KR20230116115A - 스마트 안전 헬멧 및 이를 포함하는 안전관리 시스템 - Google Patents

스마트 안전 헬멧 및 이를 포함하는 안전관리 시스템 Download PDF

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KR20230116115A
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Abstract

본 발명은 스마트 안전 헬멧 및 이를 포함하는 안전관리 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 스마트 안전 헬멧은 작업자가 있는 공간 내부의 미세먼지 농도 및 상기 작업자의 건강 및 안전에 영향을 미치는 정도를 판단하기 위한 적어도 하나의 파라미터를 측정하는 측정 모듈; 상기 측정된 미세먼지 농도 및 상기 파라미터를 기저대역 신호로 변조하는 컨트롤러; 및 상기 기저대역 신호를 RF 신호로 변환하여 상기 미세먼지 농도 및 상기 파라미터에 대한 정보를 모니터링 장치로 전송하는 무선 통신 모듈을 포함할 수 있다.

Description

스마트 안전 헬멧 및 이를 포함하는 안전관리 시스템{Smart helmet and safety management system including the same}
본 발명은 건설 분야 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스마트 안전 헬멧 및 이를 포함하는 안전관리 시스템에 관한 것이다.
건축 현장 및 공장을 포함한 각종 산업 현장에는 작업자들이 많은 위험에 노출되어 있다. 예를 들어, 작업자들은, 산업 현장에서 황화 수소 및 미세먼지 같은 유해 물질의 노출, 쇼크사, 과로, 또는 심장 마비 같은 작업자의 건강 이상은 물론, 추락, 감전, 매몰, 또는 붕괴 사고와 같은 다양한 안전사고를 비롯한 다양한 위험 요소들에 노출되어 있다. 따라서, 이러한 산업 현장의 위험 요소로부터 작업자를 보호하기 위한 사고 예방 수단 마련이 시급한 실정이다.
일반적으로, 건설 현장 및 산업 현장을 출입하는 작업자는 반드시 안전 헬멧(또는 안전 헬멧)를 착용하도록 법제화되어 있다. 이러한 안전 헬멧은 외부 충격으로부터 착용자의 머리를 보호하는 역할을 한다. 그러나 안전 헬멧은 단순히 사고 발생 시 착용자의 머리를 보호해줄 뿐, 근본적으로 산업 현장에서 발생 가능성이 있는 사고를 예방하는데 한계가 있다.
더욱이, 작업 중 건설 근로자가 과로하여 발생할 수 있는 쇼크사, 심장 마비 같은 상기 건설 근로자의 건강 이상으로 발생할 수 있는 2차 사고에 대하여는 일반 안전 헬멧만으로는 이를 예방 또는 진단하는 것이 불가능하여 증가하는 산업 재해를 억제하기 어렵다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 산업 현장에서 발생 가능성이 있는 사고를 사전에 예방하고, 이로 인해 산업 재해의 사고 횟수를 개선시키는 스마트 안전 헬멧을 제공하는 것이다.
또한 사고 원인을 위한 정확한 데이터 분석을 통해 반복되는 사고 횟수를 개선시키는 스마트 안전 헬멧을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 전술한 이점을 갖는 안전관리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 작업자가 있는 공간 내부의 미세먼지 농도 및 상기 작업자의 건강 및 안전에 영향을 미치는 정도를 판단하기 위한 적어도 하나의 파라미터를 측정하여 측정 결과를 토대로 작업자에게 경고 신호를 제공함으로써, 산업 현장에서 발생 가능성이 있는 사고를 사전에 예방하고, 사고 원인을 위한 정확한 데이터 분석을 통해 반복되는 사고 횟수를 개선시키는 스마트 안전 헬멧을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 전술한 이점을 갖는 안전관리 시스템을 제공할 수 있다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 실시예에 따른 안전관리 시스템의 구성도를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 안전 헬멧을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 안전 헬멧의 사시도이고, 도 3c는 발명의 일 실시예에 따른 스마트 안전 헬멧의 정면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 안전관리 시스템의 동작 방법을 설명하기 위한 신호 흐름도이다.
도 5a 및 도 5b는 고밀도의 높은 미세먼지 노출 환경과 저밀도의 낮은 미세먼지 노출 환경에서의 미세먼지 농도 변화에 따른 작업자의 측정된 집중력 레벨(attention level; 적색 선) 및 명상 레벨(meditation level; 녹색 선)의 변화를 나타내는 그래프이며, 도 5c는 도 5a와 도 5b의 그래프의 수치값을 표시하는 표이다.
도 6a는 작업자의 작업 동안의 집중력 레벨(attention level)에 대한 분산분석(analysis of variance, ANOVA)를 나타낸 표이고, 도 6b는 작업자의 작업 동안의 명상 레벨(meditation levels)에 대한 ANOVA를 나타낸 표이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 안전 헬멧(100)과 모니터링 장치(200) 사이의 통신, 또는 서로 다른 스마트 안전 헬멧(100) 사이의 통신을 위한 디지털 무전 방식의 프레임 구조를 나타내는 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기와 스마트 안전 헬멧 사이의 프레임 동기를 나타내는 도면이다.
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기를 통해 스마트 안전 헬멧과 모니터링 장치 사이의 트래픽 중계를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 실시예에 따른 안전관리 시스템(10)의 구성도를 나타내는 도면이다. 도 1a는 안전관리 시스템(10)을 구성하는 스마트 안전 헬멧(100)와 모니터링 장치(200)가 중계기 없이 직접 무선통신 또는 P2P(peer to peer) 통신을 하는 실시 예이고, 도 1b는 안전관리 시스템(10)을 구성하는 스마트 안전 헬멧(100)와 모니터링 장치(200)가 중계기(300)를 통해 무선통신을 하는 실시 예이며, 도 1c는 안전관리 시스템(10)을 구성하는 스마트 안전 헬멧(100)과 모니터링 장치(200)가 스마트 폰(410) 또는 스마트 워치 같은 웨어러블 장치(420)를 통해 무선통신 하는 실시 예이다.
도 1a는 참조하면, 모니터링 장치(200)는 메모리(미도시함), 저장 매체(미도시함), 및 프로세서(미도시함)를 포함하는 컴퓨터 본체(220), 컴퓨터 본체(220)와 연결되어 컴퓨터 본체(220)의 연산 결과를 출력하여 표시하는 모니터(210) 및 컴퓨터 본체(220)와 연결되어 입력 정보를 컴퓨터 본체(220)로 제공하는 키보드(230)를 포함하여 구성될 수 있다. 다른 구현에 있어서, 모니터(210), 컴퓨터 본체(220), 키보드(230) 중 일부 또는 전체는 일체형으로 구현될 수 있다. 더하여, 모니터링 장치(200)는 스마트 안전 헬멧(100)과 직접 무선 통신을 수행하는 무선 통신 모뎀과 같은 통신 인터페이스(240)를 더 포함할 수 있다. 무선 통신 인터페이스(240)는 USB 동글 타입으로 컴퓨터 본체(220)에 연결되거나 컴퓨터 본체(220) 내부에 다른 구성 요소들과 함께 내장될 수 있다. 또는 무선 통신 인터페이스(240)는 별도의 프로세서로 독립형으로 구현될 수 있다. 다른 실시예에서, 모니터링 장치(200)는 노트북, 태블릿 PC 또는 스마트 폰 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 그러나 본 발명은 이들에 제한되지 않으며, 연산을 수행하는 프로세서 및 스마트 안전 헬멧(100)과 직접 무선 통신이 가능한 무선 통신 인터페이스를 포함하는 전자 장치라면 모니터링 장치(200)로서 모두 사용 가능하다.
일 실시예에서, 스마트 안전 헬멧(100)은 건설 현장에서 작업자들이 의무적으로 착용해야 하는 안전 헬멧으로서, 평상시 사고로부터 상기 작업자들의 머리를 보호하는 용도로 사용된다. 더하여, 스마트 안전 헬멧(100)는 작업자의 건강 및 안전 상태 그리고 작업 환경의 위험 상황을 상세히 후술될 측정 모듈을 통해 실시간 측정할 수 있으며, 측정된 신호들을 모니터링 장치(200)에 전송할 수 있다.
일 실시예에서, 스마트 안전 헬멧(100)과 모니터링 장치(200)는 별도의 중계기 없이 직접 무선 통신(WL1)을 수행할 수 있다. 상기 무선 통신의 주파수 대역은 별도의 사용허가 없이 사용할 수 있는 주파수 대역인 ISM 대역(industrial scientific medical band)일 수 있으나 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 일 실시예에서, 스마트 안전 헬멧(100)과 모니터링 장치(200) 사이의 통신, 또는 서로 다른 스마트 안전 헬멧(100) 사이의 통신은 디지털 무전기 송수신 방식을 사용할 수 있다. 디지털 무전기는 아날로그 무전방식에 비해 주파수 이용 효율이 높고, 벽, 좁은 통로, 다른 층과 같은 전파의 통달을 위한 장애물이 많은 환경에서도 원활한 무선 통신을 구현할 수 있는 이점이 있다. 그러나, 장애물이 특별히 많아 스마트 안전 헬멧(100)과 모니터링 장치(200) 사이의 통신, 또는 서로 다른 스마트 안전 헬멧(100) 사이의 더욱 원활한 무선 통신을 구현하기 위해 중계기가 더 사용될 수도 있다. 이에 관하여는 상세히 후술될 것이다.
