KR101775392B1 - 송배전설비 보안 및 안전관리시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무인으로 운영되는 송배전설비에 대하여, 인가된 작업자만이 출입할 수 있도록 출입을 통제하는 등 보안관리를 함과 아울러 송배전설비 안에서 작업하는 작업자들에 대한 작업위치를 파악하고, 위험상태에 놓인 경우 위험경보를 발하는 등 작업자들의 안전을 효율적으로 관리해 주는 시스템에 관한 발명이다.
본 발명은 저렴한 비용과 간편한 방법으로 무인으로 운영되는 송배전설비에 설치되어, 상기 송배전설비의 출입구에 대한 시건장치를 제어하여 비인가자의 출입을 통제하며, 출입을 인가받은 작업자들의 작업위치는 물론 이동방향 및 이동속도를 정확하게 파악할 뿐만 아니라, 작업자의 현재위치를 각각의 작업자들이 소지하는 작업자단말기 화면상에 표시해 작업자들이 스스로 송배전설비 내에서 자신의 위치를 정확하게 파악할 수 있도록 하며, 이를 통하여 자신들의 안전을 확보할 수 있게 하고, 관리자 입장에서는 작업자들의 현재위치를 정확하게 파악하여 통제할 수 있는 송배전설비의 보안 및 안전관리시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 작업자가 송변전설비 내 위험구역에 접근해 있거나 접근해 오는 경우 위험경고신호를 작업자에게 보낼 수 있고, 다인 1조로 작업을 해야 하는 위험작업 시 모든 작업자들이 도착하지 않으면 출입문이 개방되지 않도록 할 뿐만 아니라, 작업도중에 작업자 중 일부가 일탈할 경우에 경보를 발하도록 하는 등의 방법으로 안전규정을 준수토록 강제하여 안전규정 미준수로 인한 안전사고 발생을 예방할 수 있는, 송배전설비의 보안 및 안전관리시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

Description

송배전설비 보안 및 안전관리시스템 {Security and Safety Management System for Electric Power Facility}

본 발명은 무인으로 운영되는 송배전설비에 대하여, 인가된 작업자만이 출입할 수 있도록 출입을 통제하는 등 보안관리를 함과 아울러 송배전설비 안에서 작업하는 작업자들에 대한 작업위치를 파악하고, 위험상태에 놓인 경우 위험경보를 발하는 등 작업자들의 안전을 효율적으로 관리해 주는 시스템에 관한 발명이다.

통상적으로 송전선로나 배전선로 또는 배전반 등 각종 송배전설비에는 수만 볼트 내지는 수십만 볼트의 특별고압 또는 초 특별고압이 인가되어 있기 때문에 송배전설비가 설치된 구역은 감전사고의 위험이 항상 뒤따르는 극도로 위험한 구역이다. 따라서 송배전설비 내부 또는 송배전설비 인근에 출입하거나 송배전설비 내에서 작업을 하는 경우에는 특별한 주의를 요한다.

즉, 송배전설비에는 인가받지 않은 일반인의 출입을 엄격히 통제해야 하며, 설령 인가받고 출입하는 전문 작업인원이라 할지라도 안전 확보를 위하여 단독으로 출입하는 것은 금지해야 하고 안전규정 등에 정해진 대로 안전을 확보할 수 있는 충분한 인원이 같이 출입토록 해야 한다. 뿐만 아니라 높은 전압이 인가되어 있는 각종 단자나 케이블헤드 등에서는 일정거리 이내에는 접근을 금지시키는 등 엄격한 안전관리가 요구되고 있다. 그리고 활선공사 등 매우 위험하고 특별한 주의를 요하는 작업을 수행하는 경우, 사고의 위험이 크기 때문에 안전규정에 따라 다인1조를 기본으로 하여 작업을 수행토록 하고 있다.

그러나 부족한 작업인력이나 현장에서의 임기응변식 대응 등 잘못된 관행으로 인하여 이러한 안전규정을 제대로 지키지 않는 경우가 많다보니, 무리하게 단독으로 또는 부족한 인력으로 위험한 작업을 수행하고 이로 인하여 치명적인 사고로 연결되기도 한다.

특히, 지중 송배전선로가 포설되어 있는 전력구나 공동구 등의 경우 출입의 통제도 필요하지만 작업자들이 위치한 곳을 작업자들 스스로는 물론 관리자들도 파악하고 있어야 하나, 지하시설물 안에서 정확한 위치추적을 하기 위해서는 CCTV라던가 위치측정 센서 네트워크 등 고가의 장비가 필요하고 이를 위해서는 별도의 선로공사 등 복작한 시설물의 설치가 요구되기 때문에 현실적으로 어려운 실정이며, 이러한 감시장치를 설치한다 하더라도 설비의 운영에 별도의 관리 인력이 소요되는 등 현실적인 문제가 많았다.

따라서 본 발명에서는 경제적이며, 시공이 간편하고 관리가 용이한 저 전력 블루투스(Bluetooth Low Energy, BLE) 기반의 사물인터넷(Internet of Things, IoT) 기술을 이용하여 송배전설비의 출입을 통제하고, 송배전설비 내에서의 작업자위치를 추적할 수 있는 구성을 제공하고자 한다. 여기서 BLE기술은 기존 블루투스 기술에서 비효율적인 전력소모라는 단점을 보완한 기술로서, 다양한 기기간의 쌍방향 통신을 무선으로 연결하며 장기간의 배터리 수명을 보장한다. 또한 제품 개발 단계에서는 스마트폰과 원활히 호환할 수 있도록 지원하며, 풍부한 사용자 인터페이스 및 신속하고 쉬운 연결성의 장점을 제공해준다. 최근 BLE기술은 iOS는 물론 안드로이드, 윈도우 등 주요 운영체제와 함께 주요 스마트폰 신제품들에 지원되고 있어 그 활용도는 점차 확대되고 있다. 최근 들어 자신만의 고유식별자정보(ID)를 보내주는 단순한 신호발생장치로서 비콘(Beacon)기술이 부상하고 있고 이를 이용한 다양한 사물인터넷기술이 출현하고 있다.

BLE기술을 사용하는 비콘은 자신만의 고유식별자정보(ID 또는 UUID)를 보내주는 단순한 신호발생장치로서 블루투스 4.0 기반의 프로토콜 즉, 저 전력 블루투스(BLE)를 사용해 주변에 있는 기기들에게 신호를 전달하는 장치이다. 비콘은 일정시간 간격으로 비콘신호를 송출하는데, 비콘신호에는 자신이 갖고 있는 여러 가지 코드와 자신이 송출하는 비콘신호의 세기 즉, 전송신호강도(Tx Power) 등을 담아서 보내게 되는데, 이를 고유식별코드라고 부른다. 비콘의 고유식별코드는 표준제안사 또는 제작사마다 다소 다르기는 하겠지만, 애플사의 아이비콘 표준에서의 고유식별코드는 헤더, UUID(Universally Unique IDentifier)라 칭하는 범용사용자식별코드, Major ID 및 Minor ID와 더불어 자신이 보내는 Tx Power 즉, 전송신호강도를 포함하고 있다. 구글의 에디스톤비콘 표준을 적용한다 하더라도 크게 다르지 않다. 에디스톤비콘에서는 아이비콘의 UUID에 대응되는 식별자로서 UID가 있고 아이비콘의 Major ID 및 Minor ID에 해당하는 식별자로서 Instance가 있다.

