KR20230073555A - 건설현장 중장비 차량의 안전벨트 관제 시스템 - Google Patents

건설현장 중장비 차량의 안전벨트 관제 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건설현장 중장비 차량의 안전벨트 관제 시스템에 관한 것으로, 중장비 차량, 관제 서버 및 현장관리자 이동단말기로 구성되며, 상기 중장비 차량의 안전벨트는 탑승자의 몸을 둘러싸는 벨트, 상기 벨트의 일단부에 연결되어 벨트를 일정한 하중으로 당기는 리트렉터, 벨트의 타단부를 탑승자의 골반 옆에서 고정하는 버클, 및 버클에 끼움 결합되어 벨트의 타단부를 고정시키는 클립을 포함하고, 상기 벨트는 굽힘에 의한 압력 신호를 발생하는 플렉스 센서가 내장되되, 상기 플렉스 센서는 벨트의 폭방향을 기준으로 일측부에 위치하는 제1 플렉스 센서와 타측부에 위치하는 제2 플렉스 센서, 그리고 벨트의 타단부에 위치한 클립 결합부에 위치하는 제3 플렉스 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

건설현장 중장비 차량의 안전벨트 관제 시스템{Seat Belt Control System for Heavy Equipment Vehicles at Construction Sites}
본 발명은 건설현장 중장비 차량의 안전벨트 관제 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 작업자의 안전벨트 정상 착용 여부 감지에 기반한 건설현장 중장비 차량의 안전벨트 관제 시스템에 관한 것이다.
안전보건공단의 2019년 12월 통계에 따르면, 국내 업무상 사고 사망 사례 2,575명 중 건설업이 1,312명으로 전체의 51.2%를 차지하고 있다.
실제로 건설현장에서는 건설 기계 및 장비 사고가 줄어들지 않고 있는데, 건설기계 운전의 경우 지게차 운전시 발생할 수 있는 깔림 재해가 대표적이다. 깔림 재해는 중량물을 톤백에 균형있게 적재하지 않아 편하중이 발생하여 전도되거나, 지게차 속도 위반 또는 장애물로 인한 지게차 넘어짐 발생 등으로 인해 발생한다.
특히, 깔림 재해의 경우 비면허 운전이나 좌석 안전띠를 착용하지 않아 발생하는 경우가 빈번하며, 지게차로 인한 사망의 원인 중 부딪힘(56%) 다음으로 깔림/뒤집힘(39%)이 많은 것이 현실이다.
따라서, 이러한 안전 사고를 예방하기 위해 건설현장의 안전 관리자가 건설현장에서 운전 중인 중장비 차량의 위험 상황을 사전에 인지하고, 현장 근로자의 작업 패턴을 관제할 수 있는 시스템이 요구되고 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1739265호(2017.05.24.) 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0085994호(2018.07.30.)
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 작업자의 안전벨트 정상 착용 여부 감지에 기반한 건설현장 중장비 차량의 안전벨트 관제 시스템을 제공하는데 있다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 건설현장 중장비 차량의 안전벨트 관제 시스템은, 현장근로자가 착석하는 시트, 상기 시트에 마련된 안전벨트, 안전벨트 착용 신호를 발생하는 안전벨트 착용 신호발생부, 차량의 속도를 측정하는 속도 센서, 차량의 기울기를 측정하는 기울임 센서, 차량의 위치를 측정하는 위치 센서와, 무선통신부 및 경광등이 구비된 중장비 차량; 상기 중장비 차량의 무선통신부와 무선으로 연결되어 중장비 차량으로부터 안전벨트 착용 신호, 속도 신호, 기울임 신호, 위치 신호를 각각 수신하는 안전벨트 감지부, 속도 감지부, 기울임 상태 감지부, 위치 감지부, 및 상기 안전벨트 착용 신호, 속도 신호, 기울임 신호, 위치 신호로부터 현장근로자의 위험 상황을 판단하는 제어부를 포함하는 관제 서버; 및 상기 관제 서버로부터 현장근로자의 위험 상황에 대한 판단 정보를 수신하여 현장관리자에게 제공하는 현장관리자 이동단말기;로 구성되며, 상기 안전벨트는 탑승자의 몸을 둘러싸는 벨트, 상기 벨트의 일단부에 연결되어 벨트를 일정한 하중으로 당기는 리트렉터, 벨트의 타단부를 탑승자의 골반 옆에서 고정하는 버클, 및 버클에 끼움 결합되어 벨트의 타단부를 고정시키는 클립을 포함하고, 상기 벨트는 굽힘에 의한 압력 신호를 발생하는 플렉스 센서가 내장되되, 상기 플렉스 센서는 벨트의 폭방향을 기준으로 일측부에 위치하는 제1 플렉스 센서와 타측부에 위치하는 제2 플렉스 센서, 그리고 벨트의 타단부에 위치한 클립 결합부에 위치하는 제3 플렉스 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제1 및 제2 플렉스 센서는 상기 시트의 폭(W)을 기준으로 탑승자가 없는 상태에서 상기 버클에 클립을 끼웠을 때 상기 벨트의 타단부로부터 W/2 내지 W의 사이에 위치하는 길이를 가진다.
