KR101968464B1 - 이산화탄소 및 온·습도를 센싱하여 화재 징조를 예측하는 기계 설비 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이산화탄소 및 온·습도를 센싱하여 화재 징조를 예측하는 기계 설비 장치에 관한 것으로, 특정 기기 내의 온도 변화를 감지하는 적외선 온도 센싱 모듈과, 공기 중에 포함된 이산화탄소 농도를 측정하는 이산화탄소 센싱 모듈, 특정 기기 주변의 온도 및 습도 변화를 측정하는 온·습도 센싱 모듈, 상기 적외선 온도 센싱 모듈과 이산화탄소 센싱 모듈 및 온·습도 센싱 모듈을 제어하여 센싱 데이터를 입력받고 입력받은 센싱 데이터를 실제 온도값이나 이산화탄소 농도 및 습도값으로 환산하여 세븐 세그먼트에 표시하고 상기 온도값이나 이산화탄소 농도 및 습도값이 알람 설정 기준치와 같거나 알람 설정 기준치를 초과하였을 때 부져를 작동시켜 경보음을 발생시키는 제어부, 상기 제어부의 제어 신호에 따라 온도값이나 이산화탄소 농도 및 습도값을 표시하는 세븐 세그먼트, 상기 제어부에 의해 온도, 이산화탄소, 습도값으로 환산된 데이터를 컴퓨터의 데이터 요청에 따라 컴퓨터로 데이터를 전송하는 통신부, 및 상기 제어부의 제어 신호에 따라 경보음을 발생하는 부져(Buzzer)로 이루어질 수 있다. 이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 이산화탄소 및 온·습도를 센싱하여 화재 징조를 예측하는 기계 설비 장치는 기계 설비 시스템에서의 화재의 발생을 미리 예측하여 화재 징조를 알림으로써 화재로 인한 재산 손실과 인명 손실을 억제할 수 있다.
Description
본 발명은 주변 상태를 센싱하여 화재 징조를 예측하는 기계 설비 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 이산화탄소 센서와 적외선 온도 센서 및 온·습도계를 이용하여 화재가 발생되기 전 화재 발생 징조를 예측할 수 있도록 한 이산화탄소 및 온·습도를 센싱하여 화재 징조를 예측하는 기계 설비 장치에 관한 것이다.
최근 5년간의 통계를 볼 때 주택 화재는 전체 화재의 33.5%를 차지하고, 그 중 인명 피해의 69%는 주택에서 발생하며, 상기 주택은 소방 대상물에 포함되지 않아 화재를 감지하고 진화할 수 있는 경보 장치나 소화 시설이 없는 실정이다.
상기 통계를 통해 알 수 있듯이 주택은 화재 감지에 매우 취약하기 때문에 인명 피해가 커 이에 대한 대책이 요구된다.
한편, 주택 화재 원인의 대부분은 음식물을 취사할 때 발생하는 경우가 대부분이며, 집을 비운 채 음식물을 끓이다가 화재가 발생하는 경우가 많을 뿐만 아니라 바깥에서도 음식물 조리와 관련한 화재 발생이 많다.
또한, 제반 기계 설비 장치의 시스템에서도 동작과정에서의 장시간 사용에 의한 과열이나 마찰의 지속으로 인한 화재 발생이 많고 또 우려되는게 현실이다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 화재 감지기가 많이 이용된다.
즉, 화재 발생 후 화재에 의한 연기 등을 감지하여 화재 발생을 알리는 데에 주력하고 있지만, 화재가 발생한 다음에는 이미 피해가 발생하고 있는 상태이며 그 피해가 순식간에 확대될 수 있다는 문제점이 있었다.
본 발명의 선행 기술로는 실용신안등록번호 20-0464821호의 "스마트 단독형 화재 감지기"가 있는데, 상기 스마트 단독형 화재 감지기는 주택 내에 설치되는 스마트 단독형 화재 감지기에 있어서, 주택의 천장이나 벽면 일측에 고정 설치된 상태에서 화재를 감지하고, 그에 따른 화재 유무를 판단하여 화재 경보를 알리는 화재 경보부를 포함하는 화재 감지 하우징과, 화재 경보부에서 화재를 감지할 수 있도록 화재 감지 하우징과 결합되어 내부 회로를 보호하는 화재 감지 캡을 포함한다.
상기 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 스마트 단독형 화재 감지기는 주택들의 천장이나 벽면에 복수 개 설치된 상태에서 상호 저대역 통신을 이용하여 화재 발생 관련 정보를 송수신할 수 있다.
하지만, 상기 스마트 단독형 화재 감지기 역시 화재가 발생된 다음에 화재 경보 신호를 발생함으로 화재 발생 전 화재 징조를 예측하여 재산 손실이나 인명 피해를 최소화할 수 없고, 기계설비 시스템에서도 화재 발생 전 화재 징조를 예측하기에는 어렵다는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 화재 발생을 미리 예측한 다음 화재 징조를 알림으로써 특히 기계 설비 시스템에서의 화재로 인한 재산 손실과 인명 피해를 억제할 수 있는 이산화탄소 및 온·습도를 센싱하여 화재 징조를 예측하는 기계 설비 장치를 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이산화탄소 및 온·습도를 센싱하여 화재 징조를 예측하는 기계 설비 장치는 특정 기기 내의 온도 변화를 감지하는 적외선 온도 센싱 모듈과, 공기 중에 포함된 이산화탄소 농도를 측정하는 이산화탄소 센싱 모듈, 특정 기기 주변의 온도 및 습도 변화를 측정하는 온·습도 센싱 모듈, 상기 적외선 온도 센싱 모듈과 이산화탄소 센싱 모듈 및 온·습도 센싱 모듈을 제어하여 센싱 데이터를 입력받고 입력받은 센싱 데이터를 실제 온도값이나 이산화탄소 농도 및 습도값으로 환산하여 세븐 세그먼트에 표시하고 상기 온도값이나 이산화탄소 농도 및 습도값이 알람 설정 기준치와 같거나 알람 설정 기준치를 초과하였을 때 부져를 작동시켜 경보음을 발생시키는 제어부, 상기 제어부의 제어 신호에 따라 온도값이나 이산화탄소 농도 및 습도값을 표시하는 세븐 세그먼트, 상기 제어부에 의해 온도, 이산화탄소, 습도값으로 환산된 데이터를 컴퓨터의 데이터 요청에 따라 컴퓨터로 전송하는 통신부, 및 상기 제어부의 제어 신호에 따라 경보음을 발생하는 부져(Buzzer)로 이루어질 수 있다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 이산화탄소 및 온·습도를 센싱하여 화재 징조를 예측하는 기계 설비 장치는 기계설비 중에서 지속적인 사용에 따른 열이 발생되는 경우에 적외선 온도 센싱 모듈을 이용하여 대상 부위의 온도 변화를 직접 측정할 수 있고, 온·습도 센싱 모듈을 이용하여 주변의 온도 변화를 측정할 수 있으며, 특정기기 주변의 온도 상승으로 발생되는 이산화탄소의 농도를 이산화탄소 센싱 모듈을 이용하여 측정할 수 있다.
