KR102022995B1 - 자가진단 기능 및 고속 스캔 기능을 위한 화재감지기 - Google Patents

자가진단 기능 및 고속 스캔 기능을 위한 화재감지기 Download PDF

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KR102022995B1
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Abstract

본 발명에 따른 자가진단 기능 및 고속 스캔 기능을 위한 화재감지는 열감지 또는 연기감지로 화재 발생 여부를 감지하거나 온도 또는 습도 아날로그 데이터 값을 센싱하는 화재센서부;와, 브릿지 다이오드(D1 ~ D4)로 구성되고 2선식 선로와 연결되어 중계장치로부터 전송되는 데이터 신호를 DC 전원으로 정류하는 전원통신모듈;과 상기 전원통신모듈과 연결되어 정류된 DC 전원을 공급받아 화재감지기에 필요한 전원으로 변환하여 공급하는 전원부;와 상기 전원통신모듈과 연결되고 화재감지기의 송신패킷을 송신신호로 변환하여 중계장치로 송신하는 송신부;와 중계장치로부터 전송되는 데이터 신호의 데이터를 수신하는 수신부;와 설정시간이 경과하면 세트되는 타이머;와 화재센서부와 전원통신모듈과 전원부와 송신부와 수신부와 타이머를 제어하는 제1 제어부를 포함한다. 본 발명에 의하면 자가진단 기능을 통하여 화재수신기 설치 전에라도 중계장치가 화재감지기 등 단말의 상태를 진단할 수 있고, 고속스캔 기능을 통하여 하나의 통신 선로에 다수의 아날로그 감지기가 연결되는 경우 응답속도를 높이고 연결되는 단말의 개수를 확장할 수 있다.

Description

자가진단 기능 및 고속 스캔 기능을 위한 화재감지기 {Fire Detecter For self-diagnosis and high speed scanning}
본 발명은 화재감지기에 관한 것으로서 보다 구체적으로는 2선식 선로를 통하여 전원 공급과 데이터 송수신이 동시에 이루어지는 전원선통신방식으로 연결되어 자가진단 기능 및 고속 스캔 기능을 수행할 수 있는 화재감지기에 관한 것이다.
건물 등에서 화재발생을 감지하고 경보를 하기 위한 화재감지 시스템은 열감지 또는 연기감지식 화재감지기를 이용하여 화재발생 여부를 감지하고 경보 신호를 화재수신기로 보내어 화재 경보를 발생시키게 된다. 화재수신기는 건축물의 화재 감시와 경보를 위하여 설치된 연기/온도 화재감지기와 경종 등의 경보설비 또는 소화설비 연동을 위한 입출력 장치를 갖추고 있는 장비이다. 아파트와 같이 대규모의 건축물의 경우 화재수신기의 입출력 단자에 연결해야 할 화재감지기 등과 같은 단말의 개수가 너무 많아 화재수신기 본체에 모든 단말을 직접 연결하기가 곤란하거나, 화재수신기와 단말과의 거리가 멀어 직접 연결이 곤란한 상황이 자주 있다. 이런 경우에는 구역별로 중계기 또는 중계반으로 호칭되는 중계장치를 설치하고 화재감지기 등의 단말들과 연결하여 시리얼 통신 등의 방법으로 해당 단말들의 입출력 데이터를 중계장치가 받아 화재수신기에 송수신하도록 할 수 있다. 이렇게 통신방식으로 화재감지기 등 단말과 중계장치가 연결되는 경우 전원선로와 통신선로를 별개로 설치하는 시공상의 경제적인 문제를 해결하거나, 기존의 접점 방식의 구형 화재감지기 선로를 이용할 수 있도록 하려면 2선식 선로를 이용하여 중계장치로부터 화재감지기 등 단말로 전원 공급과 데이터 송수신을 동시에 할 수 있어야 한다. 이런 경우 중계장치는 송신 신호를 통하여 다수의 감지기에 전원을 공급하게 되는데 너무 많은 수의 화재감지기가 연결되는 경우 전원부하의 증가로 인하여 화재감지기 등 단말과 중계장치와의 통신이 동작불능상태에 이를 수 있다.
또한 하나의 통신 선로를 통하여 다수의 화재감지기로부터 데이터를 수집하기 위해서는 순차적으로 화재감지기 등 접속된 장치들의 상태를 확인하는 폴링(polling) 방식을 사용하는데 하나의 통신선로에 화재감지기 등의 단말이 너무 많이 연결되거나, 아날로그 데이터와 같이 송신 패킷 길이가 긴 경우에는 저속도의 통신속도를 사용하는 화재감지기로서는 응답에 필요한 시간이 길어지게 되므로 전체 화재감지기들을 스캔하는데 걸리는 시간이 길어져서 화재경보가 늦게 전달될 수도 있다는 문제가 발생할 수 있다.
