KR102170469B1 - 상대속도 및 절대속도를 이용한 타워크레인 충돌방지 시스템 및 이를 이용하여 타워크레인의 충돌을 방지하는 방법 - Google Patents

상대속도 및 절대속도를 이용한 타워크레인 충돌방지 시스템 및 이를 이용하여 타워크레인의 충돌을 방지하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상대속도 및 절대속도를 이용한 타워크레인 충돌방지 시스템 및 이를 이용하여 타워크레인의 충돌을 방지하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 타워크레인의 이동 방향 데이터를 수집하는 방향감지부, 타워크레인의 이동속도 데이터를 수집하는 속도감지부, 타워크레인의 이동 경로를 실시간으로 연산하여 타워크레인 간 거리를 계산하고 타워크레인이 서로 충돌의 염려가 있는 위험영역에 진입하는 경우 진입 후 속도가 진입 전 속도 이상이거나 또는 안전속도 이상인 경우 위험신호를 송신하는 제어부, 제어부로부터 위험신호를 수신하여 알람을 울리고 충돌 경로를 디스플레이 하는 경보표시부, 제어부로부터 위험 신호를 수신하여 원격단말부 및 제어부로부터 타워크레인의 동작 상태를 수신하여 저장하는 저장부를 포함할 수 있다.

Description

상대속도 및 절대속도를 이용한 타워크레인 충돌방지 시스템 및 이를 이용하여 타워크레인의 충돌을 방지하는 방법{A SYSTEM FOR PREVENTING COLLISION BETWEEN TOWER CRANES USING RELATIVE VELOCITY AND ABSOLUTE VELOCITY AND A METHOD OF PREVENTING COLLISION BETWEEN TOWER CRANES USING THE SAME}
본 발명은 타워크레인 충돌방지 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 기존의 근접거리에 따른 충돌방지에 추가하여 타워크레인의 상대속도(위험영역 진입 전후의 상대속도) 및 절대속도(안전속도)를 이용하여 보다 안정적으로 타워크레인 간의 충돌을 방지할 수 있는 충돌방지 시스템과 이러한 시스템을 이용하여 타워크레인 간의 충돌을 방지할 수 있는 방법에 관한 것이다.
건설현장에서 자재를 인양하는 타워크레인은 선회, 트롤리의 전진 및 후진, 러핑의 상승, 하강 동작, 호이스트의 상승 및 하강 동작을 하는 상부와, 상부를 지지하는 마스트로 구성된다. 타워크레인은 지브의 동작 형태에 따라 T형 타워크레인과 러핑형 타워크레인으로 구분된다. 러핑형 타워크레인은 선회 반경 내 건물 등이 있을 경우 지브(러핑)을 들어 올려 360도 선회가 가능하다.
타워크레인은 건설, 산업 현장에 단독 또는 여러 대가 설치되어 사용되는데, 특정 타워크레인의 작업 반경과 다른 타워크레인의 작업 반경이 겹쳐는 구역에서 조종을 할 경우에는 타워크레인 간에 충돌할 위험이 있다. 즉 높은 타워크레인의 호이스트 와이어와 낮은 타워크레인의 지브 또는 카운터지브와 충돌할 수 있으며, 동일 높이의 타워크레인이 설치된 경우 또는 T형 타워크레인과 러핑형 타워크레인이 혼재되어 설치된 경우에는 지브와 지브, 지브와 카운터지브 간 충돌 위험이 있다. 또한 타워크레인 작업 반경 내에 철도, 건물, 변압기 등 위험 구조물이 있을 경우 위험 구조물 위로 건축자재를 인양하면서 위험 구조물과의 충돌 위험도 존재한다. 회전 반경(선회 궤도)이 중첩되는 타워크레인 간에는 지브나 카운터 지브가 호이스트 와이어나 후크 등과 충돌할 위험이 존재한다(도 4 참조).
타워크레인이 충돌하는 경우에는 타워크레인의 전도와 인양물의 낙하 등이 발생할 수 있으며, 인명 및 대형 피해가 발생할 수 있다. 이러한 이유로 타워크레인의 작업 중 타워크레인의 움직임을 감지 및 모니터링하여 타워크레인 간의 충돌 위험을 감지하여 타워크레인 운전자에 자동으로 경보함으로써 안전 사고를 예방할 수 있는 기술 개발에 대한 요청이 증대되고 있다.
기존 타워크레인 충돌방지 경보장치에서는 타워크레인과 인접 타워크레인 또는 인접 구조물과의 거리를 감지하여 양자 간 거리가 충돌위험 거리에 도달하거나 충돌위험 각도에 도달할 때 타워크레인의 이동 속도를 단순히 급격히 감소시키거나 타워크레인의 움직임을 멈추도록 하고 있다.
