KR102594151B1

KR102594151B1 - Smart safety alarm method and system for preventing access to hazardous areas

Info

Publication number: KR102594151B1
Application number: KR1020220143947A
Authority: KR
Inventors: 박상혁; 강범호
Original assignee: 계룡건설산업 주식회사; 강범호
Priority date: 2022-07-08
Filing date: 2022-11-01
Publication date: 2023-10-27

Abstract

본 개시에 따른 경보 장치는, 지역별 위험지역 또는 그 경계에 설치되는 하나 또는 그 이상의 고정형 마스터 통신기, 그리고 작업자가 패용 또는 착용하는 것으로서 상기 마스터 통신기와 통신을 수행하는 이동형 슬레이브 통신기를 포함하며, 상기 마스터 통신기와 슬레이브 통신기 각각은 수신되는 데이터 패킷 신호의 강도 검출을 통해 양 자간의 거리를 검출하며, 이 거리에 근거하여 마스터 통신기 및 슬레이브 통신기 중 어느 하나는 경보음을 발생하는 구조를 가진다.The warning device according to the present disclosure includes one or more fixed master communicators installed in a regional risk area or its border, and a mobile slave communicator that is worn or worn by a worker and performs communication with the master communicator, and the master The communicator and the slave communicator each detect the distance between the two by detecting the strength of the received data packet signal, and based on this distance, either the master communicator or the slave communicator has a structure to generate an alarm sound.

Description

Smart safety alarm method and system for preventing access to hazardous areas}

본 개시는 위험지역 접근방지용 스마트 안전 경보 방법 및 장치에 관한 것으로서, 산업현장, 건설현장 등, 위험 지역이나 중장비, 등 각종 기계 장치 등의 위험 시설 또는 지역의 접근을 검출하고 이를 해당 작업자 또는 근로자에게 경보 하는 방법 및 장치에 관한 것이다.This disclosure relates to a smart safety alarm method and device for preventing access to dangerous areas, which detects access to hazardous facilities or areas such as industrial sites, construction sites, hazardous areas, heavy equipment, and various mechanical devices, and informs the relevant worker or workers of the approach. It relates to a method and device for alarming.

공사현장, 토목현장, 산업체공장, 군사시설, 발전소, 기타 산업현장에서는 각종 위험요소가 존재하기 때문에 엄격한 접근의 통제가 요구된다.Because various risk factors exist at construction sites, civil engineering sites, industrial factories, military facilities, power plants, and other industrial sites, strict access control is required.

그러나, 건설 근로자들이 사전에 위험지역, 중장비기계공사에 대한 정보가 부족하다 보니 아무런 대책 없이 순간적인 실수로 인하여 인명사고가 빈번하게 발생하는 것이 사실이다.However, it is true that casual accidents frequently occur due to momentary mistakes without any countermeasures as construction workers lack prior information about hazardous areas and heavy machinery construction.

작업자가 위험지역에 접근하면 항상 안전 관리자가 상주하고 있어야 하나 항상 상주하는 경우가 드물고 안전관리자 인력을 많이 상주하는 것이 어려운 실정이다. 그리고, 이렇게 분산되어 있는 여러 지역 또는 여러 공구에 설치된 다수의 위험지역을 관리에는 상당한 인건비의 지출이 요구될 뿐 아니라 순간적으로 발생할 수 있는 위험 상황에 효과적으로 대처하기 어렵다.When a worker approaches a hazardous area, a safety manager must always be present. However, it is rare for a safety manager to be present at all times, and it is difficult to have a large number of safety managers present. In addition, managing multiple hazardous areas installed in multiple dispersed areas or multiple tools not only requires significant labor costs, but also makes it difficult to effectively respond to hazardous situations that may occur momentarily.

이러한 위험 시설의 어떠한 현장 상황에 불구하고 위험 지역의 접근을 경보하고 안내하는 방법 및 시스템에 대한 연구는 바람직하다.Regardless of the on-site situation of these hazardous facilities, research on methods and systems to warn and guide access to hazardous areas is desirable.

본 개시는 디지털 데이터 패킷 신호에 의해 위험 지역에 대한 작업자의 접근을 효과적으로 검출하고 이를 경보할 수 있는 방법 및 이를 적용하는 시스템을 제시한다.The present disclosure presents a method for effectively detecting and warning a worker's approach to a hazardous area using a digital data packet signal, and a system for applying the same.

본 개시는 복수의 RF 무선 통신부를 이용하여 가상 펜스를 형성함으로써 위험경고 사각 지역을 효과적으로 제거할 수 있는 방법 및 시스템을 제시한다.The present disclosure presents a method and system that can effectively eliminate risk warning blind areas by forming a virtual fence using a plurality of RF wireless communication units.

본 개시에 따른 한 위험지역 접근 경보 방법:은One dangerous area approach warning method according to the present disclosure:

위험 시설 또는 설비에 설치되는 고정형 마스터 통신기를 이용해 기기의 고유 정보 및 해당 위험 시설의 시설 정보 등을 포함하는 데이터 패킷 신호를 마스터 통신기에 내장된 무선 송신부를 통해 주기적으로 송출하는 단계;Using a fixed master communicator installed in a hazardous facility or facility, periodically transmitting a data packet signal including device-specific information and facility information of the hazardous facility through a wireless transmitter built into the master communicator;

상기 송출하는 단계에서, 상기 데이터 패킷 신호가 거리의 위험 지역 접근 금지 경계로부터 소정 거리 이상 벗어 나지 않도록 상기 무선 송신부의 출력을 제어하는 단계;In the transmitting step, controlling the output of the wireless transmitter so that the data packet signal does not deviate more than a predetermined distance from a dangerous area access prohibition boundary of the street;