또한, 상기 리트렉터에는 상기 안전벨트 착용 신호발생부가 내장되며, 상기 제1 내지 제3 플렉스 센서는 상기 벨트에 내장되는 전선에 의해 상기 안전벨트 착용 신호발생부와 전기적으로 연결된다.
한편, 상기 제어부는, 상기 제3 플렉스 센서에서 발생되는 신호로부터 클립이 버클에 끼워져 있는지 여부와, 끼워져 있더라도 벨트가 헐거워져 있는지 여부를 판단한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제1 및 제2 플렉스 센서의 신호값이 모두 양의 값을 가지며, 상기 제1 플렉스 센서의 신호값이 상기 제2 플렉스 센서의 신호값보다 일정 편차 이상 큰 값을 가지면, 현장근로자가 안전벨트를 정상적으로 착용하고 있는 것으로 판단한다.
본 발명에 따른 건설현장 중장비 차량의 안전벨트 관제 시스템은 벨트의 특정 위치에 제1 내지 제3 플렉스 센서를 내장하고 제1 내지 제3 플렉스 센서로부터 발생되는 신호를 조합하여 도출된 특유의 판단 기준으로 안전벨트 정상 착용 여부를 판별함으로써, 안전벨트 정상 착용 여부 판별의 정확도를 높이고, 이에 따라 현장근로자의 비정상적인 안전벨트 착용 시도를 원천적으로 방지할 수 있다.
또한, 현장근로자의 패턴이나 성향, 사고이력 등을 분석하여 데이터베이스화 하고, 현장관리자가 이를 활용하여 현장근로자를 선택하거나 교육할 수 있도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 안전벨트 관제 시스템을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 안전벨트 관제 시스템의 안전벨트를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 안전벨트 관제 시스템에서 제3 플렉스 센서로부터 발생하는 신호를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 안전벨트 관제 시스템에서 제1 및 제2 플렉스 센서로부터 발생하는 신호를 나타낸 도면이다.
아래에서는 본 발명에 따른 건설현장 중장비 차량의 안전벨트 관제 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 안전벨트 관제 시스템을 개념적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 안전벨트 관제 시스템의 안전벨트를 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 안전벨트 관제 시스템에서 제3 플렉스 센서로부터 발생하는 신호를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 안전벨트 관제 시스템에서 제1 및 제2 플렉스 센서로부터 발생하는 신호를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 건설현장 중장비 차량의 안전벨트 관제 시스템은 중장비 차량(100), 관제 서버(200), 현장관리자 이동단말기(300)로 구성된다.
중장비 차량(100)은 기본적으로 현장근로자가 착석하는 시트(1) 및 시트(1)에 마련된 안전벨트(2)가 구비되어 있으며, 본 발명에 따라 안전벨트 착용 신호발생부(110), 무선통신부(120) 및 경광등(130)이 추가로 구비된다. 또한, 도 1에 도시되지는 않았지만 차량의 속도를 측정하는 속도 센서, 차량의 기울기를 측정하는 기울임 센서 및 차량의 위치를 측정하는 위치 센서도 구비된다.
관제 서버(200)는 안전벨트 감지부(210), 속도 감지부(220), 기울임 상태 감지부(230), 위치 감지부(240) 및 제어부(250)를 포함하여 구성된다.
상기 안전벨트 감지부(210), 속도 감지부(220), 기울임 상태 감지부(230) 및 위치 감지부(240)는 상기 중장비 차량(100)의 무선통신부(120)와 무선으로 연결되어 중장비 차량(100)으로부터 안전벨트 착용 신호, 속도 신호, 기울임 신호 및 위치 신호를 각각 수신한다.
