KR102205998B1 - 아이씨티를 이용한 지능형 화재 예방 시스템 및 그 동작 방법 - Google Patents

아이씨티를 이용한 지능형 화재 예방 시스템 및 그 동작 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102205998B1
KR102205998B1 KR1020190040334A KR20190040334A KR102205998B1 KR 102205998 B1 KR102205998 B1 KR 102205998B1 KR 1020190040334 A KR1020190040334 A KR 1020190040334A KR 20190040334 A KR20190040334 A KR 20190040334A KR 102205998 B1 KR102205998 B1 KR 102205998B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sensor
temperature
intelligent
value
line
Prior art date
Application number
KR1020190040334A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200117744A (ko
Inventor
김영수
Original Assignee
비아이산업(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 비아이산업(주) filed Critical 비아이산업(주)
Priority to KR1020190040334A priority Critical patent/KR102205998B1/ko
Publication of KR20200117744A publication Critical patent/KR20200117744A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102205998B1 publication Critical patent/KR102205998B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/06—Electric actuation of the alarm, e.g. using a thermally-operated switch
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/22—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/10—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/12—Actuation by presence of radiation or particles, e.g. of infrared radiation or of ions
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/02—Alarms for ensuring the safety of persons
    • G08B21/0202—Child monitoring systems using a transmitter-receiver system carried by the parent and the child
    • G08B21/0261—System arrangements wherein the object is to detect trespassing over a fixed physical boundary, e.g. the end of a garden
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B25/00—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems
    • G08B25/01—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems characterised by the transmission medium
    • G08B25/10—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems characterised by the transmission medium using wireless transmission systems

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Child & Adolescent Psychology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Fire Alarms (AREA)

Abstract

본 발명의 실시 형태는 동작 전압과 전류 신호를 전송하기 위한 (+)라인과, 상기 (+)라인과 평행하게 배열되며 상기 (+)라인의 기준 전압이 되는 (-)라인을 포함하는 2-와이어 전력선 통신 루프; 상기 2-와이어 전력선 통신 루프의 (+)라인 및 (-)라인에 연결된 센서로서, 센싱값, 센서 어드레스값, 오작동 경보신호를 포함하는 센서 출력값을 전류 신호로 변환하여 상기 2-와이어 전력선 통신 루프를 거쳐 루프 카드로 전송하는 복수개의 지능형 센서; 및 2-와이어 전력선 통신 루프의 (+)라인이 연결되는 (+)단자와 2-와이어 전력선 통신 루프의 (-)라인이 연결되는 (-)단자가 마련된 루프 카드와, 각 지능형 센서의 센싱값이 표시되는 디스플레이 패널과, 루프카드를 통해 각 지능형 센서로부터 수신되는 전류 신호를 센서 출력값으로 복원하여 상기 디스플레이 패널에 표시하며 센서 출력값에 따라서 구역별로 각각 다른 화재 예방 제어를 수행하는 MCU를 포함하는 메인 컨트롤 패널;을 포함하며, 상기 지능형 센서는, 10진수의 센서 출력값을 2진수의 전류 신호로 변환하여 루프 카드로 전송하며, 상기 메인 컨트롤러 패널은 2진수의 전류 신호를 10진수의 센서 출력값으로 복원할 수 있다.

