KR20180060984A - 실시간 작업자 안전 모니터링 시스템 및 방법 - Google Patents

실시간 작업자 안전 모니터링 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실시간 작업자 안전 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 실시 예에 따른 실시간 작업자 안전 모니터링 시스템은, 작업자가 착용하는 적어도 하나 이상의 개인보호구의 착용 여부를 탐지하거나 작업자 주변의 개인상황을 측정하여 개인상황 정보를 생성하고, 상기 생성된 개인상황 정보를 전달하는 복수의 개인보호 장비; 각각의 개인보호 장비로부터 개인상황 정보를 수집하고, 상기 수집된 개인상황 정보를 전송하는 개인보호 플랫폼 장치; 및 상기 개인보호 플랫폼 장치로부터 수신된 개인상황 정보와 데이터베이스에 기저장된 작업상태 정보에 기초하여 작업자 안전상황을 추론하고, 상기 추론된 작업자 안전상황에 따라 제어신호 또는 알림신호를 생성하여 상기 개인보호 플랫폼 장치로 전송하는 모니터링 플랫폼 장치;를 포함한다.

Description

실시간 작업자 안전 모니터링 시스템 및 방법{System and method for monitoring worker safety in real time}
본 발명은 실시간 작업자 안전 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 산업현장에서 작업자가 필수 착용해야 하는 개인보호장비와 작업자의 작업 환경을 실시간 모니터링 하여 안전사고를 미리 예방하도록 하는 실시간 작업자 안전 모니터링 시스템과 그 운용 방법에 관한 것이다.
산업현장에서 작업자의 안전사고 방지를 위해서 개인보호장비를 필수 착용하여 부상 및 사망 사고를 예방할 필요성이 요구되고 있다. 그러나 관리자가 다수의 작업자가 동시에 넓은 작업장 지역 범위에서 작업자 개개인이 착용하는 안전 장비들을 육안으로 검사하는 것은 매우 어렵고 비효율적이다. 또한, 관리자에 의한 실시간 감시가 불가능하기 때문에, 최근에는 개인보호장비 모니터링 시스템을 통해 장비 착용 여부를 실시간으로 모니터링 하여 안전사고를 미리 예방할 수 있는 시스템 개발이 요구된다.
작업자가 착용해야 하는 개인보호장비는 작업자의 위치, 작업환경, 작업자의 역할, 작업종류 등에 따라서 필수 착용해야 하는 개인보호장비가 실시간으로 결정되어야 함에도 종래 기술들은 안전모, 안전벨트, 안전화 등의 개인보호구 착용 여부 판별 기술에 한정되어 있다.
작업자가 착용하는 장비 또는 장구의 모니터링을 통한 실시간 작업자 안전 모니터링 시스템은 작업자의 개인보호장비 착용여부 판별을 위한 센싱 장치를 포함하는 스마트 개인보호장비, 제어 및 모니터링을 위한 관제센터와 스마트 개인보호장비와 관제센터 간의 통신을 위한 통신모듈로 구성된다. 개인이 휴대해야 하는 안전모, 안전벨트, 안전화 등의 개인보호장비에 센서, MCU, 통신모듈, 알람, 디스플레이, 전원(배터리) 등을 구비하여 스마트 개인보호장비로 제작한 경우 크기, 무게 등의 문제로 상용화 가능성이 작아 상용화를 위해서는 이에 대한 해결 방안이 우선적으로 요구된다.
작업자의 실시간 안전 모니터링을 위하여 스마트 개인보호장비(안전모, 안전벨트, 안전화, 보안경, 마스크, 안전장갑, 청력보호구 등의 개인보호구에 센서, MCU, 통신모듈, 알람, 디스플레이, 전원(배터리) 등을 구비한 개인보호장구), 작업환경 측정장치, 이미지처리 장치, 위치추적 장치 등 다양한 장치들의 조합된 구성이 요구된다. 그러나 작업자 안전 확보를 위해 필요한 모든 장치를 구비하고 작업해야 한다면 기술 실현의 현실성이 없고 이에 대한 해결 방안이 필요하다. 또한, 작업자 안전 확보를 위한 다양한 장치들은 실시간 상태정보(작업자의 위치, 작업환경, 작업자의 역할, 작업종류 등)에 따라 유연하게 조합되고 상호 연동되어 운영되는 기술이 필요하다.
조선 및 해양플랜트 작업장의 경우 밀폐공간과 같은 열악한 통신환경이 많고, 고정된 통신 인프라 구축이 어려우며, 다양한 복합 구조물(철골) 구조로 전파 환경이 나쁘고, 통신 장비 설치 및 관리가 어려운 통신 환경 특징이 있다. 이와 같이 열악한 통신 환경에 적합한 통신 방법과 메시지 전송 기술이 필요하다.
본 발명의 실시 예들은 작업자의 안전 확보를 위해 실시간 작업 상태정보(예컨대, 작업자의 위치, 작업환경, 작업자의 역할, 작업종류 등)에 따라 필수 착용해야 하는 개인보호장비를 실시간으로 탐지하여 결정할 수 있는, 실시간 작업자 안전 모니터링 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예들은 각 장비들이 유연하게 조합되고 상호 연동되어 운영되고, 밀폐공간과 같은 열악한 통신 환경에 적합한 통신 방법과 메시지 전송을 지원할 수 있는, 실시간 작업자 안전 모니터링 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 작업자가 착용하는 적어도 하나 이상의 개인보호구의 착용 여부를 탐지하거나 작업자 주변의 개인상황을 측정하여 개인상황 정보를 생성하고, 상기 생성된 개인상황 정보를 전달하는 복수의 개인보호 장비; 각각의 개인보호 장비로부터 개인상황 정보를 수집하고, 상기 수집된 개인상황 정보를 전송하는 개인보호 플랫폼 장치; 및 상기 개인보호 플랫폼 장치로부터 수신된 개인상황 정보와 데이터베이스에 기저장된 작업상태 정보에 기초하여 작업자 안전상황을 추론하고, 상기 추론된 작업자 안전상황에 따라 제어신호 또는 알림신호를 생성하여 상기 개인보호 플랫폼 장치로 전송하는 모니터링 플랫폼 장치;를 포함하는 실시간 작업자 안전 모니터링 시스템이 제공될 수 있다.
