KR102256936B1 - 스마트 안전장비를 활용한 건설현장 비대면 안전관리 시스템 - Google Patents

스마트 안전장비를 활용한 건설현장 비대면 안전관리 시스템 Download PDF

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Abstract

스마트 안전장비를 활용한 건설현장 비대면 안전관리 시스템이 개시된다. 건설현장 비대면 안전관리 시스템은, 작업자가 착용 가능하고 상기 작업자와 관련된 정보를 수집하기 위한 복합센서가 장착된 안전모; 상기 작업자가 소지 가능한 단말로서 상기 안전모로부터 상기 복합센서를 통해 감지된 센서 정보를 수신하는 통신 장치; 및 상기 통신 장치와의 통신을 통해 상기 통신 장치로부터 상기 센서 정보를 수신하고 상기 센서 정보에 기초하여 상기 작업자의 안전모 착용 여부 및 행동 패턴을 모니터링한 후 모니터링 결과에 따라 상기 통신 장치로 알림을 제공하는 관제 서버를 포함한다.

Description

스마트 안전장비를 활용한 건설현장 비대면 안전관리 시스템{CONSTRUCTION SITE NON-FACE-TO-FACE SAFETY MANAGEMENT SYSTEM USING SMART SAFETY EQUIPMENT}
아래의 설명은 건설현장 안전관리 기술에 관한 것이다.
국내 건설 시공기술은 현재 선진국과 나란히 견줄 수 있는 수준까지 성장하고 있으며, 최근 지하 구조물이나 고층 건물 등의 건설 현장에서는 작업자의 위치 정보를 확보하기 위한 요구와 노력이 증대되고 있다. 이는 GPS(위성항법장치)가 제공하는 위치를 공사 현장 대부분에서는 확보하기 어려울 정도로 복잡한 구조물과 지하 공간으로 이루어져 있기 때문이다.
다시 말해서, 터널 및 공동구 등 지하 구조물의 건설 현장이나 복잡하고 대형화되는 고층 건물은 지하 구조물 및 고층 건물의 구조적 특성으로 인해 작업자의 위치 및 상태 파악, 작업 진행 상황 파악 등이 중요하다. 구체적으로, 안전사고, 화재, 폭발, 지진 및 붕괴 등의 위험 상황 발생시 작업자에 대한 신속한 구조, 및 지하 구조 물 작업 현장에서의 안전하고 원활한 작업 진행을 위한 작업 지시와 의사소통 등을 위해 작업자의 위치 및 상태 파악, 작업 진행 상황 파악 등이 더욱더 중요하다.
그러나, 작업 현장의 복잡한 구조, 소음, 진동, 분진 및 전파간섭 등의 열악한 환경으로 인해 작업자의 3차원 위치 추적/관리 및 유/무선 통신환경 구현에 한계가 있으며, 실내 등에서는 GPS 사용이 불가능한 한계가 있다.
특히, 지하구조물 건설현장을 비롯한 많은 건설현장에서의 사고사례는 끊임없이 발생하고 있고, 신속한 대응 및 구조가 이루어지지 못하고 있어 많은 인명피해가 일어나고 있다.
건설현장 중 가장 위험성이 높은 터널, 지하철, 지하주차장 등 지하공간개발 시공현장에서의 안전사고 예방 및 신속한 대응을 위해서는 무엇보다도 작업자 및 건설기계의 실시간 위치파악과 감독관과 작업자 사이의 원활한 음성통신, 그리고 작업자의 위치정보, 상태정보, 지하구조물 건설현장도면, 발파상황 등의 종합적인 정보를 기반으로 상황인지 기술을 활용한 지하구조물 건설현장의 전체적인 모니터링 및 대응체계 구축을 위한 관제시스템 의 구축이 필요한 실정이다. 특히, 지하구조물 건설현장에서의 사고는 인명사망사고와 직결되기 때문에 정밀하고 신속한 현장안전관리가 매우 요구되는 실정이다.
관련 기술의 일례로, 한국 공개특허공보 제10-2011-0052447호(공개일 2011년 05월 18일)에는 지하구조물 작업 현장에서 작업자에 대한 고정밀의 위치 추적 및 관리를 위한 지하구조물 작업 현장 지원 기술이 개시되어 있다.
작업자 행동 패턴 분석을 위한 측정 센서를 이용한 건설현장 비대면 안전관리 시스템을 제공한다.
안전모에 결합이 용이하고 경량화된 모듈용 디바이스를 이용한 건설현장 비대면 안전관리 시스템을 제공한다.
센서 변위량 변동 추이를 기반으로 작업자 행동을 판단할 수 있는 건설현장 비대면 안전관리 시스템을 제공한다.
관리자 알림 시스템과 관제 프로그램을 포함하는 건설현장 비대면 안전관리 시스템을 제공한다.
작업자가 착용 가능하고 상기 작업자와 관련된 정보를 수집하기 위한 복합센서가 장착된 안전모; 상기 작업자가 소지 가능한 단말로서 상기 안전모로부터 상기 복합센서를 통해 감지된 센서 정보를 수신하는 통신 장치; 및 상기 통신 장치와의 통신을 통해 상기 통신 장치로부터 상기 센서 정보를 수신하고 상기 센서 정보에 기초하여 상기 작업자의 안전모 착용 여부 및 행동 패턴을 모니터링한 후 모니터링 결과에 따라 상기 통신 장치로 알림을 제공하는 관제 서버를 포함하는 건설현장 비대면 안전관리 시스템을 제공한다.
