KR101592830B1

KR101592830B1 - 안전관리용 실시간 경보시스템 및 그 구동방법

Info

Publication number: KR101592830B1
Application number: KR1020150109656A
Authority: KR
Inventors: 정용호
Original assignee: 정용호
Priority date: 2015-08-03
Filing date: 2015-08-03
Publication date: 2016-02-05

Abstract

본 발명은 안전관리용 실시간 경보시스템 및 그 구동방법에 관한 것으로서, 작업장을 기준으로 대내외 존재하는 슬레이브 통신 모듈로부터 전송된 체온 변위치, 심박 변위치 또는 기울기 변위치를 실시간으로 모니터링하며 기준 체온 변위치, 기준 심박 변위치 또는 기준 기울기 변위치보다 클 경우, 경고 신호를 생성시켜 경고음을 울리게 하거나 LED를 발광시킴으로써, 현장에 근무하는 근로자의 건강 상태를 실시간으로 체크함은 물론 작업 중에 있을 수 있는 긴급상황에 대한 응급조치를 신속히 처리하여 근로 환경 개선 및 현장 근로자의 생명을 보호할 수 있고, 이벤트를 발생시키는 모듈 내에 연산처리부, 센싱처리부 등을 집적화하고, 경고음을 송출하는 음향부를 별도로 이어폰 형태로 착용하도록 하여 모듈의 부피와 무게를 최소화함으로써 부착시 현장 근로자가 이물감이 없도록 함과 동시에 주변소음에도 위험상태를 감지할 수 있고, 이벤트가 동시 다발적으로 발생시에도 내부 메모리링을 통해 처리하도록 함으로써, 수신측에서 이를 놓치거나 오류가 발생할 수 있는 상황을 미연에 방지한다는 효과가 있으며, 현장 근로자의 신체 부위별로 기울기 센서를 부착하여 현장 근로자의 행동패턴을 모니터링함으로써, 어느 부위에 충격이 가해져 위험상황이 발생하였는가를 즉각적으로 판단할 수 있어 응급상황에 따른 즉각적이면서 적극적인 대처방안의 유도가 가능하다는 효과도 있다.

Description

안전관리용 실시간 경보시스템 및 그 구동방법{Realtime Warn System for using a Safety Management and Drive Method of the Same}

본 발명은 안전관리용 실시간 경보시스템 및 그 구동방법에 관한 것으로, 더 구체적으로는 공사현장 또는 작업장을 기준으로 대내외 존재하는 통신 모듈로부터 측정 및 분석된 가속도, 주파수, 속도, 기울기, 체온, 심박, 산소량의 변위치 및 GPS 데이터를 실시간으로 모니터링하여 기준치보다 클 경우 경고음을 울리게 하거나 엘이디를 발광시키는 안전관리용 실시간 경보시스템 및 그 구동방법에 관한 것이다.

일반적으로 건설공사 현장에는 다양한 분야에 다수의 현장 근로자가 배치되어 작업을 수행하고 있으며, 안전사고도 매우 빈번하게 발생하고 있으므로, 현장 근로자에 대한 안전관리가 매우 중요하다. 그러나 많은 현장 근로자들을 관리하는 관리자는 매우 소수로 운용되고 있으므로, 관리자가 건설 현장에서 일어나는 모든 작업 상황을 정확하게 파악하여 안전사고를 미연에 방지하는 데에는 한계가 있다.

특히, 중장비 등이 많이 사용되는 대형 건설 현장에서는 안전사고의 발생률이나 위험성이 더 높아지게 되므로, 효율적인 안전관리를 할 수 있는 시스템이 더욱 필요하게 된다.

공사현장에 설치된 구조물에 의한 위해(危害) 요소 발생시, 경보/경광등/SMS 등을 통해 위험상황을 표출하는 종래 안전관리 장치는 장비 안에서 운전하는 기사는 경보를 들을 수 없고 장비 밖엔 현장소음이 너무 커 경보음을 들을 수 없는 문제점이 있었고, 공사현장에 있는 근로자가 현장에 필요한 작업을 진행 중에 있는 상태여서 경광등을 주시할 수도 없는 문제점이 있었다.

또한, 종래 안전관리 장치는 안전상태 정보를 현장 근로자에게 전달하기까지 최대 수십 분이 걸리는 현 시스템의 운영상의 문제를 원인으로 한 불의의 사고에 대처하는데 큰 애로사항이 존재할 수밖에 없는 현실적인 장벽에 봉착한 상태였다. 즉 안전관리 시스템은 안전사고를 예방하기 위한 시스템을 구축하는 데 있어 많은 인력과 장비가 동원되어야 하고 비용 역시도 과다하게 소요되어야 하는 불 합리적인 부분이 있었다.

상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인이 출원한 등록 특허 제 10-1526938호는 작업장을 기준으로 대내외 존재하는 슬레이브 통신 모듈로부터 전송된 데이터를 측정 및 분석된 가속도, 주파수, 속도, 기울기, 체온, 심박, 산소량의 변위치 및 GPS 데이터를 실시간으로 모니터링하며 기준 가속도 변위치, 기준 주파수 변위치, 기준 속도 변위치, 기준 기울기 변위치, 기준 체온 변위치, 기준 심박 변위치, 기준 산소량 변위치보다 클 경우 또는 GPS위치를 벗어날 경우, 경고 신호를 생성시켜 경고음을 울리게 하거나 LED를 발광시키는 기술을 개시하고 있다.

