KR20230092315A - 위치 및 높이 계산, 추락넘어짐 감지 방법 - Google Patents

Abstract

본발명은 위치 및 높이 계산, 추락넘어짐 감지방법에 관한 것으로, 작업자의 추락, 쓰러짐, 낙상,
넘어짐, 움직임 미감지를 감지하며, 위험상황 발생 시 제어부는 SOS상황을 전송하는 것을 특징으로 한다.
본발명은 위치 및 높이 계산, 추락넘어짐 감지방법에 관한 것으로, 위치 및 높이 계산, 추락넘어짐 감지 시스템에 의하여, 작업자의 추락, 쓰러짐, 낙상, 넘어짐, 움직임 미감지를 감지하며, 위험상황 발생 시 제어부는 SOS상황을 전송하는 것으로, 본발명은 위치 및 높이 계산, 추락넘어짐 모듈에 의해 작업자의 안전사고를 신속하고 정확하게 감지하여 자동으로 SOS상황을 전송하는 등 신속한 조치를 수행하게 하는 현저한 효과가 있다.

Description

위치 및 높이 계산, 추락넘어짐 감지 방법{Position and height calculation, fall down detection method}

본발명은 위치 및 높이 계산, 추락넘어짐 감지 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 위치 및 높이 계산, 추락넘어짐 모듈에 의해 작업자의 안전사고를 신속하고 정확하게 감지하여 자동으로 SOS상황을 전송하는 등 신속한 조치를 수행하게 하는 위치 및 높이 계산, 추락넘어짐 감지 방법에 관한 것이다.

일반적으로 현장 작업자의 안전사고를 미연에 발견하고 구조조치를 취하는 기술이 개발되고 있고, 종래 특허기술의 일례로서, 등록번호 20-0425317호에는 원거리에서 산업기계(10)의 구동수단(130)을 제어할 수 있는 공지의 작업자 안전사고 방지용 무선 제어장치에 있어서, 작업자의 신체 일부(허리 또는 팔)에 착용하되 위급상황에서 작업자가 누르기 위한 작동버튼(111)을 형성하고 상기 작동버튼(111)의 입력신호를 전달받아 송신하기 위한 송신 제어부(112)와 상기 송신 제어부(112)에 전원을 공급하기 위한 배터리(113)를 형성하며 일측에는 상기 구동수단(130)의 작동상태를 알리기 위한 확인램프(114)가 구비된 휴대용 송신기(110)와, 상기 송신 제어부(112)로부터 제어신호를 무선으로 전달받아 상기 구동수단(130)을 정지시키기 위한 수신제어부(121)와 상기 구동수단(130)의 정지와 동시에 경고음을 발생시키기 위한 경고 버저(122)가 형성된 수신기(120)로 구성되어짐을 특징으로 하는 작업자 안전사고 방지용 무선 제어장치가 공개되어 있다.

공개번호 10-2021-0101902호에는 사고 및 중증도 알림 안전각반으로서, 착용자의 작업상태와 작업환경을 감지하는 센서모듈; 안전각반 내측에 형성되어 착용자의 발목 부근에서 혈압 및 맥박을 포함하는 생체정보 신호를 측정하는 혈압측정모듈; 안전각반의 외측에 형성되어 상기 혈압측정모듈로부터 측정된 생체징후 정보에 대응하여 발광하는 발광부로 이루어진 발광모듈; 및 전원을 공급하는 배터리;를 포함하는 것을 특징으로 하는 사고 및 중증도 알림 안전각반이 공개되어 있다.

그러나 상기 종래기술들은 작업자에게 안전사고가 발생시 이를 감지하거나, 신속한 사후조치를 위한 구조요청등이 지연되거나 부정확하여 작업자가 위중한 사태가 되는 단점이 있었다.

따라서 본발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 위치 및 높이 계산, 추락넘어짐 모듈에 의해 작업자의 안전사고를 신속하고 정확하게 감지하여 자동으로 SOS상황을 전송하는 등 신속한 조치를 수행하게 하는 위치 및 높이 계산, 추락넘어짐 감지 방법에 관한 것이다.

본발명은 위치 및 높이 계산, 추락넘어짐 감지방법에 관한 것으로, 위치 및 높이 계산, 추락넘어짐 감지 시스템에 의하여, 작업자의 추락, 쓰러짐, 낙상, 넘어짐, 움직임 미감지를 감지하며, 위험상황 발생 시 제어부는 SOS상황을 전송하는 것을 특징으로 한다.

