KR101875184B1

KR101875184B1 - 소방관 위급 상황 경보기

Info

Publication number: KR101875184B1
Application number: KR1020180008831A
Authority: KR
Inventors: 허관
Original assignee: 주식회사 포비드림
Priority date: 2018-01-24
Filing date: 2018-01-24
Publication date: 2018-07-06

Abstract

본 발명은 소방관이 착용하는 경보기로서, 재난 현장에서 구조 활동 도중 갑작스런 위급상황이 직면했을 때 주변에 도움을 요청하기 위한 경보음을 발생시키는, 소방관 위급 상황 경보기에 관한 것으로서, 본체; 상기 본체 상단에는 구비된 디스플레이부; 상기 본체의 양 측면에 구비되고, 각 측면에 적어도 3개의 LED로 구성되는 LED 표시부; 상기 본체 측면 일부에 구비되는 경보음 발생부; 상기 본체 측면 상단에 각각 알람 버튼 및 모드 버튼을 구비하는 버튼입력부; 상기 본체 전방 하단에 구비되는 안전핀과, 상기 안전핀을 탈부착을 감지하는 리드 스위치로 구성되는 핀 입력부; 상기 본체의 내부에 구비되어 무선으로 데이터를 송수신하는 무선 출력부; 실시간으로 현재 시간 데이터를 출력하는 RTC(Real Time Clock)부; 메모리로 구성되어 데이터를 저장하는 저장부; 중력센서, 자이로 센서, 자기장 센서, 및 온도 센서를 구비한 센서부; 및, 마이컴으로 구성되는 제어부를 포함하는 구성을 마련한다.
상기와 같은 경보기에 의하여, 재난현장에서 구조 활동을 하는 소방관에게 갑작스런 위급상황에 처했을 경우 수동 또는 자동으로 주변에 소리, 무선 통신 등을 통해 위급상황을 알려 2차 피해를 방지할 수 있다.

Description

소방관 위급 상황 경보기 { An emergency alarm device for firefighter }

본 발명은 소방관이 착용하는 경보기로서, 재난 현장에서 구조 활동 도중 갑작스런 위급상황이 직면했을 때 주변에 도움을 요청하기 위한 경보음을 발생시키는, 소방관 위급 상황 경보기에 관한 것이다.

일반적으로 인명구조시 소방관들의 사고로 인한 순직사례가 많다. 즉, 화재진압 과정에서 많은 소방관들이 처한 상황이나 위치가 파악되지 않아서 끝내 사망에 이르는 사고가 많이 발생하고 있다.

화재진압 과정에서 발생하는 소방관의 사고를 줄이고, 화재진압 시 효율적인 지시를 위해 소방관의 위치를 확인하는 기술들이 개발되고 있다. 일례로서, 이동 단말과 무선 라우터를 이용하여, 그 수신된 신호의 강도를 통해 소방관의 위치를 추적하는 기술이 제시되고 있다[특허문헌 1]. 또한, 다른 예로서, 소방 헬멧의 고글에 3D 지도 정보를 표시하여 제공하고 무선통신을 이용하여 협업 소방관의 위치를 제공하는 기술도 제시되고 있다[특허문헌 2]. 또한, 소방관의 장비에 위치신호 발신장치를 설치하여, 소방관의 위치를 송신하는 기술이 제시되고 있다[특허문헌 3]. 상기 선행기술은 소방관의 생체정보를 수집하고 수집한 생체정보를 위치신호에 포함시켜 송신한다.

그러나 상기 선행기술들은 화재발생시 정전이 되어 무선 라우터 등 장치가 동작하지 않을 경우, 소방관의 위치를 추적할 수 없다는 문제점이 있다. 또한, 복수의 소방 헬멧으로부터 위치정보를 수신하여 3D 지도 상에 협업하는 소방관의 위치를 표시한다는 것은 인공위성의 GPS신호를 받지 못하는 건물 내부에서는 사실상 실현하기 어려운 기술이다. 즉, 현재 소방관들은 이러한 첨단통신장비를 동원한 인명구조가 사실상 실현되지 못하고 있다. 또한, 상기 선행기술은 각 소방관 장비에 위치신호 발생장치를 설치하나, 각 소방관 장비는 공통으로 사용하거나 서로 바꿔 사용할 수 있기 때문에 소방관을 식별하지 못하는 문제점이 있다.

따라서, 종래 화재 또는 각종 재난현장에 출동하는 소방관의 출입을 파악하기 위하여, 출동하는 소방관의 복장에 무선통신용 인식칩으로 RFID 등을 주머니 등에 삽입하거나 복장에 부착하여 사용하고 있다. 이와 같이, RFID 등과 같은 무선통신용 인식칩을 주머니 등에 삽입하거나 복장에 부착하면, 복장의 세탁, 구겨짐, 화기에 의하여 무선통신용 인식칩이 쉽게 파손될 수 있다. 또한, 복장의 교환으로 무선통신용 인식칩을 소지하지 못한 채 긴급출동을 하게 되어 건물의 붕괴와 같은 경우에는 화재현장에서 매몰자의 신원파악을 할 수 없게 되는 등의 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 소방관의 복장, 예를 들어, 버클 등에 부착하는 경보기에 대한 기술이 제시되고 있다[특허문헌 4]. 상기 선행기술은 온도 등을 측정하여 경보음을 출력하거나 무선통신모듈인 비콘과 통신하여 소방관의 위치를 추적한다.