Description

아이씨티를 이용한 지능형 화재 예방 시스템 및 그 동작 방법{Intelligent system for preventing fire using ICT and method for preventing the same}
본 발명은 ICT(아이씨티; Intelligent Communication Technology; 지능형 통신 기술)를 이용한 지능형 화재 예방 시스템 및 동작 방법으로서, 발생된 화재를 감지할 수 있을 뿐만 아니라 화재가 발생된 상태가 아니더라도 화재 발생을 미리 감지하여 화재를 미연에 방지할 수 있는 루프 카드를 이용한 지능형 화재 예방 시스템 및 동작 방법에 관한 것이다.
화재 감지 시스템(Fire Detection System)은 화재 발생으로 인한 연기, 열, 불꽃 등을 감지하여 경보를 울리는 것인데, 화재 감지 및 소방 시스템에 있어서 가장 기본이 되는 장비이다.
하지만 최근 소방 산업의 시장 흐름은 "화재 감지"보다는 "화재 예방"으로 변화하고 있다. 화재가 발생했을 때 화재경보기를 통해 화재를 단순히 인식하는 방식보다는 화재가 일어날 상황이 발생할 경우를 예측하여 화재를 예방하는 방향으로 인식의 전환이 일어나고 있다.
선박에서도 이 같은 추세가 점차 반영되고 있다. 선박의 대형화에 따라 초기대응에 실패하는 사례가 세계적으로 증가하고 있는 상태이다. 특히 지구의 온난화로 인하여 해수 온도의 상승은 화재발생의 빈도를 증가시킬 수 밖에 없으며 온도의 상승으로 인한 자연발화를 방지하기 위하여 화재를 예방할 수 있는 방안에 대해서 조선소나 선주사의 관심이 증대되고 있다.
실제로 국내 대부분의 해운사가 컨테이너 내부 온도의 상승으로 인한 화물의 자연발화로 추정되는 화재로 막대한 손실을 입은 적이 있어 온도의 상승으로 인한 화재에 대해 매우 심각하게 받아들이고 있는 실정이다.
한국공개특허 10-2017-0088544
본 발명의 기술적 과제는 화재가 발생된 상태가 아니더라도 화재를 미리 방지할 수 있는 지능형 화재 예방 수단을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시 형태는 동작 전압과 전류 신호를 전송하기 위한 (+)라인과, 상기 (+)라인과 평행하게 배열되며 상기 (+)라인의 기준 전압이 되는 (-)라인을 포함하는 2-와이어 전력선 통신 루프; 상기 2-와이어 전력선 통신 루프의 (+)라인 및 (-)라인에 연결된 센서로서, 센싱값, 센서 어드레스값, 오작동 경보신호를 포함하는 센서 출력값을 전류 신호로 변환하여 상기 2-와이어 전력선 통신 루프를 거쳐 루프 카드로 전송하는 복수개의 지능형 센서; 및 2-와이어 전력선 통신 루프의 (+)라인이 연결되는 (+)단자와 2-와이어 전력선 통신 루프의 (-)라인이 연결되는 (-)단자가 마련된 루프 카드와, 각 지능형 센서의 센싱값이 표시되는 디스플레이 패널과, 루프카드를 통해 각 지능형 센서로부터 수신되는 전류 신호를 센서 출력값으로 복원하여 상기 디스플레이 패널에 표시하며 센서 출력값에 따라서 구역별로 각각 다른 화재 예방 제어를 수행하는 MCU(micro controller unit; 마이크로 제어 장치)를 포함하는 메인 컨트롤 패널;을 포함하며, 상기 지능형 센서는, 10진수의 센서 출력값을 2진수의 전류 신호로 변환하여 루프 카드로 전송하며, 상기 메인 컨트롤러 패널은 2진수의 전류 신호를 10진수의 센서 출력값으로 복원할 수 있다.
상기 지능형 센서는, 센싱값을 감지하는 감지 센서 모듈; 및 상기 2-와이어 전력선 통신 루프의 (+)라인 및 (-)라인에 연결되어 있으며, 상기 감지 센서 모듈에서 측정되는 센싱값이 포함된 10진수 형태의 센서 출력값을 2진수의 전류 신호로 변환하여 상기 루프 카드로 전송하는 CPU(central processing unit; 중앙 처리 장치)를 구비하며, 상기 감지 센서 모듈에서 연결되는 센서가 전력을 많이 요구되는 경우 별도의 전원을 인가할 수 있는 루프 카드 모듈;을 포함할 수 있다.
상기 감지 센서 모듈은, 온도를 측정하는 온도 센서 모듈; 가스량을 감지하는 가스 센서 모듈; 연기량을 감지하는 연기 센서 모듈; 열을 감지하는 열 센서 모듈; 화염을 감지하는 불꽃센서 모듈; 압력을 감지하는 압력 센서 모듈; 및 물을 감지하여 수위를 측정할 수 있는 수위센서 모듈; 중에서 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 온도 센서 모듈은, 온도를 측정하는 NTC 서미스터(negative temperature coefficient thermistor; 부특성 온도계수 서미스터), PTC 서미스터(Positive Temperature Coefficient-thermistor; 정특성 온도계수 서미스터), PT100, PT1000, 서모커플(Thermocouple)로 구현될 수 있다.
상기 메인 컨트롤 패널은, 지능형 센서가 설치된 구역 내에서 감지되는 센서 출력값을 이용하여 구역별로 구역 환경값을 산출하고, 산출한 구역 환경값에 따라서 각 구역별로 센서 오작동 상태인지, 발화 가능성 상태인지, 화재 발생 상태인지를 파악하여, 발화 가능성 상태인 경우 구역에 구비된 쿨링팬을 가동시키며, 화재 발생 상태인 경우 화재 경보를 발생시키며, 쿨링팬을 가동시키는 경우 발화 가능성 레벨에 따라서 쿨링팬의 세기를 다르게 제어함을 특징으로 할 수 있다.
구역별로 구역 환경값을 산출하는 것은, 지능형 센서가 설치된 구역 내에서 감지되는 온도, 가스량, 연기량, 열, 화염, 압력, 수위를 미리 설정된 알고리즘에 적용하여 구역별로 구역 환경값을 산출할 수 있다.
