WO2017119569A1 - 스마트 귀마개, 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개 및 이들을 이용한 알림 메시지 전달 시스템 - Google Patents

스마트 귀마개, 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개 및 이들을 이용한 알림 메시지 전달 시스템 Download PDF

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audio signal
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voice
signal
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PCT/KR2016/008567
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이종진
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주식회사 수현테크
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F11/00—Methods or devices for treatment of the ears or hearing sense; Non-electric hearing aids; Methods or devices for enabling ear patients to achieve auditory perception through physiological senses other than hearing sense; Protective devices for the ears, carried on the body or in the hand
    • A61F11/06—Protective devices for the ears
    • A61F11/14—Protective devices for the ears external, e.g. earcaps or earmuffs
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/38—Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
    • H04B1/3827—Portable transceivers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/38—Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
    • H04B1/40—Circuits
    • H04B1/401—Circuits for selecting or indicating operating mode
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/10—Earpieces; Attachments therefor ; Earphones; Monophonic headphones
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones

Definitions

  • the present invention relates to a smart earplug and a notification message delivery system using the same to enable communication in the noise scene. More specifically, the present invention relates to a smart earplug and a notification message delivery system using the same, which is excellent in noise blocking power and does not interfere with work, and also enables the listening of a conversation when worn.
  • the present invention also relates to a smart earplug having a gas detection sensor and a notification message delivery system using the same.
  • an embodiment of the present invention aims to solve the problem that noise field workers do not wear soundproof earplugs due to difficulty in communication and discomfort while wearing the risk of hearing loss.
  • an embodiment of the present invention is to enable communication between the workers while blocking only the noise when worn, and to provide a smart earplugs that are comfortable for long-term use through ergonomic design.
  • an embodiment of the present invention is to provide a smart earplug to perform a notification function to a specific group or related workers in the noise scene or a convenient communication with each other through a wireless communication function.
  • an embodiment of the present invention is to improve the convenience of a smart earplug user having an automatic volume control function by providing a function for automatically controlling the volume by measuring the magnitude of the output voice signal.
  • an embodiment of the present invention aims to provide a smart earplug that can reliably block external noise and hear the conversation more clearly between users.
  • an embodiment of the present invention is difficult to communicate between workers when both the noise and the conversation is blocked when wearing the earplugs in the workplace or industrial sites where the noise occurs, productivity degradation and industrial accidents caused by the absence of communication It is an object of the present invention to provide a smart earplug having a gas detection sensor capable of preventing and a notification message transmission system using the same.
  • an embodiment of the present invention is a smart earplug having a gas detection sensor that can solve the problem that the noise field workers do not wear soundproof earplugs due to difficulty in communication and discomfort while wearing the risk of hearing loss
  • An object of the present invention is to provide a notification message delivery system.
  • an embodiment of the present invention enables communication between workers while blocking only noise when worn, and smart earplugs having a gas detection sensor that is comfortable for long-term use through an ergonomic design and a notification message delivery system using the same.
  • the purpose is to provide.
  • an embodiment of the present invention performs a notification function to a specific group or related workers in the noise scene through a wireless communication function, or smart earplugs having a gas detection sensor that enables the communication with each other and the notification using the same
  • An object is to provide a message delivery system.
  • an embodiment of the present invention is to provide a smart earplug having a gas detection sensor and a notification message delivery system using the same to reduce the human injury caused by gas-related safety accidents that can occur at the work site.
  • a wearing member worn on the user's head A housing positioned at both sides of the user by being provided at both sides of the wearing member; Ear pads provided in each of the housings, the ear pads to be in close contact with the ear or the circumference of the ear to block the noise flow into the user's ear with the housing; A microphone which receives sound from outside and outputs the audio signal; A sound filter for outputting a voice signal by filtering out a noise signal from the audio signal output from the microphone; An amplifier for amplifying the voice signal output by the sound filter; A driver unit provided in the housing to output a voice to a user's ear according to the voice signal amplified by the amplifier; And a switching unit provided in the housing to control reception of sound through the microphone and output of voice through the driver unit.
  • smart earplugs wearable on both ears of the user, Communication unit for communicating with at least one of the earplugs or server of at least one other user; A microphone for receiving an external sound or an external sound including an external voice and external noise, and outputting an audio signal; An audio filter for selecting and outputting a preset frequency band from the audio signal output from the microphone; An amplifier for amplifying the selected output audio signal; An output unit for outputting an audio signal amplified by the amplifier or an audio signal received through the communication unit; And a control unit for transmitting an audio signal received through the communication unit to the output unit, or a voice signal of the user to the communication unit, wherein the preset frequency band includes a voice frequency range of a person.
  • Smart earplugs are provided.
  • control unit may use the identification information of the earplug or the server of at least one other user receiving the voice signal of the user.
  • communication unit may transmit the voice signal of the user by using any one of unicast, multicast or broadcast.
  • the apparatus may further include a switch for activating an operation of a transmission mode for transmitting the voice signal of the user.
  • the audio filter may be a digital filter.
  • one or more smart earplugs according to the above embodiment; An administrator terminal generating a notification message; And a server that receives the notification message from the manager terminal and transmits a voice signal associated with the notification message to a predetermined smart earplug among the one or more smart earplugs. have.
  • the manager terminal may be any one of the smart earplugs or one of an administrator PC or a mobile terminal provided independently.
  • the predetermined smart earplugs receiving the voice signal from the server may be based on the information input by the manager terminal.
  • a microphone for receiving and outputting an external sound including an external voice and external noise as an audio signal;
  • a noise canceling unit generating an antiphase signal and canceling at least a portion of the audio signal in a preset range including at least a part of a range other than a human voice frequency band using the generated reverse phase signal;
  • An audio signal processor An amplifier for amplifying an audio signal output from the audio filter or the noise removing unit;
  • an output unit for outputting an audio signal amplified by the amplification unit.
  • the audio signal processor may further include an audio filter for selecting and outputting a predetermined frequency band from the audio signal output from the microphone.
  • the audio filter may be a digital filter.
  • the audio filter may select and output the predetermined frequency band.
  • the apparatus may further include a controller configured to control an amplification amount of the audio signal by comparing the magnitude of the audio signal output from the audio signal processor with a predetermined reference value. The controller may amplify the size of the audio signal output from the audio signal processor so that the size of the audio signal output from the audio signal processor is less than the predetermined reference value.
  • the predetermined reference value may use any value between 50 dB and 80 dB.
  • the microphone may further include a controller disposed to correspond to both ears of the user, and configured to determine whether noise or a voice signal is different depending on whether a difference between the output signals output from the microphones on both sides is within a preset range. .
  • the controller may compare the loudness of the audio signal output from the microphones on both sides, and determine whether the noise is a voice signal.
  • the controller controls the audio signal processor to completely remove, completely filter, weaken, or remove or filter only the preset range. can do.
  • the control unit passes the output signal as it is, does not filter the signal, enhances it within a preset range, or removes or filters only a preset range. Can be controlled.
  • a smart earplug that can be worn on both ears of a user, comprising: a microphone for receiving an external sound including an external voice and external noise or a voice of the user and outputting an audio signal; An audio filter for selecting and outputting a preset frequency band including a human voice frequency range from the audio signal output from the microphone; An amplifier for amplifying the selected output audio signal; An output unit for outputting an audio signal amplified by the amplifier; A gas detection sensor for detecting a gas in the vicinity; A controller for comparing the result detected by the gas detection sensor with a preset value to determine whether the dangerous situation is present; And a gas detection sensor including a danger warning unit configured to output a danger signal to the outside according to a determination result of the controller.
  • the gas detection sensor detects the concentration of oxygen in the air, and the control unit may determine a dangerous situation when it is determined that the concentration of the oxygen is a preset range.
  • the gas detection sensor detects one or more concentrations of harmful gases and explosive gases in the air, and the controller may determine a dangerous situation when it is determined that the concentration is lower than a predetermined value.
  • the preset value may be lower or higher than a threshold value that can be recognized by a person.
  • the danger warning unit may include one or more of light emitting means for outputting a visual danger signal and a speaker for outputting an audio danger signal.
  • the control unit may notify the wearer of the dangerous situation through the output unit when determining the dangerous situation.
  • the apparatus may further include a communication unit configured to communicate with at least one of the smart earplugs or the server of at least one other user, wherein the controller transmits the risk situation determination result to the smart earplugs or the server of the other user through the communication unit.
  • the dangerous situation according to gas detection transmitted through the communication unit may be output through the danger warning unit or the output unit.
  • At least one smart earplug At least one smart earplug; An administrator terminal generating a notification message; And a server that receives the notification message from the manager terminal and transmits a voice signal associated with the notification message to a predetermined smart earplug among the one or more smart earplugs, wherein the server detects a gas delivered from any one of the smart earplugs.
  • a notification message delivery system using a smart earplug having a gas detecting sensor for transmitting a danger signal to at least one other smart earplug may be provided.
  • noise field workers can solve the problem of not wearing the sound-proof earplugs because of the difficulty of communication and the inconvenience of wearing, even while knowing the risk of hearing loss.
  • a smart earplug and a notification message delivery system using the same to perform a notification function to a specific group or related workers in the noise scene through a wireless communication function, or to conveniently communicate with each other. Can be provided.
  • Figure 1a is a front view showing a smart earplug according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 1b is a perspective view of a smart earplug according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the components of a smart earplug according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a side cross-sectional view showing a microphone of a smart earplug according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a side cross-sectional view showing another example of a smart earplug microphone according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a side cross-sectional view showing the output of the smart earplug according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a wireless communication system for a smart earplug according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a noise filtering process according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8A is a front view illustrating a smart earplug having a gas detection sensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8B is a perspective view illustrating a smart earplug having a gas detection sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a block diagram showing the components of a smart earplug having a gas detection sensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a front view showing an example of a smart earplug according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 1a is a front view showing a smart earplug according to an embodiment of the present invention
  • Figure 1b is a perspective view showing a smart earplug according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a block diagram showing the components of a smart earplug according to an embodiment of the present invention.
  • the smart earplug 100 includes a connection part 111, a hanger 112, a housing 120, an ear pad 130, a microphone 140, and audio.
  • the filter 152 may include an amplifier 160 and an output unit 170.
  • a hanger configured to connect to the left and right ear pads 130 and a hanger configured to be connected to both ends of the connection part 111 so as to be positioned behind the ear after wearing the ear pads 130 so as to be fixed to the ear.
  • the connecting portion 111 may be configured in the form of a flexible line or band
  • the hanger 112 may be composed of a material such as flexible plastic or rubber that can be flexibly bent when worn on the ear, and by the restoring force After wearing the housing 120 and the ear pads 130 through the hanger 112 to be in close contact with the user's ears can be improved compared to the conventional earplugs.
  • connection part 111 may be used as a means for transmitting an electrical signal and power.
  • the power supply unit 210 may be provided only on one side of the housing 210 on both sides, and power may be supplied to the other side through the connection unit 111.
  • the housing 120 may be located at the side of the user's ear by being provided at the side of the ear pad 130, and may be protected by embedding the output unit 170, the power supply unit 210, and the PCB 220. It can play a role.
  • the ear pads 130 are provided to face the user's ears in each of the housings 120, and the ear pads 130 are in close contact with the ears or around the ears so that the output unit 170 is exposed to block noise from entering the user's ears together with the housing 120.
  • it may be made of a cushioning member for adhesion, and may have a structure in which the output unit 170 protrudes from the housing 120 to better adhere to the ear or ear hole.
  • the microphone 140 performs a function of receiving a sound flowing from the outside and outputting the sound as an audio signal.
  • the microphone 140 may be installed in the left and right housings 120. That is, the two microphones 140 may be disposed to correspond to both ears of the user, but the installation position is not limited thereto.
  • the microphone 140 is, for example, installed in the housing 120 so as to be connected to the outside, and is collected and received at the inlet side of the collection pipe 141 and the collection pipe 141 for receiving or collecting sound.
  • the front plate 142 and the rear plate 143 disposed to be spaced apart from the front plate 142 and the front plate 142 and the front plate 142 to be contacted or spaced apart from each other by receiving a sound while receiving power.
  • a circuit unit 144 for outputting an electrical signal converted by the rear plate 143 as an audio signal.
  • the collection tube 141 is fixed to the inside of the housing 120, it may be connected to the outside through a hole (not shown) formed in the housing 120.
  • the front plate 142 and the rear plate 143 may be made of a plate of a conductive material, and may be installed inside the collection pipe 141 to vibrate by the circuit unit 144.
  • the microphone 240 is another example, and is located in the housing 120 (shown in FIG. 1) so as to be connected to the outside, a membrane 241 for receiving or collecting sound, and an outer circumferential surface of the membrane 241.
  • the elastic connector 245 may be made of a material having elasticity as an example, or may have a structure capable of providing elasticity such as a pleat structure as another example, and fixed to the body 246 while being connected to the membrane 241.
  • the membrane 241 may be located inside the housing 120, and may be connected to the outside through a hole (not shown) formed in the housing 120 to receive a sound transmitted from the outside.
  • the microphone 240 may be installed in both the housing 120 of both sides.
  • the audio signal processor 150 may include a noise remover 151 for canceling a signal of a noise band and an audio filter 152 for selectively outputting a voice frequency band.