상기 개인보호 장비는, 작업자가 착용하는 적어도 하나 이상의 개인보호구; 상기 적어도 하나 이상의 개인보호구의 착용 여부를 탐지하여 개인상황 정보로 생성하는 제1 장비 센서부; 전원을 공급하는 제1 장비 전원부; 및 상기 생성된 개인상황 정보를 상기 개인보호 플랫폼 장치에 전달하는 제1 장비 통신부;를 포함할 수 있다.
상기 개인보호 장비는, 작업자 주변의 개인상황을 측정하여 개인상황 정보를 생성하는 적어도 하나 이상의 개인측정부; 상기 적어도 하나 이상의 개인측정부의 부착 여부를 탐지하는 제2 장비 센서부; 전원을 공급하는 제2 장비 전원부; 및 상기 생성된 개인상황 정보를 상기 개인보호 플랫폼 장치에 전달하는 제2 장비 통신부;를 포함할 수 있다.
상기 개인보호 플랫폼 장치는, 상기 수집된 개인상황 정보가 정상 메시지로 판단된 경우, 멀티캐스팅 전송 방식으로 상기 수집된 개인상황 정보를 상기 모니터링 플랫폼 장치에 전송할 수 있다.
상기 개인보호 플랫폼 장치는, 상기 수집된 개인상황 정보가 긴급 메시지로 판단된 경우, 주변의 개인보호 플랫폼 장치들에 대피 신호 또는 구조 요청 신호를 브로드캐스팅 전송 방식으로 전파할 수 있다.
상기 개인보호 플랫폼 장치는, 각각의 개인보호 장비와 연결하여 통신하는 제1 통신부; 상기 개인보호 플랫폼 장치에 전원을 공급하는 전원부; 상기 모니터링 플랫폼 장치와 통신하는 제2 통신부; 상기 제1 통신부를 통해 연결된 각각의 개인보호 장비를 관리하고, 상기 연결된 각각의 개인보호 장비를 제어하는 제어부; 및 상기 연결된 각각의 개인보호 장비를 관리하기 위한 인터페이스와, 상기 연결된 각각의 개인보호 장비를 제어하기 위한 인터페이스를 구비하는 인터페이스부;를 포함할 수 있다.
상기 시스템은, 각각의 개인보호 장비와 연결되고 상기 연결된 각각의 개인보호 장비를 제어하고, 하위 노드 및 상위 노드와 연결되고 상기 연결된 하위 및 상위 노드 간의 릴레이 통신을 수행하는 릴레이 플랫폼 장치를 더 포함할 수 있다.
상기 릴레이 플랫폼 장치는, 각각의 개인보호 장비와 연결하여 통신하는 제1 통신부; 상기 릴레이 플랫폼 장치에 전원을 공급하는 전원부; 상기 하위 노드인 개인보호 플랫폼 장치와 릴레이 통신을 수행하는 제2 통신부; 상기 상위 노드인 모니터링 플랫폼 장치와 릴레이 통신을 수행하는 제3 통신부; 상기 제1 통신부를 통해 연결된 각각의 개인보호 장비를 관리하고, 상기 연결된 각각의 개인보호 장비를 제어하고, 상기 제2 통신부 및 제3 통신부를 통해 상기 하위 노드인 개인보호 플랫폼 장치와 상기 상위 노드인 모니터링 플랫폼 장치 간의 릴레이 통신을 수행하는 제어부; 및 상기 연결된 각각의 개인보호 장비를 관리하기 위한 인터페이스와, 상기 연결된 각각의 개인보호 장비를 제어하기 위한 인터페이스를 구비하는 인터페이스부;를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제3 통신부를 통해 상위 노드인 모니터링 플랫폼 장치와의 통신 연결 상태에 따라 상기 개인상황 정보를 저장하거나 상기 모니터링 플랫폼 장치에 전송하는 저장 및 포워딩 전송을 수행할 수 있다.
상기 모니터링 플랫폼 장치는, 하위의 개인보호 플랫폼 장치와 연결하여 정보 송수신을 수행하는 통신부; 작업상태 정보를 저장하는 데이터베이스부; 및 상기 하위의 개인보호 플랫폼 장치로부터 수신된 개인상황 정보와 상기 데이터베이스부에 기저장된 작업상태 정보에 기초하여 작업자 안전상황을 추론하고, 상기 추론된 작업자 안전상황에 따라 제어신호 또는 알림신호를 생성하는 엔진부; 상기 추론된 작업자 안전상황을 표시하는 사용자 인터페이스부;를 포함할 수 있다.
상기 엔진부는, 상기 하위의 개인보호 플랫폼 장치로부터 수신된 개인상황 정보와 상기 데이터베이스부에 기저장된 작업상태 정보에 기초하여 작업자 안전상황을 추론하는 추론 엔진부; 및 상기 추론 엔진부에서 추론된 작업자 안전상황에 따라 제어신호 또는 알림신호를 생성하는 제어 엔진부;를 포함할 수 있다.