하지만, 충돌위험 거리 내에서 충돌 방향으로 안전속도 이하로 충분히 감속하지 않거나 오히려 가속하는 등의 비정상적인 동작이 발생할 수 있는데, 이러한 경우 기존 방법에 의하면 충돌위험 거리 또는 충돌위험 각도 도달 전의 속도에 대한 정보가 없어 도달 후의 속도 변위에 대한 판단을 할 수가 없고, 또한 감속을 하였다고 하더라도 각 타워크레인 별로 각각 개별적으로 설정된 안전속도 이하로 감속되었는지를 확인할 수 없다.
이에 연구를 거듭한 끝에, 충돌위험 거리나 충돌위험 각도 도달 전후의 속도 및 그 변위를 감지하여 타워크레인의 움직임을 정밀하게 경보하고 제어함으로써 실질적으로 타워크레인의 충돌을 방지할 수 있는 타워크레인 충돌방지 시스템을 완성하였다.
1. 한국공개특허공보 제10-2011-0004524호(2011.01.14.) 2. 한국등록특허공보 제10-1601644호(2016.03.03.)
본 발명은 타워크레인의 움직임에 따라 정밀하게 경보하고 제어함으로써 실질적으로 타워크레인의 충돌을 방지할 수 있는 타워크레인 충돌방지 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 타워크레인의 움직임을 정밀하게 경보하고 제어함으로써 실질적으로 타워크레인의 충돌을 방지할 수 있는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 타워크레인의 이동 방향을 감지할 수 있는 방향센서를 가지고 있어 타워크레인의 이동 방향 데이터를 수집하는 방향감지부, 타워크레인의 이동 속도를 감지할 수 있는 속도센서를 가지고 있어 타워크레인의 이동속도 데이터를 수집하는 속도감지부, 타워크레인의 좌표 데이터, 타워크레인의 구조 데이터, 방향감지부로부터 입수한 타워크레인의 움직임 데이터 및 속도감지부로부터 입수한 타워크레인의 이동속도 데이터에 기초하여, 타워크레인의 이동 경로를 실시간으로 연산하여 타워크레인 간 거리를 계산하고 타워크레인이 서로 충돌의 염려가 있는 위험영역에 진입하는 경우 진입 후 속도가 진입 전 속도 이상이거나 또는 안전속도 이상인 경우 위험신호를 송신하는 제어부, 제어부로부터 위험 신호를 수신하여 알람을 울리고 충돌 경로를 디스플레이 하는 경보표시부, 제어부로부터 위험 신호를 수신하여 원격단말부 및 제어부로부터 타워크레인의 동작 상태를 수신하여 저장하는 저장부를 포함하는 타워크레인 충돌방지 시스템일 수 있다.
타워크레인은 T형 타워크레인으로서, 방향센서는 타워크레인의 선회방향 및 트롤리의 이동방향을 감지하고, 속도센서는 타워크레인의 선회속도 및 트롤리의 이동속도를 감지하고, 제어부에서는 동일 높이 타워크레인 간에는 지브와 지브, 지브와 카운터지브, 카운터지브와 카운터지브 간의 예상 충돌 경로를 연산하고 높이가 상이한 타워크레인 간에는 높은 타워크레인의 트롤리 위치와 낮은 타워크레인의 지브 또는 카운터지브와의 예상 충돌 경로를 연산할 수 있다.
타워크레인은 러핑형 타워크레인으로서, 러핑 기복 각도를 감지하는 러핑 센서를 가지고 있어 러핑 각도에 관한 데이터를 수집하는 러핑각도감지부를 더 포함하고, 방향센서는 타워크레인의 선회방향, 지브의 상하 이동방향(러핑방향)을 감지하고, 속도센서는 타워크레인의 선회속도, 지브의 상하 이동속도(러핑속도)를 감지하고, 제어부에서는, 높은 타워크레인의 러핑 위치와 낮은 타워크레인의 지브 또는 카운터지브와의 예상 충돌 경로를 연산할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 앞 측면의 타워크레인 충돌방지 시스템을 이용하여 타워크레인의 충돌을 방지하는 방법으로서, 타워크레인의 이동방향 및 이동속도를 감지하는 단계, 타워크레인의 좌표 데이터, 타워크레인의 구조 데이터, 타워크레인의 이동방향 데이터 및 타워크레인의 이동속도 데이터에 기초하여 타워크레인이 충돌할 수 있는 위험영역에 진입하였는지 여부를 정하는 단계 및 위험영역에 진입한 경우 진입 후 속도가 진입 전 속도 이상이거나 또는 안전속도 이상인 경우 경보를 울리는 단계를 포함하는 타워크레인 충돌방지 방법일 수 있다.
