KR101426835B1 - 영상 기반 가스 누출 감지 시스템 - Google Patents

영상 기반 가스 누출 감지 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 영상 기반 가스 누출 감지 시스템에 관한 것으로서, 감시 대상 영역에 설치되는 다수의 가스 감지 센서; 적외선 광원을 통해 영상을 촬영하고, 촬영된 영상을 특정 파장 별로 분할하여 촬영 영상 내에서 대기 중에 섞인 특정 가스의 분포도를 표시하는 하나 이상의 유독물질 영상 판독기; 및 상기 가스 감지 센서 및 유독물질 영상 판독기와 무선 통신으로 접속되어 가스 감지 센서 및 유독물질 영상 판독기를 제어하며, 가스 감지 센서 및 유독물질 영상 판독기로부터 감지된 정보를 전달받아 정보 분석, 상황 관리를 수행하는 관리 서버;를 포함하며, 상기 유독물질 영상 판독기는 상, 하, 좌, 우로 이동 및 회전이 가능하도록 마련되며, 상기 다수의 가스 감지 센서 중 어느 하나의 가스 감지 센서에서 이상 상황이 감지될 경우, 상기 관리 서버는 상기 유독물질 영상 판독기의 방향을 해당 가스 감지 센서가 위치하는 영역 또는 가스 감지 센서의 감지 영역으로 변위시켜 해당 영역의 영상을 촬영하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 유독 가스 누출 감지를 정확하고 신뢰적으로 구현하여 유독 폐기물 누출을 신속하게 파악하여 대응할 수 있으며, 유독 가스 누출 감지를 수행하는 각 구성을 상호 연동적으로 구현함으로써, 하나의 감지 구성에 이상이 발생하더라도 누출 감지를 연속적으로 수행할 수 있다.

Description

영상 기반 가스 누출 감지 시스템{IMAGE BASED GAS LEAK DETECTION SYSTEM}
본 발명은 영상 기반 가스 누출 감지 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 화학 공장, 제조 공장, 제철 공장 등의 산업시설을 가동하는 과정에서 필연적으로 대량의 유독 폐기물이 발생하게 된다.
이러한 유독 폐기물은 다양한 유해 물질, 수분 그리고 유분 등이 포함되어 있을 수 있으며, 독립적인 공간에 마련된 폐기물 챔버에 저장 및 관리되어 처리될 수 있다.
전술한 유독 폐기물은 챔버 외부로의 누출에 의한 인적 피해 및 환경 파괴 등의 문제점을 야기할 수 있으며, 심각한 경우에는 폭발에 의한 대형 사고로 이어질 수 있다.
따라서, 산업시설에는 유독 폐기물을 관리하고 이에 대한 감지를 수행함으로써, 안정성을 향상시키는 유독 폐기물 관리 시스템이 채택되어야 한다.
이에 관련된 종래기술은, 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2011-0035075호(폐가스 누출 감시시스템과 이를 이용한 제어방법, 2011.4.6. 공개)가 있었다.
여기서, 상기 종래기술은 대규모 가스 배관시설을 구비한 제철소 등의 대형 공장에서 발생하는 폐가스가 대형 관로를 통하여 이동되는 과정에서 발생할 수 있는 폐가스의 누출을 신속하고 정확하게 감지하여 안전사고에 대비할 수 있는 폐가스 누출 감시시스템을 개시하고 있다.
상기 종래기술은 응축수 배출 관로들의 배출구에 연결되어 응축수의 배출 변화량을 감지하는 감지센서들, 감지센서들에 대응되며 각각 아이피 주소들을 구비하고 감지된 응축수 배출량을 송신하는 무선송신부들, 무선 송신부들로부터 송신된 데이터를 전송받는 무선랜 공유기들, 무선랜 공유기들로부터 수신된 데이터를 통하여 응축수 배출 관로들의 가스 누출 상태를 판단하여 상기 무선 송신부들의 아이피 주소에 해당하는 응축수 배출 관로들의 위치와 가스 누출 상태를 관리자 또는 작업자의 휴대폰에 메시지로 전송하거나 이메일을 전송하는 제어부로 구성되어 폐가스 누출을 감지하는 구성을 채택하고 있다.