그러나, 상기 종래의 기술은 하나의 모듈 내에 연산처리부, 센싱처리부 및 음향발생부 등이 일체화되어 있어 착용에 이물감이 느껴지고, 이벤트가 동시 다발적으로 일어나면 수신측에서 이를 놓치거나 오류가 발생할 가능성이 있으며, 하나의 기울기 센서만으로 위험 상황을 분석하는데 한계가 있고, 가속도 센서가 기울기에 비례하여 증가하기 때문에 단순한 동작(예를 들어 허리 숙임 등)이 가속도 값이 크다는 이유로 위험으로 감지될 수 있어 실질적인 충격인지 판단하기 어려운 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 이벤트를 발생시키는 모듈 내에 연산처리부, 센싱처리부 등을 집적화(interation)하고, 경고음을 송출하는 음향부를 별도로 이어폰 형태로 착용하도록 하여 모듈의 부피와 무게를 최소화함으로써 부착시 이물감이 없도록 함과 동시에 주변소음에도 위험상태를 감지할 수 있도록 하는 안전관리용 실시간 경보시스템 및 그 구동방법을 제공하려는데 그 목적이 있다.

또한, 다른 목적으로는 이벤트가 동시 다발적으로 발생시에는 내부 메모리에 이벤트를 업데이트 저장을 통해 처리하고 이를 검출모듈에서 순차적으로 스캔하도록 함으로써, 수신측에서 이를 놓치거나 오류가 발생할 수 있는 상황을 방지하는 안전관리용 실시간 경보시스템 및 그 구동방법을 제공하는데 있다.

