KR20090123041A

KR20090123041A - 헬멧 형 유비쿼터스 안전관리 시스템 및 서비스

Info

Publication number: KR20090123041A
Application number: KR1020080048918A
Authority: KR
Inventors: 강재민
Original assignee: 강재민
Priority date: 2008-05-27
Filing date: 2008-05-27
Publication date: 2009-12-02

Abstract

본 발명은 헬멧 형태의 유비쿼터스 안전관리 시스템을 이용해 대상인(예를 들어 군인, 소방수, 경찰, 공사장 인부 및 헬멧 착용 운동 선수)의 안전 상태를 측정하고 그 결과 또는(그리고) 그에 대한 해석(예를 들어 사고 발생 유무)을 유비쿼터스 센서 네트워크(USN)를 이용하여 감시자의 감시 장비 혹은 중앙 감시시스템 서버에 전달하여, 유비쿼터스 안전관리 서비스를 제공하기 위해 시스템과 그 서비스에 관한 것이다.

발명에 해당하는 시스템은 가속도, 심박수, 뇌파, 위치 정보, 온도, 습도 계측이 가능한 센서들의 조합과 지능형 알고리즘을 내장한 계측 장비이며, 그 형태는 대상인이 착용하는 헬멧의 전두부 안쪽에 장착되어 대상인의 이마 부위에서 피부와 접촉되는 형태이다.

안전감시 프로그램을 이용한 이벤트 분석(사고 발생 시 경고 신호 발생, 평상시 주기적인 측정)결과를 유비쿼터스 센서 네트워크 기술을 이용하여 전송하며, 사용 환경(훈련시, 일상시, 작전시)에 따라 감시자 및 관리자 등에게 휴대폰을 이용한 문자 메시지나 혹은 전용 단말기를 통한 정보 메세지를 송출하여, 대상인의 상태에 따른 빠른 조치가 가능하도록 하여 그 결과 사망 가능성을 줄이거나 소생률을 향상시킨다.

헬멧 형태, 안전 관리, 유비쿼터스 센서네트워크(USN), 군인, 소방수, 경찰, 운동선수

Description

헬멧 형 유비쿼터스 안전관리 시스템 및 서비스{UBIQUITOUS GUARD SYSTEM AND SERVICE USING HELMET-TYPE INSTRUMENT}

본 발명은 헬멧 형의 유비쿼터스 안전관리 시스템 및 서비스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 헬멧을 착용하는 위험직 종사자(군인, 소방수, 경찰)나 운동 선수들의 안전을 위해서 대상인의 직속 상관이나 감시자들이 대상인의 훈련시, 작전시, 일상 환경시에 사용하여 대상인들의 안전 상태를 지속적으로 측정 및 감시하고 그 결과를 유비쿼터스 센서 네트워크를 이용하여 전달 받음으로서 응급상황에 빠르게 대처 할 수 있게 해주는 헬멧 형 안전 관리 시스템 및 서비스 방법에 관한 것이다.

우리 사회에는 다양한 위험직 종사자들이 존재한다. 군인, 경찰, 소방수를 비롯하여, 공사 현장의 인부 등이 그들이다. 군인, 경찰, 소방수의 경우, 사회 안전을 위해 생명을 위협받는 상황에서도 묵묵히 자신들을 희생하며 사회발전에 공헌하는 직종인 셈이다.

이들의 양성과 운용 비용은 국민의 세금으로 충당되며, 사회 도처에서 다양한 위험상황에 노출되어 업무를 수행한다. 군인은 국가안보를 위해 훈련과 작전을 수행하고 경찰은 시민 안전을 위해 치안 담당과 시위 진압 등에 동원되며, 소방수는 사고현장에 급파되어 화재 진압과 인명구조에 동원된다. 때때로 훈련과 작전, 혹은 일상생활 중 사고로 인하여 이들 위험직 종사자들의 생명이 산화되게 되어 결과적으로 국민적 손실을 초래하게 된다.

