KR20110053826A - 유해작업장 안전 모니터링을 위한 복합형 네트워크 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

밀폐된 공간을 가지는 유해작업장 내부에서의 안전을 외부에서 모니터링할 수 있도록 상기 유해작업장과 외부를 네트워킹하는 것으로서, 유해작업장 내부에 설치되어 유해작업장 내의 온도, 습도, 공기 및 유해가스를 감지하고, 감지된 환경정보를 전송하는 가스감지기와; 유해작업장 내부에서 작업하는 작업자가 얼굴에 착용하여, 유해가스로부터 작업자를 보호하고, 작업자의 생체정보를 감지하여 감지된 생체정보를 전송하는 안전보호장치와; 유해작업장 외부에 설치되어 가스감지기 및 안전보호장치 각각에서 전송되는 감지정보를 수집 및 필터링하여 전송하는 정보 수집기와; 정보 수집기에서 수집된 뒤 전송된 감지정보들을 전달받고, 전달받은 환경정보 및 작업자의 생체정보를 분석하여 유해작업장의 환경상태 및 작업자의 건강상태를 실시간으로 모니터링하고, 모니터링된 결과에 따라서 이벤트 상황발생시 또는 작업자의 건강 이상 발견시 정보 수집기를 통해 상기 안전보호장치 및 가스 감지기로 메시지를 전달하고, 현장 관리자 단말기로 작업장 상황정보를 전달하는 관리서버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유해작업장 안전 모니터링을 위한 복합형 네트워크 시스템이 개시된다.

유해작업장, 안전관리, 가스 감지, 생체 감지, 호흡

Description

유해작업장 안전 모니터링을 위한 복합형 네트워크 시스템 및 방법{A conplex network system for safe-monitoring the harmful workshop}

본 발명은 유해작업장 안전 모니터링에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 맨홀이나 대형 탱크 내부와 같은 작업장에서 작업자가 안전하게 작업할 수 있도록 하는 유해작업장 안전 모니터링을 위한 복합형 네트워크 시스템 및 방법에 관한 것이다.

사회가 발전하고 산업화되면서 산업시설 뿐만 아니라, 사회 시설 전반에 걸쳐서 유해한 작업환경에서 작업하는 작업자에 대한 안전사고가 자주 발생하고 있으며, 대표적인 곳이 맨홀 내부, 지하저장조, 가스 충전소 등의 저장탱크, 집수정, 내부도색작업장 또는 기타 환기가 어려운 지하시설 내의 작업장 등이 있다.

예를 들어 대표적인 것이 지하에서 전기설비나 기타 관로설비 등의 작업을 위한 맨홀, 집수정 등이 있으며, 이러한 유해작업장의 내부에서 작업하는 작업자는 오존, 이산화질소, 아황산가스, 암모니아, 염산 등 다양한 유해가스의 발생으로 인하여 가스 중독, 호흡곤란, 질식사, 또는 폭발사고로 인한 인명피해를 입는 경우가 많다.

이와 같이 맨홀 내부와 같은 유해작업장에서 안전사고가 발생하는 이유는 맨홀 내부의 상황을 외부에서 실시간으로 확인하기 어려우며, 외부에서 맨홀 내부환경을 점검한 후 작업자가 진입하더라도 여러 가지 변수 및 작업종류(도색작업 등)에 따라서 내부 환경이 유해한 환경으로 변할 수 있기 때문에 안전사고가 자주 발생하게 된다.

또한, 상기와 같은 유해작업장 내에서 주로 작업하는 사람들은 오랜 시간 반복된 작업으로 인하여 밀폐된 공간 안에서의 유해 화학물질 및 가스로 인하여 건강에 장애를 가져올 우려가 있으므로, 작업자의 건강상태도 수시로 확인할 필요가 있다.

따라서 유해작업장 내의 밀폐 공간에서 작업하는 작업자의 안전을 보장할 수 있도록 유해작업장 내부환경 및 작업자의 건강상태 등을 실시간으로 감시하여 관리할 수 있는 안전관리 시스템의 개발이 절실한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 맨홀이나 탱크와 같이 밀폐된 공간을 가지는 유해작업장 내에서 작업자가 안전하게 작업할 수 있도록 실시간 모니터링할 수 있는 유해작업장 안전 모니터링을 위한 복합형 네트워크 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유해작업장 안전 모니터링을 위한 복합형 네트워크 시스템은,

여기서, 상기 가스 감지기는, 상기 유해작업장 내부의 하부에 설치되는 하나 이상의 제1가스 감지기와, 상기 유해작업장 내부의 상부에 설치되는 하나 이상의 제2가스 감지기를 포함하며,

