KR20220057132A - 스마트 안전 통합 관제 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 스마트 안전 통합 관제 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은, 스마트 안전 통합 관제 서버의 제어부에 의해서 수행되는 건설 현장의 스마트 안전 통합 관제 방법으로서, 어느 하나의 건설 현장에 대한 디지털 지도, 장비 탑재 영상, 시공 환경 영상 및 센싱 데이터 중 적어도 하나의 건설 정보를 수신하는 단계, 수신된 건설 정보를 데이터 마이닝하여 안전 관련 위험 요인 분석 시나리오 및 위험 시나리오를 수립하는 단계, 생성된 어느 하나의 시나리오에 따라 상기 건설 현장의 재해 발생 여부 또는 안전 사고 발생 여부를 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 재해 발생 알림, 안전 사고 알림 및 대응 지침 중 적어도 하나의 안전 관리 정보를 생성하는 단계 및 생성된 안전 관리 정보를 기초로 상기 건설 현장 내 각 설비의 동작을 제어하는 단계를 포함하도록 구성된다.
본 발명에 따르면, 건설현장에서 생산되는 다양한 비정형 데이터에 대해 빅데이터 기반의 데이터 정형화 시스템 구축 기술 향상시키고, 건설현장의 다양한 안전사고에 대한 체계적인 분류를 통해 건설현장의 안전 데이터를 구축하고, 예측할 수 있다.

Description

스마트 안전 통합 관제 시스템{SMART SAFETY-INTEGRATION CONTROL SYSTEM}

본 발명은 건설 현장의 안전을 통합 관제하는 방법 및 서버, 그리고 이를 포함하는 통합 관제 시스템에 관한 것이다.

건설재해 통계자료에 따르면 최근 전체 산업재해율은 계속적으로 감소 추세를 보이는 반면, 건설업의 재해율은 증가하는 추세를 나타내고 있다.

건설현장의 재해율을 살펴보면 타 산업에 비해 근속년수가 적을 경우 업무상 재해자수 분포가 높음을 확인할 수 있고, 소규모 사업장에서 높은 재해율을 나타내고 있다. 이는 다양한 환경에 노출되어 있는 취약한 작업여건의 건설현장에서 숙련공 부족과 안전관리의 소홀이 중대사고 및 높은 재해율로 연결된다고 판단할 수 있기 때문에 건설현장의 체계적인 안전관리를 지원할 수 있는 기술적/정책적 대응책 마련이 필요하다.

구체적으로, 건설현장의 재해유형을 살펴보면, 현장의 위험요소, 작업자의 불안정한 행동 및 실족 등으로 인한 추락, 부딪힘 등의 사고와, 장비 혹은 현장의 시설에 의한 충격, 협착 등의 사고 분포가 높게 난다. 이러한 원인은 작업자/관리자의 안전의식 결여에 따른 무리한 작업, 현장 정리 및 작업/장비 관리 부족 등에 의한 문제가 재해로 직결된다고 판단된다.

한국시설안전공단 건설안전정보시스템(COSMIS)의 통계자료에 따르면 발생공종 중 임시구조물과 관련된 가설공, 굴착공, 철근콘크리트공의 재해율이 타 공종에 비해 높게 나타나는데, 이는 공종 진행에 따라 변화되는 건설현장의 위험요소를 사전에 인지하여 제어·관리할 수 있는 사고예측 기술 및 대응 기술의 부재로 안전사고가 높게 발생한 것으로 판단되고, 이를 해소하기 위한 데이터 기반의 스마트 관리기술 개발이 필요하다.

아울러, 건설현장의 특성상 다양한 공종을 동시에 진행하는 복합 공정이 시시각각으로 변하는 외부환경에서 이루어지기 때문에, 현장 경험이 적은 작업자의 안전관리 및 현장관리자의 위험요인 인지 수준 결정 부족 등의 문제를 지원하기 위한 디지털데이터 기반의 안전관제 시스템의 개발·적용이 필요하다.

또한 건설현장에서 빈번하게 발생하는 다양한 재해상황(침수, 화재, 흙막이 붕괴 등)에 대하여 공사별, 규모별, 공정별 대응 체계 마련하고, 굴착공사 중 붕괴위험 시 피해를 최소화할 수 있는 실용적인 긴급대응 방안을 확보함으로써 경제적인 손실뿐만 아니라 인명 피해를 최소화하는 방안 마련이 필요하다. 특히 안전에 취약한 도심지 소규모 공사는 안전관리 인원의 부족으로 공사현장 주변 보행자, 동물, 차량 등의 통제 및 안전확보가 효과적으로 진행되기 어려움. 따라서 현장 주변 통행 관리 지원을 위해 통행자 및 현장 중장비 운전자 등에게 경고/안내를 제공하므로 건설 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 센싱 기반의 스마트 펜스 시스템이 요구된다.

높은 재해율을 나타내는 국내 건설현장에 대해 참여주체별(발주자-시공자-감리자) 및 공사현장 객체별(인력-장비-임시구조물-구조물) 특성을 고려한 맞춤형 안전관리 솔루션 제공이 필요한 바, 이를 위해 스마트 기술을 활용한 현장단의 관제 및 대응 시스템과 여러 현장의 취합된 데이터 분석을 통해 각 현장의 위험요소를 선제적으로 분석하여 대비하는 통합 관제시스템의 개발이 요구된다. 특히, 중소 건설 현장의 안전 관리에 직접적으로 활용·확산될 수 있도록 다양한 현장의 테스트베드 구축/운영을 통해 스마트 안전 통합 관제시스템의 개선점을 도출하고 현장 필요성능을 확보하는 검증 과정이 필요하다.

이와 관련하여, 최근 건설현장의 재해율 감소 및 안전 확보를 위한 종합적인 관리체계 구축의 일환으로 한국시설안전공단은 기존의 위탁 운영하던 건설안전정보시스템(COSMIS: 건설사고조사/보고시스템, 설계안전성 검토시스템, 위험요소프로파일 관리시스템, 안전사고(아차사고)관리시스템으로 구성))을 관련 타 시스템들과 통합·정보화하여 건설공사 안전관리 종합정보망(CSI)으로 확대 구축 중에 있다. 그러나 건설안전 자료의 효율적 관리 및 건설 현장 안전 확보를 위한 CSI 시스템은 데이터 중심의 건설안전 관리로 건설현장의 관제 및 현장정보 취득에 한계점을 갖고 있다.

발명의 배경이 되는 기술은 본 발명에 대한 이해를 보다 용이하게 하기 위해 작성되었다. 발명의 배경이 되는 기술에 기재된 사항들이 선행기술로 존재한다고 인정하는 것으로 이해되어서는 안 된다.