상기 위험지역 근방에서 위치하는 작업자가 착용하는 것으로, 상기 출력이 제어된 신호를 수신하는 무선 수신부를 갖는 이동형 슬레이브 통신기를 이용해 상기 데이터 패킷 신호를 수신하는 단계;Receiving the data packet signal using a mobile slave communicator worn by a worker located near the dangerous area and having a wireless receiver for receiving the signal with controlled output;

상기 수신하는 단계에서, 상기 접근 금지 경계에 접근했을 때에 상기 수신부가 상기 데이터 패킷 신호가 검출되도록 상기 무선 수신부의 수신 감도를 제어하는 단계; 그리고In the receiving step, controlling the reception sensitivity of the wireless receiver so that the receiver detects the data packet signal when the access exclusion boundary is approached; and

수신된 상기 데이터 패킷 신호로부터 상기 고유 정보 및 시설 정보를 추출하고, 패킷 데이터의 수신 레벨을 검출하여 수신 레벨이 기설정된 임계값 이상으로 내로 도달하였을 때에 위험 시설 접근을 알리는 경고음을 음향 발생부를 통해 의해 송출하는 단계;를 포함한다.The unique information and facility information are extracted from the received data packet signal, the reception level of the packet data is detected, and when the reception level reaches a preset threshold or higher, a warning sound indicating the approach to a dangerous facility is generated through a sound generator. It includes a step of transmitting.

본 개시에 따른 다른 실시 예에 따르면,According to another embodiment according to the present disclosure,

상기 마스터 통신기를 위험 지역에 소정 간격으로 2 개소에 설치하여, 인접한 두 마스터 통신기 간에 임의의 직선형 가상 펜스를 설정하고.,The master communicators are installed at two locations at predetermined intervals in the risk area, and a random straight virtual fence is set between the two adjacent master communicators.

상기 슬레이브 통신기는 상기 복수의 마스터 통신기로부터의 신호를 수신하여, 각 마스터 통신기로부터의 수신 신호 레벨에 의해 마스터 통신기들 각각으로부터의 상대적 거리를 추출하고,The slave communicator receives signals from the plurality of master communicators and extracts a relative distance from each of the master communicators based on the level of the received signal from each master communicator,

인접한 두 마스터 통신기들 간의 거리에 대해, 상기 두 마스터 통신기 각각 과의 거리의 합을 비교하여 상기 두 마스터 통신기 들 사이에 형성되는 가상의 펜스의 접근 여부를 판단하는 단계;를 포함한다.It includes the step of comparing the sum of the distances between the two adjacent master communicators to each of the two master communicators to determine whether the virtual fence formed between the two master communicators is accessible.

본 개시에 따른 또 다른 실시 예에 따르면,According to another embodiment according to the present disclosure,

상기 마스터 통신기를 위험 지역에 소정 간격으로 적어도 3 개소에 설치하여, 인접한 두 마스터 통신기들 간에 임의의 직선형 가상 펜스를 설정하고,Installing the master communicators in at least three locations at predetermined intervals in a risk area to establish a random linear virtual fence between two adjacent master communicators,

상기 슬레이브 통신기는 상기 적어도 3개소의 마스터 통신기로부터의 신호를 수신하여, 각 마스터 통신기로부터의 수신 신호 레벨에 의해 마스터 통신기들 각각으로부터의 상대적 거리를 추출하고,The slave communicator receives signals from the at least three master communicators and extracts a relative distance from each of the master communicators based on the level of the received signal from each master communicator,

상기 적어도 3개소의 마스터 통신기들을 위험 지역 내의 안전 영역을 에워싸도록 설치하고,Installing the at least three master communicators to surround a safety area within the risk area,

상기 슬레이브 통신기에 의해 각 마스터 통신기들과의 거리 계산하여 상기 작업자가 안정 영역 내에서의 작업자의 위치 및 가상 펜스들에 대한 접근 거리 등을 추정할 수 있다.By calculating the distance to each master communicator by the slave communicator, the worker can estimate the worker's position within the stable area and the approach distance to the virtual fences.

상기 방법을 수행하는 본 개시에 따른 시스템:은A system according to the present disclosure for performing the method:

지역별 위험 지역에 설치되는 것으로 기기의 고유 정보 및 해당 위험 시설의 시설 정보 등을 포함하는 데이터 패킷 신호의 출력 제어가 가능한 무선 송신부를 가지는 하나 또는 그 이상의 고정형 마스터 통신기; One or more fixed master communicators installed in a regional hazardous area and having a wireless transmitter capable of controlling the output of a data packet signal including device-specific information and facility information of the hazardous facility;

그리고 작업자가 패용 또는 착용하는 것으로서 상기 마스터 통신기와 통신을 수행하는 것으로 상기 데이터 패킷 신호에 대한 수신 레벨의 조정이 가능한 수신부를 가지는 이동형 슬레이브 통신기;를 포함하며,And a mobile slave communicator worn or worn by the worker and having a receiving unit capable of adjusting the reception level for the data packet signal by performing communication with the master communicator;

상기 마스터 통신기와 슬레이브 통신기 각각은 수신되는 데이터 패킷 신호의 수신 레벨에 의해 양 자간의 상대적 거리를 검출하며, 이 상대적 거리에 근거하여 마스터 통신기 및 슬레이브 통신기 중 어느 하나는 경보음을 발생할 수 있도록 되어 있다.The master communicator and the slave communicator each detect the relative distance between the two based on the reception level of the received data packet signal, and based on this relative distance, either the master communicator or the slave communicator is capable of generating an alarm sound. .

본 개시에 따른 시스템에서, 마스터 통신기와 슬레이브 통신기는 상호 암호화된 데이터 패킷 통신을 수행하며, 각각 수신하는 신호 레벨 또는 게인(gain)의 크기에 의해 쌍방 간의 상대적 거리를 계산하고, 이 거리가 임계값 이내로 상대적 거리가 좁혀 졌을 때 경보 신호를 송신 또는 발신할 수 있다.In the system according to the present disclosure, the master communicator and the slave communicator perform mutually encrypted data packet communication, and calculate the relative distance between the two parties based on the signal level or gain size they each receive, and this distance is set to a threshold. When the relative distance is narrowed, an alarm signal can be transmitted or sent.

