작업자 생체·환경 데이터 기반 웨어러블 안전관리 시스템

[제품명: SafeLink System - 산업현장 웨어러블 안전관리 시스템] [한 줄 소개] * 산업현장 작업자의 생체 정보와 작업 환경 정보를 동시에 수집하고, 허브에서 위험도를 판단해 음성·진동으로 즉시 경고하며, 모바일 앱에서 작업자·관리자 단위로 상태와 이력을 모니터링할 수 있도록 구현한 BLE 기반 웨어러블 안전관리 시스템 [주요 기능] 1. 웨어러블 밴드를 통한 생체 정보 수집 * SafeLink Band가 작업자의 심박, 체온 등 생체 데이터를 수집 * 최종 심박 센서는 SEN0203 계열을 기준으로 적용 * 측정값은 단순 raw 데이터가 아니라 필터링과 피크 검출을 통해 안정화된 값으로 처리 2. 허브 기반 환경 정보 수집 및 위험도 판단 * SafeLink Hub가 온습도, 소음 등 환경 데이터를 직접 수집 * 밴드에서 받은 생체 데이터와 결합해 WBGT, 심박, 체온, 소음 기준으로 복합 위험도를 판단 * 허브가 단순 중계기가 아니라 현장에서 독립적으로 판단하고 경고를 실행하는 구조로 설계 3. 현장 즉시 경고 기능 * 위험 상태 발생 시 DFPlayer를 통한 음성 경고 제공 * 진동 모터를 활용한 촉각 알림 제공 * 앱을 보지 않는 상황에서도 작업자가 즉시 위험을 인지할 수 있도록 구현 4. BLE 기반 이원화 통신 구조 * 밴드 → 허브 구간은 BLE Advertisement 방식으로 저전력 송신 * 허브 → 앱 구간은 BLE GATT 방식으로 상태값을 노출 * 전력 효율과 실시간 모니터링 접근성을 동시에 고려한 구조 5. 역할 기반 모바일 앱 * 작업자 앱: 본인의 실시간 상태, 위험 알림, 이력 조회 * 관리자 앱: 특정 작업자를 선택해 상태와 이력을 동시에 모니터링 * 비회원 화면: 제한된 정보만 제공하는 권한 기반 구조 6. 상태 저장 및 이력 관리 * Firebase Realtime Database 기반으로 현재 상태와 이력 데이터를 저장하는 구조 설계 * 실시간 값, 과거 기록, 위험 이력 확인이 가능하도록 앱 흐름 구성 [개발 시 주안점] 1. 현장 대응성 강화 * 네트워크나 앱 연결이 불완전해도 허브가 로컬에서 위험을 판단하고 즉시 경고할 수 있도록 구현 2. 저전력성과 실시간성의 균형 * 밴드는 Advertisement 기반으로 배터리 효율을 높이고, 앱은 GATT 기반으로 실시간 상태 조회가 가능하도록 분리 설계 3. 오경보 최소화 * 심박 단일 기준이 아니라 체온, 소음, 온습도, WBGT를 함께 반영하는 복합 판단 구조 적용 4. 실제 시제품 완성도 확보 * 3D 프린트 하우징을 반복 개선하며 센서 홀, 포트 위치, 스위치 위치, 조립 편의성을 보완 5. 역할별 UX 설계 * 작업자와 관리자의 사용 목적이 다르기 때문에 화면 구조와 데이터 접근 흐름을 분리해 설계 [활용된 기술] 1. 펌웨어 및 하드웨어 * ESP32-C3 기반 웨어러블 밴드 및 허브 펌웨어 구현 * 3D 프린트 하우징 제작 및 반복 개선 2. 센서 및 데이터 처리 * SEN0203 계열 심박 센서 * 온습도, 체온, 소음 센서 데이터 처리 * WBGT 계산 및 위험 상태 업데이트 로직 구현 3. 무선 통신 * BLE Advertisement 기반 밴드 → 허브 통신 * BLE GATT 기반 허브 → 앱 통신 4. 경고 출력 * DFPlayer 기반 음성 안내 * 진동 모터 기반 위험 알림 5. 앱 및 데이터 관리 * 작업자/관리자/비회원 역할 기반 앱 구조 * Firebase Realtime Database 기반 상태 및 이력 저장 구조 [타깃 사용자] 1. 산업현장 작업자 * 고온, 소음, 과도한 작업 강도 등 위험 환경에서 실시간 상태 확인이 필요한 사용자 2. 현장 관리자 및 안전 관리자 * 여러 작업자의 상태를 동시에 모니터링하고 위험 상황을 빠르게 파악해야 하는 사용자 3. 산업 안전 시스템 도입을 검토하는 기업 및 기관 * 건설, 제조, 물류, 플랜트 등 안전관리 고도화를 추진하는 조직 [내 역할] 1. 웨어러블 밴드와 허브의 센서 연동 및 펌웨어 구조 정리 2. BLE Advertisement/GATT 기반 통신 구조 구현 및 통합 3. 심박, 온습도, 소음 데이터를 활용한 위험 판정 흐름 정리 및 검증 4. 현장 경고를 위한 음성·진동 알림 흐름 설계 5. 작업자/관리자/비회원 역할 기반 앱 구조 및 데이터 흐름 기획 참여 6. 3D 프린트 하우징 개선과 실제 디바이스 테스트 및 통합 검증 진행 [기술적 난점 및 해결] 1. 심박 측정 안정성 문제 * 손목 환경에서 심박 측정값이 불안정해지는 문제가 발생 * 필터링, 피크 검출, 이상치 제거 등 신호처리 기반 안정화 로직을 적용해 보완 2. BLE 연결 안정성 문제 * 밴드, 허브, 앱을 동시에 연결하는 과정에서 연결 실패 및 불안정 이슈 발생 * 밴드 → 허브, 허브 → 앱 구간을 분리해 구조를 단순화하고 안정성을 높임 3. 물리적 시제품 완성도 문제 * 초기 하우징에서 센서 홀, USB-C 포트, 스위치 위치 등 실사용성 이슈가 존재 * 3D 프린트 하우징을 반복 수정하며 조립성과 유지보수성을 개선 4. 단일 센서 기준의 한계 * 심박만으로는 오경보 가능성이 커 체온, 소음, 온습도, WBGT를 함께 고려하는 복합 위험 판단 구조로 확장 [프로젝트 성과] 1. 웨어러블 밴드, 허브, 앱, 음성·진동 경고, 데이터 저장 구조까지 포함한 end-to-end 안전관리 프로토타입 구현 2. 작업자 개인의 위험 인지와 관리자 모니터링을 동시에 지원하는 산업현장형 안전 시스템 구조 검증 3. 향후 위험 패턴 분석, 관리자 대시보드 고도화, 예측형 안전관리 기능으로 확장 가능한 기반 확보