KR100562940B1 - 지하 구조물의 화재 감지 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하 구조물에 광케이블을 설치하고 반사광 측정을 통해 화재를 감지하는 것을 특징으로 하는 지하 구조물의 화재 감지 시스템에 관한 것이다.

즉, 본 발명은 지하 구조물에 광케이블이 폐곡선으로 설치되고, 상기 광케이블과 연계된 검출부가 양방향으로 반사광의 강도를 측정하며, 온도측정부가 반사광에 따른 온도를 측정하고, 제어부가 측정값과 기본값을 비교하여 화재여부를 판단한 다음, 화재시 이를 알려주고 지하 구조물에서 작업중인 작업자의 대피 방향을 제시할 뿐만 아니라 화재의 확산 방지를 위해 차단수단을 제어하는 것을 특징으로 한다.

광케이블, 전력케이블, 절연유, 차단벽, 화재, 지하

Description

지하 구조물의 화재 감지 시스템{MONITORING SYSTEM FOR FIRE AT UNDERGROUND STRUCTURE}

도 1은 종래 지하 구조물의 화재 감지를 위한 시스템을 개략적으로 나타내는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 지하 구조물의 화재 감지 시스템을 개략적으로 나타내는 도면.

도 3은 도 2에서 차단수단이 형성된 상태를 나타내는 도면.
도 4는 도 3의 측단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

20 : 지하 구조물 21 : 광케이블

22 : 검출부 23 : 온도측정부

24 : 제어부 25 : 알림부

26 : 대피안내등 30 : 전력케이블

31 : 차단수단

본 발명은 지하 구조물의 화재 감지 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 지하 구조물에 광케이블이 폐곡선으로 설치되고, 상기 광케이블과 연계된 검출부가 양방향으로 반사광의 강도를 측정하며, 온도측정부가 반사광에 따른 온도를 측정하고, 제어부가 측정값과 기본값을 비교하여 화재여부를 판단한 다음, 화재시 이를 알려주고 지하 구조물에서 작업중인 작업자의 대피 방향을 제시할 뿐만 아니라 화재의 확산 방지를 위해 차단수단을 제어하는 것을 특징으로 한다.

일반적으로 도로 및 철도의 터널, 전력구 및 통신구 등 지하에 형성되는 구조물에서 화재가 발생하면, 지하에 설치된 전력케이블, 변압기 등의 전력기기와 통신케이블의 피해가 크고, 화재를 빨리 진압하지 않으면 대형사고를 유발하게 된다.

이러한 지하 구조물에서 발생하는 화재를 감지하기 위해 정온식 스폿(spot)형 화재감지기, 차동식 스폿(spot)형 화재감지기, 불꽃감지기, 감시 카메라 등이 사용되고 있다.

그러나, 이러한 감지기들은 화재의 정도나 진행방향을 정확하게 파악할 수 없을 뿐만 아니라 지하구조물에 위치한 사람의 피난처를 알려주기 어렵다는 문제점이 있었다.

한편, 도 1은 종래 지하 구조물의 화재 감지를 위한 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도시된 바와 같이, 지하 구조물의 길이방향으로 온도센서 역할을 하는 광케 이블(11)이 매설되고, 상기 광케이블(11)의 일단에는 분포온도측정장치(12)가 설치된다.

이때, 화재 감지를 원활히 하기 위해 광케이블(11)은 지하 구조물의 상단에 설치되는 것이 바람직하다.

상기 분포온도측정장치(12)는 광케이블(11)에 입사되는 펄스 신호에 의해 반사되는 반사광 중에서 라만 산란을 통해 케이블 길이에 따른 온도를 측정하게 된다.

그러나, 광케이블을 이용한 화재감지 시스템은 상술한 다른 화재감지 시스템과 마찬가지로 화재의 확산을 방지하기 위한 장치가 구비되지 않고, 지하구조물에 위치한 사람의 피난처를 알려줄 수 없을 뿐만 아니라 아래와 같은 문제점이 노출되었다.

즉, 상기한 광케이블을 이용한 화재감지 시스템은 일직선상에 설치되는 단일 광케이블에 의해 온도를 측정하는바, 화재 또는 다른 요인에 의해 광케이블이 단선되는 경우 단선된 지점 이후 부분에 대한 온도측정이 불가능하고, 시간에 따라 광케이블의 특성변화에 의한 측정온도의 정확성을 유지하기 어렵다는 문제점이 있었다.

그리고, 지하 구조물의 길이가 긴 경우 광케이블의 길이가 길어지고, 이에 따라 라만 산란광의 세기가 작아져 정확한 화재 위치를 감지하기가 어려운 문제점이 있었다.

또한, 전력케이블의 누전과 같이 전력케이블 자체 결함에 의해 화재가 발생 하는 경우가 빈번하나, 광케이블은 지하 구조물의 상단에 설치되기 때문에, 전력케이블의 온도 상태를 정확히 감지하기 어려운 문제점이 있었다.

