KR101099745B1 - 작업 환경 모니터링 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

위험 지역에서 작업을 수행하는 사용자의 작업 환경을 모니터링하는 시스템 및 그 방법이 개시된다. 일 실시예에 따른 작업 환경 모니터링 시스템의 사용자 단말은, 상기 사용자의 작업 환경에 대한 작업 환경 정보와 상기 사용자의 신체 상태에 대한 사용자 신체 상태 정보를 포함하는 작업 환경 데이터를 수집하는 작업 환경 데이터 수집부; 상기 위험 지역 내에 설치된 이동형 노드와 통신을 수행하여 상기 작업 환경 데이터를 상기 이동형 노드로 전송하는 통신부; 및 상기 이동형 노드 중 가장 근접한 이동형 노드와의 거리가 한계 거리 이상인 경우 상기 이동형 노드의 추가 설치 통지를 수행하는 이동형 노드 설치 통지부를 포함할 수 있다. 이에 의하면, 화재, 건축 현장에서의 붕괴 사고 등과 같은 재난이 발생하거나 갱도와 같은 위험 지역 내에 하나 이상의 이동형 노드를 배치하여 신뢰성 있는 무선 네트워크를 자체적으로 구축하고, 사용자에 의해 위험 지역 내에서의 이동형 노드의 위치 등에 대한 실시간 제어가 가능하다.
작업 환경, 모니터링, 무선 통신, 이동형 노드

Description

작업 환경 모니터링 시스템 및 그 방법{Working environment monitoring system and method thereof}
본 발명은 위험 지역에서 작업을 수행하는 사용자의 작업 환경을 모니터링하는 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 전세계적으로 지진 발생, 건물 붕괴, 화재, 폭발 등과 같은 대규모 재난 및 사고가 많이 발생하고 있으며, 이에 따라 재난 시설이나 재난 지역과 같은 위험 지역 내에서고립되어 있는 구조대상자를 수색하고 이들을 안전한 지역으로 대피시켜 인명을 구출하고 화재 등의 재난 상황을 진압하는 등 소방관, 경찰관, 구급대원 등의 재난 구조대원에 의한 구조 활동이 증가하고 있다.
또한, 광산, 탄광 또는 토목공사 등을 위하여 지하에 뚫어놓은 길인 갱도와 같은 위험 지역 내에서 작업자가 탐광(探鑛), 탐탄(探炭), 채굴, 채취, 운반 등의 작업을 수행하기도 한다.
이와 같이 재난 구조대원이나 작업자 모두 위험 지역 내에 투입되어 해당 위험 지역 내의 곳곳으로 흩어져 여러 활동을 전개하게 된다. 여기서, 위험 지역은 매우 어두울 뿐만 아니라 상시적으로 화염, 고온, 유독가스, 외부충격 등의 위험에 노출될 가능성이 높아 재난 구조대원이나 작업자가 위험에 처하게 되는 상황이 초래될 가능성이 높다.
또한, 위험 지역 내에서 재난 구조대원이나 작업자는 자신이 처한 상황, 이동경로, 위치 등을 정확하게 인지하기 힘들기 때문에, 체계적인 지시 없이는 위험 지역 내에의 곳곳을 효과적으로 수색하거나 위험에 처한 동료에 대해 적시에 구조하는 것과 같은 활동이 어려운 문제점이 있다.
또한, 재난 구조대원이나 작업자의 신체 상태에 대한 실시간 모니터링이 불가능하여 위험에 처해져 있거나 고도로 흥분하는 등의 이유로 인해 적절한 활동 전개가 불가능한 재난 구조대원이나 작업자를 색출하고 도와주도록 하는 것이 어려운 문제점도 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
본 발명은 화재, 건축 현장에서의 붕괴 사고 등과 같은 재난이 발생하거나 갱도와 같은 위험 지역 내에 하나 이상의 이동형 노드를 배치하여 신뢰성 있는 무 선 네트워크를 자체적으로 구축하고, 사용자에 의해 위험 지역 내에서의 이동형 노드의 위치 등에 대한 실시간 제어가 가능한 작업 환경 모니터링 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 고온, 유독가스, 외부충격 등의 위험 요인을 감지하고 이를 릴레이 전송하여 실시간으로 관제 센터로 통보하여 위험 지역 내의 작업자 혹은 재난 구조대원을 보호하는 작업 환경 모니터링 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 사용자 단말을 이용하여 사용자의 뇌파, 체온, 맥박, 혈압, 움직임 등을 감지하고 멀티 홉 방식의 무선 통신을 통해 실시간 전송하여 관제 센터에서 해당 사용자의 신체 상태를 실시간으로 모니터링하고 적절한 지시를 하달할 수 있어 위험 요인을 최소화시키도록 하는 작업 환경 모니터링 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 관제 센터 및 위험 지역 내에 설치된 하나 이상의 이동형 노드로 구성된 무선 네트워크 환경 하에서의 모니터링 대상이 되는 사용자가 착용 또는 소지하는 사용자 단말이 제공된다.
일 실시예에 따른 사용자 단말은, 상기 사용자의 작업 환경에 대한 작업 환 경 정보와 상기 사용자의 신체 상태에 대한 사용자 신체 상태 정보를 포함하는 작업 환경 데이터를 수집하는 작업 환경 데이터 수집부; 상기 위험 지역 내에 설치된 이동형 노드와 통신을 수행하여 상기 작업 환경 데이터를 상기 이동형 노드로 전송하는 통신부; 및 상기 이동형 노드 중 가장 근접한 이동형 노드와의 거리가 한계 거리 이상인 경우 상기 이동형 노드의 추가 설치 통지를 수행하는 이동형 노드 설치 통지부를 포함할 수 있다.
상기 추가 설치 통지는 상기 가장 근접한 이동형 노드와의 멀티 홉 통신을 위해 추가적인 이동형 노드를 설치할 것을 알람음 출력, 진동 발생, 알람메시지 표시 중 하나 이상의 방법을 통해 알려줄 수 있다.
상기 작업 환경 정보는 상기 사용자가 위치한 장소의 온도, 습도, 산소량, 유독가스 분포 중 하나 이상을 포함하고, 상기 사용자 신체 상태 정보는 상기 사용자의 뇌파, 체온, 맥박, 혈압, 움직임 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 이동형 노드 설치 통지부는 상기 이동형 노드로부터 전달되는 신호의 세기, 전파 도달 시간 정보, 전파 도달 시간 차 정보 중 하나 이상을 이용하여 상기 이동형 노드와의 거리를 측정할 수 있다.
상기 사용자의 작업 환경에 대한 영상 및 음성 중 하나 이상을 포함하는 멀티미디어 데이터를 수집하는 멀티미디어 데이터 수집부를 더 포함하되, 상기 통신부는 상기 멀티미디어 데이터를 실시간 전송할 수 있다.
상기 통신부를 통해 상기 이동형 노드로부터 수신되는 상기 관제 센터의 작업 지휘에 관련된 지시 데이터를 영상 및 음성 중 하나 이상으로 출력하는 출력부 를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 위험 지역 내에 하나 이상이 설치되어 무선 네트워크 환경을 구축하는 이동형 노드가 제공된다.