따라서 본발명은 위치 및 높이 계산, 추락넘어짐 모듈에 의해 작업자의 안전사고를 신속하고 정확하게 감지하여 자동으로 SOS상황을 전송하는 등 신속한 조치를 수행하게 하는 현저한 효과가 있다.

도 1은 본발명에 사용되는 가속도 센서 작동도
도 2는 본발명의 넘어짐 및 낙상감지 센서 동작 구성도
도 3은 본발명의 센싱플로우
도 4는 본발명의 위치 및 높이 계산, 추락넘어짐 감지 시스템 구성도

본발명은 위치 및 높이 계산, 추락넘어짐 감지방법에 관한 것으로, 위치 및 높이 계산, 추락넘어짐 감지 시스템에 의하여, 작업자의 추락, 쓰러짐, 낙상,넘어짐, 움직임 미감지를 감지하며, 위험상황 발생 시 제어부는 SOS상황을 전송하는 것을 특징으로 한다.

또한 위치 및 높이 계산, 추락넘어짐 감지시스템은 작업자의 추락 및 쓰러짐 감지 모듈;

넘어짐 및 낙상 감지모듈;

추락/넘어짐, 움직임 미감지, 위험상황 발생 시 SOS, 구조요청 알람정보 송신 태그 모듈;

고도센서를 이용한 공간측위에 필요한 높이 계산모듈;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 작업자의 추락 및 쓰러짐 감지모듈은 가속도 센서를 이용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 고도센서를 이용한 공간측위에 필요한 높이 계산모듈은 고도센서를 이용한 작업자 높이 공간측위 모듈인 것을 특징으로 한다.

본발명을 첨부도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.도 1은 본발명에 사용되는 가속도 센서 작동도

도 2는 본발명의 넘어짐 및 낙상감지 센서 동작 구성도, 도 3은 본발명의 센싱플로우, 도 4는 본발명의 위치 및 높이 계산, 추락넘어짐 감지 시스템 구성도이다.

먼저 작업자의 추락 및 쓰러짐 감지 모듈에 대해 설명하면, 본발명에 사용되는 가속도 센서 특징은 측정값은 중력의 영향과 변화되는 값을 이용한 가속도 측정(g)으로서,

센서는 3축 가속도 센서이며, 센싱방법은 3차원에서 움직일 때 x축, y축, z축 방향의 가속도를 측정한다.

가속도 센서 동작 예로서, 동작 보드에 삽입되어 있는 가속도센서의 초기 출력 값은 모두 0으로 하며, 동작 보드를 y축 방향으로 45도 각도로 기울였을 때, 기울어진 상태에서 z축 방향과 x축 방향으로 동일한 값의 가속도가 측정된다.

중력방향으로 g 가 측정되어야 하므로 45도가 기울어 졌을 때, 0.707g 만큼 z축과 x축 방향으로 값이 센싱되고, z축과 x축 값의 비율을 atan 에 넣으면 결과값은 45도로 기울어진 값을 계산 및 센싱한다.

이를 위해 작업자가 별도로 휴대하는 제어기는 무선통신하는 송수신부, 데이터가 저장되는 저장부, 측정치와 설정치를 비교하는 비교부, 제어부로 구성된다.

다음으로 넘어짐 및 낙상 감지모듈에 대해 설명하면, 센싱구성은 x축, y축, z축 구성이 아래와 같이 태그로 값이 감지된다. 센서 동작 구성은 3축 가속도 센서로부터 추출된 원시 데이터는 중력 가속도 값이 포함되어 있다.

일반적으로 중력 가속도 값은 항상 적용되는 값으로 정적 입력값이라 하여 동작 인식분야에 적용할 때는 인식에 방해가 되는 값이라 간주되어 이를 제거한 후에 동적인 데이터만으로 동작 인식에 적용한다. 하지만 낙상을 인식할 때에는 중력 가속도 값이 유용한 정보가 된다.

낙상은 항상 중력 방향으로 일어나기 때문에 중력 방향의 가속도 값은 동작 인식의 인식률을 높일 수 있는 중요한 정보이다. 3축 가속도 데이터에서 중력 방향의 가중치를 적용하여 낙상 인식 알고리듬의 입력값으로 사용된다.

