KR20200076370A - 무선 발파 시스템 및 이의 동작 방법 - Google Patents

무선 발파 시스템 및 이의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른, 무선 네트워크를 통해 서로 통신하는 발파 장치 및 전자 뇌관들을 포함하는 무선 발파 시스템의 동작 방법은, 상기 전자 뇌관들의 뇌관 기준 시간 및 상기 발파 장치의 발파 기준 시간을 동기화하는 단계; 상기 전자 뇌관들 각각의 통신 지연 시간을 산출하는 단계; 상기 발파 장치가 상기 전자 뇌관들로 발파 시간을 포함하는 발파 명령을 전송하는 단계; 상기 전자 뇌관들의 초시 입력 상태 및 뇌관 상태를 확인함으로써 발파 준비 여부를 확인하는 단계; 상기 전자 뇌관들의 발파 준비가 완료된 경우, 상기 전자 뇌관들이 상기 전자 뇌관들 각각의 상기 통신 지연 시간이 반영된 기폭 초시를 카운트하여 발파하는 단계를 포함한다.

Description

무선 발파 시스템 및 이의 동작 방법{WIRELESS BLASTING SYSTEM AND OPERATING METHOD OF THE SAME}
본 발명의 실시예는 무선 발파 시스템 및 이의 동작 방법, 특히 장거리 무선 통신시 통신 지연 시간을 고려하여 정확하게 발파할 수 있는 무선 발파 시스템 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 암반의 폭파, 폐건물 폭파, 노천의 폭파 등의 공사에는 폭발물이 이용된다. 즉, 발파 대상물을 구간별로 구분하여 폭발물이 삽입되는 복수의 구멍들을 천공한다. 천공된 구멍들 각각에 폭발물을 삽입한 후 발파 시스템과 연결한다. 발파 시스템의 조작을 통해 폭발물을 폭파하여 발파 대상물을 폭파한다.
발파 시스템은 폭발물을 기폭시키는 기폭제인 뇌관과, 뇌관의 작동에 필요한 전원 및 지령을 뇌관으로 전송하는 발파기를 포함하여 구성된다. 이때, 발파 시스템의 뇌관으로는 주로 전자 뇌관이 사용된다. 전자 뇌관은 폭발물 측에 설치되며, 하나의 발파기에 복수의 뇌관이 연결된다.
전기 뇌관 또는 전자 뇌관은 발파기에서 지령이 전달되면 해당 발파기에 연결된 복수의 뇌관이 동시에 작동하여 폭발물을 동시에 기폭시키는 구조와, 복수의 전자 뇌관이 서로 다른 지연시간으로 설정되어 복수의 뇌관이 순차적으로 작동하여 폭발물들은 순차적으로 기폭시키는 구조가 있다.
발파기와 전자 뇌관의 연결 방식에 따라, 무선 발파 시스템 및 유선 발파 시스템으로 나뉜다.
종래에는 복수의 폭발물을 동시에 기폭시키는 전자　뇌관이 주로 사용되었으나, 최근에는 복수의 폭발물을 순차적으로 기폭시키는 전자　뇌관이 주로 사용되고 있다. 일례로, 한국등록특허 제10-1016538호, 한국등록특허 제10-0665878호, 한국등록특허 제10-0665880호, 한국등록특허 제10-0733346호 및 일본공개특허 제2005-520115 등의 많은 문헌에서 전자　뇌관을 이용한 발파 시스템을 개시하고 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 장거리 무선 통신시 통신 지연 시간을 고려하여 정확하게 발파할 수 있는 무선 발파 시스템 및 이의 동작 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 해결하고자 하는 다른 과제는 작업 시간 및 작업 비용을 감소시킬 수 있는 무선 발파 시스템 및 이의 동작 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 해결하고자 하는 다른 과제는 대규모 광산 발파에 적용시킬 수 있는 무선 발파 시스템 및 이의 동작 방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른, 무선 네트워크를 통해 서로 통신하는 발파 장치 및 전자 뇌관들을 포함하는 무선 발파 시스템의 동작 방법은, 상기 전자 뇌관들의 뇌관 기준 시간 및 상기 발파 장치의 발파 기준 시간을 동기화하는 단계; 상기 전자 뇌관들 각각의 통신 지연 시간을 산출하는 단계; 상기 발파 장치가 상기 전자 뇌관들로 발파 시간을 포함하는 발파 명령을 전송하는 단계; 상기 전자 뇌관들의 초시 입력 상태 및 뇌관 상태를 확인함으로써 발파 준비 여부를 확인하는 단계; 상기 전자 뇌관들의 발파 준비가 완료된 경우, 상기 전자 뇌관들이 상기 전자 뇌관들 각각의 상기 통신 지연 시간이 반영된 기폭 초시를 카운트하여 발파하는 단계를 포함한다.
