KR100542942B1 - 동축케이블을 이용한 자동화재탐지장치 - Google Patents

Abstract

개시된 본 발명은 화재감지 센서로서 동축케이블을 이용하여 환경적으로 화재탐지가 곤란한 장소에서 효율적으로 화재를 탐지하고, 자동으로 소화기가 분사되도록 하여 진화작업을 할 수 있도록 하는 동축케이블을 이용한 자동화재탐지장치에 관한 것이다.

본 발명은 주위의 온도에 따라 가변되는 임피던스를 화재감지신호로 출력하는 화재감지부와, 화재감지부로부터 입력되는 화재감지신호에서 노이즈를 제거하기 위한 인터페이스 회로부와, 기준 구형파신호로 출력하는 구형파 발생부와, 인터페이스 회로부를 통해 입력되는 화재감지신호와 구형파 발생부로부터 입력되는 구형파신호를 비교하여 결정된 펄스폭을 갖는 구형파신호를 발생시키는 구형파신호 검출부와, 구형파신호 검출부로부터 입력되는 구형파신호의 양전압만을 적분하여 화재진압을 위한 소화기 작동신호 및경보발생신호를 출력하는 적분기와, 적분기로부터 입력되는 소화기 작동신호 및 경보발생신호에 의해 구동되어 소화기가 분사되도록 하고, 경보장치로 경보음 발생신호를 출력하는 소화기 구동 및 경보음 발생제어부와, 적분기로부터 입력되는 경보발생신호에 따라 중앙관제센터로 화재발생을 알리기 위한 신호를 통신라인을 통해 전송하는 제어부로 구성된다.

따라서, 본 발명은 통신, 전력 케이블이나 가스관등이 매설된 지하 또는 선박 및 항공기의 엔진실 또는 보일러실 또는 특수차량과 같은 장소인 환경적으로 화재 감지가 어려운 장소에서도 쉽게 화재를 탐지할 수 있을 뿐만 아니라 신속하게 화재를 진압시킬 수 있다는 효과를 제공하는데 있다.

Description

동축케이블을 이용한 자동화재 탐지장치

본 발명은 동축케이블을 이용한 자동화재탐지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화재감지 센서로서 동축케이블을 이용하여 환경적으로 화재탐지가 곤란한 장소에서 효율적으로 화재를 탐지하고, 자동으로 소화기가 분사되도록 하여 진화작업을 할 수 있도록 하는 동축케이블을 이용한 자동화재탐지장치에 관한 것이다.

일반적으로 화재감지기는 고도의 신뢰성이 있어야 하고, 화재 및 다수의 상이한 형태의 자극을 식별할 능력을 갖추고 있어야 한다. 예컨대, 화재가 발생하지 않으면 화재감지기 시스템은 진화물을 방출시키지 말아야 하며, 경보 벨을 울려서도 안된다.

그러나 화재가 발생하였을 때에는 신속하게 응답하여야 하는 규격이 소방관계 법규에 기공개되고 있다. 일반적으로 사용되고 있는 화재감지기로서는 화재에 의하여 발생되는 열을 이용하는 열감지기와 연기를 포착하는 연기감지기가 있다. 전자의 열감지기로서는 바이메탈식이나, 열반도체식 및 열전대식등이 있고, 또한 후자의 연기감지기에는 광전석이 있으며, 이에는 감광식이나 산란광식이 사용되고 있다.

이외에도 화재의 초기 발견에 사용되고 있는 방법으로는 적외선 감지기와 자외선 감지기가 있다. 이와 같은 열감지와 연기감지기 및 화염감지기등은 소방법에서의 화재감지기로서 그 특성들이 특별하게 규정되어 있고, 이들중 열감지기에서 주로 사용되는 바이메탈식과 열반도체식 및 열전대식은 열에 의해 동작하는 것이고, 바이메탈식은 저 팽창금속과 고 팽창금속을 접합시킨 구성으로서 한쪽 끝을 고정한 바이메탈이 열을 받으면 저팽창율의 금속쪽으로 만족하고, 이 온도에 비례하여서 변환되는 변위를 이용하는 것이고, 이에 대한 열반도체식이나 열전대식 열감지기는 제백효과를 이용한 것이다.

