KR102192754B1 - 이동형 보안펜스 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따라, 각 보안펜스는 안테나, 송수신 모듈, 제어 모듈 등으로 구성된 하드웨어를 포함하고, 인식 알고리즘, 이동 추적 알고리즘, 시스템 인터페이스 알고리즘 등으로 구성된 소프트웨어를 포함하는 레이더 시스템; 레이더 시스템이 경계선에 접근하거나 접촉한 사람을 감지할 때 위험을 표시하는 내장 스피커를 포함한 표시등; 레이더 시스템과 내장 스피커를 포함한 표시등을 설치하도록 방수 및 방진 설계로 구성되고, 하단부는 바닥 지형에 영향을 받지 않게 높이 조절이 가능한 구조로 구성되고, 내부에 220V 전원과 배터리를 동시에 포함하는 하우징; 및 조명에 상관없이 위험경계를 표시하도록 레이저빔과 착탈식 테이프를 동시에 포함하는 위험경계 표시부를 포함하고, 그 보안펜스를 한 쌍으로 구성한 레이더 센서를 이용한 이동형 보안펜스를 제공한다.

Description

이동형 보안펜스{PORTABLE SECURITY FENCE}

본 발명은 레이더 센서를 이용한 이동형 보안펜스에 관한 것으로, 특히 주변 환경에 영향을 받지 않아 오경보가 없을 뿐 아니라 주변 조명에 관계없이 위험 경계지역을 표시하고, 작업자 이동의 움직임을 추적하여 위치 및 방향성까지 감지할 수 있는 이동형 보안펜스에 관한 것이다.

현재 많은 안전사고로 인해, 산업 현장의 안전성을 높이기 위해 작업자 안전 교육을 시행하고 많은 안전 장비가 도입되고 있지만, 산업 재해 발생률은 여전히 증가하고 있다. 산업 재해를 줄이기 위해 물리적 펜스를 설치하더라도 위험 지역 내의 작업자의 부주의, 펜스 파손 방치 등으로 사고는 계속 발생하고 있다. 이러한 사고를 방지하기 위해 각종 센서를 사용하여 작업자의 접근을 감지하는 보안펜스가 많이 실현되고 있다. 종래 기술의 보안펜스에서 많이 사용되는 센서로는 광학 카메라, 초음파 센서, 및 능동형 적외선 센서 등을 사용하고 있다. 상기 광학 카메라의 경우에는, 영상 이미지를 분석하여 작업자의 움직임을 감지하는 장치로, 응용 범위가 넓고 가장 정확한 작업자의 형상을 확인할 수 있다. 그러나 날씨 또는 주야간 환경 등 주변 변화에 민감하고, 화면 조정을 정확히 확인하여야 하므로 특정 작업지역의 외부에서 간단하게 이동형 보안펜스를 사용하는 데는 문제가 있다. 또한, 초음파 센서는 초음파의 변화를 측정하여 움직임을 감지하는 센서로서, 보안펜스로 운용이 단순하고 설치 가격이 저렴한 장점이 있지만, 상기 광학 카메라보다 더 주변 환경 변화에 민감하여 극히 제한된 영역에서만 사용될 수 있다. 또한, 능동형 적외선 센서를 사용한 보안펜스는 조사된 레이저 빔이 되돌아오는 시간을 계산하여 거리를 측정하는 방식으로 높은 분해능을 갖는다. 그러나 주변 환경에 따라 즉, 레이저 빔을 방해하는 이물질, 먼지, 갑작스런 기후 변화 등에 민감하여 열악한 작업 환경에서 능동형 적외선 센서를 이용한 보안펜스를 운용하기에는 여러 가지 어려움이 있다.

이에 반하여, 전자기파의 반사파를 이용하여 대상물의 거리, 속도, 및 방향 위치를 측정하는 레이더 센서는 실제 주변 환경 변화에 영향을 거의 받지 않고 항상 고감도를 유지할 수 있어 오경보를 방지하는 보안펜스에 양호하게 적용될 수 있다.

