KR102428896B1 - 건설현장의 스마트 안전 관리 시스템 - Google Patents

건설현장의 스마트 안전 관리 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건설현장의 스마트 안전 관리 시스템에 관한 것으로서, 건설 현장 내 작업자가 착용한 보호구 또는 위험시설에 부착되어, 작업자에 대한 위치정보, 상태정보, 비상상황 정보를 포함한 제1 감지신호를 제공하는 제1 센서 장치; 건설 현장 내 중장비에 부착되어, 중장비에 대한 위치 정보와 각 중장비마다 기 설정된 위험 반경 이내에 감지 대상의 접근 여부를 감지하여 제2 감지신호를 제공하는 제2 센서 장치; 건설 현장 내 밀폐된 장소에 설치되어 유해 물질이 기 설정된 농도 이상이 감지되는지를 확인하여 제3 감지신호를 제공하는 제3 센서 장치; 상기 제1 센서 장치, 제2 센서 장치 또는 제3 센서 장치를 통해 제1 내지 제3 감지 신호가 수신되면, 상기 제1 내지 제3 감지 신호에 기초하여 위험인자 발생 여부를 확인하여 작업자 또는 현장 관리자의 단말로 통보하고, 건설 현장 내 출입하는 작업자 또는 중장비를 포함한 출입 현황을 확인하고, 작업구역별 안전 현황, 상기 제1 내지 제3 센서 장치(110, 120, 130)의 상태 정보, 긴급/재난 알림, 보고서/통계, 과거안전사고 이력 정보를 포함한 안전 관리 모니터링을 수행하여, 사전에 허가된 단말의 요청에 따라 모니터링 결과를 제공하는 통합 관제 서버; 상기 제1 센서 장치 내지 제3 센서 장치와 지그비, 지-웨이브, 블루투스, 로라(LoRa) 중 어느 하나의 무선 통신 방식으로 사물 인터넷망을 통해 연결되어 상기 제1 내지 제3 감지 신호를 수집하고, 상기 사물 인터넷망에 연결된 장치들을 관리하는 적어도 하나 이상의 관리 허브; 및 적어도 하나 이상의 관리 허브와 와이파이-헤일로(Wi-Fi HaLow)로 연결되고, 무선 인터넷을 통해 상기 통합 관제 서버와 접속하여 데이터 전송의 중계 역할을 수행하는 무선 접속 장치를 포함하는 것이다.

Description

건설현장의 스마트 안전 관리 시스템{System for smart safety management system of construction sites}
본 발명은 건설 현장의 위험인자 발생 여부를 실시간 확인하여 작업 안전성을 향상시킬 수 있는 건설현장의 스마트 안전 관리 시스템에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 일 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
최근 10년간 산업현장의 재해율이 지속적으로 감소하는데 반해, 건설현장의 재해율은 점진적으로 증가하는 추세다. 특히 건설업 사망재해는 산업별 사망재해 분포에서 매우 심각한 수준을 나타내고 있어 이에 대한 안전사고 저감을 위한 대책이 시급한 실정이다.
따라서, 건설 현장의 안전사고를 저감시키기 위해, 건설현장의 종합적인 안전관리체계를 구축하고 건설현장의 안전 문화를 정착시키고자 스마트 안전 통합 관제 기술을 개발하고 있다. 이러한 스마트 안전 통합 관제 기술은 건설현장 근로자 안전확보 기술과 임시구조물 스마트 안전확보 기술, 그리고 이를 통합 및 연계하는 스마트 안전 통합 관제 시스템으로 구성되어 건설현장의 종합적인 안전관리에 활용된다.
현재 스마트 안전 통합 관제 기술은 IoT 통신 기반 환경을 공사장 내 구축하고, 현장 곳곳에 센서를 설치하여 센서로부터 데이터를 수집하고 분석한 후 효율적인 재난 예방과 대응 시스템을 마련하고 있다.
또한, 기존의 스마트 안전 통합 관제 기술은 건설 현장에 IoT 통신 기반 환경이 구축되었다 하더라도, 지하 공간이나 밀폐된 환경에서 통신 음역 지역이 발생하기 쉽고, 전파를 통해 데이터를 전송하는 와이파이는 유선 네트워크보다 통신 간섭에 취약하여 통신 장애가 발생하기 쉽다는 문제점이 있다. 이러한 통신 장애 문제를 해결하기 위해 5G/LTE 이동통신을 이용한 무선 인터넷을 이용하여 통신 음영 지역을 해소할 경우에 건설 현장의 규모에 따라 통신 비용이 상승하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따라 건설 현장의 위험인자 발생 여부를 실시간 확인하여 작업 안전성을 향상시킬 수 있고, 센서 장치의 설치 장소나 용도에 맞게 지그비 통신, 로라 통신, 와이파이 헤일로 통신 등을 지원할 수 있는 관리 허브를 통해 통신 음영 지역이나 전파 간섭을 해소할 수 있는 건설현장의 스마트 안전 관리 시스템을 제공하는 것에 목적이 있다.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서 본 발명의 일 실시예에 따른 건설현장의 스마트 안전 관리 시스템은, 건설 현장 내 작업자가 착용한 보호구 또는 위험시설에 부착되어, 작업자에 대한 위치정보, 상태정보, 비상상황 정보를 포함한 제1 감지신호를 제공하는 제1 센서 장치; 건설 현장 내 중장비에 부착되어, 중장비에 대한 위치 정보와 각 중장비마다 기 설정된 위험 반경 이내에 감지 대상의 접근 여부를 감지하여 제2 감지신호를 제공하는 제2 센서 장치; 건설 현장 내 밀폐된 장소에 설치되어 유해 물질이 기 설정된 농도 이상이 감지되는지를 확인하여 제3 감지신호를 제공하는 제3 센서 장치; 상기 제1 센서 장치, 제2 센서 장치 또는 제3 센서 장치를 통해 제1 내지 제3 감지 신호가 수신되면, 상기 제1 내지 제3 감지 신호에 기초하여 위험인자 발생 여부를 확인하여 작업자 또는 현장 관리자의 단말로 통보하고, 건설 현장 내 출입하는 작업자 또는 중장비를 포함한 출입 현황을 확인하고, 작업구역별 안전 현황, 상기 제1 내지 제3 센서 장치(110, 120, 130)의 상태 정보, 긴급/재난 알림, 보고서/통계, 과거안전사고 이력 정보를 포함한 안전 관리 모니터링을 수행하여, 사전에 허가된 단말의 요청에 따라 모니터링 결과를 제공하는 통합 관제 서버; 상기 제1 센서 장치 내지 제3 센서 장치와 지그비, 지-웨이브, 블루투스, 로라(LoRa) 중 어느 하나의 무선 통신 방식으로 사물 인터넷망을 통해 연결되어 상기 제1 내지 제3 감지 신호를 수집하고, 상기 사물 인터넷망에 연결된 장치들을 관리하는 적어도 하나 이상의 관리 허브; 및 적어도 하나 이상의 관리 허브와 와이파이-헤일로(Wi-Fi HaLow)로 연결되고, 무선 인터넷을 통해 상기 통합 관제 서버와 접속하여 데이터 전송의 중계 역할을 수행하는 무선 접속 장치를 포함하는 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면, 상기 제1 센서 장치와 제2 센서 장치는, 지그비(Zigbee), 지-웨이브(Z-Wave)블루투스 중 어느 하나의 