KR102263890B1 - 타워크레인의 통합 관리 운영 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 네트워크를 통하여 타워크레인 등의 중장비를 운용할 때에 발생되는 위험을 자동적으로 감지하여 신호를 전송하여 운영자로 하여금 위험을 방지할 수 있도록 하는 타워크레인을 위험으로부터 안전하게 운영하도록 하기 위한 통합관리 운영 시스템 및 이를 이용한 타워크레인의 운영방법에 관한 것이다.
본 발명을 통해서 타워크레인에서 외부적 요인에 의해서 위험상황이 발생할 경우에 그 위험상황을 실시간으로 운영자 또는 작업자에게 전달함으로써 발생할 수 있는 사고를 미연에 방지할 수 있고, 운용비용을 현저하게 저감할 수 있으며, 타워크레인의 노화를 미연에 방지할 수 있는 등 안전하게 타워크레인을 운영할 수 있다.

Description

타워크레인의 통합 관리 운영 시스템{A total system for operating and managing tower crane}

본 발명은 네트워크를 통하여 타워크레인 등의 중장비를 운용할 때에 발생되는 위험을 자동적으로 감지하여 신호를 전송하여 운영자로 하여금 위험을 방지할 수 있도록 하는 타워크레인을 위험으로부터 안전하게 운영하도록 하기 위한 통합관리 운영 시스템 및 이를 이용한 타워크레인의 운영방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 타워크레인 등 산업용 기구에 설치되어 운용시간의 기록, 풍속 등 환경탐지 결과, 충돌 등을 감지하여 상기의 상황에 대한 경고신호를 타워크레인 등의 운영실 또는 현장관리 상황실에 실시간으로 전송하여 타워크레인 등 산업용 기구의 안전을 관리하여 사고를 미연에 방지하고 운용자 및 작업자 간에 메시지를 실시간으로 통보하여 안전하게 타워크레인을 운용할 수 있는 원격통합관리시스템에 관한 것이다.

타워크레인은 빌딩, 아파트 등 고층 건축물 건설공사에서 가장 많이 이용되는 건설 장비로서 건축물의 층고가 높아짐에 따라 설치-상승-해체 작업이 빈번히 일어나고 작업 특성 상 고도의 전문 기능과 안전 관리가 필요한 위험 기계 기구이다.

특히 최근 주택부족 해소를 위한 신도시 건설을 중심으로 아파트 고층화에 따라 타워크레인의 사용은 더욱 빈번하게 확대될 것이다. 그러나 타워크레인은 높은 건물의 건축에 효율적으로 활용되는 장비인데도 그 구조상 기초 단면에 비하여 긴 마스트와 그 위에 설치되는 지브, 타워헤드 등 상부의 무게가 커서 구조적으로 불안정한 강구조물이다. 또한 타워크레인은 설치조립작업, 건물 높이 상승에 따른 마스트 상승작업 및 건설 완료 후 해체 작업시 타워크레인의 붕괴에 의한 사망재해가 빈번하게 일어나고 있다.

일반적으로 타워크레인 임대업체는 타워크레인을 임차한 고객사와 임대 계약을 체결한 이후 타워크레인을 대여해 준다. 그런데, 임대업체는 서류상의 계약 사항을 조회하는 것 이외에는 실제로 임대가 이루어진 타워크레인의 실시간 사용 현황을 지속적으로 신뢰성 있는 정보로 피드백 받기는 어려운 실정이다.

더욱이, 임대업체는 많은 대수의 타워크레인을 동시에 관리해야 한다. 이와 같이, 현재의 시스템으로는 임대업체가 제공한 타워크레인이 기 체결된 계약 조건(가동 시간, 설치 장소 등)에 맞게 제대로 사용되고 있는지를 일일이 확인하고 검증하기가 어렵다.

이러한 상황에서 타워크레인의 운용시 발생할 수 있는 위험상황을 네트워크를 통해 미리 감지하고 이를 운영자에게 전송하여 운영자가 사고를 미리 대비할 수 있는 타워크레인의 운영 시스템 및 이를 이용한 안전한 운영방법이 필요한 상황이다.

