KR102034549B1 - 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 방법과 솔루션 시스템 - Google Patents
가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 방법과 솔루션 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 솔루션 시스템을 운용하는 초급조종사의 운용데이터를 추출하고, 추출한 데이터를 분석하여 초급자의 운용행동패턴에서 안전사고 발생시키는 요소의 연관관계를 도출하고, 이를 기준으로 가상현실을 이용한 체험형 시뮬레이터에서 운용 커리큘럼을 통해 안전하게 건설기계를 운용하는 능력을 반복 습득하여 안전사고 발생에 대처 능력을 높이는 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 방법과 솔루션 시스템에 관한 것으로, 가상현실 기반의 체험형 건설기계용 복수의 시뮬레이터(200 ~ 202)에서 발생한 가상현실 기반 체험 데이터를 수신하여 전송부(140)를 통해 서버(300)로 전송하고, 사용자 정보를 통합 관리하는 통제실(100); 상기 통제실(100)과 통신하며, 복수의 시뮬레이터(200)의 기종 선택을 위한 구성부에서의 기종선택 선택, 환경설정, 사용자정보, 평가결과 및 평가 주행 영상이 기록되는 저장부(220)와, 안전운용실습교육 가상공간 환경을 설정하되, 건설기계 작업 및 주행에 관련된 평가항목 및 돌발 이벤트를 선택하여 시뮬레이션 환경을 설정하고, 미션 해결에 따른 운용자의 능력치를 절대적 평가하고 평가시 발생한 운용 데이터를 저장부에 기록하는 훈련평가 시나리오 생성부(230)와, 상기 시뮬레이터 작동시에 발생되는 데이터를 상기 서버(300)에서 받아 시뮬레이션을 진행하며, 시뮬레이션과정은 실시간으로 시각화 하여 모니터와 HMD로 전송하는 시뮬레이션 연산부(240)와, 조이스틱, 페달, 휠, 레버, 온/오프 스위치, HMD 센서 입력을 받아, 모니터 및 HMD 출력을 수행하는 작동부(250) 및 상기 작동부(250)의 각 요소값이 사고발생시 가장 빈도수가 많은 작동 분포값을 기준으로 낮으면 안전, 분포값에 포함되면 경고, 높으면 위험을 알람하는 화면 표시부(260)를 포함하여 구성되는 상기 복수의 시뮬레이터(200); 및 상기 복수의 시뮬레이터(200 ~202)에서 발생한 시뮬레이션 데이터를 종합하여 안전사고 유형을 도출하는 서버(300);를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 가상현실 기반의 체험형 건설기계 솔루션 시스템을 제공한다.
Description
본 발명은 가상공간에서 HMD(Head-mounted display)를 적용한 체험형 건설기계를 안전운용교육 방법 및 그 솔루션에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 건설기계 초급 조종사에게서 발생율이 높은 안전사고 유형을 초급자 운영데이터를 대체하여 확보하고 분석하여 사고 발생 패턴을 도출하고 체험형 기반의 운용교육을 반복 학습하여, 안전운용능력을 높이고 이를 편리하게 관리하기 위해 상황에 맞는 환경을 구성하고 그에 따른 커리큘럼을 연습과 평가로 구현하는 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 방법 및 그 솔루션에 관한 것이다.
건설기계 운전을 위해서는 국가 또는 협회에서 인증하는 교육 기관을 통해 기초적인 작동법과 안전교육을 받고 국가 또는 협회에서 발행하는 자격증 취득 후 가능하다. 큰힘을 사용하기 위해 무겁고 큰 형태를 가진 건설기계 특성으로 비용 및 공간의 제약으로 실습교재의 충분한 제공어려움과 안전사고 발생의 위험으로 기초 작동법 범위에서 평가된다.
부족한 운용능력의 보충은 다년간 실무 운용에서 얻게되므로 실무 운용능력이 부족한 6개월 미만의 초급조종사에서 95%이상 안전사고가 발생되고 있는 실정이다.
기계 운용 능력과 현장의 환경에 적응하면서 안전사고 발생 빈도는 매우 낮아지는 성향을 보이고있으며, 건설기계 안전사고는 기계적 특성상 사망사고 확률이 높다.
안전사고 발생에 대한 체계적인 데이터를 확보하고 이를 초급자조종교육에 적용하기 위해선 실무에서 운용되는 안전사고 발생 데이터를 확보해야 하나, 아직까지 데이터를 확보할 수 있는 시스템이 보급되지 않아 운용데이터 수집이 불가능한 상황이다.
예비 건설기계 예비조종사들의 기초교육을 국가나 협회의 인증 교육기관에서 실시하므로, 기초교육기관(국내의 경우 민간학원)은 안전사고 유발 행동 데이터를 추출하기 위한 가장 유효한 장소이다.
