KR101649946B1 - 소방설비의 감지신호 진단 시스템 및 방법 - Google Patents

소방설비의 감지신호 진단 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소방설비의 감지신호 진단 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 감지부로부터 발생된 감지신호를 수집부에서 수집하고, 수집부에서 설정된 샘플링 주기 및 트리거 모드에 따라 기록된 데이터를 전처리부로 전달하면, 전처리부에서 칼만 필터를 이용하여 수집부로부터 전달된 데이터로부터 잡음을 제거함과 아울러 저장부에 기저장된 에러패턴으로부터 감지신호 패턴을 추정하여 코드화부로 전달하고, 코드화부에서 감지신호 패턴을 코드화하여 분석부로 전달하면, 분석부에서 코드화된 감지신호 패턴과 에러패턴을 비교하여 감지신호가 에러신호인지 여부를 판단한다. 본 발명에 따르면, 감지신호의 패턴 분석을 통해 해당 감지신호의 에러 여부를 정확하게 진단할 수 있으므로, 불필요한 소방차 출동, 소화설비 구동 등을 방지할 수 있다.

Description

소방설비의 감지신호 진단 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DIAGNOSING DETECTION SIGNAL IN FIRE FIGHTING EQUIPMENT}
본 발명은 소방설비의 감지신호 진단 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화재 등의 감지신호와 에러신호를 구분할 수 있도록 하는 소방설비의 감지신호 진단 시스템 및 방법에 관한 것이다.
각 시설물에는 소방설비 시스템이 마련되어 있으며, 이 소방설비 시스템을 통해 조기에 화재를 진압할 수 있다.
그러면, 여기서 기존 소방설비 시스템에 대해 간략하게 설명하기로 한다.
도 1은 기존 소방설비 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 통상의 소방설비 시스템은, 열, 연기, 화염 등을 감지하여 감지신호를 생성하는 감지부(Sensor, 1)와, 감지부(1)로부터 전달된 감지신호를 분석 및 판단하여, 이에 대응하는 제어신호를 출력하는 제어부(2)와, 제어부(2)로부터 전달된 제어신호에 대응하여 경보를 수행하는 경보부(3)와, 제어부(2)로부터 전달된 제어신호에 대응하여 소화를 수행하는 소화부(4)로 구성되어 있다.
이와 같이 구성된 소방설비는, 감지부(1)를 통해 감지신호가 발생되면, 제어부(2)에서의 판단에 따라 경보부(3) 및 소화부(4)의 구동여부가 결정되게 된다.
한편, 감지부(1)로부터 발생된 감지신호를 소방관제센터 등에서 확인 및 관리할 경우에는, 소방차 출동 또는 원격지에서의 경보부(3)와 소화부(4) 제어가 가능하게 할 수 있다.
그런데, 기존의 소방설비 시스템에서는, 감지부(1)의 고장, 민감도 등에 따라 에러신호, 오감지신호 등을 발생시키더라도, 제어부(2)에서 에러신호, 오감지신호 등에 대응하여 제어신호를 발생시켜 부적절하게 소화부(4)가 구동되는 문제가 있을 수 있다. 이에 현장관리자가 소화부(4)의 구동을 중지시켜야 하는 번거로운 문제가 발생할 수 있다.
또한, 소방관제센터 등에서 감지신호를 관리할 경우에는, 소방관제센터에서 다수의 감지부(1)를 관리함에 따라 에러신호, 오감지신호 등에 대해서도 소방차를 출동시키거나, 감시카메라 및 통신망 등을 통한 확인 과정을 거쳐야 하는 문제가 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1097409호(공고일 2011.12.23.)
