KR101145003B1 - 재해 판단을 위한 퍼지 시뮬레이터 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 재해 판단을 위한 퍼지 시뮬레이터 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 복수의 센서 값에 대하여 각각의 안전상태를 설정하는 입력소속함수, 재해 위험도의 등급을 나타내는 출력소속함수, 복수의 센서에 따른 상기 재해 위험도를 결정하는 추론 규칙을 입력받는 입력부, 입력소속함수, 출력소속함수 및 추론 규칙으로부터 퍼지규칙을 생성하는 퍼지 추론부, 그리고 생성된 퍼지규칙을 시뮬레이션하여 재해 위험도를 산출하는 시뮬레이션부를 포함한다. 이와 같이 본 발명에 의하면 복수개의 센서를 동시에 재해 판단의 근거로 삼음으로써 판정의 오류를 줄였고, 판정의 신뢰도를 높일 수 있다. 또한, 판정 범위 내에 있는 환경에 있어서 화재 가능성, 폭발 가능성, 질식가능성을 동시에 판정 함으로써 재해 상태를 다면적으로 파악할 수 있는 특징이 있다. 그리고, 판정을 위한 규칙을 판정 범위 내에서 이루어지는 작업의 종류, 환경의 특성을 고려하여 목적에 적합한 판정 규칙을 선택할 수 있도록 구성하여 특수한 환경에서의 판정의 신뢰성을 높일 수 있다.
퍼지, 시뮬레이터, 재해 판단, 소속함수

Description

재해 판단을 위한 퍼지 시뮬레이터 시스템 및 방법{Fuzzy SIMULATION SYSTEM FOR DISASTER DETERMINATION AND METHOD THEREOF}
본 발명은 재해 판단을 위한 퍼지 시뮬레이터 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 퍼지 규칙을 쉽게 생성할 수 있고, 생성한 규칙을 편리하게 검증할 수 있는 재해 판단을 위한 퍼지 시뮬레이터 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 산업 현장은 그 규모가 상당하여 작업공간별로 전반적인 관리 및 감시가 용이하지 못하며, 각종 안전사고 발생시 효과적인 대응이 어려운 문제점이 있었다.
종래에는 여러 개의 센서들이 탑재된 복합센서장치를 작업 공간 내의 정해진 장소에 배치하여 재해를 통합 감시하도록 하였다. 즉, 복수의 센서로부터 입력되는 센서 정보를 단순하게 각각의 기준에 따라 재해 범위를 판단하였다.
그러나 종래 기술에 따르면 복수개의 센서의 영향을 동시에 고려하지 않고 한가지 센서만 기준을 초과 하여도 재해 상황으로 판정함으로써, 경보 발생에 오류가 빈번하였으며, 심각한 재난이 발생한 경우에도 정확한 사고 파악이 어려워지고, 신속한 대처가 곤란하여 그에 따른 인적, 물적 재산의 피해를 가중시킬 수 있다.
또한, 센서들에 의해 센싱된 값에 대해 퍼지 규칙을 적용하여 재해 상황을 판정하는 방법에 제안되었으나, 기존의 퍼지를 이용한 시스템의 대부분에서는 규칙을 한번 정의하여 사용하는 방식을 사용하여, 퍼지 규칙을 변경하거나 신규로 추가하는 것이 쉽지 않았고, 퍼지 규칙에 대한 검증 방법이 용이하지 않았다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 퍼지 규칙을 쉽게 생성할 수 있고, 생성한 규칙을 용이하게 검증할 수 있는 재해 판단을 위한 퍼지 시뮬레이터 시스템 및 방법에 관한 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 재해 판단을 위한 퍼지 시뮬레이션 시스템은, 복수의 센서 값에 대하여 각각의 안전상태를 설정하는 입력소속함수, 재해 위험도의 등급을 나타내는 출력소속함수, 상기 복수의 센서에 따른 상기 재해 위험도를 결정하는 추론 규칙을 입력받는 입력부, 상기 입력소속함수, 출력소속함수 및 추론 규칙으로부터 퍼지규칙을 생성하는 퍼지 추론부, 상기 생성된 퍼지규칙을 시뮬레이션하여 상기 재해 위험도를 산출하는 시뮬레이션부를 포함한다.
