KR100998113B1

KR100998113B1 - 유비쿼터스 화재 방어시스템

Info

Publication number: KR100998113B1
Application number: KR1020080073716A
Authority: KR
Inventors: 강혜정; 홍정유; 강지호; 김명진
Original assignee: 랜스(주)
Priority date: 2008-07-28
Filing date: 2008-07-28
Publication date: 2010-12-02
Also published as: KR20100012365A

Abstract

본 발명은 유비쿼터스 화재 방어시스템에 관한 것으로서, 유비쿼터스 센서 네트워크를 이용하여 주요 지역의 화재가 발생하지 않도록 임계치 뿐만 아니라, 통계치 분석 및 변화추이 분석을 이용하여 화재 초기의 이상 징후를 실시간으로 감지하여 화재를 초기에 진압하여 화재 확산 후 발생하는 2차 피해를 방어하기 위한 유비쿼터스 화재 방어시스템에 관한 것이다.

본 발명인 유비쿼터스 화재 방어시스템은,

화재 감지 지역의 온도 및 습도를 감지하여 감지된 정보 및 화재 감시 지역의 영상 및 센서 아이디 정보를 중계노드수단으로 전송하거나 중계노드수단으로부터 전송되는 동작 신호에 의해 고체에어로졸소화기를 동작시키기 위한 화재이상징후감지수단과;

다수의 화재이상징후감지수단 및 화재이상징후관리수단 간의 정보 송수신을 중계하기 위하여 상기 화재이상징후감지수단이 작동되어 감지된 감지 정보 및 영상을 취합하여 화재이상징후관리수단으로 송수신하며, 화재이상징후관리수단으로부터 전송되는 고체에어로졸소화기 동작 신호를 송수신하기 위한 중계노드수단과;

상기 화재이상징후감지수단으로부터 전송되는 센서 아이디 정보, 감지 정보 및 감지 영상을 수집하여, 센서별 설정된 임계치와 비교 판단하여 임계치 이상일 경우에 해당 센서의 위치 정보 및 영상을 관리자에게 제공하여 화재 발생의 징후들을 사전에 포착하여 화재 발생 전에 진압하거나, 화재 발생시 해당 센서가 위치한 지역에 구성된 고체에어로졸소화기에 동작 신호를 전송하여 화재를 진압하기 위한 화재이상징후관리수단;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명을 통해 유비쿼터스 네트워크 기술을 화재 감지시스템에 도입하여 화재 발생 전에 징후를 감지하여 이를 관리자가 확인할 수 있도록 함과 동시에 화재 발생 시 국지적인 화재진압 시도를 통해 화재확산을 방지하고, 해당 관리자 및 기관에 이를 통보하여 신속한 조치를 취할 수 있도록 함으로써, 화재 발생 초기에 진압하여 화재확산 후 발생하는 2차 피해를 제거할 수 있게 된다.

유비쿼터스, 화재 감지, 사전 이상징후, 지그비, IP-USN.

Description

유비쿼터스 화재 방어시스템{Ubiquitous fire defense system.}

최근에는 차세대 국가정보화 정책의 일환으로 u-Korea의 체계적인 추진을 위하여 다양한 분야에 유비쿼터스의 도입을 추진하고 있다.

일반적으로, 유비쿼터스 센서 네트워크(USN:Ubiquitous Sensor Network)는 RFID 센서 또는 지그비(ZigBee) 센서 노드를 사용한다.

한편으로 RFID센서나 ZigBee와는 달리 기존 인터넷의 IP체계를 준수하는 IP-USN센서 노드를 이용하는 통신방식이 존재한다. IP-USN센서 노드는 노드 자체적으로 IP주소를 할당받고 독립적인 네트워크 개체로서 통신한다. IP-USN 통신 방식 의 장점으로는 개별노드 까지의 직접 통신이 가능하고 각 노드들의 이동성을 보장할 수 있다는 점이다.

이러한 센서와 센서노드를 이용하여 홈 네트워크에서 집안의 침입 탐지, 빌딩오토메이션, 가스 센서를 이용한 가스 안전 모니터링, 산업 현장에서 위치 인식 서비스나 물류 관리, 지능형 환경 모니터링으로 강수량 측정, 각종 의료 시스템이나 과학 분야에도 응용이 가능하다.

IP-USN의 무선 통신 방식은 지그비(ZigBee) 프로토콜과 유사하게 유비쿼터스 컴퓨팅을 위한 30m정도의 근거리 통신을 지원하는 IEEE 802.15.4 표준을 바탕으로 제안되었다.

그 상위에 경량의 패킷을 처리하기 위한 집적화된 IPv6 프로토콜이라고 할 수 있는 6LoWPAN 프로토콜 기술이 적용되어 IPv6통신을 한다.

필요하다면 첨단의 안테나 기술을 활용하여 통신 반경을 확장할 수도 있다.

센서 노드는 IP-USN 프로토콜을 사용하는 경우, 센서 네트워크용 임베디드 운영 체제(예: Tiny OS)를 설치하고, 멀티 홉 라우팅(multi-hop routing) 기술이 제공된다.

멀티 홉 라우팅 기술은 출력을 높일 필요가 없는 저전력을 기반으로 하는 라우팅으로서 각각의 노드가 상대방 노드의 데이터를 전달하는 중계자로서의 참여도 가능하며 이를 이용하면 도달할 수 없는 거리 또는 장애물에 가려진 목적지까지도 원하는 신호의 전송이 가능하다.

또한, 센서노드는 조도 센서, 온도 센서, 습도 센서, 적외선 센서, 가스 센 서, 초음파 센서, 가속도 센서, 바이오 센서 및 홈 오토메이션 센서등 인터페이스가 지원되는 다양한 센서들과 결합될 수 있다.

IP-USN은 근거리 무선통신을 제공하는 IEEE 802.15.4 표준을 바탕으로 프로토콜의 하나로서 가정, 사무실, 빌딩 등의 30m 내외의 근거리 통신과 유비쿼터스 컴퓨팅을 위한 기술을 제공하며 센서 네트워크, 홈 오토메이션, 빌딩 오토메이션(예:빌딩의 난방 환기 시스템(HVAC)), 모니터링 시스템에 사용된다.

또한, IP-USN센서 노드는 IEEE 802.1 또는 IEEE 802.15와 달리 초소형, 저전력, 저가격 시장에 적합하며, 반경 30m 내에서 250kbps의 전송속도로 데이타를 전송하며, 하나의 무선 네트워크에 약 255대의 기기를 연결할 수 있고 메시(Mesh) 네트워크 구조를 이용하면 멀티 홉 라우팅 기능을 사용하여 통신할 수 있다.

센서 네트워크 노드를 위한 RF 모듈로는 IEEE 802.15.4기반의 모듈을 사용하며 저렴한 가격, 저전력을 특징으로 IEEE 802.15.4의 표준화된 PHY/MAC 레이어를 기반으로 하여 상위 계층 프로토콜 및 어플리케이션을 규격화한 무선통신에 사용된다.

상기의 IP-USN기술은 센서나 소규모 네트워크의 다양성만큼이나 많은 분야에 활용될 수 있다.

한편, 종래의 화재 감지 및 소화 시스템은 화재를 초기에 감지하여 이에 따른 적절한 조치를 취하는 것이 아니라, 화재가 발생할 경우에 소화 시스템이 작동하게 되므로 어느 정도 확산된 시점에 진압하게 되어 이에 따른 피해가 심각해지는 문제점을 가지고 있었다.

즉, 화재를 초기에 감지하고 화재가 어느 정도 확산되기 전에 진압하는 것이 불가능한 문제점을 가지고 있었다.

또한, 종래의 기체/액체/분말 소화기는 소화 후 2차 피해가 발생하여 이에 따른 피해 정도가 심각하였다.

