KR102045474B1 - 위급 경보 시스템을 갖춘 실험실용 안전 작업대 - Google Patents

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Abstract

실험실 내에서의 위급 상황을 효과적으로 탐지하여 통보할 수 있는 위급 상황 경보 방법 및 시스템에 대해 기술한다. 위급 경보 방법:은 실험실 내에서의 실내 음향을 모니터링하는 단계; 모니터닝된 음향을 분석하여 음성 데이터를 추출하는 단계; 상기 음성 데이터가 위급 상황에 관련한 음성 데이터인지를 판단하는 단계; 상기 음성이 위급 상황 음성으로 판단되면, 위급 상황에 대응하는 신호를 발생하는 단계; 상기 신호를 상기 위급 상황 관련 대응 시스템으로 전송하는 단계;를 포함한다.

Description

위급 경보 시스템을 갖춘 실험실용 안전 작업대{Safety cabinet having an emergency alarm system for laboratory}
본 발명은 위급 상황 경보 시스템을 갖춘 안전 작업대에 관한 것으로서, 상세하게는 실험실에서 발생할 수 있는 위급 상황을 신속하게 위급 사실을 통보할 수 있는 안전 작업대에 관한 것이다.
안전 작업대(Safety Cabinet)는 그 내부에 장착된 필터를 통해 유입된 공기를 처리하여 작업대 내부로 일정한 흐름을 유도함으로써 시료와 사용자, 시료 간의 교차오염을 방지한다.
이러한 작업대에는 내부에 설치된 필터를 통해 내부 공기를 순환시키면서 필터링하는 내부 순환 필터링 구조와 유해한 가스등이 배출되는 시료의 경우 작업대 외부로 공기를 배출하면서 필터링하는 구조가 있다.
그런데, 이런 안전 작업대에서 위험물질을 다루는 실험에서는 여러 형태의 위급상황이 벌어질 수 있다. 이러한 위급 상황에서, 예를 들어 화재 발생시 화재 센서의 작동에 의해 위급 상황을 경보 및 통보한다. 이러한 위급 상황은 연구실 내에 근무자가 유무에 상관없이 발생할 수 있으며, 화재 센서는 화염 등에 의해 자동으로 작동한다. 이러한 방식 외에 사물인터넷을 통해 실험실내의 위급 상황을 외부로 알리는 방식도 존재한다.
근무자가 있는 경우 위급 상황 발생시 이를 즉시 회사 소속 안전팀이나 119 등의 재난 관계 기관에 빠르게 신고해야 하는데, 위급상황에서 근무자가 경황이 없거나 신고하기 어려운 상황이어서 빠른 대응이 어려운 경우가 있다. 이러한 이유 등에 의해 신속한 신고가 이루어지지 않으면 골든 타임을 놓치게 되어 더 이상 대처하기 어려운 매우 위급한 상황이 될 수 있다.
삭제
본 발명은 실험실에서의 위급상황을 매우 신속하게 통보 또는 신고할 수 있는 안전 작업대를 제시한다.
본 발명에 따른 안전 작업대:는
작업자가 실험을 수행하는 작업 챔버가 마련되어 있는 본체;
상기 본체에 설치되어 실내 음향을 모니터링하는 마이크, 그리고
상기 본체에 마련되는 것으로 상기 마이크로 부터의 음성 데이터를 이용해실험실의 위급 사항을 위급 상황 관련 대응 시스템으로 전송하는 위급 상화 경보 시스템;을 구비하며,
상기 본체에 마련되는 것으로 상기 마이크로 부터의 음성 데이터를 이용해 실험실의 위급 사항을 위급 상황 관련 대응 시스템으로 전송하는 위급 상황 경보 시스템;을 구비하며,
상기 본체에 마련되는 것으로, 상기 마이크로 부터의 실험실 내부의 음향을 분석하여 음성 데이터를 추출하여, 상기 음성 데이터가 위급 상황에 관련한 음성 데이터인지를 판단하는 음성 분석부; 상기 음성이 위급 상황 음성으로 판단되면, 위급 상황에 대응하는 신호를 발생하는 위급 신호 발생부, 그리고 상기 신호를 상기 위급 상황 관련 대응 시스템으로 전송하는 통신부;를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 음성 분석부:는
상기 음성 데이터에서 노이즈를 제거하고, 노이즈가 제거된 실내 음향을 분석하여 음성 특징을 추출하고, 음성 특징을 이용해 상기 음성 데이터를 추출하고, 상기 음성데이터를 위급 음성 기준 데이터를 저장하고 있는 룩업 테이블에 대조하여 위급 상황 발생 여부를 판단할 수 있다.
