KR20230092373A - Position and height calculation, fall down detection system. - Google Patents
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Abstract
Description
본발명은 위치 및 높이 계산, 추락넘어짐 감지 시스템에 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 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a position and height calculation, fall and fall detection system, and more particularly, to quickly and accurately detect a worker's safety accident by a position and height calculation, fall and fall module, and take prompt action such as automatically transmitting an SOS situation. It relates to a position and height calculation and a fall and fall detection system that allow to perform
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.In general, a technology for detecting safety accidents of field workers in advance and taking rescue measures is being developed, and as an example of a conventional patented technology, registration number 20-0425317 has a driving means 130 of an industrial machine 10 from a distance. In the controllable known wireless control device for worker safety accident prevention, it is worn on a part of the worker's body (waist or arm) but forms an operating button 111 for the worker to press in an emergency situation, and the operating button 111 A transmission control unit 112 for receiving and transmitting an input signal and a battery 113 for supplying power to the transmission control unit 112 are formed, and a confirmation lamp ( 114), a reception control unit 121 for receiving a control signal wirelessly from the transmission control unit 112 and stopping the driving means 130, and stopping the driving means 130 At the same time, a wireless control device for preventing worker safety accidents is disclosed, characterized in that it is composed of a receiver 120 having a warning buzzer 122 for generating a warning sound.
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.Publication No. 10-2021-0101902 is an accident and severity notification safety gaiter, a sensor module for detecting the wearer's working condition and working environment; a blood pressure measuring module formed inside the safety gaiter and measuring bio-information signals including blood pressure and pulse near the wearer's ankle; a light emitting module formed on the outside of the safety gaiter and including a light emitting unit that emits light in response to vital sign information measured by the blood pressure measurement module; And a battery for supplying power; accident and severity notification safety gaiter is disclosed, characterized in that it comprises a.
그러나 상기 종래기술들은 작업자에게 안전사고가 발생시 이를 감지하거나, 신속한 사후조치를 위한 구조요청등이 지연되거나 부정확하여 작업자가 위중한 사태가 되는 단점이 있었다.However, the prior art has a disadvantage in that a worker is in a critical situation due to a delay or inaccuracy in detecting a safety accident or requesting rescue for prompt follow-up.
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 시스템에 관한 것이다.Therefore, the present invention has been devised to solve the above problems, and the location and height calculation, position and fall to quickly and accurately detect the worker's safety accident by the module and automatically transmit the SOS situation to perform prompt action. and a height calculation, fall and fall detection system.
본발명은 위치 및 높이 계산, 추락넘어짐 감지 시스템에 관한 것으로, 작업자의 추락 및 쓰러짐 감지 모듈;The present invention relates to a position and height calculation, fall and fall detection system, comprising: a fall and fall detection module for a worker;
넘어짐 및 낙상 감지모듈; Fall and fall detection module;
추락/넘어짐, 움직임 미감지, 위험상황 발생 시 SOS, 구조요청 알람정보 송신 태그 모듈; Fall/fall, non-detection of movement, SOS in case of danger, rescue request alarm information transmission tag module;
고도센서를 이용한 공간측위에 필요한 높이 계산모듈;로 구성되는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it consists of; a height calculation module required for spatial positioning using an altitude sensor.
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.Therefore, the present invention has a remarkable effect of quickly and accurately detecting a worker's safety accident by a position and height calculation, fall and fall module, and performing prompt actions such as automatically transmitting an SOS situation.