일 실시예에 따른 이동형 노드는, 상기 무선 네트워크 환경 하에서 상기 이동형 노드와 타 이동형 노드간의 거리 및 방향을 포함하는 상대 위치 데이터를 획득하는 위치 인식부; 및 상기 상대 위치 데이터를 관제 센터로 전송하며, 위험 지역 내에 위치하는 사용자가 착용 또는 소지한 사용자 단말로부터 수신한 작업 환경 데이터를 실시간으로 상기 관제 센터로 전송하고, 상기 관제 센터로부터 수신한 작업 지휘에 관련된 지시 데이터를 실시간으로 상기 사용자 단말로 전송하는 통신부를 포함할 수 있다.
상기 이동형 노드는 라우터(router) 기능의 수행이 가능하며, 상기 통신부는 멀티 홉(multi-hop) 방식에 의한 무선 통신을 수행할 수 있다.
상기 이동형 노드는 상기 사용자에 의해 상기 위험 지역 내의 임의의 장소에 설치가능하다.
한편, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 위험 지역 내에 설치된 하나 이상의 이동형 노드로 구성된 무선 네트워크 환경 하에서 상기 위험 지역 내에서 작업을 수행하는 사용자의 작업 환경을 모니터링하는 관제 센터가 제공된다.
일 실시예에 따른 관제 센터는, 상기 이동형 노드로부터 상기 사용자가 착용 또는 소지한 사용자 단말에서 수집한 작업 환경 데이터, 상기 이동형 노드의 위치 정보, 상기 사용자 단말의 위치 정보 중 하나 이상을 멀티 홉 방식의 무선 통신 에 의해 수신하는 통신부;
상기 작업 환경 데이터를 분석하여 상기 사용자의 작업 환경 및 신체 상태 중 하나 이상에 대한 위험 요인을 감지하는 위험 요인 감지부;
상기 이동형 노드의 위치 정보를 이용하여 미리 저장되어 있는 상기 위험 지역에 상응하는 맵 데이터에 연동하여 상기 무선 네트워크 환경의 통신 범위를 결정하고, 상기 사용자 단말의 위치 정보를 이용하여 상기 사용자의 작업 위치를 파악하는 위치 분석부; 및
상기 맵 데이터, 상기 맵 데이터에 연동된 상기 이동형 노드의 위치 및 상기 사용자 단말의 위치를 표시하고, 상기 감지된 위험 요인을 출력하는 출력부를 포함할 수 있다.
상기 통신부는 상기 이동형 노드로부터 상기 사용자 단말이 수집한 멀티미디어 데이터를 실시간 전송받고, 상기 출력부는 상기 멀티미디어 데이터를 실시간 재생할 수 있다.
원격지 관리자로부터 상기 사용자의 작업 지휘에 관련된 지시 데이터를 입력받는 입력부를 더 포함하되, 상기 통신부는 상기 지시 데이터를 상기 이동형 노드를 통해 상기 사용자 단말로 전송할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 관제 센터 및 위험 지역 내에 설치된 하나 이상의 이동형 노드로 구성된 무선 네트워크 환경 하에서의 모니터링 대상이 되는 사용자가 착용 또는 소지하는 사용자 단말에서 이동형 노드의 추가 배치를 통지하는 방법이 제공된다.
일 실시예에 따른 이동형 노드의 추가 배치를 통지하는 방법은, 상기 사용자 단말과 통신을 수행중인 가장 근접한 이동형 노드와의 거리를 산출하는 단계; 상기 산출된 거리와 미리 지정된 한계 거리를 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과 상기 산출된 거리가 상기 한계 거리 이상인 경우에 상기 이동형 노드의 추가 배치를 통지하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 한계 거리는 상기 가장 근접한 이동형 노드의 통신 범위에 상응할 수 있다.
상기 거리를 산출하는 단계는 전파 도달 시간 정보 및 전파 도달 시간 차 정보 중 하나 이상을 이용하여 상기 가장 근접한 이동형 노드와의 거리를 산출할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 관제 센터, 위험 지역 내에 설치된 하나 이상의 이동형 노드로 구성된 무선 네트워크 환경 하에서 상기 위험 지역 내에서 작업을 수행하는 사용자의 작업 환경을 모니터링하는 방법이 제공된다.
일 실시예에 따른 작업 환경 모니터링 방법은, 상기 사용자가 착용 또는 소지한 사용자 단말이 상기 사용자의 작업 환경에 대한 작업 환경 데이터를 수집하는 단계; 상기 수집한 작업 환경 데이터를 상기 이동형 노드를 통해 상기 관제 센터로 실시간 전송하는 단계; 상기 관제 센터는 상기 실시간 전송된 작업 환경 데이터를 분석하여 위험 요인을 감지하는 단계; 및 상기 위험 지역의 맵 데이터에 상기 이동형 노드의 위치를 연동시켜 상기 무선 네트워크 환경의 통신 범위를 표시함과 함께 상기 사용자 단말의 위치 및 상기 위험 요인을 표시하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 사용자 단말이 상기 사용자가 위치한 장소에 대한 멀티미디어 데이터를 수집하는 단계; 상기 수집한 멀티미디어 데이터를 상기 이동형 노드를 통해 상기 관제 센터로 실시간 전송하는 단계; 및 상기 관제 센터는 상기 실시간 전송된 멀티미디어 데이터를 실시간 재생하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 관제 센터는 원격지 관리자로부터 상기 사용자의 작업 지휘에 대한 지시 데이터를 입력받는 단계; 상기 지시 데이터를 상기 이동형 노드를 통해 상기 사용자 단말로 전송하는 단계; 및 상기 사용자 단말이 상기 지시 데이터를 영상 및 음성 중 하나 이상으로 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 화재, 건축 현장에서의 붕괴 사고 등과 같은 재난이 발생하거나 갱도와 같은 위험 지역 내에 하나 이상의 이동형 노드를 배치하여 신뢰성 있는 무선 네트워크를 자체적으로 구축하고, 사용자에 의해 위험 지역 내에서의 이동형 노드의 위치 등에 대한 실시간 제어가 가능하다.
또한, 고온, 유독가스, 외부충격 등의 위험 요인을 감지하고 이를 릴레이 전송하여 실시간으로 관제 센터로 통보하여 위험 지역 내의 작업자 혹은 재난 구조대원을 보호하는 효과가 있다.
또한, 사용자 단말을 이용하여 사용자의 뇌파, 체온, 맥박, 혈압, 움직임 등을 감지하고 멀티 홉 방식의 무선 통신을 통해 실시간 전송하여 관제 센터에서 해당 사용자의 신체 상태를 실시간으로 모니터링하고 적절한 지시를 하달할 수 있어 위험 요인을 최소화시키도록 하는 효과가 있다.
또한, 재난 구조현장 등에서 이용되어 재난으로 인한 인명 및 재산 피해를 조기 감지하여 줄일 수 있으며, 작업의 효율성과 사용자의 안전 확보가 가능한 효과가 있다.
본 발명은 다양한 변환을 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 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 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 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있 을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 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 명세서에서, "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.