또한, 본 발명에 갖추어진 제어부는 적외선 온도 센싱 모듈과 이산화탄소 센싱 모듈 및 온·습도 센싱 모듈을 제어하여 센싱 데이터를 입력받고 입력받은 센싱 데이터를 실제 온도값이나 이산화탄소 농도 및 습도값으로 환산하여 세븐 세그먼트에 표시하고 상기 온도값이나 이산화탄소 농도 및 습도값이 기준치를 초과하였을 때 부져를 작동시켜 경보음을 발생시킴으로써 화재 징조를 예측한 다음 알릴 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 이산화탄소 및 온·습도를 센싱하여 화재 징조를 예측하는 기계 설비 장치는 화재의 발생을 미리 예측하고 화재 징조를 알림으로써 화재로 인한 재산 손실과 인명 피해를 억제할 수 있다.
도면 1은 본 발명의 제어 블록도,
도면 2는 화재 예측 모의 실험 장치를 도시한 도면,
도면 3은 일실시예로 화재 예측 모의 실험에 쓰일 냄비 형태를 도시한 도면,
도면 4는 일실시예로 본 발명을 화재 예측 모의 실험 장치에 적용했을 때 6개의 실험 조건을 표로 나타낸 도면,
도면 5는 일실시예로 음식물 취사 과정에서 실험 조건 A를 적용했을 때 냄비 내부 온도와 주변 온도를 그래프로 도시한 도면,
도면 6은 일실시예로 음식물 취사 과정에서 실험 조건 A를 적용했을 때 주변 습도를 그래프로 도시한 도면,
도면 7은 일실시예로 음식물 취사 과정에서 실험 조건 B를 적용했을 때 냄비 뚜껑 온도와 주변 온도를 그래프로 도시한 도면,
도면 8은 일실시예로 음식물 취사 과정에서 실험 조건 B를 적용했을 때 주변 습도를 그래프로 도시한 도면,
도면 9는 일실시예로 음식물 취사 과정에서 실험 조건 C를 적용했을 때 냄비 내부 온도와 주변 온도를 그래프로 도시한 도면,
도면 10은 일실시예로 음식물 취사 과정에서 실험 조건 C를 적용했을 때 주변 습도를 그래프로 도시한 도면,
도면 11은 일실시예로 음식물 취사 과정에서 실험 조건 D를 적용했을 때 냄비 뚜껑 온도와 주변 온도를 그래프로 도시한 도면,
도면 12는 일실시예로 음식물 취사 과정에서 실험 조건 D를 적용했을 때 주변 습도를 그래프로 도시한 도면,
도면 13은 일실시예로 음식물 취사 과정에서 실험 조건 E를 적용했을 때 냄비 내부 온도와 주변 온도를 그래프로 도시한 도면,
도면 14는 일실시예로 음식물 취사 과정에서 실험 조건 E를 적용했을 때 주변 습도를 그래프로 도시한 도면,
도면 15는 일실시예로 음식물 취사 과정에서 실험 조건 E를 적용했을 때 냄비 뚜껑 온도와 주변 온도를 그래프로 도시한 도면,
도면 16은 일실시예로 음식물 취사 과정에서 실험 조건 E를 적용했을 때 주변 습도를 그래프로 도시한 도면.
도면 2는 화재 예측 모의 실험 장치를 도시한 도면,
도면 3은 일실시예로 화재 예측 모의 실험에 쓰일 냄비 형태를 도시한 도면,
도면 4는 일실시예로 본 발명을 화재 예측 모의 실험 장치에 적용했을 때 6개의 실험 조건을 표로 나타낸 도면,
도면 5는 일실시예로 음식물 취사 과정에서 실험 조건 A를 적용했을 때 냄비 내부 온도와 주변 온도를 그래프로 도시한 도면,
도면 6은 일실시예로 음식물 취사 과정에서 실험 조건 A를 적용했을 때 주변 습도를 그래프로 도시한 도면,
도면 7은 일실시예로 음식물 취사 과정에서 실험 조건 B를 적용했을 때 냄비 뚜껑 온도와 주변 온도를 그래프로 도시한 도면,
도면 8은 일실시예로 음식물 취사 과정에서 실험 조건 B를 적용했을 때 주변 습도를 그래프로 도시한 도면,
도면 9는 일실시예로 음식물 취사 과정에서 실험 조건 C를 적용했을 때 냄비 내부 온도와 주변 온도를 그래프로 도시한 도면,
도면 10은 일실시예로 음식물 취사 과정에서 실험 조건 C를 적용했을 때 주변 습도를 그래프로 도시한 도면,
도면 11은 일실시예로 음식물 취사 과정에서 실험 조건 D를 적용했을 때 냄비 뚜껑 온도와 주변 온도를 그래프로 도시한 도면,
도면 12는 일실시예로 음식물 취사 과정에서 실험 조건 D를 적용했을 때 주변 습도를 그래프로 도시한 도면,
도면 13은 일실시예로 음식물 취사 과정에서 실험 조건 E를 적용했을 때 냄비 내부 온도와 주변 온도를 그래프로 도시한 도면,
도면 14는 일실시예로 음식물 취사 과정에서 실험 조건 E를 적용했을 때 주변 습도를 그래프로 도시한 도면,
도면 15는 일실시예로 음식물 취사 과정에서 실험 조건 E를 적용했을 때 냄비 뚜껑 온도와 주변 온도를 그래프로 도시한 도면,
도면 16은 일실시예로 음식물 취사 과정에서 실험 조건 E를 적용했을 때 주변 습도를 그래프로 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.