모니터링 장치(200)는 스마트 안전 헬멧(100)으로부터 제공되는 실시간 측정 신호들을 수신하고, 상기 실시간 측정 신호들을 분석하여 상기 작업자가 위험 상황에 노출되어 사고 발생 가능성이 있는지를 판단할 수 있다. 상기 실시간 측정 신호는 상기 작업자가 있는 공간 내부의 미세먼지 농도, 상기 작업자의 뇌파, 상기 작업자의 체온, 상기 공간 내부의 온도 및 습도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 뇌파 신호는 뇌에서 발생한 전기적 신호를 전극으로 측정한 것으로서, 예를 들면, 뇌파검사(electroencephalography; EEG) 신호인 신경에서 발생한 전기적인 신호가 합성되어 나타나는 뇌 표면의 신호일 수 있다. 또한, 상기 뇌파 신호는 뇌의 활동과 측정 시 상태 및 뇌기능에 따라 시공간적으로 변화하며, 주파수에 따라 대역별 특성, 시간영역 특성, 공간적 특성을 갖는다. 상기 뇌파 신호의 주파수는 1∼50Hz로써, 약 10∼200uV의 진폭을 가지며, 스펙트럼 분석 기반으로 알파(Alpha)파, 베타(Beta)파, 세타(Theta)파, 델타(Delta)파, 감마(Gamma)파로 구분할 수 있다. 상기 알파파는 8 ~ 14 Hz 사이에서, 약 50 uV 정도의 신호의 파형으로서, 후두부에서 잘 관찰될 수 있고, 정상적인 성인이 휴식을 취하면서 쉬는 안정적인 상태를 나타낸다. 상기 베타파는 14 Hz ~ 30 Hz 사이에서 측두부에서 잘 관찰이 될 수 있으며, 정신을 집중하고 있거나 활동하고 있는 상황에서 많이 나타나는 파형이다. 상기 세타파는 졸고 있거나 얕은 수면상태에서 나타나는 파형으로서, 4 ~ 8 Hz의 파형을 가진 것으로 주로 측두부에서 쉽게 관찰이 될 수 있다. 상기 델타파는 잠잘 때나 혼수 상태 등 깊은 수면상태에서 나타나는 4Hz 이하의 파형으로 대뇌피질에서 나타나는 파형에 해당하며 감마파는 30Hz 이상에서 나타나는 파형으로 흥분된 상태임을 나타내는 파형에 해당한다. 따라서, 상기 검출된 뇌파의 종류로부터 상기 작업자의 피로 정도를 확인할 수 있다.
미세먼지(Particulate Matter; PM)는 대기 중 부유하는 입자상 물질(airborne particle)의 물질일 수 있으며, 인체로 흡수되어 호흡 기계, 심혈관계 등 다양한 질병과의 연관성이 확인되고 있다. 특히, 미세먼지에 대한 노출은 건설 노동자에게 위험 요소로서 잘 알려져 있다. 또한, 상기 미세먼지는 공기역학적 직경에 따라 PM10, coarse PM(PM2.5-10), PM2.5, PM0.1로 세부적으로 구분할 수 있으며, 분류기준이 되는 입경은 인체 호흡기 도달 부위 및 호흡기에서의 거동과 관련이 높다.
구체적으로, PM은 물리적 직경이 아닌 공기역학적 직경(aerodynamic diameter)에 따라 포집, 분류되며 10㎛ 미만은 PM10(particulate matter less than 10㎛)으로 일반적으로 정의된다. PM 분류에 있어 10㎛의 입경이 중요한 기준이 되는 이유는 대기 중 부유하는 입자상 물질의 인체 위해성 측면에서 10㎛가 중요한 의미를 내포하기 때문이다. 즉, 10㎛ 보다 큰 입자는 호흡을 통해 인체에 유입되더라도 대부분 콧털, 기관지 점막 등에 의해 제거되어 후두를 통과하지 못하는 것(이를 흉부외 부분(extrathoracic fraction)이라 한다)인 반면, 10㎛ 미만의 입자는 쉽게 제거되지 않아 폐까지 도달해 인체 위해성을 나타낼 수 있다(이를 흉부내 부분(thoracic fraction)이라 한다). PM10은 다시 그 크기에 따라 coarse PM(2.5 ㎛ ~ 10 ㎛[PM2.5-10]), fine PM(<2.5㎛[PM2.5]), ultrafine(<0.1㎛[PM0.1])로 세부적으로 구분될 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 미세먼지는 건설 노동자에게 매우 위험한 물질로서, 상기 작업자가 미세먼지에 장기간 노출될 경우, 작업자의 건강을 해칠 수 있으며 이로 인해 직간접으로 산업 사고가 발생될 수 있으므로, 스마트 안전 헬멧(100)은 상기 작업자가 일하는 공간 내부의 미세먼지 농도를 측정하여 실시간 작업자의 건강을 단기 및 장기적으로 모니터링하여 2차 사고를 예방한다.
일 실시예에서, 모니터링 장치(200)는 상기 실시간 측정 신호를 분석하여 상기 작업자에게 위험 상황을 알리는 경고 신호를 생성하고, 상기 경고 신호를 스마트 안전 헬멧(100)로 송신할 수 있다. 상기 경고 신호는 후술할 스마트 안전 헬멧(100)에 구비된 경고음 또는 경고등을 구동시키는 제어 신호, 경고 음성 또는 이들의 조합 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 경고 신호는 상기 미세먼지 농도의 변화에 따른 상기 작업자의 뇌파, 상기 작업자의 체온 또는 상기 공간 내부의 온도 및 습도의 변화를 고려하여 결정될 수 있다. 또한, 상기 경고 신호는 분산 분석(analysis of variance, ANOVA) 테스트를 기반으로 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 뇌파 신호를 집중도 또는 긴장감을 나타내는 집중력 레벨(attention level)와 편안한 정서 상태를 나타내는 명상 지수 또는 이완도를 의미하는 명상 레벨(meditation level)로 구분하여 측정 값을 제공할 수 있다. 상기 작업자의 뇌파 신호는 집중력 레벨 및 명상 레벨을 포함하며, 상기 경고 신호는 미세먼지 농도 증가에 따른 집중력 레벨 및 명상 레벨의 변화를 분석함으로써 획득될 수 있다.
도 1b를 참조하면, 도 1a의 경우, 스마트 안전 헬멧(100)과 모니터링 장치(200) 사이의 거리가 멀어 스마트 안전 헬멧(100)에서 모니터링 장치(200)로 신호 전달에 통신 장애가 발생할 수 있다. 이러한 통신 장애를 방지하기 위해서, 스마트 안전 헬멧(100)와 모니터링 장치(200) 사이의 거리가 멀어 스마트 안전 헬멧(100)와 모니터링 장치(200) 사이 직접 무선 통신이 어려운 환경에서는, 도 1b와 같이, 스마트 안전 헬멧(100)와 모니터링 장치(200) 사이 중계기(300)를 배치하여 상기 통신 장애를 방지할 수 있다.
중계기(300)는 스마트 안전 헬멧(100)로부터 상기 실시간 측정 신호를 수신한(WL3) 다음 상기 수신한 실시간 측정 정보를 모니터링 장치(200)로 중계할 수 있다(WL2). 마찬가지로, 중계기(300)는 모니터링 장치(200)로부터 상기 경고 신호를 수신한(WL2) 다음 상기 수신한 경고 신호를 스마트 안전 헬멧(100)로 중계할 수 있다(WL3). 도 1b의 스마트 안전 헬멧(100)와 모니터링 장치(200)는 도 1a의 스마트 안전 헬멧(100)와 모니터링 장치(200)와 유사하며 모순되지 않는 한 도 1a의 스마트 안전 헬멧(100)와 모니터링 장치(200)에 대한 설명을 참조할 수 있다.
