KR20210048668A

KR20210048668A - 화로 안전관리장치 및 그 장치의 구동방법

Info

Publication number: KR20210048668A
Application number: KR1020190132604A
Authority: KR
Inventors: 김기성; 구자석
Original assignee: (주)오픈웍스
Priority date: 2019-10-24
Filing date: 2019-10-24
Publication date: 2021-05-04
Also published as: KR102286279B1

Abstract

본 발명은 화로 안전관리장치 및 그 장치의 구동방법에 관한 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 화로 안전관리장치는, 화로의 작업환경을 센싱하는 센싱장치로부터의 센싱 데이터 및 화로에 설치되는 비콘 수신기가 작업자의 착용용품과의 통신에 의해 취득하여 제공하는 신호감지결과를 각각 수신하는 통신 인터페이스부, 및 수신한 센싱 데이터의 분석 결과 및 수신한 신호감지결과에 의해 얻은 작업자의 위치정보를 근거로 화로의 지정 작업자의 착용용품으로 안전정보의 출력을 지시하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

화로 안전관리장치 및 그 장치의 구동방법{Apparatus for Managing Safety of Brazier and Driving Method Thereof}

본 발명은 화로 안전관리장치 및 그 장치의 구동방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 가령 출입제한과 같이 보안이 요구되는 화로에서 작업자들의 위치나 인원 등을 파악하고 작업 상황을 모니터링하여 위험상황 발생시 신속하게 대처하도록 하는 화로 안전관리장치 및 그 장치의 구동방법에 관한 것이다.

일반적으로 건설, 토목, 플랜트 등 안전이 최우선적으로 요구되는 현장에서 위험을 최소화하고, 또 미팅 등이 자유롭지 않은 현장에서는 작업의 안전에 대한 내용을 감독관 및 작업자들이 소지하는 스마트장치로 실시간으로 각 현장 및 작업에 필요한 안전정보 사항을 전송하게 된다. 이렇게 실시간 내지 수시로 정보를 제공하는 것은 현장마다 작업구간별 작업내용이 다르고, 위험 정도도 다양할 수 있기 때문에 안전에 대한 충분한 사전숙지가 필요할 뿐만 아니라 반복적으로 해당 안전 정보를 제공함으로써 안전의식의 지속적인 제고를 위한 것이다.

그런데, 터널 등과 같은 특수한 화로에서는 다양한 위험 요인으로 인해 안전사고가 많이 발생하게 되는데, 안전사고 발생시 작업자들에게 신속하게 알람을 고지하고 행동 요령을 알려야 하나 화로의 특성상 소리가 전달되지 않아 정확한 방송 내용을 고지할 수 없는 문제가 있어 이를 위해 각종 경고등, 비상벨 등을 갖추는 보조적인 도구를 함께 사용하고 있으나 이러한 장치들도 정확한 사고에 대한 행동 지침을 전달할 수 없는 문제가 여전히 존재하고 있다.

한국공개특허공보 제10-2017-0006095호(2017.01.17.) 한국등록특허공보 제10-1671209호(2016.10.26.) 한국등록특허공보 제10-1054937호(2011.08.01.

본 발명의 실시예는 가령 출입제한과 같이 보안이 요구되는 화로에서 작업자들의 위치나 인원 등을 파악하고 작업 상황을 모니터링하여 위험상황 발생시 신속하게 대처하도록 하는 화로 안전관리장치 및 그 장치의 구동방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 실시예에 따른 화로 안전관리장치는, 화로의 작업환경을 센싱하는 센싱장치로부터의 센싱 데이터 및 상기 화로에 설치되는 비콘 수신기가 작업자의 착용용품과의 통신에 의해 취득하여 제공하는 신호감지결과를 각각 수신하는 통신 인터페이스부, 및 상기 수신한 센싱 데이터의 분석 결과 및 상기 수신한 신호감지결과에 의해 얻은 상기 작업자의 위치정보를 근거로 상기 화로의 지정 작업자의 착용용품으로 안전정보의 출력을 지시하는 제어부를 포함한다.

상기 착용용품은 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 광을 출력하는 LED 소자를 포함하며, 상기 제어부는 상기 분석 결과에 따라 상기 LED 소자에서 의해 다른 색의 광이 출력되도록 상기 제어 신호를 전송할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 분석 결과가 안전 상태이면 녹색 광이 출력되도록 제어하고, 위험 상태이면 적색 광이 출력되도록 제어할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 신호감지결과로서 상기 착용용품으로부터 수신되는 비콘신호의 신호수신세기(RSSI)를 이용해 계산되는 거리값 및 상기 비콘 수신기의 좌표정보를 근거로 상기 작업자의 위치를 추적할 수 있다.

상기 화로 안전관리장치는, 상기 작업자의 작업 내용을 저장하는 저장부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 저장한 작업 내용을 더 고려하여 상기 지정 작업자의 착용용품으로 안전정보의 출력을 지시할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 센싱 데이터를 근거로 상기 화로 내의 산소, 이산화탄소, 메탄, 황화수소 및 미센먼지의 상태 및 화염이나 온도상태를 분석할 수 있다.

상기 화로 안전관리장치는 상기 화로를 포함하는 가상사설통신망(VPN) 내에 포함되어 구성되며, 상기 통신 인터페이스부는 상기 화로 내의 장치와 통신을 수행하기 위한 LTE 모뎀을 포함할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 센싱 데이터를 근거로 상기 화로의 가스상태 및 화염이나 온도상태를 분석할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 비콘 수신기가 상기 화로내에 복수 개 설치될 때, 신호수신세기가 큰 순서의 비콘 수신기에 대한 신호수신세기를 이용하여 계산되는 복수의 거리값을 통해 상기 작업자의 위치를 추적할 수 있다.

