KR102117594B1 - Lpwa 통신기반 작업자 위험 감지 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 작업자의 주변 환경요소를 측정할 수 있는 다양한 센서 및 저전력 광역 네트워크(LPWA, Low Power Wide Area)를 사용하여 위험상황의 발생이나 발생 가능성이 크다고 판단시 작업자에게 이를 인지시키는 동시에 LPWA 통신을 통해 관제서버에 구호신호를 송신하여 대응이 이루어지도록 발신할 수 있으며, 필요시 관제서버에 요청신호를 보내 사고의 예방이나 신속한 조치가 이루어지도록 지원하는 LPWA 통신기반 작업자 위험 감지 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 각종 작업현장에서 작업자가 착용할 수 있는 형태의 위험감지 장치에 관한 것으로서, 자세하게는 작업자의 주변 환경요소를 측정할 수 있는 다양한 센서 및 저전력 광역 네트워크(LPWA, Low Power Wide Area)를 사용하여 위험상황의 발생이나 발생 가능성이 크다고 판단시 작업자에게 이를 인지시키는 동시에 LPWA 통신을 통해 관제서버에 구호신호를 송신하여 대응이 이루어지도록 발신할 수 있으며, 필요시 관제서버에 요청신호를 보내 사고의 예방이나 신속한 조치가 이루어지도록 지원하는 LPWA 통신기반 작업자 위험 감지 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 대형 건설현장, 조선소 등과 같은 중공업 현장에서는 수많은 작업 인력을 통해 다양한 공정이 동시에 여러 작업이 진행되므로 각 공정에 투입되는 인력의 체계적이고 효과적인 관리, 운용과, 안전관리가 요구된다.
하지만, 이러한 작업현장에서는 현장의 다양한 환경으로부터 기인하는 위험뿐 아니라, 특히 관리자 및 작업자의 부주의나 안전불감으로 인한 인재가 빈번하게 발생하고 있으며 이러한 사고가 귀중한 인적자원 손실로 이어지는 일이 적지 않게 발생하고 있다.
특히, 대규모의 작업현장에는 다양한 분야의 작업자들이 하도급 형태로 배치되어 각자의 작업을 수행하게 되는데, 이러한 작업자 인원에 비해서 상대적으로 관리자의 인원이 적고, 현장 관리자의 통제와 관리가 제한되는 영역에서 여전히 안전관리의 사각지대가 존재하고 있다.
특히 추락, 전도, 협착, 질식 등 사고 당사자가 의식이 없거나 긴급 구조를 요청할 수 없는 상황에서의 사고 발생시 현장에 감독, 관리자가 없는 상황에서 사고 대응에 상당한 시간이 소요되어 사고 당사자의 생명이 위태로워지는 문제가 있었으며, 단 회의 노출로 인지나 건강상의 이상을 느낄 수 없지만, 반복 및 누적되는 다양한 유해물질에 노출로 질병인지 시기가 지연되거나 수명이 단축되는 경우도 존재한다.
이와 같은 작업자의 사고는 본인과 가족에게 큰 불행이 될 뿐 아니라, 산업 전반에서 경제적 손실을 가져오므로, 산업현장에서 작업자의 사고 및 유해물질에 노출 등을 예방하고 사고발생시 신속한 조치를 위한 방안이 요구되고 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래 산업현장에서 작업자가 쉽게 위험요소에 노출되는 문제점을 해결하기 위해 착안하여 제안된 것으로서, 본 발명은 작업자 근무 중 위험 요소를 감지하여 작업자에게 알리거나, 작업자 의사에 의해 관제 서버에 긴급구조를 발신할 수 있는 위험감지부를 제공하고자 하는 것이다.
