KR102114732B1

KR102114732B1 - Wearable smart safety clothing system

Info

Publication number: KR102114732B1
Application number: KR1020180153160A
Authority: KR
Inventors: 채종규
Original assignee: 대구대학교 산학협력단
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2018-11-30
Publication date: 2020-05-25

Abstract

A wearable smart safety clothing system comprises a jacket which can be worn on a user as clothes; an electronic circuit part which is disposed in the jacket and verifies falling and dropping accidents of the user according to measured values of an acceleration sensor and a gyro sensor; and an airbag part which is disposed in the jacket and explodes an inflator to expand an airbag according to control of an electronic circuit. The electronic circuit part counts that displacement of acceleration of gravity, a G value, is converged to zero for a predetermined time to verify falling or dropping of the user.

Description

웨어러블 스마트 안전의류 시스템{Wearable smart safety clothing system}Wearable smart safety clothing system

본 발명은 안전의류에 관한 것으로서, 더 상세하게는 가속도 및/또는 자이로 센서의 측정값에 의해 에어백 팽창을 제어하는 웨어러블 스마트 안전의류 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to safety clothing, and more particularly, to a wearable smart safety clothing system that controls airbag expansion by measurements of acceleration and / or gyro sensors.

현대사회는 위험요소에 대한 방어와 신체보호에 대한 관심이 증진되고 스포츠, 피트니스, 익스트림, 레저 등에 대한 관심이 높아짐에 따라 물리적 심리적 보호 기능성을 갖춘 스마트 안전 의류의 착용이 연구되고 있다.In modern society, as interest in defense and body protection against risk factors increases and interest in sports, fitness, extremes, and leisure increases, the wearing of smart safety clothing with physical and psychological protection is being studied.

종래에는 스마트 의류에 적합한 생체신호를 감지하고 컴퓨팅 기기의 모듈 교체와 내 외피 분리 및 다른 외피와의 호환을 가능하게 하는 디자인 모형을 설계 구현하여 사용성 및 착용성을 평가하여 수정 제시한 결과가 발표되었다. In the related art, the results of the proposed modification and evaluation by evaluating usability and wearability by designing and implementing a design model that detects biosignals suitable for smart clothing and enables module replacement of computing devices, separation of inner sheath and compatibility with other sheaths have been announced. .

대부분이 스포츠와 관련된 충격보호 의류에 관한 연구이며, 노인을 대상으로 한 연구로는 실제 착용하기에는 해결해야할 과제가 많이 남아 있고, 특히 노인의 기대수명이 높아지면서 노후를 보다 젊고 건강하게 보내고자 하는 욕구가 높아지고 사회활동과 야외활동이 활발해지기 때문에 이들의 기대에 부응하고, 또한, 건설현장 등에서의 근절되지 않고 있는 개인의 추락에 대하여, 추락이나 낙상 사고 순간에 개인의 머리, 목, 척추, 허리 등 인체의 치명적인 부위를 자동으로 보호해주는 스마트 안전 의류가 요구된다.Most of them are studies related to sports-related shock-protection clothing, and studies of elderly people still have many challenges to be solved, and in particular, as the life expectancy of the elderly increases, the desire to spend old age younger and healthier Because of the increase in social activities and outdoor activities, it meets the expectations of the people. Also, the fall of an individual who is not eradicated at construction sites, etc. There is a need for smart safety clothing that automatically protects critical parts of the human body.

KR10-1230437BKR10-1230437B

본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 가속도 센서 및/또는 자이로 센서의 측정값에 따라 사용자의 추락 및 낙상사고를 판단할 수 있는 웨어러블 스마트 안전의류 시스템을 제공한다.The present invention has been proposed to solve the above technical problem, and provides a wearable smart safety clothing system capable of determining a fall and fall accident of a user according to the measured values of the acceleration sensor and / or the gyro sensor.

또한, 사용자의 추락 및 낙상사고 발생시 빠른 시간 내에 내장된 에어백을 팽창시켜 머리, 목, 척추, 허리 등 인체의 치명적인 부위를 자동으로 보호할 수 있는 웨어러블 스마트 안전의류 시스템을 제공한다.In addition, it provides a wearable smart safety clothing system that can automatically protect the fatal parts of the human body such as the head, neck, spine, and waist by inflating the built-in airbag within a short time when a user falls or falls.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 사용자가 옷으로 착용할 수 있는 재킷과, 상기 재킷 내부에 배치되며 가속도 센서 및 자이로 센서 중 적어도 어느 하나 이상의 측정값에 따라 상기 사용자의 추락 및 낙상사고를 판단하는 전자회로 파트와, 상기 재킷 내부에 배치되며 상기 전자회로의 제어에 따라 인플레이터를 폭발시켜 에어백을 팽창시키는 에어백 파트를 포함하고, 상기 전자회로 파트는, 중력가속도 G값의 변위가 소정의 시간동안 영(Zero)에 수렴하는 것을 카운트하여 상기 사용자의 추락이나 낙상을 판단하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention for solving the above problem, a jacket worn by a user and disposed inside the jacket, the user's fall according to at least one measurement value of an acceleration sensor and a gyro sensor And an electronic circuit part for determining a fall accident, and an airbag part disposed inside the jacket to expand the airbag by exploding an inflator under the control of the electronic circuit, wherein the electronic circuit part displaces the gravity acceleration G value. It is characterized by determining that the user falls or falls by counting convergence to zero for a predetermined time.

또한, 본 발명에 포함되는 전자회로 파트는, 상기 중력가속도 G값의 변위가 임의값을 가지는 제1 구간과, 상기 제1 구간 이후 상기 중력가속도 G값의 변위가 소정의 시간동안 영(Zero)에 수렴하는 제2 구간과, 상기 제2 구간 이후 상기 중력가속도 G값의 변위가 소정의 크기 이상으로 변화하는 제3 구간이 연속적으로 발생했을 때, 상기 사용자의 추락이나 낙상을 판단하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the electronic circuit part included in the present invention, the displacement of the gravity acceleration G value has a random value, and the displacement of the gravity acceleration G value after the first period is zero for a predetermined time. When the second section converging to and the third section in which the displacement of the gravitational acceleration G value changes more than a predetermined size after the second section continuously occurs, characterized in that to determine the fall or fall of the user do.

또한, 본 발명에 포함되는 상기 전자회로 파트는, 상기 사용자가 아래쪽으로 떨어지는 y축의 중력가속도 및 뒤로 넘어지는 z축의 중력가속도를 고려하여 상기 사용자의 추락이나 낙상을 판단하고, 상기 사용자가 앞으로 넘어지는 x축의 중력가속도는 고려하지 않는 것을 특징으로 한다.In addition, the electronic circuit part included in the present invention determines the fall or fall of the user in consideration of the gravitational acceleration of the y-axis that the user falls downward and the gravitational acceleration of the z-axis that falls backward, and the user falls forward. It is characterized by not considering the gravitational acceleration of the x-axis.

또한, 본 발명에 포함되는 상기 에어백 파트는, 상기 재킷의 좌측에 구비되는 좌측 인플레이터와, 상기 재킷의 우측에 구비되는 우측 인플레이터와, 상기 좌측 인플레이터 및 상기 우측 인플레이터에 의해 팽창되는 상기 에어백을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the airbag part included in the present invention includes a left inflator provided on the left side of the jacket, a right inflator provided on the right side of the jacket, and the airbag inflated by the left inflator and the right inflator. It is characterized by.