일 실시예에서, 도 1a의 직접 무선 통신(WL1)은 전술한 것과 같이, 주파수 이용 효율이 높은 디지털 무전 통신 방식에 의해 수행될 수 있다. 디지털 무전 통신 방식에서, 스마트 안전 헬멧(100)과 모니터링 장치(200) 사이의 통신, 또는 서로 다른 스마트 안전 헬멧(100) 사이의 통신을 위한 전파의 통달거리를 연장시켜 작업자들간 원활한 공조 활동 그리고 작업자들의 건강 및 안전을 판단하고 민첩한 현장 대응을 위해 디지털 무전 통신을 위한 디지털 중계기(도 1b의 300)를 사용할 수도 있다. 디지털 중계기의 통신 방식에 대한 설명은 도 7 내지 도 9b를 참조하여, 상세히 후술하도록 한다. 다른 실시예에서, 도 1c와 같이, 스마트 안전 헬멧(100)는 유무선 인터넷망(150)을 통해 모니터링 장치(200)와 통신할 수 있다.
도 1c를 참조하면, 스마트 안전 헬멧(100)는 상기 측정한 실시간 측정 신호를 근거리 통신(WL6)을 통해 스마트 폰(410) 또는 스마트 워치 같은 웨어러블 장치(420)로 전송할 수 있다. 상기 근거리 무선 통신은 저전력 블루투스(Bluetooth Low Energy: BLE), 지그비(zigbee), 와이파이(Wifi), 저주파수(Low Frequency: LF), 초광대역 주파수(Ultra Wide Band: UWB), 및 무선 인식(Radio Frequency IDentification: RFID) 방식 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 하지만 본 발명은 이들 통신 방식에 제한되지 않는다.
이후, 스마트 폰(410) 또는 웨어러블 장치(420)는 WIFI, LTE 또는 5G으로 연결(WL5)되어 있는 유무선 통신망(150)을 통해 스마트 안전 헬멧(100)로부터 제공받은 상기 실시간 측정 신호를 모니터링 장치(200)로 제공할 수 있다. 모니터링 장치(200)는 유무선 통신망(150)에 유선 또는 무선으로 연결(L1)될 수 있다. 다음, 모니터링 장치(200)는 상기 경고 신호를 유무선 통신망(150)을 통해 스마트 폰(410) 또는 웨어러블 장치(420)로 제공할 수 있으며(WL5), 스마트 폰(410) 또는 웨어러블 장치(420)는 상기 근거리 통신(WL6)을 통해 스마트 안전 헬멧(100)으로 상기 경고 신호를 전달할 수 있다.
도 1c의 스마트 안전 헬멧(100)과 모니터링 장치(200)는 도 1a의 스마트 안전 헬멧(100)와 모니터링 장치(200)와 동일하거나 유사하며 모순되지 않는 한 도 1a의 스마트 안전 헬멧(100)와 모니터링 장치(200)에 대한 설명을 참조할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 스마트 안전 헬멧(100)은 WiFi로 연결된 유무선 통신망(150)을 통해 상기 실시간 측정 신호를 모니터링 장치(200)로 송신하거나 모니터링 장치(200)로부터 상기 경고 신호를 수신할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 안전 헬멧을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 스마트 안전 헬멧(100)는 작업자가 있는 공간 내부의 미세먼지 농도 및 상기 작업자의 건강 및 안전에 영향을 미치는 정도를 판단하기 위한 적어도 하나의 파라미터를 측정하는 측정 모듈(120), 상기 측정된 미세먼지 농도 및 상기 파라미터를 기저대역 신호로 변조하는 컨트롤러(110) 및 상기 기저대역 신호를 RF 신호로 변환하여 상기 미세먼지 농도 및 상기 파라미터에 대한 정보를 모니터링 장치로 전송하는 무선 통신 모듈(130)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 파라미터는 상기 작업자의 뇌파, 상기 작업자의 체온, 상기 공간 내부의 온도 및 습도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 파라미터는 작업 조건을 더 포함할 수 있다. 상기 작업 조건은 상기 작업자의 작업 공정을 포함하며, 상기 작업 공정은 작업자가
일 실시예에서, 측정 모듈(120)은 상기 작업자의 뇌파를 측정하는 뇌파 측정 센서(122), 상기 공간 내부의 미세먼지 농도를 측정하는 미세먼지 측정 센서(121), 상기 공간 내부의 온도 및 습도를 측정하는 온습도 측정 센서(124) 및 상기 작업자의 체온을 측정하는 체온 측정 센서(123) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 뇌파 측정 센서(122)는 상기 작업자의 머리의 전두엽, 두정엽, 측두엽 및 후두엽 부위 중 적어도 하나 이상에 접촉된 적어도 하나 이상의 생체 전극들(이하 전극 노드라 한다)을 포함할 수 있으며, 상기 생체 전극들로부터 뇌전도 신호를 수신하여 분석한다.
일 실시예에서, 미세먼지 측정 센서(121)는 광산란법, 베타선 흡수법, 및 중량농도법 중 어느 하나를 기반으로 미세먼지를 측정할 수 있다. 상기 광산란법은 대기 중에 부유하고 있는 입자상 물질(PM)에 광을 조사하면 입자에 의해 광이 산란하게 되며, 물리적 성질이 동일한 입자상 물질의 광을 조사하면 산란광의 양은 질량농도에 비례하게 된다는 원리를 이용하여 입자상 물질의 양을 구하는 방법이다. 상기 베타선법은 실시간 자동측정법으로서 베타선을 방출하는 베타선원으로부터 조사된 베타선이 필 터 위에 채취된 먼지를 통과할 때 흡수되는 베타 선의 상대적인 세기를 측정하여 포집된 미세먼지의 질량농도를 측정하는 방법이다. 상기 중량농도법은 시료 채취기를 사용하여 대기 중 미세먼지 시료를 채취하고, 채취 전?후 필터의 무게 차이를 질량농도로 계산하는 방법이다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 다른 공지의 실시예들이 본 발명의 범위 내에서 적용될 수 있다.
일 실시예에서, 뇌파 측정 센서(122)는 상기 작업자의 머리에 접촉하여 접촉 부위로부터 뇌파를 검출하는 적어도 하나 이상의 전극 노드 및 상기 적어도 하나 이상의 전극 노드로부터 검출된 뇌파를 전송하기 위한 신호로 변조하는 신호 처리 모듈을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 신호 처리 모듈은 뇌파 분석을 위해서 상기 뇌파를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 또한, 상기 전극 노드와 상기 신호 처리 모듈은 일체형을 구현되거나 분리하여 구현될 수 있다. 상기 전극 노드와 상기 신호 처리 모듈이 공간적으로 분리되는 경우, 상기 전극 노드와 상기 신호 처리 모듈은 신호선으로 연결되어 공간적으로 분리되더라도 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 체온 측정 센서(123)는 접촉식 온도 센서 및 비접촉식 온도를 포함할 수 있다. 바람직하게, 본 발명에서는 비접촉식 온도 센서가 스마트 안전 헬멧(100)에 부착될 수 있다. 상기 접촉식 온도센서는 특정 온도의 기전력을 감지하는 써모커플(열전대, Thermocouples), 저항을 감지하는 RTD와 서미스터(thermistor), 온도에 따라 상태가 변하는 온도라벨, 액체 온도계, 바이메탈 온도 센서를 포함하며, 상기 비접촉 온도센서는 적외선 (Infrared)으로 온도를 감지하는 적외선 온도 센서를 포함한다. 그러나, 본 발명은 이들에 제한되지 않는다.
일 실시예에서, 온습도 측정 센서(124)는 상기 작업자가 있는 내부 공간의 대기 온도 및 대기 습도를 측정하는 센서로서, 정전식 습도센서와 서미스터(thermistor)로 구현될 수 있다. 상기 습도 센서는 습도에 따라 저항 값이 변하며, 상기 서미스터는 온도에 따라 저항 값이 변하는 소자이다. 습도를 측정할 때 두 전극 사이의 저항 변화를 측정함으로써 공기 중의 습도 변화를 측정할 수 있고, 온도에 따라서 물질의 저항 값이 변하는 소재의 특성을 이용하여 저항 변화를 측정할 수 있다.
일 실시예에서, 무선 통신 모듈(130)은 상기 미세먼지 농도 및 상기 파라미터에 대한 정보의 전송에 대응하여 모니터링 장치(200)로부터 경고 신호를 수신할 수 있다. 상기 경고 신호는 상기 미세먼지 농도 및 상기 파라미터를 기반으로 상기 안전관리 시스템에 의해 분석된 결과로부터 생성되며, 상기 경고 신호는 경고음 또는 경고등을 구동시키는 제어 신호, 경고 음성 또는 이들의 조합 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 모니터링 장치(200)에 의해 분석된 결과는 상기 미세먼지 농도의 변화에 따른 상기 파라미터의 변화를 고려하여 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 스마트 안전 헬멧(100)은 상기 경고음을 울리는 부저(미도시함), 상기 경고등을 포함하는 LED 유닛(미도시함), 상기 경고 음성을 출력하는 스피커(SPK)를 포함하는 오디오 처리부(140) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 경고음 대신에 또는 이와 함께 헵틱 진동과 같은 공지의 경고 장치를 더 포함할 수도 있다.
