KR101103516B1 - 스마트 소방 헬멧 - Google Patents

스마트 소방 헬멧 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스마트 소방 헬멧에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 소방 헬멧의 상부에 전방을 향하도록 열화상 카메라와 랜턴을 나란히 장착하고, 소방관 입과 귀 근처에 골전도 헤드셋을 구비하여 어두운 야간에도 촬영할 수 있고, 주위의 소음이 심한 경우에도 명확하게 소리를 송수신할 수 있는 스마트 소방 헬멧에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 스마트 소방 헬멧은, 헬멧 본체의 상부에 전방을 향하도록 나란히 장착되어 원적외선 렌즈로부터 입력되는 광학상을 광전 변환하여 디지털 열화상 신호를 생성함으로써 착용자 전방의 열화상을 획득하고 전방을 조명하는 열화상 카메라와 랜턴; 상기 헬멧 본체의 양측면이나 일측면에 장착된 진동자가 구비된 스피커와, 상기 스피커의 한쪽에서 연장된 마이크로 이루어져 골전도에 의해 소리를 전달하는 골전도 헤드셋; 상기 헬멧 본체의 정상 부분에 부착되어 착용자 주위의 공기 오염도와 온도를 측정하는 공기오염센서와 온도센서; 및 상기 열화상 카메라, 골전도 헤드셋, 공기오염센서 및 온도센서와 전기적으로 연결되어 화상신호, 음성신호, 감지신호를 외부에 전송하고, 통제신호를 외부로부터 수신하는 통신모듈을 포함하여 구성된다.

Description

스마트 소방 헬멧 {SMART FIRE FIGHTING HELMET}
본 발명은 스마트 소방 헬멧에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 소방 헬멧의 상부에 전방을 향하도록 열화상 카메라와 랜턴을 나란히 장착하고, 소방관 입과 귀 근처에 골전도 헤드셋을 구비하여 어두운 야간에도 촬영할 수 있고, 주위의 소음이 심한 경우에도 명확하게 소리를 송수신할 수 있는 스마트 소방 헬멧에 관한 것이다.
일반적으로 소방 헬멧 및 소방복을 포함하는 소방 장치들은 소방서 대원들이 화재 진압시 필수적으로 착용하게 되어 있다.
이 소방 헬멧은 가정, 건설현장 또는 기계공장 등과 같은 건축물의 화재현장에서 인명구조와 화재를 진압하는 소방관들이 낙하물에 의한 머리를 보호하기 위해 안전용으로 착용하는 보호장비이다.
이러한 소방 헬멧은 통상적으로 단순히 두부를 보호하기 위한 장비로서 사용되었지만 최근에는 기본적인 두부의 보호뿐만이 아닌, 카메라를 설치하여 이 카메라를 통해 현장의 기록을 촬영하는 소방 헬멧, 소방 헬멧 착용자가 외부에 음성 및 영상을 통해 외부와 교신할 수 있는 소방 헬멧 등 위험사고 발생시 피해를 최소화할 수 있는 다양한 소방 헬멧이 개발되고 있다.
그러나, 종래의 소방 헬멧은 화재진압시 방독면을 착용하고 있기 때문에 먼 거리의 동료 소방관 사이에 의사소통을 하기 위해서 고함을 지르거나 수신호로 행해지고, 별도의 송수신장치인 무전기로 실시하는 등의 의사소통에 있어 불편한 문제가 있는 동시에 새로운 사고를 미연에 방지하지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 소방 헬멧의 상부에 전방을 향하도록 열화상 카메라와 랜턴를 나란히 장착하고, 소방관 입과 귀 근처에 골전도 헤드셋을 장착하여 어두운 야간에도 촬영할 수 있고, 주위의 소음이 심한 경우에도 명확하게 소리를 송수신할 수 있는 스마트 소방 헬멧을 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 소방 헬멧에 GPS, 오염감지센서, 온도센서를 부착하여, 열화상 카메라의 영상과 함께 소방관의 현재 위치, 주위 환경과 위험 상태를 파악하고 위험 상황에 대해 신속하게 대처할 수 있는 스마트 소방 헬멧을 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 스마트 소방 헬멧은, 헬멧 본체의 상부에 전방을 향하도록 나란히 장착되어 원적외선 렌즈로부터 입력되는 광학상을 광전 변환하여 디지털 열화상 신호를 생성함으로써 착용자 전방의 열화상을 획득하고 전방을 조명하는 열화상 카메라와 랜턴;
상기 헬멧 본체의 양측면이나 일측면에 장착된 진동자가 구비된 스피커와, 상기 스피커의 한쪽에서 연장된 마이크로 이루어져 골전도에 의해 소리를 전달하는 골전도 헤드셋;
상기 헬멧 본체의 정상 부분에 부착되어 착용자 주위의 공기 오염도와 온도를 측정하는 공기오염센서와 온도센서; 및
상기 열화상 카메라, 골전도 헤드셋, 공기오염센서 및 온도센서와 전기적으로 연결되어 화상신호, 음성신호, 감지신호를 외부에 전송하고, 통제신호를 외부로부터 수신하는 통신모듈을 포함하여 구성된다.