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 설정시간동안 발생되는 감지신호의 패턴 분석을 통해 해당 감지신호의 에러 여부를 진단할 수 있도록 하는 소방설비의 감지신호 진단 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 소방설비의 감지신호 진단 시스템은, 감지신호를 생성하는 감지부; 상기 감지신호가 에러신호인지 여부를 진단하여 진단결과신호를 출력하는 진단부; 상기 진단결과신호에 대응하여 소화부를 구동시키는 제어신호를 출력하는 제어부; 상기 진단결과신호에 대응하여 상기 감지부의 관리자단말로 에러상태를 통보하는 통보부; 및 상기 제어신호에 대응하여 소화를 수행하는 소화부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 진단부는, 상기 감지신호를 수집하는 수집부; 상기 감지신호에서 잡음을 제거함과 아울러 감지신호 패턴을 추출하는 전처리부; 상기 감지신호 패턴을 코드화시키는 코드화부; 상기 코드화부로부터 전달된 코드와 기저장된 에러코드와의 비교를 통해 에러신호 여부를 분석하는 분석부; 및 에러패턴들에 대응한 다수의 상기 에러코드를 저장하고 있는 저장부를 포함한다.
상기 수집부에서는, 데이터 기록의 샘플링 주기 및 상기 감지부의 데이터 기록을 위한 트리거 모드(trigger mode)의 설정이 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 전처리부는, 상기 저장부에 기저장된 에러코드를 이용하여 상기 감지신호의 패턴을 추정하며, 상기 추정은 칼만 필터를 이용하는 것이 바람직하다.
상기 분석부는, 상기 감지부의 특성을 분석하기 위한 알고리즘을 포함하며, 상기 알고리즘은 임계값 규칙들, 퍼지 로직, 신경망(neural networks), 회귀 분석(regression analysis) 및 패턴 인식 기술(pattern recognition techniques)을 선택적으로 포함하는 다양한 분석 방법들의 라이브러리(library)에 접근할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 소방설비의 감지신호 진단 방법은, 감지부로부터 발생된 감지신호를 수집부에서 수집하는 단계; 상기 수집부에서 설정된 샘플링 주기 및 트리거 모드에 따라 기록된 데이터를 전처리부로 전달하는 단계; 상기 전처리부에서 칼만 필터를 이용하여 상기 수집부로부터 전달된 데이터로부터 잡음을 제거함과 아울러 저장부에 기저장된 에러패턴으로부터 감지신호 패턴을 추정하여 코드화부로 전달하는 단계; 상기 코드화부에서 상기 감지신호 패턴을 코드화하여 분석부로 전달하는 단계; 및 상기 분석부에서 코드화된 감지신호 패턴과 상기 에러패턴을 비교하여 상기 감지신호가 에러신호인지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 소방설비의 감지신호 진단 시스템 및 방법에 따르면, 감지신호의 패턴 분석을 통해 해당 감지신호의 에러 여부를 정확하게 진단할 수 있으므로, 불필요한 소방차 출동, 소화설비 구동 등을 방지할 수 있다.
도 1은 기존 소방설비 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 소방설비의 감지신호 진단 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 진단부의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 코드화부의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 소방설비의 감지신호 진단 방법의 흐름도이다.
이하, 본 발명의 소방설비의 감지신호 진단 시스템 및 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 설명에 있어, 기존 구성요소와 동일 기능을 수행하는 구성요소에 대해 동일 참조번호를 부여하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 소방설비의 감지신호 진단 시스템의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 소방설비의 감지신호 진단 시스템은, 열, 연기, 화염 등을 감지하여 감지신호를 생성하는 감지부(Sensor, 1)와, 감지부(1)로부터 전달된 감지신호가 에러신호인지 여부를 진단하여 진단결과신호를 출력하는 진단부(5)와, 진단부(5)로부터 전달된 진단결과신호에 대응하여 경보부(3)와 소화부(4)를 구동시키는 제어신호를 출력하는 제어부(2)와, 진단부(5)로부터 전달된 진단결과신호(에러신호)에 대응하여 감지부(1)의 관리자단말로 에러상태를 통보하는 통보부(6)와, 제어부(2)로부터 전달된 제어신호에 대응하여 경보를 수행하는 경보부(3)와, 제어부(2)로부터 전달된 제어신호에 대응하여 소화를 수행하는 소화부(4)로 구성되어 있다.