일 측면에 따르면, 상기 복합센서는 상기 작업자의 움직임 정보를 감지하기 위한 가속도 센서와 자이로 센서, 상기 작업자의 생체 정보를 감지하기 위한 생체 센서, 상기 작업자의 근접 정보를 감지하기 위한 근접 센서를 포함하고, 상기 생체 센서는 온도 센서이고, 상기 생체 정보는 상기 작업자의 체온일 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 복합센서는 상기 작업자의 위치 정보를 감지하기 위한 위치 센서를 더 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 안전모는 상기 복합센서를 통해 감지된 센서 정보를 상기 통신 장치로 전달하기 위해 비콘(beacon) 장치 또는 RFID 태그(radio frequency identification)를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 통신 장치는 사전에 정의된 근접 거리 이내에 위치하는 상기 안전모와 페어링되어 상기 안전모로부터 수신된 비콘 또는 RFID를 상기 작업자를 식별하기 위한 식별자로 사용할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 통신 장치는 상기 안전모에 장착된 상기 복합센서와 동일한 구성의 제2 복합센서를 포함하여 동일 주기의 센서 정보로 상기 안전모로부터 수신된 제1 센서 정보와 함께 상기 제2 복합센서를 통해 감지된 제2 센서 정보를 상기 관제 서버로 전달할 수 있다. 상기 관제 서버는 상기 제1 센서 정보에 기반하여 상기 작업자의 안전모 착용 여부를 판단하고, 상기 제1 센서 정보와 상기 제2 센서 정보의 매칭 여부에 기반하여 상기 작업자의 행동 패턴을 결정할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 관제 서버는 상기 센서 정보에 포함된 생체 정보 및 근접 정보를 이용하여 상기 작업자의 안전모 착용 여부를 판단하되 상기 생체 정보 및 상기 근접 정보 중 어느 하나의 정보에 따라 일차적으로 안전모 착용 여부를 판단한 후 나머지 정보를 이용한 필터링을 통해 일차적인 판단 결과를 검증하여 최종적인 안전모 착용 여부를 판단할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 관제 서버는 상기 제1 센서 정보에 포함된 생체 정보 및 근접 정보를 이용하여 상기 작업자의 안전모 착용 여부를 판단하고, 상기 생체 정보 및 상기 근접 정보 중 어느 하나의 정보에 따라 일차적으로 안전모 착용 여부를 판단한 후, 나머지 다른 두 정보를 이용한 필터링을 통해 일차적인 판단 결과를 검증하여 최종적인 안전모 착용 여부를 판단하되, 상기 근접 정보에 기반하여 일차적으로 안전모 착용 여부를 판단하고, 상기 제1 센서 정보와 상기 제2 센서 정보에 기초하여 기계학습 모델을 통해 상기 작업자에게 나타날 수 있는 행동 유형으로서 휴식 상태, 작업 상태, 이동 상태, 생체 이상 상태, 사고 상태 중 적어도 하나의 행동 패턴을 분석할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 관제 서버는 상기 제1 센서 정보와 상기 제2 센서 정보 간의 매칭 여부를 판단하여 상기 제1 센서 정보와 상기 제2 센서 정보가 오차 범위 내로 매칭되는 경우 상기 행동 패턴을 분석할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 관제 서버는 펌웨어 업데이트 기능을 제공하고, 상기 통신 장치는 상기 관제 서버로부터 수신되는 업데이트 정보에 기초하여 상기 센서 정보를 상기 관제 서버로 전달하는 주기를 조절할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 복합센서를 포함한 스마트 안전모를 통해 작업자의 안전모 착용과 행동 패턴을 모니터링함으로써 작업자 관리가 용이하다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 비상 시 관리자에게 알림 메시지를 제공함으로써 비상 상황을 신속하게 인지하여 효율적인 관리 체계를 확립할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 복합센서를 포함한 스마트 안전모를 작업자가 착용함으로써 안전 사고를 미연에 방지하고 피해 규모를 줄일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 작업자의 생체 정보를 통해 열사병 등 위험한 상황 발생 시 즉각적인 조치가 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설현장 비대면 안전관리 시스템의 네트워크 환경의 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서 컴퓨터 시스템의 내부 구성의 일례를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서 건설현장 비대면 안전관리 방법을 설명하기 위한 예시 도면이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 있어서 작업자 모니터링을 위한 관리자 인터페이스 화면의 예시를 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시예들은 건설현장 안전관리 기술에 관한 것이다.