상기 복수 개의 비콘 수신기는 상기 화로의 바닥면을 기준으로 일정 높이마다 설치되며, 상기 제어부는, 상기 일정 높이에 설치되는 상기 비콘 수신기에서 감지되는 상기 화로에서 수직방향으로 이동하는 상기 착용용품의 신호수신세기를 거리로 계산하여 상기 작업자의 위치정보를 생성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 화로 안전관리장치의 구동방법은, 통신 인터페이스부 및 제어부를 포함하는 화로 안전관리장치의 구동방법으로서, 상기 통신 인터페이스부가, 화로의 작업환경을 센싱하는 센싱장치에서 제공하는 센싱 데이터 및 상기 화로에 설치되는 비콘 수신기에서 작업자의 착용용품과의 통신에 의해 취득해 제공하는 신호감지결과를 각각 수신하는 단계, 및 상기 제어부가, 상기 수신한 센싱 데이터의 분석 결과 및 상기 수신한 신호감지결과에 의해 얻은 상기 작업자의 위치정보를 근거로 상기 화로의 지정 작업자의 착용용품으로 안전정보의 출력을 지시하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 화로내의 작업 환경을 센싱하여 작업 환경의 상태에 따라 작업자들에게 작업 정보나 안전 정보를 LED 광이나 로고 빔 프로젝트 등의 방식으로 제공함으로써 작업자들의 안전을 증가시킬 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 작업자 안전관리시스템을 나타내는 도면,
도 2는 도 1의 착용용품을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 작업자의 위치정보 생성과정을 설명하기 위한 도면,
도 4는 도 1의 화로 안전관리장치의 세부 구조를 예시한 블록다이어그램, 그리고
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 화로 안전관리장치의 구동과정을 나타내는 흐름도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 작업자 안전관리시스템을 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 착용용품을 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 작업자 안전관리시스템(90)은 가령 가상사설통신망(VPN)을 구성하는 시스템으로서, 착용용품(100), 현장설치장치(101, 105), 통신망(110) 및 화로 안전관리장치(120)의 일부 또는 전부를 포함한다.

여기서, "일부 또는 전부를 포함한다"는 것은 현장설치장치(101, 105)의 일부 또는 전부나 통신망(110)과 같은 구성요소가 생략되어 시스템(90)이 구성되거나 화로 안전관리장치(120)의 일부 또는 전부가 통신망(110)을 구성하는 네트워크 장치(예: 무선교환장치 등)에 통합되어 구성될 수 있는 것 등을 의미하는 것으로서, 발명의 충분한 이해를 돕기 위하여 전부 포함하는 것으로 설명한다.

착용용품(100)은 가령 보안이 요구되거나 출입이 제한되는 화로(95)에서 작업하는 작업자가 착용하는 도 2에서와 같은 안전모(200), 안전복, 안전화, 허리벨트 등에 설치되는 장치이거나 그에 일체화되어 형성되는 장치, 나아가 국내 S사의 갤럭시*어와 같이 손목에 착용하는 웨어러블장치를 포함하며, 가급적 작업자가 공사 작업을 진행하는 과정에서 방해되지 않는 범위에서 사용되는 장치가 바람직하다. 이외에도 착용용품(100)은 작업자들이 별도로 휴대하는 스마트폰과 같은 휴대단말을 포함하며, 본 발명의 실시예에 따른 동작을 수행하기 위한 전용단말기를 포함할 수 있다.

착용용품(100)은 도 2에서와 같이 안전모(200)와 그 안전모(200)에 탑재되는 착용장치(210)를 포함할 수 있다. 착용장치(210)는 비콘(beacon) 통신 등을 수행하기 위한 통신장치를 포함할 수 있으며, 물론 블루투스, 와이파이나 지그비와 같은 근거리 통신을 수행하기 위한 근거리 통신모듈을 포함할 수 있다. 엄격히 말해, 비콘 통신을 위한 통신장치는 근거리 통신모듈에 포함될 수 있다. 다만, 통상적으로 비콘 통신은 일방향 통신을 수행하고, 와이파이나 블루투스의 경우에는 양방향 통신을 수행할 수 있으므로, 비콘 통신은 작업자의 위치를 추적하기 위해 사용될 수 있고, 양방향 통신의 경우에는 가령 특정 작업자에게 안전정보(101a)를 전송하거나 안전정보(101a)가 출력되도록 지시할 때 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 착용용품(100)은 비콘 통신을 위한 제1 통신모듈 즉 비콘 송신기 및 양방향 통신이 가능한 제2 통신모듈을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 착용용품(100)의 착용장치(210)는 화로 안전관리장치(120)로부터 전송되는 안전정보를 다양한 형태로 표시할 수 있는 안전정보출력장치를 포함할 수 있다. 그 안전정보출력장치는 간단하게는 LED 모듈로 구성될 수 있다. 즉, 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 LED 소자를 포함하도록 하고, 화로(95)의 현재 작업환경이 좋지 않으면 적색의 LED를 발광시켜 벽면에 적색이 표시되도록 하는 것이다. 물론 작업환경에 따라 녹색이나 청색을 벽면에 표시하도록 할 수 있다. 이러한 점에서 LED 소자는 적외선빔 등을 조사하는 LED 반도체소자인 것이 바람직하다. 물론 LED가 아닌 빔프로젝터와 같은 방식으로 지정된 문구의 안전정보가 벽면에 표시되도록 할 수도 있을 것이다. 대표적으로 '가스사고발생', '대피요함'과 같은 문구가 벽면에 표시되도록 하는 것이다.