그러나 상기 선행기술도 비콘 등 무선통신 모듈이 화재 현장에 설치되어 있어야 하기 때문에 실질적으로 소방관의 위치를 파악할 수 없다. 만약 비콘이 소방차나 소방 장비에 설치할 수도 있으나, 비콘 자체 통신 거리가 짧아 화재 현장에 소방차나 소방 장비가 들어가지 못하면 역시 소방관의 위치를 파악할 수 없다는 문제점이 있다.

[특허문헌 1] 한국공개특허 제10-2006-0023546호(2006.03.14.공개) [특허문헌 2] 한국등록특허 제10-1671981호(2016.11.03.공고) [특허문헌 3] 한국공개특허 제10-2014-0134750호(2014.11.25.공개) [특허문헌 4] 한국등록특허 제10-1676813호(2016.11.17.공고)

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 소방관이 착용하는 경보기로서, 재난 현장에서 구조 활동 도중 갑작스런 위급상황이 직면했을 때 주변에 도움을 요청하기 위한 경보음을 발생시키는, 소방관 위급 상황 경보기를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 소방관이 착용하는 경보기가 서로 다른 소방관의 경보기와 서로 무선 통신을 수행하여, 자신의 위급상황을 주변 다른 소방관의 경보기로 알리거나, 다른 소방관의 경보기와 무선 통신의 신호 강도를 이용하여 상대적인 소방관의 위치를 파악하는, 소방관 위급 상황 경보기를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 소방관 위급 상황 경보기에 관한 것으로서, 본체; 상기 본체 상단에는 구비된 디스플레이부; 상기 본체의 양 측면에 구비되고, 각 측면에 적어도 3개의 LED로 구성되는 LED 표시부; 상기 본체 측면 일부에 구비되는 경보음 발생부; 상기 본체 측면 상단에 각각 알람 버튼 및 모드 버튼을 구비하는 버튼입력부; 상기 본체 전방 하단에 구비되는 안전핀과, 상기 안전핀을 탈부착을 감지하는 리드 스위치로 구성되는 핀 입력부; 상기 본체의 내부에 구비되어 무선으로 데이터를 송수신하는 무선 출력부; 실시간으로 현재 시간 데이터를 출력하는 RTC(Real Time Clock)부; 메모리로 구성되어 데이터를 저장하는 저장부; 중력센서, 자이로 센서, 자기장 센서, 및 온도 센서를 구비한 센서부; 및, 마이컴으로 구성되는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 소방관 위급 상황 경보기에 있어서, 상기 LED표시부는 상기 본체의 좌우 측면과 전면을 이루는 곡면부에 LED를 배치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 소방관 위급 상황 경보기에 있어서, 상기 안전핀은 자석으로 구성되고, 상기 리드 스위치는 자성의 유무를 감지하여 상기 안전핀의 탈부착을 감지하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 소방관 위급 상황 경보기에 있어서, 상기 제어부는 경보기의 운영 모드를 슬립 모드와 동작 모드로 구분하여 동작시키고, 상기 안전핀이 삽입되고 슬립 모드 상태에서 상기 안전핀이 이탈되면 상기 슬립 모드에서 동작 모드로 전환시키고, 동작 모드 상태에서 모드 버튼이 소정의 시간 이상으로 입력되면 상기 동작 모드를 슬립 모드로 전환하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 소방관 위급 상황 경보기에 있어서, 상기 제어부는 상기 알람 버튼의 입력에 따라 경보 상태로 전환하거나, 사전에 정해진 경보 조건을 충족하면 경보 상태로 전환하고, 경보 상태로 전환되면, 상기 LED표시부와 상기 디스플레이부에 경보 상태를 출력하고, 상기 무선 출력부를 통해 경보 상태를 브로드캐스팅하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 소방관 위급 상황 경보기에 있어서, 상기 제어부는 상기 경보조건을 사전에 저장하고 경보조건이 만족하는지를 판단하되, 상기 경보조건은 상기 센서부에서 측정된 센싱 데이터와 사전에 정해진 기준값을 대비하는 적어도 1개의 식으로 구성되고 2개 이상의 조건식인 경우 조건식들은 논리적 연산에 의해 조합되고, 각 경보조건은 경보종류가 설정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 소방관 위급 상황 경보기에 있어서, 각 경보 상태는 다수의 수준으로 구분되고, 상기 경보조건은 상기 무선 출력부에 의해 수신된 다른 경보기의 경보 상태의 수준이 소정의 수준 보다 크고, 수신된 신호 강도가 소정의 강도 보다 큰 것인지를 판단하는 조건인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 소방관 위급 상황 경보기에 있어서, 상기 제어부는 상기 센서부에서 측정한 센싱 데이터와 경보 상태에 대한 데이터(이하 경보 데이터)를 브로드캐스팅 하되, 상기 무선 출력부를 통해 다른 경보기로부터 수신한 경보 데이터를 함께 브로드캐스팅하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 소방관 위급 상황 경보기에 의하면, 재난현장에서 구조 활동을 하는 소방관에게 갑작스런 위급상황에 처했을 경우 수동 또는 자동으로 주변에 소리, 무선 통신 등을 통해 위급상황을 알려 2차 피해를 방지할 수 있는 효과가 얻어진다.

또한, 본 발명에 따른 소방관 위급 상황 경보기에 의하면, 소방관의 위치의 추적이 가능하게 되어 화재현장에서 매몰된 소방관을 용이하게 인지할 수 있는 효과가 얻어진다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 소방관 위급 상황 경보기의 외부 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 소방관 위급 상황 경보기의 내부 구성도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전원부의 회로 구성도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 다수의 경보기들이 상호 신호를 송수신하는 것을 나타낸 도면.

이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 도면에 따라서 설명한다.