이와 같은 사고를 방지하기 위한 현재의 방법들은 안전 관리 지침이나 행동 지침, 그리고 간단한 도구(안전복, 안전기구)들을 활용한 안전관리 시스템이 전부여서 다양한 사고나 응급시 대처하기에는 한계점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 위험직 종사자들에 대한 좀 더 체계적이고 효율적인 안전 관리체계를 도입하여 훈련, 작전 및 일상생활 중 지속적으로 대상인(위험직 종사자)의 안전 상태를 파악해주고 위험상황 발생 시 대상인의 감시자에게 즉각적인 경고를 전달해주어 빠른 응급처치 및 응급 이송을 가능하게 해주고 궁극적으로 대상인의 소생률을 향상시키고 인적자원의 소실을 방지하여 국민적 손실을 최소화하는 안전관리 시스템을 구축하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 유비쿼터스 안전관리(Ubiquitous Guard)의 개념을 도입하였다. 유비쿼터스 안전관리는 유비쿼터스 컴퓨팅 기술을 안전관리 영역에 적용시킨 개념이다. 가드(Guard)라는 용어는 영어의 동사로 생명, 안전 뿐 아니라 사고 등 모든 면에서의 보호, 수호, 호위, 감시, 경계를 하다 라는 뜻의 동사이며, 명사로는 보호자, 호위자, 감시인, 보초, 경계, 살핌, 감시등을 뜻하는 단어이다.

본 발명에서는 언제어디서나 네트워크에 접속하여 정보교환이 가능한 유비쿼터스 컴퓨팅 기술을 이와 같은 가드(Guard)라는 개념에 도입하여 대상인을 위한 안전 관리 시스템 및 서비스를 과제의 해결 수단으로 적용하였다.

본 발명에 따른 위험직 종사자들에 대한 안전관리 시스템 및 서비스는,

대상인의 안전관리 서비스를 제공하기 위한 수단으로서,

대상인이 훈련시, 작전시, 일상생활시 사용하는 헬멧 형태의 계측 장비와

대상인의 헬멧형 장비로부터 전송된 정보를 받아 감시자에게 보고해주는 감시자용 단말기로 구성된다.

대상인이 훈련시, 작전시, 일상생활시 사용하는 헬멧형의 안전관리 장비는,

가속도, 심박수, 뇌파, 위치 정보, 온도, 습도를 계측하기 위한 센서들로 구성된 센서부,

센서로부터 측정된 신호를 이용하여 대상인의 상태를 판별하는 알고리즘을 수행하는 중앙처리부,

그리고 마지막으로 측정된 정보와 분석된 정보를 외부로 전송하여 유비쿼터스 네트워크를 구현하는 통신부,

로 구성된다.

헬멧형 안전관리 장비에 들어가는 센서부 중에서,

가속도 센서는 맴스(MEMS)공정을 이용하여 제작된 3축의 초소형 반도체 가속도센서를 이용하며, 측정된 가속도로는 움직임을 지수화하여 알려주고 넘어짐 감지를 통한 기절 상황, 총격이나 사고에 의한 쓰러짐(Down) 상황을 검출해낸다.

심박수 센서는 적외선 광센서를 이용한 광전용적맥파(Photoplethysmograph)를 계측한 뒤 피크 검출을 통해 심박수를 계산해낸다.

뇌파센서는 생체신호 계측 전극(electrode)과 뇌파앰프를 이용하여 측정하여, 대상인의 각성상태, 안정 상태, 불안 상태 등을 측정하고 대상인의 심리적인 위험상황(우울증,불안감)에 의한 자살 등의 사고를 방지하는데 사용한다.

위치정보는 초소형 GPS 모듈을 이용하여 계측 하며, 위험발생시 대상인의 위치정보를 통한 빠른 응급조치가 가능토록 해준다.

온도센서는 적외선 비접촉 온도센서를 이용하여 대상인의 머리 부분 온도를 측정하게 된다.

습도 센서는 반도체타입의 소형 습도센서를 이용한다. 온도, 습도센서를 활용하여 열스트레스(Heat Stress) 지수를 산출해내어 높은 열스트레스 상황에서 훈련의 중지를 통한 사고 방지에 활용 토록한다.