상기 마스터 통신기와 슬레이브 통신기는 다수 통신이 가능하며, 따라서 하나의 마스터 통신기는 다수의 슬레이브 통시기와 통신을 수행하며, 또한 하나의 슬레이브 통신기는 다수의 마스터 통신기와 통신을 수행하며, 하나의 슬레이브 통신기는 복수의 마스터 통신기와의 거리를 복합적으로 계산하여 위험 지역 접근 여부를 판단할 수 있다.The master communicator and the slave communicator are capable of communicating with multiple communication devices. Therefore, one master communicator communicates with multiple slave communicators, and one slave communicator communicates with multiple master communicators, and one slave communicator Can determine whether to approach a dangerous area by complexly calculating the distance to multiple master communicators.

본 개시의 구체적 실시 예에 따르면, 상기 마스터 통신기는 위험 지역 또는 위험 지역의 경계를 따라서 다수 설치되며, 상기 슬레이브 통신기는 다수의 마스터 통신기부터 데이터 패킷 신호의 수신 레벨 또는 게인의 크기를 통해 위험 지역 또는 위험 지역의 경계까지의 상대적 거리를 산출하고, 임계값 이내로 상대적 거리가 좁혀 졌을 때 경보 신호를 발신할 수 있다.According to a specific embodiment of the present disclosure, a plurality of master communicators are installed in a hazardous area or along the border of a hazardous area, and the slave communicators communicate with the hazardous area or The relative distance to the boundary of the risk area can be calculated, and an alarm signal can be issued when the relative distance is narrowed to within the threshold.

본 개시의 구체적 실시 예에 따르면, 상기 데이터 패킷 또는 디지털 데이터 패킷 신호는 송신 측의 기기 고유 정보, 기기의 상태 정보 및 암호를 포함할 수 있으며, 따라서 수신이 허락된 통신부 또는 수신기에서만 디지털 데이터 패킷 신호를 수신하여 해독할 수 있다.According to a specific embodiment of the present disclosure, the data packet or digital data packet signal may include device-specific information, device status information, and a password on the transmitting side, and therefore, the digital data packet signal can be received only by a communication unit or receiver permitted to receive. can be received and decoded.

본 개시의 구체적 실시 예에 따르면, 상기 슬레이브 통신기 또는 수신기는 작업자가 패용 또는 착용하는 안전 장치에 설치될 수 있다. 상기 슬레이브 통신기 또는 수신기는 작업자의 안전모에 설치될 수 있다.According to a specific embodiment of the present disclosure, the slave communicator or receiver may be installed in a safety device worn or worn by the worker. The slave communicator or receiver may be installed on the worker's hard hat.

도1은 본 개시에 따른 위험 지역 접근 방지용 스마트 안전 경보 장치를 적용한 네트워크 시스템의 구성례를 보인다.
도2a는 본 개시에 따른 위험 지역 접근 경보 방법 및 장치에서의 출력 및 수신 감도 제어에 의한 위험 지역 접근의 판단에 대한 기본 개념을 보인다.
도2b는 본 개시에 따른 RF 및 BLE 에 의한 복합 비콘 통신 방식을 예시한다.
도3은 도2a의 개념에 따른 기본적의 시스템을 개략적으로 보인다.
도4는 본 개시에 따른 안전 경보 장치의 송신부의 구조를 개략적으로 보인다.
도5는 본 개시에 따른 안전 경보 장치에서의 송신부의 실제 외관 사진이다,
도6은 본 개시에 따른 안전 경보 장치에서의 수신부가 마련된 안전 헬맷의 외관 사진이다.
도7은 본 개시에 따라 복수의 송신기에 의한 가상 펜스의 설명이 이에 대한 작업자의 거리 계산 또는 추정 방법에 대한 개념을 설명한다.
도8은 본 개시에 따라 주변에 위험지역이 위치하는 작업 영역의 둘레에 송신기에 의한 가상 펜스의 구현 례를 보인다.
도9는 본 개시에 따라 높은 건물의 옥상의 가장자리에 송신기를 설치한 구현 례를 보인다.
도10은 규모가 큰 위험 지역의 둘레에 다수 송신기에 의한 가상 펜스의 구현 례를 보인다.
도11 및 12는 건설 장치에 본 개시에 따른 송신기를 설치한 예를 보인다.
도13은 건설 현장에서 개구에 송신기를 설치하여 수신기를 착용한 작업자가 접근했을 때 위험 지역 접근 경고를 하는 구현 례를 보인다.
도14는 건설 현장에서 타워 크레인의 이송물에 송신기가 설치된 구현 례를 보인다.
도15는 건설 현장에서 개구의 둘레에 다수 송신기를 설치하여 수신기를 착용한 작업자가 접근했을 때 위험 지역 접근 경고를 하는 다른 구현례를 보인다.
도16은 건축 현장에서 건축물에 설치된 비계에 송신기가 설치된 구현례를 보인다.Figure 1 shows an example of the configuration of a network system applying a smart safety alarm device for preventing access to a dangerous area according to the present disclosure.
Figure 2a shows the basic concept of determination of approach to a dangerous area by controlling output and reception sensitivity in the dangerous area approach warning method and device according to the present disclosure.
Figure 2b illustrates a composite beacon communication method using RF and BLE according to the present disclosure.
Figure 3 schematically shows the basic system according to the concept of Figure 2a.
Figure 4 schematically shows the structure of the transmitting unit of the safety alarm device according to the present disclosure.
Figure 5 is a photograph of the actual appearance of the transmitting unit in the safety alarm device according to the present disclosure.
Figure 6 is a photograph of the exterior of a safety helmet equipped with a receiving unit in a safety alarm device according to the present disclosure.
Figure 7 illustrates the concept of a method for calculating or estimating a worker's distance to a virtual fence by a plurality of transmitters according to the present disclosure.
Figure 8 shows an example of the implementation of a virtual fence by a transmitter around a work area where a dangerous area is located in the vicinity according to the present disclosure.
Figure 9 shows an example of an implementation in which a transmitter is installed at the edge of the rooftop of a tall building according to the present disclosure.
Figure 10 shows an example of the implementation of a virtual fence by multiple transmitters around a large-scale risk area.
11 and 12 show examples of installing a transmitter according to the present disclosure in a construction device.
Figure 13 shows an example of an implementation where a transmitter is installed in an opening at a construction site and a warning of approaching a dangerous area is issued when a worker wearing a receiver approaches.
Figure 14 shows an example of an implementation in which a transmitter is installed on the transported object of a tower crane at a construction site.
Figure 15 shows another example of an implementation in which multiple transmitters are installed around an opening at a construction site to warn of approaching a dangerous area when a worker wearing a receiver approaches.
Figure 16 shows an example of an implementation in which a transmitter is installed on scaffolding installed in a building at a construction site.

