KR101281555B1 - Development of location and safety tracking system for a construction site worker by using mems sensor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 무선 송수신 시스템을 이용한 건설 작업자 관리용 위치 추적 시스템 및 안전 사고 방지 시스템에 관한 것으로, 본 시스템을 이용하면 건설 현장의 작업자의 위치를 추적하여 인력의 활용과 작업 효율을 극대화시키고 위험 지대에 작업을 하는 작업자의 안전 장비 착용 여부를 확인하여, 미착용시 작업자와 관리자에게 경보 신호를 호출해 효율성과 안전성을 증대시키는 효과가 있다.The present invention relates to a construction worker management location tracking system and a safety accident prevention system using a wireless transmission and reception system, by using the system to track the location of the workers on the construction site to maximize the utilization and work efficiency of the workforce and the risk zone By checking the safety equipment worn by the working worker, by calling the alarm signal to the worker and the manager when not wearing it has the effect of increasing the efficiency and safety.
Description
본 발명은 센서를 활용한 건설현장에서 작업하는 작업자의 위치 및 안전 추적 시스템에 관 한 것으로, 특히 일반 건설 현장에서 작업 장을 크기에 따라 다수 개 셀로 구분하고 각 셀에는 4개의 AP(무선 인터넷 공유기)를 설치하여 작업자에게 송신기를 부착하고 관리 서버가 상기 송신기로부터 발생하는 신호를 수신하여 작업자의 위치 추적 정보 및 안전 고리 정보를 지속적으로 모니터링하여 작업자의 위험 정보가 인식되면 경보를 울리는 건설 현장 작업자 위치 및 안전 정보 추적 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to the location and safety tracking system of the worker working in the construction site using the sensor, in particular, in the general construction site, the workplace is divided into a plurality of cells according to the size, each cell has four AP (wireless internet router) Construction site worker location by attaching the transmitter to the operator and receiving the signal from the transmitter to continuously monitor the worker's location tracking information and safety loop information to alert the worker when the danger information is recognized. And a safety information tracking system.
현재 IT 산업의 급격한 발전으로 모든 사물이 지능화, 정보화, 네트워크화 되어가는 이른바 유비쿼터스 환경을 기반으로 전환기를 맞고 있으며, 그 중에서도 특히 건설 분야는 이러한 유비쿼터스 시스템 도입의 필요성이 많은 분야라 할 수 있다. 이러한 건설 현장에는 건축, 설비, 전기, 통신 등의 작업시 많은 위험 요소가 존재하며 건설 현장에서 수시로 발생할 수 있는 사고 방지를 위해 사업자는 안전 교육 및 첨단 안전 장비 착용 등 다양한 노력을 통해 근로자의 안전을 보장하기 위한 교육을 한층더 강화하고 있다.With the rapid development of the IT industry, all things are undergoing a turning point based on the so-called ubiquitous environment in which all things are intelligent, informatized, and networked. Among them, the construction field is a field that requires the introduction of such a ubiquitous system. There are many risk factors in the construction site, such as construction, equipment, electricity, and communication.In order to prevent accidents that may occur from time to time at the construction site, operators are required to improve the safety of workers through various efforts such as safety training and wearing advanced safety equipment. We are strengthening education to ensure it.
본 발명은 건설 현장에서 작업자의 위치 추적 정보뿐 아니라 작업자의 안전을 위해 작업자 안전고리에 송신기를 부착하여 장비 상태를 지속적으로 모니터링하여 안전 고리 정보를 관리 서버를 통해 송 수신할 수 있도록 하는 것이다. 통상 작업자는 작업시 위치 추적 정보 및 안전 고리 정보를 송신하게 되는데, 특히 위치 추적 정보는 작업자의 송신기에 환경 정보를 취득할 수 있는 센서(MEMS 압력 센서, 고도 센서)를 부착하고 작업자의 움직임 여부를 측정할 수 있는 센서 (3축 가속도 센서)를 채택하여 작업자의 움직임 여부를 판단할 수 있도록 구성되어 있다. The present invention is to attach the transmitter to the worker safety ring for the safety of the worker as well as the location tracking information of the worker at the construction site to continuously monitor the equipment status to transmit and receive the safety loop information through the management server. In general, the operator transmits the position tracking information and the safety loop information during the operation. In particular, the position tracking information attaches a sensor (MEMS pressure sensor, an altitude sensor) capable of acquiring environmental information to the transmitter of the operator and checks whether the worker moves. Adopted a sensor that can measure (3-axis acceleration sensor) is configured to determine whether the worker's movement.