따라서, 화재 발생 전에 징후를 감지하여 관리자에게 실시간으로 통보하고 사전 조치를 취할 수 있도록 하여 이에 따른 심각한 피해를 사전에 예방하기 위한 기술과 화재 발생 전 및 화재 확산, 진압 후의 모든 상황을 수집 및 분석하여 추후에 발생할 수 있는 화재 예방에 필요한 데이터를 정립시켜 이에 따른 화재 예방을 위한 정책 수립에 도움이 되는 기술을 필요로 하게 되었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 유비쿼터스 네트워크 기술을 화재 감지시스템에 도입하여 화재 발생 전에 나타나는 이상 징후를 감지하여 이를 관리자가 확인할 수 있도록 함과 동시에 화재 발생 시 발생부위에만 작용하는 국지적인 화재진압을 통해 화재가 확산되는 것을 방지하고, 해당 관리자 및 기관에 이를 통보하여 신속한 조치를 취할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 실시간으로 수집된 감지 데이터 이외에 영상을 분석하여 화재 발생 전의 이상 징후를 수집하여 2차 피해 발생을 사전에 미리 방지할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 실시간으로 감지센서들로부터 전송되는 데이터들을 분석하여 임계치 이상의 감지 신호가 발생할 경우에 즉각적으로 대처할 수 있도록 관리자 혹은 유관기관 혹은 경비업체 등에 메세지 및 경보 알람 등을 실시간으로 전송할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 화재 발생 전 및 화재 확산, 진압 후의 모든 상황을 수집 및 분석하여 추후에 발생할 수 있는 화재를 예방하는데 필요한 데이터로 활용할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 화재이상징후관리수단의 제어와 관계없이 임계치판단부에서 직접 소화기를 작동시켜 화재를 진압하거나 화재이상징후관리수단의 제 어 및 임계치판단부의 제어와 관계없이 현장의 관리자가 직접 소화기를 작동시킬 수 있도록 함으로써, 화재 진압의 3중 안정 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 임계치 판단 이외에 평소의 온도 변화와는 다른 상황이 발생할 경우에 화재발생의 초기로 인지하여 즉각적으로 대처할 수 있도록 관리자 혹은 유관기관 혹은 경비업체 등에 메세지 및 경보 알람 등을 실시간으로 전송할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여,

본 발명의 일실시예에 따른 유비쿼터스 화재 감지시스템은,

화재 감지시스템에 있어서,

상기 화재이상징후감지수단으로부터 전송되는 센서 아이디 정보, 감지 정보 및 감지 영상을 수집하여, 센서별 설정된 임계치와 비교 판단하여 임계치 이상일 경우에 해당 센서의 위치 정보 및 영상을 관리자에게 제공하여 화재 발생의 징후들을 사전에 포착하여 화재 발생 전에 진압하거나, 화재 발생시 해당 센서가 위치한 지역에 구성된 고체에어로졸소화기에 동작 신호를 전송하여 화재를 진압하기 위한 화재이상징후관리수단;을 포함하여 구성되어 화재 초기에 이상 징후를 감지하여 이상 징후발생시 고체에어로졸소화기를 동작시켜 화재의 확대를 방지하는 것을 특징으로 한다.

이상의 구성 및 작용을 지니는 본 발명에 따른 유비쿼터스 화재 감지시스템은 유비쿼터스 네트워크 기술을 화재 감지시스템에 도입하여 화재 발생 전에 징후를 감지하여 이를 관리자가 확인할 수 있도록 함과 동시에 화재 발생 시 국지적인 화재진압 시도를 통해 화재확산을 방지하고, 해당 관리자 및 기관에 이를 통보하여 신속한 조치를 취할 수 있도록 함으로써, 화재 발생 초기에 진압하여 화재확산 후 발생하는 2차 피해를 제거할 수 있게 된다.

또한, 실시간으로 수집된 감지 데이터 이외에 영상을 분석하여 화재 발생 전의 이상 징후를 수집하여 2차 피해 발생을 사전에 미리 방지할 수 있게 된다.

또한, 실시간으로 감지센서들로부터 전송되는 데이터들을 분석하여 임계치 이상의 감지 신호가 발생할 경우에 즉각적으로 대처할 수 있도록 관리자 혹은 유관기관 혹은 경비업체등에 메세지 및 경보 알람등을 실시간으로 전송할 수 있게 된다.

또한, 화재 발생 전 및 화재 확산, 진압 후의 모든 상황을 수집 및 분석하여 추후에 발생할 수 있는 화재를 예방하는데 필요한 데이터로 활용할 수 있게 된다.

또한, 화재이상징후관리수단의 제어와 관계없이 임계치판단부에서 직접 소화기를 작동시켜 화재를 진압하거나 화재이상징후관리수단의 제어 및 임계치판단부의 제어와 관계없이 현장의 관리자가 직접 소화기를 작동시킬 수 있도록 함으로써, 화재 진압의 3중 안정 시스템을 제공하게 된다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 유비쿼터스 화재 방어시스템은,

또한, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 유비쿼터스 화재 방어시스템은,

상기 화재이상징후감지수단으로부터 전송되는 센서 아이디 정보, 감지 정보 및 감지 영상을 수집하여, 이상 패턴이 추출되거나 센서별 설정된 임계치와 비교 판단하여 임계치 이상일 경우에 해당 센서의 위치 정보 및 영상을 관리자에게 제공하여 화재 발생의 징후들을 사전에 포착하여 화재 발생 전에 진압하며 화재 발생시 해당 센서가 위치한 지역에 구성된 고체에어로졸소화기에 동작 신호를 전송하여 화재를 진압하기 위한 화재이상징후관리수단;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 이상 패턴의 추출은,

온도 및 습도의 변화시 시간축 대비 온도축 및 습도축의 기울기 값을 평상시의 기울기 값과 비교하여 평상시 기울기 값보다 높을 경우 또는 온도 및 습도의 변화시 동일 시간의 며칠전 온도 및 습도와 비교하거나 일간, 주간, 월간, 년간의 온도 및 습도와 비교하여 급격한 온도 및 습도의 변화가 발생할 경우인 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 화재이상징후감지수단은,

화재 감지 지역의 화재 감지를 위한 온도 및 습도 감지 정보를 다수의 온습도감지센서로부터 수집하는 화재방어용데이터수집부와,

임계치 정보를 저장하고 있으며, 상기 화재방어용데이터수집부로부터 획득한 데이터가 임계치를 넘는지를 판단하는 임계치판단부와,

화재 감지 지역의 연기 및 불꽃의 영상을 감지하며, 설정된 금지 시간에 물체가 나타나면 이를 감지하여 영상데이터를 수집하는 화재인식카메라부와,

상기 감지 정보 및 촬영된 영상을 전송하고 화재이상징후관리수단으로부터 전송되는 정보를 수신하여 화재이상징후제어부로 전송하기 위한 무선통신부와,

화재이상징후관리수단으로부터 전송되는 정보를 분석하여 온습도감지센서, 화재인식카메라부를 동작시키거나 정지시키는 기능을 수행하며, 고체에어로졸소화기를 동작 신호일 경우에 동작 신호를 고체에어로졸소화기로 전송하거나 상기 임계치판단부로부터 임계치 초과에 따른 동작 신호를 고체에어로졸소화기로 전송하기 위한 화재이상징후제어부와,

상기 화재이상징후제어부에서 전송되는 동작 신호를 수신받아 고체에어로졸소화기를 동작시키거나, 고체에어로졸소화기가 동작할 경우에 이에 따른 동작 완료신호를 전송하기 위한 화재진압동작부와,

상기 화재진압동작부로부터 동작 신호를 수신받아 동작하는 고체에어로졸소화기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 임계치판단부는,

상기 화재방어용데이터수집부로부터 획득한 데이터가 사전에 입력된 임계치 데이터를 초과할 경우에 화재이상징후관리수단의 제어와 관계없이 화재이상징후제어부에 동작 신호를 전송하여 고체에어로졸소화기를 직접 동작시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 부가적인 양상에 따라 유비쿼터스 화재 방어시스템은,

화재이상징후관리수단의 제어 및 화재이상징후제어부의 제어와 관계없이 화재감지 지역에 설치된 고체에어로졸소화기를 관리자가 직접 작동시켜 화재를 진압하기 위한 소화기수동동작부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 화재이상징후감지수단은,

스타 네트워킹, 애드-혹 네트워킹 및 메쉬 네트워킹을 바꿀 수 있으며 라우팅 기능을 자동, 수시로 바꿀 수 있는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 중계노드수단은,

IP-USN의 통신 규약을 기반으로 하고 있는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 화재이상징후관리수단은,

화재이상징후감지수단으로부터 전송되는 센서 아이디 정보, 감지 정보 및 고체에어로졸소화기에 동작 신호를 전송시 동작 완료 신호를 수집하는 화재이상징후정보수집부와,

화재이상징후감지수단으로부터 전송되는 감지 영상을 수집하는 화재이상징후영상수집부와,

상기 화재이상징후정보수집부로부터 수집된 정보 이외에 이상 징후에 대한 추가적 판단을 실행하기 위하여 상기 화재이상징후영상수집부에서 수집된 감지 영상을 분석하여 비정상적 패턴을 획득하기 위한 비정상패턴획득부와,

상기 화재이상징후정보수집부 및 화재이상징후영상수집부를 통해 수집된 센서 아이디 정보에 따라 감지 정보 및 감지 영상 및 해당 센서의 위치 정보를 저장하는 화재이상징후정보데이터베이스와,

설정된 온도 및 습도에 관한 경보 발생의 판단 기준을 설정하기 위한 센서별임계치설정부와,

상기 화재이상징후정보수집부를 통해 수집된 센서의 감지 정보와 센서별임계치설정부를 통해 설정된 임계치와 비교하기 위한 센서별임계치비교부와,

상기 센서별임계치설정부에 의해 설정된 임계치 및 센서별임계치비교부에 의해 비교된 임계치 및 임계치 이상일 경우에 이를 사용자가 확인할 수 있도록 디스플레이부에 해당 정보를 표시하기 위한 센서별임계치표시부와,

상기 센서별임계치비교부에 의해 비교 판단된 임계치가 설정된 임계치 이상 일 경우에 경보를 발생시키기 위한 경보발생부와,

상기 센서별임계치비교부에 의해 판단 결과 임계치 이상일 경우에 해당 화재이상징후감지수단의 위치를 센서 아이디 정보를 참조하여 추출하기 위한 위치추출부와,