상기 제1 및 제2가스 감지기는, 상기 유해작업장 내부의 벽면에 고정되는 거치부와; 상기 거치부에 착탈 가능하게 지지되며, 가스의 출입을 가능하게 하는 망체를 가지는 감지기 본체와; 상기 감지기 본체의 내부에 설치되어 가스를 감지하는 가스 감지부와; 상기 가스 감지부에서 감지된 감지정보를 전달하고, 외부에서 오는 신호를 수신하는 송/수신부와; 상기 감지기 본체의 전면에 설치되어 주변의 환경 상태를 발광 색으로 나타내는 디스플레이부와; 상기 감지기 본체 내부에 설치되어 소리 신호를 출력하는 음성출력부; 및 상기 감지기 본체 내부에 설치되어 상기 가 스 감지부에서 감지된 정보에 따라서 상기 디스플레이부의 구동을 제어하고, 감지된 정보를 상기 송/수신부를 통해 외부로 송신하도록 제어하는 회로제어부;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 안전보호장치는, 작업자의 호흡기를 포함하는 안면을 감싸며 지지밴드에 의해 연결되는 보호장치 몸체와; 상기 보호장치 몸체에 설치되는 에어필터와; 상기 보호장치 몸체에 설치되며, 작업자의 호흡에 따른 공기의 흐름과, 들숨 및 날숨시 교환되는 산소 및 이산화탄소량을 감지하여 작업자의 생체정보를 감지하는 생체 감지센서;를 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 생체 감지센서는, 상기 보호장치 몸체의 내부에 위치되며, 작업자의 생체정보를 감지하는 센서부와; 상기 보호장치 몸체의 외부에서 상기 센서부와 착탈 가능하게 결합되며, 내부에 송/수신부를 가지는 몸체부;를 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 센서부는, 상기 몸체부와 결합 및 분리 가능한 센서부 본체와; 상기 센서부 본체 내부에 설치되어 상기 보호장치 몸체 내부의 산소를 감지하는 제1감지부와; 상기 센서부 본체 내부에 설치되어 상기 보호장치 몸체 내부의 이산화탄소를 감지하는 제2감지부와; 상기 센서부 본체 내부에 설치되어 상기 보호장치 몸체 내부의 특정 독성가스를 감지하는 제3감지부와; 상기 센서부 본체 내부에 설치되어 작업자의 들숨 및 날숨에 따른 공기 배출가속도를 통해 작업자의 호흡상태를 감지하는 호흡상태 감지부;를 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 호흡상태 감지부는, 상기 센서부 본체에 형성되어 작업자의 날숨 이 배출되는 배출구에 일부가 노출되게 설치되며, 상기 배출구를 통해 배출되는 공기와 직교하는 방향으로 배치되고, 공기 배출공기와 마주하는 배출구를 가지는 공기 유입관과; 상기 공기유입관에 연결되어, 상기 공기유입관을 통해 유입되는 공기의 압력을 감지하는 압력센서;를 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 관리서버는, 상기 정보 수집기들로부터 전달되는 유해작업장 내의 환경정보를 분석하는 환경정보 분석부와; 상기 정보 수집기로부터 전달되는 유해작업장 내의 작업자의 생체정보를 분석하는 생체정보 분석부와; 상기 유해작업장 내의 가스감지기 및 생체 감지센서 각각으로부터 전달되는 이벤트 발생신호를 분석하고 처리하는 이벤트상황 분석 및 처리부와; 각 유해작업장 내에 작업자별 생체 감지정보를 지속적으로 관리하여 작업자별로 건강상태를 관리하는 작업자 건강지수 관리부와; 상기 정보 수집기로부터 전달되는 수집정보를 날짜별, 작업장별, 작업자별로 관리 및 처리하고, 분석에 필요한 정보들을 상기 환경정보 분석부와 상기 생체정보 분석부, 이벤트상황 분석 및 처리부와, 상기 작업자 건강지수 관리부 각각으로 전송하는 데이터 처리/관리부와; 기준데이터와 함께 상기 데이터 처리/관리부에서 처리된 데이터를 저장하는 데이터 저장부와; 상기 정보 수집기와 정보를 상호 송/수신하고, 외부의 관리자 단말기 및 관리 PC와 신호를 주고 받는 송/수신부; 및 상기 환경정보 분석부, 생체정보 분석부, 이벤트상황 분석 및 처리부, 작업자 건강지수 관리부, 데이터 처리/관리부, 송/수신부의 각각의 구동을 제어하고, 각각의 환경정보 및 생체정보 분석결과에 따라서 필요한 메시지 및 지시명령을 발송하도록 제어하는 메인 제어부;를 포함하는 것이 좋다.

본 발명의 유해작업장 유해작업장 안전 모니터링을 위한 복합형 네트워크 시스템 및 방법에 따르면, 맨홀, 지하시설, 탱크 등과 같이 밀폐된 공간을 가지는 유해작업장에서 작업자가 작업을 하는 동안, 유해작업장 내부의 환경(온도, 습도, 가스)을 실시간으로 감지하여, 외부의 관리서버에서 실시간으로 모니터링 할 수 있다.

그리고 작업자가 착용하는 안전보호장치에 구비된 생체감지센서를 통해 작업자의 생체정보를 실시간으로 감지하여 관리서버로 전송함으로써, 관리서버에서는 유해작업장의 환경정보와 함께 작업자의 생체정보를 함께 모니터링하면서 작업자의 작업환경이 적합한지, 위험한지, 작업자의 건강상태가 양호한지, 건강의 이상 징후 등이 발생되었는지 등을 확인함으로써, 위급 상황 발생시 실시간으로 관련자 및 관련기관으로 이벤트 발생신호를 전송함으로써, 작업자를 위험으로부터 보호함은 물론, 작업자를 가능한 빨리 구조하거나 응급처치 할 수 있게 된다.

따라서 유해작업장에서의 작업시 인명피해를 줄일 수 있음은 물론, 인명피해가 발생한 유해작업장에 구조요원에 진입하여 추가적인 인명피해가 발생하는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 유해작업장 안전 모니터링을 위한 복합형 네트워크 시스템 및 방법을 자세히 설명하기로 한다.

도 1a, 도 1b, 도 2a, 도 2b, 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유해작업장 안전 모니터링을 위한 복합형 네트워크 시스템은, 맨홀, 지하정화조, 저장탱크, 내부도색작업장 등과 같은 밀폐된 공간을 가지는 유해작업장(본 발명의 실시예에서는 맨홀을 예로 들어 설명하기로 한다) 내부의 상황을 실시간으로 모니터링하면서 작업자가 안전한 상태로 작업할 수 있도록 하기 위한 것이다. 도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유해작업장 안전관리 시스템은, 맨홀(10) 내부의 유해가스를 감지하기 위한 복수의 가스 감지기(20,30)와, 상기 맨홀(10) 내부에서 작업하는 작업자가 착용하며 착용자의 생체정보를 센싱하고 유해가스로부터 안전을 지켜주는 안전보호장치(40)와, 상기 맨홀(10) 내부에서 상기 가스 감지기들(20,30) 및 안전보호장치(40)에서 수집된 작업장 환경정보 및 생체정보를 수집하는 정보 수집기(50) 및 각 작업장에서 수집된 정보들을 전달받아 통합 관리하는 관리서버(60)를 구비한다.