여기서, 경보부(3)는 필요에 따라 시스템에 선택적으로 구성할 수 있다.
이와 같이 구성된 소방설비는, 감지부(1)를 통해 감지신호가 생성되면, 진단부(5)에서는 해당 감지신호가 에러신호인지 여부를 진단한다. 진단부(5)에서 에러신호가 아니라고 진단하면, 제어부(2)를 통해 경보부(3) 및 소화부(4)를 구동시키도록 하고, 진단부(5)에서 에러신호라고 진단하면, 통보부(6)를 통해 감지부(1)의 관리자단말로 에러상태를 통보하도록 한다.
한편, 감지부(1)로부터 발생된 감지신호를 소방관제센터 등에서 확인 및 관리할 수 있도록 시스템을 구성할 경우에는, 진단부(5), 제어부(2) 및 통보부(6)를 소방관제센터에 구성하고, 감지부(1), 경보부(3) 및 소화부(4)를 해당 건물 등에 구성하여, 소방관제센터와 해당 건물간 유무선통신부(미도시)를 통해 원격제어가 가능하게 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 진단부의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 진단부(5)는, 감지신호 발생시, 설정시간동안 입력되는 감지신호를 수집하는 수집부(51)와, 감지신호에서 잡음을 제거함과 아울러 감지신호 패턴을 추출하는 전처리부(52)와, 감지신호 패턴을 코드화시키는 코드화부(53)와, 코드화부(53)로부터 전달된 코드와 기저장된 에러코드와의 비교를 통해 에러신호 여부를 분석하는 분석부(54)와, 에러패턴들에 대응한 다수의 에러코드를 저장하고 있는 저장부(55)를 포함한다.
수집부(51)는 감지부(1)의 작동과 관련된 선택된 변수들(variables)의 시간 이력들(time history)을 획득하도록 작동한다. 시간 이력은 시간에 따른 특정 변수나 변수들의 집합에 대한 값들의 집합을 말한다. 이에 선택된 변수들의 값들을 수집하기 위한, 하나 이상의 버퍼들을 포함할 수 있다. 또한 수집부(51)는 기록될 감지부(1)의 신호들과 변수들을 특정하고, 데이터 기록의 샘플링 주기(sampling period)를 설정하고, 데이터 기록을 위한 트리거 모드(trigger mode)(예를 들어, 감지신호 발생시(on event), 동작을 개시할 때, 동작을 종료할 때, 임계값 이상일 때, 임계값 이하일 때, 지연이 있을 때)를 설정하고, 기록될 샘플들의 개수를 설정하며, 데이터 기록을 정지할 메커니즘(mechanism)(예를 들어, 특정되었을 때, 감지신호 발생시(on event), 동작을 개시할 때, 동작을 종료할 때, 임계값 이상일 때, 임계값 이하일 때, 지연이 있을 때)을 설정하기 위한 프로그램 및 회로를 구비할 수 있다.
전처리부(52)는 칼만 필터로 구성할 수 있으며, 이 칼만 필터는 잡음에 강인할 뿐 아니라, 예측시점마다 최적의 값을 추구하는 예지와 추정의 두 가지 성질을 모두 가지고 있고, 시간영역에서 시스템 모형을 형성하므로 수학적으로 다루기 쉬운 많은 장점이 있다. 이에 재귀적으로 동작하는 칼만 필터는 바로 이전 자료를 바탕으로 현재 상태를 추정한다. 예를 들면, 칼만 필터는 시간 t에서 상태를 예측하기 위해 시간 t-1까지의 자료를 토대로 시간 t에서의 자료를 예측한다. 즉, 저장부(55)에 저장된 에러패턴을 이용하여 감지신호의 패턴, 특히 에러신호의 패턴을 추정해 내고, 이를 출력값으로 하여 분석부(54)로 전달하게 된다. 또한, 전처리부(52)는 오차가 포함된 측정값 정보를 이용하여 감지신호 패턴을 갱신하고 최적추정을 수행한다. 칼만 필터의 추정과정에서는 추정값 행렬과 측정값 행렬간의 선형 결합에 의해 최적 추정 행렬을 구한다.