본 발명에 따른 이산화탄소 및 온·습도를 센싱하여 화재 징조를 예측하는 기계 설비 장치는 도면 1에 도시한 바와 같이, 특정 기기 내의 온도 변화를 감지하는 적외선 온도 센싱 모듈(1)과, 공기 중에 포함된 이산화탄소 농도를 측정하는 이산화탄소 센싱 모듈(3), 특정 기기 주변의 온도 및 습도 변화를 측정하는 온·습도 센싱 모듈(5), 상기 적외선 온도 센싱 모듈(1)과 이산화탄소 센싱 모듈(3) 및 온·습도 센싱 모듈(5)을 제어하여 센싱 데이터를 입력받고 입력받은 센싱 데이터를 실제 온도값이나 이산화탄소 농도 및 습도값으로 환산하여 세븐 세그먼트(9)에 표시하고 상기 온도값이나 이산화탄소 농도 및 습도값이 알람 설정 기준치와 같거나 알람 설정 기준치를 초과하였을 때 부져(15)를 작동시켜 경보음을 발생시키는 제어부(7), 상기 제어부(7)의 제어 신호에 따라 온도값이나 이산화탄소 농도 및 습도값을 표시하는 세븐 세그먼트(9), 상기 제어부(7)에 의해 온도, 이산화탄소, 습도값으로 환산된 적외선 온도 센싱 모듈(1)과, 이산화탄소 센싱 모듈(3), 온·습도 센싱 모듈(5)의 데이터를 컴퓨터로부터 데이터 요청이 들어왔을 때 컴퓨터로 전송하는 통신부(13), 및 상기 제어부(7)의 제어 신호에 따라 경보음을 발생하는 부져(15)(Buzzer)로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명은 도면 1에 도시한 바와 같이, 온 또는 오프 상태에 따라 제어부(7)에 하이(High) 또는 로우(Low) 제어 신호를 전송하여 제어부(7)가 온도값과 습도값 및 이산화탄소의 농도값을 소정 시간 간격마다 세븐 세그먼트(9)에 순차적으로 표시하는 자동 모드로 동작되는지 또는 제어부(7)가 온도값과 습도값 및 이산화탄소의 농도값을 스위치의 동작에 따라 한 개씩 세븐 세그먼트(9)에 표시하는 수동 모드로 동작되는지를 설정하는 모드 변경 스위치(17)와, 스위치가 동작되었을 때 제어부(7)가 화재 징조 감지 시 경보를 발생시키는 온도 기준치와 습도 기준치, 이산화탄소 농도의 기준치를 재설정하는 모드로 진입하고 기준치 재설정 모드로 진입하였을 때 재설정 항목을 선택하는 신호를 발생하고 업 스위치(19)나 다운 스위치(21)를 통해 기준치를 변경 했을 때 변경된 기준치를 선택 및 고정하는 알람 설정 스위치(23), 수동 모드 시 세븐 세그먼트(9)에 표시된 어느 한 개의 센싱값을 다른 한 개의 센싱값으로 변경하고 알람 설정 스위치(23)가 작동되어 기준치를 재설정하는 모드로 진입했을 때 재설정 항목을 선택하거나 기준치를 상 방향으로 올리는 업(Up) 스위치, 및 수동 모드 시 세븐 세그먼트(9)에 표시된 어느 한 개의 센싱값을 다른 한 개의 센싱값으로 변경하고 알람 설정 스위치(23)가 작동되어 기준치를 재설정하는 모드로 진입했을 때 재설정 항목을 선택하거나 기준치를 하 방향으로 내리는 다운(Down) 스위치를 더 포함한다.
또, 본 발명은 도면 1에 도시한 바와 같이, 자동 모드 또는 수동 모드에 따라 점등되거나 소등됨으로써 상기 적외선 온도 센싱 모듈(1)과 이산화탄소 센싱 모듈(3) 및 온·습도 센싱 모듈(5)로부터 센싱된 결과를 세븐 세그먼트(9)에 순차적으로 표시하는 자동 모드인지 또는 상기 적외선 온도 센싱 모듈(1)과 이산화탄소 센싱 모듈(3) 및 온·습도 센싱 모듈(5)로부터 센싱된 결과를 스위치의 동작에 따라 세븐 세그먼트(9)에 한 개씩 표시하는 수동 모드인지를 구분하여 표시하는 제1 LED(25)와, 상기 세븐 세그먼트(9)(7-Segment)에 이산화탄소 농도가 수치로 표시됨과 동시에 점등됨으로써 이산화탄소의 농도 단위 PPM을 빛으로 표시하는 제2 LED(27), 및 알람이 설정되었을 때 점등되는 제3 LED(29)를 더 포함한다.
또, 본 발명은 도면 1에 도시한 바와 같이, 교류 220V 전원을 감압 및 정류하는 어뎁터(31)(Adapter)와, 상기 어뎁터(31)로부터 제공된 전원을 감압하여 제어부(7)에 제공하는 제1 감압 수단(33), 상기 어뎁터(31)로부터 제공된 전원을 감압하고 제어부(7)의 제어 신호에 따라 전류를 이산화탄소 센싱 모듈(3)과, 통신부(13), 제1 LED(25), 제2 LED(27), 제3 LED(29), 세븐 세그먼트(9), 부져(15), 제3 감압 수단(37)에 공급하거나 공급하지 않는 제2 감압 수단(35), 및 상기 제2 감압 수단(35)으로부터 제공된 전원을 감압하여 전류를 적외선 온도 센싱 모듈(1)과, 온·습도 센싱 모듈(5), 모드 변경 스위치(17), 알람 설정 스위치(23), 업 스위치(19), 다운 스위치(21)에 공급하는 제3 감압 수단(37)을 더 포함하고, 상기 제어부(7)는 주기적으로 제2 감압 수단(35)에 동작 정지 제어 신호를 전송함으로써 제어부(7)를 제외한 이산화탄소 센싱 모듈(3)과, 적외선 온도 센싱 모듈(1), 온·습도 센싱 모듈(5), 통신부(13), 제1 LED(25), 제2 LED(27), 제3 LED(29), 세븐 세그먼트(9), 부져(15), 제3 감압 수단(37), 모드 변경 스위치(17), 알람 설정 스위치(23), 업 스위치(19), 다운 스위치(21)로 유입되는 전류를 차단하여 저전력 모드로 진입하도록 한다.