비콘의 장점으로는 저 전력 무선통신이 가능하기 때문에 디바이스들의 전력소모에 대한 걱정을 덜 하면서 사용할 수 있다. 또한 기존의 NFC는 10cm 이내에서만 작동이 가능한 반면, 비콘은 수십 미터까지도 커버가 가능하다는 장점도 있다. 심지어는 100미터를 훨씬 넘는 거리에서도 인식 가능한 제품들도 있다. 또한 비콘은 블루투스 저 전력 근접인식을 이용하여 특정 앱이나 OS에서 지정한 범용의 고유식별자를 전송할 수 있다. 따라서 BLE프로토콜 사용모듈이 탑재된 모바일장치 등은 비콘에서 전송되는 이 고유식별자를 확인하여 신호를 전송하는 비콘을 특정 지을 수 있으며, 비콘에서 보내주는 전송신호강도(TX Power) 및 수신되는 신호의 세기(Received Signal Strength Indicator, 약어로 RSSI)를 신호거리특성을 이용하여 수신기와 비콘과의 물리적인 거리를 확인할 수 있다.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위하여 창안된 발명으로서, 저렴한 비용과 간편한 방법으로 무인으로 운영되는 송배전설비에 설치되어, 상기 송배전설비의 출입구에 대한 시건장치를 제어하여 비인가자의 출입을 통제하며, 출입을 인가받은 작업자들의 작업위치는 물론 이동방향 및 이동속도를 정확하게 파악할 뿐만 아니라, 작업자의 현재위치를 각각의 작업자들이 소지하는 작업자단말기 화면상에 표시해 작업자들이 스스로 송배전설비 내에서 자신의 위치를 정확하게 파악할 수 있도록 하며, 이를 통하여 자신들의 안전을 확보할 수 있게 하고, 관리자 입장에서는 작업자들의 현재위치를 정확하게 파악하여 통제할 수 있는 송배전설비의 보안 및 안전관리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 작업자가 송변전설비 내 위험구역에 접근해 있거나 접근해 오는 경우 위험경고신호를 작업자에게 보낼 수 있고, 다인 1조로 작업을 해야 하는 위험작업 시 모든 작업자들이 도착하지 않으면 출입문이 개방되지 않도록 할 뿐만 아니라, 작업도중에 작업자 중 일부가 일탈할 경우에 경보를 발하도록 하는 등의 방법으로 안전규정을 준수토록 강제하여 안전규정 미준수로 인한 안전사고 발생을 예방할 수 있는, 송배전설비의 보안 및 안전관리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 창안된, 본 발명에 의한 송배전설비의 보안 및 안전관리 시스템은 무인으로 운영되는 송배전설비에 설치되어, 상기 송배전설비의 출입구에 대한 시건장치를 제어하여 비인가자의 출입을 통제하며, 출입을 인가받은 작업자들이 휴대하는 작업자단말기의 위치를 파악하여 상기 작업자단말기 및 관리서버에 전송하는 제어유닛; 상기 출입구 외부에서 상기 작업자단말기가 BLE신호로 전송하는 단말기식별코드를 수신하여 상기 제어유닛에 전송하는 BLE수신기; 상기 송배전설비 내 소정위치에 서로 이격되어 설치되어, 자신의 위치식별코드를 일정시간 간격으로 각각 송출하는 복수의 위치신호비콘; 상기 송배전설비 내 위험구역에 설치되어, 자신의 위험식별코드를 일정시간 간격으로 송출하는 위험신호비콘; 상기 제어유닛과 무선통신수단을 통하여 연결되며, 자신의 단말기식별코드를 일정시간 간격으로 송출하며, 상기 위치식별코드 및/또는 상기 위험식별코드를 수신하는 경우 각각의 위치식별코드 및/또는 위험식별코드에 대한 수신신호강도와 함께 상기 제어유닛에 전송하는 상기 작업자단말기; 및 상기 송배전설비에 대한 원격관리자가 근무하는 장소에 설치되어, 상기 제어유닛과 유선 또는 무선통신수단으로 연결되는 상기 관리서버; 를 포함하며, 상기 제어유닛은, 상기 작업자단말기로부터 상기 출입구에 대한 개방요청신호를 수신하는 경우, 상기 BLE수신기가 보내온 단말기식별코드의 개수와 각각의 단말기식별코드가 상기 관리서버로부터 사전에 전송받은 식별코드정보와 동일한 경우에는 상기 시건장치를 제어하여 상기 출입구를 개방하고,

상기 식별코드정보가 없거나, 상기 단말기식별코드의 개수 또는 상기 각각의 단말기식별코드 중 적어도 하나 이상이 상기 식별코드정보와 상이한 경우에는 상기 각각의 단말기식별코드가 포함된 인가요청신호를 상기 관리서버에 전송하여 상기 관리서버로부터 인가승인신호를 수신한 경우에만 상기 시건장치를 제어하여 상기 출입구를 개방하고, 상기 작업자단말기가 상기 각각의 위치식별코드를 수신하여 상기 수신신호강도와 함께 전송하면 상기 각각의 위치식별코드에 대한 전송신호강도와 수신신호강도를 이용하여 상기 작업자단말기와 각각의 위치신호비콘 사이의 접근거리를 계산하고 상기 작업자단말기의 현재위치와 이동방향 및 이동속도를 산출하여 상기 관리서버 및 상기 작업자단말기에 전송하고, 상기 작업자단말기가 상기 위험식별코드를 수신하여 상기 수신신호강도와 함께 전송하면, 상기 위험식별코드에 대한 전송신호강도와 수신신호강도를 이용하여 상기 작업자단말기와 상기 위험신호비콘 사이의 접근거리를 계산하고 상기 작업자단말기의 이동방향 및 이동속도를 산출하여 상기 작업자단말기가 상기 위험신호비콘으로부터 근접거리에 있거나 상기 위험신호비콘으로부터 소정거리 이내에 있는 상기 작업자단말기가 상기 위험신호비콘을 향하여 일정속도 이상으로 접근하는 경우 상기 작업자가 위험상태에 있는 것으로 판단하여 위험경고신호를 상기 작업자단말기 및 상기 관리서버에 전송하고, 상기 각각의 위치식별코드와 상기 수신신호강도를 전송하는 상기 작업자단말기의 수가 상기 단말기식별코드의 개수보다 적은 경우에는 안전규칙 위반상태로 판단하여 안전경고신호를 상기 작업자단말기 및 상기 관리서버에 전송하며, 상기 관리서버는, 상기 송배전설비에 출입할 작업자 모두가 휴대하는 작업자단말기들에 대한 상기 각각의 단말기식별코드가 포함된 상기 식별코드정보를 상기 원격관리자로부터 입력받아 상기 제어유닛에 전송하고, 상기 제어유닛으로부터 상기 인가요청신호를 전송받은 경우에는 상기 원격관리자로부터 인가승인신호를 입력받아 상기 제어유닛에 전송하고, 상기 제어유닛으로부터 전송받은 상기 현재위치와 상기 이동방향 및 상기 이동속도를 상기 송배전설비의 도면과 함께 디스플레이장치에 표시하며, 상기 제어유닛으로부터 상기 위험경고신호 또는 상기 안전경고신호를 전송받은 경우에는 상기 디스플레이장치에 표시하고 경보를 발하며, 상기 작업자단말기는, 상기 작업자로부터 입력받은 상기 개방요청신호를 상기 제어유닛에 전송하고, 상기 제어유닛으로부터 전송받은 상기 현재위치를 상기 송배전설비의 도면과 함께 디스플레이화면에 표시하고, 상기 제어유닛으로부터 상기 위험경고신호 또는 상기 안전경고신호를 전송받은 경우에는 상기 작업자가 인식할 수 있도록 경보를 발하며, 상기 복수의 위치신호비콘은, 상기 작업자단말기가 상기 출입구 내부에 위치한 경우 적어도 두 개 이상의 위치신호비콘으로 부터 상기 위치식별코드를 수신할 수 있는 간격으로 설치되는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 의한 송배전설비 보안 및 안전관리시스템은 상술한 특징들에 더하여 상기 제어유닛은 상기 현재위치를, 상기 접근거리 중 가장 짧은 제1 접근거리에 위치한 제1 위치신호비콘과 상기 접근거리 중 두 번째로 짧은 제2 접근거리에 위치한 제2 위치신호비콘 사이에 상기 제1 위치신호비콘 으로부터 상기 제1 접근거리 만큼 떨어진 지점으로 산출하되, 상기 제1 접근거리가 일정거리 이상일 경우에는 상기 제1 위치신호비콘으로부터 상기 제1 접근거리 만큼 떨어진 지점과 상기 제2 위치신호비콘으로부터 상기 제2 접근거리 만큼 떨어진 지점의 중간지점으로 산출하고, 상기 제1 접근거리가 상기 일정거리 이상인지 여부와 관계없이, 상기 접근거리 계산 전보다 상기 제1 접근거리 및 상기 제2 접근거리가 동시에 멀어졌거나 동시에 가까워진 경우에는 상기 제1 위치신호비콘에서 상기 제2 위치신호비콘 반대쪽으로 제1 접근거리 만큼 떨어진 지점으로 산출하는 것을 특징을 더하는 것도 바람직하다.

