한 포인트 계측 방식과 Lidar 센서를 이용한 면 단위 계측 방식을 병행한다. 주지된 바와 같이, LiDAR센서는 일정한 각도 범위 내에서 레이저 스캐닝을 통한 거리 측정 및 공간정보의 측정이 가능한 방식으로서 광산과 같이 갱 붕괴에 따른 낙석위험이 광범위한 암반 영역에 대한 계측이 요구되는 경우 비용 절감 및 분석 효율성을 향상할 수 있는 계측 방식이다. 크랙(crack) 변위 센서 및 기울기 측정 센서의 센싱값과 Lidar 센서의 계측값은 근거리 무선망(예를 들어, Lora 망)을 이용해 수집되고 게이트웨이를 거쳐 무선망(예를 들어, LTE 망)을 통해, 계측 서버 DB에 전달될 수 있다. 본 발명은 갱내 낙석의 발생이 검지되는 경우 작업자 및 관리자에게 현장에서 즉시 경보 발생이 가능한 경광등 및 경보방송 시스템을 포함하고 있으므로 현장의 위험에 신속히 대응할 수 있다. 본 발명은 변위계, 경사계 센서를 이용한 포인트(점)계측과 병행하여 레이더 방식의 LiDAR센서를 적용하여 광범위한 암반 면에 대해 면 단위 계측이 가능한 센서 시스템을 활용한다. LiDAR는 마이크로파 레이더의 작동원리와 유사한 방법으로 대기의 다양한 원격 표적을 탐지하고 그 표적까지의 거리를 측정하기 위하여 고안된 장치로서 전자신호 처리장치와 레이저 송신기 및 수신기가 결합된 계측기기이다. LiDAR와 Radar는 신호를 방사해서 대상과의 거리 등 각종 정보를 파악한다는 기능적인 공통점이 있다. 반면, 라이다는 물체의 물리적 특성을 확인하기 위해 Light(빛, 레이저)를 쏘아서 정보를 측정하며 레이다는 Radio(전파)를 주기적으로 발사했을 때 물체에 부딪쳐 반사되는 전파를 읽어 물체와의 거리, 움직이는 방향, 높이 등을 확인하는 방식이다. 라이다는 파장이 짧은 레이저를 사용하므로 레이더보다 측정 정밀도와 공간 해상도가 높아 형태를 빠르게 입체적으로 파악할 수 있으며 레이다보다 사물인식거리가 길고 정확도가 높아서 광산환경에서 갱내 낙석을 검지하는데 레이다보다 효과적이다. 본 발명에서 제안하는 LiDAR 센서는 기존의 고가의 모터 회전방식 대신 일정한 시야각만 확보하는 무회전 라이다 모델이다. 기존의 제품은 전력의 소모가 크고 고가의 제품이므로 적용이 어려웠지만 최근 자율주행 자동차에 적용성이 확대되며 라이다 센서 기술이 소형화, 저가격화에 집중되고 있다. 따라서 광산환경의 갱내 낙석감지 등에도 적용이 가능한 제품으로서 면 단위 암반 계측관리가 요구되는 낙석위험지역의 경우 활용도가 매우 높은 기술이다.
도 2를 참조하면, Lidar 센서는 기 설정된 반경과 높이의 면을 대상으로 계측이 가능할 수 있다. 도 2은 총 16개의 광세그먼트를 가지며 각각의 광세그먼트가 높이 7.5도, 너비 2.8도를 대상으로 계측하는 경우를 예시한다.
도 3을 참조하면 도 2와 같은 Lidar 센서를 활용하는 경우, Lidar 센서는 측정 대상 영역을 모의하는 디스플레이 화면(도 3에서 좌측)을 제공할 수 있고 각 세그먼드별 계측값(Amplitude) 및 계측값을 이용해 산출된 거리(Distance), 이상 유무 판정 결과인 플래그(Flag, Flag가 1이면 정상임)를 디스플레이할 수 있다. 도 4를 참조하면, Lidar는 센서 소자 별 계측 대상 과의 거리 대비 센서의 계측값을 도시한다. 도 4와 같은 센서 소자 별 계측 대상 과의 거리 대비 센서의 계측값을 기초로, 갱내에 설치된 Lidar 센서의 센싱값에 기반한 거리 산출이 가능할 수 있다.