또, 본 발명은 도면 1에 도시한 바와 같이, 상기 제1 감압 수단(33)에 전류를 흘려보내는 휴대용 배터리(39)를 더 포함하고, 상기 어뎁터(31)로부터 제1 감압 수단(33)과 제2 감압 수단(35)으로 전류를 흘려보내는 전기 선로와 휴대용 배터리(39)로부터 제1 감압 수단(33)과 제2 감압 수단(35)으로 전류를 흘려보내는 전기 선로에는 다이오드(41a,41b)가 직렬 연결되어 어뎁터(31)로부터 공급된 전류가 배터리(39)로 유입되지 않도록 하고 배터리(39)로부터 공급된 전류가 어뎁터(31)로 유입되지 않도록 한다.
상기 적외선 온도 센싱 모듈(1)은 제어부(7)와 SPI(Serial Peripheral Interface Bus) 또는 I2C(Inter-Integrated Circuit) 통신 프로토콜을 통해 제어 및 센싱된 온도 데이터를 제어부(7)로 전송하며, 상기 이산화탄소 센싱 모듈(3)은 제어부(7)와 RS-232 통신 프로토콜을 통해 제어 및 센싱된 이산화탄소 농도를 제어부(7)로 전송하고, 상기 온·습도 센싱 모듈(5)은 I2C 통신 프로토콜을 통해 제어 및 센싱된 온·습도 데이터를 제어부(7)로 전송한다.
상기 제어부(7)는 적외선 온도 센싱 모듈(1)과, 이산화탄소 센싱 모듈(3), 및 온·습도 센싱 모듈(5)를 이용하여 도출된 온도값과 이산화탄소 농도 및 습도값을 세븐 세그먼트(9)에 표시함과 동시에 통신부(13)를 통해 컴퓨터로 온도값과, 이산화탄소 농도, 및 습도값을 전송한다.
상기 통신부(13)는 RS-232 통신 프로토콜을 이용한 시리얼 통신이고, 제어부(7)와 컴퓨터 사이의 시리얼 포트 설정은 버드레이트(Baudrate)가 115200이고, 데이터 비트는 8비트이며, 패리티 비트는 없고, 정지 비트를 1로 설정함이 바람직하다.
상기 제어부(7)는 컴퓨터로부터 'HELP' 명령어가 입력되었을 때 제어부(7)에 저장된 도움말을 통신부(13)를 통해 컴퓨터로 전송하고, 상기 제어부(7)는 컴퓨터로부터 'DEMO 0' 명령어가 입력되었을 때 독자적으로 작동되어 센싱된 결과를 세븐 세그먼트(9)에 순차적으로 표시한다.
또, 상기 제어부(7)는 컴퓨터로부터 'DEMO 1' 명령어가 입력되었을 때 제어권을 시리얼 포트로 가져오며, 컴퓨터를 통해 여러가지 스크립트 명령을 입력받을 수 있다.
상기 적외선 온도 센싱 모듈(1)은 제1 적외선 온도 센싱 모듈과, 상기 제2 적외선 온도 센싱 모듈 2개로 이루어짐이 바람직하고, 상기 온·습도 센싱 모듈(5)은 제1 온·습도 센싱 모듈과, 제2 온·습도 센싱 모듈 2개로 이루어질 수 있다.
자동 모드일 때 본 발명이 동작되는 과정을 설명하면 다음과 같다.
일단 본 발명으로 전원이 입력되면, 제어부(7)는 리셋(Reset)된 다음 자동 동작 모드로 진입한다.
자동 동작 모드시 상기 제어부(7)는 제2 감압 수단(35)에 제어 신호를 전송하여 센서 전원을 모두 온(On)시킨다.
다음, 5초간 기다린 다음, 이산화탄소 센싱 모듈(3)로부터 센싱된 값이 제어부(7)로 입력되면 이산화탄소 농도값으로 환산 및 저장하고, 세븐 세그먼트(9)에 센서 번호를 표시한 '1x:xx'을 1초간 표시하고, 세븐 세그먼트(9)에 2초간 이산화탄소 농도를 표시함과 동시에 제2 LED(27)를 점등시켜 PPM을 표시한다.
다음, 상기 제어부(7)는 제1 적외선 온도 센싱 모듈로부터 센싱값을 입력받아 온도값으로 환산한 다음, 세븐 세그먼트(9)에 센서 번호와 온도 단위가 포함된 '2x:x℃'을 1초간 표시하고, 제1 적외선 온도 센싱 모듈을 이용하여 도출된 온도값을 '23.5℃'같이 2초간 표시한다.
다음, 상기 제어부(7)는 제1 온·습도 센싱 모듈로부터 센싱값을 입력받아 온·습도값으로 환산한 다음, 세븐 세그먼트(9)에 센서 번호와 온도 단위를 포함한 '3x:x℃'을 1초간 표시하고, 제1 온·습도 센싱 모듈을 이용하여 도출된 온도값을 '24.4℃' 같이, 2초간 표시한다.
다음, 상기 제어부(7)는 세븐 세그먼트(9)에 센서 번호와 습도 단위를 포함한 '3x:rH'을 1초간 표시하고, 제1 온·습도 센싱 모듈을 이용하여 도출된 습도값을 '60rH' 같이, 2초간 표시한다.
다음, 상기 제어부(7)는 제2 적외선 온도 센싱 모듈로부터 센싱값을 입력받아 온도값으로 환산한 다음, 세븐 세그먼트(9)에 센서 번호와 온도 단위를 포함한 '4x:x℃'을 1초간 표시하고, 제2 적외선 온도 센싱 모듈을 이용하여 도출된 온도값을 '25.0℃ 같이, 2초간 표시한다.