뿐만 아니라 본 발명에 의한 송배전설비 보안 및 안전관리시스템은 상술한 특징들에 더하여, 상기 제어유닛은 상기 이동방향을, 상기 접근거리 계산 전보다 상기 제1 접근거리 및 상기 제2 접근거리가 동시에 가까워졌거나 상기 제1 접근거리가 가까워진 동시에 상기 제2 접근거리가 멀어진 경우에는 제1 위치신호비콘 쪽으로 접근하는 방향으로 산출하고, 상기 접근거리 계산 전보다 상기 제2 접근거리는 가까워졌지만 상기 제1 접근거리가 멀어진 경우에는 제2 위치신호비콘 쪽으로 접근하는 방향으로 산출하고, 상기 접근거리 계산 전보다 상기 제1 접근거리와 상기 제2 접근거리가 동시에 멀어진 경우에는 상기 제1 위치신호비콘으로부터 상기 제2 위치신호비콘 반대쪽으로 멀어지는 방향으로 산출하며, 또한 상기 제어유닛은 상기 이동속도를, 단위시간의 시작시점 및/또는 상기 단위시간의 종료시점에 상기 제1 접근거리가 상기 일정거리 이내인 경우 상기 단위시간 동안 상기 제1 접근거리가 변동된 값을 상기 단위시간으로 나눈 값으로 산출하며, 상기 단위시간의 시작시점 및 상기 단위시간의 종료시점에 제1 접근거리가 상기 일정거리를 초과한 상태인 경우 상기 단위시간 동안 상기 제1 접근거리가 변동된 값의 절대 값에 상기 단위시간 동안 상기 제2 접근거리가 변동된 값의 절대 값을 합하여 2로 나눈 후 다시 상기 단위시간으로 나눈 값으로 산출하는 특징을 더 포함하는 송배전설비 보안 및 안전관리시스템으로 하는 것도 바람직하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 송배전설비 보안 및 안전관리시스템은 송배전설비 안에 복수의 위치신호비콘을 설치하고 상기 위치신호비콘에서 송출되는 위치식별코드와 전송신호강도 및 수신신호강도를 이용하여 작업자단말기와 위치신호비콘과의 거리를 측정하고 이를 이용하여 작업자단말기의 현재위치는 물론 이동방향, 이동속도를 측정할 수 있기 때문에 송배전설비 안에서 작업자의 위치를 파악하는 설비를 저렴하고 간편하게 설치할 수 있는 장점이 있다.

즉, 송배전설비 보안 및 안전관리 제어유닛에서는 저렴하게 구성 가능한 사물인터넷 기반의 비콘을 사용하되, 본 발명의 독창적인 판단알고리즘을 이용하여 작업자단말기의 현재위치와 이동방향 및 이동속도를 정확하게 파악할 수 있기 때문에 고가의 위치센서 등을 이용하는 센서 네트워크나 CCTV등을 사용하지 않고서도 경제적인 비용으로 용이하게 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의한 송배전설비 보안 및 안전관리시스템은 상기 송배전설비의 출입구에 대한 시건장치를 제어하여 비인가자의 출입을 통제하며, 출입을 인가받은 작업자들만 들여보낼 수 있기 때문에 위험장소이자 국가의 중요시설물에 해당하지만 무인으로 운영해야 하는 송배전설비에 대한 보안을 강화시킬 수 있는 효과가 있다.

뿐만 아니라, 작업자들이 휴대하는 작업자단말기에서 송출되는 단말기식별코드를 이용하여 작업자들을 확인하기 때문에 사전에 인가받거나 현장에서 인가요청을 하여 승인된 인력에 한하여 출입을 허용하고 비인가자의 출입을 통제할 수 있는 효과가 있다.

그리고 사전에 승인된 모든 작업인원의 단말기식별코드를 모두 확인하여 모든 작업인원이 모두 온 상태에서만 출입문의 시건장치가 개방되므로 다인1조로 작업하여야 하는 경우 등의 안전규정을 철저하게 준수할 수 있는 효과가 있다.

또한, 인가받은 작업자들이 출입문 개방을 요청했을 때 승인된 인력에 대한 확인을 상기 단말기식별코드를 이용하여, 시스템에 의하여 자동으로 확인할 수 있는 효과가 있으며, 사전에 승인된 인력에서 부족하거나 다른 대체인력으로 변경하여 작업을 하러 온 경우 출입문의 시건장치가 개방되지 않고 그 인력변경 내역을 승인받도록 강제할 수 있는 효과가 있다.

또한, 작업자의 현재위치를 각각의 작업자에게 작업자 단말기의 화면상에 표시해 작업자들이 스스로 송배전설비 내에서 자신의 위치를 정확하게 파악할 수 있는 효과가 있기 때문에 작업자들이 작업도중 사고 등 비상상황 발생시 신속하게 대처할 수 있을 뿐만 아니라 원하는 작업위치로 신속하고 정확하게 찾아갈 수 있기 때문에 작업효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

그리고 출입문 통과 시 승인된 작업자단말기 개수보다 내부에서 작업 중인 작업자들의 작업자단말기 개수가 적을 경우, 작업자 중 일부가 작업도중 일탈한 것으로 보아 안전경보를 발하도록 되어있기 때문에 작업자들이 안전규정을 편법으로 위반하는 것을 예방할 수 있는 효과가 있다. 본 발명에서는 이를 위하여 각각의 위치식별코드와 수신신호강도를 전송하는 작업자단말기의 수가 단말기식별코드의 개수보다 적은 경우에는 안전규칙 위반상태로 판단하여 안전경고신호를 상기 작업자단말기 및 상기 관리서버에 전송하도록 하고 있다.

또한, 작업자단말기가 송배전설비 내 위험구역으로부터 근접거리에 있거나 위험구역으로부터 소정거리 이내에 있는 작업자단말기가 위험구역을 향하여 일정속도 이상으로 접근하는 경우 작업자가 위험상태에 있는 것으로 판단하여 위험경고신호를 작업자단말기 및 관리서버에 전송하기 때문에 즉, 작업자들이 위험구역에 가까이 있거나 작업자들이 위험구역을 향하여 빠르게 접근해올 때 위험경보를 발하기 때문에 작업자들의 안전사고를 예방하는 효과가 있다.

또한, 관리서버가 제어유닛으로부터 전송받은 작업자단말기의 현재위치와 이동방향 및 이동속도를 송배전설비의 도면과 함께 디스플레이장치에 표시하기 때문에 관리자 입장에서는 작업자들의 현재위치를 정확하게 파악하여 통제할 수 있는 효과가 있어 사고 등 비상상황 발생 시 신속하게 대처할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 작업자단말기와 위치신호비콘과의 거리를 계산해 내고 이를 통하여 작업자단말기의 현재위치와 이동방향 및 이동속도를 산출하는 독창적인 판단로직을 사용하기 때문에 비콘의 거리측정 오차를 극복하고 최대한 정확한 현재위치와 이동방향 및 이동속도를 측정할 수 있는 효과가 있다.

뿐만 아니라 본원에서 사용하는 독창적인 판단로직은 비콘과 비콘 사이의 간격이 일정하지 않더라도 작업자단말기와 위치신호비콘과의 거리계산, 작업자단말기의 현재위치, 이동방향 및 이동속도를 산출해 낼 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 송배전설비 보안 및 안전관리시스템의 개요를 도시한 시스템 구성도이다.
도 2는 본 발명에 포함되는 비콘이 송출하는 고유식별코드의 구성사례를 도시한 것이다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명에서 작업자단말기의 현재위치와 이동방향을 산출하는 개념을 도시한 것이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에서 비콘의 거리측정 오차를 감안하여 작업자단말기의 현재위치를 산출하는 개념을 도시한 것이다.

상술한 목적과 특징이 분명해지도록 첨부된 도면을 참조하여 여러 가지 실시 예들에 대하여 보다 상세하게 설명한다. 이에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련한 공지기술로서 이미 그 기술 분야에 익히 알려져 있는 것으로서, 그 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 다양한 실시 예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우는 해당되는 발명의 설명부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀두고자 한다.

다양한 실시 예들에 대한 설명 가운데 “제1”, “제2”, “첫째” 또는“둘째”등의 표현들이 실시 예들의 다양한 구성요소들을 수식할 수 있지만, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 표현들은 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 상기 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분 짓기 위해 사용될 수 있다.

실시 예들에 대한 설명 가운데 사용될 수 있는 “포함 한다” 또는 “포함할 수 있다” 등의 표현은 발명된 해당 기능, 동작 또는 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작 또는 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 다양한 실시 예들에 대한 설명에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 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 할 것이다.

다양한 실시 예들에 대한 설명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시 예들을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

다양한 실시 예들에서 설명되는 작업자단말기는 무선통신이 가능한 다양한 전자장치를 포함하는데, 이러한 전자장치는, 스마트폰, 태블릿PC, 이동전화기, 화상전화기, 전자북리더기, 랩탑 PC, 넷북컴퓨터, PDA, PMP 및 기타 이와 유사한 기기들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

이하 도면을 구체적으로 참조하여 본 발명을 설명한다. 도 1은 본 발명에 의한 송배전설비의 보안 및 안전관리 시스템의 전체적인 개요도를 도시하고 있다. 도 1에서 보는 바와 같이 본 발명에 의한 송배전설비의 보안 및 안전관리 시스템은 무인으로 운영되는 송배전설비(10)에 설치된다. 상기 송배전설비(10)로는 통상 가공 송배전선로, 지중 송배전선로, 배전반 등 다양한 설비들이 있겠지만, 본 발명은 송배전선로 및 설비가 포설되는 지하 전력구 또는 공동구 등 지하시설물이나, 송배전용 차단기나 변압기 등이 설치되어 있는 구역 또는 배전반 등 비인가자들에 대한 출입통제가 필요하고 작업자들에 대한 안전관리가 필요한, 일정범위로 구획되어 있는 구역에 적용할 때 최적의 효과를 발휘할 수 있다. 특별히 터널형태의 지하시설물로서, 다수의 작업자들이 작업하는 반면 작업자들의 작업위치 파악이 용이치 않고, 위험구역이 도처에 존재하는 송배전설비인 지하 전력구 등에 적용할 때 매우 효과적이다.

