KR20200091210A - 웨어러블 센서를 이용한 산업 현장 안전 관리 시스템 - Google Patents

웨어러블 센서를 이용한 산업 현장 안전 관리 시스템 Download PDF

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Abstract

근로자가 위험한 산업 현장에서 산업 재해 발생시 즉각 사고 발생을 인지하고 신속한 대응이 가능하도록 하는 웨어러블 센서를 이용한 산업 현장 안전 관리 시스템을 제시한다.
제시된 시스템은 안전모에 설치되어 산업 현장에서 작업하는 현장 환경을 촬영하는 영상 촬영부, 안전모에 설치되어 산업 현장의 작업자의 위치를 추적하는 위치 추적부, 안전모에 설치되어 산업 현장에서의 작업자의 움직임 및 작업자에게 가해지는 충격을 감지하는 센서부, 안전모에 설치되어 영상 촬영부의 영상과 위치 추적부의 위치 정보 및 센서부의 센싱 정보를 출력하는 제어부, 산업 현장별로 설치되고 제어부로부터의 정보들을 수신하여 서버에게로 전송하는 게이트웨이, 산업 현장별로 설치된 게이트웨이로부터의 정보들을 수집하여 관리하는 서버, 및 서버로부터의 정보를 근거로 산업 현장별 비상 상황 발생 여부 및 작업자의 위치를 확인하는 클라이언트를 포함한다.