다음, 상기 제어부(7)는 제2 온·습도 센싱 모듈로부터 센싱값을 입력받아 온·습도값으로 환산한 다음, 세븐 세그먼트(9)에 센서 번호와 온도 단위를 포함한 '5x:x℃'을 1초간 표시하고, 제2 온·습도 센싱 모듈을 이용하여 도출된 온도값을 '26.5℃' 같이, 2초간 표시한다.
다음, 상기 제어부(7)는 세븐 세그먼트(9)에 센서 번호와 습도 단위를 포함한 '5x:rH'을 1초간 표시하고, 제2 온·습도 센싱 모듈을 이용하여 도출된 습도값을 '55rH' 같이, 2초간 표시한다.
다음, 제어부(7)는 상기 제시한 과정을 10회 반복한 다음, 제2 감압 수단(35)에 제어 신호를 전송하여 제어부(7)를 제외한 다른 모듈로 전류가 유입됨을 차단하여 본 발명을 저전력 모드로 진입시키고, 1분이 경과된 다음, 제2 감압 수단(35)에 제어 신호를 전송하여 다시 각 모듈에 전류를 유입시킨 다음, 상기 과정을 재 반복한다.
한편, 수동 모드일 때 본 발명의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.
상기 수동 모드는 자동 모드 동작 중 모드 변경 스위치(17)가 작동되었을 때 동작한다.
사용자는 업 스위치(19)와 다운 스위치(21)를 이용하여 이산화탄소 센싱 모듈(3)이나, 제1 적외선 온도 센싱 모듈, 제1 온·습도 센싱 모듈, 제2 적외선 온도 센싱 모듈, 및 제2 온·습도 센싱 모듈로부터 센싱된 결과를 수동으로 하나씩 확인할 수 있다.
예를 들어 설명하면, 선택된 센서가 제1 적외선 온도 센싱 모듈이나 제2 적외선 온도 센싱 모듈이면, 상기 제어부(7)는 '2x:x℃'같이, 세븐 세그먼트(9)에 센서 번호와 온도 단위를 1초간 표시한 다음, '26.5℃'같이, 센싱된 온도 값을 2초간 표시한다.
한편, 센서가 온·습도 센싱 모듈(5)일 경우에는 2개를 번갈아 표시하는데, 예를 들어 설명하면, 선택된 센서가 제1 온·습도 센싱 모듈이면, 상기 제어부(7)는 '3x:x℃'같이, 세븐 세그먼트(9)에 센서 번호와 온도 단위를 1초간 표시한 다음, '27.0℃'같이, 센싱된 온도 값을 2초간 표시한다.
다음, 상기 제어부(7)는 '3x:xrH'같이, 세븐 세그먼트(9)에 센서 번호와 습도 단위를 1초간 표시한 다음, '55rH'와 같이, 센싱된 습도 값을 2초간 표시한다.
한편, 본 발명의 알람을 설정하는 단계는 다음과 같다.
본 발명의 알람 설정은 자동 모드 또는 수동 모드일 때 모두 설정 및 동작 가능하다.
알람 설정은 알람 설정 스위치(23)가 눌렸을 때 알람 설정 모드로 진입하고, 센서 설정 시 세븐 세그먼트(9)를 전체적으로 깜빡이게 된다.(S1:xx => xxxx => S1:xx => xxxx)
이때, 업 스위치(19)와 다운 스위치(21)를 이용하여 이산화탄소 센싱 모듈(3)과, 제1 적외선 온도 센싱 모듈, 제1 온·습도 센싱 모듈, 제2 적외선 온도 센싱 모듈, 및 제2 온·습도 센싱 모듈의 알람 기준치를 모두 설정할 수 있다.
이때, 알람 설정을 취소하려면 'OFF'를 선택한다.(1x:xx => xxxx => 2x:x℃ => xxxx => 3x:x℃ => xxxx => 3x:rH => xxxx => 4x:x℃ => xxxx => 5x:x℃ => xxxx => 5x:rH => xxxx => OFF => 1x:xx)
또한, 상기 알람 설정 스위치(23)를 한번 더 누르면, 기준치를 설정하는 모드로 진입하는데, 이때, 값 설정 시 세븐 세그먼트(9)를 전체적으로 깜빡이면서, 세븐 세그먼트(9)에 센서 번호와 알람 기준치를 표시한다.(S1:x℃ => x0.0℃ ==> S1:x℃ => 15.5℃)
다음, 업 스위치(19)와 다운 스위치(21)를 이용하여 알람 기준치를 바꾼다. (S1:x℃ => x0.0℃ => S1:x℃ => x0.5℃)
다음, 상기 알람 설정 스위치(23)가 한번 더 눌리면, 설정을 완료하고 제3 LED(29)를 온(On)하여 알람이 설정된 상태를 표시한 다음, 자동 모드 또는 수동 모드로 복귀한다.
자동 모드 또는 수동 모드에서 센서의 값이 설정된 알람 기준치보다 높거나 같을 때 알람을 울리면서 세븐 세그먼트(9)를 전체적으로 깜빡이고, 세븐 세그먼트(9)에 현재 알람이 걸린 센서 번호를 지속적으로 표시한다.(S2:℃ => 30.5℃ => S2:℃)
상기 제어부(7)는 알람을 울리는 중에도 이산화탄소 센싱 모듈(3)과, 제1 적외선 온도 센싱 모듈, 제1 온·습도 센싱 모듈, 제2 적외선 온도 센싱 모듈, 및 제2 온·습도 센싱 모듈로부터 센싱된 값을 지속적으로 읽어들인다.
한편, 상기와 같은 구성 및 동작 원리로 이루어진 본 발명을 도면 2에 도시한 바와 같이, 화재 예측 모의 실험 장치에 적용하여 실험 데이터를 얻은 다음, 그래프로 표시해 본 결과 다음과 같은 결과를 얻었다.