도 1에서 보는 바와 같이 본 발명에 의한 송배전설비의 보안 및 안전관리 시스템은 제어유닛(100), BLE수신기(130), 위치신호비콘(300), 위험신호비콘(600), 작업자단말기(200) 및 관리서버(400)을 포함하여 구성하는 것이 바람직한데, 상기 제어유닛(100)은 상기 송배전설비(10) 내 적정한 장소에 설치되고, 상기 송배전설비(10)의 출입구(150)에 대한 시건장치(120)를 제어하여 비인가자의 출입을 통제하며, 출입을 인가받은 작업자들이 휴대하는 상기 작업자단말기(200)의 위치를 파악하여 상기 작업자단말기(200) 및 상기 관리서버(400)에 전송하도록 하는 것이 바람직하다. 또한 상기 제어유닛(100)은 상기 작업자단말기(200)와는 무선통신망(500)을 통하여 서로 데이터통신이 가능하고, 상기 관리서버(400)와는 무선통신망(500) 또는 유선통신망(미도시)을 통하여 데이터통신이 가능하도록 구성하는 것이 바람직하다.

한편 상기 BLE수신기(130)는 상기 송배전설비(10)의 출입구(150) 외부에 설치되며, 상기 출입구(150) 외부에서 상기 작업자단말기(200)가 BLE신호로 전송하는 단말기식별코드를 수신하여 상기 제어유닛(100)에 전송하는 역할을 담당하도록 하는 것이 바람직하다. 상기 BLE수신기(130)와 상기 제어유닛(100)은 유선으로 연결되도록 하거나, 경우에 따라서는 무선으로 연결하는 것도 가능하다.

그리고 상기 위치신호비콘(300)은 상기 송배전설비(10) 내 소정위치에 서로 이격되어 복수로 설치되며, 전송신호강도가 포함된 자신의 위치식별코드를 일정시간 간격으로 지속적으로 송출하도록 하되, 상기 작업자단말기(200)에서 적어도 두 개 이상의 상기 위치식별코드를 항상 수신할 수 있을 정도의 간격으로 설치되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 위험신호비콘(600)은 상기 송배전설비(10) 내 위험구역에 설치되어, 전송신호강도가 포함된 자신의 위험식별코드를 일정시간 간격으로 지속적으로 송출하도록 하고, 상기 위험구역이 다수일 경우에는 상기 위험신호비콘(600)은 상기 위험구역마다 설치되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 위험구역이 넓을 경우에는 하나의 위험구역에 상기 위험신호비콘(600)을 복수로 설치하는 것도 가능하다. 상기 위치신호비콘(300) 및 상기 위험신호비콘(600)은 통상의 비콘 즉 아이비콘이나 에디스톤비콘의 표준을 따르는 비콘을 사용하는 것도 가능하며, 별도의 표준 또는 비표준의 비콘을 사용하는 것도 가능하다. 상기 위치신호비콘(300) 및 상기 위험신호비콘(600)은 자신의 전송신호강도가 포함된 고유식별코드를 송출하기만 하면 되므로 별도의 통신선로 포설이나 무선통신망의 구성이 필요치 않고 지속적인 전원공급만 해주면 되는데, 상술한 바와 같이 저 전력 블루투스(BLE) 표준을 사용하기 때문에 배터리내장형 비콘으로 하더라도 배터리 교체 없이 수년은 무난하게 사용할 수 있다. 그러나 지하전력구나 기타 송배전설비에는 조명이나 기타목적으로 사용가능한 상설전원이 구비되어 있으므로, 상설전원을 통하여 전원을 공급해주는 것이 바람직하다.

한편 상기 작업자단말기(200)는 상기 제어유닛(100)과 무선통신수단(500)을 통하여 무선데이터통신이 가능하도록 하는 것이 바람직하며, 상기 제어유닛(100)과의 무선데이터통신과는 별개로 자신의 단말기식별코드를 BLE신호로 하여 일정시간 간격으로 지속적으로 송출하게 하는 것이 바람직하다. 상기 BLE신호로 송출되는 상기 단말기식별코드는 상술한 바와 같이 상기 출입구(150) 밖에 설치되는 BLE수신기(130)가 수신하게 된다. 그리고 상기 작업자단말기(200)는 상기 출입구(150)을 통과하여 상기 송배전설비(10)의 내부로 들어온 후 상기 위치신호비콘(300)이 각각 송출하는 위치식별코드를 수신하거나 상기 위험신호비콘(600)들이 송출하는 위험식별코드를 수신하는 경우 각각의 위치식별코드와 상기 위험식별코드를 각각에 대한 수신신호강도와 함께 상기 제어유닛(100)에 전송하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 관리서버(400)는 상기 송배전설비(10)에 대한 원격관리자가 근무하는 장소에 설치되어, 상기 제어유닛(100)과 무선통신수단(500) 또는 유선통신수단(미도시)을 통하여 데이터통신이 가능하도록 연결되도록 하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 작업자단말기(200)가 BLE신호로 송출하는 상기 단말기식별코드, 상기 위치신호비콘(300)이 송출하는 상기 위치식별코드 및 위험신호비콘(600)이 송출하는 상기 위험식별코드는 통상적인 비콘의 고유식별코드를 의미한다. 비콘은 일정시간 간격으로 BLE신호를 송출하는데, 상기 BLE신호에는 자신이 갖고 있는 여러 가지 코드와 자신이 송출하는 상기 비콘신호의 세기 즉, 전송신호강도(Tx Power) 등에 관한 정보를 담아서 보내게 되는데, 이를 고유식별코드라고 부른다. 상기 고유식별코드는 표준제안사 또는 제작사마다 다소 다르기는 하겠지만, 도 2에서 보는 바와 같이 상기 고유식별코드(700)는 통상 헤더(710), UUID(Universally Unique IDentifier)라 칭하는 범용사용자식별코드(720), Major ID(730) 및 Minor ID(740)와 더불어 자신이 보내는 Tx Power 즉, 전송신호강도(750)를 포함하고 있다. 도 2의 구성은 애플의 아이비콘 표준을 적용하는 실시 예인데, 구글의 에디스톤비콘 표준을 적용한다 하더라도 크게 다르지 않다. 에디스톤비콘에서는 아이비콘의 UUID에 대응되는 식별자로서 UID가 있고 아이비콘의 Major ID 및 Minor ID에 해당하는 식별자로서 Instance가 있다. 다만, 본 발명에서는 편의상 애플사의 아이비콘으로 사례를 들어 설명할 것이나, 구글의 에디스톤 비콘이나 기타 여타의 표준제안사의 표준적용을 배제하는 것은 아니다.

한편, 상기 작업자단말기(200)는 작업자들이 다수인 것을 전제로 하므로 상기 단말기식별코드 역시 각각의 작업자단말기(200)마다 식별이 가능하도록 부여되어야 할 것이며, 상기 위치신호비콘(300)은 상기 송배전설비(10) 내부 여러 곳에 설치되므로 상기 위치식별코드도 각각의 위치신호비콘(300)마다 식별이 가능하도록 부여되어야 할 것이며, 위험구역 또한 복수가 될 수 있으므로 상기 위험식별코드도 위험신호비콘(600)마다 식별이 가능하게 부여되어야 하는 것은 역시 마찬가지이다. 각각의 식별코드를 식별하기 위해서는 범용사용자식별코드(720)를 서로 다르게 부여할 수도 있겠지만, 단말기식별코드, 위치식별코드 및 위험식별코드 등 각 식별코드의 종류별로 범용사용자식별코드(720)를 통일하고, 같은 식별코드 종류 중에서 상호간의 식별은 상기 Major ID(730) 나 Minor ID(740)를 달리함으로서 식별하도록 하는 것도 바람직하다. 이렇게 각 식별코드의 종류별로 범용사용자식별코드(720)를 통일하게 되면 시스템구축 및 관리나 관련 프로그램 작성이 용이해질 뿐만 아니라 식별 및 계산속도 등이 빨라지게 된다. 예를 들어 하나의 원격관리지에서 관리해야할 송배전설비(10)가 여러 개 있는 경우 위치식별코드의 범용식별코드를 각각의 송배전설비(10)별로 통일하여 부여하는 경우 각각의 범용식별코드로 각각의 송배전설비(10)를 용이하게 구분할 수 있게 된다.

