KR20240002470A - 스마트공장환경 모니터링 서비스 제공 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
ＩＯＴ 기반 스마트 센서 장치를 이용한 스마트공장환경 모니터링 서비스 제공 시스템 및 방법을 제공한다. 스마트공장환경 모니터링 서비스 제공 시스템은, 환경상태이상 이벤트가 발생되었는지 여부를 포함하는 스마트공장환경정보를 전송하는 사물인터넷 기반의 복수의 스마트 센서 장치와, 공장환경사고정보를 저장하는 빅데이터 저장장치와, 복수의 스마트 센서 장치로부터 감지된 복수의 스마트공장환경정보에 기초하여 빅데이터 저장장치를 검색하여 환경관리정보를 생성하고, 생성된 환경관리정보를 하나 이상의 사용자 단말 및 하나 이상의 서버를 포함하는 대응 네트워크로 전송하는 공장환경 관리서버와, 생성된 환경관리정보를 제공받는 하나 이상의 사용자 단말을 포함한다.
Description
본 발명은 ＩＯＴ 기반 유해환경 적용 스마트 디바이스 및 빅데이터 분석 플랫폼에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스마트 공장에서 ＩＯＴ 기반 환경정보를 감지하는 스마트 센서 장치를 이용한 스마트공장환경 모니터링 서비스 제공 시스템 및 방법에 관한 것이다.
스마트 공장이란 설계·개발, 제조 및 유통·물류 등 생산 과정에 디지털 자동화 솔루션이 결합된 정보통신기술(ICT)을 적용하여 생산성, 품질, 고객만족도를 향상시키는 지능형 생산공장을 말한다. 현재 제조 산업 분야는 IT 기술 발전에 따라 사용자 요구를 반영할 수 있는 맞춤제조, 소프트웨어를 활용한 가상제조, 및 전 제품 가치사슬 연동을 통한 협업 제조가 가능한 ICT 기반의 스마트 공장 시스템으로 제조 패러다임이 변화되고 있다. 또한, 제조 설비는 주문, 개발, 설계, 생산, 물류경영 등 기업의 제조와 관련된 모든 활동에서 발생하는 공정 프로세스를 최적화하고 외적인 환경 변화에 유연하게 대응할 수 있도록 진화하고 있다.
스마트 공장내에서도 물품의 생산의 과정에서 각종 인간활동에 의해 유발되는 인위적인 대기오염·수질오염·토양오염·소음·진동·지반침하·악취 등의 발생으로 자연환경이나 생활환경을 손상시키고 궁극적으로는 사람의 생활 및 건강에 유해한 영향을 미치게 하고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 유해 물질을 정량적으로 감지할 수 있는 센서를 이용한 유해물질 감지를 위한 스마트 센서 장치를 활용하여 빅데이터 기반의 스마트공장환경 모니터링 서비스 제공 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
일 측면에 따른 스마트공장환경 모니터링 서비스 제공 시스템은, 환경상태이상 이벤트가 발생되었는지 여부를 포함하는 스마트공장환경정보를 전송하는 사물인터넷 기반의 복수의 스마트 센서 장치와, 공장환경사고정보를 저장하는 빅데이터 저장장치와, 복수의 스마트 센서 장치로부터 감지된 복수의 스마트공장환경정보에 기초하여 빅데이터 저장장치를 검색하여 환경관리정보를 생성하고, 생성된 환경관리정보를 하나 이상의 사용자 단말 및 하나 이상의 서버를 포함하는 대응 네트워크로 전송하는 공장환경 관리서버와, 생성된 환경관리정보를 제공받는 하나 이상의 사용자 단말을 포함하고, 공장환경 관리서버는 스마트공장환경정보를 처리하고 표시하기 위한 모니터링 애플리케이션을 복수의 스마트 센서 장치로 제공하고, 환경상태이상 이벤트가 발생한 경우, 복수의 스마트 센서 장치와 사용자 단말 사이에 의사소통을 지원하기 위한 채널 정보를 복수의 스마트 센서 장치와 사용자 단말로 제공하고, 모니터링 애플리케이션은 복수의 스마트 센서 장치 각각이 환경상태이상 이벤트가 발생했는지 여부를 판단하기 위한 판단 기준 정보를 포함하여, 복수의 스마트 센서 장치 각각은 판단 기준 정보에 기초하여 환경상태이상 이벤트가 발생했는지 여부를 판단하고, 공장환경 관리서버는 업데이트된 판단 기준 정보를 포함한 모니터링 애플리케이션에 대한 업데이트 정보를 복수의 스마트 센서 장치로 전송하여 관리하고, 복수의 스마트 센서 장치 각각이 업데이트된 판단 기준 정보를 이용하여 환경상태이상 이벤트가 발생했는지 여부를 판단할 수 있다.
공장환경 관리서버는 빅데이터 저장장치에 저장된 정보를 이용하여, 모니터링 애플리케이션을 업데이트하고, 업데이트된 모니터링 애플리케이션을 복수의 스마트 센서 장치로 전송하여, 복수의 스마트 센서 장치가 업데이트된 모니터링 애플리케이션을 갱신하여 설치하도록 할 수 있다.
복수의 스마트 센서 장치 각각은, 각각 복수의 환경정보를 감지하기 위한 복수의 감지 모듈을 포함하는 감지부와, 모니터링 애플리케이션을 처리하는 제어 모듈을 포함하며, 복수의 감지 모듈이 탈착가능하게 결합되도록 구성된 인터페이스부와, 복수의 주파수 대역에서 동작가능하도록 구성된 복수의 통신 모듈을 포함하는 중계통신부와, 사용자 입력을 수신하는 사용자 입력부와, 사용자 입력에 따라 알람 출력을 생성하는 알람부를 포함하고, 제어 모듈은 복수의 감지 모듈의 결합 형태 및 감지 신호를 이용하여 복수의 감지 모듈을 식별하고, 모니터링 애플리케이션을 이용하여 복수의 감지 모듈에서 감지된 복수의 감지 정보를 나타내는 화면을 구성할 수 있다.
모니터링 애플리케이션이 스마트 센서 장치 각각에 포함된 복수의 감지 모듈별로 오차를 줄이기 위해 제공하는 보정식을 포함할 때, 제어 모듈은 보정식에 기초하여 복수의 감지 모듈에 의해 감지되는 복수의 감지값을 각각 보정하고, 공장환경 관리서버로부터 업데이트된 보정식을 포함한 모니터링 애플리케이션에 대한 업데이트 정보가 수신된 경우, 제어 모듈은 업데이트된 보정식을 이용하여 복수의 감지값을 보정할 수 있다.
판단 기준 정보는 환경상태이상이 발생되었는지를 결정하기 위한 하나 이상의 위반 규칙을 포함하고, 하나 이상의 위반 규칙은 유해물질별로 정해지고, 복수의 유해물질의 종류 및 감지 값에 따라 정해지고, 유해물질이 발생하기 위한 조건을 이용하여 정해질 수 있다.
공장환경 관리서버는 복수의 스마트 센서 장치의 위치, 복수의 스마트 센서 장치의 식별 정보, 복수의 스마트 센서 장치에서 감지되어 생성되는 스마트공장환경정보를 실시간으로 표시하여 제공할 수 있다.
환경관리정보는 유해물질의 종류 및 유해물질의 보관 상태에 따른 유해물질 특성 정보, 환경이상 이벤트 정보 및 환경이상 이벤트에 대한 대응 정보를 포함하고, 공장환경 관리서버는 환경관리정보를 빅데이터 저장장치에 저장하고, 환경관리정보를 계절, 월, 주 및 일을 포함하는 기간별로 관리하고 저장할 수 있다.
채널 정보는 단체 채팅창 정보 및 직통 전화번호 정보를 포함할 수 있다.
