KR101787967B1 - 화재 감지 장치의 오경보 방지를 위한 화재 감시 시스템 - Google Patents

화재 감지 장치의 오경보 방지를 위한 화재 감시 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화재 감시 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 화재 감지 장치가 실제 화재가 아닌 경우에도 화재인 것으로 판단하여 오경보하는 것을 방지하기 위한 화재 감시 시스템에 관한 것으로, 복수의 화재 감지 장치 및 화재 감지 장치에 무선 또는 유선으로 연결된 통합 제어기로 이루어지고, 상기 복수의 화재 감지 장치의 오경보 방지를 위한 화재 감시 시스템이 제공된다. 특히 복수의 화재 감지 장치는 동일한 유효 감시 영역을 갖도록 공간 내에 설치되고, 통합 제어기는, 복수의 화재 감지 장치 중 어느 하나 화재 감지 장치로부터 제1 화재 감지 신호를 수신한 경우 미리정해진 시간 구간(T1~T2) 동안 화재 경보 실행을 대기하고, 상기 미리정해진 시간 내에 다른 하나의 화재 감지 장치로부터 제2 화재 감지 신호를 수신한 경우 화재 경보를 실행하도록 구성된다.

Description

화재 감지 장치의 오경보 방지를 위한 화재 감시 시스템{SYSTEM AND METHOD FOR PREVENTING FALSE ALARM OF FIRE DETECTION DEVICE}
본 발명은 화재 감시 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 화재 감지 장치가 실제 화재가 아닌 경우에도 화재인 것으로 판단하여 오경보하는 것을 방지하기 위한 화재 감시 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 화재가 발생하면 화재 발생 초기에는 일산화탄소, 이산화탄소 및 연기가 발생되며, 이후 불꽃이 일어나기 시작한다. 이러한 화재 진행에 따라 일산화탄소, 이산화탄소 및 불꽃을 효과적으로 계측하여 경보 시스템에 관한 연구가 있어 왔다.
화재 초기에는 일산화탄소가 1,000ppm 이상, 이산화탄소는 수만 ppm까지 증가하게 되는데, 평상시 일산화탄소와 이산화탄소의 농도가 증가하는 경우는 거의 없다.
공개특허공보 제10-2013-0058244호의 화재 감시 시스템은 화재 여부를 판단하기 위하여, 복수개의 이산화탄소 감지 센서로 이루어진 이산화탄소 감지센서 어레이부, 이산화탄소 감지 센서 어레이부에서 측정된 결과 값을 송신하는 센서 노드부와, 이를 통해 송신된 결과 값을 받아 단말기에 화재 발생 여부에 대해 표시하는 수신부로 이루어져 있다.
이와 같은 구성에 의해 화재시 증가하는 이산화탄소의 농도를 감지함으로써 화재 발생 조기에 화재 발생을 쉽게 감시할 수 있는 이점이 있다. 하지만, 이산화탄소를 감지하기 위해서는 센서를 직접 건물 내부에 설치해야만 하고, 센서가 설치되지 않은 장소에는 화재가 발생하면 신속히 감지하기 쉽지 않다는 문제점이 있다.
또한 등록특허공보 제10-1098969호의 화재 감지 장치는 화재 감지 장치로 유입되는 자외선을 감지하는 자외선 감지센서와, 화재 감지 장치로 유입되는 적외선을 감지하는 적외선 감지센서와, 자외선감지센서와 적외선감지센서에서 감지된 펄스신호는 디지털신호로 증폭하는 증폭부와; 증폭부에서 증폭된 자외선과 적외선의 파장이 화재판단DB에 기 설정된 화재인식영역 중 화재로 인식되는 파장범위에 포함되어 있는지를 확인하고, 기설정된 화재인식영역에 포함되면 화재신호를 발생시키는 화재판단부와; 화재감지기로 유입되는 광량을 감지하는 광센서와; 광센서에서 인식된 광량에연동하여 화재판단부의 화재판단DB에 설정된 자외선 및 적외선의 화재인식영역 중 화재로 인식되는 기준강도를 변경시키는 화재감도조절부를 구비하고 있다.
상기 선행기술문헌은 화재시 발생되는 적외선과 자외선 파장을 측정하여 원거리에서도 화재의 검출이 가능하다는 이점이 있으나, 화재로 오인될 수 있는 용접이나 용광로 등의 화염 소스에서 발생되는 불꽃 또는 고열이 상존하는 산업시설과 같이 업무 중 불가피하게 불꽃이 발생하게 되는 장소에서 여전히 오경보하는 문제점이 발생되고 있는 실정이다.
그러나 이와 같이 업무 수행을 위해 불꽃이 발생되는 환경하에서 화재발생 위험이 매우 것이 사실이다. 2013년 손해보험협회의 특수건물화재 조사분석 보고 결과에 따르면 화재의 83%가 공장에서 발생되고, 그리고 그중 47.7%가 업무 시간 중에 발생되는 것으로 보고되고 있다.
즉, 이와 같이 불꽃을 동반하는 업무 장소에서, 실제 화재 발생이 업무 시간에 발생될 확율이 매우 높은 것을 의미하는데, 이런 장소에서 화재를 예방하기 위해서는 화재 감지 장치 또는 불꽃 감지 장치를 반듯이 설치해야만 한다. 그러나 전술한 바와 같은 오경보로 인해 스프링클러 등의 자동소화장치의 동작, 전원 차단과 같은 동작으로 인해 간접적인 피해 사고도 빈번하게 발생되고 있으며, 화재 감지 장치의 감도를 크게 낮추거나 화재 감지 장치의 전원을 꺼놓는 사례가 늘어나고 있으며, 이로 인해 실제 화재 발생시 초기에 화재를 진압하지 못하게 되는 문제가 발생된다.