또한, 현장 근로자의 신체 부위별로 기울기 센서를 부착하여 현장 근로자의 행동패턴을 모니터링함으로써, 어느 부위에 충격이 가해져 위험상황이 발생하였는가를 즉각적으로 판단할 수 있도록 하는 안전관리용 실시간 경보시스템 및 그 구동방법을 제공하려는데 또 다른 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 안전관리용 실시간 경보시스템은, 현장 근로자에 부착된 각 센서들로부터 센싱되는 제 1 센싱정보를 실시간으로 모니터링하며, 센싱정보와 기 설정된 기준치들을 기반으로 이상 상태를 판단하여 이상 상태에 따른 이벤트 발생시 내부 메모리에 일시적으로 이벤트 정보를 저장함과 동시에 자체적으로 음향출력부를 통해 경고음을 출력하거나 LED를 발광시키는 다수개의 인체 부착형 통신 모듈; 지형지물에 부착된 각 센서들로부터 센싱되는 제 2 센싱정보를 실시간으로 모니터링하며, 센싱정보와 기 설정된 기준치들을 기반으로 이상 상태를 판단하여 이상 상태에 따른 이벤트 발생시 일시적으로 내부 메모리에 이벤트 정보를 저장함과 동시에 자체적으로 음향출력부를 통해 경고음을 출력하거나 LED를 발광시키는 지형지물 부착형 통신 모듈; 및 상기 다수개의 인체 부착형 또는 지형지물 부착형 통신 모듈을 실시간으로 스캔한 후 이벤트가 발생한 인체 부착형 또는 지형지물 부착형 통신 모듈을 인지하여 상기 내부 메모리에 저장된 이벤트 정보를 읽어들인 다음 GPS 센서에 의한 위치정보를 포함하는 해당 경고 메시지를 생성하여 관리자 단말로 전송하는 이벤트 검출 통신 모듈;을 포함하고, 상기 다수개의 인체 부착형(또는 지형지물 부착형) 통신 모듈은, 가속도 센서에서 감지한 가속도 변위치가 기준 가속도 변위치보다 큰 경우에, 감지한 가속도 신호(진동 신호)의 주파수가 기 설정한 가속도 신호의 충격 판정 주파수 범위 내에 있는가를 비교하는 충격 알고리즘을 이용하여 상기 충격 판정 주파수 범위 내에 있는 경우 이상 상태의 하나인 충격 상태인 것으로 최종 판단하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 인체 부착형 통신 모듈은, 상기 음향출력부를 커널형 이어폰 또는 오픈형 이어폰 형태로 형성하여 분리시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1 센싱정보는 가속도 변위치, 속도 변위치, 체온 변위치, 심박 변위치, 기울기 변위치, 유독 가스량 변위치(또는 현존 산소량 변위치) 및 전류량 변위치를 포함하고, 상기 제 2 센싱정보는 가속도 변위치, 속도 변위치, 온도 변위치, 기울기 변위치, 유독 가스량 변위치(또는 현존 산소량 변위치) 및 전류량 변위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다수개의 인체 부착형 통신 모듈은, 각 센서에서 측정한 신호(아날로그 신호)를 디지털 신호로 처리하는 기능을 수행하는 센싱처리부와, 상기 센싱처리부에서 처리한 신호를 기반으로 이벤트 발생 여부를 결정하는 기능을 수행하는 연산처리부를 포함하되, 상기 연산처리부와, 센싱처리부를 집적화(interation)하고, 상기 가속도 센서를 분리시켜 현장 근로자의 신체 부위별로 부착하도록 하여 인체 부착형 모듈의 부피와 무게를 최소화하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 현장 근로자의 신체 부위별로 부착하는 가속도 센서는 플렉시블한 소재의 프레임으로 감싸 외부의 영향을 최소화한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연산처리부와, 센싱처리부를 집적화시에 심박센서, 감전센서, 온도센서 및 산소센서를 분리하여 하나의 외장 부착형 패드로 구성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 인체부착형(또는 지형지물 부착형) 통신 모듈은, 상기 이상 상태를 판단하기 위하여 가속도 신호와 주파수, 가속도 신호와 지속시간, 기울기(각도) 변화 중 적어도 어느 하나의 조합으로 이상 상태로 더 판단하고, 상기 인체부착형 통신 모듈은, 현장 근로자의 신체 부위별로 부착한 가속도 센서들을 통해 현장 근로자의 행동패턴을 파악하여 어느 부위에 충격이 가해졌는가를 판별하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 인체부착형 통신 모듈은, 상기 이상 상태를 판단하기 위하여 측정한 체온치와 심박수가 설정한 값 이상으로 일정시간 이상 지속되는지 또는 심박수와 산소량이 설정한 값 미만으로 일정시간 이상 지속 되는가를 판단하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 현장 근로자에 부착된 각 센서들은, 심박 센서, 가속도 센서, 감전 센서, 온도 센서, 산소 센서, GPS 센서, 정밀 GPS 센서, 변형률계, 균열계, 하중계, 풍향/풍속계, 침하계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 안전관리용 실시간 경보시스템의 구동방법은, 다수개의 인체 부착형(또는 지형지물 부착형) 통신 모듈에서 현장 근로자 및 지형지물에 부착된 각 센서들로부터 센싱되는 제 1, 2 센싱정보를 실시간으로 모니터링하는 단계; 상기 다수개의 인체 부착형(또는 지형지물 부착형) 통신 모듈에서 모니터링한 제 1, 2 센싱정보와 기 설정된 기준치들을 기반으로 이상 상태 여부를 판단하여 이상 상태에 따른 이벤트 발생시 일시적으로 내부 메모리에 저장하는 단계; 상기 이상 상태에 따른 이벤트 발생시 음향출력부를 통해 경고음을 출력하거나 LED를 발광시키는 단계; 이벤트 검출 통신 모듈에서 상기 다수개의 인체 부착형(또는 지형지물 부착형) 통신 모듈을 실시간으로 스캔하는 단계; 상기 스캔시 이벤트가 발생한 인체 부착형(또는 지형지물 부착형) 통신 모듈을 검출하여 내부 메모리에 저장된 이벤트 정보를 읽어들이는 단계; 및 상기 단계에서 읽어들인 이벤트 정보에 해당하는 경고 메시지를 생성하여 관리자 단말로 전송하는 단계;를 포함하고, 상기 다수개의 인체 부착형(또는 지형지물 부착형) 통신 모듈에서 이상 상태 판단시 가속도 센서에서 감지한 가속도 변위치가 기준 가속도 변위치보다 큰 경우에, 감지한 가속도 신호(진동 신호)의 주파수가 기 설정한 가속도 신호의 충격 판정 주파수 범위 내에 있는가를 비교하는 충격 알고리즘을 이용하여 상기 충격 판정 주파수 범위 내에 있는 경우 이상 상태의 하나인 충격 상태인 것으로 최종 판단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1 센싱정보는 체온 변위치, 심박 변위치, 기울기 변위치, 유독 가스량 변위치(또는 현존 산소량 변위치) 및 전류량 변위치를 포함하고, 상기 제 2 센싱정보는 온도 변위치, 기울기 변위치, 유독 가스량 변위치(또는 현존 산소량 변위치) 및 전류량 변위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다수개의 인체부착형(또는 지형지물 부착형) 통신 모듈에서 이상 상태를 판단시에 가속도 신호와 주파수, 가속도 신호와 지속시간, 기울기(각도) 변화 중 적어도 어느 하나의 조합으로 이상 상태로 판단하는 단계; 및 상기 인체부착형 통신 모듈은, 상기 현장 근로자의 신체 부위별로 부착한 가속도 센서들을 통해 현장 근로자의 행동패턴을 파악하여 이를 기반으로 충격상태로 판별된 경우에 어느 부위에 충격이 가해졌는가를 판별하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 인체부착형 통신 모듈은, 이상 상태를 판단시에 측정한 체온치와 심박수가 설정한 값 이상으로 일정시간 이상 지속되는지 또는 심박수와 산소량이 설정한 값 미만으로 일정시간 이상 지속 되는가를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서와 같이 본 발명 안전관리용 실시간 경보시스템 및 그 구동방법에 따르면, 이벤트를 발생시키는 모듈 내에 연산처리부, 센싱처리부 등을 집적화(interation)하고, 경고음을 송출하는 음향출력부를 별도로 이어폰 형태로 착용하도록 하여 모듈의 부피와 무게를 최소화함으로써 부착시 현장 근로자가 이물감이 없도록 함과 동시에 주변소음에도 위험상태를 감지할 수 있고, 이벤트가 동시 다발적으로 발생시에도 내부 메모리를 통해 처리하도록 함으로써, 수신측에서 이를 놓치거나 오류가 발생할 수 있는 상황을 미연에 방지한다는 효과가 있다.