스마트공장환경정보를 전송하는 사물인터넷 기반의 복수의 스마트 센서 장치, 공장환경사고정보를 저장하는 빅데이터 저장장치, 복수의 스마트 센서 장치로부터 스마트공장환경정보에 기초하여 빅데이터 저장장치를 검색하여 환경관리정보를 생성하는 공장환경 관리서버 및 생성된 환경관리정보를 제공받는 하나 이상의 사용자 단말을 포함하는 스마트공장환경 모니터링 서비스 제공 시스템의 스마트공장환경 모니터링 서비스 제공 방법으로서, 공장환경 관리서버는 복수의 스마트 센서 장치로 스마트공장환경정보를 처리하고 표시하기 위한 모니터링 애플리케이션을 복수의 스마트 센서 장치로 제공하는 단계와, 복수의 스마트 센서 장치는 모니터링 애플리케이션을 이용하여 유해물질의 누출 여부를 포함하는 스마트공장환경정보를 공장환경 관리서버로 전송하는 단계와, 환경상태이상 이벤트가 발생한 경우, 공장환경 관리서버는 복수의 스마트 센서 장치로부터 스마트공장환경정보에 기초하여 빅데이터 저장장치를 검색하여 환경관리정보를 생성하는 단계와, 공장환경 관리서버는 복수의 스마트 센서 장치와 사용자 단말 사이에 의사소통을 지원하기 위한 채널 정보를 복수의 스마트 센서 장치와 사용자 단말로 제공하는 단계와, 공장환경 관리서버는 생성된 환경관리정보를 공장환경사고의 대응을 위한 하나 이상의 사용자 단말 및 하나 이상의 서버를 포함하는 대응 네트워크로 전송하는 단계를 포함하한다.
본 발명에 따르면, 스마트 공장의 관리자가 다른 장소에 있어도 모바일 단말을 통해 이상 징후 및 사고 발생을 모니터링할 수 있으며, 사고발생에 대하여 실시간으로 파악할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 스마트 공장에서 스마트공장의 환경사고의 발생 여부를 신속하게 파악함과 동시에 즉각적인 신호 조치가 가능한 핫-라인 시스템 환경을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 스마트공장의 환경상태의 이상여부를 AR 글래스 형태의 사용자 단말로 제공함으로써 방재 경로, 대피 경로 및 피해 범위를 즉각적으로 파악하도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 공장에서 사물인터넷 기반의 스마트 센서 장치를 이용한 스마트공장환경 모니터링 서비스 제공 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 제1 스마트 센서 장치의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 제1 스마트 센서 장치 구성의 상세의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 1의 공장환경 관리서버의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1의 빅데이터 저장장치의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 1의 사용자 단말의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 공장에서 사물인터넷 기반의 스마트 센서 장치를 이용한 스마트공장환경 모니터링 서비스 제공 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 도 1의 제1 스마트 센서 장치의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 제1 스마트 센서 장치 구성의 상세의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 1의 공장환경 관리서버의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1의 빅데이터 저장장치의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 1의 사용자 단말의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 공장에서 사물인터넷 기반의 스마트 센서 장치를 이용한 스마트공장환경 모니터링 서비스 제공 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사물인터넷 기반의 스마트 센서 장치를 이용한 스마트공장환경 모니터링 서비스 제공 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
사물인터넷 기반의 스마트 센서 장치를 이용한 스마트공장환경 모니터링 서비스 제공 시스템(100)(이하, 스마트공장환경 모니터링 서비스 제공 시스템이라 함)은 사물인터넷 기반의 스마트 센서 장치를 이용하여 환경상태이상 여부를 감지하고, 감지 결과에 따른 스마트공장환경정보에 기초하여 환경관리정보를 생성하여 저장 및 관리할 수 있다. 스마트공장환경정보는 후술할 복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116) 내부에 포함되는 복수의 감지 모듈의 종류에 따라 감지되는 정보의 종류에 따른 감지값을 포함한다.
스마트공장환경 모니터링 서비스 제공 시스템(100)은 사용자 단말들(20, 40)을 포함하는 대응 네트워크(10)와 유무선 통신망을 통해 연결될 수 있다. 유무선 통신망은 근거리 통신망(LAN: Local Area Network), 광역 통신망(WAN: Wide Area Network), Wi-Fi, Zigbee, 월드와이드웹(WWW: World Wide Web) 등 다양한 통신망으로 구성될 수 있다. 도 1에서는 편의상 하나의 서버(30)가 도시되어 있으나, 서버(30)는 기상 서버, 환경 담당 정부 기관 서버, 소방 서버, 경찰 서버 등 유해물질을 포함한 환경 관리를 담당하는 여러 기관의 서버로 복수 개 포함될 수 있다.
제1 사용자 단말(20)은 유해물질을 직접 운반하는 관리자(예를 들어, 탱크로리 운전자, 공장내 유해물질 운반 담당자)의 모바일 단말일 수 있으며, 제2 사용자 단말(40)은 유해물질 관리 업무와 관련된 담당자의 모바일 단말일 수 있으며, 공장환경 관리서버(120)를 통해 환경상태이상 여부를 직접 통보받을 수 있는 한 그 개수 및 종류에 제한되지 않는다.
스마트공장환경 모니터링 서비스 제공 시스템(110)은, 복수의 스마트 센서 네트워크(110-1, 110-2), 공장환경 관리서버(120), 빅데이터 저장장치(130) 및 유해물질 수집 장치(140)를 포함할 수 있다. 유해물질 수집 장치(140)는 후술하는 바와 같이 스마트공장환경 모니터링 서비스 제공 시스템(110)에서 선택적으로 포함될 수 있다. 스마트 센서 네트워크(110-1, 110-2), 공장환경 관리서버(120), 빅데이터 저장장치(130) 및 유해물질 수집 장치(140)는 유무선 통신망으로 통해 연결될 수 있다.
스마트 센서 네트워크(110-1, 110-2), 공장환경 관리서버(120), 빅데이터 저장장치(130) 및 유해물질 수집 장치(140)는 설치 위치, 전송되는 데이터 용량 및 목적에 따라 예를 들어, 지그비, 와이파이, 애드혹(Adhoc) 네트워크, CDMA, LTE(Long Term Evolution), 유무선 LAN(Local Area Network) 등의 통신망으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 비교적 근거리에 설치되며 소용량 데이터가 전송될 경우에는 저렴하고 신뢰성 있는 지그비 통신 방식이 채택될 수 있고, 영상 데이터와 같은 비교적 대용량 데이터가 전송될 경우에는 와이파이 등의 통신 방식이 채택될 수 있다.
스마트 센서 네트워크(110-1, 110-2)는 복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116)를 포함한다. 여기에서, 제1 스마트 센서 장치(111) 내지 제6 스마트 센서 장치(116)가 도시되어 있으나, 스마트 센서 장치 네트워크(110)에 포함된 스마트 센서 장치의 개수 및 종류는 제한되지 않고 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116)는 가스 센서, 온도 센서, 카메라, 충격 센서, 자이로 센서, 압력 센서, 변위 센서 등 다양할 수 있다. 가스 센서는, 염소, 사이안화수소, 암모니아 등 각종 독성물질의 종류에 따라 다양한 형태로 구성될 수 있다.
또한, 도 1에는 2개의 스마트 센서 네트워크(110-1, 110-2)가 도시되어 있으나, 설치 장소 및 목적에 따라 다수의 스마트 센서 장치들이 그룹화되어 다수의 스마트 센서 장치 네트워크로 구성되어 관리될 수 있다. 스마트 센서 네트워크(110-1, 110-2)는 산업 단지 등의 특정한 지리적 영역 내에서 일정한 거리를 두고 배치되어 유비쿼터스 센서 네트워크(USN: Ubiquitous Sensor Network)로 구성될 수 있으며, 특정 지역의 전반적인 관리가 가능하도록 구성될 수 있다. 여기에서, 유비쿼터스 센서 네트워크란 어느 곳에서 부착된 태그와 센서 노드들로부터 사물 및 환경정보를 감지, 저장, 가공 및 통합하며, 상황인식 정보 및 지식컨텐츠 생성을 통한 맞춤형 서비스를 자유로이 이용할 수 있는 첨단 지능형 사회의 기반 인프라를 의미한다.
복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116)는 각각 환경상태이상 여부를 감지하도록 스마트공장의 하나 이상의 공정 수행 위치 근처에 설치될 수 있다. 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116)는 환경상태이상 여부를 포함하는 스마트공장환경정보를 공장환경 관리서버(120)로 전송한다. 환경상태이상 여부는 유해환경상황이 발생하여, 정상적인 범위의 정상감지값을 벗어난 스마트공장환경정보가 감지되는 경우 환경상태이상 이벤트가 발생한 것으로 나타낼 수 있다.
스마트공장환경정보는, 유해물질의 농도를 나타내는 감지값 및 유해물질의 누출 여부를 나타내는 정보 외에도, 감지값의 감지 시간 정보, 유해물질의 온도 정보, 압력 정보 등을 포함할 수 있다.
