KR101590344B1 - 도로터널의 화재 소화장치 - Google Patents

도로터널의 화재 소화장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 도로터널의 화재 소화장치는, 터널 안에 복수개 설치되며, 터널 내부의 일정 구역에 발생된 화재영상을 촬영하는 화재영상 촬영부; 터널 내부의 일정 구역에 화재가 발생 여부를 판단하기 위해, 열 감지를 수행하는 열 감지센서; 터널 내부의 일정 구역에 화재가 발생 여부를 판단하기 위해, 터널 내에 설치된 전력선의 아크 감지를 수행하는 아크 감지센서; 외부 단말과 통신을 구현하도록 인터페이스를 제공하는 통신부; 상기 화재영상 촬영부, 상기 열 감지센서 및 상기 아크 감지센서에서 감지된 화재감지 정보를 토대로 터널 내의 일정 구역에 발생된 화재를 자동으로 진압하도록 소방로봇을 제어하는 화재진압 조정부; 및 상기 화재영상 촬영부, 상기 열 감지센서, 상기 아크 감지센서, 상기 통신부 및 상기 화재진압 조정부를 제어하는 제어부를 포함하는 기술을 제공함에 기술적 특징이 있다.

Description

도로터널의 화재 소화장치{FIRE EXTINGUISHING EQUIPMENT OF ROAD TUNNELS}
본 발명은 도로터널의 화재 소화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터널 내의 화재가 발생한 경우 열 감지센서, 아크 감지센서 및 가스 감지센서 등을 이용하여 이를 감지하고, 감지된 신호에 따라 화재가 발생된 구역에 설치된 소방로봇을 이용하여 화재를 자동으로 진압하고, 또한 터널 내부로 진입하는 차량들에게 비상상태를 알림으로, 터널 내부의 화재로 인한 인명 및 재산피해를 최소화 할 수 있는 도로터널의 화재 소화장치에 관한 것이다.
일반적으로, 고속도로 등의 터널은 차량의 신속한 통행을 위해 산과 같은 장애물을 관통하여 형성한 것으로서, 이러한 터널은 차량의 주행거리를 최소화하여 주행시간을 단축하는 장점은 있지만, 그 내부에서 각종 사고가 발생하는 경우 신속하게 대처하기 어려운 단점이 있었다.
특히, 터널에서 교통사고나 누전 등으로 인한 화재 사고가 발생하는 경우 화염이나 연기로 인한 질식사고의 위험성이 클 뿐만 아니라, 운전자가 터널사고를 미처 인지하지 못하여 터널 내에 진입하는 경우 신속한 대피작업이 이루어지지 않아 대형 인적 및 물적 사고가 발생될 우려가 있었다.
따라서, 종래기술은 터널 내에 소화기 등의 비상수단을 비치하지만 내부가 어둡고 협소하여 소화 작업이 실질적으로 불가능할 뿐만 아니라, 소방서 등에 화재신고를 한다고 하더라도 진입로에 정체된 차량으로 인해 소방차의 진입이 매우 어려워 대형 인적 및 물적 사고가 상존해 있는 문제점이 있었다.
또한 종래 기술은 터널 내부의 화재발생을 터널 외부의 운전자 등에게 알릴 수 있는 수단이 없어서, 자칫 터널 내부에서 연쇄적인 교통사고를 일으킬 위험이 존재하는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-0465970호
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 터널 내의 화재가 발생한 경우 열 감지센서, 아크 감지센서 및 가스 감지센서 등을 이용하여 이를 감지하고, 감지된 신호에 따라 화재가 발생된 구역에 설치된 소방로봇을 이용하여 화재를 자동으로 진압하고, 또한 터널 내부로 진입하는 차량들에게 비상상태를 알림으로, 터널 내부의 화재로 인한 인명 및 재산피해를 최소화 할 수 있는 도로터널의 화재 소화장치를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 도로터널의 화재 소화장치 는, 터널 안에 복수개 설치되며, 터널 내부의 일정 구역에 발생된 화재영상을 촬영하는 화재영상 촬영부; 터널 내부의 일정 구역에 화재가 발생 여부를 판단하기 위해, 열 감지를 수행하는 열 감지센서; 터널 내부의 일정 구역에 화재가 발생 여부를 판단하기 위해, 터널 내에 설치된 전력선의 아크 감지를 수행하는 아크 감지센서; 외부 단말과 통신을 구현하도록 인터페이스를 제공하는 통신부; 상기 화재영상 촬영부, 상기 열 감지센서 및 상기 아크 감지센서에서 감지된 화재감지 정보를 토대로 터널 내의 일정 구역에 발생된 화재를 자동으로 진압하도록 소방로봇을 제어하는 화재진압 조정부; 및 상기 화재영상 촬영부, 상기 열 감지센서, 상기 아크 감지센서, 상기 통신부 및 상기 화재진압 조정부를 제어하는 제어부를 포함하는 기술을 제공한다.