따라서 이와 같은 화재 감지 장치의 오경보 동작을 줄일 수 있는 방안이 필요한 실정이다.
본 발명은 전술한 바와 같이 작업장에서 업무와 관련하여 필수적으로 발생되는 불꽃이나 고열 등으로 인해 화재 감지 장치가 오경보하는 최소화할 수 있는 화재 감지 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 아울러 언급하지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제1 양태에 따르면 복수의 화재 감지 장치 및 화재 감지 장치에 무선 또는 유선으로 연결된 통합 제어기로 이루어지고, 상기 복수의 화재 감지 장치의 오경보 방지를 위한 화재 감시 시스템이 제공되고, 이 시스템에 있어서, 복수의 화재 감지 장치는 서로 동일한 유효 감시 영역을 갖도록 공간 내에 설치되고, 통합 제어기는, 복수의 화재 감지 장치 중 어느 하나 화재 감지 장치로부터 제1 화재 감지 신호를 수신한 경우 미리정해진 시간 구간(T1~T2) 동안 화재 경보 실행을 대기하고, 상기 미리정해진 시간 내에 다른 하나의 화재 감지 장치로부터 제2 화재 감지 신호를 수신한 경우 화재 경보를 실행하도록 구성된다.
전술한 양태에서 통합 제어기는, 상기 미리정해진 시간 구간(T1~T2) 내에 다른 하나 이상의 화재 감지 장치로부터 제2 화재 감지 신호가 수신되지 않는 경우 화재 경보를 실행하지 않도록 구성된다.
한편 전술한 양태에서 미리정해진 시간은 3초 내지 50초 범위 내에 있는 것이 바람직하다.
또한 전술한 양태에서, 통합 제어기는, 미리정해진 시간 구간(T1~T2)의 최소 시간 T1 이전에 다른 하나 이상의 화재 감지 장치로부터 제2 화재 감지 신호를 수신한 경우, 미리정해진 시간 구간(T1~T2) 동안 화재 경보 실행을 대기하고, 상기 미리정해진 시간 내에 또 다른 하나 이상의 화재 감지 장치로부터 제3 화재 감지 신호를 수신한 경우 화재 경보를 실행하도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한 전술한 양태에서 통합 제어기는, 상기 미리정해진 시간 구간(T1~T2) 내에 또 다른 하나 이상의 화재 감지 장치로부터 제3 화재 감지 신호가 수신되지 않는 경우 화재 경보를 실행하지 않도록 구성될 수 있다.
또한 전술한 양태에서 통합 제어기는, 미리정해진 시간 구간(T1~T2)의 최소 시간 T1 이전에 다른 하나 이상의 화재 감지 장치로부터 제2 화재 감지 신호를 수신한 경우, 화재 경보를 실행하도록 구성될 수도 있다.
또한 본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위해 동일한 유효 감시 영역을 갖도록 공간 내에 설치되는 복수의 화재 감지 장치로부터의 화재 감지 신호에 기반하여 화재의 진위 여부를 판단하는 화재 진위 판단 방법을 제공하는데, 이 방법은,
복수의 화재 감지 장치를 이용하여 화재를 감지하는 화재 감지 단계; 복수의 화재 감지 장치 중 어느 하나로부터 제1 화재 감지 신호를 수신하는 단계; 제1 화재 감지 신호를 수신한 후 다른 화재 감지 장치로부터의 제2 화재 감지 신호의 수신을 대기하는 단계; 및 제2 화재 감지 신호가 미리정해진 시간 구간 T1과 T2 사이에 수신된 경우 화재 경보를 실행하거나 제2 화재 감지 신호가 미리정해진 시간 구간 T1과 T2 사이에 수신되지 않는 경우 이전 수신된 제1 화재 감지 신호를 무시하고 화재 감지 단계로 복귀하는 단계를 포함하는 것을 특징적 구성으로서 포함한다.
본 발명에 따르면 동일한 유효 감시 영역을 갖도록 공간내 설치된 화재 감지 장치들의 감지 결과에 따라 화재의 여부를 판독하도록 함으로써 작업중 발생되는 불꽃이나 고열 등에 의한 화재 감지 장치의 오경보를 줄일 수 있게 된다는 효과를 얻게 된다.
도 1은 유효 감지 거리에 따른 감도를 설명하기 위한 설명도.
도 2는 본 발명에 따른 화재 감지 장치의 외관을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른, 외부에 노출되는 화재 감지 장치의 센서부와 LED부를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 센서부의 제1 센서 내지 제3 센서의 파장 감지 대역을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 화재 감지 장치의 내부 구성을 나타낸 블록도.
도 6은 본 발명에 따른 화재 감지 장치에서 외부의 감도조절 스위치와 신호 수신부의 결선에 의한 유효 감시 거리 설정을 설명하기 위한 도면.
도 7은 화재 감지 장치의 오경보 방지를 위해 구성된 화재 감시 시스템을 설명하기 위한 설명도.
도 8은 3개의 화재 감지 장치를 이용하는 화재 감시 시스템을 설명하기 위한 설명도.
도 9는 서로 상이한 감시 영역을 갖도록 공간 내에 설치되는 복수의 화재 감지 장치로부터의 화재 감지 신호에 기반하여 화재의 진위 여부를 판단하는 화재 진위 판단 방법을 설명하기 위한 흐름도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.
본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 특징을 구체적으로 설명하기로 한다. 먼저 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 먼저 화재 감지 장치의 거리에 따른 감도에 대해 도 1을 참조하여 설명하도록 한다.
통상적으로 화재 감지 장치 또는 불꽃 감지기는 종래 1개의 감지기에 1개의 공칭감시거리 만을 부여하던 규정을 1개의 감지기에 2개 이상의 복수감지거리를 인정하는 유효 감시거리 개념을 도입함에 따라 유효 감시 거리별로 시험된다.