상기 제어부(250)는 안전벨트 감지부(210), 속도 감지부(220), 기울임 상태 감지부(230) 및 위치 감지부(240)에서 수신된 안전벨트 착용 신호, 속도 신호, 기울임 신호 및 위치 신호로부터 현장근로자의 위험 상황을 판단하고, 판단 정보를 현장관리자 이동단말기(300)로 전송한다.
현장관리자 이동단말기(300)는 관제 서버(200)로부터 수신한 현장근로자의 위험 상황 판단 정보를 현장관리자에게 제공하며, 현장관리자는 위험 상황을 확인하고 중장비 차량(100)의 무선통신부(120)로 위험 신호를 발신하여 경광등(130)을 통해 위험 상황을 현장 근로자에게 경고하는 등의 조치를 취한다.
여기서, 상기 위험 신호는 중장비 차량(100)의 속도가 일정 속도 이상이거나, 기울기가 일정 수준 이상이거나, 위험 지역에 있다고 판단되는 경우임에도 안전벨트가 정상적으로 착용되지 않은 것으로 감지되면 발생될 수 있다.
나아가, 관제 서버(200)는 현장근로자의 패턴이나 성향, 사고이력 등을 분석하여 데이터베이스화 하고, 현장관리자가 이를 활용하여 현장근로자를 선택하거나 교육할 수 있도록 할 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 안전벨트 정상 착용 여부 판단을 위한 세부 구성을 상세히 설명한다.
도 2를 참조하면, 안전벨트(2)는 2점식 안전벨트로서 탑승자의 몸을 둘러싸는 띠 부분에 해당하는 벨트(10)와, 벨트(10)의 일단부에 연결되어 벨트(10)를 일정한 하중으로 당김으로써 벨트(10)가 느슨해지지 않도록 하는 리트렉터(20)와, 벨트(10)의 타단부를 탑승자의 골반 옆에서 고정하는 버클(30)과, 버클(30)에 끼움 결합되어 벨트(10)의 타단부를 고정시키는 클립(40)을 포함하여 구성된다.
상기 벨트(10)에는 굽힘에 의한 압력 신호를 발생하는 플렉스 센서가 내장된다. 본 발명에서, 플렉스 센서는 벨트(10)의 폭방향을 기준으로 일측부(11)에 위치하는 제1 플렉스 센서(61)와 타측부(12)에 위치하는 제2 플렉스 센서(62)를 포함한다.
이에 따라, 제1 플렉스 센서(61)는 탑승자의 허리를 기준으로 제2 플렉스 센서(62)보다 윗부분의 복부 곡률을 측정하게 되며, 제2 플렉스 센서(62)는 제1 플렉스 센서(61)보다 탑승자의 허리에 가까운 아랫부분의 복부 곡률을 측정하게 된다. 일반적으로, 사람의 복부 둘레는 허리를 기준으로 벨트(10)의 폭 범위 내에서 윗부분으로 갈 수록 증가하므로, 본 발명은 이러한 인체 특징을 활용하여 안전벨트의 정상 착용 여부를 판별한다.
제1 및 제2 플렉스 센서(61, 62)는 시트(1)의 폭(W)을 기준으로 탑승자가 없는 상태에서 버클(30)에 클립(40)을 끼웠을 때 벨트(10)의 타단부로부터 W/2 내지 W의 사이에 위치하는 길이를 가지며 벨트(10)에 내장되는 것이 바람직하다. 이는 탑승자가 시트(1)에 앉았을 때 제1 및 제2 플렉스 센서(61, 62)가 탑승자의 복부를 커버할 수 있는 위치 및 길이를 가지도록 하기 위함이다.
한편, 본 발명에서 플렉스 센서는 벨트(10)의 타단부에 위치한 클립 결합부(13)에 위치하여 내장되는 제3 플렉스 센서(63)를 더 포함한다. 클립 결합부(13)는 벨트(10)의 타단부 일부가 클립(40)에 끼워져 고리 형태로 접힌 부분으로서, 클립(40)이 버클(30)에 끼워지지 않은 상태에서는 벨트(10) 재질의 펴짐 성질에 의해 타원의 둥근 형상을 유지하며, 클립(40)이 버클(30)에 끼워진 상태에서는 리트렉터(20)의 당김에 의해 접힘각이 줄어들게 된다.
리트렉터(20)에는 안전벨트 착용 신호발생부(110)가 내장되며, 상기 제1 내지 제3 플렉스 센서(61, 62, 63)는 벨트(10)에 내장되는 전선(50)에 의해 안전벨트 착용 신호발생부(110)와 전기적으로 연결된다.