통신 방식을 이용하는 근거리 무선 통신 모듈을 각각 포함하고, 상기 제3 센서 장치는, 로라 통신을 위한 로라 통신 모듈을 포함하는 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면, 상기 관리 허브는, 지그비(Zigbee), 지-웨이브(Z-Wave), 블루투스 중 어느 하나의 통신 방식에 기반하여 상기 제1 센서 장치와 상기 무선 접속 장치 사이에서 통신을 수행하는 제1 허브; 지그비(Zigbee), 지-웨이브(Z-Wave), 블루투스 중 어느 하나의 통신 방식에 기반하여 상기 제2 센서 장치와 상기 무선 접속 장치 사이에서 통신을 수행하는 제2 허브; 및 로라 통신 방식에 기반하여 상기 제3 센서 장치와 상기 무선 접속 장치 사이에서 통신을 수행하는 로라 게이트웨이를 포함하는 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면, 상기 제2 허브는 상기 제1 허브를 통해 상기 무선 접속 장치와 통신을 수행하고, 상기 제1 허브와 제2 허브는 와이파이-헤일로를 통해 통신하는 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면, 건설 현장의 출입구 또는 기설정된 장소에 설치되어 출입자의 얼굴 영상을 촬영하고, 촬영된 얼굴 영상을 기 등록된 작업자의 얼굴 영상과 비교하여 출입 여부를 허가하는 출입통제장치를 더 포함하고, 상기 출입통제장치는 상기 무선접속장치를 통해 상기 통합 관제 서버와 상호 통신하는 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면, 상기 통합 관제 서버는 건설현장의 스마트 안전 관리 프로세스를 수행하기 위한 프로그램을 실행하여 전체 과정을 제어하고, 상기 프로그램은, 건설 현장에 대한 맵 정보에 기반하여 작업 구역, 위험 지역과 비인가 구역을 구분하여 관리하는 맵 관리 모듈; 건설 현장 내의 출입구마다 출입자 정보와 출입 인원수를 확인하고, 건설 현장과 작업 구역별 작업자 인원수를 확인하는 출입 관리 모듈; 상기 제1 내지 제3 센서 장치의 상태 정보 확인, 밀폐 구역별 유해물질 배출 여부 확인, 중장비 출입 내역 및 위치 정보 확인, 비인가 구역이나 위험 지역의 침범 현황을 확인하는 안전관리 모듈; 작업자의 위치 정보에 기반하여 위험 지역 침범 여부, 작업자의 쓰러짐 현황을 포함한 건설 현장 내 작업자 정보를 확인하는 작업자 관리 모듈; 작업 구역별 비상상황 호출 건수 및 해당 작업자 확인, 작업 구역별 작업자 쓰러짐 건수 및 해당 작업자 확인 기능을 수행하는 이벤트 관리 모듈; 및 작업 현장 통계, 위험 발생 이벤트, 비상 상황 현황을 리포트로 생성하여 제공하는 리포트 생성 모듈을 포함하여 이루어진 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면, 상기 프로그램은, 작업자 또는 관리자의 단말을 통해 작업 진척도 정보를 제공받아 작업 구역별 작업 진척도 정보를 누적하여 관리하는 작업 진척도 관리 모듈을 더 포함하고, 상기 맵 관리 모듈은 상기 작업 진척도 정보를 반영하여 맵 정보를 관리하는 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면, 상기 제1 센서 장치는, 가속도 센서, 자이로 센서, 지자기 센서, GPS 센서, 위치인식센서, 동작 센서 중 적어도 하나 이상을 포함하고, 모드 선택에 따라 작업자가 착용한 보호구에 부착되어 작업자의 쓰러짐 또는 비상 상황을 감지하는 안젠벨 모드, 위험시설에 부착되어 위험 시설의 붕괴 또는 충격을 감지하는 옹벽벨 모드 중 어느 하나로 동작되도록 모드별 임계값이 다르게 설정되는 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면, 상기 제2 센서 장치는, 거리감지 레이더와 GPS 센서를 포함하고, 상기 중장비의 전방 또는 후방에 부착되어, 기 설정된 위험 반경 이내에 감지 대의 접근 여부를 감지하는 거리 정보와 해당 중장비의 위치 정보를 포함한 제2 감지 신호를 제공하는 센서 유닛; 및 상기 제2 감지 신호에 따라 상기 위험 반경 이내에 감지 대상 접근시 경고 알람을 운전자에게 알려주는 알람 유닛을 포함하는 것이다. 본 발명의 일측면에 따르면,
상기 제3 센서 장치는, 가스 감지 센서, 연기 감지 센서, 화재 감지 센서 중 적어도 하나 이상을 포함하여, 밀폐 지역 내 유해 물질이 기 설정된 허용값 이상인 경우에 제3 감지 신호를 송출하고, 상기 제3 감지 신호에 기초하여 작업자의 대피 조치를 위한 경고음을 발생시키는 경고음 발생 수단을 더 포함하는 것이다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, 본 발명은 건설 현장의 위험인자 발생 여부를 실시간 확인하여 작업 안전성을 향상시킬 수 있고, 센서 장치의 설치 장소나 용도에 맞게 지그비 통신, 로라 통신, 와이파이 헤일로 통신 등을 지원할 수 있는 관리 허브를 통해 통신 음영 지역이나 전파 간섭을 해소할 수 있고, 통합 관제 서버에서 센서 장치로부터 수신되는 데이터를 분석하여 위험을 즉시 알려주어 작업자나 작업 환경에 대한 안전관리를 강화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설현장의 스마트 안전 관리 시스템의 구성을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설현장의 스마트 안전 관리 시스템의 통신 구조를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 센서 장치의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 센서 장치의 작업자 충격 감지 알고리즘을 설명하는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 센서 장치의 옹벽 붕괴 알고리즘을 설명하는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 센서 장치의 구성을 설명하는 도면이다,
도 7은 도 6의 제2 센서 장치의 위험 반경을 설정하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제3 센서 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 장치의 감지 신호 송신 과정을 설명하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 통합 관제 센터의 모니터링 화면을 설명하는 예시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 관제 서버의 구성을 설명하는 도면이다.