또한, 스마트 안전 헬멧(100)은 컨트롤러(110), 측정 모듈(120), 무선통신 모듈(130) 및 오디오 처리부(140)의 구동에 필요한 전원을 공급하는 배터리(115) 및 배터리(115)를 충전시키는 충전 포트(160)를 더 포함할 수 있다. 컨트롤러(110)의 펌웨어를 업데이트하기 위한 외부 인터페이스(150)를 더 포함할 수 있다. 외부 인터페이스(150)는 적어도 하나의 USB 포트를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 스마트 안전 헬멧(100)은 측정 모듈(120)을 통해서 건설 노동자 같은 작업자에 대하여 실시간 미세먼지(PM) 노출, 노출 조건(예컨대, 상기 작업자가 있는 공간 내부의 온도 및 습도), 건강 및 안전 영향(예; 작업자의 뇌파, 작업자의 체온 등)을 모니터링할 수 있다. 후술하는 측정 모듈(도 3a 내지 도 3c의 120)은 상기 작업자에 대하여 실시간 PM 농도, 작업장의 온도, 작업장의 습도, 작업자의 주의도, 작업자의 체온을 기록하도록 스마트 안전 헬멧(100)에 장착될 수 있다. 또한, 모니터링 장치(200)는 실시간 PM 농도, 작업장의 온도, 작업장의 습도, 작업자의 주의도, 작업자의 체온 중 적어도 하나를 포함하는 측정 신호를 스마트 안전 헬멧(100)로부터 제공받아, 상기 측정 신호를 모니터링함으로써, 상기 작업자의 위험 수준을 예측할 수 있으며, 상기 예측된 작업자의 위험 수준을 기반으로 상기 작업자에게 경고 신호를 전달하여 잠재적인 사고에 대하여 적극적으로 대처할 수 있다. 또한, 작업장에서 미세먼지에 노출되면 정신적 피로로 인한 건설 현장 사고의 위험이 높아질 수 있어서, 안전관리 시스템(10)은 실시간 측정을 기반으로 정보를 제공함으로써 상기 작업자의 단기 및 장기 건강 영향을 완화하고 건설 현장의 사고를 줄일 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 발명의 일 실시예에 따른 스마트 안전 헬멧(100)의 사시도이며, 도 3c은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 안전 헬멧의 정면도이다.
도 3a를 참조하면, 스마트 안전 헬멧(100)은 작업자의 머리에 착용 가능한 바디(180)와 바디(180)에 고정되며 바디(180)와 상기 작업자의 머리 사이에 충격 완화를 위한 유격을 마련하면서 상기 작업자의 머리로부터 바디(180)가 이탈되지 않도록 상기 작업자의 머리의 적어도 일부분에 고정되는 머리 고정부재(181, 182, 183)를 포함할 수 있다. 머리 고정부재는 합성 수지 또는 합성 섬유 성분을 갖는 착장체로서, 바디(180)와 상기 작업자의 머리가 직접 닿지 않도록 하며 충격을 흡수는 머리받침고리(181), 머리받침끈(182) 및 머리고정대(183)를 포함할 수 있다. 바디(180)는 모자챙(185)를 포함할 수 있으며, 합성 수지 또는 금속 성분을 갖는다.
일 실시예에서, 미도시하였지만, 스마트 안전 헬멧(100)에 충격이 가해졌을 때 작업자의 머리 부위에 전달되는 충격을 완화시키기 위해서 바디(180)의 내면에 충격흡수재, 예를 들면, 발포스티로폼, 우레탄폼, 또는 이것에 동등이상의 충격흡수성능을 갖는 보유한 재료)가 부착될 수 있다. 또한 스마트 안전 헬멧(100)은 바디(180)가 작업자의 머리 부위에서 이탈 또는 탈착되는 것을 방지하기 위해 합성 섬유, 면 또는 가죽 성분을 갖는 턱끈을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 뇌파 측정 센서(122)는 상기 작업자의 머리의 전두엽, 두정엽, 측두엽 및 후두엽 부위 중 적어도 하나 이상에 밀착되도록 머리 고정부재(181, 182, 183)의 개방된 표면에 배치될 수 있다. 도 3a에서는 착용자의 이마 부분과 접촉하는 면에 하나의 뇌파 측정 센서(122)만을 나타내고 있지만, 필요에 따라 2개 이상의 뇌파 측정 센서(122)가 배치될 수 있다. 더하여, 스마트 안전 헬멧(100)는 뇌파 측정 센서(122)와 함께 뇌파의 변화를 계산하거나 분석하는데 활용되는 기준 신호를 감지하는 참조 뇌파 측정 센서(122’)를 더 포함할 수 있다. 뇌파 측정 센서(122, 122’)는 건식 EEG(electroencephalogram) 노드일 수 있다.
도 3b 및 도 3c를 참조하면, 스마트 안전 헬멧(100)은 모니터링 장치(200)로부터 수신되는 경고 신호에 의해 구동되는, 예를 들면, 2개의 LED 경고등(170)을 더 포함할 수 있다. 도 3b와 도 3c에서는 2개의 LED 경고등(170)를 표시하였지만, 스마트 안전 헬멧(100)는 1개 또는 2개 이상의 LED 경고등을 포함할 수 있다. LED 경고등(170)의 on/off, 색상 및 깜박거림 또는 이들의 조합을 통해서 상기 작업자 본인뿐만 아니라 다른 작업자들에게 상기 작업자의 위험 사항을 알려줄 수 있다.
다른 실시예에서, LED 경고등(170)는 모니터링 장치(200)로부터 수신되는 경고 신호가 아니라, 컨트롤러(110)의 제어 신호에 의해 직접 구동될 수 있다. 컨트롤러(110)는 측정 모듈(120)로부터 측정된 신호를 기반으로 상기 제어 신호를 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 2개의 LED 경고등(170)은 모자챙(185)의 하부면의 양끝단에 각각 배치될 수 있으나, 이는 하나의 예이며, LED 경고등(170)은 상기 작업자가 쉽게 관찰하거나 관찰될 수 있는 위치에 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 체온 측정 센서(123)는 LED 경고등(170)과 함께 모자챙(185)의 하부면에 배치되어, 적외선이 상기 작업자의 이마 또는 얼굴의 일부에 조사되어 상기 작업자의 체온 측정이 가능하다. 그리고 온습도 측정 센서(124)는 모자챙(185)의 상부면에 배치되어 상기 작업자가 있는 공간 내부의 온도 및 습도를 측정할 수 있다.
일 실시예에서, 오디오 처리부(140)는 상기 작업자의 좌우측 귀 부위에 배치되어, 모니터링 장치(200)로부터 수신되는 경고 신호에 의해 구동될 수 있다. 구체적으로, 오디오 처리부(140)는 상기 경고 신호에 포함된 경고 음성을 출력하여, 상기 작업자 본인뿐만 아니라 다른 작업자들에게 상기 작업자의 위험 사항을 알려줄 수 있다. 오디오 처리부(140)를 상기 작업자의 좌우측 귀 부위에 배치함으로써, 저전력으로도 상기 작업자에게 명료한 경고음, 경고 음성을 출력할 수 있다.
선택적으로, 스마트 안전 헬멧(175)은 오디오 처리부(140)의 스피커 함께, 긴급 위험 사항일 경우에 상기 작업자에게 경고하는 부저 또는 진동 부재(175)를 더 포함할 수 있다. 오디오 처리부(140)의 스피커로 출력되는 경고 음성과 함께 부저 또는 진동 부재(175)를 통해 경고음이나 진동을 출력함으로써, 효과적으로 위험 상황을 상기 작업자 또는 다른 작업자에게 인지시킬 수 있다.
일 실시예에서, 바디(180)의 일측면에, 예컨대 모자챙(185)에 대향하는 상기 작업자의 뒤통수 영역에 컨트롤러(110)가 배치되어 부착될 수 있다. 그러나, 이는 하나의 예일뿐, 이에 제한되지 않는다. 바람직하게, 컨트롤러(110)는 다른 구성 요소 예컨대, 측정 모듈(120), 무선통신모듈(130), 오디오 처리부(140)로부터 데이터를 송수신하는데 서로 간섭을 일으키지 않는 곳에 배치되는 것이 바람직하다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 안전관리 시스템의 동작 방법을 설명하기 위한 신호 흐름도이다.
