KR101393238B1 - 광역 화재감지를 위한 적외선 레이저 연기 검출 방법 - Google Patents

광역 화재감지를 위한 적외선 레이저 연기 검출 방법 Download PDF

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경성대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명에서는 적외선과 가시광선 레이저를 이용하여 터널, 공항 등의 넓은 공간에서의 화재를 감지하기 위하여 연기검출 방법을 제안한다.
본 발명에서 제안하는 연기검출 방법을 구현하는 시스템은 적외선 레이저 송수신기와, 원거리에서 적외선 레이저 송수신 정합을 편리하게 하기 위한 가시광선 레이저, 그리고 화재 경보를 전파하기 위한 Zigbee 무선통신 네트워크로 구성된다.
적외선 레이저 송신기와 수신기 사이에 연기가 발생하면 수신 신호의 크기가 기준값보다 작아지기는 것을 확인하고 연기를 검출한다.
적외선 레이저 송신기와 수신기 사이의 거리가 먼 경우에는 송신 측의 작은 변화에도 수신측에서는 상당히 큰 변이가 생겨 신호를 정합하는데 어려움이 있다.
본 발명에서는 광역 연기 검출을 위하여 적외선 레이저를 이용하고 효율적인 정합을 위하여 가시광선을 이용하는 방법을 제안하며, 연기가 감지되면 Zigbee 무선네트워크를 통하여 경보를 전달하는 연기검출 시스템을 개발하였다.

Description

광역 화재감지를 위한 적외선 레이저 연기 검출 방법{Method for detecting smoke or fire by using Infra-red Laser in a wide space}
본 발명은 광역 화재감지를 위한 적외선 레이저 연기 검출 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 적외선 레이저 송수신기와, 원거리에서 적외선 레이저 송수신 정합을 편리하게 하기 위한 가시광선 레이저, 그리고 화재 경보를 전파하기 위한 지그비(Zigbee) 무선통신 네트워크로 구성되는 연기 검출 시스템을 이용하여 터널, 공항 등과 같은 넓은 공간에서의 화재를 감지를 위한 적외선 레이저 연기검출 방법을 제안한다.
산업의 발전과 더불어 대규모 인원이 주거용 또는 업무용으로 생활할 수 있는 초고층 공동주책과 같은 대형 건물들이 늘어나면서 화재가 발생하였을 때, 신속한 대처가 이루어지지 않을 경우 막대한 인명과 재산 피해를 가져오기 때문에 대형 건물 등에는 화재를 감시하는 화재경보기가 설치되어 있다[1].
이러한 화재경보기는 화재 검출기로부터 화재가 검출되는 신호가 입력되면 경보를 발생할 수 있도록 되어 있는데 통신기술의 발달은 이러한 종래의 화재감지기와 설비들을 원격지에 설치된 단말기 통신에 의하여 화재를 감시하고 제어할 수 있는 장치가 개발되고 있다[2-5].
화재가 발생하여 확산되면 인적 물적 피해가 심각하기 때문에 화재를 조기에 검출하여 대응하는 것이 필요하다[6].
특히, 우리나라에서 터널 내 사고 대비 화재사고 비율은 2008년 17.6 %로 매년 증가하고 있으며, 터널 내 화재사고가 발생하면 2차 사고와 후속 차량 탑승자의 대형 인명 사고가 발생할 우려가 크기 때문에 터널 내 화재사고의 신속한 감지와 조기 대응, 인명 구조 등에 대한 대책이 없을 때는 사고 확대 및 대형 사고로 이어질 수 있다.
따라서 2006년 3월 소방시설 설치 유치 및 안전관리에 관한 법률을 개장하여 지하공동구에 자동 화재탐지설비와 무선통신 보조설비, 연소 방지설비 등을 설치하도록 하고 있다.
자동 화재검출을 위한 센서는 온도 측정방법, 광학적인 방법, 이온식 그리고 이들을 조합한 혼합형이 있으며 보편적으로 연기감지 센서는 광학적 방법이 적용되고 있다.