특히, 전력케이블 중에서 절연유가 함유된 경우, 화재 발생시 누출된 절연유에 의해 화재가 대형화되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명은 지하 구조물에 광케이블을 폐곡선으로 설치하여 광케이블 거리에 따른 온도를 양방향에서 측정하여 측정의 정확도를 높이고 광케이블의 단선에 대비하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 화재 발생시 작업자의 대피방향을 안내하여 작업자를 보호하고, 오일이 함유된 전력케이블에서 유출되는 오일의 이동을 차단하여 화재의 확산을 방지하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 지하 구조물의 상단에 길이방향으로 매설되고, 전력케이블에 근접하여 회귀하는 광케이블과; 상기 광케이블의 양단에 접속되어 반사광의 강도를 검출하는 검출부와; 상기 검출부와 연계되어 광케이블의 길이에 따른 온도를 측정하는 온도측정부와; 상기 온도측정부의 온도측정값과 기준값을 비교하여 화재 여부를 판단하는 제어부와; 상기 제어부의 신호를 받 아 외부에 화재 여부를 알려주는 알람부를 포함하여 이루어는 것을 특징으로 하는 지하 구조물의 화재 감지 시스템을 제공한다.

상기한 지하 구조물의 화재 감지 시스템은 온도를 측정하는 광케이블이 폐곡선을 형성하기 때문에, 어느 일부분의 광케이블이 단선 되더라도 온도측정이 가능할 뿐만 아니라 평균측정치가 산출되어 보다 정확한 화재 위치를 알 수 있게 된다.

특히, 광케이블의 일부분이 전력케이블에 근접하도록 하여 전력케이블에 이상이 발생할 경우 신속하게 이를 감지할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

또한, 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 단지 예시로 제시된 것이며, 본 기술사상을 통해 구현되는 다양한 실시예가 있을 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 지하 구조물의 화재 감지 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2에서 차단수단이 형성된 상태를 나타내는 도면이며, 도 4는 도 3의 측단면도이다.

도시한 바와 같이, 지하 구조물(20)에는 전력케이블(30)이 설치되어 있고, 작업자가 이동하면서 작업할 수 있는 터널공간(50)이 형성된다.

그리고, 상기 지하 구조물(20)에는 온도측정을 위한 광케이블(21)이 설치된다.

상기 광케이블(21)은 지하 구조물(20)의 상단에 길이방향으로 매설되고, 여기서 연장된 선이 전력케이블(30)에 근접하여 회귀하도록 한다.

이때, 상기 광케이블(21)이 지하 구조물(20)의 상단에 설치되는 이유는, 그 위치에서 지하 구조물(20) 내의 화재 발생시 온도 변화를 가장 빠르게 감지할 수 있기 때문인데, 지하 구조물(20)의 온도측정이 용이한 다른 위치에 매설되더라도 무방하다.

또한, 상기 광케이블(21)이 전력케이블(30)에 근접하여 설치되는 이유는, 전력케이블(30)의 이상으로 화재가 발생할 가능성이 높기 때문에 이를 사전에 감지하기 위함이다.

한편, 상기 광케이블(21)의 양단에 각각 접속되어 광케이블(21)의 반사광 강도를 검출하기 위한 검출부(22)가 형성되고, 상기 검출부(22)와 연계되어 광케이블(21)의 길이에 따른 온도를 측정하는 온도측정부(23)가 형성된다.

그리고, 상기 온도측정부(23)의 온도측정값과 화재가 발생하지 않을 때의 온도 측정값인 기준값을 비교하여 화재 여부를 판단하는 제어부(24)가 형성되고, 상기 제어부(24)의 신호를 받아 외부에 청각 또는 시각적으로 화재 여부를 알려주기 위한 알람부(25)가 형성된다.

이때, 화재 발생시 제어부(24)의 신호를 받아 작업자를 화재 반대방향으로 안내하기 위한 대피안내등(26)이 구비되는바, 이러한 대피안내등(26)은 양방향으로 안내하기 위한 화살표 형상의 램프가 선택적으로 점등되어 화재가 난 지점의 반대방향으로 작업자를 안내하는 역할을 하도록 한다.

한편, 전력케이블(30) 내부에는 절연유가 충진된 경우도 있는데, 이러한 전력케이블(30)에 화재가 발생하면, 절연유에 의해 화재의 정도가 심해진다.

이를 방지하기 위해 본 발명에서는 상기 제어부(24)의 신호에 따라 화재시 지하 구조물(20)의 저면에서 승강하여 전력케이블(30)의 절연유 전이를 막는 차단 수단(31)이 추가로 형성된다.

여기서, 상기 차단수단(31)은 지하 구조물(20) 저면에 형성되는 삽입홈(32)에 삽입되고 내부에 저장공간(51)이 형성되는 차단벽(33)과, 상기 차단벽(33)의 상단을 커버하는 철망(34)과, 상기 차단벽(33)을 승강시키는 승강기(35)로 이루어진다.
이러한 차단수단(31)은 지하 구조물(20)의 저면 전 구간에 걸쳐 다수가 일정 간격을 두고 형성된다.

상기와 같은 구조로 이루어진 본 발명의 작용 및 효과는 다음과 같다.