본 명세서에서 구체적으로 개시되는 것들을 포함하는 실시예들은 스마트 안전장비를 활용한 건설현장 비대면 안전관리 시스템을 제공할 수 있으며, 이를 통해 안정성, 신속성, 사용성, 편의성, 효율성, 비용 절감 등의 측면에 있어서 상당한 장점들을 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 건설현장 비대면 안전관리 시스템의 네트워크 환경의 예를 도시한 도면이다. 도 1의 네트워크 환경은 복수의 안전모(11, 12, 13), 복수의 통신 장치(110, 120, 130), 관제 서버(150), 및 네트워크(160)를 포함하는 예를 나타내고 있다. 이러한 도 1은 발명의 설명을 위한 일례로 안전모의 수, 통신 장치의 수, 관제 서버의 수가 도 1과 같이 한정되는 것은 아니다.
복수의 통신 장치(110, 120, 130)는 작업자가 착용하는 안전모(11, 12, 13)와 통신 가능한 수단으로, 컴퓨터 시스템으로 구현되는 이동형 단말일 수 있다. 복수의 통신 장치(110, 120, 130)의 예를 들면, 디지털 무전 단말, 스마트폰(smart phone), 휴대폰, 내비게이션, 디지털방송용 단말, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 태블릿 PC, 웨어러블 디바이스(wearable device), IoT(internet of things) 디바이스, VR(virtual reality) 디바이스, AR(augmented reality) 디바이스 등이 있다. 본 발명의 실시예들에서 복수의 통신 장치(110, 120, 130)는 실질적으로 무선 통신 방식을 이용하여 안전모(11, 12, 13)와 통신할 수 있고, 네트워크(160)를 통해 관제 서버(150)와 통신할 수 있는 다양한 물리적인 컴퓨터 시스템들 중 하나를 의미할 수 있다.
통신 방식은 제한되지 않으며, 네트워크(160)가 포함할 수 있는 통신망(일례로, 이동통신망, 무선 인터넷, 무선 주파수, 방송망, 위성망, 사내 폐쇄망 등)을 활용하는 통신 방식뿐만 아니라 기기들간의 근거리 무선 통신 역시 포함될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
관제 서버(150)는 복수의 통신 장치(110, 120, 130)와 네트워크(160)를 통해 통신하여 명령, 코드, 파일, 컨텐츠, 서비스 등을 제공하는 컴퓨터 장치 또는 복수의 컴퓨터 장치들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 관제 서버(150)는 네트워크(160)를 통해 접속한 복수의 통신 장치(110, 120, 130)로 목적하는 서비스를 제공하는 시스템일 수 있다. 보다 구체적인 예로, 관제 서버(150)는 복수의 통신 장치(110, 120, 130)에 설치되어 구동되는 컴퓨터 프로그램으로서의 어플리케이션을 통해, 해당 어플리케이션이 목적하는 서비스(일례로, 건설현장 비대면 안전관리 서비스 등)를 복수의 통신 장치(110, 120, 130)로 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 시스템의 예를 도시한 블록도이다. 도 1을 통해 설명한 관제 서버(150)는 도 2와 같이 구성된 컴퓨터 시스템(200)에 의해 구현될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이 컴퓨터 시스템(200)은 본 발명의 실시예들에 따른 건설현장 비대면 안전관리 방법을 실행하기 위한 구성요소로서, 메모리(210), 프로세서(220), 통신 인터페이스(230) 그리고 입출력 인터페이스(240)를 포함할 수 있다.
메모리(210)는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체로서, RAM(random access memory), ROM(read only memory) 및 디스크 드라이브와 같은 비소멸성 대용량 기록장치(permanent mass storage device)를 포함할 수 있다. 여기서 ROM과 디스크 드라이브와 같은 비소멸성 대용량 기록장치는 메모리(210)와는 구분되는 별도의 영구 저장 장치로서 컴퓨터 시스템(200)에 포함될 수도 있다. 또한, 메모리(210)에는 운영체제와 적어도 하나의 프로그램 코드가 저장될 수 있다. 이러한 소프트웨어 구성요소들은 메모리(210)와는 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체로부터 메모리(210)로 로딩될 수 있다. 이러한 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체는 플로피 드라이브, 디스크, 테이프, DVD/CD-ROM 드라이브, 메모리 카드 등의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서 소프트웨어 구성요소들은 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체가 아닌 통신 인터페이스(230)를 통해 메모리(210)에 로딩될 수도 있다. 예를 들어, 소프트웨어 구성요소들은 네트워크(160)를 통해 수신되는 파일들에 의해 설치되는 컴퓨터 프로그램에 기반하여 컴퓨터 시스템(200)의 메모리(210)에 로딩될 수 있다.
프로세서(220)는 기본적인 산술, 로직 및 입출력 연산을 수행함으로써, 컴퓨터 프로그램의 명령을 처리하도록 구성될 수 있다. 명령은 메모리(210) 또는 통신 인터페이스(230)에 의해 프로세서(220)로 제공될 수 있다. 예를 들어 프로세서(220)는 메모리(210)와 같은 기록 장치에 저장된 프로그램 코드에 따라 수신되는 명령을 실행하도록 구성될 수 있다.