통상, 레이더 센서를 이용한 종래 기술에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 레이더와 그 레이더로부터 일정 거리를 두고 반사체 또는 반사판이 배치되고, 레이더에서 송출된 전자기파가 반사체에 의해 반사되어 레이저 센서로 되돌아오는 전자기파의 수신 감도를 기준으로, 이후 반사체로부터 반사된 전자기파의 수신 감도에 급격한 변화가 생기면 이때 경계 구역에 침입이 발생하였다고 판단하여 경보 알람을 울리는 가상 펜스를 제공한다. 그러나 이러한 가상 펜스에서는 레이더에서 송출되는 전자기파의 방사 각에 따라 좁은 직선으로 경계가 정해져 작업자의 위험을 감지하지 못하는 구간이 발생 되거나, 전자기파가 방사형으로 퍼지는 경우 본래 경계구역이 아닌 곳까지 접촉이 감지가 되어 작업자의 위험으로 판단하여 오경보가 발생되는 문제가 생길 수도 있다. 또한, 레이더와의 거리에 따라 반사체의 크기도 변경하여야 하므로 이동형으로 구성하는데 여러 문제점이 있다.

대한민국 실용신안등록 0498491호는 중장비가 활용되는 공장등의 위험 지역에서 위험 경보를 제공하는 시스템 및 장치를 기술하고 있다. 대한민국 2018년 공개특허 0100953호는 건설장치의 외부몸체에 임펄스 레이더를 장착하여 레이더 기반의 탐지 신호에 따라 물체가 감지되면 이를 알려주는 충돌 방지 시스템을 기재하고 있다. 그러나 아직까지 열악하고 소규모 작업 현장 등에서 이동형으로 사용하는 위험 감지 시스템은 없었다.

따라서, 본 발명은 열악한 작업 환경 및 환경 변화에도 오경보가 없고, 반사판 없이 지정된 거리 내에서 반사파를 송수신하여 작업자의 접근을 감지하고, 주변 환경과 조명에 관계없이 시각적으로 경계를 표시하고, 작업자 움직임 및 방향성까지 판단하여 위험 경보를 신속하게 알리고 이에 따라서 작업자의 안전을 보장할 수 있는 이동형 보안펜스를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 레이더 센서를 이용한 이동형 보안펜스를 제공하고, 각 보안펜스는 안테나, 송수신 모듈, 제어 모듈 등으로 구성된 하드웨어를 포함하고, 인식 알고리즘, 이동 추적 알고리즘, 시스템 인터페이스 알고리즘 등으로 구성된 소프트웨어를 포함하는 레이더 시스템; 레이더 시스템이 경계선에 접근하거나 접촉한 작업자를 감지할 때 위험을 표시하는 내장 스피커를 포함한 표시등; 레이더 시스템과 내장 스피커를 포함한 표시등을 설치하도록 방수 및 방진 설계로 구성되고, 하단부는 바닥 지형에 영향을 받지 않게 높이 조절이 가능한 구조의 복수개의 다리로 구성하고, 내부에 220V 전원과 밧데리를 동시에 포함하는 하우징; 및 조명에 상관없이 위험경계를 표시하도록 레이저빔 또는 착탈식 테이프 중 어느 하나 이상을 포함하는 위험경계 표시부를 포함하여 한 쌍으로 구성된다.

또한, 본 발명에서, 레이더 시스템은 포함된 신호처리 알고리즘을 적용하여 서로 다른 거리에 있는 다수의 표적을 동시에 식별하고, 각각 2개의 송수신부를 포함하여 취득한 거리, 속도, 및 각도의 측정치를 분석해 접근하는 사람의 방향성까지 판단하여 안전지역에서 위험 지역으로 움직이려는 작업자에게는 더 엄격한 근접 경고를 발생한다.

