KR102278248B1

KR102278248B1 - 이동식 크레인 지상 작업장 및 작업자 사고원인 분석 빅데이터를 이용한 ai기반 이동식 크레인 지상 작업장 및 작업자 위험 탐지 시스템

Info

Publication number: KR102278248B1
Application number: KR1020200149983A
Authority: KR
Inventors: 강일형; 최평호; 김도근; 이윤성; 노동원
Original assignee: 주식회사 영신
Priority date: 2020-11-11
Filing date: 2020-11-11
Publication date: 2021-07-16

Abstract

본 발명은 이동식 크레인 지상 작업장 및 작업자 사고원인 분석 빅데이터를 이용한 AI기반 이동식 크레인 지상 작업장 및 작업자 위험 탐지 시스템에 관한 것으로, 이동식 크레인 종류 및 특징과, 이동식 크레인 작업환경과, 이동식 크레인 작업과 관련한 추락, 낙하, 전도, 협착, 도괴·붕괴, 감전 및 충돌을 포함하는 재해형태별 재해사례와, 인양물, 붐대, 차체, 탑승설비 및 후크 결함을 포함하는 사고유발원인과, 크레인 운전자, 인근 작업자, 관리자를 포함하는 피해자분류와, 안전수칙 미준수, 줄걸이 작업불량, 크레인 장비불량, 크레인 전도, 탑승설비 불량, 버켓불량 및 작업미숙을 포함하는 사고원인을 분석하여 상기 이동식 크레인 종류 및 특징, 이동식 크레인 작업환경, 재해형태별 재해사례, 사고유발원인, 피해자분류, 사고원인별로 분류별 빅데이터화하고, 상기 분류별 빅데이터에 상응하는 안전사고 대응시나리오를 작성 맵핑하여 구축한 인공지능시스템과; 이동식 크레인 및 작업자 또는 사물에 부착된 UWB VT 및 PT센서시스템;을 포함하여 구성되어 상기 인공지능시스템 및 UWB VT센서 및 PT센서 시스템에 의하여 작동되는 이동식 크레인 지상 작업장 및 작업자의 위험을 탐지하기 위한 시스템에 관한 것이다.

Description

이동식 크레인 지상 작업장 및 작업자 사고원인 분석 빅데이터를 이용한 AI기반 이동식 크레인 지상 작업장 및 작업자 위험 탐지 시스템{AI based dangerous situation detection system for mobile crane and work of ground work place yard using analyzing accident cause big data of mobile crane and work of ground work place yard}

일반적으로 각종 건설 및 산업현장에서는 건설공사 및 산업에 필요한 철근 등의 각종 기자재들을 목표지점으로 운송하기 위한 타워크레인 등을 설치하여 운용하고 있고, 또한 타워크레인 설치가 여의치 않은 곳에서는 이동식 크레인이 사용되고 있다.

특히, 상기 타워크레인이 설치될 수 없는 곳에 사용되는 이동식 크레인은 운송산업 분야에서 화물의 적재 및 하역, 건설산업 분야에서 건설자재의 운반 및 설치, 제조산업 분야에서 중장비 조립 등에 사용되고 있으며, 통상적으로 운전자가 탑승하는 크레인 본체(미도시)에 설치된 길고 경사진 암(arm)의 끝에 상부 도르래 를 구비하고, 상기 상부 도르래로부터 수직방향으로 늘어진 여러 가닥의 밧줄의 아래쪽에 하부 도르래를 연결하며, 상기 하부 도르래에는 갈고리, 끈 또는 바구니 등이 구비되어 이것에 화물을 적재하여 운반하는 구조로 되어있다.

그러나, 상기 이동식 크레인 작업현장에 존재하는 각종 장해물에 의해 운전자의 시야가 가려지는 현상이 종종 발생한다.

이를 해결하기 위한 하나의 방법으로서 유·무선 리모컨을 사용하여 이동식 크레인을 운전하기도 하는데, 이때, 운전자가 인양 출발지점과 목표지점의 시야를 동시에 확보할 수 있는 위치는 지극히 제한적이기 때문에 대부분 경우에서 어느 한쪽의 시야만 확보 가능하며. 설령 시야가 확보된다고 하더라도, 위에서 작업현장을 내려다보는 것이 아니기 때문에 고공에 매달린 화물을 작업현장 높이까지 내리기 전까지는 화물이 평면도 상에서의 목표지점에 정확하게 도달하였는지 알 수 없다.

따라서, 운전자는 작업현장에 위치한 작업자 등의 수신호 또는 무선통신 신호에 의존하여 이동식 크레인을 운전할 수 밖에 없으며, 이러한 점 때문에 이동식 크레인 운전이 대단히 불편할 뿐만 아니라 화물 운반작업의 능률도 저하되는 문제점이 있다.

뿐만 아니라, 운전자와 작업자 상호 간에 신호가 맞지 않는 경우가 종종 발생하여 안전사고를 유발하기도 하는 바, 즉, 이동식 크레인이 운반중인 화물이 작업현장의 장해물과 충돌하거나 화물의 일부가 낙하하는 등의 사고 및 그로 인한 인명피해 등의 사고가 발생할 가능성이 항상 존재하며, 이러한 안전사고에 대비하기 위해서는, 작업현장에서 다양한 작업을 수행중인 모든 작업자가 화물의 이동궤적 및 현재위치를 자신의 눈으로 직접 확인하는 주의를 수시로 기울여야만 하는데, 그럼에도 불구하고 실제로는 계속해서 물적, 인적 사고가 지속적으로 발생하고 있는 현실이다.