각 센서부의 출력은 중앙처리부에서

디지털 신호로 변환되고,

응급상황 검출 알고리즘을 통해서 이벤트를 분석하게 되고,

분석결과를 통신부를 이용하여,

감시자 측 단말기로 전송한다.

경고 및 결과 전송을 위한 통신부는,

유비쿼터스 네트워크용 무선통신기술로 Bluetooth, Zigbee, WirelessLAN,CDMA를

포함한다.

감시자용 단말기는 헬멧 형 안전관리 장비로부터의 데이터를 전송 받는 통신부,

전송 받은 데이터를 보여주는 표시부로 구성되며,

전용 단말기와 휴대폰을 포함한다.

감시자에게 감시 결과를 전달하는 방법은,

훈련반경, 작전반경 내의 감시자에게 근거리 통신을 이용하여 직접 전달하는 방법과,

원격지의 중앙 감시자에게 전달하기를 위해,

훈련 반경, 작전 반경 내의 1차 감시자의 단말기로 전송 후 다시 원격지의 감시자에게 전달하는 원거리 통신 방법을 포함한다.

이상에서와 같이, 본 발명의, 위험직 종사자들을 위한 헬멧 형 유비쿼터스 안전관리 시스템 및 서비스는, 대상인의 안전 상태를 측정하고, 그 결과 또는(그리고) 그에 대한 해석(예를 들어, 응급 상황)을 유비쿼터스 센서 네트워크(USN)를 통해 안전관리 서비스를 제공하기 위해서 감시자의 단말기 또는 컴퓨터 서버에 전송하고, 응급상황 발생 시 빠른 조치를 통해 대상인의 안전을 도모하게 된다.

이러한 시스템과 서비스를 통해, 대상인의 안전관리를 효율적으로 하여 감시자들의 부담을 경감 시킬 수 있으며, 대상인의 지속적이고 즉각적인 안전관리가 가능하며, 응급 발생 시 감시자의 빠른 조치를 통해 대상인의 사망 가능성을 낮출 수 있게 된다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명의 실시 예에 따른, 헬멧 형 유비쿼터스 안전관리 시스템 및 서비스의 개요도이다. 첨부한 도1에서와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른, 위험직 종사자를 위한 헬멧 형 유비쿼터스 안전관리 시스템 및 서비스는,

안전관리의 계측 대상인(100), 대상인이 착용하는 헬멧 형 안전관리 장비(200), Bluetooth, Zigbee, WirelessLAN로 구현되는 안전관리 장비의 근거리통신 방법(300), 안전관리 장비를 착용한 대상인들의 활동 반경인 훈련 및 작전반경(600), 훈련 및 작전반경내의 직속상관인 1차 감시자(400), 1차 감시자가 사용하는 팔뚝 장착용 감시 단말기(500), 감시 단말기에서 원격지 서버로 데이터 전송을 위해서 CDMA, 와이브로, HSDPA 등으로 구현되는 원거리 통신방법(700), 원격지 서버(800), 그리고 원격지에서 중앙 안전관리를 맡고 있는 2차 감시자(450)와 데이터 조회, 분석을 하는 PC(900)로 이루어진다.

헬멧형 안전관리 장비(200)를 이용하여 훈련시, 작전시 및 일상생활중 대상 인(100)을 자동으로 관찰하며 측정된 가속도, 심박수, 뇌파, 위치 정보, 온도, 습도 정보를 분석해 대상인(100)의 안전 상태를 일차적으로 판단하여, 대상인(100)의 안전 상태에 이상이 있다거나 위급 상황이라고 판단되었을 경우 훈련, 작전, 일상반경(600) 내에서 이 정보를 유비쿼터스 네트워크 통신을 위한 근거리통신 방법(300)을 사용하여 1차 감시자(400) 인 직속상관의 감시용 단말기(500)에 경고를 메시지를 보내게 된다.