우선 도면 2는 화재 예측 모의 실험 장치를 도시한 도면이고, 도면 3은 화재 예측 모의 실험에 쓰일 냄비 형태를 도시한 도면이며, 도면 4는 본 발명을 화재 예측 모의 실험 장치에 적용했을 때 A ~ F까지의 실험 조건을 표로 나타낸 도면이다.
또한, 도면 5는 음식물 취사 과정에서 실험 조건 A를 적용했을 때 냄비 내부 온도와 주변 온도를 그래프로 도시한 도면인데, 도면 5에서 빨간 선은 냄비 내부 온도를 나타내고 검은 선은 주변 온도를 나타낸다.
또한, 빨간 선에서 동그라미 1번 구간은 음식물의 가열을 시작하여 물이 끓기 시작하는 지점이고, 동그라미 2번 구간은 음식물이 끓기 시작하여 타기 직전까지의 지점이며, 동그라미 3번 구간은 음식물이 타고 있는 구간을 나타낸다.
이때, 2번 구간과 3번 구간에서 온도가 급속히 떨어지는 구간은 적외선 온도 센싱 모듈(1)의 광선이 음식물을 끓일 때 발생된 수증기의 간섭에 의해 영향을 받은 것이라 추정된다.
또한, 검은 선으로 표시된 주변 온도는 가스 레인지 점화와 동시에 상승을 시작하여 음식물이 끓기 시작하는 지점까지 온도가 상승하다가 그 이후에는 일정한 온도로 유지되었다.
여기서 계속되는 작은 온도 변화는 팬이 공기를 흡수하는 과정에서 발생된 것으로 추정된다.
한편, 도면 6은 음식물 취사 과정에서 실험 조건 A를 적용했을 때 주변 습도를 그래프로 도시한 도면인데, 음식물 가열과 동시에 습도가 떨어지다가 음식물이 끓는 지점에서 다시 습도가 올라감을 알 수 있다.
또한, 음식물이 증발되는 구간과 타는 구간에서 습도가 지속적으로 떨어짐을 알 수 있다.
도면 7는 음식물 취사 과정에서 실험 조건 B를 적용했을 때 냄비 뚜껑 온도와 주변 온도를 그래프로 도시한 도면으로서 빨간 선은 냄비 뚜껑의 온도이고, 검은 색은 주변 온도이다.
냄비 뚜껑의 온도에서 동그라미 1번 구간은 음식물의 가열을 시작하여 물이 끓기 시작하는 지점이고, 동그라미 2번 구간은 음식물이 끓기 시작하여 타기 직전까지의 지점이며, 동그라미 3번 구간은 음식물이 계속적으로 타고 있는 구간을 나타낸다.
이때, 1번 구간에서는 온도가 급격히 상승하고 2번 구간과 3번 구간에서는 온도 변화가 거의 없으며 3번 구간에서 온도가 지속적으로 상승되었다.
반면, 검은 선으로 표시된 주변 온도는 끓기 시작하면서 온도 변화가 심하게 나타났는데, 이는 팬에 의해 수증기가 후드속으로 빨려 들어가면서 나타난 현상으로 추정된다.
도면 8은 음식물 취사 과정에서 실험 조건 B를 적용했을 때 주변 습도를 그래프로 도시한 도면으로서 음식물 가열과 동시에 습도가 떨어지다가 음식물이 끓는 지점에서 습도가 다시 올라감을 알 수 있다.
상기와 같은 현상은 물이 증발하기 직전까지는 음식물을 가열할 때 발생된 열에 의해 습도가 낮아지다가 물이 증발하면서 습도가 높아짐을 알 수 있다.
도면 9는 음식물 취사 과정에서 실험 조건 C를 적용했을 때 냄비 내부 온도와 주변 온도를 그래프로 도시한 도면으로서, 빨간 선은 냄비 내부 온도를 나타내고 검은 선은 주변 온도를 나타낸다.
동그라미 1번 구간은 도면 9에 도시한 바와 같이, 음식물의 가열을 시작하여 음식물이 끓기 시작하는 지점이고, 동그라미 2번 구간은 음식물이 끓기 시작하여 타기 직전까지의 지점이며, 동그라미 3번 구간은 음식물이 지속적으로 타고 있는 구간을 나타낸다.
이때, 1번 구간에서는 온도가 급격히 상승하다가 2번 구간과 3번 구간에서는 온도 변화가 거의 없었으며, 3번 구간을 지나면서 온도가 지속적으로 상승하였다.
또한, 검은 선으로 표시된 주변 온도는 처음에는 온도가 서서히 상승하다가 음식물이 끓기 시작하면서 온도 변화가 심하게 나타남을 알 수 있는데, 이와 같은 현상은 팬에 의해 수증기가 후드 속으로 빨려들어가면서 나타난 현상으로 추정된다.
도면 10은 음식물 취사 과정에서 실험 조건 C를 적용했을 때 주변 습도를 그래프로 도시한 도면으로서 주변 습도는 도면 10에 도시한 바와 같이, 음식물 가열과 동시에 떨어지다가 음식물이 끓는 지점에서 다시 올라감을 알 수 있는데, 이는 물이 증발하기 직전까지는 음식물을 가열할 때 발생되는 열에 의해 습도가 낮아지다가 물이 증발하면서 다시 습도가 올라감을 알 수 있다.
이때, 타는 구간에서는 음식물에 포함된 수분이 모두 증발됨으로 열이 계속 발생되어 주변 습도가 떨어지게 된다.
도면 11은 음식물 취사 과정에서 실험 조건 D를 적용했을 때 냄비 뚜껑 온도와 주변 온도를 그래프로 도시한 도면으로서 음식물이 끓기 시작하는 1번 구간에서는 냄비 뚜껑의 온도가 급격히 상승하다가 음식물이 끓기 시작하여 타기 직전까지의 지점 2번 구간과 음식물이 타는 3번 구간 사이에서는 온도 변화가 거의 없었다.
또한, 음식물이 타는 3번 구간을 지나면서 냄비 뚜껑의 온도가 지속적으로 상승함을 알 수 있다.