일례로, 도 1에 도시한 바와 같은 3개의 유효 감시거리(30m, 40m, 50m)를 가진 화재 감지 장치의 경우, 화재 감지 장치의 형식 승인 및 검정 시험은 유효 감시 거리 또는 공칭 감시 거리의 1.2배의 거리(각각 36m, 48m, 60m)에서 놓인 330mm × 330mm × 50mm의 불판에 물과 햅탄을 규정된 비율로 붓고 점화시킨 화염을 30초 이내에 감지하여 화재경보를 발령해야 하는 동작 시험과, 이와 반대로 같은 거리에 놓인 16.5 × 16.5mm × 50mm의 불판에 같은 방법으로 점화된 화염에 대해서는 1분 이상을 감지하지 않고(즉, 화재경보를 발령해야하지 않고) 버텨야만 하는 부동작 시험을 모두 만족해야만 한다.
상기 승인 시험에서 동작 시험과 부동작 시험 중 어느 하나만을 만족시키는 것은 어려운 일이 아니지만, 두 가지 시험을 모두 만족 시키는 것은 결코 수월하지 않으며, 또한 각각의 유효 감시 거리에서 전술한 동작 시험과 부동작 시험의 요건을 만족하는 것은 매우 어렵다.
본 발명에서 감도를 변경하는 방법은 적외선 에너지는 거리의 제곱에 비례하여 커지거나 작아지는 것을 이용하여, 가장 원거리인 50m거리에 330mm × 330mm × 50mm 크기의 불판에 햅탄과 물을 넣고 점화하여 발생한 화염이 점화 후 1분이 경과 한 후 감지기에 도달하는 적외선 에너지를 100이라 가정하고, 동일한 화염을 감지기로부터 40m 즉, 50m 시험장소에서 전방으로 10m 앞당겨 놓은 후에는 감지기에 도달하는 적외선 에너지는 거리가 1.2배 가까워짐에 따라 도달 에너지의 크기는 100에서 144로 증가하게 되고, 같은 원리로 30m 거리에서는 거리가 1.4배 가까워짐에 따라 도달 에너지의 크기는 196으로 증가하게 된다.
전술한 바와 같이 거리에 따라 화재 감지 장치에서 수신하는 적외선 에너지의 크기는 거리가 가까울 수록 커지기 때문에, 화재 감지 장치는 가까운 유효 감시 거리(30m)의 경우 저감도(30m 감도로서 언급되기도 함)로 설정되어지고, 중간의 유효 감시 거리(40m)의 경우 중감도(40m 감도로서 언급되기도 함)로 설정되어지고, 먼 유효 감시 거리(50m)의 경우 고감도(50m 감도로서 언급되기도 함)로 설정되어지며, 각각의 감도에서 전술한 바와 같은 동작 시험의 요건과 비동작 시험의 요건을 만족하도록 설정된다.
도 2는 본 발명에 따른 화재 감지 장치(100)의 외관을 나타낸 도면이다. 도 2에 도시한 바와 같이 화재 감지 장치(100)는 화재를 감지하기 위한 센서부(110) 및 화재 감지 장치의 상태를 나타내는 LED부(130)가 노출되도록 감싸고 형성되는 케이스(170)를 포함한다.
센서부(110)는 화재 감지를 위한 복수의 센서들을 포함하고 있으며, 원통 형상의 케이스 내부에는 센서부(110)의 감도를 제어하고 화재 여부를 판단하기 위한 중앙 처리 유닛(120)이 수용되어 있다.
본 발명에 따른 화재 감지 센서부는 원통 형상의 몸체(BODY)의 일측에는 렌즈(미도시)가 구비되며, 상기 몸체의 내부에는 센서와 엘이디가 장착된 인쇄회로기판(PCB)이 구비된다.
도 3은 전술한 바와 같은 센서부(110)를 보다 구체적으로 도시한 도면이다. 본 발명에 따른 화재 감지를 위한 센서부(110)는, 이에 한정되는 것은 아니지만 적어도 3개의 센서들(112, 114, 116)를 포함한다.
센서부(110)를 구성하는 복수의 센서는 적어도 하나의 화재 관련 요소를 감지하는 화재요소 감지센서이고, 적어도 하나의 비화재 요소를 감지하는 비화재 요소 감지 센서를 포함한다.
보다 구체적으로, 3개의 센서를 채용한 도 3의 실시예에서, 제1 센서(112)는 불꽃(화염) 발생시 CO2 및 CO 공명 에너지를 감지하는 센서이고, 제2 센서(114)는 불꽃(화염) 발생시 CO 공명 에너지 만을 감지하는 센서이고, 나머지 제3 센서(116)은 불꽃 보다는 불꽃 이외의 비화재 요소들을 감지하도록 구성된 센서이다. 일례로, 비화재 요소을 감지하는 제3 센서(116)는, 아크용접, 태양광, 할로겐램프, 형광램프, 각종 유색 램프에서 발휘되는 적외선 특성에 대응하는 파장 범위를 감지하는 광센서일 수도 있다.
참고로, 화재로 인한 불꽃 또는 화염은 복사 에너지를 방사한다. 복사에너지는 Stefan-Boltzmann law의 3가지 요인으로 표현될 수 있다.
[수식]
H = AeσT4
여기서, H는 시간당 복사에너지, A는 표면적, e는 복사체의 복사율, σ는 스테판 볼츠만의 상수, T는 복사체의 온도이다. 복사에너지는 복사하는 물체의 온도 값 상승에 따라 증가한다. 이산화탄소의 공명 에너지를 검출하는 것을 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서는 전술한 바와 같이 불꽃으로부터 방사되는 적외선에 존재하는 이산화탄소 공명방사라는 현상을 이용한다. 이산화탄소는 근적외선 대역에서 2개의 방사 스펙트럼 피크를 나타내게 되는데, 회색방사와 이산화탄소 공명방사가 존재하고, 본 발명에서는 회색 방사보다는 이산화탄소 공명방사를 이용한다. 또한 화재 감지의 정밀도를 보다 높이기 위해 본 발명은 일산화탄소의 공명방사를 더 이용하도록 설계되었다.
