KR102078392B1 - 에너지 하베스팅을 이용한 원격 화재감시 시스템 및 방법 - Google Patents
에너지 하베스팅을 이용한 원격 화재감시 시스템 및 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 센서체계를 중첩적으로 구비할 뿐만 아니라, 센서체계의 전력을 상시전원뿐만 아니라, 에너지 하베스팅방식으로 전환하고, 시스템을 이루는 구성요소 간 통신형태를 근거리 무선통신방식으로 구축하여, 안정적이고, 신속하면서, 유지비용면에서도 경제적인 에너지 하베스팅 원격 화재감시 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 원격 화재감시 시스템은 사전에 미리 설정된 기준치 이상의 연기농도를 감지하면 연기감지신호를 출력하는 연기감지센서; 주간에 작동하고, 사전에 미리 설정된 기준치 이상의 열을 감지하면 열 감지신호를 출력하는 열 감지센서; 야간에 작동하고, 사전에 미리 설정된 기준치 이상의 온도를 감지하면 적외선 열 감지신호를 출력하는 적외선 열 감지기; 상기 연기감지센서와 상기 열 감지센서와 적외선 열 감지기 중 어느 하나로부터 연기감지신호 또는 열 감지신호 또는 적외선 열 감지신호를 수신하면 화재가 발생된 것으로 판단하여 내부에 설치된 벨을 울리며 외부로 화재경보 신호를 출력하는 화재경보기; 제어신호를 수신하면 활성화되고, 소정의 건물 내부 또는 외부에 설치되어 사전에 미리 할당된 구역의 영상을 촬영하여 촬영된 동영상 또는 이미지를 사전에 미리 설정된 목적지로 전달하는 CCTV; 제어신호를 수신하면 활성화되고, 소정의 건물 내부 또는 외부에 설치되어 사전에 미리 할당된 범위의 지역으로 사용자의 실시간 음성을 출력하거나 사전에 미리 녹음된 음성데이터를 출력하는 마이크, 스피커; 제어신호를 수신하면 활성화되고, 소정의 건물 내부 또는 외부에 설치되어 사전에 미리 할당된 범위의 지역으로 경보를 위한 조명을 출력하는 비상조명, 경광등; 일정 범위의 구역을 담당하여, 일정 범위의 구역 내에 하나씩 설치된 상기 화재경보기로부터 화재경보 신호를 수신하면 상기 CCTV, 상기 마이크, 스피커, 상기 비상조명, 경광등으로 제어신호를 송신하여 해당 구성요소를 활성화시키고, 이러한 상황을 외부로 출력하는 컨트롤러; 상기 컨트롤러로부터 화재상황에 대한 데이터를 수신하면, 이를 내부에 저장하고, 모니터를 통해서 이를 디스플레이하며, 해당 지역의 관리자에게 상기 CCTV에 대한 열람권한을 부여하고, 해당 지역의 관리자의 모바일기기로 화재발생을 통지하는 중앙통제장치; 상기 중앙통제장치로부터 열람권한부여 및 화재발생통지에 대한 데이터를 수신하면 사용자가 담당하는 특정 지역의 상기 CCTV에 대한 동영상 또는 이미지를 디스플레이하는 웹이 설치된 모바일기기로 구성되고; 상기 연기감지센서, 상기 열 감지센서, 상기 화재경보기는 각각 에너지 하베스팅모듈, 커패시터모듈, 무선통신모듈과 함께 기능 단말을 이루는 구성이고, 상기 에너지 하베스팅모듈로부터 공급된 전력으로 구동됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 원격 화재감시 방법은 원격 화재감시 시스템이 배치되는 단계(S1); 원격 화재감시 시스템의 센서들에 의해서 화재가 감지되는 단계(S2); 화재경보기에 의해서 화재를 경보하고, 중앙통제장치에 의해서 화재위치를 검출하는 단계(S3); 상기 화재위치를 관리하는 관리자의 모바일기기에 해당 CCTV에 대한 열람권한을 부여하고, 해당 CCTV에서 촬영된 동영상을 전송하는 단계(S4); 상기 관리자의 모바일기기로부터 화재진압 여부를 입력받아서 상기 중앙통제장치가 상기 관리자의 모바일기기로 화재진압 여부에 대해 판단을 위임하는 단계(S5); 상기 관리자의 모바일기기로부터 상기 중앙통제장치로 화재진압 여부가 "예"라면 해당 구역의 화재경보를 해제하는 단계(S6); 상기 관리자의 모바일기기로부터 상기 중앙통제장치로 화재진압 여부가 "아니오."라면 해당 구역의 화재사실을 해당 주소와 해당 관리자연락처를 소방본부 서버로 전송하여 화재를 신고하는 단계(S7); 상기 관리자의 모바일기기로 화재신고사실을 전송하여 통지하는 단계(S8)로 이루어짐을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 원격 화재감시 시스템은 사전에 미리 설정된 기준치 이상의 연기농도를 감지하면 연기감지신호를 출력하는 연기감지센서; 주간에 작동하고, 사전에 미리 설정된 기준치 이상의 열을 감지하면 열 감지신호를 출력하는 열 감지센서; 야간에 작동하고, 사전에 미리 설정된 기준치 이상의 온도를 감지하면 적외선 열 감지신호를 출력하는 적외선 열 감지기; 상기 연기감지센서와 상기 열 감지센서와 적외선 열 감지기 중 어느 하나로부터 연기감지신호 또는 열 감지신호 또는 적외선 열 감지신호를 수신하면 화재가 발생된 것으로 판단하여 내부에 설치된 벨을 울리며 외부로 화재경보 신호를 출력하는 화재경보기; 제어신호를 수신하면 