도 12는 도 11의 맵 관리 모듈에 의해 위험 지역과 비인가 구역, 작업 구역을 설정하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설현장의 스마트 안전 관리 방법을 설명하는 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 ‘단말’은 휴대성 및 이동성이 보장된 무선 통신 장치일 수 있으며, 예를 들어 스마트 폰, 태블릿 PC 또는 노트북 등과 같은 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치일 수 있다. 또한, ‘단말’은 네트워크를 통해 다른 단말 또는 서버 등에 접속할 수 있는 PC 등의 유선 통신 장치인 것도 가능하다. 또한, 네트워크는 단말들 및 서버들과 같은 각각의 노드 상호 간에 정보 교환이 가능한 연결 구조를 의미하는 것으로, 근거리 통신망(LAN: Local Area Network), 광역 통신망(WAN: Wide Area Network), 인터넷 (WWW: World Wide Web), 유무선 데이터 통신망, 전화망, 유무선 텔레비전 통신망 등을 포함한다.
무선 데이터 통신망의 일례에는 3G, 4G, 5G, 3GPP(3rd Generation Partnership Project), LTE(Long Term Evolution), WIMAX(World Interoperability for Microwave Access), 와이파이(Wi-Fi), 블루투스 통신, 적외선 통신, 초음파 통신, 가시광 통신(VLC: Visible Light Communication), 라이파이(LiFi) 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다.
이하의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 상세한 설명이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하는 것이 아니다. 따라서 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 동일 범위의 발명 역시 본 발명의 권리 범위에 속할 것이다.
또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설현장의 스마트 안전 관리 시스템의 구성을 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 건설현장의 스마트 안전 관리 시스템은 제1 센서 장치(110), 제2 센서 장치(120), 제3 센서 장치(130), 통합 관제 서버(200) 및 출입 통제 장치(300)를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
제1 센서 장치(110)는 건설 현장 내 작업자가 착용한 안전모, 안전벨트나 안전 조끼 등의 보호구에 부착되어, 작업자에 대한 위치정보, 상태정보, 위급상황 알림정보를 포함한 제1 감지신호를 제공한다.
제2 센서 장치(120)는 건설 현장 내 중장비에 부착되어, 중장비에 대한 위치 정보와, 각 중장비마다 기 설정된 위험 반경 이내에 감지 대상의 접근 여부를 감지하여 제2 감지신호를 제공한다.
제3 센서 장치(130)는 건설 현장 내 밀폐된 장소에 설치되어 유해 가스가 기 설정된 농도 이상이 감지되는지를 확인하여 제3 감지신호를 제공한다.
통합 관제 서버(200)는 제1 센서 장치(110), 제2 센서 장치(120) 또는 제3 센서 장치(130)를 통해 제1 내지 제3 감지 신호가 수신되면, 제1 내지 제3 감지 신호에 기초하여 위험인자 발생 여부를 확인하여 작업자 또는 현장 관리자의 단말(400)로 통보한다. 또한, 통합 관제 서버(200)는 건설 현장 내 출입하는 작업자 또는 중장비를 포함한 출입 현황을 확인하고, 작업구역별 안전 현황, 상기 제1 내지 제3 센서 장치(110, 120, 130)의 상태 정보, 긴급/재난 알림, 보고서/통계, 과거안전사고 이력 정보를 포함한 안전 관리 모니터링을 수행하여, 사전에 허가된 단말의 요청에 따라 모니터링 결과를 제공한다.
이러한 통합 관제 서버(200)는 일반적인 의미의 서버용 컴퓨터 본체일 수 있고, 그 외에 서버 역할을 수행할 수 있는 다양한 형태의 장치로 구현될 수 있다. 구체적으로, 통합 관제 서버(200)는 통신 모듈(미도시), 메모리(미도시), 프로세서(미도시) 및 데이터베이스(미도시)를 포함하는 컴퓨팅 장치에 구현될 수 있는데, 스마트폰이나 TV, PDA, 태블릿 PC, PC, 노트북 PC 및 기타 사용자 단말 장치 등으로 구현될 수 있다.
출입 통제 장치(300)는 건설 현장의 출입구와 기 설정된 장소(위험 지역 또는 비인가 구역 등)에 설치되어 출입자의 얼굴 영상을 촬영하고, 촬영된 얼굴 영상을 기 등록된 작업자의 얼굴 영상과 비교하여 출입 여부를 허가한다. 이러한 출입 통제 장치(300)는 인공 지능 기반의 카메라 모듈(310)을 포함하는 것으로서, 출입자의 안면 윤곽 인식 알고리즘을 통해 출입을 통제할 수 있다. 출입 통제 장치(300)는 딥러닝(Deep Learning)의 한 분야인 CNN(Convolutional Neural Network) 기술을 안면 윤곽 인식 알고리즘에 적용하여, 적외선 없이도 자연광(가시광선)만으로 얼굴을 인식하며, 인증을 위해 카메라 모듈(310) 앞에 서지 않아도 카메라 모듈(310) 근처에 다가가기만 하면 움직이는 사람의 얼굴을 자동으로 인지하고 인식할 수 있다.
출입 통제 장치(300)는 출입 현황을 통합 관제 서버(200)로 전송하여, 출입 인원 자동 집계, 투입 인원 작업 구역 파악, 위험지역 출입관리 정보를 확인할 수 있도록 한다.
또한, 출입 통제 장치(300)는 비인가 구역에 사전에 등록되지 않은 작업자가 출입하거나, 위험 지역에 작업자의 접근이 감지되면 접근 불가 알람을 발생하면서, 통합 관제 서버(200)에 침입상황을 알려준다. 따라서, 통합 관제 서버(200)는 모든 출입자와 침범 상황에 대한 로그 관리, 출입 관리, 침범상황, 이동 경로 리포트 등의 관리를 수행할 수 있다.
적어도 하나 이상의 관리 허브(510)는 제1 센서 장치(110) 내지 제3 센서 장치(130)와 지그비, 지-웨이브, 블루투스, 로라(LoRa) 중 어느 하나의 무선 통신 방식으로 사물 인터넷망을 통해 연결되어 제1 내지 제3 감지 신호를 수집하고, 사물 인터넷망에 연결된 장치들을 관리한다.
