KR101697243B1 - 복수개의 센서 비콘을 통해 구성되는 네트워크 및 이의 동작 방법 - Google Patents

복수개의 센서 비콘을 통해 구성되는 네트워크 및 이의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 공장 내에 설치되며, 가스 농도 측정 기능을 가지는 복수개의 센서 비콘들로 구성된 네트워크가 동작하는 방법에 있어서, 상기 복수개의 센서 비콘들의 상태를 마스터 또는 슬레이브 중 어느 하나의 상태로 설정하는 단계; 슬레이브 상태의 센서 비콘들이 각각 이들와 페어링을 이룬 마스터 상태의 센서 비콘들로 가스 농도의 센싱값 및 배터리 상태값을 일정 시간 마다 전송하는 단계; 및 상기 마스터 상태의 센서 비콘들이 상기 수신한 가스 농도의 센싱값 및 배터리 상태값을 비콘 리더기로 전송하는 단계를 포함하는, 복수개의 센서 비콘들로 구성된 네트워크의 동작 방법이 제공된다.

Description

복수개의 센서 비콘을 통해 구성되는 네트워크 및 이의 동작 방법{NETWORK COMPRISING PLURALITY OF SENSOR BEACONS AND OPERATION METHOD THEREOF}
본 발명은 복수개의 센서 비콘을 통해 구성되는 네트워크 및 이의 동작 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공장 내 설치되는 센서 비콘들을 마스터 또는 슬레이브 상태로 설정하여 네트워크를 구성하는 방법에 관한 것이다.
최근 반도체 공정이 이루어지는 공장에서 유해 가스 유출 사고가 빈번하게 발생하고 있으며 이러한 사고에 의해 인명 피해 및 재산 피해 또한 후속되고 있다.
인간의 감각기관으로는 유해 가스의 농도 또는 종류를 신속히 판단하기 어려우므로, 공장내에는 유해 가스를 측정하기 위한 각종 센서들이 설치되어 있다.
공장 내 서버가 이와 같은 센서들로부터 유해 가스의 측정값을 수신하여 분석하기 위해서는 각 센서들 및 공장 내 서버가 통신을 수행할 수 있는 네트워크가 구성되어야 하는데, 각각의 센서가 공장 내 서버와 직접 통신하도록 구성하기에는 네트워크의 구축 비용이 부담되는 상황이 존재하였으며, 각각의 센서가 실시간으로 유해 가스의 측정값을 서버에 전송하는 경우에는 센서의 배터리가 빠른 속도로 소모되는 단점이 존재하였다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 복수개의 센서 비콘들을 통해 메쉬 네트워크(Mesh Network)를 구성하여 센서 비콘이 전송하는 신호의 도달 거리를 증가시키기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 복수개의 센서 비콘들을 마스터 또는 슬레이브 상태로 설정하여 센서 비콘들로 이루어지는 네트워크를 효율적으로 구성하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 센서 비콘들이 수행하는 동작을 최소화함으로써, 센서 비콘의 배터리 소모를 감소시키는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 공장 내에 설치되며, 가스 농도 측정 기능을 가지는 복수개의 센서 비콘들로 구성된 네트워크가 동작하는 방법에 있어서, 상기 복수개의 센서 비콘들의 상태를 마스터 또는 슬레이브 중 어느 하나의 상태로 설정하는 단계; 슬레이브 상태의 센서 비콘들이 각각 이들와 페어링을 이룬 마스터 상태의 센서 비콘들로 가스 농도의 센싱값 및 배터리 상태값을 일정 시간 마다 전송하는 단계; 및 상기 마스터 상태의 센서 비콘들이 상기 수신한 가스 농도의 센싱값 및 배터리 상태값을 비콘 리더기로 전송하는 단계를 포함하는, 복수개의 센서 비콘들로 구성된 네트워크의 동작 방법을 제공한다.
상기 센싱값 및 배터리 상태값을 전송하는 단계는, 상기 슬레이브 상태의 센서 비콘들이, 검출한 상기 가스 농도의 센싱값 또는 배터리 상태값이 일정 범위를 벗어나는 경우, 상기 센싱값 또는 상태값을 페어링된 센서 비콘들로 추가 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 마스터 상태의 센서 비콘들이 상기 수신한 가스 농도의 센싱값 및 배터리 상태값을 비콘 리더기로 전송하는 단계는, 상기 마스터 상태의 센서 비콘들이 상기 비콘 리더기에 보다 근접한 센서 비콘들로 상기 수신한 가스 농도의 센싱값 및 배터리 상태값을 전송하는 단계; 및 상기 비콘 리더기로부터 일정 거리 내 위치한 센서 비콘들이 전체 센서 비콘들로부터 수신한 가스 농도의 센싱값 및 배터리 상태값을 상기 비콘 리더기로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복수개의 센서 비콘들의 상태는 네트워크의 동작 상황에 따라 마스터 또는 슬레이브 중 어느 하나의 상태로 전환될 수 있다.
상기 센싱값 및 배터리 상태값을 전송하는 단계는, 슬레이브 상태로 신규 전환된 센서 비콘들이, 검출한 상기 가스 농도의 센싱값 또는 배터리 상태값이 일정 범위를 벗어나는 경우, 페어링된 센서 비콘들과 통신을 개시하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복수개의 센서 비콘들의 상태를 마스터 또는 슬레이브 중 어느 하나의 상태로 설정하는 단계는, 하나의 센서 비콘이 마스터 상태로 설정되면 이로부터 일정 거리 내에 존재하는 복수개의 센서 비콘을 슬레이브 상태로 설정하여, 상기 마스터 상태의 센서 비콘과 슬레이브 상태 센서 비콘들의 페어링을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 실시예는 공장 내에 설치되며, 가스 농도 측정 기능을 가지는 복수개의 센서 비콘들로 구성되는 네트워크에 있어서, 마스터 또는 슬레이브 중 어느 하나의 상태로 설정되는 복수개의 센서 비콘들; 및 상기 센서 비콘들로부터 전송되는 정보를 수신하여 통합 안전 관리 서버로 전송하는 비콘 리더기를 포함하며, 상기 센서 비콘들 중 슬레이브 상태의 센서 비콘들은 일정 시간 마다 각각 이들과 페어링을 이룬 마스터 상태의 센서 비콘들로 가스 농도의 센싱값 및 배터리 상태값을 전송하며, 상기 마스터 상태의 센서 비콘들은 상기 수신한 가스 농도의 센싱값 및 배터리 상태값을 상기 비콘 리더기로 전송하는, 복수개의 센서 비콘들을 통해 구성되는 네트워크를 제공할 수 있다.
상기 슬레이브 상태의 센서 비콘들은, 검출된 상기 가스 농도의 센싱값 또는 배터리 상태값이 일정 범위를 벗어나는 경우, 상기 센싱값 또는 상태값을 페어링된 센서 비콘들로 추가 전송할 수 있다.
상기 마스터 상태의 센서 비콘들은 상기 수신한 가스 농도의 센싱값 및 배터리 상태값을 상기 비콘 리더기에 보다 근접한 센서 비콘들로 전송하고, 상기 비콘 리더기는 일정 거리 내 위치한 센서 비콘들로부터 전체 센서 비콘들이 검출한 가스 농도의 센싱값과 전체 센서 비콘들의 배터리 상태값을 수신할 수 있다.