이하, 첨부된 도면을 참고하면서 본 개시에 따른 위험 지역 접근 장치용 스마트 안전 경보 방법 및 장치의 실시 예들을 설명한다. 그러나, 이러한 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명 개념의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정 되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 모범적 본 발명 개념의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명 개념을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되는 것으로 해석되는 것이 바람직하다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명 개념은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다.Hereinafter, embodiments of a smart safety alarm method and device for a hazardous area access device according to the present disclosure will be described with reference to the attached drawings. However, these embodiments may be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described in detail below. It is preferable that exemplary embodiments of the present invention concept be interpreted as being provided to more completely explain the present invention concept to a person with average knowledge in the art. Identical symbols refer to identical elements throughout. Furthermore, various elements and areas in the drawings are schematically drawn. Accordingly, the inventive concept is not limited by the relative sizes or spacing depicted in the accompanying drawings.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명 개념의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 반대로 제 2 구성 요소는 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.Terms such as first, second, etc. may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first component may be named a second component, and conversely, a second component may be named a first component without departing from the scope of the present invention concept.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명 개념을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, “포함한다” 또는 “갖는다” 등의 표현은 명세서에 기재된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the inventive concept. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, expressions such as “comprises” or “has” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features or It should be understood that this does not preclude the presence or addition of numbers, operations, components, parts, or combinations thereof.

달리 정의되지 않는 한, 여기에 사용되는 모든 용어들은 기술 용어와 과학 용어를 포함하여 본 발명 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 공통적으로 이해하고 있는 바와 동일한 의미를 지닌다. 또한, 통상적으로 사용되는, 사전에 정의된 바와 같은 용어들은 관련되는 기술의 맥락에서 이들이 의미하는 바와 일관되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 여기에 명시적으로 정의하지 않는 한 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 아니 될 것임은 이해될 것이다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical terms and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by those skilled in the art in the technical field to which the concept of the present invention pertains. Additionally, commonly used terms, as defined in dictionaries, should be interpreted to have meanings consistent with what they mean in the context of the relevant technology, and should not be used in an overly formal sense unless explicitly defined herein. It will be understood that this is not to be interpreted.

첨부 도면에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조 과정에서 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 여기에 사용되는 모든 용어 "및/또는"은 언급된 구성 요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. In the accompanying drawings, variations of the depicted shape may be expected, for example, depending on manufacturing techniques and/or tolerances. Accordingly, embodiments of the present invention should not be construed as limited to the specific shape of the area shown in this specification, but should include, for example, changes in shape that occur during the manufacturing process. As used herein, any term “and/or” includes each and every combination of one or more of the mentioned elements.

도1은 본 개시에 따른 위험 지역 접근 방지용 스마트 안전 경보 장치를 적용한 네트워크 시스템의 구성례를 보이며, 도2이며 안전 경보 장치의 마스터 통신기(13)와 슬레이브 통신기 간의 관계를 도식적으로 보인다.Figure 1 shows an example of the configuration of a network system applying a smart safety alarm device for preventing access to a dangerous area according to the present disclosure, and Figure 2 schematically shows the relationship between the master communicator 13 and the slave communicator of the safety alarm device.

도1에 도시된 시스템은 산업현장, 건설현장 등, 위험 지역이나 중장비, 등 각종기계장치에 사람이나 동물이 미리 설정한 범위 이내로 접근을 하면 사전에 근로자가 착용한 안전모에 부착된 센서에서 신호를 받아 근로자에게 경보음, 혹은 진동방식으로 위험신호를 알려서 사전에 위험지역에 접근하는 것을 방지하여 인명사고를 예방하기 위한 스마트 경보 시스템을 보여준다.The system shown in Figure 1 sends a signal from a sensor attached to the safety helmet worn by the worker in advance when a person or animal approaches various mechanical devices such as industrial sites, construction sites, hazardous areas, or heavy equipment within a preset range. It shows a smart warning system to prevent personal accidents by notifying workers of danger signals through alarm sounds or vibration to prevent them from approaching dangerous areas in advance.

본 개시에 따른 위험 지역 접근 경보 방법 및 이를 수행하는 장치는 기본적으로 하나의 지역 또는 영역에 설치되는 하나 또는 다수의 송신기 및 수신기에 의해 구성된다. 이런 단위 구조는 도1에 도시된 바와 같이 여러 지역을 하나로 묶어 통제하는 네트워크 시스템으로 구현될 수 있다.The dangerous area approach warning method and the device for performing the same according to the present disclosure are basically composed of one or more transmitters and receivers installed in one area or area. This unit structure can be implemented as a network system that groups and controls multiple regions as shown in Figure 1.