또한, 명세서에 기재된 "…부", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 관련 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에서 '위험 지역'은 재난 구조대원이 활동을 전개하는 화재, 폭발, 붕괴 등의 재난 및 사고가 발생한 재난 시설 혹은 재난 지역, 광부가 탐광, 탐탄, 채굴, 채취, 운반 등의 작업을 위해 지하에 뚫어놓은 길인 갱도 등과 같이 내부에 있는 작업자가 고온, 유독가스, 외부충격 등의 위험에 노출될 가능성이 높은 장소를 의미한다. 또한, 본 발명에서 '사용자'는 위험 지역 내에서 작업을 수행하는 재난 구조대원 혹은 작업자를 포함한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 환경 모니터링 시스템을 개략적으로 나타내기 위한 구성도이고, 도 1b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 작업 환경 모니터링 시스템을 개략적으로 나타내기 위한 구성도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 작업 환경 모니터링 시스템(1), 사용자 단말(10), 이동형 노드(20a, 20b, 20c, 20d, 20e), 관제 센터(30)가 도시되어 있다.
도 1a를 참조하면, 작업 환경 모니터링 시스템(1)은 사용자 단말(10)과 이동형 노드(20a)간, 이동형 노드들(20a와 20b, 20c와 20d)간, 이동형 노드(20b, 20d)와 관제 센터(30)간의 멀티 홉(multi-hop) 방식에 의한 무선 네트워크 환경 하에서 동작한다. 도 1b를 참조하면, 작업 환경 모니터링 시스템(1)은 사용자 단말(10)과 이동형 노드(20e)간, 이동형 노드(20e)와 관제 센터(30)간의 2 홉(hop) 방식에 의한 무선 네트워크 환경 하에서 동작한다. 이하 본 명세서에서는 발명의 이해와 설명의 편의를 위해 2 홉 방식에 대해서도 멀티 홉 방식에 포함되는 것을 가정하여 설명하기로 한다.
본 실시예에 따른 작업 환경 모니터링 시스템(1)은 사용자 단말(10)을 착용 또는 소지하고 위험 지역 내에서 소정의 작업을 수행하고 있는 재난 구조대원이나 작업자와 같은 사용자의 작업 환경에 대한 데이터를 사용자 단말(10)로부터 중계 노드인 이동형 노드(20)를 통해서 관제 센터(30)로 양호한 통신 환경을 통해 전송될 수 있도록 한다. 여기서, 위험 지역 내에 배치된 이동형 노드(20a와 20b, 20c와 20d)간과, 이동형 노드(20b, 20d)와 관제 센터(30)간에 무선 네트워크가 자체적으 로 구축되어 사용자 단말(10)과 관제 센터(30) 사이에 신뢰성 있는 무선 통신을 제공한다.
사용자 단말(10)은 사용자의 이동(예를 들면, 도 1b에 도시된 것과 같은 A에서 B로의 이동)에 의해 가장 근접한 이동형 노드(20a)의 통신 범위(R)를 벗어나게 되어 관제 센터(30)와의 통신이 불가능한 거리가 되기 이전에, 즉 기 구축된 무선 네트워크를 벗어나 통신이 불가능한 상태가 되기 이전에 사용자에게 소정의 방식(예를 들면, 알람음 출력, 진동 발생, 알람메시지 표시 등)으로 통지함으로써 해당 위치에 사용자가 이동형 노드(20)를 배치한 후 추가적인 작업을 진행하도록 한다. 추가 배치된 이동형 노드(20)는 이전에 설치된 이동형 노드(20)를 통해서 릴레이 연결되거나 혹은 관제 센터(30)에 연결되어 기 구축된 무선 네트워크의 통신 범위를 확장시키며, 사용자 단말(10)에서 수집한 작업 환경에 대한 데이터를 관제 센터(30)로 전송할 수 있다.
도 1에 도시된 무선 네트워크 환경은 무선 개인 영역 네트워크(WPAN, Wireless Personal Area Network)로서 일 실시예에 해당할 뿐이며, 이외에도 임의의 수의 네트워크 구조가 존재할 수 있음은 물론이다.
이하에서는 작업 환경 모니터링 시스템(1)을 구성하는 각 구성요소의 기능 및 동작에 대하여 관련 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 이동형 노드의 참조번호는 20으로 통칭하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 2를 참조하면, 사용자 단말(10)은 작업 환경 데이터 수집부(11), 통신 부(13), 이동형 노드 설치 통지부(15)를 포함한다. 실시예에 따라 멀티미디어 데이터 수집부(17) 또는/및 출력부(19)를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 사용자 단말(10)은 위험 지역 내에서 재난 구조대원 혹은 작업자와 같은 사용자가 착용 또는 소지 가능하며, 예를 들면, 안전 헬맷, 안전 조끼 등에 장착되어 사용자에게 제공될 수 있다.
사용자 단말(10)은 사용자 단말(10)을 착용 또는 소지한 사용자의 주변 환경 혹은 신체 상태에 대한 작업 환경 데이터를 수집하고, 이동형 노드(20)와의 통신을 통해 해당 작업 환경 데이터를 실시간으로 관제 센터(30)로 전송한다. 또한, 관제 센터(30)와의 통신이 불가능한 거리, 즉 근접한 이동형 노드(20)와의 통신이 수행가능한 한계 거리에서 사용자에게 소정의 방식에 따른 통지를 수행하여 사용자가 해당 위치에 이동형 노드(20)를 배치하여 사용자가 추가적인 작업을 수행함에 있어서 양호한 통신 환경이 구축되도록 한다.
이하 사용자 단말(10)의 각 구성요소의 기능 및 동작에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
작업 환경 데이터 수집부(11)는 사용자 단말(10)을 착용 또는 소지한 사용자에 대한 작업 환경 데이터를 수집한다.
작업 환경 데이터는 위험 지역 중 사용자가 위치한 장소의 온도, 습도, 산소량, 유독가스 분포 등과 같은 작업 환경 정보와, 사용자의 뇌파, 체온, 맥박, 혈압, 움직임 등과 같은 사용자 신체 상태 정보 중 하나 이상을 포함한다.
작업 환경 데이터 수집부(11)는 온도 센서, 습도 센서, 산소 측정 센서, 가 스 센서 등 중 하나 이상을 포함하며, 작업 환경 정보는 이러한 온도 센서, 습도 센서, 산소 측정 센서, 가스 센서 등을 이용하여 감지한 사용자가 현재 위치한 장소의 온도, 습도, 산소량, 유독가스 분포 등 중 하나 이상을 포함한다.
온도, 습도, 산소량, 유독가스 분포와 같은 작업 환경 정보는 후술할 관제 센터(30)에서의 분석을 통해 사용자가 현재 위치한 장소에서의 위험 요인을 감지하고 통보하여 해당 사용자가 위험에 노출되는 것을 미리 방지할 수 있도록 한다.
또한, 작업 환경 데이터 수집부(11)는 사용자의 뇌파를 측정하는 뇌파 측정 센서, 체온을 측정하는 체온 측정 센서, 맥박을 측정하는 맥박 측정 센서, 혈압을 측정하는 혈압 측정 센서, 움직임을 감지하는 가속도 센서 등 중 하나 이상을 포함하며, 사용자 신체 상태 정보는 이러한 뇌파 측정 센서, 체온 측정 센서, 맥박 측정 센서, 혈압 측정 센서, 가속도 센서 등을 이용하여 측정/감지한 사용자의 현재 뇌파, 체온, 맥박, 혈압, 움직임 여부 등 중 하나 이상을 포함한다.
뇌파, 체온, 맥박, 혈압, 움직임 여부와 같은 사용자 신체 상태 정보를 이용하여 후술할 관제 센터(30)에서 현재 사용자의 심리 상태, 건강 상태를 실시간으로 모니터링하고 위험 요인을 최소화시킬 수 있도록 한다.