상기 지능형 센서는, 2-와이어 전력선 통신 루프의 단선 또는 단락 시에 회선을 유지시키는 스위칭을 수행하는 아이솔레이터 모듈;을 포함할 수 있다.
상기 지능형 센서는, 지능형 센서의 내부 온도를 측정하는 내부온도 센서 모듈;을 포함하며, 상기 루프 카드 모듈은, 내부온도 센서 모듈을 통한 자가 진단을 통해 지능형 센서의 이상 여부를 파악할 수 있다.
또한 2-와이어 전력선 통신 루프와, 센서 출력값을 전류 신호로 변환하여 상기 2-와이어 전력선 통신 루프를 거쳐 루프 카드로 전송하는 복수개의 지능형 센서와, 각 지능형 센서로부터 수신되는 전류 신호를 센서 출력값으로 복원하여 상기 디스플레이 패널에 표시하는 MCU를 포함하는 메인 컨트롤 패널을 구비한 루프 카드를 이용한 지능형 화재 예방 시스템이 화재를 예방하는 지능형 화재 예방 방법은, 각 지능형 센서를 통하여 구역별로 환경값 데이터를 수집하는 구역별 환경값 데이터 수집 과정; 구역별로 구역 환경값을 산출하는 구역 환경값 산출 과정; 구역 환경값에 따라서 각 구역별로 센서 오작동 상태인지, 발화 가능성 상태인지, 화재 발생 상태인지를 파악하는 상태 파악 과정; 및 각 구역별로 파악되는 상태에 따라서 각각 다른 화재 예방 제어를 수행하는 화재 예방 제어 과정;을 포함할 수 있다.
상기 환경값 데이터 수집 과정은, 각 지능형 센서의 10진수의 센서 출력값을 2진수의 전류 신호로 변환하여 전송하며, 상기 메인 컨트롤러 패널은 2진수의 전류 신호를 10진수의 센서 출력값으로 복원하여 수집할 수 있다.
상기 구역 환경값 산출 과정은, 지능형 센서가 설치된 구역 내에서 감지되는 온도, 가스량, 연기량, 열, 화염, 압력, 수위를 미리 설정된 알고리즘에 적용하여 구역별로 구역 환경값을 산출할 수 있다.
상기 화재 예방 제어 과정은, 센서 오작동 상태인 경우 센서 오류를 표시하며, 발화 가능성 상태인 경우 구역에 구비된 쿨링팬을 가동시키며, 화재 발생 상태인 경우 화재 경보를 발생시키며, 쿨링팬을 가동시키는 경우 발화 가능성 레벨에 따라서 쿨링팬의 세기를 다르게 제어할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면 2-와이어 전력선 통신 루프에 연결된 복수개의 지능형 센서를 이용하여 손쉽게 화재를 미리 방지할 수 있다. 또한 본 발명의 실시 형태에 따르면 각 구역에 2-와이어 전력선 통신 루프를 이용하여 손쉽게 다양한 감지 기능의 지능형 센서를 설치함으로써, 효율적인 화재 예방이 가능하게 된다.
도 1은 기존의 화재 모니터링 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 2-와이어 전력선 통신 루프를 이용한 루프 카드를 이용한 지능형 화재 예방 시스템의 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지능형 센서의 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 2진수의 전류 신호 그래프.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 2-와이어 전력선 통신 루프를 통하여 온도값이 전달되어 출력되는 모습을 도시한 그림.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 온도 변화에 따라서 각각 다른 화재 예방 제어가 이루어지는 예시 그림.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 화물 구역별로 각각 다른 화재 예방 제어를 수행하는 예시 그림.
이하, 본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은, 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 기존의 화재 모니터링 시스템의 구성도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 2-와이어(wire) 전력선 통신 루프를 이용한 루프 카드를 이용한 지능형 화재 예방 시스템의 구성도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지능형 센서의 사시도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 2진수의 전류 신호 그래프이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따라 2-와이어 전력선 통신 루프를 통하여 온도값이 전달되어 출력되는 모습을 도시한 그림이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따라 온도 변화에 따라서 각각 다른 화재 예방 제어가 이루어지는 예시 그림이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따라 화물 구역별로 각각 다른 화재 예방 제어를 수행하는 예시 그림이다.
본 발명은 온도센서에 ICT를 탑재하여 컨테이너선의 화물창을 포함한 여러 지역에 온도를 실시간 모니터링하고 온도가 상승할 경우 배기 팬 등의 작동을 포함하여 화물 구역의 온도를 낮춰 자연발화가 일어나지 않도록 한다.