상기와 같은 목적을 위해 본 발명 LPWA(Low Power Wide Area) 통신기반 작업자 위험 감지 시스템은 작업자의 신체나 의복 또는 소지한 장구에 고정하기 위한 고정부와, 작업환경 요소를 측정할 수 있는 센서모듈로 이루어지는 수집부와, 상기 수집부의 측정값을 설정된 기준값과 비교하여 위험상태를 결정하는 판단부와, LPWA를 통해 하나 이상의 외부 기기와 통신하되 상기 판단부의 판단결과를 송신하고 관제신호를 수신하는 제1통신부와, 작업자로부터 긴급구조를 요청받아 상기 제1통신부를 통해 송신하고 상기 판단부의 위험상태 판단결과를 출력하는 인터페이스부를 구비하는 위험감지부; 상기 제1통신부와 통신이 이루어지는 제2통신부와, 수신된 판단결과 또는 긴급구조 요청을 지정된 단말기로 전송하는 상황전파부를 구비하는 관제서버; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 위험감지부는 작업자의 주변을 촬영하는 카메라와, 작업자 및 주변의 음향을 입력받는 마이크를 더 포함하되, 상기 제1통신부는 상기 카메라의 촬영 영상 및 마이크 입력 음향을 상기 관제서버로 송신하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 제1통신부와 통신하며 수신된 무선신호를 유선신호로 변환하는 제1안테나부와, 상기 유선신호를 무선신호로 변환하여 상기 제2통신부와 통신하는 제2안테나부와, 한쪽 끝과 다른 쪽 끝에 각각 제1안테나부와 제2안테나부가 연결되어 유선신호를 전송하는 케이블과, 상기 케이블을 감아 수납하는 수납체로 이루어지는 중계부; 를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 센서모듈은 온도센서모듈과, 산소센서모듈과, 일산화탄소센서모듈과, 질산화물센서모듈과, 황산화물센서모듈과, 가연성가스센서모듈과, 방사선량센서모듈과, 가속도센서모듈과, GPS모듈을 구비하되, 선택되는 센서모듈을 조합하여 사용할 수 있도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 관제서버는 작업자별 작업스케줄을 입력받되 작업스케줄에 따른 센서모듈을 제시하고 수집부가 해당 센서모듈의 조합을 통해 구성된 여부를 판단하여 인터페이스부를 통해 알리는 모듈관리부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 위험감지부를 밀폐하며 감싸 보호하되, 한쪽에 필터와 제1흡입팬을 구비한 제1통공과, 다른 쪽으로 필터와 제2흡입팬을 구비한 제2통공과, 상기 제1흡입팬 및 제2흡입팬의 구동부하를 반영하여 선택적으로 구동시키는 제어부를 구비하며, 외측으로 상기 고정부가 노출되는 커버; 를 더 포함할 수 있다.
본 발명을 통해 다양한 작업현장에서 작업자의 주변환경 값을 실시간 측정하여 사전에 설정한 안전한 값 범위에 포함되는지 확인하여 위험 상황 판단 시 신속하게 작업자 및 중앙 관제 센터에 통보하여 위험을 회피하거나 긴급구조 요청을 할 수 있으며, 작업자 스스로 위험 상황이라 판단하고 긴급구조 요청부를 작동시켜 관제센터에 긴급구조 신호를 발신해 신속한 구조를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 개념도,
도 2는 본 발명의 1 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도,
도 3은 본 발명의 2 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도,
도 4는 본 발명의 2 실시예에 따른 중계부를 나타낸 사용상태도,
도 5는 본 발명의 3 실시예에 따른 커버의 구조를 나타낸 사시도,
도 6은 본 발명의 3 실시예에 따른 커버의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 1 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도,
도 3은 본 발명의 2 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도,
도 4는 본 발명의 2 실시예에 따른 중계부를 나타낸 사용상태도,
도 5는 본 발명의 3 실시예에 따른 커버의 구조를 나타낸 사시도,
도 6은 본 발명의 3 실시예에 따른 커버의 구조를 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 LPWA 통신기반 작업자 위험 감지 시스템의 구성을 구체적으로 설명한다. 첨부된 도면과 함께 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.
또한, 본 실시예들은 본 발명의 설명이 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전히 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의된다.
일부에서는 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기제가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 '~부'의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 나아가 '일(a or an)' ,'하나(one)' 및 유사 관련어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
아울러, 본 발명의 실시예들에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 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 의미가 있다. 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.
도 1은 본 발명의 개념도, 도 2는 본 발명의 1 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도로서, 본 발명은 기본적으로 작업자가 착용 내지는 소지하여 위험요소를 감지하는 위험감지부(1)와, 상기 위험감지부(1)로부터 전송된 위험 감지신호를 취합 및 관리하고 위험상황을 전파함으로 신속한 대응이 이루어지도록 지원하는 관제서버(2) 및 위험상황을 전달받는 단말기(3)를 구비하게 된다.
특히 본 발명에서 다수의 위험감지부(1)와 관제서버(2) 사이에서의 통신은 저전력 광역 통신(LPWA, Low-Power Wide-Area)를 통해 이루어지게 된다. 이는 사물인터넷(IoT) 분야에서 사용하는 기술 가운데 하나로 저전력 소모, 저가 단말기, 낮은 구축 비용, 안정적 커버리지, 대규모 단말기 접속 등 장점을 통해 대규모의 건설현장이나, 중공업 등의 작업환경에서 다수의 작업자의 안전관리, 감독 기능을 제공할 수 있게 된다.
상기 위험감지부(1)는 작업자의 신체나 의복 또는 소지한 장구에 고정하기 위한 고정부(11)를 구비하여, 작업자에게 위해가 될 수 있는 위험인자에 대한 전자적인 측정을 통해 위험을 예측 내지는 판단하기 위한 구성으로 수집부(12)와, 판단부(13)와, 제1통신부(14) 및 인터페이스부(15)의 세부구성을 구비하게 된다.