상기 복수의 센서 값은, 산소농도, 산소 변화량, 일산화 탄소 농도, 이산화 탄소 농도, 온도, 습도, 불꽃 및 연기 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 퍼지 추론부는, 무게 중심법에 의한 역퍼지화(defuzzification) 기법을 이용하여 상기 퍼지 규칙을 생성할 수 있다.
상기 시뮬레이션부는, 작업장에 설치된 복수의 센서로부터 센서 값을 입력받아 화재, 질식 및 폭발 중에서 적어도 하나에 대한 위험도를 결정할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 재해 판단을 위한 퍼지 시뮬레이션 방법은, 복수의 센서 값에 대하여 각각의 안전상태를 설정하는 입력소속함수, 재해 위험도의 등급을 나타내는 출력소속함수, 상기 복수의 센서에 따른 상기 재해 위험도를 결정하는 추론 규칙을 입력받는 단계, 상기 입력소속함수, 출력소속함수 및 추론 규칙으로부터 퍼지규칙을 생성하는 단계, 그리고 상기 생성된 퍼지규칙을 시뮬레이션하여 화재, 질식 및 폭발에 대한 위험도를 산출하는 단계를 포함한다.
상기 재해 위험도는 화재, 질식 및 폭발에 대한 위험도 중에서 적어도 하나에 대한 위험도를 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 의하면 복수개의 센서를 동시에 재해 판단의 근거로 삼음으로써 판정의 오류를 줄였고, 판정의 신뢰도를 높일 수 있다. 또한, 판정 범위 내에 있는 환경에 있어서 화재 가능성, 폭발 가능성, 질식가능성을 동시에 판정 함으로써 재해 상태를 다면적으로 파악할 수 있는 특징이 있다. 그리고, 판정을 위한 규칙을 판정 범위 내에서 이루어지는 작업의 종류, 환경의 특성을 고려하여 목적에 적합한 판정 규칙을 선택할 수 있도록 구성하여 특수한 환경에서의 판정의 신뢰성을 높일 수 있다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 퍼지 규칙을 적용한 재해 판단 엔진에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 재해 판단을 위한 퍼지 시뮬레이터 시스템의 구성을 나타낸 도면이다. 도 1에 따른 재해 판단을 위한 퍼지 시뮬레이터 시스템(100)은 입력부(110), 저장부(120), 퍼지 추론부(130) 및 시뮬레이션부(140)를 포함한다.
입력부(110)는 화면을 통하여 사용자로부터 입력소속함수(Input Membership Function), 출력소속함수(Output Membership Function), 추론규칙(Rule Base)을 입력받는다. 여기서 입력소속함수는 복수의 센서 값에 대하여 설정된 각각의 안전상태를 나타내며, 출력소속함수는 재해 위험도의 등급을 나타내고, 추론 규칙은 복수의 센서에 따른 재해 위험도를 결정하는 규칙이다.
저장부(120)는 작업장에 대한 정보나, 각 작업장 별 센서 정보를 저장하며, 저장부(120)에 저장된 센서 값을 통하여 추후 본 발명에 따른 시스템에 대해 시뮬레이션을 수행한다.
퍼지 추론부(130)는 사용자가 입력한 입력소속함수, 출력소속함수 및 추론 규칙으로부터 퍼지규칙(Fuzzy Rule)을 생성한다. 퍼지 추론부(120)는 다양한 기법들을 통하여 추론을 진행하는데 본 발명의 실시예에 따르면 무게 중심법에 의한 역 퍼지화(defuzzification) 기법을 사용할 수 있다. 무게중심법(center-of-graity method)은 구하고자 하는 소속집합의 출력에 대한 등가의 값을 구하기 위해 출력 소속집합의 최대 단일값(maximum singleton value)과 각 출력 변수에 대한 소속값을 곱한 뒤, 각 집합의 등가의 값들을 서로 더하고 출력 소속값의 합으로 평균화함으로써 등가 출력값을 출력하는 기법으로서, 당업자라면 용이하게 실시할 수 있는바, 상세한 설명은 생략한다.