  • the noise removing unit 151 of the audio signal processor 150 cancels a signal of a noise band among external voices received from the outside and external noise (that is, noise). Specifically, in order to cancel an audio signal only in a range of a frequency band determined as a noise band, an audio signal is first detected in a range of a noise band, and then an inverted signal or inverted signal having the same magnitude and opposite waveform as the audio signal. By generating an antiphase signal as an interference signal and adding the original signal and the interference signal in the range of the noise band, it is possible to cancel only the signal in the range of the noise band.
  • the human voice frequency ranges from 200 Hz to 3500 Hz. Therefore, in order to select and remove a portion excluding the human voice frequency band as the noise band, the noise removing unit 151 selects only the frequency band of 3,500 Hz or more than 4,000 Hz as the noise band, and cancels the audio signal within this band.
  • the noise canceling function or by selecting a frequency band of less than 200Hz, 3,500Hz or more as a noise band as another example, to cancel the noise canceling function by canceling the audio signal within this band
  • the noise removing unit 151 may be implemented using an analog circuit or a digital circuit for active noise removal or reduction.
  • the noise removing unit 151 may effectively remove external noise or noise by performing signal cancellation only within a frequency range of a predetermined noise band through noise removal as described above.
  • the audio filter 152 of the audio signal processor 150 performs a function of filtering the noise signal band from the audio signal output from the microphone 140 to selectively output a voice signal band.
  • the audio filter 152 passes only a frequency band of 3,500 Hz or 4,000 Hz or less, for example, to select and output a voice frequency band of a human, a range of 3,500 Hz or 4,000 Hz or less is selected as the voice frequency band.
  • High frequency bands above 3,500 Hz or 4,000 Hz can be filtered out.
  • a low pass filter that passes only a low frequency range may be used to separate a noise or a signal corresponding to noise and a signal corresponding to voice from an audio signal. By filtering the frequency band corresponding to the noise corresponding to the high frequency to ensure that only the voice signal band is delivered to the amplifier 160.
  • a band pass filter may be used instead of the low pass filter to pass only a frequency band within or near 200 Hz to 3,500 Hz, and the frequency band for selective output may be, for example, 200 Hz to 4,000 Hz, Various settings are possible, such as 250 Hz to 3,500 Hz, 200 Hz to 3500 Hz, or 250 Hz to 3,000 Hz.
  • the audio filter 152 may be configured as a digital filter or an analog filter.
  • the filter may be precisely adjusted by software to implement a high precision filter.
  • the audio signal processor 150 may more effectively use the audio signal canceling function of the noise band of the noise removing unit 151 and the selective output of the audio band of the audio filter 152. It is possible to remove external noise or noise and to select and output only a voice signal.
  • the determination of the noise band and the voice band may be performed by setting a frequency band other than the voice band for the selective output to the noise band in advance, or setting the noise band and a part of the voice band to overlap as necessary.
  • the audio filter By selecting and outputting the predetermined frequency band 152, it is possible that the signal of the noise band range canceled through the noise removal is once again removed to the selective output through filtering.
  • the audio signal output from the microphone 140 is selected and output through the audio filter 152 by selecting a predetermined frequency band in the reverse order to the above, the noise band predetermined through the noise removing unit 151. It is also possible to perform a function to cancel a signal in the range of.
  • the amplifier 160 amplifies the voice signal output by the audio signal processor 150 and transmits the amplified voice signal to the output unit 170.
  • the output unit 170 is provided to be exposed from the housing 120 to output a voice to a user's ear according to the voice signal amplified by the amplifier 160.
  • the controller 180 communicating with the amplifying unit 160 compares the size of the audio signal selected by the audio signal processor 150 with a predetermined reference value for automatic volume control and compares the predetermined reference value with a reference value or The amplitude of the signal amplification performed by the amplifying unit 160 may be controlled to match the signal size to a range near the reference value.
  • This automatic volume control function is to adaptively create a voice signal of a size appropriate for the user of the smart earplugs, and the predetermined reference value of the predetermined voice signal is, for example, 50 dB to 80 dB, or 40 dB to 70 dB, or 55 dB. Any value between 75 dB may be used and may be appropriately changed according to the user's preference or hearing.
  • the reference value related to the magnitude of the voice signal may be set to a range similar to the range exemplified above rather than a specific value. For example, when the range of 55 dB to 75 dB is set as the reference value, it may be possible to perform signal amplification only for the signal magnitude which is not within this range without amplifying the signal magnitude when it is within this reference range.
  • the smart earplug controls the amplitude of the audio signal by comparing the automatic volume control function, that is, the audio signal output from the audio signal processor 150 with a predetermined reference value.
  • the apparatus may further include a switch for activating the operation. If the user turns on the automatic volume control switch to activate the automatic volume control function and turns off the automatic volume control switch to deactivate the automatic volume control function, the automatic volume control function is not required. Battery consumption in smart earplugs can be reduced.
  • the user can configure the volume of the user's preferred output audio signal through the automatic volume control switch such as high, medium, low, or high, low, and automatically volume controlled according to the user's preference or hearing condition. It may be possible to implement the signal's output size to be user-selectable.
  • the output unit 170 may have a driver unit structure as shown in FIG. 5 as an example.
  • a diaphragm 171 corresponding to the diaphragm may be installed in the main body 175 to enable vibration toward the user's ear side, and may be provided as a voice signal to the armature 172 installed in the main body 175.
  • the coil 173 receiving the signal is wound, and the permanent magnet 174 may be installed to apply a magnetic field to the coil 173 side.
  • the diaphragm 171 is provided through the coil 173 to which an electric signal is applied in the magnetic field.
  • the switch 181 may be provided in the housing 120 to control the reception of sound through the microphone 140 and the output of voice through the output unit 170.
  • the microphone 140 and the amplifier 160 may be provided.
  • the switch 181 may be provided to protrude to the housing 120, it may be configured to output the operation signal to the controller 180 as another example of the switch.
  • the controller 180 may operate the microphone 140 and the amplifier 160 for the first preset time through the switch 181.
  • a timer 182 may be provided to count the first set time, and the timer 182 counts a first set time, for example, 1 minute to 5 minutes, and controls the elapse of the first set time. Can be passed as a signal.
  • the controller 180 operates the microphone 140 and the amplifier 160 through an on / off operation of the switching unit 181, and the second controller from the amplifier 160.
  • the voice signal is not output during the set time, the operation of the microphone 140 and the amplifier 160 may be stopped.
  • the timer 182 may count the second set time, for example, 30 seconds to 3 minutes, and transmit the elapsed time of the second set time to the controller 180 as a signal.
  • the controller 180 may detect a continuous number of operations of the switching unit 181 and implement a function of automatically adjusting the first and second set times based on the number of operations and the interval of the switching unit 181.
  • the controller 180 may be installed inside or outside the housing 120 by being part or all of the PCB 191.
  • the power supply unit 190 may be installed in the housing 120 as a battery as an example, it may supply the power required for operation.
  • the communication unit 183 includes a communication module for transmitting and receiving a voice signal of a user through a communication scheme such as unicast, multicast, or broadcast.
  • a communication scheme such as unicast, multicast, or broadcast.
  • a unicast may be used for one specific recipient, multicast for a plurality of recipients in a specific group, or a broadcast method for all recipients configured for communication.
  • the communication unit 183 may include, for example, a communication module supporting at least one of a Bluetooth, IEEE 802.11, or UWB communication protocol.
  • the smart earplug 100 may receive an important notification or a voice message from the central server through the communication unit 183, and output the notification through the output unit 170.
  • the user's own voice signal may be transmitted to a plurality of users within a communication range through the communication unit 183, and the controller 180 may multiply the voice signal recipient by using identification information of each user in a preset group. It is possible to transmit a voice signal only to the smart earplugs in the group by the cast communication, and also to designate all the smart earplugs within the communicable range as a recipient and to transmit the voice signal to all the smart earplugs by the broadcast communication.
  • a transmission mode switch 184 may activate the operation of the transmission mode for transmitting the user's voice signal.
  • the transmission mode switch 184 When the transmission mode switch 184 is turned off, it operates in a normal mode for receiving external voice or noise.
  • the transmission mode switch 184 When the transmission mode switch 184 is turned on, the operation of the transmission mode is activated.
  • the voice signal of the user may be received through the microphone 140, and the voice signal may be transmitted to a predetermined recipient, that is, other smart earplugs, through the communication unit 183.
  • the user's voice signal can also remove noise through the audio filter 152 and the amplification unit 160, such as to process the external sound.
  • a method of directly transmitting to the control unit 180 without transmitting the audio filter 152 or the amplifying unit 160 may be performed.
  • the user turns on the transmission mode switch 184 to activate the operation of the transmission mode and speaks to other users by speaking.
  • the voice signal can be transmitted, and other users can hear the voice of another user loudly and clearly by directly outputting and hearing the voice signal directly received through the communication unit 183 instead of the external sound. .
  • the smart earplug According to the smart earplug according to the present invention, most of the noise generated in the workplace, such as machine sounds and human speech has a different frequency band. Therefore, by providing an audio filter 152 that can separate the sound for each frequency band inside the smart earplug 100 of the present invention, while blocking the noise of the workplace such as machine sound in the user's ear, the conversation between people Make it soundable.
  • the smart earplug 100 allows a worker to hear conversation sounds while blocking various noises generated in the workplace, thereby enabling communication between workers even while wearing earplugs for noise blocking.
  • the loss of productivity and the occurrence of industrial accidents due to lack of communication can be prevented.
  • it is possible to perform effective communication by transmitting a voice signal through the communication unit to all users working in the same work group or together.
  • the present invention is excellent in noise shielding and wearing comfort to the ear, it is possible to increase the work efficiency by providing convenience of use so as not to interfere with the work.
  • a notification message delivery system using a smart earplug may include a first terminal 620 and a second group 630 including a manager terminal 610, a plurality of smart earplugs, and a server 640. Can be.
  • the manager terminal 610 may transmit an alarm or voice message only to specific users by accessing a server and transmitting an alarm or voice message using wireless communication or by setting and controlling a user group.
  • the alarm may include an electronic sound, a notification sound, and the like for informing a specific situation
  • the voice message may include a recorded voice or an electronic voice.
  • the alarm or message may be a text input or a voice of the manager terminal 610. It is possible to input through an input or the like, but is not limited thereto.
  • the manager terminal 610 may be any one of smart earplugs, or may be one of a manager computer (PC) provided independently or a mobile terminal such as a smart phone and a tablet.
  • PC manager computer
  • Users wearing smart earplugs in the field can be grouped according to workgroup or work environment.
  • the first smart earplugs 621, the second smart earplugs 622, the third smart earplugs 623, and the fourth smart earplugs 624 of the users performing the first task may be set as the first group.
  • the fifth smart earplugs 631, the sixth smart earplugs 632, the seventh smart earplugs 633, and the eighth smart earplugs 634 of users who perform another second task may be configured as a second group. Can be.
  • group setting and management may be performed through the server 640, and the central manager or the users of the smart earplugs may access the server 640 through the manager terminal 610 such as a smartphone or a computer. You may also perform settings and management, such as adding or changing new groups.
  • All of the smart earplugs 621, 622, 623, 624, 631, 632, 633, and 634 may communicate with the server 640 using the communication unit 183, and receive important notifications, voice messages, and the like from the server. Accordingly, the entire notification related to the job can be transmitted to all the smart earplugs 621,622,623,624,631,632,633,634 that can communicate through the server 640, and the working users can hear the related notification through the smart earplugs.
  • the server 640 stores identification information of each smart earplug, and may transmit a notification or a voice message through any one of unicast, multicast, or broadcast as necessary.
  • the identification information of the smart earplugs 621, 622, 623, 624 in the first group 620 may be used.
  • the preset grouping may allow the user of the first smart earplug 621 to transmit his / her voice only to other smart earplugs 622, 623, and 624 in the same group.
  • the smart earplugs 621, 622, 623, and 624 in the first group have identification information of the smart earplugs in their group, and when the voice is transmitted, the control unit uses such identification information in the smart earplugs belonging to the group. Only the multicast method can be used to transmit voice signals.
  • the voice signal of the first smart earplug 621 is first transmitted to the server 640, and then the predetermined recipients, for example, the first group in the server.
  • a voice signal may be transmitted only to other smart earplugs 622, 623 and 624 in the interior.
  • a user who wants to transmit his / her voice may transmit a voice signal by using a broadcast method, and in this case, all smart earplugs within a communication range may be configured to receive the voice signal.
  • the communication range may be different according to a communication protocol used, such as Bluetooth, IEEE 802.11, or ultra-wideband communication (UWB).
  • Smart earplugs enable wireless communication to make important announcements and notifications to all users in a noisy scene, to send notifications or voice transmissions to specific groups or related workers, or to communicate with each other conveniently.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a noise filtering process according to an embodiment of the present invention.
  • the controller 180 collects audio signals output from both housings 120, that is, the microphones 140 provided on the left and right sides of the user (S110).
  • the audio signal collected by the controller 180 may be in a state that does not go through the audio signal processor 150.
  • the controller 180 compares the audio signals provided from the microphones 140 on both sides and determines whether the corresponding audio signal is a noise signal to be removed or a voice signal to be provided to the wearer of the smart earplug 100 (S120). .
  • the audio signal compared by the controller 180 may be an amplitude, frequency, and magnitude of sound.
  • the audio signal output from the microphones 140 on both sides will be described as an example using the loudness (dB) as a comparison value.