상기 고정부(11)는 착용 위치에 따라 다양한 형태로 이루어질 수 있으며 일례로 작업자의 안전모나 신체에 착용하기 위한 벨트형태나, 허리띠나 의복에 착용하기 위한 클립형태로 이루어져 작업 특성에 따라 위치를 선택하여 착용할 수 있다. 본 발명에서는 후술되는 실시예와 같이 카메라(16), 마이크(17)를 구비할 수 있으므로 안전모에 설치되는 것을 바람직한 실시예로 제시하고 있으나 이에 한정되는 것은 아님을 밝혀둔다.
상기 수집부(12)는 작업환경 요소를 측정할 수 있는 센서모듈로 이루어지는 구성으로, 상기 센서모듈은 작업자 주변의 위험요인으로 작용할 수 있는 각종 물리적 수치나 작업자의 위치나 상태를 감지하여 위험상황 판단을 위한 디지털 센싱 신호를 발생시킨다.
본 발명에서 상기 센서모듈은 구체적으로 온도센서모듈(121)과, 산소센서모듈(122)과, 일산화탄소센서모듈(123)과, 질산화물센서모듈(124)과, 황산화물센서모듈(125)과, 가연성가스센서모듈(126)과, 방사선량센서모듈(127)과, 가속도센서모듈(128)과, GPS모듈(129)로 구성되되, 이러한 다양한 센서모듈이 개별적으로 구비된 상태에서 선택되는 센서모듈을 조합하여 사용하거나 필요에 따라서는 모든 센서모듈을 동시에 구비한 상태에서 사용할 수도 있다.
하지만, 작업자가 수행하는 작업내용에 따라 필요한 센서모듈의 종류가 다를 뿐 아니라 센서모듈이 구비됨에 따라 위험감지부(1)의 사이즈가 커져 휴대성을 떨어뜨리게 되므로 본 발명에서는 상술한 센서모듈 중 필요한 센서모듈을 선택하여 위험감지부(1)에 장착하는 방법을 바람직한 실시예로 제시한다.
상기 온도센서모듈(121)은 작업자 주변의 온도를 측정함으로 고온의 작업환경에서 장시간 작업에 따른 체력저하를 비롯하여 여름철 열사병 발생 가능상황을 감지할 수 있다.
또한, 산소센서모듈(122)은 대기중 산소농도를 측정하는 센서로 탱크나 격실과 같은 밀폐구역이나 지하와 같이 산소농도저하에 따른 쇼크 등의 위험 가능성을 감지할 수 있으며, 작업자의 질식 사고를 예방할 수 있다
상기 일산화탄소센서모듈(123)은 인접한 공기 중에 존재하는 이산화탄소 가스의 농도를 측정하는 센서로서, 광학적인 비분산적외선(Non-Dispersive InfraRed; NDIR)으로 이산화탄소 농도를 측정하는 방식 및 고체 전해질을 이용함으로써 전기화학적으로 이산화탄소 농도를 측정하는 방식이 존재한다. 이와 같은 일산화탄소 농도 측정을 통해 상기 작업자의 질식 사고를 예방할 수 있다
또한, 질산화물센서모듈(124)은, 일산화질소(NO), 이산화질소(NO2), 삼산화이질소(N2O3) 및 아산화질소(N2O) 등 인접한 공기 중에 존재하는 질소산화물을 측정하는 센서로서, 평형 전위를 이용하는 방식, 전류를 이용하는 방식, 질소산화물 가스를 하나의 다른 가스 형태로 변환하는 변환 셀을 이용하는 방식 및 산소이온 전도성 고체 전해질과 전기적 신호를 이용하는 방식 등이 있다. 이와 유사하게 황산화물센서모듈(125)과, 방사선량센서모듈(127)을 통해서는 인체에 유해한 물질인 황산화물 및 방사선의 노출수준 및 시간을 감지 및 관리함으로 작업자의 건강 상태를 관리할 수 있도록 한다.
또한, 상기 가연성가스센서모듈(126)은 H2 ,CH4 등 폭발 위험이 있는 가스를 측정할 수 있는 센서로 작업환경에서의 화재 내지는 폭발 가능성을 감지할 수 있다.
상기 가속도센서모듈(128)은 어느 한 방향의 가속도 변화에 대해서 이를 전기 신호로 바꾸어 주는 소자로서, MEMS(micro-electromechanical systems) 기술의 발달과 더불어 널리 사용되고 있으며 중력가속도의 변화를 인식하는 중력센서를 포함한다. 가속도센서모듈의 측정값의 급격한 변화를 통해 작업자의 추락사고나 충격뿐 아니라 고소작업 등에 따른 자세안정을 예상할 수 있다.