한편 일반적인 건축물의 전기시설 설치공사 단계에서는 먼저 화재감지기 등의 입출력 단말장치와 중계장치 등이 구역별로 설치되고 화재수신기는 건축물의 전기공사의 마지막 단계에서 설치된다. 기존의 중계장치에는 단순히 데이터 중계기능만 있어서 중계장치에서 화재감지기 등의 단말의 상태를 확인할 수 없었다. 이에 따라 공사 마지막 단계가 끝나고 화재수신기가 설치되어야만 각 구역의 화재감지기 및 경보장치의 정상 설치 유무를 점검할 수 있었다. 이 경우 단말의 설치 상태가 문제가 있는 경우 공사가 완료된 부분을 재시공해야 하는 등의 문제로 수정이 용이하지 않은 경우가 종종 발생하므로 중계장치를 이용하여 공사중에도 화재감지기 등 단말의 설치 상태를 점검하여야할 필요성이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-062197호(2006.07.10.)
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위하여 2선식 전원선로를 이용하여 전원 공급과 통신을 동시에 사용하는 경우 다수의 단말을 연결하였을시 발생할 수 있는 전원부하의 증가로 인한 문제를 최소화하여 하나의 통신선로에 연결 가능한 화재감지기의 설치 개수를 확장할 수 있고 자가진단 기능 및 고속 스캔 기능을 위한 화재감지기를 제공한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 화재감지기는 열감지 또는 연기감지로 화재 발생 여부를 감지하거나 온도 또는 습도 아날로그 데이터 값을 센싱하는 화재센서부;와, 브릿지 다이오드(D1 ~ D4)로 구성되고 2선식 선로와 연결되어 중계장치로부터 전송되는 데이터 신호를 DC 전원으로 정류하는 전원통신모듈;과 상기 전원통신모듈과 연결되어 정류된 DC 전원을 공급받아 화재감지기에 필요한 전원으로 변환하여 공급하는 전원부;와 상기 전원통신모듈과 연결되고 화재감지기의 송신패킷을 송신신호로 변환하여 중계장치로 송신하는 송신부;와 중계장치로부터 전송되는 데이터 신호의 데이터를 수신하는 수신부;와 설정시간이 경과하면 세트되는 타이머;와 화재센서부와 전원통신모듈과 전원부와 송신부와 수신부와 타이머를 제어하는 제1 제어부를 포함하고, 제1 제어부는 설정시간 동안 화재감지기를 휴면모드로 전환하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제1 제어부는 수신부로부터 수신되는 데이터의 수신자 주소가 자신의 주소와 일치하지 않는 경우 타이머를 동작시킨 후 화재감지기를 휴면모드로 전환하고, 설정시간이 경과하여 타이머가 세트되면 화재감지기를 활동모드로 전환함으로서 전원통신선로의 전원부하를 경감하는 것을 특징으로 한다.
상기 설정시간은 다른 화재감지기가 중계장치로 데이터 송신을 완료할 수 있는 시간 범위인 것을 특징으로 한다.
상기 수신부는 브릿지 다이오드 중 D1 캐소드와 D2 애노드의 연결부분과 접지 사이의 전압변동을 검출하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 송신 패킷은 가변길이 송신패킷으로 구성되고, 상기 송신부는 2선식 선로의 부하를 변동시켜 2선식 선로에 인가되는 전압을 변동시킴으로서 송신신호를 중계장치로 전송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 화재감지기를 통하여 2선식 선로를 이용하여 전원 공급과 통신을 동시에 사용하는 경우 다수의 단말을 연결하였을시 발생할 수 있는 전원부하의 증가로 인한 문제를 최소화하여 하나의 통신선로에 연결될 수 있는 화재감지기의 설치 개수를 확장할 수 있다.
본 발명의 화재감지기 고속스캔 방법을 통하여 하나의 통신 선로에 다수의 아날로그 감지기가 연결되는 경우 응답속도를 높이고 연결되는 단말의 개수를 확장할 수 있다.
본 발명의 중계장치를 이용한 화재감지기의 자가진단 방법을 통하여 화재수신기 설치 전에라도 중계장치가 화재감지기 등 단말의 상태를 진단할 수 있으므로 공사현장에서 시공상의 편익를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 화재감지기를 포함하는 화재감지 시스템의 전체적인 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 화재감지기의 전원통신모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 화재감지 시스템에서 사용되는 반이중통신방식의 데이터 신호 파형을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 화재감지기의 가변길이 송신패킷을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 화재감지기의 고속스캔 기능을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 발명에 따른 중계장치의 자가진단 기능을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 발명에 따른 중계장치의 자가진단 결과를 보여주는 디스플레이부의 예시를 설명하기 위한 도면이다.
본 명세서에서 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어” 있다거나 “직접 접속되어” 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 “~사이에”와 “바로~사이에” 또는 “~에 이웃하는”과 “~에 직접 이웃하는” 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어를 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 화재감지기와 자가진단 기능/방법 및 고속 스캔 기능/방법에 관하여 살펴보기로 한다.
본 발명에 따른 화재감지기를 포함하는 화재감지 시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이 화재감지기(100) 및 중계장치(200)를 포함한다.