이러한 타워 크레인은 작업 현장에서 안전사고가 발생할 수 있는 위험이 있어 CCTV 등을 이용하여 작업 상황에 대한 영상정보를 운전자에게 전달함으로써 위험상황에 대처하도록 하고 있다.

그러나 종래의 타워 크레인은 기울기와 영상 정보만으로는 사고 예방에 어려움이 있으며, 이상 기후 현상으로 인한 국지성 강풍과 태풍에 넘어짐 사고의 예방과 유사시 신속한 초동대응에 한계를 가지고 있다.

또한, 일반적으로 타워크레인을 운영할 때에 충돌감지기 및 풍속탐지기를 타워크레인과 별도로 설치해야 되기 때문에 운용에 필요한 비용이 높고, 작업자의 작업시간을 실시간으로 기록할 수 없어서 작업자가 적절한 노동의 대가를 청구하는 데에 한계가 있다.

한국공개특허 제10-2008-0084094호 한국등록특허 제10-1096228호 한국공개특허 제10-2018-0003792호

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 개발된 것으로서, 다양한 외부 환경에서 조업 중인 크레인에서 발생할 수 있는 위험상황 등을 감지하여 그 상황을 RF통신을 통하여 운영실에 전달하여 타워크레인의 운영 중에 발생할 수 있는 사고를 운영자 및 작업자가 미연에 방지할 수 있도록 하는 원격통합운영관리시스템을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 또한, 작업자가 실제로 타워크레인을 운영한 시간을 정확하게 기록하여 작업자에게 적절한 노동의 대가가 지급되도록 하는 것도 본 발명의 또 다른 목적이다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 풍속을 감지할 수 있는 풍속계, 충돌물체를 감지할 수 있는 충돌감지센서를 타워크레인의 상부에 설치하고 위험상황이 발생할 경우에 이를 운영실 또는 작업자에 전송하기 위한 RF 송수신기를 구비하고 있으며, 운영실 또는 작업실에는 상기의 위험상황이 발생할 경우 경고방송 및 경고등을 발생하는 알림수단을 설치하고, 상기의 신호전달은 WiFi 등과 같은 무선송수신 시스템을 설치함으로써 본 발명을 완성할 수 있었다.

또한, 상기와 같은 상황을 직접 모니터링할 수 있는 PC나 모바일 기기를 더 부가할 수도 있다.

본 발명을 통해서 주로 고공에서 운영하고 있는 타워크레인에서 외부적 요인에 의해서 위험상황이 발생할 경우에 그 위험상황을 실시간으로 운영자 또는 작업자에게 전달함으로써 발생할 수 있는 사고를 미연에 방지할 수 있다. 또한, 일반적으로 충돌감지기 및 풍속탐지기를 타워크레인과 별도로 설치해야 되기 때문에 발생하는 운용비용을 현저하게 저감할 수 있고, 타워크레인의 운영시간을 실시간으로 기록하기 때문에 타워크레인의 노화를 미연에 방지할 수 있는 등 안전하게 타워크레인을 운영할 수 있는 효과가 있고, 작업자의 타워크레인 운영시간을 정확하게 기록할 수 있어서 작업자에게 적절한 노동의 대가가 지급될 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 통상적으로 사용되는 타워크레인의 각 부위를 설명하는 설명도이다.
도 2는 본 발명의 통합관리시스템에 구비된 각 구성요소의 종류 및 명칭을 설명한 설명도이다.
도 3은 본 발명의 통합관리시스템에서 풍속센서 및 충돌감지센서에서 발생한 신호의 흐름 및 작동원리에 대한 개요를 나타내는 설명도이다. 도3에 기재된 번호는 각 시그널의 흐름 및 작동원리를 나타내고자 하는 것으로서, 본 명세서에 기재된 도면의 부호와 동일하지 않다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합관리시스템의 작동원리를 나타내는 설명도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예를 나타낸 것으로서 본 발명에서 적용되는 풍속계, 충동감지센서, 제어기, 경고등, 경고방송 스피커 등이 타워크레인에 설치되는 부위를 나타내는 설명도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.