기존에는 도 1에 도시한 바와 같이 통상적으로 서미스터, PT100 옴(ohm), 서모커플 등이 사용되는데, 온도 센서에 4~20mA 출력을 위하여 트랜스미터를 설치하여 온도를 표시하게 된다. 온도 센서에는 트랜스미터까지 3-와이어 케이블이 각각 설치되며 트랜스미터 후단에는 4-20mA의 출력이 온도 값을 표시하게 된다. 트랜스미터를 대신하여 입출력 모듈을 사용하기도 한다. 예를 들어 100개의 온도 센서를 설치한다면, 100개의 입출력 카드 혹은 트랜스미터가 필요하며, 3-와이어 케이블이 300가닥이 필요하게 된다. 이 같은 방식은 케이블 소모가 많을 수밖에 없으며, 입출력 카드 역시 대량으로 필요하고 설치비용이 많이 소요되고 원거리용으로도 적합하지 않다.
이에 반해 본 발명은, 수백개의 센서들이 2개의 전선만을 이용하는 2-와이어 루프 파워 라인 통신(Loop Power Line Communication)이 가능토록 ICT 통신 기술을 활용하는 모듈을 이용해 해당 구역의 위치(Address) 정보와 실시간으로 온도 값을 전송받을 수 있으므로, 모니터링을 통하여 온도 상승 시 화재를 사전에 방지할 수 있도록 한다. 예외로 센서의 전력이 많이 요구되는 경우 별도의 전원을 인가하여 사용할 수 있다. 따라서 본 발명과 같이 루프를 구성하면 1개의 루프 카드(Loop card)를 이용해 최대 127개 온도센서 설치가 가능하며, 최장 4km의 거리까지 통신이 가능하다. 장비 비용이 절감되고 공기가 단축될 뿐만 아니라 설치 자재가 현저히 줄어들게 된다.
이를 위하여 본 발명의 ICT를 이용한 지능형 화재 예방 시스템은, 도 2에 도시한 바와 같이 2-와이어 전력선 통신 루프(100), 지능형 센서(200), 및 메인 컨트롤 패널(300)을 포함할 수 있다.
2-와이어 전력선 통신 루프(100)는, 동작 전압과 전류 신호를 전송하기 위한 (+)라인과, (+)라인과 평행하게 배열되며 (+)라인의 기준 전압이 되는 (-)라인을 포함한다. 즉, 통신 루프는 (+)라인으로 된 루프선로와 (-)라인으로 된 선로로서 이루어진다. 따라서 지능형 센서(200)기 및 경보기(미도시)들은 하나의 통신 루프에 접속된다.
지능형 센서(200)는, 2-와이어 전력선 통신 루프(100)의 (+)라인 및 (-)라인에 복수개로 연결된 센서이다. 지능형 센서(200)는, 센싱값, 센서 어드레스값, 오작동 경보신호를 포함하는 센서 출력값을 전류 신호로 변환하여 2-와이어 전력선 통신 루프(100)를 거쳐 루프 카드(310)로 전송한다.
지능형 센서(200)는 도 3에 도시한 바와 같이 감지 센서 모듈(210), ICT 모듈(220), 아이솔레이터 모듈(230), 및 내부온도 센서 모듈(240)을 포함할 수 있다.
감지 센서 모듈(210)은, 센싱값을 감지하는 모듈이다. 이러한 감지 센서 모듈(210)은, 온도를 측정하는 온도 센서 모듈로 구현될 수 있는데, 바람직하게는, 온도를 측정하는 NTC 서미스터, PTC 서미스터, PT100, PT1000, 서모커플로 구현될 수 있다. NTC 서미스터, PTC 서미스터, 서모커플은 온도계수를 가지고 연속적으로 전기 저항이 변화하는 기반을 두고 있으며 온도와 반비례/비레 상관 계수를 가지는데, 전력 소모가 적기 때문에 다른 센서에 비해 좀 더 많은 센서가 루프에 연결될 수 있어 경제적이고, ICT 모듈을 활용하여 온도의 보정과 단선, 단락시 회선을 응급 복구하는 기능 등 각종 기능을 구현할 수 있다. PT100 및 PT1000은 다른 온도 센서와 같으나, 소모되는 전력이 많이 필요하므로 별도의 전원을 공급하여 구현할 수 있다.
ICT 모듈(220)은, 2-와이어 전력선 통신 루프(100)의 (+)라인 및 (-)라인에 연결되어 있으며, 자기 주소(Address)를 부여할 수 있으며 센싱 출력값을 전송할 때 자기 주소를 포함한 데이터를 전송하고 자가 진단 기능을 통해 이상이 발생할 경우에도 신호를 보낼 수 있도록 한다. 따라서 자기 주소를 기억하여 특이사항(화재, 에러 등) 발생 시 정확한 사고 위치를 이력 관리할 수 있게 된다.
또한 ICT 모듈(220)은 감지 센서 모듈(210)에서 측정되는 센싱값이 포함된 10진수 형태의 센서 출력값을 2진수의 전류 신호로 변환하여 ICT 모듈(220)을 통하여 메인 컨트롤 패널(300)의 루프 카드(310)로 전송하는 CPU(221)를 구비한다. 참고로, 2진수의 전류 신호 그래프를 도 4에 도시하였는데, 자기 주소, 현재 상태(Status), 측정 온도값 등을 2진수로 변환하여 전송할 수 있게 된다.
아이솔레이터 모듈(230)은, 2-와이어 전력선 통신 루프(100)의 단선 또는 단락 시에 회선을 유지시키는 스위칭을 수행한다. 아이솔레이터 모듈(230)은 2-와이어 회선의 단선, 단락시에 회선을 응급 복구하는 역할을 수행해야 하므로 센서 하단부에 내장 삽입되는 형태의 PCB(Printed Circuit Board; 인쇄 회로 기판)로 구현할 수 있을 것이다.
내부온도 센서 모듈(240)은, 지능형 센서(200)의 이상 여부를 감지하도록 지능형 센서(200)의 내부온도를 측정한다. 따라서 ICT 모듈(220)은, 내부온도 센서 모듈(240)을 통한 자가 진단을 통해 지능형 센서(200)의 이상 여부를 파악할 수 있다.
한편, 메인 컨트롤 패널(300)은, 지능형 센서(200)로부터 수신되는 센서 출력값을 디스플레이하는데, 지능형 센서(200)가 10진수의 센서 출력값을 2진수의 전류 신호로 변환하여 루프 카드(310)로 전송하면, 메인 컨트롤러 패널은 2진수의 전류 신호를 10진수의 센서 출력값으로 복원하여 출력한다.
이를 위해 메인 컨트롤 패널(300)은, 루프 카드(310), 디스플레이 패널(320), 및 MCU(미도시)를 포함한다.
루프 카드(310)는, 2-와이어 전력선 통신 루프(100)의 (+)라인이 연결되는 (+)단자와 2-와이어 전력선 통신 루프(100)의 (-)라인이 연결되는 (-)단자가 마련된다. 루프 카드(310)에 연결되는 감지기 및 ICT 모듈은 최대 255개까지 가능하다
