KR20230096500A - 안전 고리 체결 상태 예측 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 안전 고리 체결 상태 예측 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래 안전 고리대에 중심축을 마련하고, 중심축에 안전 고리 체결 케이스를 부착하여 안전 고리 체결 케이스에서의 압력 센서, 움직임 센서, 고도 센서의 센서값으로 안전 고리 체결 상태를 감지하고 위험을 예측하는 안전 고리 체결 상태 예측 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 안전 고리 체결 상태 예측 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래 안전 고리대에 중심축을 마련하고, 중심축에 안전 고리 체결 케이스를 부착하여 안전 고리 체결 케이스에서의 압력 센서, 움직임 센서, 고도 센서의 센서값으로 안전 고리 체결 상태를 감지하고 위험을 예측하는 안전 고리 체결 상태 예측 시스템에 관한 것이다.
본 발명 안전 고리 체결 상태 예측 시스템에 관련된 종래기술을 예로 들면, 특허문헌 1 발광식 안전후크 및 이를 이용한 안전벨트는 후크에 비접촉식 센서와 접촉식 센서를 구비하여 추락 방지를 위한 구조물에 후크를 체결할 경우 센서와 함께 구비된 광원부가 점등하여 빛을 발생시킴으로서 안전의식을 고취하고 후크가 추락 방지 구조물에 제대로 체결되었는지 여부를 본인은 물론 현장 관리자가 원거리에서도 확인이 가능하도록 하여 추락과 같은 안전사고를 미연에 방지한다.
또한, 특허문헌 2 고소작업용 안전벨트 유닛은 고소작업자의 움직임과 안전고리 움직임을 감지하고 이를 통하여 작업의 불편함, 안전 불감증, 의식 부족 등의 이유로 의도적으로 안전고리와 안전구조물의 체결을 꺼려하는 고소작업자에게 안전고리의 올바 른 체결을 유도할 수 있다.
또한, 특허문헌 3 안전 고리 체결 감지 장치 및 방법은 건설 현장의 특수성을 고려하여 가볍고 소형화된 장치를 이용하여 작업자의 안전을 보장한다.
그러나 종래 안전 고리 체결 상태 예측 시스템은 본 발명과 같이, 안전 고리대와 안전 고리 센서 케이스를 중심축을 매개로 연결하여 어떤 조건에서도 걸림공간에 놓인 물체 유무, 압력을 감지하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 안전 고리대와 안전 고리 센서 케이스를 중심축을 매개로 연결하여 어떤 조건에서도 걸림공간에 놓인 물체 유무, 압력을 감지해서 안전 고리 체결 상태를 정확히 판별하고 위험을 예측하는 안전 고리 체결 상태 예측 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 압력 센서, 움직임 센서, 고도 센서 중 어느 하나 이상의 센서를 융복합하여 압력, 움직임, 고도에 따른 정보 분석을 통해 안전 고리 체결 상태를 정확히 판별하는 안전 고리 체결 상태 예측 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 머신 러닝 알고리즘을 이용하여 압력, 움직임, 고도에 따른 정보를 분석해서 작업자의 작업 패턴, 위험을 예측하는 안전 고리 체결 상태 예측 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명의 바람직한 안전 고리 체결 상태 예측 시스템은, 중심축(12)을 매개로 안전 고리대와 안전 고리 센서 케이스(17)가 연결되고, 안전 고리에 탑재되어 안전 고리의 체결 상태를 예측하고, 체결 상태를 중앙 통제서버(70)로 전송하 안전 고리 센서(40); 및 상기 안전 고리 센서(40)의 체결 상태를 수집하고, 수집된 정보에 기반하여 작업자의 안전을 관리하는 중앙 통제서버(70);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 중심축(12)은, 안전 고리대의 걸림공간(101) 외측 휘어지는 곡선 몸체 부분에 형성되어 상하 방향 또는 좌우 방향의 압력에 관계없이 모두 감지하게 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 중심축(12)을 형성하기 위해, 안전 고리대에 구멍을 형성한 것을 특징으로 한다.
또한, 스프링 삽입홈(10)에는 스프링(11)이 삽입되고, 상기 안전 고리대와 상기 안전 고리 센서 케이스(17) 사이에 탄성 및 압력 감지의 신뢰성을 높이는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 안전 고리 센서(40)는, 안전 고리에 탑재되어 안전 고리의 체결 상태를 예측하고, 체결 상태를 웨어러블 센서(50)로 전송하고, 상기 웨어러블 센서(50)는 상기 안전 고리 센서(40)로부터 체결 상태를 수신하고, 게이트웨이(60)를 거쳐 중앙 통제서버(70)로 전송하고, 상기 중앙 통제서버(70)는 상기 안전 고리 센서(40)의 체결 상태를 수집하고, 수집된 정보에 기반하여 작업자의 안전을 관리하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 안전 고리 센서(40)는, 압력 센서(16)를 탑재하고, 상기 압력 센서(16)는, 압력을 감지할 수 있는 PCB(32); 탄성을 가지는 전도 실리콘(31); 및 PCB(32)와 전도 실리콘(31)을 감싸는 탄성을 가지는 실리콘 압력 케이스(33);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 안전 고리 센서(40)는, 압력 센서(16)를 탑재하고, 상기 압력 센서(16)는, 압력을 감지할 수 있는 스위치와 저항들을 포함한 PCB(32); 및 PCB(32)를 감싸는 탄성을 가지는 실리콘 압력 케이스(33);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 안전 고리 센서(40)는 압력을 감지하는 단계(S101); 압력이 감지되면 안전 고리 체결로 우선 판정하는 단계(S102); 압력이 감지되지 않으면 안전 고리 체결되지 않음으로 우선 판정하는 단계(S103); 안전 고리 체결이면 일정 시간 동안 압력 변화가 있는지를 판단하는 단계(S104); 압력 변화가 없으면 작업자 압력 상태 조작으로 판별하는 단계(S105); 위험 상황으로 결정하는 단계(S106); 및 압력 변화가 있으면 정상 체결로 결정하는 단계(S107)를 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 안전 고리 센서(40)는 움직임을 감지하는 단계(S301); 고도를 감지하는 단계(S302); 움직임이 감지되면 안전 고리 움직임 상태로 결정하는 단계(S303); 움직임이 감지되지 않으면 안전 고리 정지 상태로 결정하는 단계(S304); 압력을 감지하는 단계(S305); 압력이 감지되면 안전 고리 체결로 우선 판정하는 단계(S306); 안전 고리 체결이면 일정 시간 동안 압력 변화가 있는지를 판단하는 단계(S308); 압력 변화가 없으면 작업자 압력 상태 조작으로 판별하는 단계(S309); 위험 상황으로 결정하는 단계(S310); 압력 변화가 있으면 정상 체결로 결정하는 단계(S311); 압력이 감지되지 않으면 안전 고리 체결되지 않음으로 우선 판정하는 단계(S307); 안전 고리 체결되지 않음이면 일정 시간 동안 움직임 변화가 있는지를 판단하는 단계(S312); 움직임 변화가 있으면 위험 상황으로 결정하는 단계(S313); 및 움직임 변화가 없으면 안전 고리를 사용하지 않는 상태로 결정하는 단계(S314);를 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 안전 고리 센서(40)는 움직임을 감지하는 단계(S201); 움직임이 감지되면 작업자 또는 안전 고리 움직임 상태로 판정하는 단계(S202); 움직임이 감지되지 않으면 작업자 또는 안전 고리 정지 상태로 판정하는 단계(S203); 압력을 감지하는 단계(S205); IR 센서 물체 감지하는 단계(S206); 물체 또는 압력이 감지되면 안전 고리 체결로 판정하는 단계(S207); 물체 또는 압력이 감지되지 않으면 안전 고리 체결되지 않음으로 판정하는 단계(S208); 안전 고리 체결이면 일정 시간 동안 압력 변화가 있는지를 판단하는 단계(S209); 압력 변화가 없으면 작업자 압력 상태 조작으로 판별하는 단계(S210); 위험 상황으로 결정하는 단계(S211); 압력 변화가 있으면 정상 체결로 결정하는 단계(S212); 안전 고리 체결되지 않음이면 일정 시간 동안 움직임 변화가 있는지를 판단하는 단계(S213); 움직임 변화가 있으면 위험 상황으로 결정하는 단계(S215); 및 움직임 변화가 없으면 안전 고리를 사용하지 않는 상태로 결정하는 