복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116)는 환경관리정보를 복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116) 각각의 위치 정보와 함께 공장환경 관리서버(120)로 전송할 수 있다. 여기에서, 위치 정보는 GPS 위치 정보일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116)가 탱크로리와 같은 이동형 유해물질 저장소에 저장된 경우에는, 이동형 유해물질 저장소의 구조를 각각 식별하기 위한 별도의 위치 식별 정보일 수 있다.
빅데이터 저장장치(130)는 공장환경 관리서버(120)로 수신된 스마트공장환경정보 및 공장환경 관리서버(120)에서 생성된 환경관리정보를 저장 및 관리할 수 있다.
또한, 빅데이터 저장장치(130)는 각종 공장환경사고정보를 저장한다. 빅데이터 저장장치(130)는 환경 사고 이력을 나타내는 사고 히스토리 정보로서, 공장환경사고정보를 각 사고별 및 각 유해물질별로 환경상태이상 이벤트 일시 정보, 환경상태이상 이벤트 장소 정보, 환경상태이상에 따른 초동 대응 시간 정보, 유해물질의 누출 확산 상태 정보, 환경상태이상에 따른 초동 대응 방법 정보가 검색되도록 저장하고 제공할 수 있다. 초동 대응 방법 정보는 정형화 정보 및 비정형화 정보를 포함할 수 있으며, 제공되는 정보는 정형화 정보 및 비정형화 정보 중 가치있는 정보로 선정된 정보일 수 있다.
빅데이터 저장장치(130)는 공장환경 관리서버(120)가 환경관리정보를 생성하는데 필요한 각종 정보, 예를 들어, 유해물질 시설물 위치 및 구조 정보, 시설물 설치 지형 정보 등을 저장할 수 있다. 또한, 빅데이터 저장장치(130)는 대응 네트워크(10)로부터 각종 유해물질 관리와 관련된 정보를 수신하여 저장 및 관리할 수 있다. 빅데이터 저장장치(130)는 각종 정보의 종류에 따라 각 정보를 독립적으로 관리하거나 연계하여 관리할 수 있다.
공장환경 관리서버(120)는 복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116)로부터 수신된 스마트공장환경정보에 기초하여 빅데이터 저장장치(130)를 검색하여 환경관리정보를 생성하고, 생성된 환경관리정보를 대응 네트워크(10)로 전송한다.
여기에서, 환경관리정보는 유해물질의 종류 및 유해물질의 보관 상태에 따른 유해물질 특성 정보, 환경이상 이벤트 정보 및 환경이상 이벤트에 대한 대응 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 유해물질로 염산이 누출된 경우, 유해물질 특성 정보로서 염산의 특성 정보, 환경상태이상 이벤트 양태 정보로서 염산이 액상증발되었는지, 분사되었는지, 순간 누출되었는지를 나타내는 정보, 유해물질의 누출 사고 대응정보로서, 염산의 누출 사고 양태 정보에 따른 대응 정보를 포함할 수 있다.
따라서, 대응 네트워크(10)에 포함되어 있는 유해물질 근처의 관리자 또는 운반자의 단말(예를 들어, 제1 사용자 단말(20))에 환경관리정보가 즉각적으로 통보되어, 환경상태이상을 인식하기 못한 관리자 또는 운반자를 신속하게 대피시킬 수 있고, 유해물질 확산을 방지하기 위한 초동 대처를 신속하게 수행하도록 지원할 수 있다. 또한, 공장환경 관리서버(120)는 환경관리정보를 빅데이터 저장장치(130)에 저장하고, 환경관리정보를 계절, 월, 주 및 일을 포함하는 기간별로 관리하고 저장할 수 있다.
공장환경 관리서버(120)는 생성된 환경관리정보를 빅데이터 저장장치(130)에 공장환경사고정보와 별도의 데이터베이스로 저장하여 관리할 수 있다.
공장환경 관리서버(120)는 복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116)로 스마트공장환경정보를 처리하고 표시하기 위한 모니터링 애플리케이션을 복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116)로 제공할 수 있다. 공장환경 관리서버(120)는 사용자 단말(20, 40)로도 모니터링 애플리케이션을 제공할 수 있다. 환경상태이상 이벤트가 발생한 경우, 복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116)와 사용자 단말(20, 40) 사이에 의사소통을 지원하기 위한 채널 정보를 복수의 사용자 단말(20, 40)로 제공할 수 있다. 채널 정보는 단체 채팅창 정보 및 직통 전화번호 정보를 포함할 수 있다.
공장환경 관리서버(120)는 빅데이터 저장장치(140)에 저장된 정보를 이용하여, 모니터링 애플리케이션을 업데이트하고, 업데이트된 모니터링 애플리케이션을 복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116)로 전송하여, 복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116)가 업데이트된 모니터링 애플리케이션을 갱신하여 설치하도록 할 수 있다.
또한, 모니터링 애플리케이션은 복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116) 각각이 환경상태이상 이벤트가 발생했는지 여부를 판단하기 위한 판단 기준 정보를 포함할 수 있다. 따라서 복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116) 각각은 판단 기준 정보에 기초하여 환경상태이상 이벤트가 발생했는지 여부를 판단할 수 있다.
판단 기준 정보는 환경상태이상 이벤트가 발생되었는지를 결정하기 위한 하나 이상의 위반 규칙을 포함할 수 있다. 하나 이상의 위반 규칙은 유해물질의 종류 및 양에 기초하여 정해질 수 있다. 하나 이상의 위한 위반 규칙은 유해물질별로 정해질 수 있고, 복수의 유해물질의 종류 및 감지 값에 따라 정해질 수 있다. 예를 들어, 염소(chlorine)와 암모니아(ammonia)와 같이 독립적으로 떨어져 있는 경우에는 상대적으로 안전할 수 있으나, 결합되어 클로라민 가스(chloramine gas)와 같이 독성 물질이 생성되는 경우가 있으므로, 결합시 유해물질이 발생하기 위한 조건을 이용하여 하나 이상의 위반 규칙이 정해질 수 있다.
공장환경 관리서버(120)는 업데이트된 판단 기준 정보를 포함한 모니터링 애플리케이션에 대한 업데이트 정보를 복수의 스마트 센서로 전송하여 관리하고, 복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116)는 각각이 업데이트된 판단 기준 정보를 이용하여 환경상태이상 이벤트가 발생했는지 여부를 판단할 수 있다. 이와 같이, 모니터링 애플리케이션을 통하여 환경상태이상 이벤트가 발생되었지 여부의 판단 기준 정보를 하나 이상의 위반 규칙으로 관리하고 최신 정보에 따라 업데이트할 수 있으므로, 유해물질 관리를 현상황에 맞추어 효율적으로 수행할 수 있다.
공장환경 관리서버(120)는 복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116)의 위치, 복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116)의 식별 정보, 복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116)에서 감지되어 생성되는 스마트공장환경정보를 실시간으로 표시하여 제공할 수 있다.
공장환경 관리서버(120)는 환경관리정보를 생성할 때, 빅데이터 저장장치(130)에 저장된 정보 외에도, 서버(30)를 포함한 각종 외부의 서버, 예를 들어 기상 서버(도시되지 않음)로부터 수신한 실시간 기상 정보를 이용하여 유해물질 확산 예측 모델링을 수행하고, 확산 예측 모델링 결과를 환경관리정보와 함께 또는 순차적으로 확산 예측 모델링 결과를 대응 네트워크로 전달하고, 빅데이터 저장장치(130)로 전송할 수 있다.
공장환경 관리서버(120)는 유해물질 확산 예측 모델링을 수행하기 위하여 복수의 확산평가모델을 각각 구동하고, 각각의 복수의 확산평가모델의 구동 결과의 비교 정보를 제공할 수 있다. 복수의 확산평가모델의 구동 결과가 도출되는 시간은 서로 다를 수 있으므로, 공장환경 관리서버(120)는 각각의 복수의 확산평가모델의 구동 결과의 비교 정보를 대응 네트워크로 전송할 때에, 확산평가의 구동결과가 생성되는 순서대로 대응 네트워크(10)로 전송하고, 최종적으로 복수의 확산평가모델의 구동 결과의 비교 정보를 대응 네트워크(10)로 전송할 수 있다.