본 발명에 의하면, 각 타워크레인별로 안전속도를 설정하고, 충돌위험 거리나 충돌위험 각도 도달 전후의 속도 및 그 변위를 감지 및 제어함으로써, 정밀한 경보 및 제어를 통한 실질적 충돌방지를 구현할 수 있는 타워크레인 충돌방지 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 고소 작업을 하는 타워크레인의 경우라도 안전관리자가 원격으로 동작상태를 확인할 수 있는 타워크레인 충돌방지 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 선회, 러핑, 트롤리 속도를 감지하여 각각의 타워크레인 동작 성능과 동작 상황에 따라 충돌 위험 거리 진입 시 진입 전 속도 대비 상대속도에 따른 감속 여부와 절대 설정 속도(안전속도) 이하로 동작이 될 수 있도록 타워크레인 운전자에게 자동으로 경보함으로써 타워크레인의 안전한 운전 및 사고를 예방할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 타워크레인 운행 기록을 저장하여 안전관리에 활용할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 타워크레인의 충돌위험 거리 및 각도 도달 전후의 속도 및 변위를 감지하고 타워크레인을 정밀 제어함으로써 타워크레인 간 충돌을 실질적으로 방지할 수 있는 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 T형 타워크레인의 구조를 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 2는 T형 타워크레인의 움직임, 즉 선회 동작과 트롤리의 동작을 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 3은 러핑형 타워크레인의 움직임, 즉 선회 동작과 러핑 동작을 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 4는 타워크레인 간 충돌상황을 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 5는 타워크레인과 구조물의 충돌상황을 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일 측면에 따른 타워크레인 충돌방지 방법의 순서를 개략적으로 도시한 모식도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시 형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1에는 T형 타워크레인의 구조를 개략적으로 도시하였다. 도 2에는 T형 타워크레인의 움직임, 즉 선회 동작과 트롤리의 동작을 개략적으로 도시하였다. 도 3에는 러핑형 타워크레인의 움직임, 즉 선회 동작과 러핑 동작을 개략적으로 도시하였다. 도 4에는 타워크레인 간 충돌상황을 개략적으로 도시하였다. 도 5에는 타워크레인과 구조물의 충돌상황을 개략적으로 도시하였다. 도 6에는 본 발명의 일 측면에 따른 타워크레인 충돌방지 방법의 순서를 개략적으로 도시하였다.
도 1 및 도 2를 참조하면, T형 타워크레인은 지면에 고정되는 앵커의 상단에 설치되는 철골 구조의 마스트(100), 마스트(100)의 상단에 설치되는 운전실(102), 운전실(102)의 전후에 각각 연결되는 트러스 구조의 지브(jib, 103)와 카운터 지브(counter jib, 107)를 포함할 수 있다.
지브(103)에는 지브(103)를 따라 횡행하는 트롤리(trolley; 104)가 설치되며, 트롤리(104)에서 내려진 호이스트 와이어(hoist wire; 105)에는 후크(hook; 106)가 설치될 수 있다. 후크(106)에는 적재물이 달려 권상 작업이 이루어질 수 있다. 카운터 지브(15)의 후미에는 무게 균형을 위한 카운터 웨이트(counter weight)가 설치될 수 있다. 마스트부(100) 상측의 구조물, 즉 운전실(102), 지브(103), 카운터지브(107) 등은 마스트부(100)에 대해 선회(회전) 작업을 할 수 있다.
T형 타워크레인의 지브 길이는 통상 70m 내지 80m일 수 있다. 지브 상에는 트롤리가 장착되며 트롤리는 지브 위를 전진 및 후진하며 이동할 수 있다. 트롤리는 호이스트 와이어 연결될 수 있다. 타워크레인의 선회 동작과 트롤리의 전후진 동작이 유기적 결합을 통하여 권상 이동 및 권하 이동이 가능하다.
도 3을 참조하면, 러핑형 타워크레인도 T형 타워크레인과 유사한 구조를 가지지만, 지브가 상하로 움직인다(러핑 동작)는 점이 상이하다. 러핑형 타워크레인도 좌우로 선회할 수 있고, 호이스트 와이어에 연결된 후크가 상하로 움직일 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 인접하는 타워크레인 간에는 작업 도중 타원크레인이 서로 충돌할 수 있는 위험이 상존하고 있음을 확인할 수 있다. 즉 높은 타워크레인의 호이스트 와이어와 낮은 타워크레인의 지브 또는 카운터지브 간에 충돌할 위험이 있고, 또한 인근 구조물과도 충돌할 위험이 있음을 알 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 타워크레인 충돌방지 시스템은 타워크레인의 이동 방향을 감지하는 방향감지부, 타워크레인의 이동속도를 감지하는 속도감지부, 방향감지부나 속도감지부로부터 얻은 데이터와 기타 다양한 데이터를 기초로 하여 경보를 발령할지 여부를 결정하고 제어하는 제어부, 경보를 표시하는 경보표시부, 타워크레인의 동작상태 등의 정보를 저장하는 저장부를 포함할 수 있다.
