KR102448783B1 - 스마트 안전모 및 이를 이용한 안전모 착용 관리장치 - Google Patents

스마트 안전모 및 이를 이용한 안전모 착용 관리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스마트 안전모 및 이를 이용한 안전모 착용 관리 장치에 관한 것으로, 안전모 및 상기 안전모의 내부에 적어도 하나 이상 설치되고 사용자가 상기 안전모를 착용할 때와 착용하는 동안 및 상기 안전모를 벗을 때에 상기 사용자의 접촉 또는 근접을 감지하여 안전모 착용 정보를 무선통신을 통해 송신하는 안전모 착용 감지용 태그를 포함한다. 따라서, 본 발명은 기존 안전모에 복수개의 무선 태그들을 간편하게 부착할 수 있고 복수개의 태그들 접촉을 통해 사용자의 정상적인 안전모 착용 인식의 정확도를 높일 수 있으며 무선 통신을 통해 안전모 착용 시간을 실시간 모니터링할 수 있고 미착용시 알림을 제공할 수 있다.

Description

스마트 안전모 및 이를 이용한 안전모 착용 관리장치{SMART SAFETY HELMET AND SAFETY HELMET WEARING MANAGING APPARATUS OF USING THEREOF}
본 발명은 스마트 안전모 및 이를 이용한 안전모 착용 관리 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존 안전모에 간편하게 태그 부착하여 작업자의 정상적인 안전모 착용상태를 감지 및 모니터링하고 관리할 수 있는 스마트 안전모 및 이를 이용한 안전모 착용 관리장치에 관한 것이다.
일반적으로 안전모(safety helmet)는 머리의 상해를 방지하기 위해 착용하는 작업모로서, 알루미늄과 같은 경금속 또는 합성 수지제로 형성되며, 모자의 내측에는 충격에너지가 전달되지 않도록 충격완화재가 내장된 구조를 이룬다.
이러한 안전모는 토목, 건설, 중공업, 조선, 제강, 산업 플랜트 제조 등 각종 산업 현장 및 도로공사와 환경미화 작업 등 산업 전 분야에서 이용되는 가장 대표적인 보호장비로서, 안전관리 차원에서 안전모의 착용이 강력하게 권고되고 있으며, 다양한 연구에 의한 안전모 착용 활성화 방안도 지속적으로 제시되고 있다.
산업 현장에서 발생할 수 있는 사고의 유형은 추락이나 감전, 협착 등 여러 가지가 있으나, 고층에 위치하던 기기물에 의한 충격 사고가 빈번하게 발생하고 있으며, 이런 이유로 모든 현장 출입자는 안전모를 필수적으로 쓰도록 강제하고 있다.
그러나 현장 내 작업자들은 착용감 및 불편함 등의 이유로 안전모를 착용하지 않는 작업자가 존재하고, 이에 따라 추락 및 낙하물 등으로 인한 안전사고가 발생할 수 있는 등의 문제가 있었다.
건설 현장, 공장 등 현장 작업자들이 밀집한 공간에서는 CCTV, 바디캠 등을 통해 작업자의 안전모 착용여부를 감지하고 머신비전을 통해서 모니터링할 수 있는 기술이 존재한다.
하지만, 인터넷 개통이나 A/S 등의 나홀로 전신주 및 옥상 등에서 작업하는 작업자의 경우 안전모 착용을 관리할 수 있는 기술이 부재하다. 이에, 안전모를 제대로 착용하지 않고 작업하다 추락 사망하는 사례가 발생함에도 작업자의 안전모 미착용 사례가 빈번하게 발생하고 있다.
한국등록특허 제10-1033349 (2011.04.28)호에는 안전모 착용 비전 감시 시스템 및 방법에 관한 것으로, 카메라 감시구역의 영상 신호를 수신하는 수신부, 상기 영상 신호로부터 객체의 크기와 윤곽선을 기초로 사람임을 판별하고 사람 머리부분 RGB값 또는 HSV의 색상값 중 적어도 하나 이상을 기초로 안전모 착용여부를 판별하는 처리부, 및 안전모 미착용자 판별시 상기 안전모 미착용자의 썸네일 영상을 획득하기 위한 PTZ 카메라 제어 신호를 출력하는 송신부를 포함하여 카메라 감시구역 내의 안전모 미착용자를 인식하고 안전모 미착용자에게 경고 메시지를 전송함으로써 안전사고를 예방할 수 있는 안전모 착용 비전 감시 시스템 및 방법이 제공된다.
한국등록특허 제10-1033349 (2011.04.28)호
본 발명의 일 실시예는 기존 안전모에 간편하게 태그 부착하여 작업자의 정상적인 안전모 착용상태를 감지 및 모니터링하고 관리할 수 있는 스마트 안전모 및 이를 이용한 안전모 착용 관리장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 기존 안전모에 탈부착 가능 형태로 간편하게 설치할 수 있고 안전모 착용시 불편감을 주지 않으면서 작업자가 머리에 안전모를 정상 착용한 경우에만 착용을 인식하여 착용인식 오류에 따른 오작동을 방지할 수 있는 스마트 안전모 및 이를 이용한 안전모 착용 관리장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 안전모 착용 시점을 감지하고 착용 중 주기적으로 착용 여부를 감지하여 안전모 착용에 따른 작업시간을 관리할 수 있고 안전모 미착용 사용자에게 알림 제공할 수 있고 안전모를 착용한 작업자의 안전사고 발생을 감지하여 주변 작업자 및 관리자에게 알림 제공할 수 있는 스마트 안전모 및 이를 이용한 안전모 착용 관리장치를 제공하고자 한다.