본 발명은 터널 내부의 화재로 인한 인명 및 재산피해를 최소화 할 수 있는 기술적 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 도로터널의 화재 소화장치의 구성을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 열 감지센서의 구조를 상세히 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 아크 감지센서의 구조를 상세히 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 화재진압 조정장치의 구성을 상세히 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 조명 조정장치의 구성을 상세히 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 비상알림장치의 구성을 상세히 나타낸 것이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 도로터널의 화재 소화장치의 구성을 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 도로터널의 화재 소화장치(100)는 화재영상 촬영부(110), 화재감지 센서부(120), 통신부(130), 화재진압 조정부(140), 조명 조정부(150), 비상알림장치 작동부(160), 단계별 경보발생부(170) 및 제어부(180)를 포함한다.
화재영상 촬영부(110)는 터널 내부 또는 터널 주변의 화재영상을 촬영하기 위한 것으로, 이를테면 CCTV(Closed circuit television) 카메라 등을 터널 내부 또는 터널 주변에 복수개 설치할 수 있다.
이 경우 카메라는 IEEE1394 또는 기가비트 이더넷의 Law 데이터 고속 영상 전송 인터페이스를 지원하여 촬영 영상을 영상 저장 장치로 전송하고, 영상 저장 장치 소프트웨어는 설정에 의한 영상의 디스크 등의 저장 형식에 따라 영상을 저장한다.
이 경우 각각의 디스크는 저장매체로, 이를테면 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive, HDD), 광 디스크 드라이브(Optical Disk Drive, ODD), 반도체 디스크(Solid State Disk, SSD) 등을 사용하여 구현할 수 있다.
한편 본 발명의 경우에 사용된 블록단위 병렬 직접 저장 방식은, 보드의 고유의 MAC 주소 정보를 이용하여 각각의 디스크를 선택적으로 제어할 수 있고, 전송량과 프레임을 축소시키지 않고 그대로 유지한 채, 병렬적으로 각각의 디스크에 순차적으로 저장함으로써, 저장 속도를 빠르게 할 수 있게 된다.
이는 파일 단위 저장방식의 경우, 파일 시스템에서 패킷(packet) 전송 시 패킷의 불필요한 헤더(Header) 정보, 연속된 입출력(I/O) 신호의 발생, 전송량과 프레임이 축소된 채, 각 디스크에 병렬방식이 아닌 순차방식으로 저장함으로써, 저장 속도가 느린 것과 대비된다.
화재감지 센서부(120)는 열 감지센서(121), 아크 감지센서(122) 및 가스 감지센서(123)를 포함한다.
열 감지센서(121)는 터널 내의 열 감지를 통해 터널 내의 일정 구역 내에 발생된 화재 발생 여부를 판단하기 위한 것으로, 이하 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 열 감지센서의 구조를 상세히 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 열 감지센서(121)는 압력 펌프(21), 디버깅 장치(22) 및 기어 모터(23) 등을 포함하여 구성된다.
이 경우 터널 벽면을 따라 설치된 감지관(10)은 화재발생시 가열에 의한 내부의 공기팽창이 이루어지며, 선형의 열 감지센서(121)와 결합됨으로, 열 감지센서(121)는 상기 공기팽창여부를 감지하여 화재 유무와 관련된 정보를 획득한다.
이를 부연설명하면, 감지관(10)은 터널 내의 매연과 오염 물질 및 화재시의 유독 물질 등에 강하고 내구성이 뛰어난 동관으로 구성되며, 동관의 종단은 종단 캡으로 막혀 있고 터널 벽면을 따라 설치된다.