통신 인터페이스(230)는 네트워크(160)를 통해 컴퓨터 시스템(200)이 다른 장치와 서로 통신하기 위한 기능을 제공할 수 있다. 일례로, 컴퓨터 시스템(200)의 프로세서(220)가 메모리(210)와 같은 기록 장치에 저장된 프로그램 코드에 따라 생성한 요청이나 명령, 데이터, 파일 등이 통신 인터페이스(230)의 제어에 따라 네트워크(160)를 통해 다른 장치들로 전달될 수 있다. 역으로, 다른 장치로부터의 신호나 명령, 데이터, 파일 등이 네트워크(160)를 거쳐 컴퓨터 시스템(200)의 통신 인터페이스(230)를 통해 컴퓨터 시스템(200)으로 수신될 수 있다. 통신 인터페이스(230)를 통해 수신된 신호나 명령, 데이터 등은 프로세서(220)나 메모리(210)로 전달될 수 있고, 파일 등은 컴퓨터 시스템(200)이 더 포함할 수 있는 저장 매체(상술한 영구 저장 장치)로 저장될 수 있다.
통신 방식은 제한되지 않으며, 네트워크(160)가 포함할 수 있는 통신망(일례로, 이동통신망, 유선 인터넷, 무선 인터넷, 방송망)을 활용하는 통신 방식뿐만 아니라 기기들간의 근거리 유선/무선 통신 역시 포함될 수 있다. 예를 들어, 네트워크(160)는, PAN(personal area network), LAN(local area network), CAN(campus area network), MAN(metropolitan area network), WAN(wide area network), BBN(broadband network), 인터넷 등의 네트워크 중 하나 이상의 임의의 네트워크를 포함할 수 있다. 또한, 네트워크(160)는 버스 네트워크, 스타 네트워크, 링 네트워크, 메쉬 네트워크, 스타-버스 네트워크, 트리 또는 계층적(hierarchical) 네트워크 등을 포함하는 네트워크 토폴로지 중 임의의 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
입출력 인터페이스(240)는 입출력 장치(250)와의 인터페이스를 위한 수단일 수 있다. 예를 들어, 입력 장치는 마이크, 키보드, 카메라 또는 마우스 등의 장치를, 그리고 출력 장치는 디스플레이, 스피커와 같은 장치를 포함할 수 있다. 다른 예로 입출력 인터페이스(240)는 터치스크린과 같이 입력과 출력을 위한 기능이 하나로 통합된 장치와의 인터페이스를 위한 수단일 수도 있다. 입출력 장치(250)는 컴퓨터 시스템(200)과 하나의 장치로 구성될 수도 있다.
또한, 다른 실시예들에서 컴퓨터 시스템(200)은 도 2의 구성요소들보다 더 적은 혹은 더 많은 구성요소들을 포함할 수도 있다. 그러나, 대부분의 종래기술적 구성요소들을 명확하게 도시할 필요성은 없다. 예를 들어, 컴퓨터 시스템(200)은 상술한 입출력 장치(250) 중 적어도 일부를 포함하도록 구현되거나 또는 트랜시버(transceiver), 카메라, 각종 센서, 데이터베이스 등과 같은 다른 구성요소들을 더 포함할 수도 있다.
이하에서는 스마트 안전장비를 활용한 건설현장 비대면 안전관리 시스템의 구체적인 실시예를 설명하기로 한다.
본 실시예에서는 건설현장 비대면 안전관리 시스템으로서 사물인터넷(IoT), 빅데이터, 인공지능(AI), 기계학습(ML) 등을 활용한 스마트 안전관리 환경을 구축할 수 있다.
작업현장에서 작업자가 착용하는 안전모(11)는 작업자와 관련된 정보를 수집하기 위한 복합센서를 포함할 수 있다. 복합센서는 안전모(11)와 결합이 용이하고 경량화된 모듈 형태로 구성될 수 있다.
복합센서는 작업자의 움직임 정보를 감지하기 위한 가속도 센서와 자이로 센서, 작업자의 체온, 심박수 등 생체 정보를 감지하기 위한 생체 센서, 작업자의 안전모 착용여부를 감지하기 위한 근접 센서를 포함할 수 있으며, 더 나아가 작업자의 위치 정보를 감지하기 위한 위치 센서 등을 추가 포함할 수 있다. 생체 센서는 작업자의 체온을 감지하기 위한 온도 센서 또는 심박수를 감지하기 위한 심박 센서일 수 있다.
온도 센서에 의해 감지된 체온과 심박 센서에 의해 감지된 심박수는 통신 장치(110)를 통해 관제 서버(150)로 전달됨으로써, 작업자의 건강 상태를 파악하기 위해 사용될 수 있다. 말하자면, 관제 서버(150)는 감지된 생체 정보를 사용하여 작업자의 건강 상태를 모니터링할 수 있다. 관제 서버(150)는 작업자의 건강 상태에 이상이 있는 것으로 판정된 경우, 통신 장치(110)를 통해 관리자에게 알림을 통지할 수 있다.
안전모(11)는 고용량 배터리 등으로 인한 무게 문제를 해결하기 위해 코인셀 등의 소형 배터리로 대체할 수 있다.
안전모(11)는 경량화와 최소한의 전원 사용을 위하여 네트워크(160)를 이용한 통신 인터페이스를 대신하여, 복합센서를 통해 획득한 센싱 정보를 통신 장치(110)로 전달하기 위해 비콘(beacon) 장치를 포함할 수 있으며, 다른 예로는 RFID 태그(radio frequency identification)를 포함할 수 있다.