대한민국 특허출원 10-2017-0128962호(건설기계 가상현실 교육 장치 및 그를 이용한 건설기계 가상현실 교육/평가 방법)에서는 실제 지게차의 전체 구성품을 구비하고, 카메라와 센서를 이용하여 학습자의 공간 위치를 감지, 센싱하고, 교육/평가 시의 조작내용을 촬영하여 가상현실 교육장치 교육/평가 서버나 학습자에게 제공하여 학습자는 실제와 동일 내지 유사한 지게차 구성품과 함께 영상을 통해 자신의 학습에 대하여 가상공간에서 실제와 동일 내지 유사한 교육을 받을 수 있고, 사용자는 지게차 조작 영상을 보고 코멘트로 지도받도록 하여 실제 지게차를 이용한 교육도중 발생 될 수 있었던 안전사고나, 장비 파손 등의 문제를 방지하여 교육생의 안전 및 실제 현장 투입 시 교육경험에 따라 안전사고를 최소화하게 되고 날씨 제약없이 교육을 받을 수 있는 건설기계 가상현실 교육 장치 및 그를 이용한 건설기계 가상현실 교육/평가 방법을 제시하고 있으며, VR시뮬레이션을 통해 건설기계 운용환경을 구현하고, 기초운용교육생은 시뮬레이션 환경 상황을 인지하고 시뮬레이터를 작동시켜 상황에 반응하는 데이터를 추출하고, 데이터를 기반으로 기계적 학습을 통해 안전사고 유발행동을 도출하고, 교육 컬리큐럼에 재적용 함으로써 건설기계 운용의 안전교육 및 운용자의 운용능력을 높일 수 있는 솔루션 개발 필요성이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 솔루션 시스템을 운용하는 초급조종사의 운용데이터를 추출하고, 추출한 데이터를 분석하여 초급자의 운용행동패턴에서 안전사고 발생시키는 요소의 연관관계를 도출하고, 이를 기준으로 가상현실을 이용한 체험형 시뮬레이터에서 운용 커리큘럼을 통해 안전하게 건설기계를 운용하는 능력을 반복 습득하여 안전사고 발생에 대처 능력을 높이는 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 방법과 솔루션 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 가상현실 기반의 체험형 건설기계용 복수의 시뮬레이터(200 ~ 202)에서 발생한 가상현실 기반 체험 데이터를 수신하여 전송부(140)를 통해 서버(300)로 전송하고, 사용자 정보를 통합 관리하는 통제실(100); 상기 통제실(100)과 통신하며, 복수의 시뮬레이터(200)의 기종 선택을 위한 구성부에서의 기종선택 선택, 환경설정, 사용자정보, 평가결과 및 평가 주행 영상이 기록되는 저장부(220)와, 안전운용실습교육 가상공간 환경을 설정하되, 건설기계 작업 및 주행에 관련된 평가항목 및 돌발 이벤트를 선택하여 시뮬레이션 환경을 설정하고, 미션 해결에 따른 운용자의 능력치를 절대적 평가하고 평가시 발생한 운용 데이터를 저장부에 기록하는 훈련평가 시나리오 생성부(230)와, 상기 시뮬레이터 작동시에 발생되는 데이터를 상기 서버(300)에서 받아 시뮬레이션을 진행하며, 시뮬레이션과정은 실시간으로 시각화 하여 모니터와 HMD로 전송하는 시뮬레이션 연산부(240)와, 조이스틱, 페달, 휠, 레버, 온/오프 스위치, HMD 센서 입력을 받아, 모니터 및 HMD 출력을 수행하는 작동부(250) 및 상기 작동부(250)의 각 요소값이 사고발생시 가장 빈도수가 많은 작동 분포값을 기준으로 낮으면 안전, 분포값에 포함되면 경고, 높으면 위험을 알람하는 화면 표시부(260)를 포함하여 구성되는 상기 복수의 시뮬레이터(200); 및 상기 복수의 시뮬레이터(200 ~202)에서 발생한 시뮬레이션 데이터를 종합하여 안전사고 유형을 도출하는 서버(300);를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 가상현실 기반의 체험형 건설기계 솔루션 시스템을 제공한다.