상기와 같이 MEMS 센서를 연동하면 작업자 위치 정보뿐 아니라, 상기 작업자 주변의 다양한 환경 정보까지도 얻을 수 있어 상기 환경 정보를 서버에서 분석하여 최종적으로 작업자 안전에 기여할 수 있다는 장점이 있다. By interlocking the MEMS sensor as described above, not only the worker's position information but also various environmental information around the worker can be obtained, thereby analyzing the environment information in a server and finally contributing to worker safety.
이러한 위치 추적 정보 및 안전 고리 정보는 TOA 방식의 무선 하드웨어 및 RSSI 방식의 무선 하드웨어를 듀얼로 구성하여 얻을 수 있는데, 상기와 같은 듀얼 구성으로 본 시스템에서는 위치 추적 정보와 안전 고리 정보를 별도로 송수신하도록 구성하였다. 다시 말하면 이러한 듀얼 방식을 채택하여 주변 상황의 악화로 인해 1차적으로 위치 추적 정보 또는 안전 고리 정보 중 하나의 정보를 수신하지 못하면 나머지 다른 정보를 지속적으로 수신하여 2차적으로 작업자의 상태를 분석할 수 있도록 하기 위해서이다.The location tracking information and the safety loop information can be obtained by dual configuration of the TOA-type wireless hardware and the RSSI-type wireless hardware. With the dual configuration as described above, the system is configured to separately transmit and receive the location tracking information and the safety loop information. It was. In other words, if this dual method is adopted, and the primary situation does not receive one of the location tracking information or the safety loop information due to the deterioration of the surrounding situation, it is possible to continuously receive the other information and analyze the worker's condition secondarily. To ensure that
본 발명의 시스템은 작업장 내의 작업자의 안전 고리 정보 및 위치 추적 정보를 분석하여 작업자가 위험한 지역의 작업장에 진입하는 경우 안전 장구 착용 여부를 확인하고 안전 장구 미착용으로 판단되면 서버 컴퓨터를 통해 관리자와 작업자에게 경고 및 알람을 하여 안전 사고를 사전에 방지하는 기능을 가지도록 하기 위한 것이다.The system of the present invention analyzes the safety collar information and the location tracking information of the worker in the workplace to check whether the safety equipment is worn when the worker enters the workplace in a dangerous area, and if it is determined that the safety equipment is not worn, the system is transmitted to the manager and the worker through the server computer. It is intended to have a function to prevent safety accidents by giving warnings and alarms.
일반적으로 작업자 안전을 위한 종래의 위치 추적 시스템은 GPS를 이용하는 방법과 RSSI 방법을 사용하여 위치 추적 정보를 취득할 수 있도록 하였고, 특히 작업자 안전모 등의 안전 장비의 착용 여부는 RSSI 방식으로 정보를 얻어 위험 알람을 울리도록 하였는데, 본 발명의 경우에는 종래의 방법과 차별화하도록 TOA 방식을 적용하여 위치 추적 정보 수집을 위한 AP간의 타임 동기화 없이 위치 추적 정보를 추정 해낼 수 있도록 구성하며, 위치 추적 정보를 미리 입력된 서버를 통해 위험 정보를 분석하고 작업자에게 위험 지역에서 작업할 때 안전 장비를 착용하도록 무선으로 전송해주도록 구성한 것이다.In general, the conventional location tracking system for worker safety has been able to acquire the location tracking information by using the GPS and RSSI method, and in particular, whether or not to wear safety equipment such as worker hard hat by obtaining the information by RSSI method In the present invention, the TOA method is applied to differentiate the conventional method so that the location tracking information can be estimated without time synchronization between APs for collecting location tracking information, and the location tracking information is input in advance. It is configured to analyze risk information through the server and transmit it wirelessly to workers to wear safety equipment when working in hazardous areas.
이를 위해 주변 환경 정보를 측정하기 위한 가속도 센서와 고도 센서(압력 센서)를 장착하여 높은 고도에서 작업을 하게 되는 경우에도 관리자가 작업자의 위치를 정확하게 분석해낼 수 있다.To this end, an acceleration sensor and an altitude sensor (pressure sensor) for measuring environmental information are equipped to allow an administrator to accurately analyze a worker's position even when working at high altitudes.