또한, 본 발명에서 상기 에어백의 재질은 경질 비닐계로 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the material of the airbag in the present invention is characterized in that it is composed of a rigid vinyl system.

본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 스마트 안전의류 시스템은, 가속도 센서 및 자이로 센서 중 적어도 어느 하나 이상의 측정값에 따라 사용자의 추락 및 낙상사고를 정확하게 판단할 수 있다.The wearable smart safety clothing system according to an embodiment of the present invention can accurately determine a fall and fall accident of a user according to at least one or more measured values of an acceleration sensor and a gyro sensor.

또한, 웨어러블 스마트 안전의류 시스템은 사용자의 추락 및 낙상사고 발생시 빠른 시간 내에 내장된 에어백을 팽창시켜 머리, 목, 척추, 허리 등 인체의 치명적인 부위를 자동으로 보호할 수 있다.In addition, the wearable smart safety clothing system can automatically protect the fatal parts of the human body such as the head, neck, spine, and waist by inflating the built-in airbag within a short time when a user falls or falls.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 스마트 안전의류 시스템(1)의 구성도
도 2는 웨어러블 스마트 안전의류 시스템(1)의 재킷(30)의 예시도
도 3은 웨어러블 스마트 안전의류 시스템(1)의 전자회로 파트(10)의 개략도
도 4는 웨어러블 스마트 안전의류 시스템(1)의 에어백 파트(20)의 구성도
도 5는 웨어러블 스마트 안전의류 시스템(1)의 에어백 파트(20)의 실사도
도 6은 웨어러블 스마트 안전의류 시스템(1)의 가속도 센서의 동작 예시도
도 7은 웨어러블 스마트 안전의류 시스템(1)의 사용자의 추락이나 낙상을 판단하는 과정을 나타낸 도면
도 8은 추락감지 및 판정시점 분포를 나타낸 도면1 is a block diagram of a wearable smart safety clothing system 1 according to an embodiment of the present invention
2 is an exemplary view of the jacket 30 of the wearable smart safety clothing system 1
3 is a schematic diagram of an electronic circuit part 10 of a wearable smart safety clothing system 1
4 is a block diagram of the airbag part 20 of the wearable smart safety clothing system 1
5 is a live view of the airbag part 20 of the wearable smart safety clothing system 1
6 is an exemplary view of the operation of the acceleration sensor of the wearable smart safety clothing system 1
7 is a view showing a process of determining a user's fall or fall of the wearable smart safety clothing system 1
8 is a view showing a fall detection and determination point distribution

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings in order to describe in detail that a person skilled in the art to which the present invention pertains can easily implement the technical spirit of the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 스마트 안전의류 시스템(1)의 구성도이다.1 is a block diagram of a wearable smart safety clothing system 1 according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 웨어러블 스마트 안전의류 시스템(1)은 제안하고자 하는 기술적인 사상을 명확하게 설명하기 위한 간략한 구성만을 포함하고 있다.The wearable smart safety clothing system 1 according to the present embodiment includes only a simple configuration for clearly describing the technical idea to be proposed.

도 1을 참조하면, 웨어러블 스마트 안전의류 시스템(1)은 전자회로 파트(10)와, 에어백 파트(20)와, 재킷(30)을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, the wearable smart safety clothing system 1 includes an electronic circuit part 10, an airbag part 20, and a jacket 30.

본 실시예에서 전자회로 파트(10)는 전원회로(11), 마이크로 콘트롤러(12), 가속도 센서(13), 추가 센서(14), 추가 IoT 플랫폼(15), 배터리(16)를 구비한다. 또한, 에어백 파트(20)는 인플레이터(21)와, 에어백(22)을 포함하여 구성되며, 에어백(22)의 빠른 팽창을 위해 복수 개의 인플레이터(21)가 배치되는 것이 바람직하다.In the present embodiment, the electronic circuit part 10 includes a power circuit 11, a micro controller 12, an acceleration sensor 13, an additional sensor 14, an additional IoT platform 15, and a battery 16. In addition, the airbag part 20 includes an inflator 21 and an airbag 22, and it is preferable that a plurality of inflators 21 are disposed for rapid expansion of the airbag 22.

상기와 같이 구성되는 웨어러블 스마트 안전의류 시스템(1)과 주요동작을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the wearable smart safety clothing system (1) and the main operation configured as described above are as follows.

전자회로 파트(10)는 재킷(30) 내부에 배치되며 가속도 센서(13) 또는 자이로 센서의 측정값에 따라 사용자의 추락 및 낙상사고를 판단한다.The electronic circuit part 10 is disposed inside the jacket 30 and determines a fall or fall accident of the user according to the measured value of the acceleration sensor 13 or the gyro sensor.

에어백 파트(20)는 재킷(30) 내부에 배치되며 전자회로의 제어에 따라 인플레이터(21)를 작동시켜 에어백(22)을 팽창시킨다.The airbag part 20 is disposed inside the jacket 30 and expands the airbag 22 by operating the inflator 21 under the control of an electronic circuit.

재킷(30)은 사용자가 옷으로 착용할 수 있는 조끼 형태로 구성된다. 즉, 재킷(30)은 전자회로 파트(10) 및 에어백 파트(20)을 내부에 장착시키고 옷으로 착용할 수 있는 형태로 구성되어 있다.The jacket 30 is configured in the form of a vest that can be worn by a user. That is, the jacket 30 is configured in such a way that the electronic circuit part 10 and the airbag part 20 are mounted inside and worn as clothes.

산업 현장에는 안전벨트 등의 다양한 보호 장구의 착용에도 불구하고 개인의 추락은 근절되지 않고 있고, 평지에서 미끄러지거나 빠른 걸음 때문에 넘어지게 되는 낙상사고도 일상생활에서도 발생하고 있는 것이 현실이다.Despite the fact that various protective gears such as seat belts are worn on the industrial site, the fall of individuals is not eradicated, and it is a reality that fall accidents that slip on flat ground or fall due to fast steps also occur in everyday life.

본원발명은 추락이나 낙상에 의한 개인의 머리와 목, 척추, 허리와 골반의 골절상을 방지할 수 있는 웨어러블 스마트 안전의류 시스템(1)을 제작하는 것으로, 추락이나 낙상 상황을 가속도 센서가 감지하고, 그 상황에서 발생하는 신체의 충격과 관련된 시간이나 가속도 데이터를 기준으로 임베디드 시스템의 알고리즘이 추락이나 낙상하는 상황이라고 판단할 수 있다.The present invention is to produce a wearable smart safety clothing system (1) that can prevent the fracture of the head, neck, spine, waist and pelvis of an individual due to a fall or fall, and an acceleration sensor detects a fall or fall situation, It can be determined that the algorithm of the embedded system falls or falls on the basis of time or acceleration data related to the impact of the body occurring in the situation.