상기 데이터베이스부는, 작업자 정보, 작업자의 개인보호 장비의 장비 정보, 작업자의 개인보호 플랫폼 장치의 장치 정보, 작업장 정보, 작업환경 정보, 작업자 역할 정보, 작업 종류 정보 중에서 적어도 하나 이상의 작업상태 정보를 저장할 수 있다.
한편, 본 발명의 제2 측면에 따르면, 개인보호 장비가 작업자가 착용하는 적어도 하나 이상의 개인보호구의 착용 여부를 탐지하거나 작업자 주변의 개인상황을 측정하여 개인상황 정보를 생성하고, 상기 생성된 개인상황 정보를 전달하는 개인보호 단계; 개인보호 플랫폼 장치가 각각의 개인보호 장비로부터 개인상황 정보를 수집하고, 상기 수집된 개인상황 정보를 전송하는 개인보호 플랫폼 단계; 모니터링 플랫폼 장치가 상기 개인보호 플랫폼 장치로부터 수신된 개인상황 정보와 데이터베이스에 기저장된 작업상태 정보에 기초하여 작업자 안전상황을 추론하는 안전상황 추론 단계; 및 상기 모니터링 플랫폼 장치가 상기 추론된 작업자 안전상황에 따라 제어신호 또는 알림신호를 생성하여 상기 개인보호 플랫폼 장치로 전송하는 알림 단계;를 포함하는 실시간 작업자 안전 모니터링 방법이 제공될 수 있다.
상기 개인보호 단계는, 작업자가 착용하는 적어도 하나 이상의 개인보호구의 착용 여부를 탐지하여 개인상황 정보로 생성하는 단계; 및 상기 생성된 개인상황 정보를 상기 개인보호 플랫폼 장치에 전달하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 개인보호 단계는, 작업자 주변의 개인상황을 측정하여 개인상황 정보를 생성하는 적어도 하나 이상의 개인측정부의 부착 여부를 탐지하는 단계; 및 상기 생성된 개인상황 정보를 상기 개인보호 플랫폼 장치에 전달하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 개인보호 플랫폼 단계는, 상기 수집된 개인상황 정보가 정상 메시지로 판단된 경우, 멀티캐스팅 전송 방식으로 상기 수집된 개인상황 정보를 상기 모니터링 플랫폼 장치에 전송할 수 있다.
상기 개인보호 플랫폼 단계는, 상기 수집된 개인상황 정보가 긴급 메시지로 판단된 경우, 주변의 개인보호 플랫폼 장치들에 대피 신호 또는 구조 요청 신호를 브로드캐스팅 전송 방식으로 전파할 수 있다.
상기 방법은, 릴레이 플랫폼 장치가 하위 노드 및 상위 노드를 연결시키고 상기 연결된 하위 및 상위 노드 간의 릴레이 통신을 수행하는 릴레이 플랫폼 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 릴레이 플랫폼 단계는, 각각의 개인보호 장비와 연결하여 통신하는 단계; 상기 연결된 각각의 개인보호 장비를 관리하는 단계; 상기 하위 노드인 개인보호 플랫폼 장치와 연결하는 단계; 상기 상위 노드인 모니터링 플랫폼 장치와 연결하는 단계; 및 상기 하위 노드인 개인보호 플랫폼 장치와 상기 상위 노드인 모니터링 플랫폼 장치 간의 릴레이 통신을 수행하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 릴레이 통신을 수행하는 단계는, 상기 상위 노드인 모니터링 플랫폼 장치와의 통신 연결 상태에 따라 상기 개인상황 정보를 저장하거나 상기 모니터링 플랫폼 장치에 전송하는 저장 및 포워딩 전송을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 작업자의 안전 확보를 위해 실시간 작업 상태정보(예컨대, 작업자의 위치, 작업환경, 작업자의 역할, 작업종류 등)에 따라 필수 착용해야 하는 개인보호장비를 실시간으로 탐지하여 결정할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 각 장비들이 유연하게 조합되고 상호 연동되어 운영되고, 밀폐공간과 같은 열악한 통신 환경에 적합한 통신 방법과 메시지 전송을 지원할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 실시간 작업자 안전 모니터링 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 실시간 작업자 안전 모니터링 시스템에서의 개인보호 장비의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 실시간 작업자 안전 모니터링 시스템에서의 개인보호 플랫폼 장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 실시간 작업자 안전 모니터링 시스템에서의 모니터링 플랫폼 장치의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 실시간 작업자 안전 모니터링 시스템의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 실시간 작업자 안전 모니터링 방법에 대한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는 데 필요한 부분을 중심으로 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예를 설명하면서, 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려졌고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 동일한 명칭의 구성 요소에 대하여 도면에 따라 다른 참조부호를 부여할 수도 있으며, 서로 다른 도면임에도 동일한 참조부호를 부여할 수도 있다. 그러나 이와 같은 경우라 하더라도 해당 구성 요소가 실시 예에 따라 서로 다른 기능을 갖는다는 것을 의미하거나, 서로 다른 실시 예에서 동일한 기능을 갖는다는 것을 의미하는 것은 아니며, 각각의 구성 요소의 기능은 해당 실시 예에서의 각각의 구성 요소에 대한 설명에 기초하여 판단하여야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 실시간 작업자 안전 모니터링 시스템의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 실시간 작업자 안전 모니터링 시스템(100)은 복수의 개인보호 장비(110), 개인보호 플랫폼 장치(120) 및 모니터링 플랫폼 장치(130)를 포함한다. 여기서, 개인보호 장비(110)는 PPE(Personal Protective Equipment)로 지칭될 수 있다. 개인보호 플랫폼 장치(120)는 PPP(Personal Protective Platform)로 지칭될 수 있다. 모니터링 플랫폼 장치(130)는 MCP(Monitoring Center Platform)로 지칭될 수 있다.