또한, 현장 근로자의 신체 부위별로 가속도 센서를 부착하여 현장 근로자의 행동패턴을 모니터링함으로써, 어느 부위에 충격이 가해져 위험상황이 발생하였는가를 즉각적으로 판단할 수 있어 응급상황에 따른 즉각적이면서 적극적인 대처방안의 유도가 가능하다는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안전관리용 실시간 경보시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 인체 부착형 모듈의 구성을 더 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인체 부위별로 부착되는 가속도 센서를 보인 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 음향출력부의 형태를 더 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 안전관리용 실시간 경보시스템의 구동방법을 나타내는 흐름도이다.

본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

본 발명에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제 1 및/또는 제 2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기구성 요소들은 상기용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소는 제 1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

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 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안전관리용 실시간 경보시스템을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 인체 부착형 모듈의 구성을 더 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 안전관리용 실시간 경보시스템은, 다수개의 인체 부착형 통신 모듈(100), 지형지물 부착형 통신 모듈(100n) 및 이벤트 검출 통신 모듈(200) 및 관리자 단말(300)을 포함하여 구성한다.

상기 다수개의 인체 부착형 통신 모듈(100)은 현장 근로자에 부착된 각 센서들(141 ~ 144)로부터 센싱되는 제 1 센싱정보(가속도 변위치, 속도 변위치, 체온 변위치, 심박 변위치, 기울기 변위치, 유독 가스량 변위치(또는 현존 산소량 변위치) 및 전류량 변위치를 포함)를 실시간으로 모니터링하며, 센싱정보와 기 설정된 기준치들을 기반으로 이상 상태를 판단하여 이상 상태에 따른 이벤트 발생시 일시적으로 RF 송수신부(110) 내의 내부 메모리에 이벤트 정보를 저장함과 동시에 자체적으로 음향출력부(120)를 통해 경고음을 출력하거나 LED(130)를 발광시킨다.

여기서, 인체 부착형 모듈(100)은 도 2에 도시한 바와 같이 심박 센서(140), 가속도 센서(141), 감전 센서(142), 온도 센서(143), 산소 센서(144), GPS 송수신부(170)를 실장할 수 있도록 제작된 통신 모듈이라 할 수 있으며, 경우에 따라서는 변형률계, 균열계, 하중계, 풍향/풍속계, 침하계 등의 센서들이 더 추가될 수 있다. 또한, 상기 각 센서들은 경우에 따라 A 타입(가속도 센서, 심박 센서, 온도 센서, 감전 센서), B 타입(가속도 센서, 심박 센서, 온도 센서, 감전 센서, GPS 센서)으로 나누어 실장할 수도 있다.

상기 지형지물 부착형 모듈(100n)은 상기 심박 센서(140)를 제외한 구성들이 실장할 수 있도록 제작된 통신 모듈이라 할 수 있으며, 인체 부착형 모듈(100)과 동일하게 경우에 따라서 변형률계, 균열계, 하중계, 풍향/풍속계, 침하계 등의 센서들이 더 추가될 수 있다. 또한, 상기 각 센서들은 경우에 따라 C 타입(가속도 센서, 온도 센서, 산소 센서), D 타입(가속도 센서, 온도 센서, 산소 센서, 정밀 GPS센서)로 나누어 실장할 수도 있다.

이때, 상기 인체 부착형 통신 모듈(100, 100n) 내의 센싱처리부(150), 연산처리부(160)를 집적화(interation)하고, 심박 센서(140), 감전 센서(142), 온도 센서(143), 산소 센서(144)도 분리하여 하나의 외장 부착형 패드로 구성이 가능하다. 여기서 센싱처리부(150)는 ADC의 기능을 수행하는 것으로, 각 센서에서 측정한 신호(아날로그 신호)를 디지털 신호로 처리하는 기능을 수행하며, 연산처리부(160)는 상기 센싱처리부(150)에서 처리한 신호를 기반으로 이벤트 발생 여부를 결정하는 기능을 수행한다..

또한, 바람직하게는 도 3에 도시한 바와 같이 상기 가속도 센서(141)를 분리하여 현장 근로자의 신체 부위별(예를 들어 머리, 몸통, 허벅지, 종아리 등)로 부착하도록 하여 인체 부착형 통신 모듈(100)의 부피와 무게의 최소화가 가능하며, 이때, 상기 현장 근로자의 신체 부위별로 부착하는 가속도 센서(141)는 플렉시블한 소재(예를 들어 ABS 소재 등)의 직사각형의 얇은 프레임에 부착하고 다시 프레임을 작업자의 옷에 부착하도록 하여 인체 기울기 측정의 정확성이 높아지도록 한다.

또한, 상기 음향출력부(120)는 도 4에 도시한 바와 같이 상기 현장 근로자에 부착시 상기 인체 부착형 통신 모듈(100)과 별도로 커널형 이어폰 또는 오픈형 이어폰 형태로 형성하여 주변소음에도 위험상태를 감지할 수 있도록 할 수 있는데, 이때 상기 음향출력부(120)와 심박 센서(140) 및 가속도 센서(141)를 하나의 이어폰 형태의 모듈로 구성도 가능하다.