도 4a 내지 도 4c을 참조하면, 스마트 안전 헬멧(100)은 작업자가 있는 공간 내부의 미세먼지 농도 및 상기 작업자의 건강 및 안전에 영향을 미치는 정도를 판단하는데 사용되는 상기 작업자의 뇌파, 체온 그리고 상기 공간 내부의 온도 및 습도를 측정할 수 있다(S100). 또한, 스마트 안전 헬멧(100)는 상기 측정된 미세먼지 농도 및 상기 작업자의 뇌파, 체온 그리고 상기 공간 내부의 온도 및 습도를 기저대역 신호로 변조하고(S110), 상기 기저대역 신호를 RF 신호로 변환하여 상기 측정된 미세먼지 농도 및 상기 작업자의 뇌파, 체온 그리고 상기 공간 내부의 온도 및 습도에 대한 정보를 모니터링 장치로 전송할 수 있다(S120). 여기서, 상기 뇌파는 상기 작업자의 머리의 전두엽, 두정엽, 측두엽 및 후두엽 부위 중 적어도 어느 하나로부터 감지될 수 있다.
일 실시예에서, 도 4a와 같이, S120 단계는 스마트 안전 헬멧(100)가 중계기 도움없이 모니터링 장치(200)와 직접 무선통신을 수행하여 상기 정보를 모니터링 장치(200)로 전송할 수 있다.
다른 실시예에서, 도 4b와 같이, S120 단계는 스마트 안전 헬멧(100)가 중계기(300)를 통해 상기 정보를 모니터링 장치(200)로 전송할 수 있다. 구체적으로, 중계기가(300)가 스마트 안전 헬멧(100)로부터 상기 정보를 수신하여 상기 정보를 모니터링 장치(200)로 중계할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 도 4c와 같이, S120 단계는 스마트 안전 헬멧(100)가 상기 작업자의 스마트 폰(410) 또는 스마트 워치 같은 웨어러블 장치(420)를 활용하여 상기 정보를 모니터링 장치(200)에 전송할 수 있다. 구체적으로, 스마트 폰(410) 또는 스마트 워치 같은 웨어러블 장치(420)가 스마트 안전 헬멧(100)로부터 상기 정보를 수신하고 상기 수신한 정보를 유무선 통신망(150)을 통해 모니터링 장치(200)로 전달할 수 있다. 스마트 워치 같은 웨어러블 장치(420)는 WIFI, LTE 또는 5G망에 연결될 수 있으며 모니터링 장치는 인터넷망에 연결될 수 있다.
이후, 다시 도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 모니터링 장치(200)는 스마트 안전 헬멧(100)에 의해 측정된 미세먼지 농도 및 상기 작업자의 뇌파, 체온 그리고 상기 공간 내부의 온도 및 습도에 대한 정보를 수신하여 이를 분석할 수 있다(S200).
모니터링 장치(200)는 분석 결과를 토대로 상기 작업자에 대한 위험 경고 신호를 생성하고(S210) 상기 위험 경고 신호를 스마트 안전 헬멧(100)로 전송할 수 있다.
일 실시예에서, 도 4a와 같이, S220 단계는 모니터링 장치(200)가 중계기 도움없이 스마트 안전 헬멧(100)와 직접 무선통신을 수행하여 상기 위험 경고 신호를 스마트 안전 헬멧(100)로 전송할 수 있다.
다른 실시예에서, 도 4b와 같이, S220 단계는 모니터링 장치(200)가 중계기(300)를 통해 상기 위험 경고 신호를 스마트 안전 헬멧(100)로 전송할 수 있다. 구체적으로, 중계기가(300)가 모니터링 장치(200)로부터 상기 위험 경고 신호를 수신하여 상기 정보를 스마트 안전 헬멧(100)로 중계할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 도 4c와 같이, S220 단계는 모니터링 장치(200)가 상기 위험 경고 신호를 유무선 통신망(150)을 통해 상기 작업자의 스마트 폰(410) 또는 스마트 워치 같은 웨어러블 장치(420)로 전달할 수 있다. 이후 스마트 폰(410) 또는 스마트 워치 같은 웨어러블 장치(420)는 모니터링 장치(200)로부터 수신한 상기 위험 경고 신호를 근거리 통신(예: 블루투스 통신 등등)을 통해서 스마트 안전 헬멧(100)로 전달할 수 있다.
전술한 바와 같이, 모니터링 장치(200)가 스마트 안전 헬멧(100)에 의해 측정된 신호들을 기반으로 상기 작업자의 미세먼지 노출 및 건상 및 안전 상태를 예측하여 예측 결과에 따라 위험 경고 신호를 스마트 안전 헬멧(100)로 전달함으로써, 산업 현장에서 발생 가능성이 있는 작업자의 사고를 사전에 예방하고, 이로 인해 산업 재해의 사고를 억제시킬 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 고밀도의 높은 미세먼지 노출 환경과 저밀도의 낮은 미세먼지 노출 환경에서의 미세먼지 농도 변화에 따른 작업자의 측정된 집중력 레벨(attention level; 적색 선) 및 명상 레벨(meditation level; 녹색 선)의 변화를 나타내는 그래프이며, 도 5c는 도 5a와 도 5b의 그래프의 수치값을 표시하는 표이다. 도 5a의 고밀도의 높은 미세먼지 노출 환경은, M25 콘크리트의 절단 및 드릴링 작업시이며, 도 5b의 저밀도의 낮은 미세먼지 노출 환경은, 목재의 절단 및 드릴링 환경이며, 저밀도의 작업 환경은 콘크리트 전단 및 드릴링 작업시이다.
도 5a와 도 5b에서, 좌측 Y 축은 집중력 레벨 및 명상 레벨에 관한 것으로서, 해당 작업자의 뇌파로부터 측정된 값이고, 우측 Y 축은 미세먼지 농도 수준을 나타내며, X 축은 경과 시간(초)이다. 예를 들면, 도 5a를 참조하면, 900초 시점에서 PM2.5 사이즈의 미세먼지 농도는 1,000,000 마이크로그램/톤 수준이고, PM10 사이즈의 미세먼지 농도는 2,300,000 마이크로그램/톤 수준이 된다.
도 5a를 참조하면, 집중력 레벨에서, 고밀도의 높은 미세먼지 노출 환경에서는 빠르게 작업자의 집중력이 떨어지는 것을 알 수 있다. 구체적으로 초기 시간부터 350초 사이에 작업자의 집중력 레벨이 명상 레벨보다 높으며, 350초 이후는 작업자의 집중력 레벨이 명상 레벨보다 낮아진다. 시간 경과에 따라 미세먼지 농도가 증가하면서, 상기 작업자의 전체 작업 시간에서 집중력 레벨이 낮아지면서 명상 레벨 구간이 강화된다. 일 실시예에서, 측정된 집중력 레벨 또는 측정된 집중력 레벨과 명상 레벨을 모두 고려하여, 작업자에게 위험 진단을 하고, 위험 경고 신호를 송출해야 하는 판단이 이루어질 수 있다. 예를 들면, 측정된 작업자의 집중력 레벨이 소정 값, 비제한적 예로서, 40% 미만으로 감소하면 위험 상태로 진단하여, 모니터링 장치(200)와 스마트 안전 헬멧(100)은 위험 경고 신호를 작업자에게 발생시킬 수 있다. 집중력 레벨과 명상 레벨을 모두 고려하는 경우를 예로 들면, 미세먼지 농도 변화에 따라, 작업자의 집중력 레벨이 감소하여 정상 레벨의 40% 수준에 도달했을 때와 명상 수준이 60% 초과했을 때를 위험 수준으로 판정할 수 있다. 구체적으로, 명상 레벨이 60%이지만 집중력 레벨이 40% 이상으로 유지되고 있다면 위험 수준으로 판정하지 않을 수 있다.
아래 표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위험 진단 테이블이다. 표 1은 집중력 레벨과 명상 레벨을 모두 고려하여, 위험 진단을 수행하는 경우의 예이며, 모니터링 장치(200) 또는 스마트 헬멧(100)에서 수행되는 위험 진단은 집중력 레벨이, 비제한적 예로서, 제 1 임계 값, 40 % 이하로 감소되고, 명상 레벨이 비제한적 예로서, 제 2 임계 값, 60 % 이상인 경우에, 위험 상태로 판단되고, 작업자에게 위험 경고 신호를 송출할 수 있다. 위험 수준에 따라, 작업자에게 송출되는 알람 신호의 크기, 빈도, 주파수 중 적어도 하나가 달라질 수 있으며, 위험 수준이 높아질수록 알람 신호의 크기, 빈도 및 주파수는 증가할 수 있다. 필요에 따라 스마트 헬멧(100)이나 모니터링 장치(200)의 사용자 인터페이스, 예를 들면, 스마트 헬멧(100)의 헤더업디스플레이 또는 모니터링 장치(200의 모니터에 수치와 함께 시각적 정보가 표출될 수도 있다.
