KR100741486B1 - 유비쿼터스 통신방식을 이용한 불꽃감지기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유비쿼터스 통신방식을 이용한 불꽃감지기에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 별도의 통신선을 설치할 필요가 없이 네트워크 통신을 이용하여 실시간으로 네트워크를 통해서 방재 상황을 원격에서 모니터링할 수 있는 유비쿼터스 환경에 적합한 불꽃감지기에 관한 것이다.

본 발명은 종래의 불꽃감지기 회로에 불꽃감지기에 내장되고 유비쿼터스 통신을 이용한 RF 모듈과, 불꽃감지기의 케이스 외부에 부착되고 유비쿼터스 통신을 할 수 있는 RF안테나와, 태양광으로 전원을 공급하기 위하여 불꽃감지기 케이스에 연결되어 있는 태양전지를 포함하여 구성된다.

본 발명에 의하면, 별도의 통신선을 설치할 필요가 없고, 네트워크 통신을 이용하므로 실시간으로 네트워크를 통해서 방재 상황을 원격에서 모니터링할 수 있다. 또한, 본 발명은 유비쿼터스 환경에 적합한 매우 유용한 발명이다.

불꽃감지기, 유비쿼터스, RF모듈, 태양전지, RF안테나

Description

유비쿼터스 통신방식을 이용한 불꽃감지기{Flame Detector Using Ubiquitous Communication System}

도 1은 본 발명의 구성을 나타내는 블록도.

도 2는 불꽃감지기의 네트워크 동작을 설명하기 위한 도면.

도 3은 본 발명의 불꽃감지기 단면도.

도 4는 도 3의 시스템 구성을 설명하기 위한 도면.

<도면의 주요 구성에 대한 부호 설명>

10 : PCB회로부 12 : 제어회로

20 : 안테나 30 : RF 모듈

40 : 태양전지 50 : 불꽃감지기

70 : 중계기(Sink Gateway) 80 : 통합서버어플리케이션

본 발명은 유비쿼터스 통신방식을 이용한 불꽃감지기에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 별도의 통신선을 설치할 필요가 없이, 네트워크 통신을 이 용하여 실시간으로 네트워크를 통해서 방재 상황을 원격에서 모니터링할 수 있는 유비쿼터스 환경에 적합한 유비쿼터스 통신을 이용한 불꽃감지기에 관한 것이다.

본 발명에서 사용하는 유비퀴터스(ubiquitous)"는 "동시 모든 곳에 존재한다(present everywhere simultaneously)." 라는 라틴어로 " 사용자가 컴퓨터나 네트워크를 의식하지 않고 장소에 상관없이 자유롭게 네트워크에 접속할 수 있는 환경을 말한다. 일반적으로 "유비쿼터스"는 단독으로 쓰이지 않고 유비쿼터스 컴퓨팅, 유비쿼터스 네트워크와 같이 말을 덧붙인 형태로 쓰인다. 유비쿼터스 컴퓨팅(Ubiquitous Computing)은 언제 어디서나 컴퓨터를 사용할 수 있는 환경을, 유비쿼터스 네트워크(Ubiquitous Network)는 언제 어디서든 네트워크에 접속해 컴퓨터를 쓸 수 있는 환경을 의미한다. 또한, 유비쿼터스를 이용한 유비쿼터스시(이하"U-City" 라 함)와 유비쿼터스빌딩(이하 "U-Building" 이라 함)도 있다.

본 발명에서 사용하는 용어중"비화재보"는 실제로 화재가 발생하지 않았는데 화재가 발생한 것처럼 경고음이나 표시수단을 사용하여 화재가 발생한 것으로 불꽃감지기가 작동하는 것을 의미한다.

최근 노트북 컴퓨터와 PDA의 보급, 광대역통신과 무선 LAN의 보급으로 유비쿼터스 환경에 가까이 가고 있는 것은 분명하다. 그러나 본래의 유비쿼터스는 여기서 더 나아가 휴대할 수 있어 언제 어디서나 쓸 수 있는 착용식 컴퓨터(wearable computer)는 물론, 몸에 지니지 않아도 어떤 공간에 갖가지 컴퓨터를 집어넣어 그것들이 서로 동작함으로써 사용자가 의식하지 못하는 사이에 컴퓨터를 쓸 수 있는 환경을 가리킨다. 유비쿼터스 통신은 휴대성과 시공을 뛰어넘는 편의성 때문에 세 계적으로 개발 경쟁이 일고 있다.