디스플레이 패널(320)은, 각 지능형 센서(200)의 센싱값이 표시되는 표시 수단이다.
MCU(미도시)는, 루프카드를 통해 각 지능형 센서(200)로부터 수신되는 전류 신호를 센서 출력값으로 복원하는 기능을 수행한다. 예를 들어, 감지 센서 모듈(210)이 온도 센서 모듈로 구현되는 경우, 도 5에 도시한 바와 같이 2-와이어 전력선 통신 루프(100)를 통하여 온도값이 메인 컨트롤 패널(300)로 전송되어 디스플레이 패널(320)을 통해 온도값을 표시할 수 있게 된다. 따라서 NTC 서미스터, PTC 서미스터, PT100, PT1000, 서모커플 등의 각종 온도 감지 센서를 통해 측정된 온도값과 자기 주소 데이터는 CPU를 통해 10진법에서 2진법으로 변환되어 아날로그 데이터로 전력선 통신을 통해 디지털통신으로 전송되며, 전송된 아날로그 값은 루프 카드(310;루프 카드)로 수신된다. 수신된 2진법의 아날로그 데이터는 메인 컨트롤 패널(300)에서 다시 10진법으로 변환되고, 디스플레이 패널(320)에 온도센서 모듈의 위치 정보와 온도를 표시하게 된다.
한편, 기존에 컨테이너선박을 비롯한 화물 운반선의 화재 감지 장비로는 연기 감지 시스템(Smoke Sampling System)이 대표적으로 사용되고 있는데, 화물구역에 연기 흡입용 배관(직경 15~20mm)을 설치하고 배기 팬(Exhaust Fan Unit)을 가동하여 배관의 공기를 지속적으로 흡입하는 방식으로 화재 연기를 감지하게 된다.
연기 감지 시스템은 화재발생 시 연기가 발생하면 이 연기가 흡입 배관을 따라 연기 감지 판넬(smoke sampling panel)로 들어가게 되고 내부의 연기감지기(smoke detector)가 연기를 감지하여 화재 신호를 보내게 되는 원리이다. 이와 같이 비교적 간단한 원리로 지금까지 많은 컨테이너선 및 화물선에 지속적으로 설치되어 왔다.
그러나 근래에 들어 선박의 대형화로 인해 선체의 길이가 400m를 넘어서는 초대형 선박들이 건조되게 되면서 화물창(cargo hold)의 숫자도 4~6개에서 12개 이상으로 늘어나게 되었으며 흡입 배관(suction pipe)의 길이 역시 400m 이상으로 길어지게 되는 상황이 발생하게 되었다.
기존의 화재 감지 허용 시간은 법규상(FSS code Ch.10 - 2.4.2) 300초 이내인데 선수에 위치한 화물창의 경우 300초를 초과하는 경우도 종종 발생하고 있다. 실은 화재 반응시간이 300초 이면 진압이 불가능할 정도로 화재가 진행된 상태이므로 초기진압은 불가한 상태이다.
이를 개선하고자 본 발명의 메인 컨트롤 패널(300)의 MCU는, 수신되는 센서 출력값에 따라서 구역별로 각각 다른 화재 예방 제어를 수행하도록 구현한다. 예를 들어, 센싱값이 온도라면 도 6에 도시한 바와 같이 온도별로 각각 다른 화재 예방 제어를 수행하도록 하는 것이다.
이를 위해 메인 컨트롤 패널(300)의 MCU는, 지능형 센서(200)가 설치된 구역 내에서 감지되는 센서 출력값을 이용하여 공간내의 구역별로 구역 환경값을 산출하고, 산출한 구역 환경값에 따라서 각 구역별로 센서 오작동 상태인지, 발화 가능성 상태인지, 화재 발생 상태인지를 파악하여, 각 구역별로 파악되는 상태에 따라서 각각 다른 화재 예방 제어를 수행하도록 한다.
여기서 구역 환경값은 각 구역의 온도값이 해당될 수 있는데, 구역의 온도값에 따라서 센서 오작동 상태인지, 발화 가능성 상태인지, 화재 발생 상태인지를 파악하여 그에 맞는 화재 예방 대응을 수행하도록 한다.
예를 들어, 온도가 높아 발화 가능성 상태인 구역에는 쿨링팬을 가동시키며, 화재 발생 상태인 경우에는 화재 경보를 발생시킨다. 나아가, 쿨링팬을 가동시키는 경우 발화 가능성 레벨에 따라서 쿨링팬의 세기를 다르게 제어하는데, 예를 들어, 도 7에 도시한 바와 같이 발화 가능성이 제1레벨인 A 구역의 경우 제1세기의 쿨링팬으로 구동시키며, 발화 가능성이 제1레벨보다 높은 제2레벨인 B 구역의 경우 제1세기보다 더 센 제2세기의 쿨링팬으로 구동시키며, 발화 가능성이 제2레벨보다 높은 제3레벨인 C 구역의 경우 제2세기보다 더 센 제3세기의 쿨링팬으로 구동시켜, 구역별 맞춤형 화재 예방 제어가 이루어지도록 한다. 만약, D 구역에서 화재가 발생되었을 시에는 전체 선박 내에서 화재 경보를 발생시킨다.
따라서 본 발명은 현재 사용되고 있는 화재 감지시스템인 연기 감지 시스템의 단점을 보완할 수 있으므로 인명과 재산 피해를 획기적으로 줄일 수 있다.
한편, 구역별로 구역 환경값을 산출하는 것은, 온도뿐만 아니라 가스량, 연기량, 열, 화염, 압력, 수위를 종합적으로 고려하여 구역 환경값을 산출한다.
이를 위해 감지 센서 모듈(210)은, 온도 센서 모듈 이외에도 가스량을 감지하는 가스 센서 모듈과, 연기량을 감지하는 연기 센서 모듈과, 열을 감지하는 열 센서 모듈과, 화염을 감지하는 불꽃센서 모듈과, 압력을 감지하는 압력 센서 모듈과, 물을 감지하여 수위를 측정할 수 있는 수위센서 모듈을 적어도 하나 이상 더 포함할 수 있다.
따라서 지능형 센서(200)가 설치된 구역 내에서 감지되는 온도, 가스량, 연기량, 열, 화염, 압력, 수위를 미리 설정된 알고리즘에 적용하여 구역별로 구역 환경값을 산출할 수 있다.