또한, 훈련, 작전, 일상반경(600) 바깥의 중앙 안전관리 센터의 2차 감시자(450)에게 전달하기 위한 방법으로 1차 감시자의 단말기에서 원거리통신(700)을 사용하여 원격지 서버(800)에 정보를 전송한 뒤, 조회용 PC(900)에 있는 전용 프로그램을 이용하여 2차 감시자(450)의 감시가 가능하도록 해준다. 원격지 서버로의 데이터 기록은 차후에 기록된 데이터를 통한 사후 분석이나, 대상인의 안전상태 변화로부터 전조를 예측하는 것이 가능하며, 대상인 관계자(부모나 친지)들의 정보 조회를 통해 대상인의 안전하고 건강한 상태에 대한 투명한 정보 제공이 가능하다.

도1에서는 군인을 예로 도시하였지만 소방수, 경찰을 비롯하여 헬멧 착용이 가능한 모든 위험 직종 종사자 및 운동선수들도 본 발명의 서비스 대상인이 된다.

도2는 도1에서 나타낸 헬멧형 안전관리장비(200)과 감시자용 단말기(500)의 상세 블록도있다. 헬멧형 안전관리장비(200)는 가속도센서(221), 뇌파센서(222), 심박수센서(223), 위치정보센서(224), 온도센서(225), 습도센서(226)으로 이루어진 센서부의 신호를 중앙처리장치(227)를 이용하여 디지털 값으로 변환하고 대상인의 상태를 판별하는 알고리즘을 수행하여, 최종적인 측정값과 이벤트값(응급발생시, 사고발생시)을 근거리 통신모듈(228)을 이용하여 감시자용 단말기(500)로 전송하며 감시자용 단말기는 전송된 데이터를 표시부(540)를 이용하여 보여주며, 필요에 따라 원격지 서버(800)로 데이터 전송을 하기위해 원거리통신모듈(550)을 사용하여 원거리 통신을 수행한다.

도3a는 도1의 대상인(100)이 사용하는 헬멧형 안전관리 장비(200)의 사시도이다. 대상인(100)이 착용하는 헬멧(210)과 헬멧의 전두부 안쪽에 장착되는, 각종 센서를 포함한 측정장비(220)로 구성된다. 측정장비(220)는 대상인(100)의 이마 부위에서 부드럽게 접촉 가능하도록 굴곡된 형태이다.

도3b는 도3a의 대상인(100)이 사용하는 헬멧형 안전관리 장비(200)의 사시도중 한 예로, 플랙서블(flexible) 태양전지패널(Solar cell panel)(230)을 헬멧의 겉 표면 주위에 장착한 형태이다. 이를 이용해 훈련과 작전시 야외에서 안정적이고 지속적인 전원 공급이 가능하게 된다.

도4a는 도3a의 대상인(100)이 사용하는 헬멧형 안전관리 장비(200)에 들어가는 측정장비(220)의 사시도이다.

도4b는 도4a의 측정장비(220)의 안쪽에서 바라본 정면도이다. 이마에 부드럽게 접촉 가능한 굴곡된 형태이며, 센서부와 중앙처리부 및 통신부를 포함한 메인보드(229)가 내장되어 있다. 전두부 뇌파측정을 위한 뇌파전극(222)이 이마 양쪽에 접촉가능하도록 측정장비(220)의 양쪽에 위치하며, 가속도센서(221), 온도센서(225), 습도센서(226), 위치정보용 GPS모듈(224)이 메인보드(229)에 내장되어 있으며, 심박수 검출을 위한 광전용적맥파(PPG) 측정을 위한 광센서(223)가 겉 표면으로 나와있다. 광센서(223)는 적외선 대역의 LED와 광수신부로 이루어져서 이마 표면에 접촉하여 이마에서의 광전용적맥파 신호를 측정하는데 사용된다.

도5a는 도1의 1차 감시자(400)가 사용하는 감시용 단말기(500)의 사시도이다.

도5b는 도5a 감시용 단말기(500)의 위에서 바라본 평면도 이다.

