[논문]폭발위험지역 근로자 위험 인지형 스마트밴드시스템에 대한 연구

이병권

doi:10.20465/kiots.2019.5.2.073

폭발위험지역 근로자 위험 인지형 스마트밴드시스템에 대한 연구
A Study on Workers' Risk-Aware Smart Bands System in Explosive Areas 원문보기

한국사물인터넷학회 논문지 = Journal of the Korea Internet of Things Society, v.5 no.2, 2019년, pp.73 - 79

이병권 (동국대학교 융합교육원)

초록
AI-Helper

현재 질식 가스 및 폭발위험이 있는 물질에 대하여 실시간으로 경고를 제공하는 서비스 및 시스템에 관한 연구가 진행되고 있지만, 현재 스마트 형 밴드 형태의 서비스는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 작업장 내의 정전기로 인한 폭발위험요소의 실시간 확인 및 사고 발생 요인의 즉각적인 제거를 지원하고 작업자 상태 및 작업장의 위험요소(산소, 유해 화학 물질 농도)등의 실시간 모니터링 및 위험 발생시 즉시 경고 및 데이터 분석을 통한 사전 사고 예방시스템 구축방법을 제안한다. 이로써, 산업현장에서 발생할 수 있는 각종 재해를 IoT 기반의 지능형 센서노드, 무선 네트워크기술 그리고 데이터 가공 미들웨어 및 통합 관제시스템을 이용해 모니터링하고 실시간 산업현장에서의 위험정보를 전달함과 동시에 사고를 예방해 작업자의 안전한 작업환경 지원으로 사후 수습 비용 대비 획기적 비용절감을 할 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

Research is underway on services and systems that provide real-time alerts for suffocating gases and potentially explosive materials, but currently smart bend type services are lacking. This study supports real-time identification of explosion hazards due to static electricity in the workplace and immediate elimination of accident occurrence factors, real-time monitoring of worker status and workplace hazards (oxygen, hazardous chemical concentration), and immediate warning and data in case of danger. We propose a method of establishing an accident prevention system through analysis. In this way, various accidents that may occur in industrial sites are monitored using IoT-based intelligent sensor nodes, wireless network technology, data processing middleware, and integrated control system, and real-time risk information at the industrial sites is prevented and accidents are prevented. By supporting a safe working environment, the company can significantly reduce costs compared to post-procurement costs.

주제어

표/그림 (21)

표 Glue factory explosion
표 Tianjin Port warehouse detonation in China
표 Chemical raw material factory explosion
그림 [Fig. 1] Static measuring principle
그림 [Fig. 2] Gas sensor operation principle
그림 [Fig. 3] Apple positioning technology
표 정전기 측정기
표 Gas sensor features
그림 [Fig. 4] Smart Awareness Monitoring Platform
그림 [Fig. 5] MOSFET-based Static Sensing Sensor
표 Smart Bend Data Delivery Platform
그림 [Fig. 6] dock custom sensor fabrication modules
그림 [Fig. 7] Smart Band Hardware Block Diagram
그림 [Fig. 8] Information Collection Monitoring System Service Hierarchy
그림 [Fig. 9] Situation Monitoring Analysis Tool Configuration
그림 [Fig. 10] RSSI positioning service
표 collection monitoring system elements
그림 [Fig. 11] Beacon Scanner Type
그림 [Fig. 12] Beacon Data Collection Configuration
그림 [Fig. 13] Delivery Mechanism to Smart Band
그림 [Fig. 14] Mechanism to the Server

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

현장에서 작업 전에 밀폐공간 내 공기상태가 정상상태라도 작업 중에 산소가 소모되거나 유해가스가 발생하여 질식 가능성이 있으므로 작업자가 쉽게 모니터링할 수 있는 시스템이 필요하다[3,4]. 본 연구에서는 휴대성과 이동성이 좋은 스마트벤드와 실시간 모니터링 시스템을 제안했다. 제안된 연구는 밀폐공간이나 위험지역 작업자의 손목에 상시 착용하여 작업장 내 위험요소의 실시간 확인 및 사고발생 요인의 즉각적인 제거를 지원하고 작업자 상태 및 작업장의 위험요소(산소, 유해화학 물질 농도)의 실시간 모니터링 및 위험발생시 즉시 경고 및 데이터 분석을 통한 사전 사고 예방시스템으로 운용할 수 있다[5,6].