Description

웨어러블 센서를 이용한 산업 현장 안전 관리 시스템{INDUSTRIAL SAFETY MANAGEMENT SYSTEM USING WERABLE SENSOR}
본 발명은 웨어러블 센서를 이용한 산업 현장 안전 관리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 GPS와 CSS 방식의 위치 측위 기술을 적용한 웨어러블 센서를 이용한 산업 현장 안전 관리 시스템에 관한 것이다.
현재 산업 현장에는 단순한 안전모를 가지고 근로자의 안전을 책임지고 있다. 이로 인해, 사고를 당해도 일정 시간이 지난 뒤에야 사고 발생을 감지하게 되고, 원인 또한 추후에 규명하게 되어 근로자의 생명을 위협하게 된다.
본 발명과 관련하여 선행기술로는 대한민국 등록특허 제10-0740144호(RFID태그 부착 안전모를 이용한 건설 현장 안전관리시스템)에 개시된 내용이 있다. 대한민국 등록특허 10-0740144호에 개시된 발명은 노무자 측의 RFID태그로부터 수집된 정보가 관리서버를 통해 관리자 측의 원격관리조회단말로 전송되어 건설 현장의 노무자 위치가 파악되도록 하기 위한 것이다. 이러한 대한민국 등록특허 10-0740144호에 개시된 발명은 복수 작업자의 업무현장 위치를 무선으로 감지하여 원거리의 관리서버를 통해 근태 및 업무상태를 파악하는 건설현장 관리 시스템에 있어서, 작업자 고유의 ID코드와 근무상태정보를 결합하여 특정 주파수로 무선 송신하도록 안전모의 소정 위치에서 감지센서를 구동시키도록 부착되어 있는 RFID태그와; 상기 RFID태그로부터 무선으로 전송받은 ID코드와 근무상태정보를 판독한 후 기 저장되어 있는 위치정보와 대응시켜 업무상태정보로 결합시키는 중계기와; 복수개의 상기 중계기로부터 판독되어 결합된 업무상태정보를 무선으로 전송받는 집중기와; 상기 집중기로 전송된 작업자의 업무상태정보를 입력받고, 관리자가 필요로 하는 데이타를 추출하여 관리자의 응용프로그램을 수행시키는 관리서버와; 상기 관리서버로 전송된 업무상태정보를 저장시키고 추출시키는 데이타베이스서버와; 상기 관리서버에 의해 수행되는 응용프로그램을 인터넷을 통해 화면상으로 출력시켜주는 원격관리조회단말을 더 포함하여 구성된다.
상술한 대한민국 등록특허 10-0740144호에 개시된 발명은, RFID를 이용하여 단순한 위치정보와 업무상태정보만을 제공하도록 한다.
대한민국 등록특허 제10-0740144호 (2007.07.10. 등록)
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 근로자가 위험한 산업 현장에서 산업 재해 발생시 즉각 사고 발생을 인지하고 신속한 대응이 가능하도록 하는 웨어러블 센서를 이용한 산업 현장 안전 관리 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 안전모는, 산업 현장을 촬영하는 영상 촬영부; 상기 산업 현장의 작업자의 위치를 추적하는 위치 추적부; 상기 산업 현장에서의 상기 작업자의 움직임 및 상기 작업자에게 가해지는 충격을 감지하는 센서부; 및 상기 영상 촬영부의 영상과 상기 위치 추적부의 위치 정보 및 상기 센서부의 센싱 정보를 무선 통신부를 통해 외부로 출력하는 제어부를 포함한다.
바람직하게, 영상 촬영부는 CCD카메라를 포함한다.
위치 추적부는 GPS, CSS, 및 RSSI 중에서 어느 하나를 기반으로 위치 추적을 행한다.
바람직하게, 비상 버튼부를 추가로 포함하여도 되고, 이 경우 제어부는 비상 버튼부의 조작에 의해 작업자에게 위급 상황이 발생된 것으로 판단하여 위급 상황 정보를 상기 무선 통신부를 통해 외부로 출력한다.
한편, 마이크를 추가로 포함하여도 되고, 이 경우 제어부는 작업자가 마이크를 통해 위급 상황을 알림에 따른 음성 신호를 무선 통신부를 통해 외부로 출력한다.
또한, 헤드폰을 추가로 포함하여도 되고, 이 경우 제어부는 무선 통신부를 통해 입력되는 외부로부터의 응급 상황 대처용 음성을 상기 헤드폰으로 출력한다.
또한, 전원 스위치를 추가로 포함하여도 되고, 이 경우 제어부는 전원 스위치가 온됨에 따라 해당 안전모의 전원을 온시킨다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 웨어러블 센서를 이용한 산업 현장 안전 관리 시스템은, 산업 현장에서 작업하는 현장 환경을 촬영하는 영상 촬영부, 산업 현장의 작업자의 위치를 추적하는 위치 추적부, 산업 현장에서의 작업자의 움직임 및 작업자에게 가해지는 충격을 감지하는 센서부, 및 영상 촬영부의 영상과 위치 추적부의 위치 정보 및 센서부의 센싱 정보를 무선 통신부를 통해 외부로 출력하는 제어부를 포함하는 안전모; 작업자가 작업하는 산업 현장별로 설치되고, 안전모로부터의 정보들을 서버에게로 전송하고, 서버로부터의 정보를 해당 산업 현장의 안전모에게로 보내는 게이트웨이; 게이트웨이를 매개로 안전모와의 통신을 수행하여 비상 상황 및 작업자의 위치를 확인하는 서버; 및 서버로부터의 정보를 근거로 산업 현장별 비상 상황 발생 여부 및 작업자의 위치를 확인하는 클라이언트를 포함한다.