도 5를 참조하면, 갱내 붕괴 감시 대상 영역(100)은 N 개의 셀(110)로 분할될 수 있다. 도 1은 1*N 형태로 갱내 붕괴 감시 대상 영역이 복수의 셀로 분할된 것을 예시하나, M*N 형태로 갱내 붕괴 감시 대상 영역이 복수의 셀로 분할될 수도 있다. 본 발명은 셀의 사이즈를 제한하지 않는다. 갱내 붕괴 감시 대상 영역의 면에 따라, 적절한 분해능을 가지는 Lidar 센서가 적용될 수 있다. 그리고, 도 6은 셀 사이즈가 크랙 변위 센서(1) 및 기울기 측정 센서(2) 보다 큰 경우를 예시하나, 분해능을 높이기 위해 셀 사이즈가 크랙 변위 센서(1) 및 기울기 측정 센서(2) 보다 매우 작을 수도 있다.
도 6을 참조하면, 복수의 셀 각각 중 기 설정된 셀에 크랙 변위 센서(1) 및 기울기 측정 센서(2) 중 적어도 하나가 설치될 수 있다. 크랙 변위 센서(1)가 설치되는 셀은 감시 대상인 크랙이 존재할 수 있고, 기울기 측정 센서(2)가 설치되는 셀은 감시 대상인 경사면이 존재할 수 있다. 크랙 변위 센서(1)는 크랙의 사이즈에 대응한 센싱값을 생성할 수 있고, 기울기 측정 센서(2)는 경사면의 기울기에 대응한 센싱값을 생성할 수 있다. 크랙 변위 센서(1)의 센싱값 및 기울기 측정 센서(2)의 센싱값은 근거리 무선망(3, 예를 들어, Lora 망)을 통해 센싱값 수집 장치(10)에 제공될 수 있다. 크랙 변위 센서(1) 및 기울기 측정 센서(2)는 감시 대상 영역을 포인트 단위로 모니터링하게 할 수 있다.
갱내 붕괴 감시 대상 영역에 대향하여 Lidar 센서(4)가 설치될 수 있다. Lidar 센서(4)는 갱내 붕괴 감시 대상 영역을 기 설정된 사이즈의 셀로 분할하여 셀별로 계측값을 생성할 수 있다. 여기서, 계측값은 Lidar 센서(4)와 각각의 셀과의 거리일 수 있다. Lidar 센서(4)의 계측값은 근거리 무선망(3)을 통해 센싱값 수집 장치(10)에 제공될 수 있다. Lidar 센서(4)의 각 셀별 센싱값을 이용해 붕괴 감시 대상 영역에 대한 3차원 데이터가 생성될 수 있다. Lidar 센서(4)는 감시 대상 영역을 면단위로 모니터링하게 할 수 있다.
센싱값 수집 장치(10)가 수집한 크랙 변위 센서(1)의 센싱값, 기울기 측정 센서(2)의 센싱값, Lidar 센서(4)의 계측값은 게이트웨이(20)를 거쳐 무선망(5, 예를 들어, LTE 망)을 통해 중앙 처리 장치(30)에 제공될 수 있다.
도 7을 참조하면, 중앙 처리 장치(30)는 크랙 분석부(31), 경사 분석부(32), 면 분석부(33), 비교 분석부(34), 경보부(35)를 포함할 수 있다.
크랙 분석부(31)는 크랙 변위 센서(1)의 센싱값을 사용해 크랙 사이즈를 모니터링할 수 있다. 크랙 분석부(31)는 크랙 사이즈가 기 설정된 기준 크랙 크기(예를 들어, 크랙의 초기값의 기 설정된 배수)가 되면 경보부(35)를 통해 경보를 제공할 수 있다. 이때, 경보부(35)는 무선망(5)을 통해 경보 장치(40)에 경보를 제공할 수 있고, 경보 장치(40)는 음향(사이렌)으로 갱내에서 경보를 제공할 수 있다.
경사 분석부(32)는 기울기 측정 센서(2)의 센싱값을 사용해 경사면의 기울기를 모니터링할 수 있다. 경사 분석부(32)는 기울기가 기 설정된 기준 기울기(예를 들어, 기울기의 초기값의 기 설정된 배수)가 되면 경보부(35)를 통해 경보를 제공할 수 있다. 이때, 경보부(35)는 무선망(5)을 통해 경보 장치(40)에 경보를 제공할 수 있고, 경보 장치(40)는 음향으로 갱내에서 경보를 제공할 수 있다.