이에 따라, 상기한 종래 문제점들을 해결하기 위하여, 한국등록특허 10-1030166(등록일자 2011년04월12일)에는 작업현장에 존재하는 각종 장해물 때문에 크레인 운전자가 작업현장을 볼 수 없는 상황에서, 크레인이 운반중인 화물 및 그 아래쪽의 작업현장을 자동으로 추적하여 시야를 확보함으로써 크레인 운전자가 안전하고도 용이하게 크레인을 운전가능하도록 하고, 작업현장의 모든 작업자가 아니고 오로지 상기 화물의 아래쪽에서 작업중인 작업자에게만 위험경고음을 전송함으로써 안전사고를 예방하는 크레인 안전장치로서, 크레인의 암(arm)에 설치된 다수의 비디오 카메라와 상기 크레인의 조정장치(운전실 또는 리모컨)에 구비되어 상기 비디오 카메라가 촬영한 영상을 표시하는 다수의 비디오 모니터를 포함하여 구성하되, 상기 비디오 카메라의 촬영방향 수직각도와 줌 배율 및 초점 등을 크레인 운전상태 정보에 따라 소정의 수식들에 의해 자동으로 조절하고, 가청대역 음향을 특정 지역에만 재현하는 초음파 송출수단을 크레인의 암에 설치하되, 초음파 송출방향의 수직각도를 크레인 운전상태 정보에 따라 소정의 수식에 의해 자동으로 조절하는 크레인 안전장치가 개발된 바 있다.

또한, 한국등록특허 10-1646918(등록일자 2016년08월03일)에는 크레인(10)의 트롤리(12)에 장착되어, 호이스트 블럭(14)을 촬영하는 제1카메라 유닛(100); 상기 트롤리(12)와 로프(16)에 의하여 승하강 가능하게 연결되는 호이스트 블럭(14)에 장착되어, 인양물 및 그 주변 위치를 촬영하는 제2카메라 유닛(200); 상기 제1카메라 유닛(100)의 화상신호를 수신하여 호이스트 블럭(14)의 인양 위치에 대한 안내 영상을 동심원 형태로 디스플레이하는 제1디스플레이(301)와, 상기 제2카메라 유닛(200)의 화상신호를 수신하여 인양물 및 그 주변 위치를 디스플레이하는 제2디스플레이(302)를 갖는 구조로 구비되어, 크레인(10)의 조종실(18)에 설치되는 디스플레이 유닛(300);을 포함하여 구성되고, 상기 제1카메라 유닛(100)은: 트롤리(12)의 저부에 장착되어, 호이스트 블럭(14)을 촬영하는 제1카메라(101)와; 트롤리(12)의 내부 일측에 장착되어, 제1카메라(101)에서 촬영된 화상신호를 디스플레이 유닛(300)에 전송하는 제1송신장치(102)와; 트롤리(12)의 내부 타측에 장착되어, 제1카메라(101)에 전원을 공급하는 제1배터리 팩(103)과; 트롤리(12)의 상면에 장착되어, 제1배터리 팩(103)을 충전하는 태양광 발전용 패널(104)과; 트롤리(12)의 저부에 장착되어, 후크(20)를 갖는 호이스트 블럭(14)과의 거리 및 위치를 감지하는 거리 및 위치감지 센서(105); 를 포함하며, 상기 디스플레이 유닛(300)은 화상신호를 수신하는 수신 안테나(303)와, 수신된 화상 및 음성 정보를 저장하는 기록장치(304)와, 수신된 화상신호를 기록하는 동시에 제1 및 제2 디스플레이(301)(302)에 실시간 영상으로 표시 제어하는 영상제어기(305)를 더 포함하고, 상기 디스플레이 유닛(300)의 제1디스플레이(301)에는 영상 제어기(305)의 제어에 의거, 트롤리(12)와 호이스트 블럭(14)의 후크(20) 간의 중심이 맞다고 안내하는 제1원과, 트롤리(12)와 호이스트 블럭(14)의 후크(20) 간의 중심이 안전작업 범위내에 있다고 안내하는 제2원과, 트롤리(12)와 호이스트 블럭(14)의 후크(20) 간의 중심이 안전작업 범위를 벗어나 주의작업 범위내에 있다고 안내하는 제3원과, 트롤리(12)와 호이스트 블럭(14)의 후크(20) 간의 중심이 주의작업 범위를 벗어나 작업 제한범위내에 있다고 안내하는 제4원이 동심원 형태로 디스플레이되고, 상기 거리 및 위치감지 센서(105)의 표면에는 센서의 오지시 및 수명단축의 원인이 되는 표면오염문제를 해결하기 위하여 실리콘 성분을 포함한 도포층이 형성되며, 상기 제1카메라 유닛(100) 및 제2카메라 유닛(200)의 표면에는 오염물질의 부착방지 및 제거를 위한 오염 방지도포용 조성물이 도포된 도포층이 형성되되, 상기 오염 방지 도포용 조성물은 붕산 및 탄산나트륨이 1:001 ~ 1:2 몰비로 포함되어 있고, 붕산 및 탄산나트륨의 총함량은 전체 수용액에 대해 1 ~ 10 중량%이며, 상기 디스플레이 유닛(300) 내부에는 니들펀치 부직포를 포함하는 흡음층이 03 ~ 15㎜ 두게로 도포되는 것을 특징으로 하는 크레인의 사각지대 모니터링 시스템이 공지된 바 있다.