통신 장치(110)는 네트워크(160)가 포함할 수 있는 통신망, 예를 들어 LTE와 같은 이동통신망 혹은 건설현장 내 폐쇄망을 통해 관제 서버(150)와 통신하여 안전모(11)를 착용한 작업자와 관련된 정보를 관제 서버(150)로 전달하는 게이트웨이 역할을 할 수 있으며, 안전모(11)를 착용한 작업자가 간편하게 소지할 수 있는 단말 형태로 구성될 수 있다.
통신 장치(110)는 사전에 정의된 근접 거리 이내의 안전모(11)와 자동 페어링이 이루어질 수 있다. 통신 장치(110)는 안전모(110)로부터 수신되는 비콘(또는 RFID)을 바탕으로 일정 거리 이내에 위치하는 안전모(110)와 일정 시간 이상 근접 상태를 유지하는 경우 해당 안전모(11)와 페어링될 수 있다.
이때, 통신 장치(110)는 안전모(110)로부터 수신되는 비콘 신호에 포함된 고유 MAC 주소(또는 RFID)를 작업자를 식별하기 위한 식별자, 즉 식별 ID로 사용할 수 있다.
통신 장치(110)는 안전모(11)와의 페어링을 통해 안전모(11)로부터 안전모(11)의 복합센서를 통해 획득한 센서 정보를 수신할 수 있고, 안전모(11)로부터 수신된 센서 정보를 관제 서버(150)로 전달할 수 있다.
특히, 통신 장치(110)는 안전모(11)에 장착된 복합센서와 동일한 구성의 복합센서를 포함할 수 있으며, 통신 장치(110)는 동일 주기에 대한 센서 정보로서 안전모(11)로부터 수신된 센서 정보(이하, '제1 센서 정보'라 칭함)를 통신 장치(110)에 포함된 복합센서를 통해 획득한 센서 정보(이하, '제2 센서 정보'라 칭함)와 함께 관제 서버(150)로 전달할 수 있다.
관제 서버(150)로 전달되는 센서 정보에는 작업자 식별을 위해 해당 센서 정보를 획득한 안전모(11)의 식별 ID가 포함될 수 있다.
관제 서버(150)는 작업자의 안전모 착용 여부 및 행동 패턴을 모니터링하고 모니터링 결과를 바탕으로 관리자 알림을 작업자에게 전달할 수 있는 중앙 관제 역할을 한다.
도 3을 참조하면, 관제 서버(150)의 프로세서(220)는 안전모(11)를 착용한 작업자에 대해 통신 장치(110)로부터 제1 센서 정보와 제2 센서 정보를 수신할 수 있다. 프로세서(220)는 실시간 모니터링을 통해 건설현장 비대면 안전관리 서비스를 제공할 수 있으며, 특히 빅데이터, 인공지능(AI), 기계학습(ML) 등에 기반한 분석 모델을 통해 작업자 행동을 분석할 수 있다.
일례로, 프로세서(220)는 제1 센서 정보에 포함된 생체 정보 및 근접 정보를 이용하여 안전모(11)의 착용 여부를 판단할 수 있다. 프로세서(220)는 생체 정보 및 근접 정보 중 어느 하나의 정보를 바탕으로 일차적으로 안전모 착용 여부를 판단한 후 나머지 정보를 이용한 필터링 알고리즘을 통해 일차적인 판단 결과를 검증하여 안전모 착용 여부를 최종적으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(220)는 움직임 정보와 생체 정보 및 근접 정보가 모두 안전모(11)를 착용한 센싱 값에 해당되는 경우에 작업자가 실제로 안전모(11)를 착용한 것으로 판단하고 그 외 나머지 경우에는 작업자가 안전모(11)를 착용하지 않은 것으로 판단할 수 있다. 구체적인 예시로서, 프로세서(220)는 근접 센서에 의한 센싱 정보가 안전모(11)의 착용을 나타내고, 생체 정보로서 작업자의 체온 정보가 작업자의 정상 체온 값을 나타내는 경우, 작업자가 안전모(11)를 착용한 것으로 최종적으로 판단할 수 있다. 프로세서(220)는 일정 주기마다 안전모 착용 여부를 판단하고 안전모(11)의 식별 ID를 기준으로 안전모 착용 여부에 대한 판단 결과를 관리할 수 있다. 또한, 프로세서(220)는 작업자가 일정 시간 이상 안전모(11)를 착용하지 않은 것으로 판단되는 경우, 관제서버를 통해 관리자에게 알림을 주고, 관리자의 명령에 따라 통신 장치(110)로 경고를 위한 알림 출력을 요청할 수 있다. 통신 장치(110)는 알림 출력 요청에 따라 사전에 저장된 알림 메시지나 부저음 등을 출력할 수 있다. 안전모(11)가 스피커나 진동 피드백이 가능한 출력 장치를 포함하는 경우 통신 장치(110)는 알림 출력 요청에 따라 통신 장치(110)와 함께 안전모(11)를 통해서도 안전모 미착용에 따른 알림 메시지나 부저음 등을 출력할 수 있다.