본 발명에서, 상기 동기화 하는 단계는, 상기 발파 장치가 상기 전자 뇌관들로 상기 발파 기준 시간이 포함된 동기화 요청을 전송하는 단계; 상기 전자 뇌관들이 상기 뇌관 기준 시간을 상기 발파 기준 시간으로 설정함으로써, 상기 뇌관 기준 시간 및 상기 발파 기준 시간을 동기화 하는 단계; 상기 전자 뇌관들이 상기 발파 장치로 동기화 완료 신호를 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명에서, 상기 통신 지연 시간을 산출하는 단계는, 상기 전자 뇌관들 및 상기 발파 장치가 상기 무선 네트워크를 통해 통신을 수행하는 단계; 상기 발파 장치가 상기 전자 뇌관들 각각의 상기 통신 지연 시간을 산출하는 단계; 상기 발파 장치가 상기 뇌관 기준 시간에 상응하는 통신 지연 시간을 반영한 값 및 상기 발파 기준 시간을 비교하는 단계; 및 상기 뇌관 기준 시간에 상기 상응하는 통신 지연 시간을 반영한 값 및 상기 발파 기준 시간이 서로 동일한 경우, 상응하는 기폭 초시를 보정하는 단계를 포함한다.
본 발명에서, 상기 발파 명령을 전송하는 단계는, 상기 발파 장치가 상기 전자 뇌관들의 최대 통신 지연 시간 및 상태 검사 시간을 기초로, 상기 발파 시간을 설정하는 단계; 및 상기 발파 장치가 상기 전자 뇌관들로 상기 발파 시간을 포함하는 상기 발파 명령을 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명에서, 상기 발파 장치는, 상기 최대 통신 지연 시간 및 상기 상태 검사 시간의 합을 상기 발파 시간으로 설정한다.
본 발명에서, 상기 발파 명령을 전송하는 단계는, 상기 전자 뇌관들이 상기 통신 지연 시간을 기초로 예상 발파 시간을 산출하는 단계; 상기 전자 뇌관들이 상기 예상 발파 시간 및 상기 발파 시간을 비교하는 단계; 상기 발파 시간이 상기 예상 발파 시간보다 큰 경우, 상기 전자 뇌관들이 상기 발파 장치로 에러 신호를 전송하는 단계; 및 상기 전자 뇌관들이 수신한 상기 발파 시간으로 재설정되고, 상기 발파 장치로 재설정 완료 신호를 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명에서, 상기 발파 시간이 상기 예상 발파 시간보다 크지 않은 경우, 상기 전자 뇌관들이 상기 발파 장치로 발파 응답을 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명에서, 상기 전자 뇌관들의 발파 준비 여부를 확인하는 단계는. 상기 발파 장치가 상기 전자 뇌관들로 준비 확인 요청을 전송하는 단계; 상기 준비 확인 요청에 기초하여, 상기 전자 뇌관들이 초시 입력 상태 및 뇌관 상태를 확인하는 단계; 에러가 발생한 경우, 상기 전자 뇌관들이 상기 발파 장치로 중지 신호를 전송하는 단계; 및 상기 에러가 발생하지 않은 경우, 상기 전자 뇌관들이 상기 발파 장치로 준비 완료 신호를 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명에서, 상기 발파 장치 및 상기 전자 뇌관들 각각은, 절대 시간을 카운트하기 위한 GPS 장치를 포함한다.
본 발명에서, 상기 발파 장치는 안전 영역에 배치되고, 상기 전자 뇌관들은 상기 안전 영역으로부터 안전 거리만큼 이격된 발파 영역에 배치되고, 상기 안전 거리는, 발파 작업자에 의해 기 설정된 값이고, 상기 발파 장치가 상기 안전 거리 이내에 위치한 경우, 발파가 중지된다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른, 무선 발파 시스템은 발파 대상물에 천공된 발파 구멍 내에 배치되며, 폭발물을 기폭시키기 위한 전자 뇌관들; 및 무선 네트워크를 통해 상기 전자 뇌관들과 통신하는 발파 장치를 포함하고, 상기 발파 장치는, 상기 전자 뇌관들의 뇌관 기준 시간 및 상기 발파 장치의 발파 기준 시간을 동기화하고, 상기 전자 뇌관들 각각의 통신 지연 시간을 산출하고, 상기 전자 뇌관들은, 상기 전자 뇌관들 각각의 상기 통신 지연 시간이 반영된 기폭 초시를 카운트하여 발파하고, 상기 발파 장치 및 상기 전자 뇌관들 각각은, GPS 장치를 포함한다.
본 발명에서, 상기 발파 장치는 안전 영역에 배치되고, 상기 전자 뇌관들은 상기 안전 영역으로부터 안전 거리만큼 이격된 발파 영역에 배치되고, 상기 안전 거리는 작업자에 의해 기 설정된 값이고, 상기 발파 장치가 상기 안전 거리 이내에 위치한 경우, 발파는 중지된다.
본 발명의 실시예에 따른 무선 발파 시스템 및 이의 동작 방법은 장거리 무선 통신시 통신 지연 시간을 고려하여 정확하게 발파할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 무선 발파 시스템 및 이의 동작 방법은 작업 시간 및 작업 비용을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 무선 발파 시스템 및 이의 동작 방법은 대규모 광산 발파에 적용시킬 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 상기 효과들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 발파 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 발파 시스템을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자 뇌관을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 발파 장치를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선 발파 시스템의 동작 방법을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 동기화 하는 단계를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 통신 지연 시간을 산출하는 단계를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 발파 명령을 전송하는 단계를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 발파 준비 여부를 확인하는 단계를 나타내는 도면이다.