상기 복수개의 센서 비콘들의 상태는 네트워크의 동작 상황에 따라 마스터 또는 슬레이브 중 어느 하나의 상태로 전환될 수 있다.
슬레이브 상태로 신규 전환된 센서 비콘들은, 검출한 상기 가스 농도의 센싱값 또는 배터리 상태값이 일정 범위를 벗어나는 경우, 페어링된 센서 비콘들과 통신을 개시할 수 있다.
상기 네트워크 상에서, 하나의 센서 비콘이 마스터 상태로 설정되면 이로부터 일정 거리 내의 존재하는 복수개의 센서 비콘이 슬레이브 상태로 설정되며, 상기 마스터 상태 센서 비콘과 슬레이브 상태 센서 비콘들의 페어링이 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수개의 센서 비콘들로 메쉬 네트워크를 구성하여, 저전력의 센서 비콘들이 전송하는 신호의 도달 거리를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수개의 센서 비콘들을 마스터 또는 슬레이브 상태로 설정하여 동작시키고, 네트워크의 동작 상태에 따라 센서 비콘들의 상태를 전환함으로써, 전체 센서 비콘들로부터 전송되는 정보가 효율적으로 서버에 수집되도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 센서 비콘들의 배터리 소모를 감소시킬 수 있으며, 센서 비콘들의 배터리 상태를 지속적으로 체크할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 안전 관리 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 안전 관리 시스템 내에서 농도가 측정되는 가스의 종류와 노출기준을 나타낸 표이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 비콘들이 통신을 수행하는 경로를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 센서 비콘들이 네트워크를 구성하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 센서 비콘들로 구성된 네트워크가 동작하는 방식을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 안전 밴드의 기능 및 구조를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 안전 관리 서버의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 통합 안전 관리 서버가 유해 가스 누설 위치를 판단하는 방법을 나타낸 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 안전 관리 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 통합 안전 관리 시스템은, 복수개의 센서 비콘(100), 비콘 리더기(200), 안전 밴드(300) 및 통합 안전 관리 서버(400)를 포함하여 구성될 수 있다.
센서 비콘(100)은 주변의 가스 농도를 측정하는 센서의 기능과, 센서를 통해 측정한 가스 농도 센싱값 및 센서 비콘(100) 자체의 식별 정보(ID), 센서 비콘(100)의 배터리 상태값 등을 무선으로 전송하는 비콘의 기능을 포함할 수 있다.
센서 비콘(100)의 기능 중, 가스 농도 측정과 관련된 센싱 기능을 살펴보면, 센서 비콘(100)은 반도체식 가스 검출 센서 또는 전기 화학식 가스 검출 센서 등을 포함할 수 있다.
반도체식 가스 검출 센서는 세라믹 반도체 표면에 가스 입자가 접촉했을 때 발생하는 전기전도도의 변화를 이용하여 가스 농도를 측정할 수 있으며, 전기 화학식 센서는 가스 입자가 전도체 계면과 일으키는 산화, 환원 반응에 의해 발생되는 전류 크기를 통해 가스 농도를 측정할 수 있다. 다만, 본 발명의 센서 비콘(100) 내에 포함되는 가스 검출 센서는 이와 같은 방식들에 제한되지 않으며, 산업계에서 사용되는 다양한 방식의 가스 검출 센서로 구성될 수 있다.
센서 비콘(100)에 의해 농도가 측정되는 가스의 종류에는 산소, 일산화탄소, 황화수소, 이산화황, 수소, 암모니아, 염소, 염화수소, 시안화수소, 오존, 일산화질소, 이산화질소, 인화수소, 실란, 이산화탄소, 탄화수소, 부탄 등이 포함될 수 있다.
본 발명에서 개시되는 센서 비콘(100)은 공장 내 복수개가 설치될 수 있으며, 각 센서 비콘(100)은 서로 상이한 가스 종류들에 대한 센싱을 수행할 수 있다. 공장 내에서 농도가 측정되어야 하는 가스의 종류는 공장 내의 각 구역에서 수행되는 공정에 따라 상이할 수 있는데, 센서 비콘(100)의 설치 위치에서 수행되는 공정에 따라 센서 비콘(100)내에 포함되어 있는 검출 센서의 종류가 상이할 수 있다.
즉, 하나의 센서 비콘(100)은 복수 종류의 검출 센서를 포함할 수 있으며, 각 센서 비콘(100)이 포함하는 검출 센서들의 종류는 센서 비콘(100)이 설치되는 위치에서 검출하고자 하는 가스의 종류에 따라 상이할 수 있다.
센서 비콘(100)은 비콘 기능을 통해, 블루투스 기술을 기반으로 한 무선 근거리 통신을 수행할 수 있다. 구체적으로는, 본 발명에서 개시되는 복수개의 센서 비콘(100)들은 BLE 메쉬 통신 프로토콜을 기반으로 통신을 수행할 수 있다. BLE(Bluetooth Low Energy)는 기존의 블루투스 기술과 대비하여, 패킷 사이즈 감소, 채널 수 감소, 디바이스 연결 절차 간소화, 동작 사이클의 감소 등을 통해 블루투스 기기가 저 전력으로 동작하도록 하는 기술이다. 메쉬(Mesh) 통신이란, 기존 블루투스 기기들이 근거리에서 일대일, 일대다로 통신하던 방식을 개선하여 블루투스 기기끼리 릴레이 방식으로 데이터를 주고 받도록 하여 데이터의 도달 범위를 넓히는 통신 방식이다.
비콘 리더기(200)는 복수개의 센서 비콘(100)들로부터 가스 농도에 대한 센싱값을 수신하여, 통합 안전 관리 서버(400)로 전송하는 역할을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 비콘 리더기(200)는 복수개의 센서 비콘(100)들로부터의 신호를 BLE 통신 방식을 통해 수신할 수 있다. 또한, 비콘 리더기(200)는 Wifi(Wireless Fidelity), LAN(Local Area Network), BLE 등의 통신 방식을 통해 통합 안전 관리 서버(400)와의 통신을 수행할 수 있다.
안전 밴드(300)는 사용자가 착용하는 웨어러블 디바이스(Wearable Device)의 일종으로, 센서 비콘(100)과의 통신을 수행할 수 있으며, 비콘 리더기(200)를 통해 통합 안전 관리 서버(400)와의 통신을 수행할 수 있다. 또한, 안전 밴드(300)는 디스플레이부가 존재하여 가스 농도 센싱값과 대피 정보 등을 표시할 수 있다.
안전 밴드(300)는 BLE 통신을 통해 센서 비콘(100)으로부터 가스 농도에 대한 센싱값 및 센서 비콘(100)의 식별 정보를 수신할 수 있다. 또한, 안전 밴드(300)는 이와 같이 수신한 정보를 비콘 리더기(200)를 통해 통합 안전 관리 서버(400)로 전송할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 안전 밴드(300)는 착용자의 심박수, 체온 등과 같은 생체 정보를 체크하는 기능을 포함할 수 있으며, 상기와 같은 생체 정보를 통합 안전 관리 서버(400)에 전송할 수 있다.
안전 밴드(300) 상에는, 안전 밴드(300)를 착용한 사용자가 터치를 통해 활성화시킬 수 있는 응급 버튼이 존재할 수 있다. 사용자가 응급 버튼을 터치하면, 안전 밴드(300)는 응급 신호를 통합 안전 관리 서버(400)에 전송하여, 통합 안전 관리 서버(400)가 공장 내 대피 명령 등을 수행하도록 할 수 있다.