상기 지형지물 부착형 통신 모듈(100n)은 지형지물에 부착된 각 센서들로부터 센싱되는 제 2 센싱정보(가속도 변위치, 속도 변위치, 온도 변위치, 기울기 변위치, 유독 가스량 변위치(또는 현존 산소량 변위치) 및 전류량 변위치를 포함)를 실시간으로 모니터링하며, 이하 동작은 상기 인체 부착형 통신 모듈(100)과 동일하므로 그에 대한 설명은 생략한다.

상기 이벤트 검출 통신 모듈(200)은 상기 다수개의 인체 부착형(100) 또는 지형지물 부착형 통신 모듈(100n)을 실시간으로 스캔한 후 이벤트가 발생한 인체 부착형(100) 또는 지형지물 부착형 통신 모듈(100n)을 인지하여 상기 내부 메모리에 저장된 이벤트 정보를 읽어들인 다음 GPS 송수신부(170)에 의한 위치정보를 포함하는 해당 경고 메시지를 생성하여 관리자 단말(300)로 전송한다.

한편, 상기 인체 부착형 통신 모듈(100)은, 상기 이상 상태를 판단하기 위하여 가속도 신호와 주파수, 가속도 신호와 지속시간, 기울기(각도) 변화 중 적어도 어느 하나의 조합으로 이상 상태를 더 판단하며, 상기 현장 근로자의 신체 부위별로 부착한 가속도 센서들을 통해 현장 근로자의 행동패턴을 파악(각 부위별로 부착한 가속도 센서에서 측정한 기울기 값을 통해 어떤 자세로 작업을 수행했는지에 대한 해석이 가능)하여 어느 부위에 충격이 가해졌는가를 판별(예를 들어 급격한 머리나 다리 꺾임 등)이 가능하며, 추가적으로 측정한 체온치와 심박수가 설정한 값 이상으로 일정시간 이상 지속되는지 또는 심박수와 산소량이 설정한 값 미만으로 일정시간 이상 지속 되는가의 판단에 따라 이상 상태 여부를 판단한다.

예를 들어, 상기 인체 부착형 통신 모듈(100)이 안전모 또는 작업복에 부착된 경우, 인체의 각 부위에 부착된 가속도 센서(141)는 안전모 또는 작업복의 탈의 상태, 외부 충격 상태, 움직임 상태를 인지하여 기울기 변위치를 측정한다. 즉, 안전모 또는 작업복이 외부요인에 의해 탈의 되거나, 외부 충격이 안전모 또는 작업복에 가해지거나, 안전모 또는 작업복이 외부요인에 의해 이동한 경우, 가속도 센서(141)는 바로 그때 일어난 이벤트 상황에 대한 순간 가속도 값을 즉각 포착해 낸다.

이에 따라 상기 인체 부착형 모듈(100)의 연산처리부(160)는 순간 가속도 값을 기설정된 기준 순간 가속도 값과 비교하여 -5% 내지 +5% 오차범위를 벗어나 상회(上廻)하거나 하회(下廻)한 상태의 순간 가속도 값이 생성된 상기 이벤트 상황(예를 들어 안전모 또는 작업복이 외부요인에 의해 탈의되거나, 외부 충격이 안전모 또는 작업복에 가해지거나, 안전모 또는 작업복이 외부요인에 의해 이동한 경우 등)을 위험상황으로 인지한다.

다른 일예로, 상기 인체 부착형 모듈(100)의 연산처리부(160)는 안전모 또는 작업복이 외부요인에 의해 탈의되거나, 외부 충격이 안전모 또는 작업복에 가해지거나, 안전모 또는 작업복이 외부요인에 의해 이동한 경우인 상기 이벤트 상황에 대한 지속시간 및 가속도 적분값을 기설정된 기준 지속시간 및 기준 가속도 적분값과 비교하여 5% 내지 +5% 오차범위를 벗어나 상회(上廻)하거나 하회(下廻)한 상태의 지속시간 및 가속도 적분값이 생성된 상기 이벤트 상황을 위험상황으로 인지한다.

또 다른 일예로, 상기 인체 부착형 모듈(100)의 연산처리부(160)는 안전모 또는 작업복이 외부요인에 의해 탈의되거나, 외부 충격이 안전모 또는 작업복에 가해지거나, 안전모 또는 작업복이 외부요인에 의해 이동한 경우인 상기 이벤트 상황에 대한 각도값을 기설정된 기준 각도값과 비교하여 5% 내지 +5% 오차범위를 벗어나 상회(上廻)하거나 하회(下廻)한 상태의 각도값이 생성된 상기 이벤트 상황을 위험상황으로 인지한다.

또한, 상기 심박센서(140)는 인체 부착형 통신 모듈(100)을 소지한 사용자의 심박 상태를 감지한 후 저주파 통과필터를 거쳐 필터링된 심박 변위치를 측정하는데, 이에 따라 상기 인체 부착형 모듈(100)의 연산처리부(160)는 상기 이벤트 상황에 대한 사용자의 심박수치를 기설정된 기준 심박수치와 비교하여 5% 내지 +5% 오차범위를 벗어나 상회(上廻)하거나 하회(下廻)한 상태의 심박수치가 생성된 상기 이벤트 상황을 위험상황으로 인지한다.