이를 위하여 가령, 안전정보출력장치는 투명한 유리기판이나 필름 등에 안전문구를 설정(예: 인쇄)한 후, 화로 안전관리장치(120)로부터의 제어 명령에 따라 특정 문구의 기판이나 필름이 선택되고, 그 선택된 기판이나 필름의 후면에서 광을 조사하도록 하여 벽면에 안전정보 즉 안전문구가 표시되도록 할 수 있다. 물론 특정 색의 적외선빔을 조사하는 LED 반도체소자를 이용하는 경우에는 해당 LED 반도체소자들의 선택에 따라 해당 색이 벽면에 조사되어 문구를 형성하는 것이므로 화로 안전관리장치(120)로부터 안전문구와 관련한 데이터를 제공받는다고 볼 수 있다. 이와 같이 안전정보를 모든 작업자 또는 지정 작업자가 벽면에 조사된 색깔이나 패턴(예: 바코드나 QR코드와 같은 형태), 또는 문구를 통해 인식하는 것은 다양한 방법이 가능할 수 있으므로 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 형태에 특별히 한정하지는 않을 것이다.

무엇보다 착용용품(100)은 화로(95) 내에서 주변에 설치되는 현장설치장치(101, 105)에서 비콘 수신기(혹은 비콘 스캐너)(105)로 비콘 신호를 전송할 수 있다. 비콘 신호를 통해 작업자의 현재 위치를 알리기 위한 장치(식별)정보를 주기적으로 전송한다. 물론 그 장치정보는 착용용품(100)에 대한 고유번호와 같은 식별정보이며, 그 장치정보는 곧 작업자의 작업자정보를 의미한다고 볼 수 있다. 다시 말해, 작업자들이 최초에 작업을 위해 화로(95)으로 투입될 때, 화로 안전관리장치(120)는 작업자가 가령 스마트폰 등의 어플리케이션(이하, 앱) 등을 통해 사용자정보(예: 이름이나 착용용품의 고유번호 등) 등을 작업자정보로 입력하도록 하여 화로(95)에 투입된 작업자들을 모니터링을 시작할 수 있다. 따라서 이를 근거로 화로내에서 이동하는 작업자들의 위치를 파악할 수 있다.

화로(95) 내에는 현장설치장치(101, 105)가 구비된다. 현장설치장치(101, 105)는 센싱장치(101)와 착용용품(100)과 통신을 수행하는 비콘 수신기(105)를 포함한다. 물론 비콘 수신기(105)는 비콘 신호를 이용하는 것이 아니라면 무선공유기와 같은 통신중계장치가 될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 비콘 수신기(105)가 센싱장치(101)에 통합하여 구성되는 경우, 또 센싱장치(101)가 없이 비콘 수신기(105)만 운용되는 경우도 얼마든지 가능하므로 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 형태에 특별히 한정하지는 않을 것이다. 다만, 설명의 편의를 위해 분리 운영되는 것으로 설명한다.

센싱장치(101)는 화로(95) 내에서 바닥면에 놓일 수 있다. 센싱장치(101)는 작업 환경을 센싱하기 위한 다양한 종류의 센서들을 포함할 수 있는데, 대표적으로 산소, 이산화탄소, 메탄, 황화수소, 미세먼지 등을 감지하는 가스센서나 온도 혹은 화염을 센싱하기 위한 온도센서나 화염센서(예: 불꽃감지센서 등)를 포함할 수 있다. 물론 센싱장치는 카메라와 같은 촬영장치를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 특정 환경 하에서 작업자가 작업을 진행하여 사고가 발생할 수 있기 때문에 이에 대한 철저한 관리를 위하여 센싱 데이터가 활용될 수 있는 것이다. 촬영장치는 촬영영상을 통해 화로(95)의 다양한 상황을 더 모니터링하기 위해 요구될 수 있지만, 대표적으로 공사 진척 상황을 확인하기 위해 사용될 수 있다.

가령 작업자가 화로(95)에서 부득이하게 용접 작업을 진행해야 할 때, 해당 작업자에게 작업환경과 관련되는 안전정보를 제공함으로써 용접 작업을 중단하도록 할 수 있다. 실제로 작업이 이루어지는 화로에서 그 공간이 매우 넓고 또 그러한 이유로 인해 안전정보의 전달이 용이하지 않을 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 작업자의 착용용품(100)을 통해 안전정보를, 나아가서는 지정된 작업자에게만 안전정보가 전달되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 센싱장치(101)는 비콘 스캐너(105)와 통신을 수행하기 위한 근거리 통신모듈을 더 포함할 수 있으며, 비콘 스캐너(105)가 화로(95)에서 가령 지정된 상하 영역을 이동할 때, 자신의 위치정보를 제공하여 비콘 스캐너(105)가 센싱장치(101)와의 통신에 의해 위치정보 즉 3차원 좌표정보를 생성하도록 할 수 있다. 이에 따라, 비콘 스캐너(105)는 상하 이동시에도 착용용품(100)과 통신에 의해 신호감지결과를 화로 안전관리장치(120)로 제공함으로써 신호세기가 클 때의 지점, 또 그 지점과의 거리 등을 근거로 작업자의 위치정보를 생성할 수 있다. 이때 작업자의 높이 위치를 파악할 수 있게 되는 것이다.