상기 각각의 부 및 화재이상징후정보데이터베이스에 제어 신호를 전달하기 위한 화재이상징후관리제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 상기 화재이상징후관리수단은,

상기 화재이상징후정보수집부에 의해 수집된 온도 및 습도의 변화시 시간축 대비 온도축 및 습도축의 기울기 값을 화재이상징후정보데이터베이스에 저장되어 있는 평상시 기울기 값과 비교하여 평상시 기울기 값보다 높은지를 분석하기 위한 변화추이분석부와,

상기 화재이상징후정보수집부에 의해 수집된 온도 및 습도의 변화시 화재이 상징후정보데이터베이스에 저장되어 있는 동일 시간의 며칠전 온도 및 습도와 비교하거나 일간, 주간, 월간, 년간의 온도 및 습도와 비교하여 급격한 온도 및 습도의 변화 유무를 분석하기 위한 통계치분석부와,

상기 화재이상징후정보수집부 및 화재이상징후영상수집부를 통해 수집된 센서 아이디 정보에 따라 감지 정보 및 감지 영상 및 해당 센서의 위치 정보와, 온도 및 습도의 평상시 기울기 값 정보와, 동일 시간의 며칠전 온도 및 습도 정보와, 동일 시간의 일간, 주간, 월간, 년간의 온도 및 습도 정보를 저장하는 화재이상징후정보데이터베이스와,

상기 센서별임계치설정부에 의해 설정된 임계치 및 센서별임계치비교부에 의해 비교된 임계치 및 임계치 이상일 경우와, 상기 변화추이분석부에 의해 분석된 온도축 및 습도축의 변화된 기울기 값과 평상시 기울기 값, 통계치분석부에 의해 분석된 며칠전, 일간, 주간, 월간, 년간의 온도 및 습도와 변화된 온도 및 습도를 사용자가 확인할 수 있도록 디스플레이부에 해당 정보를 표시하기 위한 센서별임계치표시부와,

상기 센서별임계치비교부에 의해 비교 판단된 임계치가 설정된 임계치 이상일 경우와, 변화추이분석부 및 통계치분석부에 의해 분석된 정보가 이상 패턴일 경 우에 경보를 발생시키기 위한 경보발생부와,

상기 센서별임계치비교부에 의해 판단 결과 임계치 이상일 경우와, 변화추이분석부 및 통계치분석부에 의해 분석된 정보가 이상 패턴일 경우에 해당 화재이상징후감지수단의 위치를 센서 아이디 정보를 참조하여 추출하기 위한 위치추출부와,

또한, 부가적인 양상에 따라 상기 화재이상징후정보데이터베이스에 저장된 감지 정보 및 감지 영상에 대한 평상시 패턴을 추출하여 센서별임계치설정부의 임계치를 자동으로 설정하기 위한 임계치자동설정부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 경보발생부는,

디스플레이부에 관리자가 육안으로 쉽게 확인할 수 있도록 표시하기 위한 경보표시부와,

관리자가 청각적으로 쉽게 확인할 수 있도록 스피커를 통해 출력하기 위한 알람출력부와,

관리자, 유지보수 업체, 경비 업체, 유관 기관의 전화 번호 혹은 이동통신 단말기로 단문메세지를 송신하기 위한 메세지송신부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 부가적인 양상에 따라 감지센서를 통해 전송되는 센서데이터 및 경보 정보를 분석하여 통계하는 통계제공부와,

상기 통계제공부에서 처리된 분석 정보 및 실시간 경보 정보를 저장하고 관리하기 위한 통계정보데이터베이스를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 유비쿼터스 화재 방어시스템의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유비쿼터스 화재 방어시스템의 전체 구성도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 유비쿼터스 화재 방어시스템은,

화재 감지 지역의 온도 및 습도를 감지하여 감지된 정보 및 화재 감시 지역의 영상 및 센서 아이디 정보를 중계노드수단으로 전송하거나 중계노드수단으로부터 전송되는 동작 신호에 의해 고체에어로졸소화기를 동작시키기 위한 화재이상징후감지수단(100)과;

다수의 화재이상징후감지수단 및 화재이상징후관리수단 간의 정보 송수신을 중계하기 위하여 상기 화재이상징후감지수단이 작동되어 감지된 감지 정보 및 영상을 취합하여 화재이상징후관리수단으로 송수신하며, 화재이상징후관리수단으로부터 전송되는 고체에어로졸소화기 동작 신호를 송수신하기 위한 중계노드수단(200)과;

상기 화재이상징후감지수단으로부터 전송되는 센서 아이디 정보, 감지 정보 및 감지 영상을 수집하여, 센서별 설정된 임계치와 비교 판단하여 임계치 이상일 경우에 해당 센서의 위치 정보 및 영상을 관리자에게 제공하여 화재 발생의 징후들을 사전에 포착하여 화재 발생 전에 진압하거나, 화재 발생시 해당 센서가 위치한 지역에 구성된 고체에어로졸소화기에 동작 신호를 전송하여 화재를 진압하기 위한 화재이상징후관리수단(300);을 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명의 다른 일실시예에 따라 유비쿼터스 화재 방어시스템은,

상기 화재이상징후감지수단으로부터 전송되는 센서 아이디 정보, 감지 정보 및 감지 영상을 수집하여, 이상 패턴이 추출되거나 센서별 설정된 임계치와 비교 판단하여 임계치 이상일 경우에 해당 센서의 위치 정보 및 영상을 관리자에게 제공하여 화재 발생의 징후들을 사전에 포착하여 화재 발생 전에 진압하며 화재 발생시 해당 센서가 위치한 지역에 구성된 고체에어로졸소화기에 동작 신호를 전송하여 화재를 진압하기 위한 화재이상징후관리수단(300);을 포함하여 구성된다.

동작 원리를 간략히 설명하자면, 화재이상징후감지수단에 의해 온도 및 습도및 해당 영상 정보를 중계노드수단에 전송하여 화재이상징후관리수단에서 전송하는 감지 정보 및 영상 정보를 수신받으면 수신된 정보의 종류를 구분하여 설정된 임계치와 비교 판단하여 임계치 이상일 경우에 해당 센서의 위치 정보를 관리자에게 제 공하게 되며, 화재이상징후관리수단에서 전송되는 에어로졸 동작 신호를 화재이상징후감지수단으로 전송하여 이에 대한 동작 완료 신호를 화재이상징후관리수단에 전송하게 되는 것이다.

또한, 다른 일실시예에 따른 본 발명의 시스템 동작 원리를 간략히 설명하자면, 화재이상징후감지수단에 의해 온도 및 습도 및 해당 영상 정보를 중계노드수단에 전송하여 화재이상징후관리수단에서 전송하는 감지 정보 및 영상 정보를 수신받으면 수신된 정보의 종류를 구분하여 이상 패턴이 추출되거나 설정된 임계치와 비교 판단하여 임계치 이상일 경우에 해당 센서의 위치 정보를 관리자에게 제공하게 되며, 화재이상징후관리수단에서 전송되는 에어로졸 동작 신호를 화재이상징후감지수단으로 전송하여 이에 대한 동작 완료 신호를 화재이상징후관리수단에 전송하게 되는 것이다.

그리고, 화재 이상 징후 발생시 혹은 필요에 따라 상기 화재이상징후관리수단은 유지보수업체, 유관기관, 경비업체와 네크워크망을 통해 연결되어 비상 상황 발생 정보 및 필요 정보를 수시로 혹은 필요에 따라 송수신하게 된다.

상기 화재이상징후관리수단은 영상의 패턴을 분석하여 사전에 정의되지 않은 비정상적인 데이터의 패턴을 판단하여 센서 정보만으로 부족할 경우를 대비하여 화재 원인을 감시하고 실시간 경보를 발생시키는 기능을 담당하게 된다.

상기에 서술한 바와 같이 장점은 온습도감지센서의 네트워크 상태가 중계노드수단의 통제를 받으면서 네트워크에 필요한 라우팅 및 구성 매커니즘이 조작이 필요없이 자동으로 설정될 수 있다는 것이다.

즉, 센서 네트워크는 자기조직적이고 이를 통해 온습도감지센서 특정 전개 또는 네트워크 관리 활동들을 필요로 하지 않는 손쉽고 사용자가 원하는 곳에 온습도감지센서를 설치하면 자동으로 중계노드수단과 최적의 네트워크를 구성하게 된다.

온습도감지센서의 네트워크는 네트워크 구성이 네트워크로부터 추가 및 삭제되어지는 각기 다른 온습도감지센서들로 인해 다이나믹하게 변경되는 복잡한 환경 및 구현들에 적응될 수 있다.

메쉬 네트워킹 방식은 중계노드수단이 다른 온습도감지센서에 요청을 내릴 수 있다.

즉, 최초 온습도감지센서에 다른 온습도감지센서와 통신이 가능한지를 중계노드수단에서는 각 온습도감지센서에 요청을 내리며(Broadcasting Notice), 다른 온습도감지센서에서 가능성을 송신한다.