시뮬레이션부(140)는 생성된 퍼지규칙을 시뮬레이션함으로써 퍼지 규칙을 검증한다. 여기서 시뮬레이션부(140)는 저장부(120)에 저장된 작업장에 설치된 복수의 센서로부터 센서 값을 입력받아 재해 위험도를 결정하는 방식으로 시뮬레이션을 진행할 수 있다.
여기서 사용자는 재해 판단의 정확성과 안전성을 고려하여 센서 값을 다양하게 변경할 수 있으며 이에 따라 퍼지 규칙을 용이하게 변경하거나 생성할 수 있다. 또한 새로 생성되거나 변경된 퍼지 규칙을 시뮬레이션 시킴으로써 퍼지 규칙을 더욱 정확하게 검증할 수 있다.
이하에서는 도 2 내지 도 9를 통하여 본 발명의 실시예에 따른 재해 판단을 위한 퍼지 시뮬레이터 시스템(100)을 통하여 퍼지 규칙을 생성하고 시뮬레이션 시키는 과정에 대하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 퍼지 규칙을 생성하기 위한 메인 화면을 나타낸다.
도 2에서 보는 바와 같이, 단말기 상에 구현된 메인 화면을 통하여 사용자는 사전에 재해를 예방할 수 있는 퍼지 논리를 생성할 수 있다. 도 2에 따르면, 메인 화면은 7개의 영역, 즉 ①메뉴 영역, ②탐지모델 선택영역, ③입력소속함수 영역, ④출력소속함수 영역, ⑤상태표시 영역, ⑥시뮬레이션 영역, ⑦추론규칙 영역으로 구성될 수 있으며, 설계에 따라 다양한 형태로 변경될 수 있다.
메뉴 영역(①)은 프로그램을 동작시키기 위한 명령이 입력되는 영역으로, 새 문서 불러오기, 파일 불러오기, 저장하기, 입력소속함수 추가, 출력소속함수 추가, 시뮬레이션 등의 버튼이 포함된다.
탐지모델 선택영역(②)은 시뮬레이션 할 재해탐지 모델을 선택할 수 있는 영역이다. 입력소속함수 영역(③)은 퍼지 규칙에서 입력에 해당하는 소속함수(membership function)를 설정할 수 있는 영역이다. 특히, 본 발명은 재해 판단을 위한 퍼지 시뮬레이터 시스템으로서, 입력소속함수는 도 1에서와 같이 불꽃 센서 값, 온도 센서 값을 포함할 수 있다.
출력소속함수 영역(④)은 퍼지 규칙에서 출력에 해당하는 소속함수를 설정할 수 있는 영역으로서, 화재탐지에 대한 위험도를 "안전", "주의", "위험", "경보"의 4등급으로 나눈다.
상태표시 영역(⑤)은 현재 메인 화면의 상태를 나타내는 영역이고, 시뮬레이션 영역(⑥)은 설정한 퍼지 논리를 시뮬레이션 시킨 결과를 나타내는 영역이다. 추론규칙 영역(⑦)은 입력소속함수와 출력소속함수에 따른 추론규칙(Rule Base)을 설정할 수 있도록 영역이다.
도 3은 도 2의 메인 화면에서 재해탐지모델을 등록할 수 있는 등록 창을 나타낸 도면이다. 도 3에서 보는 바와 같이, 신규모델 등록 창은 재해 유형, 작업 종류, 재해탐지모델명 및 설명을 입력할 수 있도록 구성된다.