그러나, 상술한 것과 같은 화재탐지장치는 일반적으로 건물 등에 이용되는 것으로 통신, 전력 케이블이나 가스관등이 매설된 지하 또는 선박 및 항공기의 엔진실 또는 보일러실 또는 특수차량과 같은 장소에는 환경적으로 화재 감지가 어렵다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결할 수 있도록 화재감지 센서로서 동축케이블을 이용하여 환경적으로 화재탐지가 곤란한 장소에서 효율적으로 화재를 탐지하고, 자동으로 소화기가 분사되도록 하여 진화작업을 할 수 있도록 하는 동축케이블을 이용한 자동화재탐지장치를 제공함에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동화재탐지장치에 있어서, 본 발명은 주위의 온도에 따라 가변되는 임피던스를 화재감지신호로 출력하는 화재감지부와, 화재감지부로부터 입력되는 화재감지 신호에서 노이즈를 제거하기 위한 인터페이스회로부와, 기준 구형파신호로 출력하는 구형파 발생부와, 인터페이스 회로부를 통해 입력되는 화재감지신호와 구형파 발생부로부터 입력되는 구형파신호를 비교하여 결정된 펄스폭을 갖는 구형파신호를 발생시키는 구형파신호 검출부와, 구형파신호 검출부로부터 입력되는 구형파신호의 양전압만을 적분하여 화재진압을 위한 소화기 작동신호 및 경보발생신호를 출력하는 적분기와, 적분기로부터 입력되는 소화기 작동신호 및 경보발생신호에 의해 구동되어 소화기가 분사되도록 하고, 경보장치로 경보음 발생신호를 출력하는 소화기 구동 및 경보음 발생제어부와, 적분기로부터 입력되는 경보발생신호에 따라 중앙관제센터로 화재발생을 알리기 위한 신호를 통신라인을 통해 전송하는 제어부와, 전체 시스템에 전원을 공급하기 위한 전원공급부로 구성됨을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기술하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 동축케이블을 이용한 자동화재탐지장치의 전체 시스템을 도시한 도면으로서, 도시된 바와 같이 자동화재탐지장치에는 화재탐지를 위한 동축케이블(20)이 외부로 구비되어 있고, 소화기(28) 및 경보장치가 외부로 구비되어 있으며, 자동화재탐지장치가 작동할 수 있도록 전원을 공급하기 위한 전원이 연결되어 있으며, 사용자에 의해 자동화재탐지장치가 정상적으로 동작하고 있는지를 테스트할 수 있도록 하는 셀프테스트 버튼이 구비되어 있으며, 전원이 입력되거나 셀프테스트가 이루어져 있는 경우 이를 외부로 표시하기 위한 발광표시장치가 구비되어 있다.

도 2는 본 발명에 따른 동축케이블을 이용한 자동화재탐지장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 도시된 바와 같이, 주위의 온도에 따라 가변되는 임피던스를 화재감지신호로 출력하는 화재감지부(20)와, 화재감지부(20)로부터 입력되는 화재감지신호에서 노이즈를 제거하기 위한 인터페이스 회로부(21)와, 기준 구형파신호로 출력하는 구형파 발생부(22)와, 인터페이스 회로부(21)를 통해 입력되는 화재감지신호와 구형파 발생부(22)로부터 입력되는 구형파신호를 비교하여 결정된 펄스폭을 갖는 구형파신호를 발생시키는 구형파신호 검출부(23)와, 구형파신호 검출부(23)로부터 입력되는 구형파신호의 양전압만을 적분하여 화재진압을 위한 소화기 작동신호 및 경보발생신호를 출력하는 적분기(24)와, 적분기(24)로부터 입력되는 소화기 작동신호 및 경보발생신호에 의해 구동되어 소화기(28)가 분사되도록 하고, 경보장치로 경보음 발생신호를 출력하는 소화기 구동 및 경보음 발생제어부(25)와, 적분기(24)로부터 입력되는 경보발생신호에 따라 중앙관제센터로 화재발생을 알리기 위한 신호를 통신라인을 통해 전송하는 제어부(26)로 구성된다.

도 3은 본 발명에 따른 동축케이블을 이용한 자동화재탐지장치의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.

도시된 바와 같이, 주위의 온도에 따라 가변되는 임피던스를 화재감지신호로 출력하는 화재감지부(30)와, 화재감지부(30)로부터 입력되는 화재감지신호에서 노이즈를 제거하기 위한 인터페이스 회로부(31)와, 기준 구형파신호로 출력하는 구형파 발생부(32)와, 인터페이스 회로부(31)를 통해 입력되는 화재감지신호와 구형파 발생부(32)로부터 입력되는 구형파신호를 비교하여 결정된 펄스폭을 갖는 구형파신호를 발생시키는 구형파신호 검출부(33)와, 구형파신호 검출부(33)로부터 입력되는 구형파신호를 입력받아 설정된 구형파신호의 듀티 사이클과 비교한 결과, 설정된 듀티 사이클보다 클 경우 소화기작동신호를 출력하고, 경보장치로 경보발생신호를 출력하며, 출력된 경보발생신호를 통신라인을 통해 중앙관제시스템으로 전송하는 제어부(34)와, 제어부(34)로부터 입력되는 소화기 작동신호에 의해 구동되어 소화기(37)가 분사되도록 하는 소화기 구동부(35)로 구성된다.