방향감지부는 타워크레인의 이동방향을 감지할 수 있는 방향센서를 가질 수 있다. 타워크레인 움직임의 방향을 효과적으로 감지할 수 있는 부위에 장착될 수 있다. 방향센서를 이용하여 타워크레인의 이동방향에 관한 정보를 얻을 수 있다. 타워크레인의 움직임 방향 또는 이동방향은 다음과 같은 예를 들어 설명할 수 있다. T형 타워크레인의 경우 타워크레인이 좌측 또는 우측으로 선회하는지, 트롤리가 전후 어느 방향으로 이동하는지, 후크가 상하 어느 방향으로 이동하는지가 이에 해당할 수 있다. 러핑형 타워크레인의 경우에는 타워크레인이 좌측 또는 우측 어느 방향으로 선회하는지, 러핑 동작이 상하 어느 방향으로 이루어지는지가 이에 해당될 수 있다.
속도감지부는 타워크레인의 이동 속도를 감지할 수 있는 속도센서를 가질 수 있다. 속도센서를 이용하여 타워크레인의 이동속도 또는 움직임 속도에 관한 데이터나 정보를 얻을 수 있다. 예를 들어, T형 타워크레인의 경우에는 타워크레인이 선회하는 속도를 감지할 수 있고, 트롤리의 전후 이동속도를 감지할 수 있고, 후크의 상하 이동속도를 감지할 수 있다. 러핑형 타워크레인의 경우에는 타워크레인이 선회하는 속도를 감지할 수 있고, 러핑 동작(기복 각도의 변화)의 속도를 감지할 수 있다.
타워크레인 선회 각도는 접촉식 엔코더를 이용한 접촉 방식을 통하여 측정하는 것이 일반적이다. 또한 비접촉 방식을 사용할 수도 있는데, 이러한 비접촉 방식 중 GPS 나 지자기 센서를 이용할 수도 있다.
제어부에서는 각종 정보나 데이터를 기초로 하여 경보를 발령할 것인지에 대하여 판단하고 이를 경보, 제어할 수 있다. 사용하는 주요한 기초 데이터로는 타워크레인의 좌표 데이터, 타워크레인의 구조 데이터, 방향감지부로부터 입수한 타워크레인의 움직임 데이터 및 속도감지부로부터 입수한 타워크레인의 이동속도 데이터일 수 있다. 하지만 이러한 데이터나 정보에 한정되는 것은 아니며, 기타 다른 정보나 데이터도 사용할 수 있다.
타워크레인의 충돌 위험을 연산하기 위해서는 1) 지브 길이, 카운터지브 길이, 러핑 길이, 설치 높이 등 타워크레인의 설치 제원, 2) 타워크레인 배치 좌표, 3) 구조물의 배치 좌표와 높이, 4) 타워크레인의 움직임 (선회 각도, T형 타워크레인에서의 트롤리 위치, 러핑형 타워크레인에서의 러핑 각도)에 대한 정보가 필요하다. 여기서, 1), 2), 3)의 경우 사전에 미리 결정되는 것이지만, 4)의 경우는 타워크레인에 선회 센서, 트롤리거리 센서, 러핑 센서 등의 센서를 설치를 하여 실시간으로 타워크레인의 움직임 데이터를 수집함으로써 얻을 수 있다.
일반적으로 타워크레인은 건설 현장 등에 복수 개 설치되는데, 어느 한 타워크레인과 다른 타워크레인의 작업 반경이 중첩되는 경우에는 타워크레인이 서로 충돌할 우려가 있다. 설치된 각각의 타워크레인 위치를 좌표로 데이터 처리할 수 있다. 각 타워크레인의 상대적인 위치나 방향이 데이터로 입력될 수 있다.
타워크레인의 구조 데이터는 타워크레인의 자체의 구조에 관한 정보나 데이터일 수 있다. 타워크레인 구조 데이터는 설치된 각 타워크레인마다 상이할 수 있다. T형 타워크레인인지 아니면 러핑형 타워크레인인지에 따라 타워크레인 자체의 구조가 상이할 수 있으며, 타워크레인의 높이도 상이할 수 있다. 지브 및 카운터지브의 길이도 각 타워크레인마다 상이할 수 있다. 러핑형 타워크레인의 러핑 기복 각도도 각 크레인마다 상이할 수 있다.
방향감지부로부터 입수한 타워크레인의 움직임 데이터에는 타워크레인의 선회방향, 트롤리의 이동방향, 후크의 이동방향, 러핑형 타워크레인의 지브의 상하 이동방향 등이 포함될 수 있다.
속도감지부로부터 입수한 타워크레인의 이동속도 데이터에는 타워크레인의 선회속도, 트롤리의 전후 이동속도, 러핑형 타워크레인의 러핑 동작(기복 각도의 변화)의 속도, 후크의 상하 이동속도 등이 포함될 수 있다.