동관 내의 공기 온도는 주변 기온과 동일하게 유지되고, 화재시 동관 내 공기가 가열될 경우 부피 팽창으로 압력이 변화하여 선형 열 감지센서(121)의 소프트웨어에서 정의된 조건에 도달함에 따라 경보를 발생시키게 된다.
감지관(10)은 구체적으로 내경 4mm, 외경 5mm의 동관으로 구성되며 선형 열 감지센서(121)와 연결된다.
한편 압력 펌프(21), 디버깅 장치(22)와 기어 모터(23)는 정해진 시간마다 자동적으로 작동하여 감지관(10)으로 정격 과잉 압력을 가한다.
즉 압력 펌프(21)는 터널 벽면을 따라 설치되어, 화재발생시 가열에 의한 내부의 공기팽창이 이루어지는 감지관(10)으로 기어 모터(23)의 구동력에 의해 정격 과잉 압력을 가하며, 디버깅 장치(22)는 상기 감지관(10)이 상기 정격 과잉 압력의 공급으로 인해 고장이 발생하였는지를 시험하고, 고장 발생 시 오류를 디버깅 해준다.
열 감지센서(121)는 이러한 디버깅 과정을 통해 정해진 결과가 나오지 않을 경우, 감지관(10)이나 공기 계통에 이상이 있음을 알린다. 만약 정해진 결과가 나오진 않으면 30분을 기다린 후 재차 같은 시험을 반복하며, 이때에도 올바른 결과가 나오지 않으면 고장 신호를 전송한다.
반면 두 번째 시도에서 필요한 결과가 얻어진다면, 열 감지센서(121)의 상태는 정상으로 되돌아오고, 시험 과정이 완료된 뒤부터 정해진 시험 시간 간격 후 다음 디버깅에 대비한다.
아크 감지센서(122)는 터널 내에 설치된 전력선의 아크 감지를 통해 터널 내의 일정 구역 내에 발생된 화재 발생 여부를 판단하기 위한 것으로, 이하 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 아크 감지센서의 구조를 상세히 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 아크 감지센서(122)는 터널 내에서 전력선을 통해 부하로 전기를 공급하는 상기 전력선의 전선(hot line)에서 발생하는 병렬 아크를 감지하도록 부하전류 검출센서(31), 아크특성 필터부(32), 제1 증폭기(33) 및 아크 전류 판단부(34)를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 아크 감지센서(122)는 상기 전력선의 누설전류를 감지하기 위한 누설전류 검출부(2) 및 이 누설전류 검출부(2)의 신호를 증폭하기 위한 제2 증폭기(43)를 더 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 아크 감지센서(122)는 상기 전선(hot line)으로 흐르는 전류를 차단하기 위한 차단기(1)를 더 포함하며, 상기 차단기(1)가 상기 아크 전류 판단부(34)에 의해 제어된다.
부하전류 검출 센서(31)는 상기 전선 상에 구비되어 상기 전선에 흐르는 전류의 변화량을 감지하고, 전류 감지 신호를 아크특성 필터부(32)로 출력한다.
본 실시 예에 따른 부하전류 검출 센서(31)는 계기용 변류기(Current Transformer:CT)를 사용할 수 있으며, 상기 전선의 합선, 절연피복 열화, 절연파괴, 압력 등으로 인하여 발생하는 전류 수파수를 검출한다.
아크특성 필터부(32)는 부하전류 검출 센서(31)에서 출력하는 신호에서 전압의 고주파 신호를 제거하고 전류의 주파수 신호만을 검출하여 제1 증폭기(33)로 출력한다.
제1 증폭기(33)는 아크특성 필터부(32)에서 필터링한 전류 주파수 신호를 증폭하여 아크 전류 판단부(34)로 출력한다.
아크 전류 판단부(34)는 상기 제1 증폭기(33)에서 출력하는 전류의 주파수 신호를 변환하여 상기 전류의 주파수 신호 중 상기 전선의 기준 전류 주파수(60Hz)보다 작은 전류 주파수가 발생하는가를 판단한다. 이때, 아크 전류 판단부(34)는 상기 기준 전류 주파수와 함께 발생하는 노이즈 중 병렬아크를 검출할 수 있도록 상기 기준 전류 주파수를 FFT(Fast Fourier Transform) 변환한다.