또한, 본 발명을 설명하는데 있어서 동일 부분은 동일 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략한다.

먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 소방관 위급 상황 경보기(10)의 구성을 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다. 도 1은 경보기(10)에 대한 도면으로서, (a) 평면도, (b) 좌측면도, (c) 정면도, (e) 배면도, 및, (f) 우측면도를 나타낸다. 또한, 도 2는 경보기(10)의 내부 구성을 나타낸다.

도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 소방관 위급 상황 경보기(10)는 본체(11) 상단에는 구비된 디스플레이부(12), 본체(11)의 양 측면에 구비된 LED 표시부(13), 본체(11) 측면 일부에 구비된 부저 등 경보음 발생부(14), 본체(11) 측면 상단에 각각 구비된 알람 버튼(15a) 및 모드 버튼(15b) 등 버튼입력부(15), 본체(11) 전방 하단에 구비된 핀(17), 본체(11) 배면에 구비된 고리(18), 및, 본체(11) 후방 하단에 구비된 충전단자(19)로 구성된다.

또한, 도 2에서 보는 바와 같이, 추가적으로, 상기 경보기(10)의 내부에는 무선으로 데이터를 전송하는 무선 출력부(21), 실시간으로 현재 시간 데이터를 출력하는 RTC(Real Time Clock)부(22), 메모리로 구성되어 데이터를 저장하는 저장부(23), 배터리를 구비하고 전원을 공급하는 전원부(24), 각종 센서를 구비한 센서부(30), 및, 마이크로프로세서 등으로 구성된 제어부(40)로 구성된다.

먼저, 본체(11)는 소방관이 손으로 쥘 수 있는 직육면체 형상으로 형성된다. 특히, 본체(11)는 소방관이 화재현장에서 사용하는 것이므로 내열성이 있으며 난연성이고 내충격성이 있는 고강도 플라스틱재질로 형성된다.

다음으로, 디스플레이부(12)는 본체(11) 상단에는 구비되어, 동작 누적 시간, 현재 시간, 대기 온도, 배터리 잔량 등의 정보를 표시한다. 바람직하게는, 디스플레이부(12)는 저전력 및 시인성이 좋은 128×32 픽셀 또는 128×64 픽셀의 해상도를 가지는 그래픽(Graphic) OLED로 구성된다.

바람직하게는, 디스플레이부(12)는 안전핀을 뽑은 시간으로부터 현재 시간 까지의 경과된 시간을 표시할 수 있다. 이때 경과된 시간을 현재시간과 함께 표시할 수 있다. 이를 통해, 소방관이 정확한 정보를 전달할 수 있다.

다음으로, LED 표시부(13)는 본체(11) 전방 양 측면에 구비된다. 특히, 좌우 측면과 전면을 이루는 곡면부에 LED를 배치한다. 따라서 본체(11)가 뒤집어진 상태에서도 LED를 식별할 수 있다.

또한, LED 표시부(13)는 적색, 녹색, 파란색을 모두 가지고 있는 RGB LED가 각각 좌우 측면에 적어도 3개씩 구비된다. 특히, 크기가 3mm이상되는 고휘도 LED를 사용한다. 이를 통해, 먼 곳에서도 식별이 용이하도록 하고, 넓은 시야각을 제공한다.

또한, LED 표시부(13)의 LED들은 위험 상황 시 점멸되어, 재난현장에서 위급상황을 시각적으로 주변에 알릴 수 있다.

또한, LED 표시부(13)는 부가적으로 단말기 동작 상태를 표시할 수 있다. 예를 들어, 충전중, 충전 완료, 배터리 부족 상태 등을 표시할 수 있다. 양측면의 적어도 3개의 LED가 순차적으로 점멸하는 등의 점멸 방식으로 다양한 상태를 표시할 수 있다.

다음으로, 경보음 발생부(14)는 본체(11) 측면 일부에 부저 등으로 구성되어, 소리를 출력한다. 경보음 발생부(14)는 재난현장에서 위급상황을 소리를 통해 주변에 알릴 수 있다. 또한, 부가적으로 단말기 동작을 소리로 알릴 수 있다.

또한, 경보음 발생부(14)는 재난 현장의 특성상 큰 소리를 필요하기 때문에, 본체(11)에서 3M 떨어진 지점에서 95dB 이상의 출력을 갖도록 구성된다.

다음으로, 버튼입력부(15)는 본체(11) 측면, 또는 바람직하게는, 본체(11) 측면 상단부에 각각 구비되어, 버튼식으로 명령을 입력받는다. 즉, 소방관이 버튼을 눌러 명령을 입력받는다. 버튼은 본체(11) 좌우 측면에 각각 적어도 1개씩 구비된다.

바람직하게는, 위험상황을 알리는 알람 버튼(15a)과, 경보기(10)의 모드를 전환하는 모드 버튼(15b)으로 구성된다.

알람 버튼(15a)은 경보기(10)가 동작하는 상태에서는 수동으로 위급상황을 알릴 수 있다. 또한, 모드 버튼(15b)은 경보기 동작을 지정하며, 동작 중에 2초 이상 길게 누를 경우 경보기(10)는 슬립(SLEEP) 상태로 전환된다.

또한, 알람 버튼(15a)과 모드 버튼(15b)을 함께 사용할 경우 환경설정 모드로 전환된다. 즉, 알람 버튼(15a)과 모드 버튼(15b)을 동시에 눌르면, 환경설정 모드로 전환된다. 환경설정 모드에서, 경보기(10)의 동작에 필요한 데이터, 날짜 시간 등을 설정할 수 있다. 즉, 환경설정 모드에서 2개 버튼(15a,15b)의 조합으로 환경설정 변수를 설정하고 해당 변수의 설정값을 증가 또는 감소시켜 환경 변수들을 설정한다. 환경변수는 동작변수, 날짜, 시간 등을 포함한다.