따라서, 사용자는 재해 유형과 작업 종류를 선택한 후 재해탐지모델명과 설명을 입력하고 저장하게 되면, 도 3에 나타낸 신규모델 등록 창이 닫히면서 메인 화면의 탐지모델 선택영역(②)에 신규 등록된 탐지 모델이 선택된다. 여기서, 재해 유형에는 화재, 질식, 폭발 등이 포함될 수 있으며, 선택된 재해 유형에 따라서 작업종류 및 재해탐지모델명이 변경될 수 있다. 도 3에서는 도장 작업 시 화재 모델을 선택한 것으로 예시하였다.
이하에서는 화재에 대한 위험도를 판단하는 퍼지 규칙을 생성하는 것에 대해서만 설명하며, 질식에 대한 위험도 및 폭발에 대한 위험도에 동일한 방법으로 퍼지 규칙을 생성할 수 있다.
도 4a는 도 2의 메인 화면에서 입력소속함수를 설정할 수 있는 입력소속함수 설정 창을 나타낸 도면이고, 도 4b는 입력소속함수 설정을 편집할 수 있는 편집 창을 나타낸 도면이다.
도 2에 나타낸 메인 화면의 메뉴 영역(①)에서 사용자가 입력소속함수 추가(Add Input Function) 버튼을 클릭하면, 도 4a와 같이 입력소속함수를 설정할 수 있는 등록 창이 팝업 된다.
도 4a에서 보는 바와 같이 사용자는 퍼지 변수, 단위, 좌측 값, 우측 값을 입력한다. 여기서 "퍼지 변수"는 센서 값을 선택할 수 있는 부분으로서 임의의 명칭이 가능하며, 실제 입력에서는 센서 코드가 사용된다. 즉, 본 발명의 실시예에서는 퍼지 변수는 재해탐지를 위한 각종 센서 값을 나타내며, 산소농도, 산소 변화 량, 일산화 탄소 농도, 이산화 탄소 농도, 온도, 습도, 불꽃 센서 값 및 연기 센서 값 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 작업 조건 등에 따라 다른 종류의 센서 값을 측정할 수 있다.
도 4a에서는 연기 센서를 선택한 것으로 예시하였으며, 도 4b에서는 온도 센서를 선택한 것으로 예시하였다.
또한 "단위"는 퍼지 변수에 대한 단위를 나타내며, "좌측 값"과 "우측 값"은 각각 센서 값의 최소값 또는 최대값을 나타낸다. 실제 센서 입력 값을 퍼지 값으로 퍼지화(Fuzzyfication)할 때 우측 값이 좌측 값보다 크면 증가하는 퍼지화하고, 좌측 값이 우측 값보다 크면 감소하는 방향으로 퍼지화 된다.
그리고, 사용자는 원하는 출력소속함수 형태를 선택할 수 있으며, 도 4a에서는 4가지의 입력소속함수 형태 중에서 한 가지를 선택한 것으로 예시하였으며, 선택 후 확인 버튼을 클릭하면 입력소속함수가 등록된다.
그리고, 도 2에 나타낸 메인 화면의 입력소속함수 영역(③)에서 해당 소속함수에 우측 마우스를 클릭하면 편집/삭제 메뉴가 표시되고, 변경을 위하여 편집 버튼을 클릭하면 도 4b와 같이 입력소속함수를 편집할 수 있는 편집 창이 팝업 된다. 도 4b에서는 온도 센서 값을 편집하는 것에 대하여 예시한 것이다.
사용자는 도 4b와 같은 입력소속함수 편집 창을 통하여 입력소속함수의 제목, 단위, 퍼지집합의 제목(Title) 및 범위를 변경할 수 있다. 특히, 사용자는 퍼지 집합의 최소 값(Min), 평균 값(Value) 및 최대 값(Max)을 변경할 수 있다.
도 5a는 도 2의 메인 화면에서 출력소속함수를 설정할 수 있는 출력소속함수 설정 창을 나타낸 도면이고, 도 5b는 출력소속함수 설정을 편집할 수 있는 편집 창을 나타낸 도면이다.