비콘 수신기(105)는 화로(95)의 작업이 진행될 때, 또는 그 진행 과정에서 설치될 수 있다. 화로(95)의 가운데 부분에 가령 도르래 등을 설치하여 이에 고정될 수 있으며, 일측 벽면에 고정될 수 있다. 물론 작업자들이 화로(95) 내에서 수직 방향으로 작업을 진행하기 위해 작업용 발판(97)이나 작업대 등을 모두 설치한 상태에서 작업을 진행하는 경우에는 비콘 수신기(105)를 먼저 설치한 후에 화로(95) 내의 작업을 진행할 수 있다. 화로(95) 내에 설치되는 비콘 수신기(105)는 화로(95) 내에 설치될 때, 자신의 설치 위치를 알리기 위한 페어링 동작 등을 수행할 수 있다. 예를 들어, 현장의 감독 관리자가 전용 단말기나 노트북 등을 이용하여 설치된 비콘 수신기(105)와 통신을 수행하여 비콘 수신기(105)의 위치정보를 생성하고, 이를 화로 안전관리장치(120)로 전송해 주는 것이다. 또는 바닥면에 놓여 있는 센싱장치(101)와 통신을 수행하여 자체적으로 위치를 계산한 후, 통신망(110)을 경유하여 화로 안전관리장치(120)로 전송되도록 할 수 있다. 또는 감독관이 바닥면의 4개의 모서리 영역에 통신장치(예: 마커 등)를 설치한 후, 상측에 설치되는 비콘 수신기(105)와 통신을 수행하여 위치정보를 생성하도록 할 수 있다. 가장 정확하게는 삼각측량을 통해 위치를 계산할 때 3차원 공간 상에서의 비콘 수신기(105)의 위치가 정확히 계산될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 비콘 수신기(105)는 다양한 방식으로 그 위치에 대한 위치정보(예: 3차원 공간상의 좌표정보)가 생성될 수 있으며, 화로(95) 내에서 작업자들의 착용용품(100)과 통신을 수행하여 작업자들의 위치정보를 좀더 정확히 취득하기 위하여 복수의 비콘 수신기(105)를 화로(95) 내에 설치할 수도 있는 것이므로, 하나의 비콘 수신기(105)가 설치되어 사용된다 해도 크게 문제되지는 않을 것이다. 예를 들어, 수직방향으로 설치되는 2개의 비콘 수신기(105)에서 특정 작업자의 비콘 신호의 세기가 동일 신호세기로 측정되었다면, 작업자는 2개의 비콘 수신기(105)의 가운데에 위치할 확률이 높다. 다시 말해, 작업자의 위치를 파악할 때, 비콘 신호의 신호 수신세기를 측정하고 어느 방향에서 크게 수신되는지를 확인하면 수신세기를 근거로 거리를 측정하여 대략 3차원 공간 내에서의 작업자의 위치를 파악할 수 있지만, 더 정확한 측정을 위하여 주변 비콘 수신기(105)를 더 이용할 수 있는 것이다.

이와 같이, 화로(95) 내에 설치되는 비콘 수신기(105)는 주변 작업자들의 착용용품(100)과 통신을 수행하여 가령 비콘 통신을 수행하여 비콘 정보를 수신하고, 수신한 비콘 정보를 통신망(110)을 경유하여 화로 안전관리장치(120)로 제공하거나 자체적으로 신호세기를 이용해 거리를 측정하여 측정 결과나 방향 정보 등에 대한 정보를 제공해 줄 수도 있다. 화로(95) 내에 설치되는 모든 비콘 수신기(105)가 화로 안전관리장치(120)로 착용용품(100)의 센싱 즉 (신호)감지결과를 화로 안전관리장치(120)로 전송해 준다고 볼 수 있다. 물론 이의 과정에서 화로(95)의 출입구에 설치되는 액세스포인트(예: 무선공유기)를 더 경유하여 통신망(110)으로 신호감지결과가 전송될 수 있을 것이다.

또한, 비콘 스캐너(105)는 화로(95)의 가운데에서 도르래 등에 설치되는 경우, 지정 높이 영역의 통신을 관장하도록 하거나, 지정 높이 영역의 상하로 이동하면서 작업자의 착용용품(100)과 통신을 수행할 수 있는데, 이와 같이 비콘 스캐너(105)의 이동이 발생하는 경우에는 지정 영역의 특정 지점에서의 위치정보(예: 좌표값)를 근거로 이동하는 비콘 스캐너(105)의 좌표값을 변경하거나, 바닥면의 센싱장치(101)와 통신을 수행하여 센싱장치(101)의 위치정보를 제공받아 이를 수정하여 이동 중인 현재의 비콘 스캐너(105)의 위치정보 즉 좌표값을 생성할 수 있다. 그리고, 비콘 스캐너(105)는 현 위치에서의 위치정보와 그때의 착용용품(100)과 통신에 의해 감지되는 신호감지결과를 화로 안전관리장치(120)로 전송할 수 있다.

통신망(110)은 유무선 통신망을 모두 포함한다. 가령 통신망(110)으로서 유무선 인터넷망이 이용되거나 연동될 수 있다. 여기서 유선망은 케이블망이나 공중 전화망(PSTN)과 같은 인터넷망을 포함하는 것이고, 무선 통신망은 CDMA, WCDMA, GSM, EPC(Evolved Packet Core), LTE(Long Term Evolution), 와이브로(Wibro) 망, 5G 통신망 등을 포함하는 의미이다. 물론 본 발명의 실시예에 따른 통신망(110)은 이에 한정되는 것이 아니며, 향후 구현될 차세대 이동통신 시스템의 접속망으로서 가령 클라우드 컴퓨팅 환경하의 클라우드 컴퓨팅망, 5G망 등에 사용될 수 있다. 가령, 통신망(110)이 유선 통신망인 경우 통신망(110) 내의 액세스포인트는 전화국의 교환국 등에 접속할 수 있지만, 무선 통신망인 경우에는 통신사에서 운용하는 SGSN 또는 GGSN(Gateway GPRS Support Node)에 접속하여 데이터를 처리하거나, BTS(Base Station Transmission), NodeB, e-NodeB 등의 다양한 중계기에 접속하여 데이터를 처리할 수 있다.