다음으로, 핀 입력부(17)는 안전핀 및, 상기 안전핀의 탈부착을 감지하는 리드 스위치로 구성된다. 안전핀은 본체(11) 전방 하단에 삽입될 수 있다. 즉, 안전핀은 본체(11)에 삽입되어 부착되고, 본체(11)로부터 뽑아 이탈시킬 수 있다.

바람직하게는, 안전핀은 네오듐 자석으로 구성되어 부착된다. 또한, 리드 스위치(reed switch)는 자성의 유무를 감지하여 안전핀의 탈부착을 검출한다. 리드 스위치(reed switch)에서 감지된 신호는 제어부(40)로 전달된다.

안전핀을 뽑게 되면, 즉시 경보기(10)는 동작 모드로 전환된다. 안전핀을 뽑기 전 최초 상태는 대기 모드(또는 슬립 모드)로 설정된다. 또한, 동작 모드로 전환되면, 다시 안전핀을 꼽더라도 경보기(10)의 동작은 계속 유지된다.

또한, 경보기(10)로부터 이탈된 안전핀은 네오듐 자석의 자성을 이용하여 소방차에 부착될 수 있다. 즉, 소방관은 경보기(10)에서 안전핀을 이탈시킨 후 해당 안전핀을 소방차 등에 부착하고, 재난현장에 투입할 수 있다. 이를 통해, 안전핀 분실 위험 요소를 줄일 수 있다.

또한, 바람직하게는, 안전핀에 태그를 달아 둘 수 있다. 태그에는 각 소방관의 이름 등 식별정보가 기록되어, 안전핀의 태그 내용으로 투입된 소방관이 누구인지, 몇 명인지를 파악 할 수 있다.

다음으로, 고리(18)는 본체(11) 배면에 구비된다. 이때, 고리(18)의 하단 부분은 경보기(10)의 본체(11) 배면의 하단 부분에 힌지 고정된다. 따라서 고리(18)는 힌지의 중심축을 중심으로 회전될 수 있다.

또한, 고리(18)의 상단 부분의 양측에는 걸림홈이 구성된다. 또한, 본체(11) 배면의 상단 부분의 양측에는 걸림돌기가 구성된다. 그리고 고리(18)의 걸림홈은 본체(11)의 걸림돌기에 걸려 고정될 수 있도록 구성된다. 바람직하게는, 이를 위해, 고리(18)의 걸림홈은 금속재질의 링 형상으로 구성되어, 걸림돌기의 돌기 부분을 지나쳐(금속재질의 탄성력에 의해 홈이 벌어져서 돌기 부분을 지나칠 수 있음) 돌기 안쪽에 걸릴 수 있다. 또한, 사용자가 힘을 주어 고리(18)를 벌리면, 걸림돌기에 고정된 상태가 풀려 이탈되도록 구성된다.

다음으로, 충전단자(19)는 전원부(24)에 구비된 배터리를 충전하기 위한 단자이다. 충전단자(19)는 본체(11) 후방 하단에 구비되어, 충전기에 올려놓으면 충전되도록 구성된다.

다음으로, 무선 출력부(21)는 무선으로 데이터를 전송하거나 수신하는 등 무선 통신을 수행하는 모듈이다. 특히, 무선 출력부(21)는 블루투스, 와이파이, NFC 등 근거리 무선 통신을 수행한다. 바람직하게는, 2.4GHz(블루투스/와이파이) 중심 주파수를 사용하며, 개활지 기준 최소 50m 이상 전파 전달이 가능하도록 구성된다.

또한, 무선 출력부(21)는 2.4GHz 무선통신이나 NFC(Near Field Communication)를 통해 펌웨어 업그레이드, 담당자 소속/이름/직책 등의 사용자 정보를 수신할 수 있다. 수신된 업그레이드 데이터나 사용자 정보는 제어부(40)에 의해 처리되어, 업데이트 데이터로 이용되거나, 저장부(23)에 저장된다. 또한, 무선 출력부(21)를 통해, 저장부(23)에 저장된 데이터의 백업도 수행될 수 있다.

한편, 무선 출력부(21)는 주변에 있는 다른 경보기(10)와 주기적으로 통신을 수행하여, 서로의 각 경보기의 식별정보(아이디 등) 또는 사용자/소방관의 식별정보(이하 사용자 식별정보, 아이디 등)를 서로 교환한다. 이때, 위험 상태나 센싱된 데이터(센서부에 의해 측정된 센싱 데이터) 등 수집된 데이터도 함께 전송할 수 있다.

또한, 무선 출력부(21)는 수신된 다른 경보기의 데이터와, 자신의 데이터를 함께 주변의 다른 경보기로 전송할 수 있다. 따라서 경보기들은 서로 릴레이 방식으로 각 경보기의 데이터들을 전달한다. 소방차 등에 설치된 서버(미도시) 등으로 각 경보기의 데이터들이 최종적으로 전달될 수 있다.

또한, 무선 출력부(21)는 다른 경보기(10)로부터 신호를 수신할 때 수신신호의 신호 강도를 검출한다. 검출된 신호 강도는 삼각 측량을 이용하여, 다른 경보기와의 위치(또는 상대적 위치)를 추정하는데 이용된다.