다른 예로, 프로세서(220)는 통신 장치(110)로부터 수신한 제1 센서 정보와 제2 센서 정보에 기초하여 작업자 행동을 분석할 수 있다. 프로세서(220)는 통신 장치(110)로부터 수신한 제1 센서 정보와 제2 센서 정보에 대해 데이터 정형화, 상관관계 분석, 패턴 분석, 예측 분석 등을 통해 작업자 행동을 판단할 수 있다.
프로세서(220)는 제1 센서 정보에 포함된 생체 정보 및 근접 정보를 이용하여 작업자의 안전모 착용 여부를 판단할 수 있다. 예컨대, 프로세서(220)는 제1 센서 정보에 포함된 생체 정보 및 근접 정보 중 어느 하나의 정보에 따라 일차적으로 안전모 착용 여부를 판단한 후, 나머지 정보를 이용한 필터링을 통해 일차적인 판단 결과를 검증하여 최종적인 안전모 착용 여부를 판단할 수 있다. 구체적인 예시로서, 프로세서(220)는 근접 센서에 의한 센싱 정보가 안전모(11)의 착용을 나타내고(즉, 1차적으로 근접 센서에 의한 근접 정보를 사용하여 안전모(11)의 착용 여부를 판단함), 생체 정보로서 작업자의 체온 정보가 작업자의 정상 체온 값을 나타내는 경우, 작업자가 안전모(11)를 착용한 것으로 최종적으로 판단할 수 있다. 이 때, 체온 정보는 안전모(11)를 착용한 작업자의 두부로부터 감지될 수 있다. 근접 정보는 안전모(11)를 착용한 작업자의 두부로부터 근접 센서까지의 거리에 기반하여 결정될 수 있다.
특히, 프로세서(220)는 안전모(11)를 통해 감지된 제1 센서 정보와 통신 장치(110)를 통해 감지된 제2 센서 정보에 기초하여 작업자의 행동 패턴을 검출할 수 있다. 프로세서(220)는 기계학습 모델을 통해 건설현장에서 주로 보이는 작업자 행동 유형으로, 휴식 상태, 작업 상태, 이동 상태(걷기 등), 이상 상태(열사병 의심 등), 사고 상태(낙상 등) 등의 행동 패턴을 분석할 수 있다. 이때, 프로세서(220)는 안전모(11)를 통해 감지된 제1 센서 정보를 통신 장치(110)를 통해 감지된 제2 센서 정보와 비교하여 오차 범위 내로 매칭되는 경우에 매칭된 센서 정보에 대응되는 행동 패턴을 검출할 수 있다. 프로세서(220)는 제1 센서 정보와 제2 센서 정보에 포함된 센서값 조합이나 센서값 패턴을 비교함으로써 두 센서 정보 간의 매칭 여부를 판단할 수 있다. 두 센서 정보 간의 매칭 여부를 판단하는 기준이 되는 오차 범위 또한 빅데이터를 이용한 기계학습을 바탕으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 안전모(11)를 통해 감지된 제1 센서 정보로 판단되는 행동 패턴이 '휴식 상태'에 해당되는 경우 통신 장치(110)를 통해 감지된 제2 센서 정보로 판단되는 행동 패턴 또한 '휴식 상태'일 때 최종적인 작업자 행동이 '휴식 상태'인 것으로 판단될 수 있다. 따라서, 프로세서(220)는 작업자 머리에 착용한 안전모(11)의 복합센서로 감지된 정보와 작업자가 벨트 주머니나 호주머니 등에 소지하고 있는 통신 장치(110)의 복합센서로 감지된 정보 간의 매칭 여부를 판단하고, 센싱 정보를 분석하는 것을 통해 보다 정확하게 작업자의 행동 패턴을 분석할 수 있다.
즉, 실시예에서는, 제1 센서 정보와 제2 센서 정보의 매칭 여부를 판정하고, 매칭되는 경우에 있어서 작업자의 행동 패턴을 검출함으로써, 안전모(11) 및 통신 장치(110)를 착용한 상태에서의 작업자의 행동 패턴을 정확하게 탐지할 수 있다. 말하자면, 작업자가 안전모(11) 및/또는 통신 장치(110)를 착용하지 않은 상태에서 안전모(11) 및/또는 통신 장치(110)의 센서를 통해 감지되는 센서 정보의 이상 값에 따른 잘못된 행동 패턴의 검출이 방지될 수 있다.
프로세서(220)는 안전모 미착용에 따른 알림 이외에도 행동 패턴에 기반한 경고 알림을 통신 장치(110)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(220)는 작업자의 휴식 상태가 정해진 시간이나 횟수를 경과하는 경우, 열사병 의심 상태가 감지되는 경우 등 행동 패턴에 따라 통신 장치(110)를 통해 해당 작업자에게 경고 알림을 전달할 수 있다.