그러나, 종래의 불꽃감지기는 전력 소비가 많고, 화재/비화재 분석이 정확하지 못하며, 최단시간내에 불꽃을 감지하여 반응하는 동작이 느리다는 단점이 있다. 또한, 대형 건축물 공간 및 높은 천정고를 갖는 산업현장에 설치시 반드시 구동전압(power line)을 위한 입력선과 화재감지시 통신부로부터 출력하는 출력신호선(signal line)이 필요하므로 이러한 배관 배선을 천정부와 벽면에 대량 설치해야 하는 문제와 유지관리상의 단점이 있다. 아울러 이러한 입력 · 출력선의 유지 관리가 소홀하고, 건물의 증 · 개축시 허용 한계를 넘는 복잡한 연결로 입력선의 전압강하 또는 출력신호선의 단락 · 합선으로 빈번한 비화재보가 발생되는 문제점이 있었다. 또한, 아크용접을 하는 중공업과 같은 산업현장에서 원격에서 화재를 감시하고 제어하는 데에 한계가 있었다.

본 발명은 이와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 별도의 통신선을 설치할 필요가 없이 네트워크 통신을 이용하여 실시간으로 네트워크를 통해서 방재 상황을 원격에서 모니터링할 수 있고, 유비쿼터스 환경에 적합한 유비쿼터스 통신방식을 이용한 불꽃감지기를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 아크 파장대의 실내의 각종 작업등(할로겐, 메탈할라이드)외 채광창, 일몰/일출시 낮은 각도로 들어오는 태양광, 제철수내 용광로 불빛, 조선소내 철판 커팅(산소)작업장 등을 총망라하여 비화재보를 내는 현장의 파장대를 분석하여 자외선대와 적외선대를 펄스로 카운트하고 사이클내 펄스 값을 계산하여 유사 비화재보를 그룹핑(grouping)하여 체계적으로 프로그램한 유비쿼터스 통신방식을 이용한 불꽃감지기를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 목적을 구현하기 위한 본 발명은 공지의 광원과, 적외선/자외선센서 또는 IR센서와, DC 전압원과, PCB회로와, 유비쿼터스 통신을 이용하고 PCB회로내에 내장되는 RF모듈과, 불꽃감지기 케이스 외부에 부착되어 유비쿼터스 통신을 할 수 있는 안테나로 구성되는 통상의 유비쿼터스 통신을 이용하는 불꽃감지기에 있어서,
상기 RF모듈은 RF모듈회로와, 불꽃감지기의 DIP스위치홀과, 불꽃감지기 본체의 출력단자와, 데이터출력 커넥터로 구성되고, 상기 불꽃감지기의 전원회로에 전원을 공급하는 전원장치로 태양전지를 포함하는 것을 특징으로 한다.

삭제

상기 전원장치는 불꽃감지기의 사용하는 장소의 여건에 따라 태양전지 대신 수명이 긴 리튬이온전지 또는 일반건전지를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명은 유비쿼터스 초고층빌딩(일명 :U-building), 방송국, 박물관, 문화재 관리소, 화력발전소, 제철소, 원자력발전소, 송전탑, 중공업 공장, 반도체 공장에 이용하면 매우 효율적이므로 이를 용도발명으로 청구한다.

이하 본 발명의 실시예를 도면을 근거로 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 구성을 나타내는 블록도이고, 도 2는 불꽃감지기의 네트워트 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 본 발명의 불꽃감지기 단면도이고, 도 4는 도 3의 시스템 구성을 설명하기 위한 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 공지의 광원(1)과, 자외선(ultraviolet rays: UV)센서(2)및 적외선(Infrared light : IR)복합센서(3)(적외선/자외선 겸용방식의 불꽃감지기), 또는 IR센서(적외선센서)로 IR1(적외선 센서 1개만으로 된 IR) · IR2(적외선 센서 2개로 된 IR)· IR3(적외선 센서 3개로 된 IR)· IR4(적외선 센서 4개로 된 IR)와, DC 24V 전압원(41)과, PCB회로(10)로 구성되는 통상의 불꽃감지기에 있어서, 유비쿼터스 통신을 이용한 RF 모듈(30)을 PCB회로(10) 내에 내장하고, 안테나(20)를 불꽃감지기의 케이스 외부에 부착하고, 태양전지(40)를 불꽃감지기 케이스에 연결하여 태양광의 전원을 결합하여 구성된 유비쿼터스 통신방식을 이용하는 불꽃감지기에 관한 것이다.