추락이나 낙상하는 상황이라고 판단될 경우, 임베디드 시스템과 전원 제어부가 인플레이터 점화기에 전력을 공급하여 폭발시키고, 인플레이터의 노즐을 통하여 충전되어 있던 이산화탄소 가스가 에어백으로 유입되어 에어백이 팽창됨으로써, 낙상이나 추락의 충격으로부터 치명적인 신체 부위를 보호하도록 해주는, 일련의 개인 재해발생 감지와 신체보호 기능 구현의 과정을 관장하는 관련 하드웨어와 소프트웨어 알고리즘 그리고 부품 및 의류 등으로 구성된 시스템을 제안한다.If it is judged that the situation is a fall or falls, the embedded system and the power control unit supply power to the inflator igniter to explode, and the carbon dioxide gas charged through the inflator nozzle flows into the air bag, causing the air bag to expand, causing the fall or fall. We propose a system consisting of related hardware and software algorithms and parts and clothing that governs the process of detecting personal accidents and implementing body protection functions, which helps protect fatal body parts from impact.

추락이나 낙상 시에 발생하는 신체의 움직임이나 이에 수반되는 충격량과 충격흡수 성능, 이를 구현하기 위한 인플레이터 용량과 센서 감지시간 등을 고려하였다.We considered the movement of the body occurring in the event of a fall or falls, the amount of impact and impact absorption, and the inflator capacity and sensor detection time to implement this.

도 2는 웨어러블 스마트 안전의류 시스템(1)의 재킷(30)의 예시도이다.2 is an exemplary view of the jacket 30 of the wearable smart safety clothing system 1.

도 2를 참조하면, 재킷(30)은 노인계층의 아웃도어 안전의류로서 질기고 가벼운 소재로 디자인하여 어두운 곳에서도 잘 드러나게 하였고, 산업현장에서 착용할 안전의류는 먼지나 오물 등의 오염에도 잘 견딜 수 있는 튼튼하고 짙은 색의 재킷으로 디자인 될 수 있다.Referring to FIG. 2, the jacket 30 is designed as a durable and lightweight material as outdoor safety clothing for the elderly, so that it is well exposed even in the dark, and safety clothing to be worn in industrial sites is well resistant to contamination such as dust or dirt. It can be designed as a sturdy, dark-colored jacket.

재킷(30)의 주머니 속에 전자회로 파트(10)를 배치하는데, 전자회로 파트(10)는 플라스틱 케이스에 의해 보호되어 사용자(착용자)가 이동을 하거나 추락, 낙상을 하더라도 전자회로 파트(10)가 고정되어 추락방향에 대한 오차가 없도록 하였다. 플라스틱 케이스의 내부면에는 소정의 두께의 스티로폼 및 방수층이 추가로 형성될 수 있다.The electronic circuit part 10 is disposed in the pocket of the jacket 30, and the electronic circuit part 10 is protected by a plastic case so that the electronic circuit part 10 is protected even if the user (wearer) moves, falls, or falls. It was fixed so that there was no error in the fall direction. A styrofoam and waterproof layer of a predetermined thickness may be additionally formed on the inner surface of the plastic case.

재킷(30)의 뒷면에 에어백 파트(20), 즉 에어백(22)과 인플레이터(21)가 배치되므로, 재킷(30)의 뒷면에는 에어백(22)의 팽창을 방해하지 않는 뒷면 개방부가 형성된다. 여기서 뒷면 개방부는 소정의 압력 이상이 발생했을 때 개방되는 절취선이 형성될 수 있다.Since the airbag part 20, that is, the airbag 22 and the inflator 21 is disposed on the back of the jacket 30, a rear opening portion that does not interfere with the expansion of the airbag 22 is formed on the back of the jacket 30. Here, the rear opening may be formed with a perforation line that opens when a predetermined pressure or more occurs.

에어백(22)이 팽창될 경우, 절취선이 파괴되면서 재킷(30)의 뒷면 개방부가 넓게 개방된다. 팽창된 에어백의 형상은 목 및 허리를 도넛형태로 감싸면서 척추의 길이를 따라 원통형 형태로 팽창된다. 즉, 팽창된 에어백은 목을 감싸는 도넛영역과, 허리를 감싸는 도넛영역, 두 도넛영역을 연결하는 원통형태로 구성될 수 있다. 따라서 팽창된 에어백(22)이 머리, 목, 척추, 허리와 골반을 감싸도록 함으로써 사고 순간 신체를 보호할 수 있다. 즉, 에어백을 팽창시키게 되면 재킷(30)의 뒷면이 개방되어서 자연스럽게 팽창된 에어백이 목과 척추 및 허리를 감싸게 되어 사고 시에 신체를 보호할 수 있다.When the airbag 22 is inflated, the perforation line is broken and the rear opening of the jacket 30 is wide open. The shape of the inflated airbag expands in a cylindrical shape along the length of the spine while wrapping the neck and waist in a donut shape. That is, the inflated airbag may be configured as a donut area surrounding the neck, a donut area surrounding the waist, and a cylindrical shape connecting the two donut areas. Therefore, the inflated airbag 22 can protect the body at the moment of an accident by enclosing the head, neck, spine, waist and pelvis. That is, when the airbag is inflated, the back of the jacket 30 is opened, and the naturally inflated airbag covers the neck, spine, and waist, thereby protecting the body in case of an accident.

참고적으로 인플레이터(21)는 복수 개가 구비될 수 있는데, 재킷(30)의 좌측에 구비되는 좌측 인플레이터와, 재킷(30)의 우측에 구비되는 우측 인플레이터가 구비될 수 있다. 따라서 복수 개의 인플레이터에 의해 에어백(22)의 팽창속도가 더욱 빨라질 수 있다.For reference, a plurality of inflators 21 may be provided, and a left inflator provided on the left side of the jacket 30 and a right inflator provided on the right side of the jacket 30 may be provided. Therefore, the expansion speed of the airbag 22 may be further increased by a plurality of inflators.

도 3은 웨어러블 스마트 안전의류 시스템(1)의 전자회로 파트(10)의 개략도이다.3 is a schematic diagram of the electronic circuit part 10 of the wearable smart safety clothing system 1.

본 실시예에서 전자회로 파트(10)는 전원회로(11), 마이크로 콘트롤러(12), 가속도 센서(13), 추가 센서(14), 추가 IoT 플랫폼(15), 배터리(16)를 구비한다. 참고적으로 가속도 센서(13)는 자이로 센서까지 포함하여 구성될 수도 있으며, 가속도만을 측정하도록 구성될 수도 있다.In the present embodiment, the electronic circuit part 10 includes a power circuit 11, a micro controller 12, an acceleration sensor 13, an additional sensor 14, an additional IoT platform 15, and a battery 16. For reference, the acceleration sensor 13 may include a gyro sensor, or may be configured to measure only acceleration.

도 3을 참조하면, 마이크로 콘트롤러(12)를 구성하는 회로(a), 인플레이터 노즐폭발 전원회로(b), LDO 전원회로(c), UART 통신회로(d), 가속도 센서회로(e)가 제시되어 있다.Referring to FIG. 3, a circuit (a) constituting the microcontroller 12, an inflator nozzle explosion power circuit (b), an LDO power circuit (c), a UART communication circuit (d), and an acceleration sensor circuit (e) are presented. It is.