또한, 본 발명에서, 각 보안펜스는 2개의 상기 레이더 시스템을 포함하고, 그중 하나의 레이더 시스템은 180˚ 회전 가능하게 설계되어 3개 이상의 보안펜스를 이용해 연속 연결하여 긴 위험경계를 구성하거나 넓은 제한 공간을 만들어 위험 지역을 구성한다.

또한, 본 발명은 좁은 공간의 건축물 또는 대형 장비 사이에 설치될 수 있도록 부착형으로 구성되는 이동형 보안펜스를 제공한다.

또한, 본 발명에서, 각 보안펜스는 통신모듈을 포함하여 네트워크를 통해 관리되고, 설치된 위치를 감시하는 CCTV 또는 열화상 카메라와 연계하여 경보음 발생시 그 위치를 디스플레이하도록 구성된다.

본 발명의 실시예에 따른 레이더 센서를 이용한 이동형 보안펜스는 열악한 작업 환경에서도 주변 환경에 영향을 받지 않고 위험경계에 접근하는 작업자를 오경보 없이 감지하여 위험한 사고를 예방한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면 작업자에게는 조기위험경계의 폭을 임의대로 지정할 수 있고, 작업자의 위치 및 움직임의 방향성을 감지하여 위험 지역 방향으로 들어가는 에 사전 경고를 전달할 수 있고, 작업지역 내의 위험경계를 표시하는 레이저 빛과 테이프를 이용하여 위험 지역 내의 조명에 관계없이 위험경계를 신속하게 표시할 수 있는 이동형 보안펜스를 제공한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 보안펜스는 이동형으로 재사용이 가능하여 경제성을 높이고, 위험 구역이 넓은 지역에서는 연속적인 연결이 가능하여 제한 공간을 확장 구성할 수 있고, 각각의 구성 부품을 부착형으로 구성 가능하게 하여 위험 구역이 좁은 공간에서도 손쉽게 사용할 수 있는 이동형 보안펜스를 제공한다.

본 발명은 다음의 설명 및 도면을 참고로 보다 잘 이해될 수 있고, 이는 예시를 제공한 것으로 보호 범위를 제한하지 않는다.
도 1은 종래 기술에 따라 레이더 센서와 반사체를 이용하여 구현한 가상펜스의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 이동형 보안펜스의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 이동형 보안펜스의 상면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동형 보안펜스의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동형 보안펜스를 이용해 예시적으로 제한 공간을 구성한 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이동형 보안펜스의 설치예를 도시하는 도면이다.

이후 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 실시예는 종래 기술에 숙련된 자에 의해 용이하게 이해될 수 있도록 상세히 설명된다. 그러나 본 발명은 여러 다른 형태로 구현될 수 있으며, 여기서 설명되는 실시예로 본 발명의 기술적 범위가 한정되지 않는다.

본 발명에 따른 실시예에서 사용되는 레이더 센서를 이용한 보안펜스는 전자기파를 방사하여 목표물에서 반사되는 전자기파를 검출하고, 이를 기초로 원하는 정보를 분석하는 원리이다. 일반적으로 레이더는 사람의 눈으로 보는 것처럼 물체의 색깔이나 형태를 구분하지는 못하지만, 어둠 속이나 안개 또는 비가 오는 상황 등의 악조건 하에서도 물체를 감지할 수 있는 장점이 있다. 레이더 센서의 특성을 이해하는데 기본적인 레이더 방정식은 다음과 같다:

…식(1)

여기서,

P_r은 반사 수신 전력,

P_t는 송신 전력,

G_t는 송신 안테나의 이득,

A_r은 수신 안테나의 유효 개구 면적,

σ는 레이더 직경 또는 목표물의 산란 계수,

F는 패턴 전파 인자

R_t는 송신기에서 목표물까지의 거리, 또한

R_r는 목표물에서 수신기까지의 거리를 나타낸다.