또한, 상기 감전 센서(142)는 전기량 변위치를 측정하고, 상기 온도 센서(143)는 사용자의 체온 상태를 감지한 후 체온 변위치를 측정하는데, 상기 인체 부착형 모듈(100)의 연산처리부(160)는 상기 이벤트 상황에 대한 체온값을 기설정된 기준 체온값과 비교(또는 전기량 변위치와 기설정된 기준 전기량 변위치와 비교)하여 5% 내지 +5% 오차범위를 벗어나 상회(上廻)하거나 하회(下廻)한 상태의 체온값이 생성된 상기 이벤트 상황을 위험상황으로 인지한다.

또한, 산소센서(144)는 지형지물 주변에서 발생되거나 발생 중인 유독 가스량 변위치 또는 현존 산소량 변위치를 감지 및 측정하는 것으로, 상기 인체 부착형 모듈(100)의 연산처리부(160)는 상기 지형지물 주변에서 발생된 산재, 재난 혹은 화재로 인해 발생된 다른 이벤트 상황에 대한 지속시간 및 현존 산소량을 기설정된 기준 지속시간 및 기준 산소량과 비교하여 5% 내지 +5% 오차범위를 벗어나 하회(下廻)한 상태의 지속시간 및 현존 산소량이 생성된 상기 다른 이벤트 상황을 위험상황으로 인지한다.

한편, 상기 관리자 단말(300)은 통신망(400)에 접속한 후 통신할 수 있도록 하는 기능을 포함하는 디지털 기기로서, 개인용 컴퓨터(예를 들어, 터블렛 컴퓨터, 노트북 컴퓨터 등), PDA, 웹 패드, 스마트 폰 등과 같이 메모리 수단을 구비하고 마이크로 프로세서를 탑재하여 연산 능력을 갖춘 휴대용 디지털 기기라면 얼마든지 본 발명에 따른 관리자 단말(400)로서 채택될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 인체 부착형 통신 모듈(100), 지형지물 부착형 통신 모듈(100n), 이벤트 검출 통신 모듈(200) 및 관리자 단말(300)은 통신망(400)을 통해 상호 연결되어 있는 것으로, 통신망(400)은 무선 통신의 양태로 구성될 수 있으며 이동 통신망, 인공위성 통신망 등 다양한 통신망으로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명에서 말하는 통신망은 공지의 WLAN(Wireless LAN), CDMA(Code Division Multiple Access), WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 또는 GSM(Global System for Mobile communications) 통신망 등을 모두 포함하는 개념인 것으로 이해되어야 한다.

이와 같이 구성한 본 발명의 일실시예에 따른 안전관리용 실시간 경보시스템의 구동 과정을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 안전관리용 실시간 경보시스템의 구동방법을 나타내는 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 다수개의 인체 부착형(100) 또는 지형지물 부착형 통신 모듈(100n)에서 현장 근로자(또는 지형지물)에 부착된 각 센서들로부터 센싱되는 제 1 또는 제 2 센싱정보를 실시간으로 모니터링한다(S100). 이때 모니터링시, 상기 현장 근로자의 신체 부위별로 부착한 가속도 센서들을 통해 현장 근로자의 행동패턴을 파악한다.

상기 다수개의 인체 부착형(100) 또는 지형지물 부착형 통신 모듈(100n)에서 모니터링한 제 1 또는 제 2 센싱정보와 기 설정된 기준치들을 기반으로 이상 상태 여부를 판단하여(S200) 가속도 센서에서 감지한 기울기 변위치가 기준 기울기 변위치보다 큰 경우에, 감지한 가속도 신호(진동 신호)의 주파수가 기 설정한 가속도 신호의 충격 판정 주파수 범위 내에 있는가를 비교하는 충격 알고리즘을 이용하여 상기 충격 판정 주파수 범위 내에 있는 경우 이상 상태의 하나인 충격 상태인 것으로 최종 판단하여(S300) 상기 파악한 해당 현장 근로자의 행동패턴을 기반으로 어느 부위에 충격이 가해졌는가를 판별한다(S400, 예를 들어 급격한 머리 꺾임 등).

상기에서, 충격의 크기가 동일하더라도 주파수의 크기가 다르면 그 원인의 종류가 다르고 인체가 받는 충격의 크기도 다르다고 할 수 있다. 따라서 같은 1G의 가속도 신호라도 주파수가 낮을수록 큰 충격을 받았다고 할 수 있다. 그러나 가속도 센서에서 감지하는 값은 기울기에 비례하면서 증가하므로 매우 느린 저주파 중 허리숙임 등의 동작에도 충격으로 판단할 수 있으므로, 본 발명에서는 충격 상태로 판단할 수 있도록 주파수 범위를 미리 설정한다(예를 들어 주파수 min < > 주파수 max = 충격상태).

