KR20080075571A - 무선 센서네트워크를 이용한 작업자 안전 관리 장치 - Google Patents

무선 센서네트워크를 이용한 작업자 안전 관리 장치 Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 무선 센서네트워크를 이용한 작업자 안전 관리 장치 및 그 방법에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은 센서 네트워크 기술을 이용하여 에드혹(Ad-hoc) 네트워크를 구축하여 조선소 작업자에 대한 상시 안전 모니터링 및 주변 환경 데이터 계측이 가능한 무선 센서네트워크를 이용한 작업자 안전 관리 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은 무선 센서네트워크를 이용한 작업자 안전 관리 장치에 있어서, 작업자의 현재 상태와 주변 환경 상태를 측정하기 위한 센싱 수단; 상기 센싱 수단으로부터 입력되는 데이터와 위험 상황 메뉴얼 데이터, 그리고 상기 안전 관리 장치의 식별자(ID)를 저장하기 위한 저장 수단; 상기 센서 수단에서 측정된 데이터와 저장 수단의 위험 상황 메뉴얼 데이터를 비교하여 위험 상황 발생 유무를 판단하기 위한 제어 수단; 상기 제어 수단으로부터 위험 상황 발생과 관련된 데이터를 받아 각각의 상기 작업자 안전 관리 장치로 전송하여 최종적으로 관리 수단으로 전송하기 위한 통신 수단; 상기 제어 수단으로부터 위험 상황 발생과 관련된 신호를 받아 경보를 발생하기 위한 경보 수단; 상기 작업자 안전 관리 장치에 공급되는 전원을 저장하고, 공급하기 위한 전원 수단; 및 상기 통신 수단을 통해 전달된 위험 상황 발생과 관련된 데이터를 수신하여 관리하기 위한 상기 관리 수단을 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 무선 통신 시스템 등에 이용됨.
무선, 센서네트워크, 조선, 선박, 안전, 센서, 에드혹

Description

무선 센서네트워크를 이용한 작업자 안전 관리 장치 및 그 방법{Apparatus and Method for Safety Management of Worker using Wireless Sensor Network}
도 1 은 본 발명이 적용되는 무선 센서네트워크에 대한 일실시예 설명도.
도 2 는 본 발명에 따른 무선 센서네트워크를 이용한 작업자 안전 관리 장치에 대한 일실시예 구성도.
도 3 은 본 발명에 따른 무선 센서네트워크를 이용한 작업자 안전 관리 장치의 장착 위치를 나타낸 일실시예 설명도.
도 4 는 본 발명에 따른 무선 센서네트워크를 이용한 작업자 안전 관리 장치의 네트워크 설정 과정에 대한 일실시예 설명도.
도 5 는 본 발명에 따른 무선 센서네트워크를 이용한 작업자 안전 관리 방법에 대한 일실시예 흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
211 : 센서부 212 : 제어부
213 : 저장부 214 : 통신부
215 : 전원부 216 : 경보부
220 : 관리부
본 발명은 조선소 내에서의 무선 센서네트워크를 이용한 작업자 안전 관리 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 조선소 내부에서 발생하는 재해를 방지하고, 재해 발생시 신속히 파악할 수 있도록 작업자의 작업복에 센서 노드를 부착하여 상기 센서 노드들의 상호 통신에 의해 관리시스템으로 즉시 통보할 수 있는 무선 센서네트워크를 이용한 작업자 안전 관리 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
조선업 재해율은 IMF(International Monetary Fund) 사태 이후 활황으로 인하여 1998년도부터 꾸준히 증가하였으며, 2003년도를 기점으로 감소 추세에 있다. 2003년도 이후부터 조선업은 제조업과의 재해율 격차가 줄어들고 있는 실정이지만, 2005년도 12월 기준으로 여전히 조선업 재해율(1.46)은 제조업 재해율(1.18)에 비해 1.24배, 전산업 재해율(0.77)에 비해 1.9배 높은 실정이다.
