KR100300160B1 - 무선통신을 이용한 인텔리전트 화재감지 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선통신을 이용한 인텔리전트 화재감지 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 무선통신을 이용한 인텔리전트 화재감지 시스템은, 여러개의 센서(1)로부터 화재신호가 감지되어도 화재신호를 에러없이 무선으로 송신하는 것과 동시에 송수신 모드 변환을 행하면서 수신기와 양방향으로 디지탈 무선통신을 수행하는 화재신호 감지시스템(100); 및 상기 화재신호 감지시스템(100)으로부터 수신된 디지털 코드를 해독하여 각 센서(1)를 나타내는 센서고유 코드에 의해서 정확한 화재발생위치에 화재조치명령을 제공하는 것과 동시에 송수신 모드 변환을 행하면서 송신기와 양방향으로 디지탈 무선통신을 수행하는 화재신호 처리시스템(200)으로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다. 따라서, 화재신호 감지시스템에서 화재를 감지하고 감지된 화재신호를 무선통신을 통하여 화재신호 처리 시스템으로 전송하여 화재의 정확한 위치 표시, 화재 경고등, 화재 경보음을 발생하여 화재 발생에 대한 빠른 조치를 취함으로써 인명 및 재산 피해를 줄일 수 있다.

Description

무선통신을 이용한 인텔리전트 화재감지 시스템{Intelligent fire detect system using wireless communication}
본 발명은 무선통신을 이용한 인텔리전트 화재감지 시스템에 관한 것으로써, 여러 개의 센서에 의해서 감지된 여러 개의 화재신호를 변조하여 에러없이 무선통신 방식으로 수신기로 송신하고, 수신기로 수신된 화재신호를 복조하여 정확한 화재발생위치에 화재발생경보를 알리는 무선통신을 이용한 인텔리전트 화재감지 시스템에 관한 것이다.
도 1a 내지 도 1b는 종래의 화재 감지신호 전달 시스템 구성도로서 특허 1998-053216의 내용으로 하나의 중계기(40) 군에 속하는 각각의 감지기(50)마다 고유의 ID를 부여하여 센서에서 화재 발생을 감지하면 감지기(50)에서 무선으로 고유의 ID 코드와 화재 발생 신호를 중계기(40)로 송신하고 중계기(40)에서 자체 메모리된 ID 코드와 수신되는 ID 코드가 일치하는가를 판별하여 일치하면 화재 경보를 출력하는 화재 감지 신호 전달 방법 및 그 시스템을 나타낸다.
이 화재 감지 시스템은 신호 전송 선로의 단선에 의한 화재 감지 불가능을 미연에 방지할 수 있고, 경보 출력으로 화재 발생에 대한 조치를 취하고 정확한 화재 발생 위치를 파악할 수 있다.
그러나, 여러 군데의 화재 감지기에서 동시에 발생되는 송신 신호가 있을 때는 혼선으로 수신기가 동작되지 않는 단점이 있으며, 수신된 신호에 대한 여러 개의 화재 감지 신호를 수신부의 마이크로프로세서에 내장된 프로그램에서 처리하지 못하는 문제점이 있다. 또한, 유선으로 설치된 화재 감지 시스템은 단선으로 화재 발생을 감지하지 못할 수 있으며, 온도 감지, 연기 감지, 열 감지 등의 종합적인 화재 발생 상황정보를 제공하여 처리하는 지능형 화재 감지 시스템이 아직 제시되지 않은 단점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로써, 본 발명의 목적은 여러개의 센서로부터 화재신호가 감지되어도 화재신호를 에러없이 무선으로 송신하는 것과 동시에 송수신 모드 변환을 행하면서 수신기와 양방향으로 디지탈 무선통신을 수행하는 화재신호 감지시스템; 및 상기 화재신호 감지시스템으로부터 수신된 디지털 코드를 해독하여 각 센서를 나타내는 센서고유 코드에 의해서 정확한 화재발생위치에 화재조치명령을 제공하는 것과 동시에 송수신 모드 변환을 행하면서 송신기와 양방향으로 디지탈 무선통신을 수행하는 화재신호 처리시스템으로 구성되어 있는 무선통신을 이용한 인텔리전트 화재감지 시스템을 제공하는 것이다.