작업 환경 데이터 수집부(11)에서 수집된 작업 환경 데이터는 통신부(13)를 통해 이동형 노드(20)로 실시간 전송된다.
또한, 작업 환경 데이터 수집부(11)에서 수집된 작업 환경 데이터는 사용자 단말(10)에 별도 구비된 저장부(미도시)에 저장될 수 있다. 저장부는 사용자 단말(10)에 내장되는 비휘발성 메모리 장치(예를 들어 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), 플래시 메모리(Flash memory) 등) 또는/및 착탈가능한 비휘발성 메모리 카드 등을 포함하여 구현될 수 있다.
통신부(13)는 사용자의 현재 위치를 중심으로 하여 통신 가능한 거리 내에 위치한 하나 이상의 이동형 노드(20)와 무선 통신을 수행하며, 작업 환경 데이터를 이동형 노드(20)로 실시간 전송한다. 통신부(13)와 이동형 노드(20) 사이의 통신은 근거리 통신 방식을 통해 수행될 수 있으며, 예를 들면, 802.15.4a(UWB, Ultra WideBand) 기반의 초광대역 통신, 지그비(Zigbee) 통신 등일 수 있다.
예를 들어, UWB 기반의 무선 통신은 대용량의 데이터가 저전력으로도 건물, 지면, 날씨 요소 등을 포함하는 물체를 용이하게 통과하여 상술한 위험 지역 내에서 사용자 단말(10)와 이동형 노드(20)간, 이동형 노드(20)들간, 이동형 노드(20)와 관제 센터(30)간에 별다른 정보 유실이나 큰 전력 손실 없이 원할한 데이터 송수신이 가능토록 한다.
여기서, 작업 환경 데이터는 사용자 식별 정보와 함께 이동형 노드(20)로 전송될 수 있으며, 사용자 식별 정보는 사용자 단말(10)을 착용 또는 소지하고 있는 사용자의 이름, 사원번호, 주민번호, 혹은 사용자 단말(10)의 장치 코드 정보 중 하나 이상일 수 있다.
사용자 단말(10)은 복수의 이동형 노드(20)로 이루어진 무선 네트워크 환경 하에서 사용자의 이동에 따라 그 위치가 변화한다. 사용자의 이동에 따라 예를 들면, 제1 이동형 노드에서 제2 이동형 노드로 사용자 단말(10)과 근접한 이동형 노드(20)가 변화할 수 있으며, 이 과정에서 사용자 단말(10)과 이동형 노드(20)간의 통신은 핸드오프(hand-off)될 수 있을 것이다. 하지만, 각 이동형 노드(20)에는 양호한 통신 환경을 제공할 수 있는 통신 거리가 설정되어 있는 바, 사용자 단말(10)이 무선 네트워크를 이루는 모든 이동형 노드(20)들로부터 상술한 통신 거리 밖에 위치하는 경우에는 양호한 통신이 이루어질 수 없게 된다.
이를 방지하기 위해 본 실시예에 따른 사용자 단말(10)은 이동형 노드 설치 통지부(15)를 포함한다. 이동형 노드 설치 통지부(15)는 사용자 단말(10)과 근접한 이동형 노드(20) 사이의 거리가 미리 지정된 한계 거리에 도달하는 경우 예를 들면, 알람음 출력, 진동 발생, 알람메시지 표시 등 중 하나 이상의 방식을 통해 사용자에게 기 구축된 무선 네트워크 환경을 벗어남을 알리고, 현 위치에 새로운 이동형 노드(20)를 설치할 필요가 있음을 통지한다. 여기서, 한계 거리는 근접한 이동형 노드(20)의 통신 거리 이내에서 설정되는 것이 바람직하다.
이동형 노드 설치 통지부(15)에서의 통지를 인식한 사용자는 소지하고 있던 이동형 노드(20)를 해당 위치에 배치함으로써, 위험 지역 내에서 신뢰성 있는 무선 통신을 제공할 수 있는 무선 네트워크 환경을 확장 구축할 수 있다.
이를 위해 이동형 노드 설치 통지부(15)는 전파 도달 시간(TOA, Time of Arrival) 정보 혹은 전파 도달 시간 차(TDOA, Time Difference of Arrival) 정보를 이용할 수 있다. TOA 정보는 양방향 전송을 통해 획득되며, 사용자 단말(10)과 이동형 노드(20) 간의 RTT(Round Trip Time) 정보로부터 도출될 수 있다. TDOA 정보는 단방향 전송을 통해 획득되며, 이동형 노드(20)로부터 전송된 신호를 사용자 단말(10)이 수신함에 있어서 도달 시간 차로부터 도출될 수 있다. 예를 들어 사용자 단말(10)과 근접한 이동형 노드(20)로부터 전송된 신호의 전파 도달 시간을 계산하고, 전송된 신호의 전송 속도, 예를 들면 빛의 속도를 곱함으로써 사용자 단말(10)과 이동형 노드(20)간의 거리를 산출할 수 있다. 그리고는 산출된 거리와 통지를 위해 설정된 한계 거리를 비교하여 산출된 거리가 한계 거리 이상인 경우에 상술한 통지를 수행하게 된다.
또한, 본 실시예에 따른 사용자 단말(10)은 사용자의 작업 환경에 대한 멀티미디어 데이터(예를 들면, 영상 데이터 및 음성 데이터 중 하나 이상)를 수집하는 멀티미디어 데이터 수집부(17)를 더 포함할 수 있다.
멀티미디어 데이터 수집부(17)는 사용자의 작업 환경에 대한 영상을 획득하여 영상 데이터로 출력하는 예를 들면, 이미지 센서와 같은 영상 데이터 수집부와, 사용자의 작업 환경에서 발생하는 소음, 소리 등의 음성을 획득하여 음성 데이터로 출력하는 예를 들면, 마이크(mic)와 같은 음성 데이터 수집부 중 하나 이상을 포함한다.
멀티미디어 데이터 수집부(17)에서 수집된 멀티미디어 데이터는 통신부(13)를 통해 이동형 노드(20)로 실시간 전송되며, 위험 지역 내에 구축된 무선 네트워크를 통해 관제 센터(30)로 전송되어 멀티미디어 스트리밍(streaming)됨으로써 원격지 관리자에 의한 실시간 모니터링이 이루어질 수 있다.
또한, 멀티미디어 데이터 수집부(17)에서 수집된 멀티미디어 데이터는 전술한 저장부에 저장되며, 추후 작업 환경 데이터와 함께 사용자가 작업을 수행하는 작업 환경에 대한 정보를 제공해 줄 수도 있을 것이다.
또한, 본 실시예에 따른 사용자 단말(10)은 무선 네트워크를 통해 릴레이 전송되어 통신부(13)를 통해 이동형 노드(20)로부터 수신한 관제 센터(30)의 작업 지휘에 관련된 지시 데이터를 사용자가 인식할 수 있도록 영상 및 음성 중 하나 이상으로 출력하는 출력부(19)를 더 포함할 수 있다.
출력부(19)는 영상 데이터로 이루어진 지휘 내용을 출력하는 영상 출력 모듈과, 음성 데이터로 이루어진 지휘 내용을 출력하는 음성 출력 모듈 중 하나 이상을 포함한다. 영상 출력 모듈은 LED, 세그먼트(Segment), 액정 디스플레이(LCD), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등 중 하나 이상일 수 있다. 또한, 음성 출력 모듈은 스피커, 버저(buzzer) 등 중 하나 이상일 수 있다.