제어부는 상기 데이터 등에 기초하여 타워크레인의 이동 경로를 실시간으로 연산할 수 있다. 실시간으로 타워크레인의 움직임이나 이동 경로를 실시간으로 모니터링함과 동시에 복수의 타워크레인 간의 상호 거리를 계산할 수 있다. 타워크레인이 복수 개 설치되어 있는 현장에서 타워크레인의 작업 반경이 중첩되는 경우에는 타워크레인이 충돌할 염려가 있다. 이러한 중첩되는 영역을 위험영역이라고 할 수 있다.
타워크레인이 서로 충돌의 염려가 있는 위험영역에 진입하는 경우, 기존에는 단순히 속도를 줄이거나 정지하도록 제어하였으나, 본 발명에서는 위험영역 진입 전후의 타워크레인의 속도를 추가적으로 제어의 판단 요소로 도입하여 보다 정밀한 제어를 통하여 타워크레인의 실질적 충돌방지 기능을 구현하였다. 즉, 경보를 발령할 것인지 판단하고 제어함에 있어, 타워크레인이 위험영역에 진입했는지를 고려하는 것은 물론이고, 여기에 덧붙여 크레인의 이동속도를 고려한다는 점이 본 발명의 주요한 특징이다.
즉, 제어부에서는 위험영역 진입 후 속도가 진입 전 속도 이상이거나 또는 안전속도 이상인 경우 위험신호를 송신하여 경보를 발령하도록 함으로써 위험영역 내에서는 안전속도 미만의 속도로 이동하거나 움직일 수 있도록 경보, 제어할 수 있다. 다시 말하면 타워크레인이 위험영역에 진입한 후에는 안전속도 미만의 속도로 타워크레인이 이동하거나 움직일 때에만 위험신호를 전송하지 않도록 제어할 수 있다.
안전속도는 타워크레인의 좌우 선회속도, 트롤리의 전후 이동속도, 러핑 속도, 후크의 상하 이동속도 마다 각각 다르게 설정될 수 있다. 또한 각 타워크레인마다 그 높이나 상대적 위치가 모두 상이하기 때문에 안전속도는 각 타워크레인마다 각기 다르게 설정될 수 있다.
경보표시부는 제어부로부터 위험신호를 수신하여 경보(알람)을 울릴 수 있다. 이와 더불어 모니터에는 예상되는 충돌경로를 디스플레이 하여 시각적으로 즉시 인식할 수 있도록 할 수 있다. 경보표시부는 타워크레인 운전실에 설치될 수 있다. 타워크레인 운전자는 경보표시부에 경보가 발령되는 경우에는 그에 따라 타워크레인의 이동속도를 줄이거나 방향을 확인함으로써 안전하게 타워크레인을 운전할 수 있다.
경보표시부는 위험신호를 수신한 경우 경보신호를 표시할 수 있다. 경보 표시부는 경보등을 포함할 수 있는데, 위험신호를 수신한 경우 경보등이 점등될 수 있다. 경보등은 하나 또는 복수개로 구성될 수 있다. 예컨대 타워크레인의 회전 반경과 중첩되는 인접한 타워크레인의 수와 동일한 개수로 마련될 수 있다. 제어부가 위험신호를 수신한 경우, 이 위험신호에 대응되는 타워크레인에 대응하는 경보등만을 점등시킴으로써, 작업자는 어느 타워크레인과 충돌 위험이 있는지를 시각적으로 즉각 판단할 수 있다.
한편, 경보표시부는 경보벨을 포함할 수 있다. 제어부가 위험신호를 수신한 경우 경보벨을 울림으로써, 작업자가 충돌 위험을 청각적으로 즉각 판단할 수 있다. 또한, 제어부가 위험신호를 수신한 경우, 충돌 위험이 있는 타워크레인을 식별할 수 있는 음성, 예컨대 "제1호기와 충돌 위험" 또는 "제1호기로부터 경보신호 수신" 등과 같은 음성을 음성벨을 통해 발화함으로써, 작업자가 경보 표시부를 보지 않더라도 충돌 위험이 있는 타워크레인을 청각적으로 즉각 인지할 수 있도록 할 수도 있다.
원격말단부는 제어부로부터 위험신호를 수신할 수 있다. 안전관리자는 원격말단부에서는 위험신호를 확인하고 관리할 수 있다. 타워크레인의 경우 고소 작업을 하기 때문에 안전관리자가 직접적으로 작업 내용을 확인할 수 없을 수밖에 없는데, 이러한 원격말단부에 타워크레인의 동작내용과 위험신호 등에 관한 정보를 표시하도록 함으로써 안전관리자가 원격으로 타워크레인의 동작상태 등을 확인할 수 있어 현장 안전관리에 있어 현저한 편의가 증진될 수 있다.