  • the noise generated in the factory is mostly very large, or is generated from a distant place, the difference between the audio signal collected and output from the microphone 140 provided on both sides of the smart earplug 100 is not large. That is, when the sound collected by the microphone 140 is noise, the difference in the magnitude of the sound output from the microphone 140 on both sides is not relatively large.
  • the dialogue between users in the factory is relatively close to each other, and it is common that the dialogues are not facing each other perfectly but the dialogues are directed in different directions. Accordingly, the sound collected by the microphone 140 provided on the left and right sides of the user has different characteristics. That is, when the sound collected by the microphone 140 is voice, the difference in the magnitude of the sound output from the microphones 140 on both sides is relatively large.
  • the controller 180 may determine whether the collected sound is a noise or a voice by utilizing a difference in the signal output through the microphone 140 in the case of the noise and the voice as described above. In detail, the controller 180 may determine noise as a difference between the audio signals collected from both microphones 140 within a preset range, and determine that the voice is out of the preset range.
  • the difference in the audio signal may mean all of the specifically distinguishable differences such as the loudness, the frequency, and the amplitude of the above-described sound, and the criterion for distinguishing the noise from the voice is set to at least one of the above differences. Can be.
  • the determination of the noise and the voice as described above is made by the controller 180 as an example.
  • the determination may be performed by the audio signal processor 150.
  • the idea of the present invention is that the determination of noise and voice is made based on the difference in the information collected by the microphones 140 on both sides, and the subject of the determination is not limited.
  • the audio signal processor 150 determines that the signal output from the microphones 140 is noise and processes the signal (S130). In this case, the processing of the audio signal processor 150 may include completely removing or completely filtering the corresponding audio signal, and may include weakening the corresponding audio signal within a preset range or removing / filtering only the preset range. have.
  • the audio signal processor 150 determines that it is voice and processes it (S140).
  • the processing of the audio signal processor 150 may include not passing or filtering the audio signal as it is, and may include reinforcing the audio signal within a preset range or removing / filtering only the preset range. have.
  • both microphones 140 may simultaneously collect noise and voice, and in this case, the controller 180 may determine whether noise and voice are compared by comparing signals corresponding to frequencies / amplitudes corresponding to each other.
  • the steps S130 and S140 may be performed corresponding to each signal.
  • Smart earplugs enable wireless communication to make important announcements and notifications to all users in a noisy scene, to send notifications or voice transmissions to specific groups or related workers, or to communicate with each other conveniently.
  • FIG. 8A is a front view illustrating a smart earplug having a gas detection sensor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 8B is a perspective view illustrating a smart earplug having a gas detection sensor according to an embodiment of the present invention
  • 9 is a block diagram illustrating components of a smart earplug having a gas detection sensor according to an exemplary embodiment of the present invention. Detailed description of the same or similar components as those of FIGS. 1 and 2 will be omitted.
  • the smart earplug 100 having a gas detection sensor includes a connection part 111, a hanger 112, a housing 120, an ear pad 130, and a microphone. 140, an audio filter 150, an amplifier 160, an output unit 170, a gas detection sensor 185, and a danger warning unit 186 may be included.
  • the smart earplug 100 When the dangerous gas is detected through the gas detection sensor 185, the smart earplug 100 notifies the central server through the communication unit 183 or detects the dangerous gas through the communication unit 183. Receive detection facts.
  • a transmission mode switch 184 to activate the operation of the transmission mode for transmitting the user's voice signal.
  • the transmission mode switch 184 When the transmission mode switch 184 is turned off, it operates in a normal mode for receiving external voice or noise.
  • the transmission mode switch 184 When the transmission mode switch 184 is turned on, the operation of the transmission mode is activated.
  • the voice signal of the user may be received through the microphone 140, and the voice signal may be transmitted to a predetermined recipient, that is, other smart earplugs, through the communication unit 183.
  • the user's voice signal can also remove noise through the audio filter 150 and the amplification unit 160, such as processing external sound.
  • a method of directly transmitting to the control unit 180 without transmitting the audio filter 150 or the amplifying unit 160 may be performed.
  • the user turns on the transmission mode switch 184 to activate the operation of the transmission mode and speaks to other users by speaking.
  • the voice signal can be transmitted, and other users can hear the voice of another user loudly and clearly by directly outputting and hearing the voice signal directly received through the communication unit 183 instead of the external sound. .
  • the smart earplug 100 may be provided with a gas detection sensor 185 that can detect the gas around the user wearing the smart earplug 100.
  • the gas detection sensor 185 may be installed in the housing 120 and may be electrically connected to the PCT 191 to transmit a detection signal.
  • the gas detection sensor 185 is directly installed on the PCT 191, but the spirit of the present invention is not limited thereto.
  • a part of the gas detection sensor 185 may be installed to be exposed to the outside, or may be accommodated in the housing 120. In the latter case, a gas communication path (not shown) may be provided in the housing 120 to allow gas to flow from the outside.
  • the smart earplug 100 may include a danger warning unit 186 that may send a danger signal to the outside.
  • Hazard warning unit 186 is to enable people around the perception of the danger, the lighting device such as an LED that emits light to visually recognize the danger, to sound audible to recognize the danger
  • a sound device such as a speaker that can be provided.
  • it may be provided with both a visual notification means and an audio notification means.
  • the danger warning unit 186 may be exposed to the outside of the housing 120 so that nearby users can recognize the danger signal well.
  • the danger warning unit 186 may be formed along the front and the circumference of the housing 120 so as to be recognized from the side, front, and rear of the wearer.
  • the gas detection sensor 185 may be a sensor for detecting the oxygen concentration.
  • the controller 180 may notify the surrounding user of the danger through the danger warning unit 186.
  • the controller 180 may determine a danger situation and inform the danger through the danger warning unit 186.
  • the gas detection sensor 185 may be a sensor for detecting a noxious gas or an explosion gas.
  • the gas detection sensor 185 may be a sensor that detects carbon monoxide, carbon dioxide, methane, sulfur oxides, nitrogen oxides, fluorine compounds, ammonia, and the like.
  • the controller 180 may determine the danger situation and inform the danger through the danger warning unit 186.
  • the gas detection sensor 185 may be provided at a level capable of detecting a concentration of a level that is not recognizable by a person, and the preset range is set to a level of a level that is not recognizable by a person, which is dangerous in advance. Can be prevented.
  • the controller 180 wears the smart earplug 100 through the output unit 170 as well as the danger warning unit 186.
  • the risk situation can be notified to the user, and the communication unit 183 can notify the user of another smart earplug 100, a user belonging to the smart earplug 100 group, or all users of the smart earplug 100 to detect the danger. have.
  • a dangerous situation may occur due to the leakage or lack of gas depending on the situation at the construction site, and the resulting human injury may be serious.
  • the smart earplug 100 according to an embodiment of the present invention as described above, when the dangerous situation, the user using the smart earplug 100 and the surrounding users can quickly notify the dangerous situation, May lead to necessary safety measures or quick evacuation. Accordingly, there is an effect that can prevent a human accident that can occur at the construction site.
  • the dangerous message is a smart earplug within the preset group. Can only be delivered. For example, if the workplace is physically distinguished by each group, when the risk situation is recognized by the first smart earplug 621 in the first group, the dangerous message is sent to the other smart earplugs 622, 623, and 624 in the group. Can only be delivered to
  • FIG. 10 is a front view showing an example of a smart earplug according to another embodiment of the present invention.
  • the smart earplug 200 may be provided in a form that the user may wear on the neck.
  • the smart earplug 200 includes a pair of housings 220, a connection portion 211 that connects the housing 220 and may be mounted behind the user's neck, and a connection line 212 extending from the housing 220. And an output unit 270 and an ear pad 230 provided at an end of the connection line 212.
  • the inside of the housing 220 may be a microphone 240 for collecting an external sound signal, and the above-described audio filter, amplifier, PCB, communication unit and the like.
  • the microphone 240 may be provided in both housings 220 as shown in the figure.
  • the housing 220 may have a large area to be seated on the user's body or clothes in front of the neck when the user wears the smart earplug 200 on the neck.
  • connection part 211 may be composed of a tube having a predetermined rigidity so as to maintain its shape, and an electric wire provided in the tube to electrically connect the components provided in both housings 220.
  • the battery is provided only in any one of the two housings 220, the other housing may be supplied with power through the connection unit 211.
  • the switch 281 may be disposed on the front surface of the housing 220 so that the user may conveniently operate the power of the smart earplug 200.
  • the output unit 270 for transmitting a voice signal to the user may be provided separately to the outside of the housing 220.
  • the output unit 270 may be formed in a similar structure to the earphone, the end of the ear pad 230 for fixing the output unit 270 to the ear hole of the user and to block external noise is coupled to Can be.
  • the ear pad 230 may be provided to be replaced.
  • the smart earplug 200 may minimize the load on the ear when the user uses the smart earplug 200.
  • the ear plug in the form of the ear it may be inconvenient to use for a long time due to the weight of the internal parts, etc., but in the case of the smart earplug 200, the user supports the load of the housing 220 in the neck and Since only the output unit 270 and the ear pads 230 are fitted, the above inconvenience can be minimized.
  • the present invention can be used in a smart earplug, a smart earplug having a gas detection sensor, and a notification message delivery system using the same.

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Abstract

본 발명에 의하면, 사용자의 양 귀에 착용가능한 스마트 귀마개를 제공할 수 있다. 본 발명에 의한 스마트 귀마개는 적어도 하나의 다른 사용자의 귀마개 또는 서버 중 적어도 하나와 통신하기 위한 통신부, 외부 음성과 외부 소음을 포함한 외부 소리 또는 상기 사용자의 음성을 수신하여 오디오 신호로 출력하는 마이크로폰, 상기 마이크로폰으로부터 출력되는 오디오 신호로부터 미리 설정된 주파수 대역을 선택하여 출력하는 오디오 필터, 상기 선택 출력된 오디오 신호를 증폭하는 증폭부, 상기 증폭부에 의해 증폭된 오디오 신호를 출력하거나 상기 통신부를 통해 수신된 오디오 신호를 출력하는 출력부, 및 상기 통신부를 통해 수신된 오디오 신호를 상기 출력부에 전달하거나, 상기 사용자의 음성 신호를 상기 통신부로 전달하기 위한 제어부를 포함할 수 있다.

Description

[규칙 제26조에 의한 보정 10.08.2016]　스마트 귀마개, 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개 및 이들을 이용한 알림 메시지 전달 시스템
본 발명은 소음 현장에서 의사소통을 가능하게 해주는 스마트 귀마개 및 이를 이용한 알림 메시지 전달 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 소음 차단력이 우수하여 작업에 방해를 주지 않고, 또한 착용시 대화 청취가 가능하여 사용의 편리성을 제공하는 스마트 귀마개 및 이를 이용한 알림 메시지 전달 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개 및 이를 이용한 알림 메시지 전달 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 공장 및 작업장 등에서 발생되는 여러 종류의 소음을 막거나 줄여서, 작업자의 난청 등과 같은 산업재해를 예방하기 위해서, 작업자는 단순한 기능의 귀마개를 사용하고 있다.
이러한 단순한 기능의 귀마개는 발생되는 소음을 차단하는 효과는 있지만, 작업자 간의 대화 소리까지도 차단하기 때문에 작업 중 꼭 필요한 의사소통을 할 수 없어서 수화를 하거나, 글을 종이에 쓰는 등의 불편을 야기하며, 의사소통의 부재로 인해 업무 효율이 떨어지고, 더 큰 문제를 야기하는 경우가 발생하게 된다.
또한, 귀마개의 착용으로 인한 불편함과 대화 소리가 안들리는 불편함 때문에 일부 작업자들은 귀마개를 착용하지 않게 되고, 이로 인해 작업자들의 난청 발생으로 기업 및 개인의 손실이 발생하는 문제를 가지고 있다.
한편, 공사 현장에서는 작업의 영향으로 산소의 농도가 급격하게 떨어지거나, 위험 가스가 누출되는 등의 심각한 안전 사고가 발생될 위험이 있다. 그런데, 대부분의 경우 현장의 작업자들은 직접적인 사고가 발생되어 대피 명령이 내려지기 전까지는 위험을 인지하지 못하므로, 수많은 인명 피해가 발생하는 사고가 빈번하게 일어나고 있다.