다음으로, RTC부(22)는 통상의 RTC(Real Time Clock) 모듈을 구비하여, 실시간으로 현재 시간 데이터를 출력한다. 즉, RTC부(22)는 현재 시간 데이터를 가지고 있다. 특히, 안전핀을 뽑은 시간, 뽑은 후 단말기가 슬립(SLEEP) 상태로 전환되기 전까지의 동작시간, 슬립(SLEEP)으로 전환된 시간 등을 기록한다. 기록된 데이터는 블랙박스 용도로 사용될 수 있다.

다음으로, 저장부(23)는 메모리 등으로 구성되어 데이터를 저장한다. 바람직하게는, 저장부(23)는 시리얼(Serial) EEPROM 혹은 낸드플래시(NAND FLASH) 등으로 구성된다. 또한, 많은 데이터 저장을 위해 최소 1MByte 이상의 크기를 가지며, 최소 1시간 이상의 데이터를 저장할 수 있다.

또한, 저장부(23)는 센서부(30)에서 측정된 데이터와, RTC부(22)에서의 동작 시작/종료/활동 시간 등의 데이터 등을 저장한다. 기록되어 저장된 데이터는 블랙박스 용도로 사용될 수 있다. 이를 위해 메모리부는 Serial EEPROM 혹은 NAND FLASH로 구성될 수 있으며, 많은 데이터 저장을 위해 최소 1MByte 이상의 크기를 가지며, 최소 1 시간 이상의 데이터를 저장할 수 있다.

다음으로, 전원부(24)는 각종 구성요소(12,13,14,15,17,21,22,23), 센서부(30), 제어부(40) 등에 전원을 공급한다. 바람직하게는, 전원부(24)는 배터리를 구비하여, 충전단자(19)로 전원을 공급받아 충전한다. 전원부(24)는 배터리로부터의 전원, 또는 충전단자(19)를 통해 공급되는 외부 전원을 공급한다.

바람직하게는, 전원부(24)의 배터리는 고용량 및 안전성을 위해 리튬-폴리머 또는 리튬-인산철 배터리를 사용한다.

한편, 도 3에서 보는 바와 같이, 전원부(24)는 기구적인 방수구조를 위해 케이스 표면에 금속단자를 노출한다. 또한, 외부와의 전기적인 분리를 위해 브리지 다이오드(BRIDGE DIODE)를 통해 접촉되는 전기의 극성과 무관하게 배터리 충전 전기를 공급받는다.

또한, 다양한 전원이 사용 가능하도록 충전 입력 전압은 4.5V ~ 28V까지 가능하도록 구성된다. 이로 인해 만약 배터리 방전이 되었을 경우 9V 사각형 건전지를 케이스 금속단자에 접촉시켜 사용이 가능하다. 이를 위해 별도의 전용 충전기 케이스가 필요하다.

다음으로, 센서부(30)는 중력 가속도를 측정하는 중력센서(31), 기울어짐을 측정하는 자이로 센서(32), 방향을 측정하는 자기장 센서(33), 온도를 측정하는 온도 센서(34) 등으로 구성된다.

중력센서(31)는 소방관에게 가해지는 물리적인 충격량을 간접적으로 측정한다. 또한, 자이로 센서(32)는 소방관이 넘어지거나 쓰러지는 등의 행위를 간접적으로 측정한다. 자기장 센서(33)는 중력 센서(31)와 자이로 센서(32)에서 측정된 데이터와 함께 사용되며, 소방관이 이동하는 방향, 이동 거리 등을 간접적으로 측정한다.

온도 센서(34)는 RTD 방식 혹은 써모커플러(Thermocoupler) 방식을 사용하여 소방관 주변 대기 온도를 측정한다. 특히, 온도 센서(34)는 고온 혹은 저온에서 장시간 작업에 대해 알림 동작을 할 수 있다.

센서부(30)의 각 센서들에 의해 측정된 데이터는 주기적으로 저장부(23)에 저장된다. 저장된 센싱 데이터들은 저장되어 블랙박스 용도로 사용될 수 있다.

한편, 중력 센서, 자이로 센서, 자기장 센서 등 센서부(30)를 통해 경보기(10)를 착용한 소방관의 움직임을 감지하여, X, Y, Z축의 움직임을 추적할 수 있으다. 또한, 이를 통해 물리적인 충격량, 이동, 이동 방향, 거리 등을 예측할 수 있다. 또한, 각 센싱 데이터들은 RTC부(22)의 현재시간과 함께 저장부(23)에 저장된다. 저장부(23)에 기록된 RTC부의 시간을 통해, 위급상황이 발생된 시간, 재난 현장에 투입된 시간 등에 대한 정보를 확인할 수 있다. 즉 블랙박스로서의 기능을 수행할 수 있다.

다음으로, 제어부(40)는 마이컴, 마이크로프로세서 등 연산 기능을 수행하는 프로세서로 구성된다. 바람직하게는, 제어부(40)는 RF 기능과 RAM, 프로그램 메모리 등이 내장되고 저전력이며, 고성능을 낼 수 있는 코레텍스(Coretex) M4 계열의 마이컴으로 구성된다.

또한, 제어부(40)는 경보기(10)의 각 구성요소를 제어하고, 위험상태를 판단하고, 판단된 위험상태에 따라 필요한 조치를 수행한다. 즉, 제어부(40)는 센서부(30)에서 측정된 데이터에 대한 처리, 또는, 무선 출력부(21)에서 통신 되는 데이터에 대한 처리 등 일련의 동작을 결정한다.

다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 소방관 위급 상황 경보기(10)의 운영 모드 및 이에 대한 제어 방법을 보다 구체적으로 설명한다.