광학적 방법은 디스크 모양의 플라스틱 챔버(chamber) 안에서 약 150 mm 및 25 mm 정도의 공간에서 연기를 검출한다. 그러나 광학적 방법은 넓은 공간에서 발생하는 연기를 감지하기 위해서는 다수의 센서를 설치하여야 하며, 연기가 상당히 확산되어야 감지가 가능하다는 단점이 있다.
특히, 광학적 방법은 화재에 대한 직관적인 정보가 없기 때문에 오작동이 많고 관찰 영역 및 범위가 한정적이며, 화재가 발생하였을 때 즉각적인 상황전파가 되지 않는다는 문제점도 안고 있다[6].
한편, 조기 화재검출을 위하여 영상기반의 연기 검출 알고리즘이 다양한 구현 방식으로 제안되기도 하였다[7,8].
[1] 김기중, "다중포인트 통신 프로토콜을 지원하는 디지털 화재 방지 모니터링 시스템 구현에 관한 연구" 한국전자통신학회 논문지, 제7권 제6호, pp.1423-1428, 2012년 12월 [2] Se-Hwa Park, "A Study on the Development of Integrated Type Fire Alarm Control Panel for Ubiquitus Environment", Journal of Korean Institute of Fire Science and Engineering, Vol. 24, No. 1, pp.24-30, 2010. [3] D. Baek, J. Lee, E. Kim, "The Network of Fire Alarm Annuncator", Proceedings of Korean Institute of Fire Science and Engineering, pp. 114-119, 2010. [4] Underwriters Laboratories Inc., "L Standard for Safety for Single and Multiple Station Smoke Alarms", UL217, Sixth Edition, 2006. [5] National Emergency Management Agency, NFSC 203, 2010. [6] X. L. Zhou, F. X. Yu, Y. C. Wen, Z. M. Lu and G. H. Song, "Early Fire Detection Based on Flame Contours in Video", Information Technology Journal, pp. 1-10, Oct. 2010. [7] 박장식, 김현태, 유윤식, "Gaussian 혼합모델 이용한 영상기반 화재검출 알고리즘" 한국전자통신학회 논문지, 제6권 제2호, pp. 206-211, 2011년 6월 [8] 박장식, 송종관, 윤병우, "Gaussian 혼합모델 기반 조명 변화에 강건한 연기검출 알고리즘" 한국전자통신학회 논문지, 제7권, 제4호, pp. 733-739, 2012년 8월
본 발명은 전술한 종래 기술의 단점을 해소하기 위하여 제안되는 것으로, 넓은 공간에 설치하기에는 여러 가지 문제점을 안고 있는 광학적 방법을 채택하는 대신에 터널, 지하철, 공항, 지하주차장 등의 넓은 공간에서 발생한 연기 또는 화재의 검출에 적합한 적외선 레이저(Infra-red laser) 연기 검출 방법을 제안한다.
본 발명에서 제안하는 적외선 레이저 연기 검출 방법은 넓은 공간으로 확산되는 연기를 감지하는데 효과적이며, 가시광선 레이저(Visible laser)를 이용하여 원거리에 위치한 적외선 송신기와 수신기를 정합(matching)을 효과적으로 지원할 수 있으며, 또한 본 발명에서는 경보 전파를 위하여 Zigbee 무선통신기술을 적용한다.
본 발명에 따른 광역 화재감지를 위한 적외선 레이저 연기 검출 방법을 종합하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 송신기 및 수신기를 소정 거리 이격시켜 설치한다.
다음, 상기 송신기에서 가시광선 레이저를 송출하여 수신기의 설치 위치와 방향을 설정한다.
다음, 상기 송신기에서 적외선 레이저를 송출하여 상기 수신기에서 수신되는 상기 적외선 레이저의 최대값(이하, Imax )을 설정한다.
적외선 레이저의 최대값은 식 1 과 같이 설정할 수도 있으나 기타 다른 방식으로 적외선 레이저의 최대값을 정하는 것도 가능하다.
다음, 상기 적외선 레이저의 최대값과 상기 수신기로 현재 입력되는 적외선 레이저의 입력 신호의 현재값(이하 i(t))과의 차이값(Imax -i(t))에 따라 상기 적외선 레이저의 최대값을 지속적으로 재설정하는 한다.
