KR102292539B1 - 안전모 - Google Patents

Abstract

본 발명은 본체(110)와 본체의 일부에 내장된 안전거리 확인부(130)를 포함하는 안전모(100)에 관한 것으로, 안전거리 확인부(130)는, 위성으로부터 수신한 신호를 이용하여 안전모의 위치를 나타내는 위치데이터를 생성하는 GPS 수신부(131)와, GPS 수신부가 생성한 위치데이터를 다른 안전모로 전송하는 동시에 다른 안전모의 위치데이터를 수신하는 통신부(133)와, GPS 수신부가 생성한 위치데이터와 다른 안전모의 위치데이터를 이용하여 두 안전모 사이의 거리를 계산하는 제어부(135)와, 제어부에 의해 계산된 거리가 미리 정해진 안전거리보다 가까우면 경보를 발령하는 경보부(137)를 포함한다.

Description

안전모{SAFETY HELMET}

본 발명은 안전모에 관한 것으로, 특히, 작업자가 착용 중인 복수의 안전모 사이의 거리를 확인하여, 그 거리가 미리 정해진 거리 이내인 때에는 알람과 같은 특정 경고음이 울리는 기능을 갖는 안전모에 관한 것이다.

낙하물 및 충돌사고로부터의 작업자의 머리 보호, 상해 경감 등의 다양한 목적으로 안전사고의 위험이 있는 작업에서는 작업자의 안전모 착용이 의무화되어 있다.

벌목작업을 예를 들면, 벌목작업은 인력에 의한 중량물을 다루는 작업이며, 특히, 작업자 본인이 벌도목에 깔리거나 인근 작업자가 부딪혀서 중경상을 입는 등의 다양한 유형의 안전사고가 발생하고 있다.

그러나 벌목작업은 통상 산림이 무성하고 시계가 불량한 지역에서 단독으로 이루어지는 작업이고, 전기톱 등의 소음 문제로 인근 작업자 간의 의사소통은 물론 위치 확인도 어렵다는 문제가 있으며, 이와 같은 문제는 비단 벌목작업만이 아니라 그 외의 다른 작업에서도 동일하다.

안전모에 관한 기술로 예를 들어 특허문헌 1에는 안전모를 착용한 작업자의 이동을 감지하여, 작업자가 일정 시간 이상 이동하지 않고 정지해 있을 때에는 경보를 송출하도록 하는 기술이 개시되어 있다.

또, 특허문헌 2에는 안전모에 설치된 GPS 센서를 이용하여 그 안전모를 착용한 작업자의 위치를 파악하는 기술이 개시되어 있다.

벌목작업장과 같은 작업장에서 발생하는 안전사고의 방지를 위해서는 작업 시에 작업자가 반드시 착용하는 안전모를 이용하여 작업자 상호 간의 거리를 파악할 수 있도록 하고, 만일 벌목작업 등이 이루어지는 장소로부터 일정 거리 이내로 다른 작업자가 접근하는 경우에는 경보를 발령하여 안전사고의 위험을 사전에 방지하도록 하면 좋다.

그러나 특허문헌 1, 2를 비롯하여 공지된 안전모 관련 기술들은 작업자 상호 간의 안전거리 확인 및 경보를 위해 사용하기에는 적합하지 않으며, 본 발명자들이 확인한 바로는 이와 같은 기능을 갖는 안전모에 관한 기술은 발견할 수 없었다.

등록특허 10-1082533호 공보(2011.11.10. 공고) 공개특허 10-2018-0082856호 공보(2018.07.19. 공개)

본 발명은 종래기술의 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 작업자 상호 간의 거리를 정확하게 확인하고, 만일 안전사고의 위험이 있는 작업장으로부터 미리 정해진 안전거리 이내로 다른 작업자가 접근하면 경보를 발령하는 기능을 갖는 안전모를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 안전모는, 본체와 상기 본체의 일부에 내장된 안전거리 확인부를 포함하는 안전모로, 상기 안전거리 확인부는, 위성으로부터 수신한 신호를 이용하여 상기 안전모의 위치를 나타내는 위치데이터를 생성하는 GPS 수신부와, 상기 GPS 수신부가 생성한 상기 위치데이터를 다른 안전모로 전송하는 동시에 상기 다른 안전모의 위치데이터를 수신하는 통신부와, 상기 GPS 수신부가 생성한 상기 위치데이터와 상기 다른 안전모의 위치데이터를 이용하여 두 안전모 사이의 거리를 계산하는 제어부와, 상기 제어부에 의해 계산된 거리가 미리 정해진 안전거리보다 가까우면 경보를 발령하는 경보부를 포함한다.