그러나, 상기 한국등록특허 10-1030166 또는 한국등록특허 10-1646918의 크레인 안전장치 또는 모니터링 시스템은 카메라를 기반으로 주변상황을 감지하고 디스플레이를 통해 출력되는 화상이미지를 작업자가 확인하는 시스템으로서 크레인 주졉의 상황을 자동으로 탐지하여 크레인을 제어하지 못하는 것으로, 상기 디스플레이 화상이미지를 작업자가 지속적으로 확인하여야 하는 불편한 문제점이 있었다.

또한, 한국등록특허 10-1863115(등록일자 2018년05월25일)에는 크레인 장치의 복수 개의 위치에 각각에 구비되는 로드셀, 소음 측정 센서, 진동 센서, 변위 센서, 전류 및 전압 센서를 구비하여 각각의 위치에서의 권상 하중, 소음, 진동, 변위, 전류 및 전압값을 포함하는 크레인 안전정보를 감지하는 감지 모듈; 상기 감지 모듈로부터 감지된 크레인 안전 정보를 실시간으로 수신하여 관리하고, 상기 크레인 안전 정보를 데이터 처리한 후 웹 페이지 상에 제공하는 중앙 감시 모듈; 및 크레인 안전 관리용 어플리케이션이 설치되고, 상기 크레인 안전 관리용 어플리케이션의 실행에 의하여 상기 중앙 감시 모듈의 웹 페이지 상에 접속하여 원하는 크레인 안전 정보를 열람하는 스마트 단말 모듈을 포함하고; 상기 감지 모듈과 중앙 감시 모듈은 일체형으로 구비되어 상기 크레인 장치에 설치되거나 각각 분리되어 유무선통신망으로 연결되며; 상기 중앙 감시 모듈은 상기 감지 모듈 또는 스마트 단말 모듈과의 데이터 송수신을 위한 통신부; 상기 감지 모듈로부터 수신된 크레인 안전 정보를 저장하는 저장부; 미리 설정된 뷰 프로그램의 실행에 의하여 상기 크레인 안전 정보의 신호 처리를 수행하는 신호 처리부; 상기 감지 모듈 또는 크레인 장치의 점검 정보 입력을 위한 정보 입력창을 생성하는 입력창 생성부; 상기 신호 처리된 크레인 안전 정보를 웹 페이지 상에 업로드하는 업로드부; 및 상기 중앙 감시 모듈을 구성하는 각 구성요소의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 신호 처리부는 상기 감지 모듈을 구성하는 각각의 센서 정보와 실시간 크레인 안전 정보를 그래프 또는 도표 정보로 변환하는 것을 특징으로 하는 스마트 크레인 안전 관리 시스템이 개발되어 있다.

그러나, 상기 스마트 크레인 안전 관리 시스템은 로드셀, 소음 측정 센서, 진동 센서, 변위 센서, 전류 및 전압 센서를 구비하여 각각의 위치에서의 권상 하중, 소음, 진동, 변위, 전류 및 전압값을 포함하는 크레인 안전정보를 감지하는 감지 모듈에 의한 크레인 장비 자체의 안전에 관한 정보만을 기초한 것이어서 크레인 주변에 관한 구조물, 작업자에 관한 정보 및 작업환경 등이 전혀 반영되지 않아 인명피해 및 외부사고를 방지할 수 있는 기능 및 효과가 전혀 기대할 수 없다.

또한, 한국공개특허 10-2020-0044542(공개일자 2020년04월29일)에는 풍속 및 파도의 높이 중 적어도 하나를 감지하는 기상센서; 크레인의 각 부위별 이동량 중 적어도 하나를 감지하는 크레인 이동센서; 상기 크레인의 2차원 위치좌표를 감지하는 크레인 위치센서; 상기 크레인의 충돌위험거리 내에 위치하는 물체의 이격거리, 이동속도, 이동방향 및 이동가속도 중 적어도 하나를 감지하는 크레인 시각센서; 및 감지된 상기 풍속 및 상기 파도의 높이 중 적어도 하나가 기 설정된 범위를 벗어날 경우 상기 충돌위험거리를 변경하는 충돌감시제어부를 포함하는 조선소의 크레인 충돌방지 시스템이 공지되어 있다.

그러나, 상기 크레인 충돌방지 시스템은 단지 상기 크레인 위험반경에 있는 물체를 감지하는 크레인 시각센서만으로 충돌위험을 감지할 뿐, 역시 크레인 주변에 관한 구조물, 작업자에 관한 정보 및 작업환경 등이 전혀 반영되지 않아 인명피해 및 외부사고를 방지할 수 있는 기능 및 효과가 전혀 기대할 수 없다.