즉 본 발명은 종래의 기술에 DC전압원 대신에 태양전지(solar cell : 40)을 사용하고, PCB회로(10)에 유비쿼터스 통신 방식을 이용한 RF모듈(30)을 내장하고, RF통신용 안테나(20)를 결합한 것이 특징이다. 사용 장소에 따라서, 태양전지(40)를 사용할 수 없는 지역에서는 리튬이온 전지 또는 일반전지(9V)를 사용하는 것이 바람직하다.

도 1에서 PCB회로(10)의 구성을 살펴보면, UV센서(2)의 전류값은 DC/DC컨버터(11)를 거처서 제어회로(12)에 전달되고, 마이컴(15)에 입력된다. 종래에는 DC 24 Volt(41)의 전원이 PCB회로(10)에 공급되지만, 본 발명에서는 태양전지(40)를 부착하여 저전압 3.3 V 또는 5.0 V의 전압이 공급되는 것이 특징이다. 전원회로(13)에서 PCB회로(10)내의 구성기기에 모두 전원이 공급된다. 본 발명의 불꽃감지기는 초고층의 빌딩이나 대형 플랜트에 수백 개 설치되기 때문에 전원의 공급은 매우 중요하다. 따라서, 불꽃감지기에 태양전지를 결합시키는 것은 중요한 기술적인 특징의 하나이다. 즉, 각각의 불꽃감지기가 스스로 작동하여 네트워크를 이루어서 U-City, U-Building의 화재감시와 방재를 구현할 수 있다.

한편, IR센서(3)에서 나오는 전류 값은 신호증폭기(14)에서 신호가 증폭되고, 비교회로(16)를 거처서 마이컴(15)에 입력된다.

상기 마이컴(15)에서는 광량을 판단하여 불꽃주파수(flicker frequency)와 비화재보 판단함수를 구별한다. 마이컴(15)의 화재냐 비화재냐의 판단결과는 RF모듈(30)을 거처서 안테나(20)를 통하여 신호가 전송된다.

도 2는 불꽃감지기의 네트워크 동작을 설명하기 위한 도면이다. 예를 들어, 100층의 U-building(유비쿼터스 시스템을 구현하는 초고층빌딩)에 각층마다 수십 개의 불꽃감지기(50)가 설치되어 유비쿼터스 시스템(60)을 구성하고 있다고 가정한다. 각 불꽃감지기(50)는 각자 불꽃감지기(Unit)의 역할을 하면서 상호 양방향통신에 의하여 네트워크로 상호 통신한다. 만약에 86층에서 화재가 발생시 화재원의 event(출력)신호를 근거리에 있는 Unit간에 Network 통신으로 Sink(중계기)(70)에 전달된다.

중계기(70)는 무선을 유선으로 변환하여 RS232, RS485, USB 또는 Ethernet 인터페이스 통신선에 의하여 통합서버애풀리케이션(80)에 신호를 전달하고, 컨트롤센터(90)에서 각 불꽃감지기의 어드레스(address)를 인식(100)하고, 해당 층의 화재를 감지하고 진화하게 된다. 각각의 불꽃감지기(50)는 50 ~ 100 미터의 근거리에서 RF 동일 주파수대에서 통신을 하고 각기 해당 어드레스를 갖고 있다.

따라서 1층부터 100층까지 별도로 통신선을 시설할 필요가 없고, 무선 RF모뎀에 의해서 유비쿼터스 통신이 상호 이루어진다.

주파수를 살펴보면, 마이크로파는 2.45 GHz이고, 극초단파(UHF 대역)에서는 433MHz 또는 900MHz의 주파수를 채택한다. 따라서, 불꽃감지기간 상호 주파수 인식거리는 433MHz에서 50~ 100미터, 900MHz에서 3.5 ~ 10미터 이다. 2.45GHz에서는 1미터이내이다.

도 3은 본 발명의 불꽃감지기 시스템 구성도이다.

본 발명은 자외선과 적외선 복합불꽃감지기, 또는 IR1 · IR2 · IR3 · IR4 에 유비쿼터스 통신을 결합한 것이다. 즉, RF 모듈(30)을 불꽃감지기(50)의 PCB회로(10)에 내장하고, 안테나(20)를 불꽃감지기(50)의 케이스(5)외부에 부착하고, 태양전지(40)를 불꽃감지기 케이스(5)에 연결하여 태양광의 전원과 유비쿼터스 통신을 이용하는 불꽃감지기를 구현한 것이다. 상기 불꽃감지기(50)는 크게 센싱부, 처리부, 통신부로 구성된다. 상기 센싱부는 종래의 적외선(2) 및 자외선 복합센서(3) 또는 IR1, IR2, IR3, IR4 이고, 처리부는 PCB회로(10)이다. 통신부는 RS-232, RS-422, RS-485 통신에 유비쿼터스 기술과 RF 모듈(30)을 접합시킨 것이다.

