KR20230140616A - 작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템 - Google Patents

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신현식
홍준호
박홍범
하재경
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(주)디트리플
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Abstract

본 발명은 작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템에 관한 것으로서, 작업자의 신체에 착용할 수 있도록 형성되며 상기 작업자의 생체정보, 활동정보, 위치정보를 측정할 수 있도록 형성되는 웨어러블 밴드와, 작업을 수행하는 현장에 다수 개가 분산되어 배치되며 상기 웨어러블 밴드와 무선으로 통신하여 측정된 정보를 수신하고, 이를 외부로 전송할 수 있도록 형성되는 게이트웨이와, 상기 게이트웨이에서 전송되는 상기 작업자의 생체정보, 활동정보, 위치정보를 저장 및 가공하여 상기 작업자의 상태를 판단하는 서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템{Safety management system through worker location tracking}
본 발명은 작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실내에서 작업자가 작업하는 현장의 위치, 상태, 근로환경을 분석하고 위험지역 출입이나 사고발생 상황을 안내할 수 있는 작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 건설 및 산업 현장은 수많은 작업 인력이 투입되어 동시에 여러 작업이 진행되는 노동집약적인 산업의 장소로서, 투입되는 인력에 대한 체계적이며 효과적인 안전관리가 무엇보다도 중요하다.
그런데 건설 및 산업 현장은 현장 자체에 내재되어 있는 다양한 환경으로부터 기인하는 위험성이나 작업자의 사소한 부주의로 인하여 안전사고가 빈번하게 발생하여 귀중한 인적자원이 손실되는 치명적인 문제점을 가지고 있다.
또한, 건설 및 산업 현장에는 다양한 분야의 작업자들이 배치되어져서 각자의 작업을 수행하게 되는데, 이러한 작업자들의 수에 비해 상대적으로 관리자의 수가 극히 적고, 실외 작업시 현장 관리자의 통제와 관리가 제한되는 영역이 발생하게 되어 현장 내 인력에 대한 효율적이고 정확한 관리가 이루어지지 않고 있으며, 건설현장 인력에 대한 안전사고나 비효율적인 인력관리는 전체적인 공사비의 상승과 생산성의 저하 그리고 공사기간의 연장 등의 문제점을 야기하게 되는 문제가 있었다.
또한 건물 내부에서 작업하는 경우 건물 공간 내부의 물리적으로 분리된 공간 내에서 각각의 작업자가 작업을 수행하기 때문에 관리자가 모든 실내 공간을 확인하며 감독하기가 어렵고, 특히 밀폐된 공간에서 작업하는 경우 사고 위험성을 인지하기 어렵고 사고 발생시 구조활동이 빠르게 이루어지지 않아 사망사고가 발생되는 문제점이 있었다.
특히 종래의 경우 작업자가 소지한 단말기나 웨어러블의 GPS 신호만으로 작업자의 실외 위치를 추정할 수 있으나, 실내의 경우 GPS신호가 부정확하므로 작업자 위치를 파악하기 어렵다는 문제점이 있었다.
한국특허 공개번호 제10-2018-0060984호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 실내와 실외에서 근무하는 작업자의 위치 및 상태를 정밀하게 파악하여 사고발생 여부를 빠르게 판단하고 구조할 수 있는 작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 작업자가 미승인구역이나 위험구역으로 진입한 경우 작업자와 관리자에게 알람을 송출하여 사고를 미연에 방지할 수 있는 작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 작업자의 위치 및 상태를 측정함으로써 작업상태 및 근태관리를 실시간으로 확인하고 기록할 수 있는 작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템은 작업자의 신체에 착용할 수 있도록 형성되며 상기 작업자의 생체정보, 활동정보, 위치정보를 측정할 수 있도록 형성되는 웨어러블 밴드와, 작업을 수행하는 현장에 다수 개가 분산되어 배치되며 상기 웨어러블 밴드와 무선으로 통신하여 측정된 정보를 수신하고, 이를 외부로 전송할 수 있도록 형성되는 게이트웨이와, 상기 게이트웨이에서 전송되는 상기 작업자의 생체정보, 활동정보, 위치정보를 저장 및 가공하여 상기 작업자의 상태를 판단하는 서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템의 상기 웨어러블 밴드는 상기 작업자의 생체정보, 활동정보, 위치정보를 파악하기 위한 센서부와, 상기 게이트웨이와 무선통신하여 상기 센서부로부터 측정된 정보를 무선으로 전송할 수 있도록 형성되는 통신부와, 상기 서버로부터 판단된 정보를 기반으로 상기 작업자 위험구역에 진입한 경우 진동 또는 소리로 경고하는 알람부와, 외부로부터 유선 또는 무선으로 전력을 공급받아 저장할 수 있는 배터리를 통해 상기 센서부, 상기 통신부, 상기 알람부가 동작될 수 있도록 전력을 제공하는 충전부, 상기 충전부를 통해 상기 센서부, 상기 통신부, 상기 알람부의 동작을 제어하는 제어부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템의 상기 서버는 상기 웨어러블 밴드에서 측정된 정보를 수집하여 저장하는 데이터 저장부와, 상기 수집된 정보를 바탕으로 상기 작업자의 건강상태, 낙상상태, 구역이탈, 위험구역진입을 판단하는 데이터 처리부와, 상기 데이터 처리부에 의해 판단된 정보를 상기 웨어러블 밴드로 출력하고 관리자에게 신호를 전송하는 신호 전송부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템의 상기 웨어러블 밴드는 GPS, 고도센서, 상기 게이트웨이의 신호강도를 이용하여 실내와 실외에서의 위치 및 고도를 측정할 수 있도록 형성되며, 상기 서버는 상기 작업자가 작업하는 현장의 작업구역, 위험구역을 설정하여 현장접근 권한을 관리할 수 있도록 형성되고, 상기 작업자가 상기 위험구역에 진입하는 경우 상기 서버가 관리자 및 상기 웨어러블 밴드에 알람을 발생시켜 경고하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템의 상기 웨어러블 밴드는 GPS 수신감도가 높고 상기 게이트웨이의 감지 수가 3개 미만인 경우 GPS를 통한 실외 