이하, 도 1의 본 발명의 제1 실시 예에 따른 실시간 작업자 안전 모니터링 시스템(100)의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
우선, 복수의 개인보호 장비(110)는 작업자가 착용하는 적어도 하나 이상의 개인보호구(211)의 착용 여부를 탐지하거나 작업자 주변의 개인상황을 측정하여 개인상황 정보를 생성하고, 그 생성된 개인상황 정보를 개인보호 플랫폼 장치(120)에 전달한다.
그리고 개인보호 플랫폼 장치(120)는 각각의 개인보호 장비(110)로부터 개인상황 정보를 수집하고, 그 수집된 개인상황 정보를 모니터링 플랫폼 장치(130)에 전송한다.
모니터링 플랫폼 장치(130)는 개인보호 플랫폼 장치(120)로부터 수신된 개인상황 정보와 데이터베이스에 기저장된 작업상태 정보에 기초하여 작업자 안전상황을 추론하고, 그 추론된 작업자 안전상황에 따라 제어신호 또는 알림 신호를 생성하여 개인보호 플랫폼 장치(120)로 전송한다.
구현 예로, 작업자의 실시간 안전 모니터링을 위하여 스마트 개인보호 장비(110)는 개인보호구(예컨대, 안전모, 안전벨트, 안전화, 보안경, 마스크, 안전장갑, 청력보호구 등)에 센서, MCU(Micro Controller Unit), 통신모듈, 알람, 디스플레이, 전원(배터리) 등을 구비한 개인보호장구로 이루어질 수 있다. 또한, 개인보호 장비(110)는 작업환경 측정부, 이미지 처리부, 위치 추적부 등 다양한 장치들의 조합된 형태로 구성될 수 있다. 이와 같은 모든 장치들은 독립된 기능을 수행하면서 공통으로 센서부, 제어부, 통신부, 알람부 및 전원부 등을 포함하고 있다.
본 발명에서는 각 장치들의 크기, 무게, 전원 사용량을 최소화하기 위해, 각 개인보호 장비(110)에서 필요한 최소한의 부분만을 남겨서 개인보호 장비(110)를 구성하고, 각 개인보호 장비들 공용으로 사용할 수 있는 제어부(예컨대, MCU), 모니터링 플랫폼 장치(130)와의 각 통신부, 인터페이스부 등을 분리하여 모니터링 플랫폼 장치(130)를 구성한다.
하기의 도 2는 본 발명에서 독립적인 최소한의 기능만을 남긴 개인보호 장비(110)를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 실시간 작업자 안전 모니터링 시스템에서의 개인보호 장비의 구성도이다.
우선, 본 발명의 실시 예에 따른 실시간 작업자 안전 모니터링 시스템(100)에서의 개인보호 장비(110)는 도 2의 (a)에 도시된 개인보호 장비(110)와, 도 2의 (b)에 도시된 개인보호 장비(110)로 구분될 수 있다.
일례로, 도 2의 (a)에 도시된 개인보호 장비(110)는 적어도 하나 이상의 개인보호구(211)를 포함한다.
다른 예로, 도 2의 (b)에 도시된 개인보호 장비(110)는 적어도 하나 이상의 개인측정부(221)를 포함한다.
이하, 도 2의 (a)에 도시된 개인보호 장비(110)의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
도 2의 (a)를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 실시간 작업자 안전 모니터링 시스템(100)에서의 개인보호 장비(110)는 적어도 하나 이상의 개인보호구(211), 제1 장비 센서부(212), 제1 장비 전원부(213) 및 제1 장비 통신부(214)를 포함한다.
개인보호구(211)는 적어도 하나 이상의 개인보호구를 구비하며, 작업자가 착용한다. 예컨대, 개인보호구(211)에는 안전모, 안전벨트, 안전화, 보안경, 마스크, 안전장갑, 청력보호구 등이 포함될 수 있다.
제1 장비 센서부(212)는 적어도 하나 이상의 개인보호구(211)의 착용 여부를 탐지하여 개인상황 정보로 생성한다.
제1 장비 전원부(213)는 개인보호 장비(110)에 전원을 공급한다.
제1 장비 통신부(214)는 제1 장비 센서부(212)에서 생성된 개인상황 정보를 개인보호 플랫폼 장치(120)에 전달한다. 즉, 제1 장비 센서부(212)는 개인보호구 착용 여부를 탐지하여 제1 장비 통신부(214)를 통해서 개인보호 플랫폼 장치(120)에 전달한다.
한편, 도 2의 (b)에 도시된 개인보호 장비(110)의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
도 2의 (b)를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 실시간 작업자 안전 모니터링 시스템(100)에서의 개인보호 장비(110)는 적어도 하나 이상의 개인측정부(221), 제2 장비 센서부(222), 제2 장비 전원부(223) 및 제2 장비 통신부(224)를 포함한다.
개인보호구(211)는 적어도 하나 이상의 개인측정부(221)를 구비하며, 작업자 주변의 개인상황을 측정하여 개인상황 정보를 생성한다. 예를 들면, 개인측정부(221)에는 가연성가스 측정부, 위치 측정부 등이 포함될 수 있다.
제2 장비 센서부(222)는 적어도 하나 이상의 개인측정부(221)의 부착 여부를 탐지하여 개인상황 정보로 생성한다.
제2 장비 전원부(223)는 개인보호 장비(110)에 전원을 공급한다.
제2 장비 통신부(224)는 제2 장비 센서부(222)에서 생성된 개인상황 정보를 개인보호 플랫폼 장치(120)에 전달한다. 즉, 제2 장비 센서부(222)에서 측정된 결과는 제2 장비 통신부(224)를 통해서 개인보호 플랫폼 장치(120)에 전달된다.
