KR102287671B1 - 터널을 위한 재난 재해 연계형 자동 제어 시스템 - Google Patents

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윤상혁
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Abstract

본 발명은 재난 발생 시 최적의 대피로를 선정하여 이로 유도할 수 있는 터널을 위한 재난 재해 연계형 자동 제어 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 터널을 위한 재난 재해 연계형 자동 제어 시스템은, 각각의 대피로에 구비되어 대피로의 기울기, 침수, 화재, 가스, 온도 및 붕괴 중 어느 하나 이상을 감지하기 위한 센서부; 재난 발생 시 대피를 유도하고 안내하기 위한 유도부와 안내부; 및 상기 센서부로부터 정보를 수신하고 상기 유도부 및 안내부를 제어하기 위한 관제 서버를 포함하고, 재난 발생 시 상기 관제 서버를 통하여 최적의 대피로를 결정함에 있어서, 재난 발생 지점으로부터의 거리에 기반하여 대피로 그룹을 생성하는 단계; 상기 센서부로부터의 정보에 기반하여 상기 대피로 그룹 내의 상기 대피로의 사용 가능 여부를 순차적으로 검토하는 단계; 및 상기 유도부 및 안내부에 의해 최종 대피로로 유도 안내하는 단계를 포함하고, 상기 대피로 검토 시 상기 센서부의 각 항목의 임계값과 검토 대피로의 센서 측정값과의 차이에 기반하여 최적의 대피로를 선정할 수 있다.

Description

터널을 위한 재난 재해 연계형 자동 제어 시스템{AUTOMATIC CONTROL SYSTEM FOR DISASTER FOR TUNNEL}
본 발명은 터널을 위한 재난 재해 연계형 자동 제어 시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 화재 등의 재난 발생 시 대피로로 유도하기 위한 터널을 위한 재난 재해 연계형 자동 제어 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 건축물이나 지하철역, 터널 등의 지하 구조물 또는 지하 건설 현장 등의 장소에서 원하는 경로를 정확히 찾아가는 것은 쉽지 않다. 더욱이 재해 또는 화재와 같은 재난 시에는 대피 활동이 신속히 이루어져야 하는데, 특히 상기 구조물과 같은 밀폐된 영역 내에서 화재 시 대피가 원활히 이루어지지 않는 경우 돌이킬 수 없는 인명 피해가 발생할 수 있다.
이와 같은 재난 시에 통로로의 안내를 위한 유도등 시스템이 설치되어 있으나, 정적인 발광을 통하여 통로의 위치만 나타낼 뿐 이동 방향은 지시하지 않으므로 안전한 장소를 향함에 어려움이 있다. 즉, 육안으로 확인할 수 있는 유도등을 향하는 것이 최적의 대피 경로를 보장하지 않으며, 오히려 더욱 위험한 방향으로 유도하는 결과를 초래할 수 있다.
따라서, 유도등을 제어하여 바람직한 비상구에 대응하는 이동 경로로 유도할 수 있도록 함으로써 인명 피해를 최소화할 수 있는 제어 수단이 시도되고 있는 실정이다.
또한, 재난 현장의 상황을 인지하여 최적의 경로를 제시하는 대피 유도 알고리즘이 필요한데, 현재 각종 센서를 이용하여 상황 정보를 수집하는 기술은 발전하고 있으나, 아직 상황 정보를 토대로 최적의 경로를 제시하기 위한 알고리즘 개발은 미흡한 상황이다.
또한, 기존에는 특히 도시철도에서 발생하는 크고 작은 사고로부터 인명, 재난피해가 지속됨으로써 안전에 대한 요구가 높아지고 있으며, 기존 시스템인 CCTV와 구형 화재경보시스템 기반의 수동적 감지 방식으로는 안전관리 인력의 부족 등으로 인한 대응의 한계가 있다.
대부분의 도시철도에서 사고 발생 시 정적인 비상구 표시등과 일괄적 전관 안내 방송에 의한 대피방법에 의존하고 있어 화재 등 재난사고 발생 시, 기존 대피유도등에 대한 인지율이 떨어져 대피가 어렵고, 순간적 대피인구 집중으로 압사 등 2차 피해로의 확대 우려되는 실정이다.
하지만, 국내 도시철도의 경우 역사/터널구간의 재난안전을 위한 실시간 온도 및 유해가스 감지 시설 미흡 및 실시간 유해물질 감지 기반이 부족하여 전동차 혹은 역사 내 승객, 역무원, 철도안전요원 등 철도 종사자가 위험에 노출되는 경우가 발생될 수 있다.