이하에서는, 상기 제1 내지 제3 플렉스 센서(61, 62, 63)에 의한 안전벨트 정상 착용 여부 판별 방법에 대해 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.
먼저, 제3 플렉스 센서(63)에서 발생되는 신호로부터 클립(40)이 버클(30)에 끼워져 있는지 여부와, 끼워져 있더라도 리트렉터(20)의 당김을 방해하는 구조물을 사용하여 벨트(10)가 헐거워져 있는지 여부를 판단한다.
도 3을 참조하면, 클립(40)이 버클(30)에 끼워지지 않은 상태이거나 벨트(10)가 헐겁게 유지되고 있는 상태에서는 벨트(10) 재질의 펴짐 성질에 의해 클립 결합부(13)가 타원의 둥근 형상을 유지하고 있으므로 제3 플렉스 센서(63)로부터 최소값(MIN)의 신호(S1)가 발생한다. 한편, 클립(40)이 버클(30)에 끼워진 상태이고 리트렉터(20)에 의해 벨트(10)가 정상적으로 당겨지고 있는 상태에서는 리트렉터(20)의 당김에 의해 클립 결합부(13)의 접힘각이 줄어들게 되므로 제3 플렉스 센서(63)로부터의 신호값이 증가되어, 인체의 복부에 의해 형성될 수 있는 정상 범위값(P1 ~ P2)를 갖는 신호(S2)가 발생한다.
한편, 정상 범위를 벗어나 제3 플렉스 센서(63)로부터 발생할 수 있는 최대값(MAX)의 신호가 발생하는 경우에는, 중장비 차량(100)의 전복과 같은 중대 사고가 발생한 것으로 판단하여 즉각적으로 현장관리자 이동단말기(300)로 위험 상황 판단 정보를 전송한다.
다음으로, 제1 및 제2 플렉스 센서(61, 62)에서 발생되는 신호로부터 현장근로자가 안전벨트(2)를 정상적으로 착용하고 있는지를 판단한다. 즉, 클립(40)이 버클(30)에 끼워져 있더라도, 벨트(10)가 현장근로자의 몸을 둘러싸고 있지 않은 상황이나 벨트(10)가 꼬여 안전하게 착용되지 않은 상태를 감지한다.
도 4를 참조하면, 현장근로자가 안전벨트(2)를 정상적으로 착용하고 있는 상태(상태 ①)에서는 제1 및 제2 플렉스 센서(61, 62)가 복부의 곡률에 따른 정상 범위값(P1 < P61, P62 <P2)를 갖는 신호(S61, S62)를 발생시킨다. 이때, 제1 플렉스 센서(61)의 신호값(P61)은 제2 플렉스 센서(62)의 신호값(P62)보다 일정 편차(ΔP) 이상 큰 값을 가지며, 그렇지 않을 경우 벨트(10)가 현장근로자의 몸을 둘러싸고 있지 않은 상황이나 벨트(10)가 꼬여 안전하게 착용되지 않은 상태로 판단한다.
여기서, 일정 편차(ΔP)를 판단 기준으로 설정한 이유는, 앞서 설명한 바와 같이 제1 플렉스 센서(61)는 탑승자의 허리를 기준으로 제2 플렉스 센서(62)보다 윗부분의 복부 곡률을 측정하게 되며, 제2 플렉스 센서(62)는 제1 플렉스 센서(61)보다 탑승자의 허리에 가까운 아랫부분의 복부 곡률을 측정하게 되므로, 사람의 복부 둘레가 허리를 기준으로 벨트(10)의 폭 범위 내에서 윗부분으로 갈 수록 증가하는 인체 특징을 활용하여 안전벨트의 정상 착용 여부를 판별하기 위함이다.
한편, 도 4에서 상태 ②로 표시된 바와 같이 제1 및 제2 플렉스 센서(61, 62)의 신호값(P61, P62)이 음의 값을 가지는 경우에는 벨트(10)가 현장근로자의 몸을 둘러싸고 있지 않은 상황으로 판단한다. 벨트(10)를 몸에 둘러 착용하지 않고 클립(40)만 버클(30)에 끼운채로 시트(1)에 앉게 되면, 벨트(10)가 현장근로자의 둔부에 눌려 정상 착용 상태와는 반대의 곡률을 갖게 되므로 제1 및 제2 플렉스 센서(61, 62)는 음의 신호를 발생하게 되기 때문이다.