화재감지기(100)는 일반적인 열감지 또는 연기감지 화재감지기일 수 있으며, 온도 또는 습도를 센싱하여 측정하는 아날로그 화재감지기일 수도 있다. 중계장치(200)는 중계반 또는 중계기라고도 하며 일반적으로 화재감시기와 화재수신기 사이에 설치되어 화재감지기의 화재 경보 등의 상태를 화재수신기로 전달하는 기능을 수행한다. 최근 건물의 대형화로 화재감지기의 설치 수량이 점점 증가하는 경향이 있어 중계장치(200)의 역할이 점차 고도화되고 스마트화되는 추세에 있다. 도 1을 참조하면 중계장치(200)에는 다수의 화재감지기(100)가 2선식 선로(전원선)을 통하여 연결될 수 있으며 2선식 선로는 중계장치(200)로부터 화재감지기(100)로 전원을 공급함과 동시에 중계장치(200)와 화재감지기(100) 간의 통신선로의 역할도 수행한다.
도 2를 참조하면 2선식 선로를 통한 통신은 반이중 통신방식으로 이루어진다. 먼저 중계장치(200)에서 송신되는 신호는 송신 데이터 비트(Bit)의 상태가 '1'인 경우 +24V로 전송되고 송신 데이터 비트가 '0'인 경우 -24V 전압으로 전송된다. 따라서 송신 신호는 -24V와 +24V를 교대로 전환하게 되는데 이는 화재감지기(100)에서 전원통신모듈(130)의 브릿지 회로를 통하여 데이터 신호가 '0'이든 '1'이든 관계없이 전원을 공급받을 수 있도록 하기 위함이다. 여기서 24V 전압 값은 예시일 뿐이며 현장상황에 따라 12V, 48V 등 다양한 전압이 기준이 될 수 있다.
2선식 선로에는 다수의 화재감지기(100)가 연결될 수 있으므로 화재감지기(100)들은 각자 고유의 주소(ID)를 가져야 한다. 중계장치(200)는 데이터 신호를 보낼때 패킷 헤더에 주소를 명시하여 응답할 화재감지기(100)를 지정할 수 있다. 화재감지기(100)에서 응답하는 송신 신호는 2선식 선로에 + 전압 또는 - 전압이 걸린 상태에서 전송된다. 만약 전압이 없다면 화재감지기(100)는 전원을 공급받을 수가 없어서 자체적인 배터리가 없는 한 응답이 불가능하기 때문이다. 도 2를 참조하면 화재감지기(100)의 송신 신호는 2선식 선로에 고용량의 부하를 인가함으로서 선로의 전압을 조금씩 변동시키는 방식으로 전송한다. 중계장치(200)는 감지기통신부(230)가 이러한 전압변동을 감지하여 화재감지기(100)로부터의 송신 신호를 수신하게 된다. 한편 2선식 선로에 연결되는 화재감지기가 증가하면 선로의 전원부하가 증가하게 된다. 선로의 전원부하가 증가하면 특정 화재감지기가 송신하여야 할 때 선로에 인가해야 하는 고용량 부하의 부하량도 증가하게 된다. 따라서 소형으로 구현되어야 하는 화재감지기의 특성상 송신시에 인가해야 할 고용량 부하량을 무한히 증가시키는 것은 곤란하기 때문에 이에 대한 해결방안이 필요하고, 본 발명에서는 타이머(140)를 이용하여 휴면모드와 활동모드를 도입한 것이다.
본 발명에 따른 화재감지기(100)는 도 1을 참조하면 열감지 또는 연기감지로 화재 발생 여부를 감지하거나 온도 또는 습도 아날로그 데이터 값을 센싱하는 화재센서부(120);와 2선식 선로와 연결되어 중계장치(200)로부터 전송되는 데이터 신호를 DC 전원으로 정류하는 전원통신모듈(130);과 상기 전원통신모듈(130)과 연결되어 정류된 DC 전원을 공급받아 화재감지기(100)에 필요한 전원으로 변환하여 공급하는 전원부(150);와 상기 전원통신모듈(130)과 연결되고 화재감지기(100)의 송신패킷을 송신신호로 변환하여 중계장치(200)로 송신하는 송신부(160);와 상기 2선식 선로의 어느 하나의 선과 연결되어 중계장치(200)로부터 전송되는 데이터 신호의 데이터를 수신하는 수신부(170);와 설정시간이 경과하면 세트되는 타이머(140);와 화재센서부(120)와 전원통신모듈(130)과 전원부(150)와 송신부(160)와 수신부(170)와 타이머(140)를 제어하는 제1 제어부(110)를 포함한다.
상기 제1 제어부(110)는 설정시간 동안 화재감지기(100)를 휴면모드(Sleep Mode)로 전환하는 것을 특징으로 한다.
화재센서부(120)는 축열식 또는 차동식 열감지 센서일 수 있고, 광전식 연기감지 센서일 수 있다. 또한 화재센서부(120)는 아날로그 센서로서 온도 센서 또는 습도 센서로 구성될 수 있다. 이 경우 출력 값은 아날로그 데이터 값일 수 있으며 일반적인 경우 아날로그 데이터 값은 3바이트 길이를 갖는다.