본 발명에서 사용되는 "RFID(Radio Frequency Identification)"는 최근 유비쿼터스라는 정보통신의 새로운 패러다임에 대한 관심의 고조되면서 새롭게 주목받고 있는 통신방식이다. RFID는 "무선주파수 인식기술"은 초소형 IC 칩에 식별정보를 입력하고, 무선주파수를 이용하여 상기 IC칩에 지닌 물체나 사람, 동물 등을 인식하고 추적, 관리할 수 있는 기술이다. IC칩은 무선안테나와 함께 물체에 쉽게 부착할 수 있게 다양한 모양과 크기의 RFID태그(tag)에 내장되며 이러한 태그의 정보는 판독기(reader)라 불리는 무선단말기에 의해 읽혀지고, 네트워크에 연결된 컴퓨터에서 데이터 처리가 이루어진다.

도 4는 도 3의 시스템 구성을 설명하기 위한 구성도 이다.

상기 RF모듈(30)은 RF모듈회로(31)와, 불꽃감지기의 DIP스위치홀(32)과, 불꽃감지기 본체의 출력단자(33)와, 데이터출력 커넥터(34)로 구성된다. 불꽃감지기출력단자(33)와 RF모듈회로(31)는 와이어하네스(35)에 의하여 결합된다. 상기 불꽃감지기 본체의 출력단자(33)에 솔라셀(40)이 연결되어 3.3V 또는 5.5V 전압, DC 24V의 전원이 공급되며, 태양광이 존재치 않을 때는 하이브리드 개념으로 각각 일반전지 및 리튬이온의 전원이 공급될 수 있다. 안테나(20)는 RF모듈회로(31)와 결합되게 케이스 외부에 돌출 되어 구성된다.

본 발명은 상술한 바람직한 실시예들에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 간주한다.

본 발명에 의하면, 저전압과 저전류에 의하여 소비전력을 최소화할 수 있으며, 태양광을 이용할 수 있는 효과가 있다. 또한, 입력전압을 종래에는 24V DC를 사용하였으나, 3.3V 또는 그 이하 전압으로 작동할 수 있는 불꽃감지기를 구현할 수 있는 장점이 있다. 유비쿼터스 통신 방식을 화재감시용 불꽃감지기에 적용하므로 여러 가지 복합적인 환경에서뿐만 아니라 원격에서 화재/비화재를 감시하고 제어할 수 있는 장점이 있다.

특히, 특고압 송전탑과 같이 사람이 육안으로 판별하기 힘든 장소에 불꽃감지기를 설치하여 유비쿼터스 통신으로 이를 감지할 수 있고, 태양광을 이용하므로 전원을 불꽃감지기에서 스스로 해결할 수 있다.

따라서, 본 발명은 종래 기술과 달리 별도의 전원공급이 필요하지 않고, 별도의 통신선을 설치할 필요가 없다. 또, 네트워크 통신을 이용하므로 실시간으로 네트워크를 통해서 방재 상황을 원격에서 모니터링할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 단독형 불꽃감지기로 U-building, U-city, 방송국, 박물관, 문화재 관리소, 화력발전소, 제철소, 원자력발전소, 송전탑, 중공업 공장, 반도체 공장등 특수한 환경에 사용할 수 있는 장점이 있다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 공지의 광원(1)과, 적외선/자외선센서(2) 또는 IR센서(3)와, DC 전압원(41)과, PCB회로(10)와, 유비쿼터스 통신을 이용하고 PCB회로(10)내에 내장되는 RF모듈(30)과, 불꽃감지기 케이스(5)외부에 부착되어 유비쿼터스 통신을 할 수 있는 안테나(20)로 구성되는 유비쿼터스 통신을 이용하는 불꽃감지기에 있어서,

   상기 RF모듈(30)은 RF모듈회로(31)와, 불꽃감지기의 DIP스위치홀(32)과, 불꽃감지기 본체의 출력단자(33)와, 데이터출력 커넥터(34)로 구성되고, 상기 불꽃감지기의 전원회로에 전원을 공급하는 전원장치로 태양전지(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 통신을 이용하는 불꽃감지기.
3. 제 2항에 있어서, 상기 불꽃감지기의 전원장치는 일반전지 또는 리튬이온전지인 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 통신을 이용하는 불꽃감지기.
4. 삭제
5. 삭제

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