검출부(22)는 광케이블(21)에 펄스 빛을 입사하여 되돌아오는 빛 중에서 라만 산란에 의한 스토크스(stokes)빛 및 안티 스토크스(anti stokes)빛의 강도를 검출한다.

그리고, 상기 검출부(22)가 검출한 빛에 근거하여 온도측정부(23)는 광케이블(21)의 위치에 따른 온도를 측정하게 된다.

이때, 상기 검출부(22)는 폐곡선 형상으로 설치된 광케이블(21)의 각단에서 빛을 검출하게 되고, 온도측정부(23)는 각단에서 검출된 빛에 따른 측정온도를 각각 산출한 다음 이를 비교하거나 평균하여 각 지점의 온도를 산정하게 된다.

그리하면, 광케이블(21)의 길이가 길더라도 광케이블(21)의 위치에 따른 온도를 정확하게 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 광케이블(21)의 어느 지점이 단선 되더라도 다른 경로를 통해 단선된 이후 지점에 대한 온도측정이 가능하여 안정적인 화재 감지를 수행할 수 있다.

한편, 제어부(24)는 온도측정부(23)에서 산출한 온도와 기준값을 비교하여 화재 여부를 판단하게 된다.

즉, 온도 상승률이 미리 설정한 온도 상승률보다 높은 경우, 측정온도가 미 리 설정한 온도보다 높은 경우에 화재가 발생한 것으로 간주한다.

상기 제어부(24)는 화재를 감지하면, 알림부(25)에 신호를 보내고, 관리자는 알림부(25)에 의해 시각 또는 청각으로 화재를 인지하게 된다.

그리고, 제어부(24)는 화재를 감지하면, 대피안내등(26)에 신호를 보내는바, 대피안내등(26)은 지하 구조물(20) 곳곳에 설치되고 화살표 형상의 등이 점등되어, 화재 반대 방향에 형성된 출구쪽으로 작업자를 안내하게 된다.

또한, 제어부(24)는 화재를 감지하면, 화재가 난 지점의 인근에 설치된 차단수단(31)을 작동시키는바, 보다 바람직하게는 전력케이블(30)에 함유된 절연유가 번지지 않도록 화재가 난 지점에 근접하고, 양쪽에 설치된 한 쌍의 차단수단을 작동시킨다.

상기 차단수단(31)이 작동하면, 승강기(35)에 의해 삽입홈(32)에 삽입되어 있던 차단벽(33)이 상방으로 이동하여 지하 구조물(20)의 저면에서 돌출된다.

따라서, 상기 차단벽(33)은 전력케이블(30)에서 유출되는 오일이 다른 지점으로 이동하지 못하도록 막아주는데, 오일의 양이 많으면, 차단벽(33)을 넘어 철망(34)을 통과하여 차단벽(33) 내부 저장공간(51)에 저장되게 된다.

이때, 상기 철망(34)은 작업자가 이동할 수 있는 바닥 역할도 동시에 수행한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 지하 구조물의 화재 감지 시스템은 폐곡선 으로 설치되는 광케이블에 의해 양방향으로 온도를 측정하므로, 정확한 화재지점을 측정할 수 있을 뿐만 아니라 사고에 의해 광케이블의 일부분이 단선되더라도 온도측정이 가능한 이점이 있다.

또한, 광케이블의 일부가 전력케이블에 근접하여 설치됨으로서 전력기기의 온도상태 및 화재감지를 병행할 수 있는 효과가 있다.

특히, 오일이 함유된 전력케이블에 화재가 발생하는 경우, 차단벽이 저면에서 돌출되어 오일이 다른 구간으로 이동하는 것을 막아주기 때문에, 화재의 확산을 방지하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 지하 구조물의 상단에 길이방향으로 매설되고, 전력케이블에 근접하여 회귀하는 광케이블과; 상기 광케이블의 양단에 접속되어 반사광의 강도를 검출하는 검출부와; 상기 검출부와 연계되어 광케이블의 길이에 따른 온도를 측정하는 온도측정부와; 상기 온도측정부의 온도측정값과 기준값을 비교하여 화재 여부를 판단하는 제어부와; 상기 제어부의 신호를 받아 외부에 화재 여부를 알려주는 알람부를 구비한 지하 구조물의 화재 감지 시스템에 있어서,

   상기 제어부의 신호를 받아 화재 반대방향으로 안내하는 대피안내등이 지하 구조물에 설치되는 것을 특징으로 하는 지하 구조물의 화재 감지 시스템.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 제어부의 신호에 따라 화재시 지하 구조물의 저면에 형성된 삽입홈에 삽입되었다가 승강하여 전력케이블의 절연유 전이를 막는 차단수단이 추가로 형성되는 것을 특징으로 하는 지하 구조물의 화재 감지 시스템.
4. 제 3항에 있어서, 상기 차단수단은 지하 구조물 저면에 형성되는 삽입홈에 삽입되고 내부에 저장공간이 형성되는 차단벽과;

   상기 차단벽의 상단을 커버하는 철망과;

   상기 차단벽을 승강시키는 승강기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 지하 구조물의 화재 감지 시스템.

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