통신망(110)은 액세스포인트를 포함할 수 있다. 액세스포인트는 건물 내에 많이 설치되는 펨토(femto) 또는 피코(pico) 기지국과 같은 소형 기지국을 포함한다. 물론 액세스포인트는 통신사의 자원일 수 있다. 여기서, 펨토 또는 피코 기지국은 소형 기지국의 분류상 착용용품(100)이나 현장설치장치(101, 105)를 최대 몇 대까지 접속할 수 있느냐에 따라 구분된다. 물론 액세스포인트는 착용용품(100)이나 현장설치장치(101, 105)와 지그비 및 와이파이 등의 근거리 통신을 수행하기 위한 근거리 통신모듈을 포함한다. 액세스포인트는 무선통신을 위하여 TCP/IP 혹은 RTSP를 이용할 수 있다. 여기서, 근거리 통신은 와이파이 이외에 블루투스, 지그비, 적외선(IrDA), UHF(Ultra High Frequency) 및 VHF(Very High Frequency)와 같은 RF(Radio Frequency) 및 초광대역 통신(UWB) 등의 다양한 규격으로 수행될 수 있다. 이에 따라 액세스포인트는 데이터 패킷의 위치를 추출하고, 추출된 위치에 대한 최상의 통신 경로를 지정하며, 지정된 통신 경로를 따라 데이터 패킷을 다음 장치, 예컨대 화로 안전관리장치(120)로 전달할 수 있다. 액세스포인트는 일반적인 네트워크 환경에서 여러 회선을 공유할 수 있으며, 예컨대 라우터(router), 리피터(repeater) 및 중계기 등이 포함된다.

화로 안전관리장치(120)는 화로(95)에서 이루어지는 작업자들에 대한 안전 관리 동작을 수행한다. 2차원으로 관리될 수 있지만, 3차원 공간에서 관리되도록 하는 것이 바람직하다. 이를 위하여 화로 안전관리장치(120)는 작업자의 위치정보를 3차원 정보로 취득할 수 있으며, 화로(95) 내의 모든 장치들에 대한 위치정보를 3차원 정보로 취득하고, 이를 근거로 모니터링을 수행할 수 있다.

물론 화로 안전관리장치(120)는 그 3차원 정보에 대한 좌표정보를 계산할 때, 절대좌표값으로 계산하여 작업자의 위치정보를 모니터의 화면상에 표시할 수 있지만, 상대좌표값으로 계산하여 작업자의 위치정보를 계산해 화면에 표시해 줄 수 있다. 이는 계산방식이 조금 상이한 것일 뿐 최종적으로 화면에 표시되는 작업자의 위치정보에는 크게 차이가 없다. 예를 들어, 화로 안전관리장치(120)는 화로(95)를 복수의 소공간으로 구분하고 각 소공간에 좌표를 부여할 수 있다. 따라서, 3차원 공간상의 정중앙을 기준으로 위치정보를 계산하고자 하는 경우에는 상대좌표값으로 계산하여 그에 따라 작업자의 위치정보를 표시해 줄 수 있고, 또는 좌측의 최상단을 시작으로 좌표를 계산하고자 할 경우에는 절대좌표값을 작업자의 위치정보를 계산하여 화면에 표시해 줄 수 있는 것이다.

화로 안전관리장치(120)는 화로(95)의 지정 위치 즉 설치된 위치의 좌표값을 알고 있는 비콘 수신기(105)들이 전송하는 착용용품(100)의 감지 신호 즉 신호감지결과를 수신한다. 예를 들어, 복수의 비콘 수신기(105)가 A라는 작업자와 통신을 수행한 결과가 화로 안전관리장치(120)로 전송될 수 있다. 물론 그 감지 결과에는 해당 작업자의 착용용품(100)에 대한 장치정보, 신호수신세기, 나아가서는 방향에 대한 정보가 수신될 수 있다. 따라서, 신호세기가 가장 세게 수신되는 비콘 수신기(105)의 좌표값을 기준으로 방향 정보를 통해 방향을 결정하고, 또 수신된 신호수신세기에 의해 거리를 측정하여 A 작업자의 위치정보를 추적할 수 있게 되는 것이다. 이의 과정에서 화로 안전관리장치(120)는 신호세기가 가장 세게 수신된 비콘 수신기(105)의 감지 결과 이외에도 다른 비콘 수신기(105)의 감지 결과를 이용할 수 있는데, 앞서 언급한 대로 2개의 비콘 수신기(105)의 가운데에 작업자가 위치하는 경우가 대표적일 수 있고, 또 3각 측량을 수행하는 경우에는 3차원 공간상에서 복수의 비콘 수신기(105)를 이용해 작업자의 위치정보를 보다 정확히 측정할 수 있게 된다. 다시 말해, 3개의 비콘 수신기(105)의 좌표값들을 근거로 무게 중심의 위치에 작업자가 위치한다고 판단할 수 있는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 화로 안전관리장치(120)는 화로(95) 내의 통신 시스템 설계나 또 어떠한 장치를 사용하느냐에 따라 작업자의 위치정보를 생성하고, 또 생성한 위치정보를 이용하여 작업자들을 모니터링하기 위한 다양한 방법이 있을 수 있다. 대표적으로 방향 정보이다. 다시 말해, 착용용품(100)에서 고가의 통신모듈을 사용하여 착용용품(100)과 비콘 수신기(105)가 통신을 수행할 때, 가장 신호세기가 센 쪽의 방향에 대한 정보를 취득하는 것이 가능하다면 이를 이용하면 되지만, 이러한 방향 정보의 취득이 불가능할 경우에는 만약 작업자가 스마트폰 등을 소지하는 경우에는 이를 통해 방향 정보가 제공되도록 할 수도 있는 것이다. 다시 말해, 스마트폰은 고가의 기기이고, 따라서 방향센서로서 자이로센서나 속도센서 등을 탑재하는데, 이러한 센서는 방향정보를 얻기에 매우 유용하다.

본 발명의 실시예에서는 무엇보다 저가의 통신장치를 화로(95) 내에서 활용하되, 그러면서도 작업자의 안전을 최상으로 담보할 수 있는 방법을 찾을 수 있다면 그러한 방법에 의해 통신 시스템이 설치되는 것이 바람직할 것이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 작업자의 위치정보 생성과정을 설명하기 위한 도면이다.