무선 접속 장치(520)는 적어도 하나 이상의 관리 허브(510)와 와이파이-헤일로(Wi-Fi HaLow)로 연결되고, 무선 인터넷을 통해 통합 관제 서버(200)와 접속하여 데이터 전송의 중계 역할을 수행한다. 무선 접속 장치(520)는 액세스 포인트(Access Point, AP)AP(521) 또는 공유기(522)를 사용할 수 있고, AP(521)가 공유기 역할을 병행하는 경우에 AP(521)는 여러 대의 단말들이 인터넷을 사용할 수 있도록 지원한다.
여기서, 와이파이-헤일로는 와이파이 얼라이언스(Wi-Fi Alliance)에서 저전력 와이파이 표준(IEEE 802.11ah)을 탑재한 것으로서, 스마트홈, 커넥티드 카, 웨어러블 기기 등 저전력이 필요한 사물 인터넷(IoT) 기기에 사용될 수 있다. 와이파이(Wi-Fi)는 대부분 2.4GHz 또는 5GHz 주파수 대역을 사용하지만, 와이파이-헤일로(Wi-Fi HaLow)는 1GHz 이하 대역을 사용하므로 기존 와이파이보다 장거리 전송, 광대역 커버리지가 가능하고, 또한 문이나 벽과 같은 장애물 통과 특성도 우수할 뿐만 아니라, 소비 전력이 매우 적다. 와이파이 헤일로의 최대 서비스 거리는 1km 정도로 통상의 와이파이보다 약 2배 정도의 서비스 커버리지를 갖는다.
이러한 와이파이-헤일로 통신을 지원하는 AP(521)는 2km 정도의 통신 커버리지로 장거리 통신이 가능하고, 와이파이 메쉬 모드 적용으로 통신 음영 지역 해소 및 병목 현상을 해결할 수 있다. 또한, AP(521)는 자체에 보안 모듈을 탑재하여 비인가 AP 차단, DoS 방어, 안티바이러스, 해킹 등 기본적인 보안 기능 뿐만 아니라 무선칩임 방지 알고리즘을 통해 내부 통신망을 모니터링하여 무선 트래픽에 대한 능동적인 보안 관리 기능을 제공하여 보안을 더욱 강화할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건설현장의 스마트 안전 관리 시스템의 통신 구조를 설명하는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 건설현장의 스마트 안전 관리 시스템은 적어도 하나 이상의 관리 허브(510)와 AP(521)를 포함하고 있다.
관리 허브(510)는 제1 센서 장치(110)와 AP(521) 사이에 설치되는 제1 허브(511)와, 제2 센서 장치(120)와 AP(521) 사이에 설치되는 제2 허브(512)를 포함한다. 또한, 제3 센서 장치(130)와 AP(521) 사이에는 로라 게이트웨이(513)가 설치된다. 제1 허브(511)와 제2 허브, AP(521)는 와이파이-헤일로를 이용하여 통신하고, 제1 허브(511)는 제2 허브(512)와 AP(521) 사이의 중계 역할을 수행하기도 한다.
제1 허브(511)는 모든 작업자 또는 위험 시설에 설치되는 제1 센서 장치(110)와 통신하는 것이므로, 중장비에 설치되는 제2 센서 장치(120)와 통신하는 제2 허브(512)의 개수보다 많은 수가 설치되어야 하고, 제1 감지 신호와 제2 감지호를 제1 허브와 제2 허브로 구분하여 수신함으로써 신호 간섭이나 신호 송출 지연을 사전에 방지할 수 있다.
이를 위해, 제1 센서 장치(110)와 제3 센서 장치(130)는 지그비(Zigbee) 또는 지-웨이브(Z-Wave)를 이용하는 근거리 무선 통신 모듈(미도시)을 각각 포함하고, 제3 센서 장치(130)는 로라 통신을 위한 로라 통신 모듈(미도시)을 포함한다.
제2 센서 장치(120)는 레이더 및 GPS를 이용한 거리 측정에 기반한 센서로서, 제2 감지 신호를 제2 허브(512)로 전송하고, 제2 센서 장치(120)는 주로 통신 음영 지역에 설치될 수 있어 로라 통신으로 로라 게이트웨이(512)를 거쳐 통합 관제 서버(200)로 제2 감지신호를 전송한다.
LoRa 통신은 장거리 통신(Long Range)의 약자로, 3G, 5G, LTE 등 기존 이동 통신망과 달리 저전력으로 통신할 수 있는 장거리 통신망이다. 로라 통신은 최소한의 전력 소모로 수 킬로미터 이상의 장거리까지 통신이 가능하고, 초고속, 광대역 네트워크 장비를 필요로 하는 이동 통신망과 다르게 별도의 기지국이나 중계 장비도 필요 없다. 이러한 장점으로 인해, LoRa 통신은 저속의 소량 정보를 수집하는 소물 인터넷 응용에 많이 사용된다. 블루투스나 지그비 같은 기존 저전력 무선통신 프로토콜도 있지만, 이들은 통신 범위가 짧기 때문에 통신 범위를 확장하려면, 인프라 구축 비용이 추가로 발생한다. 그러나, LoRa 통신을 제3 센서 장치(130)에 적용하면, 소량 데이터를 장시간 안정적인 속도로 수집할 수 있고, 지그비, 와이파이, 이동통신 등에 비해 넓은 통신 범위, 낮은 전력 소모, 저렴한 비용으로 사물인터넷에 적용될 수 있다.
AP(521)는 와이파이를 이용한 관련 표준을 이용해 무선 장치를 유선 장치에 연결할 수 있는 장비로서, 넓은 와이파이 커버리지를 위해 다수의 기기를 설치해야 하는 환경에 적합하다.
공유기(522)는 하나의 IP를 이용하여 여러 대의 단말(태블릿 PC, 관제 PC, 스마트폰 등)이 인터넷에 접속할 수 있도록 해주는 것으로서, 무선 인터넷 공유기는 와이파이를 사용하기 위한 필수요소이다. 공유기(522)는 라우터의 NAT(Network Address Translation) 기능, 게이트웨이, 관리 허브(510) 및 네트워크의 관리 도구를 통합하여 처리하는 것으로서, Wi-Fi 칩셋과 안테나가 통합 설치되어 AP 기능까지 수행할 수는 통합 액세스를 지원할 수도 있다.
한편, 출입 통제 장치(300)는 AP(521) 또는 공유기(522)를 통해 통합 관제 서버(200)와 상호 통신할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 센서 장치의 구성을 설명하는 블록도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 센서 장치의 작업자 충격 감지 알고리즘을 설명하는 순서도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 센서 장치의 옹벽 붕괴 알고리즘을 설명하는 순서도이다.