활성화되고, 소정의 건물 내부 또는 외부에 설치되어 사전에 미리 할당된 구역의 영상을 촬영하여 촬영된 동영상 또는 이미지를 사전에 미리 설정된 목적지로 전달하는 CCTV; 제어신호를 수신하면 활성화되고, 소정의 건물 내부 또는 외부에 설치되어 사전에 미리 할당된 범위의 지역으로 사용자의 실시간 음성을 출력하거나 사전에 미리 녹음된 음성데이터를 출력하는 마이크, 스피커; 제어신호를 수신하면 활성화되고, 소정의 건물 내부 또는 외부에 설치되어 사전에 미리 할당된 범위의 지역으로 경보를 위한 조명을 출력하는 비상조명, 경광등; 일정 범위의 구역을 담당하여, 일정 범위의 구역 내에 하나씩 설치된 상기 화재경보기로부터 화재경보 신호를 수신하면 상기 CCTV, 상기 마이크, 스피커, 상기 비상조명, 경광등으로 제어신호를 송신하여 해당 구성요소를 활성화시키고, 이러한 상황을 외부로 출력하는 컨트롤러; 상기 컨트롤러로부터 화재상황에 대한 데이터를 수신하면, 이를 내부에 저장하고, 모니터를 통해서 이를 디스플레이하며, 해당 지역의 관리자에게 상기 CCTV에 대한 열람권한을 부여하고, 해당 지역의 관리자의 모바일기기로 화재발생을 통지하는 중앙통제장치; 상기 중앙통제장치로부터 열람권한부여 및 화재발생통지에 대한 데이터를 수신하면 사용자가 담당하는 특정 지역의 상기 CCTV에 대한 동영상 또는 이미지를 디스플레이하는 웹이 설치된 모바일기기로 구성되고; 상기 연기감지센서, 상기 열 감지센서, 상기 화재경보기는 각각 에너지 하베스팅모듈, 커패시터모듈, 무선통신모듈과 함께 기능 단말을 이루는 구성이고, 상기 에너지 하베스팅모듈로부터 공급된 전력으로 구동됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 원격 화재감시 방법은 원격 화재감시 시스템이 배치되는 단계(S1); 원격 화재감시 시스템의 센서들에 의해서 화재가 감지되는 단계(S2); 화재경보기에 의해서 화재를 경보하고, 중앙통제장치에 의해서 화재위치를 검출하는 단계(S3); 상기 화재위치를 관리하는 관리자의 모바일기기에 해당 CCTV에 대한 열람권한을 부여하고, 해당 CCTV에서 촬영된 동영상을 전송하는 단계(S4); 상기 관리자의 모바일기기로부터 화재진압 여부를 입력받아서 상기 중앙통제장치가 상기 관리자의 모바일기기로 화재진압 여부에 대해 판단을 위임하는 단계(S5); 상기 관리자의 모바일기기로부터 상기 중앙통제장치로 화재진압 여부가 "예"라면 해당 구역의 화재경보를 해제하는 단계(S6); 상기 관리자의 모바일기기로부터 상기 중앙통제장치로 화재진압 여부가 "아니오."라면 해당 구역의 화재사실을 해당 주소와 해당 관리자연락처를 소방본부 서버로 전송하여 화재를 신고하는 단계(S7); 상기 관리자의 모바일기기로 화재신고사실을 전송하여 통지하는 단계(S8)로 이루어짐을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 에너지 하베스팅을 이용한 원격 화재감시 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 에너지 하베스팅으로 생성된 전력으로 구동되고, 연기감지, 열감지, 온도감지, 미세먼지감지, 색상감지, 음량감지로 이루어진 센서체계를 중첩적으로 구비할 뿐만 아니라 센서체계의 전력을 에너지 하베스팅 방식으로 전환하고, 시스템을 이루는 구성요소 간 통신형태를 근거리 무선통신방식으로 구축한 에너지 하베스팅을 이용한 원격 화재감시 시스템 및 방법에 관한 것이다.
현대 사회에서 인류의 가장 큰 재난은 화재라고 할 수 있다.
그 피해 규모는 다른 여타 재난에 비해 월등하여, 모든 국가재난 건수 중 화재로 인한 재난 건수가 약 88%이며, 피해액 규모 면에서도 재난으로 인한 전체 재산 피해액 중 화재로 인한 피해액이 55%를 차지하고 있다.
인류의 문명발달로 인하여 건축물의 형태는 점점 고층화, 지하화, 밀집화되면서 더욱 큰 대형 화재사고를 발생할 수 있는 여건이 조성되고 있다.
세계 여러 나라에서 대형 화재가 매년 발생하여 막대한 인명 및 재산 피해를 내고 있는 실정이다.
화재 발생에 대해 무방비 상태로 노출되어 있는 사각지대가 계속 증가하고 있다.
한국의 건축물은 2003년 말 기준으로 590만 개에 이르고 건축물 외의 구조물(선박, 자동차, 열차 등)까지 합치면 총 2천만 개에 이르는데 이 중 소방시설이 설치되는 소방대상물은 전체 건축물의 10%밖에 되지 않는 실정이고 그나마 구조물에는 전혀 화재사고에 대해 무방비 상황에 처해 있는 형편이다.
이러한 현실은 좀 더 과학적이고, 신뢰성 있는 첨단 소방방재시스템의 필요성을 절실하게 요구하고 있는 실정이다.
실제 불이 났을 경우 초기에 정보를 미리 파악할 수 있다면, 큰 인명 및 재산피해 없이 진화할 수 있는 경우가 대부분이나 우리나라에 설치된 대부분의 화재 감지기는 낮은 가격의 질 낮은 제품 위주로 설치되어 있어서, 낮은 신뢰도일 뿐 아니라 자주 오작동하여 화재발생 인식에 대해 신뢰를 떨어뜨리게 하는 주요 요인으로 꼽히고 있다.