상기 이산화탄소 공명방사란 여기상태의 이산화탄소가 방출한 에너지를 기저상태에 있는 다른 이산화탄소가 받아들여 여기상태가 되고, 또 다시 여기상태의 이산화탄소가 방출한 에너지를 다른 기저상태의 이산화탄소가 받게 되는 즉, 이산화탄소끼리 에너지를 주고받는 공명을 일으키는 현상을 의미하며, 이산화탄소 공명방사 특성은 햇빛, 램프, 히트와 같은 열원과는 다른 특징을 나타낸다. 일산화탄소 공명방사 역시 이산화탄소 공명방사와 유사하다.
도 4은 전술한 바와 같은 복수의 센서들(112,114,116)의 감지 파장 대역을 도시한 도면이다. 도 3에 도시한 바와 같이 CO2 및 CO 공명 에너지를 감지하는 센서 제1 센서(112)는 대략 3.8㎛ 내지 5.0㎛ 범위의 파장 대역을 가진 적외선 에너지(열 에너지)을 검출하기 위한 대역 통과 필터일 수 있으며, CO 공명 에너지 만을 감지하는 센서(114)는 대략 4.5㎛ 내지 4.9㎛ 범위 내의 파장 대역을 가진 적외선 에너지를 검출하기 위한 대역 통과 필터 일 수 있다. 한편 비화재 요소을 감지하는 제3 센서(116)는 3.9㎛ 내지 4.1㎛ 범위 내의 파장 대역을 가진 적외선 에너지를 검출하는 대역 통과 필터 일 수 있다.
이와 같은 구성에 따르면, 일례로, 화재 요소를 감지하는 제1 센서(112)와 제2 센서(113)가 반응을 하고, 비화재 요소를 감지하는 제3 센서(113)가 반응하지 않는다면 상기 감지된 불꽃 또는 화염은 화재에 의해 발생될 가능성이 높다고 볼 수 있다. 이와 상이하게, 제1 센서(112)와 제2 센서(113)가 반응을 하더라도, 비화재 요소를 감지하는 제3 센서(113)가 크게 반응한다면, 이는 아크 용접, 라이터 불과 같은 화재 이외의 기타 요인에 의해 발생될 가능성이 높다라고 판단될 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 화재 감지 장치(100)의 노출면에는 LED부가 설치되고, LED부(130)는 서로 상이한 색깔로 발광하는 복수의 LED(발광 다이오드)를 포함한다. 도 3에 도시한 바와 같이 본 실시예에서, 이에 한정되는 것은 아니지만, LED부(130)는 적색으로 발광하는 제1 LED(132)와 녹색으로 발광하는 제2 LED(134)를 포함한다. LED부(130)는 화재 감지 장치의 동작 상태를 표시하기 위해 설치되는데, 이에 대해서는 후술하도록 한다.
도 5는 본 발명에 따른 화재 감지 장치(100)의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 화재 감지 장치(100)는, 화재를 감지하도록 복수의 센서를 포함하는 센서부(110), 센서부(110)로부터 입력되는 신호에 기반하여 화재 여부를 판단하기 위한 중앙처리유닛(120), 센서부(110)의 상태 및 화재 여부를 표시하기 위한 LED부(130), 외부로부터 감도를 조절하기 위한 감도조절입력장치(140) 및 외부의 네트워크 장치(250)(일례로 AP: Access Point)와 연결되는 와이파이 통신 모듈(150)을 포함한다.
화재 감지 장치(100)에 있어서, 화재를 감지하도록 복수의 센서(112, 114, 116)를 포함하는 센서부(110)에 대해서는, 도 3 및 도 4를 참조하여 이전에 설명하였으므로 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.
화재요소 감지 센서(112,114) 및 비화재요소 감지 센서(116)으로 이루어진 센서부(110)는 각각의 파장 대역에 있어서의 감지값을 중앙처리유닛(MCU)(120)의 신호입력부(122)로 전송하고, 중앙처리유닛(MCU)은 수신된 각각의 센서들로부터의 감지값에 기반하여 화재여부를 판단하도록 기능한다.
중앙처리유닛(120)은, 센서부(110), 감도조절스위치(140), 또는 근거리 통신 모듈로부터의 신호를 입력받도록 구성된 신호입력부(122), 화재 감지 장치(100)의 전반적인 동작을 제어하기 위한 제어부(124), 화재 감지 장치(100)의 센서부(110)의 감도를 설정에 이용되는 감도 조정 알고리즘 및 화재여부를 판단하기 위한 화재판별 알고리즘이 저장되는 메모리(128)를 포함한다.
신호 입력부(122)는 센서부(110)로부터 감지된 신호를 입력받거나, 사용자가 감도조절스위치(140)를 통해 설정한 감도값을 입력받거나, 근거리 통신 모듈(150)로부터 입력되는 데이터를 수신하고 이를 제어부(124)에 전달하도록 구성된다.
제어부(124)는 신호입력부(122)로부터 입력된 신호들에 대한 제어 또는 처리를 수행한다. 일례로, 화염이 발생한 경우, 센서부(110)의 제1 내지 제3 센서(112, 114, 116)는 각각의 감지된 값을 제어부(124)로 송신하면, 제어부(124)는 메모리(128)에 저장된 화재판별 알고리즘을 수행하고 발생된 화염이 화재에 의한 것인지 아니면 비화재 요소(용접, 라이터불)에 의한 것인지를 판단하고 이를 신호출력부(126)를 통해 통합 제어기(300)에 통지한다. 통합 제어기(300)에 대해서는 이하에서 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
한편 화재 판별 알고리즘은 도 4를 참조하여 설명한 바와 같은 제1 내지 제3 센서(112, 114, 116)로부터 감지된, 이산화탄소-일산화탄소 파형 특징, 일산화탄소 파형 특징, 비화재요소 파형 특징 또는 이들의 조합된 파형의 특징(비율)을 메모리에 저장된 화재인 경우에 해당하는 파형 특징과 비화재인 경우에 해당하는 파형 특징에 비교함으로써 수행된다.