상기 맨홀(10)은 내부에 일정 공간을 가지며 평상시에는 맨홀 뚜껑(11)이 설치된다.

상기 복수의 가스 감지기(20,30)는 맨홀(10) 내부의 하단 즉, 바닥에 가깝게 설치되는 제1가스 감지기(20)와, 맨홀(10) 내부의 상부에 설치되는 제2가스 감지기 (30)로 구분될 수 있다. 이러한 제1 및 제2가스감지기(20,30)는 서로 동일한 구성을 가지며, 그 설치 위치가 다를 뿐 동일한 기능을 가진다. 따라서 이하에서는 제1가스감지기(20)를 대표로 하여 자세히 설명하기로 한다.

상기 제1가스감지기(20)는 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 맨홀(10) 내부의 벽면(11)에 고정되는 거치부(21)와, 상기 거치부(21)에 착탈 가능하게 지지되 는 감지기 본체(22)와, 감지기 본체(22) 내부에 설치되는 가스 감지부(23)와, 감지된 신호를 외부로 전달하고 수신하는 송/수신부(25)와, 감지기 본체(22)의 외측에 설치되어 상태를 표시하는 디스플레이부(26)를 구비한다.

상기 거치부(21)는 양면테이프(21a) 또는 미도시된 나사 등에 의해 맨홀(10) 내부 벽면(11)에 고정된다. 상기 감지기 본체(22)의 배면에는 상기 거치부(21)에 걸리는 걸림부(22a)가 배면으로부터 인입되게 형성된다.

상기 감지기 본체(22)는 원반형상으로 형성되며, 내부에 일정 공간을 가진다. 감지기 본체(22)의 전면에는 원형의 디스플레이부(26)가 설치되어 제1가스감지기(20)가 설치된 장소의 가스안전 상태를 표시하게 된다. 디스플레이부(26) 주변에는 망체(22b)가 형성되어 이물질이 감지기 본체(22) 내부로 유입되는 것을 차단하고, 대기 중의 가스성분을 통과하여 감지기 본체(22) 내부로 유입되도록 한다.

상기 가스감지부(23)는 맨홀(10) 내부의 환경조건 및 대기상태를 감지하기 위한 것으로서, 온도, 습도, 산소, 이산화탄소, 일산화탄소, 유기화합물의 존재유무 및 농도를 기본적으로 감지하며, 확산형인 경우에는 추가적으로 오존, 이산화질소, 아황산가스, 암모니아, 염소, 이산화황, 포름알데히드, 염산 등의 존재 유무 및 농도를 감지하다.

상기 송/수신부(25)는 가스감지부(23)에서 감지된 정보를 안테나(27)를 통해 맨홀(10) 외부의 정보 수집기(50)로 무선으로 송신하고, 정보를 수신한다. 또한, 유선으로 외부의 정보 수집기(50)와 연결되어 정보를 송/수신할 수 있도록 케이블이 연결되는 인터페이스부를 더 구비할 수 있다.

또한, 상기 송/수신부(25)는 맨홀(10) 내부의 작업자가 착용한 안전보호장치(40)와 신호를 주고받을 수 있으며, 제2가스감지기(30)와도 지그비 통신 등을 이용하여 정보를 상호 송/수신할 수 있다. 따라서 가스감지기(20,30)에서 감지된 맨홀(10) 내의 각 위치별 환경정보는 실시간으로 안전보호장치(40)로 전달되어 작업자가 작업을 하면서 환경상태 및 변화상황을 확인하고 적절히 대응할 수 있게 되어 보다 안전한 상황에서 작업을 할 수 있게 된다. 이와 함께 맨홀(10) 내부의 각 위치별 환경정보는 정보 수집기(50)에서 수집되어 관리서버(60)로 전달된다.

상기 디스플레이부(26)는 원 형상으로 형성되며, 감지기 본체(22)의 전면에 설치되며, 바람직하게는 복수의 LED(26a)가 원호상으로 배치되어 각각의 LED의 점등 및 점등색에 따라서, 다양한 상태정보를 디스플레이할 수 있다. 예를 들어, 시계방향으로 LED-1, LED-2, LED-3을 차례로 배치하고, LED-1은 전원의 온/오프 상태와, 배터리의 상태 등을 점등유무 및 점등색으로 나타낼 수 있으며, LED-2는 작업장 내의 환경상태를 '상태 좋음 = 청색', " 보통 = 녹색", "경고 = 노란색", " 위험 = 적색" 등으로 표시할 수 있으며, LED-3은 LED-1, 및 LED-2와 함께 발광하여 위험상황, 경고/위험, 응급상황, 콜 상황 등을 각각의 점등색으로 점등되어 나타낼 수 있다.

상기와 같은 디스플레이부(26)의 구동은 감지기 본체(22) 내부의 회로제어부(28)에 의해 구동 제어되며, 이는 감지부(23)에서 감지된 정보를 근거로 제어하게 된다.

상기 회로제어부(28)는 감지부(23)에서 감지된 환경정보에 따라서 디스플레 이부(26)를 통해 상태정보를 알리고, 위험한 상황인 경우에는 음성출력부(24)를 통해 경고 신호를 출력하여 위험 상황을 알릴 수 있도록 음성출력부(24)를 제어한다.

그리고 상기 감지기 본체(22) 내부에는 감지부(23) 및 디스플레이부(26), 송/수신부(25) 등의 구동을 위한 전원을 제공하는 배터리(29)가 내장된다.