공장환경 관리서버(120)는 추가적인 다른 확산평가 모델이 추가적으로 구동되도록 동작할 수 있으며, 각 확산평가모델의 비교 결과를 제공할 수 있다. 공장환경 관리서버(120)는, 복수의 확산평가모델을 동시에 구동되도록 하기 위한 복수의 프로세서(도시되지 않음)을 포함하여 구성될 수 있다. 따라서, 대응 네트워크(10)에서 각 확산평가모델의 비교 결과를 기초로 초동 대응 방법 및 초동 대응 이후의 추후 관리 대책을 수립하는데 도움을 줄 수 있다.
유해물질 확산 예측 모델링 결과는 현재 실시간 환경관리정보를 기초로 실시간 기상 예측 정보를 반영한 시간대별 유해물질의 확산 영역 및 농도 변화 정보를 포함할 수 있다. 이와 같이, 공장환경 관리서버(120)는 환경관리정보 및 확산 예측 모델링 결과를 대응 네트워크(10)에 포함된 사용자 단말(20, 40) 및 서버(30)에 즉각적으로 알릴 수 있으므로, 환경상태이상 이벤트 발생시 신속하게 초동 대응을 할 수 있다.
공장환경 관리서버(120)는 확산 예측 모델링 결과를 시각적으로 전달하기 위하여 유해물질 확산 영상 지도 정보를 생성할 수 있다. 공장환경 관리서버(120)는 스마트 센서 장치 네트워크(110)로부터 GSP와 같은 위치 정보와 함께 환경관리정보를 수신할 수 있으므로, 각 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116)의 위치 및 각 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116)로부터 수신되는 유해물질의 농도, 유해물질이 저장된 저장소의 압력, 온도 등의 정보를 스마트 센서 장치 네트워크(110)가 설치된 지역 또는 설치 구조물 등의 지도 정보와 결합하여 유해물질 확산 영상 지도 정보를 생성할 수 있다.
공장환경 관리서버(120)는 기상 정보와 스마트공장환경정보를 결합하여 유해물질의 확산 및 분포 과정을 시계열적으로 나타내도록 국지적 유해물질 확산 영상 지도 정보를 생성할 수 있으며, 국지적 유해물질 확산 영상 지도 정보를 기초로 시설물 설치 지형 정보를 추가적으로 반영하여 누출된 유해물질의 확산 및 분포 과정을 시계열적으로 나타내도록 광역적 유해물질 확산 영상 지도 정보를 생성할 수 있다.
유해물질 수집 장치(140)는 복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116)에 근접하게 위치되며, 수집된 유해물질을 보관하는 수집 용기(도시되지 않음)를 포함하여 유해물질을 수집 용기에 수집할 수 있다.
공장환경 관리서버(120)는 스마트공장환경정보에 포함된 유해물질의 감지값과 소정의 제1 임계값을 비교하고, 유해물질의 감지값이 소정의 제1 임계값 이상인 경우, 오염물질 수집 장치(140)가 동작하여 오염물질을 수집하도록 제어할 수 있다.
유해물질 수집 장치(140)는 수집이 완료된 경우 수집 용기의 교체가 가능하도록 공장환경 관리서버(120)로 수집이 완료되었음을 통지할 수 있다.
도 2는 도 1의 제1 스마트 센서 장치의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
제1 스마트 센서 장치(111)는 감지부(210), 인터페이스부(220), 중계통신부(240), 알람부(250), 표시부(260) 및 화학물질 감지 테이프(280)를 포함할 수 있다. 감지부(210)를 통해 감지된 복수의 감지 값은 인터페이스부(220)로 전달되어 처리된다. 인터페이스부(220)는 복수의 감지 값을 이용하여 스마트공장환경정보를 생성하여 중계통신부(240)를 통해 공장환경 관리서버(120)로 전송하고, 스마트공장환경정보를 모니터링 애플리케이션을 통하여 처리하여 표시부(260)로 표시할 수 있다.
도 3은 도 2의 제1 스마트 센서 장치 구성의 상세의 일 예를 나타내는 블록도이다.
제1 스마트 센서 장치(111)는 감지부(210), 인터페이스부(220), 위치식별부(230), 중계통신부(240), 알람부(250), 표시부(260) 및 화학물질 감지 테이프(280)를 포함할 수 있다.
감지부(210)는 각종 환경 정보를 감지하여 하나 이상의 감지값을 생성한다. 감지부(210)는 유해물질의 종류 및 유해물질의 특성에 따라 복수의 감지 모듈(211, 213, 215)를 포함하여 구성될 수 있다. 각각 복수의 감지 모듈(211, 213, 215)은 다양한 감지 방법에 의해 감지된 신호를 인터페이스부(220)에 전달가능한 형태로 변환한다.
복수의 감지 모듈(211, 213, 215)은 가스 센서, 온도 센서, 카메라, 충격 센서, 자이로 센서, 카메라와 같은 영상 센서 등 다양한 센서 유닛을 포함할 수 있다. 가스 센서는, 염소, 사이안화수소, 암모니아 등 각종 독성물질의 종류에 따라 다양한 형태로 구성될 수 있다. 가스 센서는 전기화학적 가스 센서 및 반도체 가스 센서 등 다양한 종류를 포함할 수 있다. 반도체 가스 센서는 O3 가스 센서, LPG/LNG 가스 센서, NOx 가스 센서, 알코올 가스 센서, 연기 가스 센서, VPC 가스 센서, CO 가스 센서, NH3 가스 센서 중 적어도 하나 이상의 반도체 가스 센서로 구성될 수 있다.
인터페이스부(112)는 감지부(210)에 포함된 복수의 감지 모듈(211, 213, 215)에 의해 감지된 복수의 감지 값을 처리하여 환경상태이상 여부를 관리하는 모니터링 애플리케이션을 동작시키는 제어 모듈(330)을 포함한다. 인터페이스부(112)는 복수의 감지 모듈(211, 213, 215)이 탈착가능하게 결합되도록 구성된다.
인터페이스부(112)는 입력부(310) 및 제어 모듈(330)을 포함한다. 입력부(310)는 복수의 감지 모듈(211, 213, 215)이 찰탁가능하게 설치된 입력포트를 포함하고, 입력된 감지 데이터를 제어 모듈(330)에서 처리가능한 신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 입력부(310)는 복수의 감지 모듈(211, 213, 215)의 신호를 증폭하거나, 아날로그 형태의 감지 신호의 경우 디지털 신호로 변환할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인터페이스부(112)는 입력부(310) 및 제어 모듈(330) 사이에 스위칭부(320)를 더 포함할 수 있다. 스위칭부(320)는 입력부(310)에서 복수의 감지 모듈(211, 213, 215)로부터 입력되는 복수의 감지 값을 임시 저장한 다음 제어 모듈(330)로 정렬하여 전달할 수 있다. 스위칭부(320)에 임시 저장된 복수의 감지 값은 복수의 감지 모듈(211, 213, 215)의 종류에 따라 별도로 저장되어 관리될 수 있다.
스위칭부(320)에 임시 저장된 복수의 감지 값은 제어 모듈(330)의 별도의 리드 신호에 따라 제어 모듈(330)로 전달되거나, 소정의 활성화 시간에 따라 제어 모듈(330)로 전달될 수 있다. 예를 들어, 복수의 감지 모듈(330) 각각에 대하여 미리 설정된 활성화 시간에 맞추어 스위칭부(330)는 복수의 감지 모듈(211, 213, 215) 중 하나의 감지 모듈의 감지 값을 제어 모듈(330)로 전송할 수 있다.
이와 같이 입력부(310) 및 제어 모듈(330) 사이에 복수의 감지 모듈(211, 213, 215)로부터 감지된 복수의 감지 값을 임시 저장하여 제어 모듈(330)로 전달할 수 있는 시간을 조정할 수 있으므로, 제어 모듈(330)로 계속하여 복수의 감지 값이 입력되는 경우에 비하여 데이터 처리 부하를 경감하고 전력 소모를 줄일 수 있다.
제어 모듈(330)은 하나 이상의 감지값을 소정의 보정 조건에 따라 각각 보정할 수 있다. 이러한 보정은 하드웨어적 오차를 보정하기 위한 하드웨어 보정과 외부 환경에 따라 발생할 수 있는 오차를 보정하기 위한 소프트웨어 보정을 포함할 수 있다. 하드웨어 보정은 복수의 감지 모듈(211, 213, 215)의 내부 부품 사용시 발생하는 고유 오차범위를 보정하기 위하여, 복수의 감지 모듈(211, 213, 215) 내부의 센서의 데이터쉬트의 기준 입력전압에 대한 출력전압값을 보정하기 위한 가변소자(저항)를 이용하여 출력값을 보정할 수 있다. 제어 모듈(330)은 소프트웨어 보정으로 센서별로 오차를 줄이기 위해 제공하는 보정식을 이용하여 하나 이상의 감지값을 각각 보정할 수 있다.