예를 들어, 구역에서 측정되는 온도에 따른 온도 점수, 구역에서 측정되는 가스량에 따른 가스 점수, 구역에서 측정되는 연기량에 따른 연기량 점수, 구역에서 측정되는 화염에 따른 불꽃 점수; 구역에서 측정되는 압력에 따른 압력 점수, 구역에서 물의 위치를 측정하는 수위에 따른 수위점수를 모두 합산하여 평균낸 값을 구역 환경값으로 산출하고, 산출된 구역 환경값에 따라서 발화 가능성 상태인지, 화재 발생 상태인지를 파악하여 그에 맞는 화재 예방 대응을 수행하도록 한다.
따라서 본 발명은 2-와이어 전력선 통신 루프(100)를 통하여 온도 센서 모듈, 가스 센서 모듈, 연기 센서 모듈, 열 센서 모듈, 불꽃센서 모듈, 압력 센서 모듈, 수위센서 모듈 등을 손쉽게 구역 내에 설치할 수 있게 되어, 이러한 복수개의 센서 모듈을 통한 최적화된 구역 환경값을 산출하여 가장 적절한 화재 예방 제어를 수행할 수 있게 된다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 2-와이어 전력선 통신 루프를 이용한 지능형 화재 예방 방법의 플로차트이다.
2-와이어 전력선 통신 루프(100)와, 센서 출력값을 전류 신호로 변환하여 상기 2-와이어 전력선 통신 루프(100)를 거쳐 루프 카드(310)로 전송하는 복수개의 지능형 센서(200)와, 각 지능형 센서(200)로부터 수신되는 전류 신호를 센서 출력값으로 복원하여 디스플레이 패널(320)에 표시하는 MCU를 포함하는 메인 컨트롤 패널(300)을 구비한 본 발명의 ICT를 이용한 지능형 화재 예방 시스템이 화재를 예방하는 지능형 화재 예방 방법은, 도 8에 도시한 바와 같이 각 지능형 센서(200)를 통하여 구역별로 환경값 데이터를 수집하는 구역별 환경값 데이터 수집 과정(S810)과, 구역별로 구역 환경값을 산출하는 구역 환경값 산출 과정(S820)과, 구역 환경값에 따라서 각 구역별로 센서 오작동 상태인지, 발화 가능성 상태인지, 화재 발생 상태인지를 파악하는 상태 파악 과정(S830)과, 각 구역별로 파악되는 상태에 따라서 각각 다른 화재 예방 제어를 수행하는 화재 예방 제어 과정(S840)을 포함할 수 있다.
상술하면, 구역별 환경값 데이터 수집 과정(S810)은, 각 지능형 센서(200)를 통하여 구역별로 환경값 데이터를 수집하는 과정이다. 예를 들어, 선박의 경우 선박 내의 각 선실 구역별로 환경값 데이터를 수집하는 것인데, 이러한 환경값 데이터는 2-와이어 전력선 통신 루프(100)에 연결된 지능형 센서(200)를 통하여 구역내의 온도, 가스량, 연기량, 열, 화염, 압력, 수위 등의 환경값 데이터를 수집할 수 있다.
환경값 데이터를 수집함에 있어서, 각 지능형 센서(200)의 10진수의 센서 출력값을 2진수의 전류 신호로 변환하여 전송하며, 메인 컨트롤러 패널은 2진수의 전류 신호를 10진수의 센서 출력값으로 복원하여 수집하게 된다.
구역 환경값 산출 과정(S820)은, 환경값 데이터를 통계내어, 구역별로 구역 환경값을 산출하는 과정이다.
여기서 구역 환경값은 각 구역의 온도값이 해당될 수 있다. 나아가, 구역 환경값은 온도뿐만 아니라 가스량, 연기량, 열, 화염, 압력, 수위를 종합적으로 고려하여 산출될 수 있다.
이를 위해 구역 환경값 산출 과정(S820)은, 지능형 센서(200)가 설치된 공간 내에서 감지되는 온도, 가스량, 연기량, 열, 화염, 압력, 수위를 미리 설정된 알고리즘에 적용하여 구역별로 구역 환경값을 산출할 수 있다. 예를 들어, 구역에서 측정되는 온도에 따른 온도 점수, 구역에서 측정되는 가스량에 따른 가스 점수, 구역에서 측정되는 연기량에 따른 연기량 점수, 구역에서 측정되는 화염에 따른 불꽃 점수; 구역에서 측정되는 압력에 따른 압력 점수, 구역에서 물의 위치를 측정하는 수위에 따른 수위점수를 모두 합산하여 평균낸 값을 구역 환경값으로 산출할 수 있다.
상태 파악 과정(S830)은, 구역 환경값에 따라서 각 구역별로 센서 오작동 상태인지, 발화 가능성 상태인지, 화재 발생 상태인지를 파악하는 과정이다. 예를 들어 구역 환경값이 미리 설정된 허용 범위를 벗어난 경우 센서 오작동 상태로 판단하며, 구역 환경값의 온도가 제1범위 내인 경우 발화 가능성 상태로 판단하며, 구역 환경값의 온도가 제1범위를 벗어난 경우 화재 발생 상태로 파악한다.
화재 예방 제어 과정(S840)은, 각 구역별로 파악되는 상태에 따라서 각각 다른 화재 예방 제어를 수행한다.
즉, 센서 오작동 상태인 경우 센서 오류를 표시하며, 발화 가능성 상태인 경우 구역에 구비된 쿨링팬을 가동시키며, 화재 발생 상태인 경우 화재 경보를 발생시키며, 쿨링팬을 가동시키는 경우 발화 가능성 레벨에 따라서 쿨링팬의 세기를 다르게 제어한다.
예를 들어, 온도가 높아 발화 가능성 상태인 구역에는 쿨링팬을 가동시키며, 화재 발생 상태인 경우에는 화재 경보를 발생시킨다. 쿨링팬을 가동시키는 경우 발화 가능성 레벨에 따라서 쿨링팬의 세기를 다르게 제어하는데, 예를 들어, 도 7에 도시한 바와 같이 발화 가능성이 제1레벨인 A 구역의 경우 제1세기의 쿨링팬으로 구동시키며, 발화 가능성이 제1레벨보다 높은 제2레벨인 B 구역의 경우 제1세기보다 더 센 제2세기의 쿨링팬으로 구동시키며, 발화 가능성이 제2레벨보다 높은 제3레벨인 C 구역의 경우 제2세기보다 더 센 제3세기의 쿨링팬으로 구동시켜, 구역별 맞춤형 화재 예방 제어가 이루어지도록 한다.
상술한 본 발명의 설명에서의 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것으로, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 변경 및 균등한 타의 실시예가 가능한 것이다.
100:2-와이어 전력선 통신 루프
200:지능형 센서
300:메인 컨트롤 패널