이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 추가적인 현장 안전 통합 관제시스템과의 연계가 필요하고, 현장의 다양한 정보를 축적함으로써, 건설현장 안전 확보를 위한 종합적인 관리체계 구축이 가능한 통합 관제 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 시공 중의 건설현장에 존재하는 다수의 구조물들에 대한 안전관리 측면의 센싱을 통해 구조물간 이동 구역에 대한 안전관리를 포괄할 수 있는 통합 관제 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 침수 및 토사 재해가 발생하였을 경우 피해 범위를 예측하고 2차 피해를 사전에 인지하며 수재해로 인한 시설물 관리와 재해에 대한 계획수립을 위한 구조적 및 비구조적 대책 수립 시 필요한 근거 자료 제공할 수 있으며, 시공 단계에서 임시시설물 정보, 적용 공법, 지형정보, 지반상태, 굴착규모, 지하공간 등 다양한 인자와 재해위험요인을 고려한 과학적, 공학적인 재해예방대책 제시할 수 있는 통합 관제 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 외수-내수 통합형 침수해석 기법을 활용한 침수해석 및 침수모의 정확성 향상시키고, 2차원 침수모의기법의 실용화하여 사현장의 지역특성에 맞는 홍수 예경보 기준을 수립하고 건설현장 수재해 재난대응 효율화할 수 있는 통합 관제 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 건설현장 적용을 위한 용도별공정별규모별화재폭발 재해 대응 DB구축하고, 초기화재진압을 위한 화재성장속별, 화재역학 기반 관리 시스템을 개발하여, 건축물 화재의 확산을 방지할 수 있는 통합 관제 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 근로자의 안전에 위협이 되는 다양한 요소를 분석하고, 이를 모니터링하여 광범위한 위험 요소를 제거하고 근로자의 안전을 확보할 수 있는 통합 관제 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 디지털트윈 개념을 도입하여, 단순한 상태 모니터링을 뛰어넘는, 사전에 미리 위험 상황을 예측하여, 근로자의 안전을 조기에 확보할 수 있는 통합 관제 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 영상정보뿐만 아니라, 사물 인터넷 데이터를 비롯한 다양한 종류의 현장 데이터를 저장하고, 분석할 수 있는 현장용 엣지 컴퓨팅 환경을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 디지털 트윈 및 빅데이터 분석/예측 알고리즘 적용을 통해 중소형 건설 현장에 대한 효율적이고 통합적인 안전관제를 실시할 수 있는 통합 관제 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 안전 통합 관제 방법을 제공한다. 상기 방법은, 스마트 안전 통합 관제 서버의 제어부에 의해서 수행되는 건설 현장의 스마트 안전 통합 관제 방법으로서, 어느 하나의 건설 현장에 대한 디지털 지도, 장비 탑재 영상, 시공 환경 영상 및 센싱 데이터 중 적어도 하나의 건설 정보를 수신하는 단계, 수신된 건설 정보를 데이터 마이닝하여 안전 관련 위험 요인 분석 시나리오 및 위험 시나리오를 수립하는 단계, 생성된 어느 하나의 시나리오에 따라 상기 건설 현장의 재해 발생 여부 또는 안전 사고 발생 여부를 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 재해 발생 알림, 안전 사고 알림 및 대응 지침 중 적어도 하나의 안전 관리 정보를 생성하는 단계 및 생성된 안전 관리 정보를 기초로 상기 건설 현장 내 각 설비의 동작을 제어하는 단계를 포함하도록 구성된다.

기타 실시 예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명은 건설현장에서 생산되는 다양한 비정형 데이터에 대해 빅데이터 기반의 데이터 정형화 시스템 구축 기술 향상시키고, 건설현장의 다양한 안전사고에 대한 체계적인 분류를 통한 라이브러리화를 가능하게 하며, 데이터마이닝 기술을 기반으로 정형화된 라이브러리를 통해 안전사고에 대한 딥러닝 기술을 접목 시킬 수 있으며, 안전사고 분석 플랫폼 기술 개발도 향상 및 시뮬레이션을 통한 사고 예방 가능한 위험 수준 예측 모델 개발함으로써, 건설현장의 안전 데이터를 구축하고, 예측할 수 있다.

본 발명은 건설안전 분야에 빅데이터 분석 알고리즘, 디지털 플랫폼 등 스마트 기술을 활용한 체계적인 고부가가치 안전 R&D 산업 확대시키고, 건설안전 관련 데이터를 확보를 통해 향후 공공 데이터로 개방하므로 통합 데이터 분석 및 빅데이터 센터 허브 구축 등 다양한 분야로의 고부가 정보의 생산 및 활용 기반 제공함으로써, 실제 건설 현장과 사이버 건설 현장의 융합 및 스마트 기술 활용을 위한 파생 연구 분야 생성 및 고부가가치 산업 확대할 수 있다.

본 발명은 건설안전분야 사고데이터 활용성 증대 촉진으로 중요 발생 공사 및 공종에 대한 원인별 대책과 사고강도, 빈도 등의 분석기준으로 활용하고, 건설 사고 손실비용 분석 모델 개발로 국내 건설사고에 대한 경제적 특성 파악이 가능하므로 건설재해 발생 후 재해처리에 대한 합리적 비용예측이 가능할 수 있다.

본 발명은 국내 및 세계 최초로 굴착공사 현장의 유형별 침수 사고 대응을 위한 강우-유출-침수-예경보 통합 시스템을 개발함으로써 건설현장 수재해 예측기술을 선도할 수 있다.

본 발명은 시뮬레이션을 통한 화재사고의 위험 수준 예측 및 대응 시나리오 개발 등의 건설현장 화재 제어 기술 선도할 수 있으며, 기존 시설물 등으로 연구범위 확대할 수 있다.

본 발명은 흙막이 임시구조물 긴급 대응기술의 새로운 시도인 스마트 워터백 기술 개발 및 실용화를 통해 위급 상황에서 긴급 대응을 할 수 있으며, 스마트 펜스 기술 개발을 통해 구역 또는 경계를 구분하는 다양한 작업에 안전성을 확보하는 용도로 확대 적용할 수 있다.

본 발명은 열악한 건설 현장에서 사용되는 신뢰성 있는 다양한 센싱 시스템, 안전관리 시스템의 정보를 통합할 수 있는 표준화된 데이터 인터페이스 라이브러리의 구축을 통해 정보의 활용 기반 마련함으로써, 건설현장 열악한 환경하에 안정적이고 표준화된 데이터 수집, 통합 및 활용 기반 마련할 수 있다.

본 발명은 현장 안전관제시스템 데이터베이스는 센서, 분석결과, 이벤트발생 정보 등을 기록하는 단위현장 운영상황 블랙박스와 같은 역할 수행하고, 시설물 유지관리 분야의 기초 정보를 생성하고 전주기적 유지관리에 활용하며, 다수 시설물 시공, 위험분석, 센서 데이터, 기상 정보 등을 통합하여 네트워크 레벨의 분석에 활용함으로써, 디지털트윈기반 안전관제시스템 정보를 전주기적으로 활용할 수 있다.

본 발명은 기존의 아날로그 방식의 개별적인 건설 현장의 관리를 넘어 디지털 기반의 체계적이고 표준화된 관제 시스템을 개발하여 향후 산업에의 공통적인 적용, 공급 기반 마련 가능할 수 있으며, 스마트 건설 현장의 표준화된 관제 시스템을 완성할 수 있다. 특히, 표준화된 관제 시스템을 중심으로 스마트 건설에서 필요로 하는 work-flow 및 업무 표준화를 유도하여 관제 및 운영 프로세스를 합리적으로 운영할 수 있다.

본 발명은 테스트베드 운영을 통한 개발 기술의 검증, 개선방안 도출과 더불어 현장 재해율 감소에 큰 영향을 미치는 요소 분석을 위한 기초자료 확보할 수 있다.