상기 실내 음향에서 노이즈를 제거하고, 노이즈가 제거된 실내 음향을 분석하여 음성 특징을 추출하고, 음성 특징을 이용해 상기 음성 데이터를 추출하고, 상기 음성데이터를 위급 음성 기준 데이터를 저장하고 있는 룩업 테이블에 대조하여 위급 상황 발생 여부를 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 음향 모니터링은 소리 감지 센서, 마이크 중의 적어도 어느 하나를 적용할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 위급 상황 경보 시스템은 컴퓨터를 기반으로 하는 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 위급 상황 경보 시스템은 실험실 내부 온도를 측정하는 온도 센서를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 실험실에서 위급 상황 발생시, 실험실 내의 근무자의 육성으로 하는 위급 상황 음향을 청취하고, 위급 상황으로 판단되는 경우, 이를 위급 상황에 관계된 개인 또는 기관으로 통보할 수 있도록 한다. 이는 위급 상황 발생시 실험실 내의 작업자가 경황이 없거나 신고하기 어려운 상황이어도 자연스럽게 발생하는 위급 음성을 센싱하여 이에 대응하는 조치를 수행함으로써 즉시 위급 상황을 신속히 대응할 수 있게 된다.
도1A은 본 발명에서 적용할 수 있는 실험실 작업대의 한 예를 도시한다.
도1B는 본 발명에서 적용할 수 있는 안전 작업대의 다른 례를 도시한다.
도2는 본 발명에 따라 위급 경보 시스템을 갖춘 작업대의 설치 예를 도시한다.
도3은 본 발명에 따라 위급 경보 시스템을 갖춘 작업대의 다른 설치 예를 도시한다.
도4는 본 발명에 따른 위급 상환 판단 및 통보 과정을 보이는 흐름도이다.
도5는 본 발명에 따른 음성인식 및 위급 상황 판단 과정을 보이는 흐름도이다.
도6은 본 발명에 따른 음성 인식 과정을 보이는 흐름도이다.
도1A은 본 발명에서 적용할 수 있는 실험실 작업대의 한 예를 도시한다.
도1B는 본 발명에서 적용할 수 있는 안전 작업대의 다른 예를 도시한다.
도2는 본 발명에 따라 위급 경보 시스템을 갖춘 작업대의 설치 예를 도시한다.
도3은 본 발명에 따라 위급 경보 시스템을 갖춘 작업대의 다른 설치 예를 도시한다.
도4는 본 발명에 따른 위급 상환 판단 및 통보 과정을 보이는 흐름도이다.
도5는 본 발명에 따른 음성인식 및 위급 상황 판단 과정을 보이는 흐름도이다.
도6은 본 발명에 따른 음성 인식 과정을 보이는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 위급 경보 시스템을 갖춘 안전 작업대의 실시 예를 설명한다.
도1a를 참조하면, 안전 작업대(100a)의 본체의 상면에 배기구(102)가 마련되고, 그 하부에는 작업대(100a)를 지지하는 다리를 다수 갖춘 지지대(103)가 마련되어 있다.
상기 본체(100)는 전면 커버(104)에 의해 개폐되는 것으로 처리대상물이 위치하는 작업 챔버(105)를 구비한다. 상기 작업 챔버(105)의 위에는 작업 챔버(105)로 정화 공기를 공급하는 양압 챔버(106)가 마련될 수 있다.
도1b는 본 발명에 적용할 수 있는 다른 작업대로서 일반적 실험 작업대의 일례를 도시한다. 도1b를 참조하면, 작업대(100b)는 다수의 선반과 작업테이블을 가지며, 여러 대가 하나로 결합되어 사용될 수 있다.