여기서, 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 솔루션 시스템은, 건설기계의 기종을 선택하는 구성부(10)와, 상기 구성부(10)의 기종 선택에 따른 지형이나, 기후, 돌발 이벤트 등을 체험하기 위한 환경부(20)와, 상기 건설기계의 기종 선택에 따른 시뮬레이터 작동을 측정하는 작동부(30)와, 상기 작동부(30)의 작동 측정 시 발생되는 돌발 이벤트에 대한 대응을 측정하는 돌발이벤트부(40)와, 상기 돌발이벤트부(40)의 돌발 이벤트에 대한 시뮬레이터 주행체의 기울기, 이동물체 충격감지, 고정물체 충격감지, 작업공간 접촉선 감지를 검출하는 검출부(50) 및 상기 검출부(50)의 검출결과에 따라 상기 시뮬레이터 주행체의 전복, 전락, 협착, 충돌 및 감전을 포함하는 결과를 측정하는 결과부(60)를 포함하여 안전기준 결과를 도출하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 시뮬레이터(200)에서 운용시뮬레이션을 생성하는 단계(S100); 상기 시뮬레이터(200) 사용자를 인증하는 단계(S110); 상기 시뮬레이터(200)의 훈련평가 시나리오 생성부(230)에서는 훈련평가 시나리오를 설정하는 단계(S120); 상기 훈련평가 시나리오에 따른 안전기준정보를 수신하는 단계(S130); 상기 훈련평가 시나리오가 실습을 시험인지 연습평가인지 구분하여(S140), 실습 구분(S140)이 평가운용이면(S150), 훈련평가 시나리오에 따른 수행결과를 시뮬레이션 연산부(240)에서 연산하고, 화면 표시부(260)에 표시하며, 훈련 시나리오 생성부(230)에서 평가하는 단계(S160); 및 상기 수행결과 평가를 저장부(220)에 저장하거나(S180), 작동 데이터만을 저장부(220)에 저장하는 단계(S190);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 평가 단계(S160)에서, 돌발 이벤트 발생 평가 방법은, 평가운용을 시작하여(S161), 돌발 이벤트가 발생하면(S162), 돌발 이벤트에 해당하는 안전값을 수신하는 단계(S163)와, 상기 돌발 이벤트가 종료되었는지를 판단하여(S164), 종료 되었다면 사용자(학습자)의 돌발 이벤트에 대한 안전값(대응값)을 수신하여(S165), 평가운용을 종료하는 단계(S166)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 장소 및 시간의 제한을 받지 않고, 운용 환경에 맞게 구성하여 안전한 운용을 반복 숙달 할 수 있으며, 운용시 발생할 수 있는 돌발 상황에 대하여 표준화된 운영 가이드라인을 참조하여 대처할 수 있는 교육 효과가 있다.
둘째, 훈련의 달성도에 대한 다양한 방식의 평가와 이를 이용한 전국 단위 랭킹 시스템을 통해 게임의 긍정적인 경쟁심을 유발시키고, 주도적, 자발적인 훈련 분위기를 조성할 수 있는 효과가 있다.
셋째, 가상현실을 이용한 게임기반의 체험형 안전교육을 통해 종래 모의 훈련에 소요되는 막대한 예산과 비효율을 극복할 수 있는 효과가 있다.
넷째, 시뮬레이터를 이용하여 가상의 공간에서 운용을 진행함으로써 실장비 운용시 발생하는 운용유지비 및 운영 인력을 줄여 경제적일뿐만 아니라 실습시 발생되는 안전사고 위험을 줄일 수 있으며, 환경오염이 발생하지 않는다.
다섯재, 기존 건설기계는 대부분 오프라인으로 운용되므로 그 작동 데이터를 확보하기가 어려우며, 안전사고 유발 행동 데이터 추출을 위한 시뮬레이터는 높은 환경구축 비용으로 초보자 운용교육을 담당 기관의 시뮬레이터 보급이 전혀 이루어지지 않고 있으며, 이로인해 초급자의 운용 데이터 확보가 어려운 실정임에 반해 가상공간으로 실습장소를 구축 HMD를 구현하기 때문에 기존 실장비 시스템 대비 낮은 비용으로 구축할 수 있으며, 장소 및 시간적인 제약을 받지 않고, 필요에 따라 수시로 안전운용실습교육을 수행하여, 빠르게 데이터를 확보할 수 있다.
여섯째, 체험형 시뮬레이션을 이용하는 교육하는 방법으로 실습 교육시 발생할 수 있는 안전사고 위험 줄일 수 있는 솔루션시스템을 제공할 수 있다.
도 1 내지 도 2는 본 발명에 따른 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 방법과 솔루션 시스템에서 이용되는 안전기준 결과 도출 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 솔루션 시스템을 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 4 내지 도 10은 도 3에 나타낸 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 솔루션 시스템을 보다 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12는 본 발명에 따른 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 방법 중 돌발 이벤트 발생을 평가하기 위한 흐름도이다.
도 13은 본 발명에 따른 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 방법과 솔루션 시스템에서 적용하기 위한 마찰계수를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명에 따른 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 솔루션 시스템의 사용자 정보 제공 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
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도 4 내지 도 10은 도 3에 나타낸 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 솔루션 시스템을 보다 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12는 본 발명에 따른 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 방법 중 돌발 이벤트 발생을 평가하기 위한 흐름도이다.