즉, 상기 아크 전류 판단부(34)는 제1 증폭기(33)에서 증폭되어 출력되는 전류 주파수 신호를 시간영역에서 주파수 영역으로 변환한다.
그러면, 기준 전류 주파수와 함께 발생하는 부하 노이즈인 병렬 아크 전류가 시간영역보다 주파수영역에서 보다 명확하게 나타나게 되며, 이때 나타나는 병렬 아크 전류 주파수는 상기 기준 전류 주파수보다 작게 나타난다.
이러한 병열 아크 전류 수파수의 특징을 이용하여 상기 아크 전류 판단부(34)는 상기 기준 전류 주파수 신호에 기준 전류 주파수보다 작은 아크전류 주파수가 발생하면 이를 병렬아크 전류로 판단하여 상기 차단기(1)를 제어한다.
이와 같은 아크 감지부(30)는 제1 전력선 감지부 내지 제n 전력선 감지부(340)에 각각 구비되어 터널에 설치된 전력선에서 발생하는 병렬아크를 감지한다.
가스 감지센서(123)는 터널 내 화재로 인해 발생된 유해 가스의 농도를 감지한다.
통신부(130)는 외부 단말과 통신을 구현하도록 해주는데, 이를테면, 지그비(Zigbee), 알에프(RF), 와이파이(WiFi), 3G, 4G, LTE, LTE-A, 와이브로(Wireless Broadband Internet) 등의 무선통신, 또는 인터넷, SNS(Social Network Service) 등을 사용할 수 있다.
화재진압 조정부(140)는 화재영상 촬영부(110) 및 화재감지 센서부(120)에서 감지된 화재감지 정보를 토대로 터널 내의 일정 구역에 발생된 화재를 자동으로 진압하도록 소방로봇을 제어하기 위한 것으로, 이하 도 4에서 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 화재진압 조정장치의 구성을 상세히 나타낸 것이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 화재진압 조정장치(140a)는 통합 제어부(50), 소화약제 저장부(60) 및 소방로봇(70)을 포함하여 구성된다.
소화약제 저장부(60)는 화재발생 시 화재진압을 위해 화점을 향해 분사하는 이산화탄소, 물 등의 소화약제(extinguishing agent)가 저장된 탱크로, 소방로봇(70)과 파이프 등으로 연결되어 소방로봇(70)에게 소화약제를 공급한다.
소방로봇(70)은 화재구역에 화재발생 시 통합 제어부(50)의 제어에 따라 자동으로 화점을 추적하여 화재를 진압하기 위한 로봇으로, 화재구역의 천장에 설치된 레일(rail)을 따라 자유로이 이동하면서 화점을 향해 소화약제를 분출하여 화재를 진압하는데 이용된다.
통합 제어부(50)는 화재 인식부(51), 화점위치 계산부(52), 소화약제 계산부(53), 로봇구동 제어부(54) 및 메인 제어부(55)를 포함하여 구성되며, 화재구역의 화점의 위치 좌표정보, 소화약제의 공급량 등의 정보를 소방로봇(70)으로 전송하여 소방로봇(70)이 자동으로 화점을 추적하여 신속하게 화재를 진압할 수 있도록 해준다.
화재 인식부(51)는 화재구역에서 화재 발생을 감지한 화재감지 센서부(120)의 센서들의 위치를 우선 파악하고, 센서들 주변을 촬영한 영상들을 이용하여 화재 부분을 추출하여 화재가 실제로 발생하였는지를 인식한다.
이 때 화재 인식부(51)는 화재 발생을 감지한 센서들의 주변 영상에서 명도가 기준 설정 값 보다 큰 값을 갖는 부분을 화재 부분으로 추출하여 이를 화재발생 지점으로 인식할 수 있는데, 바람직하게는 화재 부분을 픽셀 단위로 추출하여 화재 부분의 픽셀 단위가 커지거나 작아짐에 따라 소방로봇(70)으로 공급되는 소화약제의 양을 적절히 조절할 수 있도록 한다.