[특허문헌 001] 한국등록특허 10-1030166(등록일자 2011년04월12일) [특허문헌 002] 한국등록특허 10-1646918(등록일자 2016년08월03일) [특허문헌 003] 한국등록특허 10-1863115(등록일자 2018년05월25일) [특허문헌 004] 한국공개특허 10-2020-0044542(공개일자 2020년04월29일)

본 발명은 상기 종래 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 이동식 크레인 종류 및 특징과, 이동식 크레인 작업환경과, 이동식 크레인 작업과 관련한 추락, 낙하, 전도, 협착, 도괴·붕괴, 감전 및 충돌을 포함하는 재해형태별 재해사례와, 인양물, 붐대, 차체, 탑승설비 및 후크 결함을 포함하는 사고유발원인과, 크레인 운전자, 인근 작업자, 관리자를 포함하는 피해자분류와, 안전수칙 미준수, 줄걸이 작업불량, 크레인 장비불량, 크레인 전도, 탑승설비 불량, 버켓불량 및 작업미숙을 포함하는 사고원인을 분석하여 상기 이동식 크레인 종류 및 특징, 이동식 크레인 작업환경, 재해형태별 재해사례, 사고유발원인, 피해자분류, 사고원인별로 분류별 빅데이터화하고, 상기 분류별 빅데이터에 상응하는 안전사고 대응시나리오를 작성 맵핑하여 구축한 인공지능시스템과; 이동식 크레인 및 작업자 또는 사물에 부착된 UWB VT 및 PT센서시스템;을 포함하여 구성되어 상기 인공지능시스템 및 UWB VT센서 및 PT센서 시스템에 의하여 작동되는 이동식 크레인 지상 작업장 및 작업자의 위험을 탐지하기 위한 시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 이동식 크레인 종류 및 특징과, 이동식 크레인 작업환경과, 이동식 크레인 작업과 관련한 추락, 낙하, 전도, 협착, 도괴·붕괴, 감전 및 충돌을 포함하는 재해형태별 재해사례와, 인양물, 붐대, 차체, 탑승설비 및 후크 결함을 포함하는 사고유발원인과, 크레인 운전자, 인근 작업자, 관리자를 포함하는 피해자분류와, 안전수칙 미준수, 줄걸이 작업불량, 크레인 장비불량, 크레인 전도, 탑승설비 불량, 버켓불량 및 작업미숙을 포함하는 사고원인을 분석하여 상기 이동식 크레인 종류 및 특징, 이동식 크레인 작업환경, 재해형태별 재해사례, 사고유발원인, 피해자분류, 사고원인별로 분류별 빅데이터화하고, 상기 분류별 빅데이터에 상응하는 안전사고 대응시나리오를 작성 맵핑하여 구축한 인공지능시스템과; 이동식 크레인 및 작업자 또는 사물에 부착된 UWB VT 및 PT센서시스템;을 포함하여 구성되어 상기 인공지능시스템 및 UWB VT센서 및 PT센서 시스템에 의하여 작동되는 이동식 크레인 지상 작업장 및 작업자의 위험을 탐지하기 위한 시스템을 과제의 해결수단으로 한다.

상기 안전수칙 미준수는 신호수 미배치, 정격하중 초과, 인양물 당김 사용 부적절, 운전자 운전위치 이탈, 아우트리거 펼친 상태에서 이동, 감전 방지조치 미준수를 포함하는 것을 과제의 해결수단으로 한다.

상기 이동식 크레인에는 3개의 UWB VT센서가 구비되고, 상기 작업자 또는 사물에는 UWB PT센서가 구비되어 상기 3개의 UWB VT센서가 각각 PT까지의 거리에 해당하는 직경의 3개의 원으로부터 상기 3개의 원이 접하는 위치를 작업자 또는 사물의 위치로 파악하여 작업자 또는 사물의 접근거리, 방향 및 위치를 감지하고, 설정된 위험반경내 근로자 접근을 감시하는 접근감지모듈을 구비하는 것을 과제의 해결수단으로 한다.

상기 접근감지모듈은 감지된 상기 작업자 또는 사물의 접근거리, 방향 및 위치를 상기 이동식 크레인에 구비된 모니터로 화상출력하거나, 상기 이동식 크레인 운전자 또는 인근 작업자에게 상기 이동식 크레인에 구비된 경광등 또는 스피커를 통해 경보를 출력하는 것을 과제의 해결수단으로 한다.

상기 이동식 크레인에는 크레인 작동상태를 감지하는 크레인 작동감지 센서를 구비하되, 상기 작동감지 센서는 상기 크레인의 시동을 감지하는 것을 과제의 해결수단으로 한다.

상기 접근감지모듈은 상기 위험반경내 근로자 접근시 LTE통신을 통해 장비위치 및 근로자 현황을 서버 또는 관리자 앱으로 전송하는 통신수단과 연결되는 것을 과제의 해결수단으로 한다.

상기 분류별 빅데이터에 상응하는 안전사고 대응시나리오를 작성 맵핑하여 구축한 인공지능시스템과; 상기 이동식 크레인 및 작업자 또는 사물에 부착된 UWB VT 및 PT센서시스템과; 상기 크레인 작동상태를 감지하는 크레인 작동감지 센서;는 서로 연동하여 상기 안전사고 대응시나리오 이벤트 발생시 상기 안전사고 대응시나리오를 수행하는 것을 과제의 해결수단으로 한다.