본 발명에서 제공하는 통합관리운영시스템은 타워크레인의 상부에 구비된 풍속계로부터 풍향과 풍속에 관한 데이터를 획득하고, 타워크레인의 암과 후크에 구비된 충돌감지센서로부터 충돌물체에 관한 정보를 취득한 후에, 본 발명에 있어서 풍속센서, 풍향센서, 온습도센서가 구비된 상기 풍속계(1) 및 충돌감지센서로부터 수득된 데이터를 연산하여 위험한 상황이 발생할 경우에 이를 디스플레이 장치에 출력하는 메인 서버와, 상기 메인서버에서 검출되는 신호가 소정의 설정 범위를 벗어나게 될 때에 작동하는 경보부와; 상기 메인서버에 의하여 제어되며, 상기의 상황을 디스플레이 장치를 통하여 운전자가 확인할 수 있도록 무선 송수신기 및 디스플레이기를 운영실 또는 작업실에 부착함으로써 본 발명의 통합운영관리시스템이 완성된다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 타워 크레인 사고예방 안전관리 통합감시 시스템에 대하여 설명한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 타워 크레인 사고예방 안전관리 통합감시 시스템은 전원을 공급하는 전원공급부(140); 타워 크레인 작업현장의 기상정보인 풍속, 풍향 및 온습도를 각각 측정하는 풍속센서(111), 풍향센서(112) 및 온습도센서(113); 상기 타워 크레인에 갑자기 충돌 물체 등이 발생하는 것을 감지하는 충돌감지센서(114); 상기 타워 크레인의 위험상황을 운전자에게 알리는 디스플레이부(115); 상기 풍속, 풍향, 온습도, 충돌감지 정보들을 서버(200)로 전송하는 통신부(120); 상기 정보들을 수집 및 분석하여 일련의 동작을 수행하는 제어부(150); 상기 센서들에서 측정된 정보, 서버(200)에서 수신된 위험경보, 및 제어부(150)의 처리 및 제어를 위한 프로그램을 저장하는 저장부(130); 및 상기 센서들에서 측정된 정보를 저장, 관리 및 분석하여 작업현장의 기상상태, 타워 크레인의 위치, 고도 및 기울기 상태, 운전자의 작업 상태를 모니터링 하는 단말기(300)로 구성된 모니터링부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 디스플레이부(115)는 LCD에 문자로 표시하거나 LED 경보등과 스피커를 통해 위험상황을 알릴 수 있다.

상기 서버(200)는 모니터링을 통해 위험상황을 타워 크레인 운전석의 디스플레이부(115)나 운전자 및 관리자의 단말기(300)에 알릴 수 있다. 상기 서버(200)는 기상청 기상특보 발령 또는 동네예보로부터 사고유발 가능성 증가 시 위험상황 정보를 타워 크레인 운전석의 디스플레이부(115)나 운전자 및 관리자의 단말기(300)에 알릴 수 있다. 또한, 상기 서버를 통해 관제센터에서는 전자지도 기반으로 전국에 분포되어 작업 중인 임대업자의 타워 크레인들의 정확한 위치정보, 작업현장 현지의 기상정보, 운전자 작업현황 정보를 종합적으로 분석하고, 전국적인 타워 크레인 운영현황을 통합 관리할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 타워크레인 통합운영관리시스템의 전체적인 작업 흐름도를 나타낸다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 타워 크레인 사고예방 안전관리 통합감시 시스템은 입출력부(110), 통신부(120), 저장부(130), 전원공급부(140), 제어부(150), 서버(200) 및 단말기(300)를 포함하여 구성된다.

상기 입출력부(110)는 풍속센서(111), 풍향센서(112), 온습도센서(113), 충돌감지센서(114)를 포함하는 입력부와 디스플레이부(115)를 포함하는 출력부로 구성된다.

상기 풍속센서(111), 풍향센서(112) 및 온습도센서(113)는 타워크레인의 최상부에 위치하여 타워크레인 주변에 흐르는 바람의 속도 및 방향을 감지하고 공기의 온도 및 습도를 측정하여 이를 제어부에 전달한다.

상기 풍속센서(111)에는 최초 운영시에 타워크레인의 작업에 영향을 주지 않는 안정적인 풍속(6m/s)이 셋팅되어 있고, 풍속이 상기 셋팅된 속도를 초과할 경우에 상기 제어부(150)는 풍속의 위험상황을 감지하고 자동적으로 경보장치(경고등, 경고방송)를 작동할 수 있게 된다.