또한, 상기 다수개의 인체 부착형(100) 또는 지형지물 부착형 통신 모듈(100n)에서 이상 상태 판단시 가속도 신호와 주파수, 가속도 신호와 지속시간 중 적어도 어느 하나의 조합으로 이상 상태로 더 판단하거나, 상기 인체 부착형 모듈(100)의 경우에는 측정한 체온치와 심박수가 설정한 값 이상으로 일정시간 이상 지속되는지 또는 심박수와 산소량이 설정한 값 미만으로 일정시간 이상 지속 되는가를 판단한다.

상기 S200 단계에서 이상 상태에 따른 이벤트 발생시 이벤트 발생 정보를 일시적으로 내부 메모리에 저장하고, 음향출력부(120)를 통해 경고음을 출력하거나 LED(130)를 발광시켜 주위를 상기시키도록 한다(S500).

상기 이벤트 검출 통신 모듈(200)에서 상기 다수개의 인체 부착형(100) 또는 지형지물 부착형 통신 모듈(100n)을 실시간으로 스캔한다(S600).

상기 S500 단계에서 스캔시 이벤트가 발생한 인체 부착형(100) 또는 지형지물 부착형 통신 모듈(100n)을 검출하여 내부 메모리에 저장된 이벤트 정보를 읽어들인다(S700).

이어서, 상기 S700 단계에서 읽어들인 이벤트 정보에 해당하는 경고 메시지를 생성하여 관리자 단말(300)로 전송하여 이상 상태(충격 상태 등)에 따른 조치를 취하도록 한다(S800).

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100 : 인체 부착형 통신 모듈
100n : 지형지물 부착형 통신 모듈
110 : RF 송수신부
120 : 음향출력부
130 : LED
140 : 심박 센서
141 : 가속도 센서
142 : 감전 센서
143 : 온도 센서
144 : 산소 센서
150 : 센싱처리부
160 : 연산처리부
170 : GPS 송수신부
200 : 이벤트 검출 통신 모듈
300 : 관리자 단말
400 : 통신망