이 때문에 고성능감지기의 개발 필요성이 어느 때보다 높음에도 기존 시장의 저가형 제품 때문에 개발의욕이 감소한다고 할 수 있다.
국내에는 관련기술 도입 및 추진 중인 사례가 없으며, 일본 히타치에서 국가재난관리시스템의 일환으로 무선에 의한 원격 화재측정 및 관리시스템을 도입하려고 구성 및 진행 중이다.
국내는 감지기 구조 및 형태를 개선하는 것을 우선으로 하여 특허를 신청하는 사례가 있으며 집적 회로인 IC 및 아날로그의 복합구조의 형태로서 제조를 하고 있다.
또한, 현재까지 물리적 감지 형태의 감지기가 생산되고 있는 것이 대부분이며 지능형 화재감지기의 특허는 매우 미미한 편이다.
도 1은 종래의 방재시스템 구성도이다.
도 1에 의하면, 특정지역의 화재상태를 감시하는 지역감시시스템 60: Local Monitoring System, 이하 "LMS"라 함)과 제어부가 설치되어 있는 모든 지역을 감시하고 제어하는 글로벌감시시스템(70: Global Monitoring System, 이하 "GMS"라 함)으로 구성된다.
상기 GMS(70)와 LMS(60)간의 데이터 통신은 인터넷(Internet)을 이용한다.
상기 LMS(60)내에 설치된 각종센서, 열감지기(Heat Detector, 이하 "HD"라 한다), 불꽃감지기(Flame Detector, 이하 "FD"라 함), 연기감지기(Smoke Detector, 이하 "SD"라 함)간의 통신은 각 중계기(61)를 통하여 RS485 통신을 하고, PC 또는 서버(62)를 거쳐서 통합서버(63)를 이용하여 GMS(70)의 통합서버(72) 간에 인터넷(Internet) 통신을 한다.
이러한 종래의 방재시스템에서는 HD, FD, SD간의 통신은 각 중계기를 통하여 RS485 통신을 하므로, RS485 통신선의 단락으로 인한 통신두절 상태에서는 화재발생사실이 통합서버로 전달될 수 없다.
또한, 전통적 RS485 통신선은 의한 통신거리 한계가 있으므로, HD, FD, SD의 각 중계기와 통합서버가 먼 거리 떨어져 있을 경우에는 이들이 통신하기 위해서는 복잡하고 수많은 통신 포인트를 수송/중계해야하는 중계기가 필요하다.
또한, 섬이나 두메산골과 같은 원격지나 인터넷 기반이 못 미치는 지역 및 독립시설지역에서는 인터넷(Internet) 통신이 불가능하므로 종래와 같은 방재시스템의 구축이 불가능하다.
또한, 통합서버가 다운되는 경우에는 데이터(이벤트) 통신 불가능으로 인해 화재감시가 정상적으로 이루어질 수 없는 문제점이 있다.
이에, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 등록특허 10-0705661 인터넷과 무선통신을 이용한 방재시스템이 제안되었다.
상기한 종래의 인터넷과 무선통신을 이용한 방재시스템은 불꽃감지기, 연기감지기, 열 감지기로 구성된 화재센서와; 상기 화재센서로부터 특정지역의 상태를 감지하는 제어부와; 특정지역의 화재상태를 감시하는 지역감시시스템과(60: DLMS); 상기 제어부가 설치되어 있는 모든 지역을 감시하고 제어하는 글로벌감시시스템으로(70: GMS) 구성되고, 상기 LMS(60)와 GMS(70)간의 통신은 인터넷, 위성통신 또는 CDMA/GSM통신방식 중 어느 하나 방식으로 통신하는 통상의 인터넷과 무선통신을 이용한 방재시스템에 있어서, 상기 LMS(60)내의 각종 센서간에는 RS485 유선통신을 하고 중계기(63)와 통신 Modem(66)를 통해서 통합서버(61)로 중계되어 인터넷으로 GMS(70)의 통합서버(72)와 통신하거나, 상기 통합서버(61)에서 송신한 신호가 CDMA/GSM 통신이나 위성통신 모듈(64)에 입력되어 GMS(70)의 CDMA/GSM 통신이나 위성통신 모듈(73)과 통신하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 종래의 인터넷과 무선통신을 이용한 방재시스템은 어느 특정지역에서 발생할 수 있는 재해를 예방하기 위하여 사고 사전 징후를 상황별 감지센서를 통해서 감지하고 무선네트워크 및 인터넷을 이용하여 신속하게 통제센타로 방재 상황을 원격지에서 통신하고 제어할 수 있다.
또한, 사고의 징후를 조기에 포착하여 이를 환경에 따라 유선망이나 무선망을 이용하여 클라이언트에 전송하고, 클라이언트에서는 수집된 데이터를 실시간으로 인터넷을 통하여 중앙 대책본부로 데이터를 전송하는 작용효과가 있다.
그러나 상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 종래의 인터넷과 무선통신을 이용한 방재시스템은 이 방재시스템을 설치하여 사용 및 관리하는 건물관리자는 대부분의 연령이 고령에 속하고 있고, 또한 24시간 2교대 근무형태로 인하여 야간에는 거의 취침상태로 관리하는 열악한 근무 환경에 처해 있으므로, 만일 화재가 발생하면, 이에 따라 건물관리자는 불길을 확인하고, 대처해야 하는 위험을 감수해야 하며, 특히 경비업체의 직원인 경우에는 화재확인 후에 소방차가 출동하기까지 시간이 오래 걸리는 문제점이 있었다.