본 발명에 의하면, 본 발명의 안전모를 착용한 복수의 작업자 사이의 거리를 용이하게 계산할 수 있고, 안전사고의 위험이 있는 작업위치로부터 미리 정해진 안전거리 내에 다른 작업자가 있는 것으로 확인되면 경보를 발령하여 위험을 알리도록 하고 있으므로, 벌목작업과 같은 작업장에서 발생할 수 있는 안전사고의 위험을 대폭 경감시킬 수 있다.

또, 두 안전모 사이의 거리 계산을 위해 미리 정해진 시간 동안의 위치데이터의 평균을 이용하고 있으므로 두 안전모 사이의 거리 계산의 정확도를 높일 수 있다.

또, 인접하는 다른 안전모로부터 수신되는 신호의 세기를 안전거리 계산에 더 이용하고 있으므로 안전거리 계산의 정확도를 더 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태의 안전모의 전체적인 구조를 개략적으로 나타내는 도면,
도 2는 도 1의 안전거리 확인부의 구성을 나타내는 블록도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시형태의 안전모의 사용형태를 나타내는 도면,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시형태의 안전모의 안전거리 확인동작을 나타내는 플로차트이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태의 안전모에 대해서 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

본 실시형태에서는 설명의 편의상 본 발명의 안전모를 벌목작업장에서 사용하는 경우를 예로 들어서 설명한다. 그러나 본 발명의 안전모는 벌목작업에서만 사용할 수 있는 것은 아니며, 안전모를 착용한 복수의 작업자 사이의 거리를 측정하여, 그 거리가 미리 정해진 안전거리 이내가 되면 경보를 발령할 필요가 있는 작업에는 모두 사용할 수 있다.

본 발명에서 작업자 사이의 안전거리 확보를 위해 확인해야 하는 거리는 복수의 작업자와 작업자 사이의 거리이나, 작업자 사이의 거리 계산은 안전모를 이용하여 이루어지며, 작업자는 안전모를 착용하고 작업을 하므로, 안전모와 안전모 사이의 거리는 사실상 작업자와 작업자 사이의 거리와 동일하다. 따라서 이하의 설명에서는 안전모와 안전모 사이의 거리를 계산하는 것으로 하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태의 안전모의 전체적인 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 1에 나타내는 것과 같이, 본 발명의 바람직한 실시형태의 안전모(100)는 본체(110)와 안전거리 확인부(130)를 포함한다.

본체(110)는 합성수지 또는 합성수지 금속 등의 재료로 형성되는 부분이며, 모체, 목 지지대, 헤드 밴드, 턱 끈 및 모자 챙 등으로 이루어진다. 이와 같은 안전모(100)의 본체(110)는 공지의 구성이므로 여기에서는 상세한 설명은 생략한다.

안전거리 확인부(130)는, 도 1에 나타내는 것과 같이, 본체(110)의 적절한 위치에 내장 설치되어서 인접하는 안전모 사이의 거리를 확인하며, 만일 인접 안전모와의 거리가 미리 설정된 안전거리 이내가 되면, 다시 말해 안전모를 착용한 작업자가 안전거리 이내에 위치하면 경보음을 울리는 제어이다.

이어서, 도 2를 참조하면서 안전거리 확인부(130)에 대해서 설명한다. 도 2는 도 1의 안전거리 확인부의 구성을 나타내는 블록도이다.

안전거리 확인부(130)는 GPS 수신부(131)와 통신부(133)와 제어부(135) 및 경보부(137)를 포함한다.

GPS 수신부(131)는 복수의 위성으로부터 신호를 수신하고, 수신한 신호로부터 안전모의 현재 위치(안전모를 착용한 작업자의 현재 위치)를 나타내는 위치데이터를 생성한다. GPS(Global Positioning System)는 GPS 위성에서 보내는 신호를 수신해서 사용자의 현재 위치를 계산하는 위성항법시스템이며, GPS 수신부(131)는 GPS 시스템의 지상 부분의 일부이다. GPS를 이용한 현재 위치 확인방법은 공지 기술이므로 여기에서는 상세한 설명은 생략한다.