전자회로 파트(10)에서 전원회로는 Low DropOut(LDO)회로로 구성되는데, LDO회로는 사용 중에 전압이 떨어지는 현상(Dropout)이 매우 낮고 300mA의 출력 전류를 보장하며, 3.3V 전압오차는 1.5% 미만으로 우수하다. 정지상태의 전류가 30mA 미만이라 배터리를 사용하는 시스템에 적합한 CMOS LDO 소자이며, 전원단의 신뢰성을 극대화하기 위하여 최악의 구동환경 하에서는 이상온도 구동정지(Thermal Shutdown)와 출력정지(Current Fold-back) 기능에 의하여 시스템의 오동작을 원천적으로 방지할 수가 있도록 설계되어 있다.In the electronic circuit part 10, the power supply circuit is composed of a low dropout (LDO) circuit. The LDO circuit has a very low dropout during use and guarantees an output current of 300mA, and a 3.3V voltage error of 1.5%. Is less than excellent. This is a CMOS LDO device suitable for a battery-powered system because the current in the stationary state is less than 30mA. In order to maximize the reliability of the power supply stage, under the worst driving environment, the abnormal temperature is driven down (Thermal Shutdown) and the output is stopped (Current Fold-back). It is designed to prevent malfunction of the system by function.

한편, 배터리는 2차 전지형태로 충전이 가능하도록 구성된다. 배터리는 리튬이온 전지로 구성될 수 있으며, 복수 개의 배터리 셀로 구성되어 충전 및 방전효율을 높일 수 있도록 구성될 수 있다.Meanwhile, the battery is configured to be charged in the form of a secondary battery. The battery may be composed of a lithium ion battery, and may be composed of a plurality of battery cells to increase charging and discharging efficiency.

배터리의 충전/방전을 제어하는 충전제어회로는 복수의 배터리 셀을 방전시킬 때, 제1 배터리 셀, 제2 배터리 셀 및 제3 배터리 셀의 충전량을 감지한 후, 충전량이 가장 높은 순서대로 캐패시터의 전력을 회로에 공급한다.When a plurality of battery cells are discharged, the charge control circuit that controls charging / discharging of the battery detects the charge amount of the first battery cell, the second battery cell, and the third battery cell, and then displays the capacitors in the order of highest charge. Supply power to the circuit.

예를 들면, 제1 배터리 셀의 충전량이 60%이고, 제2 배터리 셀의 충전량이 70%이고, 제3 배터리 셀의 충전량이 80%일 경우,For example, when the charge amount of the first battery cell is 60%, the charge amount of the second battery cell is 70%, and the charge amount of the third battery cell is 80%,

제3 배터리 셀의 전력을 우선으로 공급하다가, 충전량이 40%에 도달하면 제3 배터리 셀의 전력공급을 차단하고 제2 배터리 셀의 전력을 공급한다. 또한, 제2 배터리 셀의 충전량이 40%에 도달하면 제2 배터리 셀의 전력공급을 차단하고 제1 배터리 셀의 전력을 공급한다.The power of the third battery cell is supplied first, and when the charge amount reaches 40%, the power supply of the third battery cell is cut off and the power of the second battery cell is supplied. In addition, when the charge amount of the second battery cell reaches 40%, the power supply of the second battery cell is cut off and the power of the first battery cell is supplied.

또한, 제1 내지 제3 배터리 셀의 충전량이 모두 40% 이하 일 경우, 충전제어회로는 제1 내지 제3 배터리 셀을 병렬로 연결하여 전력을 공급한다. 충전제어회로는 충전용량이 가장 큰 제1 배터리 셀이 90% 이상 충전될 경우, 충전량을 90% 이상 유지하는 상태에서, 제1 배터리 셀의 충전전력을 제2 및 제3 배터리 셀로 전달한다.In addition, when the charge amount of the first to third battery cells is 40% or less, the charging control circuit connects the first to third battery cells in parallel to supply power. When the first battery cell having the largest charging capacity is charged at least 90%, the charging control circuit transfers the charging power of the first battery cell to the second and third battery cells while maintaining the charge amount at least 90%.

한편, 추가 센서(14)로서 영상감지센서, 음성감지센서가 더 구비될 수 있으며, 추가 IoT 플랫폼(15)으로서 냉방부, 통풍부, 온열부, 뇌혈류 감지부가 더 구비될 수 있다.Meanwhile, as an additional sensor 14, an image sensor and a voice sensor may be further provided, and as an additional IoT platform 15, a cooling unit, a ventilation unit, a heating unit, and a brain blood flow sensing unit may be further provided.

냉방부, 통풍부, 온열부는 재킷(30) 내부에 배치되어 사용자를 쾌적하게 해주는 역할을 구행하면, 뇌혈류 감지부는 별도의 구성인 헬맷에 구비되어 사용자의 뇌혈류 상태를 전자회로 파트(10)로 전송하도록 구성될 수 있다.The cooling part, the ventilating part, and the warming part are arranged inside the jacket 30 and perform a role of making the user comfortable. The cerebral blood flow detection part is provided in a separate configuration helmet, and the electronic circuit part 10 of the user's cerebral blood flow state is provided. It can be configured to transmit.

즉, 뇌혈류감지부는 사용자의 나이, 성별, 신장, 몸무게 등을 기반으로 사용자의 신체 리듬을 파악하며, 뇌혈류감지부에서 사용자의 급격한 혈류 속도 변화를 감지한 경우 사고 발생(낙상, 추락)의 추가 판단 기준으로 활용한다.That is, the cerebral blood flow detection unit grasps the user's body rhythm based on the user's age, gender, height, and weight, and when the brain blood flow detection unit detects a rapid change in blood flow rate of the user, an accident occurs (fall, fall). Use it as an additional criterion.

도 4는 웨어러블 스마트 안전의류 시스템(1)의 에어백 파트(20)의 구성도이고, 도 5는 웨어러블 스마트 안전의류 시스템(1)의 에어백 파트(20)의 실사도이다.4 is a configuration diagram of the airbag part 20 of the wearable smart safety clothing system 1, and FIG. 5 is a realistic view of the airbag part 20 of the wearable smart safety clothing system 1.

도 4 및 도 5를 참조하면, (a)는 인플레이터를 조립한 완성품을 나타낸 것이고, (b)는 화약점화기의 내부를 중점적으로 표현한 도면이다. 4 and 5, (a) is a completed product assembled with an inflator, and (b) is a view focusing on the inside of the gunpowder igniter.

내부에 노즐 전극과 기밀유지 금속막을 파손시킬 수 있도록 원추 모양의 핀을 구동할 수 있는 부스트 점화약 그리고 가스 발생약 등이 있다. There are boost igniters and gas generators that can drive the cone-shaped pins to break the nozzle electrode and hermetic metal film inside.

(b)에서 부스트 화약이 폭발하면서 발생된 가스가 피스톤을 밀어서 봄베 내부에 설치된 기밀유지 금속 막에 구멍을 내어 봄베 내에 액화 질소와 함께 충전된 이산화탄소를 봄베 밖으로 유출시킬 수 있도록 예리한 원추 모양의 핀과 이 핀을 지지하는 기둥, 그리고 이 기둥을 지지하는 지지대로 구성되어 있다. In (b), the gas generated by the explosion of the boost gunpowder pushes the piston and makes a hole in the gas-tight metal film installed inside the cylinder. It consists of a column supporting the pin and a support supporting the column.

기밀유지 금속 막에 원추 모양의 핀이 삽입되면서 금속 막에 구멍이 뚫리기 시작하고, 계속 핀을 삽입하면 원추 모양의 핀이 봄베 내부로 들어가서 핀보다 직경이 작은 기둥과 접하게 되고 파괴된 기밀유지 금속 막과 핀을 지지하는 기둥 사이로 이산화탄소가 분출된다. As a conical pin is inserted into the hermetic metal film, a hole is started to be drilled in the metal film, and if the pin is continuously inserted, the conical pin enters the inside of the cylinder, making contact with a pillar having a smaller diameter than the pin and destroying the hermetic metal Carbon dioxide is ejected between the membrane and the pillar supporting the fin.