이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 센서체계를 중첩적으로 구비할 뿐만 아니라, 센서체계의 전력을 상시전원뿐만 아니라, 에너지 하베스팅방식으로 사용하고, 시스템을 이루는 구성요소 간 통신형태를 근거리 무선통신방식으로 구축하여, 안정적이고, 신속하면서, 유지비용면에서도 경제성을 도모하도록 한 에너지 하베스팅을 이용한 원격 화재감시 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 원격 화재감시 시스템은 사전에 미리 설정된 기준치 이상의 연기농도를 감지하면 연기감지신호를 출력하는 연기감지센서; 주간에 작동하고, 사전에 미리 설정된 기준치 이상의 열을 감지하면 열 감지신호를 출력하는 열 감지센서; 야간에 작동하고, 사전에 미리 설정된 기준치 이상의 온도를 감지하면 적외선 열 감지신호를 출력하는 적외선 열 감지기; 상기 연기감지센서와 상기 열 감지센서와 적외선 열 감지기 중 어느 하나로부터 연기감지신호 또는 열 감지신호 또는 적외선 열 감지신호를 수신하면 화재가 발생된 것으로 판단하여 내부에 설치된 벨을 울리며 외부로 화재경보 신호를 출력하는 화재경보기; 제어신호를 수신하면 활성화되고, 소정의 건물 내부 또는 외부에 설치되어 사전에 미리 할당된 구역의 영상을 촬영하여 촬영된 동영상 또는 이미지를 사전에 미리 설정된 목적지로 전달하는 CCTV; 제어신호를 수신하면 활성화되고, 소정의 건물 내부 또는 외부에 설치되어 사전에 미리 할당된 범위의 지역으로 사용자의 실시간 음성을 출력하거나 사전에 미리 녹음된 음성데이터를 출력하는 마이크, 스피커; 제어신호를 수신하면 활성화되고, 소정의 건물 내부 또는 외부에 설치되어 사전에 미리 할당된 범위의 지역으로 경보를 위한 조명을 출력하는 비상조명, 경광등; 일정 범위의 구역을 담당하여, 일정 범위의 구역 내에 하나씩 설치된 상기 화재경보기로부터 화재경보 신호를 수신하면 상기 CCTV, 상기 마이크, 스피커, 상기 비상조명, 경광등으로 제어신호를 송신하여 해당 구성요소를 활성화시키고, 이러한 상황을 외부로 출력하는 컨트롤러; 상기 컨트롤러로부터 화재상황에 대한 데이터를 수신하면, 이를 내부에 저장하고, 모니터를 통해서 이를 디스플레이하며, 해당 지역의 관리자에게 상기 CCTV에 대한 열람권한을 부여하고, 해당 지역의 관리자의 모바일기기로 화재발생을 통지하는 중앙통제장치; 상기 중앙통제장치로부터 열람권한부여 및 화재발생통지에 대한 데이터를 수신하면 사용자가 담당하는 특정 지역의 상기 CCTV에 대한 동영상 또는 이미지를 디스플레이하는 웹이 설치된 모바일기기로 구성되고; 상기 연기감지센서, 상기 열 감지센서, 상기 화재경보기는 각각 에너지 하베스팅모듈, 커패시터모듈, 무선통신모듈과 함께 기능 단말을 이루는 구성이고, 상기 에너지 하베스팅모듈로부터 공급된 전력으로 구동됨을 특징으로 한다.
여기서, 상기 무선통신모듈은 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 와이파이(WiFi), 서브 1㎓ RF통신(Sub1GHz-RF), 로라(LoRa : Long Range IoT), NB-IoT(Narrow Band IoT) 중에서 선택된 통신방식이다.
또한, 상기 에너지 하베스팅모듈은 압전(Piezoelectric), 열전(Thermoelectric), 광전(photo electricity), 전자기(Electromagnetism)를 이용한 에너지 하베스팅방식이고, 하베스팅된 전력을 정류하는 정류소자로 구성된다.
그리고 상기 커패시터모듈은 전력을 저장하는 커패시터와 상기 전력을 평활하는 커패시터로 구성된다.
한편, 상기 연기감지센서와 상기 열 감지센서 대신, 온도감지센서, 미세먼지감지센서, 색상감지센서, 음량감지센서를 구비한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 원격 화재감시 방법은 원격 화재감시 시스템 및 방법이 배치되는 단계(S1); 원격 화재감시 시스템 및 방법의 센서들에 의해서 화재가 감지되는 단계(S2); 화재경보기에 의해서 화재를 경보하고, 중앙통제장치에 의해서 화재위치를 검출하는 단계(S3); 상기 화재위치를 관리하는 관리자의 모바일기기에 해당 CCTV에 대한 열람권한을 부여하고, 해당 CCTV에서 촬영된 동영상을 전송하는 단계(S4); 상기 관리자의 모바일기기로부터 화재진압 여부를 입력받아서 상기 중앙통제장치가 상기 관리자의 모바일기기로 화재진압 여부에 대해 판단을 위임하는 단계(S5); 상기 관리자의 모바일기기로부터 상기 중앙통제장치로 화재진압 여부가 "예"라면 해당 구역의 화재경보를 해제하는 단계(S6); 상기 관리자의 모바일기기로부터 상기 중앙통제장치로 화재진압 여부가 "아니오."라면 해당 구역의 화재사실을 해당 주소와 해당 관리자연락처를 소방본부 서버로 전송하여 화재를 신고하는 단계(S7); 상기 관리자의 모바일기기로 화재신고사실을 전송하여 통지하는 단계(S8)로 이루어짐을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 원격 화재감시 시스템 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명은 원격으로 CCTV를 이용하여 화재발생 여부를 확인할 수 있으므로 신속하고, 안전하게 화재에 대응할 수 있는 장점이 있다.