본 발명의 이동식 크레인 지상 작업장 및 작업자 사고원인 분석 빅데이터를 이용한 AI기반 이동식 크레인 지상 작업장 및 작업자 위험 탐지 시스템은 이동식 크레인 종류 및 특징과, 이동식 크레인 작업환경과, 이동식 크레인 작업과 관련한 추락, 낙하, 전도, 협착, 도괴·붕괴, 감전 및 충돌을 포함하는 재해형태별 재해사례와, 인양물, 붐대, 차체, 탑승설비 및 후크 결함을 포함하는 사고유발원인과, 크레인 운전자, 인근 작업자, 관리자를 포함하는 피해자분류와, 안전수칙 미준수, 줄걸이 작업불량, 크레인 장비불량, 크레인 전도, 탑승설비 불량, 버켓불량 및 작업미숙을 포함하는 사고원인을 분석하여 상기 이동식 크레인 종류 및 특징, 이동식 크레인 작업환경, 재해형태별 재해사례, 사고유발원인, 피해자분류, 사고원인별로 분류별 빅데이터화하고, 상기 분류별 빅데이터에 상응하는 안전사고 대응시나리오를 작성 맵핑하여 구축한 인공지능시스템과; 이동식 크레인 및 작업자 또는 사물에 부착된 UWB VT 및 PT센서시스템;을 포함하여 구성되어 상기 인공지능시스템 및 UWB VT센서 및 PT센서 시스템에 의하여 작동되는 이동식 크레인 지상 작업장 및 작업자의 위험을 탐지하기 위한 시스템에 의하여 이동식 크레인 지상 작업장 및 작업자의 위험을 탐지하여 사고를 미리 예방할 수 있는 우수한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에서 크레인의 분류를 나타낸 도면
도 2는 본 발명에서 트럭크레인(Truck Crane)을 나타낸 도면
도 3은 본 발명에서 험지형 크레인(Rough Terrain Crane)을 나타낸 도면
도 4는 본 발명에서 전지형크레인(All Terrain Crane)을 나타낸 도면
도 5는 본 발명에서 트럭탑재형(Cago Crane)을 나타낸 도면
도 6은 본 발명에서 크롤라크레인(Crawler Crane)을 나타낸 도면
도 7은 본 발명에서 이동식 크레인 작업장 위험요인을 나타낸 도면
도 8은 본 발명의 전체 구성도를 나타낸 개념도
도 9는 본 발명의 UWB VT센서 및 PT센서 연계 작동을 나타내는 개념도
도 10는 본 발명의 작동 계통도를 나타낸 블록도
도 11은 본 발명의 작동 예시도를 나타낸 도면

본 발명은, 이동식 크레인 종류 및 특징과, 이동식 크레인 작업환경과, 이동식 크레인 작업과 관련한 추락, 낙하, 전도, 협착, 도괴·붕괴, 감전 및 충돌을 포함하는 재해형태별 재해사례와, 인양물, 붐대, 차체, 탑승설비 및 후크 결함을 포함하는 사고유발원인과, 크레인 운전자, 인근 작업자, 관리자를 포함하는 피해자분류와, 안전수칙 미준수, 줄걸이 작업불량, 크레인 장비불량, 크레인 전도, 탑승설비 불량, 버켓불량 및 작업미숙을 포함하는 사고원인을 분석하여 상기 이동식 크레인 종류 및 특징, 이동식 크레인 작업환경, 재해형태별 재해사례, 사고유발원인, 피해자분류, 사고원인별로 분류별 빅데이터화하고, 상기 분류별 빅데이터에 상응하는 안전사고 대응시나리오를 작성 맵핑하여 구축한 인공지능시스템과; 이동식 크레인 및 작업자 또는 사물에 부착된 UWB VT 및 PT센서시스템;을 포함하여 구성되어 상기 인공지능시스템 및 UWB VT센서 및 PT센서 시스템에 의하여 작동되는 이동식 크레인 지상 작업장 및 작업자의 위험을 탐지하기 위한 시스템을 기술구성의 특징으로 한다.

상기 안전수칙 미준수는 신호수 미배치, 정격하중 초과, 인양물 당김 사용 부적절, 운전자 운전위치 이탈, 아우트리거 펼친 상태에서 이동, 감전 방지조치 미준수를 포함하는 것을 기술구성의 특징으로 한다.

상기 이동식 크레인에는 3개의 UWB VT센서가 구비되고, 상기 작업자 또는 사물에는 UWB PT센서가 구비되어 상기 3개의 UWB VT센서가 각각 PT까지의 거리에 해당하는 직경의 3개의 원으로부터 상기 3개의 원이 접하는 위치를 작업자 또는 사물의 위치로 파악하여 작업자 또는 사물의 접근거리, 방향 및 위치를 감지하고, 설정된 위험반경내 근로자 접근을 감시하는 접근감지모듈을 구비하는 것을 기술구성의 특징으로 한다.

상기 접근감지모듈은 감지된 상기 작업자 또는 사물의 접근거리, 방향 및 위치를 상기 이동식 크레인에 구비된 모니터로 화상출력하거나, 상기 이동식 크레인 운전자 또는 인근 작업자에게 상기 이동식 크레인에 구비된 경광등 또는 스피커를 통해 경보를 출력하는 것을 기술구성의 특징으로 한다.

상기 이동식 크레인에는 크레인 작동상태를 감지하는 크레인 작동감지 센서를 구비하되, 상기 작동감지 센서는 상기 크레인의 시동을 감지하는 것을 기술구성의 특징으로 한다.

상기 접근감지모듈은 상기 위험반경내 근로자 접근시 LTE통신을 통해 장비위치 및 근로자 현황을 서버 또는 관리자 앱으로 전송하는 통신수단과 연결되는 것을 기술구성의 특징으로 한다.

상기 분류별 빅데이터에 상응하는 안전사고 대응시나리오를 작성 맵핑하여 구축한 인공지능시스템과; 상기 이동식 크레인 및 작업자 또는 사물에 부착된 UWB VT 및 PT센서시스템과; 상기 크레인 작동상태를 감지하는 크레인 작동감지 센서;는 서로 연동하여 상기 안전사고 대응시나리오 이벤트 발생시 상기 안전사고 대응시나리오를 수행하는 것을 기술구성의 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예 및/또는 도면을 통하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예 및/또는 도면에 한정되지 않는다.