이러한 구성의 본 발명에 따르면, 다양한 센서 및 모니터링 기능, 비상 버튼 등을 안전모에 적용하여 산업현장에 있는 근로자의 안전을 보호하고, 위급 상황 발생 시 근로자의 위치를 즉시 파악하여 신속한 대응 조치가 이루어지도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 안전모의 외관사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 안전모의 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 센서를 이용한 산업 현장 안전 관리 시스템의 구성도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 센서의 또 다른 예.
본 발명은 안전모에 근로자의 실내외 위치를 실시간 파악하는 위치 측위 기술과 근로자의 산업 현장을 모니터링
하는 카메라 기능, 비상시 사용하는 비상 버튼, 근로자의 다양한 정보를 송신하기 위한 광대역 네트워크 연동
기능, 근로자의 위급 상태를 파악하기 위한 센서 연동 기능 등으로 구분할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 센서를 이용한 산업 현장 안전 관리 시스템에 대하여 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니된다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 안전모의 외관사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 안전모의 구성도이다.
안전모(30)는 CCD 카메라(10), 위치 추적부(12), 무선 통신부(14), 센서부(16), 제어부(18), 비상 버튼부(20), 헤드폰(22), 마이크(24), 및 전원 스위치(26)를 포함한다.
CCD 카메라(10)는 작업자가 산업 현장에서 작업하는 현장 환경을 실시간으로 촬영한다. CCD 카메라(10)는 예를 들어 안전모 몸체(70)의 외측면 일측에 설치되되 하방향으로 경사지게 설치될 수 있다. CCD 카메라(10)는 본 발명의 특허청구범위에 기재된 영상 촬영부의 일 예가 된다.
위치 추적부(12)는 산업 현장의 작업자의 위치를 실시간으로 추적한다. 위치 추적부(12)는 GPS(Global Positioning System), CSS(Chirp Spread Spectrum), 및 RSSI(Received Signal Strength Indication) 방식 중에서 어느 하나를 기반으로 위치 추적을 행한다. 예를 들어, 위치 추적부(12)는 실외에서는 GPS수신기에 의한 GPS 위치 좌표를 이용하여 위치 추적을 행하고, 실내에서는 CSS 또는 RSSI 방식을 이용하여 작업자의 위치를 실시간으로 추적한다. 위치 추적부(12)는 안전모 몸체(70)의 외측면 또는 내측면에 설치될 수 있다.
무선 통신부(14)는 외부의 송수신기(도시 생략) 또는 서버(도시 생략) 등과의 무선 통신을 수행한다. 예를 들어, 무선 통신부(14)는 와이브로(Wibro), 와이파이(Wi-Fi) 등으로 구성될 수 있다. 무선 통신부(14)는 안전모 몸체(70)의 외측면 또는 내측면에 설치될 수 있다.
센서부(16)는 산업 현장에서의 작업자의 움직임 및 작업자에게 가해지는 충격 등을 감지한다. 예를 들어, 센서부(16)는 기울기 센서 및 충격 센서를 포함할 수 있다. 기울기 센서로 작업자의 넘어짐 또는 장시간 움직임이 없는 상태를 감지하고, 충격 센서로 층돌 또는 낙하를 감지하는 역할을 수행한다. 물론, 센서부(16)는 온도 센서를 추가로 포함할 수 있다. 온도 센서에 의해 작업자가 작업하고 있는 현장의 온도를 실시간으로 감지할 수 있다. 센서부(16)는 안전모 몸체(70)의 외측면 또는 내측면에 설치될 수 있다.
제어부(18)는 CCD 카메라(10)의 영상과 위치 추적부(12)의 위치 정보 및 센서부(16)의 센싱 정보를 무선 통신부(14)를 통해 외부로 출력한다. 제어부(18)는 안전모 몸체(70)의 내측면에 설치됨이 바람직하다. 제어부(18)는 영상과 위치 정보 및 센싱 정보를 출력할 때 해당 작업자의 고유 식별정보를 함께 보낸다.
비상 버튼부(20)는 작업자가 위급 상황이 발생하였을 경우에 조작하는 버튼이다. 만약, 작업자가 비상 버튼부(20)를 조작하게 되면 제어부(18)는 작업자에게 위급 상황이 발생된 것으로 판단하여 위급 상황 정보를 무선 통신부(14)를 통해 외부로 출력한다. 이 경우, 제어부(18)는 해당 작업자의 고유 식별정보를 위급 상황 정보와 함께 보낸다. 비상 버튼부(20)는 안전모 몸체(70)의 외측면에 설치될 수 있다.
헤드폰(22)은 응급 상황 대처용 음성 또는 외부의 관리자와의 통화음을 출력한다. 이 경우, 제어부(18)는 무선 통신부(14)를 통해 입력되는 외부로부터의 응급 상황 대처용 음성 또는 외부의 관리자와의 통화음을 헤드폰(22)으로 출력한다. 헤드폰(22)은 안전모 몸체(70)의 일측에 설치된다.
마이크(24)는 작업자의 음성을 채집한다. 작업자가 마이크(24)를 통해 위급 상황을 알리게 되면 제어부(18)는 작업자의 음성을 신호화하여 무선 통신부(14)를 통해 외부로 출력한다. 마이크(24)는 안전모 몸체(70)의 일측에 설치된다. 마이크(24)를 통해 무전기 기능을 수행할 수 있다.