본 발명의 일 실시예는 소음이 발생하는 작업장 또는 산업현장 등에서 귀마개를 착용하는 경우 소음과 대화가 모두 차단됨으로써 작업자 간의 의사소통이 어려워지고, 의사소통의 부재로 인한 생산성 저하 및 산업재해 발생을 방지하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 소음 현장 작업자들이 난청 위험을 알면서도 의사소통의 어려움과 착용의 불편함 등을 이유로 방음 귀마개를 착용하지 않게 되는 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 착용 시에 소음만 차단하면서 작업자 간에 의사소통을 가능하게 해주고, 인체공학 설계를 통해 장기간 사용하여도 귀가 편안한 스마트 귀마개를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 무선 통신 기능을 통해 소음 현장에서 특정 그룹 또는 관련 작업자들에게 알림 기능을 수행하거나, 서로 편리하게 의사소통을 가능하게 해주는 스마트 귀마개를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 출력되는 음성 신호의 크기를 측정하여 자동으로 볼륨을 제어하는 기능을 제공함으로써 자동 볼륨 제어 기능을 갖는 스마트 귀마개 사용자의 편의성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 외부 소음은 확실하게 차단하고 사용자간의 대화는 보다 뚜렷하게 들을 수 있는 스마트 귀마개를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 소음이 발생하는 작업장 또는 산업현장 등에서 귀마개를 착용하는 경우 소음과 대화가 모두 차단됨으로써 작업자 간의 의사소통이 어려워지고, 의사소통의 부재로 인한 생산성 저하 및 산업재해 발생을 방지할 수 있는 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개 및 이를 이용한 알림 메시지 전달 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 소음 현장 작업자들이 난청 위험을 알면서도 의사소통의 어려움과 착용의 불편함 등을 이유로 방음 귀마개를 착용하지 않게 되는 문제를 해결할 수 있는 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개 및 이를 이용한 알림 메시지 전달 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 착용 시에 소음만 차단하면서 작업자 간에 의사소통을 가능하게 해주고, 인체공학 설계를 통해 장기간 사용하여도 귀가 편안한 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개 및 이를 이용한 알림 메시지 전달 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 무선 통신 기능을 통해 소음 현장에서 특정 그룹 또는 관련 작업자들에게 알림 기능을 수행하거나, 서로 편리하게 의사소통을 가능하게 해주는 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개 및 이를 이용한 알림 메시지 전달 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 작업 현장에서 발생될 수 있는 가스 관련 안전사고에 따른 인명 피해를 줄일 수 있는 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개 및 이를 이용한 알림 메시지 전달 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 사용자의 머리에 착용되는 착용부재; 상기 착용부재의 양측에 각각 마련됨으로써 사용자의 귀에 위치하는 하우징; 상기 하우징 각각에 마련되고, 귀나 귀 둘레에 밀착됨으로써 상기 하우징과 함께 사용자의 귀에 소음이 유입됨을 차단하는 이어패드; 외부로부터 유입되는 소리를 수신하여 오디오신호로 출력하는 마이크로폰; 상기 마이크로폰으로부터 출력되는 오디오신호로부터 소음신호를 필터링하여 음성신호를 출력하는 사운드필터; 상기 사운드필터에 의해 출력되는 음성신호를 증폭하는 증폭부; 상기 증폭부에 의해 증폭된 음성신호에 따라 사용자의 귀에 음성을 출력하도록 상기 하우징에 마련되는 드라이버유닛; 및 상기 마이크로폰을 통한 소리의 수신과 상기 드라이버유닛을 통한 음성의 출력을 제어하도록 상기 하우징에 마련되는 스위칭부를 포함하는, 스마트 귀마개가 제공된다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 사용자의 양 귀에 착용가능한 스마트 귀마개에 있어서, 적어도 하나의 다른 사용자의 귀마개 또는 서버 중 적어도 하나와 통신하기 위한 통신부; 외부 음성과 외부 소음을 포함한 외부 소리 또는 상기 사용자의 음성을 수신하여 오디오 신호로 출력하는 마이크로폰; 상기 마이크로폰으로부터 출력되는 오디오 신호로부터 미리 설정된 주파수 대역을 선택하여 출력하는 오디오 필터; 상기 선택 출력된 오디오 신호를 증폭하는 증폭부; 상기 증폭부에 의해 증폭된 오디오 신호를 출력하거나 상기 통신부를 통해 수신된 오디오 신호를 출력하는 출력부; 및 상기 통신부를 통해 수신된 오디오 신호를 상기 출력부에 전달하거나, 상기 사용자의 음성 신호를 상기 통신부로 전달하기 위한 제어부를 포함하고, 상기 미리 설정된 주파수 대역은 사람의 음성 주파수 범위를 포함하는 것인, 스마트 귀마개가 제공된다.
여기서, 상기 제어부는 상기 사용자의 음성 신호를 수신하는 적어도 하나의 다른 사용자의 귀마개 또는 서버의 식별 정보를 이용할 수 있다. 또한, 상기 통신부는 유니캐스트, 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 중 어느 하나를 이용하여 상기 사용자의 음성 신호를 송신할 수 있다. 또한, 상기 사용자의 음성 신호를 송신하기 위한 송신 모드의 동작을 활성화하는 스위치를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 오디오 필터는 디지털 필터일 수 있다.
또한, 위의 실시예에 따른 하나 이상의 스마트 귀마개; 알림 메시지를 생성하는 관리자 단말; 및 상기 관리자 단말로부터 상기 알림 메시지를 수신하여, 상기 알림 메시지와 연관된 음성 신호를 상기 하나 이상의 스마트 귀마개 중 미리 결정된 스마트 귀마개로 송신하는 서버를 포함하는, 스마트 귀마개를 이용한 알림 메시지 전달 시스템이 제공될 수 있다.
여기서, 상기 관리자 단말은, 상기 스마트 귀마개 중 어느 하나이거나, 독립적으로 제공되는 관리자용 PC 또는 모바일 단말기 중 하나일 수 있다. 또한, 상기 서버로부터 음성 신호를 수신받는 미리 결정된 스마트 귀마개는 상기 관리자 단말에 의해 입력받은 정보에 기초할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 사용자의 양 귀에 착용가능한 스마트 귀마개에 있어서, 외부 음성과 외부 소음을 포함한 외부 소리를 수신하여 오디오 신호로 출력하는 마이크로폰; 역 위상(antiphase) 신호를 생성하고, 상기 생성된 역 위상 신호를 이용하여사람의 음성 주파수 대역 이외의 범위를 적어도 일부 포함하는 기 설정된 범위의 상기 오디오 신호의 적어도 일부를 상쇄시키는 노이즈 제거부를 포함하는 오디오 신호 처리부; 상기 오디오 필터 또는 상기 노이즈 제거부에서 출력되는 오디오 신호를 증폭하는 증폭부; 및 상기 증폭부에 의해 증폭된 오디오 신호를 출력하는 출력부를 포함하는 스마트 귀마개가 제공된다.
여기서, 상기 오디오 신호 처리부는 상기 마이크로폰으로부터 출력되는 오디오 신호로부터 미리 결정된 주파수 대역을 선택하여 출력하는 오디오 필터를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 오디오 필터는 디지털 필터일 수 있다. 또한, 상기 노이즈 제거부가 상기 기 설정된 범위의 신호를 상쇄시킨 이후에, 상기 오디오 필터가 상기 미리 결정된 주파수 대역을 선택하여 출력할 수 있다. 또한, 상기 오디오 신호 처리부에서 출력되는 오디오 신호의 크기와 미리 결정된 기준값을 비교함으로써 상기 오디오 신호의 증폭 크기를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 상기 오디오 신호 처리부에서 출력되는 오디오 신호의 크기가 상기 미리 결정된 기준값 미만인 경우, 상기 오디오 신호 처리부에서 출력되는 오디오 신호의 크기가 미리 결정된 기준값의 크기가 되도록 증폭시킬 수 있다. 또한, 상기 미리 결정된 기준값은 50dB 내지 80dB 사이의 어느 하나의 값을 이용할 수 있다. 또한, 상기 마이크로폰은 상기 사용자의 양측 귀에 각각 대응되게 배치되고, 양측의 상기 마이크로폰으로부터 출력되는 출력 신호의 차이가 기 설정된 범위 내인지 여부에 따라 노이즈인지 음성 신호인지 판한하는 제어부를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 양측의 상기 마이크로폰으로부터 출력되는 오디오 신호의 소리의 크기를 비교하여 노이즈인지 음성 신호인지 여부를 판단할 수 있다. 또한, 상기 제어부는, 상기 출력 신호가 노이즈라고 판단되는 경우, 상기 오디오 신호 처리부가 상기 출력 신호를 완전히 제거하거나, 완전히 필터링하거나, 기 설정된 범위 내로 약화시키거나, 기 설정된 범위만 제거 또는 필터링하도록 제어할 수 있다. 또한, 상기 제어부는, 상기 출력 신호가 음성이라고 판단되는 경우, 상기 오디오 신호 처리부가, 상기 출력 신호를 그대로 통과시키거나, 필터링하지 않거나, 기 설정된 범위 내로 강화시키거나, 기 설정된 범위만 제거 또는 필터링하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 사용자의 양 귀에 착용가능한 스마트 귀마개에 있어서, 외부 음성과 외부 소음을 포함한 외부 소리 또는 상기 사용자의 음성을 수신하여 오디오 신호로 출력하는 마이크로폰; 상기 마이크로폰으로부터 출력되는 오디오 신호로부터 사람의 음성 주파수 범위를 포함하는 미리 설정된 주파수 대역을 선택하여 출력하는 오디오 필터; 상기 선택 출력된 오디오 신호를 증폭하는 증폭부; 상기 증폭부에 의해 증폭된 오디오 신호를 출력하는 출력부; 주변의 가스를 감지하는 가스 감지 센서; 상기 가스 감지 센서에서 감지된 결과를 기 설정된 값과 비교하여 위험 상황인지 여부를 판단하는 제어부; 및 상기 제어부의 판단 결과에 따라 외부로 위험 신호를 출력하는 위험 경고부를 포함하는 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개가 제공된다.
여기서, 상기 가스 감지 센서는 공기 중 산소의 농도를 감지하고, 상기 제어부는 상기 산소의 농도가 기 설정된 범위라고 판단되는 경우 위험 상황으로 판단할 수 있다. 또한, 상기 가스 감지 센서는 공기 중 유해가스 및 폭발가스 중 하나 이상의 농도를 감지하고, 상기 제어부는 상기 농도가 기 설정된 값보다 낮다고 판단되는 경우 위험 상황으로 판단할 수 있다. 또한, 상기 기 설정된 값은 사람이 인지할 수 있는 한계값 보다 낮거나 높을 수 있다. 또한, 상기 위험 경고부는 시각적인 위험 신호를 출력하는 발광 수단 및 청각적인 위험 신호를 출력하는 스피커 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 위험 상황 판단 시, 상기 출력부를 통해 착용자에게 위험 상황을 알릴 수 있다. 또한, 적어도 하나의 다른 사용자의 스마트 귀마개 또는 서버 중 적어도 하나와 통신하기 위한 통신부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 위험 상황 판단 결과를 상기 통신부를 통해 상기 다른 사용자의 스마트 귀마개 또는 상기 서버에 전달하고, 상기 통신부를 통해 전달되는 가스 감지에 따른 위험 상황을 상기 위험 경고부 또는 상기 출력부를 통해 출력할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 하나 이상의 스마트 귀마개; 알림 메시지를 생성하는 관리자 단말; 및 상기 관리자 단말로부터 상기 알림 메시지를 수신하여, 상기 알림 메시지와 연관된 음성 신호를 상기 하나 이상의 스마트 귀마개 중 미리 결정된 스마트 귀마개로 송신하는 서버를 포함하고, 서버는 어느 하나의 스마트 귀마개로부터 전달되는 가스 감지에 따른 위험 신호를 적어도 다른 하나의 다른 스마트 귀마개로 전달하는 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개를 이용한 알림 메시지 전달 시스템이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 소음이 발생하는 작업장 또는 산업현장 등에서 귀마개를 착용하는 경우 소음과 대화가 모두 차단됨으로써 작업자 간의 의사소통이 어려워지고, 의사소통의 부재로 인한 생산성 저하 및 산업재해 발생을 방지하는데 도움을 줄 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 소음 현장 작업자들이 난청 위험을 알면서도 의사소통의 어려움과 착용의 불편함 등을 이유로 방음 귀마개를 착용하지 않게 되는 문제를 해결할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 착용 시에 소음만 차단하면서 작업자 간에 의사소통을 가능하게 해주고, 인체공학 설계를 통해 장기간 사용하여도 귀가 편안한 스마트 귀마개 및 이를 이용한 알림 메시지 전달 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 무선 통신 기능을 통해 소음 현장에서 특정 그룹 또는 관련 작업자들에게 알림 기능을 수행하거나, 서로 편리하게 의사소통을 가능하게 해주는 스마트 귀마개 및 이를 이용한 알림 메시지 전달 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 출력되는 음성 신호의 크기를 측정하여 자동으로 볼륨을 제어하는 기능을 갖는 스마트 귀마개를 제공함으로써 스마트 귀마개 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 외부 소음은 확실하게 차단하고 사용자 간의 대화는 보다 뚜렷하게 들을 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 작업 현장에서 발생될 수 있는 가스 관련 안전사고에 따른 인명 피해를 줄일 수 있다는 장점이 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 귀마개를 도시한 정면도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 귀마개를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 귀마개의 구성요소를 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 귀마개의 마이크로폰을 도시한 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 귀마개의 마이크로폰의 다른 예를 도시한 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 귀마개의 출력부를 도시한 측단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 귀마개의 무선 통신 시스템을 도시 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 노이즈 필터링 과정을 보여주는 순서도이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개를 도시한 정면도이다.
도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개를 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개의 구성요소를 도시한 구성도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 귀마개의 예를 보여주는 정면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성 및 그에 따른 작용 효과는 이하의 상세한 설명을 통해 명확하게 이해될 것이다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 귀마개를 도시한 정면도이고, 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 귀마개를 도시한 사시도이다. 또한, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 귀마개의 구성요소를 도시한 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 귀마개(100)는 연결부(111), 행거(112), 하우징(120), 이어패드(130), 마이크로폰(140), 오디오 필터(152), 증폭부(160) 및 출력부(170)를 포함할 수 있다.