상기 GPS모듈(129)은 복수 개의 GPS 인공위성으로부터 위치 정보를 수신하며, 이를 이용해 작업자의 현재 위치 측정을 수행할 수 있다. 상기 작업자의 위치정보를 관제서버(2)에서 실시간 확인하여 사고 발생 시 신속하게 작업자의 위치를 파악할 수 있으며 위험감지부(1)의 전원이 꺼지더라도 사고발생 예상 위치를 쉽게 파악할 수 있다.
상기 수집부(12)는 구체적으로 도시하지는 않지만 이외에도 피부 온도 측정센서모듈, 피부 저항 측정센서모듈, 심전도센서모듈, UV(UltraViolet-ray) 센서모듈, 체내 산소 측정센서모듈, 모션센서모듈, 지문인식센서모듈 및 근접센서(Proximity Sensor) 모듈 등 다양한 유형의 센서를 더 포함할 수 있다.
상기 판단부(13)는 상기 수집부의 측정값을 설정된 기준값과 비교하여 위험상태를 결정하는 구성으로, 메모리에 저장된 기준이나 작업자로부터 입력받은 기준을 바탕으로, 작업자가 위험 상황에 있는 여부를 결정한다. 즉, 센서모듈별로 설정된 다양한 기준을 바탕으로 작업자의 위험 요인을 결정한다.
상기 제1통신부(14)는 LPWA를 통해 하나 이상의 외부 기기와 통신하되 상기 판단부의 판단결과를 송신하고 관제신호를 수신하는 구성이다. 사용되는 LPWA(Low Power Wide Area) 통신모듈은 저전력 광역 네트워크를 구축할 수 있는 통신 규격으로 Sigfox사의 ETSI, LoRa사의 LoRa Alliance Ingenu사의 On-Ramp Wireless™, IEEE 802.15 표준이 있다. 모두 비면허 Sub Ghz 대역의 주파수 밴드를 사용하고 가시거리가 확보될 경우 최대 21km까지 통신이 가능하며, 배터리의 사용기간이 길고 데이터 송수신 속도는 비교적 작은 특징이 있어 위험감지부의 통신 규격으로 bluetooth, Zigbee, wifi 보다 적합하다는 장점이 있다.
기본적으로 위험감지부(1)는 상기 제1통신부(14)를 통해 관제서버(2)과 통신하며 무선신호를 송수신한다. 이때 무선신호는, 위험감지부(1)에서 측정된 측정 데이터, 음성 신호, 화상 통화 신호, 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.
상기 인터페이스부(15)는 작업자로부터 긴급구조를 요청받아 상기 제1통신부(14)를 통해 송신하고 상기 판단부(13)의 위험상태 판단결과를 출력하는 구성으로, 별도의 스위치 형태의 긴급구조요청부와, 출력장치로서 디스플레이부와, 음향출력부 및 진동부로 구성될 수 있다.
긴급구조 요청부는 위험감지부의 일단에 구성되어 터치나 스위치 작동 등의 동작을 전기적 신호로 변환하여 작업자의 긴급구조 요청 의지를 신호로 변환하는 장치이다.
출력장치는 작업자가 쉽게 인지할 수 있도록 오디오 신호 또는 비디오 신호 또는 알람(alarm) 신호를 출력하기 위한 구성으로 디스플레이부를 통해 위험감지 부(1)에서 처리되는 정보를 표시 출력할 수 있다. 예를 들어 위험감지부(1)가 정상 작동 중인 경우 이와 관련된 UI(User Interface) 또는 GUI(Graphic User Interface)를 표시하고 위험감지부(1)가 위험을 감지하여 위급 상황이라 판단하면, 정상 작동과는 다른 UI, GUI를 표시해 상기 착용자 및 타인에게 위급 상황을 인지시킨다.
또한, 음향출력부는 신호 수신, 통화 모드 또는 녹음 모드, 음성인식 모드, 방송수신 모드 등의 기능을 통해 상기 제1통신부로부터 수신되거나 메모리에 저장된 오디오 데이터를 출력한다. 또한, 음향출력부는 위험감지부에서 수행되는 기능, 예를 들어, 위급 상황에 따른 버저나, 위급 내용을 알리는 설정된 음성신호를 출력하며 이를 위한 스피커(speaker), 버저(Buzzer) 등이 포함된다.
또한, 진동부는 위험감지부에 이벤트 발생을 알리기 위한 진동 신호를 출력하는 구성으로, 위험감지부(1)에서 발생하는 이벤트의 예로는 신호 수신, 메시지 수신, 키 신호 입력 등이 있다. 또한. 진동부는 키 신호가 입력된 경우, 키 신호 입력에 대한 피드백으로 신호를 출력할 수 있다.