통신부(133)는 GPS 수신부(131)에 의해 생성된 안전모의 위치를 나타내는 위치데이터를 다른 안전모에 전송하는 동시에, 다른 안전모로부터 그 안전모의 위치를 나타내는 위치데이터를 수신하도록 통신한다. 이에 한정되는 것은 아니나, 통신부(133)에 의한 통신방법은 무선통신방식이 바람직하며, 그 중에서도 예를 들어 블루투스와 같은 근거리 통신이 이용될 수 있다. 본 실시형태에서는 통신부(133)는 최대 100m까지 통신 가능한 블루투스 4.0(Bluetooth Low Energy : BLE)을 이용하는 것으로 한다.

제어부(135)는 안전거리 확인부(130)의 각 부를 제어하며, 특히, GPS 수신부(131)에 의해 확인된 안전모의 위치를 나타내는 위치데이터와 통신부(133)를 통해서 수신한 다른 안전모의 위치데이터를 이용하여 두 안전모 사이의 거리를 계산하고, 계산 결과 두 안전모 사이의 거리가 미리 정해진 안전거리 이내인 때에는 후술하는 경보부(137)를 제어하여 경보를 발령하도록 한다.

제어부(135)는 메모리(RAM, ROM)와 프로세서로 이루어지며, 메모리에 기억된 프로그램에 따라서 프로세서가 동작함으로써 필요한 처리를 실행하는 컴퓨터시스템이다.

경보부(137)는, 제어부(135)의 제어에 따라서, 안전모(100)와 인근의 다른 안전모 사이의 거리가 미리 정해진 안전거리 이내가 되면 작업자에게 위험을 알리는 경보를 울리게 된다.

경보부(137)는 예를 들어 버저(buzzer)와 같이 청각적인 경고음에 의해 작업자에게 경고신호를 발령하는 음성 경보부(139a)와 예를 들어 LED와 같이 시각적인 방법으로 작업자에게 경고신호를 발령하는 시각 경보부(137b) 중 어느 하나 또는 양방으로 구성된다.

다음에, 본 실시형태의 안전모 사용형태에 대해서 도 3을 참조하면서 설명한다. 도 3은 본 발명의 바람직한 실시형태의 안전모의 사용형태를 나타내는 도면이다.

도 3에 나타내는 것과 같이, 벌목작업장에는 도 3의 안전모(100-1, 100-2, 100-3, …, 100-n)를 각각 착용한 복수의 작업자가 서로 거리를 두고 흩어져서 각자 필요한 작업을 하고 있고, 각 작업자가 착용한 복수의 안전모(100-1, 100-2, 100-3, …, 100-n)의 안전거리 확인부(130)는 통신망(C)을 통해서 서로 통신 가능한 상태로 연결되어 있다.

여기서, 도 3에서는 복수의 안전모를 서로 구별하기 위해 도면부호를 각각 100-1, 100-2, 100-3, …, 100-n으로 표시하고 있으나, 복수의 안전모(100-1, 100-2, 100-3, …, 100-n)는 모두 안전모(100)와 동일한 구성의 안전모이다.

따라서 안전모(100-1)는 안전모(100-2), 안전모(100-3), … 및 안전모(100-n)와 각각 통신 가능하고, 마찬가지로, 안전모(100-2)는 안전모(100-3), …, 안전모(100-n) 및 안전모(100-1)와 통신 가능하며, 안전모(100-3), …, 안전모(100-n)도 마찬가지로 다른 안전모와 통신 가능하다.

앞에서 설명한 것과 같이, 본 실시형태에서의 통신망(C)은 근거리 무선통신망인 블루투스 4.0을 사용하나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 통신망을 이용해도 좋다.

다음에, 안전거리 확인부(130)에 의한 복수의 인접하는 안전모 사이의 거리 계산방법에 대해서 도 4를 더 참조하면서 상세하게 설명한다. 도 4는 본 발명의 바람직한 실시형태의 안전거리 확인부(130)에 의한 안전거리 확인동작을 나타내는 플로차트이다.

설명에 앞서, 본 실시형태에서는 다음 사항을 감안하여 복수의 안전모 사이의 안전거리를 결정하는 것으로 하였다.

국내 수목의 평균 크기(나무의 높이(樹高))가 13m 정도라는 점을 감안하여 수고 13m의 나무가 벌목되어 넘어질 때 넘어지는 나무에 의해 인근에 위치하는 다른 작업자의 안전에 영향을 미치지 않을 수 있는 여유 거리를 감안하여 벌목작업에서의 안전거리(Sr)는 20m로 하였다.