한편 상기 제어유닛(100)은, 상기 작업자단말기(200)로부터 상기 출입구(150)에 대한 개방요청신호를 수신하는 경우, 상기 BLE수신기(130)가 보내온 단말기식별코드의 개수 즉 상기 송배전설비(10)에 출입하기 위하여 출입구 앞에 대기 중인 작업자들이 휴대하는 작업자단말기(200)로부터 각각 송출되는 단말기식별코드의 개수와 각각의 단말기식별코드가 상기 관리서버(400)로부터 사전에 전송받은 식별코드정보와 동일한 경우에 상기 시건장치(120)를 제어하여 상기 출입구(150)를 개방하도록 하는 것이 바람직하다. 여기서 작업자들은 작업의 종류에 따라 여러 명일 수도 있는데, 특별고압 또는 초고압의 송배전설비를 점검하거나 보수하는 작업은 극도로 위험한 작업이기 때문에 당연히 다수의 작업자들이 참여하게 된다. 이렇게 작업자가 여러 명일 경우 모든 작업자로부터 개방요청신호를 받을 필요는 없을 것이므로 상기 작업자단말기(200)중 하나로부터 개방요청신호를 받도록 하는 것이 바람직하다. 그러나 상기 작업자단말기(200) 모두에는 BLE신호를 송출하는 수단이 탑재되도록 하여 각각의 작업자단말기(200)에서 상기 각각의 단말기식별코드를 전송하도록 하고 이들 모두를 확인토록 하는 것이 바람직하다.

상기 개방요청신호를 수신한 제어유닛(100)이 상기 관리서버(400)로부터 사전에 상기 식별코드정보를 전송받지 못했거나, 상기 BLE수신기(130)가 보내온 단말기식별코드의 개수가 상기 식별코드정보에 있는 개수와 다르거나, 상기 BLE수신기(130)가 보내온 각각의 단말기식별코드 중 적어도 하나 이상이 상기 식별코드정보에 있는 단말기식별코드와 다를 경우, 이는 인가받지 않은 작업자들이 오거나 인가받은 작업자들이지만 일부가 안 오거나 인가받은 작업자들과 인가받지 않은 작업자들이 섞여있다는 것이므로 원격관리자로부터 승인을 받아 개방하도록 하는 것이 바람직하다. 이 경우 상기 BLE수신기(130)가 보내온 단말기식별코드를 인가요청신호에 포함하여 상기 관리서버(400)에 전송하고, 상기 관리서버에서 인가승인신호를 전송하여 수신한 경우에만 상기 시건장치를 제어하여 상기 출입구를 개방하도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제어유닛(100)이 상기 출입구(150)를 개방한 후 상기 작업자들이 상기 송배전설비(10) 내부로 들어오게 되면, 상기 작업자단말기(200)들은 상기 위치신호비콘(300) 들로부터 각각의 전송신호강도가 포함된 위치식별코드를 수신하게 된다. 상기 송배전설비(10) 내부에 설치되는 상기 위치신호비콘(300)의 개수는 상기 송배전설비(10)의 크기나 환경에 따라 수 개 내지 수십 개가 설치될 수도 있고 그 이상이 설치될 수 있을 것이다. 상기 위치신호비콘(300)의 설치간격은 상기 작업자단말기(200)가 적어도 두 개 이상의 위치신호비콘(300)으로부터 위치식별코드를 수신할 수 있는 간격으로 설치되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 작업자단말기(200)들은 자신들이 수신한 상기 각각의 위치식별코드와 상기 각각의 위치식별코드에 대한 각각의 수신신호강도를 상기 제어유닛(100)에 전송하게 되는데, 상기 제어유닛(100)은 상기 각각의 위치식별코드에 대한 각각의 전송신호강도와 각각의 수신신호강도를 이용하여 상기 작업자단말기(200)와 각각의 위치신호비콘(300) 사이의 접근거리를 계산하여 상기 작업자단말기(200)의 현재위치와 이동방향 및 이동속도를 산출하여 상기 관리서버(400) 및 상기 작업자단말기(200)에 전송하게 된다.

상기 작업자단말기(200)와 각각의 위치신호비콘(300) 사이의 접근거리 계산방법은, 거리가 멀어질수록 신호 세기가 약해져서 수신신호강도(RSSI)값이 낮아지는 원리를 이용하여 수신신호강도(RSSI)와 전송신호강도(Tx Power)를 이용하는 공지된 방법으로 측정할 수 있다. 통상적으로 계산하는 공식은 RSSI = -10n log d + Tx Power 이기 때문에, 거리 d는 d = 10 ^ ((Tx Power RSSI) / (10 * n))로 하여 계산하는 것도 가능하다. 여기서 n은 전파손실도와 관련되는 값으로서 장애물이 없는 공간에서 n은 2로 계산하면 된다. 상기 작업자단말기(200)의 현재위치와 이동방향 및 이동속도 산출에 관하여는 후술하기로 한다.

그리고 상기 제어유닛(100)은 상기 송배전설비(10)내 위험구역에 가까운 곳에 위치한 상기 작업자단말기(200)가 상기 위험신호비콘(600)이 송출하는 상기 위험식별코드를 수신하여 수신신호강도와 함께 전송하면, 상기 위험식별코드에 대한 전송신호강도와 수신신호강도를 이용하여 상기 작업자단말기(200)와 상기 위험신호비콘(600) 사이의 접근거리를 계산하며, 이를 이용하여 상기 작업자단말기(200)의 이동방향 및 이동속도를 산출하게 되는데, 상기 접근거리, 상기 이동방향 및 상기 이동속도를 산출한 결과 상기 작업자단말기(200)가 상기 위험신호비콘(600)으로부터 근접거리에 있는 경우 또는 상기 위험신호비콘(600)으로부터 소정거리 이내에 있는 상기 작업자단말기(200)가 상기 위험신호비콘(600)을 향하여 일정속도 이상으로 접근하는 경우에는 상기 작업자가 위험상태에 있는 것으로 판단하여 위험경고신호를 상기 작업자단말기(200) 및 상기 관리서버(400)에 전송하도록 하는 것이 바람직하다. 상기 작업자단말기와 상기 위험신호비콘과의 거리계산은 위치신호비콘(300)과의 거리계산을 설명하면서 상술한 바 있는 공지된 방법을 사용하며, 상기 작업자단말기(200)가 상기 위험신호비콘(600)을 향하여 접근하는지 여부는 상기 작업자단말기(200)와 상기 위험신호비콘(600)과의 거리가 계속하여 줄어드는지 여부를 판단하면 가능하다. 또한 상기 작업자단말기(200)가 상기 위험신호비콘(600)쪽으로 이동하는 속도의 경우, 단위시간동안 변동 값 즉, 줄어들은 거리를 상기 단위시간으로 나누어 산출하면 가능하다. 여기서 근접거리는 상기 위험구역의 종류나 현장여건에 따라 상기 작업자에게 위험한 상태가 되기 전의 거리 즉, 일정한 여유를 두고 상기 작업자에게 경보를 발할 수 있는 거리를 말하며, 상기 소정거리는 상기 근접거리보다는 다소 먼 거리 이지만 상기 이동속도를 감안할 때 조만간 상기 근접거리에 다가갈 수 있는 거리를 말한다. 상기 소정거리나 상기 근접거리는 현장여건에 따라 적절한 거리로 정하도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제어유닛(100)은 상기 각각의 위치식별코드와 상기 수신신호강도를 전송하는 상기 작업자단말기(200)의 수가 상기 단말기식별코드의 개수보다 적은 경우에는 안전규칙 위반상태로 판단하여 안전경고신호를 상기 작업자단말기(200) 및 상기 관리서버(400)에 전송하도록 하는 것이 바람직한데, 이렇게 하면 상기 송배전설비(10)안에서 작업하는 인원이 상기 출입문(150) 개방요청 당시 인가된 인원보다 달라지는 경우를 예방할 수 있어 작업인원 부족으로 인한 안전사고를 예방할 수 있는 효과가 있다. 즉, 출입구에 들어갈 때만 승인된 인원을 충족시켜 일단 출입문을 개방한 뒤 작업인원의 일부가 일탈하는 것을 예방할 수 있는 효과가 있다.