도1을 참조하면, 본 발명에 따른 시스템은 광역망으로 전체 시스템을 통합할 수 있다. 각 지역은 하나 또는 그 이상의 마스터 통신기와 슬레이브 통신기가 마련된다. 각 지역은 중계기(12)를 통해 게이트웨이(11)를 경유한 중앙 컴퓨터(10)에 의해 관리된다. 그리고 별도의 휴대용 단말기와도 정보 교환이 가능하게 된다.Referring to Figure 1, the system according to the present invention can integrate the entire system into a wide area network. Each region is equipped with one or more master communicators and slave communicators. Each region is managed by a central computer (10) via a gateway (11) via a repeater (12). Additionally, information can be exchanged with a separate portable terminal.

각 중계기(12)에는 복수의 무선 송신부(13a)를 갖춘 마스터 통신기(13)가 설치된다. 이러한 마스터 통신기(13)는 하나의 위험 지역에 하나 또는 복 수개 설치될 수 있다. 그리고 각 위험 지역 또는 영역에는 작업자의 몸에 착용 또는 장착되는 것으로 무선 수신부(145a)를 갖춘 슬레이브 통신기(14)가 하나 이상씩 마련된다.A master communicator 13 equipped with a plurality of wireless transmitters 13a is installed in each repeater 12. One or more master communicators 13 may be installed in one hazardous area. In addition, in each hazardous area or area, one or more slave communicators 14 equipped with a wireless receiver 145a are provided to be worn or mounted on the worker's body.

무선 송신부(14a)는 해당 마스터 통신기(14)의 고유 정보 및 해당 위험 시설의 시설 정보 등을 포함하는 데이터 패킷을 무선으로 송신하며, 이때에 송신 출력의 조절을 통해 데이터 패킷 신호의 도달 거리를 제어한다. 각 슬레이브 통신기(14)의 무선 수신부(14a)는 하나 또는 그 이상의 마스터 통신기들부터의 데이터 패킷 신호를 해독하고, 그리고 이 신호의 신호 레벨 또는 게인을 검출하여 하나 또는 그 이상의 마스터 통신기(14)로부터의 거리를 계산한다. 계산된 특정 마스터 통신기(14)부터의 거리가 임계치 이하의 값, 즉 경계 지역으로 접근한 것으로 판단되면 해당 마스터 통신기(14) 또는 해당 슬레이브 통신기(13)는 작업자에게 위험 지역 접근 경보를 음향 신호 또는 무선 신호로 송출되는 발신한다.The wireless transmitter 14a wirelessly transmits a data packet containing unique information of the master communicator 14 and facility information of the hazardous facility, and at this time, controls the reach of the data packet signal by adjusting the transmission output. do. The wireless receiver 14a of each slave communicator 14 decodes the data packet signal from one or more master communicators, and detects the signal level or gain of this signal to receive a signal from one or more master communicators 14. Calculate the distance. If the calculated distance from a specific master communicator (14) is below the threshold, that is, it is determined that the border area has been approached, the master communicator (14) or the slave communicator (13) sends a warning to the worker approaching the dangerous area with an acoustic signal or It is transmitted as a wireless signal.

도2a를 참조하면, 마스터 통신기(13)의 송신부(13a)는 위험 경계선 영역에 까지 신호가 도달하도록 출력을 제어하면서 패킷 신호를 송출한다. 경계선 바깥의 안전 영역에 위치하는 작업자의 슬레이브 통신기(14)의 수신부 역시 수신 레벨 등을 조정하여 경계선에 가까이 접근했을 때에 신호 수신이 이루어 지도록 하고 수신된 신호의 레벨이 기설정된 임의의 임계 값을 넘었을 때에 근로자 또는 작업자에게 경계선 접근에 관한 경보음 또는 진동음 등의 위험 신호를 발신한다.Referring to Figure 2a, the transmitter 13a of the master communicator 13 transmits a packet signal while controlling the output so that the signal reaches the danger border area. The receiver of the worker's slave communicator (14) located in the safety area outside the boundary line also adjusts the reception level, etc. to ensure that signals are received when approaching the boundary line, and the level of the received signal exceeds a preset arbitrary threshold value. In this case, a danger signal such as an alarm sound or a vibration sound regarding the approach to the boundary line is sent to the worker or operator.

상기 마스터 통신기(13)와 슬레이브 통신기(14)는 상호 정보 교환이 가능한 양방향 통신이 가능한 구조로 변경될 수 있다. 주기적으로, 예를 들어 30ms의 간격으로 발신되는 비콘 신호의 데이터 패킷 신호는 암호, 기기 정보, 상태 정보를 포함하며, 따라서 상호 인증된 기기끼리 양방향 또는 일방향 통신이 이루어 지게 된다. 또한, 도2b에 도시된 바와 같이 상기 마스터 통신기(13)는 BLE (Bluetooth Low Energy) 통신에 의해 마스터 통신기(13) 주변에 경보 데이터를 무선으로 송출할 수 있으며, 이 데이터는 BLE 통신이 가능한 것으로 상기 경보 데이터의 수신용 앱이 설치된 휴대용 단말기(17)에 의해 수신될 수 있다.The master communicator 13 and the slave communicator 14 can be changed to a structure capable of two-way communication capable of exchanging information with each other. The data packet signal of the beacon signal, which is transmitted periodically, for example at intervals of 30 ms, includes a password, device information, and status information, and thus two-way or one-way communication occurs between mutually authenticated devices. In addition, as shown in Figure 2b, the master communicator 13 can wirelessly transmit warning data to the surroundings of the master communicator 13 through BLE (Bluetooth Low Energy) communication, and this data is capable of BLE communication. The alarm data can be received by a portable terminal 17 installed with an app for receiving the alarm data.