통합 안전 관리 서버(400)는 센서 비콘(100) 및 안전 밴드(300)로부터 수신한 각종 정보를 분석하는 역할을 수행할 수 있다. 통합 안전 관리 서버(400)는 비콘 리더기(200)를 통해 센서 비콘(100) 및 안전 밴드(300)와의 통신을 수행할 수 있다.
통합 안전 관리 서버(400)는 센서 비콘(100)에 의해 검출되는 가스 농도 센싱값의 분석을 통해 공장 내의 안전 관리를 총체적으로 수행할 수 있다.
기본적으로, 통합 안전 관리 서버(400)는 가스 종류별로 설정된 기준 범위와 센싱값의 비교를 통해 특정 가스 농도의 센싱값이 기준 범위를 벗어나는 경우 공장 내 대피 알림을 실행할 수 있다. 이 경우, 통합 안전 관리 서버(400)는 기준 범위를 벗어나는 가스 농도의 센싱값이 어느 위치에 설치된 센서 비콘(100)으로부터 수신된 것인지를 판단하여, 해당 위치를 포함한 일정 영역에만 대피 알림을 실행할 수 있다.
통합 안전 관리 서버(400)는 각 가스 종류에 대한 기준 범위를 관리할 수 있다. 예를 들어, 공장 내 산소 농도는 19.5%에서 23.5% 사이가 기준 범위로 설정될 수 있으며, 유해 가스 농도에 대한 기준 범위는 TWA, 또는 STEL 등으로 설정될 수 있다.
TWA(Time Weighted Average)는 시간가중평균노출기준으로, 1일 8시간 작업을 기준으로 유해 가스의 측정치에 발생시간을 곱하여 8시간으로 나눈 값을 의미하며, STEL(Short Term Exposure Limit)은 단시간 노출기준으로 근로자가 1회에 15분간 유해 가스에 노출되는 경우의 기준으로 이 기준 이하에서는 1회 노출 간격이 1시간 이상인 경우 1일의 작업시간 동안 4회까지 노출이 허용될 수 있다는 것을 의미한다.
예를 들어, 공장 내 염산에 대한 TWA는 1ppm으로 설정될 수 있으며, STEL은 2ppm으로 설정될 수 있다. 이 경우, 통합 관리 시스템이 운용되는 공장 내의 작업자는 염산 농도가 1ppm 이하인 환경에서 8시간 작업이 가능하며, 염산 농도가 2ppm으로 증가하면 15분 내로만 작업이 가능할 수 있다.
또한, 통합 안전 관리 서버(400)는 안전 밴드(300)로부터 수신한 사용자의 심박수, 체온 정보 등을 토대로 해당 안전 밴드(300)에 대피 명령을 전송할 수 있으며, 안전 밴드(300)로부터 응급 신호를 수신하여 안전 밴드(300)의 위치를 포함한 일정 영역에 대피 명령을 수행할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 안전 관리 시스템 내에서 농도가 측정되는 가스의 종류와 노출기준을 나타낸 표이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 센서 비콘(100)들에 의해 검출될 수 있는 가스는 가연성가스, 유독성가스, 자연발화성가스 등의 카테고리로 분류될 수 있으며, 각 카테고리에 속하는 가스들의 종류는 표에 나타난 바와 같이 다양할 수 있다. 또한, 센서 비콘(100)은 유해 가스가 아닌 산소 등의 농도를 검출할 수 있다.
각각의 센서 비콘(100)들은 ppm(parts per million) 단위로 가스 농도의 센싱값을 검출할 수 있으며, 이와 같은 센싱값은 안전 밴드(300) 또는 통합 안전 관리 서버(400)으로 전송되어 해당 가스의 농도가 TWA, STEL 과 같은 안전 기준에 부합하는지 여부를 분석하는데 활용될 수 있다.
도 2에는 가스 종류별 TWA와 STEL 기준이 나타나 있는데, 단시간 노출기준인 STEL이 시간가중평균노출기준인 TWA보다 높게 설정될 수 있다. 또한, 단시간의 노출이 공장 내 작업자들에게 치명적인 피해를 입힐 수 있는 가스인 경우 단시간 노출기준인 STEL이 설정되어 있지 않을 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 비콘(100)들이 통신을 수행하는 경로를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 센서 비콘(100)은 공장 내에서 일정 거리를 두고 복수개가 설치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 센서 비콘(100)들은 BLE 통신 방식을 통해 서로간의 통신을 수행할 수 있는데, 하나의 센서 비콘(100)이 무선으로 통신을 수행할 수 있는 거리는 센서 비콘(100)의 성능에 의해 제한될 수 있다. BLE 통신 방식은 전력을 절약하기 위해 개발된 통신 방식이므로, 이에 따라 센서 비콘(100)의 통신 수행 가능 거리 또한 기존의 블루투스 통신 방식을 사용할 경우보다 단거리로 제한될 수 있다.
도 3에 도시된 것과 같이, 하나의 센서 비콘(100)은 이와 일정 거리 내에 위치하는 센서 비콘(100)들과만 직접적으로 통신이 가능하며, 일정 거리 외에 위치한 센서 비콘(100)들과는 다른 센서 비콘(100)들을 경유하여 간접적으로 통신을 수행할 수 있다.
이와 같이, 복수의 센서 비콘(100)들의 통신 경로가 그물처럼 구성되는 메쉬 네트워크(Mesh Network)를 구성할 수 있도록 센서 비콘(100)들의 위치를 배치함으로써, 공장 내 전 지역에 배치된 센서 비콘(100)들로부터 전송되는 신호가 비콘 리더기(200)에 도달할 수 있다.
도 4는 본 발명의 센서 비콘(100)들이 네트워크를 구성하는 방법을 나타낸 도면이다.
본 발명에서 개시되는 센서 비콘(100)은 마스터 또는 슬레이브 중 어느 하나의 상태로 설정되어 동작할 수 있다. 마스터 상태로 설정된 센서 비콘(100)과, 이와 대응되는 슬레이브 상태로 설정된 센서 비콘(100)들은 두 상태의 센서 비콘(100)들이 동작하는 클럭 및 주파수 패턴을 일치시켜 통신을 수행할 수 있다. 이와 같이 슬레이브 상태의 센서 비콘(100)과 마스터 상태의 센서 비콘(100)이 클럭 및 주파수 패턴을 일치시켜 통신을 수행할 수 있도록 하는 동작은 페어링(pairing)이라 불릴 수 있다. 따라서, 슬레이브로 설정된 센서 비콘(100)들 간에는 직접적으로 통신을 수행할 수 없으며, 마스터로 설정된 센서 비콘(100)과 슬레이브로 설정된 센서 비콘(100)이 페어링 된 상태에서만 통신이 가능하다. 예를 들어, 슬레이브로 설정된 센서 비콘(100)과 근접한 센서 비콘(100) 복수개가 마스터로 설정되어 있다 하더라도, 슬레이브 상태로 설정된 센서 비콘(100)은 이와 페어링을 이룬 마스터 상태의 센서 비콘(100)과만 통신을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 마스터 상태로 설정된 하나의 센서 비콘(100)은 최대 7개의 슬레이브로 설정된 센서 비콘(100)과 페어링을 통해 통신을 수행할 수 있다.