위치를 측정하고, GPS 수신감도가 낮고 상기 게이트웨이의 감지 수가 3개 이상인 경우 3개의 상기 게이트웨이에서 수신되는 수신강도를 이용하여 실내 위치를 측정하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템은 작업을 수행하는 현장에 형성되어 상기 작업자가 작업을 수행하는 환경정보를 수집하기 위한 정보수집유닛을 더 포함하며, 상기 정보수집유닛은 상기 작업자가 근로하는 현장의 산소농도, 이산화탄소농도를 측정하여 상기 작업자의 호흡과 관련된 정보를 수집하는 공기질센서와, 상기 작업자가 근로하는 현장의 가스농도를 측정하여 화재, 폭발, 질식, 중독사고를 방지하기 위한 가스센서와, 상기 작업자가 근로하는 현장의 온도 및 습도를 측정하여 근로 환경을 판단하는 온습도센서와, 상기 작업자가 근로하는 현장을 실시간으로 촬영하여 근로환경을 원격에서 시각적으로 확인할 수 있도록 하는 카메라로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템의 상기 웨어러블 밴드는 상기 작업자의 생체정보를 취득하기 위한 PPG센서가 내장되어 있고, 상기 서버는 상기 PPG센서를 통해 측정된 상기 작업자의 휴식시의 평균 맥박과 작업시의 평균맥박을 저장하고, 상기 작업자로부터 실시간으로 측정된 맥박이 저장된 평균맥박의 설정 범위를 벗어나는 경우 위험상태로 판단하여 관리자에게 경보를 보내는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템의 상기 서버는 상기 웨어러블 밴드를 착용한 작업자의 작업시작시간, 작업종료시간을 측정하여 출근기록을 수행할 수 있고, 각 작업자의 일별 작업시간 및 월간 작업시간의 근태정보를 기록 및 관리할 수 있도록 형성되며, 상기 웨어러블 밴드가 작업시간 중 훼손되거나 신체에서 이탈되는 경우 관리자가 소지한 단말기 또는 관제실의 모니터를 통해 실시간으로 상기 관리자에게 알람을 송출하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템에 의하면, 실내와 실외에서 근무하는 작업자의 위치 및 상태를 정밀하게 파악하여 사고발생 여부를 빠르게 판단하고 구조할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템에 의하면, 작업자가 미승인구역이나 위험구역으로 진입한 경우 작업자와 관리자에게 알람을 송출하여 사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템에 의하면, 작업자의 위치 및 상태를 측정함으로써 작업상태 및 근태관리를 실시간으로 확인하고 기록할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템의 전체적인 구성을 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템의 통신 관계를 간략하게 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템의 웨어러블 밴드 내부 구성을 나타낸 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템의 웨어러블 밴드가 실내 위치를 파악하는 모습을 나타낸 예시도.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 이하에서 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
본 발명은 작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실내에서 작업자가 작업하는 현장의 위치, 상태, 근로환경을 분석하고 위험지역 출입이나 사고발생 상황을 안내할 수 있는 작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참고로 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템의 전체적인 구성을 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템의 통신 관계를 간략하게 나타낸 예시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템의 웨어러블 밴드 내부 구성을 나타낸 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템의 웨어러블 밴드가 실내 위치를 파악하는 모습을 나타낸 예시도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템은 작업자의 신체에 착용할 수 있도록 형성되며 작업자의 생체정보, 활동정보, 위치정보를 측정할 수 있도록 형성되는 웨어러블 밴드(100)와, 작업을 수행하는 현장에 다수 개가 분산되어 배치되며 웨어러블 밴드(100)와 무선으로 통신하여 측정된 정보를 수신하고, 이를 외부로 전송할 수 있도록 형성되는 게이트웨이(200)와, 게이트웨이(200)에서 전송되는 작업자의 생체정보, 활동정보, 위치정보를 저장 및 가공하여 작업자의 상태를 판단하는 서버(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 웨어러블 밴드(100)는 작업자의 생체정보, 활동정보, 위치정보를 파악하기 위한 센서부(110)와, 게이트웨이(200)와 무선통신하여 센서부(110)로부터 측정된 정보를 무선으로 전송할 수 있도록 형성되는 통신부(130)와, 서버(300)로부터 판단된 정보를 기반으로 작업자 위험구역에 진입한 경우 진동 또는 소리로 경고하는 알람부(150)와, 외부로부터 유선 또는 무선으로 전력을 공급받아 저장할 수 있는 배터리(123)를 통해 센서부(110), 통신부(130), 알람부(150)가 동작될 수 있도록 전력을 제공하는 충전부(120), 충전부(120)를 통해 센서부(110), 통신부(130), 알람부(150)의 동작을 제어하는 제어부(140)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 서버(300)는 웨어러블 밴드(100)에서 측정된 정보를 수집하여 저장하는 데이터 저장부(310)와, 수집된 정보를 바탕으로 작업자의 건강상태, 낙상상태, 구역이탈, 위험구역진입을 판단하는 데이터 처리부(320)와, 데이터 처리부(320)에 의해 판단된 정보를 웨어러블 밴드(100)로 출력하고 관리자에게 신호를 전송하는 신호전송부(330)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
웨어러블 밴드(100)는 작업자의 손목에 착용될 수 있도록 형성되어 있으며, 손목에 밀착된 상태에서 작업자의 생체신호를 검출하여 작업자의 건강상태를 실시간으로 측정할 수 있도록 형성되어 있다.