도 1a 내지 도 1b는 종래의 화재 감지신호 전달 시스템 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 화재감지 시스템 및 화재신호처리 시스템 구성도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
1 : 센서 2 : 제어기 프로세서
3 : 신호변환/파형정형부 4 : 주파수 합성기/변조부
5 : 완충 증폭기 6 : 전력 증폭기
7 : 절환 스위치 8 : 대역통과필터/저역통과필터
9 : RF 검출기 10 : 전원제어부
11 : 송신 안테나 20 : 수신 안테나
21 : 고주파 증폭기 22 : 더블 헤테로다인 수신기
23 : 리미터 24 : 주파수 변별기
25 : 신호극성 반전회로 26 : 저역통과필터(LPF)
27 : 트리거 회로 28 : 코드해석 및 처리 마이크로프로세서
29 : 화재발생 경보부/화재발생 위치지시부
100 : 화재신호 감지시스템 200 : 화재신호 처리시스템
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 센서에 의해서 감지된 화재신호를 변조하여 송신 안테나에서 수신기로 송신하고, 송신된 화재신호를 수신 안테나를 통해 수신한 다음 복조하여 화재발생위치와 화재발생경보를 알리는 화재감지 시스템에 있어서, 여러개의 센서로부터 화재신호가 감지되어도 화재신호를 에러없이 무선으로 송신하는 것과 동시에 송수신 모드 변환을 행하면서 수신기와 양방향으로 디지탈 무선통신을 수행하는 화재신호 감지시스템; 및 상기 화재신호 감지시스템으로부터 수신된 디지털 코드를 해독하여 각 센서를 나타내는 센서고유 코드에 의해서 정확한 화재발생위치에 화재조치명령을 제공하는 것과 동시에 송수신 모드 변환을 행하면서 송신기와 양방향으로 디지탈 무선통신을 수행하는 화재신호 처리시스템으로 구성되어 있는 무선통신을 이용한 인텔리전트 화재감지 시스템을 제공한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
본 발명에 의한 무선통신을 이용한 인텔리전트 화재감지 시스템은 화재신호 감지시스템(100) 및 화재신호 처리시스템(200)으로 구성된다.
도 2를 참조하면, 상기 화재신호 감지시스템(100)은 센서(1), 제어기 프로세서(2), 신호변환/파형정형부(3), 주파수 합성기(Frequency Synthesizer)/변조부(4), 완충 증폭기(Buffer Amplifier)(5), 전력 증폭기(Power Amplifier)(6), 절환 스위치(7), 대역통과필터/저역통과필터(BPF/LPF)(8), RF 검출기(9), 전원제어부(10) 및 송신 안테나(11)로 구성된다.
상기 센서(1)는 온도 감지, 열 감지, 연기 감지, 비상문의 개폐 상태 감지, 적외선의 유무 감지, 물체의 존재 등에 대한 신호를 감지하고 전기 신호로 변환하여 상기 제어기 프로세서(2)로 제공한다.
상기 센서(1)는 화재 감지 센서로 일반적으로 연기 센서와 정온 센서로 이루어지며, 상기 연기 센서는 화재시 연기 입자가 센서 안에서 이온화 현상을 일으켜 콘덴서의 용량의 변화를 일으켜 전자적 스위칭 역할을 한다. 상기 정온 센서는 온도에 의한 열팽창으로 스위칭 역할을 이용한다. 따라서, 정상상태에서는 스위치가 열려 있어 송신부의 전원 공급이 차단되므로 이들 방식에서는 무선식 화재 감지기의 문제점 중의 하나인 전원의 사용을 최소화 할 수 있다.