모니터링 애플리케이션이 스마트 센서 장치 각각에 포함된 복수의 감지 모듈별로 오차를 줄이기 위해 제공하는 보정식을 포함하는 경우, 제어 모듈(330)은 모니터링 애플리케이션에 포함된 보정식에 기초하여 감지값을 보정할 수 있다. 또한, 공장환경 관리서버(120)로부터 업데이트된 보정식을 포함한 모니터링 애플리케이션에 대한 업데이트 정보가 수신된 경우, 제어 모듈(330)은 업데이트된 보정식을 이용하여 감지값을 보정할 수 있다.
제어 모듈(330)은 하나 이상의 감지값을 소정의 제2 임계값과 비교하여, 환경상태이상이 발생되었는지 여부를 결정하고, 환경상태이상 여부를 나타내는 데이터를 포함하는 스마트공장환경정보를 생성하여 중계통신부(240)를 제어하여 공장환경 관리서버(120)로 전송할 수 있다. 소정의 제2 임계값은 전술한 제1 임계값과 동일하게 설정될 수도 있고, 실시예에 따라 다르게 설정될 수도 있다.
또한, 제어 모듈(330)은 모니터링 애플리케이션을 이용하여 RSSI를 포함한 유해물질 관리장치와의 네트워크 연결 상태 정보 및 배터리(도시되지 않음) 충전 상태를 나타내는 화면을 구성하여 출력할 수 있다.
위치식별부(230)는 제1 스마트 센서 장치(111)의 위치 정보를 GPS 위성으로부터 수신하고, 중계통신부(220)에 수신된 위치 정보를 제공할 수 있다. 제1 스마트 센서 장치(111)가 고정된 위치에 설치되고, 해당 위치를 식별하는 별도의 위치식별정보가 있는 경우에는 중계통신부(240)로 스마트공장환경정보 및 상기의 별도의 위치식별정보를 전송할 수도 있다.
중계통신부(240)는 감지된 하나 이상의 감지값을 포함하는 스마트공장환경정보 및 위치식별부(230)로부터 수신된 위치 정보를 공장환경 관리서버(120)로 전송한다. 스마트공장환경정보는 감지값 이외에 감지값 생성 시간 정보 등을 더 포함할 수 있다.
중계통신부(240)는 지그비 통신 모듈, 와이파이 통신 모듈, 애드혹(Adhoc) 네트워크 통신 모듈, CDMA 통신 모듈, LTE(Long Term Evolution) 통신 모듈 및 유무선 LAN(Local Area Network) 통신 모듈과 같은 다수의 통신 모듈 중 선택된 하나 이상의 통신 모듈을 포함하도록 구성될 수 있다. 중계통신부(240)에 포함되는 복수의 통신 모듈은 900Mhz 대역을 처리하기 위한 제1 통신 모듈 및 2.4GHz 대역을 처리하기 위한 제2 통신 모듈을 포함할 수 있다.
알람부(250)는 오디오 출력 장치 및 LED 전등을 포함하여 구성될 수 있다. 제어 모듈(330)이 환경상태이상 이벤트가 발생했다고 결정하는 경우, 알람부(250)를 통해 즉각적인 경보를 발생시킬 수 있다. 또한, 사용자 입력부(270)의 사용자 입력에 따라 알람을 생성할 수 있다.
표시부(260)는 제어모듈(330)의 제어에 따라 제어모듈(330)의 데이터 처리 결과를 표시한다.
사용자 입력부(270)는 사용자 입력을 수신하는 장치로, 버튼, 키패드, 터치 스크린 등 다양한 형태로 구성될 수 있다.
제어 모듈(330)은 복수의 감지 모듈(211, 213, 215)의 결합 형태 및 감지 신호를 이용하여 복수의 감지 모듈을 식별하고, 모니터링 애플리케이션을 이용하여 복수의 감지 모듈에서 감지된 복수의 감지 정보를 나타내는 화면을 구성할 수 있다. 표시부(260)는 제어 모듈(300)에서 구성된 화면을 표시할 수 있다.
이와 같이, 복수의 감지 모듈(211, 213, 215)이 통합적인 제어 모듈(330)을 포함한 인터페이스부(220)를 통해 찰탁가능하게 결합되어, 복수의 감지 모듈(211, 213, 215)별로 감지된 감지 정보를 별도로 처리하기 위한 감지 모듈별 제어부를 설치하는 경우에 비하여 감지된 감지 정보를 통합적으로 처리할 수 있다. 따라서, 각 감지 모듈로부터 전송되는 감지 신호를 개별적으로 처리하는 것에 비하여 통합적인 제어 및 관리를 할 수 있으며, 복수의 감지 신호를 처리하는 기존의 장치에 비하여 크기를 현저하게 감소시킬 수 있다.
도 4는 도 1의 공장환경 관리서버(120)의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
공장환경 관리서버(120)는 정보 분석부(410), 제어부(420), 환경관리정보 생성부(430), 유해물질 지도 생성부(440), 애플리케이션 제공부(450) 및 통신부(460)를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 정보 분석부(310)는 복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116)로부터 스마트공장에 발생되는 환경상태이상 여부를 포함하는 스마트공장환경정보를 수신한다.
정보 분석부(410)는 복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116)로부터 수신된 스마트공장환경정보에 기초하여 빅데이터 저장장치(130)를 검색한다.
제어부(420)는 정보 분석부(310)의 검색이 완료되면, 환경관리정보 생성부(430)가 환경관리정보를 생성하도록 제어할 수 있다. 제어부(420)는 복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116)의 위치, 복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116)의 식별 정보, 복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116)에서 감지되어 생성되는 스마트공장환경정보를 실시간으로 표시하여 제공할 수 있다.
환경관리정보 생성부(430)가 환경관리정보를 생성하면, 제어부(420)는 생성된 환경관리정보를 대응 네트워크(10)로 전송하도록 통신부(440)를 제어할 수 있다.
환경관리정보 생성부(430)는 환경관리정보를 생성할 때, 빅데이터 저장장치(130)에 저장된 정보 외에도, 서버(30)를 포함한 각종 외부의 서버, 예를 들어 기상 서버(도시되지 않음)로부터 수신한 실시간 기상 정보를 이용하여 유해물질 확산 예측 모델링을 수행할 수 있다. 제어부(420)는 환경관리정보와 함께 또는 순차적으로 확산 예측 모델링 결과를 대응 네트워크(10)로 전달하고, 빅데이터 저장장치(130)로 전송할 수 있다.
유해물질 확산 예측 모델링 결과는 현재 실시간 환경관리정보를 기초로 실시간 기상 예측 정보를 반영한 시간대별 유해물질의 확산 영역 및 농도 변화 정보를 포함할 수 있다. 이와 같이, 제어부(420)의 제어에 따라 환경관리정보 및 확산 예측 모델링 결과가 대응 네트워크(10)에 포함된 사용자 단말(20, 40) 및 서버(30)에 즉각적으로 전달될 수 있으므로, 환경상태이상 이벤트 발생시 신속하게 초동 대응을 할 수 있다.
공장환경지도 생성부(440)는 환경정보감지위치 및 감지된 환경정보를 포함하는 환경관리정보를 시각적으로 전달하기 위하여 공장환경지도 정보로 생성할 수 있다. 공장환경지도 생성부(440)는 스마트 센서 장치 네트워크(110)로부터 무선인터넷 주소 또는 별도의 공장내 위치를 나타내는 위치식별주소와 같은 센서 위치 정보와 함께 환경관리정보를 수신할 수 있으므로, 각 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116)의 위치 및 각 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116)로부터 수신되는 환경정보를 스마트 센서 장치 네트워크(110)가 설치된 지역 또는 설치 구조물 등의 공장 지도 정보와 결합하여 공장환경지도 정보를 생성할 수 있다.