본 발명에 있어서, 상기 차이값이 소정의 제 1 임계치 이상이면 상기 최대값을 유지하고, 상기 차이값이 소정의 제 1 임계치 미만이면 상기 최대값은 Imax = αIm ax +(1-α)i(t)(여기서, 0.9 <α< 1 의 임의의 상수)과 같이 재설정된다.
본 발명의 경우 전술한 바와 같이, 상기 차이값(Imax -i(t))이 소정의 제 2 임계치 이상이면 상기 송신기 및 수신기 사이에 연기가 발생한 것으로 판단하며, 상기 제 2 임계치는 상기 제 1 임계치와 동일하게 설정하는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 연기 검출 방법을 사용하는 경우 연기 검출 시스템에 적용되는 송수기에 오염이 발생하는 경우에도 보다 효율적으로 연기 검출을 할 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연기 검출용 레이저 송수신 시스템의 구성을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 연기 검출용 레이저 송수신 시스템의 수신기 설치 방법을 나타낸 개념도이다.
도 3은는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 연기 검출용 레이저 송수신 시스템을 터널 내에 설치한 상태를 나타낸 개념도이다.
도 4와 5는 본 발명에서 적용하는 적외선 및 가시광선 레이저 송신기와 수신기의 구조이다.
도 6과 본 발명에 따른 수신기의 수신 신호의 모니터링 그래프의 일예이다.
이하, 도면 등을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연기 검출용 레이저 송수신 시스템의 구성을 나타낸 개념도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 연기 검출용 레이저 송수신 시스템은 송신기(100)와 수신기(200)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 이러한 본 발명에 따른 송신기는 다시 가시광선 레이저 송출부(10), 적외선 레이저 송출부(20)를 포함하고 있음이 바람직하며, 수신기는 적외선 레이저 수신부(30)를 포함하고 있음이 바람직하다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 연기 검출용 레이저 송수신 시스템의 수신기 설치 방법을 나타낸 개념도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 연기 검출용 레이저 송수신 시스템의 설치방법의 일 실시예로, 먼저 송신기(100)를 일정위치에 설치한다.
본 발명의 연기 검출용 레이저 송수신 시스템에서 제공하고자 하는 목적에는 화재로 발생한 연기를 검출하고자 하는 목적이 포함되어 있으므로 본 발명의 일 실시예로 송신기(100)는 특정 공간 중에서 연기가 확산되는 방향 즉, 천장과 가까운 곳에 설치되는 것이 바람직하다.
송신기(100)가 특정 위치에 설치되면, 그 다음 수신기(200) 설치가 가능해진다. 이렇게 송신기(100)와 수신기(200)가 일정 거리만큼 이격된 상태에서 레이저 송출 및 수신이 이루어지지는 시스템의 경우 송출된 레이저의 수신 손실을 줄이기 위해서는 수신기(200)의 설치 위치가 중요하다고 할 수 있다.
그러나 연기 감지를 위해 사용되고 있는 종래 시스템의 적외선 레이저 수신기의 설치 위치는 육안으로 확인하기 어려워 적외선 레이저 송신기와 마주보며 대응되는 대략적인 위치에 설치할 수 밖에 없었다.
위와 같은 문제를 해결하고자, 본 발명의 연기 검출용 레이저 송수신 시스템에서는 송신기(100)에 가시광선 레이저 송출부(10)를 갖추도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예로, 송신기(100) 설치 후에 가시광선 레이저 송출부(10)에서 가시광선 레이저(11)를 송출하여 수신기(200)의 최초 설치 위치를 시각적으로 확인할 수 있도록 수신기(200)가 설치될 벽면상에 가시광선 레이저(11)가 표시되도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예로, 수신기의 적절한 위치에 정렬 마크(미도시)를 표시하여 가시광선 레이저(11)가 정렬 마크가 표시된 위치에 수신되도록 수신기(200) 위치를 조정해 가면서 설치하는 것도 가능하다. 이때, 정렬 마크에 가시광선 레이저가 표시되면 확인음을 출력하게 하는 기능을 더 포함시킬 수도 있다.