집중력 레벨
명상
레벨		 40% 초과 40% 40% 미만
60% 초과 위험 경고 신호
불필요		 위험 경고 신호 필요
(알람 전달)		 위험 경고 신호 필요
(알람 2초에 1회 전달)
60% 위험 경고 신호
불필요		 위험 경고 신호 필요
(알람 전달)		 위험 경고 신호 필요
(알람 전달)
60% 미만 위험 경고 신호
불필요		 위험 경고 신호 필요
(알람 전달)		 위험 경고 신호 필요
(알람 5초에 1회 전달)
도 5b를 참조하면, 저밀도의 낮은 미세먼지 노출 환경에서는 초기 시간부터 600초까지 작업자의 집중력 레벨(적색 선)이 60% 이상으로 유지되고 있으며, 600초 이후는 작업자의 집중력 레벨이 명상 레벨(녹색 선)보다 낮아진다. 작업자의 전체 작업 동안 집중력 레벨이 40% 이상을 유지하고 있으므로, 위험 판정은 상기 작업자가 전체 작업 시간 동안에 어느 정도 작업자가 집중력을 유지하고 있는 것으로 판단하여, 작업 전구간에 걸쳐 위험 수준으로 판정되지 않을 수 있다.
도 5a와 도 5b와 같이 상기 작업자의 미세먼지 노출 정도와 뇌파 측정에 기반한 집중도 레벨을 기반으로 위험 레벨을 판정하여 경보음을 출력하는 경우를 설명하였지만, 상기 작업자의 미세먼지 노출 정도와 작업 공간 내의 습도 및 온도를 기반으로 건강 레벨을 판정하여 경보음을 출력할 수도 있다.
예를 들어, 습도가 60% 이상이면 미세먼지의 전파 속도가 감소하며 미세먼지의 침전 시간이 감소하여 미세먼지의 노출 시간이 단축될 수 있어서, 일반적인 미세먼지의 표준 노출 한계(예: 50 μg/m3)보다 큰 미세먼지 환경에서도 건강에 미치는 영향이 감소될 수 있다. 즉, 미세먼지 노출의 안전 위험율이 줄어들 수 있다. 이를 통해 미세먼지 노출의 표준 노출 한계(예: 50 μg/m3) 이상인 경우에도 통제된 방식으로 상기 작업자가 작업을 진행할 수 있다. 그러나 습도의 영향은 실내 온도의 영향을 받기 때문에, 작업 공간의 온도가 대략 30℃보다 높으면 습도의 영향에 관계없이, 50 μg/m3의 미세먼지 노출은 일반 환경에서의 75 μg/m3의 미세먼지 노출만큼 건강에 해로울 수 있다.
일 실시예에서, 미세먼지가 50 μg/m3 이상이고 작업 공간 내의 온도가 30℃ 미만이며 습도가 60% 미만인 환경에서는 경보음이 송출될 수 있다. 섭씨 30℃ 이하에서는 기온의 영향이 크지 않고 습도가 미세먼지의 영향을 줄일 만큼 높지 않기 때문에서, 미세먼지의 표준 노출 한계(예: 50 μg/m3)에 대하여 경고음을 송출한다. 미세먼지가 50 μg/m3 이상이고 온도가 30℃ 이상이고, 습도가 60% 미만일 때 습도가 온도로 인한 추가 위험을 감소시키지 않으면 미세먼지의 표준 노출 한계(예: 50 μg/m3)에 대하여 경고음을 송출한다. 약 30℃ 온도는 미세먼지의 전파를 증가시키고 공기 중에 오래 머물도록 하는 온도일 수 있다. 마지막으로, 미세먼지 노출이 100 μg/m3 이상이면 온도 및 습도를 고려할 필요없이 미세먼지의 100 μg/m3 이상에 대하여 경고음이 송출될 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 작업자의 미세먼지 노출 정도와 작업 공간 내의 습도 및 온도를 기반으로 건강 레벨을 판정하여 경보음을 송출하는 경우, 온도 및 습도에 관계없이 작업자의 건강에 영향을 미치는 제 1 미세먼지의 노출 정도(또는 미세먼지 농도) 값(예: 100 μg/m3 이상)과 온도 및 습도에 영향을 받는 제 2 미세먼지의 노출 정도(또는 미세먼지 농도) 값(예: 60 μg/m3 이상)을 고려할 필요가 있다.
다른 실시예에서, 상기 작업자의 체온과 상기 작업 공간 내의 온도를 기반으로 건강 레벨을 판정하여 경보음을 출력할 수도 있다. 예를 들어, 상기 작업자의 체온이 37℃ 이하일 때 작업을 계속하는 것이 안전할 수 있다. 그러나 작업 온도가 30℃ 이상이고 작업자의 체온이 37.2℃ 이상인 경우 열 스트레스 건강 장해의 가능성을 나타날 수 있으므로 이때 경고음이 송출될 수 있다.
도 6a는 작업자의 작업 동안의 집중력 레벨(attention level)에 대한 분산분석(analysis of variance, ANOVA)를 나타낸 표이고, 도 6b는 작업자의 작업 동안의 명상 레벨(meditation levels)에 대한 ANOVA를 나타낸 표이다. 항목 SS, df, MS, F, P-valuer, Fcrit은 각각 제곱합(Sum of Squares), 자유도(Degree of Freedom), 평균제곱(Mean Squares), F 값(F-value), P 값(P-value), F 임계값(F critical value)을 나타낸다.
도 6a를 참조하면, ANOVA 테스트의 F 값은 F 임계값 보다 높고 P 값은 0.05 미만이다. 이는 각 시간 간격에서 모니터링된 EEG 값이 동일하지 않음을 나타낸다. 따라서 작업자의 집중력 레벨에서 관찰된 신호의 차이는 유효하다.
도 6b를 참조하면, F 값은 임계 값보다 작고 P 값은 0.05보다 크다. 이는 명상 레벨이 다른 시간 간격에서 모니터링된 활동 간에 크게 변하지 않고 있음을 보여준다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 안전 헬멧(100)과 모니터링 장치(200) 사이의 통신, 또는 서로 다른 스마트 안전 헬멧(100) 사이의 통신을 위한 디지털 무전 방식의 프레임 구조를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 일 실시예에서, 디지털 무전 방식의 프레임 구조는 비제한적 예로서 2 개의 슬롯(timeslot 1, timeslot 2)으로 구성된 TDMA 구조를 가지며. timeslot 1과 timeslot 2 사이에 가드 타임(guard time)이 정의될 수 있다. 상기 가드 타임은 TDMA 프레임 넘버링과 채널 액세스 지시자(indicator)를 포함하는 CACH(Common Announcement Channel), 전력 램핑(Power Amplifier ramping) 그리고 전파 지연을 허용할 수 있다. 상기 전력 램핑은 ack 신호를 받을 때까지 전력을 업(up)시키는 것을 의미한다. ETSI 표준에서 정의된 하나의 프레임은 60 ms이고 상기 가드 타임은 2.5 ms이다. 구현에 있어서, timeslot 1 또는 timeslot 2 내에 전송을 동기 정보 및 RC(Reverse Channel) signaling 정보가 임베디드되어 제공될 수 있다. 예컨대, timeslot 1 또는 timeslot 2 내의 중간 영역 내에 동기 정보 및 RC signaling 정보가 포함될 수 있다. 비제한적으로, 상기 RC signaling 정보는 후술할 인바운드(inbound) 채널과 직접 모드(direct mode)를 위해 사용될 수 있다.
일 실시예에서, timeslot 1은 중계기에서 스마트 안전 헬멧으로 전송하는 아웃바운드 채널(outbound channel) 또는 소스에서 타깃으로 논리 채널인 순방향(forward)으로 정의되고 timeslot 2은 스마트 헬멧에서 중계기로 전송하는 인바운드 채널(inbound channel) 또는 타깃에서 소스로 논리 채널인 역방향(backward)으로 정의될 수 있다. 상기 아웃바운드 채널에서 상기 가드 타임은 CACH 전송을 위해 사용될 수 있다. 반대로 상기 인바운드 채널에서 상기 가드 타임은 전력 램핑과 전파 지연을 허용하는 목적으로 활용될 수 있다.
다른 실시예에서, 제 1 주파수 대역을 사용하는 제 1 타임슬롯과 제 2 타임슬롯은 모두 아웃바운드 채널(outbound channel) 또는 순방향(forward)채널로 할당되고 제 2 주파수 대역을 사용하는 제 1 타임슬롯과 제 2 타임슬롯은 모두 인웃바운드 채널(inbound channel) 또는 역방향(backward) 채널로 할당될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 제 1 주파수 대역을 사용하는 제 1 타임슬롯 아웃바운드 채널(outbound channel) 또는 순방향(forward)채널로 할당되고 제 2 타임슬롯은 인웃바운드 채널(inbound channel) 또는 역방향(backward) 채널로 할당될 때, 제 2 주파수 대역을 사용하는 제 1 타임슬롯 아웃바운드 채널(outbound channel) 또는 순방향(forward)채널로 할당되고 제 2 타임슬롯은 인웃바운드 채널(inbound channel) 또는 역방향(backward) 채널로 할당될 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기와 스마트 안전 헬멧 사이의 프레임 동기를 나타내는 도면이다.