그러나, 종래기술의 경우, 배출구에 설치되는 센서를 통해 배출량을 측정하고 이러한 정보들을 이용하여 배출 관로에서 발생할 수 있는 가스의 누출만을 감지하도록 마련됨으로써, 배출구 이외의 부분에서 발생되는 가스의 누출은 감지할 수 없었으며, 전체적인 산업시설의 안전 관리에는 미흡하다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 개선하기 위하여 창작된 것으로써, 본 발명의 목적은, 유독 폐기물 누출, 특히 유독 가스의 누출을 전체적 및 다차원적으로 감지 및 관리하여 안전 사고 발생 가능성을 획기적으로 줄일 수 있는 기술을 제공하는 데 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 감시 대상 영역에 설치되는 다수의 가스 감지 센서; 적외선 광원을 통해 영상을 촬영하고, 촬영된 영상을 특정 파장 별로 분할하여 촬영 영상 내에서 대기 중에 섞인 특정 가스의 분포도를 표시하는 하나 이상의 유독물질 영상 판독기; 및 상기 가스 감지 센서 및 유독물질 영상 판독기와 무선 통신으로 접속되어 가스 감지 센서 및 유독물질 영상 판독기를 제어하며, 가스 감지 센서 및 유독물질 영상 판독기로부터 감지된 정보를 전달받아 정보 분석, 상황 관리를 수행하는 관리 서버;를 포함하며, 상기 유독물질 영상 판독기는 상, 하, 좌, 우로 이동 및 회전이 가능하도록 마련되며, 상기 다수의 가스 감지 센서 중 어느 하나의 가스 감지 센서에서 이상 상황이 감지될 경우, 상기 관리 서버는 상기 유독물질 영상 판독기의 방향을 해당 가스 감지 센서가 위치하는 영역 또는 가스 감지 센서의 감지 영역으로 변위시켜 해당 영역의 영상을 촬영하도록 제어하는 영상 기반 가스 누출 감지 시스템에 의해 달성될 수 있다.
여기서, 상기 유독물질 영상 판독기는, 특정 영역의 영상을 촬영하며, 적외선 광원을 제공하는 광원제공부분을 포함하는 촬영부; 상기 촬영부의 전단에 배치되며 상기 적외선 광원을 특정 파장 별로 분할하는 필터부; 상기 필터부 및 촬영부를 통해 획득된 영상을 분석하여 이상 상황 발생 여부를 감지하는 영상분석부; 및 상기 관리 서버와 상호 통신하기 위한 통신부;를 포함한다.
여기서, 상기 필터부는 상기 관리 서버의 제어에 의해 리볼버 타입으로 필터의 교체가 가능하도록 마련된다.
또한, 상기 필터부는, 회전 가능하도록 마련되는 원형의 프레임; 상기 프레임의 둘레 상에 일정 간격으로 배치되되, 각각 상이한 파장을 분할하도록 마련되는 다수의 필터; 상기 프레임에 회전 구동력을 제공하는 모터;를 포함한다.
한편, 상기 영상 기반 가스 누출 감지 시스템은 가이드 레일을 따라 상기 유독물질 영상 판독기의 설치 위치를 변위시키는 위치변위수단을 더 포함한다.
또한, 상기 영상 기반 가스 누출 감지 시스템은 상기 유독물질 영상 판독기의 방향을 변위시키는 방향변위수단을 더 포함한다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 아래와 같은 효과를 발휘할 수 있다.
첫째, 유독 가스 누출 감지를 정확하고 신뢰적으로 구현하여 유독 폐기물 누출을 신속하게 파악하여 대응할 수 있다.
둘째, 유독 가스 누출 감지를 수행하는 각 구성을 상호 연동적으로 구현함으로써, 하나의 감지 구성에 이상이 발생하더라도 누출 감지를 연속적으로 수행할 수 있다.
셋째, 영상 기반으로 가스의 누출을 감지함으로써, 직관적이고 신속한 상황 대응이 구현될 수 있다.
넷째, 유독물질 영상 판독기의 필터부를 리볼버 타입으로 구현함으로써, 필터의 교체에 따라 다양한 유독 가스 누출 감지를 수행할 수 있으며, 선택적인 가스 누출 감지 기능이 부가되므로 시스템 구축의 범용성이 증대될 수 있다.