이를 통해, 설치 작업자가 수신기(200)의 대략적 설치 위치를 직관적으로 파악할 수 있게 되어 작업 효율을 향상시킬 수 있으며, 본 발명의 연기 검출용 레이저 송수신 시스템을 터널과 같은 곳에 복수 개 설치하게 될 경우에는 이러한 장점은 더욱 극대화 시킬 수 있을 것이다.
하지만, 가시광선 레이저(11)는 송출부로부터 거리가 멀어질수록 분산되는 정도가 커지는 경향이 있기 때문에 수신기의 더욱 세밀한 위치선정을 위해서는 적외선 레이저(21)의 세기가 최대치로 수신되는 위치를 찾는 부가적인 기능이 더 필요할 수 있다.
이를 위한 본 발명의 일 실시예로 수신기(200)에 액츄에이터(Actuator) 모듈을 더 포함시킬 수 있다. 액츄에이터 모듈은 상하로 움직이는 틸팅(Tilting) 기능과 좌우로 움직이는 패닝(Panning) 기능을 가능하게 해주기 때문에, 수신기(200)를 상, 하, 좌, 우 방향으로 조정하여 동작하게 할 수 있다.
좀 더 구체적으로는, 앞서 설명한 바와 같이 가시광선 레이저(11)를 통하여 수신기(200)가 대략적인 위치에 설치되면 송신기(100)에서는 수신기(200)를 향하여 눈에 보이지 않는 적외선 레이저(21)를 송출하고 수신기(200)의 적외선 레이저 수신부(30)에서는 적외선 레이저(21)를 수신하여 수신기(200)의 제어부(미도시)로 전송한다.
수신기(200)의 제어부에서는 적외선 레이저의 세기를 측정하는 동시에 액츄에이터 모듈을 틸팅 및 패닝 동작을 반복수행하여 적외선 레이저의 세기가 최대치 검출되는 위치를 탐색해내는 것이 바람직하다.
이러한 과정을 통해 수신기 위치를 수직방향 및 수평방향으로 조정함으로써, 적외선 레이저의 수신효율이 높은 최적의 위치에 수신기를 설치할 수 있게 된다.
또한, 액츄에이터 모듈은 수신기(200)의 초기 설치 뿐만 아니라 유지보수를 용이하게 하기 위해서도 사용될 수 있다. 바람, 청소 작업 또는 다른 외부 영향으로 인해 수신기(200)가 적외선 레이저를 수신할 수 있는 최적위치를 이탈하게 되는 경우, 제어부에서 이를 감지하여 액츄에이터를 동작시킴으로써 수신기(200)의 위치를 자동적으로 재조정이 가능하게 할 수 있다. 이로써, 작업자의 손이 잘 닿지 않는 곳이나 접근하기 어려운 곳에서도 수신기(200)의 설치 및 유지보수를 용이하게 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 연기 검출용 레이저 송수신 시스템을 터널 내에 설치한 상태를 나타낸 개념도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 레이저 송신기(100)와 수신기(200)은 서로 마주보고 대응되는 방향으로 설치된다.
터널 안에 설치 시, 송신기(100)와 수신기(200)가 수평 방향으로 대응되도록 설치할 수도 있지만 본 발명에서는 송신기(100)와 수신기(200)가 서로 대각선 방향으로 대응되도록 설치하는 것이 더욱 바람직하다.
왜냐하면, 일반적으로 직선거리보다는 대각선 길이가 더 길기 때문에 같은 길이의 터널인 경우에 보다 적은 수량의 송신기(100)와 수신기(200)로도 연기 검출이 가능해지며 아울러 비용 절감의 효과도 발생하기 때문이다.
지금까지 설명한 본 발명에서 제안하는 적외선 레이저를 활용한 연기검출 시스템에 대한 개념을 전체적으로 종합하여 설명하면 다음과 같다.
통상, 화재에 의하여 연기가 발생하면 수신기의 적외선 수신 신호의 크기가 작아지기 때문에 이를 활용하여 연기 발생 여부를 확인할 수 있다.