면 분석부(33)는 Lidar 센서(4)의 센싱값을 사용해 갱내 붕괴 감시 대상 영역을 전체적으로 모니터링할 수 있다. 면 분석부(33)는 셀 별 거리값을 사용해 감시 대상 영역에 대한 3 차원 데이터를 생성할 수 있다. 면 분석부(33)는 3 차원 데이터를 해석하여 면의 붕괴 이벤트(예를 들어, 셀 별 거리값 중 적어도 하나가 기 설정된 비율 이상 변경, 셀별 거리값이 이웃하는 셀로 천이 등) 발생 여부를 판단할 수 있다. 면 분석부(33)는 갱내 붕괴 이벤트가 발생한 것으로 판단되면, 경보부(35)를 통해 경보를 제공할 수 있다. 이때, 경보부(35)는 무선망(5)을 통해 경보 장치(40)에 경보를 제공할 수 있고, 경보 장치(40)는 음향으로 갱내에서 경보를 제공할 수 있다.
비교 분석부(34)는 크랙 변위 센서(1)의 센싱값, 기울기 측정 센서(2)의 센싱값, Lidar 센서(4)의 계측값을 토대로 크랙 변위 센서(1)의 센싱값, 기울기 측정 센서(2)의 센싱값의 신뢰도를 평가할 수 있다.
도 8은 비교 분석부가 신뢰도를 평가하는 프로세스를 도시한다.
먼저, 비교 분석부(34)는 크랙 변위 센서(1) 및 기울기 측정 센서(2) 중 적어도 하나가 설치된 셀에 대한 크랙 변위 센서(1) 및 기울기 측정 센서(2) 센싱값을 실시간 수신할 수 있다(S81).
그리고, 비교 분석부(34)는 크랙 변위 센서(1) 및 기울기 측정 센서(2) 중 적어도 하나가 설치된 셀에 대한 Lidar 센서(4)의 계측값을 실시간 수신할 수 있다(S82).
그리고, 비교 분석부(34)는 크랙변위센서(1)의 센싱값의 변화율, 기울기 측정 센서(2)의 센싱값의 변화율, Lidar 센서(4) 계측값의 변화율을 산출할 수 있다(S83).
그리고, 비교 분석부(34)는 크랙변위센서(1)의 센싱값의 변화율, 기울기 측정 센서(2)의 센싱값의 변화율, Lidar 센서(4) 계측값의 변화율을 비교할 수 있다(S84).
그리고, 비교 분석부(34)는 크랙변위센서(1)의 센싱값의 변화율, 기울기 측정 센서(2)의 센싱값의 변화율, Lidar 센서(4) 계측값의 변화율의 비교 결과를 토대로 크랙변위센서(1)의 센싱값 및 경사계 센서(2)의 센싱값의 신뢰도를 평가할 수 있다.
Lidar 센서(4)의 계측값이 변화하게 되면, 셀 표면이 붕괴 조짐과 같은 이상 이벤트가 발생한 것으로 보아야 한다. 그리고, 셀 표면에 이상 이벤트가 발생하면, 크랙변위센서(1)의 센싱값 및 기울기 측정 센서(2)의 센싱값은 변화하게 된다. 이때, Lidar 센서(4)의 계측값의 변화율 대비 크랙변위센서(1)의 센싱값 및 기울기 측정 센서(2)의 센싱값의 변화율이 기 설정된 비율 이상 차이가 난다면, Lidar 센서(4)가 감지한 변화에 대하여 크랙변위센서(1) 및 경사계 센서(2)가 감지하지 못하는 상황이다.
이에, 비교 분석부(34)는 Lidar 센서(4)의 계측값의 변화율 대비 크랙변위센서(1)의 센싱값 및 경사계 센서(2)의 센싱값의 변화율이 기 설정된 비율 이상 차이가 있으면 크랙변위센서(1)의 센싱값 및 기울기 측정 센서(2)의 센싱값의 신뢰도에 이상이 있다고 판단할 수 있다.
비교 분석부(34)는 신뢰도에 이상이 있다고 판단된 경우, 알람을 제공할 수 있다(S86).