실시예들 중에서, 스마트 안전모는 안전모, 및 상기 안전모의 내부에 적어도 하나 이상 설치되고 사용자가 상기 안전모를 착용할 때와 착용하는 동안 및 상기 안전모를 벗을 때에 상기 사용자의 접촉 또는 근접을 감지하여 안전모 착용 정보를 무선통신을 통해 송신하는 안전모 착용 감지용 태그를 포함한다.
상기 안전모 착용 감지용 태그는 상기 안전모의 외형을 이루는 외부 하우징의 내측에 결합되는 헤드 밴드 상에 탈부착 가능하게 설치될 수 있다.
상기 안전모 착용 감지용 태그는 상기 안전모의 외부 하우징과 헤드 밴드 사이의 공간에 배치되되 사용자의 머리 후면에 대응하여 일측 혹은 양측에 각각 설치되어 상기 사용자의 안전모 정상 착용상태를 감지할 수 있다.
상기 안전모 착용 감지용 태그는 상기 안전모의 식별코드를 저장하고 상기 안전모에 대해 사용자가 접촉 또는 근접을 센싱하는 센서부를 포함하고 센서부가 센싱하는 순간 웨이크업되어 상기 사용자가 상기 안전모를 착용하는 시점을 감지하고 착용이 지속되는 동안 주기적으로 착용여부를 감지하고 상기 안전모를 벗는 미착용시점을 감지하여 상기 안전모의 식별코드와 함께 상기 안전모 착용 정보를 무선 송신하는 태그 본체, 상기 태그 본체를 보호하며 상부와 하부로 분리 가능하게 결합되고 상기 안전모에 부착 또는 재부착 가능한 케이스, 및 상기 태그 본체로부터 연장 형성되고 상기 케이스의 외부로 노출되게 배치되어 상기 안전모에 부착될 범위를 확장하면서 상기 태그 본체의 안전모 착용을 감지하기 위한 상기 센서부의 센싱 범위를 확장하는 센서 확장부를 포함할 수 있다.
상기 센서 확장부는 상기 안전모의 내측에 결합되는 안전 보호장구 표면을 따라 부착될 수 있고 부착될 상기 안전모의 내측에 결합되는 안전 보호장구 표면 형태에 따라 다른 길이(Length), 다른 넓이, 다른 디자인의 형태로 구현될 수 있다.
상기 태그 본체는 고도 또는 방위 변화를 측정하여 상기 안전모를 착용한 사용자의 추락이나 낙상의 안전사고 발생을 감지하는 사고 감지 센서를 더 포함할 수 있다.
상기 안전모 착용 감지용 태그는 상기 케이스에 덮어 씌워 방수 구조를 형성하는 실리콘 재질로 이루어진 방수캡을 더 포함할 수 있다.
실시예들 중에서, 스마트 안전모를 이용한 안전모 착용 관리 장치는, 상기 안전모 내에 부착된 적어도 하나의 태그로부터 태그 신호를 수신하는 태그 신호 수신부, 수신된 적어도 하나의 태그 신호에서 착용 감지된 경우 사용자의 안전모 정상 착용 상태로 인식하고 안전모 착용시점과 착용종료점을 기초로 착용시간을 구하고 안전모 착용 횟수와 착용시간을 토대로 사용자별 작업시간을 관리하는 안전모 착용 관리부, 사용자의 안전모 착용 상태를 시각적으로 표시하여 실시간 모니터링 제공하는 안전모 착용 모니터링부, 및 사용자가 안전모 미착용시 해당 사용자 단말에 미착용 알림을 제공하고 안전모 정상 착용 사용자의 안전사고 발생시 기 등록된 관리자 또는 주변 타 사용자 단말에 사고 발생 알림을 제공하는 미착용 알림부를 포함한다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 안전모 및 이를 이용한 안전모 착용 관리장치는 기존 안전모에 탈부착 가능 형태로 간편하게 터치 태그를 설치하여 작업자의 안전모 착용 혹은 미착용을 즉각적으로 알 수 있고 착용이 지속되는 동안 주기적으로 착용여부를 감지하여 작업자의 안전모 착용 여부 및 착용시간에 따른 작업(근무)시간을 관리할 수 있고 이에 따라 작업자의 안전모 착용을 유도할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 안전모 및 이를 이용한 안전모 착용 관리장치는 안전모의 내측에 설치되는 보호장구인 헤어밴드의 일측 혹은 양측에 태그 설치하여 안전모 착용시 불편감을 주지 않으면서 작업자가 머리에 안전모를 정상 착용한 경우에만 착용을 인식하여 착용인식 오류에 따른 오작동을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 안전모 및 이를 이용한 안전모 착용 관리장치는 안전모에 부착된 태그에 고도 센서 혹은 자이로 센서를 포함시켜 안전모를 착용한 작업자의 추락이나 낙하물 충돌 등의 안전사고 발생을 감지하여 주변 작업자 및 관리자에게 알림 제공함으로써 신속한 대처를 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 안전모 착용 관리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1에 있는 스마트 안전모를 설명하기 위한 배면 사시도이다.