둘째, 본 발명은 건물관리를 위한 별도의 야간경비근무가 불필요하고, 중앙통제장치를 토대로 수십 개의 건물을 몇 사람이 관리할 수 있기 때문에 인건비와 관리비를 절감할 수 있는 장점이 있다.
셋째, 본 발명은 부수적으로 화재감시 이외에 CCTV를 이용한 방범활동을 수행할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 방재시스템 구성도,
도 2는 종래의 인터넷과 무선통신을 이용한 방재시스템 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 원격 화재감시 시스템의 동작흐름을 도시한 순서도,
도 4는 본 발명에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 원격 화재감시 시스템의 구성을 도시한 블록도,
도 5는 본 발명에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 원격 화재감시 시스템에서 센서체계를 도시한 블록도,
도 6은 본 발명의 에너지 하베스팅을 이용한 원격 화재감시 시스템의 기능 단말을 도시한 블록도.
도 2는 종래의 인터넷과 무선통신을 이용한 방재시스템 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 원격 화재감시 시스템의 동작흐름을 도시한 순서도,
도 4는 본 발명에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 원격 화재감시 시스템의 구성을 도시한 블록도,
도 5는 본 발명에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 원격 화재감시 시스템에서 센서체계를 도시한 블록도,
도 6은 본 발명의 에너지 하베스팅을 이용한 원격 화재감시 시스템의 기능 단말을 도시한 블록도.
이하, 첨부한 예시도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 원격 화재감시 시스템의 동작 흐름을 도시한 순서도 이고, 도 4는 본 발명에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 원격 화재감시 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 원격 화재감시 시스템은 사전에 미리 설정된 기준치 이상의 연기농도를 감지하면 연기감지신호를 출력하는 연기감지센서(102); 주간에 작동하고, 사전에 미리 설정된 기준치 이상의 열을 감지하면 열 감지신호를 출력하는 열 감지센서(103); 야간에 작동하고, 사전에 미리 설정된 기준치 이상의 온도를 감지하면 적외선 열 감지신호를 출력하는 적외선 열 감지기(107); 상기 연기감지센서(102)와 상기 열 감지센서(103)와 적외선 열 감지기(107) 중 어느 하나로부터 연기감지신호 또는 열 감지신호 또는 적외선 열 감지신호를 수신하면 화재가 발생된 것으로 판단하여 내부에 설치된 벨을 울리며 외부로 화재경보 신호를 출력하는 화재경보기(101); 제어신호를 수신하면 활성화되고, 소정의 건물 내부 또는 외부에 설치되어 사전에 미리 할당된 구역의 영상을 촬영하여 촬영된 동영상 또는 이미지를 사전에 미리 설정된 목적지로 전달하는 CCTV(104); 제어신호를 수신하면 활성화되고, 소정의 건물 내부 또는 외부에 설치되어 사전에 미리 할당된 범위의 지역으로 사용자의 실시간 음성을 출력하거나 사전에 미리 녹음된 음성데이터를 출력하는 마이크, 스피커(105); 제어신호를 수신하면 활성화되고, 소정의 건물 내부 또는 외부에 설치되어 사전에 미리 할당된 범위의 지역으로 경보를 위한 조명을 출력하는 비상조명, 경광등(106); 일정 범위의 구역을 담당하여, 일정 범위의 구역 내에 하나씩 설치된 상기 화재경보기(101)로부터 화재경보 신호를 수신하면 상기 CCTV(104), 상기 마이크, 스피커(105), 상기 비상조명, 경광등(106)으로 제어신호를 송신하여 해당 구성요소를 활성화시키고, 이러한 상황을 외부로 출력하는 컨트롤러(111); 상기 컨트롤러(111)로부터 화재상황에 대한 데이터를 수신하면, 이를 내부에 저장하고, 모니터를 통해서 이를 디스플레이하며, 해당 지역의 관리자에게 상기 CCTV(104)에 대한 열람권한을 부여하고, 해당 지역의 관리자의 모바일기기(108)로 화재발생을 통지하는 중앙통제장치(121); 상기 중앙통제장치(121)로부터 열람권한부여 및 화재발생통지에 대한 데이터를 수신하면 사용자가 담당하는 특정 지역의 상기 CCTV(104)에 대한 동영상 또는 이미지를 디스플레이하는 웹이 설치된 모바일기기(108)로 구성되고; 상기 연기감지센서(102), 상기 열 감지센서(103), 상기 화재경보기(101)는 각각 에너지 하베스팅모듈(301), 커패시터모듈, 무선통신모듈과 함께 기능 단말을 이루는 구성이고, 상기 에너지 하베스팅모듈(301)로부터 공급된 전력으로 구동되는 것이다.
즉, 본 발명에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 원격 화재감시 시스템은 연기감지센서(102)와 열감지센서(103)를 이용한 센서체계로 구성된다.
사전에 미리 설정된 기준치 이상의 연기농도를 감지하면 연기감지신호를 출력하는 연기감지센서(102), 주간에 작동하고, 사전에 미리 설정된 기준치 이상의 열을 감지하면 열 감지신호를 출력하는 열 감지센서(103), 야간에 작동하고, 사전에 미리 설정된 기준치 이상의 온도를 감지하면 적외선 열 감지신호를 출력하는 적외선 열 감지기(107)가 구비된다.
이러한 연기감지센서(102), 열 감지센서(103), 적외선 열 감지센서(107)는 화재경보기(101)와 무선으로 연결된다.