저장부는 제어부로부터 타워크레인의 동작 상태를 수신하여 저장할 수 있다. 타워크레인의 동작상태에는 타워크레인의 움직임에 관한 모든 정보나 데이터가 포함될 수 있다. 예를 들어 타워크레인 자체의 구조적 정보나 데이터는 물론이고 움직임의 방향 및 속도 등의 모든 정보나 데이터가 포함될 수 있다. 타워크레인의 동작에 관한 모든 정보를 저장하고 이러한 정보를 현재 작업장 또는 추후 새로운 작업장에서 안전관리를 함에 있어 보다 효율적으로 활용할 수 있다.
타워크레인은 T형 타워크레인일 수 있다. 이때 방향센서는 타워크레인의 선회방향 및 트롤리의 이동방향을 감지할 수 있다. 속도센서는 타워크레인의 선회속도 및 트롤리의 이동속도를 감지할 수 있다. 제어부에서는 동일 높이 타워크레인 간에는 지브와 지브, 지브와 카운터지브, 카운터지브와 카운터지브 간의 예상 충돌 경로를 연산할 수 있다. 또한 높이가 상이한 타워크레인 간에는 높은 타워크레인의 트롤리 위치와 낮은 타워크레인의 지브 또는 카운터지브와의 예상 충돌 경로를 연산할 수 있다.
타워크레인은 러핑형 타워크레인일 수 있다. 이 경우 러핑 기복 각도를 감지하는 러핑 센서를 가지고 있어 러핑 각도에 관한 데이터를 수집하는 러핑각도감지부를 더 포함할 수 있다. 방향센서는 타워크레인의 선회방향, 지브의 상하 이동방향(러핑방향)을 감지할 수 있다. 속도센서는 타워크레인의 선회속도, 지브의 상하 이동속도(러핑속도)를 감지할 수 있다. 제어부에서는 높은 타워크레인의 러핑 위치와 낮은 타워크레인의 지브 또는 카운터지브와의 예상 충돌 경로를 연산할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 앞 측면의 타워크레인 충돌방지 시스템을 이용하여 타워크레인의 충돌을 방지하는 방법으로서, 타워크레인의 이동방향 및 이동속도를 감지하는 단계, 타워크레인의 좌표 데이터, 타워크레인의 구조 데이터, 타워크레인의 이동방향 데이터 및 타워크레인의 이동속도 데이터에 기초하여 타워크레인이 충돌할 수 있는 위험영역에 진입하였는지 여부를 정하는 단계 및 위험영역에 진입한 경우 진입 후 속도가 진입 전 속도 이상이거나 또는 안전속도 이상인 경우 경보를 울리는 단계를 포함하는 타워크레인 충돌방지 방법일 수 있다.
본 측면은 앞 측면의 타워크레인 충돌방지 시스템을 이용하여 타워크레인의 충돌을 방지하는 방법에 관한 것으로, 앞 측면에 타워크레인 충돌방지 시스템에 관한 사항은 앞에서 설명한 바와 동일하다.
먼저, 타워크레인의 이동방향 및 이동속도를 감지할 수 있다. 타워크레인의 이동방향에는 예를 들면, 타워크레인의 선회방향이 좌우 어느 쪽인지, 트롤리 이동방향이 전후 어느 쪽인지, 후크의 이동방향이 상하 어느 쪽인지, 러핑 방향이 상하 어느 쪽인지 등이 포함될 수 있다. 타워크레인의 이동속도에는 예를 들면, 타워크레인의 선회속도가 얼마인지, 트롤리 전후 이동속도가 얼마인지, 상하 러핑속도가 얼마인지, 후크 상하 이동속도가 얼마인지 등이 포함될 수 있다.
이동방향과 이동속도는 타워크레인에 부착된 각종 센서를 통하여 지속적으로 해당 정보를 수집할 수 있다. 이를 통하여 타워크레인의 움직임을 실시간으로 모니터링할 수 있으며, 현재 타워크레인의 어느 위치에 있는지를 확인할 수 있다.
다음으로, 타워크레인의 좌표 데이터, 타워크레인의 구조 데이터, 타워크레인의 이동방향 데이터 및 타워크레인의 이동속도 데이터에 기초하여 타워크레인이 충돌할 수 있는 위험영역에 진입하였는지 여부를 정할 수 있다.
사용하는 주요한 기초 데이터로는 타워크레인의 좌표 데이터, 타워크레인의 구조 데이터, 방향감지부로부터 입수한 타워크레인의 움직임 데이터 및 속도감지부로부터 입수한 타워크레인의 이동속도 데이터일 수 있다. 하지만 이러한 데이터나 정보에 한정되는 것은 아니며, 기타 다른 정보나 데이터도 사용할 수 있다.
타워크레인의 충돌 위험을 연산하기 위해서는 1) 지브 길이, 카운터지브 길이, 러핑 길이, 설치 높이 등 타워크레인의 설치 제원, 2) 타워크레인 배치 좌표, 3) 구조물의 배치 좌표와 높이, 4) 타워크레인의 움직임 (선회 각도, T형 타워크레인에서의 트롤리 위치, 러핑형 타워크레인에서의 러핑 각도)에 대한 정보가 필요하다.