일 예시로 좌측과 우측 이어패드(130)를 연결해주는 연결부(111)와, 연결부(111)의 양단에 연결되어 이어패드(130)가 귀에 잘 고정될 수 있도록 착용 후에 귀 뒤쪽에 위치하도록 구성된 행거(112)를 포함할 수 있다. 예컨대, 연결부(111)는 플렉서블한 선이나 밴드 형태로 구성될 수 있으며, 행거(112)는 귀에 착용 시에 유연하게 휠 수 있는 플렉서블한 플라스틱이나 고무 등의 재료로 구성될 수 있으며, 복원력에 의해 착용 후에 행거(112)를 통해서 하우징(120) 및 이어패드(130)가 사용자의 귀 옆에 밀착하도록 함으로써 종래의 귀마개에 비해 착용감을 향상시킬 수 있다. 여기서 연결부(111)는 전기적 신호 및 전력을 전달하는 수단으로 사용될 수도 있다. 일 예로 전원공급부(210)는 양 측의 하우징(210) 중 한쪽에만 제공되고, 다른 한쪽으로는 연결부(111)를 통해 전력이 공급될 수 있다.
하우징(120)은 이어패드(130) 옆 쪽에 마련됨으로써 사용자의 귀 옆쪽에 각각 위치할 수 있으며, 출력부(170), 전원공급부(210), PCB(220)를 내장하여 보호하고, 소음을 차단하는 역할 등을 할 수 있다.
이어패드(130)는 하우징(120) 각각에 사용자의 귀를 향하도록 마련되고, 출력부(170)이 노출되도록 귀나 귀 둘레에 밀착됨으로써 하우징(120)과 함께 사용자의 귀에 소음이 유입됨을 차단하도록 하며, 예컨대 밀착성을 위하여 쿠션부재로 이루어질 수 있으며, 귀 또는 귓구멍에 보다 잘 밀착하기 위해 출력부(170)가 하우징(120)으로부터 돌출된 구조를 가질 수 있다.
마이크로폰(140)은 외부로부터 유입되는 소리를 수신하여 오디오 신호로 출력하는 기능을 수행하며, 일 예시로 좌우 하우징(120)에 설치될 수 있으다. 즉, 두 개의 마이크로폰(140)이 사용자의 양측 귀에 각각 대응되게 배치될 수 있으나, 설치 위치는 이에 한정되지 않는다.
도 3에서와 같이, 마이크로폰(140)은 일 예시로서, 하우징(120)에 외부와 연결되도록 설치되고 소리를 수신 또는 수집하기 위한 수집관(141)과, 수집관(141)의 입구측에 전후로 이격되도록 배치되는 전측판(142) 및 후측판(143)과, 전측판(142)과 후측판(143)에 전원이 인가되도록 함과 아울러, 소리가 수신됨으로써 서로 접촉되거나 이격되는 전측판(142)과 후측판(143)에 의해 변환되는 전기 신호를 오디오 신호로서 출력하는 회로부(144)를 포함할 수 있다. 여기서 수집관(141)은 하우징(120)의 내측에 고정되되, 하우징(120)에 형성되는 홀(미도시)을 통해서 외부와 연결될 수 있다. 전측판(142)과 후측판(143)은 전도성 재질의 플레이트로 이루어질 수 있고, 회로부(144)에 의해 진동이 가능하도록 수집관(141)의 내측에 설치될 수 있다.
도 4에서와 같이, 마이크로폰(240)은 또 다른 예시로서, 하우징(120; 도 1에 도시)에 외부와 연결되도록 위치하고 소리를 수신 또는 수집하기 위한 멤브레인(241)과, 멤브레인(241)의 외주면에 권선되고, 자기장 내에서 멤브레인(241)의 진동에 의한 전기 신호를 오디오 신호로서 출력하는 코일(242)과, 코일(242)의 내측과 외측에 각각 배치되어, 상기의 자기장을 제공하는 제 1 및 제 2 영구자석(243,244)와, 멤브레인(241)이 소리의 수신에 의해 진동하도록 멤브레인(241)을 탄성 지지하는 탄성연결부(245)를 포함할 수 있다. 탄성연결부(245)는 일 예시로 탄성을 가진 재질로 이루어지거나, 다른 예로서 주름구조와 같이 탄성을 제공할 수 있는 구조를 가질 수 있으며, 멤브레인(241)에 연결된 상태로 본체(246)에 고정될 수 있다. 멤브레인(241)은 하우징(120)의 내측에 위치하되, 하우징(120)에 형성되는 홀(미도시)을 통해서 외부와 연결됨으로써 외부로부터 전달되는 소리가 수신되도록 할 수 있다. 여기서, 마이크로폰(240)은 양측의 하우징(120)에 모두 설치될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 오디오 신호 처리부(150)는 노이즈 대역의 신호를 상쇄시키기 위한 노이즈 제거부(151)와 음성 주파수 대역을 선택 출력하기 위한 오디오 필터(152)를 포함할 수 있다.
오디오 신호 처리부(150)의 노이즈 제거부(151)는 외부로부터 들어오는 외부 음성과 외부 소음(즉, 노이즈) 중에서 노이즈 대역의 신호를 상쇄시키는 역할을 수행한다. 구체적으로, 노이즈 대역으로 결정된 주파수 대역의 범위에서만 오디오 신호를 상쇄시키기 위해, 먼저 노이즈 대역의 범위에서 오디오 신호를 검출한 후 그 오디오 신호와 크기는 같고 파형이 반대인 반대 신호(inverted signal) 또는 역 위상 신호(antiphase signal)를 간섭(interference) 신호로서 생성하고, 노이즈 대역의 범위에서 원 신호와 간섭 신호를 더함으로써, 노이즈 대역의 범위의 신호만을 상쇄시킬 수 있다.
일반적으로, 사람의 음성 주파수의 범위는 200Hz ~ 3,500Hz이다. 따라서, 노이즈 제거부(151)가 사람의 음성 주파수 대역을 제외한 부분을 노이즈 대역으로 선택하여 제거하기 위해서, 예컨대 3,500Hz나 4,000Hz 이상의 주파수 대역만을 노이즈 대역으로 선택하여, 이 대역 내에서 오디오 신호 상쇄를 통해 노이즈 제거(noise cancelling) 기능을 수행하거나, 또 다른 예로 200Hz 이하, 3,500Hz 이상의 주파수 대역을 노이즈 대역으로 선택하여, 이 대역 내에서 오디오 신호 상쇄를 통해 노이즈 제거(noise cancelling) 기능을 수행할 수 있으며, 노이즈 대역의 범위의 변경에 따라 다양하게 응용 가능할 것이다.
노이즈 제거부(151)는 능동 노이즈 제거 또는 저감을 위해 아날로그 회로 또는 디지털 회로를 이용하여 구현될 수 있으다. 노이즈 제거부(151)는 상술한 바와 같은 노이즈 제거를 통해서 미리 결정된 노이즈 대역의 주파수 범위 내에서만 신호 상쇄를 수행함으로써 효과적으로 외부 소음 또는 노이즈를 제거 가능하다.
또한, 오디오 신호 처리부(150)의 오디오 필터(152)는 마이크로폰(140)으로부터 출력되는 오디오 신호로부터 소음 신호 대역을 필터링하여 음성 신호 대역을 선택 출력하는 기능을 수행한다.
따라서, 오디오 필터(152)가 사람의 음성 주파수 대역을 선택하여 출력하기 위해서, 예컨대 3,500Hz나 4,000Hz 이하의 주파수 대역만 통과시키는 경우 3,500Hz나 4,000Hz 이하의 범위가 음성 주파수 대역으로 선택되고, 3,500Hz나 4,000Hz 이상의 고주파 대역은 필터링하여 제거할 수 있다. 이 경우, 오디오 신호로부터 소음 또는 노이즈에 해당하는 신호와 음성에 해당하는 신호를 분리하기 위하여, 낮은 주파수 범위만 통과시키는 로우패스 필터(low pass filter)가 사용될 수 있으며, 원하지 않는 주파수 대역, 즉 상대적으로 고주파에 해당하는 소음에 해당하는 주파수 대역을 필터링하여 음성 신호 대역만이 증폭부(160)에 전달되도록 할 수 있다.
또한, 200Hz ~ 3,500Hz 이내 또는 이 범위 근처의 주파수 대역만을 통과시키기 위해 로우패스 필터 대신 밴드패스 필터(band pass filter)를 사용하는 것도 가능하며, 선택 출력하는 주파수 대역은 예컨대, 200Hz ~ 4,000Hz, 250Hz ~ 3,500Hz, 200Hz ~ 3500Hz, 또는 250Hz ~ 3,000Hz 등 다양하게 설정 가능할 것이다.
여기서, 오디오 필터(152)는 디지털 필터 또는 아날로그 필터로 구성될 수 있으며, 특히 디지털 필터의 경우 소프트웨어로 필터의 특성을 정밀하게 조정가능하여 고정밀도의 필터를 구현 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면 오디오 신호 처리부(150)에서 노이즈 제거부(151)의 노이즈 대역의 오디오 신호 상쇄 기능 및 오디오 필터(152)의 음성 대역의 선택 출력을 통해 보다 효과적으로 외부 소음 또는 노이즈를 제거하고 음성 신호만 선택하여 출력하는 것이 가능해진다. 또한, 노이즈 대역과 음성 대역의 결정은 선택 출력을 위한 음성 대역 이외의 주파수 대역을 노이즈 대역으로 미리 설정하거나, 필요에 따라 노이즈 대역과 음성 대역의 일부분이 중첩되도록 설정하는 것도 가능할 것이다.
여기서, 마이크로폰(140)으로부터 출력되는 오디오 신호가 오디오 신호 처리부(150)에서 처리되는 과정에 있어서, 노이즈 제거부(151)가 먼저 미리 결정된 노이즈 대역의 범위의 신호를 상쇄시킨 이후에, 오디오 필터(152)가 미리 결정된 주파수 대역을 선택하여 출력함으로써, 노이즈 제거를 통해 상쇄된 노이즈 대역 범위의 신호가 다시 한번 필터링을 통한 선택 출력으로 제거되는 것이 가능하다. 또한, 위와 반대의 순서로 마이크로폰(140)으로부터 출력되는 오디오 신호가 먼저 오디오 필터(152)를 통해 미리 결정된 주파수 대역을 선택하여 출력하고 난 이후에, 노이즈 제거부(151)를 통해 미리 결정된 노이즈 대역의 범위의 신호를 상쇄시키는 기능을 수행하는 것도 가능하다.
증폭부(160)는 도 2에서와 같이, 오디오 신호 처리부(150)에 의해 출력되는 음성 신호를 증폭하여 출력부(170)에 전달하도록 한다. 출력부(170)는 증폭부(160)에 의해 증폭된 음성 신호에 따라 사용자의 귀에 음성을 출력하도록 하우징(120)으로부터 노출되도록 마련된다.
또한, 증폭부(160)와 통신하는 제어부(180)는 자동 볼륨 제어를 위해 오디오 신호 처리부(150)에서 선택 출력된 오디오 신호의 크기와 미리 결정된 기준값을 비교하여 기준값보다 작거나 큰 경우에 기준값 또는 기준값 근처의 범위로 신호 크기를 맞추기 위해서 증폭부(160)에서 수행하는 신호 증폭의 크기를 제어할 수 있다.
이와 같은 자동 볼륨 제어 기능은 스마트 귀마개의 사용자가 듣기에 적당한 크기의 음성 신호를 적응적으로 만들어주기 위함이며, 미리 결정된 음성 신호의 크기 관련 기준값은 예컨대, 50dB 내지 80dB, 또는 40dB 내지 70dB, 또는 55dB 내지 75dB 사이의 어느 하나의 값을 이용할 수 있으며, 사용자의 선호도 또는 청력에 따라 적절하게 변경 가능할 것이다. 또한, 음성 신호의 크기 관련 기준값이 특정 값이 아닌 위에서 예시한 범위와 유사한 범위로 설정될 수도 있다. 예컨대, 55dB 내지 75dB의 범위를 기준값으로 설정하는 경우, 이 기준 범위 내에 있는 경우에는 신호 크기의 증폭을 수행하지 않고, 이 범위 내에 있지 않는 신호 크기에 대해서만 신호 증폭을 수행하는 것도 가능할 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 스마트 귀마개는, 이와 같은 자동 볼륨 제어 기능, 즉 오디오 신호 처리부(150)에서 출력된 오디오 신호와 미리 결정된 기준값과의 비교를 통해 오디오 신호의 증폭 크기를 제어하는 동작을 활성화시키기 위한 스위치를 더 포함할 수 있다. 사용자가 자동 볼륨 제어 기능을 활성화시키기 위해서는 자동 볼륨 제어 스위치를 온(on)하고, 자동 볼륨 제어 기능을 비활성화시키는 경우에는 자동 볼륨 제어 스위치를 오프(off)시킴으로써, 자동 볼륨 제어 기능이 필요없는 경우에 스마트 귀마개에서의 배터리 소모를 감소시킬 수 있다.