경보기(10)의 운영 모드에 대한 제어는 제어부(40)에 의해 제어된다. 특히, 제어부(40)는 버튼입력부(15), 핀 입력부(17) 등으로부터 명령을 입력받아 명령에 따라 모드 설정 및 그에 대한 작업을 수행한다.

경보기(10)의 운영 모드는 슬립(sleep) 모드와 동작(wake-up) 모드로 구성된다. 또한, 추가적으로 환경설정 모드를 더 포함하여 구성될 수 있다.

먼저, 슬립 모드는 센서부(30), 무선출력부(21) 등 구성요소에 전원 공급을 차단하고 동작을 위한 작업을 수행하지 않는 상태이다. 따라서 슬립 모드에서는 전원부(24)의 배터리 소모를 최소화 한다.

경보기(10)가 동작 모드 중에 모드 버튼(15b)으로부터 소정의 시간(예를 들어 2초) 이상 눌려진 신호가 입력되면, 동작 모드에서 슬립 모드로 전환한다. 이때, 제어부(40)는 RTC부(22)의 현재 시각을 입력받아, 현재시간을 종료시간(또는 슬립모드 전환 시간)으로 저장부(23)에 기록한다.

경보기(10)는 평상시에 안전핀에 삽입된 상태에서 슬립(sleep) 모드로 대기한다. 그리고 경보기(10) 또는 제어부(40)는 슬립 모드 중에 안전핀의 이탈을 감지하면, 슬립모드에서 동작(wake-up) 모드로 전환한다. 즉, 소방관 등 사용자가 경보기(10)의 안전핀을 뽑아 이탈시키면, 슬립모드에 있던 경보기(10)는 동작 모드로 전환한다. 이때, RTC부(22)로부터 현재시간을 읽어와서 동작의 시작시간으로 저장부(23)에 기록한다.

동작 모드로 전환되면, 제어부(40)는 센서부(30)로부터 측정 데이터(또는 센싱 데이터)를 읽어오고, 읽어온 데이터를 주기적으로 저장부(23)에 기록한다.

한편, 제어부(40)는 동작모드에서 안전핀이 삽입되는 것을 감지하더라도 슬립 모드로 전환되지 않는다.

또한, 앞서 설명한 바와 같이, 제어부(40)는 버튼입력부(15)의 버튼들이 조합되는 입력을 수신하면, 환경설정 모드로 전환한다. 즉, 알람 버튼(15a)과 모드 버튼(15b)을 동시에 눌르면, 환경설정 모드로 전환된다. 환경설정 모드에서, 경보기(10)의 동작에 필요한 데이터, 날짜 시간 등을 설정할 수 있다.

바람직하게는, 제어부(40)는 환경설정 모드로 전환되면, 디스플레이부(12) 또는 LED표시부(13)에 동작 상태(설정 모드 상태)를 표시한다.

다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 소방관 위급 상황 경보기(10)의 배터리에 대한 관리 방법을 보다 구체적으로 설명한다.

안전핀이 삽입되고 슬립(Sleep) 모드로 대기하고 있는 상태에서 모드 버튼을 짧게 누르면 단말기는 동작 모드(Wake-up)로 전환된다. 이때, 배터리 잔량 체크 기능이 동작된다. 제어부 내의 전압 감시부에서 배터리 전압을 측정하여 디스플레이부(12)에 잔량을 표시하고 약 5초뒤에 슬립(Sleep) 모드로 전환된다.

또한, 경보기(10)가 동작 모드(Wake-up) 상태에서 배터리 전압이 저전압 감지 전압 보다 낮아지면, 디스플레이부(12) 또는 LED표시부(13)에 저전압 경보 상태를 표시한다. 또한, 긴급 정지 전압 보다 낮아지면, 모든 센서 데이터를 기록하고 슬립(Sleep) 모드로 전환된다.

또한, 경보기(10)의 본체(11)가 충전케이스를 통해 충전이 시작되면, 경보기(10)의 상태와 상관없이 동작 모드(Wake-up)가 되어 충전 모드로 전환된다. 이때, 디스플레이부(12) 또는 LED표시부(13)에 해당 상태를 표시한다. 배터리 충전이 완료되면 완전 충전 모드로 전환되며, 디스플레이부(12) 또는 LED표시부(13)에 해당 상태를 표시한다.

다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 소방관 위급 상황 경보기(10)의 경보 동작을 보다 구체적으로 설명한다.

경보기(10)의 경보 동작은 수동에 의한 경보 동작과, 자동으로 설정되는 경보 동작으로 구성된다. 전자는 버튼입력부(15)에 의한 경보 동작이고, 후자는 센서부(30) 등에 의해 감지된 데이터(센싱 데이터) 등을 이용하여 경보 상태를 판단하여 발생시키는 경보 동작이다.

먼저, 제어부(40)는 동작 모드 상태에서 알람 버튼(15a)로부터 소정의 시간(예를 들어, 2초) 이상 입력이 들어오면, 위험 상황으로 인식하여 경보 상태로 전환한다. 이때, 제어부(40)는 디스플레이부(12) 또는 LED표시부(13)에 경보 신호를 출력한다. 경보 상태는 배터리 전압이 낮아져 저전압 감지가 되거나, 슬립(sleep) 모드로 전환되기 전까지 지속된다.

경보 신호에 의한 출력은 사전에 정해진 규칙에 따라 설정된다. 예를 들어 LED표시부(13)는 각 LED들이 모두 동시에 점멸함으로써, 경보상태를 출력할 수 있다. 또한, 디스플레이부(12)는 경보 종류 또는 경보 내용을 문자 등으로 표시할 수 있다.