상기 과제를 해결하기 위하여 건설 현장의 크기 및 주변 상황에 따라 건설 현장을 다수개의 셀로 구분하고 각 셀에는 다수개의 AP를 설치하고 상기 AP와 작업자에게 부착한 송신기 간의 거리를 측정하고, 또한 작업자에게 부착한 고도 센서를 이용하여 일정 높이 이상에서 작업하는 경우 위험성 여부를 판단하여 경고 알람을 울리도록 구성된다. 여기서 상기 작업자에게 부착한 송신기와 거리를 측정하기 위해 설치된 AP는 다수 개 설치할 수 록 정확하지만 여기서는 4개 설치한 경우를 예로 든다. In order to solve the above problems, the construction site is divided into a plurality of cells according to the size of the construction site and the surrounding conditions. A plurality of APs are installed in each cell, and the distance between the AP and the transmitter attached to the worker is measured, and also attached to the worker. When working at a certain height using one altitude sensor is configured to sound a warning alarm to determine the danger. Here, the number of APs installed to measure the distance from the transmitter attached to the operator is correct, but the number of APs installed here is taken as an example.
본 발명의 시스템은 작업자에게 부착되어 위치 추적 정보를 송신하는 송신기 T1, 작업자에게 부착되어 안전 고리 정보를 송신하는 송신기 T2, 상기 안전 고리 정보 및 위치 추적 정보를 인식하여 상기 작업자와의 거리를 계산하기 위해 작업장을 다수개의 영역으로 구분하고, 각각의 영역을 설정할 수 있는 다수개의 셀로 구성되는 다수개의 AP(무선 인터넷 공유기)와, 상기 송신기 T1, T2로부터 발생하는 작업자 정보를 수신하여 최종적인 위치 추적 정보와 안전 고리 정보를 수신하는 베이스 스테이션과, 상기 베이스 스테이션에 연결되어 송신기로부터 수신된 작업자의 위치 추적 정보 및 안전 고리 정보를 분석하여, 작업자가 위험 지역에서 안전 장구를 착용하지 않고 작업하는 경우 또는 위험 지역 위치에 있는 경우 관리자와 작업자에게 경고 알람을 하는 서버 시스템과, 상기 서버 시스템에 연결되어 경고 알람 등을 표시하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The system of the present invention calculates the distance to the operator by recognizing the transmitter T1 attached to the operator to transmit the position tracking information, the transmitter T2 attached to the operator to transmit the safety loop information, the safety loop information and the position tracking information The work site is divided into a plurality of areas, and a plurality of APs (wireless internet routers) composed of a plurality of cells capable of setting respective areas and worker information generated from the transmitters T1 and T2 are received to receive final location tracking information. And a base station that receives safety loop information, and the worker's location information and safety loop information connected to the base station and received from the transmitter, so that the worker works in a hazardous area without wearing safety gear or If you are in a regional location, alert administrators and workers It is connected to the server system and the server system characterized in that it comprises a display unit for displaying a warning alarm or the like.
또한, 본 발명의 상기 위치 추적 정보는 삼각 측량법을 이용한 것을 특징으로 한다.In addition, the position tracking information of the present invention is characterized by using a triangulation method.
또한, 본 발명의 상기 다수개의 AP는 4개 이상인 것을 특징으로 한다.In addition, the plurality of AP of the present invention is characterized in that four or more.
또한, 본 발명의 상기 송신기 T1, T2는 듀얼로 구성하여 위치 추적 정보 및 안전 고리 정보를 수신하는 것을 특징으로 한다.In addition, the transmitters T1 and T2 of the present invention are configured in dual to receive location tracking information and safety ring information.
본 발명의 시스템은 전국의 크고 작은 작업 현장에서 작업자 안전 관리를 통해 작업장의 효율을 극대화시킬 수 있을 뿐 아니라 안정성을 향상하여 작업장에서 일어날 수 있는 사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.The system of the present invention can not only maximize the efficiency of the workplace through the safety management of workers at large and small workplaces in the country, but also has the effect of preventing accidents that may occur in the workplace by improving stability.
도 1은 본 발명에 따른 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 작업자가 착용하는 송신기 설계도를 나타내는 도면이다.1 is a view showing the configuration of a system according to the present invention.
2 is a diagram showing a transmitter design worn by the operator of the present invention.
이하 도면을 참조로 본 발명에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.1 is a view showing the configuration of a system according to the present invention.