설명의 편의상 도 3을 도 1과 함께 참조하면, 가령 도 1의 화로(95)에는 각 공간을 복수의 세부 공간으로 구분할 수 있고, 각 공간의 통신을 관할하는 복수의 비콘 수신기(105a ~ 105c)를 각각 설치하여 사용할 수 있다. 화로(95) 내에서 복수의 비콘 수신기(105a ~ 105c)를 설치하여 사용하는 경우, 활용할 수 있는 데이터가 그만큼 더 많아지는 것이므로 이는 다시 말해 작업자들의 위치를 정확히 측정할 수 있는 객관적 근거가 된다고 볼 수 있다.

따라서, 3차원 공간상에서 상하의 2개의 비콘 수신기에서 특정 작업자의 착용용품(100)에 대한 방향과 신호세기정보를 각각 활용하게 되면, 2개의 방향에서 특정 거리에서 서로 만나는 지점이 작업자의 정확한 위치가 되는 것이다. 따라서, 작업자의 해당 지점은 2개의 비콘 수신기가 설치되는 설치 위치 즉 2개의 좌표값을 근거로 계산될 수 있는 것이다.

한편, 비콘 스캐너(105a ~ 105c)는 분할 영역에 대한 인원 및 위치를 보다 명확하게 측정하기 위하여 분할 영역의 상하 위치를 주기적으로 변경하면서 즉 상하 이동하여 각 분할 영역에 위치한 인원 및 위치를 파악할 수 있다. 즉 A 사람의 위치가 위의 이동하는 스캐너에 따라 반복으로 신호세기가 변동되므로 스캐너의 위치에 따른 신호세기를 통해 위치를 파악할 수 있게 된다. 거리가 가까울 때 신호세기가 강하지만, 본 발명의 실시예에서는 수평일 때 가장 강할 수 있다. 도 3에서 볼 때, 제1 비콘스캐너(105a)는 제1 관리영역을 상하 이동하면서 작업자의 착용용품(100)을 스캔하고, 제2 비콘스캐너(105b)는 제2 관리영역에서, 또 제3 비콘스캐너(105c)는 제3 관리영역에서 상하 이동하면서 주변의 착용용품(100)을 스캔하게 된다. 그리고 그 비콘 스캐너(105a ~ 105c)들에 의해 각각 스캔된 비콘 신호는 도 1의 화로 안전관리장치(120)로 제공하여 작업자의 위치를 파악할 수 있도록 할 수 있으며, 자세한 내용은 앞서의 내용들로 대신하고자 한다.

도 4는 도 1의 화로 안전관리장치의 세부 구조를 예시한 블록다이어그램이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 도 1의 화로 안전관리장치(120)는 통신 인터페이스부(400), 제어부(410), 작업자 위치처리부(420) 및 저장부(430)의 일부 또는 전부를 포함한다.

여기서, "일부 또는 전부를 포함한다"는 것은 저장부(430)와 같은 일부 구성요소가 생략되어 구성되거나 작업자 위치처리부(420)와 같은 구성요소가 제어부(410)와 같은 다른 구성요소에 통합되어 구성될 수 있는 것 등을 의미하는 것으로서, 발명의 충분한 이해를 돕기 위하여 전부 포함하는 것으로 설명한다.

통신 인터페이스부(400)는 도 1의 통신망(110)을 경유하여 화로(95) 내의 현장설치장치(101, 105)와 통신을 수행할 수 있으며, 나아가서는 화로(95)의 출입구에 설치되는 액세스포인트와 통신을 통해 현장설치장치(101, 105)와 통신을 수행할 수 있다. 액세스포인트와 현장설치장치(101, 105)는 무선통신을 수행하는 것이 바람직하지만, 유선통신을 수행할 수도 있다.

통신 인터페이스부(400)는 센싱장치(101)에서 제공하는 화로내의 작업환경에 대한 센싱 데이터, 이는 촬영영상을 포함할 수 있는데, 이를 수신하여 제어부(410)로 전달한다. 또한, 통신 인터페이스부(400)는 비콘 수신기(105)에서 제공하는 주변 착용용품(100)에 대한 감지 결과를 수신하여 제어부(410)로 전달한다. 감지 결과는 착용용품(100)의 장치정보나 신호수신세기, 나아가서는 방향 등에 대한 정보를 포함할 수 있다.

또한, 통신 인터페이스부(400)는 제어부(410)의 제어하에 비콘 수신기(105)로 특정 작업자 또는 전체 작업자에게 전송하기 위한 안전정보를 전송할 수 있다. 여기서, 안전정보는 특정 안전정보가 착용용품(100)에서 제공되도록 하는 제어신호를 포함할 수 있다. 다시 말해, 착용용품(100)이 단순히 앞서 언급한 대로 LED 반도체소자를 이용해 적, 녹, 청의 빔을 출력하도록 하는 경우에는 이에 관계되는 제어신호를 제공하면 된다. 또한, 착용용품(100)이 빔프로젝터와 같이 '가스사고발생'과 같은 문구가 들어가는 안전정보를 벽면에 표시하도록 하는 경우에는 관련 안전정보가 출력되도록 하는 제어신호를 제공할 수 있다. 예를 들어, 화로(95)의 작업 환경을 센싱한 결과 용접 작업이 부적절한 상황이라고 판단될 때, 용접 작업이 진행되는 작업자에게 안전정보가 제공되도록 하는 것이다.

제어부(410)는 화로 안전관리장치(120)를 구성하는 통신 인터페이스부(400), 작업자 위치처리부(420) 및 저장부(430)의 전반적인 제어 동작을 담당한다. 예를 들어, 통신 인터페이스부(400)에서 센싱 데이터나 착용용품(100)의 감지결과가 수신되면 이를 작업자 위치처리부(420)에 제공한다. 이의 과정에서 제어부(410)는 관련 데이터나 정보를 저장부(430)에 임시 저장한 후 이용할 수 있다.