원추 모양의 핀을 지지하는 기둥의 길이는 원추 모양의 핀이 충분히 봄베 안으로 들어갈 수 있을 정도의 길이로 설계 및 제작하고, 유출된 가스는 지지대를 지나 가스 유출 하우징(Housing)으로 유입되며 하우징 내부에는 위에서 기술한 화약 노즐 점화기 등 여러 장치가 들어가고, 한 쪽은 에어백 입구의 연결부와 그리고 다른 한 쪽은 봄베와 직접 연결되는 구조가 된다. The length of the pillar supporting the conical fin is designed and manufactured to a length sufficient to allow the conical fin to fit into the cylinder, and the outgassed gas passes through the support and flows into the gas outflow housing. Several devices, such as the gunpowder nozzle igniter described above, enter, and one has a structure that directly connects to the airbag inlet and the other to the cylinder.

봄베와의 연결을 위해서 하우징의 내부는 봄베 윗부분에 있는 나사산과 동일한 피치로 탭을 가공하고 연결용 조인트를 사용하게 된다. 화약 점화기는 인플레이터 점화 회로와 연결하도록 두 개의 리드 선이 부착되어 있다.For the connection with the cylinder, the inside of the housing is machined with the same pitch as the thread on the top of the cylinder and a joint for connection is used. Gunpowder igniters are equipped with two lead wires to connect to the inflator ignition circuit.

인플레이터는 내부 압력이 최대 150kgf/㎠, 봄베 무게가 208g, 충전가스(CO₂)무게가 60g, 합계 268g의 봄베를 제작하였다. 가스 팽창력 극대화와 겨울철 저온환경에서의 팽창력 약화를 극소화하기 위하여 충전가스(CO₂) 외에 액화질소(N₂)를 혼합하여 충전하였다.The inflator produced a cylinder with an internal pressure of up to 150 kgf / cm 2, a cylinder weight of 208 g, a filling gas (CO ₂ ) weight of 60 g, and a total of 268 g. In order to maximize the gas expansion force and minimize the weakening of the expansion force in the low temperature environment in winter, liquid nitrogen (N ₂ ) was mixed and charged in addition to the filling gas (CO ₂ ).

전자회로 파트(10)로부터 인플레이터 폭발신호가 트리거 되면 1Ω 정도의 구리선으로 제작된 전기노즐이 점화되어 점화약을 폭발시키게 되는데, 점화약은 전기 노즐의 다리 선부의 열에 의해 점화하다 같이 혼합된 가스발생제를 연소시킨다.When the inflator explosion signal is triggered from the electronic circuit part 10, an electric nozzle made of a copper wire of about 1 Ω is ignited to explode the ignition agent. The ignition agent is ignited by the heat of the leg line of the electric nozzle. To burn.

참고적으로 점화약 조성비율은 보론(Boron, 붕소) 10.0%, 산화제이구리(Cupric Oxide) 90.0%로 혼합하였고, 가스발생제는 과황산암모늄(Ammonium Persulfate) 50% , 산화제이구리(Cupric Oxide) 38.5%, 알루미늄 11.5%로 구성된다.For reference, the composition ratio of the igniter was mixed with Boron (Boron) 10.0%, Cupric Oxide 90.0%, gas generator 50% Ammonium Persulfate, 38.5% Copper Oxide , 11.5% aluminum.

한편, 화약 폭발에 의한 가스압력에 의해 1차적으로 에어백이 팽창하고, 충전가스에 의해 2차적인 에어백 팽창이 일어나도록 구성될 수도 있다.On the other hand, it may be configured to primarily expand the airbag by the gas pressure caused by the explosion of the gunpowder, and secondary airbag expansion by the filling gas.

또한, 사용자의 나이, 성별, 신장, 몸무게와, 사용자의 근육량이 입력될 경우, 사용자의 근육량에 따라 인플레이터의 가스분출압력이 자동조절될 수 있다.In addition, when the user's age, gender, height, weight, and user's muscle mass are input, the gas ejection pressure of the inflator can be automatically adjusted according to the user's muscle mass.

이때, 사용자의 스마트폰으로 팔, 목, 허리, 다리 영상을 촬영할 경우, 스마트폰의 애플리케이션에서 영상인식으로 근육량을 자동판단하고, 입력된 나이, 성별 정보를 고려하여 사용자의 균육량을 최종적으로 산출한다. 이러한 근육량 정보는 전자회로 파트(10)로 전송되고 사용자의 근육량에 따라 인플레이터의 가스분출압력이 자동 조절되어 사용자의 신체특성에 맞게 에어백 팽창속도 및 압력을 조절할 수 있다.At this time, when the arm, neck, waist, and leg images are taken with the user's smartphone, the muscle mass is automatically determined by image recognition in the application of the smartphone, and the user's growth amount is finally calculated in consideration of the input age and gender information. do. The muscle mass information is transmitted to the electronic circuit part 10 and the gas ejection pressure of the inflator is automatically adjusted according to the user's muscle mass to adjust the airbag inflation rate and pressure according to the user's body characteristics.

참고적으로 에어백(22)은 경질 비닐 소재를 사용하여 경량화와 부드러움을 추구할 수 있다. 즉, 기존의 에이백은 폴리이미드 섬유를 사용하고 재봉선을 실링하는 공정이 추가로 요구되지만, 경질비닐 타입의 에어백의 경우 히트 실링(Heat Sealing) 공법으로 빠르게 접합부위를 실링할 수 있다.For reference, the airbag 22 may use lightweight plastic material to pursue light weight and softness. That is, the existing A-bag uses a polyimide fiber and additionally requires a process of sealing a sewing line, but in the case of a hard vinyl type air bag, the joint can be quickly sealed by a heat sealing method.

도 6은 웨어러블 스마트 안전의류 시스템(1)의 가속도 센서의 동작 예시도, 도 7은 웨어러블 스마트 안전의류 시스템(1)의 사용자의 추락이나 낙상을 판단하는 과정을 나타낸 도면이다.6 is an exemplary view showing an operation of the acceleration sensor of the wearable smart safety clothing system 1, and FIG. 7 is a diagram showing a process of determining a user's fall or fall of the wearable smart safety clothing system 1.

도 6 및 도 7을 참조하면, 가속도 값을 측정한 후 낙상 낙하 판단 알고리즘에 의하여 사고로 판정되면 인플레이터가 동작하고 에어백이 팽창하도록 구성된다.6 and 7, after measuring the acceleration value, if it is determined to be an accident by the fall-fall determination algorithm, the inflator operates and the airbag is inflated.

3-AXIS 가속도 센서는 가속도 관련 데이터 값을 구하기 위하여 1초에 100회의 샘플링을 수행하여 아날로그 데이터 값으로 ADC로 전송한다. ADC는 10비트의 분해능(Resolution) 특성을 가지고 있고, 3축 가속도 센서로부터 받은 아날로그 데이터를 디지털 값으로 변환하여 낙상 판단 알고리즘에서 해석이 되어 낙상 여부를 결정하고, 그 다음 구동 단계인 인플레이터의 가스를 폭발시키기 위한 전원 제어부를 구동(Trigger) 할 수 있도록 MCU가 명령을 내려준다.The 3-AXIS acceleration sensor performs 100 samplings per second to obtain the acceleration-related data value and transmits it to the ADC as an analog data value. The ADC has a resolution of 10 bits and converts analog data received from a 3-axis accelerometer into a digital value, which is interpreted in a fall determination algorithm to determine whether it falls, and then the gas of the inflator, which is the next driving step. The MCU issues a command to trigger the power controller to explode.