상술한 구형파 발생부(22)(32)에서 발생되는 기준 구형파신호는 듀티 사이클이 50％이고, 그 전압값이 ±35V이며, 주파수가 120Hz 이하의 저주파이다.

미설명 도면부호 27, 36은 셀프테스트 회로부이고, 29, 38은 전원공급부로서, 그 상세한 설명은 후술하기로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 동축케이블을 이용한 자동화재탐지장치에 적용된 동축케이블의 등가 임피던스회로에 구비된 저항 및 커패시터의 온도특성을 도시한 그래프로서, 저항(RF)의 경우에는 주변 온도가 높아질수록 그 저항값이 작아지고, 커패시터(CF)의 경우에는 주변 온도가 높아질수록 그 커패시터값은 커지게된다.

도 5는 본 발명에 따른 동축케이블을 이용한 자동화재탐지장치의 화재탐지 개념도로서, 도시된 바와 같이 비교기(COM)의 (+)단자 전압은 저항(R2)(R3)에 의해 고정되어 있고, (-)단자 전압은 저항(R1) 및 화재감지부(20)의 임피던스에 따라 첨부도면 도 6에 도시된 파형도와 같이 비교기(COM)의 양단 전압이 변하게 된다.

즉, 첨부도면 도 6에 도시된 비교기(COM)의 출력전압의 파형도는 화재감지부(20)에 구비된 동축케이블의온도가 화재 발생으로 인해 점점 높아지게 되면 구형파신호 검출부(23)에서 출력되는 구형파의 펄스폭 또한 점점 커지게 된다.

상술한 것과 같이 구형파신호 검출부(23)에서 출력되는 구형파신호는 적분기(24)에 의해 적분되어 소화기 구동부(25)로 출력되는데, 적분기(24)에 의해 적분된 전압이 기준전압(Threshold Voltage)보다 크면 소화기 구동부(25)에 구비된 모스 전계효과트랜지스터(MOS FET, 도면에 도시되어 있지 않음)가 턴온되므로 소화기(28)가 분사될 수 있도록 솔레노이드 밸브 또한 개방되는 것이다. 그러므로 적분기(24)에서 적분된 값은 소화기 작동신호로서 소화기 구동부(25)로 출력되는 것이다. 이때 구형파신호 검출부(23)에서 검출되는 구형파신호의 듀티 사이클이 가장 중요한 변수가 되는데, 다음 수학식에 의해 얻을 수 있다.

[수학식 1]

비교기의 (+)단자전압 =

비교기의 (-)단자전압 =

여기서, τ=

따라서, 듀티 싸이클 =

따라서, 소화기가 분사될 수 있도록 소화기 구동부(25)가 동작하려면 상술한 펄스폭보다 큰 노이즈가 발생하여야 하며, 듀티 사이클이 규정된 값 이상이어야 된다. 상술한 조건은 EMI 등의 노이즈에 대한 내성을 가져야 한다.

도 7은 본 발명에 적용된 동축케이블을 이용한 자동화재탐지장치의 상세 회로도이다.

도 8은 본 발명에 따른 동축케이블을 이용한 자동화재탐지장치에 적용된 셀프테스트 회로부를 설명하기 위한 도면으로서, 도시된 바와 같이 셀프테스트 회로부(27)는 인버터로 이루어져 있으며, 인버터의 입력단으로 로직 신호인 하이레벨 또는 로우레벨의 신호를 입력시킨 후 입력단과 출력단의 신호를 검출하여 화재탐지 전체 시스템의 동작 및 인버터의 동작을 점검하게 되는 것이다.

사용자가 화재탐지장치에 구비된 셀프테스트 버튼을 누르게 되면 화재감지부(20)의 화재감지선인 동축케이블의 임피던스가 화재시의 임피던스로 변환되어 자동화재탐지장치에 구비된 회로들이 동작하기 시작한다.

도 9 는 본 발명에 적용된 주위 온도와 구형파의 듀티 사이클의 상관 관계를 도시한 도면으로서, 도시된 바와 같이 화재감지부(20)에 구비된 화재감지선인 동축케이블의 온도가 올라갈수록 구형파신호검출부(23)에 의해 검출되는 구형파신호의 듀티 사이클도 커짐을 알 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 동축케이블을 이용한 자동화재탐지장치의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 설명한다.