이하 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 기재한다. 다만, 본 발명은 청구범위에 기재된 범위 안에서 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 하기에 설명하는 실시예는 표현 여부에 불구하고 예시적인 것에 불과하다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. "및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함할 수 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 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. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
즉, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함할 수 있다. 또한, 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 발파 시스템(10)을 나타내는 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 발파 시스템(10)을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 무선 발파 시스템(10)은 전자 뇌관들(100) 및 발파 장치(200)를 포함할 수 있다.
발파 작업자는 발파 대상물(20)을 폭파하기 위하여, 발파 대상물(20)을 천공하고, 발파 구멍(30)들을 형성할 수 있다. 발파 작업자는 전자 뇌관들(100)이 각각 부착된 폭발물(40)들을 복수의 발파 구멍(30)들에 삽입할 수 있다.
발파 작업자는 전자 뇌관들(100)을 파워-온(power-on) 할 수 있다. 전자 뇌관들(100)이 파워-온(power-on) 되는 경우, 전자 뇌관들(100)은 무선 네트워크(300)를 통해 발파 장치(200)와 통신을 수행할 수 있다. 즉, 전자 뇌관들(100)은 발파 장치(200)와 반복적으로 통신하여 무선으로 연결될 수 있다. 이때, 전자 뇌관들(100)은 기 설계된 값들에 따라 프로그램될 수 있고, 발파 장치(200)로 뇌관 정보를 전송할 수 있다. 예컨대, 뇌관 정보는 뇌관 식별자, 위치 정보 등을 포함할 수 있다.
발파 장치(200)는 무선 네트워크(300)를 통해 전자 뇌관들(100)로부터 뇌관 정보 및 초시 정보를 수신하여 저장할 수 있다.
전자 뇌관들(100)은 발파 영역(BZ)에 위치하고, 발파 장치(200)는 안전 영역(SZ)에 위치할 수 있다. 발파 영역(BZ) 및 안전 영역(SZ)은 안전 거리(SD)만큼 이격될 수 있다. 예컨대, 안전 거리(SD)는 발파 작업자에 의해 기 설정된 값으로서, 발파 작업자에 의해 재설정될 수 있다. 발파 장치(200)가 안전 거리(SD)이내에 위치한 경우, 무선 발파 시스템(10)은 발파를 중지할 수 있다. 즉, 발파 장치(200)가 배치된 발파 영역(BZ) 및 안전 영역(SZ) 사이의 거리가 기 설정된 안전 거리(SD)보다 작은 경우, 무선 발파 시스템(10)은 발파를 중지할 수 있다.
안전 거리(SD)에 대한 무선 통신을 수행하기 위하여, 발파 장치(200)는 전자 뇌관들(100)과 무선 네트워크를 통해 연결될 수 있다. 예컨대, 무선 네트워크는 LTE(Long Term Evolution)를 포함하는 이동 통신망(mobile radio communication network), 블루투스(Bluetooth), 저전력 블루투스(BLE; Bluetooth Low Energy), 지그비(Zigbee), 쓰레드(Thread), 와이파이(WiFi), Wibro(Wireless Broadband Internet), 로라(LoRa) 등과 같은 모든 종류의 무선 네트워크로 구현될 수 있다.
작업자는 발파를 개시하기 위하여, 발파 장치(200) 조작하여 발파 명령을 발생시킬 수 있다. 그리고, 발파 장치(200)는 무선 네트워크(300)를 통해 전자 뇌관들(100)로 발파 명령을 전송할 수 있다. 전자 뇌관들(100)은 발파 명령을 수신할 수 있다.
발파 명령은 각각의 전자 뇌관들(100)에 대응하는 기폭 초시들을 포함할 수 있다. 전자 뇌관들(100)은 발파 명령에 포함된 기폭 초시의 카운트를 개시할 수 있다. 전자 뇌관(100)은 기설정된 기폭 초시의 카운트가 완료되면 연결된 폭발물(40)을 기폭시킬 수 있다. 그에 따라, 발파 장치(200)는 복수의 폭발물(40)을 기폭하여 발파 대상물(20)을 폭파시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자 뇌관(100)을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 전자 뇌관(100)은 뇌관 버스부(105), 뇌관 제어부(110), 뇌관 메모리부(120), 뇌관 GPS부(130) 및 뇌관 통신부(140)를 포함할 수 있다.
뇌관 버스부(105)는 뇌관 제어부(110), 뇌관 메모리부(120), 뇌관 GPS부(130), 및 뇌관 통신부(140) 사이의 데이터 송수신을 수행할 있다. 실시예에 따라, 뇌관 버스부(105)는 버스 인터페이스(bus interface)로 구현될 수 있다.
뇌관 제어부(110)는 전자 뇌관(100)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 실시예에 따라, 뇌관 제어부(110)는 CPU(Central Processing Unit), MPU(Micro Processing Unit), GPU(Graphic Processing Unit) 등으로 구현될 수 있다.