실시간 재난 상황 모니터링 및 대피 안내 수행 시스템 기술 연구는 매우 필요한 실정이나, 현재 매뉴얼을 이용하여 대피를 유도하는 방식은 사람이 직접 안내를 하거나 전관 방송을 통해 일괄적인 대피 안내를 하는 상황이며, 실제 사고발생 시에는 불안 심리로 인해 매뉴얼대로 대응하기 어려운 혼란상황 발생한다.
따라서 재난안전 매뉴얼을 시스템 상에 반영하여 위치 및 사고 상황에 따라 사람들에게 신속하고 간결하게 전달하여 능동적인 대피가 가능하도록 지원체계를 마련해야야 한다.
대한민국 공개특허 제10-2016-0050552호(2016.05.11.)
본 발명은 재난 대피 유도 시 최적의 출구로 안내할 수 있는 터널을 위한 재난 재해 연계형 자동 제어 시스템을 제공함에 목적이 있다.
본 발명은 재난 대피 유도 시 대피 가능한 출구를 검증할 수 있는 터널을 위한 재난 재해 연계형 자동 제어 시스템을 제공함에 목적이 있다.
본 발명에 따른 터널을 위한 재난 재해 연계형 자동 제어 시스템은, 각각의 대피로에 구비되어 대피로의 기울기, 침수, 화재, 가스, 온도 및 붕괴 중 어느 하나 이상을 감지하기 위한 센서부; 재난 발생 시 대피를 유도하고 안내하기 위한 유도부와 안내부; 및 상기 센서부로부터 정보를 수신하고 상기 유도부 및 안내부를 제어하기 위한 관제 서버를 포함하고, 재난 발생 시 상기 관제 서버를 통하여 최적의 대피로를 결정함에 있어서, 재난 발생 지점으로부터의 거리에 기반하여 대피로 그룹을 생성하는 단계; 상기 센서부로부터의 정보에 기반하여 상기 대피로 그룹 내의 상기 대피로의 사용 가능 여부를 순차적으로 검토하는 단계; 및 상기 유도부 및 안내부에 의해 최종 대피로로 유도 안내하는 단계를 포함하고, 상기 대피로 검토 시 상기 센서부의 각 항목의 임계값과 검토 대피로의 센서 측정값과의 차이에 기반하여 최적의 대피로를 선정할 수 있다.
본 발명의 터널을 위한 재난 재해 연계형 자동 제어 시스템은, 대피 가능한 출구를 검증하여 최적의 출구로 유도함으로써 신속하고 확실한 대피를 보장함으로써 인명 피해를 확실하게 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널을 위한 재난 재해 연계형 자동 제어 시스템의 재난 대피 시스템을 나타내는 도면,
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널을 위한 재난 재해 연계형 자동 제어 시스템이 적용된 터널을 나타내는 개략도,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널을 위한 재난 재해 연계형 자동 제어 시스템의 흐름도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터널을 위한 재난 재해 연계형 자동 제어 시스템의 흐름도,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터널을 위한 재난 재해 연계형 자동 제어 시스템의 터널 대피의 개념도,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터널을 위한 재난 재해 연계형 자동 제어 시스템의 방재 시설 현황도, 및
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터널을 위한 재난 재해 연계형 자동 제어 시스템의 대피로 안내에 대한 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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. 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널을 위한 재난 재해 연계형 자동 제어 시스템의 재난 대피 시스템을 나타내는 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 재난 대피 시스템은 센서부(200), 유도부(300), 안내부(400) 및 관제 서버(100)를 포함한다.
센서부(200)는 기울기 센서(210), 침수 센서(220), 화재 감지 센서(230), 가스 센서(240), 온도 센서(250) 및 레이더 센서(260)를 포함하고, 유도부(300)는 복수의 유도등을 포함하며, 안내부(400)는 스피커를 포함한다. 센서부(200)는 사람들의 대피를 위한 통로들에 각각 설치되고, 유도부(300) 및 안내부(400)는 복도나 통로에 설치된다. 예를 들어 터널의 복수의 지점에 설치된 대피로에 선세부(200)가 설치되고, 터널의 길이 방향을 따라 유도등이 설치되며, 안내부(400)의 스피커가 터널 내부의 곳곳에 설치될 수 있다. 관제 서버(100)는 제어부를 포함하고, 센서부(200), 유도부(300) 및 안내부(400) 등 전체 시스템을 제어할 수 있다. 본 발명의 재난 재해 연계형 자동 제어 시스템은 다양한 시설에 적용될 수 있으며, 특히 철도용, 차량용 또는 보행용 등 터널에 적용 시 매우 효과적이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널을 위한 재난 재해 연계형 자동 제어 시스템이 적용된 터널을 나타내는 개략도, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널을 위한 재난 재해 연계형 자동 제어 시스템의 흐름도이다.