도 3을 참조하면, 제1 센서 장치(110)는 근거리 무선 통신 모듈(111), 센서부(112), 제어부(113), 배터리(114), LED들(115), 버튼부(116), 메모리(117), 스피커(118), 접속부(119)를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
근거리 무선 통신 모듈(111)은 사물인터넷망을 통해 제1 감지 신호를 전송하기 위한 통신 인터페이스로서, 지그비, 지웨이브, 블루투스 등 어느 하나의 근거리 통신 방식을 통해 관리 허브(510)와 연결된다.
센서부(112)는 가속도, 자이로, 지자기 각각 3축(X, Y, Z)을 지원하는 9축 센서를 비롯해 GPS 센서, 위치인식/동작 센서 등을 포함한다. 이러한 센서부(112)는 제1 센서 장치(110)가 안전벨, 옹벽벨 등의 사용 용도에 따라 임계값을 다르게 설정할 수 있다. 이때, 통합 관제 서버(200)는 관리 허브(510)를 통해 센서부(112)의 임계값을 설정할 있다.
제어부(113)는 제1 센서 장치(110)의 상태를 확인하고, 관리 허브(510)를 통해 감지 신호와 상태 정보를 송신하고, 관리 허브(510)를 통해 수신되는 제어 신호에 따른 제1 센서 장치(110)의 각 구성요소의 동작을 제어한다. 또한, 제어부(113)는 배터리(114)의 배터리 잔량이 기 설정된 기준레벨보다 낮을 경우에 컷오프하여 배터리(114)가 완전 방전되는 것을 사전에 방지한다.
배터리(114)는 제1 센서 장치(110)의 동작에 필요한 전원을 제공하고, 배터리(114)의 컷오프 회로, 충전회로 등을 포함한다.
버튼부(116)는 전원 버튼, 리셋 버튼, 모드 선택 버튼, 비상상황(SOS) 버튼 등을 포함한다. 전원 버튼은 전원의 온/오프를 결정하고, SOS 버튼은 짧게 누르면 SOS 송신이 시작되고 길게(대략 3초 이상) 누르면 SOS 송신을 중단하도록 한다. 리셋 버튼은 관리자용으로 사용되어 업데이트나 각종 유지보수 서비스 작업시 사용된다. 그리고, 모드 선택 버튼은 제1 센서 장치(110)의 사용 용도(안전벨, 옹벽벨 등)를 선택하도록 하고, 선택된 사용 용도에 따라 안전벨 모드 또는 옹벽벨 모드로 동작되도록 한다.
즉, 제어부(113)는 안전벨 모드로 동작시, 센서부(112)의 가속도와 자이로를 이용하여 충격 정도를 계산하고, 옹벽벨 모드로 동작시 센서부(112)의 가속도, 자이로, 지자기 모두를 사용하여 옹벽의 경사가 변하거나 금이 갈 때의 붕괴 또는 충격을 감지하도록 한다.
구체적으로, 제어부(113)는 센서부(112)를 이용하여 작업자 충격감지, 옹벽붕괴 및 헬멧 또는 안전모 미착용 상태를 감지할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제어부(113)에서 수행되는 작업자 충격 알고리즘은 센서부(112)로부터 감지신호를 수신하고(S11), 수신한 감지 신호를 분석하여 가속도 또는 각속도에서 X, Y, Z의 임계값을 초과하는지를 확인한다(S12). 이때, RMS(Root Mean Square)는 x, y, z 축의 값을 이전 값과 제곱하여 제곱근(squared root)을 한 값이고, 지연 시간과 IMU(Inertial Measurement Unit)의 임계값은 통합 관제 서버(200)에서 조정 가능하다.
제어부(113)는 가속도와 각속도가 작업자의 정상적인 모션(위치 및 자세)에서 나올 수 없는 값, 즉 임계값 이상인 경우에 초기에 비상버튼을 이용하여 경고를 준다(S13). 만일, 작업자가 작은 찰과상이나 통화 가능한 의식 상태인 경우이면 기 설정된 시간 이내에 비상 버튼을 3초 이상 눌러 SOS 메시지가 통합 관제 서버(200)로 송신되는 비상모드가 해제된다(S14, S15).
그러나, 작업자가 의식이 없으면 기 설정된 시간 동안(예를 들어, 30초) 비상 버튼의 누름 동작이 수행되지 않게 되고, 제어부(113)는 비상상황 정보(SOS 메시지)를 바로 허브(510)를 거쳐 통합 관제 서버(200)로 송신한다(S14, S15).
도 5에 도시된 바와 같이, 제어부(113)에서 수행되는 옹벽 붕괴 감지 알고리즘은, 제1 센서 장치(110)가 옹벽에 초기 설치시, 작업자가 전원을 켜면서 초기 IMU 값(경사값)을 저장한다(S21). 이후에 기 설정된 시간(예를 들어, 18시간)이 경과된 후에 충격 가속도값이 웨이크업되면 초기 경사값과 현재 RMS 값을 비교한 결과가 임계값을 초과하는지를 확인한다(S22, S23, S24).
제어부(113)는 가속도, 각속도, 지자기를 통해 확인한 초기 경사값이 현재 RMS 값과 비교한 결과가 임계값을 초과하면 바로 허브(510)를 통해 통합 관제 서버(200)로 SOS 메시지를 송신한다(S25).
제어부(113)는 제1 센서 장치(110)가 헬멧 또는 안전모에 부착된 경우에, 기 설정된 주기로 IMU 값을 수신하고, 이전의 IMU 값과 현재 IMU 값을 비교하여 임계값보다 작으면 현재 작업자가 안전모를 착용하지 않은 것으로 판단하고, 해당 상태를 허브(510)를 통해 통합 관제 서버(200)에 알려주게 된다. 이때 주기는 분 단위이고, IMU 값은 통합 관제 서버(200)에서 조정 가능하다.
LED들(115)은 배터리 충전 표시, 통신 동작 상태 표시, 배터리 레벨 표시 등의 기능을 수행한다.
메모리(117)는 제어부(113)에서 제1 센서 장치(110)의 동작에 필요한 프로그램이 저장되고, 스피커(118)에서 출력되는 경고음 등이 저장된다. 이때, 스피커(118)에서 출력되는 경고음은 SOS 버튼이나 센서부(112)에서 감지한 제1 감지 신호가 임계값 이상일 경우에 단계별 출력 음량으로 출력될 수 있다.
접속부(119)는 충전 케이블 연결, 펌웨어 업데이트시에 관리자의 단말(400)과의 연결 등에 사용되는 연결단자가 삽입된다.