또한, 자동 볼륨 제어 스위치를 통해 사용자가 선호하는 출력되는 음성 신호의 크기를 높음, 중간, 낮음 또는 높은, 낮음과 같이 선택할 수 있도록 구성가능하며, 사용자의 선호도나 청력 상태에 따라 자동 볼륨 제어되는 음성 신호의 출력 크기가 사용자별로 선택할 수 있도록 구현하는 것도 가능할 것이다.
출력부(170)는 일 예시로서 도 5에 도시된 바와 같은 드라이버 유닛 구조를 가질 수 있다. 도 5를 참조하면, 진동판에 해당하는 다이어프램(171)이 사용자의 귀측을 향하여 진동이 가능하도록 본체(175)에 설치될 수 있고, 본체(175)에 설치되는 아마추어(172)에 음성신호로서 전기 신호가 수신되는 코일(173)이 권선되며, 코일(173) 측에 자기장을 인가하도록 영구자석(174)이 설치될 수 있는데, 자기장 내에서 전기 신호가 인가되는 코일(173)을 통해서 다이어프램(171)에 진동이 발생되도록 함으로써 음성이 사용자의 귀에 출력되도록 할 수 있으며, 이러한 스피커 구조 외에도 공지된 다양한 방식의 스피커가 사용될 수 있음은 물론이다.
스위치(181)는 마이크로폰(140)을 통한 소리의 수신과 출력부(170)를 통한 음성의 출력을 제어하도록 하우징(120)에 마련될 수 있는데, 일 예시로 마이크로폰(140)과 증폭부(160)에 전원공급부(210)로부터 공급되는 전원을 온(on)/오프(off)시키도록 하우징(120)에 돌출되도록 마련되는 스위치로 이루어질 수 있다.
한편, 스위치(181)는 하우징(120)에 돌출되도록 마련될 수 있는데, 상기의 스위치와는 다른 예로서 동작신호를 제어부(180)에 출력하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 제어부(180)는 스위치(181)를 통해 제 1 설정시간 동안 마이크로폰(140)과 증폭부(160)를 동작시킬 수 있다. 또한 제 1 설정시간의 카운트를 위하여 타이머(182)가 마련될 수 있는데, 타이머(182)는 제 1 설정시간, 예컨대 1분 내지 5분 동안을 카운트하여 제 1 설정시간의 경과를 제어부(180)에 신호로서 전달할 수 있다.
또한 다른 예로서, 제어부(180)는 스위칭부(181)의 온(on)/오프(off) 동작을 통해 마이크로폰(140)과 증폭부(160)를 동작시키고, 증폭부(160)로부터 제 2 설정시간 동안 음성신호가 출력되지 아니하는 경우 마이크로폰(140)과 증폭부(160)의 동작을 정지시키도록 할 수 있다. 또한 타이머(182)는 제 2 설정시간, 예컨대 30초 내지 3분을 카운트하여 제 2 설정시간의 경과를 제어부(180)에 신호로서 전달할 수 있다.
또한, 제어부(180)는 스위칭부(181)의 연속적인 동작 횟수를 감지하여 스위칭부(181)의 동작 횟수 및 간격에 기초하여 제 1 및 제 2 설정시간을 자동 조절하는 기능을 구현할 수 있다. 제어부(180)는 일 예시로 PCB(191)의 일부 또는 전부로 이루어져서 하우징(120)의 내측에 설치될 수 있다. 또한, 전원 공급부(190)는 일 예시로 배터리로서 하우징(120) 내에 설치될 수 있으며, 동작에 필요한 전원을 공급시킬 수 있다.
통신부(183)는 유니캐스트, 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 등의 통신 방식을 통해 사용자의 음성 신호를 송수신하기 위한 통신 모듈을 포함한다. 음성 신호 송신의 경우, 수신인이 특정인 한 명인 경우 유니캐스트, 수신인이 특정 그룹으로 여러 명인 경우 멀티캐스트, 수신인이 통신 가능한 모든 수신인으로 설정하는 경우 브로드캐스트 방식을 사용할 수 있다.
통신부(183)는 예컨대, 블루투스, IEEE 802.11 또는 초광대역 통신(UWB) 통신 프로토콜 중 적어도 하나를 지원하는 통신 모듈을 포함할 수 있다. 스마트 귀마개(100)는 통신부(183)를 통해 중앙 서버로부터 중요한 알림이나 음성 메시지 등을 수신하여, 출력부(170)를 통해 알림을 출력할 수 있다.
또한, 통신부(183)를 통해 사용자 자신의 음성 신호를 통신 가능한 범위 내에서 다수의 사용자들에게 전달 가능하며, 제어부(180)에서 음성 신호 수신인을 미리 설정된 그룹 내 각 사용자의 식별 정보를 이용하여 멀티캐스트 통신으로 그룹 내 스마트 귀마개에만 음성 신호를 송신하는 것이 가능하며, 또한 통신 가능한 범위 내의 모든 스마트 귀마개를 수신인으로 지정하고 브로드캐스트 통신으로 모든 스마트 귀마개에 음성 신호 송신을 수행하는 것도 가능하다.
또한, 일 예시로 사용자의 음성 신호를 송신하기 위한 송신 모드의 동작을 활성화하는 송신 모드 스위치(184)를 더 포함할 수 있다. 송신 모드 스위치(184)가 오프(off)되어 있는 경우에는 외부의 음성이나 소음을 수신하는 일반 모드로 동작하며, 송신 모드 스위치(184)를 온(on)하는 경우, 송신 모드의 동작이 활성화되어 사용자의 음성 신호를 마이크로폰(140)을 통해 수신하고, 통신부(183)를 통해 미리 결정된 수신인, 즉 다른 스마트 귀마개들에 음성 신호를 송신할 수 있다. 이 경우, 사용자의 음성 신호도 외부 소리를 처리하는 것과 같이 오디오 필터(152) 및 증폭부(160)를 통해 소음을 제거 가능하며, 사용자 본인 음성 수신의 경우 소음의 영향이 작아 제거가 필요 없는 경우에는 오디오 필터(152)나 증폭부(160)의 처리 없이 바로 제어부(180)로 전달하여 송신하는 방법도 가능하다.
예컨대, 사용자가 작업 중에 자신의 음성을 미리 설정된 다른 스마트 귀마개에 송신하기 위해서, 사용자는 송신 모드 스위치(184)를 온(on)하여 송신 모드의 동작을 활성화하고, 말함으로써 다른 사용자들에게 자신의 음성 신호를 전달할 수 있으며, 다른 사용자들은 외부 소리가 아닌 통신부(183)를 통해 직접 수신되는 음성 신호를 출력부(170)를 통해 바로 출력하여 들음으로써 다른 사용자의 음성을 크고 명확하게 듣는 것이 가능해진다.
이와 같은 본 발명에 따른 스마트 귀마개에 따르면, 기계 소리 등 작업현장에 발생되는 대부분 소음과 사람의 말소리는 서로 다른 주파수 대역을 가지고 있다. 따라서 본 발명의 스마트 귀마개(100)의 내부에 주파수 대역별로 소리를 분리할 수 있는 오디오 필터(152)가 마련됨으로써, 기계음 등과 같은 작업장의 소음이 사용자의 귀에 안들리게 차단하는 한편, 사람들 간의 대화는 들릴 수 있도록 한다.
이와 같이, 본 발명에 의한 스마트 귀마개(100)는 작업장 등에서 발생되는 여러 소음을 차단하면서 작업자 간에 대화 소리가 들리도록 함으로써, 소음 차단을 위한 귀마개를 착용한 상태에서도 작업자 간의 의사소통이 가능하도록 하고, 의사소통의 부재로 인한 생산성 저하 및 산업재해 발생을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면 동일 작업 그룹이나 같이 작업하는 모든 사용자들에게 통신부를 통해 음성 신호를 전달함으로써 효과적인 의사 소통을 수행할 수 있다. 또한, 본 발명은 귀에 대한 소음 차폐력 및 착용감이 우수하고, 작업에 방해를 주지 않도록 사용의 편리성을 제공함으로써 작업 효율을 높일 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 귀마개의 무선 통신 시스템을 도시한 블록도이다. 도 6을 참조하면, 스마트 귀마개를 이용한 알림 메시지 전달 시스템은 관리자 단말(610)과 복수 개의 스마트 귀마개를 포함하는 제1 그룹(620) 및 제2 그룹(630)과, 서버(640)를 포함할 수 있다.
관리자 단말(610)은 서버에 접속하여 무선 통신을 이용한 알람 또는 음성 메시지를 송신하거나 사용자 그룹을 설정하고 제어함으로써 특정 사용자들에게만 알람 또는 음성 메시지를 송신할 수 있다. 여기서, 알람은 특정 상황을 알려주는 전자음, 알림음 등을 포함하며 음성 메시지는 직접 녹음된 육성이나 전자 음성 등을 포함할 수 있으며, 이와 같은 알람 또는 메시지는 관리자 단말(610)의 텍스트 입력 또는 음성 입력 등을 통해서 입력가능하며, 이에 한정되지 않는다.
여기서, 관리자 단말(610)은, 스마트 귀마개 중 어느 하나일 수도 있으며, 독립적으로 제공되는 관리자용 컴퓨터(PC) 또는 스마트폰, 태블릿 등과 같은 모바일 단말기 중 하나일 수 있다.
현장에서 스마트 귀마개를 착용하는 사용자들은 작업 그룹이나 작업 환경에 따라 그룹화될 수 있다. 예컨대, 제1 작업을 수행하는 사용자들의 제1 스마트 귀마개(621), 제2 스마트 귀마개(622), 제3 스마트 귀마개(623) 및 제4 스마트 귀마개(624)가 제1 그룹으로 설정될 수 있고, 또 다른 제2 작업을 수행하는 사용자들의 제5 스마트 귀마개(631), 제6 스마트 귀마개(632), 제7 스마트 귀마개(633) 및 제8 스마트 귀마개(634)가 제2 그룹으로 설정되어 구분될 수 있다. 이와 같은, 그룹 설정 및 관리는 서버(640)를 통해 수행될 수 있으며, 또한 중앙 관리자 또는 스마트 귀마개의 사용자들은 자신의 스마트폰 또는 컴퓨터 등과 같은 관리자 단말(610)을 통해 서버(640)에 접속하여 신규 그룹 추가, 변경과 같은 설정 및 관리를 수행할 수도 있을 것이다.
도 6에서의 모든 스마트 귀마개(621,622,623,624,631,632,633,634)는 통신부(183)를 이용하여 서버(640)와 통신이 가능하며, 서버로부터 중요한 알림이나 음성 메시지 등을 수신할 수 있다. 따라서, 서버(640)를 통해 통신 가능한 모든 스마트 귀마개(621,622,623,624,631,632,633,634)에 작업과 관련된 전체 공지를 송신할 수 있으며, 작업중인 사용자들은 스마트 귀마개를 통해서 관련 공지를 들을 수 있다. 또한, 서버(640)는 각각의 스마트 귀마개의 식별 정보를 저장하고 있으며, 필요에 따라 유니캐스트, 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 중 어느 하나의 방식을 통해 알림이나 음성 메시지를 전송가능하다. 예컨대, 중앙 관리자 또는 스마트 귀마개 사용자가 특정 사용자 그룹, 예컨대 제1 그룹(620) 내의 스마트 귀마개(621,622,623,624)에만 메시지를 송신하고자 하는 경우, 제1 그룹(620) 내의 스마트 귀마개(621,622,623,624)의 식별 정보를 이용하여 관리자 단말(610)을 통해 서버(640)에 접속하여 수신인을 설정한 후 제1 그룹(620)에만 중요 알림이나 공지를 송신할 수 있다.
또한, 미리 설정된 그룹화를 통해 제1 스마트 귀마개(621)의 사용자가 자신의 음성을 같은 그룹 내의 다른 스마트 귀마개(622,623,624)에게만 전달하도록 할 수 있다. 이 경우, 제1 그룹 내의 스마트 귀마개(621,622,623,624)는 자신의 그룹 내에 있는 스마트 귀마개들의 식별 정보를 가지고 있고, 자신의 음성을 송신 시에 제어부에서 이와 같은 식별 정보를 이용하여 자신의 그룹에 속한 스마트 귀마개에만 멀티캐스트 방식을 이용하여 음성 신호를 전달할 수 있다. 또한, 서버(640)를 통해서만 그룹 관리 및 수신인 지정을 수행하는 경우, 제1 스마트 귀마개(621)의 음성 신호가 서버(640)로 먼저 전달된 이후, 서버에서 미리 설정된 수신인들, 예컨대 제1 그룹 내의 다른 스마트 귀마개(622,623,624)에만 음성 신호를 전달하는 방법도 가능하다. 또한, 그룹 설정이 필요 없는 경우 자신의 음성 송신을 원하는 사용자가 브로드캐스트 방식을 이용하여 음성 신호를 전달 가능하며, 이 경우 통신 가능한 범위에 있는 모든 스마트 귀마개들이 그 음성 신호를 수신하도록 설정할 수도 있다. 이 경우, 블루투스, IEEE 802.11 또는 초광대역 통신(UWB) 등 사용하는 통신 프로토콜에 따라 통신 가능한 범위가 상이해 질 수 있다.
이와 같은 스마트 귀마개는 무선 통신 기능을 통해 소음 현장에서 모든 사용자에게 중요한 공지나 알림을 수행하거나, 특정 그룹 또는 관련 작업자들에게만 알림 또는 음성 전송 기능을 수행하거나, 서로 편리하게 의사소통을 가능하게 해주는 효과를 가지고 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 노이즈 필터링 과정을 보여주는 순서도이다.