도 4를 참조하면, 공장 내 설치된 센서 비콘(100)들은 각각 고유의 식별 정보(ID)로 분류될 수 있다. 도 4에서는 센서 비콘(100)들로부터 전송되는 신호를 종합하여 통합 안전 관리 서버(400)로 전송하는 역할을 수행하는 비콘 리더기(200) 또한 100으로 표시되는 식별 정보로 동작한다. 나머지 센서 비콘(100)들은 각각 200~800의 식별 정보로 동작하며 이들을 각각 제1 내지 제7 센서 비콘(101~107)로 칭하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 슬레이브 상태로 설정된 센서 비콘(100)은 이와 페어링된 마스터 상태의 센서 비콘(100)에, 센서 비콘(100)에서 검출한 가스 농도의 센싱값, 센서 비콘(100)의 식별 정보, 센서 비콘(100)의 배터리 상태값 등을 전송할 수 있다. 센서 비콘(100)이 전송하는 배터리 상태값은 전압의 크기일 수 있다.
도 4를 통해 센서 비콘(100)들이 구성한 네트워크가 동작하는 방식을 살펴보면, 우선 제3 및 제4 센서 비콘(103, 104)이 슬레이브 상태로 설정되고, 제2 센서 비콘(102)이 마스터 상태로 설정되어 상기 두 센서 비콘(103, 104)들로부터의 정보를 수신할 수 있다. 이와 유사한 방식으로, 제5 센서 비콘(105)이 마스터 상태로 설정되어, 슬레이브 상태로 설정된 제6 및 제7 센서 비콘(106, 107)으로부터의 정보를 수신할 수 있다.
이후, 각 센서 비콘(100)들로부터 수신된 가스 농도 센싱값을 포함한 정보는 비콘 리더기(200)를 통해 통합 안전 관리 서버(400)로 전송되어야 하므로, 각 센서 비콘(100)들은 페어링된 센서 비콘(100)들로부터 수신한 정보를 보다 비콘 리더기(200)와 근접한 위치에 배치된 센서 비콘(100)으로 전송할 수 있다.
예를 들어, 제5 센서 비콘(105)은 제2 센서 비콘(102)으로 제5 센서 비콘(100) 자체의 정보와 더불어 제6 및 제7 센서 비콘(106, 107)으로부터 수신한 정보를 전송할 수 있다. 이 과정에서, 제2 센서 비콘(102)은 마스터 상태로 설정되고 제5 센서 비콘(105)은 슬레이브 상태로 설정될 수 있다. 이와 유사한 방식으로 제2 센서 비콘(102)은 다른 센서 비콘들로부터 수신한 정보와, 제2 센서 비콘(102) 자체의 센싱값 등을 제1 센서 비콘(101)으로 전송할 수 있고, 제1 센서 비콘(101)은 이를 비콘 리더기(200)로 전송할 수 있다.
이와 같이, 센서 비콘(100)은 네트워크의 동작 상태에 따라 마스터 상태 및 슬레이브 상태 중 어느 하나의 상태로 전환되어 통신을 수행할 수 있다. 센서 비콘(100)이 공장 내 설치된 위치에 따라, 항상 슬레이브 상태로만 설정되어 동작하는 센서 비콘(100)들이 존재할 수 있으며, 슬레이브 상태와 마스터 상태가 주기적으로 전환되며 동작하는 센서 비콘(100)들도 존재할 수 있다.
도 4의 예시와는 달리, 비콘 리더기(200)와 일차적으로 연결된 마스터 상태의 센서 비콘(100)이, 각 마스터 상태의 센서 비콘(100)과 페어링된 슬레이브 상태의 센서 비콘(100)들로부터 가스 농도 센싱값 등을 수신하여 다른 센서 비콘(100)을 거치지 않고 직접 비콘 리더기(200)에 전송하는 형태로 네트워크가 구성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 센서 비콘(100)들로 구성된 네트워크가 동작하는 방식을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 공장 내 설치된 복수개의 센서 비콘(100)은 각각 마스터 또는 슬레이브 중 어느 하나의 상태로 설정될 수 있다(S510). 하나의 센서 비콘(100)이 마스터 상태로 설정되면, 해당 센서 비콘(100)의 일정 거리 내에 위치하는 센서 비콘(100)들은 슬레이브 상태로 설정될 수 있으며, 마스터 상태의 센서 비콘(100)은 슬레이브 상태로 설정되는 센서 비콘(100)들과 페어링을 이룰 수 있다.
슬레이브 상태로 설정된 센서 비콘(100)들은 각각 이와 페어링을 이룬 마스터 상태의 센서 비콘(100)들로 일정 시간 마다 정보를 전송할 수 있다(S520). 센서 비콘(100)들 사이에서 송수신 되는 정보는 각 센서 비콘(100)이 검출한 가스 농도의 센싱값, 센서 비콘(100)의 배터리 상태값, 센서 비콘(100)의 식별 정보 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 마스터 상태로 설정된 복수개의 센서 비콘(100)들은 수집한 정보를 통합 안전 관리 서버(400)로 전송하기 위해, 비콘 리더기(200)와 근접한 센서 비콘(100)으로 상기 정보들을 전송할 수도 있다(S530). 이 과정에서, 마스터 상태로 설정된 센서 비콘(100)은 슬레이브 상태로 전환되어, 마스터 상태의 다른 센서 비콘(100)과 페어링을 이룰 수 있다.
이후, 비콘 리더기(200)로부터 일정 거리 내 위치한 센서 비콘(100)들이 전체 센서 비콘(100)들로부터 수신한 가스 농도의 센싱값, 센서 비콘(100)들의 배터리 상태값을 비콘 리더기(200)로 전송할 수 있다(S540). S530 및 S540 단계는 마스터 상태의 센서 비콘(100)이 직접 비콘 리더기(200)와 통신하는 과정으로 대체될 수도 있음은 물론이다.
이를 통해, 비콘 리더기(200)는 센서 비콘(100)들로부터 수집한 정보를 통합 안전 관리 서버(400)로 전송할 수 있게 되며, 통합 안전 관리 서버(400)는 정보를 분석하여 공장 내 응급 상황 발생 여부와 배터리 교체가 수행되어야 하는지 여부 등을 판단할 수 있다.
슬레이브 상태로 설정된 센서 비콘(100)들은 S520 단계와 같이 일정 시간마다 센서 비콘(100)에서 검출된 가스 농도의 센싱값을 전송할 수 있지만, 센서 비콘(100) 자체에서 가스 농도의 센싱값을 기준 범위와 비교하여(S550), 센싱값이 기준 범위를 벗어나는 경우 일정 시간이 도래하는 것을 대기하지 않고 추가적으로 가스 농도의 센싱값을 마스터 상태로 설정된 센서 비콘(100)으로 전송할 수 있다(S560). 또한, 이와 유사한 방식으로, 슬레이브 상태로 설정된 센서 비콘(100)들은 배터리 상태값이 일정 전압 이하로 측정되면 일정 시간이 도달하지 않은 경우에도, 페어링을 이루고 있는 마스터 상태의 센서 비콘(100)으로 배터리 상태값을 추가 전송할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 슬레이브 상태로 설정된 센서 비콘(100)들은 가스 농도의 센싱값 또는 배터리 상태값이 기준 범위를 벗어나지 않는 경우에는 일정 시간마다 페어링된 마스터 상태의 센서 비콘(100)과의 통신을 수행하므로, 통신을 수행하지 않는 시간대에는 센서 비콘(100)의 통신 기능을 대기 상태로 설정하여 전력 소비를 감소시킬 수 있다.