제안 방법

또한, 센서를 모듈 단위별 도킹이 가능하도록 인터페이스 제작한다. 측정기를 대상물의 표면에 수직으로 접근시키면서 기기의 유효측정거리에서 측정범위가 크기 때문에 1kv~30kv 이상의 전기장 측정 기술 연구가 필요하다.
이를 위해 Band 플랫폼(스마트밴드)기술인 센서 지원 초소형 저전력 스마트밴드 플랫폼제안 함으로써, 센서 노드로 부터의 실시간 센서 데이터수집 및 서버와 데이터송수신 및 실시간 센서 데이터 모니터링 및 위험 발생시 경보를 한다. 또한, 작업자 모니터링 및 위험인지 분석 SW 플랫폼 (서버 탑재형SW) 제안했다. 최종적으로 시각화 플랫폼을 제안함으로써 실시간 모니터링은 물론 미래에 발생 가능한 사고를 예측할수 있도록 했다.
손목형 밴드 타입를 목표로 한 설계 및 제작 진행하므로써 정전기 센서의 소형화를 위한 설계 및 디자인 작업 진행한다.
스마트밴드에 각종 센서를 모듈식 장착을 통하여 확장성을 극대화하는 방법을 제안한다. 작업자의 환경 및 특성에 따라 필요한 센서의 유형과 특성이 다르므로 적응형 모듈 교체 방법이 유리하다고 판단된다[Fig 7].
제안한 연구는 산업현장에서 발생할 수 있는 각종 재해를 IoT 기반의 지능형 센서노드, 무선 네트워크 기술 그리고 데이터 가공 미들웨어 및 통합 관제 시스템을 이용해 지켜보고 실시간 산업현장에서의 위험정보를 전달함과 동시에 사고를 예방해 작업자들의 안전한 작업환경 지원가능한 솔루션을 제공한다. 이를 위해 Band 플랫폼(스마트밴드)기술인 센서 지원 초소형 저전력 스마트밴드 플랫폼제안 함으로써, 센서 노드로 부터의 실시간 센서 데이터수집 및 서버와 데이터송수신 및 실시간 센서 데이터 모니터링 및 위험 발생시 경보를 한다. 또한, 작업자 모니터링 및 위험인지 분석 SW 플랫폼 (서버 탑재형SW) 제안했다.
또한, [Fig 14]은 스마트밴드를 기준으로 진행은 산업안전 위험정보를 실시간 확인하여 신속한 상황 조치 및 대응체계가 필요하다. 작업자들에게 신속하게 안전정보를 제공하기 인지 정보를 통합하여 DB구축하고 스마트밴드로부터 작업자의 위치정보 및 환경정보(가스, 산소, 맥박]위험 정보 DB에 기록한다.
제안한 연구는 산업현장에서 발생할 수 있는 각종 재해를 IoT 기반의 지능형 센서노드, 무선 네트워크 기술 그리고 데이터 가공 미들웨어 및 통합 관제 시스템을 이용해 지켜보고 실시간 산업현장에서의 위험정보를 전달함과 동시에 사고를 예방해 작업자들의 안전한 작업환경 지원가능한 솔루션을 제공한다. 이를 위해 Band 플랫폼(스마트밴드)기술인 센서 지원 초소형 저전력 스마트밴드 플랫폼제안 함으로써, 센서 노드로 부터의 실시간 센서 데이터수집 및 서버와 데이터송수신 및 실시간 센서 데이터 모니터링 및 위험 발생시 경보를 한다.

이론/모형

스파크를 통한 폭발위험을 감지하기 위해서는 정전기측정이 필요하다. 정전기측정은[Fig 1] 표면 전위 센서에 전압을 계단 형상으로 변화시키면서 인가하여 대상물과의 전위차가 0이 되는 포인트를 산출하는 원리인 V.S.S. 방식으로 측정한다. [Table 4]는 정전기 측정기로 주로 휴대성 있지만 밴드 타입으로 되어있지 않다.

성능/효과

또한, 작업자 모니터링 및 위험인지 분석 SW 플랫폼 (서버 탑재형SW) 제안했다. 최종적으로 시각화 플랫폼을 제안함으로써 실시간 모니터링은 물론 미래에 발생 가능한 사고를 예측할수 있도록 했다. 향후 연구과제로 구축된 각종 센서 수집을 데이터를 기준으로 작업자를 이동 동선을 예측하고 문제 발생 가능성을 예측하는 AI형 폭발사고 예측 시스템을 구축할 필요가 있다고 생각한다.