한편, 상기 관리서버(400)는, 상기 송배전설비(10)에 출입할 작업자 모두가 휴대하는 작업자단말기(200)들에 대한 상기 각각의 단말기식별코드가 포함된 상기 식별코드정보를 상기 원격관리자로부터 입력받아 상기 제어유닛(100)에 전송하고, 상기 제어유닛(100)으로부터 상기 인가요청신호를 전송받은 경우에는 상기 원격관리자로부터 인가승인신호를 입력받아 상기 제어유닛(100)에 전송하고, 상기 제어유닛(100)으로부터 전송받은 상기 현재위치와 상기 이동방향 및 상기 이동속도를 상기 송배전설비의 도면과 함께 디스플레이장치(미도시)에 표시하며, 상기 제어유닛(200)으로부터 상기 위험경고신호 또는 상기 안전경고신호를 전송받은 경우에는 상기 디스플레이장치(미도시)에 표시하고 경보를 발하도록 하는 것이 바람직한데, 이렇게 함으로써 원격지에 있는 원격관리자가 상기 송배전설비(10) 내에서 작업하는 모든 상황을 제어하고 모니터할 수 있으며, 안전사고나 기타 비상상황 발생 시 신속하게 대처할 수 있게 된다.

그리고 상기 작업자단말기(200)는, 상기 작업자로부터 입력받은 상기 개방요청신호를 상기 제어유닛(200)에 전송하고, 상기 제어유닛(200)으로부터 전송받은 상기 현재위치를 상기 송배전설비의 도면과 함께 상기 작업자단말기(200)에 포함되는 디스플레이화면에 표시하고, 상기 제어유닛(200)으로부터 상기 위험경고신호 또는 상기 안전경고신호를 전송받은 경우에는 상기 작업자가 인식할 수 있도록 경보를 발하게 된다. 이렇게 함으로써 작업자들은 항상 자신이 상기 송배전설비(10) 내에서 어느 위치에서 작업 중인지를 손쉽고 정확하게 파악할 수 있고, 이로 인하여 안전사고나 비상상황 발생 시 신속하고 정확하게 대처할 수 있을 뿐만 아니라, 작업이 예정된 구역으로 용이하고 신속하게 접근할 수 있도록 하여 작업효율을 높이는 효과도 있다.

이하에서는 도3을 이용하여, 본 발명에 의한 송배전설비의 보안 및 안전관리시스템에서 상기 제어유닛(100)이 상기 작업자단말기(200)의 현재위치를 산출하는 바람직한 방법에 대하여 설명하고자 한다.

일반적으로 비콘과 비콘신호 수신하는 단말기 간의 거리측정은 가까운 거리에서는 비교적 정확하지만 거리가 멀어질수록 오차가 심해진다. 비콘과 관련한 기술의 발전과 더불어 비콘을 이용한 측위기술도 계속하여 발전하고 있기 때문에 거리측정 오차도 지속적으로 개선되고는 있지만, 비콘을 이용한 거리측정시 오차를 충분히 감안해 주어야 한다. 따라서 본 발명에 의한 송배전설비 보안 및 안전관리시스템에서는 공지된 방법을 사용하여 상기 위치신호비콘(300)과 상기 작업자단말기(200) 사이의 거리를 계산하지만, 상기 작업자단말기(200)의 현재위치 산출에 있어서는 상기 위치신호비콘(300)과 상기 작업자단말기(200) 사이의 거리계산 오차를 최소화하여 현재위치를 산출할 수 있는 독창적인 판단 알고리즘을 제공한다. 즉 다음과 같은 판단방법에 따라 상기 작업자단말기(200)의 현재위치를 산출해 낸다.

먼저, 상기 제어유닛(100)은 상기 작업자단말기(200)에서 수신되는 다수의 위치식별코드와 각각의 수신신호강도로 계산해낸 다수의 접근거리들 중에서 가장 짧은 접근거리를 찾아 제1 접근거리로 하고 그에 해당하는 위치신호비콘(300)을 제1 위치신호비콘으로하여 위치를 식별해 내고, 상기 다수의 접근거리들 중에서 두 번째로 짧은 접근거리를 찾아 제2 접근거리로 하고 그에 해당하는 위치신호비콘(300)을 제2 위치신호비콘로 하여 위치를 식별해 낸다.

그리고 만일, 제1 접근거리 및 제2접근거리가 이전에 비하여 동시에 멀어지거나 가까워진 경우 즉, 도 3a 및 도 3e에서처럼 작업자단말기(200)가 출입문(150)을 지나 첫 번째 위치신호비콘(300a)에 접근해 오는 상태이거나 마지막 위치신호비콘(300c)를 지나 멀어진 상태를 말한다. 여기서 멀어지거나 가까워진 것에 대한 판단은 상기 제어유닛(100)이 상기 다수의 접근거리에 대한 계산을 지속적으로 시행하며 이전에 시행한 계산과의 비교를 통하여 판단하도록 하는 것이 바람직하다.

이 경우 만일 도3a에서 보는 바와 같이 첫 번째 위치신호비콘(300a)에 접근해 오는 상태일 경우 제1 접근거리는 상기 작업자단말기(200)와 첫 번째 위치신호비콘(300a)과의 거리인 d1이 될 것이며, 제2 접근거리는 상기 작업자단말기(200)와 두 번째 위치신호비콘(300b)과의 거리인 d2가 될 것이다. (제3 접근거리는 상기 작업자단말기(200)와 세 번째 위치신호비콘(300c)과의 거리인 d3가 될 것이나 본 발명에서는 상기 제3 접근거리 이상은 사용하지 않는다.) 따라서 d1과 d2는 동시에 가까워진 상태이다. 그리고 상기 제2 접근거리인 d2는 제1 위치신호비콘과 제2 위치신호비콘과의 간격인 s1보다도 먼 거리이기 때문에 d1에 비하여 상대적으로 오차가 매우 심하다. 그러므로 상대적으로 가까운 거리에 있는 d1의 신뢰성이 높기 때문에 d2는 버리고 d1을 사용하는 것이 바람직하다. 즉 상기 작업자단말기(200)의 현재위치는 제1 위치신호비콘인 첫 번째 위치신호비콘(300a)으로부터 상기 제2 위치신호비콘인 두 번째 위치신호비콘(300b)쪽과 반대쪽으로 제1 접근거리인 d1만큼 떨어진 곳을 상기 작업자단말기(200)의 현재위치로 한다.

만일 도3e에서 보는 바와 같이 마지막 위치신호비콘(300c)를 지나 상기 제1 접근거리 및 상기 제2 접근거리가 모두 멀어진 상태라면 상기 제1 접근거리는 d3가 될 것이고, 상기 제2 접근거리는 d2가 될 것이므로 위에서 상술한 대로 상기 제1 위치신호비콘인 세 번째 위치신호비콘(300c)으로부터 상기 제2 위치신호비콘인 두 번째 위치신호비콘(300b)쪽과 반대쪽으로 상기 제1 접근거리인 d3만큼 떨어진 곳을 상기 작업자단말기(200)의 현재위치로 한다.

그러나 위에 경우가 아니라면 즉 상기 제1 접근거리 및 상기 제2 접근거리가 이전에 비하여 동시에 멀어지거나 가까워진 경우가 아니라면 제1 위치신호비콘과 제2 위치신호비콘 사이에서 제1 위치신호비콘으로부터 제1 접근거리만큼 떨어진 곳을 현재위치로 한다.

도3b에서 보는 바와 같이 만일, 상기 제1 접근거리 및 상기 제2접근거리가 이전에 비하여 동시에 멀어지거나 가까워진 경우가 아니라면 상기 작업자단말기(200)는 상기 제1 위치신호비콘인 첫 번째 위치신호비콘(300a)과 상기 제2 위치신호비콘인 두 번째 위치신호비콘(300b) 사이에 위치하고 있을 것이다. 왜냐하면 이 상태 즉 도3b의 상태에서는 상기 작업자단말기(200)의 움직임이 있으면, 상기 제1 접근거리가 줄어들면 상기 제2 접근거리가 늘어나는 상태일 것이고 상기 제2 접근거리가 줄어들면 상기 제1 접근거리가 늘어나는 상태일 것이기 때문이다. 도3b의 경우 작업자단말기(200)의 현재위치는 첫 번째 위치신호비콘(300a)과 두 번째 위치신호비콘(300b) 사이인 s1 상에 있으며, 첫 번째 위치신호비콘(300a)으로부터 d1만큼 떨어진 곳이 된다. 여기서 d1만 사용하는 이유는 상술한 바와 같이 비콘의 거리측정 오차는 거리가 가까워질수록 신뢰성이 높아지기 때문이다.

도3c은 상기 작업자단말기(200)가 첫 번째 위치신호비콘(300a)과 두 번째 위치신호비콘(300b) 사이에 있지만 두 번째 위치신호비콘(300b)과의 거리가 더 가까울 때의 경우이다. 이 경우 제1 위치신호비콘은 두 번째 위치신호비콘(300b)이, 제1 접근거리는 d2가 되며, 제2 위치신호비콘은 첫 번째 위치신호비콘(300a)이, 제2 접근거리는 d1이 된다.