여기서, 1), 2), 3)의 경우 사전에 미리 결정되는 것이지만, 4)의 경우는 타워크레인에 선회 센서, 트롤리거리 센서, 러핑 센서 등의 센서를 설치를 하여 실시간으로 타워크레인의 움직임 데이터를 수집함으로써 얻을 수 있다.
일반적으로 타워크레인은 건설 현장 등에 복수 개 설치되는데, 어느 한 타워크레인과 다른 타워크레인의 작업 반경이 중첩되는 경우에는 타워크레인이 서로 충돌할 우려가 있다. 설치된 각각의 타워크레인 위치를 좌표로 데이터 처리할 수 있다. 각 타워크레인의 상대적인 위치나 방향이 데이터로 입력될 수 있다.
타워크레인의 구조 데이터는 타워크레인의 자체의 구조에 관한 정보나 데이터일 수 있다. 타워크레인 구조 데이터는 설치된 각 타워크레인마다 상이할 수 있다. T형 타워크레인인지 아니면 러핑형 타워크레인인지에 따라 타워크레인 자체의 구조가 상이할 수 있으며, 타워크레인의 높이도 상이할 수 있다. 지브 및 카운터지브의 길이도 각 타워크레인마다 상이할 수 있다. 러핑형 타워크레인의 러핑 기복 각도도 각 크레인마다 상이할 수 있다.
방향감지부로부터 입수한 타워크레인의 움직임 데이터에는 타워크레인의 선회방향, 트롤리의 이동방향, 러핑형 타워크레인의 지브의 상하 이동방향, 후크의 이동방향 등이 포함될 수 있다.
속도감지부로부터 입수한 타워크레인의 이동속도 데이터에는 타워크레인의 선회속도, 트롤리의 전후 이동속도, 러핑형 타워크레인의 러핑 동작(기복 각도의 변화)의 속도 , 후크의 상하 이동속도 등이 포함될 수 있다.
타워크레인이 복수 개 설치되어 있는 현장에서 타워크레인의 작업 반경이 중첩되는 경우에는 타워크레인이 충돌할 염려가 있는데, 이러한 중첩되는 영역을 위험영역이라고 할 수 있다. 실시간으로 타워크레인의 움직임이나 이동 경로를 실시간으로 모니터링함과 동시에 복수의 타워크레인 간의 상호 거리를 계산함으로써 현재 운전 중인 타워크레인이 위험영역에 진입하였는지 여부를 판단할 수 있다.
다음으로, 위험영역에 진입한 경우 진입 후 속도가 진입 전 속도 이상이거나 또는 안전속도 이상인 경우 경보(알람)를 발령할 수 있다.
타워크레인이 서로 충돌의 염려가 있는 위험영역에 진입하는 경우, 기존에는 단순히 속도를 줄이거나 정지하도록 제어하였으나, 본 발명에서는 위험영역 진입 전후의 타워크레인의 속도를 추가적으로 경보, 제어의 판단 요소로 도입하여 보다 정밀한 제어를 통하여 타워크레인의 실질적 충돌방지를 구현할 수 있다. 즉, 경보를 발령할 것인지 판단하고 제어함에 있어, 타워크레인이 위험영역에 진입했는지를 고려하는 것은 물론이고, 여기에 덧붙여 크레인의 이동속도를 고려한다는 점이다.
제어부에서는 위험영역 진입 후 속도가 진입 전 속도 이상이거나 또는 안전속도 이상인 경우 위험신호를 송신하여 경보를 발령하도록 함으로써 위험영역 내에서는 안전속도 미만의 속도로 이동하거나 움직일 수 있도록 경보, 제어할 수 있다. 다시 말하면 타워크레인이 위험영역에 진입한 후에는 안전속도 미만의 속도로 타워크레인이 이동하거나 움직일 때에만 위험신호를 전송하지 않도록 제어할 수 있다.
추가적으로, 경보신호 또는 위험신호를 원격단말기에 무선으로 전송할 수 있다. 고공에서 운전을 하는 타워크레인 운전자가 양중물 등을 이동하면서 인접 타워크레인이나 구조물과의 충돌 위험을 항상 인지하는 것은 어려운 상황이다. 이러한 이유로 타워크레인의 충돌위험, 이동속도 경보 상태를 원격의 안전관리자가 인지, 확인할 수 있도록 원격 전송할 필요가 있다. 원격지에 있는 안전관리자는 원격단말기에 표시되는 정보를 바탕으로 하여 타워크레인의 동작상태를 확인할 수 있다. 즉 타워크레인의 동작이 위험한 상태인 등을 파악할 수 있어 현장 안전관리를 보다 효율적으로 할 수 있다.