프로세서(220)는 작업현장을 관리/감독하는 관리자를 대상으로 모니터링 기능을 제공할 수 있으며, 일례로 도 4에 도시한 바와 같이 관리자 인터페이스 화면으로서 작업자 모니터링 화면(400)을 제공할 수 있다. 작업자 모니터링 화면(400)은 작업현장에서 작업 중인 작업자 목록(410)을 포함하고, 작업자와 관련된 정보로서 체온과 같은 생체 정보(420), 안전모 착용 여부(430), 안전모 미착용 경과 시간(440), 경고 횟수(450) 등이 표시될 수 있다. 작업자 모니터링 화면(400)에는 관리자가 각 작업자 별로 모니터링 결과에 기초하여 수동으로 경고 알림을 발송할 수 있는 사용자 인터페이스가 더 포함될 수 있다.
관리자가 작업자 모니터링 화면(400)에서 생체 정보(420)를 확인하여 열사병 의심 등의 이상 상태를 보이는 작업자를 선택하는 경우, 프로세서(220)는 도 5에 도시한 바와 같이 해당 작업자에 대한 모니터링 상세 화면(500)을 제공할 수 있다. 프로세서(220)는 모니터링 상세 화면(500) 상에 작업자의 현재 행동 패턴('열사병 의심')에 대한 정보(501)를 표시함과 아울러, 작업현장의 지도를 이용하여 이상 상태를 보이는 작업자의 위치를 제공할 수 있다. 모니터링 상세 화면(500)에는 관리자가 직접 작업자에게 이상 상태와 관련된 알림을 전달할 수 있는 경고 버튼(502)이 포함될 수 있다.
관리자가 작업자 모니터링 화면(400)에서 안전모 착용 여부(430)를 확인하여 안전모를 착용하지 않은 작업자를 선택하는 경우, 프로세서(220)는 도 6에 도시한 바와 같이 해당 작업자에 대한 모니터링 상세 화면(600)을 제공할 수 있다. 프로세서(220)는 모니터링 상세 화면(600) 상에 작업자의 현재 행동 패턴('안전모 미착용')에 대한 정보(601)를 표시함과 아울러, 작업현장의 지도를 이용하여 안전모를 착용하지 않은 작업자의 위치를 제공할 수 있다. 모니터링 상세 화면(600)에는 관리자가 직접 작업자에게 안전모 미착용과 관련된 알림을 전달할 수 있는 경고 버튼(602)이 포함될 수 있다.
더 나아가, 프로세서(220)는 통신 장치(110)와 관제 서버(150)에 대한 펌웨어 업데이트 기능을 제공할 수 있다. 상기에서는 작업자의 안전모 착용 여부나 행동 패턴을 결정하는 과정을 관제 서버(150)에서 수행되는 것으로 설명하고 있으나, 실시예에 따라서는 적어도 일부 과정을 통신 장치(110)에서 수행하는 것 또한 가능하다. 펌웨어 업데이트를 통해 통신 장치(110)는 관제 서버(150)로부터 수신되는 업데이트 정보에 따라 통신 장치(110) 및/또는 안전모(11)의 복합센서를 고도화할 수 있다. 또한, 통신 장치(110)는 관제 서버(150)로부터 수신되는 업데이트 정보에 따라 제1 센서 정보와 제2 센서 정보를 관제 서버(150)로 전송하는 주기를 조절할 수 있다. 즉, 업데이트에 따라, 상기 주기는 늘어날 수 있다. 그리고, 통신 장치(110)는 관제 서버(150)로부터 수신되는 업데이트 정보에 따라 작업자의 안전모 착용 여부나 행동 패턴을 결정하는 과정 중 일부 과정, 예를 들어 제1 센서 정보와 제2 센서 정보에 대한 전처리 과정인 데이터 정형화 과정을 수행한 후 관제 서버(150)로 전달할 수 있다. 그리고, 통신 장치(110)는 관제 서버(150)로부터 수신되는 업데이트 정보에 따라 제1 센서 정보와 제2 센서 정보를 관제 서버(150)로 전송함에 있어 제1 센서 정보와 제2 센서 정보의 전송 여부를 결정하여 선택적으로 전송할 수 있다. 예를 들어, 통신 장치(110)에서 제1 센서 정보와 제2 센서 정보 간의 매칭을 직접 수행하여 두 센서 정보가 매칭되는 경우에만 제1 센서 정보와 제2 센서 정보를 관제 서버(150)로 전달할 수 있다.