네트워크의 동작 과정에서, 새로운 센서 비콘(100)이 네트워크 상에 포함되어 슬레이브 상태로 동작할 수 있으며, 마스터 상태로 동작하던 센서 비콘(100)이 슬레이브 상태로 전환되어 동작할 수 있다(S570). 이 경우, 네트워크 상에 새롭게 추가된 슬레이브 상태의 센서 비콘(100)은 페어링을 이루는 마스터 상태의 센서 비콘(100)과의 관계에서 새로운 ID를 할당 받을 수 있다. 또한, 새롭게 추가된 슬레이브 상태의 센서 비콘(100)은 대기 상태로 동작하고 있다가, 센서 비콘(100)에서 검출된 가스 농도의 센싱값이 기준 범위를 벗어나는 경우에, 페어링된 마스터 상태의 센서 비콘(100)과 통신을 개시할 수 있다.
마스터 상태에서 슬레이브 상태로 전환된 센서 비콘(100)들과 새롭게 네트워크 상에 추가된 슬레이브 상태의 센서 비콘(100)들 또한, 페어링된 센서 비콘(100)들과의 통신을 개시한 이후에는, 일정 시간마다 가스 농도의 센싱값을 페어링된 마스터 상태의 센서 비콘(100)들로 전송하며, 측정된 가스 농도의 센싱값이 기준 범위를 벗어나는 경우, 일정 시간이 도래하지 않은 상태에서도 즉시 가스 농도의 센싱값을 페어링된 마스터 상태의 센서 비콘(100)으로 전송할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 안전 밴드(300)의 기능 및 구조를 나타낸 도면이다.
도 6의 (a)를 참조하면, 안전 밴드(300)는 디스플레이부(310), 온도 센서부(320), 심박수 센서부(330) 및 응급 버튼(340)을 포함하여 구성될 수 있다.
디스플레이부(310)는 안전 밴드(300)가 위치한 장소, 특정 가스 농도의 센싱값, 특정 가스에 대한 노출 기준 허용치(TWA, STEL), 작업장 진입 가능 여부 등을 표시할 수 있다. 또한, 공장 내 응급 상황이 발생하거나 안전 밴드(300)를 착용하고 있는 사용자에게 응급 상황이 발생하면, 디스플레이부(310)에서 대피 명령이 표시될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 디스플레이부(310)에 표시되는 특정 가스 농도의 센싱값은 안전 밴드(300)의 위치와 가장 근접한 센서 비콘(100)에서 측정된 센싱값일 수 있다.
온도 센서부(320)는 안전 밴드(300)를 착용하고 있는 사용자의 체온을 측정하는 역할을 수행하며, 사용자의 체온이 기 정해진 일정 범위를 벗어나면 이에 대한 신호를 통합 안전 관리 서버(400)로 전송할 수 있다. 또한, 온도 센서부(320)는 사용자의 체온이 기 정해진 일정 범위를 벗어나지 않더라도, 일정 시간마다 사용자의 체온 정보를 통합 안전 관리 서버(400)로 전송할 수 있다.
심박수 센서부(330)는 온도 센서부(320)와 유사하게 동작할 수 있다. 즉, 안전 밴드(300)를 착용한 사용자의 심박수를 측정하여, 사용자의 심박수가 일정 범위를 벗어나는 경우 이에 대한 신호를 통합 안전 관리 서버(400)로 전송할 수 있다. 또한, 심박수 센서부(330)는 일정 시간마다 사용자의 심박수 정보를 통합 안전 관리 서버(400)로 전송할 수 있다.
응급 버튼(340)은 안전 밴드(300)를 착용하고 있는 사용자에 의해 터치되었을 때 응급 신호를 통합 안전 관리 서버(400)에 전송하는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 사용자는 응급 버튼(340)을 통해 착용하고 있는 안전 밴드(300)의 배터리 레벨을 확인할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 사용자가 응급 버튼(340)을 통해 응급 신호를 전송하기 위해서는, 응급 버튼(340)을 일정 시간 이상 누르고 있어야 할 수 있다. 이는, 사용자가 실수로 응급 신호를 전송하는 상황을 방지하기 위한 것일 수 있다. 예를 들어, 사용자가 4초 이상 응급 버튼(340)을 누르고 있는 상황에만 응급 신호가 통합 안전 관리 서버(400)로 전송될 수 있으며, 사용자가 4초 이하로 응급 버튼(340)을 누르는 경우에는 안전 밴드(300)의 배터리 레벨이 표시될 수 있다.
응급 버튼(340)은 상이한 색깔의 점등을 통해 안전 밴드(300)의 배터리 레벨을 표시할 수 있다. 예를 들어, 사용자의 응급 버튼(340) 터치시, 안전 밴드(300)의 배터리 레벨이 정상 범위에 있는 경우에는 응급 버튼(340)이 녹색으로 점등되고, 안전 밴드(300)의 배터리 레벨이 일정값 이하로 내려간 경우에는 응급 버튼(340)이 적색으로 점등되도록 설정될 수 있다.
안전 밴드(300)는 이외에도 센서 비콘(100) 및 비콘 리더기(200)와의 통신을 수행하는 통신부, 동작에 필요한 정보들을 저장하는 메모리, 동작에 필요한 각종 연산을 수행하는 CPU와 같은 중앙처리 장치, 입출력 장치 등을 포함하여 구성될 수 있다.
통신부는 센서 비콘(100)들이 전송하는 각종 가스 농도에 대한 센싱값과, 각 센서 비콘(100)의 식별 정보를 수신할 수 있다. 통신부가 센서 비콘(100)과 통신을 수행하는 방식은 BLE 통신 방식일 수 있다. 또한, 통신부는 비콘 리더기(200)를 통해 통합 안전 관리 서버(400)와 통신을 수행할 수 있는데, 통신부와 비콘 리더기(200)의 통신 수행 방식 또한 BLE 통신 방식일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 안전 밴드(300)는 통합 안전 관리 서버(400)로부터 대피 신호를 수신하여, 대피 명령을 수행할 수 있으며, 다른 실시예에 따르면 센서 비콘(100)으로부터 수신한 가스 농도 센싱값을 자체적으로 기준 범위와 비교하여 대피 명령을 수행할 수도 있다.
도 6의 (b)를 참조하여 안전 밴드(300)가 사용자에게 대피 명령을 수행하는 방식을 살펴보면, 전술한 바와 같이 디스플레이부(310)에서 대피 명령이 점등되도록 제어할 수 있으며, 안전 밴드(300) 자체가 강력하게 진동하여 사용자에게 대피 상황을 알릴 수 있다. 또한, 안전 밴드(300)에서 경고음을 발생시킴으로써, 안전 밴드(300)를 착용한 사용자뿐 아니라 인접한 공간에 존재하는 다른 사람들에게도 대피 명령을 알릴 수 있다.
일 실시예에 따르면, 안전 밴드(300)를 통해 대피 명령이 수행되는 경우, 디스플레이부(310)에는 대피할 경로가 표시될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 대피 경로는 지도상에 표시될 수 있으며, 다른 실시예에 따르면 “제1 출입구 쪽으로 대피하세요” 와 같이 텍스트의 형태로 표시될 수도 있다. 상기와 같은 대피 경로 정보는 통합 안전 관리 서버(400)가 분석하여 안전 밴드(300)에 전송하는 것일 수 있다.