이때, 다른 온습도감지센서가 최초 온습도감지센서와 통신을 하고 중계노드수단은 최초 온습도감지센서의 데이터를 중복으로 확인할 수 있다.

상기와 같은 이유는 온습도감지센서가 동작중에 파손, 훼손등 여러가지 이유로 중계 역할의 온습도감지센서가 그 중계 역할을 못할 경우 중계노드수단에서는 가능한 통신 채널을 확보할 필요가 있기 때문이다.

물론 상기와 같은 네트워크 구성 자체도 완전 자동으로 진행된다.

또한, 중계노드수단이 하나 더 구성되어 있을 수 있다.

이미 구성되어진 중계노드수단에 다른 중계노드수단이 접목이 되는 것이다. 이 구성에서 종래의 중계노드수단은 여러 온습도감지센서를 통해 신규 중계노드수단과 통신하게 되며, 인증 절차에 의해 인증이 되면 모든 온습도감지센서를 공유하게 된다.

이러한 구성은 중간에 제어 역할을 하는 중계노드수단을 사용함으로써 온습도감지센서에 의한 네트워크 구성을 중계노드수단에 의한 네트워크 구성으로 바꿀 수 있으며 제어 위주의 네트워크에서 데이터 위주의 네트워크로 바꿀 수 있다.

상기 중계노드수단은,

IP-USN의 통신 규약을 기반으로 하고 있는 것을 특징으로 하며, 이러한 이유는 저전력을 소비하므로 화재 감시를 위해 설치되는 센서들의 항시 동작을 위해서는 전원 관리가 중요하므로 이에 따라 가장 효율적인 IP-USN 통신을 이용하게 되는 것이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유비쿼터스 화재 방어시스템의 화재이상징후감지수단 블록도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 화재이상징후감지수단(100)은,

화재 감지 지역의 화재 감지를 위한 온도 및 습도 감지 정보를 다수의 온습도감지센서(120)로부터 수집하는 화재방어용데이터수집부(130)와,

임계치 정보를 저장하고 있으며, 상기 화재방어용데이터수집부로부터 획득한 데이터가 임계치를 넘는지를 판단하는 임계치판단부(170)와,

화재 감지 지역의 연기 및 불꽃의 영상을 감지하며, 설정된 금지 시간에 물체가 나타나면 이를 감지하여 영상데이터를 수집하는 화재인식카메라부(110)와,

상기 감지 정보 및 촬영된 영상을 전송하고 화재이상징후관리수단으로부터 전송되는 정보를 수신하여 화재이상징후제어부로 전송하기 위한 무선통신부(180)와,

화재이상징후관리수단으로부터 전송되는 정보를 분석하여 온습도감지센서, 화재인식카메라부를 동작시키거나 정지시키는 기능을 수행하며, 고체에어로졸소화기를 동작 신호일 경우에 동작 신호를 고체에어로졸소화기로 전송하거나 상기 임계치판단부로부터 임계치 초과에 따른 동작 신호를 고체에어로졸소화기로 전송하기 위한 화재이상징후제어부(160)와,

상기 화재이상징후제어부에서 전송되는 동작 신호를 수신받아 고체에어로졸소화기를 동작시키거나, 고체에어로졸소화기가 동작할 경우에 이에 따른 동작 완료신호를 전송하기 위한 화재진압동작부(150)와,

상기 화재진압동작부로부터 동작 신호를 수신받아 동작하는 고체에어로졸소화기(140)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

즉, 화재 감지 지역에 온습도감지센서(120)를 구성하여 온도 및 습도를 감지하며, 감지된 정보를 화재방어용데이터수집부(130)에서 수집하게 된다.

또한, 센서들로부터 수집된 데이터만으로 부족할 경우를 대비하여 화재 감지 지역의 연기 및 불꽃의 영상을 감지하며, 설정된 금지 시간에 물체가 나타나면 이를 감지하여 영상데이터를 수집하는 화재인식카메라부(110)를 통해 촬영된 영상을 분석하여 비정상패턴 정보를 인지하여 이에 따른 조치를 취할 수 있도록 구성하여 1차 감지 및 2차 확인에 걸친 이상 징후를 사전에 대비할 수 있는 멀티 확인 과정 을 거치게 되는 것이다.

또한, 다른 일실시예에 따라 상기 화재인식카메라부(110)를 제외한 나머지 각각의 부로 구성되는 화재이상징후감지수단(100)은 정전시에도 일정시간 이상 데이터를 수집하고 소화기를 동작시킬 수 있도록 배터리를 내장하도록 구성하여 정전시를 대비할 수 있게 할 수 있다.

또한, 상기 화재인식카메라부는 인터넷망 혹은 네트워크망과 연결되어 원격지에 있는 화재이상징후관리수단에서 동작 및 정지시키며, 해당 영상 정보를 확인하게 되는 것이다.

또한, 화재이상징후제어부(160)는 화재이상징후관리수단으로부터 전송되는 정보를 분석하여 온습도감지센서를 동작시키거나 정지시키는 기능을 수행하며, 고체에어로졸소화기를 동작 신호일 경우에 동작 신호를 고체에어로졸소화기로 전송하기 위한 기능을 담당하게 되는데, 이는 감지 센서가 설치 구성된 현장을 수시로 확인하는 불편함 및 관리에 따른 비용 상승을 최소화시키기 위하여 원격지에 구성된 화재이상징후관리수단에 의해 통합 관리가 가능하게 된다.

또한, 상기 화재이상징후감지수단은,

기본적으로 패킷의 중계 기능을 가지며 이러한 중계기능은 운용자의 명령에 따라 토폴로지 형태를 달리 할 수 있다.

센서노드의 중계와 관련해서는 Star 방식, Tree 방식, Ad-Hoc 메쉬 토폴로지 형태를 구성할 수 있으며 이러한 라우팅 기능은 자동적으로 구성되도록 설정하거나 운용자가 중계 형태를 강제로 구성하여 홉간 센서노드들을 구체적으로 지정해서 구 성할 수 있다.

설치 장소나 위치의 변경이 없다면 고정 경로 전송 방식을 이용하여 센서노드의 전송경로를 최초에 정해진 방식대로 구성하는 방식을 사용하면 된다. 그렇지 않고 센서노드의 설치 장소나 노드의 추가 삭제가 반복되는 경우에는 자동으로 라우팅이 설정되도록 하여 메시지가 발생할 때 마다 최적의 경로를 찾아서 목적지까지 메시지를 전송하도록 한다. 이 때에는 인접해 있는 신호 레벨의 강도가 우수한 센서노드를 수시로 확인하여 전송 경로에 반영하게 된다.

네트워크 망은 센서노드에서 라우터로의 전송 방식에 따라 Star, Tree 와 Ad-Hoc을 지원하는 센서노드에서의 메쉬네트워크 토폴로지로 구분할 수 있다.

스타 토폴로지를 지원하는 네트워크는 라우터와 각각의 센서노드들간에 일대일 통신을 하고 각각의 센서노드들은 중앙의 라우터로부터 통제를 받는다.

상기 스타 네트워킹 방식은 다수의 센서노드와 하나로 집중된 라우터에서 빠른 데이터 통신이 가능하다는 장점을 가지고 있고 모든 센서노드들의 상태를 라우터에서 항상 파악할 수 있다는 장점이 존재한다.

또한, 스타 형 네트워크가 가지는 장점은 센서노드를 등록하거나 삭제할 때 라우터의 조작으로 가능하며, 다른 센서에 영향을 주지 않는 장점이 있다.

이 장점을 이용하여 최초 센서노드를 구성할 때 사용자는 스타 네트워킹의 형태로 시작하여 망을 구성할 수 있다. 그러나 모든 센서노드가 라우터와 통신이 가능한 반경에 있어야 한다는 제약 조건이 따른다.

트리 형태의 토폴로지 구성은 스타 형의 네트워크에서 전송 범위를 확장한 형태의 토폴로지라고 볼 수 있다. 트리 형태는 노드들 간에 parent와 child 개념의 종속관계가 존재하고 모든 child 노드들은 parent를 거쳐서만 외부의 parent나 라우터와 통신할 수 있게 된다.

트리 형태는 스타 형의 장점을 살려 원거리에 있는 센서노드까지 통신이 가능하도록 지원할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 망 구성이 까다롭고 각 노드 별로 parent, child의 역할 분담을 필요로 한다.

Ad-Hoc 네트워킹 방식은 각각의 센서노드가 통신의 주체 역할을 할 수 있는 것을 의미하고 이러한 Ad-Hoc 기능을 이용하여 수시로 최적의 라우팅 경로를 찾아서 목적지까지 전송하는 형태의 데이터 전송 망 형태를 메쉬 네트워크라고 부른다. 메쉬 형태 네트워크는 중앙의 라우터로 집중되는 모든 센서노드들간에 통신 경로가 가능하여 그물처럼 얽힌 네트워크라는 의미를 내포하고 있다.