상기 레이더 방정식을 이용하여, 레이더 센서는 반사체로부터 반사된 신호를 분석하여 취득할 수 있는 정보를 계산한다. 목표물까지의 거리는 송신된 신호가 다시 되돌아오는 반사파의 도착 시간을 측정하여 계산되고, 목표물의 상대적인 속도는 반사파의 도플러 주파수 천이(Doppler Frequency Shift)로 계산된다. 또한 목표물의 이동성을 분석하는데 사용되는 각도 정보는 2개 이상의 수신 안테나에 도달하는 반사파의 시간과 위상 차를 이용하여 계산될 수 있다. 이러한 거리, 속도, 및 각도의 측정치를 일정 시간마다 감지하고 분석하여 표적의 이동을 추적하고, 그 결과치를 근거로 표적의 방향성을 판단한다.

도 2를 참고로, 본 발명에 따른 이동형 보안펜스의 구성이 설명된다. 도 2는 한 세트의 보안펜스가 설치된 지역의 측면도를 도시한다. 상기 보안펜스 하우징 중앙에 설치된 좌우측 레이더 시스템(1, 2)은 안테나, 송수신 모듈, 제어 모듈 등으로 구성된 하드웨어를 포함하고, 인식 알고리즘, 이동 추적 알고리즘, 시스템 인터페이스 알고리즘 등으로 구성된 소프트웨어를 포함한다. 좌측의 레이더 시스템(1)은 상향 부분을 감지하고, 우측의 레이더 시스템(2)는 하향 부분을 감지한다. 여기서 방향과 감지영역은 레이더 시스템(1, 2)의 제어부에서 주변 상황에 맞게 상향, 하향을 지정할 수 있다. 또한, 레이더 시스템(1, 2)은 최적화된 신호처리 알고리즘을 적용하여 고속으로 신호 처리를 수행하고, 서로 다른 거리에 있는 표적을 동시에 식별하기도 한다. 또한, 각각 2개의 송수신부를 포함하여 접근하는 작업자의 방향성까지 판단할 수 있다. 펜스 하우징 상부에 설치한 내장 스피커를 포함한 표시등(3)은 작업자가 경계선에 접근하거나 접촉했을 때 위험을 표시한다. 예를 들면, 작업자가 안전지역에서 위험 지역으로 움직이는 경우 미리 지정된 경계선 부근 영역에서 경고음과 함께 표시등이 점등되고, 경계선을 침범한 경우 경보음과 함께 표시등이 점멸하도록 구성된다. 레이더 시스템(1, 2)과 내장 스피커를 포함한 표시등(3)이 설치되는 하우징(4)은 방수 및 방진 설계로 구성되고, 특히 전체 하우징(4)의 하단부는 바닥 지형에 영향을 받지 않게 높이 조절이 가능한 구조의 복수개의 다리로 구성된다. 또한, 도시하지는 않았지만 하우징(4) 내부에는 전원부가 포함된다. 전원부로는 220V AC전원과 충전 배터리를 겸용으로 사용할 수 있다. 작업자에게 위험경계를 표시하는 수단으로는 레이저빔(5) 또는 착탈식 테이프(6)가 사용된다. 레이저빔(5)은 시각적으로 경계를 표시하기 위한 빛으로, 조명이 없는 지역에서도 경계를 표시할 수 있다. 본 발명에 따른 이동형 보안펜스를 외부에 설치될 경우 햇빛이 강한 시간에는 레이저빔(5)이 보이지 않을 수 있으므로, 착탈식 테이프(6)도 함께 설치하는 것이 좋다.