다섯째, 산업시설에서 발생할 수 있는 안전사고, 대형사고의 발생을 획기적으로 감소시킬 수 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 영상 기반 가스 누출 감지 시스템의 구성을 도시한 평면도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 영상 기반 가스 누출 감지 시스템의 유독물질 영상 판독기를 나타낸 사시도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 영상 기반 가스 누출 감지 시스템의 유독물질 영상 판독기의 블럭도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 영상 기반 가스 누출 감지 시스템에서 획득된 영상 내에 유독 기체를 표시하는 것을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 구체적인 설명에 앞서 본 발명의 영상 기반 가스 누출 감지 시스템의 세부 구성(예를 들면, 유독 가스 누출 감지, 감지 정보 분석, 통신, 정보의 수집 및 판단 역할을 수행하는 구성)에는, 시스템을 구성하는 타 구성과의 통신, 정보 저장, 인증, 제어, 처리, 등의 역할 및 장치 작동을 제어하는 다양한 구성이 포함되지만, 본 발명의 명확한 설명을 위해 이하에서는 본 발명의 기술적 사상이 포함된 핵심 구성을 제외하고는 세부 구성의 설명을 생략하였음을 밝혀둔다.
도 1 은 본 발명에 따른 영상 기반 가스 누출 감지 시스템의 구성을 도시한 평면도이며, 도 2 는 본 발명에 따른 영상 기반 가스 누출 감지 시스템의 유독물질 영상 판독기를 나타낸 사시도이며, 도 3 은 본 발명에 따른 영상 기반 가스 누출 감지 시스템의 유독물질 영상 판독기의 블럭도이며, 도 4 는 본 발명에 따른 영상 기반 가스 누출 감지 시스템에서 획득된 영상 내에 유독 기체를 표시하는 것을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 4 를 참조하면, 본 발명에 따른 영상 기반 가스 누출 감지 시스템은, 가스 감지 센서(100), 유독물질 영상 판독기(200), 관리 서버(300)를 포함한다.
여기서, 가스 감지 센서(100)는 감시 대상 영역(DA)에 설치되어 해당 영역에서 누출되는 가스를 감지하는 구성으로 후술할 관리 서버(300)와 통신하기 위한 통신모듈(미도시)를 포함한다.
가스 감지 센서(100)는 다양한 방식으로 마련될 수 있으며, 설치 장소의 특성에 따라 가스의 흡착이나 반응에 의한 고체 물성의 변화를 이용하는 방식(반도체 센서, 세라믹 습온 센서, 압전체 센서 등), 연소열을 이용하는 방식(접촉 연소식 센서), 전기화학 반응을 이용하는 방식(고체 전해질 센서, 전기화학 센서), 물리적인 특성값을 사용하는 방식(적외선 흡수식 등) 중 적합한 방식을 선택하여 설치될 수 있다.
유독물질 영상 판독기(200)는 적외선(IR) 광원을 통해 영상을 촬영하고, 촬영된 영상을 특정 파장 별로 분할하여 촬영 영상 내에서 대기 중에 섞인 특정 가스의 분포도를 표시하는 구성으로, 촬영부(210), 필터부(220), 영상분석부(230), 통신부(240) 등을 포함하여 구성된다.
여기서, 촬영부(210)는 렌즈 및 촬영수단을 포함하여 특정 영역의 영상을 촬영하며, 적외선 광원을 제공하는 광원제공부분을 포함한다.
필터부(220)는 도 2 에서와 같이, 촬영부(210)의 전단에 배치되며 적외선 광원을 특정 파장 별로 분할하는 역할을 수행한다.
영상분석부(230)는 필터부(220) 및 촬영부(210)를 통해 획득된 영상을 분석하여 이상 상황 발생 여부를 감지함과 동시에 촬영된 영상 내에 특정 기체(유독 가스)의 분포를 표시하는 역할을 수행한다.
통신부(240)는 상기 영상분석부(230)에서 감지, 분석된 정보를 후술할 관리 서버(300)로 전송함과 동시에 관리 서버(300)로부터 온 제어신호를 수신 및 이를 제어부(미도시)로 전달하여 유독물질 영상 판독기(200)의 전체적인 원격 제어가 구현될 수 있도록 마련된다.