화점위치 계산부(52)는 화재구역에서 화재가 발생한 지점인 화점 위치를 분석하고 계산하여 화점 좌표정보를 획득하고, 화점 좌표정보를 이용하여 소방로봇(70)이 최적의 조건에서 화재 진압을 수행할 수 있는 최적 위치를 산출할 수 있도록 수 있도록 해준다.
여기서 소방로봇(70)의 최적 위치란, 화점 들의 발화 정도를 고려하여 화재로부터 로봇이 피해를 보지 않고, 화점 들을 향해 소화약제를 분출할 수 있는 최적조건의 위치, 방향, 거리를 의미한다.
화점 위치는 화재구역을 좌표계로 설정한 후 직각 좌표계 등을 이용하여 해당 위치를 좌표 값으로 표시할 수 있으며, 화점에 대한 좌표정보는 유선 통신(이를테면, 고속 전력선 통신(PLC), 저속 전력선 통신(PLC), 이더넷(Ethernet) 통신 등) 또는 무선 통신(지그비(Zigbee), 알에프(RF), 와이파이(WiFi) 등)을 통해 소방로봇(70)에게 실시간으로 전송된다.
이 경우 화점 좌표정보는 유선 통신보다는 무선통신으로 소방로봇(70)에게 실시간으로 전송하는 것이 바람직한데, 이는 화재의 특성 상 유선의 경우 화재로 단선될 위험이 있고, 화점 위치는 실시간으로 변동될 수 있으며, 발화초기에 신속하게 진압되지 않을 경우 자칫 대형 화재로 확대될 수 있기 때문이다.
여기서 화점 좌표정보는 화점 들의 위치 뿐 만아니라, 화점 들의 개수, 화점 들의 분포도, 화점 들의 발화 정도 등의 정보를 포함하도록 하여, 소방로봇(70)이 최적의 조건으로 최단시간에 화재를 효율적으로 진압할 수 있도록 함이 바람직하다.
소화약제 계산부(53)는 화재구역의 화재 영상에서 추출된 화재부분의 크기를 픽셀단위로 파악하여, 소방로봇(70)이 화점의 화재 진압을 하는데 필요한 소화약제의 양을 계산한다.
로봇구동 제어부(54)는 소방로봇(70)이 상기 화점 좌표정보를 수신 받아, 화점 들에 대하여 화재진압을 할 수 있도록, 소방로봇(70)의 이동 방향, 이동 량, 이동 속도, 소화약제의 분출량, 분출속도, 분출방향 등을 제어한다.
메인 제어부(55)는 상기 화재영상 촬영부(110), 화재감지 센서부(120), 소화약제 저장부(60) 및 소방로봇(70)의 전반적인 동작을 제어한다.
이하 소방로봇(70)의 주요 구성부분 및 화점들의 방향, 거리를 측정하여 소화약제 분출구의 최적 위치를 결정하는 방법에 대해 설명한다.
소방로봇(70)은 몸체부(미도시), 상기 몸체부의 하부 면에 바퀴가 부착되어, 상기 화재구역 내의 천장에 설치된 레일을 따라 이동하는 레일 이동부(미도시) 및 상기 몸체부의 일측 면에 설치되어 상하좌우로 방향을 자유로이 조정할 수 있는 소화약제 분출구(미도시)를 포함하여 구성되며, 바람직하게는 화점의 방향과 화점까지의 거리를 각각 측정하기 위한 비전 카메라(미도시)와 레이저 센서(미도시)를 상기 몸체부의 일측 면에 설치할 수 있다.
이 경우, 레일 이동부는 화재구역의 천장에 설치된 레일에 따라 소방로봇(70)이 2차원적으로 자유로이 움직일 수 있도록 해준다.
비전(vision) 카메라는 화점의 전체 영상을 화점과 일직선 방향에서 촬영하는 카메라로, 소방로봇의 몸체부의 일측 면에 설치되며, 촬영된 화점의 전체 영상을 통해 화점의 방향을 인식할 수 있도록 해준다.
레이저 센서는 소방로봇의 몸체부의 일측 면에 설치되며, 레이저의 화점에 반사된 경로를 이용하여 화점까지의 거리를 계산할 수 있도록 해준다.