Ad-Hoc 메쉬 네트워킹은 연동되어 있는 센서노드의 요청에 의해 중계노드가 되기도 하고 자신의 센서데이터를 보내고자 할 때에는 인접노드에게 중계요청을 하는, 노드의 이중적인 기능이 존재하고 이러한 방식으로 각각의 센서노드들은 역할을 바꾸어 가며 최종 목적지를 찾아 가게 된다.

Ad-Hoc 메쉬 네트워킹에서의 최대 장점은 거리의 제한 지역에 존재하는 센서노드가 있을 경우 다른 센서노드와 통신을 하여 거리의 한계를 극복할 수 있다는 점이다.

이러한 네트워크의 변경은 각각의 센서노드가 결정 주체가 되며 이때의 센서노드들은 일종의 라우터 기능을 갖게 된다.

메쉬네트워크의 구성은 다음과 같은 단계에 의해 수행된다.

먼저 거리의 제한에 의해 라우터와 직접 연결이 되지 않는 센서노드가 통신 가능한 센서노드에게 네트워크 전송 참여 요청을 한다.

이때, 참여 요청을 받은 센서노드는 최종 라우터에 이러한 사실을 알리게 되며 라우터에서는 센서노드의 홉간 노드아이디(Node ID)를 확인하여 메시지의 경로를 확인하고 감시한다.

상기 노드아이디(Node ID)는 2바이트(16비트)를 사용하며 각각의 센서노드와 관련된 라우팅 정보는 라우터에 등록되어 관리된다.

상기에 서술한 바와 같이 메쉬네트워크의 장점은 센서노드의 네트워크 상태가 라우터의 통제를 받으면서 네트워크에 필요한 라우팅 및 구성 매커니즘이 별도의 조작 없이 센서노드에 의해 자동으로 설정될 수 있다는 것이다.

즉, 센서 네트워크는 자기 조직적이고 이를 통해 센서노드의 특정 전개 또는 네트워크 관리 활동들을 필요로 하지 않으며 손쉽게 사용자가 원하는 곳에 무작위로 센서노드를 설치하더라도 자동으로 라우터와 최적의 네트워크를 구성할 수 있다.

메쉬 네트워크는 네트워크 구성이 노드의 추가 및 삭제가 반복되는 성격을 가진 망에서 각 센서노드들의 자체적인 라우팅결정 방식에 의존하여 다이나믹한 망 구성을 필요로 하는 곳에 유용할 수 있다.

위의 라우팅 방식은 각 센서노드의 제어 시스템으로부터 static방식의 구성으로 전송경로를 운용자의 명령에 의해 고정적으로 사용할 수 도 있고 모든 라우팅 경로를 센서노드에게 맡기는 dynamic방식의 구성을 취할 수도 있으며 이에 대한 결정은 운용자의 선택에 따라 결정된다.

그러므로 망을 최초로 설계할 때 자신이 설계할 망의 특성을 먼저 파악하고 그에 맞는 적절한 형태의 망 구성을 선택하는 것이 망을 설계하는데 있어 중요한 단계의 하나가 된다

이때, 다른 감지센서가 최초 감지센서와 통신을 하고 센서노드는 최초 감지센서의 데이터를 중복으로 확인할 수 있다.

상기와 같은 이유는 감지센서가 동작중에 파손, 훼손등 여러가지 이유로 중계 역할의 감지센서가 그 중계 역할을 못할 경우 센서노드에서는 가능한 통신 채널을 확보할 필요가 있기 때문이다.

물론 상기와 같은 네트워크 구성 자체도 완전 자동으로 진행된다. 또한, 중계센서노드가 하나 더 구성되어 있을 수 있다.

한편, 상기 임계치판단부는,

상기 화재방어용데이터수집부로부터 획득한 데이터가 사전에 입력된 임계치 데이터를 초과할 경우에 화재이상징후관리수단의 제어와 관계없이 화재이상징후제어부에 동작 신호를 전송하여 고체에어로졸소화기를 직접 동작시키는 것을 특징으로 하는데, 이때 화재진압동작부(150)는 상기 화재이상징후제어부에서 전송되는 동작 신호를 수신받아 고체에어로졸소화기를 동작시키거나, 고체에어로졸소화기가 동작할 경우에 이에 따른 동작 완료신호를 전송하게 된다.

본 발명의 기본적인 시스템의 동작은 화재이상징후관리수단에서 화재이상징 후제어부에 고체에어로졸소화기 원격 동작 신호를 전송하는 방식으로 화재이상징후제어부에서는 화재이상징후관리수단으로부터 전달받은 동작 신호를 참조하여 소화기를 작동시키는 것이며, 이는 온도 및 습도를 포함한 센서들로부터 수집되는 다양한 데이터의 이상 패턴을 추출하여 화재 초기임을 인지 후 화재 진압을 시도하는 것이다.

상기 이상 패턴 추출이란 온도 및 습도의 변화시 시간축 대비 온도축 및 습도축의 기울기 값을 평상시의 기울기 값과 비교하여 평상시 기울기 값보다 높을 경우 또는 온도 및 습도의 변화시 동일 시간의 며칠전(관리자에 의해 설정된 기간 예를 들어 1일전 혹은 2~3일 이상 등) 온도 및 습도와 비교하거나 일간, 주간, 월간, 년간의 온도 및 습도와 비교하여 급격한 온도 및 습도의 변화가 발생(예를 들어 보통 1~2도 정도의 변화가 발생하는데 갑자기 2도 이상의 변화가 발생할 경우를 의미하며 이상 패턴으로 인식하기 위하여 관리자에 의해 몇도 이상 급격한 변화가 발생할 경우에 이상 패턴으로 인식하는 것으로 정의할 수 있다. 이를 위해 별도의 이상패턴추출설정부(미도시)를 구성할 수 있다.)할 경우를 의미한다.

이를 화재진압 1단계로 정의할 수 있다.

상기의 경우에는 네트워크가 정상적으로 동작하고 있는 상태이지만 네트워크 단절 장애로 인하여 화재이상징후제어부가 화재이상징후관리수단으로부터 소화기 작동 신호를 전달받지 못하는 상황에서 화재이상징후관리수단의 제어와 관계없이 소화기를 동작시키기 위하여 임계치판단부를 구성하게 되는데, 이는 상기 화재방어용데이터수집부로부터 획득한 데이터가 사전에 입력된 임계치 데이터를 초과할 경 우에 화재이상징후관리수단의 제어와 관계없이 화재이상징후제어부에 동작 신호를 전송하여 고체에어로졸소화기를 직접 동작시키게 되는 것이다.

이를 화재진압 2단계로 정의할 수 있다.

상기 임계치판단부에 임계치 정보를 저장하게 되는데 임계치 정보는 사전에 최초 설정된 정보일 수 있으며, 네트워크가 단절되기 전까지의 최종 수신된 정보일 수도 있다.

또한, 반드시 네트워크가 단절될 경우에 한정되어 동작하는 것이 아니라, 필요에 따라 관리자에 의해 설정될 경우에 원격 동작 신호 수신없이 자체적으로 판단하여 동작시킬 수 있다.

또한, 부가적인 양상에 따라 화재이상징후관리수단의 제어 및 화재이상징후제어부의 제어와 관계없이 화재감지 지역에 설치된 고체에어로졸소화기를 관리자가 직접 작동시켜 화재를 진압하기 위한 소화기수동동작부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 소화기수동동작부는 화재이상징후관리수단의 제어 및 화재이상징후제어부의 제어와 관계없이 화재감지 지역에 설치된 고체에어로졸소화기를 관리자가 직접 작동시켜 화재를 진압하는 기능을 담당하는데, 이는 화재이상징후관리수단과 화재이상징후제어부의 제어 여부에 관계없이 현장에서 관리자가 직접 소화기를 작동시켜 화재를 진압하기 위한 것이다. 즉, 현장에 있는 관리자가 인지할 수 있는 화재발생 상황에서 화재이상징후관리수단과 화재이상징후제어부의 개입 여부와는 별개로 화재를 진압할 수 있도록 하기 위한 것이며, 상기 화재진압 1단계 및 2단계 모두 동작하지 않을 경우에 혹은 본 발명의 시스템이 개입되기 이전에 화재를 진압할 필요가 있을 경우에 작동시키는 것이다.

이를 화재진압 3단계로 정의할 수 있다.

따라서, 본 발명의 시스템은 화재진압을 위한 1,2,3단계를 제공하여 3중의 안전 방식을 제공하는 장점을 가지게 되는 것이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유비쿼터스 화재 방어시스템의 화재이상징후관리수단 블록도이다.