이때 웨어러블 밴드(100)는 손목의 움직임을 3차원으로 분석하여 현재 움직이고 있는 상태를 실시간으로 검출할 수 있게 되고, 작업자의 위치를 분석할 수도 있게 된다.
본 발명에서는 웨어러블 밴드(100)가 손목에 착용된 형태로 표현되고 있으나, 실질적으로 손목 외에 신체에 착용 가능한 부위라면 어느 곳이든지 착용할 수 있다.
웨어러블 밴드(100)의 센서부(110)는 작업자의 생체정보, 활동정보, 위치정보를 측정하기 위해 사용되며, 작업자의 위치 정보를 확인하기 위한 GPS(111), 기압을 통해 작업자의 고도 정보를 확인하기 위한 고도센서(112), 작업자의 생체신호를 측정하여 건강상태를 확인하기 위한 PPG센서(113), 작업자의 활동이나 작업상태를 확인하기 위한 가속도센서(114), 작업자의 체온을 측정하기 위한 체온센서(115)를 포함하고 있다.
즉, GPS(111)와 고도센서(112)를 이용하여 작업자의 위치정보를 측정할 수 있게 되며, PPG센서(113), 가속도센서(114) 및 체온센서(115)를 통해 작업자의 생체정보와 활동정보를 측정할 수 있게 된다.
통신부(130)는 저전력으로 전송거리를 수 Km까지 확장하는 Sub-GHz대역의 LPWA방식의 통신모듈이 적용되어 있으며, 이를 통해 센서부(110)에서 측정된 실시간 데이터를 게이트웨이(200)를 통해 서버(300)로 전송할 수 있게 된다.
이에 따라 웨어러블 밴드(100)를 착용한 작업자가 다른 위치로 이동하여 작업하는 경우에도 Sub-GHz대역의 LPWA 또는 IEEE 802.15.4방식을 통해 원거리에 형성된 게이트웨이(200)로 측정된 정보를 전송할 수 있게 되고, 저전력으로 사용이 가능하므로 웨어러블 밴드(100)를 장시간 사용할 수 있게 된다.
알람부(150)는 작업자에게 서버(300)로부터 판단된 정보를 진동이나 소리로 알려주기 위해 사용되는 것으로, 진동모터 또는 스피커가 내장되어 있어 작업자의 건강상태에 이상이 있거나 작업자가 위험구역 또는 미승인구역에 진입한 경우 진동이나 소리로 작업자에게 알려주기 위해 사용된다.
이때 진동은 다수 개의 패턴을 형성하여 작업자가 진동에 따라 알려주는 정보를 인식할 수 있도록 하는 것이 바람직하며, 필요에 따라 디스플레이를 통해 시각적으로 작업자에게 경고하거나 필요한 정보를 출력할 수 있도록 형성될 수도 있다.
충전부(120)는 외부로부터 전력을 공급받으면 이를 저장할 수 있는 배터리(123)가 형성되어 있으며, 배터리(123)를 통해 센서부(110), 통신부(130), 알람부(150)가 동작되기 위한 전력을 제공하기 위해 사용된다.
이때 충전부(120)는 배터리(123)를 충전하기 위해 포고핀(121)이 형성된 충전단자가 마련되어 있거나 무선충전을 위한 코일이 배터리(123)에 권취되어 있어 배터리(123)를 유선 또는 무선방식으로 충전시킬 수 있게 된다.
또한 배터리(123)를 통해 센서부(110), 통신부(130), 알람부(150)에 공급되는 전력을 제어하기 위한 PMIC(122) 모듈이 내장되어 있는 것이 바람직하며, 배터리(123)가 과충전되지 않도록 보호하기 위한 보호회로가 포함되어 있다.