다음은 도 3을 참고로, 본 발명에 따른 이동형 보안펜스의 동작을 더 상세히 설명한다. 예를 들면, 도 3에서, 아래측의 위험 지역으로 사람이 접근하는 것을 더 엄격히 감지하도록 설정한다. 레이더 시스템(1, 2)의 제어부는 위험경계를 안전지역 방향으로 더 확장된 그리드(grid)로 지정한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 안전지역으로부터 접근하는 작업자(10)가 레이더 시스템 감지영역에 근접했을 때, 보안펜스는 위험 지역으로 접근하지 말라는 경고음과 함께 표시등을 점등한다. 한편, 안전지역 측 위험 경계선을 침범한 작업자(20)가 발생 한경우에는 경보음과 함께 표시등을 점멸하며 위험을 알린다. 위험 지역 측 위험 경계선까지 침범한 작업자(30)가 발생 한경우에는 경보음 및 표시등 점멸과 함께 소정의 추가 조치를 취할 수 있다. 예를 들면, 작업자 전체에 전달되는 외부 사이렌을 울리고 지정된 관리자에게 이 상황을 알릴 수 있다. 다른 방법으로, 보안펜스를 설치한 지역에 연결된 CCTV 화면을 상황실로 전달하여 침범 상황을 알릴 수도 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 이동형 보안펜스는 작업자의 접근을 감지할 뿐만 아니라 각 레이더 시스템이 2개의 송수신부를 포함하여 취득한 거리, 속도, 및 각도의 측정치를 분석해 작업자의 위치 및 움직임 방향까지 판단할 수 있어 위험 지역 접근을 사전에 예방할 수도 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동형 보안펜스의 구성도이다. 본 실시예에서는 한 개의 보안펜스 구조물에 2개의 레이더 시스템(1-1, 1-2)이 설치된다. 이중 하나의 레이더 시스템(1-1)은 구조물이 회전 가능하게 설계되어 좌측으로 90˚및 우측으로 90˚회전 가능하다. 그러므로 본 발명에 따른 이동형 보안펜스를 이용하여 넓은 구역의 제한 공간을 구성하거나 보안펜스를 한 방향으로 연속 연결하여 위험 경계선을 길게 구성할 수도 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 도 4에 도시된 이동형 보안펜스를 이용해 예시적으로 사각형태의 위험 구역의 제한 공간을 구성할 수 있다. 이와 같이 제한 공간을 구성하여 외부에서 위험 지역인 제한 공간 내부로 들어가려는 작업자가 있으면 미리 경고음과 함께 표시등을 점등한다. 또한, 제한 공간 내부에서 외부로 나오려는 작업자가 감지되면, 이는 위험 지역을 인지하고 작업하는 작업자일 가능성이 있으므로, 경고음 없이 위험 경계선을 통과할 때만 경보음을 울리게 할 수 있다. 본 발명에 따른 이동형 보안펜스는 작업자 움직임의 방향성에 따라 경고지역 및 경보지역을 원하는 대로 지정할 수 있는 특징을 갖는다.

도 6은 본 발명에 따른 또 다른 실시예로, 건축물, 대형 장비 등에 부착할 수 있는 부착형으로 설치된 이동형 보안펜스를 도시한다. 통상, 대형 장비와 장비 사이에 위험 경계가 설정되는 경우, 그 사이 공간이 좁아서 보안펜스를 설치하기가 쉽지 않다. 이러한 문제점을 고려하여, 본 발명에 따른 부착형으로 구성된 이동형 보안펜스를 제공한다. 위에서 상술한 바와 같이, 광학 카메라, 초음파센서, 능동형 적외선 센서 등은 자석의 영향을 받으나, 본 발명에서 사용하는 레이더 센서는 자석에 영향을 받지 않으므로, 자석으로 장비에 부착하여 보안펜스를 편리하게 설치할 수 있다. 이러한 구조는 발전소, 제철소, 공장 등과 같이 열악한 환경에서도 오경보 없이 동작하는 본 발명에 따른 이동형 보안펜스를 더욱 효과적으로 사용할 수 있게 만든다.

부가하여, 본 발명에 따른 이동형 보안펜스에는 통신모듈이 포함되어 네트워크를 통해 관리 가능하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 이동형 보안펜스가 설치된 위치를 감시하는 CCTV 또는 열화상 카메라 등과 연계하여 경보음 발생시 그 위치를 디스플레이하도록 구성할 수 있다.

본 발명에 따라, 레이더 시스템을 사용하여 열악한 작업 환경에서도 주변 환경에 영향을 받지 않고 위험경계에 접근하는 작업자를 오경보 없이 감지하여 사고를 예방하는 이동형 보안펜스가 제공된다.