한편 본 발명의 실시예에서는 가스감지기(20)가 단말기의 형태로 가스를 포함하는 환경정보를 감지하여 수집하고, 그 수집된 정보를 근거로 상태정보를 디스플레이하고, 송/수신부(25)를 통해 정보 수집기(50)로 전달하도록 된 구성으로서, 그 외형이나 각각의 구성요소들의 배치 등은 다양한 예가 가능한 것으로 이해되어야 한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 안전보호장치(40)는 사람의 머리 즉, 얼굴 부분에 착용하는 것으로서, 맨홀(10) 내부에서 작업하는 작업자를 유해가스로부터 안전하게 보호함은 물론, 착용자의 생체정보를 센싱할 수 있다. 구체적으로 안전보호장치(40)는 착용자의 얼굴 부위에 착용되는 보호장치 몸체(41)와, 상기 보호장치 몸체(41)에 연결되는 지지밴드(42)와, 보호장치 몸체(41)에 설치되는 에어필터(43)와, 상기 보호장치 몸체(41)에 설치되는 생체 감지센서(45)를 구비한다.

상기 보호장치 몸체(41)는 방진마스크와 같은 구성을 가지는 것으로서, 사람 얼굴의 코와 입 부분을 감싸도록 그에 대응되는 형상을 가지며, 유연한 재질로 형성될 수 있다.

상기 에어필터(43)는 작업장 내에서 유해가스나, 이물질 등 유해한 요소를 필터링하여 작업자에게 정화된 공기를 공급하여 호흡할 수 있도록 하는 것으로서, 보호장치 몸체(41)의 전면 좌우에 각각 배치되게 복수 개가 설치될 수 있다.

상기 생체 감지센서(45)는 보호장치 몸체(41)의 외부에 설치되는 것으로서, 센서부(110)와, 몸체부(120)로 구성된다. 센서부(110)와 몸체부(120)는 보호장치 몸체(41)를 사이에 두고 내부 및 외부에서 서로 결합될 수 있도록 결합부(111,121)를 가질 수 있다. 따라서 센서부(110)와 몸체부(120)를 쉽게 장착 및 분리할 수 있으며, 센서부(110)를 다양한 사양으로 교체하여 결합할 수 있는 이점이 있다. 또한, 센서부(110)와 몸체부(120)는 나사 결합 방식, 클립 결합방식 또는 후크 결합방식으로 제작할 수 있다.

상기 센서부(110)는 기본적으로 생체정보(산소가스, 이산화탄소, 호흡 센서에 의한 호흡상태) 외에 기타 독성가스를 센싱할 수 있는 구성을 가진다. 구체적으로 센서부(110)는 그 내부에 산소를 감지하기 위한 제1감지부(112), 이산화탄소를 감지하기 위한 제2감지부(113), 기타 독성가스를 감지하기 위한 제3감지부(114) 및 작업자의 호흡 상태를 감지하기 위한 호흡상태 감지부(115)를 구비한다. 상기 제1 및 제2감지부(112,113)는 작업자의 호흡시 대기와 폐포 사이의 가스교환에 따른 산소와 이산화탄소의 농도를 감지하기 위한 것으로서, 센서부(110) 본체(110a) 내부에 고정 설치될 수 있다. 그리고 상기 제3감지부(114)는 유해작업장의 상황에 따라서 특별히 감지할 필요가 있는 특정 독성가스를 감지할 수 있도록 교체 가능한 구조를 가진다.

상기 호흡상태 감지부(115)는 작업자의 호흡 상태를 감지하기 위한 것으로서, 본 발명의 실시예에서는 도 5에 도시된 바와 같이, 보호장치 몸체(41) 내부에 서 작업자가 호흡 중에서 날숨시 센서부(110)에 형성된 배출구(116)를 통해 외부 쪽으로 배출되는 공기의 이동속도의 변화에 따른 압력차를 감지하기 위한 것으로서, 압력센서(115a)와, 상기 압력센서(115a)에 연결되며 상기 터널(116) 내부로 일부분이 노출되며 공기 유입구(h)를 가지는 공기 유입관(115b)을 가진다.

상기 배출구(116)에는 작업자의 날숨 시에만 배출되는 공기 압력에 의해 개방되고, 들숨시에는 차단되는 개폐밸브(117)가 설치된다. 따라서 작업자가 호흡을 하는 동안 날숨시에는 체내에서 배출되는 공기와 함께 보호장치 몸체(41) 내부의 공기가 함께 상기 배출구(116)를 통해 배출되는데, 이때 배출구(116)의 공기 이동방향에 직교하는 방향으로 설치된 공기 유입관(115b)의 공기 유입구(h)로 공기가 유입되고, 유입된 공기압은 공기 유입관(115b)을 통해 압력센서(115a)의 센싱부(115c)로 전달된다. 따라서 센싱부(115c)에서 감지되는 압력을 근거로 하여 공기의 이동속도를 산출할 수 있게 된다.

상기 제1 내지 제3감지센서(112,113,114) 모두 보호장치 몸체(41) 내부에서 작업자가 호흡하는 공기를 감지하여, 그 중의 산소, 이산화탄소 및 기타 독성가스의 농도를 감지할 수 있게 된다.

그리고 호흡상태 감지부(115)에서는 수시로 변화하는 배출공기의 압력변화를 통해서 작업자의 호흡 상태를 확인할 수 있는 정보를 획득하게 된다.

그리고 상기 제1 내지 제3감지센서(112,113,114) 및 호흡상태 감지부(115)에서 감지된 정보들은 몸체부(120) 내부에 마련된 송/수신부(121)를 통해 맨홀(10) 외부의 정보 수집기(50)로 전송된다. 도 4에서 도면부호 122는 몸체부(120) 내부에 설치되는 배터리를 나타내고, 도면부호 123은 회로제어부를 나타낸다. 상기 회로제어부(123)는 제1 내지 제3감지센서(112,113,114) 및 호흡상태 감지부(115)에서 감지된 정보들을 수집 및 필터링한 뒤, 필요한 정보들만은 상기 송/수신부(121)를 통해 전송한다. 이때 회로제어부(123)에는 작업자별로 할당된 고유의 식별기호를 전송하는 정보와 함께 전송할 수 있으며, 작업자가 작업하고 있는 위치(즉 맨홀(10) 정보) 정보를 함께 송신하게 된다.

