KR102103786B1 - 지능형 화재 대피 유도시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지능형 화재 대피 유도시스템에 관한 것으로, 대피경로를 따라 적정 간격으로 배치되어 일산화탄소의 농도를 감지하는 일산화탄소농도센서 및 온도를 감지하는 온도센서를 갖는 센서부와; 상기 센서부의 실시간 정보와 미리 설정된 알고리즘을 논리적으로 분석하여 실시간 대피경로를 설정하는 서버와; 상기 센서부의 정보를 서버에 전송하고, 상기 서버에 설정된 대피경로를 센서부에 전송하는 통신부와; 상기 대피경로에 간헐적으로 배치되어 상기 서버에 의해 설정된 대피경로를 대피자가 육안으로 확인할 수 있게 디스플레이 하는 중앙모니터를 포함하는 구성을 통해 화재 발생시 능동적으로 최적의 대피경로를 확보하여 대피자를 신속하고 안전하게 대피 시킬 수 있는 지능형 화재 대피 유도시스템에 관한 것이다.

Description

지능형 화재 대피 유도시스템{Smart Fire Evacuation Leader}

본 발명은 지능형 화재 대피 유도시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 화재 발생시 능동적으로 최적의 대피경로를 확보하여 대피자를 신속하고 안전하게 대피 시킬 수 있는 지능형 화재 대피 유도시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 화재발생 형태에서 초기 화재 시 연기발생속도가 느린 반면에, 불완전연소로 인해 발생되는 가스는 미량으로 발생하기 때문에, 화재감시는 열과 가스를 매개체로하여 이루어진다.

현재 사용되는 화재센서는 건물내의 천정으로 취부되는 이온화학식 또는 광전식 연기감지 센서로 이루어지며, 이러한 연기감지 센서는 화재발생시 불완전연소로 인한 다량의 연기가 발생될 때, 화재임을 인지하고 있다.

즉, 일반적인 연기감지센서는 20-30%의 고농도의 연기량에 반응하고 있으며, 이를 토대로 화재발생을 경고한다. 따라서, 근래 방화문(Fire Door)이 설치된 건물내에서의 화재로 인한 연기발생시 연기 또는 가스가 주변으로 번지지 못하도록 하고 있어, 발화지역에서 이격 설치된 화재센서는 그 기능을 발휘하지 못하는 경우가 발생하고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 근래에는 화재센서로부터 검출되는 화재신호를 네트워크상으로 탑재하도록 하여 화재발생시 대피용 경고메시지 또는 화재진압용 경고메시지, 화재방지용 경고메시지 등을 제공하여, 화재로 인한 피해를 최소화하고 있으며, 부가 설비로 다수의 CCTV를 장착하여 발화지역내지 발화가능지역을 실시간 감시하고 있다.

그러나, 화재방지를 위한 시스템 또는 네트워크를 구현한다 하더라도, 화재를 사전에 방지할 수 있는 최선책은 최초 발화지역을 빠른 시간 내에 인지하여 이를 통지할 수 있는 화재검출 센서에 있을 것이며, 이러한 화재검출 센서는 응답성과 신뢰성에 기반하여 감지되어야 한다.

그럼에도 불구하고, 현재 사용되는 화재센서는 연기감지로 인해 화재발생 여부를 인지하기 때문에, 다량의 연기가 발생된 후 화재임을 인식한다. 따라서, 일반적인 화재센서는 그 응답성이 극히 저하되고 있다는 평을 받고 있으며, 이러한 화재센서를 토대로 설계되는 화재방지 시스템은 화재를 미연에 방지할 수 없다는 문제점을 야기하고 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위해 특허문헌 1은 복합적 화재감지를 위한 다수 종류의 센서로 이루어진 검출센서; 상기 검출센서로부터 인지되는 각각의 검출신호를 소정치 레벨로 증폭처리하기 위한 신호증폭부; 상기 신호증폭부의 각 출력신호를 디지털신호로 변환하기 위한 신호변환부; 상기 검출센서로부터 검출되는 측정치 정보와 상기 측정치 정보를 표준치 정보로 환산하기 위한 검출치 산출프로그램이 탑재되는 프로그램 메모리; 상기 신호변환부에서 제공되는 디지털신호의 측정치 정보를 수신하고 수신결과 및 상기 검출치 산출프로그램에 기초하여 현재 검출되는 측정치 정보의 표준치를 산출하기 위한 시스템 제어부; 상기 시스템 제어부의 출력포트에 접속되어 상기 표준치정보를 디스플레이하기 위한 디스플레이부; 상기 시스템 제어부의 입력포트에 접속되어 시스템의 고유 어드레스를 설정하기 위한 어드레스 설정스위치로 이루어진 화재징후 복합 감지장치를 제공하여 가스, 습도, 온도를 복합적으로 측정하도록 하고, 가스센서의 정밀도를 극대화함으로써, 통신 및 전기 캐비넷(랙)이나 협소한 공간, 화재 시 사전에 예측이 어려운 장소에서 발생할 수 있는 전기 및 전자부품의 과부하, 합선, 접촉과열, 제품결함으로 인한 화재, 고온도와 저습도로 인한 정전기 발생시 화재요인 등을 사전에 검출하여 화재예방을 보다 정확하게 수행할 수 있다.