도 3에 도시한 바와 같이 상기 화재이상징후관리수단(300)은,

화재이상징후감지수단으로부터 전송되는 센서 아이디 정보, 감지 정보 및 고체에어로졸소화기에 동작 신호를 전송시 동작 완료 신호를 수집하는 화재이상징후정보수집부(310)와,

화재이상징후감지수단으로부터 전송되는 감지 영상을 수집하는 화재이상징후영상수집부(320)와,

상기 화재이상징후정보수집부로부터 수집된 정보 이외에 이상 징후에 대한 추가적 판단을 실행하기 위하여 상기 화재이상징후영상수집부에서 수집된 감지 영상을 분석하여 비정상적 패턴을 획득하기 위한 비정상패턴획득부(330)와,

상기 화재이상징후정보수집부 및 화재이상징후영상수집부를 통해 수집된 센서 아이디 정보에 따라 감지 정보 및 감지 영상 및 해당 센서의 위치 정보를 저장하는 화재이상징후정보데이터베이스(340)와,

설정된 온도 및 습도에 관한 경보 발생의 판단 기준을 설정하기 위한 센서별 임계치설정부(350)와,

상기 화재이상징후정보수집부를 통해 수집된 센서의 감지 정보와 센서별임계치설정부를 통해 설정된 임계치와 비교하기 위한 센서별임계치비교부(360)와,

상기 센서별임계치설정부에 의해 설정된 임계치 및 센서별임계치비교부에 의해 비교된 임계치 및 임계치 이상일 경우에 이를 사용자가 확인할 수 있도록 디스플레이부에 해당 정보를 표시하기 위한 센서별임계치표시부(370)와,

상기 센서별임계치비교부에 의해 비교 판단된 임계치가 설정된 임계치 이상일 경우에 경보를 발생시키기 위한 경보발생부(380)와,

상기 센서별임계치비교부에 의해 판단 결과 임계치 이상일 경우에 해당 화재이상징후감지수단의 위치를 센서 아이디 정보를 참조하여 추출하기 위한 위치추출부(390)와,

상기 각각의 부 및 화재이상징후정보데이터베이스에 제어 신호를 전달하기 위한 화재이상징후관리제어부(400)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 경보발생부는,

상기와 같은 본 발명의 시스템을 통해 종래의 문제점인 화재를 감지하고 소화를 시도하는 형태의 매우 단순하고 아날로그적 방식을 탈피하여 화재 발생 이전부터 생성되는 다양한 징후를 포착하며, 화재 발생의 원인을 파악할 수 있는 장점을 제공하게 되는 것이다.

즉, 다양한 데이터들을 수집하여 화재 발생의 징후를 사전에 포착하여 화재 발생에 이르기 전에 진압하는 것이 가능하게 되는 것이다.

또한, 센서 정보 이외에 영상 분석기반의 이상 패턴 인식을 통해 징후 판단에 대한 확신을 가지고 화재를 사전에 예방하는 것이 가능하게 되는 것이다.

화재이상징후정보수집부(310)는 화재이상징후감지수단으로부터 전송되는 센서 아이디 정보, 감지 정보 및 고체에어로졸소화기에 동작 신호를 전송시 동작 완료 신호를 수집하며, 상기 화재이상징후영상수집부(320)는 화재이상징후감지수단으로부터 전송되는 감지 영상을 수집하게 된다.

이때, 다수의 센서들의 고유한 ID 정보는 그룹 식별자가 부여된 그룹을 구성할 수 있다.

상기 센서별임계치설정부(350)는 설정된 온도 및 습도의 판단 기준을 설정하 기 위한 기능을 담당하게 되는데, 측정된 온도 및 습도의 기준을 설정한 후 위험 수위라 판단되는 데이터를 임계치로 설정하게 되어 센서별임계치비교부에서 설정된 임계치와 비교할 경우에 기준점을 제시하는 것이다.

상기 센서별임계치비교부에 의해 비교 판단된 임계치가 설정된 임계치 이상일 경우에 경보발생부를 통해 경보를 발생하게 되는 것이다.

만약, 상기 센서별임계치비교부에 의해 판단 결과 임계치 이상일 경우에 해당 화재이상징후감지수단의 위치를 위치추출부를 통해 센서 아이디 정보를 참조하여 추출하여 경보 발생과 동시에 해당 정보를 관리자 혹은 유관기관에 알려주게 되는 것이다.

즉, 모든 감지센서는 고유의 위치 정보를 포함하고 있으므로 위치추출부를 통해 위치를 추출할 수 있게 되며, 특히 상기 센서별임계치비교부에 의해 판단 결과 임계치 이상일 경우에 해당 화재이상징후감지수단의 위치를 추출하게 된다.

상기한 위치추출부를 통해 추출된 위치에 설치 구성된 화재인식카메라부에 팬/틸트/줌 동작 신호를 화재이상징후관리제어부에 의해 전송하여 해당 위치의 영상을 실시간으로 전송하게 구성할 수 있다.

또한, 상기 화재인식카메라부를 통해 화재 감지 지역의 연기 및 불꽃의 영상을 감지하며, 설정된 금지 시간에 물체가 나타나면 이를 감지하여 영상데이터를 비정상패턴획득부(330)에서 수신받아 감지 영상을 분석하여 비정상적 패턴을 획득하게 되는데, 이는 화재/연기/사람/집단/차량/물체의 비정상적 패턴을 분석하여 센서에서 수집된 정보를 보완하여 화재 혹은 화재 이상 징후를 판단하도록 도와주는 역 할을 수행하게 된다.

또한, 화재 발생 전후에 생성되는 비정상적 상황에 대한 영상을 자동으로 추적하여 별도의 저장수단(미도시)에 저장하도록 하며, 화재발생 전 금지지역 및 금지시간에 출입한 사람 및 차량에 대한 자동 추적 및 저장하여 화재 발생에 대한 증거 데이터로 보존할 수 있도록 하는 것이다.

상기 비정상적 패턴 인식 기술은 이미 당업자들에게 널리 알려진 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.

결국, 평상시 센서들의 감지 정보 및 영상 정보는 화재이상징후정보데이터베이스에 저장되되, 평상시 감지 영상의 패턴을 분석하게 되며 평상시 감지되지 않은 영상이 감지되면 이에 따른 경보 발생을 수행하게 되는 것이다.

또한, 부가적인 양상에 따라 임계치자동설정부를 더 포함하여 구성할 수 있는데 이는 화재이상징후정보데이터베이스에 저장된 감지 정보 및 감지 영상에 대한 평상시 패턴을 추출하여 센서별임계치설정부의 임계치를 자동으로 설정하기 위한 것이다.

왜냐하면, 계절에 따른 온도 및 습도의 차이가 발생하게 되므로 계절별 평상시 온도 및 습도의 패턴을 추출하여 오판단을 최소화시키기 위한 것이다.

또한, 상기 화재이상징후관리수단은 네트워크망으로 연결되게 되며, 이는 어디에서도 별도의 인증 절차를 거친 사용자라면 누구나 접속하여 확인할 수 있도록 구성할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 일실시예에 따라 상기 화재이상징후관리수단은,

상기 화재이상징후정보수집부에 의해 수집된 온도 및 습도의 변화시 화재이상징후정보데이터베이스에 저장되어 있는 동일 시간의 며칠전 온도 및 습도와 비교하거나 일간, 주간, 월간, 년간의 온도 및 습도와 비교하여 급격한 온도 및 습도의 변화 유무를 분석하기 위한 통계치분석부와,

상기 화재이상징후정보수집부 및 화재이상징후영상수집부를 통해 수집된 센서 아이디 정보에 따라 감지 정보 및 감지 영상 및 해당 센서의 위치 정보와, 온도 및 습도의 평상시 기울기 값 정보와, 동일 시간의 며칠전 온도 및 습도 정보와, 동일 시간의 일간, 주간, 월간, 년간의 온도 및 습도 정보를 저장하는 화재이상징후정보데이터베이스를 포함하여 구성되게 된다.

이때, 센서별임계치표시부는 센서별임계치설정부에 의해 설정된 임계치 및 센서별임계치비교부에 의해 비교된 임계치 및 임계치 이상일 경우와, 상기 변화추이분석부에 의해 분석된 온도축 및 습도축의 변화된 기울기 값과 평상시 기울기 값, 통계치분석부에 의해 분석된 며칠전, 일간, 주간, 월간, 년간의 온도 및 습도와 변화된 온도 및 습도를 사용자가 확인할 수 있도록 디스플레이부에 해당 정보를 표시하게 된다.

이때, 경보발생부는 센서별임계치비교부에 의해 비교 판단된 임계치가 설정 된 임계치 이상일 경우와, 변화추이분석부 및 통계치분석부에 의해 분석된 정보가 이상 패턴일 경우에 경보를 발생시키게 되며, 위치추출부는 센서별임계치비교부에 의해 판단 결과 임계치 이상일 경우와, 변화추이분석부 및 통계치분석부에 의해 분석된 정보가 이상 패턴일 경우에 해당 화재이상징후감지수단의 위치를 센서 아이디 정보를 참조하여 추출하게 된다.