도 2에 나타낸 메인 화면의 메뉴 영역(①)에서 사용자가 출력소속함수 추가(Add Output Function) 버튼을 클릭하면, 도 5a와 같이 출력소속함수를 설정할 수 있는 등록 창이 팝 업 된다. 도 4a에 나타낸 입력소속함수 등록 창과 마찬가지로, 사용자는 퍼지 변수, 단위, 좌측 값, 우측 값을 입력한다.
여기서 "퍼지 변수"는 "화재 위험도"로 설정할 수 있으며, "좌측 값"과 "우측 값"은 각각 센싱되는 값의 최소값 또는 최대값을 나타낸다. 마찬가지로 실제 센서 입력 값을 퍼지 값으로 퍼지화(Fuzzyfication)할 때 우측 값이 좌측 값보다 크면 증가하는 퍼지화하고, 좌측 값이 우측 값보다 크면 감소하는 방향으로 퍼지화 된다.
그리고, 사용자는 원하는 출력소속함수 형태를 선택할 수 있으며, 도 5a에서는 4가지의 출력소속함수 형태 중에서 한 가지를 선택한 것으로 예시하였으며, 선택 후 확인 버튼을 클릭하면 출력소속함수가 등록된다.
그리고, 도 2에 나타낸 메인 화면의 출력소속함수 영역(④)에서 해당 소속함수에 우측 마우스를 클릭하면 편집/삭제 메뉴가 표시되고, 변경을 위하여 편집 버튼을 클릭하면 도 5b와 같이 출력소속함수를 편집할 수 있는 편집 창이 팝 업 된다.
사용자는 도 5b와 같은 출력소속함수 편집 창을 통하여 출력소속함수의 제목, 단위, 퍼지집합의 제목(Title) 및 범위를 변경할 수 있다. 특히, 사용자는 퍼 지 집합의 최소 값(Min), 평균 값(Value) 및 최대 값(Max)을 변경할 수 있다. 따라서, 각각의 퍼지집합, 즉 "안전", "주의", "위험", "경보"에 해당하는 화재 위험도의 등급에 대한 해당 범위를 결정한다.
도 6은 도 2의 메인 화면에서 추론규칙을 등록하거나 변경할 수 있는 추론 규칙 영역을 나타낸 도면이다. 도 2에 나타낸 메인 화면의 추론규칙 영역(⑦)은 입력소속함수와 출력소속함수에 따른 추론규칙(Rule Base)을 설정할 수 있도록 영역이다.
도 4a 및 도 4b에서 설명한 것처럼, 사용자는 입력소속함수 영역(③)에서 "불꽃 센서 값"과 "온도 센서 값"을 설정한다. 사용자는 "불꽃 센서 값"의 펄스(pulse)의 크기에 따른 안전 상태를 Good/Bad로 분류 설정하고, "온도 센서 값"의 온도(℃)에 따른 안전 상태를 Good/Normal/Bad로 분류 설정한다.
또한 도 5a 및 도 5b에서 설명한 것처럼, 사용자는 출력소속함수 영역(④)에서 "화재탐지"의 위험도 등급을 "안전", "주의", "위험", "경보"로 분류하고, 각 등급에 따른 해당 범위를 설정한다.
그리고 사용자는 도 6의 추론규칙 영역(⑦)에서 입력소속함수의 상태와 출력소속함수의 예측 단계를 매칭할 수 있는 추론규칙(퍼지 규칙에 대응됨)을 설정한다. 예를 들면, 추론규칙 No.2에 나타낸 것처럼 "불꽃 센서 값"의 상태가 "Good"이고, "온도 센서 값"이 "Normal"이면 "화재탐지"의 예측 단계는 "주의" 상태가 되도록 설정할 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예에 따르면 여러 종류의 센서 값을 복합적으로 이용하여 화재탐지를 다양한 형태로 수행할 수 있다.
한편, 출력소속함수 영역(④)에 나타난 것과 같이, 각 위험도 등급에서 겹치는 범위에 대해서는 앞에서 설명한 바와 같이 퍼지 추론부(130)가 무게 중심법에 의한 역퍼지화 기법을 이용하여 위험도를 계산하고 위험도 등급을 결정한다.