따라서, 본 발명은 벨트(10)의 특정 위치에 제1 내지 제3 플렉스 센서(61, 62, 63)를 내장하고 제1 내지 제3 플렉스 센서(61, 62, 63)로부터 발생되는 신호를 조합하여 도출된 특유의 판단 기준으로 안전벨트 정상 착용 여부를 판별함으로써, 안전벨트 정상 착용 여부 판별의 정확도를 높이고, 이에 따라 현장근로자의 비정상적인 안전벨트 착용 시도를 원천적으로 방지할 수 있다.
본 명세서와 첨부된 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 쉽게 설명하기 위한 목적으로 사용된 것일 뿐, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
1: 시트 2: 안전벨트
10: 벨트 11: 벨트의 일측부
12: 벨트의 타측부 13: 클립 결합부
20: 리트렉터 30: 버클
40: 클립 50: 전선
61: 제1 플렉스 센서 62: 제2 플렉스 센서
63: 제3 플렉스 센서 100: 중장비 차량
110: 안전벨트 착용 신호발생부 120: 무선통신부
130: 경광등 200: 관제 서버
210: 안전벨트 감지부 220: 속도 감지부
230: 기울임 상태 감지부 240: 위치 감지부
250: 제어부 300: 현장관리자 이동단말기

Claims (5)

  1. 현장근로자가 착석하는 시트, 상기 시트에 마련된 안전벨트, 안전벨트 착용 신호를 발생하는 안전벨트 착용 신호발생부, 차량의 속도를 측정하는 속도 센서, 차량의 기울기를 측정하는 기울임 센서, 차량의 위치를 측정하는 위치 센서와, 무선통신부 및 경광등이 구비된 중장비 차량;
    상기 중장비 차량의 무선통신부와 무선으로 연결되어 중장비 차량으로부터 안전벨트 착용 신호, 속도 신호, 기울임 신호, 위치 신호를 각각 수신하는 안전벨트 감지부, 속도 감지부, 기울임 상태 감지부, 위치 감지부, 및 상기 안전벨트 착용 신호, 속도 신호, 기울임 신호, 위치 신호로부터 현장근로자의 위험 상황을 판단하는 제어부를 포함하는 관제 서버; 및
    상기 관제 서버로부터 현장근로자의 위험 상황에 대한 판단 정보를 수신하여 현장관리자에게 제공하는 현장관리자 이동단말기;
    로 구성되며,
    상기 안전벨트는 탑승자의 몸을 둘러싸는 벨트, 상기 벨트의 일단부에 연결되어 벨트를 일정한 하중으로 당기는 리트렉터, 벨트의 타단부를 탑승자의 골반 옆에서 고정하는 버클, 및 버클에 끼움 결합되어 벨트의 타단부를 고정시키는 클립을 포함하고,
    상기 벨트는 굽힘에 의한 압력 신호를 발생하는 플렉스 센서가 내장되되, 상기 플렉스 센서는 벨트의 폭방향을 기준으로 일측부에 위치하는 제1 플렉스 센서와 타측부에 위치하는 제2 플렉스 센서, 그리고 벨트의 타단부에 위치한 클립 결합부에 위치하는 제3 플렉스 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설현장 중장비 차량의 안전벨트 관제 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2 플렉스 센서는 상기 시트의 폭(W)을 기준으로 탑승자가 없는 상태에서 상기 버클에 클립을 끼웠을 때 상기 벨트의 타단부로부터 W/2 내지 W의 사이에 위치하는 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 건설현장 중장비 차량의 안전벨트 관제 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 리트렉터에는 상기 안전벨트 착용 신호발생부가 내장되며,
    상기 제1 내지 제3 플렉스 센서는 상기 벨트에 내장되는 전선에 의해 상기 안전벨트 착용 신호발생부와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 건설현장 중장비 차량의 안전벨트 관제 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제3 플렉스 센서에서 발생되는 신호로부터 클립이 버클에 끼워져 있는지 여부와, 끼워져 있더라도 벨트가 헐거워져 있는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 건설현장 중장비 차량의 안전벨트 관제 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 및 제2 플렉스 센서의 신호값이 모두 양의 값을 가지며, 상기 제1 플렉스 센서의 신호값이 상기 제2 플렉스 센서의 신호값보다 일정 편차 이상 큰 값을 가지면, 현장근로자가 안전벨트를 정상적으로 착용하고 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 건설현장 중장비 차량의 안전벨트 관제 시스템.
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