상기 제어기 프로세서(2)는 원-칩(one-chip) 마이크로 프로세서로 구성되며, 프로세서의 ROM 메모리에는 각 화재 감지기를 나타내는 코드와 운영 프로그램이 내장되어 있다. 상기 코드는 시작 비트, 인식 바이트, 고유코드 바이트, 종결 비트로 구성된다. 상기 센서(1)로부터 프로그램의 시작을 요구받게 되면 운영 프로그램은 RF 검출기(9)에서 보내는 신호(안테나 주위에 사용 대역의 반송파가 존재하면 신호를 보내고, 없으면 신호를 보내지 않는다)의 유무를 판단한 후, 신호가 없다면 내장된 코드를 정해진 속도로 수회 반복 출력하고 정해진 시간동안 대기하게 한다. 그리고, 정해진 시간 후에도 신호가 없다면 또다시 코드를 출력하게 한다. 이렇게 함으로써 여러 개의 화재감지기에서 나오는 화재신호를 공유하여 송수신할 수 있도록 시간적으로 배려할 수 있다.
상기 신호변환/파형정형부(3)는 신호극성 반전회로와 파형 정형 회로로 구성되며, 디지털 신호가 0일 때의 표시(mark) 주파수와 1일 때의 공간(space) 주파수를 낮은쪽으로 또는 높은쪽으로 할 것인지를 선택하고, 신호파의 진폭을 일정하게 하여 편이 주파수를 규정값으로 유지시켜 주고, 점유 주파수대를 제한하게 한다.
상기 주파수 합성기/변조부(4)는 회로 내의 전압제어 발진기(Voltage Controlled Oscillator:VCO)를 주파수 발생원에 연결하여 로킹(locking)시켜 매우 안정된 발진 주파수를 발생시킨 후 F1D, F2D, A1D 방식으로 코드를 변조한다.
상기 완충 증폭기(5)에서는 발진 회로의 출력 회로를 직접 증폭하면 병렬 임피던스가 변하기 때문에 발진 주파수가 변동할 우려가 있으므로, 영향을 받지 않도록 부하와 발진부를 분리하여 주는 역할을 한다.
상기 전력 증폭기(6)는 안테나에 전력을 공급하여 신호가 수신기까지 나가도록 하는 역할을 한다.
상기 절환 스위치(7)는 정상상태에서는 반송주파수 검파회로인 RF 검출기(9)에 접속하게 하고, 화재가 발생하여 송신이 필요할 때에는 전력 증폭기(6)에 접속되었다가 일정시간 후에 상기 RF 검출기(9)에 접속되는 동작을 반복한다.
상기 대역통과필터(BPF)/저역통과필터(LPF)(8)는 대역 필터링과 저역 필터링을 하여 발생된 잡음을 억제하게 된다.
상기 RF 검출기(9)는 사용하고 있는 반송 주파수의 유무를 감지하고, 존재하면 상기 제어기 프로세서(2)로 신호를 보내고 존재하지 않으면 신호를 보내지 않는다.
상기 전원제어부(10)는 정상시는 상기 RF 검출기(9) 회로에만 전원을 공급하고, 이상시에는 모든 회로에 전원을 공급하여 사용전원의 최소화를 꾀한다.
상기 송신 안테나(11)는 아날로그 신호에 변조된 상기 화재 감지 신호를 실어 무선으로 전송한다.
도 2을 참조하면, 상기 화재신호 처리시스템(200)은 수신 안테나(20), 고주파 증폭기(21), 더블 헤테로다인 수신기(22), 리미터(23), 주파수 변별기(24), 신호극성 반전회로(25), 저역통과필터(LPF)(26), 트리거 회로(27), 코드해석 및 처리 마이크로프로세서(28) 및 화재발생 경보부/화재발생 위치지시부(29)로 구성된다.
상기 고주파 증폭기(High Frequency Amplifier)(21)는 입력 회로와 고주파 증폭기로 구성되며, 상기 수신 안테나(20)로부터 수신된 신호의 세기가 약하기 때문에 원래의 신호로 복조하기 위해 상기 수신한 신호를 충분히 크게 증폭하여 상기 더블 헤테로다인 수신기(22)로 제공한다.
상기 더블 헤테로다인 수신기(22)는 주파수 혼합기, 국부발진기와 대역통과필터로 구성되며 수신 신호에 대한 증폭과 선택을 용이하게 하기 위해서 수신 주파수를 중간 주파수로 변환하는 더블 헤테로다인(Double Heterodyne) 수신 방식으로 복조한다.