따라서 정보 수집기(50)에서는 작업자별로 맨홀(10) 내부의 위치별로 감지된 정보들을 수집할 수 있다.

즉, 상기 정보 수집기(50)는 맨홀(10) 외부에 설치되어 맨홀(10) 내부의 가스감지기(20,30)에서 감지된 환경정보(유해가스 유무, 유해가스 농도, 온도, 습도 등)와, 상기 안전보호장치(40)의 생체 감지센서(45)에서 감지된 작업자의 생체정보를 전달받아 수집한다. 이러한 정보 수집기(50)는 유선 또는 무선으로 가스감지기(20,30) 및 생체 감지센서(45)와 통신할 수 있으며, 생체 감지센서(45) 및 가스감지기(20,30)로 위험상황이나 경고신호 등을 전달할 수도 있다. 이 정보 수집기(50)는 각 유해작업장마다 설치될 수 있으며, 각각의 유해작업장에 설치되는 정보 수집기(50) 각각에서 수집된 정보는 원격지의 관리서버(60)로 네트워크 등의 통신망을 통해 전달된다.

구체적으로 정보 수집기(50)는 가스 감지기(20,30) 및 생체 감지센서(45)에서 감지된 정보들을 수집하고, 1차로 데이터들을 필터링하여 오류데이터나 불필요한 데이터를 걸러낸다. 그리고 최종적으로 감지된 정보들과 이벤트 정보 등을 최종 적으로 수집하여 관리서버(60)로 전달한다. 그리고 관리서버(60)로부터 전달되는 메시지를 관리하고, 그 메시지를 가스 감지기(20,30) 및 생체 감지센서(45)로 전달한다.

상기 관리서버(60)는 도 6에 도시된 바와 같이, 환경정보 분석부(61), 생체정보 분석부(62), 이벤트상황 분석 및 처리부(63), 작업자 건강지수 관리부(64), 데이터 처리/관리부(65), 데이터 저장부(66), 송/수신부(67) 및 메인 제어부(68)를 구비한다.

상기 환경정보 분석부(61)는 정보 수집기(20,30)를 통해 수집되어 전달된 유해작업장 내의 환경 정보 즉, 가스들을 분석하고, 유해가스의 유무, 농도, 시간별 증감율 등을 분석하고, 작업환경으로서 적합한 환경인지, 보통인 환경인지 아니면 위험한 환경인지, 위급한 환경인지 등을 판단하게 된다.

상기 생체정보 분석부(62)는 정보 수집기(20,30)를 통해 전달된 작업자의 생체 감지정보 즉, 산소와 이산화탄소의 변화량과, 호흡에 따른 압력변화량 등을 분석하여, 작업자의 건강상태 즉, 생체 상태를 정밀 분석한다. 즉, 도 7, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 실시간으로 전달되는 생체정보를 통해서 작업자의 호흡에 따른 대기와 폐포 사이의 가스교환을 분석함으로써 작업자의 호흡 상태를 정밀 분석하고, 분석결과를 통해 작업자의 건강상태를 확인할 수 있다. 즉, 날숨과 들숨간의 시간에 따른 패턴변화와, 날숨시에 감지되는 날숨의 배출속도에 따른 압력변화 등을 통해서 작업자가 정상호흡 중인지, 빈호흡인지, 또는 호흡곤란상태 또는 무호흡 상태인지를 분석하여 판단할 수 있다. 정상호흡시에는 휴식중인 것으로 판단할 수 있고, 빈호흡시에는 작업중인 것으로, 호흡곤란 또는 무호흡 중인 경우에는 산소 결핍으로 판단할 수 있다.

또한, 날숨과 들숨의 패턴 및 산소와 이산화탄소의 농도 변화량을 통해서 서호흡인지, 과호흡인지, 뷸규칙 호흡인지, 과도 호흡인지 등을 확인할 수 있다. 서호흡인 경우에는 가스중독으로 판단할 수 있고, 과호흡에서 불규칙호흡으로 이어지는 단계와, 과도호흡 등은 작업자가 발작을 일으키거나 호흡을 멈추기 직전의 상황으로 매우 위험한 상황으로 판단할 수 있다.

여기서, 통상적으로 알려진 바에 의하면, 일호흡용적이 성인의 경우 500mL, 흡식예비용적 2,500 ∼ 3,500mL, 호식예비용적 1,200mL, 잔기용적 1,200mL이다. 그리고 1분 호흡용적(minute volume)을 기준으로 정상범위는 15 ∼ 20회/1min이다. 무호흡, 빈호흡은 30 ∼ 50회/min 이상이고, 서호흡은 10회/min 미만, 과호흡은 호흡회수와 깊이가 증가하게 된다.

이와 같이 생체정보를 분석함으로써 작업자가 정상상태인지, 작업 중인지, 휴식중인지, 유해가스 중독 상태인지, 산소 결핍 상태인지 등을 알 수 있게 된다.

또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 폐부 용적과 이산화탄소의 관계를 그래프와 같이 분석함으로써, 정상적인 호흡 상태인지를 확인할 수 있다. 즉, 이산화탄소의 증감곡선을 나타내기 위하서는 최소 10회/Sec(100ms)의 센싱 주기를 가져야 하고, 이를 기준으로 평상시 정상 호흡시에는 12 ∼ 15회의 호흡주기를 갖게 되므로, 이를 통해 정상적인 호흡인지 아닌지를 판단할 수 있다.