정리하자면, 본 발명의 일실시예에 의하여 온도 및 습도 감지 정보의 임계치를 설정하여 임계치를 초과하는 감지 정보를 수집할 경우에 이를 화재 혹은 화재 발생 초기로 판단하여 1단계에 의해 원격지의 제어(화재이상징후관리수단)에 의해 소화기를 작동시켜 화재 진압을 실시하거나, 화재이상징후감지수단에서 임계치를 초과하는 감지 정보를 수집하여 이를 화재이상징후관리수단으로 전송함에도 불구하고 동작 신호를 전송받지 못할 경우에 이를 네트워크 장애로 판단하여 해당 화재이상징후감지수단에서 직접 소화기를 작동시켜 화재 진압을 실시하는 2단계를 실시하거나, 1단계 혹은 2단계 모두 동작하지 않을 경우 혹은 본 발명의 시스템이 개입되기 이전에 화재를 직접 진압하기 위한 3단계를 실행하게 된다.

또한, 본 발명의 다른 일실시예에 의하여 온도 및 습도 감지 정보를 수집할 경우에 감지 정보의 이상패턴을 추출하여 이를 화재 혹은 화재 발생 초기로 판단하여 1단계에 의해 원격지의 제어(화재이상징후관리수단)에 의해 소화기를 작동시켜 화재 진압을 실시하거나, 화재이상징후감지수단에서 임계치를 초과하는 감지 정보를 수집하여 이를 화재이상징후관리수단으로 전송함에도 불구하고 동작 신호를 전송받지 못할 경우에 이를 네트워크 장애로 판단하여 해당 화재이상징후감지수단에 서 직접 소화기를 작동시켜 화재 진압을 실시하는 2단계를 실시하거나, 1단계 혹은 2단계 모두 동작하지 않을 경우 혹은 본 발명의 시스템이 개입되기 이전에 화재를 직접 진압하기 위한 3단계를 실행하게 된다.

한편, 통계제공부(미도시)를 별도로 구성하여 산출되는 정보를 기준으로 안정성 분석을 수행할 수 있으며, 관리자에게 한 눈에도 인식할 수 있도록 제시하여 신속한 처리를 제공할 수 있는데, 감지센서를 통해 전송되는 데이터를 분석하여 통계하는 기술은 이미 당업자들에게 널리 알려진 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.

그리고, 상기 통계제공부에서 처리된 안정성 분석 정보 및 실시간 경보 정보를 저장하고 관리하기 위한 통계정보데이터베이스(미도시)를 별도로 구성하여 관리함으로써 본 시스템의 접속을 허여받은 관리자가 접속을 원할 경우에 별도의 인증 절차를 걸쳐 상기 통계정보데이터베이스에 접속을 하여 해당 데이터들을 제공받을 수 있도록 구성할 수도 있다.

이상에서와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구 범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명인 유비쿼터스 화재 방어시스템은 유비쿼터스 네트워크 기술을 화재 감지시스템에 도입하여 화재 발생 전에 징후를 감지하여 이를 관리자가 확인할 수 있도록 함과 동시에 화재 발생 시 국지적인 화재진압 시도를 통해 화재확산을 방지하고, 해당 관리자 및 기관에 이를 통보하여 신속한 조치를 취할 수 있도록 함으로써, 화재 발생 초기에 진압하여 화재확산 후 발생하는 2차 피해를 제거할 수 있게 되어 화재 예방 분야에 널리 유용하게 활용될 것이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 화재이상징후감지수단

200 : 중계노드수단

300 : 화재이상징후관리수단

Claims

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화재 감지 지역의 온도 및 습도를 감지하여 감지된 정보 및 화재 감시 지역의 영상 및 센서 아이디 정보를 중계노드수단으로 전송하거나 중계노드수단으로부터 전송되는 동작 신호에 의해 고체에어로졸소화기를 동작시키기 위한 화재이상징후감지수단과;

다수의 화재이상징후감지수단 및 화재이상징후관리수단 간의 정보 송수신을 중계하기 위하여 상기 화재이상징후감지수단이 작동되어 감지된 감지 정보 및 영상을 취합하여 화재이상징후관리수단으로 송수신하며, 화재이상징후관리수단으로부터 전송되는 고체에어로졸소화기 동작 신호를 송수신하기 위한 중계노드수단과;

상기 화재이상징후감지수단으로부터 전송되는 센서 아이디 정보, 감지 정보 및 감지 영상을 수집하여, 이상 패턴이 추출되거나 센서별 설정된 임계치와 비교 판단하여 임계치 이상일 경우에 해당 센서의 위치 정보 및 영상을 관리자에게 제공하여 화재 발생의 징후들을 사전에 포착하여 화재 발생 전에 진압하며 화재 발생시 해당 센서가 위치한 지역에 구성된 고체에어로졸소화기에 동작 신호를 전송하여 화재를 진압하기 위한 화재이상징후관리수단;을 포함하여 구성되되,

상기 이상 패턴의 추출은,

온도 및 습도의 변화시 시간축 대비 온도축 및 습도축의 기울기 값을 평상시의 기울기 값과 비교하여 평상시 기울기 값보다 높을 경우 또는 온도 및 습도의 변화시 동일 시간의 며칠전 온도 및 습도와 비교하거나 일간, 주간, 월간, 년간의 온도 및 습도와 비교하여 급격한 온도 및 습도의 변화가 발생할 경우인 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 화재 방어시스템.
화재 감지 지역의 온도 및 습도를 감지하여 감지된 정보 및 화재 감시 지역의 영상 및 센서 아이디 정보를 중계노드수단으로 전송하거나 중계노드수단으로부터 전송되는 동작 신호에 의해 고체에어로졸소화기를 동작시키기 위한 화재이상징후감지수단과;

다수의 화재이상징후감지수단 및 화재이상징후관리수단 간의 정보 송수신을 중계하기 위하여 상기 화재이상징후감지수단이 작동되어 감지된 감지 정보 및 영상을 취합하여 화재이상징후관리수단으로 송수신하며, 화재이상징후관리수단으로부터 전송되는 고체에어로졸소화기 동작 신호를 송수신하기 위한 중계노드수단과;

상기 화재이상징후감지수단으로부터 전송되는 센서 아이디 정보, 감지 정보 및 감지 영상을 수집하여, 센서별 설정된 임계치와 비교 판단하여 임계치 이상일 경우에 해당 센서의 위치 정보 및 영상을 관리자에게 제공하여 화재 발생의 징후들을 사전에 포착하여 화재 발생 전에 진압하거나, 화재 발생시 해당 센서가 위치한 지역에 구성된 고체에어로졸소화기에 동작 신호를 전송하여 화재를 진압하기 위한 화재이상징후관리수단;을 포함하여 구성되되,

상기 화재이상징후감지수단은,

화재 감지 지역의 화재 감지를 위한 온도 및 습도 감지 정보를 다수의 온습도감지센서로부터 수집하는 화재방어용데이터수집부와,

임계치 정보를 저장하고 있으며, 상기 화재방어용데이터수집부로부터 획득한 데이터가 임계치를 넘는지를 판단하는 임계치판단부와,

화재 감지 지역의 연기 및 불꽃의 영상을 감지하며, 설정된 금지 시간에 물체가 나타나면 이를 감지하여 영상데이터를 수집하는 화재인식카메라부와,

상기 감지 정보 및 촬영된 영상을 전송하고 화재이상징후관리수단으로부터 전송되는 정보를 수신하여 화재이상징후제어부로 전송하기 위한 무선통신부와,

화재이상징후관리수단으로부터 전송되는 정보를 분석하여 온습도감지센서, 화재인식카메라부를 동작시키거나 정지시키는 기능을 수행하며, 고체에어로졸소화기를 동작 신호일 경우에 동작 신호를 고체에어로졸소화기로 전송하거나 상기 임계치판단부로부터 임계치 초과에 따른 동작 신호를 고체에어로졸소화기로 전송하기 위한 화재이상징후제어부와,

상기 화재이상징후제어부에서 전송되는 동작 신호를 수신받아 고체에어로졸소화기를 동작시키거나, 고체에어로졸소화기가 동작할 경우에 이에 따른 동작 완료신호를 전송하기 위한 화재진압동작부와,

상기 화재진압동작부로부터 동작 신호를 수신받아 동작하는 고체에어로졸소화기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 화재 방어시스템.
제 4항에 있어서,

상기 임계치판단부는,

상기 화재방어용데이터수집부로부터 획득한 데이터가 사전에 입력된 임계치 데이터를 초과할 경우에 화재이상징후관리수단의 제어와 관계없이 화재이상징후제어부에 동작 신호를 전송하여 고체에어로졸소화기를 직접 동작시키는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 화재 방어시스템.
제 4항에 있어서,

화재이상징후감지수단은,

화재이상징후관리수단의 제어 및 화재이상징후제어부의 제어와 관계없이 화재감지 지역에 설치된 고체에어로졸소화기를 관리자가 직접 작동시켜 화재를 진압하기 위한 소화기수동동작부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 화재 방어시스템.
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화재 감지 지역의 온도 및 습도를 감지하여 감지된 정보 및 화재 감시 지역의 영상 및 센서 아이디 정보를 중계노드수단으로 전송하거나 중계노드수단으로부터 전송되는 동작 신호에 의해 고체에어로졸소화기를 동작시키기 위한 화재이상징후감지수단과;