먼저, 본 발명의 이동식 크레인 지상 작업장 및 작업자 사고원인 분석 빅데이터를 이용한 AI기반 이동식 크레인 지상 작업장 및 작업자 위험 탐지 시스템은, 이동식 크레인 종류 및 특징과, 이동식 크레인 작업환경과, 이동식 크레인 작업과 관련한 추락, 낙하, 전도, 협착, 도괴·붕괴, 감전 및 충돌을 포함하는 재해형태별 재해사례와, 인양물, 붐대, 차체, 탑승설비 및 후크 결함을 포함하는 사고유발원인과, 크레인 운전자, 인근 작업자, 관리자를 포함하는 피해자분류와, 안전수칙 미준수, 줄걸이 작업불량, 크레인 장비불량, 크레인 전도, 탑승설비 불량, 버켓불량 및 작업미숙을 포함하는 사고원인을 분석하여 상기 이동식 크레인 종류 및 특징, 이동식 크레인 작업환경, 재해형태별 재해사례, 사고유발원인, 피해자분류, 사고원인별로 분류별 빅데이터화하고, 상기 분류별 빅데이터에 상응하는 안전사고 대응시나리오를 작성 맵핑하여 구축한 인공지능시스템과; 이동식 크레인 및 작업자 또는 사물에 부착된 UWB VT 및 PT센서시스템;을 포함하여 구성되어 상기 인공지능시스템 및 UWB VT센서 및 PT센서 시스템에 의하여 작동되도록 구성된다.

본 발명에서, 핵심구성이 되는 분류별 빅데이터화를 구축한 인공지능시스템은 크레인 작업사고 사례 데이터 분석을 통한 사고위험 특성 및 사고유형정립을 기초로 한다.

즉, 이동식 크레인 작업의 위험성 평가와 대책에 관한연구(서울과기대(김정철), 2014)에서는 이동식크레인 작업의 중대재해사례 분석(2002년 4월~2013년 1월)과 건설공사관리자(안전관리자 포함)및 이동식크레인 전문가(조종원)를 대상으로 각각 설문조사를 통하여 작업유형에 따른 위험요인별 위험도를 정리하였다.

상기 재해사례 분석결과 재해형태별로는 추락, 낙하, 전도, 협착, 도괴·붕괴, 감전, 충돌 순으로 조사되었으며 고소작업과 인양물을 지상으로 올리는 작업이 이동식 크레인의 작업 특성인 관계로 추락, 낙하 재해가 59.4%를 차지하였다.

또한, 기인물로는 인양물, 붐대, 차체, 탑승설비, 훅 순으로 조사되었으며 인양물로 인한 재해는 37.4%를 차지하였다.

또한, 피해자별로는 이동식 크레인 작업에 참여하는 직접 근로자, 인근근로자, 운전원, 관리자의 순으로 조사되었으며 이동식크레인 작업에 관련 없는 인근 근로자가 15%를 차지했다는 것은 작업반경내 근로자들의 위험노출이 높은 결과라 판단된다.

또한, 사고발생동기별로는, 안전수칙 미준수가 25건(27.4%)으로 가장 높게 나타났으며, 줄걸이 작업불량 18건(19.8%), 크레인 전도 13건(14.3%),장비불량 12건(13.2%),탑승설비-버켓 불량 9건(9.9%), 근로자 작업미숙 8건(8.8%)의 순으로 나타났으며, 장비를 사용하는 작업에 있어서 일반적 안전수칙 미준수와 크레인 사용 시 필연적인 줄걸이 작업에서 발생한 재해의 합계가 43건(47%)을 차지한 것은 기본에 충실한 것이 중요하다는 의미를 보여주는 것으로 판단되고, 안전수칙 미준수 사례는 신호수 미배치, 정격하중 초과, 인양물 당김 등의 크레인 사용 부적절, 운전자 운전위치 이탈, 아우트리거 펼친 상태에서 이동, 감전 방지조치 등이다.

또한, 재해사례 위험도 분석과 공사 관리자 및 이동식크레인 전문가의 설문 결과 분석을 통해 도출된 위험도 1등급/2등급에 해당하는 작업유형별 위험요인으로 발생된 재해가 전체 재해의 83.5%에 해당되므로 이 고위험군에 속하는 7개의 위험요인에 대해 안전대책을 수립하여 재해를 사전 예방하는 것이 필요한 바, 재해사례 및 설문자사 분석 비교 위험등급 산정 결과는 다음 [표 1]과 같다.

이에 본 발명에서는, 2015~2019년 건설업 중대재해 사례조사(산업안전보건공단) 결과를 토대로 건설공사중 이동식 크레인 작업 재해를 예방하기 위하여 63건의 재해사례 사고원인 분석과 이해관계자 인터뷰를 통해 위험요인을 도출하고 IT기술을 활용하여 안전사고를 예방하기 위하여 분류별 빅데이터화를 구축한 인공지능시스템을 구축하였다.

이때, 상기 이동식 크레인 종류 및 특징분석에 있어서, 산업안전보건법에서의 이동식 크레인이란 원동기를 내장하고 있고, 불특정 장소로 이동할 수 있는 크레인으로 동력을 사용하여 중량물을 매달아 상하 및 좌우(수평 또는 선회를 말한다)로 운반하는 설비로서, 건설기계관리법을 적용받는 기중기 또는 자동차관리법에 따른 화물·특수자동차의 작업부에 탑재하여 화물운반 등에 사용하는 기계 또는 기구장치를 말한다.