그리고 도 9에 도시된 바와 같이, 감지된 정보의 증폭 즉, 변화량이 미세하 여 정확한 분석이 어려운 경우에는 미분 분석법을 활용하여 보다 정확하게 생체정보를 분석할 수 있게 된다.

이벤트상황 분석 및 처리부(63)는 유해작업장 내에서 발생하는 각종 이벤트 상황 예를 들어, 작업자의 생체상태 이상발견, 작업환경 악화 등과 같은 이벤트 상황 발생시, 심각성과 중요성, 긴박한 상황인지 등을 분석하여 그 심각성과 긴박성 등을 기준으로 판단하여 알람, 경보 등의 신호를 발송하도록 하고, 해당 작업장의 관리자의 휴대단말기(210)나, 관리PC 및 관련 기관(소방소, 경찰서 등)(220)으로 이벤트 상황 발생정보를 전달하여 신속하게 처리될 수 있도록 한다.

상기 작업자 건강지수 관리부(64)는 정보 수집기(50)에서 수집되어 전달된 작업자별 생체정보를 관리하고, 각 작업자별로 건강상태를 분류 및 관리하여 각 작업자별로 작업시간, 작업량, 권고 휴식기, 건강 검진 필요시기, 건강 상태 진행정도(악화, 보통, 양호 등) 등을 시간대별로 기간별로 통합 관리하게 된다. 따라서 작업자 건강지수 관리부(64)에서 관리되는 작업자의 건강지수를 근거로 하여 작업자별로 유해작업장의 작업환경에 따른 작업 적합성, 적절한 작업시간 등을 결정하여 작업자별로 최적의 건강상태를 유지하면서 유해작업장에서 작업을 할 수 있도록 관리하여 안전사고를 예방할 수 있다.

상기 데이터처리/관리부(65)는 각 유해작업장별로 설치되는 정보 수집기(50)에서 전달되는 정보들을 작업장별로, 작업자별로 분류하여 데이터 저장부(66)에 저장시키고, 또한 분류된 데이터들을 각각의 정보 분석이 필요한 곳으로 전달한다. 즉, 환경정보는 환경정보 분석부(61)로 전달하고, 생체정보는 생체정보 분석부(62) 로 작업자 및 유해작업장별로 분류하여 전달한다.

상기 데이터저장부(66)는 상기 정보 수집기(50)에서 수집되어 전달된 감지 정보들을 저장하고, 상기 데이터처리/관리부(65)에서 처리 및 관리되는 데이터들을 저장한다.

상기 송/수신부(67)는 정보 수집기(50)와 유선 또는 무선으로 정보를 상호 송/수신하도록 설치된다. 즉 송/수신부(67)는 정보 수집기(50)로부터는 감지된 정보들을 수신하고, 정보 수집기(50)를 포함하여 관리자 단말기(210), 현장 관리 PC(220) 등으로 경고, 위험, 이벤트 상황발생 등의 메시지를 전송한다. 또한, 관할 관련기관(경찰서, 소방서 등)으로도 이벤트 상황발생 신호등을 전송한다.

상기 메인 제어부(68)는 환경정보 분석부(61), 생체정보 분석부(62) 각각에서 분석된 결과에 따라서 유해작업장 별로 환경상황을 판단하고, 환경의 변화 및 작업자의 생체변화에 따라 필요한 후속 조치가 이루어질 수 있도록 각종 경고메시지 및 각종 전달메시지가 발송될 수 있도록 제어한다.

이하에서는 상기 구성을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 유해작업장 안전 모니터링을 위한 복합형 네트워크 시스템 및 방법의 작용효과를 자세히 설명하기로 한다.

맨홀(10) 등의 유해작업장에서 작업을 하고자 할 경우에, 먼저 맨홀(10) 내부에 복수의 가스감지기(20,30)를 소정 위치에 설치한다. 맨홀(10) 내부의 공간 크기에 따라서 가스 감지기(20,30)의 설치개수를 필요에 따라서 늘릴 수 있으며, 전체적으로 신뢰성 있는 가스 감지를 하기 위해서 맨홀(10) 바닥부분과 상부에 각각 적어도 하나 이상은 설치한다.

그리고 가스 감지기(20,30)에서 감지할 수 있는 가스의 종류는 유해작업장의 특성에 따라서, 적절히 설정됨으로서 가스 감지부를 채널별로 교환 장착할 수 있다.

그리고 맨홀(10) 외부에는 가스감지기(10,30)와 통신 가능하고, 원격지의 관리서버(60)와도 통신 가능한 상태로 정보 수집기(50)를 설치한다. 이러한 정보 수집기(50)는 유선 또는 무선으로 관리서버(60)와 연결될 수 있다.

그리고 해당 맨홀(10) 내부에서 작업할 작업자는 안전보호 장치(40)를 착용한 상태로 맨홀(10) 내부로 들어가서 작업을 하게 된다.

이와 같이 가스 감지기(20,30)를 맨홀(10) 내부에 설치한 상태로 작업자가 안전보호 장치(40)를 착용하고 작업을 하는 동안, 가스 감지기(20,30)는 맨홀(10) 내부의 환경정보를 실시간으로 감지하고, 감지된 환경정보들은 상기 안전보호 장치(40)에 구비된 생체 감지센서(45)와 이웃한 가스감지기와 상호 정보를 송/수신하면서 정보를 전달하게 된다. 그리고 최종적으로는 맨홀(10)의 출구 쪽에 위치한 가스 감지기(30)를 통해 맨홀(10) 외부에 설치된 정보 수집기(50)로 감지된 환경정보들이 전달된다.

앞서 설명한 바와 같이, 가스감지기(20,30)에서는 맨홀(10) 내부의 온도, 습도, 산소를 기본적으로 감지하고, 추가적으로는 선택된 가스 감지부에 따라서 이산화탄소, 일산화탄소, 수소, 이산화질소, 암모니아, 휘발성유기화합물, 가연성가스, 황화수소, 이산화황, 염소, 시안화수소, 포스핀, 이산화질소, 일산화질소 등의 유 해 가스 중에서 선택된 적어도 하나의 가스를 감지할 수 있다.