뇌관 메모리부(120)는 뇌관 제어부(110)에 의해 실행될 수 있는 프로그램을 구성하는 다수의 명령어들, 부품 목록에 대한 부품 목록 데이터, 부품 특성을 나타내는 부품 특성 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 뇌관 메모리부(120)는 전자 뇌관(100)에 대응하는 기폭 초시를 저장할 수 있다. 실시예에 따라, 뇌관 메모리부(120)는 ROM(Read Only Memory), RAM(Random Acess Memory), HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive) 등으로 구현될 수 있다.
뇌관 GPS부(130)는 전자 뇌관(100)의 위치에 대응하는 절대 시간을 카운트할 수 있다. 즉, 뇌관 GPS부(130)는 각각의 전자 뇌관(100)에 대응하는 기폭 초시를 뇌관 기준 시간(절대 시간)에 기초하여 카운트할 수 있다. 실시예에 따라, 뇌관 GPS부(130)는 GPS(Global Positioning System) 위성에서 보내는 신호를 수신하여, 현재 위치에 대한 시간을 정확하게 측정하고, 절대 시간을 카운트할 수 있는 GPS 장치를 포함할 수 있다. 여기서, 뇌관 기준 시간은 GPS 시간계에 따른 기준 시간을 의미할 수 있다.
뇌관 통신부(140)는 발파 장치(200, 도 1 참조)와의 통신을 수행할 수 있다. 예컨대, 뇌관 통신부(140)는 무선 네트워크를 통해 발파 장치(200)와 통신할 수 있다.
뇌관 제어부(110)는 뇌관 통신부(140)를 통해 발파 명령을 수신할 수 있다. 발파 명령을 수신한 뇌관 제어부(110)는 발파 명령에 포함된 기폭 초시를 뇌관 GPS부(130)를 통해 카운트할 수 있다. 뇌관 제어부(110)는 기폭 초시의 카운트가 완료되면, 도 1에 도시된 폭발물(40)을 기폭시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 발파 장치(200)를 나타내는 도면이다.
도 4를을 참조하면, 발파 장치(200)는 발파 버스부(205), 발파 제어부(210), 발파 메모리부(220), 발파 GPS부(230) 및 발파 통신부(240)를 포함할 수 있다.
발파 버스부(205)는 발파 제어부(210), 발파 메모리부(220), 발파 GPS부(230), 및 발파 통신부(240) 사이의 데이터 송수신을 수행할 있다. 실시예에 따라, 발파 버스부(205)는 버스 인터페이스(bus interface)로 구현될 수 있다.
발파 제어부(210)는 발파 장치(200)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 실시예에 따라, 발파 제어부(210)는 CPU(Central Processing Unit), MPU(Micro Processing Unit), GPU(Graphic Processing Unit) 등으로 구현될 수 있다.
발파 메모리부(220)는 발파 제어부(210)에 의해 실행될 수 있는 프로그램을 구성하는 다수의 명령어들, 부품 목록에 대한 부품 목록 데이터, 부품 특성을 나타내는 부품 특성 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 발파 메모리부(220)는 기폭 초시를 저장할 수 있다. 실시예에 따라, 발파 메모리부(220)는 ROM(Read Only Memory), RAM(Random Acess Memory), HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive) 등으로 구현될 수 있다.
발파 GPS부(230)는 발파 장치(200)의 위치에 대응하는 절대 시간을 카운트할 수 있다. 즉, 발파 GPS부(230)는 전자 뇌관들(100, 도 1 참조)에 대응하는 기폭 초시를 발파 기준 시간(절대 시간)에 기초하여 설정할 수 있다. 실시예에 따라, 발파 GPS부(230)는 GPS 위성에서 보내는 신호를 수신하여, 현재 위치에 대한 시간을 정확하게 측정하고, 절대 시간을 카운트할 수 있는 GPS 장치를 포함할 수 있다. 여기서, 발파 기준 시간은 GPS 시간계에 따른 기준 시간을 의미할 수 있다.
발파 통신부(240)는 전자 뇌관들(100)과의 통신을 수행할 수 있다. 예컨대, 발파 통신부(240)는 무선 네트워크를 통해 전자 뇌관들(100)과 통신할 수 있다.
발파 제어부(210)는, 발파 통신부(240)를 통해, 전자 뇌관들(100)로 발파 명령을 전송할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선 발파 시스템(10)의 동작 방법을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하여, 무선 발파 시스템(10)의 동작 방법이 상세하게 설명된다.
먼저, 전자 뇌관들(100) 및 발파 장치(200)는 서로 동기화 할 수 있다(S10). 즉, 전자 뇌관들(100)의 뇌관 GPS부(130) 및 발파 장치(200)의 발파 GPS부(230)의 기준 시간이 동기화 될 수 있다. 예컨대, GPS 시계는 위치(경도)에 따라 시간계가 변경될 수 있으므로, 설정된 기폭 초시에 대하여 동일한 카운팅을 적용하기 위해, 위치가 상이한 뇌관 GPS부(130) 및 발파 GPS부(230) 각각의 기준 시간은 서로 동기화되어야 한다. 이와 관련된 상세한 내용은 도 6에서 설명된다.
발파 장치(200)는 전자 뇌관들(100) 각각의 통신 지연 시간을 산출할 수 있다(S20). 즉, 발파 장치(200)는 전자 뇌관들(100)과 통신을 수행하며, 전자 뇌관들(100) 각각의 통신 지연 시간을 산출할 수 있다. 이와 관련된 상세한 내용은 도 7에서 설명된다.