크레인의 분류는 다음 [도 1]과 같으며, 특히, 이동식 크레인은 다음과 같이 분류된다.

[도 2]와 같이, 트럭크레인(Truck Crane))은 하부 주행체의 주행부에 타이어를 사용한 자주식 크레인이며, 하부 주행체 및 상부 선회체에 각각 운전석을 가지고 있다.

[도 3] 같이, 험지형 크레인(Rough Terrain Crane)은 주행과 크레인 작업이 한 개의 운전실에서 수행되며, 선회반경이 매우 작아서 협소 공간 및 지형이 험한 곳의 작업에 매우 용이하다.

[도 4] 같이, 전지형크레인(All Terrain Crane)은 트럭 크레인의 고속주행성과 험지형 크레인의 적은 회전반경의 장점을 취합한 크레인으로서 작업성이 우수하며 모든 차축이 자유롭게 조향이 가능한 것이 특징이다.

[도 5]와 같이, 트럭탑재형(Cago Crane)은 카고 트럭 화물적재함에 소형 크레인을 설치한 것으로서 화물의 적재, 하역, 운송이 가능한 크레인이다.

[도 6]와 같이, 크롤라크레인(Crawler Crane)은 하부 주행체의 주행부에 무한궤도 벨트를 사용한 자주식 크레인이며, 인양 효율이 좋아 대규모 현장에서 많이 사용된다.

또한, 이동식 크레인 작업환경분석에 있어서는, 다음 [표 2]와 같이, 이동식 크레인 안전보건작업 지침(KOSHA GUIDE C-69-2012)에 의해 이동식 크레인에 의한 자재 인양작업 중 발생할 수 있는 장비의전도, 인양물의 낙하, 장비와 근로자의 협착, 추락, 감전 등의 재해 예방을 목적으로 한다.

보다 상세하게, [도 7]에 도시한 바와 같이, 신호수를 배치하여 크레인 작업표준 신호지침 및 KOSHA GUIDE C-48-2012 (건설기계 안전보건작업 지침)의 신호에 따라 작업하여야 한다. 또한, 작업구역 내에 출입금지 구역을 지정하여 작업 관계자외 출입을 금지시켜야 한다.

작업 장소에 안전 휀스, 출입금지 표지판을 설치하는 등의 작업 반경 내에관계자 외의 출입을 통제하는 조치를 하여야 한다. 또한, 크레인 인양작업 시 신호수를 배치하여야 하며, 운전원과 신호수가 상호 신호를 확인할 수 있는 장소에서 작업을 하여야 한다.

특히, 이동식 크레인 작업장 위험요인으로는, 인적요인으로서, 신호수 미배치로 작업중 자재에 충돌, 물적요인으로서, 인양 와이어로프가 자재 인양 중 끊기면서 낙하, 자재 인양중 아웃트리거가 침하되면서 전도, 작업방법요인으로서, 고압선 근처에서 작업중 붐대가 고압선에 걸리면서 감전, 붐의 각도를 과하게 올리거나 내리던중 전도, 자재 인양중 자재가 크게 흔들리면서 충돌, 붐대를 세운채로 운행중 크레인 전도, 이동식크레인을 경사지에 설치하여 작업중 전도, 기계장비요인으로서, 후크 해지장치가 미설치 되어 자재 인양중 자재 낙하, 과부하 방지장치 고장으로 중량물 인양중 붐대 꺽임 등이 있다.

또한, 상기 사고원인중에서, 상기 안전수칙 미준수는 신호수 미배치, 정격하중 초과, 인양물 당김 사용 부적절, 운전자 운전위치 이탈, 아우트리거 펼친 상태에서 이동, 감전 방지조치 미준수를 포함한다.

또한, [도 8] 내지 [도 11]를 참조하면 상기 이동식 크레인에는 3개의 UWB VT센서가 구비되고, 상기 작업자 또는 사물에는 UWB PT센서가 구비되어 상기 3개의 UWB VT센서가 각각 PT까지의 거리에 해당하는 직경의 3개의 원으로부터 상기 3개의 원이 접하는 위치를 작업자 또는 사물의 위치로 파악하여 작업자 또는 사물의 접근거리, 방향 및 위치를 감지하고, 설정된 위험반경내 근로자 접근을 감시하는 접근감지모듈을 구비한다.

여기서, UWB VT센서 및 UWB PT센서는 U쮸 송수신 센서로서 이는 널리 사용되고 있는 것이므로 상세한 설명은 생략한다.

이때, 상기 접근감지모듈은 감지된 상기 작업자 또는 사물의 접근거리, 방향 및 위치를 상기 이동식 크레인에 구비된 모니터로 화상출력하거나, 상기 이동식 크레인 운전자 또는 인근 작업자에게 상기 이동식 크레인에 구비된 경광등 또는 스피커를 통해 경보를 출력한다.

아울러, 상기 이동식 크레인에는 크레인 작동상태를 감지하는 크레인 작동감지 센서를 구비하되, 상기 작동감지 센서는 상기 크레인의 시동을 감지하도록 구성한다.

뿐만 아니라, 상기 접근감지모듈은 상기 위험반경내 근로자 접근시 LTE통신을 통해 장비위치 및 근로자 현황을 서버 또는 관리자 앱으로 전송하는 통신수단과 연결되도록 구성한다.