관제 센터(30)에서는 위험 지역 내에 위치한 하나 이상의 사용자 단말(10)에 대한 작업 환경 데이터를 분석한 결과를 출력하고, 원격지 관리자는 출력된 분석 결과를 기초로 하여 관제 센터(30)를 통해 작업 지휘를 내릴 수 있다. 각 사용자 단말(10)의 출력부(19)는 이러한 작업 지휘 내용을 출력함으로써, 사용자가 화염이나 유독가스와 같은 위험 요인을 피하도록 하거나 다수의 사용자가 한 장소에 몰리지 않고 적소에 배치될 수 있도록 하거나 위험에 처한 타 사용자가 있는 경우에 근처에 있는 사용자에게 이를 알려 적시에 구조할 수 있도록 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 노드를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 3을 참조하면, 이동형 노드(20)는 통신부(21), 위치 인식부(23)를 포함한다.
본 실시예에 따른 이동형 노드(20)는 사용자 단말(10) 혹은 타 이동형 노드 에 대해서 라우터(router)로서 동작할 수 있어 관제 센터(30)와 통신을 수행함에 있어서 2 홉 이상의 멀티 홉 방식을 통한 통신이 가능하기 때문에 위험 지역 내에 배치되어 사용자 단말(10)과 관제 센터(30) 사이에 신뢰성 있는 무선 네트워크 환경을 자체적으로 구축한다.
위험 지역 내의 이동형 노드(20)의 배치는 사용자에 의해 수행되며, 배치되는 위치는 앞서 설명한 바와 같이 사용자가 착용 또는 소지한 사용자 단말(10)이 기 구축된 무선 네트워크 환경의 경계에 위치한 경우 이를 벗어나기 이전에 사용자 단말(10)에서 사용자에게 새로운 이동형 노드(20)의 배치를 통지하는 위치인 것이 바람직하다.
이하 이동형 노드(20)의 각 구성요소의 기능 및 동작에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
통신부(21)는 근접한 사용자 단말(10)과의 통신을 통해 해당 사용자의 작업 환경에 대한 작업 환경 데이터를 수신하고, 이를 무선 네트워크를 통해 관제 센터(30)로 전송한다. 또한, 작업 환경 데이터뿐 아니라 멀티미디어 데이터를 사용자 단말(10)로부터 수신하여 관제 센터(30)로 전송할 수도 있다.
통신부(21)는 관제 센터(30)로부터 수신한 작업 지휘에 관련된 지시 데이터를 해당 사용자 단말(10)로 전송한다. 여기서, 관제 센터(30)와 사용자 단말(10) 사이에 하나 이상의 이동형 노드(20)가 배치되어 있을 수 있으며, 멀티 홉 방식을 통해 해당 지시 데이터가 전송될 수 있을 것이다.
위치 인식부(23)는 이동형 노드(20)로 작업 환경 데이터를 전송하는 사용자 단말(10)의 위치를 인식하고, 사용자 단말(10)의 위치 정보가 통신부(21)를 통해 관제 센터(30)로 전송되도록 한다. 원격지 관리자는 관제 센터(30)가 수신한 사용자 단말(10)의 위치를 통해 사용자가 작업하고 있는 장소의 위치를 파악할 수 있게 되며, 작업 환경 데이터의 분석 결과 및 작업 위치를 기초로 하여 합리적인 작업 지휘를 지시하는 것이 가능하다.
사용자 단말(10)의 위치를 인식하는 방법으로는, 예를 들어 사용자 단말(10)로부터 수신되는 신호의 세기, 전술한 TOA 정보 또는/및 TDOA 정보에 기초하여 사용자 단말(10)과의 거리를 측정하고 신호의 수신 각도로부터 이동형 노드(20)를 기준으로 한 사용자 단말(10)의 방향을 추정하는 방법이 있다.
또한, 위치 인식부(23)는 이동형 노드(20) 그 자신에 대한 위도, 경도, 고도 정보를 포함하는 절대 위치 데이터와, 그 자신과 타 이동형 노드간의 거리 및 방향을 포함하는 상대 위치 데이터를 획득할 수 있다.
절대 위치 데이터는 GPS 모듈을 통해 획득한 GPS 좌표일 수 있다. 상대 위치 데이터는 전술한 것과 같이 이동형 노드(20)간의 송수신되는 신호의 세기, 전파 도달 시간(TOA) 또는/및 전파 도달 시간 차(TDOA)에 기초하여 측정한 거리와, 신호의 수신 각도로부터 추정한 이웃하는 이동형 노드(20)의 방향을 포함한다.
또한, 위치 인식부(23)는 위험 지역 내에 배치된 타 이동형 노드(20)의 위치를 인식할 수 있다. 인식된 이동형 노드(20)의 배치 위치는 통신부(21)를 통해 관제 센터(30)로 전송되며, 관제 센터(30)에서는 위험 지역 내에 배치된 모든 이동형 노드(20)의 배치 위치를 기초로 하여 자체적으로 구축된 무선 네트워크 환경의 통신 범위를 표시할 수 있다.
본 실시예에 따른 이동형 노드(20)는 작은 크기를 가지고 있어, 사용자 단말(10)을 착용 또는 소지한 사용자에 의해 위험 지역 내의 임의의 위치로 쉽게 운반될 수 있는 것이 바람직하다. 또한, 사용자에 의한 용이하면서도 견고한 배치를 위해 휴대용 받침대에 탑재될 수 있으며, 휴대용 전원, 예를 들면 배터리로부터 전원을 공급받을 수 있다.
이동형 노드(20)는 사용자에 의해 위험 지역 내에 설치되는 경우에 기 구축된 무선 네트워크 내에 노드 등록 절차룰 수행하여 해당 무선 네트워크에 속하는 새로운 노드가 될 수 있으며, 이후 추가 배치된 이동형 노드(20)에 의해 기존의 무선 네트워크는 보다 확장된 통신 범위를 가질 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 관제 센터를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 4를 참조하면, 관제 센터(30)는 통신부(31), 저장부(32), 위험 요인 감지부(33), 위치 분석부(34), 출력부(35)를 포함한다. 실시예에 따라 입력부(36)를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 관제 센터(30)는 무선 네트워크 환경을 구축함에 있어서 원격지 관리자에 해당하는 사용자 노드로서, 관리자 측에 위치한 이동형 노드(20)로부터 위험 지역 내에 있는 사용자에 대한 작업 환경 데이터, 멀티미디어 데이터, 이동형 노드(20)의 위치 정보, 사용자 단말(10)의 위치 정보 등 중 하나 이상을 수신하고 분석하여 원격지 관리자가 인식할 수 있도록 출력한다.
관제 센터(30)는 분석 결과에 따라 원격지 관리자로부터 작업 지휘에 관한 지시 데이터를 입력받아 무선 네트워크를 구축하고 있는 이동형 노드(20)를 통해 상응하는 사용자 단말(10)로 전송함으로써 해당 사용자 단말(10)을 착용 또는 소지하고 있는 사용자가 이를 확인하여 작업 지휘에 따르도록 하여 작업의 효율성을 높이고 사용자의 안전을 확보할 수 있다.