1: 크랙 변위 센서
2: 기울기 측정 센서
3: 근거리 무선망
4: Lidar 센서
5: 무선망
10: 센싱값 수집 장치
20: 게이트웨이
30: 중앙 처리 장치
40: 경보 장치

Claims (2)

  1. 갱내 붕괴 감시 대상 영역에 설치되는 크랙 변위 센서;
    갱내 붕괴 감시 대상 영역에 설치되는 기울기 측정 센서;
    갱내 붕괴 감시 대상 영역에 대향하여 설치되는 Lidar 센서; 및
    상기 크랙 변위 센서의 센싱값, 기울기 측정 센서의 센싱값 및 Lidar 센서의 계측값을 사용해, 갱내 붕괴 감시 대상 영역을 모니터링하는 중앙 처리 장치를 포함하고,
    상기 크랙 변위 센서 및 기울기 측정 센서를 이용해 상기 갱내 붕괴 감시 대상 영역을 포인트 단위로 모니터링하고,
    상기 Lidar 센서를 이용해 상기 갱내 붕괴 감시 대상 영역을 면 단위로 모니터링하고,
    상기 중앙 처리 장치는 비교 분석부를 포함하고,
    상기 비교 분석부는 상기 크랙 변위 센서 및 기울기 측정 센서 중 적어도 하나가 설치된 셀에 대한 상기 크랙 변위 센서 및 기울기 측정 센서의 센싱값을 실시간 수신하고,
    상기 비교 분석부는 상기 크랙 변위 센서 및 기울기 측정 센서 중 적어도 하나가 설치된 셀에 대한 상기 Lidar 센서의 계측값을 실시간 수신하고,
    상기 비교 분석부는 상기 크랙변위센서의 센싱값의 변화율, 상기 기울기 측정 센서의 센싱값의 변화율 및 상기 Lidar 센서의 계측값의 변화율을 산출하고,
    상기 비교 분석부는 상기 크랙변위센서의 센싱값의 변화율, 상기 기울기 측정 센서의 센싱값의 변화율 및 상기 Lidar 센서 계측값의 변화율을 비교하고,
    상기 비교 분석부는 상기 크랙변위센서의 센싱값의 변화율, 상기 기울기 측정 센서의 센싱값의 변화율 및 상기 Lidar 센서 계측값의 변화율의 비교 결과를 토대로 상기 크랙변위센서의 센싱값 및 경사계 센서의 센싱값의 신뢰도를 평가하고,
    상기 비교 분석부는 상기 Lidar 센서의 계측값의 변화율 대비 상기 크랙변위센서의 센싱값 및 경사계 센서의 센싱값의 변화율이 기 설정된 비율 이상 차이가 있으면 상기 크랙변위센서의 센싱값 및 상기 기울기 측정 센서의 센싱값의 신뢰도에 이상이 있다고 판단하고,
    상기 비교 분석부는 신뢰도에 이상이 있다고 판단된 경우, 알람을 제공하는 것을 특징으로 하는 Lidar를 이용한 광산 갱내 붕괴 감시 시스템.
  2. 삭제
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112071028A (zh) * 2020-09-18 2020-12-11 北京中地华安地质勘查有限公司 浅层滑坡的监测预警方法及其装置
CN113804148A (zh) * 2021-08-04 2021-12-17 吉林建筑科技学院 一种基于动态基准的测量平差方法
WO2023027422A1 (ko) * 2021-08-26 2023-03-02 (주)서울로보틱스 3차원 공간의 관심 영역을 모니터링하는 방법 및 센싱 장치
WO2023027419A1 (ko) * 2021-08-26 2023-03-02 (주)서울로보틱스 센싱 장치의 설치 이상을 감지하는 방법 및 이를 수행하는 센싱 장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130068224A (ko) * 2011-12-15 2013-06-26 여우순엽 지상라이다부·무타켓토탈스테이션부·사면지형 변위 제어모듈의 트레블측량제어를 통한 사면지형 변위 모니터링장치 및 방법
KR20180137238A (ko) * 2017-06-16 2018-12-27 한국철도기술연구원 지표면 가속도 및 경사변화를 이용한 비탈면 붕괴 및 활동면 추정 방법 및 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130068224A (ko) * 2011-12-15 2013-06-26 여우순엽 지상라이다부·무타켓토탈스테이션부·사면지형 변위 제어모듈의 트레블측량제어를 통한 사면지형 변위 모니터링장치 및 방법
KR20180137238A (ko) * 2017-06-16 2018-12-27 한국철도기술연구원 지표면 가속도 및 경사변화를 이용한 비탈면 붕괴 및 활동면 추정 방법 및 장치

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112071028A (zh) * 2020-09-18 2020-12-11 北京中地华安地质勘查有限公司 浅层滑坡的监测预警方法及其装置
CN113804148A (zh) * 2021-08-04 2021-12-17 吉林建筑科技学院 一种基于动态基准的测量平差方法
CN113804148B (zh) * 2021-08-04 2024-04-19 吉林建筑科技学院 一种基于动态基准的测量平差方法
WO2023027422A1 (ko) * 2021-08-26 2023-03-02 (주)서울로보틱스 3차원 공간의 관심 영역을 모니터링하는 방법 및 센싱 장치
WO2023027419A1 (ko) * 2021-08-26 2023-03-02 (주)서울로보틱스 센싱 장치의 설치 이상을 감지하는 방법 및 이를 수행하는 센싱 장치

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