애플리케이션 제공부(450)는 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링 애플리케이션을 복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116)로 제공한다. 애플리케이션 제공부(450)는 빅데이터 저장장치(130)에 저장된 정보를 이용하여, 모니터링 애플리케이션을 업데이트하고, 업데이트된 모니터링 애플리케이션을 복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116)로 전송하여, 복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116)가 업데이트된 모니터링 애플리케이션을 갱신하여 설치하도록 할 수 있다.
애플리케이션 제공부(450)는 업데이트된 판단 기준 정보를 포함한 모니터링 애플리케이션에 대한 업데이트 정보를 복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116)로 전송하여 관리하고, 복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116) 각각이 업데이트된 판단 기준 정보를 이용하여 환경상태이상 이벤트가 발생했는지 여부를 판단하도록 할 수 있다.
또한, 애플리케이션 제공부(450)는 복수의 사용자 단말(20, 40)로 환경관리정보를 복수의 사용자 단말(20, 40)의 장치에 적합한 형태로 제공하는 환경관리정보 제공 서비스 애플리케이션을 각 사용자 단말(20, 40)로 제공할 수 있다.
공장환경 관리서버(120)는 통신부(460)를 통해 스마트 센서 네트워크(110-1, 110-2), 빅데이터 저장장치(130), 유해물질 수집 장치(140) 및 대응 네트워크(10)와 통신할 수 있다.
도 5는 도 1의 빅데이터 저장장치(130)의 구성이 일 예를 나타내는 도면이다.
빅데이터 저장장치(130)는 센서 정보 데이터베이스(510), 지도정보 데이터베이스(520), 공장환경사고정보 데이터베이스(530), 환경관리정보 데이터베이스(540) 및 관리자 정보 데이터베이스(550)를 포함할 수 있다.
센서 정보 데이터베이스(510)는 복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116)로부터 수신된 스마트공장환경정보를 저장하고 업데이트하고 관리할 수 있다. 또한, 센서 정보 데이터베이스(520)는 각 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116)에 포함된 각종 센서의 정보 및 감지 값을 보정하기 위한 보정식 등 센서 관련 정보를 포함할 수 있다.
지도정보 데이터베이스(520)는 스마트 공장 내부 지도, 스마트 공장 내부 위치별 제품 공정 정보, 스마트 공장 내부 이동 통로 정보, 센서 설치 위치 등을 저장할 수 있다.
공장환경사고정보 데이터베이스(530)는 환경 사고 이력을 나타내는 사고 히스토리 정보로서 공장환경사고정보를 저장하고 관리할 수 있다. 공장환경사고정보는 각 사고별 및 각 유해물질별로 환경상태이상 이벤트 일시 정보, 환경상태이상 이벤트 장소 정보, 환경상태이상에 따른 초동 대응 시간 정보, 환경상태이상 상태 정보, 환경상태이상에 따른 초동 대응 방법 정보가 검색되도록 저장하고 제공할 수 있다. 초동 대응 방법 정보는 정형화 정보 및 비정형화 정보를 포함할 수 있으며, 제공되는 정보는 정형화 정보 및 비정형화 정보 중 가치있는 정보로 선정된 정보일 수 있다. 공장환경사고정보를 저장할 수 있다.
환경관리정보 데이터베이스(540)는 공장환경 관리서버(120)에서 생성한 환경관리정보를 누적하여 저장하고 관리할 수 있다.
관리자 정보 데이터베이스(550)는 복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116)의 사용자, 사용자 단말(20, 40)의 사용자 및 서버(30)의 관리자 등 스마트공장환경 모니터링 서비스 제공 시스템(100)에서 장치 및 서버 등을 운용하는 사용자 인적 사항, 연락처 정보, SNS 정보 등의 관리자 정보를 저장하고 관리할 수 있다. 관리자 정보 데이터베이스(550)에 저장된 관리자 정보는 공장환경 관리서버(120)가 복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116)와 사용자 단말(20, 40) 사이에 의사소통을 지원하기 위한 채널 정보를 생성할 때 제공되어 이용될 수 있다.
도 6은 도 1의 사용자 단말(20)이 AR(Augmented Reality, AR) 글래스인 경우 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 1의 사용자 단말(20)은 AR 글래스(600)로 구성될 수 있다. AR 글래스는 안경이나 고글 형태를 한 웨어러블 AR기기이다. AR 글래스(600)는 렌즈를 통해 보이는 현실 세계에 CG(Computer Graphics) 영상을 입힘으로써 AR 기술을 실현시킨다. AR 글래스(600)를 사용하면 스마트폰을 갖다 댈 필요가 없기 때문에 양손을 자유롭게 쓸 수 있고, 시야에 들어오는 모든 것이 AR 대상 범위가 되어 더욱 현실에 가까운 느낌으로 AR을 체험할 수 있다. 도 6는 AR 글래스 구성의 예시이며, 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 AR 글래스가 도 6의 예시에 한정되지 않음은 자명하다. 도 6을 참조하면, AR 글래스(600)는 투명 디스플레이(610), 카메라(620), 감지센서(630), 송수신부(640), 메모리(650), 프로세서(660)를 포함할 수 있다.
투명 디스플레이(610)는 보통의 안경 렌즈와 같이 빛이 투과되기 때문에 착용한 운전자가 AR 글래스(20) 앞의 사물을 볼 수 있다. 즉, AR 글래스(20)는 투명 디스플레이(610)를 통하여 현실의 이미지나 배경에 가상 이미지를 겹쳐서 하나의 영상으로 보여주는 증강현실을 출력할 수 있다.
카메라(620)는 AR 글래스(600)의 사용자가 바라보는 방향을 촬영한다. 카메라(620)는 프로세서(660)의 제어에 따라, 촬영 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지 영상 또는 동영상의 화상 프레임을 처리할 수 있다. 처리된 화상 프레임은 AR 글래스(600)의 투명 디스플레이(610)에 출력될 수 있고, 또는, 메모리(650)에 저장될 수 있다. 카메라(620)를 통해 전방을 촬영하여 운전자의 머리 움직임이 파악되어 정확하게 운전자의 시선이 판단될 수 있다.
도 3에 도시되지 않았으나, 본 발명의 다양한 실시 예들에 따르면, AR 글래스(600)는 카메라(620) 외에 제2 카메라가 추가적으로 포함할 수 있다. 제2 카메라는 AR 글래스(600)를 착용한 사용자를 촬영할 수 있다. 특히, 제2 카메라는 운전자의 안구 움직임, 예를 들어, 동공을 추적하여 촬영할 수 있다. 또한, 카메라(620) 및 제2 카메라는 운전자의 좌안 및 우안 중 적어도 하나에 인접하게 배치될 수 있다. 제2 카메라 운전자의 안구 움직임을 측정하여, 사용자의 시선 방향이 파악될 수 있다.
감지센서(630)는 사용자의 자세 또는 위치를 파악할 수 있는 하나 이상의 센서를 포함하여 구성될 수 있다. 감지센서(630)를 통해 파악된 사용자의 자세 또는 위치 정보와 카메라(620)를 통해 파악된 사용자의 시선 정보에 기반하여, AR 글래스(600)는 사용자의 시선이 향하고 있는 장소의 구체적인 위치 및 방향을 파악할 수 있다.
송수신부(640)는 공장환경 관리서버(120)와 통신을 수행한다. 통신부(130)는 블루투스, 와이파이 등의 무선 통신을 통해 공장환경 관리버서(120)와 통신을 수행할 수 있다. 또한, 통신부(130)는 셀룰러 통신 모듈을 이용하여 공장환경 관리서버(120)와 통신을 수행할 수도 있다.
메모리(650)는 적어도 하나의 프로세서(660)와 연결되고 적어도 하나의 프로세서(660)의 동작을 위한 기본 프로그램, 응용 프로그램, 설정 정보, 적어도 하나의 프로세서(660)의 연산에 의하여 생성된 정보 등의 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(650)는 AR 글래스(600)에서 구동되는 애플리케이션(application)), AR 글래스(600)의 동작을 위한 데이터 등을 저장할 수 있다. 애플리케이션은 메모리(650)에 저장되고, 프로세서(660)에 의하여 AR 글래스(600)의 동작을 수행하도록 구동될 수 있다. 메모리(650)는 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 또는 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리의 조합으로 구성될 수 있다. 그리고, 메모리(650)는 적어도 하나의 프로세서(660)의 요청에 따라 저장된 데이터를 제공할 수 있다.