또한, 제어부(40)는 무선 출력부(21)를 통해 경보 상태를 주위로 브로드캐스팅 한다. 이때, 제어부(40)는 경보기(10)의 식별정보와 함께 경보 종류(또는 경보 내용)과 함께 브로드캐스팅 한다.

다음으로, 자동 경보에 대하여 설명한다.

또한, 제어부(40)는 사전에 경보 조건을 저장하고, 센서부(30)에서 측정된 센싱 데이터 또는, 무선 출력부(21)를 통해 수신된 수신 데이터가 경보 조건을 만족시키면 경보 상태로 전환한다.

예를 들어, 중력센서(31)에서 측정된 센싱 데이터가 사전에 정해진 소정의 기준값 초과되면, 경보 상태로 할 수 있다. 이때 중력 가속도 값과 소정의 기준값의 초과 조건이 경보 조건이다. 즉, 소방관이 쓰러지거나 외부로부터 강한 물리적인 충격을 받으면, 중력 가속도의 값이 급격히 증가한다. 따라서 중력 가속도 값의 크기나, 그 변화 값에 의해 충격을 판단할 수 있다. 이러한 판단 조건을 경보 조건으로 설정한다.

한편, 경보 조건은 센싱 데이터와 기준값의 대비에 의한 조건식으로 표현된다. 또한, 경보 조건은 다수의 조건식으로 구성될 수 있다. 또한, 경보 조건은 다수의 조건식이 논리적 연산에 의해 조합될 수 있다.

또한, 바람직하게는 각 경보 조건의 경보 종류를 설정할 수 있다. 예를 들어 앞서의 예의 경보조건의 경보 종류를 "외부 충격"으로 분류할 수 있다.

경보 조건은 다음과 같은 조건들이 적용될 수 있다. 경보기(10)가 동작(Wake-up) 된 상태에서 충격이 일정시간 동안 없거나(의식 불명으로 판단), 주변 온도가 일정 시간 동안 너무 높은(위험 상황으로 판단) 경우 등을 경보 조건으로 설정할 수 있다.

또한, 경보 상태는 다수의 수준으로 구분될 수 있다. 그리고 각 경보 조건에 따라 수준이 결정될 수 있다. 예를 들어, 측정된 온도의 정도에 따라 다수의 수준으로 구분될 수 있다.

또한, 경보 조건은 다른 경보기(10)로부터 수신된 데이터에 의해서도 충족될 수 있다. 예를 들어, 각 위험 상태(또는 경보 상태)를 다수의 수준으로 구분하고, 무선 출력부(21)를 통해 수신된 다른 경보기의 위험 상태의 수준이 소정의 수준 이상이고, 수신된 신호 강도의 세기가 소정의 세기 이상이면, 경보 상태로 판단할 수 있다. 즉, 이웃하는 경보기(10)가 위험 상태가 매우 높고 가까워서 신호 강도가 크면, 당해 경보기(10)도 위험할 수 있는 것으로 판단한다. 이때, 당해 경보기(10)에서의 경보 상태의 수준은 이웃 경보기(10)의 경보 수준 보다 낮을 수 있다.

제어부(40)는 경보 조건이 충족되면 경보 상태로 판단하여, 앞서 수동의 경우와 마찬가지로, 경보 상태에 필요한 경보 동작을 수행한다.

제어부(40)는 경보 동작은 사전에 정해진다. 제어부(40)는 경보 동작에 따라 각 구성요소들을 제어한다. 즉, 제어부(40)는 LED표시부(13)가 각 LED들이 모두 동시에 점멸함으로써, 경보상태를 출력하게 하고, 디스플레이부(12)가 경보 종류 또는 경보 내용을 문자 등으로 표시하게 한다. 또한, 무선 출력부(21)를 통해 경보 상태를 주위로 브로드캐스팅 하게 한다. 이때, 경보기(10)의 식별정보와 함께 경보 종류(또는 경보 내용)과 함께 브로드캐스팅 한다.

다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 소방관 위급 상황 경보기(10)에 의해 각 소방관의 위치를 추정하는 방법을 보다 구체적으로 설명한다.

도 4에서 보는 바와 같이, 현장에서는 다수의 소방관이 구조작업을 수행하는 경우이다. 이 경우, 각 소방관이 경보기(10)를 착용하고 있다. 그리고 소방차 또는 현장에 설치되는 소방기구 등에 서버 단말(50)이 설치될 수 있다.

도 4에서, 경보기 A를 착용한 소방관은 현장 깊숙히 진입하여 서버 단말(50)과는 상당히 거리를 두고 있다. 따라서 경보기 A는 거리가 멀어 서버 단말(50)과는 직접적으로 무선통신을 할 수 없다. 경보기 F를 착용한 소방관은 소방차 또는 소방기구에 가깝게 위치하여 서버 단말(50)과 무선 통신이 가능하다.

그러나 경보기 A는 경보기 C와 근거리에 위치하여 무선 통신이 가능하고, 경보기 C와 E, 경보기 E와 F 등은 서로 근거리에 위치하여 무선 통신이 가능하다. 또한, 경보기 E는 주변에 경보기 C, D, F 등 3개의 경보기들과 무선 통신이 가능하다.

각 경보기는 자신이 측정한 센싱 데이터와 위험 상태(경보 상태)에 대한 데이터(이하 경보 데이터)와 함께 자신의 식별정보(아이디 등)(이하 식별 데이터)을 주위에 브로드캐스팅 한다. 또한, 각 경보기는 주변에서 수신한 다른 경보기의 경보 데이터 및 식별정보를 함께 브로드캐스팅한다.