이처럼 본 발명의 실시예들에 따르면, 복합센서를 포함한 스마트 안전모를 통해 작업자의 안전모 착용과 행동 패턴을 모니터링함으로써 작업자 관리가 용이하다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 비상 시 관리자에게 알림 메시지를 제공함으로써 비상 상황을 신속하게 인지하여 효율적인 관리 체계를 확립할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 복합센서를 포함한 스마트 안전모를 작업자가 착용함으로써 안전 사고를 미연에 방지하고 피해 규모를 줄일 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 작업자의 생체 정보를 통해 열사병 등 위험한 상황 발생 시 즉각적인 조치가 가능하다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 어플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램을 계속 저장하거나, 실행 또는 다운로드를 위해 임시 저장하는 것일 수도 있다. 또한, 매체는 단일 또는 수 개의 하드웨어가 결합된 형태의 다양한 기록수단 또는 저장수단일 수 있는데, 어떤 컴퓨터 시스템에 직접 접속되는 매체에 한정되지 않고, 네트워크 상에 분산 존재하는 것일 수도 있다. 매체의 예시로는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등을 포함하여 프로그램 명령어가 저장되도록 구성된 것이 있을 수 있다. 또한, 다른 매체의 예시로, 어플리케이션을 유통하는 앱 스토어나 기타 다양한 소프트웨어를 공급 내지 유통하는 사이트, 서버 등에서 관리하는 기록매체 내지 저장매체도 들 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (10)

  1. 작업자가 착용 가능하고 상기 작업자와 관련된 정보를 수집하기 위한 복합센서가 장착된 안전모;
    상기 작업자가 소지 가능한 단말로서 상기 안전모로부터 상기 복합센서를 통해 감지된 센서 정보를 수신하는 통신 장치; 및
    상기 통신 장치와의 통신을 통해 상기 통신 장치로부터 상기 센서 정보를 수신하고 상기 센서 정보에 기초하여 상기 작업자의 안전모 착용 여부 및 행동 패턴을 모니터링한 후 모니터링 결과에 따라 상기 통신 장치로 알림을 제공하는 관제 서버
    를 포함하고,
    상기 통신 장치는 상기 안전모에 장착된 상기 복합센서와 동일한 구성의 제2 복합센서를 포함하여 동일 주기의 센서 정보로 상기 안전모로부터 수신된 제1 센서 정보와 함께 상기 제2 복합센서를 통해 감지된 제2 센서 정보를 상기 관제 서버로 전달하고,
    상기 관제 서버는 상기 제1 센서 정보에 기반하여 상기 작업자의 안전모 착용 여부를 판단하고, 상기 제1 센서 정보와 상기 제2 센서 정보의 매칭 여부에 기반하여 상기 작업자의 행동 패턴을 결정하는 건설현장 비대면 안전관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복합센서는 상기 작업자의 움직임 정보를 감지하기 위한 가속도 센서와 자이로 센서, 상기 작업자의 생체 정보를 감지하기 위한 생체 센서, 상기 작업자의 근접 정보를 감지하기 위한 근접 센서를 포함하고,
    상기 생체 센서는 온도 센서이고, 상기 생체 정보는 상기 작업자의 체온인 것
    을 특징으로 하는 건설현장 비대면 안전관리 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복합센서는 상기 작업자의 위치 정보를 감지하기 위한 위치 센서를 더 포함하는 것
    을 특징으로 하는 건설현장 비대면 안전관리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 안전모는 상기 복합센서를 통해 감지된 센서 정보를 상기 통신 장치로 전달하기 위해 비콘(beacon) 장치 또는 RFID 태그(radio frequency identification)를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 건설현장 비대면 안전관리 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 통신 장치는 사전에 정의된 근접 거리 이내에 위치하는 상기 안전모와 페어링되어 상기 안전모로부터 수신된 비콘 또는 RFID를 상기 작업자를 식별하기 위한 식별자로 사용하는 것
    을 특징으로 하는 건설현장 비대면 안전관리 시스템.
  6. 삭제
  7. 제2항에 있어서,
    상기 관제 서버는 상기 센서 정보에 포함된 생체 정보 및 근접 정보를 이용하여 상기 작업자의 안전모 착용 여부를 판단하고,
    상기 생체 정보 및 상기 근접 정보 중 어느 하나의 정보에 따라 일차적으로 안전모 착용 여부를 판단한 후 나머지 정보를 이용한 필터링을 통해 일차적인 판단 결과를 검증하여 최종적인 안전모 착용 여부를 판단하되,
    상기 근접 정보에 기반하여 일차적으로 안전모 착용 여부를 판단하는 것
    을 특징으로 하는 건설현장 비대면 안전관리 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 관제 서버는 상기 제1 센서 정보에 포함된 생체 정보 및 근접 정보를 이용하여 상기 작업자의 안전모 착용 여부를 판단하되 상기 생체 정보 및 상기 근접 정보 중 어느 하나의 정보에 따라 일차적으로 안전모 착용 여부를 판단한 후, 나머지 다른 두 정보를 이용한 필터링을 통해 일차적인 판단 결과를 검증하여 최종적인 안전모 착용 여부를 판단하고,
    상기 관제 서버는 상기 제1 센서 정보와 상기 제2 센서 정보에 기초하여 기계학습 모델을 통해 상기 작업자에게 나타날 수 있는 행동 유형으로서 휴식 상태, 작업 상태, 이동 상태, 생체 이상 상태, 사고 상태 중 적어도 하나의 행동 패턴을 분석하는 것
    을 특징으로 하는 건설현장 비대면 안전관리 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 관제 서버는 상기 제1 센서 정보와 상기 제2 센서 정보 간의 매칭 여부를 판단하여 상기 제1 센서 정보와 상기 제2 센서 정보가 오차 범위 내로 매칭되는 경우 상기 행동 패턴을 분석하는 것
    을 특징으로 하는 건설현장 비대면 안전관리 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 관제 서버는 펌웨어 업데이트 기능을 제공하고,
    상기 통신 장치는 상기 관제 서버로부터 수신되는 업데이트 정보에 기초하여 상기 센서 정보를 상기 관제 서버로 전달하는 주기를 조절하는 것
    을 특징으로 하는 건설현장 비대면 안전관리 시스템.
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