또, 보통 성인이 평지를 보행할 경우 4㎞/h를 이동할 수 있고, 산악지형에서는 그 거리가 줄어든다는 점을 감안하여, 산악지형에서의 작업자의 시간당 이동거리를 2㎞/h 정도로 하였으며, 따라서 작업자가 1초 동안 이동 가능한 거리는 대략 2.75m 정도로 하였다.

또, 이하의 설명에서는 설명의 편의상 도 3의 안전모(100-1)와 안전모(100-2) 사이의 거리를 계산하고, 계산된 거리가 미리 정해진 안전거리 이내이면 안전모(100-1)와 안전모(100-2) 모두 경보를 발령하는 것으로 하여 설명한다. 그러나 안전모 사이의 거리 계산 및 경보는 안전모(100-1)에서만 이루어지는 것은 아니며, 복수의 안전모(100-1, 100-2, 100-3, …, 100-n) 모두에서 각각 실행되는 동작이다.

안전거리 계산 및 경보는, 먼저, 단계 S11에서, 제어부(135)의 제어에 따라서 안전모(100-1)의 GPS 수신부(131)는 위성에서 수신한 신호로부터 당해 안전모(100)의 현재 위치를 나타내는 위치데이터를 생성하고, 생성된 위치데이터를 통신부(133)를 통해서 인근의 다른 안전모(100-2, 100-3, …, 100-n)에 전송하는 동시에, 인근의 다른 안전모(100-2, 100-3, …, 100-n)로부터 그 안전모의 위치데이터를 수신하는 위치데이터 송수신 동작을 실행한다.

본 실시형태에서는 GPS 수신부(131)에 의한 위치데이터 생성은 1초 단위로 이루어지는 것으로 하고, 통신부(133)도 GPS 수신부(131)에 의해 생성된 안전모의 위치데이터를 1초 간격으로 인접하는 다른 안전모에 전송하는 것으로 한다. 그러나 GPS 수신부(131)에 의한 위치데이터 생성은 1초 단위로 한정되는 것은 아니며, 위치데이터를 생성하는 시간 간격은 예를 들어 2초 단위, 3초 단위 또는 0.5초 단위 등 적절한 시간 간격으로 설정할 수 있다.

이어서, 안전모(100-1)의 제어부(135)는 GPS 수신부(131)가 생성한 안전모(100)의 위치데이터와 통신부(133)를 통해서 수신한 안전모(100-2)의 위치데이터를 이용하여 두 안전모(100-1과 100-2) 사이의 거리를 계산한다(단계 S12).

두 안전모(100-1과 100-2) 사이의 거리 계산은 다음 방법으로 이루어진다.

먼저, 각 안전모(100-1과 100-2) 각각의 위치데이터를 구한다. 각 안전모의 거리를 계산하는 현재 시각(t) 이전의 일정시간 동안(t-n에서부터 t-1 사이)의 위치데이터의 평균(Pavg)을 구한다. Pavg는 다음 수학식 1을 이용하여 구한다.

여기서, Pi는 시각 i에서의 안전모의 위치이며, GPS 수신부(131)가 위성으로부터 수신한 신호에 의해 구하는 위치데이터이다. 본 실시형태에서는 현재 시각 기준 5초 전의 위치데이터의 평균을 구하며, 따라서 n은 5가 된다.

이때, 아래 수학식 2와 같이, 수학식 1에 의한 구해진 Pavg 값과 현재 시각(t)의 안전모의 위치(Pt)의 차의 절대치가 미리 정해진 값 α(α는 본 실시형태에서는 산악지형에서 작업자가 5초 동안 이동할 수 있는 거리인 2.75m)보다 클 때는 현재 시각(t)의 안전모의 위치(Pt)는 Pavg의 계산에 사용하지 않는다.

여기서, Pt는 안전거리를 계산하는 시각(t)의 안전모의 위치이다.

이어서, 단계 S13에서 안전모(100-1)의 제어부(135)는 이상의 방법으로 구해진 두 안전모(100-1과 100-2) 각각의 위치데이터를 이용하여 안전모(100-1)와 안전모(100-2) 사이의 거리를 계산하고, 계산결과 두 안전모(100-1과 100-2) 사이의 거리(d)가 미리 정해진 안전거리(Sr)보다 작으면(d<Sr, 본 실시형태에서는 Sr은 20m) 단계 S14로 진행한다.