상술한 과제 해결 수단에 의하면 소방 헬멧의 상부 중앙에 전방을 향하도록 열화상 카메라와 랜턴를 나란히 장착하고, 골전도 헤드셋을 소방 헬멧 측면에 부기하여 어두운 야간에도 영상을 촬영할 수 있고, 주위의 소음이 심한 경우에도 명확하게 소리를 송수신할 수 있다.
또한 소방 헬멧에 GPS, 오염감지센서, 온도센서를 부착하여, 열화상 카메라의 영상과 함께 소방관의 현재 위치, 주위 환경과 위험 상태를 파악하고 위험 상황에 대해 신속하게 대처할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 소방 헬멧의 사시도,
도 2는 도 1에 나타낸 스마트 소방 헬멧의 블록도,
도 3은 도 1에 나타낸 스마트 소방 헬멧을 이용한 소방 통제 시스템의 예시 블록도.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 소방 헬멧의 사시도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 스마트 소방 헬멧의 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 스마트 소방 헬멧은 열화상 카메라(120), 랜턴(130), 골전도 헤드셋(140), GPS(150), 오염감지센서(160), 온도센서(170), 생체측정센서(180) 및 통신모듈(190)을 포함한다.
헬멧 본체(110)는 강도가 높고 충격에 강하며 화재 열기의 침투를 막고, 그 안쪽의 내피(미도시)는 방염 처리되어 열에 강하다.
바이저(112)는 헬멧 본체(110)의 전방에 소방관의 얼굴을 감싸도록 구비되어 안면부와 눈을 보호한다.
상기 바이저(112)는 헬멧 본체(110)에 힌지 고정되어 직사광선을 차단하여 소방관의 시야를 더욱 확보할 수 있도록 해준다.
열화상 카메라(120)와 랜턴(130)은 헬멧 본체(110)의 상부에 전방을 향하도록 나란히 장착되어 열화상 카메라(120)는 소방관 전방의 화상을 촬영하고, 랜턴(130)은 소방관 전방을 조명한다.
상기 열화상 카메라(120)는 원적외선 렌즈를 이용하여 야간에 빛이 전혀 없는 상태에서도 화상을 획득하는데, 원적외선 렌즈로부터 입력되는 광학상을 원적외선 검출기(센서)가 광전 변환하여 컴퓨터(PC나 노트북 등)가 읽을 수 있는 디지털 열화상 신호를 생성함으로써 열화상을 획득한다.
상기 열화상 카메라(120)는 원적외선 렌즈를 이용하여 야간에 빛이 전혀 없는 상태에서도 화상 획득이 가능하여, 상기 전방을 밝게 비추는 랜턴(130)의 수명이 다하거나 고장난 경우라도 열화상을 획득할 수 있다.
상기 헬멧 본체(110)의 측면에는 골전도 헤드셋(140)이 장착되는 바, 이 골전도 헤드셋(140)은 머리에 착용되는 소방 헬멧의 양측면이나 일측면에 진동자가 구비된 스피커(144)가 형성되며, 한쪽의 스피커(144)에서 연장된 마이크(142) 및 사용자가 상기 소방 헬멧(100)을 착용시, 사용자의 귀와 인접한 위치에 설치되며, 사용자로부터 통화 개시 및 종료 명령을 입력받는 통화버튼(146)으로 이루어진다.
상기 통화버튼(146)은 한번 누르면 통화를 할 수 있고 다시 한번 누르면 통화를 할 수 없다.
이 골전도 헤드셋(140)은 스피커(144)를 머리뼈 부분에 밀착시키면, 스피커(144)에 구비된 진동자가 귓속의 고막이 아닌 두개골을 직접 진동시켜 이 진동을 이용하여 사용자가 소리를 들을 수 있도록 한 것이다.
여기서 골전도(Bone Conduction)란, 두개골(Cranial Bone)을 통한 소리가 달팽이관에 전달, 청각신경을 거쳐 뇌로 전달되는 것을 말하고, 이러한 원리를 이용해 골전도 진동자(Bone Conduction Transducer)가 개발되었다.