데이터 패킷은 예를 들어 2바이트의 프리앰블을 포함해서 전체 15 바이트의 크기를 가질 수 있다. 여기에는 설치 현장에 부여된 현장 코드, 송신부의 기기 고유번호, 그리고 세세한 작업 공정 번호가 포함된다. 작업공정번호에는 현장 종류에 대한 특성 코드, 경보의 유형 등 다양한 정보가 포함된다.A data packet may, for example, have a total size of 15 bytes, including a 2-byte preamble. This includes the site code assigned to the installation site, the device identification number of the transmitter, and the detailed work process number. The work process number contains various information, such as a characteristic code for the type of site and the type of alarm.

수신부(14)는 전력 소모를 줄이기 위해 일정 주기, 예를 들어 3초마다 웨이크업하여 주위 송신부로 부터의 패킷 신호를 수신하고, 일정 주기 또는 순차적으로 수신된 복수의 신호의 수신 레벨의 평균값에 의해 위험지역에 대한 상대적 거리를 계산한다.In order to reduce power consumption, the receiver 14 wakes up at a certain period, for example, every 3 seconds, to receive packet signals from surrounding transmitters, and wakes up at a certain period or by the average value of the reception levels of a plurality of signals received sequentially. Calculate the relative distance to the hazard area.

도3은 도2a의 개념을 그대로 적용하는 것으로 위험 지역에 하나의 마스터 통신기인 송신기를 설치하여 그 둘레에 가상 펜스가 설정되고, 그 바깥 영역에 일정한 안전 거리를 두고 슬레이브 통신기(14)인 수신기를 착용한 작업자가 위치하는 상태를 보인다.Figure 3 is a direct application of the concept of Figure 2a, where a transmitter, which is a master communicator, is installed in a dangerous area, a virtual fence is set up around it, and a receiver, which is a slave communicator 14, is placed at a certain safety distance outside the area. It shows the position of the worker wearing it.

도4는 마스터 통신기(13)의 개략적 구성을 보이는 블록 다이어그램이다. 암호화된 패키 데이터를 송신하며, 그 출력은 출력 제어부에 의해 임의값으로 제어하여 RF 송신부를 통해 보호 지역 내에서 소출력의 패킷 데이터를 송출한다.Figure 4 is a block diagram showing the schematic configuration of the master communicator 13. Encrypted package data is transmitted, and the output is controlled to an arbitrary value by the output control unit, and small output packet data is transmitted within the protected area through the RF transmitter.

마스터 통신기(13)는 아래와 같은 구성을 가질 수 있다.The master communicator 13 may have the following configuration.

32비트 마이크로 콘트롤러(32bit micro controller)32bit micro controller

음성 녹음 및 재생 칩내장Built-in voice recording and playback chip

음성 재생시간: 10분Audio playback time: 10 minutes

음성녹음 및 재생항목: 30가지 시나리오 재생Voice recording and playback items: Playback of 30 scenarios

오디오 앰프용량: 모노18W 출력Audio amplifier capacity: Mono 18W output

스피커: 15WSpeaker: 15W

소리크기: 110dbSound level: 110db

거리측정방식: RF 측정방식Distance measurement method: RF measurement method

도5에 도시된 바와 같이 송신기 또는 통신부는 하나의 박스형 모듈로 구현이 가능하며, 이를 통해 건설 또는 건축 현장의 요처에 용이하게 설치할 수 있다.As shown in Figure 5, the transmitter or communication unit can be implemented as a single box-type module, which can be easily installed at key locations in a construction or building site.

도6은 본 개시에 따른 안전 경보 장치에서의 슬레이브 통신기가 마련된 안전 헬맷의 외관 사진을 보인다. 단지 안전 헬멧에만 설치되지 않고, 다른 형태의 착용형 패용형 등으로 설계 변경이 가능하다.Figure 6 shows a photograph of the exterior of a safety helmet equipped with a slave communicator in a safety alarm device according to the present disclosure. It is not only installed on a safety helmet, but the design can be changed to other types of wearable or padded types.

슬레이브 통신기(14)는 아래와 같은 사양을 가질 수 있다.The slave communicator 14 may have the following specifications.

원칩 마이크로 콘트롤러(ONECHIP MICIRO CONTROLLER)ONECHIP MICIRO CONTROLLER

- 음성녹음 및 재생 칩내장- Built-in voice recording and playback chip

음성재생시간: 10분Audio playback time: 10 minutes

MICRO EARPHONE 내장Built-in MICRO EARPHONE

터치센서: 전원ON/OFF스위치, 볼륨스위치Touch sensor: Power ON/OFF switch, volume switch

MICRO-USB 충전방식MICRO-USB charging method

방수타입: IP65 만족Waterproof type: Meets IP65

도7은 복수, 본 실시 예에서는 3개 또는 그 이상, 본 실시 예에서는, 2개의 마스터 통신기와 하나의 슬레이브 통신기 간의 거리 계산 및 이에 따른 경계선 접근에 대한 판단 방법을 도식적으로 보인다.Figure 7 schematically shows a method for calculating the distance between multiple, in this embodiment, three or more, two master communicators and one slave communicator in this embodiment, and determining boundary approach accordingly.

도2의 설명에서 언급된 바와 같이, 마스터 통신기(13)는 패킷 데이터의 송출 출력을 제어하여 경계선 근방에 까지 미약 전파가 도달할 수 있도록 하고, 슬레이브 통신기(14)는 수신 레벨을 조정하여 경계선 근방에 접근했을 때 패킷 데이터 신호를 수신하며, 그리고 수신 레벨이 기설정된 임계치를 넘었을 때에 경계선 접근을 판단하여 위험 지역 접근 안내를 수행한다.As mentioned in the description of Figure 2, the master communicator 13 controls the transmission output of packet data so that weak radio waves can reach the vicinity of the boundary line, and the slave communicator 14 adjusts the reception level to enable transmission near the boundary line. When approaching, it receives a packet data signal, and when the reception level exceeds a preset threshold, it determines borderline approach and provides guidance on approaching the dangerous area.