인플레이터를 구동하는 전원이 트리거되어 인플레이터의 뇌관에 전력이 인가되면 인플레이터의 뇌관에 해당하는 점화용 가스가 폭발하여 인플레이터의 봄베 속에 액화상태로 농축된 이산화탄소와 소량의 질소 가스가 에어백으로 유입되어 에어백이 팽창되어 낙상 낙하 과정에서 신체를 보호한다.When the power to drive the inflator is triggered and power is applied to the primer of the inflator, the ignition gas corresponding to the primer of the inflator explodes, and carbon dioxide and a small amount of nitrogen gas concentrated in a liquefied state in the cylinder of the inflator flow into the airbag and the airbag It expands and protects the body during the fall-fall process.

낙상 낙하 알고리즘에서 중요한 기준 값은 사고라고 판단하는 기준이 신체가 50센티 이상의 변위가 변할 때라고 정의하고, 그 때의 가속도 값을 초과하는지 그렇지 않은지를 판단하고 그 때의 값을 넘을 경우는 낙상 낙하로 판단하고 MCU가 제어 명령을 내리게 되는 것이다. 머리 등 대부분의 주요 부위가 바닥에 닿아서 부상을 유발하는 시간이 0.7초 이상 걸리게 되므로 인플레이터에 전원이 공급되고 폭발하여 에어백에 공기가 유입되는 시간을 고려하면 최소한 0.7초의 절반이 안 되는 0.29초 이내에 사고여부를 판단하도록 시스템의 알고리즘을 구현하였다.The important reference value in the fall-fall algorithm is that the criterion for determining an accident is when the body is displaced by more than 50 centimeters, and it is judged whether or not the acceleration value at that time is exceeded or not. It is judged and the MCU issues a control command. Since most major parts such as the head touch the floor, it takes more than 0.7 seconds to cause an injury, so considering the time when the air is supplied to the inflator and explodes, the airbag enters the airbag within 0.29 seconds, which is less than half of 0.7 seconds. The system's algorithm is implemented to determine whether an accident has occurred.

한편, 인체의 낙상/낙하 방향 즉 센서의 X, Y, Z 축 3축의 방향성에 대해서는 일반적으로 사람이 인체의 특성 상 옆으로 즉 X축 방향으로 넘어지지는 않으므로 수직 낙하인 Y축, 얼굴 정면이나 후면 방향인 Z축을 기준으로 낙상을 판정하고, X축의 경우에는 포물선 낙하 시에 Y축으로 해석하도록 구성한다. On the other hand, the direction of the fall / fall of the human body, i.e., the X, Y, and Z axes of the sensor, is generally vertical because the person does not fall sideways, i.e., in the X axis direction, due to the characteristics of the human body. The fall is determined based on the Z-axis, which is the rear direction, and in the case of the X-axis, the fall is analyzed to be the Y-axis.

수직으로 낙하하는 경우는 Y축의 센서가 동작하고 포물선으로 떨어지는 경우는 X축과 Y축의 센서가 동작하여 판정하며, 전방이나 측면으로 낙하하는 경우는 센서가 동작하지 않도록 설계하였다. 이는 웨어러블 스마트 안전의류 시스템(1)을 착용하고 일상생활을 할 때의 걷거나 뛰거나 하는 경우에 낙상/낙하로 오동작 하는 것을 원천적으로 차단하기 위함이다.It is designed so that the sensor on the Y-axis operates when it falls vertically, and the sensor on the X-axis and Y-axis operates when it falls into a parabola, and the sensor does not operate when it falls to the front or side. This is to fundamentally block malfunctions caused by falling / falling when walking or running during daily life while wearing the wearable smart safety clothing system 1.

전자회로 파트(10)는 중력가속도 G값의 변위가 소정의 시간동안 영(Zero)에 수렴하는 것을 카운트하여 사용자의 추락이나 낙상을 판단할 수 있다.The electronic circuit part 10 may count the displacement of the gravity acceleration G value to converge to zero for a predetermined time to determine a user's fall or fall.

즉, 전자회로 파트(10)는 중력가속도 G값의 변위가 임의값을 가지는 제1 구간과,That is, the electronic circuit part 10 includes a first section in which the displacement of the gravitational acceleration G value has an arbitrary value,

제1 구간 이후 상기 중력가속도 G값의 변위가 소정의 시간동안 영(Zero)에 수렴하는 제2 구간과,A second section in which the displacement of the gravitational acceleration G value converges to zero for a predetermined time after the first section,

제2 구간 이후 상기 중력가속도 G값의 변위가 소정의 크기 이상으로 변화하는 제3 구간이 연속적으로 발생했을 때, 사용자의 추락이나 낙상이 발생했다고 판단한다.When the third section in which the displacement of the gravitational acceleration G value changes to a predetermined size or more occurs continuously after the second section, it is determined that a user's fall or fall has occurred.

이때 전자회로 파트(10)는, 사용자가 아래쪽으로 떨어지는 y축의 중력가속도 및 뒤로 넘어지는 z축의 중력가속도를 고려하여 사용자의 추락이나 낙상을 판단하고, 사용자가 앞으로 넘어지는 x축의 중력가속도는 고려하지 않을 수 있다.At this time, the electronic circuit part 10 determines the user's fall or fall in consideration of the gravitational acceleration of the y-axis and the z-axis that falls backward, and does not consider the gravitational acceleration of the x-axis where the user falls forward. It may not.

가속도 센서는 최대 4g으로 설정하고 자이로 센서는 최대 100도/sec로 설정한다. 즉, 가속도 센서의 측정값뿐만 아니라 자이로센서의 측정값인 각도까지 추가로 고려하여 추락/낙상을 판단할 수 있다. 이때, 자이로 센서의 각도 측정값만을 사용하여 사용자의 x, y, z 방위각과 모든 축에 대한 회전각 정보를 검출한 후에 사용자의 추락이나 낙상을 판단할 수도 있다.The acceleration sensor is set to a maximum of 4 g, and the gyro sensor is set to a maximum of 100 degrees / sec. That is, the fall / fall can be determined by further considering not only the measured value of the acceleration sensor but also the angle that is the measured value of the gyro sensor. At this time, the fall or fall of the user may be determined after detecting the user's x, y, and z azimuth angles and rotation angle information for all axes using only the angular measurement value of the gyro sensor.

프로그램 구동을 위한 변수 설정은 인플레이터를 트리거 시키게 되는 스타트 기준 값, 최소의 값, 최대의 값을 최적으로 결정해야 하고, 여기에서 기준 값을 증가시키게 되면 추락 확인의 감도가 상승하고, 이 기준 값을 감소시키데 되면 추락의 감도가 하강하게 된다.The variable setting for program operation should optimally determine the start reference value, the minimum value, and the maximum value that will trigger the inflator, and if the reference value is increased here, the sensitivity of the fall check increases and this reference value is increased. When it decreases, the fall sensitivity decreases.