반면, 검은 색으로 표시된 주변 온도는 온도가 서서히 상승되다가 음식물이 끓기 시작하면서 온도 변화가 심하게 나타남을 알 수 있는데, 이는 팬에 의해 수증기가 후드 속으로 빨려들어가면서 나타난 현상으로 추정된다.
도면 12는 음식물 취사 과정에서 실험 조건 D를 적용했을 때 주변 습도를 그래프로 도시한 도면으로서 도면 12에 도시한 바와 같이, 음식물 가열과 동시에 습도가 떨어지다가 음식물이 끓는 지점에서 습도가 올라감을 알 수 있다. 이와 같은 현상은 물이 증발하기 직전까지는 음식물을 가열하였을 때 발생되는 열에 의해 습도가 낮아지다가 물이 증발되면서 습도가 올라감을 알 수 있다.
또한, 음식물이 타는 구간에서는 음식물이 포함하고 있는 수분이 모두 증발되었으므로 주변에 공급되는 수분이 없는 상태로 열이 계속 발생되기 때문에 주변 습도가 떨어진다.
도면 13은 음식물 취사 과정에서 실험 조건 E를 적용했을 때 냄비 내부 온도와 주변 온도를 그래프로 도시한 도면으로서 음식물이 끓기 시작하는 1번 구간에서는 냄비 내부 온도가 급격히 상승하다가 음식물이 끓기 시작하여 타기 직전까지의 지점 2번 구간과 음식물이 타는 3번 구간 사이에서는 온도 변화가 거의 없었다.
또한, 음식물이 타는 3번 구간을 지나면서 냄비 뚜껑의 온도가 지속적으로 상승함을 알 수 있다.
반면, 검은 색으로 표시된 주변 온도는 온도가 서서히 상승되다가 음식물이 끓기 시작하면서 온도 변화가 심하게 나타남을 알 수 있는데, 이는 팬에 의해 수증기가 후드 속으로 빨려들어가면서 나타난 현상으로 추정된다.
도면 14는 음식물 취사 과정에서 실험 조건 E를 적용했을 때 주변 습도를 그래프로 도시한 도면으로서 음식물 가열과 동시에 습도가 떨어지다가 음식물이 끓는 지점에서 습도가 올라감을 알 수 있다. 이와 같은 현상은 물이 증발하기 직전까지는 음식물을 가열할 때 발생되는 열에 의해 습도가 낮아지다가 물이 증발되면서 습도가 올라감을 알 수 있다.
또한, 음식물이 타는 구간에서는 음식물이 포함하고 있는 수분이 모두 증발되었으므로 주변에 공급되는 수분이 없는 상태로 열이 계속 발생되기 때문에 주변 습도가 떨어진다.
도면 15는 음식물 취사 과정에서 실험 조건 E를 적용했을 때 냄비 뚜껑 온도와 주변 온도를 그래프로 도시한 도면으로서 음식물이 끓기 시작하는 1번 구간에서는 냄비 뚜껑의 온도가 급격히 상승하다가 음식물이 끓기 시작하여 타기 직전까지의 지점 2번 구간과 음식물이 타는 3번 구간 사이에서는 온도 변화가 거의 없었다.
또한, 음식물이 타는 3번 구간을 지나면서 냄비 뚜껑의 온도가 지속적으로 상승함을 알 수 있다.
반면, 검은 색으로 표시된 주변 온도는 온도가 서서히 상승되다가 음식물이 끓기 시작하면서 온도 변화가 심하게 나타남을 알 수 있는데, 이는 팬에 의해 수증기가 후드 속으로 빨려들어가면서 나타난 현상으로 추정된다.
도면 16은 음식물 취사 과정에서 실험 조건 E를 적용했을 때 주변 습도를 그래프로 도시한 도면으로서 음식물 가열과 동시에 습도가 떨어지다가 음식물이 끓는 지점에서 습도가 올라감을 알 수 있다. 이와 같은 현상은 물이 증발하기 직전까지는 음식물을 가열할 때 발생되는 열에 의해 습도가 낮아지다가 물이 증발되면서 습도가 올라감을 알 수 있다.
또한, 음식물이 타는 구간에서는 음식물이 포함하고 있는 수분이 모두 증발되었으므로 주변에 공급되는 수분이 없는 상태로 열이 계속 발생되기 때문에 주변 습도가 떨어진다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 이산화탄소 및 온·습도를 센싱하여 화재 징조를 예측하는 기계 설비 장치는 적외선 온도 센싱 모듈(1)을 이용하여 음식물을 가열 시 음식물의 온도 변화를 직접 측정할 수 있고, 온·습도 센싱 모듈(5)을 이용하여 가열중인 음식물 주변의 온도 변화를 측정할 수 있으며, 음식물을 가열할 때 발생되는 이산화탄소의 농도를 이산화탄소 센싱 모듈(3)을 이용하여 측정할 수 있다.
또한, 본 발명에 갖추어진 제어부(7)는 적외선 온도 센싱 모듈(1)과 이산화탄소 센싱 모듈(3) 및 온·습도 센싱 모듈(5)을 제어하여 센싱 데이터를 입력받고 입력받은 센싱 데이터를 실제 온도값이나 이산화탄소 농도 및 습도값으로 환산하여 세븐 세그먼트(9)에 표시하고 상기 온도값이나 이산화탄소 농도 및 습도값이 기준치를 초과하였을 때 부져(15)를 작동시켜 경보음을 발생시킴으로써 화재 징조를 예측한 다음 알릴 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 이산화탄소 및 온·습도를 센싱하여 화재 징조를 예측하는 기계 설비 장치는 주택이나 특히 기계 설비 시스템에서의 화재의 발생을 미리 예측하여 화재 징조를 알림으로써 화재로 인한 재산 손실과 인명 손실을 억제할 수 있다.