기존의 연기 검출기를 터널과 같이 넓은 공간에 적용하는 경우에는 많은 수의 연기 검출기를 설치하여야 하며, 연기가 연기 검출기까지 확산되어 검출하는데 시간이 상당히 시간이 걸린다.
이에 본 발명에서는 터널과 같은 넓은 공간에 대각선 방향으로 레이저 송신기과 수신기를 설치하고, 송신기와 수신기 사이에 연기가 발생하면 경보를 발생하면 연기를 검출하는 방식을 제안하였다.
한편, 연기 검출 방식의 경우 송신기와 수신기 사이의 거리가 멀기 때문에 송신기 또는 수신기의 미세한 각도 변화가 생겨도 송신기와 수신기 정합되지 않는 경우가 있는데, 적외선 레이저는 원거리에 대하여 확산되어 송신기와 수신기의 정합이 다소 용이하지기는 하지만, 초기 설치시 위치와 송수신기의 각도를 확인하는데 어려움이 있다.
본 발명에서는 초기 설치하는 경우 교체하는 경우 또는 바람 등의 외부 요인에 의하여 송수신기가 상호 정합되어 있지 않을 때, 송신기와 수신기에 가시광선 레이저를 같이 설치하여 보다 효율적인 정합 방법을 제안하였다.
또한, 본 발명의 경우 가시광선 레이저를 이용하여 위치와 방향을 결정하고, 적외선 송신기에서 적외선 레이저를 송신하도록 하고, 수신기를 미세하게 팬/틸트를 조정하여 연기가 없는 상태에서 수신감도가 최대값이 되도록 방향을 조정하여 설치 가능하다는 이점이 있다.
도 4와 5는 본 발명에서 적용하는 적외선 및 가시광선 레이저 송신기와 수신기의 기능 구조도이다. 송신기는 마이크로콘트롤러(MCU, Micro-controller unit)와 레이저 드라이브 회로로 구성된다.
적외선 레이저는 연기를 검출하는데 사용되며, 송신기의 신호를 일정하게 유지하고, 수신기에서 수신한 신호의 변화량에 따라 연기 발생 여부를 판단한다.
가시광선 레이저는 원거리에 위치하는 송신기와 수신기를 효율적으로 정합하고, 검출 범위를 확인하기 위하여 사용된다.
100m 정도의 원거리에 설치되는 적외선 레이저 송신기와 수신기를 정확하게 정합하기 위해서는 상당히 번거로운 절차가 필요하다.
본 발명에서는 이러한 불편한 점을 해결하기 위하여 적외선 레이저 송신기와 함께 가시광선 레이저를 눈으로 직접 확인하면서 설치함으로써 보다 효율적으로 설치 및 유지보수를 할 수 있도록 한다.
또한 Zigbee 무선통신을 이용하여 연기 발생 상황을 전파할 수 있도록 한다.
Zigbee 무선통신 모듈은 IEEE 802.15.4 표준에 맞는 프로세서를 선정하여 설계 및 제작을 하였다.
2.4 GHz RF 송수신 주파수 사용하고 31.25 kbps에서 1 Mbps 까지 가변 데이터 전송이 가능하다.
송신기에는 적외선과 가시광선 레이저를 구동하기 위한 구동회로가 있다.
수신기는 적외선과 가시광선 레이저의 수광센서와 잡음을 제거하고 신호를 증폭하는 신호컨디셔닝회로 그리고 AD변환회로로 구성된다.
AD변환회로는 MCU에 의하여 제어된다. 적외선 레이저는 Thorlab 사의 L980P010 적외선 레이저 다이오드를 사용한다.
L980P010 는 정격 파장은 980 nm 이며, 출력 전력은 10 mW 이다.
적외선 레이저 수신용 센서는 Thorlabs 사의 FDS010을 사용한다. 수신파장 범위는 200~1,100 nm 이며, 피크 파장은 730 nm 이다. 최대 바이어스 전압은 25 V 이지만, 12 V를 사용한다.