전원 스위치(26)는 안전모 몸체(70)의 내측면에 버튼 형식으로 설치된다. 전원 스위치(26)는 전원 온/오프 기능을 가지고, 작업자가 안전모(30)를 착용하게 되면 눌리어져서 자동으로 전원을 온시킨다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 센서를 이용한 산업 현장 안전 관리 시스템의 구성도이다.
본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 센서를 이용한 산업 현장 안전 관리 시스템은, 작업자가 착용하되, 작업자가 산업 현장에서 작업하는 현장 환경을 촬영하는 CCD 카메라와 산업 현장의 작업자의 위치를 추적하는 위치 추적부와 산업 현장에서의 작업자의 움직임 및 작업자에게 가해지는 충격을 감지하는 센서부, 및 영상 촬영부의 영상과 위치 추적부의 위치 정보 및 센서부의 센싱 정보를 무선 통신부를 통해 외부로 출력하는 제어부를 포함하는 안전모(30); 작업자가 작업하는 산업 현장별로 설치되어 안전모(30)로부터의 정보들을 서버(40)에게로 전송하고, 서버(40)로부터의 정보를 해당 산업 현장의 안전모(30)에게로 보내는 게이트웨이(34); 클라이언트(60)와의 통신을 수행할 뿐만 아니라 산업 현장별로 설치된 게이트웨이(34)로부터의 정보들을 수집하여 관리하는 서버(40); 및 서버(40)로부터의 정보를 근거로 산업 현장별 비상 상황 발생 여부 및 작업자의 위치를 확인하는 클라이언트(60);를 포함한다.
산업 현장(P1, P2, P3)별로 작업자가 적어도 한 명 이상이므로, 안전모(30)는 산업 현장별로 다수개 존재한다.
안전모(30)에 대한 보다 구체적인 설명은 상술한 도 1 및 도 2의 설명으로 갈음한다.
도 3에서, 미설명 부호 32는 산업 현장(P1, P2, P3)별로 설치되는 송수신기로서, 중계기 역할을 한다. 예를 들어, 하나의 송수신기(32)로 산업 현장(P1)을 커버할 수 있다면 해당 산업 현장(P1)에 하나의 송수신기(32)만 있어도 무방하지만, 상황에 따라서는 두 개 이상이 필요하기도 하다.
도 3에서, 미설명 부호 36은 무선 랜(LAN)이다. 필요에 따라서는 무선 랜(36)을 유선으로 할 수도 있다.
도 3에서, 미설명 부호 50은 인공위성이다. 인공위성(50)은 안전모(30)의 위치 추적부의 위치 정보 생성에 도움을 준다.
클라이언트(60)는 관리자가 조작하는 단말기이다. 관리자는 클라이언트(60)를 통해 센서부와 비상 버튼부 및 CCD 카메라 등으로부터의 정보를 근거로 산업 현장별로 비상 상황을 확인하고, 작업자의 위치를 실시간으로 확인할 수 있다. 바람직하게, 클라이언트(60)는 3D 기반의 웹(Web) 지원형 NMS(Network Management System)이 탑재된 것으로 보면 된다.
관리자는 클라이언트(60)를 통해 산업 현장별로 비상 상황을 확인하고 작업자의 위치를 실시간으로 확인함으로써, 관련 기관으로 신속하게 연락을 취하여 신속한 대응이 이루어지도록 할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 일 실시예로서, 작업자에게 부착되는 다양한 웨어러블 센서를 도시한 것이다. 헬멧에는 웨어러블 센서로서 개스 센서(gas sensor), 위치 추적부(tracking sensor), 낙하감지센서(fall sensor)가 부착되고, 상반신 전면부에는 온도센서(temperature sensor), 심박수 센서(heart rate sensor) 및 피로감지센서(fatigue sensor) 등이 설치될 수 있음을 보여준다. 근로자 헬멧에 연결되도록 부착되는 스마트 글래스(smart glass)를 구비하여 통신으로 원격지에서 전달하는 지시사항을 볼 수 있도록 하거나 또는 웨어러블 센서로 감지된 센서값을 디스플레이하는 용도로 이용할 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 기술사상 역시 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.
10: CCD 카메라 12: 위치 추적부
14: 무선 통신부 16: 센서부
18: 제어부 20: 비상 버튼부
22: 헤드폰 24: 마이크
26: 전원 스위치 30: 안전모
32: 송수신기 34: 게이트웨이
40: 서버 50: 인공위성
60: 클라이언트

Claims (1)

  1. 안전모에 설치되어 산업 현장에서 작업하는 현장 환경을 촬영하는 영상 촬영부;
    상기 안전모에 설치되어 상기 산업 현장의 작업자의 위치를 추적하는 위치 추적부;
    상기 안전모에 설치되어 상기 산업 현장에서의 작업자의 움직임 및 작업자에게 가해지는 충격을 감지하는 센서부;
    상기 안전모에 설치되어 상기 영상 촬영부의 영상과 상기 위치 추적부의 위치 정보 및 상기 센서부의 센싱 정보를 출력하는 제어부;
    상기 산업 현장별로 설치되고, 상기 제어부로부터의 정보들을 수신하여 서버에게로 전송하는 게이트웨이;
    상기 산업 현장별로 설치된 게이트웨이로부터의 정보들을 수집하여 관리하는 서버; 및
    상기 서버로부터의 정보를 근거로 산업 현장별 비상 상황 발생 여부 및 작업자의 위치를 확인하는 클라이언트;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 센서를 이용한 산업 현장 안전 관리 시스템.
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