상기 리미터(Limiter)(23)는 수신된 전파중의 잡음이 신호에 추가되더라도 원 신호에 영향을 주지 않도록 상기 더블 헤테로다인 수신기(22)에 수신신호의 일정레벨 이상을 차단하여 일정한 진폭을 가지도록 한다.
상기 주파수 변별기(24)는 상기 리미터(23)로부터 주파수의 변화를 진폭의 변화로 변환시켜 원 신호를 재생한다.
상기 신호극성 반전회로(25)는 송신부에서 원 신호의 표시(mark), 공간(space) 상태를 정의한 주파수와 똑같은 방식으로 해독한다.
상기 저역통과필터(LPF)(26)는 상기 신호극성 반전회로(25)의 출력 신호를저역 필터링된 신호로 제공한다.
상기 트리거 회로(27)는 상기 저역 필터링된 신호를 원래 보내진 디지털 코드로 수신하여 상기 코드해석 및 처리 마이크로프로세서(28)로 제공한다.
상기 코드해석 및 처리 마이크로프로세서(28)는 원-칩(one-chip) 마이크로프로세서로 구성되며 ROM 메모리에 운영 프로그램이 내장된다. 상기 운영 프로그램은 상기 트리거 회로(27)로부터 입력된 신호에 의해 수신 디지털 코드를 읽을 준비에 들어간다. 그리고, 뒤이어 입력되는 시작비트의 디지털 코드를 읽고 다음에 인식 바이트를 읽는다. 이 디지털 값들은 화재감지 시스템과 화재처리 시스템이 같은 계통에 있는가를 판단한다. 만일, 인식 바이트의 값이 미리 내장된 값들과 비교하여 틀린 경우에는 다른 계통의 화재감지 시스템에서 송신한 신호로 간주하고 더 이상의 코드 해독을 중단한다. 그리고, 일치한다면 보낸 송신장치의 위치를 나타내는 고유코드 디지털 값을 읽어 들여 정확한 화재의 위치를 파악한다. 그 다음, 종결 비트로 하나의 정보신호 수신이 완결된다.
또한, 상기 코드해석 및 처리 마이크로프로세서(28)에 내장된 운영 프로그램은 화재 상태를 인식한 후 다음 단계로서 여러 가지 조치를 명령하게 한다. 예를 들면, 건물감독자에 대한 전화 통신, 비상문 개방, 경고등, 경고음 발생, 화재 신고 등을 명령한다.
상기 화재발생 경보부/화재발생 위치지시부(29)는 비상 전원을 구비하며, 상기 코드해석 및 처리 마이크로프로세서(28)로부터 받은 화재 조치 명령에 의해 화재의 정확한 위치를 표시하거나, 화재 경고등을 켜거나, 화재 경보음을 발생시키거나, 전화신고를 하거나, 비상문을 개방하거나 하는 등 비상조치명령을 수행한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 무선통신을 이용한 인텔리전트 화재감지 시스템에 의하면, 화재의 정확한 위치를 알아내어 화재가 발생한 정확한 위치에 화재경고등, 화재경고음을 발생시킬 수 있으므로, 화재발생을 실시간으로 관리자에게 알릴 수 있어 화재 신고, 비상문 개방 등의 조치를 취함으로써 화재에 발생에 대한 빠른 조치를 취하여 인명 및 재산 피해를 줄일 수 있는 효과가 있다.또한, 본 발명은 여러개의 송신신호가 있을 때 혼선으로 수신기가 동작하지 않는 문제점을 해결할 수 있고, 송수신 모드 변환을 행하면서 수신기와 정보를 주고 받으며 양방향 무선통신 방식으로 센서와 정보를 교환하도록 되어 있어 무선통신의 정확성을 향상시킬 수 있으며, 각종 정보를 해석을 소프트웨어적으로 처리하므로 회로를 간단화시킬 수는 효과도 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (3)

  1. 센서(1)에 의해서 감지된 화재신호를 변조하여 송신 안테나(11)에서 수신기로 송신하고, 송신된 화재신호를 수신 안테나(20)를 통해 수신한 다음 복조하여 화재발생위치와 화재발생경보를 알리는 화재감지 시스템에 있어서,