제1 센서 장치(110)는 방수 및 충격에 강한 재질의 케이스(미도시) 내에 각 구성요소가 내장되어 있고, 안전모, 안전벨트, 안전 조끼 등의 보호구에 착용될 수 있도록 고정 클립 등의 부착수단을 포함한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 센서 장치의 구성을 설명하는 도면이고, 도 7은 도 6의 제2 센서 장치의 위험 반경을 설정하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 제2 센서 장치(120)는 건설 현장 내 출입되는 모든 중장비에 부착되고, 센서유닛(121)와 알람유닛(122)를 포함한다.
센서 유닛(121)은 거리감지 레이더와 GPS 센서 등을 포함하고, 포크레인, 덤프트럭, 지게차, 굴삭기, 불도저 등의 중장비의 전방 또는 후방에 부착된다. 따라서, 센서 유닛(121)은 기 설정된 위험 반경 이내에 감지 대상(작업자 또는 다른 중장비 등)의 접근 여부를 감지한 거리 정보와, 중장비의 위치 정보를 포함한 제2 감지 신호를 제2 허브(512)를 통해 통합 관제 서버(200)에 제공한다. 이때, 센서 유닛(121)은 위험 반경을 2m, 4m, 5m 등으로 안전거리를 중장비의 후방, 중장비의 전방에 각각 설정할 수 있다.
알람 유닛(122)은 위험 반경 이내에 감지 대상 접근시 경고 알람을 운전자에게 알리기 위해, 중장비의 실내 또는 운전자 근접 위치에 부착된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제3 센서 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 8을 참조하면, 제3 센서 장치(130)는 밀폐공간에 설치되어 유해물질(O2, CO, CO2, H2S, CH4, VOC), 연기/화재 등을 감지하여 제3 감지 신호를 로라 게이트웨이(512)를 통해 통합 관제 서버(200)로 전송한다.
통합 관제 서버(200)는 제3 감지신호를 수신하여 유해물질 현황과 현장의 작업자의 위치 및 인원을 실시간 모니터링하고(b), 유해 물질이 기 설정된 허용값 이상인 경우에 작업 중단을 결정하고 현장 작업자의 대피 조치를 위해 작업자 또는 관리자의 단말(400)로 비상 상황을 알려준다(c).
이러한 제3 센서 장치(130)는 지하실, 지하주차장 등의 밀폐 공간에 배치되는데, 운반 및 휴대 편의성을 위해 삼각대를 이용하여 작업중인 밀폐 공간상에 일정한 이격 거리를 두고 복수 개가 설치되고, 유해 가스 배출이 감지되면 작업자의 대피 조치를 위한 경고음을 발생시키는 경고음 발생 수단(미도시)을 더 포함할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 장치의 감지 신호 송신 과정을 설명하는 도면이고, 도 10은 본 발명의 통합 관제 센터의 모니터링 화면을 설명하는 예시도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 건설 현장 내 작업자가 기 설정된 작업 구역에서 작업시, 모든 작업자마다 제1 센서 장치(110)가 착용된 상태이고, 밀폐된 공간에서 도장 작업시 해당 공간에 제3 센서 장치(130)가 배치된다. 만일, 작업자가 밀폐된 공간이 아닌 야외 작업시, 작업자의 작업 구역으로 출입되는 중장비마다 제2 센서 장치(120)가 설치되어 있다.
제1 센서 장치(110)와 제3 센서 장치(130)는 기 설정된 주기마다 제1 감지 신호와 제2 감지 신호를 송신하고, 관리 허브(510)는 제1 감지 신호와 제3 감지 신호를 와이파이-헤일로 통신을 통해 AP(521)로 전송하며, AP(521)에서는 통합 관제 서버(200)로 제1 감지 신호와 제3 감지 신호를 수신한다.
이때, 제1 감지 신호와 제3 감지 신호는 장치의 고유 식별 정보를 포함하고 있고, 통합 관제 서버(200)는 제1 감지 신호와 제3 감지 신호의 고유 식별 정보를 통해 작업자마다 위치 정보를 확인하고, 작업 구역을 확인할 수 있으며, 제1 감지 신호와 제3 감지 신호를 분석하여 작업현장 내 위험인자를 파악하여 작업자에게 알려줄 수 있다.
즉, 도 10에 도시된 바와 같이, 통합 관제 서버(200)는 출입통제 장치(300)의 모니터링, 작업구역별 안전 현황, 작업자 위치 현황, 센서 정보, 긴급/재난 알림, 보고서/통계, 과거재현(과거의 사고 이력이나 안전 현황 내용 등), 공공기상 정보 등을 지속적으로 모니터링하고, 관리자의 단말(400)로 모니터링한 결과 화면을 보여줄 수 있다.
따라서, 관리자는 자신의 단말(400)을 통해 작업 현장의 맵 정보, 작업자 안전 현황, 긴급 상황, 작업자 목록, 안전장비(센서 정보) 현황을 실시간 파악할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 관제 서버의 구성을 설명하는 도면이고, 도 12는 도 11의 맵 관리 모듈에 의해 위험 지역과 비인가 구역, 작업 구역을 설정하는 과정을 설명하는 도면이다.
통합 관제 서버(200)는 스마트 안전 관리 방법을 수행하기 위한 프로그램(210)이 메모리에 저장되어 있고, 프로그램(210)을 실행하여 스마트 안전 관리에 대한 전체 프로세스를 제어할 수 있다.
이때, 프로그램(210)은 맵 관리 모듈(211), 출입 관리 모듈(212), 안전관리 모듈(213), 작업자 관리 모듈(214), 이벤트 관리 모듈(215), 리포트 생성 모듈(216), 작업 진척도 관리 모듈(217)를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
맵 관리 모듈(211)은 건설 현장에 대한 맵 정보에 기반하여 작업 구역, 위험 지역과 비인가 구역을 구분하여 저장하고, 작업 진척도에 따라 맵 정보를 업데이트한다. 도 12에 도시된 바와 같이, 맵 관리 모듈(211)은 작업 진척도를 반영하여 건설 현장에 대한 맵 정보를 관리하는데, 위험 지역, 비인가 구역, 작업 구역, 작업 구역별 관리자 및 작업자 정보 등을 업데이트하여 관리한다.
따라서, 현장 관리자는 맵 관리 모듈(211)을 통해 건설 현장별 비인가 구역 설정 및 비인가 구역 등록을 통하여 접근제한을 설정할 수 있고, 통합 관제 서버(200)는 출입통제 장치(300)를 통해 비인가구역 접근시 현장에서 알람 및 경광등 울림으로 즉시 현장 관리자에게 비인가자 출입을 알려줄 수 있다.