특히, 본 발명에서, 상기 분류별 빅데이터에 상응하는 안전사고 대응시나리오를 작성 맵핑하여 구축한 인공지능시스템과; 상기 이동식 크레인 및 작업자 또는 사물에 부착된 UWB VT 및 PT센서시스템과; 상기 크레인 작동상태를 감지하는 크레인 작동감지 센서;는 서로 연동하여 상기 안전사고 대응시나리오 이벤트 발생시 상기 안전사고 대응시나리오를 수행하도록 구성되는 것이 특징이다.

예를 들어, 작업장 안전사고 대응 시나리오로서, 크레인 작동상태 확인(크레인 작업장 크레인 작동유무 확인, 크레인 인양작업 신호인가 시 크레인 작동상황 전파 : 장비가 작동중입니다. 작업에 주의하세요.), 작업자 접근 상황인지(크레인 인양 작업중 근로자 접근 감지, 인양물과 보행자가 일정거리 이내에 접근시 근로자 접근경보 알람), 상황전파((운전원) 주의하세요. 위험합니다., (근로자) 진동, 소리 알람, (관리자) 장비위치 및 근로자 현황 전송)의 단계로 수행될 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및/또는 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및/또는 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

이동식 크레인 종류 및 특징과, 이동식 크레인 작업환경과, 이동식 크레인 작업과 관련한 추락, 낙하, 전도, 협착, 도괴·붕괴, 감전 및 충돌을 포함하는 재해형태별 재해사례와, 인양물, 붐대, 차체, 탑승설비 및 후크 결함을 포함하는 사고유발원인과, 크레인 운전자, 인근 작업자, 관리자를 포함하는 피해자분류와, 안전수칙 미준수, 줄걸이 작업불량, 크레인 장비불량, 크레인 전도, 탑승설비 불량, 버켓불량 및 작업미숙을 포함하는 사고원인을 분석하여 상기 이동식 크레인 종류 및 특징, 이동식 크레인 작업환경, 재해형태별 재해사례, 사고유발원인, 피해자분류, 사고원인별로 분류별 빅데이터화하고, 상기 분류별 빅데이터에 상응하는 안전사고 대응시나리오를 작성 맵핑하여 구축한 인공지능시스템과; 이동식 크레인 및 작업자 또는 사물에 부착된 UWB VT 및 PT센서시스템;을 포함하여 구성되어 상기 인공지능시스템 및 UWB VT센서 및 PT센서 시스템에 의하여 작동되는 것으로서,
상기 이동식 크레인에는 3개의 UWB VT센서가 구비되고, 상기 작업자 또는 사물에는 UWB PT센서가 구비되어 상기 3개의 UWB VT센서가 각각 PT까지의 거리에 해당하는 직경의 3개의 원으로부터 상기 3개의 원이 접하는 위치를 작업자 또는 사물의 위치로 파악하여 작업자 또는 사물의 접근거리, 방향 및 위치를 감지하고, 설정된 위험반경내 근로자 접근을 감시하는 접근감지모듈을 구비하며,
상기 이동식 크레인에는 크레인 작동상태를 감지하는 크레인 작동감지 센서를 구비하되, 상기 작동감지 센서는 상기 크레인의 시동을 감지하고,
상기 분류별 빅데이터에 상응하는 안전사고 대응시나리오를 작성 맵핑하여 구축한 인공지능시스템과; 상기 이동식 크레인 및 작업자 또는 사물에 부착된 UWB VT 및 PT센서시스템과; 상기 크레인 작동상태를 감지하는 크레인 작동감지 센서;는 서로 연동하여 상기 안전사고 대응시나리오 이벤트 발생시 상기 안전사고 대응시나리오를 수행하는 것을 특징으로 하는 이동식 크레인 지상 작업장 및 작업자 사고원인 분석 빅데이터를 이용한 AI기반 이동식 크레인 지상 작업장 및 작업자 위험 탐지 시스템
제1항에 있어서,
상기 안전수칙 미준수는 신호수 미배치, 정격하중 초과, 인양물 당김 사용 부적절, 운전자 운전위치 이탈, 아우트리거 펼친 상태에서 이동, 감전 방지조치 미준수를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 크레인 지상 작업장 및 작업자 사고원인 분석 빅데이터를 이용한 AI기반 이동식 크레인 지상 작업장 및 작업자 위험 탐지 시스템
삭제
제1항에 있어서,
상기 접근감지모듈은 감지된 상기 작업자 또는 사물의 접근거리, 방향 및 위치를 상기 이동식 크레인에 구비된 모니터로 화상출력하거나, 상기 이동식 크레인 운전자 또는 인근 작업자에게 상기 이동식 크레인에 구비된 경광등 또는 스피커를 통해 경보를 출력하는 것을 특징으로 하는 이동식 크레인 지상 작업장 및 작업자 사고원인 분석 빅데이터를 이용한 AI기반 이동식 크레인 지상 작업장 및 작업자 위험 탐지 시스템
삭제
제1항에 있어서,
상기 접근감지모듈은 상기 위험반경내 근로자 접근시 LTE통신을 통해 장비위치 및 근로자 현황을 서버 또는 관리자 앱으로 전송하는 통신수단과 연결되는 것을 특징으로 하는 이동식 크레인 지상 작업장 및 작업자 사고원인 분석 빅데이터를 이용한 AI기반 이동식 크레인 지상 작업장 및 작업자 위험 탐지 시스템
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