도 7은 시스템이 1.5m 높이에서 낙하 할 때 G값 변화를 나타낸 그래프이다. 시스템이 정상상태로 작동할 때 가속도 센서 G값은 그래프의 좌측과 같은 형상으로 나오지만, 7 is a graph showing the change in G value when the system falls at a height of 1.5m. When the system operates in a normal state, the acceleration sensor G value appears in the shape shown on the left side of the graph,

시스템이 추락 혹은 자유낙하 때는 G값이 Zero에 수렴하게 되므로 아래 그래프 가운데 부분처럼 변위가 Zero로 수렴하는 것을 알 수 있다. 또한 시스템이 낙하하여 지표면으로 충돌한 경우에는 그래프 오른쪽처럼 G값의 변위가 크게 출렁이는 현상을 볼 수가 있다.When the system falls or falls freely, the G value converges to zero, so it can be seen that the displacement converges to zero as shown in the middle of the graph below. In addition, when the system falls and collides with the ground surface, the displacement of the G value fluctuates greatly, as shown on the right side of the graph.

시스템을 1.5m 높이에서 자유낙하 할 경우에 시스템이 추락하는 상황임을 최종 감지하고 인플레이터를 트리거하는 신호를 보내거나 시스템의 출력수단 - LED나 Buzzer - 를 ON 시키기까지 낙하는 거리를 아래와 같이 산정하였다.When the system falls freely from a height of 1.5m, the distance to fall until it finally detects that the system is falling and sends a signal to trigger the inflator or to turn on the output means of the system-LED or buzzer-is calculated as follows.

질량을 가진 물체의 속도는 가속도를 시간에 대해 적분한 값으로 구할 수 있다. 이 경우에는 가속도가 상수함수의 형태이므로 적분을 하면,

, 여기에서 초기 속도

가 0(Zero) 인 것을 고려하면은

가 된다. 가속도를 적분하여 속도를 구하듯이 속도를 적분하면 변위를 구할 수 있다. 변위를 구할 때는 방향과 처음 변위는 얼마인가를 고려하여 구하는 것이 중요하다. 연구 시험에서처럼 처음 변위를

, 중력의 방향을 +로 놓을 경우, 속도를 시간에 대해 적분하면 적분상수는 처음의 변위인

가 되므로,

으로 정의된다. 여기에서 지표에서의 가속도는

으로 일정하다.The velocity of a massed object can be obtained by accelerating the acceleration over time. In this case, since the acceleration is in the form of a constant function,

, Initial speed here

Considering that is 0 (Zero),

Becomes. Integrating the acceleration, you can find the displacement by integrating the velocity as you would the velocity. When calculating the displacement, it is important to consider the direction and the initial displacement. First displacement as in the study test

When the direction of gravity is set to +, the integral of velocity is the initial displacement

Because

Is defined as Where the acceleration at the surface is

Is constant.

시스템의 자유낙하 시의 낙하상황으로 최종 판정할 시점의 추락하는 거리는

으로 결국 22cm가 낙하한 시점에 추락으로 판정한다.The falling distance at the time of the final judgment due to the fall situation at the time of free fall of the system

As a result, it is judged as a fall at the point when 22 cm falls.

웨어러블 스마트 안전의류 시스템(1)이 수직방향인 Y축과 후면방향인 Z축의 2 방향으로 추락하는 경우에 각각 낙하 상태와 낙하 방향을 감지하고 추락으로 판정하도록 알고리즘을 구성하였다. 노인이 낙상을 당할 경우에도 정면 방향의 x축의 낙상은 노인이 뛰거나 점프할 때와 유사하고 낙상을 당하여도 손이나 무릎이 지면에 먼저 닿아서 머리나 척추 및 허리 등의 주요 부위에 치명상을 입히지는 않으므로, 아래쪽으로 떨어지는 y축 방향 낙상과 뒤로 넘어지는 z축 방향 낙상을 기준으로 시스템을 구현하면, 추락하는 모드와 낙상하는 모드의 기본적인 알고리즘을 동일하게 설계할 수가 있다. 추락각도를 수직방향으로 더욱 크게 설정함으로써 노인의 낙상 모드도 구현할 수 있다. When the wearable smart safety clothing system 1 crashed in two directions of the vertical Y-axis and the rear Z-axis, the algorithm was configured to detect the falling state and the falling direction, respectively, and determine the fall. Even if an elderly person falls, the fall in the frontal x-axis is similar to that of an elderly person running or jumping, and even if a person falls, a hand or knee first touches the ground, causing fatal injury to the head, spine, and lower back. Therefore, if the system is implemented based on the fall in the y-axis falling downward and the fall in the z-axis falling backward, the basic algorithm of the falling mode and falling mode can be designed identically. The fall mode of the elderly can also be implemented by setting the fall angle larger in the vertical direction.

추락 확인 기준 값을 변화시키면 추락의 감도와 추락의 각도를 설정할 수 있으며 본 발명에서는 수직방향 추락과 후면방향 추락을 우선적으로 고려하고 추락각도는 수직에서 10도 정도의 기울기까지 구현하였다.The fall sensitivity and the angle of fall can be set by changing the fall check reference value. In the present invention, the vertical fall and the back fall are first considered, and the fall angle is implemented from a vertical to a 10 degree slope.

도 8은 추락감지 및 판정시점 분포를 나타낸 도면이다.8 is a view showing a fall detection and determination point distribution.

도 8을 참조하면, 웨어러블 스마트 안전의류 시스템(1)을 착용하고 전원을 켜면 시스템의 초기화가 이루어지고 Buzzer가 2회 울리면 동작을 위한 모든 준비가 완료된다. Referring to FIG. 8, when the wearable smart safety clothing system 1 is worn and the power is turned on, the system is initialized, and when the buzzer rings twice, all preparations for operation are completed.

추락이나 낙상이 1.5m 높이에서 발생한다면 사고를 감지하고 판정하는데 걸리는 시간이 0.212초로 고안되었고, 시스템이 추락으로 판정한 시점의 추락지점의 변위는 22cm로 설계되었다. 제작한 안전의류로 직접 실험하고 동영상 촬영하여 영상과 오디오를 기준으로 결과를 분석하였다. 추락 감지와 판정시점의 분포처럼 Baudrate가 일관성을 가지므로 신뢰성이 있는 시스템으로 평가할 수 있다.If a fall or fall occurs at a height of 1.5m, the time taken to detect and determine the accident is designed to be 0.212 seconds, and the displacement of the fall point at the time the system determines to fall is designed to be 22cm. We directly experimented with the produced safety clothing and photographed it to analyze the results based on video and audio. As the baud rate is consistent like the fall detection and the distribution of judgment points, it can be evaluated as a reliable system.

본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 스마트 안전의류 시스템은, 가속도 센서 및 자이로 센서의 측정값에 따라 사용자의 추락 및 낙상사고를 정확하게 판단할 수 있다.The wearable smart safety clothing system according to an embodiment of the present invention can accurately determine a user's fall and fall accidents according to the measured values of the acceleration sensor and the gyro sensor.