도 3은 도 1에 있는 스마트 안전모를 설명하기 위한 저면 사시도이다.
도 4는 도 3에 있는 안전모 착용 감지용 태그의 설치 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1에 있는 안전모 착용 감지용 태그를 설명하기 위한 사시도이다
도 6은 도 1에 있는 안전모 착용 감지용 태그를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 7은 도 6에 있는 태그 본체를 나타내는 구성도이다.
도 8은 도 1에 있는 안전모 착용 관리 장치의 기능적 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 스마트 안전모를 이용한 안전모 착용 관리 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
본 발명은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있고, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명에 따른 안전모 착용 관리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 안전모 착용 관리 시스템(100)은 스마트 안전모(110), 안전모 착용 관리 장치(130), 데이터베이스(150) 및 사용자 단말(170)을 포함할 수 있다.
스마트 안전모(110)는 안전모(111)와 안전모 착용 감지용 태그(113)를 포함하여 구성된다. 스마트 안전모(110)는 안전모(111)에 태그(113)를 설치하여 안전모(111)에 접촉 또는 근접하는 사용자를 센싱하여 사용자의 안전모(111) 착용을 감지할 수 있다. 스마트 안전모(110)는 안전모(111) 내부의 보호장구 구조물에 하나 혹은 복수의 태그(113)들을 설치하여 안전모(111)의 정상적인 착용상태, 즉 안전모(111)의 내부 공간에 사용자의 머리가 수용되어 안착된 상태를 감지할 수 있다. 스마트 안전모(110)는 사용자의 안전모(111) 착용상태를 감지하여 안전모 착용 관리 장치(130) 혹은 사용자 단말(170)에게 제공할 수 있다. 이를 위하여 스마트 안전모(110)는 안전모 착용 관리 장치(130)와 네트워크를 통해 연결될 수 있고, 복수의 스마트 안전모(110)들은 안전모 착용 관리 장치(130)와 동시에 연결될 수 있다.
한편, 스마트 안전모(110)는 안전모(111)를 착용한 사용자의 안전사고 발생을 주변 작업자 및 관리자에게 알림 제공하여 신속한 도움을 받을 수 있도록 안전모 착용 감지용 태그(113)에 추락 등의 안전사고 발생을 감지하기 위한 센서를 포함할 수 있다.
안전모 착용 관리 장치(130)는 스마트 안전모(110)로부터 수신되는 안전모(111) 착용 관련 감지정보를 이용하여 사용자의 안전모(111) 착용 상태를 모니터링할 수 있고 사용자의 안전한 작업을 관리할 수 있는 컴퓨터 또는 프로그램에 해당하는 서버로 구현될 수 있다. 안전모 착용 관리 장치(130)는 스마트 안전모(110)와 블루투스, WiFi, 통신망 등을 통해 무선으로 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 안전모 착용 관리 장치(130)는 데이터베이스(150)와 연동하여 안전모 착용에 관한 정보를 저장할 수 있다. 한편, 안전모 착용 관리 장치(130)는 도 1과 달리 데이터베이스(150)를 내부에 포함하여 구현될 수 있다. 또한, 안전모 착용 관리 장치(130)는 프로세서, 메모리, 사용자 입출력부 및 네트워크 입출력부를 포함하여 구현될 수 있으며, 이에 대해 구체적인 설명은 생략한다.
데이터베이스(150)는 안전모 착용 관리 과정에서 필요한 다양한 정보들을 저장하는 저장장치에 해당할 수 있다. 데이터베이스(150)는 각 스마트 안전모(110)로부터 수신된 안전모 착용 관련 감지 정보를 저장할 수 있고, 사용자별 안전모 착용 여부, 착용시간 및 안전모 위치에 관한 정보를 저장할 수 있으며, 반드시 이에 한정되지 않고, 안전모 착용 관리 장치(130)가 복수의 스마트 안전모(110)들과 연동하여 사용자의 안전모 착용을 모니터링하는 과정에서 다양한 형태로 수집 또는 가공된 정보들을 저장할 수 있다.
사용자 단말(170)은 스마트 안전모(110)의 태그 신호를 수신하여 안전모 착용 관리 장치(130)에 전송할 수 있고 안전모 착용 관리 장치(130)의 안전모 착용 관리에 관한 정보를 확인할 수 있는 컴퓨팅 장치에 해당할 수 있고, 스마트폰, 태플릿 PC, 노트북 또는 컴퓨터로 구현될 수 있으며, 반드시 이에 한정되지 않고, 웨어러블 디바이스 등 다양한 디바이스로도 구현될 수 있다. 사용자 단말(170)은 안전모 착용 관리 장치(130)와 네트워크를 통해 연결될 수 있고, 복수의 사용자 단말(170)들은 안전모 착용 관리 장치(130)와 동시에 연결될 수 있다. 사용자 단말(170)은 안전모 착용 관리 장치(130)로부터 안전모 미착용에 대해 경고 알람을 받을 수 있고 주변 안전사고 발생을 알림 받을 수 있다.
도 2 및 도 3은 도 1에 있는 스마트 안전모를 설명하기 위한 배면 사시도 및 저면 사시도이고, 도 4는 도 3에 있는 안전모 착용 감지용 태그의 설치 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 스마트 안전모(110)는 안전모(111)와 안전모 착용 감지용 태그(113)를 포함할 수 있다.