모든 개인보호 장비는 ID 등을 통해서 관리된다. 개인보호 장비(110)는 개인용(Private)과 공용(Public)으로 구분될 수 있다.
지금까지 도 2를 참조하여 본 발명의 실시 예 중 개인보호구(211) 및 개인측정부(221)가 각각 구비된 개인보호 장비(110)를 설명하였다. 그러나 이는 본 발명의 이해와 설명의 편의를 도모하기 위한 일 실시 예에 불과하며, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다.
이하, 도 3에는 본 발명에서 개인보호 장비(PPE)들 공용으로 사용할 수 있는 부분들을 독립적으로 분리한 개인보호 플랫폼 장치(PPP)를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 실시간 작업자 안전 모니터링 시스템에서의 개인보호 플랫폼 장치의 구성도이다.
우선, 본 발명의 실시 예에 따른 실시간 작업자 안전 모니터링 시스템(100)에서의 개인보호 플랫폼 장치(120)는 도 3의 (a)에 도시된 개인보호 플랫폼 장치(120)와, 도 3의 (b)에 도시된 개인보호 플랫폼 장치(120)로 구분될 수 있다.
일례로, 도 3의 (a)에 도시된 개인보호 플랫폼 장치(120)는 정상 노드(Normal Node)인 개인보호 플랫폼 장치로서 제1 및 제2 통신부(311 및 312)를 포함한다.
다른 예로, 도 3의 (b)에 도시된 개인보호 플랫폼 장치(120)는 릴레이 노드(Relay Node)인 개인보호 플랫폼 장치로서 제1 및 제2 통신부(311 및 312)와 제3 통신부(321)를 포함한다.
우선, 도 3의 (a)에 도시된 개인보호 플랫폼 장치(120)의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
도 3의 (a)를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 실시간 작업자 안전 모니터링 시스템(100)에서의 개인보호 플랫폼 장치(120)는 제1 통신부(311), 전원부(313), 제2 통신부(312), 제어부(314) 및 인터페이스부(315)를 포함한다.
전원부(313)는 개인보호 플랫폼 장치(120)에 전원을 공급한다.
제1 통신부(311)는 각각의 개인보호 장비(110)와 연결하여 통신한다. 제1 통신부(311)는 여러 개인보호 장비(PPE)와 연결을 지원하는 통신부로 PAN(Personal Area Network)의 특성을 가지는 BLE(Bluetooth Low Energy)와 같이 짧은 통신거리, 작은 전력소모, 빠른 연결의 특성을 가진다. 개인보호 장비(110)와 개인보호 플랫폼 장치(120) 간의 통신에 BLE가 사용되는 경우, 개인보호 플랫폼 장치(120)는 비교적 충분한 전원과 메모리 등의 리소스를 가진 중앙(Central) 장치이고, 개인보호 장비(110)는 저전력으로 동작하고 제한된 리소스를 가진 주변(Peripheral) 장치이다.
그리고 제2 통신부(312)는 모니터링 플랫폼 장치(130)와 통신한다. 제2 통신부(312)는 모니터링 플랫폼 장치(Monitoring Center Platform)와 연결하는 통신부로 로라(LoRa), LTE-M(LTE Machine Type Communication), NBIoT(Narrowband IoT)와 같은 LPWA(Low Power Wide Area) 특성을 가지는 통신을 이용한다. 만약, 동영상 등의 광대역 데이터 통신이 필요한 경우에는, WiFi, LTE 등이 사용될 수 있으나, 개인보호 플랫폼 장치(120)의 과다한 전력 소모와 비용 등이 발생할 수 있다.
그리고 제어부(314)는 제1 통신부(311)를 통해 연결된 각각의 개인보호 장비(110)를 관리하고, 그 연결된 각각의 개인보호 장비(110)를 제어한다. 제어부(314)는 MCU부로 이루어질 수 있으며, 연결된 개인보호 장비(110)를 관리하면서 연결된 개인보호 장비(110)의 MCU 역할을 수행한다.
인터페이스부(315)는 제1 통신부(311)를 통해 연결된 각각의 개인보호 장비(110)를 관리하기 위한 인터페이스와, 제1 통신부(311)를 통해 연결된 각각의 개인보호 장비(110)를 제어하기 위한 인터페이스를 구비한다. 즉, 인터페이스부(315)는 연결된 개인보호 장비(110)에 대한 관리 인터페이스와, 연결된 개인보호 장비(110)의 인터페이스로 이용된다.
한편, 도 3의 (b)에 도시된 개인보호 플랫폼 장치(120)의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
도 3의 (b)를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 실시간 작업자 안전 모니터링 시스템(100)에서의 릴레이 플랫폼 장치(140)는 제1 통신부(311), 전원부(313), 제2 통신부(312), 제3 통신부(321), 제어부(314) 및 인터페이스부(315)를 포함한다. 여기서, 릴레이 플랫폼 장치(140)는 Relay Node PPP로 지칭될 수 있다.
도 3의 (b)에 도시된 릴레이 플랫폼 장치(140)는 각각의 개인보호 장비(110)와 연결되고, 그 연결된 각각의 개인보호 장비(110)를 제어한다. 그리고 릴레이 플랫폼 장치(140)는 하위 노드 및 상위 노드와 연결되고, 그 연결된 하위 및 상위 노드 간의 릴레이 통신을 수행한다.
릴레이 플랫폼 장치(140)는 도 3의 (a)에 도시된 정상 노드(Normal Node)와 대부분 동일하나, 제2 통신부(312)와 제3 통신부(321)가 구비되는 점에서 차이가 있다.