안전 밴드(300)는 상기와 유사한 기능을 수행하는 다른 기기, 즉 핸드폰 등과 같은 사용자 단말기에 의해 대체될 수 있다. 이 경우, 사용자 단말기가 사용자와 접촉하고 있지 않는 상태에서는 심박수, 체온과 같은 상태 정보를 획득하지 못할 수 있지만, 디스플레이부를 통한 대피 명령 표시와 응급 버튼을 통한 응급 신호 전송 등과 같은 다른 기능들이 활용될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 안전 관리 서버(400)의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
도 7을 참조하면, 통합 안전 관리 서버(400)는 가스 농도 센싱값 수신부(410), 안전 밴드 신호 수신부(420), 응급 상황 판단부(430), 가스 누설 위치 판단부(440), 대피 명령 수행부(450), 센서 비콘 관리부(460), 제어부(470) 및 통신부(480)를 포함하여 구성될 수 있다.
가스 농도 센싱값 수신부(410)는 복수의 센서 비콘(100)들로부터 다양한 종류의 가스 농도에 대한 센싱값 및 각 센서 비콘(100)들의 식별 정보를 수신할 수 있다. 또한, 가스 농도 센싱값 수신부(410)는 이러한 센싱값 및 식별 정보들을 안전 밴드(300)를 통해 수신할 수도 있다.
안전 밴드 신호 수신부(420)는 안전 밴드(300)로부터 전송되는 각종 신호를 수신할 수 있다. 안전 밴드 신호 수신부(420)는 사용자가 안전 밴드(300)에 위치한 응급 버튼을 터치함으로써 전송되는 응급 신호를 수신할 수 있다.
안전 밴드 신호 수신부(420)는 일정 시간마다 안전 밴드(300)를 착용한 사용자의 심박수, 체온 정보를 수신할 수 있으며, 사용자의 심박수, 체온이 정해진 기준치를 벗어났을 때 안전 밴드(300)가 전송하는 응급 신호 또한 수신할 수 있다.
응급 상황 판단부(430)는 가스 농도 센싱값 수신부(410) 및 안전 밴드 신호 수신부(420)를 통해 수신한 정보를 통해, 공장 내 응급 상황이 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다.
구체적으로는, 응급 상황 판단부(430)는 가스 농도 센싱값을 통해 공장 전체의 응급 상황을 판단할 수 있으며, 안전 밴드(300)에 의해 측정되는 사용자의 심박수, 체온 등을 통해 공장 내 안전 밴드(300) 착용자에 대한 응급 상황을 판단할 수 있다.
응급 상황 판단부(430)가 가스 농도 센싱값을 통해 공장 전체의 응급 상황을 판단하는 방법을 살펴보면, 응급 상황 판단부(430)는 센서 비콘(100)에 의해 검출된 가스 농도의 센싱값이 해당 가스에 대한 기준 범위를 벗어나는지 여부를 판단할 수 있다.
도 2에서 도시한 바와 같이, 공장에서 주로 검출되는 가스에 대한 기준 범위가 정해져 있으며, 응급 상황 판단부(430)는 이러한 기준 범위를 통해 공장 내 응급 상황이 발생하였는지 판단할 수 있다.
예를 들어, 오존에 대한 TWA가 0.08ppm으로 설정되어 있고 STEL은 0.2ppm으로 설정되어 있는 경우에, 응급 상황의 판단 기준을 가장 엄격하게 설정하면, 응급 상황 판단부(430)는 오존 농도에 대한 센싱값이 0.08ppm 이상으로 측정되는 경우 이를 응급 상황으로 판단할 수 있다. 이와 같이 엄격한 판단 기준하에서는 단시간 노출 기준인 STEL 값이 응급 상황 판단에 영향을 미치지 않게 되는데, 이는 단시간 노출 기준인 STEL 값은 시간가중평균노출기준인 TWA 값보다 항상 높게 설정되기 때문이다.
상기와 같은 경우에서, 응급 상황의 판단 기준의 엄격성을 낮추어 판단 하면, 응급 상황 판단부(430)는 일정 시간 동안 측정되는 가스 농도 센싱값의 평균이 TWA 값보다 높은 경우에 이를 응급 상황으로 판단할 수 있으며, STEL 값 에 대해서는 15분 이상 특정 가스의 농도가 TWA 값보다 높고 STEL 값보다 낮은 상태로 유지되면 그 상태를 응급 상황이라고 판단할 수도 있다.
응급 상황 판단부(430)는 안전 밴드(300)로부터, 안전 밴드(300)를 착용한 사용자의 생체 정보인 심박수, 체온 등에 대한 정보를 수신하여 이를 통해 응급 상황을 판단할 수 있다.
예를 들어, 응급 상황 판단부(430)는 일정 시간 동안 사용자의 심박수 또는 체온이 계속하여 증가세인 경우, 이를 응급 상황으로 판단할 수 있다. 또한, 응급 상황 판단부(430)는 안전 밴드(300)를 착용한 사용자의 몸 상태 정보 등을 저장하여, 사용자 별 응급 상황 판단 기준을 상이하게 설정할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 응급 상황 판단부(430)는 안전 밴드(300)로부터 응급 신호를 수신하여, 이를 곧바로 응급 상황이라 판단할 수 있으며, 다른 실시예에 따르면, 안전 밴드(300)로부터 응급 신호를 수신하더라도, 공장 내 각종 가스 농도 상태 또는 안전 밴드(300) 착용자 상태 등을 체크하여 이상이 없으면 응급 신호를 전송한 안전 밴드(300)의 착용자에 대한 개별적 확인이 필요하다는 취지의 메시지를 통합 안전 관리 서버(400)의 관리자에게 전송할 수도 있다.
가스 누설 위치 판단부(440)는 특정 유해 가스의 농도의 센싱값이 기준 범위를 벗어나는 정도로 검출되었을 경우, 해당 유해 가스가 유출되는 지점을 판단할 수 있다. 공장 내에는 복수개의 센서 비콘(100)이 설치되어 있으므로, 특정 유해 가스 농도에 대한 센싱값은 센서 비콘(100)들이 설치되어 있는 복수의 장소에서 측정될 수 있다. 또한, 센서 비콘(100)들은 가스 농도의 센싱값과 더불어, 센서 비콘(100) 자체의 식별 정보를 전송하므로, 통합 안전 관리 서버(400)는 이를 통해 가스 농도에 대한 각 센싱값이 어느 위치에 설치된 센서 비콘(100)들로부터 전송된 것인지를 확인할 수 있다.
가스 누설 위치 판단부(440)는 센서 비콘(100)들로부터 수신된 가스 농도의 센싱값과 센서 비콘(100)들의 위치를 통해 유해 가스의 누설 위치를 판단할 수 있다.
상세하게는, 가스 누설 위치 판단부(440)는 특정 유해 가스가 누설되었다고 판단되는 경우 해당 유해 가스의 농도의 센싱값이 가장 높게 측정된 일정 개수의 센서 비콘(100)들의 위치 관계를 통해 누설 위치를 판단할 수 있다.