그리고 가스 감지기(20,30) 각각에서는 감지된 정보의 측정값이 미리 설정된 기준값과 비교하여, 비교된 결과에 따라서 디스플레이부(26)를 통해 LED(26a)를 발광시켜 환경상태 정보를 표시한다. 그리고 위험한 상황인 경우에는 경고등과 함께 알람 또는 경고메시지를 소리신호로 출력한다.

상기 생체감지 센서(45)에서도 감지된 생체정보를 기준값과 비교 판단하여 작업자에게 알람정보를 알릴 수 있으며, 또한 디스플레이부를 통해서 작업자의 생체감지 정보에 따른 작업자의 건강상태를 표시할 수 있다. 따라서 함께 작업하는 주위 동료 작업자가 디스플레이부를 통해 표시되는 다른 작업자의 생태정보를 확인하고, 그에 따른 조치를 취할 수도 있다.

상기 생체감지 센서(45)에서 감지된 생체감지 정보들도 상기 정보 수집기(50)로 직접 전달되거나 또는 맨홀(10) 입구의 가스 감지기(20)를 통하여 정보 수집기(50)로 전달된다.

상기 정보 수집기(50)에서는 각각의 가스 감지기(20,30)에서 전달받은 환경정보와, 생체감지센서(45)에서 전달받은 작업자별 생체정보를 수집하고, 수집된 정보들 중에서 불필요한 정보들을 필터링하여 제거한 뒤, 최종적으로 필요한 정보들을 수집하여 관리서버(60)로 전송한다.

상기 관리서버(60)에서는 각각의 유해작업장으로부터 감지된 뒤 수집되어 전달되는 환경정보 및 생체정보들을 관리 및 분석하여, 유해작업장별로 환경을 실시간으로 모니터링하여 유해가스가 발생되었는지, 산소 공급상태는 양호한지, 온도 및 습도에 따른 작업환경은 적합한지 등을 판단하여 그에 따른 유해작업장 관리를 원격에서 관리할 수 있게 된다. 그리고 환경정보를 분석 및 판단한 결과에 따른 지시메시지를 상기 정보 수집기(50)를 통해 각각의 유해작업장으로 송신함으로써, 맨홀(10) 내부의 가스 감지기(20,30) 또는 생체감지센서(45)를 통해 출력하도록 하여 작업자가 확인할 수 있도록 한다.

또한, 현장의 관리자 단말기(210)와 현장 관리PC(220)로도 환경 분석에 따른 결과 및 관리메시지를 통보함으로써 관리자가 실시간으로 현장의 유해작업장의 상태를 실기간으로 확인할 수 있고, 이벤트 상황 발생시 긴급조치하여 안전사고를 예방할 수 있다.

또한, 관리서버(60)에서는 각 작업자의 생체정보를 감지한 정보를 분석하여 실시간으로 작업자의 건강상태를 모니터링함으로써, 작업자의 건강 이상 징후를 즉시 감지하여 이를 통지할 수 있고, 작업자의 신체에 이상 발생시 작업을 중지시키고, 관리자 및 관련기관(경찰서, 소방서, 병원 등)에 사고발생 등의 정보를 전송함으로써 신속하여 응급조치를 취할 수 있도록 할 수 있다.

따라서 작업자는 유해작업장에서 위험에 노출될 상태에서 작업하는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 갑작스러운 환경변화에 대처하여 이를 피할 수 있으며, 작업자의 갑작스러운 신체변화에 따른 위험발생시, 이를 즉시 확인하여 구조 및 응급조치를 취할 수 있음으로써 인명피해를 최소화 할 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 수정과 변형실시가 가능하다 할 것이다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 유해작업장 안전 모니터링을 위한 복합형 네트워크 시스템을 나타내 보인 개략적인 구성도.

도 2a는 도 1b에 도시된 가스감지기를 나타내 보인 사시도.

도 2b는 도 2a에 도시된 가스감지기를 나타내 보인 개략적인 단면도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 안전보호장치를 나타내 보인 사시도.

도 4는 도 3에 도시된 생체 감지센서를 나타내 보인 개략적인 도면.

도 5는 도 4에 도시된 호흡상태 감지부를 설명하기 위한 도면.

도 6은 도 1a의 관리서버를 설명하기 위한 도면.

도 7 내지 도 9는 생체 감지센서에서 감지된 생체정보를 그래프로 나타내 보인 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10..맨홀 20,30..제1, 제2가스 감지기

40..안전보호장치 41..보호장치 몸체

43..에어필터 45..생체감지센서

50..정보 수집기 60..관리서버

Claims (7)

1. 밀폐된 공간을 가지는 유해작업장 내부에서의 안전을 외부에서 모니터링할 수 있도록 상기 유해작업장과 외부를 네트워킹하는 것으로서,

   상기 유해작업장 내부에 설치되어 유해작업장 내의 온도, 습도, 공기 및 유해가스를 감지하고, 감지된 환경정보를 전송하는 가스감지기와;

   상기 유해작업장 내부에서 작업하는 작업자가 얼굴에 착용하여, 유해가스로부터 작업자를 보호하고, 작업자의 생체정보를 감지하여 감지된 생체정보를 전송하는 안전보호장치와;

   상기 유해작업장 외부에 설치되어 상기 가스감지기 및 상기 안전보호장치 각각에서 전송되는 감지정보를 수집 및 필터링하여 전송하는 정보 수집기와;