다수의 화재이상징후감지수단 및 화재이상징후관리수단 간의 정보 송수신을 중계하기 위하여 상기 화재이상징후감지수단이 작동되어 감지된 감지 정보 및 영상을 취합하여 화재이상징후관리수단으로 송수신하며, 화재이상징후관리수단으로부터 전송되는 고체에어로졸소화기 동작 신호를 송수신하기 위한 중계노드수단과;

상기 화재이상징후감지수단으로부터 전송되는 센서 아이디 정보, 감지 정보 및 감지 영상을 수집하여, 센서별 설정된 임계치와 비교 판단하여 임계치 이상일 경우에 해당 센서의 위치 정보 및 영상을 관리자에게 제공하여 화재 발생의 징후들을 사전에 포착하여 화재 발생 전에 진압하거나, 화재 발생시 해당 센서가 위치한 지역에 구성된 고체에어로졸소화기에 동작 신호를 전송하여 화재를 진압하기 위한 화재이상징후관리수단;을 포함하여 구성되되,

상기 화재이상징후관리수단은,

화재이상징후감지수단으로부터 전송되는 센서 아이디 정보, 감지 정보 및 고체에어로졸소화기에 동작 신호를 전송시 동작 완료 신호를 수집하는 화재이상징후정보수집부와,

화재이상징후감지수단으로부터 전송되는 감지 영상을 수집하는 화재이상징후영상수집부와,

상기 화재이상징후정보수집부로부터 수집된 정보 이외에 이상 징후에 대한 추가적 판단을 실행하기 위하여 상기 화재이상징후영상수집부에서 수집된 감지 영상을 분석하여 비정상적 패턴을 획득하기 위한 비정상패턴획득부와,

상기 화재이상징후정보수집부 및 화재이상징후영상수집부를 통해 수집된 센서 아이디 정보에 따라 감지 정보 및 감지 영상 및 해당 센서의 위치 정보를 저장하는 화재이상징후정보데이터베이스와,

설정된 온도 및 습도에 관한 경보 발생의 판단 기준을 설정하기 위한 센서별임계치설정부와,

상기 화재이상징후정보수집부를 통해 수집된 센서의 감지 정보와 센서별임계치설정부를 통해 설정된 임계치와 비교하기 위한 센서별임계치비교부와,

상기 센서별임계치설정부에 의해 설정된 임계치 및 센서별임계치비교부에 의해 비교된 임계치 및 임계치 이상일 경우에 이를 사용자가 확인할 수 있도록 디스플레이부에 해당 정보를 표시하기 위한 센서별임계치표시부와,

상기 센서별임계치비교부에 의해 비교 판단된 임계치가 설정된 임계치 이상일 경우에 경보를 발생시키기 위한 경보발생부와,

상기 센서별임계치비교부에 의해 판단 결과 임계치 이상일 경우에 해당 화재이상징후감지수단의 위치를 센서 아이디 정보를 참조하여 추출하기 위한 위치추출부와,

상기 각각의 부 및 화재이상징후정보데이터베이스에 제어 신호를 전달하기 위한 화재이상징후관리제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 화재 방어시스템.
화재 감지 지역의 온도 및 습도를 감지하여 감지된 정보 및 화재 감시 지역의 영상 및 센서 아이디 정보를 중계노드수단으로 전송하거나 중계노드수단으로부터 전송되는 동작 신호에 의해 고체에어로졸소화기를 동작시키기 위한 화재이상징후감지수단과;

다수의 화재이상징후감지수단 및 화재이상징후관리수단 간의 정보 송수신을 중계하기 위하여 상기 화재이상징후감지수단이 작동되어 감지된 감지 정보 및 영상을 취합하여 화재이상징후관리수단으로 송수신하며, 화재이상징후관리수단으로부터 전송되는 고체에어로졸소화기 동작 신호를 송수신하기 위한 중계노드수단과;

상기 화재이상징후감지수단으로부터 전송되는 센서 아이디 정보, 감지 정보 및 감지 영상을 수집하여, 이상 패턴이 추출되거나 센서별 설정된 임계치와 비교 판단하여 임계치 이상일 경우에 해당 센서의 위치 정보 및 영상을 관리자에게 제공하여 화재 발생의 징후들을 사전에 포착하여 화재 발생 전에 진압하며 화재 발생시 해당 센서가 위치한 지역에 구성된 고체에어로졸소화기에 동작 신호를 전송하여 화재를 진압하기 위한 화재이상징후관리수단;을 포함하여 구성되되,

상기 화재이상징후관리수단은,

화재이상징후감지수단으로부터 전송되는 센서 아이디 정보, 감지 정보 및 고체에어로졸소화기에 동작 신호를 전송시 동작 완료 신호를 수집하는 화재이상징후정보수집부와,

화재이상징후감지수단으로부터 전송되는 감지 영상을 수집하는 화재이상징후영상수집부와,

상기 화재이상징후정보수집부로부터 수집된 정보 이외에 이상 징후에 대한 추가적 판단을 실행하기 위하여 상기 화재이상징후영상수집부에서 수집된 감지 영상을 분석하여 비정상적 패턴을 획득하기 위한 비정상패턴획득부와,

상기 화재이상징후정보수집부에 의해 수집된 온도 및 습도의 변화시 시간축 대비 온도축 및 습도축의 기울기 값을 화재이상징후정보데이터베이스에 저장되어 있는 평상시 기울기 값과 비교하여 평상시 기울기 값보다 높은지를 분석하기 위한 변화추이분석부와,

상기 화재이상징후정보수집부에 의해 수집된 온도 및 습도의 변화시 화재이상징후정보데이터베이스에 저장되어 있는 동일 시간의 며칠전 온도 및 습도와 비교하거나 일간, 주간, 월간, 년간의 온도 및 습도와 비교하여 급격한 온도 및 습도의 변화 유무를 분석하기 위한 통계치분석부와,

상기 화재이상징후정보수집부 및 화재이상징후영상수집부를 통해 수집된 센서 아이디 정보에 따라 감지 정보 및 감지 영상 및 해당 센서의 위치 정보와, 온도 및 습도의 평상시 기울기 값 정보와, 동일 시간의 며칠전 온도 및 습도 정보와, 동일 시간의 일간, 주간, 월간, 년간의 온도 및 습도 정보를 저장하는 화재이상징후정보데이터베이스와,

설정된 온도 및 습도에 관한 경보 발생의 판단 기준을 설정하기 위한 센서별임계치설정부와,

상기 화재이상징후정보수집부를 통해 수집된 센서의 감지 정보와 센서별임계치설정부를 통해 설정된 임계치와 비교하기 위한 센서별임계치비교부와,

상기 센서별임계치설정부에 의해 설정된 임계치 및 센서별임계치비교부에 의해 비교된 임계치 및 임계치 이상일 경우와, 상기 변화추이분석부에 의해 분석된 온도축 및 습도축의 변화된 기울기 값과 평상시 기울기 값, 통계치분석부에 의해 분석된 며칠전, 일간, 주간, 월간, 년간의 온도 및 습도와 변화된 온도 및 습도를 사용자가 확인할 수 있도록 디스플레이부에 해당 정보를 표시하기 위한 센서별임계치표시부와,

상기 센서별임계치비교부에 의해 비교 판단된 임계치가 설정된 임계치 이상일 경우와, 변화추이분석부 및 통계치분석부에 의해 분석된 정보가 이상 패턴일 경우에 경보를 발생시키기 위한 경보발생부와,

상기 센서별임계치비교부에 의해 판단 결과 임계치 이상일 경우와, 변화추이분석부 및 통계치분석부에 의해 분석된 정보가 이상 패턴일 경우에 해당 화재이상징후감지수단의 위치를 센서 아이디 정보를 참조하여 추출하기 위한 위치추출부와,

상기 각각의 부 및 화재이상징후정보데이터베이스에 제어 신호를 전달하기 위한 화재이상징후관리제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 화재 방어시스템.
제 9항 또는 제 10항에 있어서,

화재이상징후관리수단은,

화재이상징후정보데이터베이스에 저장된 감지 정보 및 감지 영상에 대한 평상시 패턴을 추출하여 센서별임계치설정부의 임계치를 자동으로 설정하기 위한 임계치자동설정부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 화재 방어시스템.
제 9항 또는 제 10항에 있어서,

상기 경보발생부는,

디스플레이부에 관리자가 육안으로 쉽게 확인할 수 있도록 표시하기 위한 경보표시부와,

관리자가 청각적으로 쉽게 확인할 수 있도록 스피커를 통해 출력하기 위한 알람출력부와,

관리자, 유지보수 업체, 경비 업체, 유관 기관의 전화 번호 혹은 이동통신 단말기로 단문메세지를 송신하기 위한 메세지송신부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 화재 방어시스템.
제 9항 또는 제 10항에 있어서,

화재이상징후관리수단은,

감지센서를 통해 전송되는 센서데이터 및 경보 정보를 분석하여 통계하는 통계제공부와,

상기 통계제공부에서 처리된 분석 정보 및 실시간 경보 정보를 저장하고 관리하기 위한 통계정보데이터베이스를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 화재 방어시스템.