상기 위험감지부(1)에는 이외에도 외부 또는 내부의 전원을 인가받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급하는 전원 공급부와, 제어를 위한 프로그램이 저장될 수 있고, 입력되거나 출력되는 데이터들의 임시 저장을 위한 기능을 수행하는 메모리가 구비되어야 함은 자명한 사항으로 발명의 취지가 흐려지는 것을 방지하기 위해 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
본 발명에서 이러한 위험감지부(1)는 유무선 네트워크를 통해 정보를 공유하는 사물인 사물 인터넷(Internet of Thing, IoT) 장치일 수 있으며, 웨어러블 장치(WEARABLE DEVICE), 웨어러블 글래스(WEARABLE GRASS), 웨어러블 밴드(WEARABLE BAND), 작업자 장치(USEREQUIPMENT), 터미널(TERMINAL), MS(MOBILE STATION), MSS(MOBILE SUBSCRIBER STATION), SS(SUBSCRIBERSTATION), AMS(ADVANCE MOBILE STATION), WT(WIRELESS TERMINAL), MTC(MACHINE-TYPE COMMUNICATION) 장치, M2M(MACHINE TO MACHINE) 장치, D2D 장치(DEVICE-TO-DEVICE) 장치 등으로 구현되거나 위와 동등한 기능을 제공하는 다양한 이동성이 있는 기기를 통해 구현될 수 있다.
상기 관제서버(2)는 다수의 위험감지부(1)로부터 전송되는 신호를 취합관리하여 위험상황 발생시 이를 전파하거나 위험 대응 내지는 수습을 위한 조치가 이루어지도록 지원하는 구성으로 상기 제1통신부(14)와 통신이 이루어지는 제2통신부(21)와, 수신된 판단결과 또는 긴급구조 요청을 지정된 단말기(3)로 전송하는 상황전파부(22)를 구비하게 된다.
이러한 관제서버(2)는 상기 위험감지부(1)와 직접적으로 통신할 수 있는 일련의 장치로서, 통상적으로 인식되는 서버(Server), PC(PersonalComputer) 또는 작업자 단말(User Equipment)로 구현되거나, 데스크톱(Desk Top), 랩톱(Raptop), 태블릿 PC(Tablet PC), 스마트폰(Smart Phone), Wi-Fi 폰, IP (InternetProtocol) 폰, AP(Access Point), HGW(Home Gateways), STB(Set Top Box) 또는 PC(Personal Computer), 휴대폰(Mobile Phone), 셀룰러폰, PCS(Personal Communication Service)폰, GSM(Global System for Mobile)폰, WCDMA(Wideband CDMA)폰, MBS(Mobile Broadband System)폰, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(PortableMultimedia Player) 등을 통해 구현될 수 있다.
상기 지정된 단말기(3)의 경우 수신된 판단결과 또는 긴급구조 요청을 수신하는 것 외에도 관제서버(2) 및 위험감지부(1)를 연결한 네트워크를 이용해 위험감지부의 수집 데이터를 확인할 수 있고, 상기 판단부(13)의 상황판단의 기준 값을 수정할 수 있는 소프트웨어인 애플리케이션을 탑재할 수 있다.
도 3은 본 발명의 2 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도 이다.
본 발명의 2 실시예에서 상기 위험감지부(1)는 작업자의 주변을 촬영하는 카메라(16)와, 작업자 및 주변의 음향을 입력받는 마이크(17)를 더 포함하고, 상기 제1통신부(14)는 상기 카메라(16)의 촬영 영상 및 마이크(17) 입력 음향을 상기 관제서버(2)로 송신하도록 구성된다.
상기 카메라(16)는 작업자 주변 또는 작업자를 촬영한 비디오 신호 또는 이미지 신호 입력을 위한 것으로, 필요에 따라 하나 이상이 구비될 수도 있다. 상기 카메라(16)는 화상 통화모드 또는 촬영 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 처리하게 되며, 처리된 화상 프레임은 메모리에 저장되거나 상기 제1통신부(14)를 통하여 외부로 전송될 수 있다. 또한, 이미지 신호 또는 비디오 신호가 위험상황 판단을 위한 감지정보로 사용되는 경우, 상기 판단부(13)로 이미지 신호 및 비디오 신호를 전달한다.
상기 마이크(17)는 음성신호의 입력을 위한 것으로 통화모드 또는 녹음모드, 음성인식 모드 등에서 마이크로폰(Microphone)에 의해 외부의 음향 신호를 입력받아 전기적인 음성 데이터로 처리한다. 처리된 음성 데이터는 통화 모드인 경우 상기 제1통신부(14)를 통하여 관제서버로 송신 가능한 형태로 변환되어 출력될 수 있다. 또한, 상기 마이크(17)는 외부의 음향 신호를 입력받는 과정에서 발생하는 잡음(noise)을 제거하기 위한 다양한 잡음 제거 알고리즘이 사용될 수 있다.