출입 관리 모듈(212)은 건설 현장 내의 출입구마다 출입자 정보와 출입 인원수를 확인하고, 건설 현장과 작업 구역별 작업자 인원수를 확인한다.
안전관리 모듈(213)은 제1 내지 제3 센서 장치(110, 120, 130)의 상태 확인, 밀폐 구역별 유해가스 배출 여부 확인, 중장비 출입 내역 및 위치 정보, 비인가 구역이나 위험 지역의 침범 현황 등을 확인한다.
작업자 관리 모듈(214)은 작업자의 위치 정보에 기반하여 위험 지역 침범 여부, 작업자의 쓰러짐 현황 등을 확인한다.
이벤트 관리 모듈(215)은 작업 구역별 SOS 호출 건수 및 작업자 확인, 작업 구역별 작업자 쓰러짐 건수 및 작업자 확인 등의 기능을 수행한다.
리포트 생성 모듈(216)은 작업 현장 통계, 위험 발생 이벤트, 비상 상황(SOS) 현황을 리포트로 생성하여 제공한다.
작업 진척도 관리 모듈(217)은 작업자 또는 관리자의 단말(400)을 통해 작업 진척도를 누적 관리한다.
데이터베이스(220)에는 프로그램(210)을 실행하면서 누적되는 데이터가 저장된다. 일례로, 데이터베이스(220)에는 맵 정보, 리포트, 작업 진척도, 작업자 정보, 중장비 정보 등이 저장된다.
상술한 모듈들은 본 발명을 설명하기 위한 일 실시예일 뿐, 이에 한정되지 않고 다양한 변형으로 구현될 수 있다. 또한, 상술한 모듈들은 통합 관제 서버(200)의 프로세서에 의해 제어될 수 있는 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체로서 메모리에 저장된다. 또한, 프로그램(210)의 적어도 일부는 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어 또는 이들 중 적어도 둘 이상의 조합으로 구현될 수 있으며, 하나 이상의 기능을 수행하기 위한 모듈, 프로그램, 루틴, 명령어 세트 또는 프로세스를 포함할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 건설현장의 스마트 안전 관리 방법을 설명하는 순서도이다.
도 13을 참조하면, 건설 현장 내에 IoT 통신 기반의 환경이 구축된 경우에(S1), 통합 관제 서버(200)는 건설 현장 내 제1 내지 제3 센서 장치(110, 120, 130)의 위치를 확인한다(S2). IoT 통신 기반의 환경은 건설 현장 내 설치된 센서 장치(110, 120, 130)와 사물 인터넷망을 통해 통신할 수 있는 관리 허브(510), AP(521) 또는 공유기(522) 등이 적정 위치에 배치되고, 각 센서 장치(110, 120, 130)와 관리 허브(510), AP(521) 또는 공유기(522)가 통신 채널을 통해 연결된 상태이다.
통합 관제 서버(200)는 제1 내지 제3 센서 장치(110, 120, 130)마다 고유 식별 정보를 할당하고, 제1 내지 제3 센서 장치(110, 120, 130)로부터 상태 정보를 수신하여, 각 센서 장치(110, 120, 130)의 현재 위치, 통신 상태, 배터리 상태, 동작 상태 등을 확인할 수 있다.
통합 관제 서버(200)는 출입 통제 장치(300)와 무선 인터넷에 기반하여 통신하여, 작업자, 중장비, 기타 출입자의 출입 현황을 실시간 파악하고, 비인가 구역과 위험 지역에 대한 침범시 비상 상황을 경고등이나 문자메시지 등으로 통보한다(S3).
통합 관제 서버(200)는 기 설정된 주기마다 제1 센서 장치(110), 제2 센서 장치(120), 제3 센서 장치(130)로부터 제1 감지 신호, 제2 감지 신호 및 제3 감지 신호를 수신한다(S4, S5, S6). 그리고, 통합 관제 서버(200)는 제1 내지 제3 감지 신호에 기초하여 현장 내 위험인자 발생 여부를 확인한 후 작업자 또는 현장 관리자의 단말(400)로 비상 상황을 알려준다(S7, S8). 통합 관제 서버(200)는 건설 현장 내 출입하는 작업자 또는 중장비를 포함한 출입 이력, 작업구역별 안전 현황, 제1 내지 제3 센서 장치(110, 120, 130)의 상태 정보, 긴급/재난 알림, 보고서/통계, 과거안전사고 이력 정보를 포함한 안전 관리 모니터링을 수행한 후 사전에 허가된 단말의 요청에 따라 모니터링 결과를 제공할 수 있다.
한편, 도 13의 단계 S1 내지 S8은 본 발명의 구현예에 따라서 추가적인 단계들로 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계간의 순서가 변경될 수도 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 이러한 기록 매체는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함하며, 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체를 포함하며, 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110 : 제1 센서 장치
120 : 제2 센서 장치
130 : 제3 센서 장치
200 : 통합 관제 서버
300 : 출입 통제 장치
400 : 단말
510 : 관리 허브
511 : 제1 허브
512 : 제2 허브
513 : 로라 게이트웨이
521 : AP
522 : 공유기

Claims (10)

  1. 건설 현장 내 작업자가 착용한 보호구 또는 위험시설에 부착되어, 작업자에 대한 위치정보, 상태정보, 비상상황 정보를 포함한 제1 감지신호를 제공하는 제1 센서 장치;
    건설 현장 내 중장비에 부착되어, 중장비에 대한 위치 정보와 각 중장비마다 기 설정된 위험 반경 이내에 감지 대상의 접근 여부를 감지하여 제2 감지신호를 제공하는 제2 센서 장치;
    건설 현장 내 밀폐된 장소에 설치되어 유해 물질이 기 설정된 농도 이상이 감지되는지를 확인하여 제3 감지신호를 제공하는 제3 센서 장치;
    상기 제1 내지 제3 센서 장치를 통해 제1 내지 제3 감지 신호가 수신되면, 상기 제1 내지 제3 감지 신호에 기초하여 위험인자 발생 여부를 확인하여 작업자 또는 현장 관리자의 단말로 통보하고, 건설 현장 내 출입하는 작업자 또는 중장비를 포함한 출입 현황을 확인하고, 작업구역별 안전 현황, 상기 제1 내지 제3 센서 장치의 상태 정보, 긴급/재난 알림, 보고서/통계, 과거안전사고 이력 정보를 포함한 안전 관리 모니터링을 수행하여, 사전에 허가된 단말의 요청에 따라 모니터링 결과를 제공하는 통합 관제 서버;