도 13은 본 발명에 따른 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 방법과 솔루션 시스템에서 적용하기 위한 마찰계수를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명에 따른 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 솔루션 시스템의 사용자 정보 제공 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우는 해당되는 발명의 설명부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀두고자 한다. 또한 실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고, 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
도 1 내지 도 2는 본 발명에 따른 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 방법과 솔루션 시스템에서 이용되는 안전기준 결과 도출 과정을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 방법과 솔루션 시스템에서 이용되는 안전기준 결과 도출 과정은 본 발명 발명자의 대한민국 특허출원 10-2017-0128962호(건설기계 가상현실 교육 장치 및 그를 이용한 건설기계 가상현실 교육/평가 방법)에서의 건설기계 가상현실 교육 장치를 이용할 수 있는 것으로, 구성부(10), 환경부(20), 작동부(30), 돌발이벤트부(40), 검출부(50) 및 결과부(60)로 구성될 수 있다.
여기서 구성부(10)는 건설기계의 기종을 선택하는 부분으로, 건설기계는 크게 나누어 굴착, 파쇄 및 중량물 이동 등으로 구분할 수 있다.
이와 같은 기종선택에 따라 굴삭을 선택하는 경우, 파쇄, 굴착, 적재, 정지작업을 체험하게 된다.
또한 경로 주행과 중량물 이동에 해당하는 화물 이동 작업을 체험하게 된다.
환경부(20)는 지형이나, 기후, 돌발 이벤트 등을 체험하기 위한 구성으로, 예를 들어 지형의 경우에는 평탄한 지형, 비탈지형, 모래지형, 흙지형, 자갈지형, 시멘트 지형, 아스팔트 지형, 탄재 지형, 빙판지형, 다져진 눈 지형, 푸석한 눈 지형 등을 체험하게 된다. 이러한 지형은 상황에 따라 단일지형과 혼합된 형태로 존재할 수 있으며 그 비율에 따라 마찰계수가 변화되어 운용에 영향을 준다.
도 13을 참조하여 고정 운용일 경우 48Km/h 이하의 값을 적용하는 것이 바람직하다.
그리고 기후로는 눈, 비, 맑음, 구름, 안개, 바람 등을 체험하게 되는데, 환경을 시각적으로 표현하며, 눈/비/맑음/구름 등은 마찰계수의 영향을 주는 요소이다.
한편 돌발이벤트로는 고정물체, 이동물체, 지형부 변경, 작업 공간, 작업 시간 등이 있는데, 고정물체는 적재물, 정지해있는 운반차량, 건물, 전선, 그외 이동 및 회전시 충돌을 발생시키는 고정되어있는 물체이다.
그리고 이동물체는 사람, 이동하는 운반차량, 이동중인 작업차량 그외 이동중인 모든 물체이다.
또한 지형부 변경은 굴착중 토양의 재질(토사 및 바위등)이 부분적으로 변경되어있는 기계적 부하가 발생된다.
작업공간은 특정한 미션을 수행하기 위한 공간적 표시 작업 제한선, 이동 제한선 등을 총칭한다.
한편 작업시간은 운용능력을 절대적 평가하기 위한 기준시간 또는 돌발 이벤트가 발생시 대응하는 시간 등을 측정한다.
작동부(30)는 복수의 기동기로 구성될 수 있는데 예를 들면 기동기 1은 상부 동체이고, 기동기 2는 하부 이동체이며, 기동기 3은 붐작동, 기동기 4는 암작동이다. 또한 작동부(30)는 운전자 이동, 운전자 시선, 엔진속도, 안전벨트 여부 및 브레이크 작동 등을 측정한다.
돌발이벤트부(40)는 고정물체, 이동물체, 지형변경, 작업공간의 변경, 반응시간 등을 측정한다.
검출부(50)는 주행체의 기울기, 이동물체 충격감지, 고정물체 충격감지, 작업공간 접촉선 감지기 등을 검출한다.
결과부(60)는 검출부(50)의 검출결과에 따라 전복, 전락, 협착, 충돌 및 감전 등의 결과를 측정한다.
도 3은 본 발명에 따른 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 솔루션 시스템을 설명하기 위한 블록 구성도이고, 도 4 내지 도 10은 도 3에 나타낸 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 솔루션 시스템을 보다 상세히 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 솔루션 시스템은 도 3 내지 도 10에 나타낸 바와 같이, 통제실(100)과, 복수의 시뮬레이터(200, 201, 202)와 서버(300)로 구성된다.
여기서, 통제실(100)은 시뮬레이터 관제부(110)와 통제실 제어부(120)와 통신모듈(130) 및 전송부(140)로 구성된다.
통제실(100)은 시뮬레이터의 가동상태를 통합 관리하는데, 통제실 제어부(120)를 통해 시뮬레이터 관제 관리를 수행하고, 시뮬레이터 실행 관리를 수행하는 시뮬레이터 관제부(110)를 제어하고, 통신모듈(130)을 통해 시뮬레이터(200~202)에서 발생한 데이터를 수신하여 전송부(140)를 통해 서버(300)로 전송하고, 사용자 정보를 통합 관리한다.