도3d는 첫 번째 위치신호비콘(300a)과 두 번째 위치신호비콘(300b) 사이의 간격(s1)보다 두 번째 위치신호비콘(300b)과 세 번째 위치신호비콘(300b)사이의 간격(s2)이 짧기 때문에, 상기 작업자단말기(200)가 첫 번째 위치신호비콘(300a)과 두 번째 위치신호비콘(300b) 사이에 있지만 d3가 상기 제2 접근거리가 되는 경우이다. 이 경우에는 상기 제1 접근거리 및 상기 제2 접근거리가 이전에 비하여 동시에 멀어지거나 가까워진 경우에 해당하므로 즉 상기 작업자단말기(200)의 현재위치는 상기 제1 위치신호비콘인 두 번째 위치신호비콘(300b)으로부터 상기 제2 위치신호비콘인 세 번째 위치신호비콘(300c)쪽과 반대쪽으로 상기 제1 접근거리인 d2만큼 떨어진 곳을 상기 작업자단말기(200)의 현재위치로 한다.

이렇게 상기 제1 접근거리 및 상기 제2 접근거리가 이전에 비하여 동시에 멀어지거나 가까워진 경우를 판단해서 이에 해당하면 상기 제1 위치신호비콘 으로부터 상기 제2 위치신호비콘 쪽과 반대쪽으로 상기 제1 접근거리만큼 떨어진 위치를 현재위치로 하고, 그렇지 않은 경우에는 상기 제1 위치신호비콘과 상기 제2 위치신호비콘 사이에서 상기 제1 위치신호비콘 으로부터 상기 제1 접근거리만큼 떨어진 곳을 현재위치로 하는 본 발명에 의한 현재위치 판단 알고리즘은 상기 위치신호비콘(300) 사이의 간격이 일정하지 않더라도 현재위치를 정확하게 판단해 낼 수 있는 장점이 있다.

이하에서는 도 4를 이용하여 상기 위치신호비콘(300)들의 간격이 멀기 때문에 거리측정 오차를 감안해야 하는 경우에 있어서 상기 작업자단말기(300)의 현재위치를 판단하는 방법에 대한 설명하고자 한다.

상술한 바와 같이 비콘과 비콘신호 수신기와의 거리가 멀면 멀수록 거리측정오차는 심해진다. 통상적으로 허용되는 오차범위내로 측정이 가능한 거리가 어느 정도인지는 비콘의 제조사나 종류에 따라 천차만별이지만 경우에 따라서는 수 미터 이하일 수도 있다. 따라서 본 발명에서는 이러한 오차가 허용되는 거리를 감안하여, 제1 접근거리가 일정거리 이상일 경우 즉, 오차가 허용되는 거리를 벗어나는 경우에는 위치판단 방법을 달리하고 있다. 여기서 일정거리는 상술한 바와 같이 비콘의 종류에 따라 달라지므로 비콘의 종류나 설치환경 등을 감안하여 정해지는 숫자이다.

도 4a에서 보는 바와 같이 두 개의 위치신호비콘(300a, 300b) 사이의 간격(s1)이 넓은 상태일지라도 제1 접근거리(이 경우에는 d2)가 상기 일정거리 즉 오차가 허용되는 거리 이내일 경우에는 제1 접근거리를 사용하여 현재위치를 결정한다. 그러나 제1 접근거리 및 제2 접근거리 모두 상기 일정거리를 초과하는 경우에는 상기 제1 위치신호비콘 으로부터 상기 제1 접근거리 만큼 떨어진 지점과 상기 제2 위치신호비콘 으로부터 상기 제2 접근거리 만큼 떨어진 지점의 중간지점으로 산출하는 것이 바람직하다.

도 4b는 거리측정 오차로 인하여 상기 제1 접근거리와 상기 제2 접근거리를 합하더라도 상기 두 위치신호비콘(300a, 300b)간의 간격(s1)보다 짧게 계산된 경우이며, 도 3c의 경우는 거리측정 오차로 인하여 상기 제1 접근거리와 상기 제2 접근거리를 합한 길이가 오히려 상기 두 위치신호비콘(300a, 300b) 사이의 간격(s1)보다 길게 계산된 경우이다. 상기 제어유닛(100)은 두 경우 모두 상기 제1 위치신호비콘인 두 번째 위치신호비콘(300b)으로부터 상기 제1 접근거리인 d2 만큼 떨어진 지점과 상기 제2 위치신호비콘인 첫 번째 위치신호비콘(300a)으로부터 상기 제2 접근거리인 d1 만큼 떨어진 지점의 중간지점(p)을 상기 작업자단말기(200)의 현재위치로 산출해 내게 된다.

한편, 상기 제어유닛(100)이 상기 작업자단말기(200)의 이동방향을 산출하는 방법을 설명하자면, 먼저 상기 작업자단말기(200)와 상기 위치신호비콘(300)과의 접근거리를 계산한 결과 이전 계산에 비하여 상기 제1 접근거리 및 상기 제2 접근거리가 동시에 가까워졌거나 상기 제1 접근거리가 가까워진 동시에 상기 제2 접근거리가 멀어진 경우에는 제1 위치신호비콘 쪽으로 접근하는 방향으로 산출하는 것이 바람직하다. 즉 상기 제1 접근거리 및 상기 제2 접근거리가 동시에 가까워졌다는 것은 도 3a 또는 도 3d와 같은 경우에 해당하므로 상기 제1 위치신호비콘인 첫 번째 위치신호비콘(300a)으로 접근하거나(도 3a의 경우) 두 번째 위치신호비콘(300b)으로 접근하는 경우(도 3d의 경우)이다. 반면 상기 제1 접근거리가 가까워진 동시에 상기 제2 접근거리가 멀어진 경우라 함은 도 3c에 해당하며 도 3c에서 보는 바와 같이 상기 제1 접근거리인 d2는 점점 가까워지고 상기 제2 접근거리인 d1은 점점 멀어지는 상태이다. 따라서 상기 제1 위치비콘신호인 두 번째 위치비콘신호(300b)쪽으로 접근하는 방향으로 산출하게 된다.

그러나 상기 접근거리 계산 전보다 상기 제2 접근거리는 가까워졌지만 상기 제1 접근거리가 멀어진 경우에는 상기 제2 위치신호비콘 쪽으로 접근하는 방향으로 산출하게 된다. 이는 도 3b의 경우에 해당하는데, 도 3b는 상기 제2 접근거리인 d2는 점점 가까워지는 상태이고 상기 제1 접근거리인 d1은 점점 멀어지는 상태이다 따라서 상기 작업자단말기(200)는 상기 제2 위치신호비콘인 두 번째 위치신호비콘(300b) 방향으로 접근하는 것으로 판단하게 된다.

반면, 상기 접근거리 계산 전보다 상기 제1 접근거리와 상기 제2 접근거리가 동시에 멀어진 경우에는 상기 제1 위치신호비콘으로부터 상기 제2 위치신호비콘 반대쪽으로 멀어지는 방향이 되는데 이는 도 3e의 경우에 해당된다. 즉 도 3e에서 상기 작업자단말기(200)는 상기 제1 접근거리인 d3와 상기 제2 접근거리인 d2가 점점 멀어지는 경우이므로 상기 제1 위치신호비콘인 세 번째 위치신호비콘(300c)으로부터 상기 제2 위치신호비콘인 두 번째 위치신호비콘(300b)의 반대쪽으로 이동하는 것으로 판단하게 된다.

이렇게 상기 작업자단말기(200)의 이동방향을 파악하게 되면 상술한 바 있는 상기 작업자단말기(200)의 현재위치 판단결과를 이용하여 상기 작업자단말기(200)가 어느 위치에 있으며 어디로 이동하고 있는지를 파악하는 것이 가능하게 된다.

한편 상기 제어유닛(100)은 상기 작업자단말기(200)의 이동속도는 공지된 속도계산방법인 단위시간당 변동 값을 계산하여 산출한다. 그러나 상술한 바 있는 비콘의 거리측정오차를 감안해야 하므로 비콘의 오차허용범위인 상기 일정거리 이내일 경우에만 상기 제1 접근거리가 변동된 값을 상기 단위시간으로 나눈 값으로 산출한다.

즉 상기 단위시간의 시작시점 및/또는 상기 단위시간의 종료시점에 상기 제1 접근거리가 상기 일정거리 이내인 경우 상기 단위시간 동안 상기 제1 접근거리가 변동된 값을 상기 단위시간으로 나눈 값으로 산출하지만, 상기 단위시간의 시작시점 및 상기 단위시간의 종료시점에 제1 접근거리가 상기 일정거리를 초과한 상태인 경우 상기 단위시간 동안 상기 제1 접근거리가 변동된 값의 절대 값에 상기 단위시간 동안 상기 제2 접근거리가 변동된 값의 절대 값을 합하여 2로 나눈 후 다시 상기 단위시간으로 나눈 값으로 산출하게 된다. 즉, 오차범위를 벗어나는 경우에는 두 비콘에서 측정한 값의 평균값을 사용하도록 함으로써 오차를 줄일 수 있게 된다.