마스터 통신기(이하, 송신기)의 출력 및 슬레이브 통신기(이하 수신기)의 수신 레벨 조정에 의해 송신기와 수신기 간의 상대적 거리 변화를 가능한데, 이러한 상대적 거리는 수신기의 수신 레벨의 검출에 의해 계산될 수 있다.The relative distance between the transmitter and the receiver can be changed by adjusting the output of the master communicator (hereinafter, transmitter) and the reception level of the slave communicator (hereinafter, receiver), and this relative distance can be calculated by detecting the reception level of the receiver.

이러한 상대적 거리의 산출에 의해 복수의 송신기에 의한 가상 펜스로의 접근도 계산할 수 있다.By calculating this relative distance, approach to the virtual fence by multiple transmitters can also be calculated.

도7에 도시된 바와 같이 수 송신부의 사이의 경계라인의 거리를 d0 라고 했을 때, 작업자의 위치A, B 에서 두 송신기에 대한 작업자의 상대적 거리가 계산될 수 있다.As shown in Figure 7, when the distance of the boundary line between the male transmitters is d0, the relative distance of the worker to the two transmitters at the worker's positions A and B can be calculated.

산술적으로 경계선에 대한 접근이 판정되는 경우는 d1’ + d2’ 또는 d1 + d2 의 계산 값이 d0 와 동일 값일 때이다. 근로자 또는 작업자로부터의 두 송신기까지의 각 거리의 합이 경계 라인의 길이 또는 거리와 같다면 이는 작업자가 두 송신기의 사이에 형성되는 경계선 또는 가상 펜스에 위치하는 것이다.Approach to the boundary line is determined arithmetically when the calculated value of d1' + d2' or d1 + d2 is the same as d0. If the worker or the sum of the distances from the worker to the two transmitters is equal to the length or distance of the boundary line, this means that the worker is located on the border or virtual fence formed between the two transmitters.

이러한 계산법에 따라서 d0 = d1’+ d2’ + c 의 조건이 만족했을 때 작업자는 가상 펜스에 접근한 것으로 판단하는데, 여기에서 상수 c 는 안전상 가상 펜스에 접근한 것으로 판단하기 위한 레이턴시 또는 안전 유지값이다. 즉, 작업자의 위치에 따른 d1’+ d2’의 합이 가상 펜스의 길이에 대해 일정한 범위 내로 가까워 졌을 때 작업자에게 위험 지역 접근을 안내한다.According to this calculation method, when the condition d0 = d1'+ d2' + c is satisfied, the worker is judged to have approached the virtual fence, where the constant c is the latency or safety maintenance value to determine that the worker has approached the virtual fence for safety reasons. am. In other words, when the sum of d1'+d2' according to the worker's position approaches within a certain range for the length of the virtual fence, the worker is guided to approach the dangerous area.

이러한 방법은 후술하는 다양한 경우에 적용되는데, 특히 복수의 마스터 통신기에 의해 가상 펜스가 형성되었을 때에 유용하다.This method is applied to various cases described later, and is especially useful when a virtual fence is formed by multiple master communicators.

도8을 참조하며, 주변에 위험지역이 위치하는 작업 영역의 둘레에 마스터 통신기, 즉 다수의 송신기에 의한 가상 펜스, 즉 전파에 의한 안전 펜스를 구성한다. 슬레이스 통신기, 즉 수신기는 인접한 두 송신기로부터의 데이터 패킷 신호를 검출하여 이로부터 경계선(안전펜스)까지의 거리를 계산하여, 일정 거리 내로 작업자가 가상 펜스에 접근했을 때 경보를 발생한다.Referring to Figure 8, a master communicator, that is, a virtual fence by multiple transmitters, that is, a safety fence by radio waves, is constructed around the work area where a dangerous area is located. The slace communicator, or receiver, detects data packet signals from two adjacent transmitters, calculates the distance from this to the boundary line (safety fence), and generates an alarm when a worker approaches the virtual fence within a certain distance.

도9은 옥상에 시스템이 설치된 예를 보인다. 건물의 가장자리에 본 개시에 따른 송신기를 설치함으로써 옥상에서 작업을 하는 작업자에게 위험 위치 접근 여부를 안내함으로써 작업자를 효과적을 보호할 수 있게 된다.Figure 9 shows an example of a system installed on a rooftop. By installing the transmitter according to the present disclosure at the edge of the building, it is possible to effectively protect workers working on the rooftop by informing them of whether they are approaching a dangerous location.

도10에 도시된 바와 같이 맨홀 또는 깊은 바닥의 개구부를 위험지역으로 설정한 설치예를 보인다. 도시된 바와 같이 그 중앙에 송신기를 설치함으로써 수신기를 착용한 작업자가 근접하지 않도록 안내할 수 있다.As shown in Figure 10, an installation example is shown in which a manhole or deep floor opening is set as a risk area. As shown, by installing a transmitter in the center, a worker wearing a receiver can be guided to avoid getting too close.

도11, 12는 건설 장비에 송신기를 설치한 예를 보이며, 도13은 건설 현장에서 개구에 송신기를 설치하여 수신기를 착용한 작업자가 접근했을 때 위험 지역 접근 경고를 하는 구현 례를 보인다.Figures 11 and 12 show an example of installing a transmitter in construction equipment, and Figure 13 shows an example of installing a transmitter in an opening at a construction site to warn of approaching a dangerous area when a worker wearing a receiver approaches.

본 개시에 따른 송신기는 도14에 도시된 바와 같이 건설 현장에서 낙하물이 발생할 수 있는 타워 크레인의 이송물에 설치될 수 있다.As shown in FIG. 14, the transmitter according to the present disclosure can be installed on the conveyed object of a tower crane where falling objects may occur at a construction site.