또한, 전처리부(52)는 전처리를 통해 수행되는 예시적인 계산들은, 더하기와, 빼기와, 곱하기와, 나누기와, 최대값, 최소값, 및 평균값들의 계산과 같은 단순한 수학적 연산들과, 푸리에 변환(Fourier transformation)과, 웨이블릿 변환(wavelet transformation)과, 여러 가지 수학적인 모델들의 평가를 포함할 수 있다. 이와 같이 전처리에서는 수집부(51)를 통해 전달된 데이터로부터 시간 이력을 입력 받고, 필요한 단순 계산들을 수행하기 위한 프로그램 및 회로를 포함할 수 있다.
코드화부(53)는, 감지신호의 종류에 따라 매핑규칙을 선택하여 감지신호에 대한 매핑이 이루어진다. 이는 도 4를 통해 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 코드화부의 구성도이다.
도 4를 참조하면, 감지신호 종류를 분류하는 감지신호 종류분류부(531)와, 감지신호의 종류에 따라 매핑규칙을 선택하는 매핑규칙 선택부(532)와, 선택된 매핑규칙에 따라 매핑이 이루어지는 매핑부(533)를 포함한다.
예를 들어, 컨텍스트 상태를 기술하는 수치 현재 컨텍스트 값에 기초하여 추정값으로의 매핑을 기술하는 매핑규칙을 선택할 수 있다. 다수의 이전에 코딩된 추정값들에 기초하여 그리고 인코딩될 추정값이 미리 결정된 영역 내에 있는지 여부에 기초하여, 매핑규칙 선택부(532)에서 사용되는 수치 현재 컨텍스트 값을 결정하도록 할 수 있다. 이에 따라, 매핑부(533)는 상이한 감지신호들에 대해 특정한 기법으로 매핑이 이루어지게 된다.
다시 도 3으로 돌아가서, 분석부(54)는 많은 개별적 요소들의 특성들을 분석하고, 각각의 요소들의 상태에 관한 하나 이상의 가정들을 생성하기 위한 알고리즘을 포함한다. 예를 들어, 전압, 전류, 토크, 신호 변동 등과 같이 검사되는 특성들의 유형에 특별히 맞추어진 다양한 분석 알고리즘들을 포함할 수 있다. 또한, 다양한 감지부(1)로부터 전달될 수 있는 인코더 신호 분석, 모터 PWM 및 전류 분석, 전원 전압 분석, 추종 에러 분석(tracking error analysis), 및 토크 분석을 위한 알고리즘들을 포함할 수 있다. 알고리즘들은 단순한 임계값 규칙들, 퍼지 로직, 신경망(neural networks), 회귀 분석(regression analysis) 및 패턴 인식 기술(pattern recognition techniques) 등을 선택적으로 포함하는 다양한 분석 방법들의 라이브러리(library)에 접근할 수 있도록 한다.
또한, 분석부(54)는 개별적인 요소들의 상태와 하나 이상의 감시되는 장치들이 양호한 상태에 있는 것에 관한 확신의 정도(degree of confidence)를 포함하는 최종 진단결과신호를 도출한다. 예를 들어, 시스템 요소들과 서브 시스템들의 주어진 매개 변수들의 집합과 관련된 규칙 기반 정보(rule-based information)를 갖는 지식 베이스(knowledge base)를 구비할 수 있는 전문가 진단 시스템을 포함할 수 있다. 전문가 진단 시스템은, 예를 들어 불리언 논리(boolean logic)나, 퍼지 로직(fuzzy logic)이나 또는 신경망(neural networks)에 기초한 다양한 방법들을 이용할 수 있다.
그리고, 저장부(55)는 에러패턴을 분석하기 위한 프로그램을 포함하며, 분석부(54)의 요청에 대응하여 실행이 이루어진다.