전원부(313)는 개인보호 플랫폼 장치(120)에 전원을 공급한다.
제1 통신부(311)는 각각의 개인보호 장비(110)와 연결하여 통신한다.
그리고 제2 통신부(312)는 하위 노드인 개인보호 플랫폼 장치(120)와 릴레이 통신을 수행한다.
제3 통신부(321)는 상위 노드인 모니터링 플랫폼 장치(130)와 릴레이 통신을 수행한다.
그리고 제어부(314)는 제1 통신부(311)를 통해 연결된 각각의 개인보호 장비(110)를 관리하고, 제1 통신부(311)를 통해 연결된 각각의 개인보호 장비(110)를 제어한다. 제어부(314)는 제2 통신부(312) 및 제3 통신부(321)를 통해 하위 노드인 개인보호 플랫폼 장치(120)와 상위 노드인 모니터링 플랫폼 장치(130) 간의 릴레이 통신을 수행한다.
이와 같이, 제2 통신부(312)는 제어부(314)의 제어에 따라 하위 노드와 연결하고, 제3 통신부(321)는 상위 노드와 연결하여 릴레이 통신을 수행한다. 특히, 조선 및 해양플랜트 작업장과 같이 밀폐공간이 많고, 다양한 복합 구조물(철골) 구조로 전파 환경이 나쁜 열악한 통신 환경에서는 릴레이 통신이 필요하다. 다음 통신 노드 연결이 불안정한 경우, 릴레이 플랫폼 장치(140)는 전송 데이터를 저장하고 연결이 원활한 경우 전송하는 저장 및 포워딩(Store & Forward) 전송 방법에 따라 릴레이 통신을 수행한다. 본 발명에서의 릴레이 플랫폼 장치(140)는 릴레이 통신과, 저장 및 포워딩 전송 방법을 이용한다.
이와 같이, 제어부(314)는 제3 통신부(321)를 통해 상위 노드인 모니터링 플랫폼 장치(130)와의 통신 연결 상태에 따라 개인상황 정보를 저장하거나 모니터링 플랫폼 장치(130)에 전송하는 저장 및 포워딩 전송을 수행할 수 있다.
인터페이스부(315)는 제1 통신부(311)를 통해 연결된 각각의 개인보호 장비(110)를 관리하기 위한 인터페이스와, 제1 통신부(311)를 통해 연결된 각각의 개인보호 장비(110)를 제어하기 위한 인터페이스를 구비한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 실시간 작업자 안전 모니터링 시스템에서의 모니터링 플랫폼 장치의 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 모니터링 플랫폼 장치(130)는, 통신부(411), 데이터베이스부(412), 엔진부(413) 및 사용자 인터페이스부(414)를 포함한다.
이하, 도 4의 본 발명의 실시 예에 따른 실시간 작업자 안전 모니터링 시스템(100)에서의 모니터링 플랫폼 장치(130)의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
통신부(411)는 하위의 개인보호 플랫폼 장치(120)와 연결하여 정보 송수신을 수행한다. 즉, 통신부(411)는 개인보호 플랫폼 장치(120)와 모니터링 플랫폼 장치(130) 간의 정보 송수신을 수행한다.
데이터베이스부(412)는 작업상태 정보를 저장한다. 구체적으로 살펴보면, 데이터베이스부(412)는, 작업자 정보, 작업자의 개인보호 장비(110)의 장비 정보, 작업자의 개인보호 플랫폼 장치(120)의 장치 정보, 작업장 정보, 작업환경 정보, 작업자 역할 정보, 작업 종류 정보 중에서 적어도 하나 이상의 작업상태 정보를 저장한다.
엔진부(413)는 하위의 개인보호 플랫폼 장치(120)로부터 수신된 개인상황 정보와 데이터베이스부(412)에 기저장된 작업상태 정보에 기초하여 작업자 안전상황을 추론하고, 그 추론된 작업자 안전상황에 따라 제어신호 또는 알림신호를 생성한다.
이와 같이, 엔진부(413)는 개인보호 장비(110) 및 개인보호 플랫폼 장치(120)를 통해서 수집된 실시간 개인보호 정보(예컨대, 안전보호구 착용여부, 작업자 위치, 작업장 환경 등)와 데이터베이스부(412)의 정보(예컨대, 작업자 정보, 작업자 PPE 및 PPP 정보, 작업장/작업환경/작업자역할/작업종류 등에 따른 필수 PPE 정보 등)에 기초하여 작업자 안전상황을 추론한다. 그리고 엔진부(413)는 그 추론결과에 따라 제어신호 또는 알람신호 등을 개인보호 플랫폼 장치(120)로 내리거나 사용자 인터페이스부(414)로 결과를 표시한다.
사용자 인터페이스부(414)는 엔진부(413)에서 추론된 작업자 안전상황을 표시한다.
한편, 엔진부(413)는 추론 엔진부(415) 및 제어 엔진부(416)를 포함한다.
추론 엔진부(415)는 하위의 개인보호 플랫폼 장치(120)로부터 수신된 개인상황 정보와 상기 데이터베이스부(412)에 기저장된 작업상태 정보에 기초하여 작업자 안전상황을 추론한다.
제어 엔진부(416)는 추론 엔진부(415)에서 추론된 작업자 안전상황에 따라 제어신호 또는 알림신호를 생성한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 실시간 작업자 안전 모니터링 시스템의 구성도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 실시간 작업자 안전 모니터링 시스템(100)은 복수의 개인보호 장비(111, 112, 113), 개인보호 플랫폼 장치(120), 릴레이 플랫폼 장치(140) 및 모니터링 플랫폼 장치(130)를 포함한다.