본 발명의 시스템은 기본적으로 송신기와 수신기로 구분하는데, 송신기는 위치 추적 정보를 추적하는 송신기 T1과, 안전 고리 정보를 송신하는 송신기 T2로 구성된다. 이러한 송신기 시스템은 무선으로 정보를 송수신하는 기능을 포함한다. 수신기 시스템은 위치 추적 인식 영역을 설정할 수 있는 AP가 필요한데 도시처럼 4개가 하나의 셀을 형성하도록 설계하였다. 그리고 송신기의 정보를 송수신하고 최종적인 위치 추적 정보와 안전 고리 정보를 수집하는 베이스 스테이션, 이를 분석하는 관리 서버로 구성된다. The system of the present invention is basically divided into a transmitter and a receiver. The transmitter includes a transmitter T1 for tracking location tracking information and a transmitter T2 for transmitting safety loop information. Such a transmitter system includes a function of transmitting and receiving information wirelessly. The receiver system needs an AP that can set a location recognition area, and four are designed to form one cell as shown. The base station transmits and receives information of the transmitter and collects final location tracking information and safety loop information, and a management server analyzing the information.
도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 시스템은 작업장 내에 작업자가 위치하고 있다면 작업장을 구분하여 4개의 AP를 구분한 작업장에 설치하고, 작업자가 부착한 송신기로부터 발생하는 신호를 수신하여 각각의 AP간의 거리는 각각 삼각 측량법에 의해 측정하게 된다. 각각의 AP 간의 거리를 측정한 다음에는 측정한 데이터 즉 위치 추적 정보 및 안전 고리 정보를 기초로 서버 컴퓨터에서 위치 추적 정보를 계산하는데, 계산방법은 각 AP에서 각 거리를 측정하여 공통 부분을 3차원적으로 표시하여 위치를 파악한다. 이때 AP는 설치 개수가 많으면 정확하지만 본 발명에서는 4개를 예로 들었다. 다시 말하면 AP1 내지 AP4로부터 작업자 송신기에서 발생하는 신호를 수신하여 각 AP에서 작업자에게 부착한 송신기와의 거리를 계산하고, 각각의 경계를 표시하여 4개의 AP에서 수신되는 신호가 공통으로 겹쳐지는 장소가 작업자가 작업하는 곳으로 판단하여 인식하게 된다. 한편 일반적인 작업장의 경우는 바닥면보다 천장, 외벽 등에서 작업하는 경우가 많으므로 본 발명에서는 고도 센서를 내장하여 일정 높이에서 작업하는 작업자의 위험 정보를 인식할 수 있도록 하여, 위험 상황에 있는 것으로 판단되면, 경보를 울리는 구성을 한다. 예를 들어 안전 지역 즉 바닥에서 작업할 때는 안전 고리가 풀려 있어도 경보가 울리지 않지만 고도 지역에서 작업하는 경우 안전 고리가 풀리면 고도 센서에 의해 높이 정보를 인식하여 위험도를 판단할 수도 있으며, 경보가 울리도록 구성되어 있다. 또한 위에서 상술한 바와 같이 듀얼로 구성하여 본 시스템 작동중 하나의 정보가 고장 또는 오류로 수신되지 않는 경우에도 나머지 하나의 정보를 지속적으로 수신할 수 있도록 구성한 것이다.As shown in the figure, the system of the present invention is installed in the workplace divided into four APs by dividing the workplace, if the worker is located in the workplace, and receives a signal generated from the transmitter attached to the operator, the distance between each AP is It is measured by triangulation. After measuring the distance between each AP, the server computer calculates the location tracking information based on the measured data, that is, the location tracking information and the safety loop information. Mark the location to identify the location. At this time, the AP is accurate if a large number of installation, but in the present invention, four examples are given. In other words, the signal generated from the worker transmitter is received from AP1 to AP4, the distance from the transmitter attached to the worker is calculated from each AP, and each boundary is marked so that a place where the signals received from the four APs overlap in common. It is recognized by the worker where he works. On the other hand, since the general workplace is often working on the ceiling, the outer wall, etc. than the floor surface in the present invention, it is possible to recognize the risk information of the worker working at a certain height by embedding the altitude sensor, if it is determined that the dangerous situation, Configure the alarm to sound. For example, if you are working in a safe area or on the floor, the alarm will not sound even if the safety ring is loose, but if you are working in an altitude area, the altitude sensor may recognize the height information and determine the degree of danger if the safety ring is released. Consists of. In addition, the dual configuration as described above is configured to continuously receive the other information even when one of the information of the operation of the system is not received as a failure or error.