노인의 낙상사고나 산업현장의 추락사고 같은 개인차원의 재해발생에 대하여 보다 근본적인 신체 부상방지 대책으로 개인용 웨어러블 스마트 안전의류를 개발함에 있어서, 임베디드 시스템 관련 소프트웨어를 중심으로 하는 전자공학과 에어백 팽창시스템과 같은 자동차공학, 그리고 아웃도어용 재킷(Jacket)의 섬유패션공학 등을 통합한 디지털융합에 관련된 발명이다.In developing personal wearable smart safety clothing as a more fundamental preventive measure against personal injury such as falls of elderly people or accidents of industrial sites, such as electronics and airbag expansion systems centered on embedded system-related software. It is an invention related to digital convergence that integrates automotive engineering and textile fashion engineering of outdoor jackets.

임베디드 소프트웨어와 센서, 마이크로 콘트롤러 칩과 같은 정보기술, 인플레이터와 에어백과 같은 자동차부품 그리고 의류관련 기술들을 종합하여 구현한 통섭의 결과물일 뿐만 아니라, 산업적인 측면에서도 전자산업, 자동차부품산업 그리고 섬유패션산업 간의 기술 융복합을 이루어 낸 디지털융합기술의 결정체로 개인생활 및 산업용 스마트 안전의류로서의 활용 가능성을 제고하였다.It is not only the result of the consolidation of integrated software and information technology such as sensors and microcontroller chips, automotive parts such as inflators and airbags, and clothing-related technologies, but also in the industrial aspect, the electronics industry, automotive parts industry, and textile fashion industry. It is a crystal of digital convergence technology that has achieved technological convergence between people, and has increased the possibility of using it as a smart safety clothing for personal life and industrial use.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As such, those skilled in the art to which the present invention pertains will appreciate that the present invention may be implemented in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and it should be interpreted that all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts thereof are included in the scope of the present invention. do.

10 : 전자회로 파트
11 : 전원회로
12 : 마이크로 콘트롤러
13 : 가속도 센서
14 : 추가 센서
15 : 추가 IoT 플랫폼
16 : 배터리
20 : 에어백 파트
21 : 인플레이터
22 : 에어백
30 : 재킷10: electronic circuit parts
11: Power circuit
12: microcontroller
13: acceleration sensor
14: additional sensor
15: additional IoT platform
16: battery
20: airbag parts
21: inflator
22: airbag
30: jacket

Claims

사용자가 옷으로 착용할 수 있는 재킷;
상기 재킷 내부에 배치되며 가속도 센서 및 자이로 센서 중 적어도 하나 이상의 측정값에 따라 상기 사용자의 추락 및 낙상사고를 판단하는 전자회로 파트; 및
상기 재킷 내부에 배치되며 상기 전자회로의 제어에 따라 인플레이터를 폭발시켜 에어백을 팽창시키는 에어백 파트;를 포함하고, 상기 전자회로 파트는, 중력가속도 G값의 변위가 소정의 시간동안 영(Zero)에 수렴하는 것을 카운트하고, 상기 자이로센서에 의해 측정되는 추락각도까지 추가로 고려하여 상기 사용자의 추락이나 낙상을 최종판단하고,
상기 에어백의 평창형태는, 목을 감싸는 제1 도넛영역; 허리를 감싸는 제2 도넛영역; 및 상기 제1 및 제2 도넛영역을 연결하면서 척추의 길이를 따라 원통형태로 팽창하는 원통영역;을 포함하여 머리, 목, 척추, 허리 및 골반을 모두 보호할 수 있는 일체형 구조를 이루며,
상기 전자회로 파트의 배터리는 충전 가능한 복수 개의 배터리 셀로 구성되되, 충전제어회로는 상기 복수 개의 배터리 셀 중 충전량이 가장 높은 셀 순서대로 방전시키도록 제어하며,
상기 복수 개의 배터리 셀의 충전량이 모두 소정의 기준량 이하일 경우, 상기 충전제어회로는 상기 복수 개의 배터리 셀을 병렬로 연결하여 방전시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 스마트 안전의류 시스템.
A jacket that the user can wear with clothing;
An electronic circuit part disposed inside the jacket and determining a fall and fall accident of the user according to at least one measurement value of an acceleration sensor and a gyro sensor; And
Included in the jacket is an airbag part that expands the airbag by exploding the inflator under the control of the electronic circuit; including, the electronic circuit part, the displacement of the gravity acceleration G value to zero for a predetermined time The convergence is counted, and the fall or fall of the user is finally determined by further considering the fall angle measured by the gyro sensor.
The flat shape of the airbag includes: a first donut area surrounding the neck; A second donut area surrounding the waist; And a cylindrical region that expands in a cylindrical shape along the length of the spine while connecting the first and second donut regions, to form an integral structure capable of protecting all of the head, neck, spine, waist and pelvis.
The battery of the electronic circuit part is composed of a plurality of rechargeable battery cells, and the charge control circuit controls to discharge in the order of the highest charge amount among the plurality of battery cells,
When the charge amount of the plurality of battery cells is less than a predetermined reference amount, the charge control circuit is connected to the plurality of battery cells connected in parallel to discharge to control the wearable smart safety clothing system.

제1항에 있어서,
상기 전자회로 파트는,
상기 중력가속도 G값의 변위가 임의값을 가지는 제1 구간과,
상기 제1 구간 이후 상기 중력가속도 G값의 변위가 소정의 시간동안 영(Zero)에 수렴하는 제2 구간과,
상기 제2 구간 이후 상기 중력가속도 G값의 변위가 소정의 크기 이상으로 변화하는 제3 구간이 연속적으로 발생했을 때, 상기 사용자의 추락이나 낙상을 판단하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 스마트 안전의류 시스템.
According to claim 1,
The electronic circuit part,
A first section in which the displacement of the gravitational acceleration G value has an arbitrary value,
A second section in which the displacement of the gravitational acceleration G value converges to zero for a predetermined time after the first section,
A wearable smart safety clothing system characterized by determining a fall or fall of the user when a third section in which the displacement of the gravitational acceleration G value changes more than a predetermined size continuously occurs after the second section.

제1항에 있어서,
상기 전자회로 파트는,
상기 사용자가 아래쪽으로 떨어지는 y축의 중력가속도 및 뒤로 넘어지는 z축의 중력가속도를 고려하여 상기 사용자의 추락이나 낙상을 판단하고, 상기 사용자가 앞으로 넘어지는 x축의 중력가속도는 고려하지 않는 것을 특징으로 하는 웨어러블 스마트 안전의류 시스템.
According to claim 1,
The electronic circuit part,
Wearable characterized in that the user determines the fall or fall of the user in consideration of the gravitational acceleration of the y-axis falling downward and the z-axis gravitational acceleration of falling backward, and does not consider the gravitational acceleration of the x-axis that the user falls forward. Smart safety clothing system.

제1항에 있어서,
상기 에어백 파트는,
상기 재킷의 좌측에 구비되는 좌측 인플레이터;
상기 재킷의 우측에 구비되는 우측 인플레이터; 및
상기 좌측 인플레이터 및 상기 우측 인플레이터에 의해 팽창되는 상기 에어백;을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 스마트 안전의류 시스템.
According to claim 1,
The airbag parts,
A left inflator provided on the left side of the jacket;
A right inflator provided on the right side of the jacket; And
And a wearable smart safety clothing system comprising the left inflator and the airbag inflated by the right inflator.

제1항에 있어서,
상기 에어백의 재질은 경질 비닐계로 구성되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 스마트 안전의류 시스템.According to claim 1,
The material of the airbag is a wearable smart safety clothing system, characterized in that it is composed of a rigid vinyl system.