도 2에는 일반적인 형태의 터널 및 대피로가 개시되어 있으며, 환기 시설(510) 및 배수 시설(미도시)이 설치되어 있다. 또한, 본원 발명에 따른 센서부(200)가 대피로를 비롯한 곳곳에 배치될 수 있는데 필요에 따라 일부 종류의 센서만 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 발생하는 재난을 화재라고 가정하며, 도 3에서 F는 화재 발생 지점을 나타내고, E1, E2, E3...는 대피로를 나타낸다.
m은 화재 발생 지점에서 가까운 대피로 그룹의 순서를 의미하며, 예를 들어 m이 1이면 가장 가까운 대피로 그룹, m이 2이면 그 다음으로 가까운 대피로 그룹을 의미한다.
lm[n1, n2, n3...]은 화재 발생 지점으로부터 m번째로 가까운 대피로 그룹을 나타내는데, 예를 들어 l1[E2, E3, E4]은 화재 발생 지점으로부터 가장 가까운 제1 대피로 그룹인 E2, E3 및 E4의 그룹을 의미하고, l2[E5]는 화재 발생 지점으로부터 두 번째로 가까운 제2 대피로 그룹인 E5의 그룹을 의미한다. 이때 본 발명의 일 실시예에 따르면, 대피로 그룹은 화재 지점으로부터의 거리 범위에 의해 규정될 수 있다. 예를 들어 가장 가까운 대피로 그룹, 즉 m=1의 대피로는 화재 발생 지점으로부터 0m 이상 15m 미만의 대피로로 규정되고, m=2의 대피로는 화재 발생 지점으로부터 15m 이상 20m 미만 대피로로, m=3의 대피로는 화재 발생 지점으로부터 20m 이상 25m 미만의 대피로로 규정될 수 있다. 이때 각 구간별 거리 범위는 필요에 따라 자유로이 설정될 수 있다. 도 3을 참조하면, 서로 이웃하는 대피로 사이의 거리가 모두 동일하게 10m이고, 화재가 대피로(E3)로부터 3m 떨어진 지점(F)에 발생한 경우 화재 발생 지점과 각 대피로(E2, E3, E4) 사이의 거리는 각각 (13m, 3m, 7m,)이다. 따라서, 이 경우 이들 세 대피로로 이루어지는 대피로 그룹이 형성되는 것이다.
본 발명의 일 실시예에서는 직선 형상의 터널이 예시되어 대피로와 화재 발생 지점 사이의 거리가 직선 거리로 규정되었으나, 곡선이나 굴곡진 형상 등의 통로에서는 통로를 따르는 거리로 규정된다. 즉, 사람이 통행할 수 있는 통로를 따라 거리가 규정될 수 있다.
화재 발생 지점(F)으로부터의 거리에 기반한 대피로 그룹이 생성된 후에는 해당 대피로 그룹 내의 대피로에 대한 검증 과정이 실시될 수 있다. 대피로에 대한 검증은 실제 사람이 해당 대피로를 통하여 대피할 수 있는지 여부를 판단하기 위한 것으로서, 화재나 침수, 유독 가스 등으로 인한 해당 대피로의 사용 불능 여부를 판단하여 부적절한 대피 유도를 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 대피로에 대한 검증은 대피로의 기울기, 침수, 화재, 유독 가스, 온도 및 붕괴에 기반하여 이루어질 수 있으며, 대피로에는 각각을 감지하기 위한 센서가 구비된다. 즉, 기울기 센서(210), 침수 센서(220), 화재 감지 센서(230), 가스 센서(240), 온도 센서(250) 및 레이더 센서(260)가 대피로에 구비될 수 있으며, 일 실시예에 따르면 레이더(260) 센서는 IR-UWB 안테나 또는 UWB 안테나를 이용할 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 상기 센서류 중 일부만 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 센서들에 대하여 기설정되는 수치나 정도에 의해 이상 여부가 판단될 수 있으며, 센서들 중 어느 하나 이상에 의해 이상 여부가 판단될 수 있다.