예를 들면, 화재요인 감지 센서(제1 센서(112)와 제2 센서(114)에 의해 감지된 량과, 비화재요인 감지 센서(제3 센서(116))에 의해 감지된 량을 비교하고, 비화재요인 감지 센서(116)로부터 감지된 량이 화재요인 감지 센서(112,114)에서 감지된 량에 비교하여 크거나 또는 미리정해진 량 이상이라면 제어부(124)는 감지된 화염이 화재에 의해 발생된 것이 아닌 것으로 판단하고, 비화재 이벤트로서 메모리(128)에 저장할 수도 있다.
한편, 비화재요인 감지 센서(116)로부터 감지된 량이 화재요인 감지 센서(112,114)에서 감지된 량에 비교하여 크거나 또는 미리정해진 량 이하라면 제어부(124)는 감지된 화염이 화재에 의해 발생된 것으로 판단하고, 화재 이벤트로서 메모리(128)에 저장하고, 화재 사실을 소방 수신반에 전송하거나 LED(130)를 통해 표시하도록 제어하도록 동작한다.
다음으로 도 6을 참조하여 감도 조절 스위치(140)에 대해 설명한다. 감도 조절 스위치(140)는 관리자에 의한 접근이 용이하고 또한 필요시 관리자에 의한 감도 조절을 수행하도록 도 2에 도시한 화재 감지 장치(100)의 몸체(또는 케이스(1700)로부터 떨어져서, 전선을 통해 전기적으로 연결되도록 설치된다.
도 6에 도시한 바와 같이, 감도 조절 스위치(140)는 3개의 단자를 포함하여 이루어진다. 제1 단자(T1)은 DC 레벨의 부(-) 전원에 공통으로 연결되고, 제2 단자(T2)와 제3 단자(T3)는 상기 제1 단자(T1)가 연결된 DC 부전원(DC -)에 스위치를 통해 연결될 수 있도록 구성된다. 이와 같은 구성에서, 제2 단자(T2)와 제3 단자(T3)가 DC 부전원(DC -)에 오픈되어 있는 경우 중앙 제어 유닛(120)의 신호 입력부(122)의 입력단자 I1, I2, I3에는 각각 H, L, L가 입력되고 제어부는 메모리에 저장된 감도조절 알고리즘을 수행하여 유효감시거리를 30m인 것으로 설정한다(센서부(110)의 감도를 저감도로 설정함).
한편, 제2 단자(T2)가 DC 부전원(DC -)에 연결되고, 제3 단자(T3)가 오픈되어 있는 경우, 중앙 제어 유닛(120)의 신호 입력부(122)의 입력단자 I1, I2, I3에는 각각 H, H, L가 입력되고 제어부는 메모리에 저장된 감도조절 알고리즘을 수행하여 유효감시거리를 40m인 것으로 설정한다(센서부(110)의 감도를 중감도로 설정함).
또한, 제2 단자(T2)와 제3 단자(T3)가 모두 DC 부전원(DC -)에 연결되어 있는 경우 중앙 제어 유닛(120)의 신호 입력부(122)의 입력단자 I1, I2, I3에는 각각 H, H, H가 입력되고 제어부는 메모리에 저장된 감도조절 알고리즘을 수행하여 유효감시거리를 50m인 것으로 설정한다(센서부(110)의 감도를 고감도로 설정함).
따라서 사용자는 종래 화재 감시 장치의 감도를 조절하기 위해 화재 감시 장치가 설치된 장소(지면으로부터 대략 15m~50m 이상)로 이동하여 화재 감시 장치를 조작할 필요가 없이 안전하게 화재 감시 장치의 감도를 필요시 조절할 수 있게 된다.
이와 같은 화재 감지 장치의 감도 조절은 작업자가 많이 상주하는 주간의 경우 화재시 작업자에 의한 화재 관찰이 비교적 용이하기 때문에 저감도로 설정하여 두고 작업을 진행함으로써 용접이나 라이터불과 같은 비화재 요소에 의해 발생되는 비화재 경보가 발생되는 것을 더욱 방지할 수 있다. 한편 작업자가 없는 야간의 경우 화재 감지 장치를 고감도로 설정하여 둠으로써 화재에 의한 화염 또는 불꽃을 보다 정밀하게 발견할 수 있게 된다.
또한 도시하지는 않았지만, 중앙 처리 장치는 타이머부를 더 포함할 수 있고, 상기 타이머부에 의해 사용자가 설정한 시간대별로 화재 감지 장치의 감도를 자동으로 변경하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 오전 9시부터 오후 6까지의 시간대에서 30m 감도로 설정하고, 오후 6시부터 다음날 오전 9시까지의 시간대에서 50m의 감도로 설정하여 화재 감지 장치가 자동으로 감도조절할 수 있도록 구성될 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 신호입력부(122)에는 감도 조절 스위치(140) 이외에 와이파이 통신 모듈(150)로부터의 감도 조절 명령을 더 수신하도록 구성된다. 와이파이 통신 모듈(150)은 외부에 설치된 AP(Access Point)를 통해 외부의 단말기, 구체적으로는 스마트폰 등에 설치된 전용 어플리케이션과의 통신을 수행하도록 구성된다.