    상기 제1 내지 제3 센서 장치와 지그비, 지-웨이브, 블루투스, 로라(LoRa) 중 어느 하나의 무선 통신 방식으로 사물 인터넷망을 통해 연결되어 상기 제1 내지 제3 감지 신호를 수집하고, 상기 사물 인터넷망에 연결된 장치들을 관리하는 적어도 하나 이상의 관리 허브; 및
    적어도 하나 이상의 관리 허브와 와이파이-헤일로(Wi-Fi HaLow)로 연결되고, 무선 인터넷을 통해 상기 통합 관제 서버와 접속하여 데이터 전송의 중계 역할을 수행하는 무선 접속 장치를 포함하며,
    상기 제1 센서 장치는,
    제어부 및 센서부를 포함하고, 상기 제어부는 작업자 충격 알고리즘에 따라 상기 센서부로부터 수신된 감지 신호의 가속도 또는 각속도에서 미리 지정된 임계값 이상인지를 확인하고,
    상기 감지신호의 가속도 또는 각속도가 미리 지정된 임계값 이상인 경우, 경고를 상기 통합 관제 서버로 송신하거나 상기 제1 센서 장치를 통해 출력되도록 제어하며, 상기 지정된 임계값 이상의 가속도 또는 각속도가 감지되고 상기 작업자가 지정된 시간이내에 지정된 버튼을 누르는 경우 상기 작업자가 통화 가능한 의식 상태로 판단하여 SOS 메시지를 상기 통합 관제 서버로 송신하는 것이고,
    상기 통합 관제 서버는,
    프로그램을 실행하여 스마트 안전 관리에 대한 프로세스를 제어하며, 상기 프로그램은 건설 현장에 대한 맵 정보에 기반하여 작업 구역, 위험 지역과 비인가 구역을 구분하여 저장하고, 작업 진척도에 따라 맵 정보를 업데이트하는 맵 관리 모듈을 포함하는 것인, 건설현장의 스마트 안전 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 센서 장치와 제2 센서 장치는, 지그비(Zigbee), 지-웨이브(Z-Wave)블루투스 중 어느 하나의 통신 방식을 이용하는 근거리 무선 통신 모듈을 각각 포함하고,
    상기 제3 센서 장치는, 로라 통신을 위한 로라 통신 모듈을 포함하는 것인, 건설현장의 스마트 안전 관리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 관리 허브는,
    상기 제1 센서 장치와 상기 무선 접속 장치 사이에서 통신을 수행하는 제1 허브;
    상기 제2 센서 장치와 상기 무선 접속 장치 사이에서 통신을 수행하는 제2 허브; 및
    로라 통신 방식에 기반하여 상기 제3 센서 장치와 상기 무선 접속 장치 사이에서 통신을 수행하는 로라 게이트웨이를 포함하는 것인, 건설현장의 스마트 안전 관리 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 허브는 상기 제1 허브를 통해 상기 무선 접속 장치와 통신을 수행하고, 상기 제1 허브와 제2 허브는 와이파이-헤일로를 통해 통신하는 것인, 건설현장의 스마트 안전 관리 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    건설 현장의 출입구 또는 기설정된 장소에 설치되어 출입자의 얼굴 영상을 촬영하고, 촬영된 얼굴 영상을 기 등록된 작업자의 얼굴 영상과 비교하여 출입 여부를 허가하는 출입통제장치를 더 포함하고,
    상기 출입통제장치는 상기 무선 접속 장치를 통해 상기 통합 관제 서버와 상호 통신하는 것인, 건설현장의 스마트 안전 관리 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 통합 관제 서버의 프로그램은,
    건설 현장 내의 출입구마다 출입자 정보와 출입 인원수를 확인하고, 건설 현장과 작업 구역별 작업자 인원수를 확인하는 출입 관리 모듈;
    상기 제1 내지 제3 센서 장치의 상태 정보 확인, 밀폐 구역별 유해물질 배출 여부 확인, 중장비 출입 내역 및 위치 정보 확인, 비인가 구역이나 위험 지역의 침범 현황을 확인하는 안전관리 모듈;
    작업자의 위치 정보에 기반하여 위험 지역 침범 여부, 작업자의 쓰러짐 현황을 포함한 건설 현장내 작업자 정보를 확인하는 작업자 관리 모듈;
    작업 구역별 비상상황 호출 건수 및 해당 작업자 확인, 작업 구역별 작업자 쓰러짐 건수 및 해당 작업자 확인 기능을 수행하는 이벤트 관리 모듈; 및
    작업 현장 통계, 위험 발생 이벤트, 비상 상황 현황을 리포트로 생성하여 제공하는 리포트 생성 모듈을 포함하여 이루어진 것인, 건설현장의 스마트 안전 관리 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 프로그램은,
    상기 작업자 또는 현장 관리자의 단말을 통해 작업 진척도 정보를 제공받아 작업 구역별 작업 진척도 정보를 누적하여 관리하는 작업 진척도 관리 모듈을 더 포함하는, 건설현장의 스마트 안전 관리 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 센서 장치는,
    가속도 센서, 자이로 센서, 지자기 센서, GPS 센서, 위치인식센서, 동작 센서 중 적어도 하나 이상을 포함하고,
    모드 선택에 따라 작업자가 착용한 보호구에 부착되어 작업자의 쓰러짐 또는 비상 상황을 감지하는 안젠벨 모드, 위험시설에 부착되어 위험 시설의 붕괴 또는 충격을 감지하는 옹벽벨 모드 중 어느 하나로 동작되도록 모드별 임계값이 다르게 설정되는 것인, 건설현장의 스마트 안전 관리 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 센서 장치는,
    거리감지 레이더와 GPS 센서를 포함하고, 상기 중장비의 전방 또는 후방에 부착되어, 기 설정된 위험 반경 이내에 감지 대의 접근 여부를 감지하는 거리 정보와 해당 중장비의 위치 정보를 포함하는 상기 제2 감지 신호를 제공하는 센서 유닛; 및
    상기 제2 감지 신호에 따라 상기 위험 반경 이내에 감지 대상 접근시 경고 알람을 운전자에게 알려주는 알람 유닛을 포함하는 것인, 건설현장의 스마트 안전 관리 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제3 센서 장치는,
    가스 감지 센서, 연기 감지 센서, 화재 감지 센서 중 적어도 하나 이상을 포함하여, 밀폐 지역 내 유해 물질이 기 설정된 허용값 이상인 경우에 상기 제3 감지 신호를 송출하고,
    상기 제3 감지 신호에 기초하여 작업자의 대피 조치를 위한 경고음을 발생시키는 경고음 발생 수단을 더 포함하는 것인, 건설현장의 스마트 안전 관리 시스템.
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