소화약제 분출구는 소방로봇의 몸체부의 일측 면에 설치되며, 소정의 제어에 의해 상하좌우 방향으로 자유로이 움직일 수 있는데, 비전 카메라와 레이저 센서를 이용하여 화점의 방향, 화점까지의 거리가 인식되면 로봇구동 제어부(54)의 제어에 따라 최적의 분출 위치로 조정된 후 화점을 향해 소화약제를 분출한다.
이 경우 소화약제 분출구의 최적의 분출 위치를 조정하는데 있어서, 로봇의 움직임 제어에 이용되는 순기구학 및 역기구학의 개념을 응용하여 적용할 수 있다.
한편 만일 화점 들이 복수 개일 경우, 각 화점들의 발화 정도 및 화점들의 상대 위치, 화점들의 분포도, 소방로봇(70) 들이 배치된 위치 정보 등을 종합적으로 고려하여 화재 진압 우선순위에 따라 신속하게 화재를 진압할 수 있도록 고려해야 한다.
조명 조정부(150)는 터널 내에 설치된 조명들의 휘도의 변화 상태를 감지하고, 조명상태 감지신호를 발생시켜 각각의 조명들의 고장유무를 판단하고, 감지된 상태 정보를 통해 터널 내 화재에 의한 조명 고장으로 인한 터널 조명의 조도를 조절할 수 있도록 해주는데, 이하 도 5을 참조하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 조명 조정장치의 구성을 상세히 나타낸 것이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 조명 조정장치(150a)는 마스터장치(310) 및 다수의 슬레이브장치(320, 330, 340)로 이루어진다.
마스터장치(310)는 휘도센서(미도시)로 감지되는 터널의 외부 휘도 정보를 기반으로 다수의 슬레이브장치들(320, 330, 340)에게 각 LED 터널등(350, 351, 352)의 조도제어신호를 출력한다.
또한 마스터장치(310)는 터널의 외부 휘도 정보를 다수의 슬레이브장치들(320, 330, 340)에게 바로 전달하고, 다수의 슬레이브장치들(320, 330, 340) 각각이 터널의 외부 휘도 정보를 기반으로 LED 터널등의 조도제어신호를 생성할 수도 있다.
각 슬레이브장치(320, 330, 340)는 마스터장치(310)로부터 수신된 조도제어신호를 기반으로 각 LED 터널등(350,351, 352)의 온/오프 및 조도를 제어하고 각 LED터널등(350)의 상태 정보를 수집하고 LED 터널등의 상태 정보를 포함한 상태신호를 마스터장치(310)에게 출력한다.
선택적으로 슬레이브장치(320)는 LED 터널등의 상태 정보를 포함한 상태신호를 타 슬레이브장치들(330, 340)에게 제공할 수도 있고, 타 슬레이브장치들(330, 340)로부터 각 LED 터널등(351, 352)의 상태 정보를 포함한 상태신호를 수신할 수도 있다.
여기서, LED터널등의 상태 정보라 함은 LED 터널등의 고장 여부 및 점,소등 정보를 포함한다.
각 LED터널등(350, 351, 352)은 주변 LED 터널등이 정상적으로 점등되어 있는 동안에는 정상시 한계조도(예컨대, 최대 조도의 50 ~ 80% 정도) 이하의 범위 내에서 터널 외부 휘도에 따라 디밍 제어되고, 주변 LED 터널등이 고장으로 소등되면 정상시 한계조도 이상으로 밝아지도록 제어되는 것이 바람직하다.
이를테면, 본 발명에 따른 마스터장치(310)의 제어부(311) 또는 슬레이브장치(320)의 디밍제어부(322)는 임의의 LED 터널등이 고장으로 소등되면 고장 LED 터널등을 인식하고 그 고장 LED터널등의 주변 LED 터널등들의 조도가 상승되도록 제어한다.
이를 위해 마스터장치(310)의 저장부(312) 또는 슬레이브장치(320)의 저장부(323)는 고장 LED터널등 식별정보와 조도상승대상 LED터널등들 식별정보 및 조도조절정보를 링크하여 저장한다.