본 발명은 근로자의 작업환경 및 건설현장의 위험 요소들을 예방하므로 작업환경 개선에 따른 우수 인력 유입 유도하여, 건설 안전 사고 관리할 수 있으며, 건설업계를 활성화시킬 수 있다.

본 발명은 건설재해 간접비용에 대한 합리적 산정 모델 개발을 통해, 발주사와 건설사의 비용 ROI를 계산 및 예측에 활용하여 안전사고예방에 주력하도록 유도하여 건설재해에 의한 비용 절감에 기여할 수 있다.

본 발명은 건설재해가 기업경영 막대한 영향을 미치므로 최고경영자를 포함한 경영자에게 지속적인 안전경영 수행과 합리적인 안전예방비용 투자를 위한 중요지표로 손실비용분석 결과를 활용 가능하게 함으로써, 사고저감과 사전 예방을 통한 안정적인 안전경영 실현을 위한 안전경영목표 수립과 안전방침 수립 시 발생사고의 특성 분석과 비용분석결과를 토대로 현장 집중관리 항목 설정에 활용할 수 있다.

본 발명은 공사현장 침수피해 예측기술을 현장에 적용하여 강우로 인한 침수 발생 이전 홍수예경보 서비스 제공으로 수재해로 인한 인명 및 재산피해 최소화하고, 공사현장 화재피해 예방, 저감을 통하여 인명 및 재산피해 최소화, 공기지연 최소화하며, 스마트 워터백 기술이 경제성을 확보할 경우 흙막이 임시구조물 및 토공 분야의 새로운 건설 시장 개척 가능하고, 스마트 펜스 기술은 활용성이 높은 도심지 중소현장 적용 및 경제성을 고려한 개발을 진행하므로, 국내시장뿐만 아니라 해외매출에 기여할 수 있다.

본 발명은 단위 현장의 안전관리 시스템의 표준적 대안 제시로 다양한 안전관제 장비의 중복 도입을 통한 불필요한 비용 지출을 최소화하고, 적은 비용으로 현장의 안전관리를 효율적으로 수행할 수 있는 솔루션 제시할 수 있으며, 스마트 안전관제 시스템 도입을 통해 안전관리자의 업무를 보조하고, 위험 현장 운영 시 안전관리자의 최소인원 운영을 통해 안전관리 비용을 효율적으로 관리할 수 있으며, 불필요한 안전사고를 사전에 예방하고, 위험 요소를 지속적으로 관리함으로써, 안전사고 발생에 따른 보상 비용, 복구 비용, 시공 기간 연장으로 인하 부수적 비용 감소시킬 수 있다.

본 발명은 본 기술 개발을 통해 구현되는 스마트 안전 통합 관제 시스템을 활용하여 표준화된 패키징 형태의 건설 현장 관제 시스템을 비용 효율적으로 신속히 구현하여, 건설 현장의 생산성을 증대시킬 수 있고, 테스트베드 검증을 통한 스마트 안전 통합 관제 시스템의 운영 단계에서 발생할 수 있는 시스템적 오류 등을 최소화 하므로 연간 운영 관련 비용의 부담을 경감시킬 수 있으며, 또 건설 현장에서 주기적으로 발생하는 신규 서비스 및 기존 서비스 고도화 등의 요구를 수용할 수 있는 개방형 관제 시스템을 활용하여 추가로 소요되는 비용과 시간을 최소화할 수 있다.

본 발명은 개발 시스템의 지속 운영 및 확대를 통해 건설업 재해율 저감과 사회적 손실비용 발생을 최소화하고, 개발 기술의 확대 적용으로 기술의 지속적 고도화를 통한 건설현장 스마트 기술의 경쟁력 확보할 수 있으며, 미국/일본 등 선진 업체 주도의 세계 산업안전 분야에서 선진사와의 기술 격차 해소로 수출 경쟁력을 강화할 수 있다.

본 발명은 기존 문서 및 수동적 안전관리 중심에서 데이터 기반 및 첨단 기술을 활용한 예방적 안전관리로의 패러다임 전환으로 건설업에 대한 이미지 개선 및 건설시장으로 우수인력 유입시킬 수 있으며, 비용분석측면 프로젝트 안전관리비의 실질적인 계상과 운영에 관한 기준으로 활용하여 예방중심의 안전관리비 사용을 위한 계기를 마련할 수 있다.

본 발명은 건설현장 재해에 대한 시스템에 기반한 대응체계 마련으로 현장의 재난 대응능력 향상 및 근로자의 복지 증대에 기여하고, 공사현장 주변의 안전 관리 향상을 통해 국민 불안감 해소에 기여할 수 있다.

본 발명은 건설 현장 인력 노령화 및 외국 노동자의 유입으로 인해 발생하는 인지 능력 저하 및 언어적 소통 문제를 직관적 정보 제공(BIM 기반 시각화), 시각적 정보 제공(인포그래픽 기반 대시보드)할 수 있으며, 스마트 안전 앱(작업자별 차등 경보)을 통해 극복 할 수 있는 솔루션 제시할 수 있으며, 안전 관리자 부재 시 시스템을 통한 보조적 활용으로서 위험 상황에 대처하고, 불필요한 인명 및 재산 피해 방지할 수 있다.

본 발명은 스마트 안전 통합 관제 시스템을 바탕으로 안전하고 효율적인 작업 환경 구현을 통한 작업자 및 관리자 만족도 향상시키고, 스마트 안전 통합 관제 시스템 중심의 선진화된 건설 환경 조성 및 사회적 안전도 향상시킬 수 있다.

본 발명은 전반적인 산업 트랜드인 작업자 안전성 및 편의성을 비약적으로 발전시켜 작업자 고령화 문제 및 초보자의 작업성을 개선시키므로 기술 인력 부족에 대한 문제를 근본적으로 해결 가능하고, 안전한 작업환경을 조성하고 효율적인 작업관리를 통해 노사관계 향상 및 근로환경 개선시킬 수 있다.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 발명 내에 포함되어 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 안전 통합 관제 시스템의 적용 흐름을 설명하기 위한 개략도이다.
도 2은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 안전 통합 관제 서버의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 안전 통합 관제 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4 내지 도 6은 본 본 발명의 일 실시 예에 따른 통합 관제 시스템을 이용한 데이터마이닝 기반의 건설 안전 분석 기술 개발 내용을 설명하기 위한 개략도이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 통합 관제 시스템을 이용한 건설 현장의 긴급 재해 대응 기술 개발 내용을 설명하기 위한 개략도이다.
도 11 내지 도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 통합 관제 시스템을 이용한 디지털 트윈 기반의 시스템 개발 내용을 설명하기 위한 개략도이다.
도 20 내지 도 23은 본 발명의 일 실시 예에 따른 통합 관제 시스템을 통한 성과물을 설명하기 위한 개략도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조부호가 사용될 수 있다.

본 문서에서, "가진다," "가질 수 있다," "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.

본 문서에서, "A 또는 B," "A 또는/및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B," "A 및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는(3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.

본 문서에서 사용된 "제1," "제2," "첫째," 또는 "둘째," 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 제1 사용자 기기와 제2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.

어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.

본 문서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)," "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)," "~하도록 설계된(designed to)," "~하도록 변경된(adapted to)," "~하도록 만들어진(made to)," 또는 "~ 를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된)프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.

본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.

본 발명의 여러 실시 예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시 예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.