    여러개의 센서(1)로부터 화재신호가 감지되어도 화재신호를 에러없이 무선으로 송신하는 것과 동시에 송수신 모드 변환을 행하면서 수신기와 양방향으로 디지탈 무선통신을 수행하는 화재신호 감지시스템(100); 및
    상기 화재신호 감지시스템(100)으로부터 수신된 디지털 코드를 해독하여 각 센서(1)를 나타내는 센서고유 코드에 의해서 정확한 화재발생위치에 화재조치명령을 제공하는 것과 동시에 송수신 모드 변환을 행하면서 송신기와 양방향으로 디지탈 무선통신을 수행하는 화재신호 처리시스템(200)으로 구성되어 있는 무선통신을 이용한 인텔리전트 화재감지 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 화재신호 감지시스템(100)은,
    마이크로프로세서의 ROM 메모리에 시작 비트, 인식 바이트, 고유코드 바이트, 종결 비트로 구성된 각 화재 감지기를 나타내는 코드와 운영 프로그램이 내장되어 있고, 상기 센서(1)로부터 프로그램의 시작을 요구받게 되면 상기 운영 프로그램에 의해서 RF 검출기(9)에서 보내는 신호가 존재하면 코드의 송신을 대기하고, 신호가 존재하지 않으면 내장된 코드를 정해진 속도로 수회 반복 출력하고 정해진 시간동안 대기한 후 정해진 시간 후에도 신호가 존재하지 않으면 또 다시 코드를 출력하게 함으로써 여러 개의 화재감지기에서 감지된 화재신호를 공유하여 송수신하기 위한 제어기 프로세서(2);
    신호 극성반전 회로와 파형 정형 회로로 구성되며, 디지털 신호가 0일 때의 표시 주파수와 1일 때의 공간 주파수를 낮은 쪽 또는 높은 쪽으로 할 것인지를 선택하고, 상기 감지된 화재 신호를 상기 파형 정형 회로에 의해 진폭을 일정하게 하여 편이 주파수를 규정값으로 유지시켜 점유 주파수대를 제한하여 파형정형된 화재감지신호를 제공하기 위한 신호변환/파형정형부(3);
    상기 파형정형된 화재감지 신호를 입력받아 전압제어 발진기(VCO)를 주파수 발생원에 연결하여 로킹시켜 매우 안정된 발진 주파수를 발생시킨 후 F1D, F2D, A1D 방식으로 코드를 변조하기 위한 주파수 합성기/변조부(4);
    상기 주파수 합성기/변조부(4)로부터 변조 신호를 입력받아 발진 회로의 출력 회로를 직접 증폭하면 병렬 임피던스가 변하기 때문에 발진 주파수가 영향을 받지 않도록 부하와 발진부를 분리하기 위한 완충 증폭기(5); 및
    사용하고 있는 반송 주파수의 유무를 감지하고, 존재하면 상기 제어기 프로세서(2)로 신호를 보내고 존재하지 않으면 신호를 보내지 않는 반송주파수 검파 회로인 RF 검출기(9)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 무선통신을 이용한 인텔리전트 화재감지 시스템.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 화재신호 처리시스템(200)은,
    ROM 메모리에 내장된 운영 프로그램에 의해 수신된 디지털 코드를 읽어 들여 인식 바이트 값이 미리 내장된 값과 비교하여 틀린 경우에는 다른 계통의 화재 감지 시스템에서 송신한 신호로 간주하고 더 이상의 코드 해독을 중단하고, 일치한다면 송신 장치의 위치를 나타내는 고유코드 바이트 값을 읽어 들여 화재 상태를 인식한 다음 화재 조치 명령을 제공하기 위한 코드해석 및 처리 마이크로프로세서(28)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 무선통신을 이용한 인텔리전트 화재감지 시스템.
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