Claims (7)

  1. 복수의 구역에 걸쳐 연장되며, 동작 전압과 전류 신호를 전송하기 위한 (+)라인과, 상기 (+)라인과 평행하게 배열되며 상기 (+)라인의 기준 전압이 되는 (-)라인을 포함하는 2-와이어 전력선 통신 루프(100);
    상기 2-와이어 전력선 통신 루프(100)의 (+)라인 및 (-)라인에 연결된 센서로서, 상기 복수의 구역의 각각에 배치되며, 해당 구역의 온도를 측정하는 온도 센서 모듈(210)을 구비하며, 온도 센싱값, 센서 어드레스값, 오작동 경보신호를 포함하는 센서 출력값을 전류 신호로 변환하여 상기 2-와이어 전력선 통신 루프(100)를 거쳐 루프 카드(310)로 전송하는 복수개의 지능형 센서(200);
    상기 복수의 구역(A, B, C, D)의 각각에 배치되며, 배치된 구역의 온도를 낮추도록 동작하는 복수 개의 쿨링팬; 및
    상기 2-와이어 전력선 통신 루프(100)의 (+)라인이 연결되는 (+)단자와 상기 2-와이어 전력선 통신 루프(100)의 (-)라인이 연결되는 (-)단자가 마련된 루프 카드(310)와, 상기 복수 개의 지능형 센서(200)의 상기 센서 출력값이 표시되는 디스플레이 패널(300)과, 상기 루프 카드(310)를 통해 상기 복수 개의 지능형 센서(200)로부터 수신되는 상기 전류 신호를 상기 센서 출력값으로 복원하여 상기 디스플레이 패널(320)에 표시하며 상기 센서 출력값에 따라서 상기 복수의 구역의 각 구역별로 각각 다른 화재 예방 제어를 수행하는 마이크로 제어 장치를 포함하는 메인 컨트롤 패널(300);을 포함하며,