본 명세서의 해석의 명확함을 위해, 이하에서는 본 명세서에서 사용되는 용어들을 정의하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 안전 통합 관제 시스템의 적용 흐름을 설명하기 위한 개략도이다.

도 1을 참조하면, 스마트 안전 통합 관제 시스템(이하, “통합 관제 시스템”이라 한다)은 건설 안전 사고 관련 데이터를 수집하고, 이를 데이터 마이닝 방식으로 분석하여 안전 사고 시나리오를 생성할 수 있다. 구체적으로, 안전 사고 시나리오는 공종별, 규모별, MBS(Work Breakdown Structure, 작업분할체계), CBS(Cost Breakdown Structure, 원가분류체계), 객체별, 위치별로 생성될 수 있으며, 통합 관제 시스템은 이를 기초로 안전 사고 예측하고, 인지 알고리즘을 적용할 수 있다.

아울러, 통합 관제 시스템은 현장 엣지컴퓨팅 기술, 통합관제센터 기술을 토대로, 건설 현장의 안전을 자동으로 관리 감독할 수 있는 환경을 구현할 수 있으며, 이를 건설현장에 적용함으로써 건설 현장의 재해율을 큰 폭으로 저감시킬 수 있다.

도 2은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 안전 통합 관제 서버의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 2를 참조하면, 스마트 안전 통합 관제 서버(100)(이하, “통합 관제 서버”라 한다)는 통신부(110), 입력부(120), 출력부(130), 저장부(140), 인터페이스부(150), 제어부(160) 및 전원 공급부(170)를 포함할 수 있다.

한편, 통신부(110), 입력부(120), 출력부(130), 저장부(140), 인터페이스부(150), 제어부(160) 및 전원 공급부(170)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 통합 관제 서버(100)의 기능을 기준으로 분류한 임시 또는 가상의 구성일 뿐이며, 어느 한 구성이 수행하는 기능을 다른 구성이 함께 수행할 수 있으며, 하나의 구성이 전체 구성의 기능을 모두 수행할 수 있음은 물론이다.

통신부(110)는 장치와 장치가 위치한 네트워크 사이의 유무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 통신부(110)는, 인터넷 등의 통신망 상에서 외부의 장치, 서버 중 적어도 하나와 신호를 송수신한다. 여기서, 신호는 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.

입력부(120)는 관리자의 통합 관제 서버(100)의 동작 제어를 위한 입력 데이터를 발생시킨다. 실시 예에 따라, 입력부(120)는 키 패드(key pad) 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(정압/정전), 조그 휠, 조그 스위치 등으로 구성될 수 있다.

출력부(130)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 이에는 디스플레이부(131), 음향 출력 모듈(132) 등이 포함될 수 있다.

구체적으로, 디스플레이부(131)는 통합 관제 서버(100)에서 처리되는 정보를 표시(출력)할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이부(131)는 통합 관제 서버(100)와 관련된 UI(User Interface) 또는 GUI(Graphic User Interface)를 표시할 수 있다.

아울러, 디스플레이부(1231)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

음향 출력 모듈(132)은 통신부(120)로부터 수신되거나 저장부(140)에 저장된 오디오 데이터를 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(132)은 통합 관제 서버(100)에서 수행되는 기능과 관련된 음향 신호를 출력하기도 한다.

저장부(140)는 제어부(160)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 입/출력되는 데이터들의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있다. 메모리(140)는 플래시 메모리 타입, 하드디스크 타입, 멀티미디어 카드 마이크로 타입, 카드 타입의 메모리(SD, XD 메모리 등), 램, SRAM, 롬, EEPROM, PROM, 네트워크 저장 스토리지, 클라우드, 블록체인 데이터베이스 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 통합 관제 서버(100)는 인터넷(internet)상에서 메모리(140)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작할 수도 있다.

인터페이스부(150)는 통합 관제 서버(100)에 연결되는 모든 외부기기와의 통로 역할을 할 수 있다. 인터페이스부(150)는 외부 기기로부터 데이터를 전송받거나, 전원을 공급받아 장치 내부의 각 구성 요소에 전달하거나, 장치 내부의 데이터가 외부 기기로 전송되도록 한다. 예를 들어, 유/무선 헤드셋 포트, 외부 충전기 포트, 유/무선 데이터 포트, 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트, 오디오 I/O(Input/Output) 포트, 비디오 I/O(Input/Output) 포트, 이어폰 포트 등이 인터페이스부(150)에 포함될 수 있다.

제어부(controller, 160)는 통상적으로 통합 관제 서버(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(160)는 어느 하나의 건설 현장에 대한 디지털 지도, 장비 탑재 영상, 시공 환경 영상 및 센싱 데이터 중 적어도 하나의 건설 정보를 수신하고, 수신된 건설 정보를 데이터 마이닝하여 안전 관련 위험 요인 분석 시나리오 및 위험 시나리오를 수립하고, 생성된 어느 하나의 시나리오에 따라 상기 건설 현장의 재해 발생 여부 또는 안전 사고 발생 여부를 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 재해 발생 알림, 안전 사고 알림 및 대응 지침 중 적어도 하나의 안전 관리 정보를 생성하고, 생성된 안전 관리 정보를 기초로 상기 건설 현장 내 각 설비의 동작을 제어할 수 있다.

제어부(160)는 병렬 데이터 처리를 위한 그래픽 모듈(161)을 구비할 수도 있다. 그래픽 모듈(161)은 제어부(160) 내에 구현될 수도 있고, 제어부(160)와 별도로 구현될 수도 있다.

여기에 설명되는 다양한 실시예는 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.

하드웨어적인 구현에 의하면, 여기에 설명되는 실시 예는 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs (field programmable gate arrays, 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 일부의 경우에 본 명세서에서 설명되는 실시 예들이 제어부(160) 자체로 구현될 수 있다.

소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능과 같은 실시 예들은 별도의 소프트웨어 모듈들로 구현될 수 있다. 여기서, 소프트웨어 모듈들 각각은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 기능 및 작동을 수행할 수 있다. 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다. 이에, 소프트웨어 코드는 메모리(140)에 저장되고, 제어부(160)에 의해 실행될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스마트 안전 통합 관제 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 3을 참조하면, 통합 관제 서버(100)는 어느 하나의 건설 현장에 대한 디지털 지도, 장비 탑재 영상, 시공 환경 영상 및 센싱 데이터 중 적어도 하나의 건설 정보를 수신하고(S110), 수신된 건설 정보를 데이터 마이닝하여 안전 관련 위험 요인 분석 시나리오 및 위험 시나리오를 수립하며(S120), 생성된 어느 하나의 시나리오에 따라 상기 건설 현장의 재해 발생 여부 또는 안전 사고 발생 여부를 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 재해 발생 알림, 안전 사고 알림 및 대응 지침 중 적어도 하나의 안전 사고 정보를 생성하고(S130), 생성된 안전 관리 정보를 기초로 상기 건설 현장 내 각 설비의 동작을 제어한다(S140).