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 구성도1 is an operating diagram of an acceleration sensor used in the present invention
Figure 2 is a block diagram of the operation of the fall and fall detection sensor of the present invention
3 is a sensing flow of the present invention
Figure 4 is a configuration diagram of the position and height calculation, fall detection system of the present invention
본발명은 위치 및 높이 계산, 추락넘어짐 감지 시스템에 관한 것으로, 작업자의 추락 및 쓰러짐 감지 모듈;The present invention relates to a position and height calculation, fall and fall detection system, comprising: a fall and fall detection module for a worker;
넘어짐 및 낙상 감지모듈; Fall and fall detection module;
추락/넘어짐, 움직임 미감지, 위험상황 발생 시 SOS, 구조요청 알람정보 송신 태그 모듈; Fall/fall, non-detection of movement, SOS in case of danger, rescue request alarm information transmission tag module;
고도센서를 이용한 공간측위에 필요한 높이 계산모듈;로 구성되는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it consists of; a height calculation module required for spatial positioning using an altitude sensor.
또한, 작업자의 추락 및 쓰러짐 감지모듈은 가속도 센서를 이용하는 것을 특징으로 한다.In addition, the operator's fall and fall detection module is characterized by using an acceleration sensor.
또한, 고도센서를 이용한 공간측위에 필요한 높이 계산모듈은 고도센서를 이용한 작업자 높이 공간측위 모듈인 것을 특징으로 한다.In addition, the height calculation module required for spatial positioning using the altitude sensor is characterized in that the operator height spatial positioning module using the altitude sensor.
그리고 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.And the present invention relates to a method for calculating position and height and detecting fall and fall, which detects the fall, fall, fall, fall, and non-detection of a worker by the position and height calculation and fall and fall detection system, and controls the control unit in the event of a dangerous situation. is characterized by transmitting an SOS situation.
본발명을 첨부도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.도 1은 본발명에 사용되는 가속도 센서 작동도The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an operation diagram of an acceleration sensor used in the present invention.
도 2는 본발명의 넘어짐 및 낙상감지 센서 동작 구성도, 도 3은 본발명의 센싱플로우, 도 4는 본발명의 위치 및 높이 계산, 추락넘어짐 감지 시스템 구성도이다.Figure 2 is a configuration diagram of the fall and fall detection sensor operation of the present invention, Figure 3 is a sensing flow of the present invention, Figure 4 is a position and height calculation, fall detection system configuration diagram of the present invention.
먼저 작업자의 추락 및 쓰러짐 감지 모듈에 대해 설명하면, 본발명에 사용되는 가속도 센서 특징은 측정값은 중력의 영향과 변화되는 값을 이용한 가속도 측정(g)으로서,First, the fall and fall detection module of the operator will be described. The acceleration sensor used in the present invention is characterized by measuring the acceleration (g) using the influence of gravity and the changed value,
센서는 3축 가속도 센서이며, 센싱방법은 3차원에서 움직일 때 x축, y축, z축 방향의 가속도를 측정한다. The sensor is a 3-axis acceleration sensor, and the sensing method measures the acceleration in the x-axis, y-axis, and z-axis directions when moving in three dimensions.
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.As an example of acceleration sensor operation, all initial output values of the acceleration sensor inserted into the operation board are set to 0, and when the operation board is tilted at an angle of 45 degrees in the y-axis direction, the z-axis direction and the x-axis direction in the tilted state The same value of acceleration is measured as
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.Since g must be measured in the direction of gravity, when tilted at 45 degrees, the value is sensed in the z-axis and x-axis directions by 0.707 g, and if the ratio of the z-axis and x-axis values is put into atan, the resultant value is the tilted value at 45 degrees. count and sense
이를 위해 작업자가 별도로 휴대하는 제어기는 무선통신하는 송수신부, 데이터가 저장되는 저장부, 측정치와 설정치를 비교하는 비교부, 제어부로 구성된다.To this end, the controller carried separately by the operator consists of a transmission/reception unit for wireless communication, a storage unit for storing data, a comparison unit for comparing measured values and set values, and a control unit.
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.Next, the fall and fall detection module will be described. As for the sensing configuration, the x-axis, y-axis, and z-axis configurations detect values as tags as follows. In the sensor operation configuration, the raw data extracted from the 3-axis acceleration sensor includes the gravitational acceleration value.