도 3을 참조하면 전원통신모듈(130)은 브릿지 다이오드(D1 ~ D4) 회로로 구성된다. 브릿지 다이오드 회로는 2식 선로와 연결되어 중계장치(200)로부터 전송되는 데이터 신호로부터 DC 전원을 정류하여 화재감지기(100) 내부의 전원으로 사용할 수 있도록 한다. 중계장치(200)로부터 전송되는 데이터 신호는 +와 - 전압으로 구성되므로 데이터 비트(Bit)의 상태( 0 또는 1 )와 관계없이 DC 전원을 화재감지기(100)로 공급할 수 있다. 브릿지 다이오드 회로의 다이오드 D1과 D4의 애노드는 접지와 연결되고, D1의 캐소드와 D2의 애노드는 수신부(170)과 연결되며, D2와 D3의 캐소드는 송신부(160) 및 전원부(150)와 연결된다.
전원부(150)는 전원통신모듈(130)과 연결되어 정류된 DC 전원을 공급받아 화재감지기(100)에 필요한 전원으로 변환하여 공급한다. 화재감지기(100) 내부에서 각종 소자들을 구동하는 전압은 2선식 선로로부터 정류되는 전압과 다를 수 있기 때문이다. 전원부(150)가 공급하는 전압은 화재감지기 내부의 각종 소자들을 구동하기 위한 3.3V 일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
송신부(160)는 상기 전원통신모듈(130)과 연결되어 화재감지기(100)의 송신패킷을 송신신호로 변환하여 중계장치(200)로 송신한다. 상기 송신패킷은 도 5에 도시된 바와 같이 가변길이 송신패킷으로 구성될 수 있다. 화재감지기(100)의 송신부(160)는 2선식 선로에 고용량의 부하를 인가하여 의 부하를 변동시켜 2선식 선로에 인가되는 전압을 변동시킴으로서 송신 신호를 중계장치(200)로 전송한다. 이를 위해 송신부(160)는 전원통신모듈(130)과 전원부(150)가 연결되는 접점(D2와 D3의 캐소드)에 같이 연결될 수 있다.
수신부(170)는 상기 2선식 선로의 어느 하나의 선과 연결되어 중계장치(200)로부터 전송되는 데이터 신호의 데이터를 수신한다. 보다 구체적으로는 브릿지 다이오드 중 D1 캐소드와 D2 애노드의 연결부분과 접지 사이의 전압 변동을 검출하도록 구성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 수신부(170)는 D4 캐소드와 D3 애노드의 연결부분과 접지 사이의 전압 변동을 검출하도록 구성될 수도 있다.
타이머(140)는 동작시간을 설정할 수 있으며 타이머(140) 동작이 시작되면 설정된 시간이 경과 후에 타이머(140)가 세트(set up)된다. 세트의 의미는 설정된 시간이 경과하였음을 알리는 신호로서 제1 제어부(110)에게 추후 설명하게 될 휴면모드의 지속시간이 종료되었음을 알리는 역할을 하게 된다.
제1 제어부(110)는 화재센서부(120)와 전원통신모듈(130)과 전원부(150)와 송신부(160)와 수신부(170)와 타이머(140)를 제어한다. 제1 제어부(110)는 화재센서부(120)의 센싱 결과를 송신패킷에 실어 송신부(160)를 통해 중계장치(200)로 송신하도록 제어할 수 있다. 제1 제어부(110)는 수신부(170)로부터 수신되는 중계장치(200)로부터의 데이터신호를 해석하여 자신의 주소(ID)와 일치 여부를 판단하고 일치하면 응답하는 기능을 수행한다.
한편 최근 건물의 대형화로 화재감지기(100)의 설치 수량이 증가하는 경향이 있다. 동일한 2선식 선로에 연결되는 화재감지기(100)가 증가하면 이는 중계장치(200)가 공급해야 할 전원부하가 증가하는 결과로 나타난다. 전원부하의 증가는 화재감지기(100)의 송신부(160)가 데이터를 송신하려고 할 때 점점 더 고용량의 부하를 2선식 선로에 인가하여야 하는 부담을 지운다. 그 결과 연결 가능한 화재감지기(100)의 갯수는 한계가 발생하며 기존의 화재감지 시스템에서는 하나의 선로에 최대 128개 정도의 화재감지기(100)를 연결할 수 있었다.
하지만 본 발명의 화재감지기(100)는 타이머(140)를 이용하여 제1 제어부(110)가 휴면모드(Sleep Mode)와 활동모드(Active Mode)로 동작 상태를 제어함으로서 화재감지 시스템의 하나의 선로에 연결 가능한 화재감지기(100)의 개수를 획기적으로 늘릴 수 있다.