상기와 같은 여러 가지 예로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 예들에 국한되는 것이 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 예들에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 송배전설비
100 제어유닛
120 시건장치 130 BLE수신기
150 출입문
200 작업자단말기
300 위치신호비콘
400 관리서버
500 무선통신망
600 위험신호비콘

Claims (3)

1. 무인으로 운영되는 송배전설비에 설치되어, 상기 송배전설비의 출입구에 대한 시건장치를 제어하여 비인가자의 출입을 통제하며, 출입을 인가받은 작업자들이 휴대하는 작업자단말기의 위치를 파악하여 상기 작업자단말기 및 관리서버에 전송하는 제어유닛;
   상기 출입구 외부에서 상기 작업자단말기가 BLE신호로 전송하는 단말기식별코드를 수신하여 상기 제어유닛에 전송하는 BLE수신기;
   상기 송배전설비 내 소정위치에 서로 이격되어 설치되어, 자신의 위치식별코드를 일정시간 간격으로 각각 송출하는 복수의 위치신호비콘;
   상기 송배전설비 내 위험구역에 설치되어, 자신의 위험식별코드를 일정시간 간격으로 송출하는 위험신호비콘;
   상기 제어유닛과 무선통신수단을 통하여 연결되며, 자신의 단말기식별코드를 일정시간 간격으로 송출하며, 상기 위치식별코드 또는 상기 위험식별코드를 수신하는 경우 각각의 위치식별코드 또는 위험식별코드에 대한 수신신호강도와 함께 상기 제어유닛에 전송하는 상기 작업자단말기; 및
   상기 송배전설비에 대한 원격관리자가 근무하는 장소에 설치되어, 상기 제어유닛과 유선 또는 무선통신수단으로 연결되는 상기 관리서버; 를 포함하며,
   상기 제어유닛은,
   - 상기 작업자단말기로부터 상기 출입구에 대한 개방요청신호를 수신하는 경우, 상기 BLE수신기가 보내온 단말기식별코드의 개수와 각각의 단말기식별코드가 상기 관리서버로부터 사전에 전송받은 식별코드정보와 동일한 경우에는 상기 시건장치를 제어하여 상기 출입구를 개방하고,
   - 상기 식별코드정보가 없거나, 상기 단말기식별코드의 개수 또는 상기 각각의 단말기식별코드 중 적어도 하나 이상이 상기 식별코드정보와 상이한 경우에는 상기 각각의 단말기식별코드가 포함된 인가요청신호를 상기 관리서버에 전송하여 상기 관리서버로부터 인가승인신호를 수신한 경우에만 상기 시건장치를 제어하여 상기 출입구를 개방하고,
   - 상기 작업자단말기가 상기 각각의 위치식별코드를 수신하여 상기 수신신호강도와 함께 전송하면 상기 각각의 위치식별코드에 대한 전송신호강도와 수신신호강도를 이용하여 상기 작업자단말기와 각각의 위치신호비콘 사이의 접근거리를 계산하고 상기 작업자단말기의 현재위치와 이동방향 및 이동속도를 산출하여 상기 관리서버 및 상기 작업자단말기에 전송하고,
   - 상기 작업자단말기가 상기 위험식별코드를 수신하여 상기 수신신호강도와 함께 전송하면, 상기 위험식별코드에 대한 전송신호강도와 수신신호강도를 이용하여 상기 작업자단말기와 상기 위험신호비콘 사이의 접근거리를 계산하고 상기 작업자단말기의 이동방향 및 이동속도를 산출하여 상기 작업자단말기가 상기 위험신호비콘으로부터 근접거리에 있거나 상기 위험신호비콘으로부터 소정거리 이내에 있는 상기 작업자단말기가 상기 위험신호비콘을 향하여 일정속도 이상으로 접근하는 경우 상기 작업자가 위험상태에 있는 것으로 판단하여 위험경고신호를 상기 작업자단말기 및 상기 관리서버에 전송하고,
   - 상기 각각의 위치식별코드와 상기 수신신호강도를 전송하는 상기 작업자단말기의 수가 상기 단말기식별코드의 개수보다 적은 경우에는 안전규칙 위반상태로 판단하여 안전경고신호를 상기 작업자단말기 및 상기 관리서버에 전송하며,
   상기 관리서버는, 상기 송배전설비에 출입할 작업자 모두가 휴대하는 작업자단말기들에 대한 상기 각각의 단말기식별코드가 포함된 상기 식별코드정보를 상기 원격관리자로부터 입력받아 상기 제어유닛에 전송하고, 상기 제어유닛으로부터 상기 인가요청신호를 전송받은 경우에는 상기 원격관리자로부터 인가승인신호를 입력받아 상기 제어유닛에 전송하고, 상기 제어유닛으로부터 전송받은 상기 현재위치와 상기 이동방향 및 상기 이동속도를 상기 송배전설비의 도면과 함께 디스플레이장치에 표시하며, 상기 제어유닛으로부터 상기 위험경고신호 또는 상기 안전경고신호를 전송받은 경우에는 상기 디스플레이장치에 표시하고 경보를 발하며,
   상기 작업자단말기는, 상기 작업자로부터 입력받은 상기 개방요청신호를 상기 제어유닛에 전송하고, 상기 제어유닛으로부터 전송받은 상기 현재위치를 상기 송배전설비의 도면과 함께 디스플레이화면에 표시하고, 상기 제어유닛으로부터 상기 위험경고신호 또는 상기 안전경고신호를 전송받은 경우에는 상기 작업자가 인식할 수 있도록 경보를 발하며,
   상기 복수의 위치신호비콘은, 상기 작업자단말기가 상기 출입구 내부에 위치한 경우 적어도 두 개 이상의 위치신호비콘으로 부터 상기 위치식별코드를 수신할 수 있는 간격으로 설치되는 것을 특징으로 하는 송배전설비 보안 및 안전관리시스템
2. 제1항에 있어서
   상기 제어유닛은 상기 현재위치를, 상기 접근거리 중 가장 짧은 제1 접근거리에 위치한 제1 위치신호비콘과 상기 접근거리 중 두 번째로 짧은 제2 접근거리에 위치한 제2 위치신호비콘 사이에 상기 제1 위치신호비콘 으로부터 상기 제1 접근거리 만큼 떨어진 지점으로 산출하되, 상기 제1 접근거리가 일정거리 이상일 경우에는 상기 제1 위치신호비콘으로부터 상기 제1 접근거리 만큼 떨어진 지점과 상기 제2 위치신호비콘으로부터 상기 제2 접근거리 만큼 떨어진 지점의 중간지점으로 산출하고, 상기 접근거리 계산 전보다 상기 제1 접근거리 및 상기 제2 접근거리가 동시에 멀어졌거나 동시에 가까워진 경우에는 상기 제1 접근거리가 상기 일정거리 이상인지 여부와 관계없이 상기 제1 위치신호비콘에서 상기 제2 위치신호비콘 반대쪽으로 제1 접근거리 만큼 떨어진 지점으로 산출하는 것을 특징으로 하는 송배전설비 보안 및 안전관리시스템
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제어유닛은 상기 이동방향을, 상기 접근거리 계산 전보다 상기 제1 접근거리 및 상기 제2 접근거리가 동시에 가까워졌거나 상기 제1 접근거리가 가까워진 동시에 상기 제2 접근거리가 멀어진 경우에는 제1 위치신호비콘 쪽으로 접근하는 방향으로 산출하고, 상기 접근거리 계산 전보다 상기 제2 접근거리는 가까워졌지만 상기 제1 접근거리가 멀어진 경우에는 제2 위치신호비콘 쪽으로 접근하는 방향으로 산출하고, 상기 접근거리 계산 전보다 상기 제1 접근거리와 상기 제2 접근거리가 동시에 멀어진 경우에는 상기 제1 위치신호비콘으로부터 상기 제2 위치신호비콘 반대쪽으로 멀어지는 방향으로 산출하며,
   상기 제어유닛은 상기 이동속도를, 단위시간의 시작시점 또는 상기 단위시간의 종료시점에 상기 제1 접근거리가 상기 일정거리 이내인 경우에는 상기 단위시간 동안 상기 제1 접근거리가 변동된 값을 상기 단위시간으로 나눈 값으로 산출하며, 상기 단위시간의 시작시점 및 상기 단위시간의 종료시점에 제1 접근거리가 상기 일정거리를 초과한 상태인 경우에는 상기 단위시간 동안 상기 제1 접근거리가 변동된 값의 절대 값에 상기 단위시간 동안 상기 제2 접근거리가 변동된 값의 절대 값을 합하여 2로 나눈 후 다시 상기 단위시간으로 나눈 값으로 산출하는 것을 특징으로 하는 송배전설비 보안 및 안전관리시스템
   

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