후속연구

본 연구에서는 휴대성과 이동성이 좋은 스마트벤드와 실시간 모니터링 시스템을 제안했다. 제안된 연구는 밀폐공간이나 위험지역 작업자의 손목에 상시 착용하여 작업장 내 위험요소의 실시간 확인 및 사고발생 요인의 즉각적인 제거를 지원하고 작업자 상태 및 작업장의 위험요소(산소, 유해화학 물질 농도)의 실시간 모니터링 및 위험발생시 즉시 경고 및 데이터 분석을 통한 사전 사고 예방시스템으로 운용할 수 있다[5,6].
제안된 연구는 이동성 및 확장성을 고려해 스마트 벤드를 착용하고 위험지역에 도달했을 경우 자동으로 위치 및 위험정보를 알려주는 서비스를 제안한다. 실시간 위험인지 및 예측 정보를 밴드로 전달은 작업자의 위치를 파악하고 데이터를 필터링하여 알림 서비스 진행한다[Fig13].
최종적으로 시각화 플랫폼을 제안함으로써 실시간 모니터링은 물론 미래에 발생 가능한 사고를 예측할수 있도록 했다. 향후 연구과제로 구축된 각종 센서 수집을 데이터를 기준으로 작업자를 이동 동선을 예측하고 문제 발생 가능성을 예측하는 AI형 폭발사고 예측 시스템을 구축할 필요가 있다고 생각한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	정전기 측정기스파크를 통한 폭발위험을 감지하기 위해 필요한 것은?	2.2 정전기 측정기스파크를 통한 폭발위험을 감지하기 위해서는 정전기측정이 필요하다. 정전기측정은[Fig 1] 표면 전위 센서에 전압을 계단 형상으로 변화시키면서 인가하여 대상물과 의 전위차가 0이 되는 포인트를 산출하는 원리인 V.
	사전 사고 예방시스템 구축을 통한 효과는?	본 연구에서는 작업장 내의 정전기로 인한 폭발위험요소의 실시간 확인 및 사고 발생 요인의 즉각적인 제거를 지원하고 작업자 상태 및 작업장의 위험요소(산소, 유해 화학 물질 농도)등의 실시간 모니터링 및 위험 발생시 즉시 경고 및 데이터 분석을 통한 사전 사고 예방시스템 구축방법을 제안한다. 이로써, 산업현장에서 발생할 수 있는 각종 재해를 IoT 기반의 지능형 센서노드, 무선 네트워크기술 그리고 데이터 가공 미들웨어 및 통합 관제시스템을 이용해 모니터링하고 실시간 산업현장에서의 위험정보를 전달함과 동시에 사고를 예방해 작업자의 안전한 작업환경 지원으로 사후 수습 비용 대비 획기적 비용절감을 할 수 있다.
	위치 측위 기술이란?	위치 측위 기술은 애플의 iBeacon 이 2013년 하반기첫선을 보였다[Fig 3]. 애플전용의 BLE 통신규격이며 실내 위치를 측량하여 애플의 매장 부가서비스에 적용한다. 또한, 회사의 서비스나 응용 제품으로 적용하기 어렵다는 단점이 있다[9].

참고문헌 (15)

K.H.Kook, "A Study on the Current Status and Prevention Measures of Accidents in Chemical Plants," Master's Thesis, Chonnam National University, 1999.
H.M.Kwon, "A Study on the Accident Analysis Factors for Accident Prevention for Chemical Plant Accidents," Yonsei University Graduate School, 1999.
American Institute of Chemical Engineers, Dow's Fire and Explosion Index Hazard Classification Guide, AIChE, 7th ed, New York, 1994.
API, Risk-Based Inspection Base Resource Document : API-581, American Petroleum Institute, 1st ed., New York, 2000.
Britter, R.E. and McQuaid,J., "Workbook on the Dispersion of Dense Gases, Health and Safety Executive(HSE), No.17, U.K, 1988.
H.W.Noh, "A Study on the Introduction of Risk Management in Domestic Chemical Industry," Master's Thesis, Inje University, 2001.
Korea Sensor Research Institute, "Principles and Importance of Gas Sensors," Korea Sensor Research Institute, 2016.
Pir sensor , http://www.komantech.co.kr, komantech.
S.G.Kim, T.H.Kim, S.W.Tak, "Performance Evaluation of RSSI-based Various Trilateration Localization", Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, Vol.15, No.2, pp.0493-0496, 2011.

원문보기 상세보기
J.H.Lee, "A Study on Indoor Positioning Algorithm using Combining WiFi and Beacon on Smart Phone ", Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering May 26, 2015.
H.Liu, "Survey of Wireless Indoor Positioning Techniques and systems,"IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics- Prt C: Applications and Reviews, Vol.37, No.6, 2007.
J,Jun. et al,"Social-Loc:Improving indoor localization with social sensing,"Proceedings of the 11th ACM Conference on Computing pp.88-106, 2013.
Z.Li,Z. Deng,W. Liu, and L.Xu, "A Novel Three-Dimensional Indoor Localization Algorithm Based on Multi-Sensors,"China Satellite Navigation Conference, 2013.
IBeacon, 2018, http://www.tadlys.co.il/
Y.C.Ahn, "Development of Convergence Smart Home Platform Based on Image Processing and Sensor Network in IoT Environment", the korea Internet of Things Society, Vol.2, No.3, pp.37-41, 2016.

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증