예를 들어, 기울기 센서(210)를 통하여 대피로 바닥이 지면에 대해 20°이상으로 감지된 경우, 침수 센서(220)를 통해 대피로가 침수된 것으로 감지된 경우, 화재 감지 센서(230)를 통해 대피로에 화재가 발생한 것으로 감지된 경우, 가스 센서(240)를 통해 대피로의 공기 중 CO 농도가 800ppm 이상으로 감지된 경우, 온도 센서(250)를 통해 대피로의 온도가 150℃ 이상으로 감지된 경우 및 레이더 센서(260)에 의해 대피로의 붕괴가 감지된 경우들 중 하나 이상에 해당되면 대피로로서의 기능을 못한다고 판단하여 대피로 후보에서 제외된다.
일례로 l1[E2, E3, E4]의 대피로 검증 결과 하나의 대피로가 사용 가능한 경우 해당 대피로가 안내된다.
이때 l1[E2, E3, E4] 그룹의 모든 대피로가 사용 불능인 경우, 차선책으로서 l2[E5]의 대피로가 검증되며 그룹별로 순차적으로 대피로가 검증된다.
반대로 l1[E2, E3, E4]에서 복수의 대피로가 사용 가능한 경우에는 가중치에 따라 판단된다. 예를 들어 l1[E2, E3, E4]의 대피로들 중에서 두 개의 대피로가 사용 가능하다고 판단되는 경우에 CO 농도가 낮은 쪽을 최종 대피로로 판단하거나, CO 농도와 온도의 평균치가 낮은 쪽을 최종 대피로로 판단할 수 있다.
최종 대피로가 정해지는 경우 유도부(300) 및 안내부(400)에 의해 사람들의 대피가 유도 및 안내될 수 있다. 일 실시예에 따르면 유도부(300)는 터널에 복수로 설치되는 유도등 또는 팍스빔을 포함하며, 유도등의 선택적인 점등에 의해 최종 대피로로 유도될 수 있다. 또한, 안내부(400)의 스피커에 의해 최종 대피로로의 안내 방송이 실시될 수 있다. 이때, 유도등의 종류나 스피커의 음성 안내 수단은 광 제공과 음향 제공이 가능한 어떠한 수단이라도 가능하다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 재난 대피 방법은 다음과 같다.
관제 서버(100)는 감시 대상의 상태를 모니터링하며, 센서류에 의해 이상이 감지되는 경우에 재난 발생으로 간주한다. 재난 발생 후 침수 센서(220)에 의해 침수가 감지되는 경우에는 배수 시설을 작동시킬 수 있다. 또한, 화재 감지 센서(230)에 의해 화재가 감지되는 경우에 실내인지 여부를 판단하여 실내인 경우에 환기 시설을 작동시키고 실외인 경우 환기 시설을 작동시키지 않으며, 대피로 안내를 위한 단계로 넘어간다. 환기 시설이 작동하는 경우에는 화재 감지 센서(230)에 의해 화재를 지속적으로 감지하여 화재가 감지되지 않는 경우에는 환기 시설의 작동을 중단한다.
관제 서버(100)에서 m=1의 대피로는 화재 발생 지점으로부터 0m 이상 15m 미만의 대피로로 규정되고, m=2의 대피로는 화재 발생 지점으로부터 15m 이상 20m 미만 대피로로, m=3의 대피로는 화재 발생 지점으로부터 20m 이상 25m 미만의 대피로로 기설정된 상태이다.
최초 m = 1(S1)이며, S2 단계에서는 화재 지점으로부터의 거리에 따라 l1[E2, E3, E4] 그룹이 설정된다(S2). 그룹내의 대피로 배열 순서는 무작위로 배치되거나, 화재 지점을 기준으로 일측 방향으로부터 순차적으로 배치되거나 거리에 따라 배치되는 등 다양하게 배치될 수 있다. q는 최초 1이며, 대피로 그룹 내에서의 검증되는 대피로 순서를 의미한다.
S3 단계에서는 대피 가능한 대피로를 검증하는데, 검증 기준 중 하나 이상 해당하는 경우에는 대피로 후보에서 탈락하고, 모든 기준에 해당하지 않는 경우에 대피로로서 선정된다. 이때, q = 1 이므로 l1[E2, E3, E4] 에서 첫 번째 대피로가 검증된다.