    상기 복수 개의 지능형 센서(200)는, 10진수의 상기 센서 출력값을 2진수의 상기 전류 신호로 변환하여 상기 루프 카드(310)로 전송하며, 상기 메인 컨트롤러 패널(300)은 2진수의 상기 전류 신호를 10진수의 상기 센서 출력값으로 복원하도록 구성되고,

    상기 메인 컨트롤러 패널(300)은:
    상기 복수의 구역(A, B, C, D)의 각 구역별로, 상기 온도 센싱값이 제1범위 내인 경우에는 발화 가능성 상태로 판단하여 해당 구역의 상기 쿨링팬의 가동을 개시하고, 상기 온도 센싱값이 상기 제1범위를 벗어난 경우에는 해당 구역의 화재 발생 상태로 판단하고,
    상기 복수의 구역(A, B, C, D) 중 각각의 구역에 대해, 상기 온도 센싱값이 소정의 제1레벨인 경우에는 제1세기로 상기 쿨링팬을 동작시키고, 상기 온도 센싱값이 상기 제1레벨보다 높은 제2레벨인 경우에는 상기 제1세기보다 센 제2세기로 상기 쿨링팬을 동작시키고, 상기 온도 센싱값이 상기 제2레벨보다 높은 제3레벨인 경우에는 상기 제2세기보다 센 제3세기로 상기 쿨링팬을 동작시키되,
    상기 복수의 구역(A, B, C, D)의 각 구역마다 독립적으로 상기 쿨링팬의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는, 아이씨티를 이용한 지능형 화재 예방 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 지능형 센서(200)는,
    상기 온도 센싱값을 감지하는 감지 센서 모듈(210); 및
    상기 2-와이어 전력선 통신 루프(100)의 (+)라인 및 (-)라인에 연결되어 있으며, 상기 감지 센서 모듈(210)에서 측정되는 상기 온도 센싱값이 포함된 10진수 형태의 상기 센서 출력값을 2진수의 상기 전류 신호로 변환하여 상기 루프 카드(310)로 전송하는 중앙 처리 장치(221)를 구비하며, 상기 감지 센서 모듈(210)이 전력을 많이 요구하는 경우 상기 감지 센서 모듈(210)에 별도의 전원을 인가할 수 있는 ICT 모듈(220);을 포함하는, 아이씨티를 이용한 지능형 화재 예방 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 감지 센서 모듈(210)은,
    가스량을 감지하는 가스 센서 모듈;
    연기량을 감지하는 연기 센서 모듈;
    열을 감지하는 열 센서 모듈;
    화염을 감지하는 불꽃센서 모듈;
    압력을 감지하는 압력 센서 모듈; 및
    물을 감지하여 수위를 측정할 수 있는 수위센서 모듈 중에서 하나 이상을 더 포함하는 아이씨티를 이용한 지능형 화재 예방 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 온도 센서 모듈(210)은,
    온도를 측정하는 NTC(부특성 온도계수) 서미스터, PTC(정특성 온도계수) 서미스터, 서모커플 중 적어도 하나로 구현됨을 특징으로 하는 아이씨티를 이용한 지능형 화재 예방 시스템.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 복수의 구역별로,
    상기 복수 개의 지능형 센서(200)가 설치된 상기 복수의 구역(A, B, C, D) 내에서 감지되는 온도, 가스량, 연기량, 열, 화염, 압력, 수위를 미리 설정된 알고리즘에 적용하여 구역별로 구역 환경값을 산출함을 특징으로 하는 아이씨티를 이용한 지능형 화재 예방 시스템.
  6. 삭제
  7. 삭제
KR1020190040334A 2019-04-05 2019-04-05 아이씨티를 이용한 지능형 화재 예방 시스템 및 그 동작 방법 KR102205998B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190040334A KR102205998B1 (ko) 2019-04-05 2019-04-05 아이씨티를 이용한 지능형 화재 예방 시스템 및 그 동작 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190040334A KR102205998B1 (ko) 2019-04-05 2019-04-05 아이씨티를 이용한 지능형 화재 예방 시스템 및 그 동작 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200117744A KR20200117744A (ko) 2020-10-14
KR102205998B1 true KR102205998B1 (ko) 2021-01-21

Family

ID=72847192

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190040334A KR102205998B1 (ko) 2019-04-05 2019-04-05 아이씨티를 이용한 지능형 화재 예방 시스템 및 그 동작 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102205998B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101842500B1 (ko) * 2017-03-13 2018-03-27 이헌덕 지능형 화재 감지 시스템
KR101867562B1 (ko) * 2017-12-14 2018-07-17 김영수 단선/단락 위치를 알려주는 화재 감지 경보 시스템

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101803806B1 (ko) 2016-01-25 2017-12-04 임인택 무선 재난 화재 감지 및 방범 예방을 겸용하기 위한 휴대 조명등을 구비하는 사회 안전망 시스템
KR102650174B1 (ko) * 2016-09-28 2024-03-21 한화오션 주식회사 복합 환경 모니터링 및 제어 시스템과 그의 선내 환경 제어 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101842500B1 (ko) * 2017-03-13 2018-03-27 이헌덕 지능형 화재 감지 시스템
KR101867562B1 (ko) * 2017-12-14 2018-07-17 김영수 단선/단락 위치를 알려주는 화재 감지 경보 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200117744A (ko) 2020-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2167954B1 (en) Detector system and method to detect or determine a specific gas within a gas mixture
US7336168B2 (en) System and method for variable threshold sensor
US20140340223A1 (en) Environmental alert for computer systems
KR102205998B1 (ko) 아이씨티를 이용한 지능형 화재 예방 시스템 및 그 동작 방법
KR100596204B1 (ko) 랙용 화재징후 복합 감지 시스템
KR101527371B1 (ko) 아날로그 전류감응식 주소형 화재 감지시스템
JP7265666B2 (ja) 火災報知設備
JP4989094B2 (ja) 火災報知設備
KR20160093448A (ko) 블루투스 아이비콘을 이용한 전자식 화재감지기 및 수신시스템
EP3936196A1 (en) Fire extinguishing apparatus having fire prediction function
WO2016174975A1 (ja) パッケージ型自動消火設備
JP7066402B2 (ja) 火災報知設備
EP3404633B1 (en) Apparatus for monitoring atmospheric characteristics and detecting fires
US11099083B2 (en) Aircraft overheat detection through fiber optic monitoring of light reflectance changing temperature strips
US9202359B2 (en) Multilevel signaling system and method
JP6602035B2 (ja) 検知装置
JP4546205B2 (ja) 警報出力検知器
JP2010140389A (ja) 無線式警報器
US20230264057A1 (en) Fire extinguishing devices with fire predicting function
CN216361282U (zh) 安全阀监测装置及蒸汽系统
US20230098609A1 (en) Fire Detection or Early Warning Using Gases
KR20050079581A (ko) 화재징후 복합 감지장치
JP6846087B2 (ja) 警報器
JP4615905B2 (ja) 火災報知システム
KR20220080645A (ko) 선박용 복합(온도감지,수위감지,침수감지,연기감지,통신신호) 알람 장치 및 감지된 정보를 저장하는 장치 및 그 정보를 블루투스 기능을 이용하여 휴대폰에 나타내는 장치

Legal Events

Date Code Title Description
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)