또한, 제어부(410)는 작업자 위치처리부(420)에서 센싱 데이터를 근거로 특정 작업자의 작업 진행이 위험할 수 있다고 판단하여 지시 명령을 수신할 때, 특정 안전정보가 작업자의 착용용품(100)에서 출력될 수 있도록 통신 인터페이스부(400)를 제어한다. 작업자의 작업 진행 여부를 판단하기 위하여, 작업자 위치처리부(420)는 기저장되어 있는 작업자의 작업 정보를 확인하여 판단하게 된다.

작업자 위치처리부(420)는 본 발명의 실시예에 따른 작업자 안전관리모니터링 동작을 수행하기 위한 프로그램을 포함하고 제어부(410)의 제어에 의해 이를 실행시킬 수 있다. 우선 작업자 위치처리부(420)는 화로(95) 내에 설치되는 현장설치장치(101, 105)들에 대한 정보를 기저장할 수 있고, 나아가 화로(95)에 투입되는 작업자들에 대한 작업자 정보도 기저장할 수 있다. 이를 위하여 작업자들은 작업에 투입되기 전 자신이 소지하는 스마트폰을 통해 앱을 구동하여 이를 통해 화로 안전관리장치(120)에 접속하여 정보를 입력할 수 있다. 물론 현장 감독관이 독자적으로 입력하는 것도 얼마든지 가능할 수 있을 것이다.

이후, 작업자 위치처리부(420)는 화로(95)의 현장설치장치(101, 105)들로부터 화로(95)의 센싱 데이터가 수신되면 이를 근거로 작업환경이나 작업자들의 이동 위치를 모니터링할 수 있게 된다. 모니터링은 별도의 디스플레이부에 의해 이루어질 수 있다. 본 발명의 실시예에 따라 작업자 위치처리부(420)는 화로(95)에 대하여 3차원 정보를 생성하고 이를 근거로 화면에 표시할 수 있도록 한다. 다시 말해, 화로(95)의 일측면을 기준으로 깊이 정보도 함께 생성하여 모니터상에 구현되는 3차원 화면상에 작업자의 위치를 표시하게 된다. 물론 화면에 2차원으로 표시하기 위하여 2차원 정보로 생성하여도 무관하다.

가령 3차원 정보를 생성하기 위하여 앞서 언급한 대로, 일측면에는 비콘 수신기(105)가 설치되지만, 4면으로는 고정 비콘장치를 더 설치함으로써 방향에 대한 정보를 취득함으로써 이를 근거로 깊이 정보를 취득하여 3차원 공간상의 작업자의 위치를 추적할 수 있다. 물론 3차원 공간상의 깊이 정보를 취득하기 위하여 센싱장치(101)에 구비되는 3차원 카메라를 이용하거나 또는 2차원 카메라라 하더라도 깊이 정보를 생성하는 별도의 모듈을 동작시킴으로써 깊이 정보를 생성하여 이를 활용하도록 할 수도 있을 것이다.

나아가, 작업자 위치처리부(420)는 3차원 공간상의 작업자의 위치를 화면상에 표시하도록 하기 위하여 절대좌표나 상대좌표의 방식으로 좌표값을 계산하여 처리할 수 있다. 이는 시스템 설계자의 의도에 따라 결정되는 것이므로 어느 하나의 방식에 특별히 한정하지는 않을 것이다. 무엇보다 작업자 위치처리부(420)는 화로(95)에 설치되는 비콘 수신기(105), 나아가 고정 비콘장치의 위치정보와, 착용용품(100)과의 통신에 의해 취득되는 신호세기나 방향정보 등을 이용하여 착용용품(100)의 위치정보, 더 정확하게는 그에 따른 작업자의 위치정보를 3차원 정보로 생성하여 이를 근거로 모니터링이 이루어지도록 할 수 있는 것이다.

예를 들어, 공간상의 정중앙을 기준으로 앞쪽이면 (+)방향이 되는 것이고, 뒤쪽이면 (-)방향이 되는 것이고, 이러한 방향과 관련한 정보는 4면에 설치되는 고정 비콘장치를 함께 이용함으로써 측정이 가능하게 된다. 가령, 뒤쪽에 비콘 수신기(105)가 설치되어 있고, 앞면에 고정 비콘장치가 설치되어 있으며, 그 중간에 작업자가 위치할 것이므로 고정 비콘장치들의 신호세기를 근거로 작업자의 방향을 판단하고, 또 그에 따른 거리를 측정하여 특정 방향에서의 정확한 위치를 판단할 수 있게 되는 것이다.

나아가, 작업자 위치처리부(420)는 각 지정 영역을 관할하는 비콘 스캐너(105a ~ 105c)들이 각각의 지정 영역을 상하 이동하면서 스캔한 비콘 신호를 근거로 수신신호세기가 클 때 등을 근거로 각 영역에 위치하는 작업자들의 위치를 정확히 파악할 수 있게 된다. 물론 이를 위하여 이동하는 비콘 스캐너(105a ~ 105c)들은 자신의 이동시의 위치정보를 생성해야 하는 것이 바람직하며, 이는 앞서 설명한 바 있으므로 그 내용들로 대신하고자 한다. 예를 들어, 바닥면에 지정 위치에 고정되어 있는 센싱장치(101)를 이용하는 방식이 대표적이다.

저장부(430)는 제어부(410)의 제어하에 처리되는 다양한 데이터와 정보를 임시 저장할 수 있으며, 가령 화로 안전관리장치(120)의 초기 동작시 DB(120a)에 저장되어 있는 데이터를 가져와 저장부(430)에 저장하여 이용할 수 있다. 예를 들어, 특정 작업자들에 대한 성명이나 기타 다양한 작업자정보가 기저장되어 있는 경우, 이를 저장부(430)에 저장하고, 현장에서는 작업자들로부터 어떠한 작업장에 투입되는지에 대한 정보만 입력하도록 함으로써 이의 정보를 저장부(430)에 함께 저장시킨 후 제어부(410)의 요청이 있을 때 출력할 수 있을 것이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 화로 안전관리장치의 구동과정을 나타내는 흐름도이다.