예를 들어, 가스 누설 위치 판단부(440)는 공장 내 암모니아 농도가 일정 수준 이상으로 검출된 경우에 암모니아 농도의 센싱값이 높게 측정된 센서 비콘(100)을 3개 선택하고, 선택한 센서 비콘(100)들의 위치를 지도상에서 가상의 선으로 이어 형성한 삼각형 형태의 영역 내부에 암모니아 가스의 누설 위치가 존재한다고 판단할 수 있다. 또한, 상기 지도의 삼각형 형태 영역내에서도, 암모니아 농도의 센싱값이 가장 높게 검출된 센서 비콘(100)에 가까운 위치에서 암모니아 가스가 누설되었다고 판단할 수도 있다.
이와 같이, 가스 누설 위치 판단부(440)가 판단하는 가스 누설의 위치는 통합 안전 관리 서버(400)와 연결된 관리자 단말기를 통해 관리자에게 지도 형태로 표시될 수 있으며, 가스 누설 위치와 관련된 정보는 시설 수리팀이 출동하여 가스 누출을 막는데에도 도움이 될 수 있다.
또한, 통합 안전 관리 서버(400)는 가스 누설 위치 판단부(440)가 판단한 가스 누설 위치를 포함하는 구역에 남아있는 사람이 없다고 판단되면, 셔터를 내리는 등의 동작을 수행하여 해당 구역을 폐쇄할 수도 있다. 또한, 통합 안전 관리 서버(400)는 판단된 가스 누설 위치에 대한 분석을 통해, 이후에 센서 비콘(100)이 추가적으로 설치되어야 할 장소를 판단하여 통합 안전 관리 서버(400)의 관리자에게 표시할 수 있다.
대피 명령 수행부(450)는 응급 상황 판단부(430)가 공장 내 응급 상황이 발생한 것으로 판단하면, 공장 전체 또는 공장 내의 일부 영역에 대해 대피 명령을 수행할 있다. 상세하게는, 대피 명령 수행부(450)는 공장 내에 설치되어 있는 스피커 등을 통해 대피 명령 방송을 수행할 수 있으며, 공장 내에서 동작하는 각종 디스플레이 장치에 대피 명령이 포함된 화면이 표시되도록 할 수 있다. 또한, 대피 명령 수행부(450)는 안전 밴드(300)에 대피 신호를 전송하여, 안전 밴드(300)가 디스플레이부의 표시, 진동, 소리 등을 이용하여 대피 명령을 사용자에게 알리도록 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 대피 명령 수행부(450)는 가스 누설 위치 판단부(440)에 의해 판단된 가스 누출 위치를 고려하여, 대피 경로를 특정하여 대피 알림을 수행할 수 있다. 예를 들어, 유해 가스 누출이 발생한 구역에 출입문이 3개 존재하는 경우, 대피 명령 수행부(450)는 가스 누설 위치 판단부(440)에 의해 판단된 유해 가스 누설 위치와 가장 원거리에 위치한 제1 출입문으로 대피하라는 정보를 상기 전술한 방법들을 통해 전파할 수 있다.
센서 비콘 관리부(460)는 공장 내 설치된 센서 비콘(100)들의 관리를 수행할 수 있다.
센서 비콘 관리부(460)는 센서 비콘(100)들의 배터리 소모량을 주기적으로 체크할 수 있으며, 특정 센서 비콘(100)의 배터리가 교체되어야 한다고 판단되면, 이와 관련된 정보가 통합 안전 관리 서버(400)와 연결된 관리자 단말기에 표시되도록 할 수 있다.
센서 비콘 관리부(460)는 센서 비콘(100)들에서 수신되는 가스 농도 센싱값들의 비교를 통해, 각 센서 비콘(100)의 센서 기능이 정상적으로 동작하는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 특정 센서 비콘(100)에서 검출되는 유해 가스 농도의 센싱값이 근접한 센서 비콘(100)들과 일정 수준 이상 차이가 나면, 해당 센서 비콘(100)의 센서 기능에 고장이 발생한 것이라고 판단할 수 있다.
일 실시예에 따른 제어부(470)는 가스 농도 센싱값 수신부(410), 안전 밴드 신호 수신부(420), 응급 상황 판단부(430), 가스 누설 위치 판단부(440), 대피 명령 수행부(450), 센서 비콘 관리부(460) 및 통신부(480) 간의 데이터 흐름을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 제어부(470)는 가스 농도 센싱값 수신부(410), 안전 밴드 신호 수신부(420), 응급 상황 판단부(430), 가스 누설 위치 판단부(440), 대피 명령 수행부(450), 센서 비콘 관리부(460) 및 통신부(480)에서 각각 고유한 기능을 수행하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 따른 통신부(480)는 통합 안전 관리 서버(400)와 외부 장치 간 통신이 가능하도록 한다. 구체적으로는, 통합 안전 관리 서버(400)가 비콘 리더기(200)를 통해 센서 비콘(100)들 및 안전 밴드(300)와의 통신을 가능하게 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 통합 안전 관리 서버(400)가 유해 가스 누설 위치를 판단하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 8은 공장 내 특정 구역에 설치된 복수개의 센서 비콘(100)을 나타내고 있으며, 각 센서 비콘(100) 내에 표시된 숫자는 특정 가스 농도에 대한 센싱값을 나타내며 센싱값의 단위는 ppm일 수 있다.
도 8의 예시를 통해 살펴보면, 통합 안전 관리 서버(400)는 특정 유해 가스에 대해 3ppm 이상이 검출되면 이를 응급 상황으로 판단할 수 있다. 통합 안전 관리 서버(400)는 복수개의 센서 비콘(100) 중 하나 이상에서 기준치인 3ppm 이상의 유해 가스 농도 센싱값을 수신하면, 각 센서 비콘(100)에서 수신되는 센싱값을 토대로 가스 누설 위치를 판단할 수 있다.
상세하게는, 통합 안전 관리 서버(400)는 높은 센싱값이 수신된 센서 비콘(100)들의 위치를 통해 가스 누설 위치를 판단할 수 있다. 도 8에서는 3개의 센서 비콘(100)들의 위치 관계를 통해 가스 누설 위치를 판단하는 실시예가 도시되었지만, 가스 누설 위치를 판단하기 위해 이용되는 센서 비콘(100)의 수는 이에 한정되지 않는다.