Claims

현장 근로자에 부착된 각 센서들로부터 센싱되는 제 1 센싱정보를 실시간으로 모니터링하며, 센싱정보와 기 설정된 기준치들을 기반으로 이상 상태를 판단하여 이상 상태에 따른 이벤트 발생시 일시적으로 내부 메모리에 이벤트 정보를 저장함과 동시에 자체적으로 음향출력부를 통해 경고음을 출력하거나 LED를 발광시키는 다수개의 인체 부착형 통신 모듈;
지형지물에 부착된 각 센서들로부터 센싱되는 제 2 센싱정보를 실시간으로 모니터링하며, 센싱정보와 기 설정된 기준치들을 기반으로 이상 상태를 판단하여 이상 상태에 따른 이벤트 발생시 일시적으로 내부 메모리에 이벤트 정보를 저장함과 동시에 자체적으로 음향출력부를 통해 경고음을 출력하거나 LED를 발광시키는 지형지물 부착형 통신 모듈; 및
상기 다수개의 인체 부착형 또는 지형지물 부착형 통신 모듈을 실시간으로 스캔한 후 이벤트가 발생한 인체 부착형 또는 지형지물 부착형 통신 모듈을 인지하여 상기 내부 메모리에 저장된 이벤트 정보를 읽어들인 다음 GPS 센서에 의한 위치정보를 포함하는 해당 경고 메시지를 생성하여 관리자 단말로 전송하는 이벤트 검출 통신 모듈;을 포함하고,
상기 다수개의 인체 부착형(또는 지형지물 부착형) 통신 모듈은, 가속도 센서에서 감지한 가속도 변위치가 기준 가속도 변위치보다 큰 경우에, 감지한 가속도 신호의 주파수가 기 설정한 가속도 신호의 충격 판정 주파수 범위 내에 있는가를 비교하는 충격 알고리즘을 이용하여 상기 충격 판정 주파수 범위 내에 있는 경우 이상 상태의 하나인 충격 상태인 것으로 최종 판단하고,
상기 인체 부착형(또는 지형지물 부착형) 모듈은,
상기 이상 상태를 판단하기 위하여 가속도 신호와 주파수, 가속도 신호와 지속시간, 기울기(각도) 변화 중 적어도 어느 하나의 조합으로 이상 상태로 더 판단하고,
상기 인체 부착형 모듈은, 현장 근로자의 신체 부위별로 부착한 가속도 센서들을 통해 현장 근로자의 행동패턴을 파악하여 어느 부위에 충격이 가해졌는가를 판별하는 것을 특징으로 하는 안전관리용 실시간 경보시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 센싱정보는 가속도 변위치, 속도 변위치, 체온 변위치, 심박 변위치, 기울기 변위치, 유독 가스량 변위치(또는 현존 산소량 변위치) 및 전류량 변위치를 포함하고,
상기 제 2 센싱정보는 가속도 변위치, 속도 변위치, 온도 변위치, 기울기 변위치, 유독 가스량 변위치(또는 현존 산소량 변위치) 및 전류량 변위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 안전관리용 실시간 경보시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 인체 부착형 통신 모듈은,
상기 음향출력부를 커널형 이어폰 또는 오픈형 이어폰 형태로 형성하여 분리시키는 것을 특징으로 하는 안전관리용 실시간 경보시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 다수개의 인체 부착형 통신 모듈은,
각 센서에서 측정한 신호(아날로그 신호)를 디지털 신호로 처리하는 기능을 수행하는 센싱처리부와, 상기 센싱처리부에서 처리한 신호를 기반으로 이벤트 발생 여부를 결정하는 기능을 수행하는 연산처리부를 포함하되,
상기 연산처리부와, 센싱처리부를 집적화(interation)하고, 상기 가속도 센서를 분리시켜 현장 근로자의 신체 부위별로 부착하도록 하여 인체 부착형 모듈의 부피와 무게를 최소화하는 것을 특징으로 하는 안전관리용 실시간 경보시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 현장 근로자의 신체 부위별로 부착하는 가속도 센서는 플렉시블한 소재의 직사각형의 얇은 프레임에 부착하고 다시 프레임을 작업자의 옷에 부착하도록 하는 것을 특징으로 하는 안전관리용 실시간 경보시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 연산처리부와, 센싱처리부를 집적화시에 가속도 센서, 심박센서, 감전센서, 온도센서 및 산소센서를 분리하여 하나의 외장 부착형 패드로 구성하는 것을 특징으로 하는 안전관리용 실시간 경보시스템.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 인체 부착형 모듈은,
상기 이상 상태를 판단하기 위하여 측정한 체온치와 심박수가 설정한 값 이상으로 일정시간 이상 지속되는지 또는 심박수와 산소량이 설정한 값 미만으로 일정시간 이상 지속 되는가를 판단하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안전관리용 실시간 경보시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 현장 근로자에 부착된 각 센서들은,
심박 센서, 가속도 센서, 감전 센서, 온도 센서, 산소 센서, GPS 센서, 정밀 GPS 센서, 변형률계, 균열계, 하중계, 풍향/풍속계, 침하계를 포함하는 것을 특징으로 하는 안전관리용 실시간 경보시스템.
다수개의 인체 부착형(또는 지형지물 부착형) 통신 모듈에서 현장 근로자 및 지형지물에 부착된 각 센서들로부터 센싱되는 제 1, 2 센싱정보를 실시간으로 모니터링하는 단계;
상기 다수개의 인체 부착형(또는 지형지물 부착형) 통신 모듈에서 모니터링한 제 1, 2 센싱정보와 기 설정된 기준치들을 기반으로 이상 상태 여부를 판단하여 이상 상태에 따른 이벤트 발생시 일시적으로 내부 메모리에 저장하는 단계;
상기 이상 상태에 따른 이벤트 발생시 음향출력부를 통해 경고음을 출력하거나 LED를 발광시키는 단계;
이벤트 검출 통신 모듈에서 상기 다수개의 인체 부착형(또는 지형지물 부착형) 통신 모듈을 실시간으로 스캔하는 단계;
상기 스캔시 이벤트가 발생한 인체 부착형(또는 지형지물 부착형) 통신 모듈을 검출하여 내부 메모리에 저장된 이벤트 정보를 읽어들이는 단계; 및
상기 단계에서 읽어들인 이벤트 정보에 해당하는 경고 메시지를 생성하여 관리자 단말로 전송하는 단계;를 포함하고,
상기 다수개의 인체 부착형(또는 지형지물 부착형) 통신 모듈에서 이상 상태 판단시 가속도 센서에서 감지한 가속도 변위치가 기준 가속도 변위치보다 큰 경우에, 감지한 가속도 신호의 주파수가 기 설정한 가속도 신호의 충격 판정 주파수 범위 내에 있는가를 비교하는 충격 알고리즘을 이용하여 상기 충격 판정 주파수 범위 내에 있는 경우 이상 상태의 하나인 충격 상태인 것으로 최종 판단하는 단계;를 더 포함하고.
상기 다수개의 인체 부착형(또는 지형지물 부착형) 통신 모듈에서 이상 상태를 판단시에 가속도 신호와 주파수, 가속도 신호와 지속시간, 기울기(각도) 변화 중 적어도 어느 하나의 조합으로 이상 상태로 판단하는 단계; 및
상기 인체 부착형 통신 모듈은, 상기 현장 근로자의 신체 부위별로 부착한 가속도 센서들을 통해 현장 근로자의 행동패턴을 파악하여 이를 기반으로 충격상태로 판별된 경우에 어느 부위에 충격이 가해졌는가를 판별하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안전관리용 실시간 경보시스템의 구동방법.
제 10 항에 있어서,
상기 제 1 센싱정보는 체온 변위치, 심박 변위치, 기울기 변위치, 유독 가스량 변위치(또는 현존 산소량 변위치) 및 전류량 변위치를 포함하고,
상기 제 2 센싱정보는 온도 변위치, 기울기 변위치, 유독 가스량 변위치(또는 현존 산소량 변위치) 및 전류량 변위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 안전관리용 실시간 경보시스템의 구동방법.
삭제
제 10 항에 있어서,
상기 인체 부착형 통신 모듈은, 이상 상태를 판단시에 측정한 체온치와 심박수가 설정한 값 이상으로 일정시간 이상 지속되는지 또는 심박수와 산소량이 설정한 값 미만으로 일정시간 이상 지속 되는가를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안전관리용 실시간 경보시스템의 구동방법.