단계(S214);를 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 안전 고리 센서(40)는 움직임을 감지하는 단계(S401); 고도를 감지하는 단계(S402); 위험 지역 예 및 움직임이 감지되면 작업자 또는 안전 고리 움직임 상태로 판정하는 단계(S403); 위험 지역 아니오 및 움직임이 감지되지 않으면 작업자 또는 안전 고리 정지 상태로 판정하는 단계(S404); IR 센서 물체 감지하는 단계(S405); 물체가 감지되면 안전 고리 체결로 판정하는 단계(S406); 물체가 감지되지 않으면 안전 고리 체결되지 않음으로 판정하는 단계(S407); 안전 고리 체결이면 일정 시간 동안 압력 변화가 있는지를 판단하는 단계(S408); 압력 변화가 없으면 작업자 압력 상태 조작으로 판별하는 단계(S409); 위험 상황으로 결정하는 단계(S410); 압력 변화가 있으면 정상 체결로 결정하는 단계(S411); 안전 고리 체결되지 않음이면 일정 시간 동안 움직임 변화가 있는지를 판단하는 단계(S412); 움직임 변화가 있으면 위험 상황으로 결정하는 단계(S413); 움직임 변화가 없으면 안전 고리를 사용하지 않는 상태로 결정하는 단계(S414); 및 작업자 센서 디바이스에 정보를 전달하는 단계(S415)를 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 안전 고리 센서(40)는 움직임을 감지하는 단계(S501); 고도를 감지하는 단계(S502); 움직임이 감지되면 작업자 또는 안전 고리 움직임 상태로 판정하는 단계(S503); 움직임이 감지되지 않으면 작업자 또는 안전 고리 정지 상태로 판정하는 단계(S504); 압력 감지하는 단계(S505); IR 센서 물체 감지하는 단계(S506); 물체 또는 압력이 감지되면 안전 고리 체결로 판정하는 단계(S507); 물체 또는 압력이 감지되지 않으면 안전 고리 체결되지 않음으로 판정하는 단계(S508); 안전 고리 체결이면 일정 시간 동안 압력 변화가 있는지를 판단하는 단계(S509); 압력 변화가 없으면 작업자 압력 상태 조작으로 판별하는 단계(S510); 위험 상황으로 결정하는 단계(S511); 압력 변화가 있으면 정상 체결로 결정하는 단계(S512); 안전 고리 체결되지 않음이면 일정 시간 동안 움직임 변화가 있는지를 판단하는 단계(S513); 움직임 변화가 있으면 위험 상황으로 결정하는 단계(S514); 및 움직임 변화가 없으면 안전 고리를 사용하지 않는 상태로 결정하는 단계(S515);를 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 안전 고리 센서(40)는 고도 센서와 기준 고도 센서에 의한 작업자 위치 변화를 모니터링하고, 작업자의 높이, 기준점(지면), 작업자의 안전 고리 체결 상황, 신체적 상황, 환경적 상황(날씨) 중 어느 하나 이상을 고려하여 작업자 안전 서비스를 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 안전 고리 센서(40)는 움직임 센서에 의한 작업자 위치 변화를 모니터링하고, 작업자의 안전 고리 체결 상황, 신체적 상황, 환경적 상황(날씨) 중 어느 하나 이상을 고려하여 작업자 안전 서비스를 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 웨어러블 센서(50)는 안전 고리에서 움직임 상태, 압력 감지 상태의 센서 정보를 분석하는 단계(S601); 작업자 움직임 감지하는 단계(S602); 움직임이 감지되면 안전 고리에서 움직임 상태 예 및 압력 감지 상태 예로 결정하는 단계(S603); 움직임이 감지되지 않으면 안전 고리에서 움직임 상태 아니오 및 압력 감지 상태 아니오로 결정하는 단계(S604); 움직임 상태 아니오 및 압력 감지 상태 아니오이면 안전 고리 체결하지 않음으로 결정하는 단계(S605); 안전 고리와 작업자의 움직임 센서를 비교하는 단계(S606); 움직임 센서 값이 특정한 범위 내에 있으면 안전 고리 비정상 체결로 결정하는 단계(S607); 움직임 센서 값이 특정한 범위를 벗어나면 안전 고리 정상 체결로 결정하는 단계(S608); 고도를 감지하는 단계(S609); 고도에 따라 안전 고리 체결을 실시하라고 알림하는 단계(S610); 공기질을 감지하는 단계(S611); 및 각종 센서 상태에 따른 작업 안전을 알림하는 단계(S612);를 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 안전 고리대와 안전 고리 센서 케이스를 중심축을 매개로 연결하여 어떤 조건에서도 걸림공간에 놓인 물체 유무, 압력을 감지함으로써 안전 고리 체결 상태를 정확히 판별하고 위험을 예측하는 효과를 가질 수 있다.
또한, 본 발명은 압력 센서, 움직임 센서, 고도 센서 중 어느 하나 이상의 센서를 융복합하여 압력, 움직임, 고도에 따른 정보를 분석함으로써 안전 고리 체결 상태를 정확히 판별하는 효과를 가질 수 있다.
또한, 본 발명은 머신 러닝 알고리즘을 이용하여 압력, 움직임, 고도에 따른 정보를 분석함으로써 작업자의 작업 패턴, 위험을 예측하는 효과를 가질 수 있다.
도 1을 본 발명을 설명하기 위한 안전 고리 구성을 보인 예시도이다.
도 2는 본 발명 안전 고리 체결 사고 예방 시스템의 센서 구성을 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명 안전 고리 체결 사고 예방 시스템의 압력 센서 구성을 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명 안전 고리 체결 사고 예방 시스템의 압력 센서 배면도, 단면도이다.
도 5는 본 발명 안전 고리 체결 사고 예방 시스템의 압력 센서 평면도, 단면도이다.
도 6은 본 발명 압력 센서 기반 안전 고리 체결 사고 예방 방법의 제1실시예 동작 흐름도이다.
도 7은 압력 센서 기반 안전 고리 체결 사고 예방 방법의 제2실시예 동작 흐름도이다.
도 8은 본 발명 압력, IR 센서 기반 안전 고리 체결 사고 예방 방법의 제1실시예 동작 흐름도이다.
도 9는 본 발명 압력, IR 센서 기반 안전 고리 체결 사고 예방 방법의 제2실시예 동작 흐름도이다.
도 10은 본 발명 압력, IR 센서 기반 안전 고리 체결 사고 예방 방법의 제3실시예 동작 흐름도이다.
도 11은 본 발명 웨어러블 센서에서의 안전 고리 체결 사고 예방 방법의 동작 흐름도이다.
도 12는 본 발명 안전 고리 센서와 웨어러블 센서를 보인 예시도이다.
도 13은 본 발명 안전 고리 체결 사고 예방 시스템의 제1실시예를 보인 예시도이다.
도 14는 본 발명 안전 고리 체결 사고 예방 시스템의 제2실시예를 보인 예시도이다.
도 15는 본 발명 안전 고리 체결 사고 예방 시스템의 제3실시예를 보인 예시도이다.
도 16은 본 발명 안전 고리 체결 사고 예방 시스템의 IoT 구성을 보인 예시도이다.
도 17은 본 발명을 설명하기 위한 하드웨어 자원과 운영체제, 코어인 제어부의 동작, 제어부 동작을 실행할 권한을 부여하는 시스템 인증 구성을 설명하는 예시도이다.
도 18은 본 발명을 설명하기 위한 신경망 적용을 보인 예시도이다.
도 2는 본 발명 안전 고리 체결 사고 예방 시스템의 센서 구성을 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명 안전 고리 체결 사고 예방 시스템의 압력 센서 구성을 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명 안전 고리 체결 사고 예방 시스템의 압력 센서 배면도, 단면도이다.
도 5는 본 발명 안전 고리 체결 사고 예방 시스템의 압력 센서 평면도, 단면도이다.
도 6은 본 발명 압력 센서 기반 안전 고리 체결 사고 예방 방법의 제1실시예 동작 흐름도이다.
도 7은 압력 센서 기반 안전 고리 체결 사고 예방 방법의 제2실시예 동작 흐름도이다.
도 8은 본 발명 압력, IR 센서 기반 안전 고리 체결 사고 예방 방법의 제1실시예 동작 흐름도이다.
도 9는 본 발명 압력, IR 센서 기반 안전 고리 체결 사고 예방 방법의 제2실시예 동작 흐름도이다.
도 10은 본 발명 압력, IR 센서 기반 안전 고리 체결 사고 예방 방법의 제3실시예 동작 흐름도이다.
도 11은 본 발명 웨어러블 센서에서의 안전 고리 체결 사고 예방 방법의 동작 흐름도이다.
도 12는 본 발명 안전 고리 센서와 웨어러블 센서를 보인 예시도이다.
도 13은 본 발명 안전 고리 체결 사고 예방 시스템의 제1실시예를 보인 예시도이다.
도 14는 본 발명 안전 고리 체결 사고 예방 시스템의 제2실시예를 보인 예시도이다.
도 15는 본 발명 안전 고리 체결 사고 예방 시스템의 제3실시예를 보인 예시도이다.