상기 충돌감지센서(114)는 타워크레인의 지브에서 런웨이 방향의 크레인 런웨이 방향의 트롤리(Trolley)와 후크(Hook, 호이스팅 블록)에 2개 내지 3개 등 다수 개가 설치될 수 있고, 갑작스럽게 나타나는 장애물, 투척물체, 비행물체 등이 안정거리(10 내지 20 m) 내에 포착되었을 경우에 이를 감지하고 신호를 전달하며, 그 신호를 제어부(150)가 감지하여 자동적으로 경보장치를 작동할 수 있게 된다.

상기 디스플레이부(115)는 타워 크레인 운전석 내부에 설치하여 사고유발 가능성 증가 시 위험상황을 운전자에게 알린다. 이때 상기 디스플레이부(118)는 LCD에 문자로 표시하거나 LED 경보등과 스피커를 통해 위험상황을 알릴 수 있다.

상기 통신부(120)는 풍속, 풍향, 온습도, 충돌감지 신호(데이터)를 서버(200)로 전송한다. 여기서, 상기 통신부(120)는 입력부에서 수집된 정보를 RF, WiFi, 이동통신 LTE 등의 무선통신을 통해 원격지 서버(200)로 전송한다.

상기 저장부(130)는 입력부에서 측정된 정보, 원격지 서버(200)에서 수신된 위험경보 및 제어부(150)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수 있다.

상기 전원공급부(140)는 외부 전원 또는 태양전지를 이용하여 배터리에 충전하여 전원을 공급할 수 있다.

상기 제어부(150)는 풍속, 풍향, 온습도, 충돌감지 정보들을 수집, 저장부(130)에 저장 및 분석하여, 그 결과에 따라 설정되어 있는 일련의 동작을 수행하고 디스플레이(115)와 통신부(120)에 전달한다. 즉, 상기 제어부(150)는 입력부를 통해 측정한 정보를 수집 및 분석하여 타워 크레인 작업현장의 기상상태, 타워 크레인의 위치 및 고도 상태, 운전자의 작업 여부에 대한 정보를 파악한다. 여기서, 상기 제어부(150)와 센서들(111, 112, 113, 114)은 유선 또는 무선으로 연결할 수 있다.

상기 서버(200)는 작업현장의 타워 크레인들에 설치된 입출력부로부터 수집되는 정보들을 저장, 관리 및 종합적으로 분석하고, 타워 크레인 작업현장의 기상상태, 타워 크레인의 위치 및 기울기 상태, 운전자의 작업 상태를 모니터링하여 위험상황 시와, 작업현장 주변지역 기상청 기상특보 발령 또는 기상청 동네예보(3시간 또는 6시간 단위 기상예보)로부터 사고유발 가능성이 증가 시 위험상황 정보를 운전석의 디스플레이부(115)나 운전자 및 관리자의 단말기(300)에 동시 다발적 또는 개별적 전달한다. 여기서, 상기 단말기(300)는 스마트폰 또는 PC를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 상기 서버(200)를 통해 관제센터에서 전자지도 기반으로 전국에 분포되어 작업 중인 임대업자의 타워크레인들의 정확한 위치 정보, 작업현장 주변 시설물 정보, 적업현장 현지의 기상 정보, 주변지역 기상예보 정보, 운전자 작업현황 정보를 종합적으로 분석하고 전국적인 타워 크레인 운영현황을 통합 관리하며, 전국에 분포된 타워 크레인들에 위험 발생 시 모니터에 타워 크레인 위치 및 위험 내용을 표시하고 경고등이 켜지거나 스피커를 통해 경고음이 울리게 된다.

상기와 같이 타워크레인의 운영시에 충돌물체 발생, 풍속의 과도한 변화 등 위험상황이 발생하였을 경우에 본 타워크레인의 운영장치는 그 위험상황을 실시간으로 현장상황실 및 작업자에게 전송하고, 현장상활실 또는 작업자가 위험상황을 직시하고 위험상황이 해제되었다는 신호를 제어부에 전달할 때까지는 타워크레인의 작동을 멈추게 하고, 위험상황이 해제되었다는 신호를 받았을 경우에 타워크레인을 다시 작동하게 함으로써 타워크레인의 운영시에 발생할 수 있는 사고를 미연에 방지할 수 있다.