보다 구체적으로 상기 제1 제어부(110)는 수신부(170)로부터 수신되는 데이터 패킷의 수신자 주소가 자신의 주소와 일치하지 않는 경우 타이머(140)를 동작시킨 후 화재감지기(100)를 휴면모드로 전환하고, 설정시간이 경과하여 타이머(140)가 세트되면 화재감지기(100)를 활동모드로 전환한다. 휴면모드에서 화재감지기(100)는 2선식 선로에 전원 부담을 주지 않도록 화재센서부(120), 송신부(160), 전원부(150) 등의 동작이 멈추게 된다. 즉 주소가 일치하는 화재감지기(100)만 활동모드가 되고 나머지 화재감지기(100)들은 휴면모드가 되므로 해당 화재감지기(100)는 중계장치(200)로 송신신호를 전송함에 있어서 모든 화재감지기가 활동모드에 있는 경우보다 매우 작은 용량의 부하를 2선식 선로에 인가하여도 되기 때문에 소형의 화재감지기(100)의 송신부담을 경감하는 효과가 있고 그에 따라 같은 선로에 보다 많은 화재감지기(100)의 연결을 가능하게 한다.
타이머(140)의 설정시간은 다른 화재감지기(100)가 중계장치(200)로 데이터 송신을 완료할 수 있는 시간 범위일 수 있다. 화재감지기(100)의 송신패킷은 약 4 ~ 5바이트 길이로 구성될 수 있는데 이는 32 ~ 40비트 길이가 된다. 예를 들어 전송속도가 9600bps라고 한다면 1비트 전송시간은 약 0.1 mS 이므로 설정시간은 최소 4 mS 이상 되어야 한다. 또한 설정시간이 너무 길면 전체 화재감지기(100)를 스캔하는데 소요되는 시간이 증가될 수 있으므로 적절한 시간 설정이 필요하다.
다시 도 1을 참조하면 중계장치(200)는 감지기통신부(230), 디스플레이부(210), 입력부(220) 및 제2 제어부(250)를 포함한다. 중계장치(200)는 하나의 선로에 다수의 화재감지기(100)와 연결될 수 있다. 이러한 하나의 선로를 채널이라 부를 수 있다. 하나의 중계장치(200)에는 다수의 채널을 포함할 수 있도록 구성될 수 있다. 또한 각각의 채널은 다양한 시리얼 통신방식을 이용할 수 있도록 구성될 수도 있을 것이다. 예를 들어 RS-232C, RS-485, RS-422, 모드버스 등의 통신방식이 이용될 수 있다.
상기 감지기통신부(230)는 2선식 선로에 연결되는 복수 개의 화재감지기(100)와 반이중통신방식의 전원선통신방식을 이용하여 데이터를 송신한다. 감지기통신부(230)는 데이터 수신시에도 2선식 선로에 전원을 지속적으로 인가하여 화재감지기(100)로 전원을 공급한다. 화재감지기(100)는 2선식 선로에 고용량의 부하를 인가하는 방식으로 중계장치(200)로 송신신호를 전송하게 되는데 2선식 선로에 고용량의 부하가 인가되면 도 2의 화재감지기(100) 송신신호 패턴과 같이 전압 변동을 일으킨다. 이러한 2선식 선로의 전압 변동을 감지기통신부(230)가 검출하여 화재감지기(100)로부터의 데이터를 수신하게 된다.
중계장치(200)의 수신기통신부(240)는 화재수신기(미도시)와 연결되어 화재감지기(100)들의 상태를 화재수신기(미도시)로 전송하고, 화재수신기로부터의 명령을 수신한다. 화재수신기와의 연결은 이더넷망 또는 이동통신망 등의 고속의 통신 망을 이용할 수 있다.
본 발명에 따른 중계장치(200)는 입력부(220)와 디스플레이부(210) 및 제2 제어부(250)를 포함한다. 이로 인하여 화재수신기가 연결되지 않아도 중계장치(200)가 화재수신기와 같은 단말들의 상태를 직접 점검할 수 있다.
상기 제2 제어부(250)는 입력부(220)를 통하여 자가진단 실행이 선택되면 2선식 선로에 연결되는 복수의 화재감지기(100)를 차례로 호출하고 화재감지기(100)의 응답 신호를 분석하여 복수의 화재감지기(100)의 상태를 디스플레이부(210)에 표시할 수 있다. 입력부(220)와 디스플레이부(210)는 키보드와 모니터와 같이 별개의 장비로 구현될 수 있으며, 필요에 따라 터치스크린에 구현되어 하나의 장비에 포함될 수도 있을 것이다.
도 4를 참조하면 자가진단을 수행하는 방법의 흐름도를 보여준다. 자가진단 방법은 중계장치(200)의 입력부(220)를 통하여 자가진단 기능을 선택하고 자가진단을 수행할 채널을 선택하는 단계, 중계장치(200)가 선택된 채널에 연결된 단말들을 순서대로 호출하고 수신되는 신호를 분석하는 단계, 중계장치(200)가 분석 결과에 따라 해당 단말의 상태를 디스플레이부(210)에 표시하는 단계를 포함한다. 해당 단말의 상태는 단말과의 통신상태, 단말의 종류 및 상태 값, 선로의 단락 유무 등일 수 있다. 도 7은 하나의 채널을 자가진단한 결과를 디스플레이부(210)에 나타내는 하나의 예를 보여주기 위한 도면이다.