제어부(140)는 충전부(120)에 형성된 배터리(123)를 이용하여 센서부(110), 통신부(130), 알람부(150)의 동작을 제어할 수 있도록 형성되어 있으며, 서버(300)나 관리자에 의해 설정된 측정주기, 동작조건을 설정할 수 있도록 형성되어 있다.
또한 제어부(140)는 작업자의 생체정보, 활동정보, 위치정보를 주기적으로 자동 측정할 수 있도록 형성되어 있으나, 서버(300)나 관리자에 의해 동작되어 작업자의 상태를 실시간으로 확인할 수도 있게 된다.
게이트웨이(200)는 웨어러블 밴드(100)에서 측정된 정보를 서버(300)로 전송하기 위해 사용되는 것으로, 작업이 수행되는 실내 현장 또는 실외 현장에 분산되어 배치되어 있다.
게이트웨이(200)는 Sub-GHz 대역의 무선망을 형성하여, 웨어러블 밴드(100)와 무선통신을 수행할 수 있도록 형성되며, 무선망 형성을 위한 하드웨어(210)와 무선망 관리를 위한 소프트웨어(220)로 구성될 수 있다.
또한 무선망이 Sub-GHz의 LPWA 또는 IEEE 802.15.4 방식을 활용하기 때문에 다수의 게이트웨이(200) 설치를 통한 무선 IoT 통신 환경을 구축할 수 있게 되며, 작업자들이 착용하는 웨어러블 밴드(100)에서 측정된 정보 및 수신강도를 기반으로 작업자의 위치를 측정을 정밀하게 수행할 수도 있게 된다.
또한 게이트웨이(200)는 서버(300)와 유선 또는 무선으로 연결되어 있어 웨어러블 밴드(100)로부터 전송된 정보를 실시간으로 서버(300)로 전송할 수 있게 된다.
서버(300)는 게이트웨이(200)를 통해 웨어러블 밴드(100)에서 측정된 작업자의 생체정보, 활동정보, 위치정보를 저장하고, 측정된 정보를 기반으로 작업자의 상태를 판단하여 이상상태 발생시 작업자 및 관리자에게 이를 안내하기 위해 사용된다.
이때 서버(300)는 작업자가 작업을 수행하는 현장에서 이격되거나 별도의 지역에 형성되어 있어, 각 지역으로부터 전송되는 정보를 개별적으로 관리할 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다.
서버(300)는 웨어러블 밴드(100)로부터 측정된 데이터를 저장할 수 있도록 저장장치가 마련된 데이터 저장부(310)가 형성되어 있으며, 데이터 저장부(310)는 데이터를 저장하기 위한 물리적매체인 하드디스크를 사용하거나 웹 클라우드를 이용하여 구축될 수 있다.
데이터 처리부(320)는 웨어러블 밴드(100)에서 측정된 정보가 데이터 저장부(310)에 저장되면, 저장된 정보를 기반으로 작업자의 건강상태, 낙상상태, 구역이탈, 위험구역진입 상태를 판단하게 된다.
이때 데이터 처리부(320)는 웨어러블 밴드(100)의 PPG센서(113) 및 체온센서(115)를 통해 수집된 작업자의 생체신호를 기반으로 건강상태를 파악할 수 있게 되며, 작업자가 낙상하는 경우 고도센서(112)센서 및 고도센서(112)를 통해 수집되는 데이터를 기반으로 낙상상태를 판단할 수 있게 된다.
특히 낙상상태의 경우 낙상이 발생된 후 작업자의 생체신호가 급변하게 되므로 이를 감지하여 보다 정밀하게 낙상상태를 판단할 수 있게 된다.
또한 데이터 처리부(320)는 작업자의 위치정보를 기반으로 구역이탈이나 위험구역진입을 판단할 수 있도록 작업자가 이동할 수 있는 구역을 사전에 설정할 수 있게 되며, 이를 통해 작업자가 작업구역을 이탈하거나 위험구역에 진입하였는지 판단할 수 있게 된다.
신호전송부(330)는 데이터 처리부(320)에서 판단된 정보를 기반으로 웨어러블 밴드(100)에의 알람부(150)를 동작시켜 작업자의 상태를 안내하면서, 관리자가 소지한 단말기(340)나 관제실의 모니터(350)에 알람을 출력하여 관리자가 작업자를 관리할 수 있도록 유도하게 된다.
이때 신호전송부(330)는 게이트웨이(200)를 통해 무선으로 웨어러블 밴드(100)에 신호를 전송할 수 있게 되며, 동일한 방법으로 현장 주변에 존재하는 관리자의 단말기(340)에도 전송된다.
즉, 서버(300)는 웨어러블 밴드(100)에서 측정된 정보를 기반으로 작업자의 상태를 판단할 수 있게 되며, 판단된 정보를 기반으로 작업자와 관리자에게 알람을 출력하여 작업자를 원격에서 관리할 수 있게 된다.
또한 웨어러블 밴드(100)를 통해 측정된 정보는 데이터 저장부(310)에 원격으로 접속할 수 있도록 형성되어 있으며, 이에 따라 원격지의 모바일 단말 또는 PC를 이용하여 수동 접속을 통해 실시간 모니터(350)링 할 수도 있다.