도 3은 본발명의 센싱플로우로서, 동작 설명을 설명하면, 가속도 센서는 3축으로 순간 변화되는 값을 읽을 수 있으며, x, y, z 축으로 움직이는 값을 360도 방위각으로 정형화 (ex. 위 그림과 같은 방향일 경우를 90도로 하여 움직임에 따라서 변화되는 각도 값으로 표현)한다.

정형화된 기울기의 변화량이 현시점을 기준으로 임계 설정한 시간 내 60도의 변화가 발생할 경우, 1차 추락 및 쓰러짐에 대해 검출하고, 순간적으로 변화되는 센서의 변화강도 값이 임계치로 설정한 값 이상일 경우, 추락과 쓰러짐으로 감지하여 알람을 발생한다.

다음으로, 추락/넘어짐, 움직임 미감지 등 위험상황 발생 시 SOS, 구조요청 등 알람정보 송신 태그(탑재형) 모듈에 대해 설명하면 , 태그 SoS 송신부 구성은 위험상황을 전송하는 것으로, 제어부는 추락/넘어짐 감지 시 LoRa를 통해 10초 주기로 SoS 상황을 관리서버나 관리자의 스마트폰에 전송하며, 설정한 일정 시간동안 움직임을 감지하지 않았을 경우 10초 주기로 SoS 상황 전송하며, 태그의 비상호출 버튼으로 SoS 상황을 전송하며, LoRa 무선으로 신호를 감지하여 태그의 비상상태를 모니터링한다.

시스템의 주요구성으로서, 작업자는 스마트태그를 웨어러블하고, 가속도 센서의 동작상태를 실시간으로 모니터링 한다.

데이터의 정량화 방법은 현재 센서가 위치하는 것을 중심으로 시간 t에 나타나는 낙상 특징변수 각도 Θ는

움직임량을 정량화하기 위한 변수인 SVM(Sum Vector Magnitude) ASVM(t)는

이다.

그리고 본발명의 고도센서를 이용한 공간측위에 필요한 높이 계산모듈로서, 작업자 위치 알고리즘은 RSSI, SNR 값으로 1차원 위치측위 방법으로서, 입력값은 LoRa 무선의 RSSI 값 활용하며, 신호세기를 이용한 알고리즘 동작 구성하는 것으로, LoRa게이트웨이와 작업자까지의 거리는 Friis 공식을 이용하여 L을 구하고, 이동객체가 송신한 신호의 손실은 AP의 신호전송 세기는 이미 정해져 있으며 이동객체에서의 수신신호 세기는 측정에 의해 계산하며, 두 세기의 차를 이용하여 신호손실을 산출한다.

전파의 파장(d와 동일한 단위 사용) : c = f* ω -> C(광속) = 3 * 10^8

본발명의 고도센서를 이용한 작업자 높이 공간측위 모듈은 계산 수식으로서

을 사용한다.

따라서 본발명은 위치 및 높이 계산, 추락넘어짐 모듈에 의해 작업자의 안전사고를 신속하고 정확하게 감지하여 자동으로 SOS상황을 전송하는 등 신속한 조치를 수행하게 하는 현저한 효과가 있다.

Claims (3)

1. 위치 및 높이 계산, 추락넘어짐 감지 시스템에 의하여, 작업자의 추락, 쓰러짐, 낙상,
   넘어짐, 움직임 미감지를 감지하며, 위험상황 발생 시 제어부는 SOS상황을 전송하는 것을 특징으로 하는 위치 및 높이 계산, 추락넘어짐 감지방법
2. 제1항에 있어서, 상기 위치 및 높이 계산, 추락넘어짐 감지 시스템은 작업자의 추락 및 쓰러짐 감지 모듈;
   넘어짐 및 낙상 감지모듈;
   추락/넘어짐, 움직임 미감지, 위험상황 발생 시 SOS, 구조요청 알람정보 송신 태그 모듈;
   고도센서를 이용한 공간측위에 필요한 높이 계산모듈;로 구성되는 것을 특징으로 하는 위치 및 높이 계산, 추락넘어짐 감지방법
3. 제2항에 있어서, 구조요청을 위한 무선통신은 LoRa을 사용하는 것을 특징으로 하는 위치 및 높이 계산, 추락넘어짐 감지방법
   

Images