상기 단말은 상술한 본 발명에 따른 화재감지기(100)일 수 있다. 화재감지기(100)는 도 1을 참조하면 열감지 또는 연기감지로 화재 발생 여부를 감지하거나 온도 또는 습도 아날로그 데이터 값을 센싱하는 화재센서부(120);와 2선식 선로와 연결되어 중계장치(200)로부터 전송되는 데이터 신호를 DC 전원으로 정류하는 전원통신모듈(130);과 상기 전원통신모듈(130)과 연결되어 정류된 DC 전원을 공급받아 화재감지기(100)에 필요한 전원으로 변환하여 공급하는 전원부(150);와 상기 전원통신모듈(130)과 연결되고 화재감지기(100)의 송신패킷을 송신신호로 변환하여 중계장치(200)로 송신하는 송신부(160);와 상기 2선식 선로의 어느 하나의 선과 연결되어 중계장치(200)로부터 전송되는 데이터 신호의 데이터를 수신하는 수신부(170);와 설정시간이 경과하면 세트되는 타이머(140);와 화재센서부(120)와 전원통신모듈(130)과 전원부(150)와 송신부(160)와 수신부(170)와 타이머(140)를 제어하는 제1 제어부(110)를 포함한다.
도 3을 참조하면 전원통신모듈(130)은 브릿지 다이오드(D1 ~ D4) 회로로 구성된다. 브릿지 다이오드 회로는 2식 선로와 연결되어 중계장치(200)로부터 전송되는 데이터 신호로부터 DC 전원을 정류하여 화재감지기(100) 내부의 전원으로 사용할 수 있도록 한다. 중계장치(200)로부터 전송되는 데이터 신호는 +와 - 전압으로 구성되므로 데이터의 상태( 0, 1 )와 관계없이 DC 전원을 화재감지기(100)로 공급할 수 있다. 다이오드 D1과 D4의 애노드는 접지와 연결되고, D2와 D2의 캐소드는 송신부(160) 및 전원부(150)와 연결된다.
전원부(150)는 전원통신모듈(130)과 연결되어 정류된 DC 전원을 공급받아 화재감지기(100)에 필요한 전원으로 변환하여 공급한다. 화재감지기(100) 내부에서 각종 소자들을 구동하는 전압은 2선식 선로에서 정류되는 전압과 다를 수 있기 때문이다. 전원부(150)가 공급하는 전압은 3.3V 일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
송신부(160)는 상기 전원통신모듈(130)과 연결되어 화재감지기(100)의 송신패킷을 송신신호로 변환하여 중계장치(200)로 송신한다. 상술한 바와 같이 2선식 선로의 부하를 변동시켜 2선식 선로에 인가되는 전압을 변동시킴으로서 송신 신호를 중계장치(200)로 전송한다. 이를 위해 송신부(160)는 전원통신모듈(130)과 전원부(150)가 연결되는 접점(D2와 D2의 캐소드)에 같이 연결될 수 있다.
수신부(170)는 상기 2선식 선로의 어느 하나의 선과 연결되어 중계장치(200)로부터 전송되는 데이터 신호의 데이터를 수신한다. 보다 구체적으로는 브릿지 다이오드 중 D1 캐소드와 D2 애노드의 연결부분과 접지 사이의 전압 변동을 검출하도록 구성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 수신부(170)는 D4 캐소드와 D3 애노드의 연결부분과 접지 사이의 전압 변동을 검출하도록 구성될 수도 있다.
타이머(140)는 동작시간을 설정할 수 있으며 타이머(140) 동작이 시작되면 설정된 시간이 경과후에 타이머(140)가 세트(set up)된다. 세트의 의미는 설정된 시간이 경과하였음을 알리는 신호로서 제1 제어부(110)에게 추후 설명하게 될 휴면모드의 지속시간이 종료되었음을 알리는 역할을 하게 된다.
제1 제어부(110)는 화재센서부(120)와 전원통신모듈(130)과 전원부(150)와 송신부(160)와 수신부(170)와 타이머(140)를 제어한다. 제1 제어부(110)는 화재센서부(120)의 센싱 결과를 송신 패킷에 실어 송신부(160)를 통해 중계장치(200)로 송신하도록 제어할 수 있다. 제1 제어부(110)는 수신부(170)로부터 수신되는 중계장치(200)로부터의 데이터신호를 해석하여 자신의 주소(ID)여부를 판단하고 응답하는 기능을 수행한다.
보다 구체적으로 상기 제1 제어부(110)는 수신부(170)로부터 수신되는 데이터의 수신자 주소가 자신의 주소와 일치하지 않는 경우 타이머(140)를 동작시킨 후 화재감지기(100)를 휴면모드로 전환하고, 설정시간이 경과하여 타이머(140)가 세트되면 화재감지기(100)를 활동모드로 전환한다. 휴면모드에서 화재감지기(100)는 2선식 선로에 전원 부담을 주지 않도록 화재센서부(120), 송신부(160), 전원부(150) 등의 동작이 멈추게 된다. 주소가 일치하는 화재감지기(100)만 활동모드가 되고 나머지 화재감지기(100)들은 휴면모드가 되므로 해당 화재감지기(100)는 중계장치(200)로 송신신호를 전송함으로서 보다 작은 고용량의 부하를 2선식 선로에 인가하여도 되기 때문에 화재감지기(100)의 송신부담을 경감하는 효과가 있고 그에 따라 같은 선로에 보다 많은 화재감지기(100)의 연결을 가능하게 한다.