또한 작업을 수행하는 현장에 형성되어 작업자가 작업을 수행하는 환경정보를 수집하기 위한 정보수집유닛(400)을 더 포함하며, 정보수집유닛(400)은 작업자가 근로하는 현장의 산소농도, 이산화탄소농도를 측정하여 작업자의 호흡과 관련된 정보를 수집하는 공기질센서(410)와, 작업자가 근로하는 현장의 가스농도를 측정하여 화재, 폭발, 질식, 중독사고를 방지하기 위한 가스센서(420)와, 작업자가 근로하는 현장의 온도 및 습도를 측정하여 근로 환경을 판단하는 온습도센서(430)와, 작업자가 근로하는 현장을 실시간으로 촬영하여 근로환경을 원격에서 시각적으로 확인할 수 있도록 하는 카메라(440)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
정보수집유닛(400)은 작업자가 작업하는 현장에 형성되어 작업자에게 유해한 요소가 있는지 판단하기 위해 사용된다.
이때 공기질센서(410)는 작업자가 작업할 때 작업 현장의 산소농도와 이산화탄소농도를 측정하여 작업자가 작업 중 호흡곤란이 발생되는 것을 예방하기 위해 사용된다.
공기질센서(410)를 통해 밀폐된 공간에서 작업자가 작업할 때 산소농도가 낮아지거나 이산화탄소가 높아지게 되면 이를 감지하여 서버(300)로 전송하게 되고, 관리자를 호출 및 작업자가 현장을 이탈할 수 있도록 신호를 출력할 수 있게 된다.
가스센서(420)는 밀폐된 공간이나 가스유출이 발생될 수 있는 현장에 설치되며, 작업자가 작업할 때 주변에서 유입되거나 유출되는 가스농도를 측정하여 화재, 폭발, 질식, 중독사고를 방지하기 위해 사용된다.
이때 가스센서(420)는 작업자가 현장에 투입하기 전 현장의 가스농도를 측정한 후 서버(300)로 전송하여 서버(300)의 데이터 처리부(320)가 위험구역인지 아닌지를 사전에 판단할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한 가스센서(420)를 통해 현장에 특정 가스가 유입되거나 존재하는 것으로 판단되면 관리자를 호출하여 해당 작업장을 관리하고 주변의 가스누출지점을 점검하도록 유도할 수 있게 된다.
온습도센서(430)는 작업자가 작업하는 현장의 온도와 습도를 측정할 수 있도록 형성되어 있는데, 온도는 작업자가 작업할 때 열에 의해 발생되는 피로감이나 열사병을 방지하기 위해 측정되고, 습도는 불쾌지수를 판단하여 작업시간이나 휴식시간을 관리하여 작업자의 근로환경을 개선하기 위해 사용된다.
온습도센서(430)를 통해 측정된 온도나 습도를 기반으로 작업자가 수행하는 작업 종류에 따라 작업이 가능한지 서버(300)의 데이터 처리부(320)가 판단할 수 있게 되며, 작업하기 어려운 환경인 경우 관리자에게 알람을 송출하여 해당 구역의 작업 수행이 진행되지 않도록 권고할 수 있게 된다.
카메라(440)는 작업자가 작업하는 현장의 천장이나 벽면에 설치되어 현장 상황을 시각적으로 촬영하여 서버(300)에 녹화할 수 있도록 형성되며, 관리자는 단말기(340) 또는 모니터(350)를 통해 실시간으로 현장 상황을 확인할 수 있게 된다.
이때 서버(300)의 데이터 처리부(320)는 카메라(440)를 통해 촬영된 영상을 분석하여 사고 발생 가능성이 있는 요소를 도출하여 관리자가 이를 처리할 수 있도록 알람을 발생시킬 수 있게 된다.
또한 카메라(440)를 통해 녹화된 영상과 웨어러블 밴드(100)의 위치정보를 이용하여 카메라(440)가 촬영되고 있는 현장에서 작업하고 있는 작업자가 누구인지 식별할 수 있게 되며 이를 영상에 기록하여 사고 발생시 이러한 정보를 기반으로 현장을 수습하고 추후 동일한 사고가 발생되지 않도록 예방할 수 있게 된다.
또한 웨어러블 밴드(100)는 GPS(111), 고도센서(112), 게이트웨이(200)의 신호강도를 이용하여 실내와 실외에서의 위치 및 고도를 측정할 수 있도록 형성되며, 서버(300)는 작업자가 작업하는 현장의 작업구역, 위험구역을 설정하여 현장접근 권한을 관리할 수 있도록 형성되고, 작업자가 위험구역에 진입하는 경우 서버(300)가 관리자 및 웨어러블 밴드(100)에 알람을 발생시켜 경고하는 것을 특징으로 한다.
웨어러블 밴드(100)는 GPS(111), 고도센서(112)를 이용하여 실외에서 작업자의 위치를 측정하고, 실내에서는 게이트웨이(200)의 신호강도를 이용하여 작업자의 위치를 측정할 수 있도록 형성되어 있다.