이하, 도 5의 본 발명의 제2 실시 예에 따른 실시간 작업자 안전 모니터링 시스템(100)의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
우선, 복수의 개인보호 장비(111, 112, 113)는 작업자가 착용하는 적어도 하나 이상의 개인보호구(211)의 착용 여부를 탐지하거나 작업자 주변의 개인상황을 측정하여 개인상황 정보를 생성하고, 그 생성된 개인상황 정보를 개인보호 플랫폼 장치(120)에 전달한다. 여기서, 개인보호구(211)는 각각 가스측정장치 PPE(111), 안전벨트 PPE(112), 안전모 PPE(113)에 대한 개인보호 장비로서 BLE를 통해서 개인보호 플랫폼 장치(120)에 연결된다.
그리고 개인보호 플랫폼 장치(120)는 각각의 개인보호 장비(111, 112, 113)로부터 개인상황 정보를 수집하고, 그 수집된 개인상황 정보를 릴레이 플랫폼 장치(140)에 전송한다. 개인보호 플랫폼 장치(120)는 자신에게 연결된 개인보호 장비(111, 112, 113)에서 취득된 정보 및 개인보호구의 장착 여부 등의 개인보호 정보를 수집한다.
릴레이 플랫폼 장치(140)는 각각의 개인보호 장비와 연결되고, 그 연결된 각각의 개인보호 장비를 제어한다. 예컨대, 개인보호 장비에는 안전모(141) 등이 포함될 수 있다. 또한, 릴레이 플랫폼 장치(140)는 하위 노드 및 상위 노드와 연결되고, 그 연결된 하위 및 상위 노드 간의 릴레이 통신을 수행한다. 릴레이 플랫폼 장치(140)는 개인보호 플랫폼 장치(120)로부터 수신된 개인상황 정보를 상위 노드인 모니터링 플랫폼 장치(130)에 전송한다. 여기서, 릴레이 플랫폼 장치(140)는 상위 노드인 모니터링 플랫폼 장치(130)와의 통신 연결 상태에 따라 개인상황 정보를 저장하거나 모니터링 플랫폼 장치(130)에 전송하는 저장 및 포워딩 전송을 수행할 수 있다. 즉, 릴레이 플랫폼 장치(140)는 도 3의 (b)에 도시된 릴레이 노드로 제2 통신부(312)와 제3 통신부(321)를 구비하여 릴레이 통신을 수행한다. 릴레이 플랫폼 장치(140)는 다음 통신 노드의 연결 상태에 따라 저장 및 포워드 전송을 지원함으로써 열악한 통신 환경에서도 신뢰성 있는 통신을 보장할 수 있다.
이와 같이, 개인보호 플랫폼 장치(120)는 개인보호 장비(111, 112, 113)로부터 수집된 개인보호 정보를 릴레이 플랫폼 장치(140)의 릴레이 통신을 통해서 모니터링 플랫폼 장치(130)에 연결하고 그 개인보호 정보를 송신한다. 그리고 개인보호 플랫폼 장치(120)는 모니터링 플랫폼 장치(130)의 제어 정보를 수신한다.
모니터링 플랫폼 장치(130)는 릴레이 플랫폼 장치(140)로부터 수신된 개인상황 정보와 데이터베이스에 기저장된 작업상태 정보에 기초하여 작업자 안전상황을 추론하고, 그 추론된 작업자 안전상황에 따라 제어신호 또는 알림신호를 생성하여 개인보호 플랫폼 장치(120)로 전송한다.
한편, 개인보호 플랫폼 장치(120)는 개인상황 정보의 메시지 종류에 따라 서로 다른 전송 방식으로 전송한다. 즉, 본 발명에서 메시지는 정상 메시지(Normal Message)와 긴급 메시지(Emergence Message)로 구분된다.
일례로, 개인보호 플랫폼 장치(120)는, 개인보호 장비(111, 112, 113)로부터 수집된 개인상황 정보가 정상 메시지로 판단된 경우, 그 수집된 개인상황 정보를 멀티캐스팅 전송 방식으로 모니터링 플랫폼 장치(130)에 전송한다. 다른 예로, 개인보호 플랫폼 장치(120)는, 개인보호 장비(111, 112, 113)로부터 수집된 개인상황 정보가 긴급 메시지로 판단된 경우, 주변의 개인보호 플랫폼 장치들에 대피 신호 또는 구조 요청 신호를 브로드캐스팅 전송 방식으로 전파한다. 즉, 정상 메시지의 경우는 멀티캐스팅(Multicasting) 전송 방식으로 전송되고, 긴급 메시지의 경우는 브로드캐스팅(Broadcasting) 전송 방식으로 전송된다.
도 5를 참조하여 정상 메시지 전송의 예를 살펴보기로 한다.
각각의 개인보호 장비의 개인보호 정보는 개인보호 플랫폼 장치(120)에서 수집되고, 개인보호 플랫폼 장치(120)의 릴레이 통신을 통해 모니터링 플랫폼 장치(130)로 전송된다. 모니터링 플랫폼 장치(130)는 모니터링 플랫폼 장치(130)로 전송된 실시간 개인보호 정보와 모니터링 플랫폼 장치(130)의 데이터베이스에 저장된 작업상태 정보를 바탕으로 작업자 안전상황을 추론한다. 예를 들면, 릴레이 플랫폼 장치(140)를 통해 개인보호 플랫폼 장치(120)로 안전화 미착용에 대한 추론 결과가 전송되면, 개인보호 플랫폼 장치(120)는 이를 알람 등의 인터페이스를 통해 작업자에게 알린다.