S4 단계에서는 터널 내부에 위치한 유도등에 의해 선택된 대피로로 안내되고 안내 방송에 의해서도 음성 안내된다.
S5 단계에서는 q ≥ n인 경우(n은 그룹 내의 후보 대피로 개수임) 다음 단계로 넘어가며, 이에 해당하지 않는 경우, q = q + 1로 S3 단계로 돌아가며 동일한 방식으로 모든 후보 대피로가 순차적으로 검증된다.
q ≥ n가 아닌 경우에는 다음 단계로 넘어가는데, 대피로 안내가 안된 경우에는 처음 단계로 넘어가 대피로 검증이 다음 대피로 후보군이 설정되어 검증된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 터널을 위한 재난 재해 연계형 자동 제어 시스템의 흐름도이다.
m은 화재 발생 지점에서 가까운 대피로 그룹의 순서를 의미하며, 예를 들어 m이 1이면 가장 가까운 대피로 그룹, m이 2이면 그 다음으로 가까운 대피로 그룹을 의미한다.
lm[n1, n2, n3...]은 화재 발생 지점으로부터 m번째로 가까운 대피로 그룹을 나타내는데, 예를 들어 l1[E2, E3, E4]은 화재 발생 지점으로부터 가장 가까운 제1 대피로 그룹인 E2, E3 및 E4의 그룹을 의미하고, l2[E5]는 화재 발생 지점으로부터 두 번째로 가까운 제2 대피로 그룹인 E5의 그룹을 의미한다. 이때 본 발명의 일 실시예에 따르면, 대피로 그룹은 화재 지점으로부터의 거리 범위에 의해 규정될 수 있다. 예를 들어 가장 가까운 대피로 그룹, 즉 m=1의 대피로는 화재 발생 지점으로부터 0m 이상 15m 미만의 대피로로 규정되고, m=2의 대피로는 화재 발생 지점으로부터 15m 이상 20m 미만 대피로로, m=3의 대피로는 화재 발생 지점으로부터 20m 이상 25m 미만의 대피로로 규정될 수 있다. 이때 각 구간별 거리 범위는 필요에 따라 자유로이 설정될 수 있다. 도 3을 참조하면, 서로 이웃하는 대피로 사이의 거리가 모두 동일하게 10m이고, 화재가 대피로(E3)로부터 3m 떨어진 지점(F)에 발생한 경우 화재 발생 지점과 각 대피로(E2, E3, E4) 사이의 거리는 각각 (13m, 3m, 7m,)이다. 따라서, 이 경우 이들 세 대피로로 이루어지는 대피로 그룹이 형성되는 것이다.
화재 발생 지점으로부터의 거리에 기반한 대피로 그룹이 생성된 후에는 해당 대피로 그룹 내의 대피로에 대한 검증 과정이 실시될 수 있다. 대피로에 대한 검증은 실제 사람이 해당 대피로를 통하여 대피할 수 있는지 여부를 판단하기 위한 것으로서, 화재나 침수, 유독 가스 등으로 인한 해당 대피로의 사용 불능 여부를 판단하여 부적절한 대피 유도를 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 대피로에 대한 검증은 대피로의 기울기, 침수, 화재, 유독 가스 및 온도에 기반하여 이루어질 수 있으며, 대피로에는 각각을 감지하기 위한 센서가 구비된다. 즉, 기울기 센서(210), 침수 센서(220), 화재 감지 센서(230), 가스 센서(240), 온도 센서(250) 및 레이더 센서(260)가 대피로에 구비될 수 있으며, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 상기 센서류 중 일부만 구비될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 센서들에 대하여 기설정되는 수치나 정도에 의해 이상 여부가 판단될 수 있으며, 센서들 중 어느 하나 이상에 의해 이상 여부가 판단될 수 있다.
예를 들어, 기울기 센서(210)를 통하여 대피로 바닥이 지면에 대해 20°이상으로 감지된 경우, 침수 센서(220)를 통해 대피로가 침수된 것으로 감지된 경우, 화재 감지 센서(230)를 통해 대피로에 화재가 발생한 것으로 감지된 경우, 가스 센서(240)를 통해 대피로의 공기 중 CO 농도가 800ppm 이상으로 감지된 경우, 온도 센서(250)를 통해 대피로의 온도가 150℃ 이상으로 감지된 경우 및 레이더 센서(260)에 의해 대피로의 붕괴가 감지된 경우들 중 하나 이상에 해당되면 대피로로서의 기능을 못한다고 판단하여 대피로 후보에서 제외된다.