이때 서버(300)에는 작업 현장을 일정한 크기로 나누어 작업구역과 위험구역으로 나누어 가상의 Geo fence를 설정하게 되며, 웨어러블 밴드(100)를 착용한 작업자의 업무에 따라 위험구역 중 일부에 출입이 가능한 권한을 부여할 수 있도록 형성되어 있다.
위험구역의 경우 시공한지 얼마 되지 않아 출입이 불가능한 곳 또는 정보수집유닛(400)을 통해 위험요소가 존재하는 현장으로 구분되어 형성될 수 있으며, 해당 구역에 작업이 필요한 경우 해당 작업자가 착용한 웨어러블 밴드(100)에 권한을 부여하여 출입할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
웨어러블 밴드(100)에 의해 작업자의 위치가 측정되면, 위치정보는 게이트웨이(200)를 통해 서버(300)로 전송되어 데이터 처리부(320)가 작업자가 소지한 웨어러블 밴드(100)의 권한과 현재 위치된 구역이 위험구역인지 작업구역인지 판단하게 된다.
이때 작업자가 위험구역에 진입할 권한이 없는 경우 작업자의 웨어러블 밴드(100)의 알람부(150)를 출력하고, 관리자에도 함께 알람을 송출하여 관리자가 해당 작업자를 위험구역에서 이탈하도록 유도할 수 있게 된다.
또한 웨어러블 밴드(100)는 GPS(111) 수신감도가 높고 게이트웨이(200)의 감지 수가 3개 미만인 경우 GPS(111)를 통한 실외 위치를 측정하고, GPS(111) 수신감도가 낮고 게이트웨이(200)의 감지 수가 3개 이상인 경우 3개의 게이트웨이(200)에서 수신되는 수신강도를 이용하여 실내 위치를 측정하는 것을 특징으로 한다.
웨어러블 밴드(100)는 센서부(110)에 형성된 GPS(111) 신호와 고도센서(112) 측정값을 이용하여 작업자의 현재 위치를 파악할 수 있게 되는데, GPS(111)의 경우 개방된 실외에서는 비교적 균일한 위치정보를 제공받을 수 있으나 실내와 같은 밀폐된 공간에서 신호의 왜곡이 발생되어 정확한 위치 정보를 제공받을 수가 없다.
이에 따라 실내에서 작업자의 위치정보를 측정할 때 웨어러블 밴드(100)는 작업자의 위치를 정확하게 측정할 수 없으므로, 게이트웨이(200)의 수신감도를 이용하여 실내에 존재하는 작업자의 위치를 측정할 수 있게 된다.
도 4와 같이, 실내에서 작업자의 위치를 측정하기 위해 실내공간에 3개 이상의 게이트웨이(200)를 설치한 후 각 게이트웨이(200)에서 측정되는 수신감도(RSSI)를 각각 측정하여 각 수신감도간의 관계를 삼각법으로 해석하여 실내에서 착용자의 위치를 측정할 수 있게 된다.
이때 웨어러블 밴드(100)는 GPS(111) 신호 감도가 줄어들고, 웨어러블 밴드(100)에서 감지한 게이트웨이(200)의 수가 3개 이상일 경우에는 작업자가 실내에 있다고 판단하여 게이트웨이(200)를 이용한 실내 위치 측정 방법을 사용하여 위치 측정을 시작한다.
또한 게이트웨이(200)의 신호수신감도가 줄어들고 GPS(111) 신호 수신감도가 증가할 경우 작업자가 실외에 있다고 판단하여 GPS(111) 측정으로 전환하여 실외 위치를 판단할 수 있게 된다.
이를 통해 실내와 실외에서 GPS(111) 또는 게이트웨이(200)의 수신감도에 따라 연속적으로 측정하여 작업자의 위치를 실시간으로 정밀하게 측정할 수 있게 되며, 수신감도에 따라 GPS(111) 또는 게이트웨이(200)를 통한 위치측정 방식이 전환되므로 실내 및 실외 위치측정을 자동으로 수행할 수 있게 된다.
또한 웨어러블 밴드(100)는 작업자의 생체정보를 취득하기 위한 PPG센서(113)가 내장되어 있고, 서버(300)는 PPG센서(113)를 통해 측정된 작업자의 휴식시의 평균 맥박과 작업시의 평균맥박을 저장하고, 작업자로부터 실시간으로 측정된 맥박이 저장된 평균맥박의 설정 범위를 벗어나는 경우 위험상태로 판단하여 관리자에게 경보를 보내는 것을 특징으로 한다.
웨어러블 밴드(100)에는 작업자의 생체신호를 측정하기 위한 PPG센서(113)가 형성되어 있어, 접촉된 신체부위에서 작업자의 맥박 및 산소포화도를 측정할 수 있게 되며, 측정된 정보는 통신부(130)를 통해 서버(300)로 전송되어 저장되게 된다.
이때 웨어러블 밴드(100)에서 측정된 생체정보는 서버(300)에 주기적으로 기록되어 작업자가 작업할 때의 맥박과 휴식 중일 때의 맥박을 구분하여 기록할 수 있게 되며, 측정된 정보는 데이터 처리부(320)에 의해 기록되어 작업자의 평균 맥박을 추정할 수 있게 된다.