적어도 하나의 프로세서(660)는, 본 발명에서 제안한 절차 및/또는 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 프로세서(660)는 송수신부(640)를 통해 정보 등을 송신 또는 수신한다. 또한, 적어도 하나의 프로세서(660)는 메모리(650)에 데이터를 기록하고, 읽는다.
AR 글래스(600)는 인체의 두부에 착용 가능하도록 구성되며, 이를 위한 프레임부, 예를 들어, 케이스, 하우징 등을 구비할 수 있다. 프레임부(도시되지 않음)는 착용이 용이하도록 플렉서블 재질로 형성될 수 있다. AR 글래스(600)는 이동 단말의 기능을 포함하는 것으로 상정하기로 한다. 프레임부는 두부에 지지되며, 각종 부품들이 장착되는 공간을 마련한다. 도시된 바와 같이, 프레임부에는 메모리(650), 프로세서(660) 등과 같은 전자부품이 장착될 수 있다. 또한, 프레임부에는 좌안 및 우안 중 적어도 하나를 덮는 렌즈(미도시)가 착탈 가능하게 장착될 수 있다.
투명 디스플레이(650)는 헤드 마운티드 디스플레이(head mounted display, HMD) 형태로 구현될 수 있다. HMD 형태란, 두부에 장착되어, 사용자의 눈 앞에 직접 영상을 보여주는 디스플레이 방식을 말한다. 사용자가 AR 글래스(600)를 착용하였을 때, 사용자의 눈 앞에 직접 영상을 제공할 수 있도록, 투명 디스플레이(650)는 좌안 및 우안 중 적어도 하나, 또는 모두에 대응되게 배치될 수 있다.
투명 디스플레이(650)는 프리즘을 이용하여 사용자의 눈으로 이미지를 투사할 수 있다. 또한, 사용자가 투사된 이미지와 전방의 일반 시야, 즉, 사용자가 눈을 통하여 바라보는 범위를 함께 볼 수 있도록, 프리즘은 투광성으로 형성될 수 있다. 투명 디스플레이(650)를 통하여 출력되는 영상은, 일반 시야와 오버랩(overlap)되어 출력될 수 있다. AR 글래스(600)는 이러한 디스플레이의 특성을 이용하여 현실의 이미지나 배경에 가상 이미지를 겹쳐서 하나의 영상으로 보여주는 증강 현실(augmented reality, AR)을 제공할 수 있다.
카메라(620)는 좌안 및 우안 중 적어도 하나에 인접하게 배치되어, 전방의 영상을 촬영하도록 형성된다. 카메라(620)가 눈에 인접하여 위치하므로, 카메라(620)는 사용자가 바라보는 장면을 영상으로 획득할 수 있다. 카메라(620)는 상기 프레임부에 설치될 수도 있으며, 복수 개로 구비되어 입체 영상을 획득하도록 이루어질 수 도 있다.
AR 글래스(600)는 제어 명령을 입력 받기 위하여 조작되는 사용자 입력부(도시되지 않음), 예를 들어, 푸시 및 터치 입력 방식으로 구비될 수 있다. 또한, AR 글래스(600)는 사운드를 입력 받아 전기적인 음성 데이터로 처리하는 마이크로폰(미도시) 및 음향을 출력하는 음향 출력 모듈(미도시)이 구비될 수 있다. 음향 출력 모듈(미도시)은 일반적인 음향 출력 방식 또는 골전도 방식으로 음향을 전달하도록 이루어질 수 있다. 음향 출력 모듈(미도시)이 골전도 방식으로 구현되는 경우, 사용자가 AR 글래스(600)를 착용시 음향 출력 모듈(미도시)은 두부에 밀착되며, 두개골을 진동시켜 음향을 전달하게 된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 사물인터넷 기반의 스마트 센서 장치를 이용한 스마트공장환경 모니터링 서비스 제공 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1 및 도 7을 참조하면, 공장환경 관리서버(120)는 복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116)로 스마트공장환경정보를 처리하고 표시하기 위한 모니터링 애플리케이션을 복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116)로 제공한다(710). 공장환경 관리서버(120)는 모니터링 애플리케이션을 사용자 단말(20, 40)에도 동일하게 제공할 수 있다. 스마트공장환경정보는, 유해물질의 감지값 및 환경상태이상 여부를 나타내는 정보 외에도, 감지값의 감지 시간 정보, 유해물질의 온도 정보, 압력 정보 등을 포함할 수 있다.
복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116)는 모니터링 애플리케이션을 이용하여 환경상태이상 여부를 포함하는 스마트공장환경정보를 공장환경 관리서버로 전송한다(720).
공장환경 관리서버(120)는 복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116)로부터 스마트공장환경정보에 기초하여 빅데이터 저장장치(130)를 검색하여 환경관리정보를 생성한다(730). 공장환경 관리서버(120)는 환경상태이상 이벤트가 발생하는 경우 또는 주기적으로 환경관리정보를 생성할 수 있다.
공장환경 관리서버(120)는 복수의 사용자 단말(20, 40) 사이에 의사소통을 지원하기 위한 채널 정보를 복수의 사용자 단말(20, 40)로 제공한다(740).
공장환경 관리서버(120)는 생성된 환경관리정보를 공장환경사고의 대응을 위한 복수의 사용자 단말(20, 40) 및 하나 이상의 서버(30)를 포함하는 대응 네트워크(10)로 전송한다(750).
모니터링 애플리케이션이 복수의 스마트 센서 장치 각각이 환경상태이상 이벤트가 발생했는지 여부를 판단하기 위한 판단 기준 정보를 포함할 때, 복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116) 각각은 판단 기준 정보에 기초하여 환경상태이상 이벤트가 발생했는지 여부를 판단할 수 있다. 또한, 공장환경 관리서버(120)는 업데이트된 판단 기준 정보를 포함한 모니터링 애플리케이션에 대한 업데이트 정보를 복수의 스마트 센서 장치로 전송하고, 복수의 스마트 센서 장치(111, 112, 113, 114, 115, 116) 각각이 업데이트된 판단 기준 정보를 이용하여 환경상태 이상이벤트가 발생했는지 여부를 판단할 수 있다.
판단 기준 정보는 환경상태이상이 발생되었는지를 결정하기 위한 하나 이상의 위반 규칙을 포함하고, 하나 이상의 위반 규칙은 유해물질별로 정해지고, 복수의 유해물질의 종류 및 감지 값에 따라 정해지고, 유해물질이 발생하기 위한 조건을 이용하여 정해질 수 있다.
본 발명의 일 양상은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있다. 상기의 프로그램을 구현하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광디스크 등을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 저장되고 실행될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허 청구범위에 기재된 내용과 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.