한편, 화재가 발생한 경우 비해 예방에 가장 우선으로 수행해야 하는 것을 바로 인명피해를 최소화 하는 것이다.

이런 점에서 특허문헌 1은 화재예방에 목적과 효과를 기대할 뿐 대피자의 대피경로 확보와 안전을 확보하지 못하는 문제가 있다.

반면, 특허문헌 2는 단계별로 화재를 감지하고, 영상을 전송하면 제어신호를 방생시키고, 신호를 받은 서버는 비상구 위치, 화재 위치 확인으로 대피경로 안내와 실시간 영상정보를 저장하는 기술로 대피자의 대피경로를 확보하는 점에서 인명피해를 최소화 할 수 있다.

그러나, 화재 발생시 인명피해의 가장 큰 주범은 직접적인 화염이 아니라, 불완전 연소에 의해 발생되는 유독가스 및 일산화탄소가 화재 시 사망사고를 크게 증가시키는 점에서 특허문헌 2는 화염을 피해 대피경로를 확보하고 있어 정작 대피자가 일산화탄소가 포화된 장소를 통과시키게 되는 불행한 사태가 발생할 수 있다.

즉, 특허문헌 2는 연기, 가스, 불꽃 등의 발생 여부에만 집중되어 있고, 이러한 단편적인 정보를 기반으로 하므로 현장에서 급변하는 화재상황을 적절히 반영하지 못하고 있다.

다시 말해, 최근 사회구조가 도시화, 고층화, 조밀화 되어감에 따라 화재의 형태가 복잡 다양해 짐에 따라 이로 인한 인명 및 재산 피해는 꾸준히 증가하는 추세로서, 2016년 화재발생건수는 43,413건으로 총 인명피해는 2,024명에 이른다.

내화 건물의 화재의 경우 기밀성이 높아 직접 화염이 없는 지역이라도 유독가스에 의한 중독사 또는 일산화탄소에 의한 질식사 등 단시간에 많은 인명 피해 양상을 보이므로 화재 초기에 인명피해를 줄일 수 있는 화재에 대피자의 안전을 최대한 확보하기 위해 지능적으로 대응할 수 있는 시스템의 필요성이 절실하다.

KR 10-2005-0079581 A KR 10-1772806 B1

상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 화재 발생시 실시간 일산화탄소의 농도와 다양한 대피 논리가 조합된 알고리즘의 논리적 분석을 통해 능동적으로 최적의 대피경로를 확보하여 대피자를 신속하고 안전하게 대피 시킬 수 있는 지능형 화재 대피 유도 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 대피경로를 따라 적정 간격으로 배치되어 일산화탄소의 농도를 감지하는 일산화탄소농도센서 및 온도를 감지하는 온도센서를 갖는 센서부와; 상기 센서부의 실시간 정보와 미리 설정된 알고리즘을 논리적으로 분석하여 실시간 대피경로를 설정하는 서버와; 상기 센서부의 정보를 서버에 전송하고, 상기 서버에 설정된 대피경로를 센서부에 전송하는 통신부와; 상기 대피경로에 간헐적으로 배치되어 상기 서버에 의해 설정된 대피경로를 대피자가 육안으로 확인할 수 있게 디스플레이 하는 중앙모니터를 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 화재 대피 유도 시스템을 제공한다.