1. 적외선 온도 센싱 모듈 3. 이산화탄소 센싱 모듈
5. 온·습도 센싱 모듈 7. 제어부
9. 세븐 세그먼트 13. 통신부
15. 부져 17. 모드 변경 스위치
21. 다운 스위치 23. 알람 설정 스위치
25. 제1 LED 27. 제2 LED
29. 제3 LED 31. 어뎁터
33. 제1 감압 수단 35. 제2 감압 수단
37. 제3 감압 수단 39. 배터리
41a. 다이오드
5. 온·습도 센싱 모듈 7. 제어부
9. 세븐 세그먼트 13. 통신부
15. 부져 17. 모드 변경 스위치
21. 다운 스위치 23. 알람 설정 스위치
25. 제1 LED 27. 제2 LED
29. 제3 LED 31. 어뎁터
33. 제1 감압 수단 35. 제2 감압 수단
37. 제3 감압 수단 39. 배터리
41a. 다이오드
Claims (4)
- 특정 기기 내의 온도 변화를 감지하는 적외선 온도 센싱 모듈(1)과;
공기 중에 포함된 이산화탄소 농도를 측정하는 이산화탄소 센싱 모듈(3);
특정 기기 주변의 온도 및 습도 변화를 측정하는 온·습도 센싱 모듈(5);
상기 적외선 온도 센싱 모듈(1)과 이산화탄소 센싱 모듈(3) 및 온·습도 센싱 모듈(5)을 제어하여 센싱 데이터를 입력받고, 입력받은 센싱 데이터를 실제 온도값이나 이산화탄소 농도 및 습도값으로 환산하여 세븐 세그먼트(9)에 표시하고, 상기 온도값이나 이산화탄소 농도 및 습도값이 알람 설정 기준치와 같거나 알람 설정 기준치를 초과하였을 때 부져(15)를 작동시켜 경보음을 발생시키는 제어부(7);
상기 제어부(7)의 제어 신호에 따라 온도값이나 이산화탄소 농도 및 습도값을 표시하는 세븐 세그먼트(9);
상기 제어부(7)에 의해 온도, 이산화탄소, 습도값으로 환산된 데이터를 컴퓨터의 데이터 요청에 따라 컴퓨터로 전송하는 통신부(13);
및 상기 제어부(7)의 제어 신호에 따라 경보음을 발생하는 부져(15)(Buzzer)로 이루어지고,
온 또는 오프 상태에 따라 제어부(7)에 하이(High) 또는 로우(Low) 제어 신호를 전송하여 제어부(7)가 온도값과 습도값 및 이산화탄소의 농도값을 소정 시간 간격마다 세븐 세그먼트(9)에 순차적으로 표시하는 자동 모드로 동작되는지 또는 제어부(7)가 온도값과 습도값 및 이산화탄소의 농도값을 스위치의 동작에 따라 한 개씩 세븐 세그먼트(9)에 표시하는 수동 모드로 동작되는지를 설정하는 모드 변경 스위치(17)와,
스위치가 동작되었을 때 제어부(7)가 화재 징조 감지 시 경보를 발생시키는 온도 기준치와 습도 기준치, 이산화탄소 농도의 기준치를 재설정하는 모드로 진입하고 기준치 재설정 모드로 진입하였을 때 재설정 항목을 선택하는 신호를 발생하고 업 스위치(19)나 다운 스위치(21)를 통해 기준치를 변경 했을 때 변경된 기준치를 선택 및 고정하는 알람 설정 스위치(23),
수동 모드 시 세븐 세그먼트(9)에 표시된 어느 한 개의 센싱값을 다른 한 개의 센싱값으로 변경하고 알람 설정 스위치(23)가 작동되어 기준치를 재설정하는 모드로 진입했을 때 재설정 항목을 선택하거나 기준치를 상 방향으로 올리는 업(Up) 스위치,
및 수동 모드 시 세븐 세그먼트(9)에 표시된 어느 한 개의 센싱값을 다른 한 개의 센싱값으로 변경하고 알람 설정 스위치(23)가 작동되어 기준치를 재설정하는 모드로 진입했을 때 재설정 항목을 선택하거나 기준치를 하 방향으로 내리는 다운(Down) 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 및 온·습도를 센싱하여 화재 징조를 예측하는 기계 설비 장치.
- 삭제
- 제1 항에 있어서,
자동 모드 또는 수동 모드에 따라 점등되거나 소등됨으로써 상기 적외선 온도 센싱 모듈(1)과 이산화탄소 센싱 모듈(3) 및 온·습도 센싱 모듈(5)로부터 센싱된 결과를 세븐 세그먼트(9)에 순차적으로 표시하는 자동 모드인지 또는 상기 적외선 온도 센싱 모듈(1)과 이산화탄소 센싱 모듈(3) 및 온·습도 센싱 모듈(5)로부터 센싱된 결과를 스위치의 동작에 따라 세븐 세그먼트(9)에 한 개씩 표시하는 수동 모드인지를 구분하여 표시하는 제1 LED(25)와,
상기 세븐 세그먼트(9)에 이산화탄소 농도가 수치로 표시됨과 동시에 점등됨으로써 이산화탄소의 농도 단위 PPM을 빛으로 표시하는 제2 LED(27),
및 알람이 설정되었을 때 점등되는 제3 LED(29)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 및 온·습도를 센싱하여 화재 징조를 예측하는 기계 설비 장치.
- 제1 항에 있어서,
상기 제어부(7)는 적외선 온도 센싱 모듈(1)과 이산화탄소 센싱 모듈(3) 및 온·습도 센싱 모듈(5)를 이용하여 도출된 온도값과 이산화탄소 농도 및 습도값을 세븐 세그먼트(9)에 표시함과 동시에 상기 통신부(13)를 통해 컴퓨터로 온도값과 이산화탄소 농도 및 습도값을 전송하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 및 온·습도를 센싱하여 화재 징조를 예측하는 기계 설비 장치.
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| KR1020190002142A KR101968464B1 (ko) | 2019-01-08 | 2019-01-08 | 이산화탄소 및 온·습도를 센싱하여 화재 징조를 예측하는 기계 설비 장치 |
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|---|---|---|---|
| KR1020190002142A KR101968464B1 (ko) | 2019-01-08 | 2019-01-08 | 이산화탄소 및 온·습도를 센싱하여 화재 징조를 예측하는 기계 설비 장치 |
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| KR1020190002142A KR101968464B1 (ko) | 2019-01-08 | 2019-01-08 | 이산화탄소 및 온·습도를 센싱하여 화재 징조를 예측하는 기계 설비 장치 |
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2019
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