한편, 관리 서버(300)는 가스 감지 센서(100)와 유독물질 영상 판독기(200)와 무선 통신으로 접속되어 가스 감지 센서(100) 및 유독물질 영상 판독기(200)를 제어하며, 가스 감지 센서(100) 및 유독물질 영상 판독기(200)로부터 감지된 정보를 전달받아 정보 분석, 상황 관리를 수행한다.
바람직하게는, 가스 감지 센서(100)와 관리 서버(300)는 지그비(Zigbee) 통신 방식으로 통신하며, 유독물질 영상 판독기(200)와 관리 서버(300)는 와이파이(WiFi) 통신하도록 마련된다.
그리고, 가스 감지 센서(100)와 관리 서버(300)가 비교적 근접한 거리에 설치되며 소용량 데이터를 취급하므로 저렴하고 신뢰적인 지그비 통신 방식을 채택하며, 유독물질 영상 판독기(200)와 관리 서버(300)는 비교적 대용량의 데이터(영상 데이터)를 전송해야 하므로 와이파이 통신 방식으로 구현된다.
한편, 유독물질 영상 판독기(200)는 본 발명의 특징적 구성으로, 상, 하, 좌, 우로 이동 및 회전이 가능하도록 마련되며, 다수의 가스 감지 센서(100) 중 어느 하나의 가스 감지 센서에서 이상 상황이 감지될 경우, 관리 서버(300)는 유독물질 영상 판독기(200)의 방향을 해당 가스 감지 센서(100)가 위치하는 영역 또는 가스 감지 센서(100)의 감지 영역으로 변위시켜 해당 영역의 영상을 촬영하도록 제어한다.
또한, 유독물질 영상 판독기(200)는 자동으로 필터의 교체가 가능하도록 구현되는데, 구체적으로, 필터부(220)는 관리 서버(300)의 제어에 의해 리볼버 타입으로 필터의 교체가 가능하도록 마련된다.
여기서, 필터부(220)는, 도 2 에서와 같이, 회전 가능하도록 마련되는 원형의 프레임(222)과 프레임(222)의 둘레 상에 일정 간격으로 배치되되, 각각 상이한 파장을 분할하도록 마련되는 다수의 필터(224)와 프레임(222)에 회전 구동력을 제공하는 모터(미도시)를 포함하여 구성된다.
이는, 감지 대상의 변화에 따라 유독물질 영상 판독기(200)를 범용적으로 이용하기 위한 구성으로, 예를 들면, 이산화황의 파장을 분할하는 필터와 일산화탄소의 파장을 분할하는 필터를 원형 프레임 상에 설치하고, 해당 기체의 분포도를 파악할 경우, 대응되는 필터를 원형 프레임의 회전 제어(리볼버 방식)를 통해 유독물질 영상 판독기(200)의 촬영부(210)에 배치시킴으로써, 해당 유독 기체에 대한 분포도 영상을 획득할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 영상 기반 가스 누출 감지 시스템은 가이드 레일(미도시)을 따라 유독물질 영상 판독기(200)의 설치 위치를 변위시키는 위치변위수단(미도시) 및 방향을 변위시키는 방향변위수단(미도시)을 더 포함할 수 있다.
즉, 가스 감지 센서(100)에서의 감지 신호에 따라, 관리 서버(300)는 유독물질 영상 판독기(200)의 위치 및 방향을 해당 가스 감지 센서(100)의 설치 위치 또는 방향으로 변위시킨 후, 해당 영역의 영상을 촬영하도록 구성됨으로써, 가스 누출의 감지가 신뢰적으로 구현될 수 있는 것이다.