설명의 편의상 도 5를 도 1과 함께 참조하면, 도 1의 화로 안전관리장치(120)는 화로의 작업환경을 센싱하는 센싱장치(101)에서 제공하는 센싱 데이터 및 화로에 설치되는 비콘 수신기(105)가 작업자의 착용용품(100)과의 통신에 의해 취득해 제공하는 신호감지 결과를 각각 수신한다(S500). 여기서, 착용용품(100)은 가령 비콘 통신을 위한 통신장치와, 안전정보를 출력하기 안전정보출력장치를 포함할 수 있다.

또한, 화로 안전관리장치(120)는 수신한 센싱 데이터의 분석 결과 및 수신한 감지 결과에 의해 얻은 작업자의 위치정보를 근거로 화로(95)의 지정 작업자의 착용용품(100)으로 안전정보의 출력을 지시한다(S510). 제어 명령에 의해 출력되는 안전정보는 색깔이나 특정 패턴(예: QR코드나 바코드나 모르스부호와 같은 패턴)으로 출력될 수 있고 벽면에 출력되어 안전문구를 형성하는 형태가 될 수도 있다. 안전문구는 먼저 사고유형을 알리고, 이어 그에 따른 대처방안을 알리는 순으로 문구가 출력될 수 있다.

상기한 내용 이외에도 기타 화로 안전관리장치(120)와 관련한 내용은 앞서 충분히 설명하였으므로 그 내용들로 대신하고자 한다.

한편, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 비일시적 저장매체(non-transitory computer readable media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시 예를 구현할 수 있다.

여기서 비일시적 판독 가능 기록매체란, 레지스터, 캐시(cache), 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라, 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로, 상술한 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리 카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독가능 기록매체에 저장되어 제공될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

100: 착용용품 101, 105: 현장설치장치
101: 센싱장치 105: 비콘 수신기
110: 통신망 120: 화로 안전관리장치
400: 통신 인터페이스부 410: 제어부
420: 작업자 위치처리부 430: 저장부

Claims

화로의 작업환경을 센싱하는 센싱장치로부터의 센싱 데이터 및 상기 화로에 설치되는 비콘 수신기가 작업자의 착용용품과의 통신에 의해 취득하여 제공하는 신호감지결과를 각각 수신하는 통신 인터페이스부; 및
상기 수신한 센싱 데이터의 분석 결과 및 상기 수신한 신호감지결과에 의해 얻은 상기 작업자의 위치정보를 근거로 상기 화로의 지정 작업자의 착용용품으로 안전정보의 출력을 지시하는 제어부;를
포함하는 화로 안전관리장치.
제1항에 있어서,
상기 착용용품은 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 광을 출력하는 LED 소자를 포함하며, 상기 제어부는 상기 분석 결과에 따라 상기 LED 소자에서 의해 다른 색의 광이 출력되도록 상기 제어 신호를 전송하는 화로 안전관리장치.
제2항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 분석 결과가 안전 상태이면 녹색 광이 출력되도록 제어하고, 위험 상태이면 적색 광이 출력되도록 제어하는 화로 안전관리장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 신호감지결과로서 상기 착용용품으로부터 수신되는 비콘신호의 신호수신세기(RSSI)를 이용해 계산되는 거리값 및 상기 비콘 수신기의 좌표정보를 근거로 상기 작업자의 위치를 추적하는 화로 안전관리장치.
제1항에 있어서,
상기 작업자의 작업 내용을 저장하는 저장부;를 더 포함하며,
상기 제어부는 상기 저장한 작업 내용을 더 고려하여 상기 지정 작업자의 착용용품으로 안전정보의 출력을 지시하는 화로 안전관리장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 센싱 데이터를 근거로 상기 화로 내의 산소, 이산화탄소, 메탄, 황화수소 및 미센먼지의 상태 및 화염이나 온도상태를 분석하는 화로 안전관리장치.
제1항에 있어서,
상기 화로 안전관리장치는 상기 화로를 포함하는 가상사설통신망(VPN) 내에 포함되어 구성되며, 상기 통신 인터페이스부는 상기 화로 내의 장치와 통신을 수행하기 위한 LTE 모뎀을 포함하는 화로 안전관리장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 비콘 수신기가 상기 화로내에 복수 개 설치될 때, 신호수신세기가 큰 순서의 비콘 수신기에 대한 신호수신세기를 이용하여 계산되는 복수의 거리값을 통해 상기 작업자의 위치를 추적하는 화로 안전관리장치.
제8항에 있어서,
상기 복수 개의 비콘 수신기는 상기 화로의 바닥면을 기준으로 일정 높이마다 설치되며,
상기 제어부는, 상기 일정 높이에 설치되는 상기 비콘 수신기에서 감지되는 상기 화로에서 수직방향으로 이동하는 상기 착용용품의 신호수신세기를 거리로 계산하여 상기 작업자의 위치정보를 생성하는 화로 안전관리장치.
통신 인터페이스부 및 제어부를 포함하는 화로 안전관리장치의 구동방법으로서,
상기 통신 인터페이스부가, 화로의 작업환경을 센싱하는 센싱장치에서 제공하는 센싱 데이터 및 상기 화로에 설치되는 비콘 수신기에서 작업자의 착용용품과의 통신에 의해 취득해 제공하는 신호감지결과를 각각 수신하는 단계; 및
상기 제어부가, 상기 수신한 센싱 데이터의 분석 결과 및 상기 수신한 신호감지결과에 의해 얻은 상기 작업자의 위치정보를 근거로 상기 화로의 지정 작업자의 착용용품으로 안전정보의 출력을 지시하는 단계;를
포함하는 화로 안전관리장치의 구동방법.