재해 사례를 살펴보면, 추락사고, 협착사고, 화재/폭발사고, 낙하/비래사고, 충돌사고, 감전사고 등 매우 다양한 유형으로 나타나고 있다.
특히, 조선소 내의 재해는 작업자의 사망으로 이어지는 매우 큰 위험성을 가지고 있으므로 작업자에게 위험을 표시하는 안전 관리 장치의 설치가 매우 필요하 다.
그러나, 조선소 내의 작업장이 매우 크고, 특히 선박 내부에서 작업이 이루어지면 작업자의 상황을 인지할 수 없는 문제점이 있었다.
또한, 조선업 활황과 더불어 근무시간 외 야간 작업량이 증가하면서 근무시간 내 작업에 비해 상대적으로 관리감독이 미흡한 야간작업 시간대에서 발생하는 중대재해가 증가하는 추세에서 안전 관리 장치의 부재는 매우 심각한 사고를 초래할 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 센서 네트워크 기술을 이용하여 에드혹(Ad-hoc) 네트워크를 구축하여 조선소 작업자에 대한 상시 안전 모니터링 및 주변 환경 데이터 계측이 가능한 무선 센서네트워크를 이용한 작업자 안전 관리 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 무선 센서네트워크를 이용한 작업자 안전 관리 장치에 있어서, 작업자의 현재 상태와 주변 환경 상태를 측정하기 위한 센싱 수단; 상기 센싱 수단으로부터 입력되는 데이터와 위험 상황 메뉴얼 데이터, 그리고 상기 안전 관리 장치의 식별자(ID)를 저장하기 위한 저장 수단; 상기 센서 수단에서 측정된 데이터와 저장 수단의 위험 상황 메뉴얼 데이터를 비교하여 위험 상황 발생 유무를 판단하기 위한 제어 수단; 상기 제어 수단으로부터 위험 상황 발생과 관련된 데이터를 받아 각각의 상기 작업자 안전 관리 장치로 전송하여 최종적으로 관리 수단으로 전송하기 위한 통신 수단; 상기 제어 수단으로부터 위험 상황 발생과 관련된 신호를 받아 경보를 발생하기 위한 경보 수단; 상기 작업자 안전 관리 장치에 공급되는 전원을 저장하고, 공급하기 위한 전원 수단; 및 상기 통신 수단을 통해 전달된 위험 상황 발생과 관련된 데이터를 수신하여 관리하기 위한 상기 관리 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 방법은, 무선 센서네트워크를 이용한 작업자 안전 관리 방법에 있어서, 센서부를 통해 작업자의 현재 상태와 주변 환경 상태를 측정하는 센싱 단계; 상기 센서부로부터 입력된 데이터와 저장부에 저장된 위험 상황 메뉴얼 데이터를 비교하는 데이터 비교 단계; 상기 데이터 비교 단계에서의 비교 결과, 위험 상황 발생 내용이 있으면 통신부를 통해 위험 상황 발생 내용을 관리부로 전송하고, 상기 관리부에서는 위험 상황 발생 내용과 위치를 파악하여 조치를 취하는 위험 상황 관리 단계; 경보부를 통해 작업자에게 위험 상황을 알리는 작업자 경보 알림 단계; 및 상기 데이터 비교 단계에서의 비교 결과, 위험 상황 발생 내용이 없으면 데이터 비교 단계로 진행하는 데이터 비교 진행 단계를 포함하는 것을 특징으 로 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 무선 센서네트워크에 대한 일실시예 설명도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 무선 센서네트워크는 감시할 지역 내부 또는 근접한 곳에 조밀하게 배치된 수많은 노드들로 구성된다.
일반적인 센서 네트워크는 센서노드(111)와 관리노드(120)를 포함하며, 접근이 불가능한 재난 지역 또는 감시 지역(110) 등에 무작위로 센서노드(111)를 배치한다.
상기 센서노드(111)들은 주변 환경으로부터 주기적으로 필요한 정보를 수집하여 무선 통신을 이용하여 관리노드(120)로 전송하고, 상기 관리노드(120)는 상기 센서노드(111)들로부터 수집된 정보를 분석하고, 조치를 취할 수 있게 한다.