이러한 골전도 헤드셋(140)을 소방 헬멧(100)에 설치하면, 골전도 헤드셋(140)이 귀를 완전히 덮지 않아, 골전도 헤드셋(140)을 통한 소리와 외부의 소리를 동시에 들을 수 있고, 따라서 주위 위험요소로부터 신속하게 대처할 수 있다.
상기 오염감지센서(160)와 온도센서(170)는 헬멧 본체(110)의 정상 부분에 부착되어 소방관 주위의 공기 오염도와 온도를 측정한다.
상기 생체측정센서(180)는 소방 헬멧(100) 착용시 소방관의 관자놀이나 턱 부근의 헬멧 본체(110)에 장착되어 관자놀이 및 턱으로부터 생체신호 즉, 맥박, 체온, 심전도 및 혈류량 등을 측정한다.
또한 헬멧 본체(110)에는 소방관의 위치를 파악할 수 있도록 GPS(150)가 부착되고 이 GPS(150)는 위성추적을 통해 소방관의 현 위치를 위도와 경도로 파악한다.
상기 열화상 카메라(120), 골전도 헤드셋(140), 오염감지센서(160), 온도센서(170), 생체측정센서(180) 및 GPS(150)는 헬멧 본체(100)의 측면에 장착된 통신모듈(190)과 전기적으로 연결되어 소방차에 부착되거나 휴대 가능한 중계기(200)를 매개체로 하여 통제 센터에 데이터(화상신호, 음성신호, 감지신호 등)를 송신하고, 통제 센터로부터 데이터(통제신호 등)를 수신한다.
상기 중계기(200)는 소방차에 부착되거나 휴대가 가능한 것으로, 소방 헬멧(100)의 통신모듈(190)과는 IEEE802.x, WCDMA, ZigBee, WiFi 등의 무선망을 통해 통신하고, 통제 센터와는 TCP/IP 인터넷망이나 무선 AP망을 통해 통신한다.
통신모듈(190)은 상기 헬멧 본체(110)의 측면에 장착되고 열화상 카메라(120), 골전도 헤드셋(140), 오염감지센서(160), 생체측정센서(180), 온도센서(170) 및 GPS(150)와 전기적으로 연결되어 열화상 카메라(12)의 화상신호, 골전도 헤드셋(140)의 마이크(142)를 통해 입력된 음성신호, 오염감지센서(160)와 온도센서(170)와 생체측정센서(180) 및 GPS(150)의 감지신호를 받아 중계기(200)를 통해 소방 헬멧(100) 고유마다 부여된 ID와 함께 통제 센터에 송신하고, 통제 센터에서 보내온 통제신호를 수신하여 골전도 헤드셋(140)의 스피커(144)로 출력한다.
상기 통신모듈(190)은 A/D 컨버터(192), 송수신부(196) 및 제어부(194)를 포함하여 구성된다.
A/D 컨버터(192)는 음성신호, 감지신호의 아날로그량을 디지털로 변환하여 제어부(194)에 전송하고, 제어부(194)는 중계기(200)로부터 근거리 무선통신 신호를 수신하여 스피커(144)를 통해 출력하며, 디지털 화상신호, 음성신호, 감지신호를 받아 근거리 무선통신 신호로 변환하여 소방 헬멧(100)에 부여된 고유 ID와 함께 중계기(200)로 송신한다.
그리고 상기 송수신부(196)는 중계기(200)와 근거리 무선통신을 수행한다.
도 3은 도 1에 나타낸 스마트 소방 헬멧을 이용한 소방 통제 시스템의 예시 블록도이다.
도시된 바와 같이 중계기(200)는 무선망을 통해 스마트 소방 헬멧(100)과 통신을 수행하고, 무선 AP망이나 인터넷망을 통해 통제서버(300)와 통신을 수행하여 스마트 소방 헬멧(100)과 통제서버(300) 간에 데이터를 중계(전달)하는 역할을 수행한다.
상기 통제서버(300)는 스마트 소방 헬멧(100)에서 고유 ID와 함께 보내온 화상정보를 획득하여 녹화하고, 음성정보를 획득하여 녹음하며 스마트 소방 헬멧(100)에 장착된 각종 센서의 감지정보를 수집하여 자료 DB(310)에 저장한다.
또한 상기 스마트 소방 헬멧(100)에서 전송한 화상정보, 음성정보, 감지정보를 분석하여 소방관의 위치와 주변 상황(위험도) 및 소방관의 피로도를 파악하며, 이를 토대로 통제 명령을 중계기(200)를 통해 스마트 소방 헬멧(100)의 착용자인 소방관에게 하달한다.