다시 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 화재 감지 장치(100)는 상태정보를 시각적으로 표시하는 LED부(130)가 제공된다. LED부(130)는 이에 한정되는 것은 아니지만 적색으로 발광하는 제1 LED(132)와 녹색으로 발광하는 제2 LED(134)를 포함한다. 제1 LED(132)와 제2 LED(134)는 서로 다른 색으로 발광하는 것이 시각적인 구별을 위해 유리하며, 적색, 녹색, 청색, 황색 중 어느 서로 다른 두가지 색으로 선택될 수 있다.
[표 1] LED부에 의한 상태 정보 표시
Figure 112017023339798-pat00001

전술한 표 1에 도시한 바와 같이, 화재 감지 장치가 30m 감도로 동작하는 경우 정상적인 감시중에는 제어부는 제1 LED(132)만 점등(제2 LED(134) 소등)하고 화재 감지시에는 제1 LED가 점멸하도록 제어한다.
한편 화재 감지 장치가 40m 감도로 동작하는 경우, 정상적인 감시중에는 제어부는 제1 LED(132)와 제2 LED(134) 모두 점등하여 표시하고 화재감지시에는 제1 LED가 점멸하도록 제어한다.
또한 화재 감지 장치가 50m 감도로 설정된 경우, 정상적인 감시중에는 제어부는 제2 LED(134)만 점등하고, 화재감지시에는 제1 LED(132)가 점멸하도록 제어한다.
따라서 화재시 화재경보는 긴급한 상황을 알려야 하므로 제1 엘이디는 긴급 상황을 시각적으로 표시하는 적색으로 선택하는 것이 바람직하며, 제2 엘이디는 청색 또는 녹색으로 선택하는 것이 바람직하다.
이와 같은 구성에 따르면 화재 감지 장치의 노출 표면에 설치된 LED의 색깔과 점멸 상태를 보고 관리자는 화재 감지 장치가 어느 감도에서 현재 동작하고 있는지의 여부와, 화재 감지 상태를 쉽게 인지할 수 있다는 이점이 얻어질 수 있다.
전술한 실시예에서 LED부(130)가 두개의 LED, 즉 제1 LED(132)와 제2 LED(134)로 이루어진 것으로 설명하였지만 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 서로 상이한 색깔의 제1 LED 내지 제3 LED로 이루어지고, 각각의 색깔별로 3가지의 감도 상태(30m 감도, 40m 감도, 50m 감도)를 나타내고, 전술한 실시예와 동일하게 화재감지시에는 하나의 LED(적색)만 점멸하도록 구현될 수도 있다.
도 7은 전술한 바와 같은 구성을 가진 화재 감지 장치(100)로 이루어진 본 발명에 따른 화재 감시 시스템의 일례를 예시적으로 나타낸 도면이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 화재 감시 시스템(10)은 복수의 화재 감지 장치(100-1,100-2)와 각각의 화재 감지 장치와 개별적으로 연결된 통합 제어기(300)로 이루어진다. 통합 제어기(300)와 화재 감지 장치(100-1,100-2)와의 연결은 유선 또는 무선으로 이루어질 수 있다. 무선의 경우 통합 제어기(300)는 무선 라우터 내에 실장될 수 있다.
통합 제어기(300)는 전술한 바와 같이 복수의 화재 감지 장치(100)들의 신호출 력부(126)를 통해 화재감지정보를 수신한다. 도 7에서 도시된 예에서, 복수의 화재 감지 장치(100-1,100-2)의 각각은 동일한 유효 감시 A1을 갖도록 공간내에 설치된다.
이와 같이 구성된 화재 감시 시스템에서, 유효 감시 영역 A1의 어느 한 곳에서 작업자의 작업에 의한 불꽃(예를 들면 용접에 의한 아크 용접 등)이 발생된 경우, 화원에 비교적 가까운 제2 화재 감지 장치(100-2)는 불꽃을 먼저 감지하고 이를 전술한 바와 같은 제2 화재 감시 장치의 제1 내지 제3 센서로부터의 감지 신호를 이용한 화재 판별 알고리즘에 의해 화재의 진실 여부를 판별하게 된다.
대부분의 경우 본 발명에 따른 화재 감지 장치의 고유의 화재 판별 알고리즘에 의해 이 아크 용접에 의한 불꽃은 화재가 아닌 것으로 판단될 수 있을 것이다. 그러나 특이한 조건에 경우 본 발명의 화재 판별 알고리즘에서도 이를 화재에 의한 불꽃으로 오판단할 수 있다.
본 발명에서는 이와 같은 오경보를 방지하도록 종래 화재 감시 장치가 소방반에 직접 연결되어 화재 경보를 통보하는 것을 통합 제어기(300)에서 이를 수신하고 2차 판단을 거쳐 소방 수신반에 통보하도록 구성된다.
이와 같은 구성에서, 불꽃을 감지한 제2 화재 감지 장치(100-2)는 화재 감지 신호를 통합 제어기(300)에 전송한다. 통합 제어기(300)는 제2 화재 감지 장치(100-2)로부터 화재 감지 신호를 수신하면 이를 즉각적으로 소방 수신반에 전송하는 대신 통합 제어기(300)에 연결된 다른 화재 감지 장치인, 제1 화재 감지 장치(100-1)로부터 화재 감지 신호를 수신할 것을 미리정해진 시간동안 기다린다.
이는 전술한 바와 같이, 화원으로부터의 적외선 에너지는 거리의 제곱에 비례하여 작아지는 원리를 이용한 것으로, 제1 화재 감지 센서(100-2)에서 화원인 불꽃으로부터의 적외선 에너지를 화재로서 감지하기 위해서는, 화원(불꽃)에 의해 발생되는 에너지가 화원으로부터 제2 화재 감지 센서(100-2)까지의 거리의 제곱으로 작아지는 적외선 에너지의 총합보다 커져야만 가능하다.