특히, 상기 센서노드(111)들은 에드혹(Ad-hoc) 네트워크를 구성한다.
에드혹(Ad-hoc) 네트워크는 분산형 무선통신 네트워크를 의미하며 특정 기지 국에 의존하지 않고 무선 이동단말로만 구성된 네트워크를 말한다. 송수신을 담당하는 단말들은 다른 단말기의 신호를 중계하는 기지국 역할까지 수행하고, 다양한 단말을 경유하는 네트워크를 구성한다.
기존 유선망 기반 무선 네트워크인 기지국 중심의 네트워크는 기지국 고장시 네트워크 전체가 마비될 수 있고, 기지국의 자체 용량 때문에 허용할 수 있는 사용자의 범위가 한정되지만, 에드혹(Ad-hoc) 네트워크는 응용 분야 측면에서 재해에 강하며 사용자 규모별로 네트워크의 크기를 자유롭고 용이하게 변경이 가능케 한 구조이다.
따라서, 본 발명에서는 작업자가 소지한 작업자 안전 관리 장치가 단말의 역할을 수행하게 되며, 작업자 안전 관리 장치끼리 에드혹(Ad-hoc) 네트워크를 구성하여 통신을 수행하게 된다.
도 2 는 본 발명에 따른 무선 센서네트워크를 이용한 작업자 안전 관리 장치에 대한 일실시예 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 작업자 안전 관리 장치는, 작업자의 현재 상태와 주변 환경 상태를 측정하기 위한 센서부(211), 상기 센서부(211)로부터 입력되는 데이터와 위험 상황 메뉴얼 데이터, 그리고 상기 안전 관리 장치의 식별자(ID)를 저장하기 위한 저장부(213), 상기 센서부(211)에서 측정된 데이터와 저장부(213)의 위험 상황 메뉴얼 데이터를 비교하여 위험 상황 발생 유무를 판단하기 위한 제어부(212), 상기 제어부(212)로부터 위험 상황 발생과 관련된 데이터를 받아 각 노드로 전송하여 최종적으로 관리부(220)로 전송하기 위한 통신부(214), 상기 제어부(212)로부터 위험 상황 발생과 관련된 신호를 받아 경보를 발생하기 위한 경보부(216), 상기 안전 관리 장치에 공급되는 전원을 저장하고, 공급하기 위한 전원부(215), 그리고 상기 통신부(214)를 통해 전달된 위험 상황 발생과 관련된 데이터를 수신하여 관리하기 위한 관리부(220)를 포함한다.
상기 센서부(211)는 작업자의 현재 상태와 주변 환경 상태를 측정하기 위해 음주량, 산소량, 이산화탄소량 등을 측정하는 가스센서와 심박수, 호흡수, 체온, 운동량 등 생체정보를 측정하는 생체정보 센서를 포함한다.
상기 저장부(213)는 상기 센서부(211)로부터 입력되는 데이터를 저장하고, 위험 상황 발생 유무를 판단하는 기준이 되는 위험 상황 메뉴얼 데이터를 포함한다. 그리고, 각 안전 관리 장치의 고유 식별자(ID)를 저장한다.
상기 제어부(212)는 상기 센서부(211)로부터 입력되는 데이터와 위험 상황 메뉴얼 데이터를 비교하여 위험 상황 발생 유무를 판단하며, 위험 상황 발생시 신호를 발생하여 안전 관리 장치의 경보부(217)를 통해 위험 상황을 알리고, 통신부(214)를 통해 관리부(220)로 위험 상황 내용을 전송한다.
상기 통신부(214)는 상기 제어부(212)로부터 위험 상황과 관련된 데이터를 받아 관리부(220)로 최종 전송하되, 에드혹(Ad-hoc) 방식을 통해 각 작업자들이 구비하고 있는 안전 관리 장치를 통해 전송 경로를 형성하여 전송되도록 한다. 또한, 통신부(214)는 작업자들 사이의 고려하여 블루투스(Bluetooth) 방식, 홈알에프(Home RF) 방식, 무선랜(Wireless LAN) 방식, UWB(Ultra Wide Band) 방식, WPAN(Wireless PAN) 방식, 지그비(Zigbee) 방식 등의 기술을 이용한다.