110: 스마트 센서 네트워크 111: 제1 스마트 센서 장치
112: 제2 스마트 센서 장치 113: 제3 스마트 센서 장치
120: 공장환경 관리서버 130: 빅데이터 저장장치
140: 유해물질 수집 장치 210: 감지부
220: 인터페이스부 230: 위치식별부
240: 중계통신부 250: 알람부
260: 표시부 270: 사용자 입력부
310: 입력부 320: 스위칭부
330: 제어 모듈 600: AR 글래스
112: 제2 스마트 센서 장치 113: 제3 스마트 센서 장치
120: 공장환경 관리서버 130: 빅데이터 저장장치
140: 유해물질 수집 장치 210: 감지부
220: 인터페이스부 230: 위치식별부
240: 중계통신부 250: 알람부
260: 표시부 270: 사용자 입력부
310: 입력부 320: 스위칭부
330: 제어 모듈 600: AR 글래스
Claims (10)
- 환경상태이상 이벤트가 발생되었는지 여부를 포함하는 스마트공장환경정보를 전송하는 사물인터넷 기반의 복수의 스마트 센서 장치;
공장환경사고정보를 저장하는 빅데이터 저장장치;
복수의 스마트 센서 장치로부터 감지된 복수의 스마트공장환경정보에 기초하여 빅데이터 저장장치를 검색하여 환경관리정보를 생성하고, 생성된 환경관리정보를 하나 이상의 사용자 단말 및 하나 이상의 서버를 포함하는 대응 네트워크로 전송하는 공장환경 관리서버; 및
생성된 환경관리정보를 제공받는 하나 이상의 사용자 단말; 을 포함하고,
공장환경 관리서버는 스마트공장환경정보를 처리하고 표시하기 위한 모니터링 애플리케이션을 복수의 스마트 센서 장치로 제공하고, 환경상태이상 이벤트가 발생한 경우, 복수의 스마트 센서 장치와 사용자 단말 사이에 의사소통을 지원하기 위한 채널 정보를 복수의 스마트 센서 장치와 사용자 단말로 제공하고,
모니터링 애플리케이션은 복수의 스마트 센서 장치 각각이 환경상태이상 이벤트가 발생했는지 여부를 판단하기 위한 판단 기준 정보를 포함하여, 복수의 스마트 센서 장치 각각은 판단 기준 정보에 기초하여 환경상태이상 이벤트가 발생했는지 여부를 판단하고,
공장환경 관리서버는 업데이트된 판단 기준 정보를 포함한 모니터링 애플리케이션에 대한 업데이트 정보를 복수의 스마트 센서 장치로 전송하여 관리하고, 복수의 스마트 센서 장치 각각이 업데이트된 판단 기준 정보를 이용하여 환경상태이상 이벤트가 발생했는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 스마트공장환경 모니터링 서비스 제공 시스템. - 제1항에 있어서,
공장환경 관리서버는 빅데이터 저장장치에 저장된 정보를 이용하여, 모니터링 애플리케이션을 업데이트하고, 업데이트된 모니터링 애플리케이션을 복수의 스마트 센서 장치로 전송하여, 복수의 스마트 센서 장치가 업데이트된 모니터링 애플리케이션을 갱신하여 설치하도록 하는 것을 특징으로 하는 스마트공장환경 모니터링 서비스 제공 시스템. - 제1항에 있어서,
복수의 스마트 센서 장치 각각은,
각각 복수의 환경정보를 감지하기 위한 복수의 감지 모듈을 포함하는 감지부;
모니터링 애플리케이션을 처리하는 제어 모듈을 포함하며, 복수의 감지 모듈이 탈착가능하게 결합되도록 구성된 인터페이스부;
복수의 주파수 대역에서 동작가능하도록 구성된 복수의 통신 모듈을 포함하는 중계통신부;
사용자 입력을 수신하는 사용자 입력부; 및
사용자 입력에 따라 알람 출력을 생성하는 알람부; 를 포함하고,
제어 모듈은 복수의 감지 모듈의 결합 형태 및 감지 신호를 이용하여 복수의 감지 모듈을 식별하고, 모니터링 애플리케이션을 이용하여 복수의 감지 모듈에서 감지된 복수의 감지 정보를 나타내는 화면을 구성하는 것을 특징으로 하는 스마트공장환경 모니터링 서비스 제공 시스템. - 제3항에 있어서,
모니터링 애플리케이션이 스마트 센서 장치 각각에 포함된 복수의 감지 모듈별로 오차를 줄이기 위해 제공하는 보정식을 포함할 때, 제어 모듈은 보정식에 기초하여 복수의 감지 모듈에 의해 감지되는 복수의 감지값을 각각 보정하고,
공장환경 관리서버로부터 업데이트된 보정식을 포함한 모니터링 애플리케이션에 대한 업데이트 정보가 수신된 경우, 제어 모듈은 업데이트된 보정식을 이용하여 복수의 감지값을 보정하는 것을 특징으로 하는 스마트공장환경 모니터링 서비스 제공 시스템. - 제1항에 있어서,
판단 기준 정보는 환경상태이상이 발생되었는지를 결정하기 위한 하나 이상의 위반 규칙을 포함하고, 하나 이상의 위반 규칙은 유해물질별로 정해지고, 복수의 유해물질의 종류 및 감지 값에 따라 정해지고, 유해물질이 발생하기 위한 조건을 이용하여 정해지는 것을 특징으로 하는 스마트공장환경 모니터링 서비스 제공 시스템. - 제1항에 있어서,
공장환경 관리서버는 복수의 스마트 센서 장치의 위치, 복수의 스마트 센서 장치의 식별 정보, 복수의 스마트 센서 장치에서 감지되어 생성되는 스마트공장환경정보를 실시간으로 표시하여 제공하는 것을 특징으로 하는 스마트공장환경 모니터링 서비스 제공 시스템. - 제1항에 있어서,
환경관리정보는 유해물질의 종류 및 유해물질의 보관 상태에 따른 유해물질 특성 정보, 환경이상 이벤트 정보 및 환경이상 이벤트에 대한 대응 정보를 포함하고,
공장환경 관리서버는 환경관리정보를 빅데이터 저장장치에 저장하고, 환경관리정보를 계절, 월, 주 및 일을 포함하는 기간별로 관리하고 저장하는 것을 특징으로 하는 스마트공장환경 모니터링 서비스 제공 시스템. - 제1항에 있어서,
채널 정보는 단체 채팅창 정보 및 직통 전화번호 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트공장환경 모니터링 서비스 제공 시스템. - 스마트공장환경정보를 전송하는 사물인터넷 기반의 복수의 스마트 센서 장치, 공장환경사고정보를 저장하는 빅데이터 저장장치, 복수의 스마트 센서 장치로부터 스마트공장환경정보에 기초하여 빅데이터 저장장치를 검색하여 환경관리정보를 생성하는 공장환경 관리서버 및 생성된 환경관리정보를 제공받는 하나 이상의 사용자 단말을 포함하는 스마트공장환경 모니터링 서비스 제공 시스템의 스마트공장환경 모니터링 서비스 제공 방법으로서,
공장환경 관리서버는 복수의 스마트 센서 장치로 스마트공장환경정보를 처리하고 표시하기 위한 모니터링 애플리케이션을 복수의 스마트 센서 장치로 제공하는 단계;
복수의 스마트 센서 장치는 모니터링 애플리케이션을 이용하여 유해물질의 누출 여부를 포함하는 스마트공장환경정보를 공장환경 관리서버로 전송하는 단계;
환경상태이상 이벤트가 발생한 경우, 공장환경 관리서버는 복수의 스마트 센서 장치로부터 스마트공장환경정보에 기초하여 빅데이터 저장장치를 검색하여 환경관리정보를 생성하는 단계;
공장환경 관리서버는 복수의 스마트 센서 장치와 사용자 단말 사이에 의사소통을 지원하기 위한 채널 정보를 복수의 스마트 센서 장치와 사용자 단말로 제공하는 단계; 및
공장환경 관리서버는 생성된 환경관리정보를 공장환경사고의 대응을 위한 하나 이상의 사용자 단말 및 하나 이상의 서버를 포함하는 대응 네트워크로 전송하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트공장환경 모니터링 서비스 제공 방법. - 제9항에 있어서,
모니터링 애플리케이션이 복수의 스마트 센서 장치 각각이 환경상태이상 이벤트가 발생했는지 여부를 판단하기 위한 판단 기준 정보를 포함할 때, 복수의 스마트 센서 장치 각각은 판단 기준 정보에 기초하여 환경상태이상 이벤트가 발생했는지 여부를 판단하는 단계;
공장환경 관리서버는 업데이트된 판단 기준 정보를 포함한 모니터링 애플리케이션에 대한 업데이트 정보를 복수의 스마트 센서 장치로 전송하는 단계; 및
복수의 스마트 센서 장치 각각이 업데이트된 판단 기준 정보를 이용하여 환경상태이상 이벤트가 발생했는지 여부를 판단하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트공장환경 모니터링 서비스 제공 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220079705A KR20240002470A (ko) | 2022-06-29 | 2022-06-29 | 스마트공장환경 모니터링 서비스 제공 시스템 및 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220079705A KR20240002470A (ko) | 2022-06-29 | 2022-06-29 | 스마트공장환경 모니터링 서비스 제공 시스템 및 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240002470A true KR20240002470A (ko) | 2024-01-05 |
Family
ID=89541342
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020220079705A KR20240002470A (ko) | 2022-06-29 | 2022-06-29 | 스마트공장환경 모니터링 서비스 제공 시스템 및 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240002470A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117930785A (zh) * | 2024-03-21 | 2024-04-26 | 西安易诺敬业电子科技有限责任公司 | 基于大数据的车间生产安全监控*** |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101179996B1 (ko) | 2011-06-24 | 2012-09-05 | 주식회사 맥스포 | 유해 가스 감지 시스템 및 방법 |
-
2022
- 2022-06-29 KR KR1020220079705A patent/KR20240002470A/ko unknown
Patent Citations (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117930785A (zh) * | 2024-03-21 | 2024-04-26 | 西安易诺敬业电子科技有限责任公司 | 基于大数据的车间生产安全监控*** |
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