상기와 같은 작업대(100a, 100b)에서는 위험한 물질이 다루어 질 수 있고, 불의의 상황에 의해 유해물질의 유출, 화재발생 등의 위급상황이 발생할 수 있다.
실험실에는 흄후드(fume hood), BSC(bio-safety cabinet), 이동식 암후드, 클린벤치 등의 다양한 작업설비가 설치되는데, 이들은 모두 상기와 같은 위급 상황의 발생원이 될 수 있다.
이러한 다양한 장치들이 마련되는 실험실에 위급 상황이 발생했을 때, 그 현장에 있던 작업자가 위급 상황에 긴급 대처하여야 하는데 어떠한 경우 작업자가 미처 적절한 조치를 취할 수 없는 경우가 발생한다.
본 발명은 이러한 위급 상황에 대응하여 보다 신속하게 위급 상황을 인지하고 이를 효과적으로 관련자 및 유관 기관에 통보할 수 있는 방법과 이를 적용하는 장치를 제시한다.
도2는 본 발명에 따라 유선 또는 무선 통신 시스템을 기반으로 하는 위급 경보 시스템을 갖춘 안전 작업대와 안전 작업대가 설치된 환경을 예시한다.
도2에서 참조번호 10은 화재발생, 위험물질 유출 등의 위급상황이 발생할 수 있는 실험실을 나타낸다. 실험실(10) 내에는 흄후드(fume hood), BSC(bio-safety cabinet), 이동식 암후드, 클린벤치 등의 하나 또는 그 이상의 작업대(20)와 실험자 또는 작업자(1)가 위치한다. 상기 실험실(10) 내에는 위급 상황을 검출하기 위한 마이크와 같은 음성센서와 카메라와 같은 영상 센서를 포함하는 센서 장치(40) 및 이로부터의 신 상기 위급 상황 경보 시스템(30)이 마련된다.
본 발명의 위급 상황 판단 기술은 후술하는 음성 인식 방법을 적용하는데, 실험실용 작업대와 보관함은 이동이 거의 없고, 전기가 필수적인 경우가 대부분이므로 음성 신호와 영상 신호를 검출하는 마이크, 카메라 등을 포함하는 신호 검출장치(40)와 상기 신호 검출장치(40)로부터의 음성 또는 영상 신호를 이용해 위급상황을 판단하는 상기 위급 상황 경보 시스템(30)이 작업대 각각에 마련되며, 각 상기 위급 상황 경보 시스템(30)은 해당 작업대에 대한 식별용 고유정보를 포함할 수 있다.
상기 위급 상황 경보 시스템 (30)은 내부에 통신 시스템을 갖추어, 후술하는 과정을 통해 위급상황을 판단하여 위급 상황대처에 유관한 관계자 휴대 단말기(60) 및 관제 센타(80), 119 안전 신고센터(70) 등 유관기관으로 통보한다.
도3은 다수의 실험실(10) 또는 작업대(20)를 관리하는 경우, 이를 종합 관제할 수 있는 관제 시스템(50)을 가지는 위급 경보 시스템의 전체 구조를 보인다.
관제 시스템(50)은 컴퓨터 기반의 구조를 가지는 것으로 다수의 실험실(10) 또는 다수의 작업대(20)를 관리하는 경우 상기 작업대(20)에 설치된 위급 상황 경보 시스템(30)으로부터 필요 정보를 전달받아 이를 공동 관제하면서 해당 실험실 내에서의 위급 상황을 판단하고 그 판단 결과에 따라 실험실(10) 내부를 CCTV 등으로 모니터링 하면서 위급 상황 발생을 관계자(60) 및 관제 센타(80), 119 안전 신고센터(70) 등 유관기관으로 통보한다.
도4는 본 발명에 따른 위급 경보 시스템의 구성을 개략적으로 설명하는 블록다이어그램이다.
도4를 참조하면, 작업대(20)와 실험자 또는 작업자(1)가 위치하는 실험실(10) 내에 신호 검출장치(40)를 포함하는 위급 상황 경보 시스템(30)이 위치한다. 신호 검출장치(40)에는 기본적으로 마이크 또는 음향 센서(41)를 포함하며, 부가적으로 CCTV용 카메라(42)를 더 포함할 수 있다. 이를 통해서 위급 상황 발생 방향을 추정할 수 도 있다. 또한 본 시스템은 시스템 전원 차단 시에도 동작 할 수 있도록, 배터리, 대용량 콘덴서 등을 적용할 수 있다.