도 8a를 참조하면, 중계기(TX)와 스마트 안전 헬멧(TX)는 정렬된 채널 타이밍(Aligned channel timing)으로 동기화될 수 있다. 상기 정렬된 채널 타이밍에서 논리 채널 #1은 스마트 안전 헬멧(TX)의 inbound time slot #2와 중계기(TX)의 outbound time slot #1에 대응되며 논리 채널 #2는 스마트 안전 헬멧(TX)의 inbound time slot #1과 중계기(TX)의 outbound time slot #2에 대응된다.
일 실시예에서, 논리 채널 #1에서 스마트 안전 헬멧은 중계기와 채널 타이밍이 정렬될 때 outbound time slot #1를 통해 상기 중계기로부터 수신하고 inbound time slot #2를 통해 상기 중계기에 전송할 수 있다. 유사하게, 논리 채널 #2에서 스마트 안전 헬멧은 중계기와 채널 타이밍이 정렬될 때 outbound time slot #2를 통해 상기 중계기로부터 수신하고 inbound time slot #1를 통해 상기 중계기에 전송할 수 있다.
도 8b를 참조하면, 중계기(TX)와 스마트 안전 헬멧(TX)는 오프셋 채널 타이밍(Offset channel timing)으로 동기화될 수 있다. 상기 오프셋 채널 타이밍에서 논리 채널 #1은 스마트 안전 헬멧(TX)의 inbound time slot #1과 중계기(TX)의 outbound time slot #1에 대응되며 논리 채널 #2는 스마트 안전 헬멧(TX)의 inbound time slot #2와 중계기(TX)의 outbound time slot #2에 대응된다.
일 실시예에서, 논리 채널 #1에서 스마트 안전 헬멧은 중계기와 채널 타이밍이 정렬될 때 outbound time slot #1를 통해 상기 중계기로부터 수신하고 inbound time slot #1를 통해 상기 중계기에 전송할 수 있다. 유사하게, 논리 채널 #2에서 스마트 안전 헬멧은 중계기와 채널 타이밍이 정렬될 때 outbound time slot #2를 통해 상기 중계기로부터 수신하고 inbound time slot #2를 통해 상기 중계기에 전송할 수 있다.
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기를 통해 스마트 안전 헬멧과 모니터링 장치 사이의 트래픽 중계를 나타내는 도면이다. 도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기를 통해 스마트 안전 헬멧(TX)와 모니터링 장치(TX) 사이의 트래픽 중계를 나타내는 도면이다. 상기 스마트 안전 헬멧(TX)와 상기 모니터링 장치 사이의 거리는 전파의 통달거리를 벗어나 상기 스마트 안전 헬멧(TX)와 상기 모니터링 장치 간 직접 통신이 원활하지 않으며, 상기 중계기는 중계 모드에서 서로 다른 2개의 주파수 대역(f1, f2)을 이용한다.
도 9a를 참조하면, 도 8a의 정렬된 채널 타이밍을 기준으로, 인바운드 슬롯으로 정의되는 제 1 주파수 대역(f1)을 사용하는 제 2 타임 슬롯과 제 1 타임 슬롯을 통해서 스마트 안전 헬멧(TX)로부터 송신되는 음성 또는 데이터 트래픽은 중계기에 의해서 아웃바운드 슬롯으로 정의되는 제 1 주파수 대역(f1)와 다른 제 2 주파수 대역(f2)을 사용하는 제 1 타임 슬롯과 제 2 타임 슬롯을 통해서 모니터링 장치로 지연 없이 중계될 수 있다. 구체적으로, Frame 1에 포함된 인바운드 제 2 타임슬롯과 제 1 타임슬롯을 통해 상기 중계기로 전송된 트래픽은 실시간으로 Frame 1에 포함된 아웃바운드 제 1 타임슬롯과 제 2 타임슬롯을 통해 모니터링 장치로 중계될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 모니터링 장치는 필요시 송신 가로채기를 통해 중계기를 걸쳐서 상기 스마트 안전 헬멧(TX)로 음성 및 데이터를 전송할 수 있다. 상기 송신 가로채기는 제 1 주파수 대역(f1) 또는 제 2 주파수 대역(f2)을 사용하는 제 1 타임 슬롯 및 제 2 타임 슬롯 중 적어도 하나를 통해 전송되는 RC(Reverse Channel) signaling 정보를 통해 이루어질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 스마트 안전 헬멧(TX)로부터 송신되는 음성 또는 데이터 트래픽은 상기 중계기에서 복조 후 다시 변조되어 중계되어야 하기 때문에, 어느 정도 지연이 요구될 수 있다. 이 경우, 상기 스마트 안전 헬멧(TX)의 트래픽은 지연되어 상기 모니터링 장치로 중계될 수 있다.
도 9b를 참조하면, 상기 중계기에서 지연이 불가피한 경우, 도 8a의 정렬된 채널 타이밍 또는 도 8b의 오프셋 채널 타이밍을 기준으로 Frame 1에 포함된 인바운드 제 2 타임슬롯과 제 1 타임슬롯을 통해 전송된 트래픽은 60 ms(2개 timeslot 또는 1개 프레임에 대응하는 시간) 지연되어 Frame 2에 포함된 아웃바운드 제 1 타임슬롯과 제 2 타임슬롯을 통해 모니터링 장치로 중계될 수 있다. 다른 실시예에서, Frame 1에 포함된 인바운드 제 2 타임슬롯과 제 1 타임슬롯을 통해 전송된 트래픽은 n*30 ms 또는 m*60 ms(n개 timeslot 또는 m개 프레임에 대응하는 시간, 여기서, n, m 은 정수임) 지연되어 Frame 2에 포함된 아웃바운드 제 1 타임슬롯과 제 2 타임슬롯을 통해 모니터링 장치로 중계될 수 있다.
도 9c를 참조하면, 도 8a의 정렬된 채널 타이밍을 기준으로, 인바운드 슬롯으로 정의되는 제 1 주파수 대역(f1)을 사용하는 제 2 타임 슬롯을 통해서 스마트 안전 헬멧(TX)로부터 송신되는 음성 또는 데이터 트래픽은 중계기에 의해서 아웃바운드 슬롯으로 정의되는 제 1 주파수 대역(f1)와 다른 제 2 주파수 대역(f2)을 사용하는 제 1 타임 슬롯을 통해서 모니터링 장치로 지연 없이 중계될 수 있다. 다른 실시예에서, 도 9b와 같이, 상기 중계기에서 지연이 불가피한 경우, 도 8a의 정렬된 채널 타이밍 또는 도 8b의 오프셋 채널 타이밍을 기준으로 Frame 1에 포함된 인바운드 제 2 타임슬롯을 통해 전송된 트래픽은 60 ms(2개 timeslot 또는 1개 프레임에 대응하는 시간) 지연되어 Frame 2에 포함된 아웃바운드 제 1 타임 슬롯을 통해 상기 모니터링 장치로 중계될 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 주파수 대역(f1)을 사용하는 제 1 타임 슬롯 또는 제 2 주파수 대역(f2)을 사용하는 제 2 타임 슬롯은 동기 정보 및 RC(Reverse Channel) signaling 정보를 전송하는 용도로 사용될 수 있다. 전술한 바와 같이, RC(Reverse Channel) signaling 정보는 모니터링 장치가 제 1 디지털 무선기의 송신을 가로채기 위해서 상기 스마트 안전 헬멧(TX) 또는 상기 중계기로 전송될 수 있다.
도 9d를 참조하면, 도 8a의 정렬된 채널 타이밍을 기준으로, 인바운드 슬롯으로 정의되는 제 1 주파수 대역(f1)을 사용하는 제 2 타임 슬롯을 통해서 스마트 안전 헬멧(TX)로부터 송신되는 음성 또는 데이터 트래픽은 중계기에 의해서 아웃바운드 슬롯으로 정의되는 제 1 주파수 대역(f1)와 다른 제 2 주파수 대역(f2)을 사용하는 제 1 타임 슬롯을 통해서 모니터링 장치로 지연없이 중계될 수 있다. 동시에, 제 1 주파수 대역(f1)을 사용하는 제 1 타임 슬롯을 통해서 상기 모니터링 장치로부터 송신되는 음성 또는 데이터 트래픽은 상기 중계기에 의해서 아웃바운드 슬롯으로 정의되는 제 2 주파수 대역(f2)을 사용하는 제 2 타임 슬롯을 통해서 스마트 안전 헬멧(TX)로 지연없이 중계될 수 있다.