도 8에서는 복수개의 센서 비콘(100) 중 유해 가스 농도에 대한 센싱값이 높은 순서대로 3개가 선택되었으며, 통합 안전 관리 서버(400)는 선택된 센서 비콘(100)들의 위치를 가상의 선으로 연결하여 형성된 삼각형 형태의 영역 내에 가스 누설 위치가 존재한다고 판단할 수 있다. 도 8에서는 판단된 가스 누설 위치를 점으로 표시하였다,
통합 안전 관리 서버(400)는 도 8에서 삼각형 형태로 도시된 영역 내에서도, 유해 가스 농도의 센싱값이 높은 센서 비콘(100)에 근접한 위치에 가스 누설 위치가 존재한다고 판단할 수 있다. 도 8에서 3ppm, 3.8ppm, 3.3ppm이 측정된 센서 비콘(100)들을 각각 제1, 제2, 제3 센서 비콘(100)이라고 지칭한다면, 통합 안전 관리 서버(400)는 제1 센서 비콘(100)의 센싱값보다 제2 및 제3 센서 비콘(100)의 센싱값이 큰 상태이므로, 삼각형 형태의 영역 중 하단쪽에 가스 누설 위치가 존재한다고 판단할 수 있으며, 제2 및 제3 센서 비콘(100)의 센싱값 중 제2 센서 비콘(100)의 센싱값이 보다 큰 상태이므로 제2 센서 비콘(100)와 근접한 위치에서 가스 누설 위치가 존재한다고 판단할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 의하면, 공장 내 설치된 센서 비콘(100)들을 포함하는 네트워크를 메쉬 형태로 구성하며, 각 센서 비콘(100)들을 네트워크 동작 상황에 따라 마스터 및 슬레이브 상태로 설정함으로써, 슬레이브 상태로 동작하는 센서 비콘(100)들의 소비 전력을 줄일 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 센서 비콘
200: 비콘 리더기
300: 안전 밴드
310: 디스플레이부
320: 온도 센서부
330: 심박수 센서부
340: 응급 버튼
400: 통합 안전 관리 서버
410: 가스 농도 센싱값 수신부
420: 안전 밴드 신호 수신부
430: 응급 상황 판단부
440: 가스 누설 위치 판단부
450: 대피 명령 수행부
460: 센서 비콘 관리부

Claims (12)

  1. 공장 내에 설치되며, 가스 농도 측정 기능을 가지는 복수개의 센서 비콘들로 구성된 네트워크가 동작하는 방법에 있어서,
    상기 복수개의 센서 비콘들의 상태를 마스터 또는 슬레이브 중 어느 하나의 상태로 설정하는 단계;
    슬레이브 상태의 센서 비콘들이 각각 이들와 페어링을 이룬 마스터 상태의 센서 비콘들로 가스 농도의 센싱값 및 배터리 상태값을 일정 시간 마다 전송하며, 슬레이브 상태의 센서 비콘이 신규로 추가되면, 신규로 추가된 슬레이브 상태의 센서 비콘이 대기 상태로 동작하고 있다가, 검출된 가스 농도의 센싱값이 기준 범위를 벗어나는 경우에 페어링된 마스터 상태의 비콘과 통신을 개시함으로써, 상기 센서 비콘의 배터리 소모를 감소시킬 수 있도록 하는 단계; 및
    상기 마스터 상태의 센서 비콘들이 상기 슬레이브 상태의 센서 비콘들로부터 수신된 가스 농도의 센싱값 및 배터리 상태값을 비콘 리더기로 전송하는 단계를 포함하는, 복수개의 센서 비콘들로 구성된 네트워크의 동작 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센싱값 및 배터리 상태값을 전송하는 단계는,
    상기 슬레이브 상태의 센서 비콘들이, 검출한 상기 가스 농도의 센싱값 또는 배터리 상태값이 일정 범위를 벗어나는 경우, 상기 센싱값 또는 상태값을 페어링된 센서 비콘들로 추가 전송하는 단계를 포함하는, 복수개의 센서 비콘들로 구성된 네트워크의 동작 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 상태의 센서 비콘들이 상기 슬레이브 상태의 센서 비콘들로부터 수신된 가스 농도의 센싱값 및 배터리 상태값을 비콘 리더기로 전송하는 단계는,
    상기 마스터 상태의 센서 비콘들이 상기 비콘 리더기에 보다 근접한 센서 비콘들로 상기 슬레이브 상태의 센서 비콘들로부터 수신된 가스 농도의 센싱값 및 배터리 상태값을 전송하는 단계; 및
    상기 비콘 리더기로부터 일정 거리 내 위치한 센서 비콘들이 전체 센서 비콘들로부터 수신한 가스 농도의 센싱값 및 배터리 상태값을 상기 비콘 리더기로 전송하는 단계를 포함하는, 복수개의 센서 비콘들로 구성된 네트워크의 동작 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 센서 비콘들의 상태는 네트워크의 동작 상황에 따라 마스터 또는 슬레이브 중 어느 하나의 상태로 전환될 수 있는, 복수개의 센서 비콘들로 구성된 네트워크의 동작 방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 센서 비콘들의 상태를 마스터 또는 슬레이브 중 어느 하나의 상태로 설정하는 단계는,
    하나의 센서 비콘이 마스터 상태로 설정되면 이로부터 일정 거리 내에 존재하는 복수개의 센서 비콘을 슬레이브 상태로 설정하여, 상기 마스터 상태의 센서 비콘과 슬레이브 상태 센서 비콘들의 페어링을 수행하는 단계를 포함하는, 복수개의 센서 비콘들로 구성된 네트워크의 동작 방법.
  7. 공장 내에 설치되며, 가스 농도 측정 기능을 가지는 복수개의 센서 비콘들로 구성되는 네트워크에 있어서,
    마스터 또는 슬레이브 중 어느 하나의 상태로 설정되는 복수개의 센서 비콘들; 및
    상기 센서 비콘들로부터 전송되는 정보를 수신하여 통합 안전 관리 서버로 전송하는 비콘 리더기를 포함하며,
    상기 센서 비콘들 중 슬레이브 상태의 센서 비콘들은 일정 시간 마다 각각 이들과 페어링을 이룬 마스터 상태의 센서 비콘들로 가스 농도의 센싱값 및 배터리 상태값을 전송하며,
    슬레이브 상태의 센서 비콘이 신규로 추가되면, 신규로 추가된 슬레이브 상태의 센서 비콘은 대기 상태로 동작하고 있다가, 검출된 가스 농도의 센싱값이 기준 범위를 벗어나는 경우에 페어링된 마스터 상태의 비콘과 통신을 개시함으로써, 상기 센서 비콘의 배터리 소모를 감소시킬 수 있도록 하며,
    상기 마스터 상태의 센서 비콘들은 상기 슬레이브 상태의 센서 비콘들로부터 수신된 가스 농도의 센싱값 및 배터리 상태값을 상기 비콘 리더기로 전송하는, 복수개의 센서 비콘들을 통해 구성되는 네트워크.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 슬레이브 상태의 센서 비콘들은, 검출된 상기 가스 농도의 센싱값 또는 배터리 상태값이 일정 범위를 벗어나는 경우, 상기 센싱값 또는 상태값을 페어링된 센서 비콘들로 추가 전송하는, 복수개의 센서 비콘들을 통해 구성되는 네트워크.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 마스터 상태의 센서 비콘들은 상기 슬레이브 상태의 센서 비콘들로부터 수신된 가스 농도의 센싱값 및 배터리 상태값을 상기 비콘 리더기에 보다 근접한 센서 비콘들로 전송하고,
    상기 비콘 리더기는 일정 거리 내 위치한 센서 비콘들로부터 전체 센서 비콘들이 검출한 가스 농도의 센싱값과 전체 센서 비콘들의 배터리 상태값을 수신하는, 복수개의 센서 비콘들을 통해 구성되는 네트워크.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 복수개의 센서 비콘들의 상태는 네트워크의 동작 상황에 따라 마스터 또는 슬레이브 중 어느 하나의 상태로 전환될 수 있는, 복수개의 센서 비콘들을 통해 구성되는 네트워크.
  11. 삭제
  12. 제7항에 있어서,
    하나의 센서 비콘이 마스터 상태로 설정되면 이로부터 일정 거리 내의 존재하는 복수개의 센서 비콘이 슬레이브 상태로 설정되며, 상기 마스터 상태 센서 비콘과 슬레이브 상태 센서 비콘들의 페어링이 수행되는, 복수개의 센서 비콘들을 통해 구성되는 네트워크.
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