도 7을 참조하면, 제어부(180)는 양측 하우징(120), 즉 사용자의 좌우에 제공된 마이크로폰(140)으로부터 출력되는 오디오 신호를 수집한다(S110). 여기서 제어부(180)로 수집되는 오디오 신호는 오디오 신호 처리부(150)를 거치지 않은 상태일 수 있다.
제어부(180)는 양측의 마이크로폰(140)에서 제공되는 오디오 신호를 비교하여 해당 오디오 신호가 제거해야 하는 노이즈 신호인지, 아니면 스마트 귀마개(100)의 착용자에게 제공되어야 하는 음성 신호인지 판단한다(S120). 여기서, 제어부(180)가 비교하는 오디오 신호는 소리의 진폭, 주파수, 크기일 수 있다. 이하의 실시예에서는 소리의 크기(dB)를 비교값으로 양측의 마이크로폰(140)에서 출력되는 오디오 신호를 비교하는 것을 예로 들어 설명하겠다.
구체적으로, 공장에서 발생되는 소음은 대부분 매우 크거나, 아니면 먼 곳에서 발생되는 것으로서 착용하고 있는 스마트 귀마개(100)의 양측에 제공된 마이크로폰(140)에서 수집되어 출력되는 오디오 신호의 차이가 크지 않다. 즉, 마이크로폰(140)에 수집되는 소리가 소음인 경우, 양 측의 마이크로폰(140)으로부터 출력되는 소리의 크기의 차이는 상대적으로 크지 않다.
한편, 공장 내에서의 사용자 간의 대화는 상대적으로 가까운 거리에서 이뤄지며, 서로 완벽하게 얼굴을 맞대고 있는 상태가 아니라 대화자들이 서로 다른 방향을 향하고 있는 상태에서 이뤄지는 것이 일반적이다. 그에 따라, 사용자의 좌측과 우측에 제공된 마이크로폰(140)에서 수집되는 소리는 서로 다른 특성을 갖게 된다. 즉, 마이크로폰(140)에 수집되는 소리가 음성인 경우, 양 측의 마이크로폰(140)으로부터 출력되는 소리의 크기의 차이는 상대적으로 크다.
제어부(180)는 상기와 같은 소음인 경우와 음성인 경우 마이크로폰(140)을 통해 출력되는 신호에 차이가 있는 점을 활용하여, 수집된 소리가 소음인지, 음성인지 판단할 수 있다. 구체적으로, 제어부(180)는 양 측 마이크로폰(140)으로부터 수집된 오디오 신호의 차이가 기 설정된 범위 내인 경우 노이즈로 판단할 수 있고, 기 설정된 범위를 벗어나는 경우 음성으로 판단할 수 있다.
여기서, 오디오 신호의 차이는 상기 예로 든 소리의 크기, 주파수, 진폭 등의 구체적으로 구별 가능한 모든 차이점을 의미할 수 있으며, 소음과 음성을 구별하기 위한 기준은 상기와 같은 차이점들 중 하나 이상으로 설정될 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 상기와 같은 소음과 음성의 판단이 제어부(180)에서 이뤄지는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이와 같은 판단은 오디오 신호 처리부(150)에서 이뤄질 수도 있다. 본 발명의 사상은 소음과 음성의 판단이 양 측 마이크로폰(140)에 수집되는 정보의 차이를 기준으로 이뤄진다는 것에 있으며, 그 판단 주체가 무엇인가에는 한정되지 않는다.
양 측 마이크로폰(140)으로부터 출력되는 오디오 신호의 차이가 기 설정된 범위라고 판단되는 경우, 오디오 신호 처리부(150)는 마이크로폰(140)으로부터 출력되는 신호를 노이즈라고 판단하여 처리한다(S130). 여기서, 오디오 신호 처리부(150)의 처리는 해당 오디오 신호를 완전히 제거하거나, 완전히 필터링하는 것을 포함하며, 기 설정된 범위 내로 해당 오디오 신호를 약화시키거나, 기 설정된 범위만 제거/필터링하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 양 측 마이크로폰(140)으로부터 출력되는 오디오 신호의 차이가 기 설정된 범위를 벗어난다고 판단되는 경우, 오디오 신호 처리부(150)는 음성이라고 판단하여 처리한다(S140). 여기서, 오디오 신호 처리부(150)의 처리는 해당 오디오 신호를 그대로 통과시키거나 필터링하지 않는 것을 포함하며, 기 설정된 범위 내로 해당 오디오 신호를 강화 시키거나, 기 설정된 범위만 제거/필터링하는 것을 포함할 수 있다.
여기서, 양 측 마이크로폰(140)으로는 노이즈와 음성이 동시에 수집될 수 있는데, 이 경우, 제어부(180)는 서로 대응되는 주파수/진폭에 해당하는 신호들을 비교함으로써, 노이즈와 음성 여부를 판단할 수 있으며, 각각의 신호에 대응하여 상기 S130 단계 및 S140 단계를 수행할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 외부 소음은 확실하게 차단하고 사용자간의 대화는 보다 뚜렷하게 들을 수 있다는 장점이 있다.
이와 같은 스마트 귀마개는 무선 통신 기능을 통해 소음 현장에서 모든 사용자에게 중요한 공지나 알림을 수행하거나, 특정 그룹 또는 관련 작업자들에게만 알림 또는 음성 전송 기능을 수행하거나, 서로 편리하게 의사소통을 가능하게 해주는 효과를 가지고 있다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개를 도시한 정면도이고, 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개를 도시한 사시도이다. 또한, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개의 구성요소를 도시한 구성도이다. 도 1 및 도 2의 구성요소와 동일하거나 유사한 구성요소에 대한 구체적인 설명은 생략할 것이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개(100)는 연결부(111), 행거(112), 하우징(120), 이어패드(130), 마이크로폰(140), 오디오 필터(150), 증폭부(160), 출력부(170), 가스 감지 센서(185), 및 위험 경고부(186)를 포함할 수 있다.
스마트 귀마개(100)는 가스 감지 센서(185)를 통해 위험 가스가 감지된 경우, 통신부(183)를 통해 중앙 서버로 위험 가스의 감지를 알리거나, 중앙 서버로부터 통신부(183)를 통해 위험 가스의 감지 사실을 전달받을 수 있다.
또한, 일 예시로 사용자의 음성 신호를 송신하기 위한 송신 모드의 동작을 활성화하는 송신 모드 스위치(184)를 더 포함할 수 있다. 송신 모드 스위치(184)가 오프(off)되어 있는 경우에는 외부의 음성이나 소음을 수신하는 일반 모드로 동작하며, 송신 모드 스위치(184)를 온(on)하는 경우, 송신 모드의 동작이 활성화되어 사용자의 음성 신호를 마이크로폰(140)을 통해 수신하고, 통신부(183)를 통해 미리 결정된 수신인, 즉 다른 스마트 귀마개들에 음성 신호를 송신할 수 있다. 이 경우, 사용자의 음성 신호도 외부 소리를 처리하는 것과 같이 오디오 필터(150) 및 증폭부(160)를 통해 소음을 제거 가능하며, 사용자 본인 음성 수신의 경우 소음의 영향이 작아 제거가 필요 없는 경우에는 오디오 필터(150)나 증폭부(160)의 처리 없이 바로 제어부(180)로 전달하여 송신하는 방법도 가능하다.
예컨대, 사용자가 작업 중에 자신의 음성을 미리 설정된 다른 스마트 귀마개에 송신하기 위해서, 사용자는 송신 모드 스위치(184)를 온(on)하여 송신 모드의 동작을 활성화하고, 말함으로써 다른 사용자들에게 자신의 음성 신호를 전달할 수 있으며, 다른 사용자들은 외부 소리가 아닌 통신부(183)를 통해 직접 수신되는 음성 신호를 출력부(170)를 통해 바로 출력하여 들음으로써 다른 사용자의 음성을 크고 명확하게 듣는 것이 가능해진다.
한편, 스마트 귀마개(100)에는 스마트 귀마개(100)를 착용한 사용자 주변의 가스를 감지할 수 있는 가스 감지 센서(185)가 제공될 수 있다. 가스 감지 센서(185)는 하우징(120)에 설치될 수 있으며, PCT(191)와 전기적으로 연결되어 감지 신호를 전달할 수 있다. 본 실시예에서는 가스 감지 센서(185)가 PCT(191) 상에 직접 설치되는 것을 예로 들어 도시하였으나, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않는다. 또한, 가스 감지 센서(185)의 일부는 외부로 노출되도록 설치되거나, 하우징(120)의 내부에 수용될 수 있다. 후자의 경우에는 외부로부터 가스가 유입될 수 있도록 하우징(120)에는 가스 연통로(미도시)가 제공될 수 있다.
아울러, 스마트 귀마개(100)는 외부로 위험 신호를 보낼 수 있는 위험 경고부(186)를 포함할 수 있다. 위험 경고부(186)는 주변의 사람들이 위험을 인지할 수 있도록 하는 것으로서, 시각적으로 위험을 인지할 수 있도록 빛을 발광하는 LED 등의 조명기기, 청각적으로 위험을 인지할 수 있도록 소리를 낼 수 있는 스피커 등의 음향기기 등이 제공될 수 있다. 물론, 시각적인 알림 수단과 청각적인 알림 수단을 모두 구비할 수도 있다.
이와 같은 위험 경고부(186)는 주변의 사용자가 위험 신호를 잘 인식할 수 있도록 하우징(120)의 외부로 노출되는 것이 바람직하다. 일 예로, 도면에 도시된 것처럼 위험 경고부(186)는 착용자의 측방, 전방, 후방에서 모두 인식할 수 있도록 하우징(120)의 정면 및 둘레를 따라 형성될 수 있다.
여기서, 가스 감지 센서(185)는 산소 농도를 감지하는 센서일 수 있다. 이 경우, 제어부(180)는 가스 감지 센서(185)로부터 감지된 산소의 농도가 기 설정된 농도 이하인 경우 또는 기 설정된 범위라고 판단되는 경우 위험 경고부(186)을 통해 주변 사용자에게 위험을 알릴 수 있다. 예를 들어, 제어부(180)는 산소의 농도가 15% 이하로 떨어지는 경우, 위험 상황으로 판단하여 위험 경고부(186)을 통해 위험을 알릴 수 있다.
또는, 가스 감지 센서(185)는 유해 가스 또는 폭발 가스를 감지하는 센서일 수 있다. 예를 들어, 가스 감지 센서(185)는 일산화탄소, 이산화탄소, 메탄, 황산화물, 질소산화물, 불소화합물, 암모니아 등을 감지하는 센서일 수 있다. 이 경우, 제어부(180)는 가스 감지 센서(185)로부터 감지된 가스의 농도가 기 설정된 농도 이상인 경우, 위험 상황으로 판단하여 위험 경고부(186)을 통해 위험을 알릴 수 있다.
여기서, 가스 감지 센서(185)는 사람이 인지할 수 없는 수준의 농도도 감지할 수 있는 수준으로 제공될 수 있으며, 상기 기 설정된 범위는 사람이 인지할 수 없는 수준의 농도로 설정되어 미연에 위험을 예방토록 할 수 있다.
한편, 제어부(180)는 가스 감지 센서(185)에서 감지된 결과가 위험 수준이라고 판단되는 경우, 위험 경고부(186)뿐만 아니라 출력부(170)를 통해 스마트 귀마개(100)를 착용하고 있는 사용자에게 위험 상황을 알릴 수 있고, 통신부(183)를 통해 다른 스마트 귀마개(100) 사용자, 또는 스마트 귀마개(100) 그룹에 속한 사용자, 또는 스마트 귀마개(100)의 전체 사용자들에게 위험의 감지를 알릴 수 있다.
이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 귀마개에 따르면, 공사 현장에서는 상황에 따라 가스의 누출 또는 부족으로 위험한 상황이 발생될 수 있고, 그에 따른 인명 피해는 심각한 수준이 될 수 있다. 그러나 상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 귀마개(100)를 이용하는 경우, 위험 상황 발생 시, 스마트 귀마개(100)를 사용하고 있는 사용자 및 그 주변의 사용자에게 신속하게 위험 상황을 알릴 수 있으므로, 필요한 안전 조치나 빠른 대피를 유도할 수 있다. 그에 따라, 공사 현장에서 발생될 수 있는 인명 사고를 막을 수 있다는 효과가 있다.
또한, 도 6을 참조하여 설명한 스마트 귀마개의 무선 통신 시스템을 이용하는 경우, 가스 감지 센서(185)를 통한 감지 결과에 따라 제어부(180)가 위험 상황이라고 판단한 경우, 위험 메시지는 기 설정된 그룹 내의 스마트 귀마개들에만 전달될 수 있다. 예를 들어, 각 그룹별로 작업장이 물리적으로 구별되어 있는 경우, 제1 그룹 내의 제1 스마트 귀마개(621)에서 위험 상황을 인식한 경우, 위험 메시지는 그룹 내의 다른 스마트 귀마개(622, 623, 624)에게만 전달될 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 귀마개의 예를 보여주는 정면도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 귀마개(200)는 사용자가 목에 착용할 수 있는 형태로 제공될 수 있다.