이와 같이 입력소속함수, 출력소속함수 및 추론규칙의 등록이 완료되면, 퍼지 추론부(130)는 퍼지 규칙을 추론하게 되고, 사용자는 설정된 재해 판단을 위한 퍼지 규칙에 대하여 시뮬레이션을 실행할 수 있다.
도 7은 도 2의 메인 화면에서 시뮬레이션을 수행할 수 있는 시뮬레이션 영역을 나타낸 도면이고, 도 8은 도 7에 따른 기본 시뮬레이션을 수행한 결과 화면을 나타낸 도면이다. 사용자는 도 7에 나타낸 메인 화면의 시뮬레이션 영역(⑥)에서 시뮬레이션 할 가상의 데이터를 입력한다. 그리고 그래프 영역을 마우스로 클릭하면 화면 상단에는 도 8과 같은 시뮬레이션 결과가 나타난다. 도 8에서 보는 것처럼, 시뮬레이션 결과 83.37052%의 위험도를 나타내며, 이는 화재 위험도의 "경보" 등급에 해당한다.
도 7 및 도 8과 같은 방법으로 본 발명의 실시예에 따른 퍼지 규칙을 검증하면, 실제 작업장에 설치된 센서가 센싱한 데이터 값을 입력받아 시뮬레이션을 실행할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 시뮬레이션을 수행한 결과 화면이다. 실제 작업장에 설치된 센서가 센싱한 데이터 값을 저장하고 있는 저장부(120)로부터 데이터 값을 입력받으면, 입력된 데이터 값을 기초로 시뮬레이션을 진행할 수 있다.
즉, 사용자는 실제 작업장 및 작업장에 설치된 감지 장치를 선택하면, 각 감지 장치에 의해 센싱된 실제 센서 값을 볼 수 있으며, 메뉴 영역(①)에서 "시뮬레이션(simulation)"을 클릭하면, 도 9과 같은 데이터 시뮬레이션 결과 화면이 나타난다. 따라서 본 발명의 실시예에 따르면 퍼지 규칙을 용이하게 생성 및 변경할 수 있고, 시뮬레이션을 통하여 편리하게 퍼지 규칙을 검증할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 재해 판단을 위한 퍼지 시뮬레이터 시스템(100)을 통하여 퍼지 규칙을 검증하면, 생성된 퍼지 규칙과 각종 소속함수들을 재해 판단 시스템으로 전달한다.
도 10은 본 발명의 실시예를 통해 생성된 퍼지 규칙을 이용한 재해 판단 시스템의 재해 판단 방법을 나타낸 도면이다.
재해 판단 시스템(200)은 작업장의 재해 판단을 관제하는 관제실에 설치될 수 있으며, 작업장에 설치된 각종 센서로부터 측정된 센서 값을 수신할 수 있다. 재해 판단 시스템(200)은 화재 판단 엔진, 질식 판단 엔진, 폭발 판단 엔진을 포함하며, 퍼지 시뮬레이터 시스템(100)을 통하여 검증된 퍼지 규칙을 전달받아 각각의 엔진에 저장한다.
도 10에서 보는 것처럼, 작업 장과 같이 재해가 발생할 수 있는 지역에 설치된 센서로부터 센싱된 센서 값이 입력되면, 재해 판단 시스템(200)은 화재 판단 엔진, 질식 판단 엔진, 폭발 판단 엔진을 통하여 화재 발생 가능성, 질식 가능성, 폭발 가능성에 대하여 각각 판단을 하여 판단 결과를 출력하도록 한다.