이하에서는 본 발명에 따른 연기 검출 방법의 구체적인 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
참고로, 본 발명의 경우 송수신기의 설치시 적외선 레이저의 송수신 거리에 따라서 수신기에서 수신하는 적외선 레이저의 최대값이 다르기 때문에 다양한 거리 조건하에서 입력신호의 최대값과 현재 입력값의 차이값를 구하고, 이 차이값이 기설정되는 소정의 임계값 이상이 되면 연기가 발생한 것으로 처리하기로 하며, 먼지 또는 자동차 매연 등에 의하여 송수신기가 오염되어 송신기 또는 수신기의 신호 감도가 감쇄되는 것을 고려하여 최대값을 지속적으로 재설정하면서 갱신하는 방법을 제안한다.
먼저, 본 발명의 시스템의 설치 또는 교정시 가시광선 레이저를 이용하여 위치외 방향을 설정한 다음, 적외선 레이저신호를 송출하여 수신기에서 수신되는 최대값을 설정한다. 외부 잡음 처리를 위한 저역통과필터링 과정을 거친 후의 적외선 레이저 신호의 입력신호(i(t))는 식 1과 같으며, 식 1로부터 i(t)의 최대값(Imax)을 구한다.
[식 1]
i(t) = αi(t-1) + (1-α)s(t)
여기서, s(t)는 적외선 레이저 송신기에서 송출되는 적외선 레이저 신호이고, i(t)는 저역 통과된 적외선 레이저 신호의 입력신호이다.
α는 저역통과필터링을 위한 계수로써 0.9에서 1사이의 상수로 설정한다. 참고로, 본 발명에서는 0.98로 설정하였다.
최대값 Imax을 구한 이후, 시스템이 작동하면서 현재 입력신호 i(t)를 실시간으로 구하면서 최대값과 현재 입력신호의 차이가 소정의 임계값 T 이상이면, 연기가 발생한 것으로 처리한다.
그러나 장기간 설치되어 있는 송신기 또는 수신기는 먼지 또는 자동차 매연 등으로 인하여 수신기의 수신 감도 변화가 발생하기 때문에 최대값 Imax를 식 2, 식 3과 같이 조정하는 것이 바람직하다.
[식 2]
d(t) = Imax - i(t)
[식 3]
when d(t) = Imax - i(t) ＜ Tmax , Imax = αImax +(1-α)i(t)
when d(t) = Imax - i(t) ≥ Tmax . Imax = Imax
여기서, Tmax 는 최대값의 변화를 결정하는 소정의 임계값이다.
본 발명의 경우, 식 2의 d(t)가 아래의 식 4와 같이 소정의 임계값 T 보다 큰 경우 송신기와 수신기 사이에 연기가 발생한 것으로 간주한다.
[식 4]
d(t) ＞ T
식 4에서 T 는 연기를 검출하기 위한 소정의 임계값이며, T는 Tmax 와 같은 값을 설정하는 것도 가능하다.
위에서 설명한 본 발명에 따른 광역 화재감지를 위한 적외선 레이저 연기 검출 방법을 종합하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 송신기 및 수신기를 소정 거리 이격시켜 설치한다.
다음, 상기 송신기에서 가시광선 레이저를 송출하여 수신기의 설치 위치와 방향을 설정한다.
다음, 상기 송신기에서 적외선 레이저를 송출하여 상기 수신기에서 수신되는 상기 적외선 레이저의 최대값(이하, Imax )을 설정한다.
적외선 레이저의 최대값은 식 1 과 같이 설정할 수도 있으나 기타 다른 방식으로 적외선 레이저의 최대값을 정하는 것도 가능하다.
다음, 상기 적외선 레이저의 최대값과 상기 수신기로 현재 입력되는 적외선 레이저의 입력 신호의 현재값(이하 i(t))과의 차이값(Imax -i(t))에 따라 상기 적외선 레이저의 최대값을 지속적으로 재설정하는 한다.
본 발명에 있어서, 상기 차이값이 소정의 제 1 임계치 이상이면 상기 최대값을 유지하고, 상기 차이값이 소정의 제 1 임계치 미만이면 상기 최대값은 Imax = αIm ax +(1-α)i(t)(여기서, 0.9 <α< 1 의 임의의 상수)과 같이 재설정된다.