시뮬레이터(200)는 통신모듈(210), 저장부(220), 훈련평가 시나리오 생성부(230), 시뮬레이션 연산부(240), 작동부(250) 및 화면 표시부(260)로 구성된다.
통신모듈(210)은 통제실(100)과 통신하며, 저장부(220)는 구성부에서의 기종선택 선택, 환경설정, 사용자정보, 평가결과 및 평가 주행 영상 등이 기록된다. 저장부(220)에 저장된 데이터는 통제실 제어부(120)에서 임의로 전송하거나 익일 일정시간에 서버(300)로 전송되어 지면서 시뮬레이터(200)의 저장부(220)에서는 삭제되고. 새로운 안전기준 정보를 서버(300)에서 업데이트 된다.
훈련평가 시나리오 생성부(230)는 안전운용실습교육 가상공간 환경을 설정한다. 즉 굴삭작업 및 주행에 관련된 평가항목 및 돌발 이벤트를 선택하여 시뮬레이션 환경을 설정한다. 미션 해결에 따른 운용자의 능력치를 절대적 평가하고 평가시 발생한 운용 데이터를 저장부에 기록하는 것으로, 구성(구성부)선택, 환경설정, 사용자정보, 안전기준정보에 따라 시험 및 연습을 평가한다.
시뮬레이션 연산부(240)는 시뮬레이터를 작동시에 발생되는 데이터를 연산부에서 받아 실질적인 시뮬레이션을 진행한다.
시뮬레이션과정은 실시간으로 시각화 하여 모니터와 HMD로 전송한다.
작동부(250)는 시뮬레이터(200)의 작동부분으로, 도 1에 해당 작동부에 대하여 나타낸바 있으나, 보다 상세하게는 조이스틱, 페달, 휠, 레버, 온/오프 스위치, HMD 센서 입력을 받아, 모니터 및 HMD 출력 등을 수행한다.
화면 표시부(260)는 작동부의 각 요소값이 사고발생시 가장 빈도수가 많은 작동 분포값을 기준으로 낮으면 안전, 분포값에 포함되면 경고, 높으면 위험을 알람한다.
도 9를 참조하면 데이터 분석으로 얻어진 결과 도출값 중 전복 사고의 유형값에 근접할 경우. "전복 위험성 감지"를 표시부에 표시하고, 각 작동부의 입력값 표시부를 0~100의 값으로 정의하고 안전기준표의 사고발생 분포값을 표시하며, 운전자의 각 작동값을 작동부 입력값 표시부에 연동하여, 사고 발생 분포값을 기준으로 운전작의 작동값의 위치를 비교하여 안전/경고/위험 를 표시부에 표시한다. 이때 돌발 감지시 그 기준은 돌발 사고발생 분포값 표시로 변경한다.
서버(300)는 기본적으로는 스토리지 서버(310)와 빅데이터 연산부(320)로 구성되지만 이에 더해 도 10에서와 같이 운용서버(330)와, 시뮬레이터 저장 데이터(340) 및 안전기준정보(350)를 더 포함한다.
이러한 서버(300)는 각 시뮬레이터(200 ~ 202)에서 발생한 시뮬레이션 데이터를 종합하여 안전사고 유형을 도출하는데 이때, 도 1을 통해 기계적 합습을 통한 최적의 안전운용에 가장 근접한 결과치를 도출한다.
다시 말하면 시뮬레이터 저장데이터(340)와 안전기준정보(350)를 운용하는 운용서버(330)와 연동하여 스토리지 서버(310)에서는 빅데이터 연산부(320)를 통해 돌발 이벤트 발생시 대처능력에 대한 효율적인 운용과 대응시간 상황을 도출한다.
도출된 학습결과는 통제실제어부(120)에 의하여 각 시뮬레이터(200 ~ 202)에 저장된다.
도 11은 본 발명에 따른 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명에 따른 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 방법은 도 11에 나타낸 바와 같이, 시뮬레이터(200)에서 운용시뮬레이션을 생성한다(S100).
그리고 사용자를 인증한다(S110).
시뮬레이터(200)의 훈련평가 시나리오 생성부(230)에서는 훈련평가 시나리오를 설정한다(S120).
안전기준정보를 수신한다(S130).
실습을 시험인지 연습평가인지 구분한다(S140).
실습 구분(S140)이 평가운용이면(S150), 훈련평가 시나리오에 따른 수행결과를 시뮬레이션 연산부(240)에서 연산하고, 화면 표시부(260)에 표시하며, 훈련 시나리오 생성부(230)에서 평가한다(S160).
수행결과 평가를 저장부(220)에 저장할 것인가를 판단한다(S170).
판단결과(S170) 저장을 선택하면 개인 수행결과를 저장부(220)에 저장한다(S180).