구체적으로, 스마트 귀마개(200)는 한 쌍의 하우징(220)과, 하우징(220)을 연결하며 사용자의 목 뒤로 거치될 수 있는 연결부(211)와, 하우징(220)으로부터 연장되는 연결선(212)과, 연결선(212)의 단부에 제공되는 출력부(270) 및 이어패드(230)를 포함할 수 있다.
하우징(220)의 내부에는 외부 음향 신호를 수집하는 마이크로폰(240)과, 상술한 오디오 필터, 증폭부, PCB, 통신부 등이 설치될 수 있다. 마이크로폰(240)은 도면에 도시된 것처럼 양측 하우징(220)에 모두 제공될 수 있다. 하우징(220)은 사용자가 스마트 귀마개(200)를 목에 걸었을 때, 목 앞쪽에서 사용자의 신체 또는 옷에 안착될 수 있도록 넓은 면적을 가질 수 있다.
연결부(211)는 그 형상을 유지할 수 있도록 소정의 강성을 갖는 튜브와, 튜브의 내부에 제공되어 양측 하우징(220)에 제공된 구성요소들을 전기적으로 연결하는 전선으로 구성될 수 있다. 일 예로, 상술한 실시예의 연결부(211)와 마찬가지로, 양측 하우징(220) 중 어느 하나의 내부에만 배터리가 제공되고, 다른 하나의 하우징으로는 연결부(211)를 통해 전원이 공급될 수 있다.
그리고, 사용자가 편리하게 스마트 귀마개(200)의 전원을 조작할 수 있도록 스위치(281)는 하우징(220)의 전면에 배치될 수 있다.
한편, 본 실시예에서 사용자에게 음성 신호를 전달하는 출력부(270)는 하우징(220)의 외부에 별도로 제공될 수 있다. 도면에 도시된 것처럼, 출력부(270)는 이어폰과 유사한 구조로 형성될 수 있으며, 단부에는 사용자의 귓구멍에 출력부(270)를 고정하고 외부 소음을 차단하기 위한 이어패드(230)가 결합될 수 있다. 여기서, 이어패드(230)는 교체 가능하게 제공될 수 있다.
본 실시예에 따른 스마트 귀마개(200)는 사용자가 스마트 귀마개(200)의 사용 시 귀에 가해지는 하중 부담을 최소화할 수 있다. 예를 들어, 귀에 거는 형태의 귀마개의 경우, 내부 부품 등의 무게 때문에 장시간 사용 시 불편함을 줄 수 있지만, 스마트 귀마개(200)의 경우 사용자는 하우징(220)의 하중을 목 부분에서 지지하고 귀에는 출력부(270) 및 이어패드(230)만 끼워지게 되므로 상기와 같은 불편함을 최소화 할 수 있다.
본 발명의 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합, 치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.
본 발명은 스마트 귀마개, 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개 및 이들을 이용한 알림 메시지 전달 시스템에 이용될 수 있다.

Claims (28)

  1. 사용자의 머리에 착용되는 착용부재;
    상기 착용부재의 양측에 각각 마련됨으로써 사용자의 귀에 위치하는 하우징;
    상기 하우징 각각에 마련되고, 귀나 귀 둘레에 밀착됨으로써 상기 하우징과 함께 사용자의 귀에 소음이 유입됨을 차단하는 이어패드;
    외부로부터 유입되는 소리를 수신하여 오디오신호로 출력하는 마이크로폰;
    상기 마이크로폰으로부터 출력되는 오디오신호로부터 소음신호를 필터링하여 음성신호를 출력하는 사운드필터;
    상기 사운드필터에 의해 출력되는 음성신호를 증폭하는 증폭부;
    상기 증폭부에 의해 증폭된 음성신호에 따라 사용자의 귀에 음성을 출력하도록 상기 하우징에 마련되는 드라이버유닛; 및
    상기 마이크로폰을 통한 소리의 수신과 상기 드라이버유닛을 통한 음성의 출력을 제어하도록 상기 하우징에 마련되는 스위칭부;
    를 포함하는, 스마트 귀마개.
  2. 사용자의 양 귀에 착용가능한 스마트 귀마개에 있어서,
    적어도 하나의 다른 사용자의 귀마개 또는 서버 중 적어도 하나와 통신하기 위한 통신부;
    외부 음성과 외부 소음을 포함한 외부 소리 또는 상기 사용자의 음성을 수신하여 오디오 신호로 출력하는 마이크로폰;
    상기 마이크로폰으로부터 출력되는 오디오 신호로부터 미리 설정된 주파수 대역을 선택하여 출력하는 오디오 필터;
    상기 선택 출력된 오디오 신호를 증폭하는 증폭부;
    상기 증폭부에 의해 증폭된 오디오 신호를 출력하거나 상기 통신부를 통해 수신된 오디오 신호를 출력하는 출력부; 및
    상기 통신부를 통해 수신된 오디오 신호를 상기 출력부에 전달하거나, 상기 사용자의 음성 신호를 상기 통신부로 전달하기 위한 제어부를 포함하고,
    상기 미리 설정된 주파수 대역은 사람의 음성 주파수 범위를 포함하는 것인, 스마트 귀마개.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제어부는 상기 사용자의 음성 신호를 수신하는 적어도 하나의 다른 사용자의 귀마개 또는 서버의 식별 정보를 이용하는 것인, 스마트 귀마개.
  4. 제2항에 있어서, 상기 통신부는 유니캐스트, 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 중 어느 하나를 이용하여 상기 사용자의 음성 신호를 송신하는 것인, 스마트 귀마개.
  5. 제2항에 있어서, 상기 사용자의 음성 신호를 송신하기 위한 송신 모드의 동작을 활성화하는 스위치를 더 포함하는, 스마트 귀마개.
  6. 제2항에 있어서, 상기 오디오 필터는 디지털 필터인 것인, 스마트 귀마개.
  7. 제2항 내지 제6항 중 어느 하나에 따른 하나 이상의 스마트 귀마개;
    알림 메시지를 생성하는 관리자 단말; 및
    상기 관리자 단말로부터 상기 알림 메시지를 수신하여, 상기 알림 메시지와 연관된 음성 신호를 상기 하나 이상의 스마트 귀마개 중 미리 결정된 스마트 귀마개로 송신하는 서버
    를 포함하는, 스마트 귀마개를 이용한 알림 메시지 전달 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 관리자 단말은, 상기 스마트 귀마개 중 어느 하나이거나, 독립적으로 제공되는 관리자용 PC 또는 모바일 단말기 중 하나인 것인, 스마트 귀마개를 이용한 알림 메시지 전달 시스템.
  9. 제7항에 있어서, 상기 서버로부터 음성 신호를 수신받는 미리 결정된 스마트 귀마개는 상기 관리자 단말에 의해 입력받은 정보에 기초하는 것인, 스마트 귀마개를 이용한 알림 메시지 전달 시스템.
  10. 사용자의 양 귀에 착용가능한 스마트 귀마개에 있어서,
    외부 음성과 외부 소음을 포함한 외부 소리를 수신하여 오디오 신호로 출력하는 마이크로폰;
    역 위상(antiphase) 신호를 생성하고, 상기 생성된 역 위상 신호를 이용하여사람의 음성 주파수 대역 이외의 범위를 적어도 일부 포함하는 기 설정된 범위의 상기 오디오 신호의 적어도 일부를 상쇄시키는 노이즈 제거부를 포함하는 오디오 신호 처리부;
    상기 오디오 필터 또는 상기 노이즈 제거부에서 출력되는 오디오 신호를 증폭하는 증폭부; 및
    상기 증폭부에 의해 증폭된 오디오 신호를 출력하는 출력부를 포함하는 스마트 귀마개.
  11. 제10항에 있어서, 상기 오디오 신호 처리부는 상기 마이크로폰으로부터 출력되는 오디오 신호로부터 미리 결정된 주파수 대역을 선택하여 출력하는 오디오 필터를 더 포함하는 스마트 귀마개.
  12. 제10항에 있어서, 상기 오디오 필터는 디지털 필터인 것인, 스마트 귀마개.
  13. 제11항에 있어서, 상기 노이즈 제거부가 상기 기 설정된 범위의 신호를 상쇄시킨 이후에, 상기 오디오 필터가 상기 미리 결정된 주파수 대역을 선택하여 출력하는 것인, 스마트 귀마개
  14. 제10항에 있어서, 상기 오디오 신호 처리부에서 출력되는 오디오 신호의 크기와 미리 결정된 기준값을 비교함으로써 상기 오디오 신호의 증폭 크기를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것인, 스마트 귀마개.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제어부는 상기 오디오 신호 처리부에서 출력되는 오디오 신호의 크기가 상기 미리 결정된 기준값 미만인 경우, 상기 오디오 신호 처리부에서 출력되는 오디오 신호의 크기가 미리 결정된 기준값의 크기가 되도록 증폭시키는 것인, 스마트 귀마개.
  16. 제14항에 있어서, 상기 미리 결정된 기준값은 50dB 내지 80dB 사이의 어느 하나의 값을 이용하는 것인, 스마트 귀마개.
  17. 제10항에 있어서, 상기 마이크로폰은 상기 사용자의 양측 귀에 각각 대응되게 배치되고, 양측의 상기 마이크로폰으로부터 출력되는 출력 신호의 차이가 기 설정된 범위 내인지 여부에 따라 노이즈인지 음성 신호인지 판한하는 제어부를 더 포함하는 스마트 귀마개.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제어부는 양측의 상기 마이크로폰으로부터 출력되는 오디오 신호의 소리의 크기를 비교하여 노이즈인지 음성 신호인지 여부를 판단하는 스마트 귀마개.
  19. 제17항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 출력 신호가 노이즈라고 판단되는 경우, 상기 오디오 신호 처리부가 상기 출력 신호를 완전히 제거하거나, 완전히 필터링하거나, 기 설정된 범위 내로 약화시키거나, 기 설정된 범위만 제거 또는 필터링하도록 제어하는 스마트 귀마개.
  20. 제17항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 출력 신호가 음성이라고 판단되는 경우, 상기 오디오 신호 처리부가, 상기 출력 신호를 그대로 통과시키거나, 필터링하지 않거나, 기 설정된 범위 내로 강화시키거나, 기 설정된 범위만 제거 또는 필터링하도록 제어하는 스마트 귀마개.
  21. 사용자의 양 귀에 착용가능한 스마트 귀마개에 있어서,
    외부 음성과 외부 소음을 포함한 외부 소리 또는 상기 사용자의 음성을 수신하여 오디오 신호로 출력하는 마이크로폰;
    상기 마이크로폰으로부터 출력되는 오디오 신호로부터 사람의 음성 주파수 범위를 포함하는 미리 설정된 주파수 대역을 선택하여 출력하는 오디오 필터;
    상기 선택 출력된 오디오 신호를 증폭하는 증폭부;
    상기 증폭부에 의해 증폭된 오디오 신호를 출력하는 출력부;
    주변의 가스를 감지하는 가스 감지 센서;
    상기 가스 감지 센서에서 감지된 결과를 기 설정된 값과 비교하여 위험 상황인지 여부를 판단하는 제어부; 및
    상기 제어부의 판단 결과에 따라 외부로 위험 신호를 출력하는 위험 경고부를 포함하는
    가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 가스 감지 센서는 공기 중 산소의 농도를 감지하고,
    상기 제어부는 상기 산소의 농도가 기 설정된 범위라고 판단되는 경우 위험 상황으로 판단하는
    가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 가스 감지 센서는 공기 중 유해가스 및 폭발가스 중 하나 이상의 농도를 감지하고,
    상기 제어부는 상기 농도가 기 설정된 값보다 낮다고 판단되는 경우 위험 상황으로 판단하는
    가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개.
  24. 제22항 또는 제23항에 있어서, 상기 기 설정된 값은 사람이 인지할 수 있는 한계값 보다 낮거나 높은, 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개.
  25. 제21항에 있어서,
    상기 위험 경고부는 시각적인 위험 신호를 출력하는 발광 수단 및 청각적인 위험 신호를 출력하는 스피커 중 하나 이상을 포함하는, 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개.
  26. 제21항에 있어서,
    상기 제어부는 위험 상황 판단 시, 상기 출력부를 통해 착용자에게 위험 상황을 알리는, 가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개.
  27. 제21항에 있어서,
    적어도 하나의 다른 사용자의 스마트 귀마개 또는 서버 중 적어도 하나와 통신하기 위한 통신부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 위험 상황 판단 결과를 상기 통신부를 통해 상기 다른 사용자의 스마트 귀마개 또는 상기 서버에 전달하고, 상기 통신부를 통해 전달되는 가스 감지에 따른 위험 상황을 상기 위험 경고부 또는 상기 출력부를 통해 출력하는
    가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개.
  28. 제27항에 따른 하나 이상의 스마트 귀마개;
    알림 메시지를 생성하는 관리자 단말; 및
    상기 관리자 단말로부터 상기 알림 메시지를 수신하여, 상기 알림 메시지와 연관된 음성 신호를 상기 하나 이상의 스마트 귀마개 중 미리 결정된 스마트 귀마개로 송신하는 서버를 포함하고,
    서버는 어느 하나의 스마트 귀마개로부터 전달되는 가스 감지에 따른 위험 신호를 적어도 다른 하나의 다른 스마트 귀마개로 전달하는
    가스 감지 센서를 갖는 스마트 귀마개를 이용한 알림 메시지 전달 시스템.
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