추가적으로, 제어부로부터 타워크레인의 동작 상태를 수신하여 저장부에 저장할 수 있다. 타워크레인의 동작상태에는 타워크레인의 움직임에 관한 모든 정보나 데이터가 포함될 수 있다. 예를 들어 타워크레인 자체의 구조적 정보나 데이터는 물론이고 움직임의 방향 및 속도 등의 모든 정보나 데이터가 포함될 수 있다. 타워크레인의 동작에 관한 모든 정보를 저장하고 이러한 정보를 현재 작업장 또는 추후 새로운 작업장에서 안전관리를 함에 있어 보다 효율적으로 활용할 수 있다.
본 발명에서 사용하는 용어는 특정한 실시형태를 설명하기 위한 것으로 본 발명을 한정하고자 하는 것이 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하지 않는 한, 복수의 의미를 포함한다고 보아야 할 것이다. "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재한다는 것을 의미하는 것이지, 이를 배제하기 위한 것이 아니다. 본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부한 도면에 의하여 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 보아야 할 것이다.
100: 마스트 102: 조종실
103: 지브 104: 트롤리
105: 호이스트 와이어 106: 후크
107: 카운터지브 200: 선회부

Claims (4)

  1. 타워크레인의 이동 방향을 감지할 수 있는 방향센서를 가지고 있어 타워크레인의 이동 방향 데이터를 수집하는 방향감지부;
    타워크레인의 이동 속도를 감지할 수 있는 속도센서를 가지고 있어 타워크레인의 이동속도 데이터를 수집하는 속도감지부;
    타워크레인의 좌표 데이터, 타워크레인의 구조 데이터, 상기 방향감지부로부터 입수한 타워크레인의 움직임 데이터 및 상기 속도감지부로부터 입수한 타워크레인의 이동속도 데이터에 기초하여, 타워크레인의 이동 경로를 실시간으로 연산하여 타워크레인 간 거리를 계산하여 타워크레인이 서로 충돌할 수 있는 위험영역에 진입하는 경우 진입 후 속도가 진입 전 속도 이상이거나 또는 안전속도 이상인 경우 위험신호를 송신하고, 진입 후 속도가 진입 전 속도 미만이고 이미 설정된 안전 속도 미만인 경우에만 위험신호를 송신하지 않는 제어부;
    상기 제어부로부터 위험 신호를 수신하여 알람을 울리고 예상 충돌 경로를 디스플레이 하는 경보표시부;
    상기 제어부로부터 위험 신호를 수신하여 원격단말부; 및
    상기 제어부로부터 타워크레인의 동작 상태를 수신하여 저장하는 저장부;
    를 포함하는, 타워크레인 충돌방지 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 타워크레인은 T형 타워크레인으로서,
    상기 방향센서는 타워크레인의 선회방향 및 트롤리의 이동방향을 감지하고,
    상기 속도센서는 타워크레인의 선회속도 및 트롤리의 이동속도를 감지하고,
    상기 제어부에서는, 동일 높이 타워크레인 간에는 지브와 지브, 지브와 카운터지브, 카운터지브와 카운터지브 간의 예상 충돌 경로를 연산하고, 높이가 상이한 타워크레인 간에는 높은 타워크레인의 트롤리 위치와 낮은 타워크레인의 지브 또는 카운터지브와의 예상 충돌 경로를 연산하는, 타워크레인 충돌방지 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 타워크레인은 러핑형 타워크레인으로서,
    러핑 기복 각도를 감지하는 러핑 센서를 가지고 있어 러핑 각도에 관한 데이터를 수집하는 러핑각도감지부를 더 포함하고,
    상기 방향센서는 타워크레인의 선회방향, 지브의 상하 이동방향(러핑방향)을 감지하고,
    상기 속도센서는 타워크레인의 선회속도, 지브의 상하 이동속도(러핑속도)를 감지하고,
    상기 제어부에서는, 높은 타워크레인의 러핑 위치와 낮은 타워크레인의 지브 또는 카운터지브와의 예상 충돌 경로를 연산하는, 타워크레인 충돌방지 시스템.
  4. 제1항의 타워크레인 충돌방지 시스템을 이용하여 타워크레인의 충돌을 방지하는 방법으로서,
    타워크레인의 이동방향 및 이동속도를 감지하는 단계;
    타워크레인의 좌표 데이터, 타워크레인의 구조 데이터, 타워크레인의 이동방향 데이터 및 타워크레인의 이동속도 데이터에 기초하여 타워크레인이 충돌의 염려가 있는 위험영역에 진입하였는지 여부를 정하는 단계; 및
    위험영역에 진입한 경우 진입 후 속도가 진입 전 속도 이상이거나 또는 안전속도 이상인 경우 경보를 울리고, 진입 후 속도가 진입 전 속도 미만이고 이미 설정된 안전 속도 미만인 경우에만 경보를 울리지 않는 단계;
    를 포함하는, 타워크레인 충돌방지 방법.
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