타이머(140)의 설정시간은 다른 화재감지기(100)가 중계장치(200)로 데이터 송신을 완료할 수 있는 시간 범위일 수 있다.
도 5를 참조하면 상기 화재감지기(100)가 아날로그 화재감지기(100)인 경우의 화재감지기(100)로부터 송신되는 송신패킷의 데이터 포맷의 일 실시예를 보여준다.
아날로그 화재감지기(100)는 온도 또는 습도를 센싱하여 아날로그 데이터 값을 생성하는 아날로그 센서를 포함하고, 상기 화재감지기(100)로부터 송신되는 송신패킷은 주소부, 타입부, 데이터부, 체크섬부를 포함한다. 본 발명의 일 시시예에서 송신패킷의 주소부는 1 바이트(Byte), 타입부는 2 비트(Bit), 데이터부는 0 ~ 3바이트(Byte) 길이의 가변 길이, 체크섬부는 1바이트(Byte) 길이로 설계되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며 특정 상황에 맞게 조정되어 적용할 수 있음은 자명하다. 특히 2 비트 크기의 타입부는 패킷 구성시 필요하다면 1 바이트 이상의 크기로 변경할 수 있으며 주소부 및 데이터부도 필요에 따라 각각 1 바이트 이상 및 3 바이트 이상의 크기로도 변경이 가능하다.
다수의 화재감지기(100)를 고속으로 스캔하기 위해서는 각각의 화재감지기(100)의 응답시간을 단축시킬 필요가 있다. 화재감지기(100)의 채널당 스캔 속도를 2~3배 증가시키는 것은 통상 저속(9600bps)의 통신 속도로 운용되는 화재감지기(100)의 특성상 매우 중요한 성능요소가 될 수 있기 때문이다. 따라서 화재감지기(100)의 응답시간을 단축하기 위해서는 송신패킷의 길이를 줄여야 하는데 이때 송신패킷의 길이를 단축하기 위한 특별한 방법이 필요하다. 온도 또는 습도 데이터와 같은 아날로그 데이터의 특성은 데이터 값의 변동 폭이 시간에 따라 빠르지 않다는 성질이 있다. 아날로그 데이터 값은 일반적으로 3바이트 길이의 데이터로 전송된다. 만약 데이터 값의 변동 폭이 미미한 경우 3바이트 데이터를 줄여서 송신패킷을 구성한다면 그만큼 응답에 소요되는 시간을 단축할 수 있고, 연결되는 아날로그 화재감지기(100)가 많을수록 그 효과는 증가하게 될 것이다.
도 6은 이러한 아날로그 화재감지기(100)의 상태를 고속으로 스캔하기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 여기서 화재감지기(100)는 상술한 화재감지기(100)와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
화재감지기(100)의 상태를 고속으로 스캔하기 위한 방법은 화재감지기(100)의 제1 제어부(110)는 측정된 아날로그 데이터 값과 마지막에 송신된 아날로그 데이터 값을 비교하여 변동 범위를 분석하는 단계, 변동 범위가 사전에 설정된 설정 값 이하이면 송신패킷의 타입부을 ‘00’으로 설정하고 데이터부의 아날로그 데이터 값을 생략하여 송신하는 단계, 변동 범위가 사전에 설정된 설정 값을 초과하고 아날로그 데이터 값을 구성하는 3바이트 데이터 중에서 하위 1바이트 이내이면 송신패킷의 타입부를 ‘01’로 설정하고 데이터부에 아날로그 데이터 값 중에서 하위 1바이트만 송신하는 단계, 변동 범위가 아날로그 데이터 값을 구성하는 3바이트 데이터 중에서 하위 1 바이트를 초과하면서 하위 2 바이트 이내이면 송신패킷의 타입부를 ‘10’으로 설정하고 데이터부에 아날로그 데이터 값 중에서 하위 2바이트 길이의 데이터만 송신하는 단계, 변동 범위가 아날로그 데이터 값을 구성하는 3바이트 데이터 중에서 하위 2 바이트 범위를 초과하면 송신패킷의 타입부를‘11’로 설정하고 데이터부에 전체 아날로그 데이터 값인 3바이트 길이의 데이터를 송신하는 단계를 포함한다. 이와 같은 방법으로 송신패킷은 가변길이 송신패킷이 되어 불필요한 데이터의 전송을 방지한다.
좀더 구체적으로 설명하면 본 발명의 화재감지기(100)의 제1 제어부(110)는 현재의 아날로그 데이터 값과 이전 값을 비교하여 변동 범위를 분석하고 변동범위가 사전에 설정된 일정 설정값 이하라면 데이터 값을 전송하지 않는다는 내용을 타입(Type)부에 표시를 한 송신패킷에 데이터부를 생략하여 송신함으로서 응답에 소요되는 시간을 단축할 수 있다. 이는 의미를 부여할 수 없을 정도의 작은 변동인 경우 데이터를 송신하지 않음으로서 송신 시간을 줄여 다수의 화재감지기(100)를 고속으로 스캔할 수 있도록 한다. 따라서 사전에 설정된 일정 설정 값은 변동이 없거나 4~5비트 범위의 작은 값이 설정될 수 있다.