여기서, 상기 센서부는 상기 서버의 제어에 따라 안전하게 대피경로의 진입 여부 및 대피 방향을 확인할 수 있도록 금지표시 또는 화살표가 표시되는 방향지시기을 더 포함하거나, 상기 서버의 제어에 따라 안전하게 대피경로의 진입 여부 및 대피 방향을 확인할 수 있도록 금지표시 또는 화살표를 디스플레이 하는 월패드를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 서버는 상기 통신부를 통해 전송된 정보를 수신하는 정보수신부와; 상기 정보수신부를 통해 제공받은 정보 수집 및 알고리즘이 저장된 정보저장부와; 상기 정보저장부의 알고리즘과 정보를 논리적으로 분석하여 안전한 대피경로를 설정하는 정보분석부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 통신부는 상기 센서부의 실시간 정보를 저장하는 데이터로거와; 상기 데이터로거의 실시간 정보 및 상기 서버의 설정된 대피경로를 상호 송수신 가능하도록 무선 또는 유선으로 이루어진 통신기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, 화재 발생시 대피자를 신속하고 안전하게 대피 시킬 수 있도록 최적의 대피경로를 확보할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 지능형 화재 대피 유도 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 지능형 화재 대피 유도 시스템을 통해 대피경로를 확보하는 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 지능형 화재 대피 유도 시스템의 논리구조를 나타내는 흐름도.

이하, 본 발명에 대하여 동일한 기술분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 지능형 화재 대피 유도 시스템은 크게 센서부(100)와, 데이터로거(310)를 갖는 통신부(300)와, SFEL소프트웨어를 갖는 서버(200)와, 모니터 또는 월패드(140)와 같은 디스플레이 장치로 구성된다.

즉, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 센서부(100)는 천정 또는 벽면에 부착되어 일산화탄소 농도와 온도의 변화를 지속적으로 계측한다.

상기 센서부(100)는 대피경로(500)를 따라 적정 간격으로 배치되어 일산화탄소의 농도를 감지하는 일산화탄소농도센서(110) 및 온도를 감지하는 온도센서(120)를 갖는다.

그리고, 계측된 정보는 데이터로거를 통하여 서버에 전달되고 SFEL소프트웨어를 통하여 최적의 대피경로를 분석할 수 있다.

여기서, 상기 서버(200)는 상기 센서부(100)의 실시간 정보와 미리 설정된 알고리즘을 논리적으로 분석하여 실시간 대피경로를 설정할 수 있다.

이때, 상기 통신부(300)는 상기 센서부(100)의 정보를 서버(200)에 전송하고, 상기 서버(200)에 설정된 대피경로를 센서부(100)에 전송 가능하다.

도출된 대피경로는 센서부의 방향지시기, 벽면에 설치된 월패드(140), 주요 대피 통로에 설치되어 있는 중앙모니터(400)에 안내된다. 화재 시 시계확보를 위하여 방향지시기, 월패드(140), 중앙모니터(400)는 각각 설치 높이를 다르게 하는 것이 바람직하다.

다시 말해, 상기 대피경로(500)에 간헐적으로 배치되어 상기 서버(200)에 의해 설정된 대피경로를 대피자가 육안으로 확인할 수 있게 디스플레이 하는 중앙모니터(400)를 가질 수 있다.

그리고, 상기 센서부(100)는 상기 서버(200)의 제어에 따라 안전하게 대피경로의 진입 여부 및 대피 방향을 확인할 수 있도록 금지표시 또는 화살표가 표시되는 방향지시기(130)를 가질 수 있다.

또한, 상기 센서부(100)는 상기 서버(200)의 제어에 따라 안전하게 대피경로의 진입 여부 및 대피 방향을 확인할 수 있도록 금지표시 또는 화살표를 디스플레이 하는 월패드(140)를 더 포함할 수 있다.

따라서, 상기 방향지시기(130), 월패드(140), 중앙모니터(400)를 대피로(500)의 각 위치에 적절하게 배치하여 사용하는 것이 가장 효과적이다.

더욱이, 상기 월패드(140)는 건물의 중앙통제실 또는 구조센타에 직접적으로 연락을 취할 수 있는 비상통화가 내장되어 있어 제안된 본 기술로도 대피로를 확보하지 못하여 대피자가 안전구역에 고립되어 요구조자가 발생되는 경우 외부에서 우선적으로 구조활동을 수행할 수 있도록 비상 연락 기능을 갖는 것이 바람직하다.