여기서, 센서는 산소 농도, 산호 변화량, 일산화 탄소 농도, 이산화 탄소 농 도, 온도, 습도, 불꽃, 연기 등을 센싱하여, 센싱된 값을 재해 판단 시스템(200)으로 전달한다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 재해 판단 시스템(200)을 실제 적용하여 재해를 판단하는 방법에 대하여 설명한다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 재해 판단 시스템을 이용한 재해 판단 방법을 나타내는 순서도이다. 먼저 재해 예측을 담당하는 관제실은 재해판단 엔진이 장착되어 있는 재해 판단 시스템(200)을 통하여 센서 값을 수신한다(S1110). 여기서 센서 값은 작업장 등에 설치된 센서에 의해 센싱된 값으로서, 센서 값이 직접 재해 판단 시스템(200)에 전달될 수 있고, 센서와 연결되어 있는 재해 서버를 통하여 입력될 수도 있다. 여기서, 사용자는 재해 판단 시스템(200)을 통해 작업장 정보, 추론 규칙 등을 새로 추가하거나 변경할 수 있다.
센서 값 데이터가 입력되면 재해 판단 시스템(200)은 센서 값 데이터를 분석한다(S1120). 즉 재해 판단 시스템(200)은 센서 값 데이터를 분석하여 센싱 값, 변화량, 지속시간 등의 데이터를 분석한다. 여기서 센서 값의 분당 변화량은 다음의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있으며, 현재 변화량은 다음의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
분당 변화량 = (현재 변화량 + 직전 변화량) / 2
현재 변화량(Δ/min) = (현재 센서값 - 직전 센서값) *60 / 시간변화량(s)
센서 값 데이터에 대한 분석이 종료되면, 재해 판단 시스템(200)은 재해 유형별로 위험도를 판단한다(S1130). 즉, 도 10과 같이 재해 판단 시스템(200)은 화재 판단 엔진, 질식 판단 엔진, 폭발 판단 엔진을 통하여 화재 발생 가능성, 질식 가능성, 폭발 가능성에 대하여 각각 판단을 하여 판단 결과를 출력하도록 한다(S1140).
이와 같이 본 발명에 의하면 복수개의 센서를 동시에 재해 판단의 근거로 삼음으로써 판정의 오류를 줄였고, 판정의 신뢰도를 높일 수 있다. 또한, 판정 범위 내에 있는 환경에 있어서 화재 가능성, 폭발 가능성, 질식가능성을 동시에 판정 함으로써 재해 상태를 다면적으로 파악할 수 있는 특징이 있다. 그리고, 판정을 위한 규칙을 판정 범위 내에서 이루어지는 작업의 종류, 환경의 특성을 고려하여 목적에 적합한 판정 규칙을 선택할 수 있도록 구성하여 특수한 환경에서의 판정의 신뢰성을 높일 수 있다.
한편, 상술한 재해 판단을 위한 퍼지 시뮬레이터 방법은, 컴퓨터에서 읽을 수 있는 코드/명령들(instructions)/프로그램으로 구현된다. 예를 들면, 상기의 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 이용하여 상기 코드/명령들/프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체는 마그네틱 저장 매체(ex, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크, 마그네틱 테이프 등), 광학적 판독 매체(ex, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(ex, 인터넷을 통한 전송) 등의 저장 매체를 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예는 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드를 내장하는 매체(들)로서 구현되어, 네트워크를 통해 연결된 다 수 개의 컴퓨터 시스템들이 분배되어 처리 동작하도록 할 수 있다. 본 발명의 방법이 실현하는 기능적인 프로그램들, 코드들 및 코드 세그먼트(segment)들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의해 쉽게 추론될 수 있음은 자명하다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 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.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 재해 판단을 위한 퍼지 시뮬레이터 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 퍼지 규칙을 생성하기 위한 메인 화면을 나타낸다.
도 3은 도 2의 메인 화면에서 재해탐지모델을 등록할 수 있는 등록 창을 나타낸 도면이다.
도 4a는 도 2의 메인 화면에서 입력소속함수를 설정할 수 있는 입력소속함수 설정 창을 나타낸 도면이다.
도 4b는 입력소속함수 설정을 편집할 수 있는 편집 창을 나타낸 도면이다.
도 5a는 도 2의 메인 화면에서 출력소속함수를 설정할 수 있는 출력소속함수 설정 창을 나타낸 도면이다.