이하 관제 센터(30)의 각 구성요소의 기능 및 동작에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
통신부(31)는 관리자 측에 위치한 이동형 노드(20)로부터 작업 환경 데이터, 멀티미디어 데이터, 이동형 노드의 위치 정보, 사용자 단말의 위치 정보 등 중 하나 이상을 수신한다.
작업 환경 데이터, 멀티미디어 데이터는 위험 지역 내에 위치하는 사용자 단말(10)에서 수집되어 하나 이상의 이동형 노드(20)를 통해 멀티 홉 방식으로 전송되며, 수집한 사용자 단말(10)을 식별가능하도록 하는 사용자 식별 정보와 함께 수신될 수 있다.
사용자 단말의 위치 정보는 사용자 단말(10)과 직접 통신을 수행하는 이동형 노드(20)에서 인식한 위치 정보를 직접 혹은 릴레이 전송된다.
이동형 노드의 위치 정보는 위험 지역 내에서 무선 네트워크 환경을 구축하는 각 이동형 노드의 인접한 타 이동형 노드와의 상대 위치 데이터로서 이동형 노드(20)로부터 직접 혹은 릴레이 전송된다.
또한, 통신부(31)는 원격지 관리자에 의해 입력부(36)를 통해 입력된 작업 지휘에 관련된 지시 데이터를 이동형 노드(20)로 전송한다. 지시 데이터는 위험 지 역 내에 있는 전체 사용자를 대상으로 하는 경우 브로드캐스팅 방식으로 전송될 수 있으며, 특정 사용자를 대상으로 하는 경우 해당 사용자가 착용 또는 소지한 사용자 단말(10)을 식별할 수 있도록 사용자 식별 정보와 함께 전송될 수 있다.
저장부(32)는 통신부(31)를 통해 수신한 작업 환경 데이터, 멀티미디어 데이터, 이동형 노드의 위치 정보, 사용자 단말의 위치 정보를 저장한다. 또한, 위험 지역에 대한 맵 데이터(예를 들면, 건물 설계 도면 등)가 저장되어 있어 이동형 노드(20)의 배치 위치 산출, 위험 요인 감지 등에 활용될 수 있다.
저장부(32)는 관제 센터(30)에 내장되는 비휘발성 메모리 장치(예를 들어 EEPROM, 플래시 메모리 등) 또는/및 착탈가능한 비휘발성 메모리 카드 등을 포함하여 구현될 수 있다.
위험 요인 감지부(33)는 통신부(31)를 통해 수신한 작업 환경 데이터를 분석하여 위험 요인을 감지한다. 작업 환경 데이터 중 작업 환경 정보로부터 사용자의 작업 환경 내에서 화염, 고온, 유독가스 등의 위험 요인을 감지한다. 또한, 사용자 신체 상태 정보로부터 사용자의 심리 상태, 건강 상태를 체크하여 사용자의 작업 수행 능력, 작업 수행 가부 등의 위험 요인을 감지한다.
위치 분석부(34)는 맵 데이터에 기초하여 이동형 노드의 위치 정보를 분석하여 위험 지역 내에서 하나 이상의 사용자에 의해 설치된 하나 이상의 이동형 노드(20)에 대한 위치를 분석한다.
본 발명에서 이동형 노드(20)에 의해 구축된 무선 네트워크 환경은 이동형 노드들(20)간, 이동형 노드(20)와 사용자 단말(10)간 혹은 이동형 노드(20)와 관제 센터(30)간에 예를 들면, UWB 통신을 수행함으로써 고정밀 위치 인식이 가능하다.
이동형 노드의 위치 정보는 상대 위치 데이터로서, 이웃하는 이동형 노드와의 거리, 방향 등에 대한 정보를 포함하고 있다. 따라서, 관제 센터(30)의 위치를 기준으로 하여 이동형 노드들(20)의 상대적인 위치를 분석하여 릴레이 연결함으로써 위험 지역 내에 구축된 무선 네트워크의 통신 범위 및 각 이동형 노드(20)의 위치를 맵 데이터에 연동하여 파악할 수 있다.
또한, 위치 분석부(34)는 사용자 단말의 위치 정보를 분석하여 위험 지역 내에서 해당 사용자 단말(10)을 착용 또는 소지한 사용자의 작업 위치를 파악할 수 있다. 앞서 설명한 바에 따라 파악된 각 이동형 노드(20)의 위치를 기준으로, 사용자 단말(10)이 근접한 이동형 노드(20)로부터의 사용자 단말(10)의 상대적인 위치(거리 및 방향)를 분석함으로써 사용자 단말(10)의 위치를 높은 정밀도로 파악할 수 있다.
또한, 분석된 사용자 단말(10)의 위치는 시간 정보와 연동하여 저장부(32)에 저장되고, 이후 사용자의 이동 경로 파악에 이용될 수 있다.
또한, 위치 분석부(34)는 관제 센터(30)가 이동형 노드(20)로부터 배치 위치 정보를 수신한 경우에는 저장부(32)에 저장되어 있던 맵 데이터와 연동하여 위험 지역 내에서의 각 이동형 노드(20)의 절대적인 배치 위치를 분석할 수도 있을 것이다.
출력부(35)는 사용자 인터페이스를 구비한 디스플레이로서, 위치 분석부(34)에 의해 분석된 이동형 노드(20)의 위치, 사용자 단말(10)의 위치를 표시하 고, 사용자 단말(10)에서 수집한 멀티미디어 데이터를 재생할 수 있다.
또한, 사용자 단말(10)의 위치를 표시함과 함께 위험 요인 감지부(33)에서 감지한 위험 요인을 표시하여 원격지 관리자가 위험 지역 내에서 작업을 수행하는 사용자의 작업 위치에 따른 작업 환경, 사용자 신체 상태, 위험 요인의 존재 여부 등에 대해 한눈에 확인할 수 있어 합리적인 작업 지휘를 내리는데 도움을 준다.
본 실시예에 따른 관제 센터(30)는 물리적으로 작게 구성될 수 있으며, 위험 지역에 근접하여 위치한 경찰차, 소방차 또는 임의의 이동성 차량의 내부 또는 외부에 탑재될 수 있으며, 차량으로부터 전원을 공급받을 수 있다.
이상에서는 하나의 관제 센터(30)가 이동형 노드(20)와의 통신을 통해 위험 지역 내에 위치하는 하나 이상의 사용자 단말(10)에서 생성된 작업 환경 데이터를 수신하여 실시간 모니터링하며, 작업 환경 데이터의 분석 결과에 따라 합리적인 작업 지휘를 지시하기 위해 지시 데이터를 생성하여 이동형 노드(20)로 전송하는 것으로 예시되었으나, 관제 센터는 상술한 동작을 통합적으로 수행하거나, 부분적 또는 개별적으로 수행하는 하나 이상의 수행 주체를 통칭하는 용어로 해석되어야 한다. 이 경우 각 동작 수행의 주체는 상이할 수도 있다.
이상에서는 작업 환경 모니터링 시스템(1)을 구성하는 각 구성요소의 기능 및 동작에 대하여 설명하였으며, 이하에서는 관련 도면을 참조하여 작업 환경 모니터링 시스템(1) 내에서 작업 환경의 모니터링이 수행되는 방법을 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 환경 모니터링 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
본 실시예에서는 사용자 단말(10)을 착용 또는 소지하고 위험 지역 내에서 작업 수행을 위해 이동하는 사용자가 임의의 장소에 설치 가능한 하나 이상의 이동형 노드(20)를 소지하고 있으며, 관제 센터(30) 및 하나 이상의 이동형 노드(20a, 20b, 20c, 20d)가 멀티 홉 방식의 무선 네트워크 환경을 구축하고 있는 것을 가정한다.