상기 경보부(216)는 상기 제어부(212)로부터 신호를 받아 스피커를 통한 경고음과 발광소자를 이용한 빛, 그리고 진동모터를 통한 진동을 발생하여 위험 상황을 각 작업자에게 알린다.
상기 전원부(215)는 안전 관리 장치의 각 부에 전원을 공급하되, 전원 충전을 위한 충전 장치를 구비하고 있다.
상기 관리부(220)는 각 안전 관리 장치의 위치를 파악하며, 위험 상황 발생 데이터를 안전 관리 장치로부터 전송받아 조치를 취하는 역할을 한다.
즉, 본 발명에 따른 작업자 안전 관리 장치는 평상시 센서부(211)를 통해 들어온 데이터를 이용하여 자체적으로 비교 연산을 수행하여 안전 유무를 확인하게 되고, 위험 상황이 발생하였을 경우에만 관리부(220)로 데이터를 전송하게 되어 통신시 발생하는 전원의 손실을 막을 수 있다.
도 3 은 본 발명에 따른 무선 센서네트워크를 이용한 작업자 안전 관리 장치의 장착 위치를 나타낸 일실시예 설명도이다.
본 발명에 따른 작업자 안전 관리 장치는 각 작업자의 작업복 또는 안전모 등에 장착되도록 하며, 항상 착용하여 위험 상황을 인지할 수 있도록 한다.
도 4 는 본 발명에 따른 무선 센서네트워크를 이용한 작업자 안전 관리 장치의 네트워크 설정 과정에 대한 일실시예 설명도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 작업자 안전 관리 장치의 네트워크 설정은 에드혹(Ad-hoc) 방식에 의해 작업자 안전 관리 장치가 하나의 노드(단말) 역할을 수행하게 되며, 중계기 없이 작업자들이 소지한 작업자 안전 관리 장치끼리의 통신에 의해 최종 관리부까지 데이터를 전송할 수 있다.
도 5 는 본 발명에 따른 무선 센서네트워크를 이용한 작업자 안전 관리 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 무선 센서네트워크를 이용한 작업자 안전 관리 방법은, 먼저 센서부(211)를 통해 작업자의 현재 상태와 주변 환경 상태를 측정하고(501), 상기 센서부(211)로부터 입력된 데이터와 저장부(213)에 저장된 위험 상황 메뉴얼 데이터를 비교한다(502).
상기 비교 결과(502), 위험 상황 발생 내용이 있으면 통신부(214)를 통해 위험 상황 발생 내용을 관리부(220)로 전송하고(504), 상기 관리부(220)에서는 위험 상황 발생 내용과 위치를 파악하여 조치를 취한다(505).
그리고, 경보부(216)를 통해 작업자에게 위험 상황을 알리게 된다(506).