자동화재탐지장치의 제 1 실시예를 첨부도면 도 2를 참조하여 설명하면, 자동화재탐지장치가 설치된 장소의 주변에서 화재가 발생하게 되어 주위 온도가 상승하게 되면 동축케이블로 이루어진 화재감지부(20)의 특성상 그 임피던스가 변하게 된다. 이때 인터페이스 회로부(21)는 저주파 필터의 특성을 갖고 있으며, 동축케이블로부터 출력되는 신호의 노이즈를 제거한 후 구형파신호 검출부(23)로 출력하게 된다. 그러면 구형파신호 검출부(23)는 그 값이 변화되면서 입력되는 임피던스와 구형파 발생부(22)로부터 입력되는 구형파신호에 의해 듀티 사이클이 달라지는 구형파신호를 발생시켜 적분기(24)로 출력하게 된다.

그러면, 적분기(24)에서 구형파신호 검출부(23)로부터 입력되는 구형파신호의 (+)전압에 대해서만 적분하게 되고, 이 적분된 값은 소화기 구동부(25)로 출력되는데, 이 소화기 구동부(25)로 입력되는 적분값이 규정된 값 이상이 되면 소화기(28)가 분사동작을 수행할 수 있도록 소화기 구동부(25)는 소화기 작동신호를 출력하게 된다. 이때 제어부(26)는 자동화재탐지장치가 설치된 곳의 전체 시스템을 모니터링하는 중앙관제시스템과 시리얼 통신라인(RS422)으로 연결되어 있어, 화재가 발생되면 상술한 통신라인을 통해 화재발생신호를 출력한다.

상술한 셀프테스트 회로부(27)는 자동화재탐지장치가 설치된 장소로부터 소정 기간 화재가 발생하지 않아 자동화재탐지장치가 작동되지 않아 자동화재탐지장치를 이루고 있는 각 회로블록들이 정상동작을 할수 있는지의 여부를 알 수 없게 되는 경우 사용자가 임의로 자동화재탐지장치를 작동시키고자 할 때 이용되는 것으로, 사용자가 셀프테스트 버튼을 누르게 되면 화재감지부(20)에 구비된 동축케이블의 임피던스는 화재발생시 임피던스로 변하게 되고, 이에 따라 각 회로블록들이 동작을 하게 되므로 자동화재탐지장치가 정상적으로 동작하는지를 알 수 있게 된다.

상술한 자동화재탐지장치의 제 2 실시예에 대해서 상술한 제 1 실시예에서 동일한 부분인 화재감지부(30), 인터페이스 회로부(31), 구형파 발생부(32), 구형파신호 검출부(33)에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하고, 설명하면 다음과 같다.

상술한 구형파신호 검출부(33)로부터 출력되는 구형파신호는 제어부(34)로 입력되고, 제어부(34)에서는 입력되는 구형파신호와 설정된 구형파신호의 듀티 사이클을 비교한 결과, 입력된 구형파신호의 듀티 사이클이 설정된 구형파신호의 듀티 사이클보다 클 경우 화재가 발생하였음을 인지하고, 이에 대한 소화기 작동신호를 소화기 구동부(35)로 출력한다. 그러면 소화기 구동부(35)는 소화기 작동신호가 입력되는 동안 소화기(37)로부터 화재진압물질이 분사되도록 하여 화재가 진압할 수 있도록 한다. 한편, 제어부(34)는 주기적으로 셀프테스트 회로부(36)로 셀프테스트 신호를 출력하게 되고, 셀프테스트회로부(36)는 제어부(34)로부터 입력되는 셀프테스트 신호에 따라 화재감지부(30)의 임피던스를 화재발생시 임피던스로 변환하여 화재탐지장치가 구동되어 통신라인을 통해 중앙관제센터로 전송하고, 중앙관제센터는 이를 외부로 표시하므로 사용자가 쉽게 알 수 있도록 한다. 이때 일 실시예 및 다른 실시예에서 소화기(28)(37)를 분사시킴과 동시에 화재 경보음도 발생되도록 한다.