또한 현재의 아날로그 데이터 값과 이전 값을 비교하여 하위 1바이트 이내의 변동 범위라면 하위 1바이트만 전송한다는 내용을 타입(Type)부에 표시를 한 송신패킷에 하위 1바이트 데이터만을 실어서 송신하여도 그만큼 응답에 소요되는 시간을 단축할 수 있다. 마찬가지로 변동 범위가 하위 2바이트 범위라면 하위 2바이트만 전송한다는 내용을 타입부에 표시를 한 송신패킷에 하위 2바이트 데이터만을 실어서 송신할 수 있을 것이다. 변동 범위가 크거나 전체 아날로그 데이터 값을 보낼 필요가 있을 때에는 타입부에 이러한 내용을 표시한 후 3바이트 크기의 전체 데이터 값을 전송할 수 있다. 송신 패킷의 주소(ID)부는 해당 단말의 주소가 표시되며 통상 1바이트 크기의 길이를 가질 수 있으나 연결되는 단말의 개수에 따라 그 이상으로 구성될 수도 있다. 타입(Type)부는 아날로그 데이터 값의 내용을 구분하기 위한 부분으로서 2비트의 크기로 구성될 수 있으며 '00', '01','10','11'의 구분자를 가질 수 있다. 타입부가 '00'의 경우 후속하는 데이터부가 0바이트 길이라는 것을 나타낼 수 있다. 타입부가 '01'의 경우 후속하는 데이터부가 1바이트 길이라는 것을 나타낼 수 있다. 타입부가 '10'의 경우 후속하는 데이터부가 2바이트 길이라는 것을 나타낼 수 있다. 타입부가 '11'의 경우 후속하는 데이터부가 3바이트라는 것을 나타낼 수 있다. 이를 통해 변동되지 않은 데이터의 송신을 생략함으로서 송신에 소요되는 시간을 줄여 다수의 화재감지기(100)를 고속으로 스캔할 수 있도록 한다.
이상으로 본 발명에 따른 화재감지기와 자가진단 기능 및 고속 스캔 기능에 대한 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였다.
전술된 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술 될 특허청구범위에 의하여 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 화재감지기
110 : 제1 제어부
120 : 화재센서부
130 : 전원통신모듈
140 : 타이머
150 : 전원부
160 : 송신부
170 : 수신부
200 : 중계장치
210 : 디스플레이부
220 : 입력부
230 : 감지기통신부
240 : 수신기통신부
250 : 제2 제어부

Claims (5)

  1. 열감지 또는 연기감지로 화재 발생 여부를 감지하거나 온도 또는 습도 아날로그 데이터 값을 센싱하는 화재센서부;와,
    브릿지 다이오드(D1 ~ D4)로 구성되고 2선식 선로와 연결되어 중계장치로부터 전송되는 데이터 신호를 DC 전원으로 정류하는 전원통신모듈;과
    상기 전원통신모듈과 연결되어 정류된 DC 전원을 공급받아 화재감지기에 필요한 전원으로 변환하여 공급하는 전원부;와
    상기 전원통신모듈과 연결되고 화재감지기의 송신패킷을 송신신호로 변환하여 중계장치로 송신하는 송신부;와
    중계장치로부터 전송되는 데이터 신호의 데이터를 수신하는 수신부;와
    설정시간이 경과하면 세트되는 타이머;와
    화재센서부와 전원통신모듈과 전원부와 송신부와 수신부와 타이머를 제어하는 제1 제어부를 포함하고,
    제1 제어부는 설정시간 동안 화재감지기를 휴면모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 자가진단 기능 및 고속 스캔 기능을 위한 화재감지기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 제어부는 수신부로부터 수신되는 데이터의 수신자 주소가 자신의 주소와 일치하지 않는 경우 타이머를 동작시킨 후 화재감지기를 휴면모드로 전환하고, 설정시간이 경과하여 타이머가 세트되면 화재감지기를 활동모드로 전환함으로서 전원통신선로의 전원부하를 경감하는 것을 특징으로 하는 자가진단 기능 및 고속 스캔 기능을 위한 화재감지기.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 설정시간은 다른 화재감지기가 중계장치로 데이터 송신을 완료할 수 있는 시간 범위인 것을 특징으로 하는 자가진단 기능 및 고속 스캔 기능을 위한 화재감지기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 수신부는 브릿지 다이오드 중 D1 캐소드와 D2 애노드의 연결부분과 접지 사이의 전압변동을 검출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자가진단 기능 및 고속 스캔 기능을 위한 화재감지기.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 송신 패킷은 가변길이 송신패킷으로 구성되고,
    상기 송신부는 2선식 선로의 부하를 변동시켜 2선식 선로에 인가되는 전압을 변동시킴으로서 송신신호를 중계장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 자가진단 기능 및 고속 스캔 기능을 위한 화재감지기.
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