도 4에서, 경보기 A는 자신의 경보 데이터를 브로드캐스팅하면, 경보기 C는 경보기 A의 경보 데이터와, 자신의 경보 데이터를 함께 브로드캐스팅한다. 경보기 D는 경보기 C로부터 경보기 A와 C의 경보 데이터를 수신하고, 이를 자신의 경보 데이터와 함께 다시 브로드캐스팅한다. 경보기 F는 경보기 E로부터 경보기 A,C,E의 경보 데이터를 수신하고, 자신의 경보 데이터와 함께 다시 브로드캐스팅한다. 따라서 서버 단말(50)은 경보기 F로부터 경보기 A,C,E,F의 경보 데이터를 수신할 수 있다.

각 데이터에는 브로드캐스팅 되는 데이터의 중복 전송을 최소화 하기 위해 날짜, 시간 정보를 포함해서 전송하며, 수신된 단말에서는 현재 시간을 기준으로 일정시간 이전의 데이터만 브로드캐스팅 한다.

또한, 각 경보기는 데이터를 수신할 때 수신신호의 강도(이하 수신강도)를 측정한다. 경보기 E는 주위의 경보기 C, D, F로부터 데이터를 수신하고 각 수신강도를 측정한다. 경보기 C, D, F의 위치를 파악할 수 있다면, 경보기 E의 위치를 파악할 수 있다.

한편, 각 경보기는 수신강도를 경보 데이터와 같이 전송한다. 서버 단말(50)은 모든 경보기의 수신강도들을 수집하고, 수신강도에 대하여 삼각 측량법을 적용하여, 각 경보기의 위치를 추정한다.

이상, 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

10 : 경보기 11 : 본체
12 : 디스플레이부 13 : LED표시부
14 : 경보음 발생부 15 : 버튼입력부
15a : 알람 버튼 15b : 모드 버튼
17 : 핀 입력부 18 : 고리
19 : 충전단자
21 : 무선 출력부 22 : RTC부
23 : 저장부 24 : 전원부
30 : 센서부 31 : 중력센서
32 : 자이로 센서 33 : 자기장 센서
34 : 온도 센서
40 : 제어부

Claims

소방관 위급 상황 경보기에 있어서,
본체;
상기 본체 상단에는 구비된 디스플레이부;
상기 본체의 양 측면에 구비되고, 각 측면에 적어도 3개의 LED로 구성되는 LED 표시부;
상기 본체 측면 일부에 구비되는 경보음 발생부;
상기 본체 측면 상단에 각각 알람 버튼 및 모드 버튼을 구비하는 버튼입력부;
상기 본체 전방 하단에 구비되는 안전핀과, 상기 안전핀을 탈부착을 감지하는 리드 스위치로 구성되는 핀 입력부;
상기 본체의 내부에 구비되어 무선으로 데이터를 송수신하는 무선 출력부;
실시간으로 현재 시간 데이터를 출력하는 RTC(Real Time Clock)부;
메모리로 구성되어 데이터를 저장하는 저장부;
중력센서, 자이로 센서, 자기장 센서, 및 온도 센서를 구비한 센서부; 및,
마이컴으로 구성되는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는 사전에 정해진 경보 조건에 따라 다수의 수준으로 구분되는 경보 상태를 결정하고, 상기 센서부에서 측정한 센싱 데이터와 경보 상태에 대한 데이터(이하 경보 데이터)를 브로드캐스팅 하되, 상기 무선 출력부를 통해 다른 경보기로부터 수신한 경보 데이터를 함께 브로드캐스팅하고,
상기 경보조건은,
상기 센서부에서 측정된 센싱 데이터와 사전에 정해진 기준값을 대비하는 적어도 1개의 식으로 구성되고 2개 이상의 조건식인 경우 조건식들은 논리적 연산에 의해 조합되는 조건과;
상기 무선 출력부에 의해 수신된 다른 경보기의 경보 상태의 수준이 소정의 수준 보다 크고, 수신된 신호 강도가 소정의 강도 보다 큰 것인지를 판단하는 조건을 포함하는 것을 특징으로 하는 소방관 위급 상황 경보기.
제1항에 있어서,
상기 LED표시부는 상기 본체의 좌우 측면과 전면을 이루는 곡면부에 LED를 배치하는 것을 특징으로 하는 소방관 위급 상황 경보기.
제1항에 있어서,
상기 안전핀은 자석으로 구성되고, 상기 리드 스위치는 자성의 유무를 감지하여 상기 안전핀의 탈부착을 감지하는 것을 특징으로 하는 소방관 위급 상황 경보기.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 경보기의 운영 모드를 슬립 모드와 동작 모드로 구분하여 동작시키고, 상기 안전핀이 삽입되고 슬립 모드 상태에서 상기 안전핀이 이탈되면 상기 슬립 모드에서 동작 모드로 전환시키고, 동작 모드 상태에서 모드 버튼이 소정의 시간 이상으로 입력되면 상기 동작 모드를 슬립 모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 소방관 위급 상황 경보기.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 알람 버튼의 입력에 따라 경보 상태로 전환하거나, 사전에 정해진 경보 조건을 충족하면 경보 상태로 전환하고, 경보 상태로 전환되면, 상기 LED표시부와 상기 디스플레이부에 경보 상태를 출력하고, 상기 무선 출력부를 통해 경보 상태를 브로드캐스팅하는 것을 특징으로 하는 소방관 위급 상황 경보기.
제1항에 있어서,
각 경보조건은 경보종류가 설정되는 것을 특징으로 하는 소방관 위급 상황 경보기.
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