예를 들어 상기 통제서버(300)는 환경오염치와 주위온도가 기준오염치 및 기준온도와 비교하여 높은 경우, 위험하다고 판단하여 소방관의 현 위치를 참고로 현 위치는 위험하니 다른 위치로 이동하라는 통제 명령을 해당 스마트 소방 헬멧(100)의 착용자에게 전송한다.
또한 생체신호 즉, 맥박, 체온, 심전도 및 혈류량 등을 토대로 소방관의 피로도를 파악하여, 피로도가 심한 경우에는 철수하라는 통제 명령을 해당 스마트 소방 헬멧(100)의 착용자에게 전송한다.
상기 통제 명령이 스마트 소방 헬멧(100)에 전송되어 스피커(144)를 통해 출력하는 경우, 통제 신호 즉, 음성신호는 골전도 헤드셋(140)의 스피커(144)를 통해 진동으로 변환되어 청각신경에 직접 음을 전달하게 된다.
그리고 상기 통제서버(300)는 자료 DB(310)에 저장된 각종 정보를 사고원인 분석자료로 이용하고 화재패턴을 분석하며 이를 통해 향후 대책을 수립하여 유관기관서버(400)에 자료와 함께 제공한다.
100: 스마트헬멧 110: 헬멧본체
120: 열화상 카메라 130: 랜턴
140: 골전도 헤드셋 150: GPS
160: 오염감지센서 170: 온도센서
180: 생체측정센서 190: 통신모듈
200: 중계기 300: 통제서버
400: 유관기관서버

Claims (5)

  1. 헬멧 본체의 상부에 전방을 향하도록 나란히 장착되어 원적외선 렌즈로부터 입력되는 광학상을 광전 변환하여 디지털 열화상 신호를 생성함으로써 착용자 전방의 열화상을 획득하고 전방을 조명하는 열화상 카메라와 랜턴;
    상기 헬멧 본체의 양측면이나 일측면에 장착된 진동자가 구비된 스피커와, 상기 스피커의 한쪽에서 연장된 마이크로 이루어져 골전도에 의해 소리를 전달하고, 착용자의 귀와 인접한 위치에 설치되어 착용자로부터 통화 개시 및 종료 명령을 입력받는 통화버튼이 구비되는 골전도 헤드셋;
    상기 헬멧 본체에 힌지 고정되어 직사광선을 차단하는 바이저;
    상기 헬멧 본체에는 구비되어 위성추적을 통해 착용자의 현 위치를 위도와 경도로 파악하는 GPS;
    상기 소방 헬멧 착용시 착용자의 관자놀이나 턱 부근의 헬멧 본체에 장착되어 관자놀이 및 턱으로부터 생체신호를 측정하는 생체측정센서;
    상기 헬멧 본체의 정상 부분에 부착되어 착용자 주위의 공기 오염도와 온도를 측정하는 공기오염센서와 온도센서; 및
    상기 열화상 카메라, 골전도 헤드셋, GPS, 생체측정센서, 공기오염센서 및 온도센서와 전기적으로 연결되어 화상신호, 음성신호, 감지신호를 소방 헬멧마다 고유하게 부여된 ID와 함께 중계기를 매개체로 하여 통제서버에 전송하고, 상기 통제서버에서 상기 화상신호, 음성신호, 감지신호를 분석하여 착용자의 위치와 주변 상황 및 착용자의 피로도를 파악해서 이를 토대로 통제서버에서 전송하는 통제신호를 수신하는 통신모듈을 구비하며,
    상기 중계기는 무선망을 통해 상기 통신모듈과 통신을 수행하고 무선AP망이나 인터넷망을 통해 상기 통제서버와 통신을 수행하며,
    상기 통신모듈은 A/D컨버터, 송수신부 및 제어부를 구비하고,
    상기 A/D컨버터는 상기 화상신호, 상기 음성신호 및 상기 감지신호의 아날로그량을 디지털로 변환하여 상기 제어부에 전송하고, 상기 제어부는 상기 중계기로부터 근거리 무선통신 신호를 수신하여 상기 스피커를 통해 출력하며 디지털 신호로 변환된 화상신호, 음성신호, 감지신호를 받아 근거리 무선통신 신호로 변환하여 상기 소방헬멧에 부여된 고유 ID와 함께 중계기로 송신하며, 상기 송수신부는 상기 중계기와 근거리 무선통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 스마트 소방 헬멧.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 생체신호는 맥박, 체온, 심전도 및 혈류량 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 스마트 소방 헬멧.
  5. 삭제
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