본 발명에 따르면 측정된 기상정보 이력관리, 기상청 기상예보 및 특보 전파, 사고발생 실시간 추적 등 작업현장에 관련된, 다양한 복합 정보를 분석 제공하여 운전자와 관리자에게 작업현장의 국지성과 위험도를 극복할 수 있다.

상기에서 설명한 기능 이외에 본 타워크레인의 운영장치는 타워크레인을 실제로 운영 및 작동하는 작업자별로 고유 ID를 부여하고, 그 타워크레인의 가동시간 및 작업자의 작업시간, 타워크레인의 고장의 종류 및 고장 조치시간 등을 정확하게 기록할 수 있는데, 이는 상기 제어부(150)와 연결된 운영정보제공부(160)을 통해 달성된다.

상기 운영정보제공부(160)는 임대업자로부터 입력된 타워크레인의 임대계약 정보를 타워크레인의 고유 ID별로 저장하는 단계와 상기 타워크레인에 설치된 LBS 장비로부터 가동되는 타워크레인의 현장위치정보와 가동시간 정보를 타워크레인의 고유 ID별로 저장하고, 타워크레인을 실제로 작동하는 각각의 작업자에 대해서도 그 고유 식별장치를 부여하여 특정의 작업자가 특정한 고유 ID를 부여받은 타워크레인을 운영하는 시간을 실시간으로 저장장치에 기록할 수 있다. 상기 저장장치는 고유 ID를 부여받은 타워크레인의 총 가동시간 및 누적가동시간, 현장가동시간 등을 각각 별도로 기록할 수 있고, 타워크레인 자체의 운영시간을 알 수 있어서 타워크레인의 수명과 훼손 여부를 시시각각 점검할 수 있도록 하며, 또한 현장에서 가동된 총 가동시간을 기록할 수 있어서, 이를 통해 작업자가 실제로 작업한 시간을 인식할 수 있다.

상기 타워크레인의 작업시간 정보는 상기 타워크레인의 시동을 켜고 끄는 시간을 기준시간으로 하여, 타워크레인의 고유 ID 별로 현재 위치정보 및 작업시간 정보를 무선 네트워크를 이용하여 실시간으로 저장장치 및 임대업자에게 전송한다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

본 발명은 산업상 이용가능하다.

1 풍속계 110 입출력부
120 통신부 130 저장부
140 전원공급부 150 제어부
160 운영정보제공부 200 서버
300 단말기

Claims (3)

1. 전원을 공급하는 전원공급부(140)와 풍속센서(111), 풍향센서(112) 및 온습도센서(113)가 구비된 풍속계(1), 충돌감지센서(114)를 포함하여 구성되는 입출력부(110)와 상기 입출력부에서 전송된 신호를 제어부(150)로 전송하는 통신부(120)와 상기 전송된 신호를 분석하여 동작을 수행하는 제어부(150) 및 상기 제어부로부터 전송된 위험상황을 통지하는 경고등 또는 경고방송 스피커로 구성된 알림부, 상기 제어부에서 전송된 위험상황을 표시하는 단말기(300) 및
   각 타워크레인을 고유 ID별로 저장하고, 각 타워크레인의 가동시간 및 작업자의 작업시간, 타워크레인의 고장의 종류 및 고장 조치시간을 기록 및 저장하는 것을 특징으로 하는 운영정보제공부(160)와
   전자지도 기반으로 전국에 분포되어 있는 타워크레인의 위치정보, 작업현장 주변의 시설물 정보, 작업현장 주변의 기상정보 및 상기 전국에 분포되어 있는 타워크레인의 운영현황을 분석하여 위험상황을 상기 알림부 및 단말기에 전송하는 서버(200)를 포함하여 구성되고;
   상기 충돌감지센서(114)는 타워크레인의 지브에서 트롤리(Trolley) 및 후크(Hook)블록에 동시에 설치되는 것을 특징으로 하는 타워크레인 통합관리시스템
   
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