도 5b는 출력소속함수 설정을 편집할 수 있는 편집 창을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 2의 메인 화면에서 추론규칙을 등록하거나 변경할 수 있는 추론 규칙 영역을 나타낸 도면이다.
도 7은 도 2의 메인 화면에서 시뮬레이션을 수행할 수 있는 시뮬레이션 영역을 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7에 따른 기본 시뮬레이션을 수행한 결과 화면을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 시뮬레이션을 수행한 결과 화면이 다.
도 10은 본 발명의 실시예를 통해 생성된 퍼지 규칙을 이용한 재해 판단 시스템의 재해 판단 방법을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 재해 판단 시스템을 이용한 재해 판단 방법을 나타내는 순서도이다.

Claims (10)

  1. 작업장에 설치된 복수의 센서로부터 입력받은 복수의 센서 값에 대하여 각각의 안전상태를 설정하는 입력소속함수, 재해 위험도의 등급을 나타내는 출력소속함수, 상기 복수의 센서 값을 복합적으로 이용하여 상기 복수의 센서 값에 따른 상기 재해 위험도를 결정하는 추론 규칙을 입력받는 입력부,
    상기 입력소속함수, 출력소속함수 및 추론 규칙으로부터 퍼지규칙을 생성하는 퍼지 추론부, 그리고
    상기 생성된 퍼지규칙을 시뮬레이션하여 상기 재해 위험도를 산출하는 시뮬레이션부를 포함하며,
    상기 시뮬레이션부는,
    상기 복수의 센서 값을 수신하면, 상기 수신된 복수의 센서 값의 변화량을 이용하여 화재, 질식 및 폭발에 대해 재해 유형별로 상기 재해 위험도를 산출하고 재해 가능성에 대한 판단 결과를 출력하며,
    상기 복수의 센서 값은,
    산소농도, 산소 변화량, 일산화 탄소 농도, 이산화 탄소 농도, 온도, 습도, 불꽃 및 연기 중에서 적어도 하나를 포함하는 퍼지 시뮬레이션 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 퍼지 추론부는,
    무게 중심법에 의한 역퍼지화(defuzzification) 기법을 이용하여 상기 퍼지 규칙을 생성하는 재해 판단을 위한 퍼지 시뮬레이션 시스템.
  4. 삭제
  5. 작업장에 설치된 복수의 센서로부터 입력받은 복수의 센서 값에 대하여 각각의 안전상태를 설정하는 입력소속함수, 재해 위험도의 등급을 나타내는 출력소속함수, 상기 복수의 센서 값을 복합적으로 이용하여 상기 복수의 센서 값에 따른 상기 재해 위험도를 결정하는 추론 규칙을 입력받는 단계,
    상기 입력소속함수, 출력소속함수 및 추론 규칙으로부터 퍼지규칙을 생성하는 단계, 그리고
    상기 생성된 퍼지규칙을 시뮬레이션하여 상기 재해 위험도를 산출하는 단계를 포함하며,
    상기 재해 위험도를 산출하는 단계는,
    상기 복수의 센서 값들을 수신하면, 상기 수신된 복수의 센서 값들의 변화량을 시뮬레이션하여 화재, 질식 및 폭발에 대해 재해 유형별로 상기 재해 위험도를 산출하고, 재해 가능성에 대한 판단 결과를 출력하며,
    상기 복수의 센서 값은,
    산소농도, 산소 변화량, 일산화 탄소 농도, 이산화 탄소 농도, 온도, 습도, 불꽃 및 연기 중에서 적어도 하나를 포함하는 재해 판단을 위한 퍼지 시뮬레이션 방법.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 퍼지 규칙을 생성하는 단계는,
    무게 중심법에 의한 역퍼지화(defuzzification) 기법을 이용하여 상기 퍼지 규칙을 생성하는 재해 판단을 위한 퍼지 시뮬레이션 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제5항 또는 제7항에 기록된 방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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