또한, 본 발명에 따라, 복수개의 이동형 펜스를 연결하여 위험경계의 폭을 임의대로 지정할 수 있고, 작업자 움직임의 방향성을 감지하여 위험 지역 방향으로 들어가는 사람에게는 조기 경고를 전달하여 사고를 예방할 수도 있고, 위험경계를 표시하는 레이저 빛 또는 테이프를 이용하여 조명에 관계없이 위험경계를 표시할 수 있는 이동형 보안펜스가 제공된다.

또한, 본 발명에 따라, 이동형으로 재사용이 가능하여 경제성을 높이고, 연속적인 연결이 가능하여 제한 공간을 구성할 수 있고, 부착형으로 구성 가능하여 좁은 공간에서도 사용할 수 있는 이동형 보안펜스가 제공된다.

본 발명의 실시예는 첨부된 도면들을 참고로 상기에 상세히 설명 되었다. 그러나 특정한 구조들은 상기 실시예에 제한되지 않고, 본 발명은 또한 본 발명의 주요 개념에서 벗어나지 않는 임의의 설계 수정을 포함한다. 또한, 청구항의 범위 내에서 본 발명에 다양한 수정이 이루어질 수 있고, 다른 실시예에서 설명하는 기술적 수단들의 적절한 조합으로부터 기인 된 실시예는 또한 본 발명의 기술적 범위 내에 포함된다. 또한, 상기 실시예에서 설명된 동일한 효과를 갖는 구성성분들은 서로 대치될 수 있다.

Claims (5)

1. 레이더 센서를 이용한 이동형 보안펜스로서,
   각 보안펜스는
   안테나, 송수신 모듈, 제어 모듈 등으로 구성된 하드웨어를 포함하고, 인식 알고리즘, 이동 추적 알고리즘, 시스템 인터페이스 알고리즘 등으로 구성된 소프트웨어를 포함하며, 상기 알고리즘을 적용하여 서로 다른 거리에 있는 다수의 표적을 동시에 식별하고, 각각 2개의 송수신부를 포함하여 취득한 거리, 속도, 및 각도의 측정치를 분석해 접근하는 작업자의 방향성까지 판단하여 안전지역에서 위험 지역으로 움직이려는 사람에게는 더 엄격한 근접 경고를 발생하는 레이더 시스템;
   상기 레이더 시스템이 경계선에 접근하거나 접촉한 작업자를 감지할 때 위험을 표시하는 내장 스피커를 포함한 표시등;
   상기 레이더 시스템과 내장 스피커를 포함한 표시등을 설치하도록 방수 및 방진 설계로 구성되고, 하단부는 바닥 지형에 영향을 받지 않게 높이 조절이 가능한 구조의 복수개의 다리로 구성되고, 내부에 220V 전원과 충전 배터리를 동시에 포함하는 하우징; 및
   조명에 상관없이 위험경계를 표시하도록 레이저빔 또는 착탈식 테이프 중 어느 하나 이상을 포함하는 위험경계 표시부를 포함하여 한 쌍으로 구성되는 것을 특징으로 하는 이동형 보안펜스.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 각 보안펜스는 상하로 2개의 상기 레이더 시스템을 포함하고, 그 중 하나의 레이더 시스템은 180˚회전 가능하게 설계되어 3개 이상의 보안펜스를 이용해 연속 연결하여 긴 위험경계를 구성하거나 넓은 제한 공간을 만들어 위험 지역을 구성하는 것을 특징으로 하는 이동형 보안펜스.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 보안펜스는 좁은 공간의 건축물 또는 대형 장비 사이에 설치될 수 있도록 부착형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 이동형 보안펜스.
5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 보안펜스는 통신모듈을 포함하여 네트워크를 통해 관리되고, 설치된 위치를 감시하는 CCTV 또는 열 화상 카메라와 연계하여 경보음 발생시 그 위치를 디스플레이하도록 구성되는 이동형 보안펜스.

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