즉, 고장 LED터널등에 대해 조도 상승을 시켜야 할 주변 LED 터널등 정보및 그 조도상승대상 LED터널등의 조도를 어느 정도 상승시켜야 할 것인지에 대한 조도조절정보를 저장한다.
조도조절정보는 조도 상승율일 수도 있고, 특정 조도값(예컨대, 최대 조도값)일 수도 있다. 조도조절정보가 조도상승율이면, 고장 LED터널등 발생시 조도상승대상 LED 터널등들의 조도값은 현재 조도값으로부터 조도상승율 만큼씩 상승시킨다.
조도조절정보가 특정 조도값이면, 고장 LED터널등 발생시 조도상승대상 LED 터널등의 조도값은 상기 기설정된 특정 조도값으로 상승시킨다.
비상알림장치 작동부(160)는 터널 내에 화재 등이 발생한 경우 비상상태를 외부의 차량에게 알리기 위한 비상알림 장치(160a)를 소정의 제어신호에 따라 작동시키는데, 이에 대한 구체적인 설명은 이하 도 6에서 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 비상알림장치의 구성을 상세히 나타낸 것이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 비상알림 장치(160a)는 비상알림 전광판(510), 모듈 구동부(520), 전광판 제어부(530), 조도 센서(540) 및 휘도보정 데이터 저장부(550)를 포함하여 구성된다.
비상알림 전광판(510)은 복수의 엘이디 모듈(111~ 11n)을 포함하며, 각각의 엘이디 모듈(111~ 11n)은 모듈 구동부(520)의 제어에 따라 각각의 화상을 표시한다.
이 경우 비상알림 전광판(510)은 터널의 화재를 알리는 경고문자 등이 표시되도록 할 수 있고, 바람직하게는 경고방송 등을 함께 실시하도록 한다.
전광판 제어부(530)는 A/D 변환부(531), 신호 처리부(532), 휘도 조절부(533)를 포함하여 구성된다.
A/D 변환부(531)는 조도센서(540)가 감지한 비상알림 전광판(510) 주변의 광량을 입력받고, 입력 받은 현재 조도값에 해당하는 아날로그신호를 디지털신호로 변환시킨다.
신호 처리부(532)는 A/D 변환부(531)에서 변환된 디지털신호에서 노이즈를 제거하고 평균 조도값을 산출한다.
휘도 조절부(533)는 상기 신호 처리부(532)에서 산출된 평균 조도값과 비상알림 전광판(510)에 대한 소프트웨어적인 방법으로 제어되는 관리자의 모니터 상에 표시되는 불 투명막의 빛 차단률에 따라 결정되는 변동 휘도값, 및 휘도보정 데이터 저장부(550)로부터 추출된 고유 아이디와 보정 매트릭스를 모듈 구동부(520)로 전달하여 비상알림 전광판(510)의 각각의 엘이디 모듈(111~11n)의 휘도를 보정하도록 한다.
즉 휘도 조절부(533)는 상기 엘이디 모듈 각각에 대한 설정 휘도값이 상기 모니터의 각각의 엘이디 블록에 1:1 대응되도록 표출되고, 상기 엘이디 블록의 상부 측에 오버랩 되도록 설치된 불 투명막의 빛 차단률에 따라 변동 휘도값을 결정한다.
이 경우 상기 불 투명막의 빛 차단률은, 0 ∼ 100% 중 어느 하나의 빛 차단률로 이루어져 상기 엘이디 블록의 상부 측에 오버랩(overlap) 되며, 상기 빛 차단률에 따라 255 단계 ~ 1600만 단계까지 세분된다.
단계별 경보발생부(160)는 터널 내부에 화재가 발생한 경우, 터널 외부에 있는 사고방지 단말을 부착한 차량들에게, 터널 입구로부터 거리에 따라 단계별 경보신호 및 단계별 속도 자동제어신호를 전송하여, 상기 차량들로 하여금 차등 경보 및 차등 운행속도 감속을 통해 후방 차량들의 교통사고를 방지할 수 있도록 해준다.
이를테면, 터널 입구로부터 100m 이내에 차량이 존재하는 경우, 상기 차량은 단계별 경보발생부로부터 비상경보신호(A1) 및 제1 차량속도 자동제어신호(S1)를 수신하면, 수신된 비상경보신호(A1)에 상응하는 경보를 발생시키며, 또한 제1 차량속도 자동제어신호(S1)에 따라 현재 운행속도를 50%로 자동 감속시킨다.