이와 더불어 본 발명의 2 실시예에서 상기 관제서버(2)는 작업자별 작업스케줄을 입력받되 작업스케줄에 따른 센서모듈을 제시하고 수집부(12)가 해당 센서모듈의 조합을 통해 구성된 여부를 판단하여 인터페이스부(15)를 통해 알리는 모듈관리부(23)를 더 포함하게 된다.
즉 상기 수집부(12)는 언급된 다수의 센서모듈 중 작업자가 투입될 작업현장에 대응하여 선택된 센서모듈을 선택적으로 조합 및 연결하여 활용할 수 있도록 구성된다. 예를 들어 질산화물, 황산화물, 일산화탄소, 방사선 등이 전혀 발생할 우려가 없는 작업환경 등에서는 해당 요인을 측정하기 위한 센서모듈을 선택될 필요가 없다.
이에 대응하여 상기 관제서버(2)의 모듈관리부(23)에서는 해당 작업자의 당일 작업스케줄을 미리 입력받아 검토하게 되며, 각 작업 내용별로 정리된 센서모듈이 정리된 데이터를 활용 당일 작업에 대응하는 센서모듈이 알맞게 선택되어 수집부(12)가 구성되었는지를 확인하여 해당 작업자가 확인할 수 있도록 하여 수집부(12) 구성의 적합성 판별과 효율적으로 위험감지부(1)의 운용이 이루어질 수 있도록 지원하게 된다.
도 4는 본 발명의 2 실시예에 따른 중계부를 나타낸 사용상태도로서, 본 발명에서는 다양한 건설 또는 조선 등과 같은 격실 내에서 행해지는 작업 중 LPWA 통신이 원활하지 못하는 경우를 대비하여 일부 구간에서 유선 방식으로 데이터 송수신을 지원하기 위한 중계부(4)를 구비할 수 있다. 상기 중계부(4)는 세부적으로 제1안테나부(41) 및 제2안테나부(42)와, 케이블(44) 및 수납체(43)로 이루어지게 된다.
상기 제1안테나부(41)는 상기 제1통신부(14)와 무선 통신하며 수신된 무선신호를 유선신호로 변환하는 기능을 수행한다. 이러한 제1안테나부(41)는 상기 케이블(44)의 한쪽 끝에 구비되어 상기 제1통신부(14)에서 전송된 신호를 상기 케이블을 통해 전송하며 무선 통신이 원활치 않은 구역에서의 통신을 지원하게 된다.
상기 제2안테나부(42)는 상기 케이블(44)의 다른 쪽 끝에 설치되어, 케이블(44)을 통해 전성된 유선신호를 무선신호로 변환하여 상기 제2통신부(21)와 통신하며 전달하게 된다.
이때 상기 케이블(44)은 작업현장의 상황에 맞추어 적절한 길이로 구비되며 운반 및 보관의 편의를 위해 원통 형상의 수납체(43)에 케이블(44)을 감아 수납할 수 있도록 구성되어 필요시 원하는 길이로 케이블(44)을 풀어 사용할 수 있다.
마찬가지로 상기 중계부(4)에는 외부 또는 내부의 전원을 인가받아 상기 제1안테나부(41) 및 제2안테나부(42)의 동작에 필요한 전원을 공급하는 전원 공급부가 구비됨은 자명한 사항으로 발명의 취지가 흐려지는 것을 방지하기 위해 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 5는 본 발명의 3 실시예에 따른 커버의 구조를 나타낸 사시도, 도 6은 본 발명의 3 실시예에 따른 커버의 구조를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 적용대상이 되는 건설이나 중공업 등과 같은 작업환경은 대부분 분진이나 먼지가 많이 발생하는 환경이므로 정밀한 센서모듈을 포함한 위험감지부(1)가 이러한 작업환경에 노출시 각종 트러블이 발생하거나, 작업 중 공구나 다양한 구조물에 위험감지부(1)가 파손될 가능성이 크다.
이에 본 발명의 3 실시예에서는 외부로 노출 착용되는 위험감지부(1)를 감싸 충격으로부터 보호하면서 분진이나 먼지, 수분과 같은 오염물질이 많은 환경에서도 구비된 센서모듈의 성능을 유지할 수 있도록 하는 커버(18)가 구비된다.
상기 커버(18)는 기본적으로 연성재질의 고무나 우레탄 내지는 이들이 일부 사용된 케이스 형상으로 위험감지부(1)를 밀폐하며 감싸 외부 충격으로부터 보호할 수 있도록 구성되며, 외측으로 상기 고정부(11)가 노출되어 커버가 씌워진 상태의 위험감지부(1)를 원하는 위치에 원활히 착용할 수 있도록 한다.