즉, 제 1 주파수 대역(f1)을 사용하는 제 2 타임 슬롯은 스마트 안전 헬멧(TX)에서 모니터링 장치로 트래픽을 송신하는데 이용되고 제 1 주파수 대역(f1)을 사용하는 제 1 타임 슬롯은 모니터링 장치에서 스마트 안전 헬멧(TX)로 트래픽을 송신하는데 이용될 수 있다. 또한, 제 2 주파수 대역(f2)을 사용하는 제 1 타임 슬롯은 스마트 안전 헬멧(TX)에서 모니터링 장치로 트래픽을 수신하는데 이용하고 제 2 주파수 대역(f2)을 사용하는 제 2 타임 슬롯은 모니터링 장치에서 스마트 안전 헬멧(TX)로 트래픽을 수신하는데 이용될 수 있다.
다른 실시예에서, 도 9b와 같이, 상기 중계기에서 지연이 불가피한 경우, 도 4a의 정렬된 채널 타이밍 또는 도 8b의 오프셋 채널 타이밍을 기준으로 Frame 1에 포함된 인바운드 제 2 타임슬롯을 통해 전송된 트래픽은 60 ms(2개 timeslot 또는 1개 프레임에 대응하는 시간) 지연되어 Frame 2에 포함된 아웃바운드 제 1 타임 슬롯을 통해 상기 모니터링 장치로 중계될 수 있다. 그리고 Frame 1에 포함된 인바운드 제 1 타임슬롯을 통해 전송된 트래픽은 60 ms(2개 timeslot 또는 1개 프레임에 대응하는 시간) 지연되어 Frame 2에 포함된 아웃바운드 제 2 타임 슬롯을 통해 상기 모니터링 장치로 중계될 수 있다.
전술한 바와 같이, 모니터링 장치(200)는 스마트 안전 헬멧(100)로부터의 측정 신호를 기반으로 작업자의 미세먼지 노출의 위험, 가능한 사고 확률, 건강 영향을 원격으로 실시간 모니터링할 수 있으며 모니터링 결과를 토대로 작업자의 위험 상황에 대하여 가능한 빠르게 대처할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
100: 스마트 안전 헬멧
200: 모니터링 장치
300: 중계기
410: 스마트 폰
420: 스마트 워치
110: 컨트롤러
120: 측정 모듈
121: 미세먼지 측정 센서
122: 뇌파 측정 센서
123: 체온 측정 센서
124: 온습도 센서
115: 배터리
130: 무선통신모듈
140: 오디오 처리부

Claims (18)

  1. 작업자의 머리에 착용 가능한 바디와 상기 바디에 부착되며 상기 작업자의 머리로부터 상기 바디가 이탈되지 않도록 상기 작업자의 머리의 적어도 일부분에 고정되는 머리 고정부재를 포함하는 스마트 안전 헬멧으로서,
    상기 스마트 안전 헬멧은
    상기 작업자가 있는 공간 내부의 미세먼지 농도 및 상기 작업자의 건강 및 안전에 영향을 미치는 정도를 판단하기 위한 적어도 하나의 파라미터를 측정하는 측정 모듈;
    상기 측정된 미세먼지 농도 및 상기 파라미터에 대한 정보를 기저대역 신호로 변조하는 컨트롤러; 및
    상기 기저대역 신호를 RF 신호로 변환하여 상기 미세먼지 농도 및 상기 파라미터에 대한 정보를 모니터링 장치로 전송하는 무선 통신 모듈을 포함하는 스마트 안전 헬멧.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 파라미터는 상기 작업자의 뇌파, 상기 작업자의 체온, 상기 공간 내부의 온도 및 습도 중 적어도 하나를 포함하는 스마트 안전 헬멧.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정 모듈은,
    상기 머리 고정부재의 제 1 측면에 구비되어, 상기 작업자의 뇌파를 측정하는 뇌파 측정 센서;
    상기 바디의 제 1 측면에 구비되어, 상기 공간 내부의 미세먼지 농도를 측정하는 미세먼지 측정 센서;
    상기 바디의 제 2 측면에 구비되어, 상기 공간 내부의 온도 및 습도를 측정하는 온습도 측정 센서; 및
    상기 머리 고정부재의 제 2 측면 또는 상기 바디의 제 3 측면에 구비되어, 상기 작업자의 체온을 측정하는 체온 측정 센서 중 적어도 하나를 포함하는 스마트 안전 헬멧.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 뇌파 측정 센서는 상기 작업자의 머리의 전두엽, 두정엽, 측두엽 및 후두엽 부위 중 적어도 하나 이상에 접촉하는 하나 이상의 생체 전극을 포함하는 스마트 안전 헬멧.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 무선 통신 모듈은 상기 미세먼지 농도 및 상기 파라미터에 대한 정보의 전송에 대응하여 상기 안전관리 시스템으로부터 경고 신호를 수신하는 스마트 안전 헬멧.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 경고 신호는 상기 미세먼지 농도 및 상기 파라미터를 기반으로 상기 안전관리 시스템에 의해 분석된 결과로부터 생성되며,
    상기 경고 신호는 경고음 또는 경고등을 구동시키는 제어 신호, 경고 음성, 진동 또는 이들의 조합 중 어느 하나를 포함하는 스마트 안전 헬멧.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 분석 결과는 상기 미세먼지 농도의 변화에 따른 상기 파라미터의 변화를 고려하여 결정되는 스마트 안전 헬멧.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 스마트 안전 헬멧은
    상기 경고음을 울리는 부저;
    상기 경고등을 포함하는 LED 유닛;
    상기 경고 음성을 출력하는 스피커를 포함하는 오디오 통신 모듈 중 적어도 하나를 더 포함하는 스마트 안전 헬멧.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 스마트 안전 헬멧에 전원을 공급하는 배터리; 및
    상기 배터리를 충전시키는 충전 포트를 더 포함하는 스마트 안전 헬멧.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러의 펌웨어를 업데이트하기 위한 외부 인터페이스를 더 포함하는 스마트 안전 헬멧.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 스마트 안전 헬멧과 모니터링 장치 사이, 또는 상기 스마트 안전 헬멧과 다른 스마트 안전 헬멧 사이의 통신은 디지털 무전기 송수신 방식에 의해 수행되는 스마트 안전 헬멧.
  12. 작업자가 있는 공간 내부의 미세먼지 농도 및 상기 작업자의 건강 및 안전에 영향을 미치는 정도를 판단하기 위한 적어도 하나의 파라미터를 측정하는 측정 모듈, 상기 측정된 미세먼지 농도 및 상기 파라미터를 기저대역 신호로 변조하는 컨트롤러, 및 상기 기저대역 신호를 RF 신호로 변환하여 상기 미세먼지 농도 및 상기 파라미터에 대한 정보를 전송하는 무선 통신 모듈을 포함하는 스마트 안전 헬멧; 및
    상기 스마트 안전 헬멧으로부터 제공되는 상기 미세먼지 농도 및 상기 파라미터에 대한 정보를 수신하고, 상기 미세먼지 농도 및 상기 파라미터를 기반으로 상기 작업자에게 위험 상황을 알리는 경고 신호를 생성하고, 상기 경고 신호를 상기 스마트 안전 헬멧으로 전송하는 모니터링 장치를 포함하는 안전관리 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 파라미터는 상기 작업자의 뇌파, 상기 작업자의 체온, 상기 공간 내부의 온도 및 습도 중 적어도 하나를 포함하는 안전관리 시스템.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 측정 모듈은,
    상기 작업자의 뇌파를 측정하는 뇌파 측정 센서;
    상기 공간 내부의 미세먼지 농도를 측정하는 미세먼지 측정 센서;
    상기 공간 내부의 온도 및 습도를 측정하는 온습도 측정 센서; 및
    상기 작업자의 체온을 측정하는 체온 측정 센서 중 적어도 하나를 포함하는 안전관리 시스템.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 경고 신호는 상기 스마트 안전 헬멧에 구비된 경고음 또는 경고등을 구동시키는 제어 신호, 경고 음성 또는 이들의 조합 중 어느 하나를 포함하는 안전관리 시스템.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 경고 신호는 상기 미세먼지 농도의 변화에 따른 상기 파라미터의 변화를 고려하여 결정되는 안전관리 시스템.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 경고 신호는 분산 분석(analysis of variance, ANOVA) 테스트를 기반으로 하는 안전관리 시스템.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 파라미터 중 상기 작업자의 뇌파 신호는 집중력 레벨(attention level) 및 명상 레벨(mediation level)을 포함하며,
    상기 경고 신호는 미세먼지 농도 증가에 따른 집중력 레벨(attention level) 및 명상 레벨(mediation level) 변화를 분석함으로써 획득되고,
    상기 미세먼지 농도가 낮을 때 상기 작업자의 명상 레벨보다 집중력 레벨(attention level)을 갖는 시간 구간이 크고
    상기 미세먼지 농도가 높을 때 상기 작업자의 집중력 레벨(attention level)보다 명상 레벨을 갖는 시간 구간이 큰 안전관리 시스템.
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