따라서 작업장 등에서 수행되는 아크 용접 등에 의해 발생되는 불꽃으로부터 발생되는 에너지가 급격하게 2배 내지 3배(거리가 2배인 경우 4배) 이상으로 커지지 않는 이상, 최초 불꽃을 감지한 제2 화재 감지 장치(100-2)에 이웃하여 배치된 제1 화재 감지 장치(100-1)에서 이와 같은 용접에 의한 불꽃을 화재로서 인식하여 통합 제어기(300)에 화재 감지 신호를 통보하지 않게 된다.
한편 감시 영역 A1에서 실제 화재가 발생한 경우에, 화원으로부터 발생되는 적외선 에너지는 화원의 불꽃이 커짐에 따라, 즉 시간이 지남에 따라 점차 커지기 때문에 제2 화재 감지 장치(100-2)로부터 이웃하는 제1 화재 감지 장치(100-1)에서 이를 감지하게되고 화재 감지 신호를 통합 제어기(300)에 통보하게 된다.
즉, 통합 제어기(300)는 제2 화재 감지 장치(100-2)로부터 화재 감지 신호를 수신한 후 소방 수신반으로의 화재 경보 신호의 전송을 미리정해진 시간 동안 대기하고, 미리정해진 시간 동안 다른 화재 감지 장치(100-1)로부터 화재 감지 신호가 수신되지 않으면 작업장에서 일반적으로 발생할 수 있는 불꽃인 것으로 판단하여 이와 같이 제2 화재 감지 장치(100-2)으로부터 수신된 화재 감지 신호를 무시하는 한편, 미리정해진 시간 동안 다른 화재 감지 장치(100-1)로부터 화재 감지 신호가 수신되면 화재인 것으로 판단하여 소방 수신반에 화재 경보 신호를 발생시킨다.
한편, 미리정해진 시간은 작업장에 설치되는 화재 감지 장치(100-1,2)의 감도 및/또는 화재 감지 장치들 사이의 설치 거리 등을 고려하여 적당한 시간 조건으로 선택될 수 있다. 그러나 바람직하게 통합 제어기에서 다른 화재 감지 장치의 화재 감지 신호를 대기하는 미리정해진 시간은 대략 3초 내지 50초의 범위, 더 바람직하게는 5초 내지 30초의 범위 내에서 선택되는 것이 바람직하다.
도 7에서는 2개의 화재 감시 장치가 배치된 것을 예로 하여 설명하였지만 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 도 8에 도시된 바와 같이 동일한 화재 감시 영역 내에 3개의 화재 감지 장치(100-1~100~3)를 갖는 화재 감시 시스템으로 구성될 수도 있다.
이와 같은 구성을 가진 화재 감시 시스템에서, 예를 들면 도 8에 도시한 것 처럼 화원(불꽃 또는 화재)이 제3 화재 감지 장치(100-3)과 제2 화재 감지(100-2) 사이의 영역에서(제2 화재 감지 장치에 가까운 것으로 가정) 발생되는 경우, 제2 화재 감지 장치와 제3 화재 감지 장치는 미세한 시차를 두고 제2 화재 감지 장치에서 먼저 통합 제어기에 통보하고 이후 제3 화재 감지 장치에서 통합 제어기(300)로 화재 감지 신호가 전송되어질 것이다.
이 경우 통합 제어기(300)는 제2 화재 감지 장치에서 먼저 화지 감지 신호를 수신받고 미리정해진 시간보다도 일찍, 예를 들면 5초 이내의 시간 범위 내에서 제3 화재 감지 장치로부터 화재 감지 신호를 통보받은 경우, 통합 제어기(300)는 또 다른 화재 감지 장치들 중 어느 하나 이상으로부터 화재 감지 신호를 수신하는 경우에만 실제 화재인 것으로 판단하도록 구성될 수 있다.
즉 도 8의 실시예에서는 제2 화원 감지 장치 및 제3 화원 감지 장치로부터 거의 동시적으로 화재 감지 신호를 수신한 경우라도 다른 화재 감지 장치(제1 화재 감지 장치)로부터 화재 감지 신호를 수신한 경우에만 화재인 것으로 판단하도록 설정할 수도 있다.
이와 같은 방법은 감시 대상 영역의 경계에서 화원이 발생되는 경우 발생되는 경우 보다 정확하게 화원의 진위 여부를 구별할 수 있게 해준다.
도 9는 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한 바와 같은 화원의 진위 여부를 판별하기 위한 본 발명에 따른 오경보 방지를 위한 통합 제어기에서의 동작 흐름을 나타낸 흐름도이다.
도 9에 도시한 바와 같이, 통합 제어기는 동일한 유효 감시 영역을 갖도록 공간내 설치된 복수의 화염 감지 장치에 연결된 상태로 단계 S100에서와 같이 화원 또는 화재 발생을 감시한다.
단계 S110에서 작업이나 화재로 인한 불꽃 또는 화원이 발생한 경우 이를 감지한 화재 감지 장치(이하 제1 화재 감지 장치)가 화재 감지 신호를 통합 제어기로 전송함에 따라 통합 제어기에서 제1 화재 감지 신호를 수신하게 된다.
제1 화재 감지 장치로부터의 제1 화재 감지 신호를 수신하면 단계 S120으로 진행되고 단계 S120에서 통합 제어기는 화재 경보를 대기하며 화재의 진위를 판별하기 위한 화재 판별 모드를 시작한다.
이어서 단계 S130에서 통합 제어기는 미리정해진 시간 범위(T1 ~ T2) 동안 다른 화재 감지 장치로부터 제2 화재 감지 신호가 수신되는지 여부를 판단하게 된다.
단계 S130에서 미리정해진 시간 범위 내에 제2 화재 감지 신호가 다른 화재 감지 장치로부터 수신되지 않느다면(즉, T > T2), 단계는 S160 및 S170으로 진행되어 화재 판면 모드가 해제되고 리셋되어 단계 S100으로 복귀하게 된다.