이때 상기 커버(18)의 한쪽과 다른 쪽으로 각각 내·외부를 관통하는 제1통공(181) 및 제2통공(183)이 각각 형성되어 원활한 통기가 이루어질 수 있도록 구성되되, 상기 제1통공(181) 및 제2통공(183)은 내측으로 분진이나, 먼지의 유입을 방지할 수 있는 필터(185)와 함께 제1통공(181) 내측으로 제1흡입팬(182)이, 제2통공(183) 내측으로 제2흡입팬(184)이 각각 설치되어 외기가 원활히 유입될 수 있도록 한다.
또한, 상기 제1흡입팬(182) 및 제2흡입팬(184)의 구동을 위한 소형의 배터리 형태의 전원부를 비롯하여 제1흡입팬 및 제2흡입팬(184)을 구동제어하되 상기 제1흡입팬(182) 및 제2흡입팬(184)의 구동부하를 반영하여 선택적으로 구동시키는 제어부(186)가 구비된다.
즉 상기 제1흡입팬(182) 및 제2흡입팬(184)은 각각 제1통공(181) 및 제2통공(183)을 통해 커버 내측으로 공기를 흡인할 수 있도록 개별적으로 작동함에 따라 제1통공(181) 또는 제2통공(183)으로 선택적인 흡입이 이루어지게 된다. 이를 통해 제1흡입팬(182)만 동작하여 제1통공(181)을 통한 공기의 흡입과, 제2통공(183)을 통한 배출이 이루어지는 상태에서 제1통공(181)의 필터가 폐색되어 제1흡입팬(182)의 부하가 증가하는 것으로 판단시 상기 제어부(186)는 제1흡입팬(182)을 중지시키고 제2흡입팬(184)만을 동작시켜 역방향의 공기 흐름을 발생시켜 내부의 모듈센서가 원활히 동작할 수 있도록 함과 동시에 폐색된 제1통공(181)에 구비된 필터를 역압으로 인한 역세가 이루어지도록 하며 필터 수명을 늘릴 수 있다.
이와 같은 본 발명을 통해 위험감지부(1)가 위험 감지 요소를 판단하고 정보를 처리하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
위험감지부(1)의 전원을 ON 하여 상기 위험감지부(1)의 작동 상태가 휴지 상태에서 활성으로 변하는 경우, 상기 위험감지부(1)는 데이터 송수신을 위해 관제서버(2)와 무선 네트워크를 통해 연결을 수행한다.
이때, 연결이 실패하는 경우, 상기 위험감지부(1)는 설정에 따라 연결 성공 시까지 연결 시도를 수행할 수 있으며, 만약 연결이 성공하는 경우, 상기 위험감지부(1)는 상기 수집부를 통해 작업자 주변의 환경 상황 데이터를 취득한다.
취득된 상황 데이터 값이 위험이 예상되거나 위험한 상황이라 판단되면 알람 신호를 통해 작업자에게 위험 상황임을 알리고, 그렇지 않으면 다시 주변 환경 정보를 취득한다.
작업자에게 위험상황임일 소리, 진동, 빛 등의 알람 신호로 인지시킨 후, 위험감지부(1) 내 제1통신부(14)를 이용해 현재 상태를 관제서버(2)로 송신한다.
위험 상황 또는 구조신호를 수신받은 관제서버(2)는 자동으로 구조 관계자의 이동통신 단말기(3)에 위험 내용 및 해당 작업자의 위치를 전송한다.
전송받은 상황이 부족하거나 사고 당사자의 상태를 자세히 알고 싶다면 관제서버(2)에 추가 정보를 요청하면 LPWA 통신으로 관제서버(2)는 다시 위험감지부(1)에 정보를 요청한다.