하편, 상기 통신부(300)는 상기 센서부(100)의 실시간 정보를 저장하는 데이터로거(310)와; 상기 데이터로거(310)의 실시간 정보 및 상기 서버(200)의 설정된 대피경로를 상호 송수신 가능하도록 무선 또는 유선으로 이루어진 통신기(320)를 포함할 수 있다.

상기 서버(200)는 상기 통신부(300)를 통해 전송된 정보를 수신하는 정보수신부(210)와; 상기 정보수신부(210)를 통해 제공받은 정보 수집 및 알고리즘이 저장된 정보저장부(220)와; 상기 정보저장부(220)의 알고리즘과 정보를 논리적으로 분석하여 안전한 대피경로를 설정하는 정보분석부(230)로 이루어질 수 있다.

다시 말해, 상기 정보분석부(230)는 서버(200)에 내장된 SFEL소프트웨어로 아래와 같은 논리 구조를 가질 수 있다.

즉, 본 발명은 대피경로 분석에 일산화탄소의 농도 변화 및 다양한 상황을 고려한 알고리즘을 이용한다.

예를 들면, 도 3에 도시된 바, 일산화탄소의 농도, 농도에 따른 생존 가능 시간, 화재 시 도보에 의한 이동속도, 건물의 설계도, 각 안전 장치의 위치 등을 고려하면 비상구와 근접한 곳에 화재가 발생한 경우라도 안전이 확보된다면 이곳을 최후의 대피경로로 지시해줄 수도 있도록 한다.

우선, 각 위치의 센서부(100)의 일산화탄소농도센서(110)를 통해 제공되는 정보로 대피경로의 지역 별로 일산화탄소 농도로 우선 순위를 분석한다.

다음으로, 상기 센서부(100)의 온도센서(120)를 통해 제공되는 정보로 온도 변화를 다음 순위로 우선 순위를 분석한다.

따라서, 각 위치에 일산화탄소가 같은 농도일 때 상대적으로 온도가 낮은 곳을 대피경로의 우선 순위로 설정한다.

그리고, 건물 설계도에 적용하여 최단 대피경로를 설정한다.

다음 일산화탄소 농도에 따라 대피경로 중 대피자의 생존시간 고려하여 최적의 대피경로를 설정한다.

대피자의 명수, 도보에 의한 이동속도를 고려하여 위험 시 가벽, 창문 등의 대체 비상구를 설정하여 안내한다.

층간 수직적 이동 높이를 고려하여 완강기 등의 안전 장비 위치로 대피경로 설정하여 안내한다.

상기와 같은 예로 SFEL소프트웨어에 적용되는 알고리즘은 건물의 구조, 수용되는 인원, 내부에 활동중인 장치, 법규정된 화재 대응 요령 등 다양한 요인들을 고려하여 적용될 수 있음을 알린다.

즉, 화재 발생시 일산화탄소는 화재 초기에 불완전연소에 의해 발생되기 시작하므로 화재 인지와 초동 대처의 중요한 척도이며, 화재에 의한 인명피해는 열화에 의한 피해보다 일산화탄소 중독에 의한 질식사 피해가 더 크기 때문에 화재 대피 시스템 개발 시 우선 고려해야 할 항목이다.

또한 시시각각 변화하는 화재 현장에서 단순히 가스, 연기, 온도, 불꽃 등의 감지 여부만으로는 변화하는 화재 상황에 적절하게 대응할 수 없으므로, 실시간 대피경로를 분석하고 생존확률을 최대한 높이기 위해서 단순한 센서의 감지여부가 아닌 시간에 따른 화재상태의 변화를 나타낼 수 있는 일산화탄소 농도, 온도 등의 타임시리즈 데이터를 입력자료로 이용하는 것이 매우 중요하다.

그리고, 최근 월패드와 같은 디스플레이 장치와 무선통신을 이용하는 추세인 기존 제품과는 달리 유선통신과 무선통신을 복합적으로 을 이용할 수 있다.

현재까지 무선통신기술이 아무리 발전하였다 하더라도 무선통신을 사용하는 경우 발생할 수 있는 데이터 전송지연 가능성은 무시할 수 없다. 화재 감지센서를 이용하는 경우에는 약간의 데이터 전송지연 자체에 의미를 두지 않기 때문에 무선통신이 이용 가능하다.