단계 S110에서, 사용자 단말(10)은 현재 사용자가 위치한 작업 환경에 대한 작업 환경 데이터를 수집한다. 작업 환경 데이터는 사용자가 위치한 장소의 온도, 습도, 산소량, 유독가스 분포 등과 같은 작업 환경 정보와, 사용자의 뇌파, 체온, 맥박, 혈압, 움직임 등과 같은 사용자 신체 상태 정보 중 하나 이상을 포함한다.
또한, 사용자 단말(10)은 현재 사용자가 위치한 장소 주변에 대한 영상 및 음성 데이터 중 하나 이상인 멀티미디어 데이터를 수집할 수 있다.
단계 S120에서, 사용자 단말(10)은 수집한 작업 환경 데이터(또는 멀티미디어 데이터를 포함함)를 근접한 제1 이동형 노드(20)로 실시간 전송한다.
단계 S130에서 제1 이동형 노드(20a)가 제2 이동형 노드(20b)로, 단계 S140은 제2 이동형 노드(20b)가 관제 센터(30)로 사용자 단말(10)이 수집한 작업 환경 데이터(또는 멀티미디어 데이터를 포함함)를 릴레이 전송한다. 이는 각 이동형 노드(20a, 20b)의 통신 범위가 제한되어 있는 관계로, 각 이동형 노드(20a, 20b)가 라우터 기능을 수행함으로써 관제 센터(30)까지의 통신 경로가 완성될 수 있기 때문이다.
단계 S150에서 관제 센터(30)는 릴레이 전송된 작업 환경 데이터(또는 멀티 미디어 데이터를 포함함)에 대하여 사용자 식별 정보에 상응하여 저장한다. 그리고 작업 환경 데이터를 분석하여 위험 요인을 감지하고, 멀티미디어 데이터를 재생하여 실시간 모니터링함으로써 사용자가 위치한 장소 주변의 영상 및 음성 체크가 가능하도록 한다.
여기서, 관제 센터(30)는 각 이동형 노드(20a, 20b, 20c, 20d)의 배치 위치를 위험 지역에 상응하는 맵 데이터와 연동하여 저장하고 있을 수 있으며, 이동형 노드(20a, 20b, 20c, 20d)의 배치 위치에 참조하여 사용자 단말(10)의 위치를 표시하고, 감지된 위험 요인을 함께 표시할 수 있다.
단계 S160 내지 S180에서 관제 센터(30)는 감지된 위험 요인(또는 재생된 멀티미디어 데이터를 포함함)을 기초로 하여 원격지 관리자가 입력한 작업 지휘에 대한 지시 데이터를 작업 환경 데이터의 전송과는 역순으로, 즉 관제 센터(30)로부터 제2 이동형 노드(20b), 제1 이동형 노드(20a)를 통해 사용자 단말(10)로 전송한다.
단계 S190에서 사용자 단말(10)은 수신한 지시 데이터를 사용자가 인식할 수 있도록 영상 또는/및 음성으로 출력하여 사용자가 원격지 관리자의 작업 지휘를 확인하고 이에 따라 작업 수행을 할 수 있도록 한다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말에서 이동형 노드의 추가 배치를 통지하는 방법의 순서도이다.
단계 S210에서 사용자 단말은 근접한 이동형 노드와 통신을 수행 중에 있다. 전술한 바와 같이 사용자 단말은 수집한 작업 환경 데이터, 멀티미디어 데이터 를 근접한 이동형 노드로 전송하고, 관제 센터로부터 릴레이 전송된 지시 데이터를 근접한 이동형 노드로부터 수신하여 출력한다.
단계 S220에서 사용자 단말은 근접한 이동형 노드와의 거리를 산출한다. 이동형 노드와의 거리는 전파 도달 시간 혹은 전파 도달 시간 차 정보를 이용할 수 있다.
단계 S230에서 산출된 이동형 노드와의 거리와 미리 지정된 한계 거리를 비교한다. 여기서, 한계 거리는 이동형 노드의 통신 범위에 상응하며, 벗어나는 경우 해당 이동형 노드와의 신뢰성 있는 무선 통신이 어렵게 되는 거리로서, 이동형 노드의 통신 거리 이내에서 설정될 수 있다.
단계 S240에서 비교 결과 산출된 거리가 한계 거리에 도달한 경우, 즉 한계 거리 이상이 되는 경우에 미리 지정된 방식으로 사용자에게 이동형 노드의 추가 설치를 통지한다. 여기서, 미리 지정된 방식은 알람음 출력, 진동 발생, 알람메시지 표시 등 중 하나 이상일 수 있다.
사용자는 임의의 장소에 설치 가능한 이동형 노드를 소지하고 있으며, 상기 통지를 인식한 경우에 소지하고 있던 이동형 노드를 해당 위치에 배치함으로써, 위험 지역 내에서 신뢰성 있는 무선 통신을 제공할 수 있는 무선 네트워크 환경을 확장 구축시킬 수 있게 된다.
상술한 이동형 노드의 추가 배치 통지 방법은 사용자 단말에 내장된 소프트웨어 프로그램 등에 의해 시계열적 순서에 따른 자동화된 절차로 수행될 수도 있음은 자명하다. 상기 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 정보저장매체(computer readable media)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써 상기 방법을 구현한다. 상기 정보저장매체는 자기 기록매체, 광 기록매체 및 캐리어 웨이브 매체를 포함한다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 환경 모니터링 시스템을 개략적으로 나타내기 위한 구성도.
도 1b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 작업 환경 모니터링 시스템을 개략적으로 나타내기 위한 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말을 개략적으로 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 노드를 개략적으로 나타낸 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 관제 센터를 개략적으로 나타낸 블록도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 작업 환경 모니터링 방법을 설명하기 위한 개념도.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말에서 이동형 노드의 추가 배치를 통지하는 방법의 순서도.

Claims (18)

  1. 관제 센터 및 위험 지역 내에 설치된 하나 이상의 이동형 노드로 구성된 무선 네트워크 환경 하에서의 모니터링 대상이 되는 사용자가 착용 또는 소지하는 사용자 단말로서,
    상기 사용자의 작업 환경에 대한 작업 환경 정보와 상기 사용자의 신체 상태에 대한 사용자 신체 상태 정보를 포함하는 작업 환경 데이터를 수집하는 작업 환경 데이터 수집부;
    상기 위험 지역 내에 설치된 이동형 노드와 통신을 수행하여 상기 작업 환경 데이터를 상기 이동형 노드로 전송하는 통신부; 및
    상기 이동형 노드 중 가장 근접한 이동형 노드와의 거리가 한계 거리 이상인 경우 상기 이동형 노드의 추가 설치 통지를 수행하는 이동형 노드 설치 통지부를 포함하는 사용자 단말.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 추가 설치 통지는 상기 가장 근접한 이동형 노드와의 멀티 홉 통신을 위해 추가적인 이동형 노드를 설치할 것을 알람음 출력, 진동 발생, 알람메시지 표시 중 하나 이상의 방법을 통해 알려주는 것을 특징으로 하는 사용자 단말.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 작업 환경 정보는 상기 사용자가 위치한 장소의 온도, 습도, 산소량, 유독가스 분포 중 하나 이상을 포함하고,
    상기 사용자 신체 상태 정보는 상기 사용자의 뇌파, 체온, 맥박, 혈압, 움직임 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 단말.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이동형 노드 설치 통지부는 상기 이동형 노드로부터 전달되는 신호의 세기, 전파 도달 시간 정보, 전파 도달 시간 차 정보 중 하나 이상을 이용하여 상기 이동형 노드와의 거리를 측정하는 것을 특징으로 하는 사용자 단말.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 사용자의 작업 환경에 대한 영상 및 음성 중 하나 이상을 포함하는 멀티미디어 데이터를 수집하는 멀티미디어 데이터 수집부를 더 포함하되,
    상기 통신부는 상기 멀티미디어 데이터를 실시간 전송하는 것을 특징으로 하는 사용자 단말.