따라서, 상술한 바와 같이 본 발명은 통신, 전력 케이블이나 가스관등이 매설된 지하 또는 선박 및 항공기의 엔진실 또는 보일러실 또는 특수차량과 같은 장소에는 환경적으로 화재 감지가 어려운 장소에서도쉽게 화재를 탐지할 수 있을 뿐만 아니라 신속하게 화재를 진압시킬 수 있다는 효과를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 동축케이블을 이용한 자동화재탐지장치의 전체 시스템을 도시한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 동축케이블을 이용한 자동화재탐지장치의 제 1 실시예의 구성을 설명하기 위한 블록도,

도 3은 본 발명에 따른 동축케이블을 이용한 자동화재탐지장치의 제 2 실시예의 구성을 설명하기 위한 도면,

도 4는 본 발명에 따른 동축케이블을 이용한 자동화재탐지장치의 화재감지센서의 특성을 설명하기 위한 도면,

도 5는 본 발명에 따른 동축케이블을 이용한 자동화재탐지장치의 화재탐지 개념도,

도 6은 도 5에 적용된 비교기 양단의 전압 파형도,

도 7은 본 발명에 적용된 동축케이블을 이용한 자동화재탐지장치의 상세 회로도,

도 8은 본 발명에 따른 동축케이블을 이용한 자동화재탐지장치에 적용된 셀프 테스트 회로부를 설명하기위한 도면,

도 9는 본 발명에 적용된 주위온도와 구형파의 듀티 사이클의 상관 관계를 도시한 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호설명*

20, 30 : 화재감지부 21, 31 : 인터페이스 회로부

22, 32 : 구형파 발생부 23, 33 : 구형파신호 검출부

24 : 적분기 25, 35 : 소화기 구동부

26, 36 : 제어부 27, 36 : 셀프테스트 회로부

28, 37 : 소화기 29, 38 : 전원공급부

Claims (2)

1. 주위의 온도에 따라 가변되는 임피던스를 화재감지신호로 출력하며 동축케이블로 이루어진 화재감지부;

   상기 화재감지부로부터 입력되는 화재감지신호에서 노이즈를 제거하기 위한 인터페이스 회로부;

   상기 기준 구형파신호로 출력하는 구형파 발생부;

   상기 인터페이스 회로부를 통해 입력되는 화재감지신호와 구형파 발생부로부터 입력되는 구형파신호를 비교하여 결정된 펄스폭을 갖는 구형파신호를 발생시키는 구형파신호 검출부;

   상기 구형파신호 검출부로부터 입력되는 구형파신호의 양전압만을 적분하여 화재진압을 위한 소화기 작동신호 및 경보발생신호를 출력하는 적분기;

   상기 적분기로부터 입력되는 소화기 작동신호 및 경보발생신호에 의해 구동되어 소화기가 분사되도록 하고, 경보장치로 경보음 발생신호를 출력하는 소화기 구동 및 경보음 발생제어부; 및

   상기 적분기로부터 입력되는 경보발생신호에 따라 중앙관제센터로 화재발생을 알리기 위한 신호를 통신라인을 통해 전송하는 제어부로 구성되며,

   사용자가 테스트버튼을 누를 경우 전체 시스템에 구비된 회로의 동작상태를 검출하여 시스템의 정상여부를 사용자가 알 수 있도록 외부로 표시하는 셀프테스트 회로부를 더 포함하여 구성되며,

   상기 구형파 발생부에서 발생되는 구형파의 주파수는 100㎐ 이하의 저주파임을 특징으로 하는 동축케이블을 이용한 자동화재탐지장치.
2. 주위의 온도에 따라 가변되는 임피던스를 화재감지신호로 출력하며 동축케이블로 이루어진 화재감지부;

   상기 화재감지부로부터 입력되는 화재감지신호에서 노이즈를 제거하기 위한 인터페이스 회로부;

   상기 기준 구형파신호로 출력하는 구형파 발생부;

   상기 인터페이스 회로부를 통해 입력되는 화재감지신호와 구형파 발생부로부터 입력되는 구형파신호를 비교하여 결정된 펄스폭을 갖는 구형파신호를 발생시키는 구형파신호 검출부;

   상기 구형파신호 검출부로부터 입력되는 구형파신호를 입력받아 설정된 구형파신호의 듀티 사이클과 비교한 결과, 설정된 듀티 사이클보다 클 경우 소화기작동신호를 출력하고, 경보장치로 경보발생신호를 출력하며, 출력된 경보발생신호를 통신라인을 통해 중앙관제시스템으로 전송하는 제어부; 및

   상기 제어부로부터 입력되는 소화기 작동신호에 의해 구동되어 소화기가 분사되도록 하는 소화기 구동부로 구성되며,

   사용자가 테스트버튼을 누를 경우 전체 시스템에 구비된 회로의 동작상태를 검출하여 시스템의 정상여부를 사용자가 알 수 있도록 외부로 표시하는 셀프테스트 회로부를 더 포함하여 구성되며,

   상기 구형파 발생부에서 발생되는 구형파의 주파수는 100㎐ 이하의 저주파임을 특징으로 하는 동축케이블을 이용한 자동화재탐지장치.