마찬가지로, 터널 입구로부터 100m ~ 300m 이내에 차량이 존재하는 경우, 상기 차량은 단계별 경보발생부로부터 위험경보신호(A2) 및 제2 차량속도 자동제어신호(S2)를 수신하면, 수신된 위험경보신호(A2)에 상응하는 경보를 발생시키고, 또한 제2 차량속도 자동제어신호(S2)에 따라 현재 운행속도를 30%로 자동 감속시킨다.
이때 경보 방법으로 음성, 경보음, 영상, 진동, 문자 등을 사용할 수 있지만, 이에 한정하는 것은 아니다.
한편, 후방 차량의 속도를 감속시키는 방법으로 차량의 브레이크 모듈(ABS)에 직접적인 신호를 보내서 속도를 감속하는 방법 외에, 전자식 스로틀 바디의 개폐 정도를 산출하여 개폐량 조절을 통한 RPM을 조절하는 방법, 외부장치로 가변식 스포일러를 적용하여 저항력을 크게 하여 속도를 감속시키는 방법 등을 사용할 수도 있다.
제어부(180)는 화재영상 촬영부(110), 화재감지 센서부(120), 통신부(130), 화재진압 조정부(140), 조명 조정부(150), 비상알림장치 작동부(160) 및 단계별 경보발생부(170)를 제어한다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
110 : 화재영상 촬영부
120 : 화재감지 센서부
121 : 열 감지센서
122 : 아크 감지센서
123 : 가스 감지센서
130 : 통신부
140 : 화재진압 조정부
150 : 조명 조정부
160 : 바상알림장치 작동부
170 : 단계별 경보발생부
180 : 제어부

Claims (3)

  1. 터널 안에 복수개 설치되며, 터널 내부의 일정 구역에 발생된 화재영상을 촬영하는 화재영상 촬영부;
    터널 내부의 일정 구역에 화재가 발생 여부를 판단하기 위해, 열 감지를 수행하는 열 감지센서;
    터널 내부의 일정 구역에 화재가 발생 여부를 판단하기 위해, 터널 내에 설치된 전력선의 아크 감지를 수행하는 아크 감지센서;
    외부 단말과 통신을 구현하도록 인터페이스를 제공하는 통신부;
    상기 화재영상 촬영부, 상기 열 감지센서 및 상기 아크 감지센서에서 감지된 화재감지 정보를 토대로 터널 내의 일정 구역에 발생된 화재를 자동으로 진압하도록 소방로봇을 제어하는 화재진압 조정부;
    터널 내부에 화재 발생을 감지한 경우, 터널 외부의 사고방지 단말을 부착한 차량들로 터널 입구로부터 거리에 따른 단계별 경보신호 및 단계별 속도 자동제어신호를 전송해주는 단계별 경보발생부;
    터널 내에 화재가 발생한 경우 비상상태를 외부의 차량에게 알리기 위한 비상알림 장치를 소정의 제어신호에 따라 작동시키는 비상알림장치 작동부; 및
    상기 화재영상 촬영부, 상기 열 감지센서, 상기 아크 감지센서, 상기 통신부, 상기 화재진압 조정부, 상기 단계별 경보발생부 및 상기 비상알림장치 작동부를 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 아크 감지센서는,
    터널 내 전력선의 전선에 흐르는 전류의 변화량을 감지하는 부하전류 검출센서;
    상기 부하전류 검출센서에서 출력하는 신호에서 전압의 고주파 신호를 제거하고, 전류의 주파수 신호만을 검출하는 아크특성 필터부;
    상기 아크특성 필터부에서 필터링한 전류 주파수 신호를 증폭하는 증폭기; 및
    상기 증폭기에서 출력되는 전류 주파수 신호를 FFT(Fast Fourier Transform)을 통해 시간영역에서 주파수 영역으로 변환시키고, 기준전류 주파수 보다 작은 아크 전류주파수가 발생하면, 상기 아크 전류주파수를 병렬아크 전류로 판단하는 아크 전류 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로터널의 화재 소화장치.


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