다시 말해, 논리적으로 분석된 대피경로의 신빙성은 실시간 일산화탄소 농도의 변화상황을 파악해서 건물 전체의 구조에 따라 대피경로를 분석하는 경우에는 타임시리즈 데이터의 전송이 지연되어 경로 계산에 오류가 발생하는 경우 치명적인 인명피해를 발생시킬 수 있으므로 피해를 최소화 할 수 있게 유선통신 및 무선통신이 모두 통신 가능하도록 하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성을 제공함으로써, 사회적 및 기술적인 측면 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 사회적 측면으로는 내화 건물의 특성상 기밀성이 높아 유독가스에 의한 중독사 또는 산소부족에 의한 질식사 등 단시간에 많은 인명 피해 양상을 보이므로 화재 초기에 인명피해를 줄일 수 있다.

둘째, 기술적 측면으로는 주요 경쟁기술은 센서 화재감시 기술이고, 공백기술은 화재대응 기술로 일산화탄소는 불완전연소에 의하여 화재발생 초기부터 생성되므로 화재감지를 위한 좋은 지표이다.

따라서, 화재 시 열화에 의한 피해보다는 일산화탄소 중독 및 질식에 의한 인명피해가 다수인 점을 감안하면 일산화탄소의 농도 변화에 상응하여 회피경로를 제안함으로서 생존율을 높일 수 있다.

이상에 설명한 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어 및 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 도면 및 실시 예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

100: 센서부
110: 일산화탄소농도센서
120: 온도센서
130: 방향지시기
140: 월패드
200: 서버
210: 정보수신부
220: 정보저장부
230: 정보분석부
300: 통신부
310: 데이터로거
320: 통신기
400: 중앙모니터
500: 대피경로

Claims (5)

1. 대피경로(500)를 따라 적정 간격으로 배치되어 일산화탄소의 농도를 감지하는 일산화탄소농도센서(110) 및 온도를 감지하는 온도센서(120)를 갖는 센서부(100)와;
   상기 센서부(100)의 실시간 정보와 미리 설정된 알고리즘을 논리적으로 분석하여 실시간 대피경로를 설정하는 서버(200)와;
   상기 센서부(100)의 정보를 서버(200)에 전송하고, 상기 서버(200)에 설정된 대피경로를 센서부(100)에 전송하는 통신부(300)와;
   상기 대피경로(500)에 간헐적으로 배치되어 상기 서버(200)에 의해 설정된 대피경로를 대피자가 육안으로 확인할 수 있게 디스플레이 하는 중앙모니터(400)를 포함하여 구성되며,
   상기 센서부(100)는 상기 서버(200)의 제어에 따라 안전하게 대피경로의 진입 여부 및 대피 방향을 확인할 수 있도록 금지표시 또는 화살표가 표시되는 방향지시기(130) 및 월패드(140)가 복합적으로 이루어지며,
   상기 월패드(140)는 대피자가 대피로를 확보하지 못해 안전구역에 고립되어 구조가 요구되는 경우 외부에서 우선적으로 구조활동을 수행할 수 있도록 건물의 중앙통제실 또는 구조센타에 요구조자가 직접적으로 연락을 취할 수 있는 비상통화가 내장되는 것을 특징으로 하는 지능형 화재 대피 유도 시스템.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 서버(200)는,
   상기 통신부(300)를 통해 전송된 정보를 수신하는 정보수신부(210)와;
   상기 정보수신부(210)를 통해 제공받은 정보 수집 및 알고리즘이 저장된 정보저장부(220)와;
   상기 정보저장부(220)의 알고리즘과 정보를 논리적으로 분석하여 안전한 대피경로를 설정하는 정보분석부(230)로 이루어진 것을 특징으로 하는 지능형 화재 대피 유도 시스템.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 통신부(300)는,
   상기 센서부(100)의 실시간 정보를 저장하는 데이터로거(310)와;
   상기 데이터로거(310)의 실시간 정보 및 상기 서버(200)의 설정된 대피경로를 상호 송수신 가능하도록 무선 또는 유선으로 이루어진 통신기(320)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 화재 대피 유도 시스템.
   

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