그러나 판단결과(S170) 저장을 선택하지 않았다면 작동 데이터만을 저장부(220)에 저장한다(S190). 이러한 저장결과는 시뮬레이터(200 ~ 202)의 통신모듈을 통해 통제실의 전송부를 거쳐 서버(300)로 전송된다. 서버(300)에서는 시뮬레이터에서 발생한 시뮬레이션 데이터를 종합하여 안전사고 유형을 도출하고, 안전운용에 근접한 결과치를 도출하며, 돌발 이벤트 발생에 대한 대처 능력에 대한 효율적인 운용과 대응시간 상황을 돌출하여 빅데이터화하고 이를 통해 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 방법과 솔루션 시스템을 업데이트한다.
한편 실습 구분(S140)이 평가운용이 아니면 연습 운용(S200)이므로 훈련평가 시나리오에 따른 연습만을 수행한다.
도 12는 본 발명에 따른 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 방법 중 돌발 이벤트 발생 평가 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명에 따른 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 방법 중 돌발 이벤트 발생 평가 방법은 도 12에 나타낸 바와 같이, 평가운용을 시작하여(S161), 돌발 이벤트가 발생하면(S162), 돌발 이벤트에 해당하는 안전값을 수신한다(S163). 그리고 돌발 이벤트가 종료되었는지를 판단하여(S164), 종료 되었다면 학습자의 돌발 이벤트에 대한 안전값(대응값)을 수신하여(S165), 평가운용을 종료한다.
도 14는 본 발명에 따른 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 솔루션 시스템의 사용자 정보 제공 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 솔루션 시스템의 사용자 정보 제공 시스템은 도 14에 나타낸 바와 같은 앞에서 설명한 복수의 각 시뮬레이터(200 ~ 202)에 대한 사용자(학습자)의 학습결과, 즉 훈련의 달성도에 대한 다양한 방식의 평가를 전국 단위의 랭킹 시스템을 통해 훈련을 게임과 같이 함으로써 긍정적인 경쟁심을 유발시키고, 주도적, 자발적인 훈련 분위기를 조성할 수 있는데, 이를 위하여 시뮬레이터(200)의 훈련평가 시나리오 생성부(230)에서의 훈련평가 시나리오에 따른 사용자의 실습에 대하여 시뮬레이터(200 ~ 202)의 통신모듈을 통해 통제실의 전송부를 거쳐 서버(300)로 전송되면, 예를 들면 스토리지 서버(310)에서는 실습에 대한 사용자의 수행결과 평가를 전국이나 지역(각 시도 단위)로 랭킹화하는 것이다.
또한 이러한 수행결과는 물론 복수의 각 시뮬레이터(200 ~ 202)에서 발생되는 이벤트에 대한 대처 능력에 대하여도 전국이나 지역(각 시도 단위)단위별로 사용자를 랭킹화한다. 다시 말하면 후술하는 도 11에서와 같은 일반적인 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 방법과, 도 12에 나타낸 바와 같은 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 방법 중 돌발 이벤트 발생 평가 방법에 대한 사용자 순위를 별도로 랭킹화할 수 있다는 것이다.
그리고 이러한 수행결과는 사용자별로 자신의 부족한 점, 즉 일반적인 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 방법에 대한 사용자의 숙련도를 높여야 하겠다는 것을 자각시키는 한편, 돌발적으로 발생되는 이벤트에 대한 자신의 부족한점을 자각하거나 인식하도록 하여 자신의 부족한 점을 알게 하여 사용자가 자신에데 부족한 부분을 좀더 학습하도록 하는데 도움을 줄 수 있고, 결국 이는 사용자의 숙련도를 향상시키는 것은 물론, 사용자가 현장에 투입되기 이전에 자신에게 부족한 돌발상황에 대한 대처 능력을 향상시키도록 하는 학습 능력을 향상시키는데 큰 도움이 될 것이다.
또한 이러한 전국적, 지역적 랭킹화는 관련된 건설기계 회사 서버(400)에 그 정보가 제공되거나, 취업관련 공공기관(고용노동부, 고용보험 등) 서버(500)에 사용자에 대한 체험형 건설기게 안전교육과, 돌발 이벤트 평가에 대한 랭킹 정보를 제공하여 사용자의 취업에 대한 도움을 줄 수 있다.
뿐만 아니라 중소기업 서버나, 개인사업자(중장비 사업자나 인력센터) 단말기(PC 또는 스마트폰)(600) 등에게도 사용자의 성이나 이름, 나이, 성별 등의 기본정보와 랭킹 정보를 제공하도록 할 수 있다.