화재경보기(101)는 상기 연기감지센서(102)와 상기 열 감지센서(103)와 적외선 열 감지기(107) 중 어느 하나로부터 연기감지신호 또는 열 감지신호 또는 적외선 열 감지신호를 수신하면 화재가 발생된 것으로 판단하여 내부에 설치된 벨을 울리며 외부로 화재경보 신호를 출력하는 기능을 수행한다.
제어신호를 수신하면 활성화되고, 소정의 건물 내부 또는 외부에 설치되어 사전에 미리 할당된 구역의 영상을 촬영하여 촬영된 동영상 또는 이미지를 사전에 미리 설정된 목적지로 전달하는 CCTV(104)가 구비된다.
이러한 CCTV(104)는 관리자가 화재발생 여부 또는 화재현장을 보기 위해서 설치된다.
제어신호를 수신하면 활성화되고, 소정의 건물 내부 또는 외부에 설치되어 사전에 미리 할당된 범위의 지역으로 사용자의 실시간 음성을 출력하거나 사전에 미리 녹음된 음성데이터를 출력하는 마이크, 스피커(105)가 구비된다.
제어신호를 수신하면 활성화되고, 소정의 건물 내부 또는 외부에 설치되어 사전에 미리 할당된 범위의 지역으로 경보를 위한 조명을 출력하는 비상조명, 경광등(106)이 구비된다.
일정 범위의 구역을 담당하여, 일정 범위의 구역 내에 하나씩 설치된 상기 화재경보기(101)로부터 화재경보 신호를 수신하면, 상기 CCTV(104), 상기 마이크, 스피커(105), 상기 비상조명, 경광등(106)으로 제어신호를 송신하여 해당 구성요소를 활성화시키고, 이러한 상황을 외부로 출력하는 컨트롤러(111)가 구비된다.
상기 컨트롤러(111)로부터 화재상황에 대한 데이터를 수신하면, 이를 내부에 저장하고, 모니터를 통해서 이를 디스플레이하며, 해당 지역의 관리자에게 상기 CCTV(104)에 대한 열람권한을 부여하고, 해당 지역의 관리자의 모바일기기(108)로 화재발생을 통지하는 중앙통제장치(121)가 구비된다.
상기 중앙통제장치(121)로부터 열람권한부여 및 화재발생통지에 대한 데이터를 수신하면 사용자가 담당하는 특정 지역의 상기 CCTV(104)에 대한 동영상 또는 이미지를 디스플레이하는 앱이 설치된 모바일기기(108)가 구비된다.
이때, 화재가 발생하지 않았으면 상기 모바일기기(108)로부터 상기 중앙통제장치(121)로 관리자가 담당하는 CCTV(104)의 열람을 요청할 경우에는 일정시간 동안 예컨대, CCTV(104)를 이용한 순찰시간 동안에는 해당 CCTV(104)의 촬영화면을 열람할 수 있는 권한을 부여될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 원격 화재감시 시스템의 기능 단말을 도시한 블록도로서, 연기감지센서(102), 열 감지센서(103), 화재경보기(101)는 각각 에너지 하베스팅모듈(301), 커패시터모듈(302), 무선통신모듈(304)과 함께 기능 단말(300)을 이루는 구성이고, 상기 에너지 하베스팅모듈(301)로부터 공급된 전력으로 구동된다.
예를 들어, 상기 연기감지센서(102)를 기능 단말(300)로 구현될 경우에는 기능모듈(303)은 연기감지센서(102)가 되고, 에너지 하베스팅모듈(301), 커패시터모듈(302), 무선통신모듈(304)과 함께 기능단말(300)을 이루게 된다.
마찬가지로, 상기 열 감지센서(103)를 기능 단말(300)로 구현될 경우에는 기능모듈(303)은 열 감지센서(103)가 되고, 에너지 하베스팅모듈(301), 커패시터모듈(302), 무선통신모듈(304)과 함께 기능단말(300)을 이루게 된다.
마지막으로, 상기 화재경보기(101)를 기능 단말(300)로 구현될 경우에는 기능모듈(303)은 화재경보기(101)가 되고, 에너지 하베스팅모듈(301), 커패시터모듈(302), 무선통신모듈(304)과 함께 기능단말(300)을 이루게 된다.
한편, 상기 기능 단말(300)에서 상기 무선통신모듈(304)은 블루투스, 지그비, 와이파이, 서브 1㎓ RF통신, 로라, NB-IoT 중에서 선택된 통신방식으로서, 근거리 통신 방식 및 저전력 장거리 무선통신기술에 해당된다.
또한, 상기 에너지 하베스팅모듈(301)은 태양열, 온도차이, 진동을 이용한 하베스팅방식이고, 하베스팅된 전력을 정류하는 정류소자가 포함한다.
상기 에너지 하베스팅모듈(301)이 온도차이를 이용한 경우로 예시하면, 상기 CCTV(104)를 이루는 회로기판에서는 열이 발생하므로 회로기판상에 밀착하여 집열하는 제1판, 상기 제1판 위에 제2판을 히트 싱크(heat sink)로 구비하여 제1판의 열을 제2판을 통해 방출되도록 하며, 열전반도체는 제1판과 제2판 사이에 구비되어 둘 사이의 온도차를 감지하기 위한 적어도 한 쌍의 P형 반도체 및 N형 반도체로 구성될 수 있다.
열전반도체는 제벡 효과에 따라 제1판 및 제2판 사이의 온도차 즉 열에너지에 의해 P형 반도체에는 정공이 이동하고 N형 반도체에는 전자가 이동하여 전류를 생성한다.
즉, 전기 에너지가 생성된다.