안전모(111)는 통상적인 안전모에 해당할 수 있고, 외부 하우징(210)과 헤드 밴드(220), 완충재(230) 및 착용끈(240)을 포함하여 구성된다. 여기에서, 안전모(111)는 통상의 구성이므로 간략하게 설명한다.
외부 하우징(210)은 안전모(111)의 전반적인 외형 즉, 내측에 사용자의 머리를 수용할 수 있는 공간을 확보한 반구형의 단면 형상을 이룬다.
헤드 밴드(220)는 외부 하우징(210)의 내측에 결합되어 사용자의 머리 외측 둘레에 맞춰 감싸도록 형성되어 사용자가 안전모를 착용할 수 있도록 한다. 헤드 밴드(220)에는 사용자의 머리 사이즈에 맞춰 헤드 밴드(220)의 크기를 조절할 수 있는 밴드조절부재(221)를 포함하여 구현될 수 있다. 밴드조절부재(221)는 사용자의 머리 후면에 대응하여 위치하고, 후단에 돌출 형성된 레버를 조작하여 사용자의 머리에서 안전모(111)가 쉽게 벗겨지지 않게 조정한다. 헤드 밴드(220)에는 양측에 착용끈(240)이 연결될 수 있는 연결구(223)가 마련된다.
완충재(230)는 헤드 밴드(220)와 함께 외부 하우징(210) 내측에 배치되어 외부 하우징(210)의 외측으로부터 인가되는 충격이 사용자의 머리에 전달되지 않도록 한다. 완충재(230)는 복수개의 블레이드(231)가 방사형으로 배치되며 복수개의 블레이드(231)로부터 소정 높이로 돌출되어 외부 하우징(210)으로부터 전달되는 충격을 완충시키는 복수의 완충돌기(233)들을 포함하여 구현될 수 있다.
착용끈(240)은 헤드 밴드(220)의 연결구(223)를 통해 헤드 밴드(220) 상에 연결 결합되어 헤드 밴드(220)와 함께 안전모(111)를 사용자의 머리에 고정한다.
안전모 착용 감지용 태그(113)는 안전모(111)에 부착되어 사용자의 접촉 또는 근접을 센싱하여 사용자의 안전모 착용과 관련된 행동정보를 획득할 수 있다. 안전모 착용 감지용 태그(113)는 양면 테이프 또는 접착제 등을 사용하여 안전모(111)에 스티커 붙이는 방식으로 간편하게 부착 또는 재부착될 수 있다. 안전모 착용 감지용 태그(113)는 안전모(111)의 내부에 부착되어 외부로부터 가해지는 충격에 직접적으로 노출되지 않아 파손위험으로부터 보호할 수 있다. 안전모 착용 감지용 태그(113)는 도 4에 보여진 바와 같이, 안전모(111)의 헤드 밴드(220) 상에 부착될 수 있고 특히, 외부 하우징(210)과 헤드 밴드(220) 사이의 공간에 배치되어 피부에 닿는 불편함없이 사용자가 안전모(111)를 편리하게 착용할 수 있다. 안전모 착용 감지용 태그(113)는 태그 본체가 헤드 밴드(220)의 안쪽 혹은 바깥쪽의 일면에 부착되고 태그 본체의 센서 확장부가 동일면 혹은 착용끈(240)이 연결 결합되는 헤드 밴드(220)의 연결구(223)를 통해 반대면에 연장되게 부착되어 사용자 안전모 착용 센싱 범위를 확장할 수 있다. 안전모 착용 감지용 태그(113)는 헤드 밴드(220) 상에 복수개 설치될 수 있고 적어도 헤드 밴드(220)의 밴드조절부재(221)를 기준으로 양측에 각각 설치되어 착용인식 오류를 최소화하고 안전모(111)의 정상적인 착용상태를 감지할 수 있다.
도 5 및 도 6은 도 1에 있는 안전모 착용 감지용 태그를 설명하기 위한 사시도 및 분해 사시도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 안전모 착용 감지용 태그(113)는 태그 본체(310), 케이스(330) 및 센서 확장부(350)를 포함할 수 있다. 안전모 착용 감지용 태그(113)는 필요에 따라 접지 확장부(370) 및 방수캡(390)를 더 포함하여 구성할 수 있다.
태그 본체(310)는 안전모(111)에 부착되어 사용자의 안전모(111) 착용을 감지하고 안전모 착용 감지 정보를 무선통신을 통해 사용자 단말(170) 및 안전모 착용 관리 장치(130)에 송신할 수 있다. 태그 본체(310)는 RFID, NFC, 지그비(Zigbee), 블루투스, 와이파이(WiFi)와 같이 근거리 무선통신을 통해 사용자 단말(170) 및 안전모 착용 관리 장치(130)와 통신할 수 있다.
일 실시예에서, 태그 본체(310)는 부착된 해당 안전모(111)를 식별할 수 있는 식별코드를 저장하고 안전모(111)에 대한 사용자의 접촉 또는 근접하는 순간 웨이크업(wake-up)되어 착용시점을 감지하여 안전모 착용 감지 정보를 무선 송신하거나 착용이 지속되는 동안 주기적으로 착용여부를 감지하고 안전모(111)를 벗는 미착용시점(착용종료점)을 감지하여 안전모 식별코드와 함께 안전모 착용 감지 정보를 무선 송신할 수 있다.