이러한 사용자 랭킹 정보 제공 시 사용자에 대한 취업과 관련하여서는 금융사 서버(700)를 통해 사용자의 신용등급정보가 제공될 수도 있고, 서버(300)에서의 정보 제공에 따른 정보 제공 수수료(예를 들어, 건별, 월별 등)를 금융사 서버(700)와 건설기계회사서버(400)나, 취업관련 공공기관 서버(500)나, 개인사업자 단말기(600)로 제공되도록 할 수 있다. 물론 이러한 수수료는 믿을만한 대형건설기계회사나 취업관련 공공기관에는 무료로 제공할 수도 있고, 개인사업자 단말기(600)의 경우에는 무분별한 정보 제공 요청을 방지하는데 이용될 수도 있다. 물론 이러한 정보 제공은 교육 받는 사용자의 허가 후 제공되는 것이 바람직하다.
이상과 같은 예로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 예들에 국한되는 것이 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 예들에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 구성부 20 : 환경부
30 : 작동부 40 : 돌발이벤트부
50 : 검출부 60 : 결과부
100 : 통제실 110 : 시뮬레이터 관제부
120 : 통제실 제어부 130 : 통신모듈
140 : 전송부 200, 201, 202 : 시뮬레이터
300 : 서버 310 : 스토리지 서버
320 : 빅데이터 연산부 330 : 운용부
400 : 건설기계회사 서버 500 : 취업관련 공공기관 서버
600 : 개인사업자 단말기 700 : 금융사 서버
30 : 작동부 40 : 돌발이벤트부
50 : 검출부 60 : 결과부
100 : 통제실 110 : 시뮬레이터 관제부
120 : 통제실 제어부 130 : 통신모듈
140 : 전송부 200, 201, 202 : 시뮬레이터
300 : 서버 310 : 스토리지 서버
320 : 빅데이터 연산부 330 : 운용부
400 : 건설기계회사 서버 500 : 취업관련 공공기관 서버
600 : 개인사업자 단말기 700 : 금융사 서버
Claims (4)
- 가상현실 기반의 체험형 건설기계용 복수의 시뮬레이터(200 ~ 202)에 대한 관제 관리를 수행하는 통제실 제어부(120)와, 상기 복수의 시뮬레이터(200 ~ 202)의 실행 관리를 수행하는 시뮬레이터 관제부(110)와, 상기 복수의 시뮬레이터(200~202)에서 발생한 데이터를 수신하여 전송부(140)를 통해 서버(300)로 전송하는 통신모듈(130)을 포함하여 상기 복수의 시뮬레이터(200 ~ 202)의 가동상태를 통합관리하는 통제실(100);
상기 통제실(100)과 통신하는 통신모듈(210)과, 복수의 상기 시뮬레이터(200 ~ 202)의 기종 선택을 위한 구성부(10)에서의 기종선택, 환경설정, 사용자정보, 평가결과 및 평가 주행 영상이 기록되는 저장부(220)와, 안전운용실습교육 가상공간 환경을 설정하되, 건설기계 작업 및 주행에 관련된 평가항목 및 돌발 이벤트를 선택하여 시뮬레이션 환경을 설정하고, 미션 해결에 따른 운용자의 능력치를 절대적 평가하고 평가시 발생한 운용 데이터를 저장부에 기록하는 훈련평가 시나리오 생성부(230)와, 상기 시뮬레이터 작동시에 발생되는 데이터를 상기 서버(300)에서 받아 시뮬레이션을 진행하며, 시뮬레이션과정은 실시간으로 시각화하여 모니터와 HMD로 전송하는 시뮬레이션 연산부(240)와, 조이스틱, 페달, 휠, 레버, 온/오프 스위치, HMD 센서 입력을 받아, 모니터 및 HMD 출력을 수행하는 작동부(250) 및 상기 작동부(250)의 각 요소값이 사고발생시 가장 빈도수가 많은 작동 분포값을 기준으로 낮으면 안전, 분포값에 포함되면 경고, 높으면 위험을 알람하는 화면 표시부(260)를 포함하여 구성되는 상기 복수의 시뮬레이터(200 ~ 202); 및
상기 복수의 시뮬레이터(200 ~202)에서 발생한 시뮬레이션 데이터를 종합하여 안전사고 유형을 도출하는 상기 서버(300);를 포함하여 구성되는 가상현실 기반의 체험형 건설기계 솔루션 시스템에서,