상기 센서 장치(40)는 위급 상황 경보 시스템(30)에 연결되며, 위급 상황 경보 시스템(30)은 상기 음향 센서(41)로부터의 음향 신호를 분석하여 위급 상황 발생 여부를 판단하고, 위급 상황 발생으로 판단된 경우 관제 시스템(50)를 통하거나 직접 이를 실험실 관계자와 위급 상황 유관기관(60, 70, 80)으로 통보한다.
위급 상황 발생 정보에는 해당 작업대의 고유번호, 작업대가 설치된 장소, 현재의 온도 등을 포함할 수 있다. 상기 음향 신호는 실험실내에서 발생하는 작업자의 음성으로부터 획득하며, 이러한 음향 신호는 마이크로폰에 의해 얻어지며, 이와는 별도로 상기 온도는 별도로 마련되는 온도 센서에 의해 측정되어 유관기관으로 통보될 수 있다.
도5는 본 발명에 따른 위급 상환 판단 및 통보 과정을 보이는 흐름도이다.
도5에 도시된 바와 같이, 실내 음향에 대한 음성 모니터링(S1)이 마이크에 의해 무한 루우프로 실행된다. 음성 모니터링(S1)에 의해 얻어진 음성 신호는 실시간으로 검출(S2)되고, 그리고 분석(인식)을 통해 음성 특징의 추출하고 음성 특징을 이용한 음성 데이터의 구성 등을 통해 음성 데이터를 추출(S4)한다. 이러한 음성 데이터 추출 과정에서 실내 음향으로부터 노이즈를 제거하는 단계가 포함된다. 음성 분석에 의해 얻어진 음성 데이터를 위급 상황에 관계된 위급 음성 기준 데이터를 저장하고 있는 룩업 테이블에 대조하여 위급 상황에 해당하면(S5), 이를 관계자 및 유관 기관으로 통보하고, 음성 모니터링을 유지한다. 이때에 부가적 장치로 CCTV 등과 같은 영상 카메라가 설치되어 있는 경우 CCTV를 작동시켜 위급 발생 위치에 대한 영상 모니터링도 수행하며, 영상 모니터링에 의해 얻어진 영상 데이터를 유관기관으로 전송한다. 이때에 영상의 전송을 일정한 시간 동안의 영상자료를 전송하든가 또는 스트림 형태로 연속 송출도 가능하게 할 수 있다.
이하 음성 인식에 대해 설명한다.
본 발명은 기본적으로 음성인식을 기반으로 하며, 이 음성은 위급 상황에 대한 짧은 언어적 표현을 포함한다. 실험실에서 발생할 수 있는 위급 상황에 관련되는 언어적 표현으로는 "불이야", "비상", "긴급상황"과 같은 약속된 위급상황 언어가 있으며, 또한, 놀랐을 때에 자연적으로 외치는 "아악", "꺄악", "엄마야","사람 살려" 등등이 있을 수 있다.
본 발명에서는 위급 상황에서 의도적으로 또는 자연적으로 발생하는 음성을 데이터 베이스화하고 이를 위급 상황의 판단에 사용한다.
음성 인식에는 공지의 음성 인식 방법을 적용하여 이를 음성 데이터로 변환한다. 지속적인 음성 모니터링에서는 슬라이딩 윈도우 방식에 의해 일정한 시간 간격으로 쉬프트 하면서 음성 신호를 샘플링하며, 샘플링된 음성 신호를 분석하여 음성 데이터화한다.
도6은 본 발명에 따른 음성인식 및 위급 상황 판단 과정을 보이는 블록다이어그램이다.