  6. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 통신부를 통해 상기 이동형 노드로부터 수신되는 상기 관제 센터의 작업 지휘에 관련된 지시 데이터를 영상 및 음성 중 하나 이상으로 출력하는 출력부를 더 포함하는 사용자 단말.
  7. 위험 지역 내에 하나 이상이 설치되어 무선 네트워크 환경을 구축하는 이동형 노드로서,
    상기 무선 네트워크 환경 하에서 상기 이동형 노드와 타 이동형 노드간의 거리 및 방향을 포함하는 상대 위치 데이터를 획득하는 위치 인식부; 및
    상기 상대 위치 데이터를 관제 센터로 전송하며, 위험 지역 내에 위치하는 사용자가 착용 또는 소지한 사용자 단말로부터 수신한 작업 환경 데이터를 실시간으로 상기 관제 센터로 전송하고, 상기 관제 센터로부터 수신한 작업 지휘에 관련된 지시 데이터를 실시간으로 상기 사용자 단말로 전송하는 통신부를 포함하는 이동형 노드.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 이동형 노드는 라우터(router) 기능의 수행이 가능하며,
    상기 통신부는 멀티 홉(multi-hop) 방식에 의한 무선 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 이동형 노드.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 이동형 노드는 상기 사용자에 의해 상기 위험 지역 내의 임의의 장소에 설치가능한 것을 특징으로 하는 이동형 노드.
  10. 위험 지역 내에 설치된 하나 이상의 이동형 노드로 구성된 무선 네트워크 환경 하에서 상기 위험 지역 내에서 작업을 수행하는 사용자의 작업 환경을 모니터링하는 관제 센터로서,
    상기 이동형 노드로부터 상기 사용자가 착용 또는 소지한 사용자 단말에서 수집한 작업 환경 데이터, 상기 이동형 노드의 위치 정보 및 상기 사용자 단말의 위치 정보를 멀티 홉 방식의 무선 통신에 의해 수신하는 통신부;
    상기 작업 환경 데이터를 분석하여 상기 사용자의 작업 환경 및 신체 상태 중 하나 이상에 대한 위험 요인을 감지하는 위험 요인 감지부;
    상기 이동형 노드의 위치 정보를 이용하여 미리 저장되어 있는 상기 위험 지역에 상응하는 맵 데이터에 연동하여 상기 무선 네트워크 환경의 통신 범위를 결정하고, 상기 사용자 단말의 위치 정보를 이용하여 상기 사용자의 작업 위치를 파악하는 위치 분석부; 및
    상기 맵 데이터, 상기 맵 데이터에 연동된 상기 이동형 노드의 위치 및 상기 사용자 단말의 위치를 표시하고, 상기 감지된 위험 요인을 출력하는 출력부를 포함하는 관제 센터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 통신부는 상기 이동형 노드로부터 상기 사용자 단말이 수집한 멀티미디어 데이터를 실시간 전송받고,
    상기 출력부는 상기 멀티미디어 데이터를 실시간 재생하는 것을 특징으로 하는 관제 센터.
  12. 제10항에 있어서,
    원격지 관리자로부터 상기 사용자의 작업 지휘에 관련된 지시 데이터를 입력받는 입력부를 더 포함하되,
    상기 통신부는 상기 지시 데이터를 상기 이동형 노드를 통해 상기 사용자 단말로 전송하는 것을 특징으로 하는 관제 센터.
  13. 관제 센터 및 위험 지역 내에 설치된 하나 이상의 이동형 노드로 구성된 무선 네트워크 환경 하에서의 모니터링 대상이 되는 사용자가 착용 또는 소지하는 사용자 단말에서 이동형 노드의 추가 배치를 통지하는 방법으로서,
    상기 사용자 단말과 통신을 수행중인 가장 근접한 이동형 노드와의 거리를 산출하는 단계;
    상기 산출된 거리와 미리 지정된 한계 거리를 비교하는 단계; 및
    상기 비교 결과 상기 산출된 거리가 상기 한계 거리 이상인 경우에 상기 이동형 노드의 추가 배치를 통지하는 단계를 포함하는 이동형 노드의 추가 배치 통지 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 한계 거리는 상기 가장 근접한 이동형 노드의 통신 범위에 상응하는 것을 특징으로 하는 이동형 노드의 추가 배치 통지 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 거리를 산출하는 단계는 전파 도달 시간 정보 및 전파 도달 시간 차 정보 중 하나 이상을 이용하여 상기 가장 근접한 이동형 노드와의 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 이동형 노드의 추가 배치 통지 방법.
  16. 관제 센터, 위험 지역 내에 설치된 하나 이상의 이동형 노드로 구성된 무선 네트워크 환경 하에서 상기 위험 지역 내에서 작업을 수행하는 사용자의 작업 환경을 모니터링하는 방법으로서,
    상기 사용자가 착용 또는 소지한 사용자 단말이 상기 사용자의 작업 환경에 대한 작업 환경 데이터를 수집하는 단계;
    상기 수집한 작업 환경 데이터를 상기 이동형 노드를 통해 상기 관제 센터로 실시간 전송하는 단계;
    상기 관제 센터는 상기 실시간 전송된 작업 환경 데이터를 분석하여 위험 요인을 감지하는 단계; 및
    상기 위험 지역의 맵 데이터에 상기 이동형 노드의 위치를 연동시켜 상기 무선 네트워크 환경의 통신 범위를 표시함과 함께 상기 사용자 단말의 위치 및 상기 위험 요인을 표시하는 단계를 포함하는 작업 환경 모니터링 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 사용자 단말이 상기 사용자가 위치한 장소에 대한 멀티미디어 데이터를 수집하는 단계;
    상기 수집한 멀티미디어 데이터를 상기 이동형 노드를 통해 상기 관제 센터 로 실시간 전송하는 단계; 및
    상기 관제 센터는 상기 실시간 전송된 멀티미디어 데이터를 실시간 재생하는 단계를 더 포함하는 작업 환경 모니터링 방법.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 관제 센터는 원격지 관리자로부터 상기 사용자의 작업 지휘에 대한 지시 데이터를 입력받는 단계;
    상기 지시 데이터를 상기 이동형 노드를 통해 상기 사용자 단말로 전송하는 단계; 및
    상기 사용자 단말이 상기 지시 데이터를 영상 및 음성 중 하나 이상으로 출력하는 단계를 포함하는 작업 환경 모니터링 방법.
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