도 2은 작업자가 착용하는 송신기의 3차원 설계를 나타낸다. 통상 송신기가 송신한 신호를 수신기가 수신하는데 걸리는 시간을 분석하여 전자파의 속도를 기초로 거리를 계산하는 방식인 TOA 방식과 기존의 방식인 RSSI 방식을 듀얼로 접목하여, PCB 설계를 진행하였으며 3차원 가속도 센서와 압력 센서를 내장하여 주변 환경 정보를 취득할 수 있도록 하였다. 또한, 부저를 내장하여 이상 발생시 경고음이 울리도록 구성하였다.2 shows a three dimensional design of a transmitter worn by an operator. In general, the PCB design was carried out by combining the TOA method, which calculates the distance based on the speed of electromagnetic waves, and the conventional RSSI method, which are dual-analyzed by analyzing the time taken by the receiver to receive the signal transmitted by the transmitter. The built-in accelerometer and pressure sensor can be used to acquire environmental information. In addition, a built-in buzzer is configured to sound an alarm when an error occurs.
본 발명의 위치 및 안전 고리 정보 위치 추적 시스템은 열악한 환경의 건설 현장에 적용함으로써 작업자의 안전 사고를 미리 방지하고 작업자의 위치를 모니터링하여 안전 및 작업의 효율성을 극대화하고 있을 수도 있는 재난 현장에서도 작업자의 위치 및 안전을 보장하는 분야에 이용할 수 있다.Location and safety loop information location tracking system of the present invention is applied to the construction site of the harsh environment to prevent the worker's safety accident in advance and monitor the location of the worker to maximize the safety and work efficiency of the worker at the disaster site It can be used for applications that guarantee location and safety.
Claims (4)
작업자에게 부착되어 안전 고리 정보를 송신하는 송신기 T2,
상기 안전 고리 정보 및 위치 추적 정보를 인식하여 상기 작업자와의 거리를 계산하기 위해 작업장을 다수개의 영역으로 구분하고, 각각의 영역을 설정할 수 있는 다수개의 셀로 구성되는 다수개의 AP(무선 인터넷 공유기)와,
상기 송신기 T1, T2로부터 발생하는 작업자 정보를 수신하여 최종적인 위치 추적 정보와 안전 고리 정보를 수신하는 베이스 스테이션과,
상기 베이스 스테이션에 연결되어 송신기로부터 수신된 작업자의 위치 추적 정보 및 안전 고리 정보를 분석하여, 작업자가 위험 지역에서 안전 장구를 착용하지 않고 작업하는 경우 또는 위험 지역 위치에 있는 경우 관리자와 작업자에게 경고 알람을 하는 서버 시스템과,
상기 서버 시스템에 연결되어 경고 알람 등을 표시하는 표시부를 포함하며, 상기 송신기 T1, T2는 듀얼 방식을 채택하여 주변 상황의 악화로 인해 위치 추적 정보 또는 안전 고리 정보 중 하나의 정보를 수신하지 못하면 나머지 다른 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 MEMS 센서를 활용한 건설 현장 작업자 위치 및 안전 정보 추적 시스템.Transmitter T1 attached to an operator to transmit location tracking information,
Transmitter T2 attached to the operator to transmit safety loop information,
A plurality of APs (wireless internet routers) composed of a plurality of cells for recognizing the safety loop information and location tracking information and calculating a distance from the worker and dividing the workplace into a plurality of areas and setting each area; ,
A base station receiving operator information generated from the transmitters T1 and T2 to receive final position tracking information and safety loop information;
Analyzes the worker's position tracking information and safety loop information connected to the base station to alert the manager and the operator when the worker is working in a hazardous area without wearing safety gear or in a hazardous location A server system that
And a display unit connected to the server system to display a warning alarm and the like. The transmitters T1 and T2 adopt a dual scheme, and if the transmitter does not receive one of the location tracking information or the safety loop information due to deterioration of the surrounding situation, Construction site worker location and safety information tracking system utilizing MEMS sensors, characterized in receiving other information.
상기 위치 추적 정보는 삼각 측량법을 이용한 것을 특징으로 하는 MEMS 센서를 활용한 건설 현장 작업자 위치 및 안전 정보 추적 시스템. The method of claim 1,
The location tracking information construction site worker location and safety information tracking system using a MEMS sensor, characterized in that using a triangulation method.
상기 다수개의 AP는 4개 이상인 것을 특징으로 하는 MEMS 센서를 활용한 건설 현장 작업자 위치 및 안전 정보 추적 시스템.The method of claim 1,
The plurality of AP construction site worker location and safety information tracking system using the MEMS sensor, characterized in that more than four.
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