한편, 도 5를 참조하여 긴급 메시지 전송의 예를 살펴보기로 한다.
개인보호 장비(111, 112, 113)에 구비된 가스측정장치에서 가연성 가스가 한계값 이상 측정된 경우나, 개인보호 장비(111, 112, 113)의 안전벨트를 걸고 작업하던 중 안전벨트에 작업자가 매달린 상황으로 판단되는 경우에는 긴급 메시지 전송이 이루어진다.
개인보호 플랫폼 장치(120)는 주변의 개인보호 플랫폼 장치들에 대피 신호나 구조 요청 신호를 브로드캐스팅 전송 방식으로 전파한다. 브로드캐스팅 메시지를 받은 개인보호 플랫폼 장치들은 인터페이스를 통해 작업자에게 위험 상황을 알린다. 그리고 개인보호 플랫폼 장치(120)의 릴레이 노드인 릴레이 플랫폼 장치(140)는 인터페이스를 통해 작업자에게 위험 상황을 알리고, 모니터링 플랫폼 장치(130)로 긴급 메시지를 전달한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 실시간 작업자 안전 모니터링 방법에 대한 흐름도이다.
개인보호 장비(110)가 작업자가 착용하는 적어도 하나 이상의 개인보호구(211)의 착용 여부를 탐지하거나 작업자 주변의 개인상황을 측정하여 개인상황 정보를 생성한다(S101).
그리고 개인보호 장비(110)가 그 생성된 개인상황 정보를 개인보호 플랫폼 장치(120)에 전달한다(S102)..
이어서, 개인보호 플랫폼 장치(120)가 각각의 개인보호 장비로부터 개인상황 정보를 수집한다(S103).
그리고 개인보호 플랫폼 장치(120)가 그 수집된 개인상황 정보를 전송한다(S104).
이후, 릴레이 플랫폼 장치(140)가 하위 노드 및 상위 노드와 연결되고 그 연결된 하위 및 상위 노드 간의 릴레이 통신을 수행한다(S105).
그리고 모니터링 플랫폼 장치(130)가 릴레이 플랫폼 장치(140)로부터 수신된 개인상황 정보와 데이터베이스에 기저장된 작업상태 정보에 기초하여 작업자 안전상황을 추론한다(S106).
이어서, 모니터링 플랫폼 장치(130)가 그 추론된 작업자 안전상황에 따라 제어신호 또는 알림신호를 생성한다(S107).
모니터링 플랫폼 장치(130)가 생성된 제어신호 또는 알림신호를 개인보호 플랫폼 장치(120)로 전송한다(S108).
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 실시간 작업자 안전 모니터링 시스템(100)은 단순히 안전 장구의 착용 유무를 판별하고 모니터링 하는 시스템이 아니라, 작업자의 역할, 작업의 종류, 작업 지역 등의 정보를 바탕으로 작업의 위험 정도에 따른 안전 장구의 착용 유무를 확인하고, 미 착용시 경고하며 작업장 환경을 다양한 센서를 바탕으로 모니터링할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 실시간 작업자 안전 모니터링 시스템(100)에서는 다양한 종류의 개인보호 장비(110)가 개인보호 플랫폼 장치(120)와 연결된다. 개인보호 장비(110)는 개인보호 플랫폼 장치(120)에서 제공되는 안전장구 착용 여부, 작업자 위치, 작업환경 등의 개인보호 정보를 모니터링 플랫폼 장치(130)로 보낼 수 있다. 그뿐만 아니라, 모니터링 플랫폼 장치(130)는 스스로 이 정보를 바탕으로 현재의 위험 상황을 분석하고, 작업자 또는 주변의 개인보호 장비에 위험에 대한 경고를 보낼 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 실시간 작업자 안전 모니터링 시스템(100)에서는 저전력 장거리(Low Power Wide Area, LPWA) 통신 기법을 바탕으로 일 대 일 통신, 일 대다수 통신 및 릴레이 통신 등을 제공하여 통신이 열악한 밀폐환경에서 최적의 통신을 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 실시 예들은 그 일 예로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 작업자 안전 모니터링 시스템
110: 개인보호 장비 120: 개인보호 플랫폼 장치
130: 모니터링 플랫폼 장치 211: 개인보호구
212: 제1 장비 센서부 213: 제1 장비 전원부
214: 제1 장비 통신부 221: 측정부
222: 제2 장비 센서부 223: 제2 장비 전원부
224: 제2 장비 통신부 140: 릴레이 플랫폼 장치
311: 제1 통신부 312: 제2 통신부
313: 전원부 314: 제어부
315: 인터페이스부 321: 제3 통신부
411: 통신부 412: 데이터베이스부
413: 엔진부 414: 사용자 인터페이스부
415: 추론 엔진부 416: 제어 엔진부

Claims (1)

  1. 작업자가 착용하는 적어도 하나 이상의 개인보호구의 착용 여부를 탐지하거나 작업자 주변의 개인상황을 측정하여 개인상황 정보를 생성하고, 상기 생성된 개인상황 정보를 전달하는 복수의 개인보호 장비;
    각각의 개인보호 장비로부터 개인상황 정보를 수집하고, 상기 수집된 개인상황 정보를 전송하는 개인보호 플랫폼 장치; 및
    상기 개인보호 플랫폼 장치로부터 수신된 개인상황 정보와 데이터베이스에 기저장된 작업상태 정보에 기초하여 작업자 안전상황을 추론하고, 상기 추론된 작업자 안전상황에 따라 제어신호 또는 알림신호를 생성하여 상기 개인보호 플랫폼 장치로 전송하는 모니터링 플랫폼 장치;
    를 포함하는 실시간 작업자 안전 모니터링 시스템.
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