그러면, 여기서 상기와 같이 구성된 시스템을 이용한 본 발명의 소방설비의 감지신호 진단 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 소방설비의 감지신호 진단 방법의 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 열, 연기, 화염 등에 의하거나, 감지부(1)의 고장 등에 의해 에러신호를 포함하는 감지신호가 발생되면, 수집부(51)에서는 설정시간동안 입력되는 감지신호를 수집한다(S1).
이에 수집부(51)에서는 설정된 샘플링 주기 및 트리거 모드에 따라 기록된 데이터를 전처리부(52)로 전달한다(S2).
전처리부(52)에서는 칼만 필터를 이용하여 수집부(51)로부터 전달된 데이터로부터 잡음을 제거함과 아울러 저장부(55)에 저장된 에러패턴으로부터 감지신호 패턴을 추정하여 코드화부(53)로 전달한다(S3).
이에 코드화부(53)에서는 추정된 감지신호 패턴을 코드화하여 분석부(54)로 전달한다(S4).
분석부(54)에서는 코드화된 감지신호 패턴과 기저장되어 있는 에러패턴을 비교하여 감지신호가 에러신호인지 여부를 분석 및 판단한다(S5).
이상에서 몇 가지 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것이 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다.
1 : 감지부 2 : 제어부
3 : 경보부 4 : 소화부
5 : 진단부 6 : 통보부

Claims (6)

  1. 감지신호를 생성하는 감지부; 상기 감지신호가 에러신호인지 여부를 진단하여 진단결과신호를 출력하는 진단부; 상기 진단결과신호에 대응하여 소화부를 구동시키는 제어신호를 출력하는 제어부; 상기 진단결과신호에 대응하여 상기 감지부의 관리자단말로 에러상태를 통보하는 통보부; 및 상기 제어신호에 대응하여 소화를 수행하는 소화부를 포함하고,
    상기 진단부는, 상기 감지신호를 수집하는 수집부; 상기 감지신호에서 잡음을 제거함과 아울러 감지신호 패턴을 추출하는 전처리부; 상기 감지신호 패턴을 코드화시키는 코드화부; 상기 코드화부로부터 전달된 코드와 기저장된 에러코드와의 비교를 통해 에러신호 여부를 분석하는 분석부; 및 에러패턴들에 대응한 다수의 상기 에러코드를 저장하고 있는 저장부를 포함하며,
    상기 수집부에서는, 데이터 기록의 샘플링 주기 및 상기 감지부의 데이터 기록을 위한 트리거 모드(trigger mode)의 설정이 이루어지는 것을 특징으로 하는 소방설비의 감지신호 진단 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전처리부는,
    상기 저장부에 기저장된 에러코드를 이용하여 상기 감지신호의 패턴을 추정하며,
    상기 추정은 칼만 필터를 이용하는 소방설비의 감지신호 진단 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 분석부는,
    상기 감지부의 특성을 분석하기 위한 알고리즘을 포함하며,
    상기 알고리즘은 임계값 규칙들, 퍼지 로직, 신경망(neural networks), 회귀 분석(regression analysis) 및 패턴 인식 기술(pattern recognition techniques)을 선택적으로 포함하는 다양한 분석 방법들의 라이브러리(library)에 접근할 수 있도록 하는 소방설비의 감지신호 진단 시스템.
  6. 감지부로부터 발생된 감지신호를 수집부에서 수집하는 단계;
    상기 수집부에서 설정된 샘플링 주기 및 트리거 모드에 따라 기록된 데이터를 전처리부로 전달하는 단계;
    상기 전처리부에서 칼만 필터를 이용하여 상기 수집부로부터 전달된 데이터로부터 잡음을 제거함과 아울러 저장부에 기저장된 에러패턴으로부터 감지신호 패턴을 추정하여 코드화부로 전달하는 단계;
    상기 코드화부에서 상기 감지신호 패턴을 코드화하여 분석부로 전달하는 단계; 및
    상기 분석부에서 코드화된 감지신호 패턴과 상기 에러패턴을 비교하여 상기 감지신호가 에러신호인지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 소방설비의 감지신호 진단 방법.
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