또한 가속도센서(114)를 통해 웨어러블 밴드(100)를 착용한 상태에서 작업을 수행할 때 발생하는 동작을 기반으로 작업상태 또는 활동상태를 추정할 수 있게 되며, 이를 통해 PPG센서(113)와 가속도센서(114)를 통해 작업자가 휴식 중인지 작업 중인지 판단할 수 있게 된다.
서버(300)에 저장된 작업자의 작업 중 평균맥박 또는 휴식 중 평균맥박을 기준으로, 작업 중 또는 휴식 중의 평균맥박이 설정된 기준보다 높아지거나 낮아지는 경우 서버(300)는 작업자의 건강상태가 이상이 있는 것으로 판단하여 관리자를 호출하여 작업자의 상태를 확인할 수 있도록 유도하게 된다.
서버(300)에서 작업자의 맥박을 판단하기 위한 기준은 웨어러블 밴드(100)에서 측정되는 맥박이 작업 중 또는 휴식 중 평균맥박보다 20% 초과되는 경우 건강상태에 이상이 있는 것으로 판단하는 것이 바람직하다.
특히, 작업 중 측정되는 맥박이 평균맥박이 20% 미만인 경우 작업자가 정상적인 작업을 하고 있지 않는 것으로 판단할 수 있게 되며, 이를 관리자에게 알람을 송출하여 근로상태를 확인할 수 있도록 유도할 수 있다.
또한 서버(300)는 맥박에 이상이 있는 작업자에게 웨어러블 밴드(100)로 휴식을 취하라는 알람을 송출하여 작업자가 휴식을 통해 사고가 발생되지 않도록 방지할 수 있게 된다.
또한 서버(300)는 웨어러블 밴드(100)를 착용한 작업자의 작업시작시간, 작업종료시간을 측정하여 출근기록을 수행할 수 있고, 각 작업자의 일별 작업시간 및 월간 작업시간의 근태정보를 기록 및 관리할 수 있도록 형성되며, 웨어러블 밴드(100)가 작업시간 중 훼손되거나 신체에서 이탈되는 경우 관리자가 소지한 단말기(340) 또는 관제실의 모니터(350)를 통해 실시간으로 관리자에게 알람을 송출하는 것을 특징으로 한다.
서버(300)는 웨어러블 밴드(100)를 착용한 작업자의 위치정보 및 활동정보를 기반으로 작업자의 근태 상태를 확인하여 기록할 수 있게 되고, 웨어러블 밴드(100)를 착용한 상태를 기준으로 출근과 퇴근시간을 기록할 수 있게 된다.
이때 가속도센서(114)를 통한 작업자의 작업 활동 상태를 추정할 수 있어 작업자가 근로 중인지 휴식 중인지 판단할 수 있게 되므로 작업자가 작업하는 실제 시간을 측정하여 기록함으로써 각 작업자의 일별 작업시간과 월간 작업시간을 정밀하게 기록할 수 있게 된다.
즉, 각 작업자별로 작업 효율을 추정할 수 있어 보다 정확하게 근태 및 인사고가에 반영할 수 있게 되고, 이를 통해 작업자의 관리가 보다 수월하게 수행될 수 있게 된다.
특히 웨어러블 밴드(100)를 통해 작업자가 작업구역을 이탈하거나 위험구역에 진입하는 경우도 판단할 수 있으므로 작업자의 근무태만을 명확하게 기록할 수 있게 된다.
또한 웨어러블 밴드(100)가 훼손되거나 신체에서 분리되는 경우 웨어러블 밴드(100)에 형성된 PPG센서(113)와 가속도센서(114)에서 신호가 측정되지 않으므로, 관리자가 소지한 단말기(340) 또는 관제실의 모니터(350)에 알람을 출력하여 작업자가 올바르게 착용하거나 교체하여 착용하도록 유도할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템에 의하면, 실내와 실외에서 근무하는 작업자의 위치 및 상태를 정밀하게 파악하여 사고발생 여부를 빠르게 판단하고 구조할 수 있고, 작업자가 미승인구역이나 위험구역으로 진입한 경우 작업자와 관리자에게 알람을 송출하여 사고를 미연에 방지할 수 있으며, 작업자의 위치 및 상태를 측정함으로써 작업상태 및 근태관리를 실시간으로 확인하고 기록할 수 있는 효과가 있다.
이상과 같이 본 발명은, 바람직한 실시 예를 중심으로 설명하였지만 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어야 한다.