   상기 정보 수집기에서 수집된 뒤 전송된 감지정보들을 전달받고, 전달받은 환경정보 및 작업자의 생체정보를 분석하여 유해작업장의 환경상태 및 작업자의 건강상태를 실시간으로 모니터링하고, 모니터링된 결과에 따라서 이벤트 상황발생시 또는 작업자의 건강 이상 발견시 상기 정보 수집기를 통해 상기 안전보호장치 및 가스 감지기로 메시지를 전달하고, 현장 관리자 단말기로 작업장 상황정보를 전달하는 관리서버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유해작업장 안전 모니터링을 위한 복합형 네트워크 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 가스 감지기는,

   상기 유해작업장 내부의 하부에 설치되는 하나 이상의 제1가스 감지기와, 상기 유해작업장 내부의 상부에 설치되는 하나 이상의 제2가스 감지기를 포함하며,

   상기 제1 및 제2가스 감지기는,

   상기 유해작업장 내부의 벽면에 고정되는 거치부와;

   상기 거치부에 착탈 가능하게 지지되며, 가스의 출입을 가능하게 하는 망체를 가지는 감지기 본체와;

   상기 감지기 본체의 내부에 설치되어 가스를 감지하는 가스 감지부와;

   상기 가스 감지부에서 감지된 감지정보를 전달하고, 외부에서 오는 신호를 수신하는 송/수신부와;

   상기 감지기 본체의 전면에 설치되어 주변의 환경 상태를 발광 색으로 나타내는 디스플레이부와;

   상기 감지기 본체 내부에 설치되어 소리 신호를 출력하는 음성출력부; 및

   상기 감지기 본체 내부에 설치되어 상기 가스 감지부에서 감지된 정보에 따라서 상기 디스플레이부의 구동을 제어하고, 감지된 정보를 상기 송/수신부를 통해 외부로 송신하도록 제어하는 회로제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유해작업장 안전 모니터링을 위한 복합형 네트워크 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 안전보호장치는,

   작업자의 호흡기를 포함하는 안면을 감싸며 지지밴드에 의해 연결되는 보호장치 몸체와;

   상기 보호장치 몸체에 설치되는 에어필터와;

   상기 보호장치 몸체에 설치되며, 작업자의 호흡에 따른 공기의 흐름과, 들숨 및 날숨시 교환되는 산소 및 이산화탄소량을 감지하여 작업자의 생체정보를 감지하는 생체 감지센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유해작업장 안전 모니터링을 위한 복합형 네트워크 시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 생체 감지센서는,

   상기 보호장치 몸체의 내부에 위치되며, 작업자의 생체정보를 감지하는 센서부와;

   상기 보호장치 몸체의 외부에서 상기 센서부와 착탈 가능하게 결합되며, 내부에 송/수신부를 가지는 몸체부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유해작업장 안전 모니터링을 위한 복합형 네트워크 시스템.
5. 제4항에 있어서, 상기 센서부는,

   상기 몸체부와 결합 및 분리 가능한 센서부 본체와;

   상기 센서부 본체 내부에 설치되어 상기 보호장치 몸체 내부의 산소를 감지하는 제1감지부와;

   상기 센서부 본체 내부에 설치되어 상기 보호장치 몸체 내부의 이산화탄소를 감지하는 제2감지부와;

   상기 센서부 본체 내부에 설치되어 상기 보호장치 몸체 내부의 특정 독성가 스를 감지하는 제3감지부와;

   상기 센서부 본체 내부에 설치되어 작업자의 들숨 및 날숨에 따른 공기 배출가속도를 통해 작업자의 호흡상태를 감지하는 호흡상태 감지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유해작업장 안전 모니터링을 위한 복합형 네트워크 시스템.
6. 제5항에 있어서, 상기 호흡상태 감지부는,

   상기 센서부 본체에 형성되어 작업자의 날숨이 배출되는 배출구에 일부가 노출되게 설치되며, 상기 배출구를 통해 배출되는 공기와 직교하는 방향으로 배치되고, 공기 배출공기와 마주하는 배출구를 가지는 공기 유입관과;

   상기 공기유입관에 연결되어, 상기 공기유입관을 통해 유입되는 공기의 압력을 감지하는 압력센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유해작업장 안전 모니터링을 위한 복합형 네트워크 시스템.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 관리서버는,

   상기 정보 수집기들로부터 전달되는 유해작업장 내의 환경정보를 분석하는 환경정보 분석부와;

   상기 정보 수집기로부터 전달되는 유해작업장 내의 작업자의 생체정보를 분석하는 생체정보 분석부와;

   상기 유해작업장 내의 가스감지기 및 생체 감지센서 각각으로부터 전달되는 이벤트 발생신호를 분석하고 처리하는 이벤트상황 분석 및 처리부와;

   각 유해작업장 내에 작업자별 생체 감지정보를 지속적으로 관리하여 작업자별로 건강상태를 관리하는 작업자 건강지수 관리부와;

   상기 정보 수집기로부터 전달되는 수집정보를 날짜별, 작업장별, 작업자별로 관리 및 처리하고, 분석에 필요한 정보들을 상기 환경정보 분석부와 상기 생체정보 분석부, 이벤트상황 분석 및 처리부와, 상기 작업자 건강지수 관리부 각각으로 전송하는 데이터 처리/관리부와;

   기준데이터와 함께 상기 데이터 처리/관리부에서 처리된 데이터를 저장하는 데이터 저장부와;

   상기 정보 수집기와 정보를 상호 송/수신하고, 외부의 관리자 단말기 및 관리 PC와 신호를 주고 받는 송/수신부; 및

   상기 환경정보 분석부, 생체정보 분석부, 이벤트상황 분석 및 처리부, 작업자 건강지수 관리부, 데이터 처리/관리부, 송/수신부의 각각의 구동을 제어하고, 각각의 환경정보 및 생체정보 분석결과에 따라서 필요한 메시지 및 지시명령을 발송하도록 제어하는 메인 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유해작업장 안전 모니터링을 위한 복합형 네트워크 시스템.

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