감시용 단말기(500)는 1차 감시자(400) 역시 훈련과 작전에 참여하는 인솔자이기 때문에 편의성을 높이기 위해서 팔뚝에 장착하는 형태로 되어 있다. 이를 위해 팔뚝장착용 띠(510)와 이 띠 위에 장착된 표시부 일체형 감시기(520)으로 구성된다. 표시부 일체형 감시기(520)는 다시 표시부(521)와 인터페이스용 버튼들(522)로 구성되며 표시부(521)에서 현재 대상인들의 아이콘 이미지(523)와 상태에 대한 데이터(524) 값들이 나타난다.

도1은 본 발명의 실시 예에 따른, 헬멧형 안전관리 시스템 및 서비스의 개요도

도2는 헬멧형 안전관리장비(200)와 감시자용 단말기(500)의 블록도

도3a는 대상인(100)이 사용하는 헬멧형 안전관리 장비(200)의 사시도

도3b는 태양전지패널이 장착된 헬멧형 안전관리 장비(200)의 사시도

도4a는 헬멧형 안전관리 장비(200)에 들어가는 측정장비(220)의 사시도

도4b는 헬멧형 안전관리 장비(200)에 들어가는 측정장비(220)의 안쪽에서 바라본 정면도

도5a는 1차 감시자(400)가 사용하는 감시용 단말기(500)의 사시도

도5b는 감시용 단말기(500)의 위에서 바라본 평면도

** 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 **

100 : 대상인 200 : 헬멧형 안전관리 장비

220 : 헬멧형 장비의 측정기 230 : 태양전지 패널

300 : 근거리무선통신 400 : 1차 감시인

500 : 감시용 단말기 600 : 훈련 반경,작전 반경,일상생활 반경

700 : 원거리무선통신 800 : 원격지 서버

450 : 원격지 감시인 900 : 원격지 조회 PC

Claims

위험직 종사자인 대상인의 안전 관리를 위한 수단으로서,

헬멧 형태의 안전 상태 측정 장비로,

대상인의 안전 및 건강 정보를 측정하여,

통신 네트워크를 통해,

대상인에 관한 측정 정보 혹은 응급 경보를,

감시자에게 전달하는 시스템 및 서비스
제1항에서, 상기 헬멧 형태의 안전 상태 측정 장비가

외부에서 사용될 때,

지속적 안정적 전원공급을 위해서,

태양전지패널을 헬멧 외부에 장착한 형태의 장비
제1항에서, 상기 헬멧 형태의 안전 상태 측정 장비가

대상인의 이마에 접촉되는 형태의 장비를 내장하고,

광센서를 이용하여 광전용적맥파 측정을 통한 심박수를 검출하고,

뇌파 신호 측정을 시도하여,

대상인의 안전 상태 또는 위급 상황을 알려주는 장비
제1항에서, 상기 헬멧 형태의 안전 상태 측정 장비가,

가속도 센서를 내장하여 가속도 신호를 측정하고,

온도센서를 내장하여 온도를 측정하고,

습도센서를 내장하여 습도를 측정하고,

위치정보 센서모듈을 내장하여 위치정보를 계측하여,

대상인의 안전 상태 또는 위급 상황을 알려주는 장비
제3항에서, 상기 헬멧 형태의 안전 상태 측정 장비의 뇌파신호로,

대상인의 정신적 불안상태, 각성상태, 안정상태를 분류해내어,

대상인의 안전 상태 또는 위급 상황을 알려주는 장비
제4항에서, 상기 헬멧 형태의 안전 상태 측정 장비의 가속도신호로,

움직임의 정도를 지수화하여 활동량을 표시해주고,

넘어짐 감지를 통한 쓰러짐을 검출하여,

대상인의 안전 상태 또는 위급 상황을 알려주는 장비
제4항에서, 상기 헬멧 형태의 안전 상태 측정 장비의 온도, 습도신호로,

열스트레스(Heat Stress)를 지수화하여,

대상인의 안전 상태 또는 위급 상황을 알려주는 장비