이러한 전기에너지를 정류하고 평활하여 이용할 수 있고, 상기 커패시터모듈(302)은 전력을 저장하는 커패시터와 상기 전력을 평활하는 커패시터로 이루어진다.
한편, 도 5는 본 발명의 에너지 하베스팅을 이용한 원격 화재감시 시스템에서 센서체계를 도시한 블록도로서, 연기감지센서(102)와 열 감지센서(103) 대신, 중첩센서체계(203)를 구비한 것이다.
필요에 따라서, 상기 연기감지센서(102)와 상기 열 감지센서 (103) 외에 추가로 중첩센서체계(203)를 구비할 수 있다.
이러한 감지방식은 화재발생한 위치의 온도가 다른 위치의 온도, 미세먼지, 색상, 음량에 비해서 건축재가 불에 타면서 온도가 상승하고, 건축재가 불에 타면서 미세먼지농도가 상승하며, 건축재가 불에 타면서 붉은 색상이 짙어지며, 건축재가 불에 타면서 음량이 상승한다는 사실에 기반하고 있다.
중첩센서체계(203)는 동일한 종류의 센서가 적어도 2개 이상 서로 다른 위치에 각각 설치되어 있는 것을 전제로 화재발생여부를 감지하는 센서체계이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 다른 위치에 설치된 온도감지센서(2031)와의 온도차이가 사전에 미리 설정된 기준온도보다 높은지 여부를 감지하는 온도감지센서(2031)가 구비된다.
다른 위치에 설치된 미세먼지감지센서(2032)와의 미세먼지 농도차이가 사전에 미리 설정된 기준농도보다 높은지 여부를 감지하는 미세먼지감지센서(2032)가 구비된다.
다른 위치에 설치된 색상감지센서(2033)와의 붉은색에 대한 색상차이가 사전에 미리 설정된 기준색상범위보다 짙은지 여부를 감지하는 색상감지센서(2033)가 구비된다.
다른 위치에 설치된 음량감지센서(2034)와의 음량차이가 사전에 미리 설정된 기준음량보다 높은지 여부를 감지하는 음량감지센서(2034)를 구비한다.
즉, 중첩센서체계(203)에 속한 온도감지센서(2031), 미세먼지감지센서(2032), 색상감지센서(2033), 음량감지센서(2034)의 각각에는 비교를 위한 비교기가 설치되고, 아날로그센서이었으면 아날로그를 디지털로 변환시키는 ACDC 컨버터가 설치된다.
상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 원격 화재감시 방법에 대해 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 원격 화재감시 방법은 원격 화재감시 시스템이 배치되는 단계(S1); 원격 화재감시 시스템의 센서들에 의해서 화재가 감지되는 단계(S2); 화재경보기(101)에 의해서 화재를 경보하고, 중앙통제장치(121)에 의해서 화재위치를 검출하는 단계(S3); 상기 화재위치를 관리하는 관리자의 모바일기기(108)에 해당 CCTV(104)에 대한 열람권한을 부여하고, 해당 CCTV(104)에서 촬영된 동영상을 전송하는 단계(S4); 상기 관리자의 모바일기기(108)로부터 화재진압 여부를 입력받아서 상기 중앙통제장치(121)가 상기 관리자의 모바일기기(108)로 화재진압 여부에 대해 판단을 위임하는 단계(S5); 상기 관리자의 모바일기기(108)로부터 상기 중앙통제장치(121)로 화재진압 여부가 "예"라면 해당 구역의 화재경보를 해제하는 단계(S6); 상기 관리자의 모바일기기(108)로부터 상기 중앙통제장치(121)로 화재진압 여부가 "아니오."라면 해당 구역의 화재사실을 해당 주소와 해당 관리자연락처를 소방본부 서버로 전송하여 화재를 신고하는 단계(S7); 상기 관리자의 모바일기기(108)로 화재신고사실을 전송하여 통지하는 단계(S8)로 이루어진다.
상기한 바와 같은 단계로 이루어진 본 발명에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 원격 화재감시 방법은 에너지 하베스팅으로 생성된 전력으로 구동되고, 연기감지센서(102), 열 감지센서(103), 온도감지센서(2031), 미세먼지감지센서(2032), 색상감지센서(2033), 음량감지센서(2034)로 이루어진 중첩센서체계(203)를 토대로 화재를 감지하는 기능 단말(300)을 구비함으로써, 원격으로 CCTV(104)를 이용하여 화재발생 여부를 확인할 수 있으므로 신속하고, 안전하게 화재에 대응할 수 있고, 건물관리를 위한 야간경비근무가 불필요하고, 중앙통제장치(121)를 토대로 수십 개의 건물을 몇 사람이 관리할 수 있기 때문에 인건비와 관리비를 절감할 수 있으며, 부수적으로 화재감시 이외에 CCTV(104)를 이용한 방범활동을 수행할 수 있는 작용효과가 있다.
본 발명의 명세서에 기재한 바람직한 실시예는 예시적인 것으로서 한정적인 것은 아니며, 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 나타나 있고, 그들 특허청구범위의 의미중에 들어가는 모든 변형예는 본 발명에 포함되는 것이다.