도 16은 본 발명 안전 고리 체결 사고 예방 시스템의 IoT 구성을 보인 예시도이다.
도 17은 본 발명을 설명하기 위한 하드웨어 자원과 운영체제, 코어인 제어부의 동작, 제어부 동작을 실행할 권한을 부여하는 시스템 인증 구성을 설명하는 예시도이다.
도 18은 본 발명을 설명하기 위한 신경망 적용을 보인 예시도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 안전 고리 체결 사고 예방 시스템에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이하에서 종래 주지된 사항에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명확히 하기 위해 생략하거나 간단히 한다. 본 발명의 설명에 포함된 구성은 개별 또는 복합 결합 구성되어 동작한다.
도 1을 본 발명을 설명하기 위한 안전 고리 구성을 보인 예시도로서, 도 1을 참조하면, 안전 고리는 걸림공간(101), 개폐 클립(19), 연동 클립(20)을 포함한다.
걸림공간(101)은 안전 고리에서 안전바, 케이블에 걸리는 부분이고, 개폐 클립(19)은 걸림공간(101)에 안전바 또는 케이블이 걸릴 때 안전바 또는 케이블이 통과하고, 걸림공간(101)을 닫는 역할을 하고, 연동 클립(20)은 개폐 클립(19)이 바깥쪽으로 움직이도록 탄성력을 제공해서 걸림공간(101)이 닫히도록 한다.
도 2는 본 발명 안전 고리 체결 사고 예방 시스템의 센서 구성을 보인 예시도로서, 도 2를 참조하면, 안전 고리는 판 스프링 삽입홈(10), 판 스프링(11), 안전 고리 센서 케이스 중심축(12), IR 센서(13), LED(14), 센서&통신 모듈(15), 압력 센서(16), 안전 고리 센서 케이스(17), 안전대(18)를 포함한다.
판 스프링 삽입홈(10)에는 판 스프링(11)이 삽입되고, 중심축(12)은 안전 고리 센서 케이스(17)의 중심축이고, IR 센서(13)는 걸림공간(101)에 놓인 물체와의 거리를 측정하고, LED(14)는 인디케이터이고, 센서&통신 모듈(15)은 IR 센서(13) 또는 압력 센서(16)의 센서값을 웨어러블 센서(50) 또는 중앙 통제서버(70)로 전송하고, 압력 센서(16)는 가해지는 압력을 측정하고, 안전 고리 센서 케이스(17)는 중심축(12)을 매개로 안전 고리대에 연결되고 걸림공간(101)을 만들고, 각종 부품을 수납하고, 안전대(18)는 안전 고리 센서 케이스(17), 걸림공간(101)의 안전 고리대로부터 연장된 손잡이이다.
본 발명 안전 고리 센서(40)는 종래 안전 고리대에 중심축(12)을 만드는 것을 특징으로 한다. 중심축(12)의 크기는 안전에 지장을 주지 않으면서, 안전 고리 센서 케이스(17)가 원활한 동작을 할 수 있는 크기이다. 예를 들어, 중심축(12)은 3mm 정도의 구멍을 만들면 된다. 또한, 안전 고리가 체결되었을 때, 체결 감지가 원활하게 될 수 있는 위치가 선정되어야 한다. 중심축(12)은 안전 고리대의 걸림공간(101) 외측 휘어지는 곡선 몸체 부분에 형성되어 상하 방향 또는 좌우 방향의 압력에 관계없이 모두 감지하게 구성된다.
본 발명 중심축(12)은 종래 안전 고리대와 안전 고리 센서 케이스(17)를 연결하는 장치이며, 센서 동작의 한 형태로 구성된다. 1번 중심축(12)은 상하 압력에 의해 동작하고, 3번 중심축(12)은 좌우 압력에 의해 동작하고, 2번 중심축(12)은 상하좌우 압력에 의해 동작한다. 안전 고리의 걸림공간(101)에 철봉, 로프가 체결되면, 안전 고리의 무게에 의한 압력 또는 작업자가 당기는 압력에 의해 압력 센서(16)가 동작한다. 또한, 2번 중심축(12)인 이유는 대부분 로프, 철봉이 1번 방향에 압력을 가하고, 가끔 일부는 3번 방향에 압력을 가하는 경우가 있다. 이러한 부분까지 2번 중심축(12)은 2번 방향에 압력이 가해져도 1번 방향으로 이동하므로 압력이 감지된다. 2번 중심축(12)은 안전 고리대 몸체의 휘어진 곡선 몸체에서 상하 방향 움직임과 좌우 방향 움직임이 모두 발생하는 중간 지점에 위치한다.
판 스프링 삽입홈(10)에는 판 스프링(11)이 삽입되고, 안전 고리대와 안전 고리 센서 케이스(17) 사이에 탄성 및 압력 감지의 신뢰성을 높인다. 판 스프링(11)은 2개로 구성되어, 안전 고리 위 부분과 아래 부분에 삽입된다. 이는 안전 고리 압력 감지에서 좌우로 움직일 때 안전 고리에 가해지는 압력을 고려하여 판 스프링(11) 강도를 설정한다. 판 스프링(11) 대신 인장 스프링, 코일 스프링, 태엽 스프링이 사용될 수 있다. 판 스프링(11)은 중립 위치에 압력 센서(16)가 있도록 하고, 이에 압력이 장시간 변하지 않으면 안전 고리를 사용하지 않는다고 판단된다. 만약 판 스프링(11)이 없으면, 압력 센서(16)가 안전 고리대에 접촉되어 어느 특정한 값으로 형성될 수 있으므로 판 스프링(11)은 안전 고리 체결에 따른 압력 값에 대한 신뢰성을 높인다.
도 3은 본 발명 안전 고리 체결 사고 예방 시스템의 압력 센서 구성을 보인 예시도로서, 도 3을 참조하면, 안전 고리는 판 스프링 삽입홈(10), 안전 고리 센서 케이스 중심 축(12), 압력 센서(16), 절취선(21)을 포함한다.
도 4는 본 발명 안전 고리 체결 사고 예방 시스템의 압력 센서 배면도, 단면도로서, 도 4를 참조하면, 압력 센서는 전도 실리콘(31), PCB(32), 실리콘 압력 케이스(33)이다.
압력 센서(16)는 압력을 감지할 수 있는 PCB(32); 탄성을 가지는 전도 실리콘(31); 및 PCB(32)와 전도 실리콘(31)을 감싸는 탄성을 가지는 실리콘 압력 케이스(33);를 포함한다. 즉, 압력을 감지할 수 있는 구조를 가지는 실리콘 압력 케이스(33)에 저항을 가지는 전도 실리콘(31)이 삽입되고, 전기가 흐를 수 있는 패턴이 있는 PCB(32)에 삽입되면 압력 센서(16)가 형성된다. 압력 센서(16)가 완성되어 실리콘 압력 케이스(33)가 눌리면 누르는 강도에 따라 저항 값이 변한다. 눌리지 않으면 무한대 값이 감지되고, 눌리면 저항 값이 점차적으로 낮아진다.
또한, 압력 센서(16)는 P1, P2로 구성된다. 즉, P1 하나로 구성될 수 있지만, 압력 변화가 정확하게 감지되기 위해 2개로 구성된다. 이를 위해, 하나의 PCB(32)에 접지 패턴이 공통으로 사용되는 P1, P2가 구성된다. 이는 안전 고리 장착시 압력이 P2, P1로 순차적으로 전달되어 압력에 따른 저항 값이 다르게 감지된다. 이를 통해 압력 변화가 감지되어 안전 고리 체결이 정상, 비정상인지가 구별될 수 있다.
작업자가 안전 고리를 체결하면, 압력에 따른 저항값이 변화한다. 저항값은 작업 형태, 즉 안전 고리 체결 형태에 따라 저항값 변화가 일어난다. 이 저항값 변화가 큰지, 작은지, 없는지에 다른 체결 형태, 작업자 추락까지도 구별될 수 있다. 예를 들면, 안전 고리가 체결되었을 때, 압력이 강해 저항값이 낮은 값에서 일정한 시간 동안 머물고 있으면 작업자가 작업 중에 추락으로 간주할 수 있다. 또한, 안전 고리가 체결되었을 때, 어느 정도 압력이 일정하게 유지되는 경향이 나타나면 비정상 체결로 간주된다.
압력 센서(16)는 여러 개의 스위치와 저항으로 구성된 것을 사용하지만, 전도 실리콘(31)으로 구성된 압력 센서와; 스위치와 저항으로 구성된 압력 센서;를 융합해서 사용할 수 있다. 이는 압력에 의한 체결 신뢰성을 높이고, 가짜, 불량 체결에 대한 감지를 명확하게 한다.
도 5는 본 발명 안전 고리 체결 사고 예방 시스템의 압력 센서 평면도, 단면도로서, 도 5를 참조하면, 압력 센서는 PCB(32), 실리콘 압력 케이스(33), 스위치(34), 저항(35)을 포함한다.
압력 센서(16)는 여러 개의 저항과 스위치로 구성된다. (S1, R1), (S2, R2), …(Sn, Rn) 5개 정도 스위치가 사용되어 정확도가 높아진다. 이는 압력 변화를 감지하여 안전 고리 체결이 정상 또는 비정상인지를 구별한다.
도 6은 본 발명 압력 센서 기반 안전 고리 체결 사고 예방 방법의 제1실시예 동작 흐름도로서, 도 6을 참조하면, 안전 고리 센서(40)는 압력을 감지하는 단계(S101); 압력이 감지되면 안전 고리 체결로 우선 판정하는 단계(S102); 압력이 감지되지 않으면 안전 고리 체결되지 않음으로 우선 판정하는 단계(S103); 안전 고리 체결이면 일정 시간 동안 압력 변화가 있는지를 판단하는 단계(S104); 압력 변화가 없으면 작업자 압력 상태 조작으로 판별하는 단계(S105); 위험 상황으로 결정하는 단계(S106); 및 압력 변화가 있으면 정상 체결로 결정하는 단계(S107);를 수행한다.
안전 고리 체결에서 가장 기본은 압력 센서(16) 기반의 안전 고리 체결 판별이다. 안전 고리가 철봉, 로프에 걸리면 압력이 감지되어 체결로 인식된다. 한편, 인위적으로 안전 고리를 케이블 타이 등으로 묶으면, 안전 고리 센서(40)가 안전 고리 체결로 인식할 수 있다. 이는 작업자가 작업에서 활동을 용이하게 하기 위해 안전 고리를 체결한 것처럼 행동하는 위험한 행위이다. 이 경우, 본 발명은 안전 고리 센서(40)에서 압력 감지를 주기적으로 하여 안전 고리에 체결된 압력 센서 값의 변화를 분석하여 가짜 체결 여부를 판별한다.
도 7은 압력 센서 기반 안전 고리 체결 사고 예방 방법의 제2실시예 동작 흐름도로서, 도 7을 참조하면, 안전 고리 센서(40)는 움직임을 감지하는 단계(S301); 고도를 감지하는 단계(S302); 움직임이 감지되면 안전 고리 움직임 상태로 결정하는 단계(S303); 움직임이 감지되지 않으면 안전 고리 정지 상태로 결정하는 단계(S304); 압력을 감지하는 단계(S305); 압력이 감지되면 안전 고리 체결로 우선 판정하는 단계(S306); 안전 고리 체결이면 일정 시간 동안 압력 변화가 있는지를 판단하는 단계(S308); 압력 변화가 없으면 작업자 압력 상태 조작으로 판별하는 단계(S309); 위험 상황으로 결정하는 단계(S310); 압력 변화가 있으면 정상 체결로 결정하는 단계(S311); 압력이 감지되지 않으면 안전 고리 체결되지 않음으로 우선 판정하는 단계(S307); 안전 고리 체결되지 않음이면 일정 시간 동안 움직임 변화가 있는지를 판단하는 단계(S312); 움직임 변화가 있으면 위험 상황으로 결정하는 단계(S313); 및 움직임 변화가 없으면 안전 고리를 사용하지 않는 상태로 결정하는 단계(S314);를 수행한다.
도 8은 본 발명 압력, IR 센서 기반 안전 고리 체결 사고 예방 방법의 제1실시예 동작 흐름도로서, 도 8을 참조하면, 안전 고리 센서(40)는 움직임을 감지하는 단계(S201); 고도를 감지하는 단계(S204); 위험 지역 예 및 움직임이 감지되면 작업자 또는 안전 고리 움직임 상태로 판정하는 단계(S202); 위험 지역 아니오 및 움직임이 감지되지 않으면 작업자 또는 안전 고리 정지 상태로 판정하는 단계(S203); 압력을 감지하는 단계(S205); IR 센서 물체 감지하는 단계(S206); 압력이 감지되면 안전 고리 체결로 판정하는 단계(S207); 압력이 감지되지 않으면 안전 고리 체결되지 않음으로 판정하는 단계(S208); 안전 고리 체결이면 일정 시간 동안 압력 변화가 있는지를 판단하는 단계(S209); 압력 변화가 없으면 작업자 압력 상태 조작으로 판별하는 단계(S210); 위험 상황으로 결정하는 단계(S211); 압력 변화가 있으면 정상 체결로 결정하는 단계(S212); 안전 고리 체결되지 않음이면 일정 시간 동안 움직임 변화가 있는지를 판단하는 단계(S213); 움직임 변화가 있으면 위험 상황으로 결정하는 단계(S215); 및 움직임 변화가 없으면 안전 고리를 사용하지 않는 상태로 결정하는 단계(S214);를 수행한다.
압력 센서(16) 감지가 체결에서 기본으로 사용되지만, 늘어진 로프에 안전 고리를 체결하거나 고층 바닥에서 작업시 압력 센서(16)는 안전 고리 체결 여부를 판별하지 못할 수 있다. 이에 이를 해결하는 방법으로 IR 센서(43)는 안전 고리 내부에 놓인 로프를 인식하여 체결 여부를 판별한다. 여기서, IR 센서(43)는 거리를 감지하는 센서로, 안전 고리 내부에 1cm 정도의 로프를 감지하여 체결 여부를 감지한다.
안전 고리에 체결을 감지하는 센서로 압력 센서(16), IR 센서(43)가 사용되고, 체결에 대한 올바른 체결인지, 위험한 상황인지, 작업자 몸에 휴대한 상황인지, 어떠한 형태의 체결인지 중 어느 하나의 사건인지에 대해서는 움직임 센서(51)가 체결 상태를 판별할 수 있다. 즉, 안전 고리 체결 상태 예측 시스템은 일정한 시간 동안 움직임이 없을 때, 압력 센서(16) 및 IR 센서(43) 값의 변화를 분석하여 체결 여부를 판별하므로 보다 더 정확한 안전 고리 체결을 판별하고, 심지어 작업자의 작업 패턴까지 분석하여 작업자의 위험을 예측할 수 있다. 예를 들면, 작업자가 아파트 꼭대기에서 작업시, 로프를 바닥에 설치하고, 바닥 로프에 안전 고리를 체결한다. 이 경우, 안전 고리 센서(40)는 압력 센서(16)로 체결 여부를 판별하기 어려우므로, 안전 고리 체결 상태 예측 시스템은 IR 센서(43)에 의해 체결을 판별하고, 움직임 센서(51) 값에 의해 체결 여부를 최종 판별할 수 있다.
도 9는 본 발명 압력, IR 센서 기반 안전 고리 체결 사고 예방 방법의 제2실시예 동작 흐름도로서, 도 9를 참조하면, 안전 고리 센서(40)는 움직임을 감지하는 단계(S401); 고도를 감지하는 단계(S402); 위험 지역 예 및 움직임이 감지되면 작업자 또는 안전 고리 움직임 상태로 판정하는 단계(S403); 위험 지역 아니오 및 움직임이 감지되지 않으면 작업자 또는 안전 고리 정지 상태로 판정하는 단계(S404); IR 센서 물체 감지하는 단계(S405); 물체가 감지되면 안전 고리 체결로 판정하는 단계(S406); 물체가 감지되지 않으면 안전 고리 체결되지 않음으로 판정하는 단계(S407); 안전 고리 체결이면 일정 시간 동안 압력 변화가 있는지를 판단하는 단계(S408); 압력 변화가 없으면 작업자 압력 상태 조작으로 판별하는 단계(S409); 위험 상황으로 결정하는 단계(S410); 압력 변화가 있으면 정상 체결로 결정하는 단계(S411); 안전 고리 체결되지 않음이면 일정 시간 동안 움직임 변화가 있는지를 판단하는 단계(S412); 움직임 변화가 있으면 위험 상황으로 결정하는 단계(S413); 움직임 변화가 없으면 안전 고리를 사용하지 않는 상태로 결정하는 단계(S414); 및 작업자 센서 디바이스에 정보를 전달하는 단계(S415)를 수행한다.
압력이 감지되면, 안전 고리 센서(40)는 안전 고리 체결로 인식한다. 이때, IR 센서(43)는 옵션으로 사용하면 된다. 만약 압력 센서(16)가 감지되지 않았을 때, 움직임 센서(51) 값이 어느 특정한 값을 가지고, 고도 센서(53) 값이 상당한 높이라고 인식되면 안전 고리 센서(40)는 IR 센서(43)를 동작시켜 안전 고리 체결 여부를 판별할 수 있다.
본 발명은 전반적인 압력 센서(16), IR 센서(43), 움직임 센서(51), 고도 센서(53) 등을 융복합하여 체결 여부를 판별할 수 있고, 현장 서비스 요구에 따라 즉 사용자 요구에 따라 최적의 센서를 선택 적용하여 체결 예측 서비스를 실행할 수 있다.
또한, 안전 고리 체결 여부 판단에서, 압력 센서(16) 및 IR 센서(43) 2개를 동시 사용할 수 있고, 2개 중 1개를 사용할 수 있다. 센서가 여러 개 사용되면 배터리 소모가 커지므로 사용자가 배터리 교체에 불편함을 느낄 수 있다.
또한, 안전 고리 체결 여부 판단에서 위험 지역은 높이를 기준으로 구분될 수 있다. 이는 고도 센서(53)가 위험 지역을 판별한다. 지상으로부터 일정 높이(2m) 이상에서 작업하면 위험 지역이라고 가정한다. 그리고 움직임이 감지되면 위험 지역에서 작업자가 작업하고 있다고 가정한다. 이를 바탕으로 안전 고리 체결 상태 예측 시스템은 압력 센서(16) 값과 IR 센서(43) 값을 비교 분석하여 체결 여부를 지능적으로 판별할 수 있다.
또한, 고도 센서(53)는 통상적인 고도에 따라 고도 값이 측정된다. 이를 기준으로 고도 값에 따른 안전 고리 체결 상태 예측 서비스가 행해지고, 공사 현장에서 기준 고도 센서를 설치하고 이와 비교하여 그 차이가 2m 이상의 고도 값으로 나타나면 안전 고리 센서(40)와 연결할 수 있는 지능형 시스템이 가능하다. 예를 들면, 공사 현장의 기준 고도 값이 서버로 전송되고, 작업자의 안전 고리 고도 값도 서버로 전송되면, 중앙 통제 서버(70)에서 비교 분석하여 고도 차에 따른 위험을 분석할 수 있으며, 여기에 안전 고리 센서(40) 값에 의해 보다 더 정확한 상황을 서비스할 수 있다.
안전 고리 센서(40)는 고도 센서와 기준 고도 센서에 의한 작업자 위치 변화를 모니터링하고, 작업자의 높이, 기준점(지면), 작업자의 안전 고리 체결 상황, 신체적 상황, 환경적 상황(날씨) 중 어느 하나 이상을 고려하여 작업자 안전 서비스를 제공한다. 작업자의 높이와 기준점(지면)의 높이 클수록 위험도는 높아진다. 하지만 안전 고리 체결 상태 예측 시스템은 건설 작업에 따라 기준점을 옮겨서 작업자의 위치와 기준점을 모니터링하고, 안전을 유도한다. 현재 추락 사망자의 대부분이 5m 이내에서 추락해서 사망한다고 하며, 이는 상대적으로 낮다고 생각하고 안전 고리를 체결하지 않아서 실수로 사고가 발생한다.
또한, 안전 고리 센서(40)는 움직임 센서에 의한 작업자 위치 변화를 모니터링하고, 작업자의 안전 고리 체결 상황, 신체적 상황, 환경적 상황(날씨) 중 어느 하나 이상을 고려하여 작업자 안전 서비스를 제공한다. 작업자가 고공에서 빠르게 움직이거나 매우 느리게 움직인다. 안전 고리 체결 상태 예측 시스템은 평상시 작업에서 움직임과 다른 패턴, 즉 특정한 시간 동안 움직임 속도, 형태가 다르게 나타날 때 위험으로 간주할 수 있고, 추락 위험이 매우 높음으로 예측할 수 있다.
도 10은 본 발명 압력, IR 센서 기반 안전 고리 체결 사고 예방 방법의 제3실시예 동작 흐름도로서, 도 10을 참조하면, 안전 고리 센서(40)는 움직임을 감지하는 단계(S501); 고도를 감지하는 단계(S502); 위험 지역 예 및 움직임이 감지되면 작업자 또는 안전 고리 움직임 상태로 판정하는 단계(S503); 위험 지역 아니오 및 움직임이 감지되지 않으면 작업자 또는 안전 고리 정지 상태로 판정하는 단계(S504); 압력 감지하는 단계(S505); IR 센서 물체 감지하는 단계(S506); 물체, 압력이 감지되면 안전 고리 체결로 판정하는 단계(S507); 물체, 압력이 감지되지 않으면 안전 고리 체결되지 않음으로 판정하는 단계(S508); 안전 고리 체결이면 일정 시간 동안 압력 변화가 있는지를 판단하는 단계(S509); 압력 변화가 없으면 작업자 압력 상태 조작으로 판별하는 단계(S510); 위험 상황으로 결정하는 단계(S511); 압력 변화가 있으면 정상 체결로 결정하는 단계(S512); 안전 고리 체결되지 않음이면 일정 시간 동안 움직임 변화가 있는지를 판단하는 단계(S513); 움직임 변화가 있으면 위험 상황으로 결정하는 단계(S514); 및 움직임 변화가 없으면 안전 고리를 사용하지 않는 상태로 결정하는 단계(S515);를 수행한다.
도 11은 본 발명 웨어러블 센서에서의 안전 고리 체결 사고 예방 방법의 동작 흐름도로서, 도 11을 참조하면, 웨어러블 센서(50)는 안전 고리에서 움직임 상태, 압력 감지 상태의 센서 정보를 분석하는 단계(S601); 작업자 움직임 감지하는 단계(S602); 움직임이 감지되면 안전 고리에서 움직임 상태 예 및 압력 감지 상태 예로 결정하는 단계(S603); 움직임이 감지되지 않으면 안전 고리에서 움직임 상태 아니오 및 압력 감지 상태 아니오로 결정하는 단계(S604); 움직임 상태 아니오 및 압력 감지 상태 아니오이면 안전 고리 체결하지 않음으로 결정하는 단계(S605); 안전 고리와 작업자의 움직임 센서를 비교하는 단계(S606); 움직임 센서 값이 특정한 범위 내에 있으면 안전 고리 비정상 체결로 결정하는 단계(S607); 움직임 센서 값이 특정한 범위를 벗어나면 안전 고리 정상 체결로 결정하는 단계(S608); 고도를 감지하는 단계(S609); 고도에 따라 안전 고리 체결을 실시하라고 알림하는 단계(S610); 공기질을 감지하는 단계(S611); 및 각종 센서 상태에 따른 작업 안전을 알림하는 단계(S612);를 수행한다.
도 12는 본 발명 안전 고리 센서와 웨어러블 센서를 보인 예시도로서, 도 12를 참조하면, 안전 고리 센서(40)는 움직임 센서(41), 압력 센서(42), IR 센서(43), 고도 센서(44), 정보 분석(45)을 포함하고, 웨어러블 센서(50)는 움직임 센서(51), 공기질 센서(52), 고도 센서(53), 정보 분석(54)을 포함한다.
안전 고리 센서(40) 및 웨어러블 센서(50)는 작업자에게 착용되거나, 안전 고리 센서(40)만 작업자에게 착용될 수 있다. 안전 고리 센서(40)만 사용하여 안전 고리 체결 사고 예측 시스템을 구성할 경우, 웨어러블 센서(50)를 동시 사용하는 것보다 다소 여러 지능형 상황 정보 및 정확도가 부족할 수 있다. 가능한 안전 고리 센서(40) 및 웨어러블 센서(50)가 동시에 사용되어 작업자의 여러 작업 상태 및 위험을 빠르게 예측할 수 있다. 또한, 시스템 비용, 작업장 환경, 작업자 등이 고려되어 안전 고리 센서(40)만 사용돼도 작업자 안전을 도모할 수 있다.
안전 고리 센서(40)는 움직임을 감지하는 움직임 센서(41); 가해지는 압력을 측정하는 압력 센서(42); 거리를 측정하는 IR 센서(43); 고도를 측정하는 고도 센서(44); 및 움직임, 압력, 거리, 고도의 정보를 분석하여 체결 사고를 예측하는 정보 분석(45);을 포함하고, 웨어러블 센서(50)는 움직임을 감지하는 움직임 센서(51); 공기질을 감지하는 공기질 센서(52); 고도를 측정하는 고도 센서(53); 및 움직임, 공기질, 고도의 정보를 분석하여 사용자 상태를 예측하는 정보 분석(54);을 포함한다.
안전 고리 센서(40)의 정보는 웨어러블 센서(50)로 전송된다. 정보 전송은 무선 통신으로 전달하는 것을 기본으로 하지만 경우에 따라 유선으로 전달할 수도 있다.
안전 고리 센서(40)에 압력이 감지되면 통상적으로 안전 고리 체결로 인식된다. 이러한 체결이 정상적인지 비정상적인지는 여러 융복합 센서로 판별될 수 있다. 특히, 안전 고리 센서(40)에서 압력에 의하여 체결이 감지되었을 때 안전 고리 센서(40)의 움직임 센서(41)의 값과 웨어러블 센서(50)의 움직임 센서(51)의 값이 비슷하게 감지될 때, 즉 비교 변화 값이 일정한 범위안에 있을 때, 이는 작업자가 자기 자신의 몸에 안전 고리를 체결하였다고 판별된다.
중앙 통제서버(70)는 작업자의 웨어러블 센서(50)에 나타나는 정보를 실시간으로 모니터링하므로 작업자의 신체적 상황을 분석할 수 있다. 작업자의 걸음 패턴, 속도, 안전 고리 체결, 높은 곳에서 작업시 위험이 판별된다. 이러한 정보가 축적되면 작업자 맞춤형 위험 감지가 가능해진다.
도 13은 본 발명 안전 고리 체결 사고 예방 시스템의 제1실시예를 보인 예시도로서, 도 13을 참조하면, 안전 고리 체결 사고 예방 시스템은 안전 고리 센서(40), 웨어러블 센서(50), 게이트웨이(60), 중앙 통제서버(70)를 포함한다.
안전 고리 센서(40)는 안전 고리에 탑재되어 안전 고리의 체결 상태를 예측하고, 체결 상태를 웨어러블 센서(50)로 전송하고, 웨어러블 센서(50)는 안전 고리 센서(40)로부터 체결 상태를 수신하고, 게이트웨이(60)를 거쳐 중앙 통제서버(70)로 전송하고, 중앙 통제서버(70)는 안전 고리 센서(40)의 체결 상태를 수집하고, 수집된 정보에 기반하여 작업자의 안전을 관리한다.
게이트웨이(60)는 작업자 스마트폰 또는 별도의 단말기가 될 수 있다. 스마트폰인 경우, 앱이 활성화되어 체결 상태를 서버에 전송한다. 이러한 게이트웨이(60)는 다양한 무선 통신 프로토콜(LoRa, LTE, WiFi, BT)을 사용하며, 필요에 따라 이종 무선 통신 프로토콜을 동시에 삽입하여 사용할 수 있다. 예를 들면, BLE-LTE, BLE-LoRa, BLE-WiFi 등이 사용될 수 있다.
안전 고리 센서(40)의 통신 프로토콜 역시, 게이트웨이(60) 무선 통신처럼 다양하게 적용될 수 있다. 간략한 정보 전달은 안전 고리 센서(40)에서 스마트폰 게이트웨이(60)를 통해 중앙 통제서버(70)로 할 수 있다. 이러한 경우, 스마트폰 앱에 다양한 지능형 기능이 탑재되어 서비스될 수 있다. 무선 통신 프로토콜 적용은 현장 상황에 따른 데이터 신뢰성 확보 차원에서 가장 적합한 시스템이 채택될 수 있다.
중앙 통제서버(70)는 회사, 경찰서, 소방서, 의료기관 등의 관계 기관에서 운영되고, 관계자는 작업자, 감독자, 통제관이 될 수 있다.
안전 고리 센서(40)는 주기적으로 체결 상태를 송신하는 방법; 위험 감지, 예측, 사고 중 어느 하나의 사건이 발생시 실시간 정보를 전송하는 방법; 서버에서 정보 요청시 정보를 전송하는 방법;으로 데이터 정보를 전달한다.
도 14는 본 발명 안전 고리 체결 사고 예방 시스템의 제2실시예를 보인 예시도로서, 도 14를 참조하면, 안전 고리 체결 사고 예방 시스템은 안전 고리 센서(40), 웨어러블 센서(50), 게이트웨이(60), 중앙 통제서버(70)를 포함한다.
안전 고리 센서(40)는 안전 고리에 탑재되어 안전 고리의 체결 상태를 예측하고, 체결 상태를 웨어러블 센서(50)로 전송하고, 웨어러블 센서(50)는 안전 고리 센서(40)로부터 체결 상태를 수신하고, 게이트웨이(60)를 거쳐 중앙 통제서버(70)로 전송하고, 중앙 통제서버(70)는 안전 고리 센서(40)의 체결 상태를 수집하고, 수집된 정보에 기반하여 작업자의 안전을 관리한다.
작업자의 스마트폰이 게이트웨이(60)로 동작한다.
도 15는 본 발명 안전 고리 체결 사고 예방 시스템의 제3실시예를 보인 예시도로서, 도 15를 참조하면, 안전 고리 체결 사고 예방 시스템은 안전 고리 센서(40), 중앙 통제서버(70)를 포함한다.
안전 고리 센서(40)는 안전 고리에 탑재되어 안전 고리의 체결 상태를 예측하고, 체결 상태를 중앙 통제서버(70)로 전송하고, 중앙 통제서버(70)는 안전 고리 센서(40)의 체결 상태를 수집하고, 수집된 정보에 기반하여 작업자의 안전을 관리한다.
도 16은 본 발명 안전 고리 체결 사고 예방 시스템의 IoT 구성을 보인 예시도로서, 도 16을 참조하면, 안전 고리 체결 사고 예방 시스템의 IoT 구성은 IoT 센서 디바이스(81), IoT 게이트웨이(82), IoT 모니터링 서버(83), IoT 데이터 서버(84)를 포함한다.
IoT 센서 디바이스(81)는 안전 고리 센서(40) 역할을 담당하고, IoT 게이트웨이(82)는 게이트웨이(60) 역할을 담당하고, IoT 모니터링 서버(83)는 중앙 통제서버(70) 역할을 담당하고, IoT 데이터 서버(84)는 중앙 통제서버(70)와 연동하는 데이터베이스 역할을 담당한다.
IoT 센서 디바이스(81)는 주기적으로 체결 상태를 송신하는 방법; 위험 감지, 예측, 사고 중 어느 하나의 사건이 발생시 실시간 정보를 전송하는 방법; 서버에서 정보 요청시 정보를 전송하는 방법;으로 데이터 정보를 전달한다.
도 17은 본 발명을 설명하기 위한 하드웨어 자원과 운영체제, 코어인 제어부의 동작, 제어부 동작을 실행할 권한을 부여하는 시스템 인증 구성을 설명하는 예시도로서, 도 17을 참조하면, 본 발명은 프로세서(1), 메모리(2), 입출력장치(3), 운영체제(4), 제어부(5)를 포함한다.
프로세서(1)는 CPU(Central Processing Units), GPU(Graphic Processing Unit), FPGA(Field Programmable Gate Array), NPU(Neural Processing Unit)로서, 메모리(2)에 탑재된 운영체제(4), 제어부(5)의 실행 코드를 수행한다.
메모리(2)는 RAM(random access memory), ROM(read only memory), 디스크 드라이브, SSD(solid state drive), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같은 비소멸성 대용량 저장 장치(permanent mass storage device)를 포함할 수 있다.
입출력장치(3)는 입력 장치로, 오디오 센서 및/또는 이미지 센서를 포함한 카메라, 키보드, 마이크로폰, 마우스 등의 장치를, 그리고 출력 장치로, 디스플레이, 스피커, 햅틱 피드백 디바이스(haptic feedback device) 등과 같은 장치를 포함할 수 있다.
운영체제(4)는 윈도우, 리눅스, IOS, 가상 머신, 웹브라우저, 인터프리터를 포함할 수 있다.
제어부(5)는 운영체제(4)의 지원하에 입출력장치(3)의 센서, 키, 터치, 마우스 입력에 의한 상태를 결정하고, 결정된 상태에 따른 동작을 수행한다. 제어부(5)는 병렬 수행 루틴으로 타이머, 쓰레드에 의한 작업 스케줄링을 수행한다.
제어부(5)는 입출력장치(3)의 센서값을 이용하여 상태를 결정하고, 결정된 상태에 따른 알고리즘을 수행한다. 제어부(5)는 압력 센서(16), IR 센서(13)의 센서값에 간격 차등을 적용하여 증감 설정에 따른 압력, 움직임 감지 알고리즘을 수행한다. 압력, 움직임 감지 알고리즘은 압력, 움직임이 감지되고, 1차 센서값 레벨에 대해 2차 감지에 대한 간격 차등을 적용한 증감 설정으로 2차 센서값 감지에 대한 신뢰성을 높인다. 압력 센서(16)가 압력을 감지하고, 압력 강도가 점점 세질 때, 증감은 있으나 압력 강도 추세가 점점 세질 떼에 압력 감지 신호를 출력할 수 있다.
압력 센서(16), IR 센서(13)에 압력, 움직임 감지 알고리즘이 적용되어 있지 않을 때에는 제어부(5)가 압력 센서(16), IR 센서(13)의 압력 감지 신호, 움직임 감지 신호에 대해 시간 경과에 따른 압력 감지 신호, 움직임 감지 신호의 추이, 변화를 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 압력, 움직임 감지 알림 데이터를 생성할 수 있다.
도 17을 참조하면, 시스템 인증 구성은 제어부(5)를 포함하는 단말기(6), 인증 서버(7)를 포함한다.
단말기(6)는 데이터 채널을 이중화하고, 단말기(6)의 키값, 생체 정보를 입력받아 인증 서버(7)에 제1데이터 채널을 통해 사용자 인증을 요청하고, 단말기(6)는 생성된 킷값을 디스플레이에 표시하고, 인증 서버(7)로 전송한다.
단말기(6)는 단말기(6)의 디스플레이에 표시된 킷값을 입력하고, 사용자 정보와 함께 제2데이터 채널을 통해 인증 서버(7)로 전송한다. 단말기(6)는 킷값과 사용자 정보를 이용하여 단말기(6)에 탑재된 시스템의 인증을 인증 서버(7)에 요청한다. 단말기(6)의 킷값은 컴퓨터 고유의 정보인 CPU 제조번호, 이더넷 칩의 맥주소로부터 생성될 수 있다. 단말기(6)는 카메라를 이용한 얼굴 인식, 마이크를 이용한 음성 인식, 디스플레이를 이용한 필기 인식을 통해 사용자 정보를 획득하고, 인증에 활용할 수 있다.
인증 서버(7)는 단말기(6)로부터 킷값을 수신하고, 단말기(6)로부터 이중화된 데이터 채널을 통해 킷값과 사용자 정보를 수신하여 단말기(6)의 킷값과 사용자 정보를 비교하고, 사용자 정보를 대응시켜 단말기(6)의 시스템 이용에 대한 인증을 처리한다. 인증 서버(7)는 인증 결과를 단말기(6)로 전송하여 시스템에 대한 사용자의 사용을 허가한다. 단말기(6)의 이중화된 데이터 채널로 인해 킷값 손실이 최소화되는 효과를 가질 수 있다.
인증 서버(7)는 사용자 정보의 히스토리 분석을 수행하고, 시간 흐름에 따라 사용자 정보의 일관성, 변화를 비교 판단한다. 히스토리 분석에서 사용자 정보가 일관성을 나타내면 사용자의 사용을 허가하고, 변화를 나타내면 사용자의 사용을 허가하지 않는다. 사용자 정보가 일관성을 나타낼 때 사용자의 시스템 사용을 허가함으로써 사용자 정보가 변조된 사용자가 시스템에 접근하지 못하도록 보안을 강화한다.
시스템의 사용을 인증하는 수단인 단말기(6)는 시스템과 직접 연결하지 않고, 인증 서버(7)를 통한 우회 경로를 형성함으로써 인터넷망을 이루는 네트워크가 내부망과 외부망으로 구성되어 아이피 주소 설정 과정이 번거로울 때 단말기(6)를 이용한 인증 과정이 원활히 수행되는 장점이 있다. 이때, 단말기(6)에는 시스템이 탑재되고, 단말기(6)는 인증 단말 수단이 되고, 인증 서버(7)는 인증 서버 수단이 된다.
단말기(6)인 안전 고리 센서(40)는 인증을 통해 압력 감지 신호 전송, 위험 신호 알림을 수행할 수 있다.
도 18은 본 발명을 설명하기 위한 신경망 적용을 보인 예시도로서, 도 18을 참고하여 설명한다.
신경망 학습은 온도, 고도, 지문 등 각종 센서, 이미지, 적외선 등 카메라, 라이더와 같은 입력 장치로부터 수집된 시계열 데이터로부터 특징량 선택, 알고리즘 선택을 통해 모델을 선택하고, 학습, 성능 검증 과정에 의한 반복 시행 착오를 거쳐 모델 선택을 반복한다. 성능 검증이 마치면 인공지능 모델이 선택된다.
제어부(5)는 센서값 판단에 신경망을 이용한 딥러닝 알고리즘을 수행하고, 신경망 학습에 훈련 데이터를 이용하고, 시험 데이터로 신경망 성능을 검증한다.
신경망이 탑재된 제어부(5)를 포함하는 중앙 통제서버(70)는 안전 고리 센서(40), 웨어러블 센서(50)로부터 압력, 움직임, 고도, 공기질의 정보를 수집하고, 수집된 정보에 기반한 통계 분석, 신경망 학습, 패턴 분석을 수행하고, 분석 결과에 따른 안전 고리 체결 상태, 위험 감지를 관계자에게 제공한다.
통계 분석, 신경망 학습, 패턴 분석에는 선형 판별 분석(LDA), 로지스틱 회귀(LR), 지원 벡터 머신(SVM), 결정 트리(DT), k-최근접 이웃(KNN), 랜덤 포레스트(RF) 등 6가지 머신 러닝 알고리즘이 적용될 수 있다. 선형 판별 분석(LDA)은 새로운 입력 세트가 각 클래스에 속할 확률을 추정하여 예측한다. 가장 높은 확률을 얻는 클래스가 출력 클래스이며 예측이 수행된다. 로지스틱 회귀(LR)은 두 가지 가능한 분류 문제에 대한 확률이다.
지원 벡터 머신(SVM)은 예제를 두 개의 클래스로 가장 잘 분할하는 초평면 결정 경계를 찾는다. 분할은 일부 포인트가 잘못 분류될 수 있는 여백을 사용하여 부드럽게 만들어진다. 결정 트리(DT)에는 훈련 데이터 세트의 예를 분류하기 위해 트리를 성장시키는 작업이 포함된다. 트리는 훈련 데이터 세트를 나누는 것으로 생각할 수 있다. 여기서, 예제는 트리의 결정 지점을 따라 진행되어 트리의 잎에 도달하고 클래스 레이블이 할당된다. k-최근접 이웃(KNN)은 사용 가능한 모든 데이터를 저장하고 유사성을 기반으로 새로운 데이터 포인트를 분류한다. 즉, 새로운 데이터가 나타날 때 k-최근접 이웃(KNN)을 사용하여 웰 스위트 범주로 쉽게 분류할 수 있다. 마지막으로 랜덤 포레스트(RF)는 최종 출력을 위한 많은 의사결정나무로 구성되며, 그 과정에 참여하는 의사결정나무의 수가 많기 때문에 매우 정확하고 강력한 방법으로 간주된다.
중앙 통제서버(70)는 머신 러닝 알고리즘을 이용하여 안전 고리 센서(40)의 센서값, 웨어러블 센서(50)의 센서값에 대한 변화를 분석하고, 두 센서값과 관련된 상관 관계도 분석할 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 해당 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
1: 프로세서
2: 메모리
3: 입출력 장치
4: 운영체제
5: 제어부
6: 단말기
7: 인증 서버
10: 판 스프링 삽입홈
11: 판 스프링
12: 중심축
13: IR 센서
14: LED
15: 센서&통신 모듈
16: 압력 센서
17: 안전 고리 센서 케이스
18: 안전대
19: 개폐 클립
20: 연동 클립
21: 절취선
31: 전도 실리콘
32: PCB
33: 실리콘 압력 케이스
40: 안전 고리 센서
41: 움직임 센서
42: 고도 센서
43: IR 센서
44: 고도 센서
45: 정보 분석
50: 웨어러블 센서
51: 움직임 센서
52: 공기질 센서
53: 고도 센서
54: 정보 분석
60: 게이트웨이
70: 중앙 통제서버
81: IoT 센서 디바이스
82: IoT 게이트웨이
83: IoT 모니터링 서버
84: IoT 데이터 서버
101: 걸림공간
2: 메모리
3: 입출력 장치
4: 운영체제
5: 제어부
6: 단말기
7: 인증 서버
10: 판 스프링 삽입홈
11: 판 스프링
12: 중심축
13: IR 센서
14: LED
15: 센서&통신 모듈
16: 압력 센서
17: 안전 고리 센서 케이스
18: 안전대
19: 개폐 클립
20: 연동 클립
21: 절취선
31: 전도 실리콘
32: PCB
33: 실리콘 압력 케이스
40: 안전 고리 센서
41: 움직임 센서
42: 고도 센서
43: IR 센서
44: 고도 센서
45: 정보 분석
50: 웨어러블 센서
51: 움직임 센서
52: 공기질 센서
53: 고도 센서
54: 정보 분석
60: 게이트웨이
70: 중앙 통제서버
81: IoT 센서 디바이스
82: IoT 게이트웨이
83: IoT 모니터링 서버
84: IoT 데이터 서버
101: 걸림공간
Claims (12)
- 중심축(12)을 매개로 안전 고리대와 안전 고리 센서 케이스(17)가 연결되고, 안전 고리에 탑재되어 안전 고리의 체결 상태를 예측하고, 체결 상태를 중앙 통제서버(70)로 전송하 안전 고리 센서(40); 및
상기 안전 고리 센서(40)의 체결 상태를 수집하고, 수집된 정보에 기반하여 작업자의 안전을 관리하는 중앙 통제서버(70);를 포함하는 것을 특징으로 하는, 안전 고리 체결 상태 예측 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 중심축(12)은,
안전 고리대의 걸림공간(101) 외측 휘어지는 곡선 몸체 부분에 형성되어 상하 방향 또는 좌우 방향의 압력에 관계없이 모두 감지하게 구성된 것을 특징으로 하는, 안전 고리 체결 상태 예측 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 중심축(12)을 형성하기 위해, 안전 고리대에 구멍을 형성한 것을 특징으로 하는, 안전 고리 체결 상태 예측 시스템.
- 제1항에 있어서,
스프링 삽입홈(10)에는 스프링(11)이 삽입되고, 상기 안전 고리대와 상기 안전 고리 센서 케이스(17) 사이에 탄성 및 압력 감지의 신뢰성을 높이는 것을 특징으로 하는, 안전 고리 체결 상태 예측 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 안전 고리 센서(40)는, 안전 고리에 탑재되어 안전 고리의 체결 상태를 예측하고, 체결 상태를 웨어러블 센서(50)로 전송하고, 상기 웨어러블 센서(50)는 상기 안전 고리 센서(40)로부터 체결 상태를 수신하고, 게이트웨이(60)를 거쳐 중앙 통제서버(70)로 전송하고, 상기 중앙 통제서버(70)는 상기 안전 고리 센서(40)의 체결 상태를 수집하고, 수집된 정보에 기반하여 작업자의 안전을 관리하는 것을 특징으로 하는, 안전 고리 체결 상태 예측 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 안전 고리 센서(40)는, 압력 센서(16)를 탑재하고,
상기 압력 센서(16)는, 압력을 감지할 수 있는 PCB(32); 탄성을 가지는 전도 실리콘(31); 및 PCB(32)와 전도 실리콘(31)을 감싸는 탄성을 가지는 실리콘 압력 케이스(33);를 포함하는 것을 특징으로 하는, 안전 고리 체결 상태 예측 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 안전 고리 센서(40)는, 압력 센서(16)를 탑재하고,
상기 압력 센서(16)는, 압력을 감지할 수 있는 스위치와 저항들을 포함한 PCB(32); 및 PCB(32)를 감싸는 탄성을 가지는 실리콘 압력 케이스(33);를 포함하는 것을 특징으로 하는, 안전 고리 체결 상태 예측 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 안전 고리 센서(40)는 압력을 감지하는 단계(S101);
압력이 감지되면 안전 고리 체결로 우선 판정하는 단계(S102);
압력이 감지되지 않으면 안전 고리 체결되지 않음으로 우선 판정하는 단계(S103);
안전 고리 체결이면 일정 시간 동안 압력 변화가 있는지를 판단하는 단계(S104);
압력 변화가 없으면 작업자 압력 상태 조작으로 판별하는 단계(S105);
위험 상황으로 결정하는 단계(S106); 및
압력 변화가 있으면 정상 체결로 결정하는 단계(S107);를 수행하는 것을 특징으로 하는, 안전 고리 체결 상태 예측 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 안전 고리 센서(40)는 움직임을 감지하는 단계(S301);
고도를 감지하는 단계(S302);
위험 지역 예 및 움직임이 감지되면 안전 고리 움직임 상태로 결정하는 단계(S303);
위험 지역 아니오 및 움직임이 감지되지 않으면 안전 고리 정지 상태로 결정하는 단계(S304);
압력을 감지하는 단계(S305);
압력이 감지되면 안전 고리 체결로 우선 판정하는 단계(S306);
안전 고리 체결이면 일정 시간 동안 압력 변화가 있는지를 판단하는 단계(S308);
압력 변화가 없으면 작업자 압력 상태 조작으로 판별하는 단계(S309);
위험 상황으로 결정하는 단계(S310);
압력 변화가 있으면 정상 체결로 결정하는 단계(S311);
압력이 감지되지 않으면 안전 고리 체결되지 않음으로 우선 판정하는 단계(S307);
안전 고리 체결되지 않음이면 일정 시간 동안 움직임 변화가 있는지를 판단하는 단계(S312);
움직임 변화가 있으면 위험 상황으로 결정하는 단계(S313); 및
움직임 변화가 없으면 안전 고리를 사용하지 않는 상태로 결정하는 단계(S314);를 수행하는 것을 특징으로 하는, 안전 고리 체결 상태 예측 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 안전 고리 센서(40)는 움직임을 감지하는 단계(S201);
움직임이 감지되면 작업자 또는 안전 고리 움직임 상태로 판정하는 단계(S202);
움직임이 감지되지 않으면 작업자 또는 안전 고리 정지 상태로 판정하는 단계(S203);
압력을 감지하는 단계(S205);
IR 센서 물체 감지하는 단계(S206);
물체 또는 압력이 감지되면 안전 고리 체결로 판정하는 단계(S207);
물체 또는 압력이 감지되지 않으면 안전 고리 체결되지 않음으로 판정하는 단계(S208);
안전 고리 체결이면 일정 시간 동안 압력 변화가 있는지를 판단하는 단계(S209);
압력 변화가 없으면 작업자 압력 상태 조작으로 판별하는 단계(S210);
위험 상황으로 결정하는 단계(S211);
압력 변화가 있으면 정상 체결로 결정하는 단계(S212);
안전 고리 체결되지 않음이면 일정 시간 동안 움직임 변화가 있는지를 판단하는 단계(S213);
움직임 변화가 있으면 위험 상황으로 결정하는 단계(S215); 및
움직임 변화가 없으면 안전 고리를 사용하지 않는 상태로 결정하는 단계(S214);를 수행하는 것을 특징으로 하는, 안전 고리 체결 상태 예측 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 안전 고리 센서(40)는 움직임을 감지하는 단계(S401);
고도를 감지하는 단계(S402);
위험 지역 예 및 움직임이 감지되면 작업자 또는 안전 고리 움직임 상태로 판정하는 단계(S403);
위험 지역 아니오 및 움직임이 감지되지 않으면 작업자 또는 안전 고리 정지 상태로 판정하는 단계(S404);
IR 센서 물체 감지하는 단계(S405);
물체가 감지되면 안전 고리 체결로 판정하는 단계(S406);
물체가 감지되지 않으면 안전 고리 체결되지 않음으로 판정하는 단계(S407);
안전 고리 체결이면 일정 시간 동안 압력 변화가 있는지를 판단하는 단계(S408);
압력 변화가 없으면 작업자 압력 상태 조작으로 판별하는 단계(S409);
위험 상황으로 결정하는 단계(S410);
압력 변화가 있으면 정상 체결로 결정하는 단계(S411);
안전 고리 체결되지 않음이면 일정 시간 동안 움직임 변화가 있는지를 판단하는 단계(S412);
움직임 변화가 있으면 위험 상황으로 결정하는 단계(S413);
움직임 변화가 없으면 안전 고리를 사용하지 않는 상태로 결정하는 단계(S414); 및
작업자 센서 디바이스에 정보를 전달하는 단계(S415);를 수행하는 것을 특징으로 하는, 안전 고리 체결 상태 예측 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 안전 고리 센서(40)는 움직임을 감지하는 단계(S501);
고도를 감지하는 단계(S502);
움직임이 감지되면 작업자 또는 안전 고리 움직임 상태로 판정하는 단계(S503);
움직임이 감지되지 않으면 작업자 또는 안전 고리 정지 상태로 판정하는 단계(S504);
압력 감지하는 단계(S505);
IR 센서 물체 감지하는 단계(S506);
압력이 감지되면 안전 고리 체결로 판정하는 단계(S507);
압력이 감지되지 않으면 안전 고리 체결되지 않음으로 판정하는 단계(S508);
안전 고리 체결이면 일정 시간 동안 압력 변화가 있는지를 판단하는 단계(S509);
압력 변화가 없으면 작업자 압력 상태 조작으로 판별하는 단계(S510);
위험 상황으로 결정하는 단계(S511);
압력 변화가 있으면 정상 체결로 결정하는 단계(S512);
안전 고리 체결되지 않음이면 일정 시간 동안 움직임 변화가 있는지를 판단하는 단계(S513);
움직임 변화가 있으면 위험 상황으로 결정하는 단계(S514); 및
움직임 변화가 없으면 안전 고리를 사용하지 않는 상태로 결정하는 단계(S515);를 수행하는 것을 특징으로 하는, 안전 고리 체결 상태 예측 시스템.
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
| KR1020210186041A KR20230096500A (ko) | 2021-12-23 | 2021-12-23 | 안전 고리 체결 상태 예측 시스템 |
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| KR20210144316A (ko) | 2020-05-22 | 2021-11-30 | 한국전자통신연구원 | 안전 고리 체결 감지 장치 및 방법 |
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-
2022
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| Publication number | Publication date |
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| US20230201638A1 (en) | 2023-06-29 |
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