이를 통해 본 발명은 근로자의 작업환경 및 건설현장의 위험 요소들을 예방하므로 작업환경 개선에 따른 우수 인력 유입 유도하여, 건설 안전 사고 관리할 수 있으며, 건설업계를 활성화시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 현장 안전관제시스템 데이터베이스는 센서, 분석결과, 이벤트발생 정보 등을 기록하는 단위현장 운영상황 블랙박스와 같은 역할 수행하고, 시설물 유지관리 분야의 기초 정보를 생성하고 전주기적 유지관리에 활용하며, 다수 시설물 시공, 위험분석, 센서 데이터, 기상 정보 등을 통합하여 네트워크 레벨의 분석에 활용함으로써, 디지털트윈기반 안전관제시스템 정보를 전주기적으로 활용할 수 있다.

도 4 내지 도 6은 본 본 발명의 일 실시 예에 따른 통합 관제 시스템을 이용한 데이터마이닝 기반의 건설 안전 분석 기술 개발 내용을 설명하기 위한 개략도이다.

도 4를 참조하면, 데이터마이닝 기반의 건설위험 인지 예측 알고리즘을 개발하기 위한 것으로, 통합 관제 시스템은 건설 안전 위험발생 객체별/위치별/ 프로세스별 데이터 수집 및 시나리오 구성하고, 건설 안전 위험발생 요소에 따른 시나리오 병합 및 융합 시나리오 고도화하여, 데이터마이닝 기반의 건설 안전 위험 시나리오 구성할 수 있다. 또한, 통합 관제 시스템은 체계적인 데이터 축적/관리 방안 제시 및 요소별 데이터 정형화 방법 도출하여 통계적 분석 및 데이터 학습을 위한 현장 데이터 수집 체계 수립할 수 있다. 뿐만 아니라, 통계분석 및 현장전문가 자문을 통한 건설현장 위험인지 및 예측 가이드라인 제시하고, 알고리즘 정밀도 개선 및 고도화를 위한 현장 실험 수행하여, 건설안전 위험 시나리오 기반 통합 위험인지 및 예측 알고리즘 개발할 수 있으며, 건설현장 안전 통합 데이터 수집-전처리-분석 및 개방하여, 딥러닝 기반의 스마트 안전 통합 진단 솔루션 개발할 수 있다.

도 5를 참조하면, 데이터마이닝 기반의 비용 분석 모델을 개발하기 위한 것으로, 통합 관제 시스템은 국내외 건설안전사고 조사 및 데이터 활용 현황 분석하고, 건설안전사고 및 재해 손실비용 분류체계 개발할 수 있으며, 건설안전사고 사례 조사 및 다차원 데이터 마이닝 분석용 통합DB 구축하고, 건설안전사고 발생에 따른 재해손실비용 항목 도출 및 분석 모델 개발할 수 있고, 건설안전사고 확률론적 위험수준 기반 재해손실비용 산정 SW 개발하고, 건설기술진흥법상 안전관리비 계상·집행 개선 가이드라인 제시함으로써, 건설안전사고-비용 분류체계 및 통합DB 기반 다차원 재해손실비용 분석모델 개발할 수 있다.

또한, 도면에 도시되지 않았으나, 통합 관제 시스템은 건설 현장 데이터 기반의 IT/OT 데이터 수집 아키텍처를 설계하고, 프로세스 마이닝을 통한 건설현장 데이터 연계 공정 프로세스 모델을 분석함으로써, 표준 기반의 데이터 수집 / 통합 기술 분석 및 설계할 수 있다.

아울러, 통합 관제 시스템은 IEC 표준 기반 건설SW와 건설현장 안전 SW, 그리고 현장 통신 기반의 위험인지 요소에 대한 접속 데이터 분류 및 분석을 통해 IEC표준 기반 건설 SW 분석할 수 있으며, 수집 데이터 분류를 위한 플랫폼 분석 아키텍처 설계를 통해 시나리오 특성을 반영한 통합 데이터 수집 시스템 기술 개발할 수 있다.

또한, 통합 관제 시스템은 근로자 기반의 현장 데이터 수집 및 전처리 시스템 아키텍처의 설계와 임시구조물 기반의 현장 데이터 수집 및 전처리 시스템 아키텍처 설계를 통해 데이터 호환 및 확장 기능 제공을 위한 건설 현장 데이터 관리 시스템 설계 및 개발할 수 있다.

이 외에도, 통합 관제 시스템은 근로자 기반의 현장 데이터 레이블링 및 임시구조물 기반의 현장 데이터 레이블링을 설계하여, 수집 원본 빅데이터 관리 및 분류된 데이터셋에 대한 레이블링 / 태깅 기술 개발할 수 있으며, 건설공정기반 위험 인지 데이터와 건설공정기반 위험 인지 데이터 수집 및 연계 정의하여, 통합 공정 데이터 연계분석 기능 개발할 수 있다.

통합 관제 시스템은 시나리오 특성을 반영한 통합 데이터 수집 시스템 기술 개발을 위해 수집 데이터 분류 전처리 시스템의 구현과 수집 데이터 분류 전처리 시스템 연동 분석 플랫폼 아키텍처를 설계할 수 있으며, 데이터 호환 및 확장 기능 제공을 위한 건설 현장 데이터 관리 시스템 기술 설계 및 개발을 위해, 근로자 기반의 현장 데이터 수집 및 전처리 시스템을 개발하고, 임시구조물 기반의 현장 데이터 수집 및 전처리 시스템 개발할 수 있다.

또한, 통합 관제 시스템은 수집 원본 빅데이터 관리 및 분류된 데이터셋에 대한 레이블링/태깅 기술 개발을 위해 근로자 기반의 현장 데이터 태깅을 설계하고 임시구조물 기반의 현장 데이터 태깅을 설계할 수 있고, 빅데이터 스트리밍/분석 결과의 접속 속도 향상을 위한 캐싱 기능 개발을 위해, 스트리밍 속도 향상을 위한 아키텍처, 분석 결과 접속 속도 향상을 위한 아키텍처 및 다중화된 데이터셋 인메모리 캐싱 지원 기술을 설계할 수 있다.

통합 관제 시스템은 딥러닝을 위한 실시간, 대용량 데이터 특성에 따른 전처리 기능 개발을 위해 실시간 대용량 데이터 전처리 기능, 딥러닝 기반의 데이터 처리 아키텍처 설계, 기계학습 데이터 처리 플랫폼을 설계하고 구현할 수 있으며, 고속병렬처리 기반 스트리밍 데이터 처리 기술 개발을 위해 고속병렬처리 기반 스트리밍 데이터 처리 플랫폼 설계하고, 속성(Key) 기준 다중화된 데이터셋 구성 및 조합을 위해 속성(Key) 기준 다중화 데이터 스키마 설계 및 구현할 수 있으며, 통합 공정 데이터 연계 분석 기능 개발을 위해, 건설공정 기반 위험인지 데이터 연계 분석 기능 설계하고, 영상, 센서 기반의 건설안전 데이터 통합으로 위험 원인 분석 모듈 개발을 위해, 영상 기반의 건설안전 데이터 위험 분석 모듈, 센서 기반의 건설안전 데이터 위험 분석 모듈, 스트리밍 기반, 장애, 위험 탐지 알고리즘 연동 모듈 및 영상, 센서 기반의 건설 안전 데이터 상관/연계 분석, 모델링 모듈을 설계할 수 있다.

통합 관제 시스템은 수집 원본 빅데이터 관리 및 분류된 데이터셋에 대한 레이블링/테깅 기술 개발을 위해 근로자 기반의 현장 데이터 레이블링/테깅을 개발하고, 임시구조물 기반의 현장 데이터 레이블링/태깅을 개발할 수 있으며, 빅데이터 스트리밍/분석 결과의 접속 속도 향상을 위한 캐싱 기능 개발을 위해, 접속 속도 향상을 위한 캐싱 기능, 다중화된 데이터셋 인메모리 캐싱 지원 기술을 개발할 수 있으며, 딥러닝을 위한 실시간, 대용량 데이터 특성에 따른 전처리 기능 개발을 위해 실시간 대용량 데이터 전처리 기능 구현하고, 딥러닝 기반의 데이터 처리 시스템 개발하며, 기계학습 데이터 처리 플랫폼 개발 및 고도화할 수 있다.

또한, 통합 관제 시스템은 고속병렬처리 기반 스트리밍 데이터 처리 기술 개발을 위해 고속병렬처리 기반 스트리밍 데이터 처리 플랫폼 개발하고, 속성(KEY) 기준 다중화된 데이터셋 구성 및 조합하고, 속성(KEY) 기준 다중화 데이터 모듈을 개발할 수 있으며, 통합 공정 데이터 연계 분석 기능 개발을 위해 건설공정기반 위험인지 데이터 연계 분석 기능을 개발하며, 영상, 센서 기반의 건설안전 데이터 통합으로 위험 원인 분석 모듈 개발을 위해 영상, 센서 기반의 건설 안전 데이터 상관/연계 분석, 모델링 모듈 개발할 수 있으며, 스트리밍 기반, 장애, 위험탐지 알고리즘 연동 모듈의 개발 및 SaaS, PaaS기반 분석, 통계 서비스 제공 플랫폼의 개발 및 SaaS 기반 분석, 통계 서비스 제공 플랫폼 설계 및 개발을 수행할 수 있다.

통합 관제 시스템은 클라우드 기반 분석 플랫폼 연계 모듈 개발을 위해, 클라우드 기반 분석 플랫폼 연계 모듈 설계, 병렬 GPU 모듈 구성 및 딥러닝 플랫폼 및 인메모리 빅데이터 스트리밍 처리 기술을 개발할 수 있다.

도 6을 참조하면, 통합 관제 시스템은 데이터 개방 기술 개발을 위해, 건설현장 및 건설기업의 도메인, 공정, 수요에 따라 적응적으로 변경, 제공할 수 있는 클라우드 기반 데이터 활용 가시화 서비스 기술 구현할 수 있으며, 분석 기능에 대한 open API를 제공하고, 현장 원본 데이터 제공에 따른 분석 서비스 방법 정의 및 시스템 구축하며, 외부 클라우드 기능과 조합하여 구현할 수 있는 개방형 API를 구현할 수 있다.

통합 관제 시스템은 속성(KEY) 기준 다중화된 데이터셋 구성 및 조합을 위해, 속성(KEY) 기준 다중화 데이터 모듈 고도화할 수 있으며, 통합 공정 데이터 연계 분석 기능 개발을 위해 건설공정기반 위험인지 데이터 연계 분석 기능을 고도화할 수 있으며, 영상, 센서 기반의 건설안전 데이터 통합으로 위험 원인 분석 모듈 개발을 위해 영상, 센서 기반의 건설 안전 데이터 상관/연계 분석, 모델링 모듈을 고도화할 수 있으며, 스트리밍 기반, 장애, 위험탐지 알고리즘 연동 모듈 개발을 위해, 영상, 센서 기반의 건설 안전 데이터 상관/연계 분석, 모델링 모듈을 고도화할 수 있으며, SaaS, PaaS기반 분석, 통계 서비스 제공 플랫폼의 개발을 위해 SaaS 기반 분석, 통계 서비스 제공 플랫폼을 고도화하고, PaaS 기반 분석, 통계 서비스 제공 플랫폼을 개발할 수 있다. 또한, 통합 관제 시스템은 클라우드 기반 분석 플랫폼 연계 모듈 개발을 위해 클라우드 기반 분석 플랫폼 연계 모듈을 고도화하고, 건설현장 데이터 기반의 위험인지 딥러닝 플랫폼을 고도화할 수 있고, 데이터 개방 기술 개발을 위해, 건설 데이터 기반의 데이터 연동 open API를 고도화할 수 있으며, 스마트 안전 통합 진단 솔루션 실증을 위해 실증 사이트 분석 및 초기 연동(핵심기술별 연계)을 수행할 수 있다. 뿐만 아니라, 통합 관제 시스템은 실증 사이트 적용 및 분석을 통해 스마트 안전 통합 진단 솔루션을 실증할 수 있다.

도 7 내지 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 통합 관제 시스템을 이용한 건설 현장의 긴급 재해 대응 기술 개발 내용을 설명하기 위한 개략도이다.

도 7을 참조하면, 굴착공사 현장 침수피해 예측 기술을 개발하기 위한 것으로, 통합 관제 시스템은 강우-침수 예측, 예경보 방법론 개발 및 해석 모듈 설계하고, 침수 예경보 모델의 프로토타입 개발 및 연계하며, 굴착공사 현장 침수 예경보 모델의 파일럿 적용 및 침수 예경보 통합 시스템 개발 및 적용할 수 있으며, 안전 통합 관제 시스템 탑재하고, 침수 예경보 통합 시스템 고도화 및 매뉴얼 작성함으로써, 굴착공사 현장 침수피해 위험인자 도출 및 예측기법을 조사할 수 있다.

도 8을 참조하면, 건설 공정별 스마트 화재위험 예측/대응 기술을 개발하기 위한 것으로, 통합 관제 시스템은 공정별 주요위험물에 대한 화재/소화 기초 DB 확보하고, 화재/소화 실시간 대응 시스템 개발하며, 가상의 건설 현장 적용을 통한 세부 시나리오 개발함으로써, 건설공정별 스마트 화재 예방기법 개발할 수 있다.

도 9를 참조하면, 스마트 워터백을 활용한 흙막이 붕괴 긴급대응 기술을 개발하기 위한 것으로, 통합 관제 시스템은 자료수집 및 분석이 반영된 스마트 워터백 컨셉 설계도면을 제작하고, 상세 설계도면 기반 시제품 제작도면을 제작하며, 스마트 워터백 테스트베드 구축 및 성능검증하고, 스마트 워터백 설치 및 운영 매뉴얼 및 긴급대응효과 모니터링 시스템 설치 및 운영 매뉴얼 개발함으로써, 스마트 워터백을 활용한 흙막이 붕괴 긴급 대응 기술 개발할 수 있다.

도 10을 참조하면, 도심지 중소 시공현장 맞춤형 스마트 펜스를 개발하기 위한 것으로, 통합 관제 시스템은 자료수집 및 분석을 통한 최적 감지 기술 선정하며, 스마트 펜스 감지 및 현장 확인용 센싱부 개발하고, LPWA 기반의 Local Network 모듈의 개발, 장비 운전자의 의사결정 지원을 위한 모니터링 플랫폼의 개발, 무선 안테나 및 다채널 Alert 기능이 탑재된 현장 설치용 폴의 개발 및 중소현장 테스트베드 구축 및 운영함으로써, 도심지 중소현장 맞춤형 스마트 펜스 개발할 수 있다.

도 11 내지 도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 통합 관제 시스템을 이용한 디지털 트윈 기반의 시스템 개발 내용을 설명하기 위한 개략도이다.

도 11을 참조하면, 현장 대응용 엣지 컴퓨팅 시스템을 개발하기 위한 것으로, 통합 관제 시스템은, 오픈소스 기반 엣지 컴퓨팅 플랫폼 기술 개발하고, 중소현장/도로공사 건설현장 테스트베드 적용 및 운용기술 개발함으로써, 실시간 안전 분석 및 현장 대응용 엣지 컴퓨팅 시스템 개발할 수 있다. 또한, 통합 관제 시스템은, 현장 안전 데이터의 현장-발주기관-관제센터 연결 기술 개발하고, 데이터 전송/보안 기술 개발함으로써, 스마트 건설현장 네트워크(SCAN) 기술 개발할 수 있다.

도 12를 참조하면, 안전데이터 추출 프로그램 개발 및 스마트 안전 관제용 BIM 도출 기술 개발하기 위한 것으로, 통합 관제 시스템은, 건설안전 위험요소 체크리스트 자동검색 프로그램 및 설계정보(WBS, CBS)기반 리스크 레지스터 구성하고, 안전관리 관제용 BIM 기술 및 중소현장 테스트베드 BIM를 개발함으로써, 안전데이터 추출 프로그램 개발 및 스마트 안전관제용 BIM 도출 기술 개발할 수 있다.

도 13을 참조하면, 건설현장 표준화 인터페이스 및 인터페이스 모듈 개발하기 위한 것으로, 통합 관제 시스템은 건설 현장 데이터 표준화 인터페이스 방안 및 API 프로토콜 정의하고, 인터페이스 대상(센서·시스템) 확대 적용 - 개방형 라이브러리 구축하고, 현장안전관리기록 DB (데이터, 분석 결과, 경보 이력 등 보관) 설계 및 구축하고, 개별 현장 인터페이스 운영상황 모니터링 서비스 프로그램을 개발하고, 인터페이스 라이브러리 매뉴얼 개발하고, 테스트베드 구축 및 운영을 통한 모듈 고도화함으로써, 건설현장 표준화 인터페이스 및 인터페이스 모듈 개발할 수 있다.

도 14를 참조하면, 디지털트윈 기반 단일현장 스마트 안전관제 DB 및 시스템 구축하기 위한 것으로, 통합 관제 시스템은 인포그래픽 대시보드 기반 스마트 안전관제 시스템(소규모 현장)을 구축하고, 디지털트윈 기반 스마트 안전관제 시스템(BIM 기반 시각화 및 고성능 지원)을 구축하고, 분석알고리즘 및 단위 현장 데이터베이스(AI 분석결과, 연계 분석 결과 통합)를 구축하고, 고효율 관제 체계 및 사용자 편의성(공종별 위험요소 및 지능형 경보 체계)을 제고하고, 현장작업자용 모바일 안전앱 개발하고, 테스트베드 구축 및 운영을 통한 단위 현장 스마트 안전관체 체계 정립함으로써, 단위현장 스마트안전관제시스템 설계 및 구축할 수 있다.

도 15를 참조하면, 스마트 안전 통합 관제 센터를 구축하기 위한 것으로, 통합 관제 시스템은 클라우드 기반의 데이터센터 및 통합 관제센터, 공공데이터 수집 및 연계를 위한 OPEN API 인터페이스 및 발주기관별 스마트 안전 통합 관제 시스템을 구축하고, 발주기관별 건설현장 통합 모니터링 체계 확보하고, 디지털트윈 기반의 건설 안전정보 시각화 표출 및 중소 건설현장 테스트베드 구축 및 운영 지원함으로써, 스마트 안전 통합 관제 센터 구축할 수 있다.

도 16을 참조하면, 발주기관용 스마트 안전 통합 관제 시스템 관리 모듈 설계를 위한 것으로, 통합 관제 시스템은 발주기관(지자체 등 공공 발주기관) 요구사항 분석하고, 발주기관 관리자용 UI 설계하고, 발주기관용 스마트 안전 통합 관제 시스템 검토함으로써, 다수 현장 관제를 위한 발주기관용 관리모듈 설계할 수 있다.

도 17을 참조하면, 건설공사 안전관리 종합정보망(CSI) 연계 시스템을 개발하기 위한 것으로, 통합 관제 시스템은 스마트 안전 통합 관제 시스템 필요정보 정의 및 데이터 정형화하고, 현장 및 발주기관 안전관리 지원을 위한 CSI 연계 API 설계하고, 건설현장 안전관련 정보 정의서 기반 API 개발하고, TB적용을 통한 실증 및 보완하고, CSI 연계시스템 운영 매뉴얼 작성함으로써, CSI 연계 시스템을 개발할 수 있다.

도 18을 참조하면, 중소현장 테스트베드 10개소 구축/운영 및 시스템을 보완하기 위한 것으로, 통합 관제 시스템은 스마트 안전관련 기술수준 분석하고, 테스트베드 운영방안 수립하고, 중소현장 테스트베드 운영함으로써, 중소현장 테스트베드 10개소 구축/운영 및 시스템 보완할 수 있다.

도 19를 참조하면, 법령 개정 및 지속가능 운영 방안 마련하기 위한 것으로, 통합 관제 시스템은 건설 안전 관련 법·제도 및 현황 조사/분석, EU·영국 등 선진 관리 체계 조사하고, 유관기관 협의체를 통한 현행 제도 개선방안 도출하고, 스마트 안전 통합 관제 체계 실증을 통한 운영 방안 보완 및 관련 제도 개선사항 도출하고, 스마트 안전 통합 관제 시스템 활용을 위한 관련 법령 개정(안) 수립하고, 건설안전 관련 정책 연계 및 지속가능 운영 방안 제시하고, 스마트 안전 통합 관제 시스템의 지속 활용을 위한 관련 법·제도 마련함으로써, 법령 개정 및 지속가능 운영 방안 마련할 수 있다.

도 20 내지 도 23은 본 발명의 일 실시 예에 따른 통합 관제 시스템을 통한 성과물을 설명하기 위한 개략도이다.

도 20을 참조하면, 통합 관제 시스템은 데이터마이닝 기반의 건설 안전 분석 기술의 개발 결과로, 건설 안전 위험발생 위치/프로세스/객체별 데이터 분석하고, 위험발생 요소에 따른 융합 시나리오 고도화하여 데이터마이닝 기반의 건설 안전 위험 시나리오를 구성할 수 있다. 또한, 통합 관제 시스템은 요소별 데이터 정형화 방법 도출하고, 건설현장 위험인지 및 예측 가이드라인 제시함으로써, 건설 안전 위험인지 및 예측 알고리즘 개발할 수 있으며, 건설현장 안전 통합 데이터 수집 및 전처리 방법론 도출하고, 건설현장 안전 통합 데이터 분석 및 개방하여 딥러닝 기반의 스마트 안전 통합 진단 솔루션 개발할 수 있다. 뿐만 아니라, 통합 관제 시스템은 건설안전사고 발생에 따른 손실비용분석 모델 개발하고, 안전관리비 계상/집행 개선 가이드라인 제시하여 비용분석모델 구축할 수 있다.

도 21을 참조하면, 통합 관제 시스템은 건설현장 긴급 재해 대응 기술 개발 결과로, 굴착 공사 현장 침수피해 위험인자 도출 및 예측 기법을 조사하고, 강우-침수 예측, 예·경보 방법론 개발 및 해석 모듈 설계하고, 침수 예·경보 모델의 프로토타입 개발 및 연계하고, 침수 예·경보 통합 시스템 개발 및 고도화하여, 굴착공사 현장 침수피해를 예측할 수 있다. 또한, 통합 관제 시스템은 공정별 주요 위험물에 대한 화재/소화 기초 DB 확보하고, 화재/소화 실시간 대응 시스템 개발하고, 가상의 건설 현장 적용을 통한 세부 시나리오 개발하고, 건설현장 위험인지 및 예측 가이드라인 제시함으로써, 건설 공정 별 스마트 화재 예방 기법을 개발할 수 있다. 뿐만 아니라, 통합 관제 시스템은 자료수집 및 분석이 반영된 스마트 워터백 컨셉 설계 도면을 획득하고, 스마트 워터백 테스트베드 구축 및 성능 검증하고, 스마트 워터백 /긴급 대응 효과 모니터링 시스템 설치 및 운영 매뉴얼을 개발함으로써, 스마트 워터백을 활용한 흙막이 붕괴 긴급대응 기술을 개발할 수 있다. 또한, 통합 관제 시스템은 자료수집 및 분석을 통한 최적감지 기술 선정하고, 스마트 펜스 센싱부 및 LPWA 기반의 Local Network 모듈, 장비 운전자의 의사결정 지원을 위한 모니터링 플랫폼 및 무선 안테나, 다채널 Alert 기능이 탑재된 현장 설치용 폴을 개발함으로써, 도심지 중소현장 맞춤형 스마트 펜스 개발할 수 있다.

도 22를 참조하면, 통합 관제 시스템은 디지털 트윈 기반의 스마트 안전 관제 시스템 개발의 결과로, 실시간 안전 분석 및 오픈소스 기반 엣지 컴퓨팅 플랫폼 기술, 스마트 건설 현장 네트워크(SCAN) 기술, 현장 안전 데이터의 현장-발주기관-관제센터 연결 기술, 중소현장/도로공사 건설 현장 테스트 베드 적용 및 운용기술, 건설 장비 위치/안전 데이터 생성 및 융합 모듈을 개발함으로써, 현장 대응용 엣지 컴퓨팅 시스템 개발할 수 있다. 또한, 통합 관제 시스템은 건설안전 위험요소 체크리스트 자동검색 프로그램을 개발하고, 설계정보(WBS, CBS)기반 리스크 레지스터를 구성하고, 안전 관리 관제용 BIM 기술 및 중소 현장 테스트 베드 BIM를 개발하고, 건설 현장 표준화 인터페이스 및 인터페이스 모듈을 개발함으로써, 안전 데이터 추출 프로그램 및 스마트 안전 관제용 BIM 도출 기술을 개발할 수 있다. 뿐만 아니라, 통합 관제 시스템은 건설 현장 데이터 표준화 인터페이스 방안 및 API 프로토콜정의하고, 인터페이스대상(센서·시스템) 확대 적용 및 개방형 라이브러리를 구축하고, 현장 안전 관리기록 DB 설계 및 구축하고, 개별 현장 인터페이스 운영 상황 모니터링 서비스 프로그램을 개발함으로써, 건설현장 표준화 인터페이스 및 인터페이스 모듈을 개발할 수 있다. 또한, 통합 관제 시스템은, 자료 수집 및 분석을 통한 최적감지 기술 선정하고, 스마트 펜스 센싱부 및 LPWA 기반의 Local Network 모듈을 개발하고, 장비 운전자의 의사결정 지원을 위한 모니터링 플랫폼 개발하고, 무선 안테나 및 다채널Alert 기능이 탑재된 현장 설치용 폴을 개발하여, 디지털 트윈 기반 단일 현장 스마트 안전 관제 DB 및 시스템을 구축할 수 있다.

도 23을 참조하면, 통합 관제 시스템은 스마트 안전 통합 관제 시스템 개발 및 센터 구축의 결과로, 100개 이상의 중소 건설현장 통합 관제 시나리오 도출하고, 안전사고 대응을 위한 안전관제 매뉴얼 개발하고, 2,000개 이상 영상 스트리밍 수용 관리체계 개발함으로써, 스마트안전 통합관제센터 구축할 수 있다. 또한, 통합 관제 시스템은 공공데이터 식별 및 연계 체계를 개발하고, 안전 공공데이터 연계 위한 Open API 구축하고, 현장 스마트안전 관제시스템과의 안정적 연동 방안 마련하고, 발주처별 건설현장 통합관제를 위한 관제 운영체계 구축함으로써, 스마트안전 통합관제 운영 시스템을 개발할 수 있다. 뿐만 아니라, 통합 관제 시스템은 위험 인지 예측성 향상을 위한 안전 데이터 연계 체계를 도출하고, 건설 현장 안전사고의 CSI 연계를 통한 이력 관리 체계를 개발함으로써, 건설 현장 안전 관리 종합 정보망(CSI) 연계 시스템을 개발할 수 있다.

한편, 도면에 도시되지 않았으나, 통합 관제 시스템을 지속 가능하게 운영할 수 있는 방안으로, 스마트 안전관련 기술수준 분석하고, 테스트베드 선정 기준 및 운영방안 수립하고, 중소현장 및 도로 종합 테스트베드 운영하고, 스마트 안전 통합 관제 체계 실증을 통한 시스템 보완함으로써, 중소현장 T/B 10개소 및 종합 T/B 1개소 구축/운영 및 시스템 보완할 수 있다. 또한, 건설 안전 관련 법·제도 및 현황 조사/분석, EU·영국 등 선진 관리 체계를 조사하고, 유관기관 협의체를 통한 현행 제도 개선방안 도출하고, 스마트 안전 통합 관제 체계 실증을 통한 운영 방안 보완 및 제도 개선사항 도출하고, 스마트 안전 통합 관제 시스템 활용을 위한 법령개정(안)을 수립하고, 건설안전 관련 정책 연계 및 지속가능 운영 방안 제시하고, 스마트 안전 통합 관제 시스템 지속 활용을 위한 법·제도를 마련(건기술진흥법, 시설물안전법, 지하안전법등)할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시 예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 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. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 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: 통합 관제 서버
110: 통신부
120: 입력부
130: 출력부
140: 메모리
150: 인터페이스부
160: 제어부
170: 전원 공급부

Claims (1)

1. 스마트 안전 통합 관제 서버의 제어부에 의해 수행되는 건설 현장의 스마트 안전 통합 관제 방법으로서,
   어느 하나의 건설 현장에 대한 디지털 지도, 장비 탑재 영상, 시공 환경 영상 및 센싱 데이터 중 적어도 하나의 건설 정보를 수신하는 단계;
   수신된 건설 정보를 데이터 마이닝하여 안전 관련 위험 요인 분석 시나리오 및 위험 시나리오를 수립하는 단계;
   생성된 어느 하나의 시나리오에 따라 상기 건설 현장의 재해 발생 여부 또는 안전 사고 발생 여부를 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 재해 발생 알림, 안전 사고 알림 및 대응 지침 중 적어도 하나의 안전 관리 정보를 생성하는 단계; 및
   생성된 안전 관리 정보를 기초로 상기 건설 현장 내 각 설비의 동작을 제어하는 단계; 를 포함하는 스마트 안전 통합 관제 방법.
   

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