상기 가상현실 기반의 체험형 건설기계 솔루션 시스템은 건설기계의 기종을 선택하는 상기 구성부(10)와, 상기 구성부(10)의 기종 선택에 따른 지형이나, 기후, 돌발 이벤트를 체험하기 위한 환경부(20)와, 상기 건설기계의 기종 선택에 따른 시뮬레이터 작동을 측정하는 작동부(30)와, 상기 작동부(30)의 작동 측정 시 발생되는 돌발 이벤트에 대한 대응을 측정하는 돌발이벤트부(40)와, 상기 돌발이벤트부(40)의 돌발 이벤트에 대한 시뮬레이터 주행체의 기울기, 이동물체 충격감지, 고정물체 충격감지, 작업공간 접촉선 감지를 검출하는 검출부(50) 및 상기 검출부(50)의 검출결과에 따라 상기 시뮬레이터 주행체의 전복, 전락, 협착, 충돌 및 감전을 포함하는 결과를 측정하는 결과부(60)를 포함하여 안전기준 결과를 도출하고,
상기 서버(300)는 시뮬레이터 저장데이터(340)와 안전기준정보(350)를 운용하는 운용서버(330)와, 빅데이터 연산부(320)를 통해 상기 돌발 이벤트 발생시 대처능력에 대한 운용과 대응시간 상황을 도출하는 스토리지 서버(310)를 포함하여 구성되며,
상기 서버(300)는 상기 복수의 시뮬레이터(200 ~ 202)의 상기 훈련평가 시나리오 생성부(230)에서의 훈련평가 시나리오에 따른 사용자의 실습에 대하여 상기 복수의 시뮬레이터(200 ~ 202)의 통신모듈을 통해 상기 통제실(100)의 상기 전송부(140)를 거쳐 사용자의 수행결과 평가가 전송되면 상기 스토리지 서버(310)에서는 상기 실습에 대한 사용자의 수행결과 평가를 전국이나 지역단위로 랭킹화하고, 상기 전국이나 지역단위 랭킹 정보는 건설기계 회사 서버(400)나 취업관련 공공기관 서버(500), 중소기업 서버, 중장비 사업자나 인력센터 단말기(600)에 제공됨을 특징으로 하는 가상현실 기반의 체험형 건설기계 솔루션 시스템.
- 삭제
- 청구항 1에 기재된 가상현실 기반의 체험형 건설기계 솔루션 시스템의 안전교육 방법에 있어서,
시뮬레이터(200)에서 운용시뮬레이션을 생성하는 단계(S100);
상기 시뮬레이터(200) 사용자를 인증하는 단계(S110);
상기 시뮬레이터(200)의 훈련평가 시나리오 생성부(230)에서는 훈련평가 시나리오를 설정하는 단계(S120);
상기 훈련평가 시나리오에 따른 안전기준정보를 수신하는 단계(S130);
상기 훈련평가 시나리오가 실습시험인지 연습평가인지 구분하여(S140), 실습 구분(S140)이 실습에 따른 평가운용이면(S150), 훈련평가 시나리오에 따른 수행결과를 시뮬레이션 연산부(240)에서 연산하고, 화면 표시부(260)에 표시하며, 훈련 시나리오 생성부(230)에서 평가하되, 평가운용(S150) 이면서 돌발 이벤트 발생 평가 시에는 평가운용을 시작하여(S161), 돌발 이벤트가 발생하면(S162), 돌발 이벤트에 해당하는 안전값을 수신하는 단계(S163)와, 상기 돌발 이벤트가 종료되었는지를 판단하여(S164), 종료되었다면 사용자(학습자)의 돌발 이벤트에 대한 안전값(대응값)을 수신하여(S165), 평가운용을 종료하는 단계(S166)가 포함되는 단계(S160);
상기 수행결과 평가를 저장부(220)에 저장하거나(S180), 작동 데이터만을 저장부(220)에 저장하는 단계(S190); 및
상기 훈련평가 시나리오가 실습 구분(S140)이 아닌 연습운용(S200)이면 훈련평가 시나리오에 따른 연습을 수행하는 단계;를 포함하여 이루어지고,
시뮬레이터 저장데이터(340)와 안전기준정보(350)를 운용하는 운용서버(330)와, 빅데이터 연산부(320)를 통해 상기 돌발 이벤트 발생시 대처능력에 대한 운용과 대응시간 상황을 도출하는 스토리지 서버(310)를 포함하여 상기 시뮬레이터에서 발생한 시뮬레이션 데이터를 종합하여 안전사고 유형을 도출하는 서버(300)에서는, 상기 시뮬레이터에서의 훈련평가에 대하여 복수의 시뮬레이터(200 ~ 202)로부터의 사용자의 실습에 대하여 상기 복수의 시뮬레이터(200 ~ 202)의 통신모듈을 통해 사용자의 평가가 전송되면 상기 스토리지 서버(310)에서는 상기 실습에 대한 사용자의 평가를 전국이나 지역단위로 랭킹화하고, 상기 전국이나 지역단위 랭킹 정보는 건설기계 회사 서버(400)나 취업관련 공공기관 서버(500), 중소기업 서버, 중장비 사업자나 인력센터 단말기(600)에 제공함을 특징으로 하는 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 방법. - 삭제
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| KR1020180138677A KR102034549B1 (ko) | 2018-11-13 | 2018-11-13 | 가상현실 기반의 체험형 건설기계 안전교육 방법과 솔루션 시스템 |
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