도6에 도시된 바와 같이, 마이크 등에 의해 전기적 음성 신호를 음성 데이터로 입력 받고(S11), 이 음성 데이터로부터 노이즈를 제거한 후 이로부터 음성 특징을 추출(S12)하고 그리고 음성 특징에 따라 그 패턴을 특정화(S13)한다. 특정화된 데이터로부터 단어 또는 문장을 추출하고(S14) 이를 데이터베이스에 비교하여 추출된 단어 또는 문장이 기등록된 위급 관련 단어 또는 문장인지를 비교 판단한다(S15). 이러한 비교 판단 결과 위급 상황이며 전술한 바와 같은 통보를 수행한다. 본 발명에서는 상기 데이터 베이스를 위한 위급 상황 관련 음성을 다양한 패턴으로 데이터베이스화하여 위급 상황 판단 기준이 되는 룩업테이블로 적용한다.
위와 같은 본 발명에서, 실험실에 대한 센서류의 설치는 여러 장소에 대해 이루어 질 수 있다. 따라서, 관제시스템은 센서류가 설치되는 복수의 장소에 대한 위치 정보를 기본적으로 보유하고 있으며, 따라서 위급 상황 발생시 해당 실험실에 있는 작업자는 단순히 위급 상황에 관련되는 짧고 분명한 단어 또는 문장을 발성하면 된다.
한편, 부가적으로 각 실험실과 관제시스템간에 음성 이나 영상 통화시스템을 마련하여 위급 발생시 자동 통화 연결이 가능하도록 할 수 있다.
이러한 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
1. 작업자 (실험자)
10: 실험실
20: 작업대
30: 위급 상황 경보 시스템
40: 센서류
50: 관제시스템

Claims (6)

  1. 고유 번호가 부여되고 임의 실험실에 설치되는 안전 작업대에 있어서,
    작업자가 실험을 수행하는 작업 챔버가 마련되어 있는 본체;
    상기 본체에 설치되어 실내 음향을 모니터링하는 마이크;
    실험실 내부 온도를 측정하는 온도 센서; 그리고
    상기 본체에 마련되는 것으로 상기 마이크로 부터의 음성 데이터를 이용해 실험실의 위급 사항을 위급 상황 관련 대응 시스템으로 전송하는 위급 상황 경보 시스템;을 구비하며,
    상기 위급 상황 경보 시스템:은
    상기 본체에 마련되는 것으로, 상기 마이크로부터의 실험실 내부의 음향을 분석하여 음성 데이터를 추출하여, 상기 음성 데이터가 위급 상황에 관련한 실험자 또는 작업자의 음성 데이터인지를 판단하되,상기 실내 음향에서 노이즈를 제거하고, 노이즈가 제거된 실내 음향을 분석하여 음성 특징을 추출하고, 음성 특징을 이용해 상기 음성 데이터를 추출하고, 상기 음성데이터를 위급 음성 기준 데이터를 저장하고 있는 룩업 테이블에 대조하여 위급 상황 발생 여부를 판단하는 음성 분석부; 상기 음성이 위급 상황에 따른 실험실 내의 실험자 또는 작업자의 음성으로 판단되면, 위급 상황에 대응하는 위급 신호를 발생하는 위급 신호 발생부, 그리고 상기 위급신호와 해당 안전 작업대의 고유 번호, 안전 작업대 설치 장소 및 현재 온도를 포함하는 상황 정보를 상기 위급 상황 관련 대응 시스템으로 전송하는 통신부;를 포함하는 위급 경보 시스템을 갖춘 실험실용 안전 작업대.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 위급 상황 경보 시스템은 위급 상황 발생 시 영상 카메라를 작동시켜 실시간으로 촬영된 영상을 상기 대응 시스템으로 전송하는, 위급 경보 시스템을 갖춘 실험실용 안전 작업대.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 실내 음향의 모니터링은 소리 감지 센서를 더 포함하는, 위급 경보 시스템을 갖춘 실험실용 안전 작업대.
  5. 삭제
  6. 제1항, 제3항 또는 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
    위급 상황 경보 시스템에서의 상기 위급 사항의 판단은 위급 상황에 관련되는 언어적 표현을 검출하는, 위급 경보 시스템을 갖춘 실험실용 안전 작업대.
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CN113869541A (zh) * 2021-09-27 2021-12-31 深圳市嘉鸿顺实业有限公司 免接触病毒实验的实验室工程方法、系统、设备及介质

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