본 발명의 경우 전술한 바와 같이, 상기 차이값(Imax -i(t))이 소정의 제 2 임계치 이상이면 상기 송신기 및 수신기 사이에 연기가 발생한 것으로 판단하며, 상기 제 2 임계치는 상기 제 1 임계치와 동일하게 설정하는 것도 가능하다.
본 발명에서는 LabVIEW를 이용하여 도 6과 같은 모니터링 프로그램을 구현한 후, 수신기의 수신 신호를 모니터링할 수 있도록 수신 데이터를 그래프로 표시하고 임계값보다 클 경우에는 경고 표시가 가능하도록 하였다.
또한, 본 발명에서는 송신부와 수신부 사이에 인위적인 연기를 발생시켜 실험을 한 결과 연기를 정상적으로 검출되는 것을 확인하였다.
이상에서 설명한 한 바와 같이, 본 발명에서는 넓은 광역공간에서 효과적으로 연기를 검출하여 화재를 조기 감지하기 위하여 적외선 레이저, 가시광선 레이저, 그리고 Zigbee 무선통신시스템으로 구성된 연기 검출시스템을 제안하고, 연기 검출 성능을 확인하였다.
또한, 적외선 레이저를 이용한 연기 검출에 있어, 먼지 또는 자동차 매연 등에 의하여 송수신기의 렌즈가 오염된 경우를 고려하여 연기를 검출하는 방법도 제안하였다.
10 : 가시광선 레이저 송출부 11 : 가시광선 레이저
20 : 적외선 레이저 송출부 21 : 적외선 레이저
30 : 적외선 레이저 수신부
100 : 송신기 200 : 수신기
300 : 터널

Claims (3)

  1. 광역 화재감지를 위한 적외선 레이저 연기 검출 방법으로서,
    (a) 송신기 및 수신기를 소정 거리 이격시켜 설치하는 단계;
    (b) 상기 송신기에서 가시광선 레이저를 송출하여 수신기의 설치 위치와 방향을 설정하는 단계;
    (c) 상기 송신기에서 적외선 레이저를 송출하여 상기 수신기에서 수신되는 상기 적외선 레이저의 최대값(이하, Imax )을 설정하는 단계;
    (d) 상기 적외선 레이저의 최대값과 상기 수신기로 현재 입력되는 적외선 레이저의 입력 신호의 현재값(이하 i(t))과의 차이값(Imax -i(t))에 따라 상기 적외선 레이저의 최대값을 지속적으로 재설정하는 단계로 이루어지며,
    상기 차이값이 소정의 제 1 임계치 이상이면 상기 최대값을 유지하고,
    상기 차이값이 소정의 제 1 임계치 미만이면 상기 최대값은
    Imax = αImax +(1-α)i(t) (여기서, 0.9 <α< 1 의 임의의 상수)
    과 같이 재설정되는 것을 특징으로 하는 광역 화재감지를 위한 적외선 레이저 연기 검출 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 차이값(Imax -i(t))이 소정의 제 2 임계치 이상이면 상기 송신기 및 수신기 사이에 연기가 발생한 것으로 판단하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광역 화재감지를 위한 적외선 레이저 연기 검출 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 임계치는 상기 제 1 임계치와 동일하게 설정되는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 광역 화재감지를 위한 적외선 레이저 연기 검출 방법.
KR1020130054123A 2013-05-14 2013-05-14 광역 화재감지를 위한 적외선 레이저 연기 검출 방법 KR101393238B1 (ko)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000132762A (ja) 1998-10-27 2000-05-12 Matsushita Electric Works Ltd 受光量表示ユニット付き光電式分離型感知器及び波形確認端子ユニット付き光電式分離型感知器
KR200215806Y1 (ko) 2000-09-30 2001-03-15 폴리텍주식회사 레이저센서를 이용한 출입통제 및 화재감지 시스템
JP2012173940A (ja) 2011-02-21 2012-09-10 Nohmi Bosai Ltd 光電式分離型感知器

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