그러나, 단계 S130에서 제2 화재 감지 신호가 수신되고 그 수신 시간(T)이 미리 정해진 시간 범위인 T1 내지 T2 사이에 있다면 이는 화재로 인해 불꽃이 커진 것으로 판단하여 단계 S180으로 진행하여 화재 경보를 발령함으로써 작업장 내에서 발생된 화원의 진위 여부를 보다 정확하게 판별할 수 있게 되고 이로 인해 화재 감지 장치의 오경보로 인한 피해를 막을 수 있게 된다.
한편 추가적으로 단계 S130에서 제2 화재 감지 신호가 수신되고 그 수신 시간(T)이 미리 정해진 시간 범위의 최소값이 T1보다 작다면(T<T1)인 경우 화원의 위치가 제1 감시 영역과 제2 감시 영역의 사이에 발생될 가능성이 있게 된다. 따라서 이 경우 단계 S130, S150, S180, S160, S170의 동작을 반복하여 수행함으로써, 즉 시간 T1과 시간 T2 사이에 또 다른 화재 감지기로부터의 화재 감지 신호가 수신되는지의 여부에 따라 화원의 진위를 판별하도록 더 구성할 수도 있다.
그러나 이와 같은 추가적인 단계는 사용자 선택에 따른 것으로, 제2 화재 감지 신호의 수신 시간(T)이 미리 정해진 시간 범위의 최소값인 T1이전에 수신된 경우 화재로 판단하여 화재 경보를 통보하도록 구성될 수 있다.
이러한 추가적인 구성은 화재 감시 시스템이 설치되는 작업장의 환경에 따라, 예를 들면 주로 아크 용접 등이 주로 수행되고 인화 물질이나 폭발 물질이 취급되지 않는 경우에는 제3 화재 감지 신호를 대기하는 구성을, 폭발 물질이나 인화 물질이 주로 취급되어 화원이 초기부터 크게 발화될 수 있는 장소에는 제3 화재 감지 신호의 수신을 대기하지 않고 즉각적으로 화재 경보를 발령하도록 구성되는 것이 바람직하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 게시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아닌 설명을 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 의해 제한되기 보다는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 화재 감시 시스템 100: 화재 감지 장치
130: LED부 132: 제1 LED
134: 제2 LED 300: 통합 제어기
120: 중앙 처리 유닛 110a,110b: 제1 및 제2 센서 그룹
122: 신호 입력부 124: 제어부
126: 신호 출력부 128: 메모리
140: 감도 조절 스위치 150: 와이파이 통신 모듈
200: 단말기

Claims (7)

  1. 복수의 화재 감지 장치 및 복수의 화재 감지 장치 각각에 무선 또는 유선으로 연결된 통합 제어기로 이루어지고, 상기 복수의 화재 감지 장치의 각각으로부터의 화재 감지 신호에 기반하여 오경보를 방지하는 화재 감시 시스템에 있어서,
    상기 복수의 화재 감지 장치는 동일한 유효 감시 영역을 갖도록 동일한 공간 내에 설치되고, 복수의 화재 감지 장치 각각은, 적어도 하나의 화재 관련 요소를 감지하기 위한 화재요소 감지센서와, 적어도 하나의 비화재 요소를 감지하는 비화재 요소 감지 센서 및 상기 화재요소 감지센서와 상기 비화재 요소 감지센서의 결과에 기반하여 화재 여부를 1차적으로 판단하고 판단된 화재 감지 신호를 상기 통합 제어기로 송신하는 제어부를 포함하고,
    상기 통합 제어기는,
    복수의 화재 감지 장치 중 어느 하나의 화재 감지 장치로부터 제1 화재 감지 신호를 수신한 경우 미리정해진 시간 구간(T1~T2) 동안 화재 경보 실행을 대기하고,
    다른 하나의 화재 감지 장치로부터 상기 미리정해진 시간(T1<T<T2) 내에 제2 화재 감지 신호를 수신한 경우 화재 경보를 실행하고,
    상기 미리정해진 시간 구간(T1<T<T2) 내에 다른 하나 이상의 화재 감지 장치로부터 제2 화재 감지 신호가 수신되지 않는 경우 화재 경보를 실행하지 않으며,
    미리정해진 시간 구간(T1~T2)의 최소 시간 T1 이전에 다른 하나 이상의 화재 감지 장치로부터 제2 화재 감지 신호를 수신한 경우, 미리정해진 시간 구간(T1~T2) 동안 화재 경보 실행을 대기하고, 상기 미리정해진 시간 내에 또 다른 하나 이상의 화재 감지 장치로부터 제3 화재 감지 신호를 수신한 경우 화재 경보를 실행하도록 상기 복수의 화재 감지 장치로부터 각각 수신되는 복수의 화재 감지 신호에 기반하여 화재 여부를 2차적으로 판단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 화재 감시 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 미리정해진 시간은 3초 내지 50초 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 화재 감시 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 통합 제어기는, 상기 미리정해진 시간 구간(T1~T2) 내에 또 다른 하나 이상의 화재 감지 장치로부터 제3 화재 감지 신호가 수신되지 않는 경우 화재 경보를 실행하지 않도록 구성된 것을 특징으로 하는 화재 감시 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 통합 제어기는, 미리정해진 시간 구간(T1~T2)의 최소 시간 T1 이전에 다른 하나 이상의 화재 감지 장치로부터 제2 화재 감지 신호를 수신한 경우, 화재 경보를 실행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 화재 감시 시스템.
  7. 삭제
KR1020170029690A 2017-03-08 2017-03-08 화재 감지 장치의 오경보 방지를 위한 화재 감시 시스템 KR101787967B1 (ko)

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