상기 비교 결과(502), 위험 상황 발생 내용이 없으면 상기 센서부(211)로부터 입력된 데이터와 저장부(213)에 저장된 위험 상황 메뉴얼 데이터를 비교하는 과정(502)으로 진행한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 기능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은, 조선소 내에서 발생하는 각종 안전 사고를 사전에 예방할 수 있고, 사고 발생시 즉시 관리부서로 전송하여 사고에 대처할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 작업자 안전 관리 장치 자체내의 연산 기능을 통해 위험 상황 발생시에만 관리부서와의 통신이 이루어짐으로 인해 전원을 효율적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 무선 센서네트워크를 이용한 작업자 안전 관리 장치에 있어서,
    작업자의 현재 상태와 주변 환경 상태를 측정하기 위한 센싱 수단;
    상기 센싱 수단으로부터 입력되는 데이터와 위험 상황 메뉴얼 데이터, 그리고 상기 안전 관리 장치의 식별자(ID)를 저장하기 위한 저장 수단;
    상기 센서 수단에서 측정된 데이터와 저장 수단의 위험 상황 메뉴얼 데이터를 비교하여 위험 상황 발생 유무를 판단하기 위한 제어 수단;
    상기 제어 수단으로부터 위험 상황 발생과 관련된 데이터를 받아 각각의 상기 작업자 안전 관리 장치로 전송하여 최종적으로 관리 수단으로 전송하기 위한 통신 수단;
    상기 제어 수단으로부터 위험 상황 발생과 관련된 신호를 받아 경보를 발생하기 위한 경보 수단;
    상기 작업자 안전 관리 장치에 공급되는 전원을 저장하고, 공급하기 위한 전원 수단; 및
    상기 통신 수단을 통해 전달된 위험 상황 발생과 관련된 데이터를 수신하여 관리하기 위한 상기 관리 수단
    을 포함하는 작업자 안전 관리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱 수단은,
    작업자의 현재 상태와 주변 환경 상태를 측정하기 위해 음주량, 산소량, 이산화탄소량을 측정하는 가스센서와 심박수, 호흡수, 체온, 운동량을 포함하는 생체정보를 측정하는 생체정보 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업자 안전 관리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 저장 수단은,
    상기 센서 수단으로부터 입력되는 데이터, 위험 상황 발생 유무를 판단하는 기준이 되는 위험 상황 메뉴얼 데이터, 그리고 각 안전 관리 장치의 고유 식별자(ID)를 저장하는 것을 특징으로 하는 작업자 안전 관리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 수단은,
    상기 센싱 수단으로부터 입력되는 데이터와 위험 상황 메뉴얼 데이터를 비교하여 위험 상황 발생 유무를 판단하며, 위험 상황 발생시 신호를 발생하여 상기 경보 수단을 통해 위험 상황을 알리고, 상기 통신 수단을 통해 상기 관리 수단으로 위험 상황 내용을 전송하는 것을 특징으로 하는 작업자 안전 관리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 통신 수단은,
    상기 제어 수단으로부터 위험 상황과 관련된 데이터를 받아 상기 관리 수단으로 최종 전송하되, 에드혹(Ad-hoc) 방식을 통해 각 작업자들이 구비하고 있는 안전 관리 장치를 통해 전송 경로를 형성하여 전송되도록 하는 것을 특징으로 하는 작업자 안전 관리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 경보 수단은,
    상기 제어 수단으로부터 신호를 받아 스피커를 통한 경고음과 발광소자를 이용한 빛, 그리고 진동모터를 통한 진동을 발생하여 위험 상황을 각 작업자에게 알리는 것을 특징으로 하는 작업자 안전 관리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원 수단은,
    상기 안전 관리 장치의 각 부에 전원을 공급하되, 전원 충전을 위한 충전 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 작업자 안전 관리 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관리 수단은,
    각 안전 관리 장치의 위치를 파악하며, 위험 상황 발생 데이터를 안전 관리 장치로부터 전송받아 조치를 취하는 것을 특징으로 하는 작업자 안전 관리 장치.
  9. 무선 센서네트워크를 이용한 작업자 안전 관리 방법에 있어서,
    센서부를 통해 작업자의 현재 상태와 주변 환경 상태를 측정하는 센싱 단계;
    상기 센서부로부터 입력된 데이터와 저장부에 저장된 위험 상황 메뉴얼 데이터를 비교하는 데이터 비교 단계;
    상기 데이터 비교 단계에서의 비교 결과, 위험 상황 발생 내용이 있으면 통신부를 통해 위험 상황 발생 내용을 관리부로 전송하고, 상기 관리부에서는 위험 상황 발생 내용과 위치를 파악하여 조치를 취하는 위험 상황 관리 단계;
    경보부를 통해 작업자에게 위험 상황을 알리는 작업자 경보 알림 단계; 및
    상기 데이터 비교 단계에서의 비교 결과, 위험 상황 발생 내용이 없으면 데이터 비교 단계로 진행하는 데이터 비교 진행 단계
    를 포함하는 작업자 안전 관리 방법.
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