이어서, 단계 S14에서 안전모(100-1)의 제어부(135)는 통신부(133)를 통해서 안전모(100-2)로부터 수신되는 수신신호(본 실시형태에서는 블루투스 신호)의 세기(RSSI : Received Signal Strength Indicator)를 확인하고, 확인 결과 RSSI가 미리 정해진 값인 설정 값 이상이면 두 안전모(100-1과 100-2) 사이의 거리가 미리 정해진 안전거리 이내인 것으로 판정한다.

이어서, 단계 S15로 진행하여, 제어부(135)는 경보부(137)를 제어하여 작업자에게 안전사고의 위험을 알리는 경보를 발령하도록 한다. 경보는 음성 경보부(139a)를 이용한 청각적 경보, 시각 경보부(137b)를 이용한 시각적 경보 중 어느 하나의 방법 또는 양자 모두의 방법으로 발령된다.

본 실시형태에서는 RSSI의 설정 값은 -80dBm으로 하며, 이 값은 실험 결과 두 안전모 사이의 거리가 20m 이하일 때의 RSSI 값이다.

또, 단계 S13에서의 판정 결과 두 안전모(100-1과 100-2)의 거리(d)가 미리 설정된 안전거리(Sr)보다 크거나(d>Sr) 또는 단계 S14에서의 판정 결과 RSSI가 미리 정해진 설정 값 미만이면 단계 S11로 복귀하여 이후의 단계를 반복한다.

여기서, 단계 S14는 필수는 아니며, 단계 S13이 YES 이면 바로 경보를 발령하도록 해도 좋다.

이상과 같이 본 실시형태에 의하면 본 발명의 안전모를 착용한 복수의 작업자 사이의 거리를 용이하게 계산할 수 있고, 안전사고의 위험이 있는 위치로부터 미리 정해진 안전거리 내에 다른 작업자가 있는 것으로 확인되면 경보를 발령하여 위험을 알리도록 하고 있으므로, 벌목작업과 같이 사고의 위험이 큰 작업장에서 발생할 수 있는 안전사고의 위험을 경감시킬 수 있다.

또, 두 안전모 사이의 안전거리(Sr) 계산을 위해 미리 정해진 시간 동안의 위치데이터의 평균(Pavg)을 이용하고 있으므로 두 안전모 사이의 거리 계산의 정확도를 높일 수 있다.

또, 인접 안전모로부터 수신되는 통신신호의 세기를 안전거리 계산에 더 이용(도 4의 단계 S14)하고 있으므로 안전거리 계산의 정확도를 더 높일 수 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시형태에 의해 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 청구범위에 기재된 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변경 또는 변형 실시가 가능하다.

100, 110-1, 100-2, 100-3, 100-n 안전모
110 본체
130 안전거리 확인부
131 GPS 수신부
133 통신부
135 제어부
137 경보부
137a 음성 경보부
137b 시각 경보부

Claims (4)

1. 본체와 상기 본체의 일부에 내장된 안전거리 확인부를 포함하는 안전모로,
   상기 안전거리 확인부는,
   위성으로부터 수신한 신호를 이용하여 상기 안전모의 위치를 나타내는 위치데이터를 생성하는 GPS 수신부와,
   상기 GPS 수신부가 생성한 상기 위치데이터를 다른 안전모로 전송하는 동시에 상기 다른 안전모의 위치데이터를 수신하는 통신부와,
   상기 GPS 수신부가 생성한 상기 위치데이터와 상기 다른 안전모의 위치데이터를 이용하여 두 안전모 사이의 거리를 계산하는 제어부와,
   상기 제어부에 의해 계산된 거리가 미리 정해진 안전거리보다 가까우면 경보를 발령하는 경보부를 포함하고,
   상기 제어부는 다음 식에 의해 상기 위치데이터를 구하는 안전모.
   

   

   
   여기서, Pavg는 두 안전모 사이의 거리를 계산하는 시각 이전의 일정시간 동안(t-n에서부터 t-1 사이의 n초 동안)의 위치데이터의 평균값이며, Pi는 시각 i에서의 안전모의 위치이다.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 Pavg 값과 상기 두 안전모 사이의 거리를 계산하는 현재 시각의 안전모의 위치(Pt)의 차의 절대치가 미리 정해진 값 α보다 클 때는 상기 현재 시각의 안전모의 위치(Pt)는 Pavg의 계산에 사용하지 않는 안전모.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 경보부는 상기 계산된 거리가 미리 정해진 안전거리보다 작고, 또한, 상기 통신부를 통해서 수신되는 상기 다른 안전모의 위치데이터의 수신신호가 미리 정해진 값 이상인 때에 상기 경보를 발령하는 안전모.
   
   

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