101; 화재경보기 102; 연기감지센서
103; 열 감지센서 104; CCTV
105; 마이크, 스피커 106; 비상조명, 경광등
107; 적외선 열 감지기 108; 모바일기기
111; 컨트롤러 121; 중앙통제장치
203; 중첩센서체계 2031; 온도감지센서
2032; 미세먼지감지센서 2033; 색상감지센서
2034; 음량감지센서 300; 기능 단말
301; 에너지 하베스팅모듈 302; 커패시터모듈
303; 기능모듈 304; 무선통신모듈
103; 열 감지센서 104; CCTV
105; 마이크, 스피커 106; 비상조명, 경광등
107; 적외선 열 감지기 108; 모바일기기
111; 컨트롤러 121; 중앙통제장치
203; 중첩센서체계 2031; 온도감지센서
2032; 미세먼지감지센서 2033; 색상감지센서
2034; 음량감지센서 300; 기능 단말
301; 에너지 하베스팅모듈 302; 커패시터모듈
303; 기능모듈 304; 무선통신모듈
Claims (6)
- 사전에 미리 설정된 기준치 이상의 연기농도를 감지하면 연기감지신호를 출력하는 연기감지센서; 주간에 작동하고, 사전에 미리 설정된 기준치 이상의 열을 감지하면 열 감지신호를 출력하는 열 감지센서; 야간에 작동하고, 사전에 미리 설정된 기준치 이상의 온도를 감지하면 적외선 열 감지신호를 출력하는 적외선 열 감지기; 상기 연기감지센서와 상기 열 감지센서와 적외선 열 감지기 중 어느 하나로부터 연기감지신호 또는 열 감지신호 또는 적외선 열 감지신호를 수신하면 화재가 발생된 것으로 판단하여 내부에 설치된 벨을 울리며 외부로 화재경보 신호를 출력하는 화재경보기; 제어신호를 수신하면 활성화되고, 소정의 건물 내부 또는 외부에 설치되어 사전에 미리 할당된 구역의 영상을 촬영하여 촬영된 동영상 또는 이미지를 사전에 미리 설정된 목적지로 전달하는 CCTV; 제어신호를 수신하면 활성화되고, 소정의 건물 내부 또는 외부에 설치되어 사전에 미리 할당된 범위의 지역으로 사용자의 실시간 음성을 출력하거나 사전에 미리 녹음된 음성데이터를 출력하는 마이크, 스피커; 제어신호를 수신하면 활성화되고, 소정의 건물 내부 또는 외부에 설치되어 사전에 미리 할당된 범위의 지역으로 경보를 위한 조명을 출력하는 비상조명, 경광등; 일정 범위의 구역을 담당하여, 일정 범위의 구역 내에 하나씩 설치된 상기 화재경보기로부터 화재경보 신호를 수신하면 상기 CCTV, 상기 마이크, 스피커, 상기 비상조명, 경광등으로 제어신호를 송신하여 해당 구성요소를 활성화시키고, 이러한 상황을 외부로 출력하는 컨트롤러; 상기 컨트롤러로부터 화재상황에 대한 데이터를 수신하면, 이를 내부에 저장하고, 모니터를 통해서 이를 디스플레이하며, 해당 지역의 관리자에게 상기 CCTV에 대한 열람권한을 부여하고, 해당 지역의 관리자의 모바일기기로 화재발생을 통지하는 중앙통제장치; 상기 중앙통제장치로부터 열람권한부여 및 화재발생통지에 대한 데이터를 수신하면 사용자가 담당하는 특정 지역의 상기 CCTV에 대한 동영상 또는 이미지를 디스플레이하는 웹이 설치된 모바일기기로 구성되고;
상기 연기감지센서, 상기 열 감지센서, 상기 화재경보기는 각각 에너지 하베스팅모듈, 커패시터모듈, 무선통신모듈과 함께 기능단말을 이루는 구성이고,
상기 에너지 하베스팅모듈로부터 공급된 전력으로 구동되며,
상기 무선통신모듈은 블루투스, 지그비, 와이파이, 서브 1㎓ RF통신, 로라, NB-IoT 중에서 선택된 통신방식으로 구성되며,
상기 에너지 하베스팅모듈은 태양열, 온도차이, 진동을 이용한 하베스팅방식이고, 하베스팅된 전력을 정류하는 정류소자가 포함되며,
상기 커패시터모듈은 전력을 저장하는 커패시터와 상기 전력을 평활하는 커패시터로 구성되며,
상기 연기감지센서와 상기 열 감지센서 대신, 온도감지센서, 미세먼지감지센서, 색상감지센서, 음량감지센서로 구성됨을 특징으로 하는 에너지 하베스팅을 이용한 원격 화재감시 시스템. - 삭제
- 삭제
- 삭제
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- 청구항 1기재의 에너지 하베스팅을 이용한 원격 화재감시 시스템이 배치되는 단계(S1);
에너지 하베스팅을 이용한 원격 화재감시 시스템의 센서들에 의해서 화재가 감지되는 단계(S2);
화재경보기에 의해서 화재를 경보하고, 중앙통제장치에 의해서 화재위치를 검출하는 단계(S3);
상기 화재위치를 관리하는 관리자의 모바일기기에 해당 CCTV에 대한 열람권한을 부여하고, 해당 CCTV에서 촬영된 동영상을 전송하는 단계(S4);
상기 관리자의 모바일기기로부터 화재진압 여부를 입력받아서 상기 중앙통제장치가 상기 관리자의 모바일기기로 화재진압 여부에 대해 판단을 위임하는 단계(S5);
상기 관리자의 모바일기기로부터 상기 중앙통제장치로 화재진압 여부가 "예"라면 해당 구역의 화재경보를 해제하는 단계(S6);
상기 관리자의 모바일기기로부터 상기 중앙통제장치로 화재진압 여부가 "아니오."라면 해당 구역의 화재사실을 해당 주소와 해당 관리자연락처를 소방본부 서버로 전송하여 화재를 신고하는 단계(S7);
상기 관리자의 모바일기기로 화재신고사실을 전송하여 통지하는 단계(S8)로 이루어짐을 특징으로 하는 에너지 하베스팅을 이용한 원격 화재감시 방법.
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2018
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