사고 작업자에 대한 추가정보가 필요하지 않고 구호조치를 취하고 조치가 완료되지 않는다면 규칙적으로 사고 구조 담당자의 이동통신 단말기로 정보를 전송하고 구조가 완료된다면 다시 주변환경 측정 단계로 돌아간다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명의 출원시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
1: 위험감지부 11: 고정부
12: 수집부 121: 온도센서모듈
122: 산소센서모듈 123: 일산화탄소센서모듈
124: 질산화물센서모듈 125: 황산화물센서모듈
126: 가연성가스센서모듈 127: 방사선량센서모듈
128: 가속도센서모듈 129: GPS모듈
13: 판단부 14: 제1통신부
15: 인터페이스부 16: 카메라
17: 마이크 18: 커버
181: 제1통공 182: 제1흡입팬
183: 제2통공 184: 제2흡입팬
185: 필터 186: 제어부
2: 관제서버 21: 제2통신부
22: 상황전파부 23: 모듈관리부
3: 단말기 4: 중계부
41: 제1안테나부 42: 제2안테나부
43: 수납체 44: 케이블
12: 수집부 121: 온도센서모듈
122: 산소센서모듈 123: 일산화탄소센서모듈
124: 질산화물센서모듈 125: 황산화물센서모듈
126: 가연성가스센서모듈 127: 방사선량센서모듈
128: 가속도센서모듈 129: GPS모듈
13: 판단부 14: 제1통신부
15: 인터페이스부 16: 카메라
17: 마이크 18: 커버
181: 제1통공 182: 제1흡입팬
183: 제2통공 184: 제2흡입팬
185: 필터 186: 제어부
2: 관제서버 21: 제2통신부
22: 상황전파부 23: 모듈관리부
3: 단말기 4: 중계부
41: 제1안테나부 42: 제2안테나부
43: 수납체 44: 케이블
Claims (6)
- LPWA(Low Power Wide Area) 통신기반 작업자 위험 감지 시스템에 있어서,
작업자의 신체나 의복 또는 소지한 장구에 고정하기 위한 고정부(11)와, 온도센서모듈(121)과 산소센서모듈(122)과 일산화탄소센서모듈(123)과 질산화물센서모듈(124)과 황산화물센서모듈(125)과 가연성가스센서모듈(126)과 방사선량센서모듈(127)과 가속도센서모듈(128)과 GPS모듈(129)을 구비하되 선택되는 센서모듈을 조합하여 사용할 수 있도록 구성되어 작업환경 요소를 측정할 수 있는 센서모듈로 이루어지는 수집부(12)와, 상기 수집부(12)의 측정값을 설정된 기준값과 비교하여 위험상태를 결정하는 판단부(13)와, LPWA를 통해 하나 이상의 외부 기기와 통신하되 상기 판단부(13)의 판단결과를 송신하고 관제신호를 수신하는 제1통신부(14)와, 작업자로부터 긴급구조를 요청받아 상기 제1통신부(14)를 통해 송신하고 상기 판단부(13)의 위험상태 판단결과를 출력하는 인터페이스부(15)를 구비하는 위험감지부(1);
상기 제1통신부(14)와 통신이 이루어지는 제2통신부(21)와, 수신된 판단결과 또는 긴급구조 요청을 지정된 단말기(3)로 전송하는 상황전파부(22)와, 작업자별 작업스케줄을 입력받되 작업스케줄에 따른 센서모듈을 제시하고 수집부(12)가 해당 센서모듈의 조합을 통해 구성된 여부를 판단하여 인터페이스부(15)를 통해 알리는 모듈관리부(23)를 구비하는 관제서버(2); 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 LPWA 통신기반 작업자 위험 감지 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 위험감지부(1)는 작업자의 주변을 촬영하는 카메라(16)와, 작업자 및 주변의 음향을 입력받는 마이크(17)를 더 포함하되,
상기 제1통신부(14)는 상기 카메라(16)의 촬영 영상 및 마이크 입력 음향을 상기 관제서버(2)로 송신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 LPWA 통신기반 작업자 위험 감지 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 제1통신부(14)와 통신하며 수신된 무선신호를 유선신호로 변환하는 제1안테나부(41)와, 상기 유선신호를 무선신호로 변환하여 상기 제2통신부(21)와 통신하는 제2안테나부(42)와, 한쪽 끝과 다른 쪽 끝에 각각 제1안테나부(41)와 제2안테나부(42)가 연결되어 유선신호를 전송하는 케이블(44)과, 상기 케이블(44)을 감아 수납하는 수납체(43)로 이루어지는 중계부(4); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LPWA 통신기반 작업자 위험 감지 시스템.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 위험감지부(1)를 밀폐하며 감싸 보호하되, 한쪽에 필터(185)와 제1흡입팬(182)을 구비한 제1통공(181)과, 다른 쪽으로 필터(185)와 제2흡입팬(184)을 구비한 제2통공(183)과, 상기 제1흡입팬(182) 및 제2흡입팬(184)의 구동부하를 반영하여 선택적으로 구동시키는 제어부(186)를 구비하며, 외측으로 상기 고정부(11)가 노출되는 커버(18); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LPWA 통신기반 작업자 위험 감지 시스템.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020170129822A KR102117594B1 (ko) | 2017-10-11 | 2017-10-11 | Lpwa 통신기반 작업자 위험 감지 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170129822A KR102117594B1 (ko) | 2017-10-11 | 2017-10-11 | Lpwa 통신기반 작업자 위험 감지 시스템 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR20190040605A KR20190040605A (ko) | 2019-04-19 |
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ID=66283401
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| KR1020170129822A KR102117594B1 (ko) | 2017-10-11 | 2017-10-11 | Lpwa 통신기반 작업자 위험 감지 시스템 |
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| KR20230061897A (ko) | 2021-10-29 | 2023-05-09 | (주)에어포인트 | IoT단말, 드론, 게이트웨이를 포함하는 탐지시스템에서 수행되는 음향데이터 기반 구조요청자 탐지방법 |
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