한편, 가스 감지 센서(100)와 유독물질 영상 판독기(200)와 관리 서버(300) 간의 통신에서, 감지 구성(가스 감지 센서, 유독물질 영상 판독기)의 이상 신호 감지 시, 이상 발생 감지 신호를 자신과 통신으로 연동된 각 감지 구성에 전파하도록 마련(가스 감지 센서와 유독물질 영상 판독기의 연동 및 가스 감지 센서와 관리 서버, 유독물질 영상 판독기와 관리 서버의 연동)될 수도 있는데, 이는 하나의 감지 구성에 오작동 및 작동 불능 상황에서도, 유독 폐기물(유독 가스)의 누출을 사전에 감지하도록 하기 위함이다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 영상 기반 가스 누출 감지 시스템은, 유독 가스 누출 감지를 정확하고 신뢰적으로 구현하여 유독 폐기물 누출을 신속하게 파악하여 대응할 수 있으며, 유독 가스 누출 감지를 수행하는 각 구성을 상호 연동적으로 구현함으로써, 하나의 감지 구성에 이상이 발생하더라도 누출 감지를 연속적으로 수행할 수 있다.
또한, 영상 기반으로 가스의 누출을 감지함으로써, 직관적이고 신속한 상황 대응이 구현될 수 있으며, 유독물질 영상 판독기의 필터부를 리볼버 타입으로 구현함으로써, 필터의 교체에 따라 다양한 유독 가스 누출 감지를 수행할 수 있으며, 선택적인 가스 누출 감지 기능이 부가되므로 시스템 구축의 범용성이 증대될 수 있다.
이로서, 산업시설에서 발생할 수 있는 안전사고, 대형사고의 발생을 획기적으로 감소시킬 수 있다.
이상, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100 : 가스 감지 센서
200 : 유독물질 영상 판독기
210 : 촬영부
220 : 필터부
222 : 프레임 224 : 필터
230 : 영상분석부
240 : 통신부
300 : 관리 서버
DA : 감시 대상 영역
S : 산업구조물

Claims (6)

  1. 감시 대상 영역에 설치되는 다수의 가스 감지 센서;
    적외선 광원을 통해 영상을 촬영하고, 촬영된 영상을 특정 파장 별로 분할하여 촬영 영상 내에서 대기 중에 섞인 특정 가스의 분포도를 표시하는 하나 이상의 유독물질 영상 판독기; 및
    상기 가스 감지 센서 및 유독물질 영상 판독기와 무선 통신으로 접속되어 가스 감지 센서 및 유독물질 영상 판독기를 제어하며, 가스 감지 센서 및 유독물질 영상 판독기로부터 감지된 정보를 전달받아 정보 분석, 상황 관리를 수행하는 관리 서버;를 포함하며,
    상기 유독물질 영상 판독기는 상, 하, 좌, 우로 이동 및 회전이 가능하도록 마련되며, 상기 다수의 가스 감지 센서 중 어느 하나의 가스 감지 센서에서 이상 상황이 감지될 경우, 상기 관리 서버는 상기 유독물질 영상 판독기의 방향을 해당 가스 감지 센서가 위치하는 영역 또는 가스 감지 센서의 감지 영역으로 변위시켜 해당 영역의 영상을 촬영하도록 제어하며,
    상기 유독물질 영상 판독기는,
    특정 영역의 영상을 촬영하며, 적외선 광원을 제공하는 광원제공부분을 포함하는 촬영부;
    상기 촬영부의 전단에 배치되며 상기 적외선 광원을 특정 파장 별로 분할하는 필터부;
    상기 필터부 및 촬영부를 통해 획득된 영상을 분석하여 이상 상황 발생 여부를 감지하는 영상분석부; 및
    상기 관리 서버와 상호 통신하기 위한 통신부;를 포함하고,
    상기 필터부는 상기 관리 서버의 제어에 의해 리볼버 타입으로 필터의 교체가 가능하도록 마련되며,
    상기 필터부는,
    회전 가능하도록 마련되는 원형의 프레임;
    상기 프레임의 둘레 상에 일정 간격으로 배치되되, 각각 상이한 파장을 분할하도록 마련되는 다수의 필터;
    상기 프레임에 회전 구동력을 제공하는 모터;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    영상 기반 가스 누출 감지 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 영상 기반 가스 누출 감지 시스템은 가이드 레일을 따라 상기 유독물질 영상 판독기의 설치 위치를 변위시키는 위치변위수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    영상 기반 가스 누출 감지 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 영상 기반 가스 누출 감지 시스템은 상기 유독물질 영상 판독기의 방향을 변위시키는 방향변위수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    영상 기반 가스 누출 감지 시스템.
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