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. In general, the gravitational acceleration value is a value that is always applied and is called a static input value. When applied to the field of motion recognition, it is considered a value that interferes with recognition. After removing it, it is applied to motion recognition only with dynamic data. However, when recognizing a fall, the gravitational acceleration value becomes useful information.
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.Since falls always occur in the direction of gravity, the acceleration value in the direction of gravity is important information that can increase the recognition rate of motion recognition. It is used as the input value of the fall recognition algorithm by applying the weight of the gravity direction in the 3-axis acceleration data.
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.Figure 3 is a sensing flow of the present invention, explaining the operation, the acceleration sensor can read values that change instantaneously in 3 axes, and the values moving in x, y, and z axes are standardized in 360 degrees azimuth (ex. above In the case of the direction shown in the figure, it is expressed as an angle value that changes according to the movement by making it 90 degrees).
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. If the standardized change in slope changes by 60 degrees within the time set as the threshold based on the present time, the first fall and fall are detected, and if the change intensity value of the sensor that changes instantaneously is greater than the value set as the threshold value, Fall and fall are detected and an alarm is generated.
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.Next, when a dangerous situation such as fall/fall or non-detection of movement occurs, the alarm information transmission tag module such as SOS and rescue request is described. The configuration of the tag SoS transmission unit transmits a dangerous situation, When a fall is detected, the SoS situation is transmitted to the management server or the manager's smartphone every 10 seconds through LoRa, and when no movement is detected for a set period of time, the SoS situation is transmitted every 10 seconds, and the emergency call button of the tag transmits the SoS situation and monitors the emergency state of the tag by detecting the signal through LoRa wireless.
시스템의 주요구성으로서, 작업자는 스마트태그를 웨어러블하고, 가속도 센서의 동작상태를 실시간으로 모니터링 한다. As a major component of the system, the worker wears the smart tag and monitors the operating state of the acceleration sensor in real time.
데이터의 정량화 방법은 현재 센서가 위치하는 것을 중심으로 시간 t에 나타나는 낙상 특징변수 각도 Θ는 The method of quantifying the data is that the angle Θ of the fall feature variable appearing at time t centered on the location of the current sensor is
움직임량을 정량화하기 위한 변수인 SVM(Sum Vector Magnitude) ASVM(t)는SVM (Sum Vector Magnitude) ASVM(t), a variable for quantifying the amount of motion, is
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.And as a height calculation module required for spatial positioning using the altitude sensor of the present invention, the operator positioning algorithm is a one-dimensional positioning method with RSSI and SNR values, and the input value utilizes the RSSI value of LoRa wireless and operates the algorithm using signal strength As a configuration, the distance between the LoRa gateway and the worker is calculated using the Friis formula to obtain L, and the loss of the signal transmitted by the moving object is calculated by measuring the strength of the signal transmission of the AP and the strength of the received signal from the moving object. and calculate the signal loss using the difference between the two intensities.
전파의 파장(d와 동일한 단위 사용) : c = f* ω -> C(광속) = 3 * 10^8Wavelength of radio waves (using the same units as d): c = f* ω -> C(speed of light) = 3 * 10^8
본발명의 고도센서를 이용한 작업자 높이 공간측위 모듈은 계산 수식으로서Worker height spatial positioning module using the altitude sensor of the present invention is a calculation formula
을 사용한다.Use
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.Therefore, the present invention has a remarkable effect of quickly and accurately detecting a worker's safety accident by a position and height calculation, fall and fall module, and performing prompt actions such as automatically transmitting an SOS situation.
Claims (3)
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 감지 시스템Worker's fall and fall detection module;
Fall and fall detection module;
Fall/fall, non-detection of movement, SOS in case of danger, rescue request alarm information transmission tag module;
Height calculation module required for spatial positioning using an altitude sensor; position and height calculation, fall and fall detection system, characterized in that consisting of
[Claim 3] The fall and fall detection system according to claim 2, wherein the operator's fall and fall detection module uses an acceleration sensor.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |