KR20230128431A - 스마트 산업안전 통합관리시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스마트 산업안전 통합관리시스템에 관한 것으로 근로자의 심리와 신체상태, 위치정보 및 안전을 통합 관리하는 것을 목적으로, 더욱 바람직하게는 근로자 단말기에 설치된 사용자 앱과 현장에 설치된 통합기능 단말기를 기반으로 근로자 및 사업장 출입자에 대한 얼굴인식을 통해 비대면/비접촉 방식의 명확한 신원확인과 출퇴근 및 작업 위치정보와 심리, 신체 건강 상태를 실시간으로 측정 및 분석하고, 관리자는 관리자용 웹에서 근로자를 실시간 모니터링하여 안전한 근무 환경 서비스를 제공할 수 있도록 하기 위한 스마트 산업안전 통합관리시스템에 관한 것이다.
상기 구성은 출퇴근시 현장에서 근로자의 얼굴인식의 영상정보를 5초 이상 촬영하여 와이파이 등을 통해 전송하는 얼굴인식 단말기(10)와,
상기 얼굴인식 단말기(10)에서 촬영한 영상분석을 통한 심리분석에 대한 데이터를 분석/저장하는 통합운영 서버(20)와.
상기 통합운영 서버(20)에 저장된 근로자의 데이터를 관리하는 관리자 웹(30)을 포함하여 구성하되,
상기 얼굴인식 단말기(10)에서 인식된 근로자의 얼굴인식 결과와,
상기 관리자용 웹(30)에 등록된 스마트워치(40) 및 근로자의 단말기(50)에 설치된 사용자 앱(60)을 동기화하여 NFC리더기(70)를 통해 NFC인증결과/신체건강데이터를 통합운영 서버(20)에 전송하여 관리자가 관리자용 웹(30)에서 근로자의 심리 및 신체건강상태를 실시간으로 모니터링을 할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 한다.
상기 구성은 출퇴근시 현장에서 근로자의 얼굴인식의 영상정보를 5초 이상 촬영하여 와이파이 등을 통해 전송하는 얼굴인식 단말기(10)와,
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Description
본 발명은 스마트 산업안전 통합관리시스템에 관한 것으로 근로자의 심리와 신체상태, 위치정보 및 안전을 통합 관리하는 것을 목적으로, 더욱 바람직하게는 근로자 단말기에 설치된 사용자 앱과 현장에 설치된 통합기능 단말기를 기반으로 근로자 및 사업장 출입자에 대한 얼굴인식을 통해 비대면/비접촉 방식의 명확한 신원확인과 출퇴근 및 작업 위치정보와 심리, 신체 건강 상태를 실시간으로 측정 및 분석하고, 관리자는 관리자용 웹에서 근로자를 실시간 모니터링하여 안전한 근무 환경 서비스를 제공할 수 있도록 하기 위한 스마트 산업안전 통합관리시스템에 관한 것이다.
일반적으로 노동집약적인 산업현장은 다양한 공종과 많은 작업 인력이 투입되는 동시에 여러 작업이 병행되므로 투입되는 인력에 대한 체계적이며 효과적인 관리와 운용 및 투입 인력에 대한 안전관리가 중요하다.
하지만, 산업현장은 현장 자체에 내재되어 있는 다양한 환경으로부터 기인하는 위험성이나 작업자의 사소한 부주의로 인해 안전사고가 빈번하게 발생하여 귀중한 인적자원이 손실된다.
또한, 산업현장에는 다양한 분야의 작업자들이 배치되어서 각자의 작업을 수행하는데, 이러한 작업자들의 수에 비해 상대적으로 관리자의 수가 극히 적고, 실외 작업시 현장 관리자의 통제와 관리가 제한되는 영역이 발생하여 산업현장의 인력에 대한 효율적이고 정확한 관리가 이루어지지 않는 문제도 발생한다.
그리고 4차 산업 혁명으로 명명되는 ‘4.0’은 제조업과 ICT 등의 융합을 통해 미래형 생산체계로 변화되며, 생산과 서비스 요소 간 네트워크로 연결되고 정보를 교환함으로써 최적화된 생산 및 근로자의 건강과 안전관리 중요성을 강조한다.
산업현장에서의 업무상 사고는 지속적으로 증가하고 있으며, 그 중 2015년도 건설현장의 전체 사고 재해자 수 중 가장 많은 사고 재해자 수의 발생형태를 예로 들면, 넘어짐 19%, 떨어짐 172%, 끼임 164%가 발생하였으며, 발생형태 중에서 넘어짐과 끼임은 안전사고 유형에서 큰 비중을 차지하고 있다.
종래기술로써 등록실용신안 제20-0356373호의 안전 작업복에는, 이면에는 투습방수층이 형성되고 표면은 형광물질로 착색된 직물로 이루어지며, 앞판과 등판 및 소매 부위에 재귀반사효과를 갖는 반사띠가 각각 하나 이상 부착된 점퍼 또는 재킷형태인 것을 특징으로 하는 안전 작업복을 기재하고 있다.
상기 종래기술과 같이 산업안전을 위해서는 주로 작업장의 환경 요소만 고려한 기술들만이 개발되어 왔으며, 산업 근로자에 대한 피로도, 집중도, 스트레스, 심장이상, 폐활량, 이산화탄소 중독 등의 건강상태를 파악하는 기술에 대한 개발이 제대로 이루어지지 않고 있다.
다른 종래기술로써 공개특허 제10-2016-0081430호의 작업자의 고도 검출을 통한 건설 현장 관리 시스템에는, 작업자들이 위치한 작업 건물의 층 수 위치를 감지하여 상기 작업자들의 현재 위치와 작업 정보를 파악하는 작업자의 고도 검출을 통한 건설 현장 관리 시스템에 있어서, 작업자의 고유 ID 코드와 위치 정보를 포함하는 태그 정보를 전송하도록 상기 작업자의 안전모에 부착되어 있는 태그 단말; 대기압 센서를 내장하여 작업 현장에 다수 개 설치되고, 상기 태그 단말로부터 태그 정보를 수신한 후, 상기 태그 정보와 상기 대기압센서에 의하여 감지된 대기압 정보 및 단말 코드를 포함하는 수신 코드 정보를 생성하는 수신 단말; 및 상기 작업 건물의 층수 별 대기압 정보가 미리 저장되어 있고, 상기 수신 단말로부터 상기 수신 코드 정보를 수신한 후, 상기 수신 코드 정보의 대기압 정보와 상기 층수 별 대기압 정보를 매칭하여 상기 작업자가 위치한 작업 건물의 층 수 정보를 산출하고, 상기 산출된 작업 건물의 층수 정보와 작업자의 위치 정보를 이용하여 작업 현장별 관제 데이터를 생성하는 관리 서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업자의 고도 검출을 통한 건설 현장 관리 시스템이라고 기재되어 있다.
그러나 상기와 같은 종래의 기술들은 직업관련 질병과 산업재해의 문제가 꾸준히 제기되고 있으며, 산업 근로자는 신체능력, 숙련도, 근로환경 등의 개별적 특성이 다르기에, 일관된 안전 수칙 및 통제로는 효율성에 한계가 있다.
또 다른 종래기술로 등록특허 제10-1435572호에서는 산업현장 근로자를 위한 안전장치로, 근로자가 착용하는 안전모, 손목밴드를 포함하는 착용품에 마련되어, 고유 아이디를 포함한 작업자 식별 메시지를 전송하는 발신기; 구역별로 배치되어 있으며, 착용품을 착용한 근로자가 구역 내로 진입시에 착용품에 부착된 발신기로부터 작업자 식별 메시지를 수신하여 서버로 전송하며, 상기 작업자식별 메시지별로 위험 경고 음성을 달리하여 방송하는 스피커를 구비한 수신기; 및 각 수신기가 배치된 구역 정보를 가지고 있으며, 상기 작업자 식별메시지를 발신한 착용품을 착용한 근로자의 위치를 실시간으로 파악하는 서버를 개시하고 있다.
하지만, 이러한 종래기술은 근로자가 위험지역의 진입 여부만을 알 수 있고, 근로자의 근무상태나 건강상태를 모니터링할 수 없다는 문제점이 있다.
그뿐만 아니라 등록특허 제10-1962002호의 "생체신호 기반의 안전관리 작업복을 이용한 근로자 건강관리 모니터링 방법"이 개시되었으나, 상기 구성은 근로자가 안전관리작업복을 착용한 상태의 근로자 안전관리를 모니터링 하는 것으로, 근로자의 심리와 신체상태를 관리하는 구성과는 차이점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출한 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 현장 적용의 용이성과 활용도 확대를 위하여 현장에서 운용 중인 근로자의 인력관리 및 안전관리 업무를 쉽고 빠르고 정확하게 처리할 수 있는 통합관리시스템을 간편하게 사용할 수 있도록 개발하고자 함에 그 목적이 있는 것이다.
또한, 본 발명은 출 퇴근시 산업근로자의 얼굴에 있는 전정기관을 측정(5초 이상 영상취득)한 후, 통합서버에 전송된 근로자의 영상에 나타난 생리적 반응을 수치적으로 확인할 수 있는 HMA(Head Micromovement Assessment) 분석결과를 통합서버에 저장함은 물론 관리자는 관리자용웹을 통해 전체적인 운영상황을 모티터링하고 재분석 하여 사전에 근로자의 안전사고를 보호하는데 그 목적이 있는 것이다.
그뿐만 아니라 본 발명은 근로자들이 출근과 동시에 사용자앱에 등록된 모바일신분증(전자카드)을 인식하고 심리분석, 인굴 인식, 스마트워치와 연동하여 관리자용 웹에서 근로자의 심리적 상태와 신체적 상태를 추적 검사를 하고, 얼굴인식을 통하여 본인 확인을 할 수 있으며 모바일신분증의 인식으로 각 회사별, 공정별 분류가 가능하도록 함을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 갖는 본 발명에 따른 사용자 앱과 관리자용 웹을 통해 관리하는 산업현장 통합안전관리시스템에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
출 퇴근시 현장에서 근로자의 얼굴인식의 영상정보를 5초 이상 촬영하여 와이파이 및 셀룰러 데이터 등을 통해 전송하는 얼굴인식단말기(10)와,
상기 얼굴인식단말기(10)에서 촬영한 영상분석을 통한 심리분석에 대한 데이터를 분석/저장하는 통합운영서버(20)와,
상기 통합운영서버(20)에 저장된 근로자의 데이터를 관리하는 관리자용 웹(30)을 포함하여 구성하되,
상기 얼굴인식단말기(10)에서 인식된 근로자의 얼굴인식 결과와,
상기 관리자용 웹(30)에 등록된 스마트워치(40) 및 근로자의 단말기(50)에 설치된 사용자 앱(60)을 동기화하여 NFC리더기(70)를 통해 NFC인증결과/신체건강데이터를 통합운영서버(20)에 전송하여 관리자가 관리자용 웹(30)에서 근로자의 운영상황을 실시간으로 모니터링을 할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 얼굴인식단말기(10)에서 전송된 근로자의 영상정보 데이터와 통합운영서버(20)에 입력 저장된 HMA(Head Micromovement Assessment)정보와 비교분석하여 비교분석된 근로자의 심리상태(정상, 비정상, 심리상태의 불안정)를 통합운영서버(20)에 저장하고,
상기 통합운영서버(20)에서 비교분석한 근로자의 심리상태가 실시간 및 수일간 연속하여 위험수치인 불안정(위험)한 근로자로 판단할 경우, 자동으로 영상정보를 통해 인식된 근로자의 생리적 반응을 파악하여 이미지 캡처해서 관리자용 웹(30)을 통해 관리자가 관리할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 관리자용 웹(30)에 근로자가 접속하여 근로자 단말기(50)에 사용자 앱(60)을 다운로드한 후, 사용자 앱(60)을 실행하여 관리자용 웹(30)에서 근로자의 회사, 이름, 연락처, 사진등록 및 사이트코드를 입력하여 모바일신분증(61)을 발급받고, 출근시 얼굴인식단말기에 분석할 수 있도록 구성할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 스마트워치(40)를 통해 근로자의 건강상태인 심박수, 혈압, 체온, 위치정보를 관리자용 웹(30)에서 관리자가 관리할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 통합운영서버(20)에 등록된 HMA(Head Micromovement Assessment) 정보는 두뇌의 전정기관(평형감각 담당)에 의한 얼굴 또는 머리의 미세한 움직임을 영상을 통해 시각화하여 사람의 감정상태 및 심리상태를 확인하여 생리적 반응을 수치적으로 확인할 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 근로자의 얼굴(Head)에 대한 미세한 움직임(Micro movement)을 얼굴인식단말기가 촬영하여 이를 통합운영 서버에서 HMA를 이용하여 분석/저장하여 위험군에 속하는 근로자로 판단할 경우 이를 관리하여 안전사고를 미연에 방지함으로써, 근로 현장의 작업개선을 지향할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 산업현장에서 매일매일 출근하는 근로자의 건강상태 및 현장에서 실시간 근로자의 건강상태를 스마트워치를 통해 통합운영서버에 기록, 분석, 관리함으로써 근로자의 보건 안전 및 관리를 효율적으로 수행할 수 있고, 그 결과 산업재해 발생을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
그뿐만 아니라 본 발명에 의하면, HMA를 이용한 근로자의 얼굴인식, 스마트워치를 통한 심리분석 기술로 산업현장의 중대재해를 예방할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 HMA(Head Micromovement Assessment)를 이용한 심리검사로 근로자의 정보 및 안전을 관리하는 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 HMA(Head Micromovement Assessment)를 이용한 생체신호기술을 개략적으로 나타낸 시스템이다.
도 3은 본 발명에 따른 얼굴인식단말기를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 사용자 앱을 다운받는 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 사용자 앱의 기본화면을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 사용자 앱의 메인화면을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 사용자 앱의 메뉴를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 사용자 앱의 환경설정을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 관리자 웹의 메뉴를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 HMA(Head Micromovement Assessment)를 이용한 생체신호기술을 개략적으로 나타낸 시스템이다.
도 3은 본 발명에 따른 얼굴인식단말기를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 사용자 앱을 다운받는 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 사용자 앱의 기본화면을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 사용자 앱의 메인화면을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 사용자 앱의 메뉴를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 사용자 앱의 환경설정을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 관리자 웹의 메뉴를 나타낸 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작원리를 상세히 설명한다. 또한, 발명에 대한 실시 예를 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 하기에서 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 사용된 용어들의 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용 및 이에 상응한 기능을 토대로 해석되어야 할 것이다. 먼저 산업재해의 발생모델로서, 사고, 재해발생의 직접적인 원인은 크게 물적인 조건에 의한 것과 인적인 조건에 의한 것으로 나눈다.
1) 불안전한 행동(인적 결함)
-작업장의 부주의, 실수, 착오, 안전조치 미이행 등
2) 불안전한 상태(기계, 환경 결함)
-기계설비 결함, 방호장치 결함, 작업환경 결함 등
그리고 대한민국의 건설근로자 수는 건설근로공제회에서 제공하는 데이터를 기준으로 2020년 8월 기준 관리 피공제자 수는 5,570,000명이다(2022. 05). 이 숫자는 일용직 산업근로자 뿐만 아니라 상근 근로자가 포함된 수이며 일용직으로 신고되지 않은 수를 감안 한다면 더 많은 수의 건설근로자가 있을 것이다. 건설업은 공학 부분의 다학제간으로 집약된 분야이며 여기에 근무하는 인원 역시 사회 각 층의 인원이 집약된 산업이라 할 수 있다.
산업안전에 관련한 기관과 법은, 산업안전보건법은 1981년 제정되었고 이후 많은 제정과 개정을 통하여 근로자의 산업 재해를 예방하기 위하여 노력을 하였다. 그러나 투입된 재정과 인력에 비하여 많은 효과를 보지 못한 것이 현재 실정이며 2021년 근로자의 안전을 위해 국회에서 중대재해처벌법을 제정하고 2022 .01. 27.에 시행하였고 고용노동부는 산업안전보건본부를 출범하는 등 사망사고 감축을 위한 노력을 하고 있다.
재해의 원인과 연쇄 관계를 보면 전술한 바와 같이 직접원인과 간접원인으로 구분하며 직접 원인은 인적원인인 불안전한 행동과 물적 원인인 불안전한 상태로 구분한다. 간접 원인은 관리적 원인, 학교 교육적 원인 등의 기초원인과 기술적 원인, 안전교육 원인, 신체적 원인 등 2차적 원인으로 나눈다. 이번 본 발명의 핵심적인 부분은 인적 원인 부분에 관한 것이다. 물적 부분은 물리적으로 해결이 가능하나 인적 부분은 심리적인 부분으로 보여 지며 이러한 산업안전에 관한 심리적 부분이 아니라 일반적인 심리를 산업현장에서 어떻게 볼 것인가이다.
상기와 같은 산업현장에서의 재해에 대해 HMA(Head Micromovement Assessment)를 이용한 산업현장의 심리검사로 근로자의 신체이상 시 디지털 추적하기 위한 것이다.
디지털 추적을 하기 위해 사용되는 본 발명에 따른 HMA(Head Micromovement Assessment)에 대하여 설명하고자 한다.(본 출원인이 이미 특허출원하여 특허결정을 받은 기술을 이용하는 것이다.)
1. 영상기반의 분석
일반적으로 정서가 불안정할 때의 특징은 불안감, 긴장감, 두려움, 공포감 등 여러 가지의 감정이 발생하게 되고 그 결과 호르몬과 신경계 등에 반응하여 생리적 작용을 만들어 내게 된다. 이러한 여러 가지 생리적 작용은 과학적이고 의학적인 방법으로 측정이 가능하다. 측정 항목은 호흡, 심장혈관, 피부전류, 뇌파, 심박수 등이다. 이러한 현상을 계측하는 직접적인 방법 외에도 표정이나 흔들림 등 외적 표면검사가 가능하며 이러한 방법이 HMA(Head Micromovement Assessment) 기술이다.
HMA(Head Micromovement Assessment) 기술의 방법은 두뇌의 전정기관(평형감각 담당)에 의한 얼굴 또는 머리의 미세한 움직임을 영상을 통해 시각화하여 28개 이상의 매개변수로 측정하는 알고리즘을 통하여 사람의 감정상태 및 심리상태를 알아보는 첨단 기술이다.
HMA(Head Micromovement Assessment)의 기본 개념은 사람의 디지털, 웹 텔레비전 카메라 그리고 이미지 프로세서에서 사진을 통하여 초미세 움직임(Micro movement), 미세움직임(micro motion), 미세진동(micro vibration)을 수치화하는 기술이다.
(바이브라 이미지와 다른 이미지 간의 비교)
HMA 이미지는 원본 컬러 이미지, 열화상 또는 X-ray 이미지와 같이 기본이 되는 새로운 유형의 이미지이다. 각 유형의 이미지는 개체의 새롭고 고유한 정보를 알 수 있다. HMA 이미지의 모든 픽셀은 진동 매개변수(진동의 주파수 또는 진폭)를 나타낸다. 진동 주파수와 진폭의 한 프레임 이미지를 외부 HMA 이미지라고 하며 사람의 아우라처럼 보인다. 외부 HMA 이미지 색상은 진동 주파수에 의해 결정되고 크기는 진동의 진폭에 의해 결정된다. 위의 [표 1]은 HMA 이미지의 특성을 다른 열화상 이미지 등과 비교하여 나타낸 것이다.
HMA 이미지는 변연계(limbic system)와 광범위하게 연결되어있는 우리 몸의 전정기관(Vestibular system)이 감정과 밀접한 연관성이 있다고 주장한 오스트리아 의학자 로보트 바라니의 노벨상 이론에 근거한다.
만일 감정 상태에 변이가 생기는 경우 전정 반사 및 감각, 운동반사에도 변이가 나타나고 이것이 미세진동 변수들에도 변화를 일으켜 감정 상태를 파악할 수 있다.
2. 전정 반사(VER), 전정 안 반사(VOR), 대칭성(Symmetry)
HMA 이미지 기술의 가장 큰 핵심적 신체 반응은 3가지이다.
①전정 감정 반사(VER, Vestibular Emotion Reflex)
전정기관은 귓속에 위치하며 균형감각을 조절하는 감각기관이다. 사람의 움직임과 평형감각을 조절하는 감각기관으로서 이 감각기관에 가장 중요한 요인은 중력(Gravity)으로 자극이 이루어진다. 몸의 균형을 유지하기 위해서는 Vertical Head Coordination이 일정하게 반응하며 각각의 프로토콜에 의해 계속적인 반사가 이루어지고 있다.
② 전정 안 반사(VOR, Vestibulo-Ocular Reflex)
1950년 경 Szentagothai가 이 모델을 제시하였으며 인체는 전정계 시스템으로 들어온 정보를 눈과 전정 척수 반사 등으로 들어온 자료를 전정핵을 중심으로 중추신경으로 집중시키게 된다. 이때 들어온 정보를 총체적으로 분석하여 정보화 시키는 것이 전정 안 반사이다. 이는 반사궁으로 기인하여 정상적인 시야 확보를 하고 전정 척수반사를 통하여 신체가 기울어짐 없이 안정적으로 평형을 유지할 수 있도록 하는 것을 가능하게 한다.
③ 대칭성(Symmetry)
전정기관의 기본적 움직임은 머리 부분에 있으며 대칭성은 머리 부분의 수직적인 에너지의 머리 근육운동을 측정하는 것으로 머리의 움직임은 특정한 패턴을 가지고 있지 않기 때문이다.
중요한 핵심적 신체반응에서 모든 외부 신호들을 통하여 전정 반사(vestibular reflex), 전정 안 반사로(vestibulo-ocular reflex arc), 전정 척수 반사(vestibulo -spinal reflex, VSR), 경부 목 반사(cervico-colic reflex, CCR)와 전정 목 반사(vestibulo -collic reflex, VCR) 등이 균형을 유지시키기 위한 신체 움직임에 효과적으로 작동한다. 이는 전정기관에서부터 시작하여 자율신경계까지 모두 연결 및 전달이 이루어지고 있음을 보여 주는 것이며 뇌와 손발을 움직이는 모든 부분까지 다른 시간과 다른 기능에 의해 전달됨을 알 수 있다. 이는 가장 기본적인 반응인 전정 감정 반사 사이에 어떠한 함수가 존재함을 의미한다.
HMA 이미지는 사진 또는 비디오 화면을 통하여 사람의 미세움직임(micro motion)을 분석하는 기술로써 진동과 진폭의 주파수 변수개념을 적용하여 측정하는 방식으로 카메라의 화소수와 미세진동이 중요한 변수이고 머리의 미세진동과 전정 감정 반사(VER, Vestibular Emotion Reflex)기능에 밀접한 관련이 있으며 이를 분석함으로써 인간의 감정을 시각화 할 수 있다.
3. HMA 이미지를 이용한 마음의 분석영역
1) 밸런스
감정과 뇌 상태의 균형을 나타내는 지수로써 밸런스의 지수가 떨어지면 물리적인 신체에 이상이 나타난다. 밸런스 지수가 떨어지는 경우는 몸에 이상이 있는 경우(질병, 피곤 등)도 있다. 밸런스 지수가 높은 경우 외부활동에 생동감이 넘치고 적극적인 행동 양상이 있고 반대로 지수가 낮은 경우에는 집중력이 떨어지고 우울감을 표현하게 된다. 물리적 정신적 밸런스가 균형을 이루면 매우 건강한 상태의 밸런스 속에서 모든 정서 기반에 영향을 준다.
2) 스트레스
스트레스에 반응하여 평정심을 가지도록 평형을 유지하는 생리적 반응으로 높은 스트레스의 생리적 반응은 문제해결에 대한 집중도가 높아져서 생각의 관점이 매우 협소해진다.
3) 불안
불안의 형태는 지수 값이 40 이상이 되면 일상적인 생활이 힘들다. 불안은 모든 감정에 영향을 미치므로 평상심을 유지하도록 하는 것이 중요하며 불안의 지수가 높으면 인지에 문제가 발생한다.
4) 공격성
외부의 자극에 대하여 예민하게 반응하고 그 결과 공격적인 언행을 할 수 있다. 민감해서 흥분적인 부분과 공격적인 부분에 쉽게 반응한다. 정상적인 범위에서는 적극적인 성격과 활동적인 성격 개념이다.
5) 매력
매력의 지수는 긍정적인 감정을 나타낸다. 타인과의 관계를 나타내는 지수를 뜻하기도 하며 타인의 생각이나 감정을 잘 읽어 사회적, 정서적으로 타인과의 공감대를 형성할 수 있는 지표이기도 하다. 결과적으로 자기의 감정이나 심리상태를 정확하게 잘 표현하여 공감하고 대상을 설득하거나 나의 방향으로 이끌어 갈 수 있는 지수이다.
6) 에너지
여기서 에너지는 심리적인 에너지로 일반적으로 우리는 어린아이의 에너지가 일반 성인보다 높은 경향이 있음을 주목해야 할 것이다. 심리적 에너지가 낮으면 일상생활에서 권태감을 느끼는 경향이 많으며 지속력과 실천하려는 의지가 줄어드는 경향이 있다.
7) 자기조절
스스로 감정을 잘 조절할 뿐만 아니라 타인에 대한 감정을 조절할 수 있는 것이다. 스스로 마음을 회광반조(回光返照)가 가능한 것을 의미하고 감정을 조절이 가능한 것을 의미한다. 자기조절능력이 뛰어난 사람은 사회적 적응성과 스스로에 대한 믿음이 있어 자아에 대한 신념과 가치 조절이 가능하다. 예를 들면 부정적인 일 또는 감정이 발생할 때 스스로 역경을 극복하는 힘이 강하다는 의미이다.
8) 억제
충동이나 즉각적인 마음의 반응 등이 계속해서 끊임없이 발생할 때 이를 중간에서 멈출 수 있는 것을 의미한다. 억제는 사회생활에서 중요한 의미인데 억제의 감정 지수가 낮으면 거짓말을 할 확률이 높아지며 사회성이 떨어지거나 정신적인 질병 현상이 발생할 수도 있다. 억제의 감정 지수가 높으면 심리상태가 매우 불안해지고 다른 사람의 의견이나 말을 들으려 하지 않는 경향이 있다. 따라서 억제의 지수는 적정한 값을 가지는 것이 중요하다.
9) 신경증
신경증은 정신적 질병과 관련이 있다. 신경증 지수가 높으면 질투, 화, 우울, 분노, 시기 등의 정서가 많다는 것을 의미하고 환경적 스트레스에 적응 못 하는 경향이 있으며 작은 심리적 좌절감 등이 크게 받아들여지는 경향이 있다. 부정적인 감정 상태인 패닉, 공포, 우울 등 마음의 위험요소를 가지고 있다.
(HMA의 적용 방법)
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 HMA(Head Micromovement Assessment)를 이용한 심리검사로 근로자의 정보 및 안전을 관리하는 시스템을 도 1을 참조하여 상세하게 설명하고자 한다,
1. 얼굴인식 단말기 환경설정
현장의 출입구 등 근로자들이 자주 오가는 위치를 선정하여 얼굴인식 단말기를 설치한다.
얼굴인식 단말기는 영상분석 기능에 사용할 웹 텔레비전카메라로 1024*768 해상도 이상의 풀컬러 영상을 초당 25프레임 이상의 입력영상을 촬영할 수 있고, 근로자의 헤드크기가 최소 40픽셀이상이다. 분석 시 근로자의 움직임을 최소화한다(간단한 미동 및 보행은 가능하다).
그리고 카메라 촬영 시 충분한 조명과 근로자의 머리 높이로 카메라 각도를 유지하도록 한다.
또한, CCTV의 경우에는 해당 CCTV에 접속하기 위한 정보를 설정하는 기능을 설치한다.
상기 얼굴인식 단말기의 기능은 도 3에 나타내는 바와 같이, 표면에 1) 시스템 로고 및 기능메뉴버튼이 형성되고, 2) 시스템을 설치하여 운영하는 현장의 명칭(사이트 명칭)이 형성되고, 3) 카메라 영상표시 및 인식결과 메시지 표시, 얼굴인식 및 결과 표시, 심리분석을 위한 동영상 데이터 취득이 형성되고, 4) 출입구분 버튼이 형성되어 있다.
따라서 관리자는 상기 얼굴인식 단말기 기능을 이용하여 현장 여건에 맞추어 설치할 수 있다.
또한, 상기와 같이 설치된 얼굴인식 단말기로 현장의 근로자들의 얼굴을 영상으로 촬영하여 촬영된 영상정보를 통합운영 서버에 WiFi나 셀룰러데이터 등을 통해 전송할 수 있도록 구성한다.
2. 근로자의 정보 등록
산업 현장에서 근무하는 모든 직원 및 현장 근로자에 대한 각종 정보를 통합운영 서버에 등록한다.
관리 대상인 현장 근로자의 정보는 이름, 사진, 소속, 연락처 등의 기록을 신규로 등록하여 통합운영 서버에 저장하되, 상기 통합운영 서버에 등록된 근로자의 정보는 근로자의 근무 상황에 따라 수정이나 삭제 및 조회가 가능하도록 한다.
상기 근로자 정보를 관리자용 웹에 등록하기 위해서는 먼저, 도 3에 나타내는 바와 같이, 근로자는 근로자 단말기를 통해 관리자용 웹에 가입하여 사용자 앱을 다운받을 수 있도록 구성한다.
또한, 상기 다운받은 사용자 앱을 도 5에 나타내는 바와 같이, 실행하여 사용자 앱의 사용권한을 모두 허용한 후, 근로자는 관리자용 웹에 가입 시 등록되어 있는 사용자 이름, 전화번호, 사진, 사이트코드를 입력 후 로그인하여 모바일 회원증을 발급받아 사용자 앱을 사용할 수 있는 것이다.
그리고 도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 사용자 앱에 등록되어 있는 기본정보를 선택하여 사용자의 사진등록, 자격/신분증 등록, 인증기록, 등록사용자 정보 등을 입력하여 사용할 수 있고, 모바일 신분증으로는 산업현장 등에 설치된 얼굴인식 단말기가 인식하여 각종 정보를 저장/분석할 수 있도록 구성되어 있다.
보다 구체적으로는 사용자 사진등록; 본인의 사진 또는 관리자가 다수의 사용자 사진을 촬영하고 등록하는 기능, 자격/신분증 등록; 근로자 본인의 신분증 또는 자격증을 촬영하고 해당 사진을 모바일 앱 및 서버의 본인 정보에 등록하는 기능, 예: 산업근로자 기초교육 이수증 등록, 운전면허증 등록, 인증기록; 본인의 모바일 앱을 통해 얼굴인식/NFC인식/블루투스 인식 등을 한 기록을 조회 하는 기능, 등록사용자정보; 해당 사용자 앱에 저장된 본인의 등록 기본정보를 조회, 환경설정 : 모바일 앱을 이용하기 위한 기본 운영환경을 설정을 하는 구성이다.
그리고 환경설정 메뉴에 대하여는 도 8에 나타내는 바와 같이, 1) NFC 인식기능을 사용할지를 선택, 2) BLE(블루투스) 인식기능을 사용할지를 선택, 3) 얼굴인식 기능을 사용할지를 선택, 4) 얼굴인식 정확도: 얼굴인식 기능을 사용할 때에 본인으로 인정하는 기준점수를 설정함, 5) 복합인증방식.: 얼굴인식 단독으로 본인 인증을 할 것인지, 얼굴인식과 NFC 또는 얼굴인식과 블루투스 인식을 복합적(두 가지가 모두 OK이어야 본인 인증)으로 사용하는 기능을 선택, 6) 얼굴인증방식-고정설치형: 공용(업무용)단말기로서 하나의 단말기에서 여러 사람을 얼굴인식하는 방식, 단독형: 본인의 모바일에서 본인만을 인증하기 위한 방식, 7) 얼굴인식을 할 때에 HMA 분석처리를 같이 할 것인지를 선택, 8) BLE 설정: 블루투스 인증기능을 사용 시에 인식거리/인식주기 등을 설정하는 기능으로 구성된다.
3. 통합운영 서버
- 통합운영 서버는 최대 2채널 동시 영상분석 지원이 가능하도록 한다.
- 통합운영 서버에는 전술한 바와 같은 HMA를 이용하여 신체(머리, 목의 흔들림 등에 의한 여러 가지의 정보 입력)정보를 입력하여 자료를 미리 저장한다.
- 따라서 현장에서 작업하기 위하여 등록된 근로자의 영상(얼굴인식)이 얼굴인식 단말기를 통해 전송되어 입력되는 대로 영상을 기초로 통합운영 서버에 입력된 HMA 정보자료와 비교 분석하여 근로자의 심리상태 및 신체 건강상태를 체크하여 모니터링 할 수 있도록 구성한다.
그리고 상기 영상정보에 의해 비교 분석된 근로자의 각종 심리상태(정상, 비정상, 심리상태의 불안정)를 통합운영서버에 저장한다.
4. 관리자용 웹
환경설정에서 설정된 얼굴인식 단말기(10)에서 현장근로자의 얼굴인식에 대한 영상을 촬영한 정보를 통합운영 서버(20)에 전송한다.
전송된 정보를 입력받은 통합운영 서버(20)에서는 HMA를 통한 심리를 분석하는 한편, 서버에 저장되어 있는 근로자의 얼굴을 비교분석한다.
그뿐만 아니라 현장 근로자에게 지급된 스마트워치(40)와 근로자가 소지한 근로자의 단말기(50)는 서로 동기화 하여 NFC리더기(70)를 통해 전술한 얼굴인식 영상과 함께 통합운영 서버(20)에 전송되어 저장이 된다. 이때 스마트워치(40)를 통해 통합운영 서버(20)로 전송된 근로자의 심박수, 혈압, 체온, 위치정보 등이 저장되어 분석하게 된다.
실시간으로 통합운영 서버(20)에 연속적으로 심리상태가 불안정하여 위험수치가 높게 저장된 근로자의 분석결과를 토대로 관리자 웹(30)을 관리하는 관리자가 지속적으로 관리함은 물론 관리자와 상담하여 안전사고를 방지할 수 있도록 조치를 취한다.
보다 구체적으로는 상기 근로자의 심리상태가 실시간 및 수일간 연속하여 불안정(위험)한 근로자로 판단할 경우 얼굴인식의 영상정보를 분속하여 자동으로 근로자를 확인한 후, 이미지를 캡처하여 통합운영 서버(20)에 저장함과 동시에 관리자는 관리자 웹(30)을 통해 심리상태 분석 결과를 조회 및 위험군을 파악할 수 있도록 하고, 동시에 위험군으로 분석된 근로자를 관리자에게 알람 및 통보하도록 구성할 수 있다.
그리고 상기 통합운영 서버(20)에 저장된 근로자의 심리상태를 관리자가 수시로 검색 및 조회하여 불안정 근로자를 검색할 수 있도록 구성한다.
5. 분석결과 조회
현장 근로자의 데이터를 기간, 소속, 이름의 검색조건으로 검색 및 조회하고 검색결과를 출력할 수 있도록 한다.
상기 구성에 의한 본 발명에 따르면, 얼굴인식 단말기에서 인식된 영상(얼굴인식 결과)과, 상기 관리자용 웹(30)에 등록된 스마트워치(40) 및 근로자의 단말기(50)에 설치된 사용자 앱(60)을 동기화하여 NFC리더기(70)를 통해 NFC인증결과/신체건강데이터를 통합운영 서버(20)에 전송하여 관리자가 관리자용 웹(30)에서 근로자의 심리 및 신체 상황을 실시간으로 모니터링을 할 수 있도록 한 구성이다.
그리고 상기 얼굴인식 단말기(10)에서 전송된 근로자의 영상정보 데이터를 HMA(Head Micromovement Assessment) 툴로 분석하여 근로자의 심리상태(정상, 비정상, 심리상태의 불안정)를 통합운영 서버(20)에 저장하고,
상기 통합운영 서버(20)에서 비교분석한 근로자의 심리상태가 실시간 및 수 일간 연속하여 위험수치인 불안정(위험)한 근로자로 판단할 경우, 자동으로 영상정보를 통해 인식된 근로자의 생리적 반응을 파악하여 이미지 캡처해서 관리자용 웹(30)을 통해 관리자가 관리할 수 있도록 구성한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 관리자용 웹(30)에 근로자가 접속하여 근로자 단말기(50)에 사용자 앱(60)을 다운로드한 후, 사용자 앱(60)을 실행하여 관리자용 웹(30)에서 근로자의 회사, 이름, 연락처, 사진등록 및 사이트코드를 입력하여 모바일 신분증(61)을 발급받고, 출근 시 얼굴인식 단말기에 분석할 수 있도록 구성한 것이다.
그뿐만 아니라 본 발명은 상기 스마트워치(40)를 통해 근로자의 건강상태인 심박수, 혈압, 체온, 위치정보를 관리자용 웹(30)에서 관리자가 관리할 수 있도록 구성한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 통합운영서버(20)에 등록된 HMA(Head Micromovement Assessment) 정보는 두뇌의 전정기관(평형감각 담당)에 의한 얼굴 또는 머리의 미세한 움직임을 영상을 통해 시각화하여 사람의 감정 상태 및 심리상태를 확인하여 생리적 반응을 수치적으로 확인할 수 있도록 구성하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예로 산업회사에서 중대재해에 대한 근로자의 관리를 위해 본 발명을 작용할 수 있도록 타 회사의 관리자는 본 발명의 관리자용 웹에 접속하여 로그인한 후, 본 관리자용 웹에 설치된 스마트 산업안전 통합관리시스템의 프로그램 사용을 신청한다. 사용신청 후에는 본 관리자는 타사 관리자와 계약을 체결한 후, 본 발명의 스마트 산업안전 통합관리시스템의 프로그램을 다운 받을 수 있도록 승인하여 사용할 수 있도록 한다.
도 1에 대하여 간단하게 설명하면, 관리자는 근로자 정보와 해당 근로자에게 지급할 스마트워치(40) 장치 정보를 운영시스템인 관라자용 웹(30)을 통해서 등록한다.
관리자용 웹(40)에 등록된 스마트워치(40) 장치를 근로자에게 지급한다. 그리고 근로자는 본인의 근로자 단말기(50)에 사용자 앱(60)을 설치하고(플레이스토어/앱스토어), 사용자 앱(60)과 지급 받은 스마트워치(40) 장치를 동기화 시킨다.
현장 출입구(게이트 등)에 설치된 얼굴인식 단말기(10)에서 근로자의 얼굴인식을 통해 본인인증을 하면서, 근로자 단말기(50)로 NFC체크를 실시하고, 얼굴인식 단말기(10)와 NFC리더기(70)에서 취득된 근로자 정보(얼굴인식결과/NFC인증결과신체건강데이터)를 통합운영 서버(20)에 전송한다.
관리자는 관리자용 웹(30)에서 운영상황을 실시간 모니터링/관리할 수 있도록 구성한 것이다.
도 2에 대하여 설명하면 다음과 같다.
얼굴인식 단말기(10)를 통해 사용자(근로자)의 얼굴동영상을 취득(5초 이상)한다.
상기 취득된 동영상파일을 통합운영 서버(20)로 와이파이 등을 통해 전송한다.
상기 통합운영 서버(20)에서 새로 전송된 동영상파일을 분석하여 데이터베이스에 저장한다.
관리자는 관리자용 웹(30)을 통해 전체적인 운영상황을 모니터링하고 재분석 등을 실시할 수 있다. 이때 동영상 파일을 분석하는 구성에 대하여는 HMA를 이용한 구성으로 상기에서 상세하게 설명하고 있다.
상기 관리자용 웹(30)의 주요기능 및 화면에 대하여는 도 9에 나타내는 바와 같이 상세하게 설명하고 있다.
즉, 메뉴 1에는 기본자료관리, 장치관리, 교육관리, 조회, 설정, 게시판 등이 구성되어 있고, 메뉴 2에는 기본자료관리를 세분화하여 회사(소속사)관리, 부서코드관리, 직책코드관리, 직종코드관리, 사용자등록관리로 구성되어 있고, 장치관리를 세분화하여 얼굴인식장치관리, NFC/BLE리더기관리, 스마트워치관리로 구성되어 있고, 교육관리에는 안전교육등록으로 구성되어 있고, 조회에는 세분화하여 사용자목록조회, HMA 측정결과 조회, HMA 변동추이 조회, 안전교육 실시현황 조회, 식수현황조회, 월근태집계 현황조회, 월식수집계 현황조회로 구성되어 있고, 설정에는 세분화하여 운영환경설정, 일데이터마감, 사용료 조회/납부로 구성되어 있다.
그리고 전술한 본 발명의 주요 구성에 대한 성능을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
1) 모바일 기반의 얼굴인식
2) 모바일 기반의 NFC/BLE 인식
3) 스마트워치 웨어러블 디바이스를 이용한 신체건강 데이터 취득
상기와 같은 본 발명의 실시 예에 대하여 하기와 같이 현장에서 간단하게 실험한 예를 설명하고자 한다.
1) 1차 실험
2) 2차 실험
3) 3차 실험
4) 실험 고찰 사항
- HMA의 실험결과 심리분석에 효과적임을 알 수 있음.
- 1차 실험에서 60초 동안 측정을 피실험자들이 매우 힘들어함.
- 2차와 3차 실험에서 5초 프로그램을 개발하여 실험하였고 실험결과는 심리측정부분에서 유의미한 값을 나타내어 상용화 가능.
- 현장 근로자들이 심리측정을 한다는 사실을 알고 카메라를 피함.
- 이러한 이유로 반드시 해야 하는 일과 결합하여 출퇴근 인원관리의 NFC카드 단말기와 결합 통합시스템 개발.
관리자앱을 통해 근로자가 로그인 한 상태를 적용한 예
구포초등학교 사례(김*엽 사원) GTX공구 사례(차장)
- 원인 : 장마기간, 입사 1개월 - 원인 : 가정사
상기와 같이 본 발명에 따른 기술 구성으로 근로자가 일주일간 출근 및 얼굴인식을 통한 심리컨디션을 측정한 결과이다.
[결론]
산업안전에서 불안전한 행동을 제어할 방법은 본 발명의 기술이 유일한 기술이다.
현장인원의 심리상태를 안전팀과 교차 분석한 결과 심리상태의 일치율이 매우 높은 것으로 나타나는 것을 알 수 있다.
그리고 직원들의 감정분석 결과 심리상태가 좋지 못할 경우 스스로가 인지할 수 있도록 알려주는 것만으로도 매우 긍정적인 효과를 나타낸다.
또한, 심리상담 적용의 경우 나아지려는 의지가 있는 사람만이 좋아지는 것을 확인할 수 있었다.
이후 중대재해법에 대한 방어장치로 효용성이 매우 높을 것으로 사료된다.
Claims (6)
- 출퇴근시 현장에서 근로자의 얼굴인식의 영상정보를 5초 이상 촬영하여 와이파이 등을 통해 전송하는 얼굴인식 단말기와,
상기 얼굴인식 단말기에서 촬영한 영상분석을 통한 심리분석에 대한 데이터를 분석/저장하는 통합운영 서버와,
상기 통합운영 서버에 저장된 근로자의 데이터를 관리하는 관리자 웹를 포함하여 구성하되,
상기 얼굴인식 단말기에서 인식된 근로자의 얼굴인식 결과와,
상기 관리자용 웹에 등록된 스마트워치 및 근로자의 단말기에 설치된 사용자 앱을 동기화하여 NFC리더기를 통해 NFC인증결과/신체건강데이터를 통합운영 서버에 전송하여 관리자가 관리자용 웹에서 근로자의 심리 및 신체 건강상태를 실시간으로 모니터링을 할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 스마트 산업안전 통합관리시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 얼굴인식 단말기에서 전송된 근로자의 영상정보 데이터를 HMA(Head Micro movement Assessment) 툴로 분석하여 근로자의 심리상태(정상, 비정상, 심리상태의 불안정)를 통합운영 서버에 저장하고,
상기 통합운영 서버에서 비교분석한 근로자의 심리상태가 실시간 및 수일간 연속하여 위험수치인 불안정(위험)한 근로자로 판단할 경우, 자동으로 영상정보를 통해 인식된 근로자의 생리적 반응을 파악하여 이미지 캡처해서 관리자용 웹을 통해 관리자가 관리할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 스마트 산업안전 통합관리시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 관리자용 웹에 근로자가 접속하여 근로자 단말기에 사용자 앱을 다운로드한 후, 사용자 앱을 실행하여 관리자용 웹에 등록되어 있는 회사, 이름, 연락처, 사진등록 및 사이트코드를 입력하여 모바일 신분증을 발급받고, 출근시 얼굴인식 단말기에 분석할 수 있도록 구성하는 스마트 산업안전 통합관리시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 스마트워치를 통해 근로자의 건강상태인 심박수, 혈압, 체온, 위치정보를 관리자용 웹에서 관리자가 관리할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 스마트 산업안전 통합관리시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 HMA(Head Micromovement Assessment) 정보는 두뇌의 전정기관(평형감각 담당)에 의한 얼굴 또는 머리의 미세한 움직임을 영상을 통해 시각화하여 사람의 감정 상태 및 심리상태를 확인하여 생리적 반응을 수치적으로 확인할 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 하는 스마트 산업안전 통합관리시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 관리자용 웹에 타사 관리자가 접속하여 계약을 체결한 후, 안전관리시스템의 프로그램을 다운받아 설치하여 사용할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 스마트 산업안전 통합관리시스템.
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2023
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