발파 장치(200)는 전자 뇌관들(100)로 발파 명령을 전송할 수 있다(S30). 즉, 발파 장치(200)는 발파 시간을 포함하는 발파 명령을 전자 뇌관들(100)로 전송할 수 있다. 이와 관련된 상세한 내용은 도 8에서 설명된다.
발파 장치(200)는 전자 뇌관들(100)의 발파 준비 여부를 확인할 수 있다(S40). 즉, 전자 뇌관들(100)은 기폭 초시의 초시 입력 상태 및 뇌관 상태를 확인하고, 에러가 발생하는 경우, 에러 신호를 발파 장치(200)로 전송할 수 있다. 또한, 에러가 발생하지 않는 경우, 전자 뇌관들(100)은 준비 완료 신호를 발파 장치(200)로 전송할 수 있다. 이 경우, 발파 장치(200)는 에러 신호 ?? 준비 완료 신호에 기초하여, 전자 뇌관들(100)의 발파 준비 여부를 확인할 수 있다. 이와 관련된 상세한 내용은 도 9에서 설명된다.
발파 준비가 완료된 경우(S45의 YES), 전자 뇌관들(100) 및 발파 장치(200)는 통신 지연 시간이 반영된 기폭 초시를 카운트하여 발파를 할 수 있다.
발파 준비가 완료되지 않은 경우(S45의 NO), 전자 뇌관들(100) 및 발파 장치(200)는 발파를 중지하고, 에러를 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 동기화 하는 단계(S10)를 나타내는 도면이다. 아래에서는 도 1 내지 도 6을 참조하여, 전자 뇌관들(100) 및 발파 장치(200)가 서로 동기화 하는 단계(S10)가 상세히 설명된다.
동기화 하는 단계(S10)는 발파 장치(200)가 전자 뇌관들(100)로 동기화 요청(SR)을 전송하는 단계(S11), 전자 뇌관들(100)이 뇌관 기준 시간 및 발파 기준 시간을 동기화 하는 단계(S12), 및 전자 뇌관들(100)이 발파 장치(200)로 동기화 응답(SACK)을 전송하는 단계(S13)를 포함할 수 있다.
발파 장치(200)는 전자 뇌관들(100)로 동기화 요청(SR)을 전송할 수 있다(S11). 즉, 발파 장치(200)는 발파 GPS부(230)의 발파 기준 시간을 포함하는 동기화 요청(SR)을 전자 뇌관들(100)로 전송할 수 있다.
전자 뇌관들(100)은 뇌관 GPS부(130)의 뇌관 기준 시간 및 발파 GPS부(230)의 발파 기준 시간을 동기화할 수 있다(S12). 예컨대, 전자 뇌관들(100)은 뇌관 GPS부(130)의 뇌관 기준 시간을 동기화 요청(SR)에 포함된 발파 기준 시간으로 설정함으로써, 동기화할 수 있다. 예컨대, 발파 기준 시간은 발파 장치(200)의 GPS 절대 시간을 의미하고, 뇌관 기준 시간은 전자 뇌관들(100)의 GPS 절대 시간을 의미할 수 있다.
전자 뇌관들(100)은 발파 장치(200)로 동기화 응답(SACK)을 전송할 수 있다(S13). 즉, 전자 뇌관들(100)은 동기화가 완료되었음을 나타내는 동기화 응답(SACK)을 발파 장치(200)로 전송할 수 있고, 동기화 응답(SACK)을 수신한 발파 장치(200)는 동기화가 완료되었음을 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 통신 지연 시간을 산출하는 단계(S20)를 나타내는 도면이다. 아래에서는 도 1 내지 도 7을 참조하여, 발파 장치(200)가 전자 뇌관들(100) 각각의 통신 지연 시간을 산출하는 단계(S20)가 상세히 설명된다.
발파 장치(200)가 전자 뇌관들(100) 각각의 통신 지연 시간을 산출하는 단계(S20)는 발파 장치(200)가 전자 뇌관들(100)과 통신을 수행하는 단계(S21), 발파 장치(200)가 전자 뇌관들(100) 각각의 통신 지연 시간을 산출하는 단계(S22), 뇌관 기준 시간에 상응하는 통신 지연 시간을 반영한 값 및 발파 기준 시간을 비교하는 단계(S23), 뇌관 기준 시간에 상응하는 통신 지연 시간을 반영한 값 및 발파 기준 시간이 서로 상이한 경우(S24의 NO), 상응하는 기폭 초시를 보정하는 단계(S25)를 포함할 수 있다.
먼저, 발파 장치(200)는 전자 뇌관들(100)과 통신을 수행할 수 있다(S21). 즉, 발파 장치(200)는 전자 뇌관들(100) 각각과 무선 네트워크를 통해 임의의 신호(예컨대, 더미 신호)를 전송하고 수신할 수 있다. 실시예에 따라, 발파 장치(200)는 전자 뇌관들(100)과 통신을 주기적 또는 비주기적으로 수행할 수 있다. 이에 따라, 발파 장치(200)는 전자 뇌관들(100)의 뇌관 기준 시간을 확인할 수 있다.
발파 장치(200)는 전자 뇌관들(100) 각각의 통신 지연 시간을 산출할 수 있다(S22). 예컨대, 전자 뇌관들(100) 각각의 위치 또는 환경에 따라, 통신 지연이 발생할 수 있다. 발파 장치(200)는 임의의 신호를 전송한 순간부터 수신한 순간까지의 시간을 측정하고, 측정된 값을 기초로 전자 뇌관들(100) 각각의 통신 지연 시간을 산출할 수 있다.
발파 장치(200)는 뇌관 기준 시간에 상응하는 통신 지연 시간을 반영한 값 및 발파 기준 시간을 서로 비교할 수 있다(S23). 예컨대, 발파 장치(200)는 전자 뇌관들(100)의 뇌관 기준 시간에 상응하는 통신 지연 시간을 반영한 값을 산출하고, 산출된 값을 발파 장치(200)의 발파 기준 시간과 비교할 수 있다.
뇌관 기준 시간에 상응하는 통신 지연 시간을 반영한 값 및 발파 기준 시간이 상이한 경우(S24의 NO), 발파 장치(200)는 해당 전자 뇌관의 상응하는 기폭 초시를 보정할 수 있다(S25). 예컨대, 발파 장치(200)는 상응하는 기폭 초시에서 상응하는 통신 지연 시간을 빼는 보정을 할 수 있다.
즉, 본 발명의 무선 발파 시스템(10)은 통신 지연이 발생하는 전자 뇌관에 대하여, 통신 지연 시간을 반영하여 기폭 초시를 보정함으로써, 보다 정확하게 발파를 수행할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 발파 명령을 전송하는 단계(S30)를 나타내는 도면이다. 아래에서는 도 1 내지 도 8을 참조하여, 발파 장치(200)가 전자 뇌관들(100)로 발파 명령을 전송하는 단계(S30)가 상세히 설명된다.
발파 장치(200)가 전자 뇌관들(100)로 발파 명령(BC)을 전송하는 단계(S30)는 발파 장치(200)가 발파 시간을 설정하는 단계(S31), 발파 장치(200)가 전자 뇌관들(100)로 발파 명령을 전송하는 단계(S32), 전자 뇌관들(100)이 예상 발파 시간을 설정하는 단계(S33), 전자 뇌관들(100)이 예상 발파 시간 및 발파 시간을 비교하는 단계(S34), 발파 시간이 예상 발파 시간보다 큰 경우(S35의 YES) 전자 뇌관들(100) 중 상응하는 전자 뇌관이 발파 장치(200)로 에러 신호(ERS)를 전송하는 단계(S36), 전자 뇌관들(100)이 발파 시간으로 재설정되는 단계(S37), 전자 뇌관들(100)이 재설정 완료 신호(RCS)를 발파 장치(200)로 전송하는 단계(S38) 및 발파 시간이 예상 발파 시간보다 크지 않은 경우(S35의 NO) 전자 뇌관들(100)이 발파 장치(200)로 발파 응답(BACK)을 전송하는 단계(S39)를 포함할 수 있다.
먼저, 발파 장치(200)는 발파 시간을 설정할 수 있다(S31). 즉, 발파 장치(200)는 최대 통신 지연 시간 및 상태 검사 시간을 기초로, 발파 시간을 설정할 수 있다. 여기서, 최대 통신 지연 시간은 전자 뇌관들(100)에 대한 통신 지연 시간들 중 최대 값을 의미할 수 있다. 상태 검사 시간은 전자 뇌관들(100)의 발파에 앞서 상태를 검사하는데 소요되는 시간일 수 있다. 실시예에 따라, 상태 검사 시간은 기 설정된 값일 수 있다. 예컨대, 발파 장치(200)는 최대 통신 지연 시간 및 상태 검사 시간의 합한 값을 발파 시간으로 설정할 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예에 따라, 발파 장치(200)는 최대 통신 지연 시간, 상태 검사 시간 및 임의의 준비 시간(예컨대, 기 설정된 값)을 합한 값을 발파 시간으로 설정할 수 있다.
발파 장치(200)는 발파 명령(BC)을 전자 뇌관들(100)로 전송할 수 있다(S32). 즉, 발파 장치(200)는 발파 시간을 포함하는 발파 명령(BC)을 전자 뇌관들(100)로 전송할 수 있다.
전자 뇌관들(100)은 예상 발파 시간을 설정할 수 있다(S33). 즉, 전자 뇌관들(100)은 통신 지연 시간을 기초로, 예상 발파 시간을 설정할 수 있다. 예컨대, 전자 뇌관들(100) 각각은 상응하는 통신 지연 시간에 뇌관 별 특성 값을 합산하여, 예상 발파 시간을 설정할 수 있다. 실시예에 따라, 뇌관 별 특성 값은 임의의 상수로 설정될 수 있다.
전자 뇌관들(100)은 발파 시간 및 예상 발파 시간을 비교할 수 있다(S34). 즉, 발파 장치(200)에 의해 설정된 발파 시간보다 전자 뇌관들(100)이 먼저 기폭하는 현상을 방지 하기 위해, 전자 뇌관들(100)은 발파 시간 및 예상 발파 시간을 비교할 수 있다.
발파 시간이 예상 발파 시간보다 큰 경우(S35의 YES), 전자 뇌관들(100) 중 상응하는 전자 뇌관은 발파 장치(200)로 에러 신호(ERS)를 전송할 수 있다(S36).
그 다음, 전자 뇌관들(100)은 발파 장치(200)로부터 수신한 발파 시간으로 재설정될 수 있다(S37). 즉, 전자 뇌관(100)은 자체적으로 산출한 예상 발파 시간이 부적절하다는 것을 확인하고, 발파 장치(200)로부터 수신한 발파 시간으로 보정함으로써, 재설정될 수 있다.
전자 뇌관들(100)은 발파 장치(200)로 재설정 완료 신호(RCS)를 전송할 수 있다(S38). 이때, 발파 장치(200)는 재설정 완료 신호(RCS)를 수신하는 경우, 전자 뇌관들(100)의 발파 시간의 재설정이 완료되었음을 확인할 수 있다.
발파 시간이 예상 발파 시간보다 크지 않은 경우(S35의 NO), 전자 뇌관들(100)은 발파 장치(200)로 발파 응답(BACK)을 전송할 수 있다. 발파 장치(200)는 발파 응답(BACK)을 수신하면, 전자 뇌관들(100)이 발파 명령(BC)을 수신하였음을 확인할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 발파 준비 여부를 확인하는 단계(S40)를 나타내는 도면이다. 아래에서는 도 1 내지 도 9를 참조하여, 발파 장치(200)가 전자 뇌관들(100)의 발파 준비 여부를 확인하는 단계(S40)가 상세히 설명된다.
발파 준비 여부를 확인하는 단계(S40)는 발파 장치(200)가 전자 뇌관들(100)로 준비 확인 요청(RCR)을 전송하는 단계(S41), 전자 뇌관들(100)이 초시 입력 상태 및 뇌관 상태를 확인하는 단계(S42), 전자 뇌관들(100)이 발파 장치(200)로 중지 신호(ABT)를 전송하는 단계(S44) 및 전자 뇌관들(100)이 발파 장치(200)로 준비 완료 신호(RCS)를 전송하는 단계(S45)를 포함할 수 있다.
먼저, 발파 장치(200)는 전자 뇌관들(100)로 준비 확인 요청(RCR)을 전송할 수 있다(S41). 예컨대, 발파 장치(200)는 전자 뇌관들(100)의 정상 상태를 확인하기 위하여, 전자 뇌관들(100)로 준비 확인 요청(RCR)을 전송할 수 있다.
전자 뇌관들(100)은 초시 입력 상태 및 뇌관 상태를 확인할 수 있다(S42). 예컨대, 전자 뇌관들(100) 각각은 발파 명령(BC)에 포함된 뇌관 초시가 정상적으로 입력되었는지 여부를 확인할 수 있다. 또한, 전자 뇌관들(100) 각각은 뇌관 상태를 확인할 수 있다.
에러가 발생한 경우(S43의 YES), 전자 뇌관들(100) 중 상응하는 전자 뇌관은 발파 장치(200)로 중지 신호(ABT)를 전송할 수 있다(S44). 예컨대, 발파 장치(200)는 중지 신호(ABT)를 기초로, 전자 뇌관들(100) 중 상응하는 전자 뇌관에 에러가 발생했음을 확인할 수 있다.
에러가 발생하지 않은 경우(S43의 NO), 전자 뇌관들(100)은 발파 장치(200)로 준비 완료 신호(RCS)를 전송할 수 있다(S45). 예컨대, 발파 장치(200)는 준비 완료 신호(RCS)를 수신하면, 전자 뇌관들(100)의 발파 준비가 완료되었음을 확인할 수 있다.
상술한 방식을 통해, 본 발명의 실시예에 따른 무선 발파 시스템 및 이의 동작 방법은 장거리 무선 통신시 통신 지연 시간을 고려하여 정확하게 발파할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 무선 발파 시스템 및 이의 동작 방법은 작업 시간 및 작업 비용을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 무선 발파 시스템 및 이의 동작 방법은 대규모 광산 발파에 적용시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
10: 발파 시스템 20: 발파 대상물
30: 발파 구멍 40: 폭발물
100: 전자 뇌관들 200: 발파 장치
BZ: 발파 영역 SZ: 안전 영역

Claims (12)

  1. 무선 네트워크를 통해 서로 통신하는 발파 장치 및 전자 뇌관들을 포함하는 무선 발파 시스템에 있어서,
    상기 전자 뇌관들의 뇌관 기준 시간 및 상기 발파 장치의 발파 기준 시간을 동기화하는 단계;
    상기 전자 뇌관들 각각의 통신 지연 시간을 산출하는 단계;
    상기 발파 장치가 상기 전자 뇌관들로 발파 시간을 포함하는 발파 명령을 전송하는 단계;
    상기 전자 뇌관들의 초시 입력 상태 및 뇌관 상태를 확인함으로써 발파 준비 여부를 확인하는 단계;
    상기 전자 뇌관들의 발파 준비가 완료된 경우, 상기 전자 뇌관들이 상기 전자 뇌관들 각각의 상기 통신 지연 시간이 반영된 기폭 초시를 카운트하여 발파하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 발파 시스템의 동작 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 동기화 하는 단계는,
    상기 발파 장치가 상기 전자 뇌관들로 상기 발파 기준 시간이 포함된 동기화 요청을 전송하는 단계;
    상기 전자 뇌관들이 상기 뇌관 기준 시간을 상기 발파 기준 시간으로 설정함으로써, 상기 뇌관 기준 시간 및 상기 발파 기준 시간을 동기화 하는 단계;
    상기 전자 뇌관들이 상기 발파 장치로 동기화 완료 신호를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 발파 시스템의 동작 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 통신 지연 시간을 산출하는 단계는,
    상기 전자 뇌관들 및 상기 발파 장치가 상기 무선 네트워크를 통해 통신을 수행하는 단계;
    상기 발파 장치가 상기 전자 뇌관들 각각의 상기 통신 지연 시간을 산출하는 단계;
    상기 발파 장치가 상기 뇌관 기준 시간에 상응하는 통신 지연 시간을 반영한 값 및 상기 발파 기준 시간을 비교하는 단계; 및
    상기 뇌관 기준 시간에 상기 상응하는 통신 지연 시간을 반영한 값 및 상기 발파 기준 시간이 서로 동일한 경우, 상응하는 기폭 초시를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 발파 시스템의 동작 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 발파 명령을 전송하는 단계는,
    상기 발파 장치가 상기 전자 뇌관들의 최대 통신 지연 시간 및 상태 검사 시간을 기초로, 상기 발파 시간을 설정하는 단계; 및
    상기 발파 장치가 상기 전자 뇌관들로 상기 발파 시간을 포함하는 상기 발파 명령을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 발파 시스템의 동작 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 발파 장치는, 상기 최대 통신 지연 시간 및 상기 상태 검사 시간의 합을 상기 발파 시간으로 설정하는 것을 특징으로 하는 무선 발파 시스템의 동작 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 발파 명령을 전송하는 단계는,
    상기 전자 뇌관들이 상기 통신 지연 시간을 기초로 예상 발파 시간을 산출하는 단계;
    상기 전자 뇌관들이 상기 예상 발파 시간 및 상기 발파 시간을 비교하는 단계;
    상기 발파 시간이 상기 예상 발파 시간보다 큰 경우, 상기 전자 뇌관들이 상기 발파 장치로 에러 신호를 전송하는 단계; 및
    상기 전자 뇌관들이 수신한 상기 발파 시간으로 재설정되고, 상기 발파 장치로 재설정 완료 신호를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 발파 시스템의 동작 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 발파 시간이 상기 예상 발파 시간보다 크지 않은 경우, 상기 전자 뇌관들이 상기 발파 장치로 발파 응답을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 발파 시스템의 동작 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 전자 뇌관들의 발파 준비 여부를 확인하는 단계는.
    상기 발파 장치가 상기 전자 뇌관들로 준비 확인 요청을 전송하는 단계;
    상기 준비 확인 요청에 기초하여, 상기 전자 뇌관들이 초시 입력 상태 및 뇌관 상태를 확인하는 단계;
    에러가 발생한 경우, 상기 전자 뇌관들이 상기 발파 장치로 중지 신호를 전송하는 단계; 및
    상기 에러가 발생하지 않은 경우, 상기 전자 뇌관들이 상기 발파 장치로 준비 완료 신호를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 발파 시스템의 동작 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 발파 장치 및 상기 전자 뇌관들 각각은, 절대 시간을 카운트하기 위한 GPS 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 발파 시스템의 동작 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 발파 장치는 안전 영역에 배치되고, 상기 전자 뇌관들은 상기 안전 영역으로부터 안전 거리만큼 이격된 발파 영역에 배치되고,
    상기 안전 거리는, 발파 작업자에 의해 기 설정된 값이고,
    상기 발파 장치가 상기 안전 거리 이내에 위치한 경우, 발파가 중지되는 것을 특징으로 하는 무선 발파 시스템의 동작 방법.
  11. 발파 대상물에 천공된 발파 구멍 내에 배치되며, 폭발물을 기폭시키기 위한 전자 뇌관들; 및
    무선 네트워크를 통해 상기 전자 뇌관들과 통신하는 발파 장치를 포함하고,
    상기 발파 장치는, 상기 전자 뇌관들의 뇌관 기준 시간 및 상기 발파 장치의 발파 기준 시간을 동기화하고, 상기 전자 뇌관들 각각의 통신 지연 시간을 산출하고,
    상기 전자 뇌관들은, 상기 전자 뇌관들 각각의 상기 통신 지연 시간이 반영된 기폭 초시를 카운트하여 발파하고,
    상기 발파 장치 및 상기 전자 뇌관들 각각은, GPS 장치를 포함하는
    것을 특징으로 하는 무선 발파 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 발파 장치는 안전 영역에 배치되고, 상기 전자 뇌관들은 상기 안전 영역으로부터 안전 거리만큼 이격된 발파 영역에 배치되고,
    상기 안전 거리는
    작업자에 의해 기 설정된 값이고,
    상기 발파 장치가 상기 안전 거리 이내에 위치한 경우, 발파가 중지되는 것을 특징으로 하는 무선 발파 시스템의 동작 방법.
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