100 : 웨어러블밴드 110 : 센서부
111 : GPS 112 : 고도센서
113 : PPG센서 114 : 가속도센서
115 : 체온센서 120 : 충전부
121 : 포고핀 122 : PMIC
123 : 배터리 130 : 통신부
140 : 제어부 150 : 알람부
200 : 게이트웨이 210 : 하드웨어
220 : 소프트웨어 300 : 서버
310 : 데이터 저장부 320 : 데이터처리부
330 : 신호전송부 340 : 단말기
350 : 모니터 400 : 정보수집유닛
410 : 공기질센서 420 : 가스센서
430 : 온습도센서 440 : 카메라

Claims (8)

  1. 작업자의 신체에 착용할 수 있도록 형성되며 상기 작업자의 생체정보, 활동정보, 위치정보를 측정할 수 있도록 형성되는 웨어러블 밴드와;
    작업을 수행하는 현장에 다수 개가 분산되어 배치되며 상기 웨어러블 밴드와 무선으로 통신하여 측정된 정보를 수신하고, 이를 외부로 전송할 수 있도록 형성되는 게이트웨이와;
    상기 게이트웨이에서 전송되는 상기 작업자의 생체정보, 활동정보, 위치정보를 저장 및 가공하여 상기 작업자의 상태를 판단하는 서버;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 웨어러블 밴드는
    상기 작업자의 생체정보, 활동정보, 위치정보를 파악하기 위한 센서부와;
    상기 게이트웨이와 무선통신하여 상기 센서부로부터 측정된 정보를 무선으로 전송할 수 있도록 형성되는 통신부와;
    상기 서버로부터 판단된 정보를 기반으로 상기 작업자 위험구역에 진입한 경우 진동 또는 소리로 경고하는 알람부와;
    외부로부터 유선 또는 무선으로 전력을 공급받아 저장할 수 있는 배터리를 통해 상기 센서부, 상기 통신부, 상기 알람부가 동작될 수 있도록 전력을 제공하는 충전부;
    상기 충전부를 통해 상기 센서부, 상기 통신부, 상기 알람부의 동작을 제어하는 제어부;로 이루어지는 것을 특징으로 하는
    작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 서버는
    상기 웨어러블 밴드에서 측정된 정보를 수집하여 저장하는 데이터 저장부와;
    상기 수집된 정보를 바탕으로 상기 작업자의 건강상태, 낙상상태, 구역이탈, 위험구역진입을 판단하는 데이터 처리부와;
    상기 데이터 처리부에 의해 판단된 정보를 상기 웨어러블 밴드로 출력하고 관리자에게 신호를 전송하는 신호 전송부;로 이루어지는 것을 특징으로 하는
    작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 웨어러블 밴드는
    GPS, 고도센서, 상기 게이트웨이의 신호강도를 이용하여 실내와 실외에서의 위치 및 고도를 측정할 수 있도록 형성되며,
    상기 서버는 상기 작업자가 작업하는 현장의 작업구역, 위험구역을 설정하여 현장접근 권한을 관리할 수 있도록 형성되고,
    상기 작업자가 상기 위험구역에 진입하는 경우 상기 서버가 관리자 및 상기 웨어러블 밴드에 알람을 발생시켜 경고하는 것을 특징으로 하는
    작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 웨어러블 밴드는
    GPS 수신감도가 높고 상기 게이트웨이의 감지 수가 3개 미만인 경우 GPS를 통한 실외 위치를 측정하고,
    GPS 수신감도가 낮고 상기 게이트웨이의 감지 수가 3개 이상인 경우 3개의 상기 게이트웨이에서 수신되는 수신강도를 이용하여 실내 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는
    작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    작업을 수행하는 현장에 형성되어 상기 작업자가 작업을 수행하는 환경정보를 수집하기 위한 정보수집유닛;을 더 포함하며,
    상기 정보수집유닛은
    상기 작업자가 근로하는 현장의 산소농도, 이산화탄소농도를 측정하여 상기 작업자의 호흡과 관련된 정보를 수집하는 공기질센서와;
    상기 작업자가 근로하는 현장의 가스농도를 측정하여 화재, 폭발, 질식, 중독사고를 방지하기 위한 가스센서와;
    상기 작업자가 근로하는 현장의 온도 및 습도를 측정하여 근로 환경을 판단하는 온습도센서와;
    상기 작업자가 근로하는 현장을 실시간으로 촬영하여 근로환경을 원격에서 시각적으로 확인할 수 있도록 하는 카메라;로 이루어지는 것을 특징으로 하는
    작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 웨어러블 밴드는
    상기 작업자의 생체정보를 취득하기 위한 PPG센서가 내장되어 있고,
    상기 서버는 상기 PPG센서를 통해 측정된 상기 작업자의 휴식시의 평균 맥박과 작업시의 평균맥박을 저장하고, 상기 작업자로부터 실시간으로 측정된 맥박이 저장된 평균맥박의 설정 범위를 벗어나는 경우 위험상태로 판단하여 관리자에게 경보를 보내는 것을 특징으로 하는
    작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 서버는
    상기 웨어러블 밴드를 착용한 작업자의 작업시작시간, 작업종료시간을 측정하여 출근기록을 수행할 수 있고, 각 작업자의 일별 작업시간 및 월간 작업시간의 근태정보를 기록 및 관리할 수 있도록 형성되며,
    상기 웨어러블 밴드가 작업시간 중 훼손되거나 신체에서 이탈되는 경우 관리자가 소지한 단말기 또는 관제실의 모니터를 통해 실시간으로 상기 관리자에게 알람을 송출하는 것을 특징으로 하는
    작업자의 위치 추적을 통한 안전관리 시스템.
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KR20180060984A (ko) 2016-11-29 2018-06-07 한국전자통신연구원 실시간 작업자 안전 모니터링 시스템 및 방법

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