한편, 도15에 도시된 바와 같이, 건설/건축 현장에서 개구의 둘레에 다수 송신기를 설치하거나, 도16에 도시된 바와 같이 건축 현장에서 건축물에 설치된 비계에 송신기가 설치되어 작업자를 보호할 수 있다.Meanwhile, as shown in Figure 15, multiple transmitters can be installed around the opening at a construction/building site, or as shown in Figure 16, transmitters can be installed on scaffolding installed in a building at a construction site to protect workers. .

이상에서 설명된 본 개시에 따른 경보 장치는 위험원과 작업자 또는 근로자가 일정거리 이내로 접근시 근로자에게 위험신호를 보내서 근로자를 위험 사항을 인지할 수 있도록 한다.The warning device according to the present disclosure described above sends a danger signal to the worker when a hazard source and the worker or workers approach within a certain distance, allowing the worker to be aware of the danger.

이러한 경보 장치는 다양한 유형의 위험원에 설치가능하다. 이러한 경보 장치에 의해 건설 장비에 의한 근로자의 협착 사고 방지, 타워크레인의 낙하물에 의한 사고 방지, 개구부, 비계, 난간을 통한 추락 사고 방지 등이 가능하게 된다.These alarm devices can be installed on various types of hazards. These warning devices make it possible to prevent accidents where workers are trapped by construction equipment, prevent accidents caused by falling objects from tower cranes, and prevent accidents from falling through openings, scaffolding, and railings.

상기 경보 장치에 구현되는 본 발명에 따른 시스템은, 지역별 위험 지역에 설치되는 것으로 기기의 고유 정보 및 해당 위험 시설의 시설 정보 등을 포함하는 데이터 패킷 신호의 출력 제어가 가능한 무선 송신부를 가지는 하나 또는 그 이상의 고정형 마스터 통신기, 그리고 작업자가 패용 또는 착용하는 것으로서 상기 마스터 통신기와 통신을 수행하는 것으로 상기 데이터 패킷 신호에 대한 수신 레벨의 조정이 가능한 수신부를 가지는 이동형 슬레이브 통신기;를 포함한다.The system according to the present invention implemented in the above alarm device is installed in a regional risk area and has a wireless transmitter capable of controlling the output of a data packet signal including unique information of the device and facility information of the corresponding dangerous facility. It includes the above fixed master communicator, and a mobile slave communicator that is worn or worn by an operator and has a receiver capable of adjusting the reception level for the data packet signal by performing communication with the master communicator.

Claims

Using a fixed master communicator installed in a hazardous facility or facility, periodically transmitting a data packet signal containing device-specific information and facility information of the hazardous facility through a wireless transmitter built into the master communicator;
In the transmitting step, controlling the output of the wireless transmitter so that the data packet signal does not deviate more than a predetermined distance from a dangerous area access prohibition boundary of the street;
Receiving the data packet signal using a mobile slave communicator worn by a worker located near the dangerous area and having a wireless receiver for receiving the signal with controlled output;
In the receiving step, controlling the reception sensitivity of the wireless receiver so that the receiver detects the data packet signal when the access exclusion boundary is approached; and
The unique information and facility information are extracted from the received data packet signal, the received signal level of the packet data is detected, and when the received signal level reaches within a preset threshold or higher, a warning sound generating sound unit is provided to indicate the approach to a dangerous facility. It includes the step of transmitting through,
Installing the master communicators in at least three locations at predetermined intervals to surround a safety area within the risk area, and establishing a random straight virtual fence between two adjacent master communicators,
The slave communicator receives signals from the at least three master communicators, calculates the relative distance of the slave communicator from each of the master communicators based on the level of the received signal from each master communicator, and allows the worker to operate within the stable area. Estimating the location of the worker and the access distance to the virtual fences,
Comparing the sum of the distances to each of the two master communicators with respect to the distance between the two adjacent master communicators to determine whether or not a virtual fence formed between the two master communicators is approaching. A dangerous area approach warning comprising a. method.

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According to paragraph 1,
The master communicator transmits a risk alert through BLE communication, so that it is received by a portable terminal running an app that receives the risk alert by performing BLE communication.

In the hazardous area approach warning system performing the method described in paragraph 1,
One or more master communicators installed in a regional hazardous area and having a wireless transmitter capable of controlling the output of a data packet signal containing device-specific information and facility information of the corresponding hazardous facility;
And a slave communicator worn or worn by the worker and having a receiving unit capable of adjusting the reception level for the data packet signal by performing communication with the master communicator;
Each of the master communicator and the slave communicator detects the relative distance between the two based on the reception level of the received data packet signal, and based on the relative distance, either the master communicator or the slave communicator is capable of generating an alarm sound. , Hazardous area approach warning system.

According to clause 6,
The master communicator and the slave communicator perform mutually encrypted data packet communication, and calculate the relative distance between the two parties based on the signal level or gain size each receives, and when the relative distance is narrowed to within a threshold value, the relative distance between the two parties is calculated. A hazardous area approach warning system that transmits or is capable of emitting a warning signal when

According to clause 6 or 7,
A plurality of master communicators are installed and communicate with the slave communicators,
One master communicator communicates with multiple slave communicators,
A dangerous area approach warning system in which one slave communicator communicates with multiple master communicators, and one slave communicator calculates the distance to multiple master communicators complexly to determine whether or not to approach a dangerous area.

According to clause 6 or 7,
A plurality of master communicators are installed along the border of a hazardous area or hazardous area, and the slave communicators determine the relative distance from the plurality of master communicators to the hazardous area or border of the hazardous area through the magnitude of the gain or reception signal level of the data packet signal. A dangerous area approach warning system that is capable of calculating and issuing an alarm signal when the relative distance is narrowed to within a threshold.

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