태그 본체(310)는 인쇄회로기판(PCB)(311), 배터리(313) 및 배터리 홀더(315)를 포함하여 구성되며 케이스(330) 내에 수용되어 외부로부터 보호될 수 있다. 인쇄회로기판(PCB)(311)은 일면에 배터리(313)가 배터리 홀더(315)를 통해 장착될 수 있다. 인쇄회로기판(PCB)(311)은 반대면에 사용자의 안전모(111) 착용을 감지하고 해당 안전모(111)의 식별코드와 안전모 착용 감지 정보를 송신하는 데 필요한 각종 구성 부품들이 장착되어 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 인쇄회로기판(PCB)(311) 상에 장착되는 구성 부품들은 배터리(313)를 통해 동작 전원을 공급받을 수 있다.
케이스(330)는 안전모(111)에 부착되는 태그 본체(310)를 보호할 수 있다. 일 실시예에서, 케이스(330)는 분리 가능한 상부 케이스(331)와 하부 케이스(333)를 포함하여 구성되며, 이에 한정되지 않고 하나의 하우징 형태로 구성될 수 있다. 케이스(330)는 태그 본체(310)를 전체적으로 감싸는 형태로 구성되어 태그 본체(310)를 보호할 수 있다. 일 실시예에서, 케이스(320)는 폴리카보네이트(PC), ABS, 실리콘, 고무 재질 등으로 이루어질 수 있고 양면 테이프 또는 접착제를 통해 기존 안전모(111)에 간편하게 부착되어질 수 있다. 케이스(330)는 일부 또는 전부를 전도성 물질로 형성하거나 도장(페인팅)함으로써 태그 본체(310)의 인쇄회로기판(PCB)(311)에 전기적으로 연결되어 안전모 착용 센싱 범위를 확장하는 역할을 할 수 있다.
여기에서, 케이스(330)는 상부 케이스(331)와 하부 케이스(333) 간에 분리 가능하게 결합되어 태그 본체(310)의 배터리(313)를 교체할 수 있어 태그(113)의 반영구적 사용이 가능하다. 상부 케이스(331)와 하부 케이스(333)는 서로 맞물려 끼움 결합될 수 있고 사용자가 도구 사용없이 분리 가능한 구조로 구성될 수 있다.
센서 확장부(350)는 태그 본체(310)로부터 연장 형성되고 케이스(330)의 외부로 노출되게 배치되어 안전모(111)에 부착될 범위를 확장하면서 안전모(111)를 착용하는 사용자의 접촉 또는 근접을 감지하는 태그 본체(310)의 접촉 또는 근접 센싱 범위를 확장할 수 있다. 일 실시예에서, 센서 확장부(350)는 안전모(111)의 표면 형태에 따라 다양한 길이(Length), 다양한 넓이, 다양한 디자인의 연성인쇄회로기판(Flexible Printer Circuit; FPCB) 형태 또는 박막의 띠, 전도성 실 형태로 구현될 수 있다.
센서 확장부(350)는 커넥터를 통해 태그 본체(310)의 인쇄회로기판(PCB)(311)의 일측에 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 센서 확장부(350)는 얇은 필름의 연성인쇄회로기판(FPCB) 형태로 구현되어 안전모(111)의 헤드 밴드(220) 표면을 따라 쉽게 부착될 수 있다. 여기에서, 센서 확장부(350)는 사용자가 안전모(111)를 착용시 헤드 밴드(220)에 의해 사용자의 머리가 감싸지면서 해당 머리 부위의 접촉 또는 근접을 감지하는 센싱 범위의 확장과 함께 안전모(111)에 대해 부착 범위를 확장할 수 있어 사용자의 다양한 안전모 착용습관과 착용행동에서도 안전모 정상 착용을 인식해낼 수 있다.
일 실시예에 따른 안전모 착용 감지용 태그(113)는 안전모(111)의 헤드 밴드(220) 상에 적어도 양쪽에 각각 설치되고 센서 확장부(350)를 통해 안전모 착용 감지 범위를 확장함으로써, 안전모(111) 안에 사물을 넣거나 안전모(111)를 한손으로 잡는 경우 등을 안전모 착용으로 인식하는 오류를 최소화하고 정상 착용상태만을 감지할 수 있다.
일 실시예에 따른 안전모 착용 감지용 태그(113)는 태그 본체(310)에 인쇄회로기판(PCB)(311)의 접지(GND)를 확장하는 접지 확장부(370)가 연결될 수 있다. 접지 확장부(370)는 일단이 태그 본체(310)의 인쇄회로기판(PCB)(311) 상에 접속되고 타단이 하부 케이스(333)를 관통하여 하부 케이스(333)의 외부로 노출되어 도 5에 보여진 바와 같이, 상부 케이스(331)의 상단 혹은 부착되는 사물의 표면에 배치될 수 있다. 여기에서, 접지 확장부(370)는 얇은 필름의 연성인쇄회로기판(FPCB) 형태로 구현될 수 있고 안전모(111)에 부착되거나 케이스(330)의 상부 혹은 하부 혹은 측면에 배치되어 인쇄회로기판(PCB)(311)의 접지(GND)를 확장할 수 있다.
일 실시예에 따른 안전모 착용 감지용 태그(113)는 방수캡(390)를 포함할 수 있다. 여기에서, 방수캡(390)는 케이스(330)에 덮어 씌우는 형태로 구성될 수 있으며 실리콘 재질로 이루어져 케이스(33) 내부로 물이 스며들지 않도록 방수 구조를 제공할 수 있다.
도 7은 도 6에 있는 태그 본체를 나타내는 구성도이다.
도 7을 참조하면, 태그 본체(310)는 인쇄회로기판(PCB)(311)과 배터리(313)를 포함할 수 있고, 인쇄회로기판(PCB)(311) 상에 센서부(410), 프로세싱부(420), 저장부(430) 및 무선 통신부(440)를 장착하여 구성할 수 있고, 센서부(410)에 센서 확장부(350)가 전기적으로 연결될 수 있다.
센서부(410)는 일 실시예에 따른 안전모(111)에 태그(113)가 부착된 스마트 안전모(110)에 대해 사용자의 착용을 감지할 수 있다. 센서부(410)는 또한, 스마트 안전모(110)를 착용한 사용자의 추락이나 낙상 등의 안전 사고 발생을 감지할 수 있다. 일 실시예에서, 센서부(410)는 착용 센서(411)와 사고 감지 센서(413)를 포함할 수 있다. 착용 센서(411)는 접촉센서, 근접센서 등을 포함하여 구현될 수 있고, 사고 감지 센서(413)는 고도 센서, 자이로 센서 등을 포함하여 구현될 수 있으며, 센서의 종류는 이에 한정되지 않고 다양하게 선택할 수 있다. 여기에서, 착용 센서(411)는 사용자가 스마트 안전모(110)를 착용하는 과정에서 머리 부위가 접촉되거나 근접하는 상태를 센싱하여 사용자의 안전모(111) 착용을 감지할 수 있다. 착용 센서(411)는 안전모(111)의 헤드 밴드(220) 표면을 따라 길게 연장되어 배치된 센서 확장부(350)를 통해 센싱 범위를 확장하여 확장된 센싱 범위 내에 사용자의 접촉 또는 근접이 감지되면 착용 감지신호를 프로세싱부(420)에 전달할 수 있다. 여기에서, 착용 감지신호는 프로세싱부(420)를 웨이크업(wake-up) 할 수 있다. 사고 감지 센서(413)는 사용자가 스마트 안전모(110)를 착용한 상태에서 추락하거나 낙하물이 떨어져 쓰러지는 경우 고도 변화 혹은 방위 변화를 측정하여 사용자의 안전사고 발생을 감지할 수 있다.
프로세싱부(420)는 안전모 착용 감지신호를 수신하여 동작하고 안전모 착용 감지신호 및 사고 감지신호로부터 착용 상황을 추정하고 그 과정에서 얻어지는 임의의 정보를 저장부(430)에 저장하거나 저장부(430)로부터 해당 안전모의 식별코드와 함께 추정된 상황에 따른 부가정보를 읽어들여 무선 통신부(440)로 전달하도록 제어한다.
예컨대, 착용 센서(411)가 압력센서인 경우 프로세싱부(420)는 착용 감지신호를 사용자가 안전모(111)의 착용 과정에서 태그(113)가 설치된 안전모(111)의 헤드 밴드(220)에 가하는 압력값으로 처리할 수 있다.
일 실시예에서, 프로세싱부(420)는 중앙처리장치라 불리우는 CPU(Central Processing Unit)로 구현될 수 있으며, 이때 저장부(330)는 CPU에 내장된 구성에 포함될 수 있다.
저장부(430)는 사용자가 안전모(111) 착용 중에 안전모 착용 관리 장치(130) 및 사용자 단말(170)로 송신되어지는 정보를 저장할 수 있다. 일 실시예에서, 저장부(430)는 해당 안전모의 식별코드, 착용 시간, 착용 횟수 등을 포함하는 안전모 착용 모니터링 정보를 저장할 수 있다.
무선 통신부(440)는 안전모 식별코드와 함께 프로세싱부(420)에서 착용 감지신호 및 낙상 감지신호로부터 처리된 센서데이터를 무선통신을 통해 송신할 수 있다. 여기에서, 센서데이터는 착용 여부, 착용시간, 위험 상황 발생 등을 포함할 수 있다. 무선 통신부(440)는 NFC, 블루투스, 비콘, 와이파이(WiFi), LTE, 5G 등의 무선통신방식으로 해당 스마트 안전모(110)의 안전모 착용 모니터링 정보를 송신할 수 있다.
배터리(313)는 인쇄회로기판(PCB)(311) 상에 장착되어 태그 본체(310)를 이루는 각 구성 부품들에 대해 동작 전원을 공급한다.
도 8은 도 1에 있는 안전모 착용 관리 장치의 기능적 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 8를 참조하면, 안전모 착용 관리 장치(130)는 태그 신호 수신부(510), 안전모 착용 관리부(530), 안전모 착용 모니터링부(550), 미착용 알림부(570) 및 제어부(590)를 포함할 수 있다.
태그 신호 수신부(510)는 스마트 안전모(110)로부터 안전모 착용 관리를 위한 태그 신호를 수신할 수 있다. 이때, 태그 신호는 각 스마트 안전모(110)들의 식별코드, 사용자 착용여부, 착용시간, 위치정보를 포함하여 생성될 수 있다. 한편, 태그 신호 수신부(510)는 사용자 단말(170)을 통해 태그 신호를 수신할 수 있다.
안전모 착용 관리부(530)는 수신된 태그 신호로부터 사용자의 안전모 착용 상태를 관리할 수 있다. 일 실시예에서, 안전모 착용 관리부(530)는 수신된 태그 신호에 포함된 안전모 식별코드를 통해 복수의 스마트 안전모(110)들을 식별할 수 있고 각 스마트 안전모(110)에 대해 지정된 사용자의 착용여부를 파악할 수 있다. 여기에서, 안전모 착용 관리부(530)는 해당 스마트 안전모(110)에 대해 적어도 안전모(111)의 헤드 밴드(220)의 양쪽에 부착되는 안전모 착용 감지용 태그(113) 모두에서 착용 감지된 경우에만 정상 착용 상태로 판단할 수 있다. 안전모 착용 관리부(530)는 사용자의 안전모 정상 착용 상태로 판단된 경우에 안전모 착용 시점과 착용 종료점을 기초로 사용자의 안전모 착용 시간을 구할 수 있다. 안전모 착용 관리부(530)는 안전모 착용 횟수와 착용 시간을 고려하여 사용자별 작업시간을 산출할 수 있다. 안전모 착용 관리부(530)는 사용자가 안전모 미착용 상태인 경우에는 사용자 단말(170)을 통해 경고 알람을 발생할 수 있도록 한다. 안전모 착용 관리부(530)는 수신된 태그 신호에 안전모 착용 사용자의 사고 감지 정보가 포함된 경우 기 등록된 관리자 또는 타 사용자 단말에 사고 발생을 알림 제공할 수 있도록 한다.
안전모 착용 모니터링부(550)는 안전모 착용 상태를 시각적으로 표시하여 실시간 모니터링할 수 있다. 안전모 착용 모니터링부(550)는 안전모 착용 관리부(530)에 의해 관리되는 안전모 착용 정보를 시각적으로 표시하여 관리자가 사용자별 안전모 착용 여부를 모니터링할 수 있다. 안전모 착용 모니터링부(550)는 안전모 착용자의 추락이나 낙상 사고가 감지된 경우 알람을 시청각적으로 제공하여 관리자가 위험 상황으로 인지하고 조치를 취할 수 있게 한다.
미착용 알림부(570)는 안전모 착용 모니터링 결과 안전모를 미착용한 사용자에 대해 해당 사용자 단말(170)에 미착용 경고 알림을 제공하여 안전모 착용을 안내할 수 있다. 이때, 미착용 경고 알림은 음성 통화나 문자 메시지 전송 등 다양한 형태로 제공될 수 있다. 미착용 알림부(570)는 안전모 착용 모니터링부(550)에서 안전모 착용자의 사고 발생이 모니터링된 경우 기 등록된 관리자 또는 타 사용자 단말(170)에 사고 발생 알림을 제공할 수 있다.
제어부(590)는 안전모 착용 관리 장치(130)의 전체적인 동작을 제어하고, 태그 신호 수신부(510), 안전모 착용 관리부(530), 안전모 착용 모니터링부(550) 및 미착용 알림부(570) 간의 제어 흐름 또는 데이터 흐름을 관리할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 스마트 안전모를 이용한 안전모 착용 관리 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9에서, 안전모 착용 관리 장치(130)는 안전모(111) 내에 부착된 적어도 하나의 태그(113)로부터 태그 신호를 수신할 수 있다(단계 S610). 이때, 태그 신호에는 사용자의 안전모 착용에 관련된 행동정보가 포함될 수 있다. 예컨대, 태그 신호에는 사용자가 안전모(111)를 착용하는 과정에서 머리 부위가 태그(113)에 접촉 또는 근접되는 것을 센싱한 감지신호, 안전모(111)를 착용한 사용자의 추락이나 낙상으로 인한 고도 또는 기울기가 변화되는 것을 센싱한 감지신호, 해당 안전모(111)의 식별코드 등이 포함될 수 있다.
안전모 착용 관리 장치(130)는 수신된 적어도 하나의 태그 신호로부터 사용자의 안전모 정상 착용 상태를 인식할 수 있다(단계 S630). 이때, 안전모(111) 내에 복수의 태그(113)들이 부착된 경우, 복수의 태그 신호들 모두에서 착용 감지된 경우에만 정상 착용 상태로 인식하여 착용인식 오류에 따른 오작동이 발생하지 않도록 한다.
안전모 착용 관리 장치(130)는 안전모 정상 착용 상태인 경우 안전모 착용시간을 실시간 모니터링하고 미착용 상태인 경우 알림 제공할 수 있다(단계 S650). 여기에서, 안전모 착용시간은 안전모 착용시점을 감시하고 착용이 지속되는 동안 주기적으로 착용여부를 감시하고 안전모를 벗는 시점에 미착용을 감시하여 얻을 수 있다.
안전모 착용 관리 장치(130)는 안전모 착용 사용자의 추락 감지시 등록된 관리자 또는 타 사용자 단말에 사고 발생 알림 제공할 수 있다(단계 S670).
일 실시예에 따른 스마트 안전모 및 이를 이용한 안전모 착용 관리 장치는 기존 안전모 내에 간단히 부착되어질 수 있고 사용자가 안전모를 착용하는 상황을 센서를 통해 감지하고 접촉 감지신호를 웨이크업 신호로 사용하여 배터리를 절약할 수 있으며 사용자가 안전모를 착용하는 시점과 착용하는 동안 안전모 고유의 식별정보와 센서데이터를 무선통신을 통해 자동 송신하여 관리자 서버 측에서 안전모 착용을 실시간 모니터링할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 안전모 착용 관리 시스템
110: 스마트 안전모
111: 안전모 113: 안전모 착용 감지용 태그
130: 안전모 착용 관리 장치 150: 데이터베이스
170: 사용자 단말
210: 외부 하우징 220: 헤드 밴드
221: 밴드조절부재 223: 연결구
230: 완충재
231: 블레이드 233: 완충돌기
240: 착용끈
310: 태그 본체
311: 인쇄회로기판(PCB) 313: 배터리
315: 배터리 홀더
330: 케이스
331: 상부 케이스 333: 하부 케이스
350: 센서 확장부 370: 접지(GND) 확장부
390: 방수캡
410: 센서부
411: 착용 센서 413: 사고 감지 센서
420: 프로세싱부 430: 저장부
440: 무선 통신부
510: 태그 신호 수신부 530: 안전모 착용 관리부
550: 안전모 착용 모니터링부 570: 미착용 알림부
590: 제어부

Claims (8)

  1. 안전모; 및
    상기 안전모의 내부에 적어도 하나 이상 설치되고 사용자가 상기 안전모를 착용할 때와 착용하는 동안 및 상기 안전모를 벗을 때에 상기 사용자의 접촉 또는 근접을 감지하여 안전모 착용 정보를 무선통신을 통해 송신하는 안전모 착용 감지용 태그를 포함하되,
    상기 안전모 착용 감지용 태그는
    상기 안전모의 식별코드를 저장하고 상기 안전모에 대해 사용자의 머리 부위의 접촉 또는 근접을 센싱하는 센서부를 포함하고 센서부가 센싱하는 순간 웨이크업되어 상기 사용자가 상기 안전모를 착용하는 시점을 감지하고 착용이 지속되는 동안 주기적으로 착용여부를 감지하고 상기 안전모를 벗는 미착용시점을 감지하여 상기 안전모의 식별코드와 함께 상기 안전모 착용 정보를 무선 송신하는 태그 본체;
    상기 태그 본체를 보호하며 상부와 하부로 분리 가능하게 결합되고 상기 안전모에 부착 또는 재부착 가능한 케이스; 및
    상기 태그 본체로부터 연장 형성되고 상기 케이스의 외부로 노출되게 배치되어 상기 안전모에 부착될 범위를 확장하면서 상기 태그 본체의 안전모 착용을 감지하기 위한 상기 센서부의 센싱 범위를 확장하여 안전모 착용 인식 오류를 최소화하고 정상 착용상태만을 감지하도록 하는 센서 확장부를 포함하고,
    상기 태그 본체는
    상기 센서부로서, 상기 사용자가 상기 안전모를 착용하는 과정에서 머리 부위가 접촉되거나 근접하는 상태를 센싱하여 상기 사용자의 상기 안전모 착용을 감지하는 착용 센서와, 고도 또는 방위 변화를 측정하여 상기 안전모를 착용한 사용자의 추락이나 낙상의 안전사고 발생을 감지하는 사고 감지 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 안전모.
  2. 제1항에 있어서, 상기 안전모 착용 감지용 태그는
    상기 안전모의 외형을 이루는 외부 하우징의 내측에 결합되는 헤드 밴드 상에 탈부착 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 스마트 안전모.
  3. 제2항에 있어서, 상기 안전모 착용 감지용 태그는
    상기 안전모의 외부 하우징과 헤드 밴드 사이의 공간에 배치되되 사용자의 머리 후면에 대응하여 일측 혹은 양측에 각각 설치되어 상기 사용자의 안전모 정상 착용상태를 감지하는 것을 특징으로 하는 스마트 안전모.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 센서 확장부는
    상기 안전모의 내측에 결합되는 안전 보호장구 표면을 따라 부착될 수 있고 부착될 상기 안전모의 내측에 결합되는 안전 보호장구 표면 형태에 따라 다른 길이(Length), 다른 넓이, 다른 디자인의 형태로 구현되는 것을 특징으로 하는 스마트 안전모.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 안전모 착용 감지용 태그는
    상기 케이스에 덮어 씌워 방수 구조를 형성하는 실리콘 재질로 이루어진 방수캡을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 안전모.
  8. 제1항 내지 제3항, 제5항 또는 제7항중 어느 한항에 따른 스마트 안전모를 이용하여 안전모 착용을 관리하기 위한 장치에 있어서,
    상기 안전모 내에 부착된 적어도 하나의 태그로부터 태그 신호를 수신하는 태그 신호 수신부;
    수신된 적어도 하나의 태그 신호 모두에서 착용 감지된 경우에만 사용자의 안전모 정상 착용 상태로 인식하고 안전모 착용시점과 착용종료점을 기초로 착용시간을 구하고 안전모 착용 횟수와 착용시간을 토대로 사용자별 작업시간을 관리하는 안전모 착용 관리부;
    사용자의 안전모 착용 상태를 시각적으로 표시하여 실시간 모니터링 제공하는 안전모 착용 모니터링부; 및
    사용자가 안전모 미착용시 해당 사용자 단말에 미착용 알림을 제공하고 안전모 정상 착용 사용자의 안전사고 발생시 기 등록된 관리자 또는 주변 타 사용자 단말에 사고 발생 알림을 제공하는 미착용 알림부를 포함하는 안전모 착용 관리 장치.
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