일례로 l1[E2, E3, E4]의 대피로 검증 결과 하나의 대피로가 사용 가능한 경우 해당 대피로가 안내된다.
이때 l1[E2, E3, E4] 그룹의 모든 대피로가 사용 불능인 경우, l2[E5]의 대피로가 검증되며 그룹별로 순차적으로 대피로가 검증된다.
반대로 l1[E2, E3, E4]에서 복수의 대피로가 사용 가능한 경우에는 가중치에 따라 판단된다. 예를 들어 l1[E2, E3, E4]의 대피로들 중에서 E2 및 E4가 사용 가능하다고 판단되는 경우에 CO 농도가 낮은 쪽을 최종 대피로로 판단하거나, CO 농도와 온도의 평균치가 낮은 쪽을 최종 대피로로 판단할 수 있다.
또한, 대피로 검증 시 각 수치별 값에 의해 최종 대피로가 선정될 수 있는데, 대피로의 기울기 값, 유독 가스 값, 온도 값과 각 임계값과의 차이가 큰 대피로가 최종 대피로로 선정될 수 있다. 예를 들어 대피로의 기울기가 10°, 유독 가스가 600ppm, 온도가 30℃라면, 해당 대피로의 점수는 (20-10) + (800-600) + (150-30) = 340이다. 여기서, 각 항목에 대한 가중치를 부여할 수도 있는데, 예를 들어 기울기 값에 5배의 가중치를 부여하고 유독 가스 값에 2배의 가중치를 부여하는 식으로 대피로 점수가 산정될 수 있다.
또한, 여러 기준을 순차적으로 적용해 최종 대피로가 선별될 수도 있다. 예를 들어 후보 대피로들의 온도가 동일한 경우 가스 농도 기준으로 최종 대피로가 선택될 수 있으며, 이 마저도 동일한 경우에는 대피로의 기울기를 비교하여 최종 대피로가 선택될 수 있다.
최종 대피로가 정해지는 경우 유도부(300) 및 안내부(400)에 의해 사람들의 대피가 유도 및 안내될 수 있다. 다른 실시예에 따르면 유도부(300)는 터널에 복수로 설치되는 유도등 또는 팍스빔을 포함하며, 유도등의 선택적인 점등에 의해 최종 대피로로 유도될 수 있다. 또한, 안내부(400)의 스피커에 의해 최종 대피로로의 안내 방송이 실시될 수 있다. 이때, 유도등의 종류나 스피커의 음성 안내 수단은 광 제공과 음향 제공이 가능한 어떠한 수단이라도 가능하다.
도 3 및 도 5를 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 재난 대피 방법은 다음과 같다.
관제 서버(100)에서 m=1의 대피로는 화재 발생 지점으로부터 0m 이상 15m 미만의 대피로로 규정되고, m=2의 대피로는 화재 발생 지점으로부터 15m 이상 20m 미만 대피로로, m=3의 대피로는 화재 발생 지점으로부터 20m 이상 25m 미만의 대피로로 기설정된 상태이다.
최초 m = 1(S1)이며, S2 단계에서는 화재 지점으로부터의 거리에 따라 l1[E2, E3, E4] 그룹이 설정된다(S2). 그룹내의 대피로 배열 순서는 무작위로 배치되거나, 화재 지점을 기준으로 일측 방향으로부터 순차적으로 배치되거나 거리에 따라 배치되는 등 다양하게 배치될 수 있다. q는 최초 1이며, 대피로 그룹 내에서의 검증되는 대피로 순서를 의미한다.
S3 단계에서는 대피 가능한 대피로를 검증하는데, 검증 기준 중 하나 이상 해당하는 경우에는 대피로 후보에서 탈락하고, 모든 기준에 해당하지 않는 경우에 대피로 후보(θ)로 더해져 누적된다. 이때, q = 1 이므로 l1[E2, E3, E4] 에서 첫 번째 대피로가 검증된다.
S4 단계에서 q ≥ n인 경우(n은 대피로 그룹 내의 대피로 개수임) 다음 단계로 넘어가지만, 이에 해당하지 않는 경우 q = q + 1로 S3 단계로 돌아간다. 여기서 q = 2이므로 l1[E2, E3, E4]의 두 번째 대피로가 검증되며, 마찬가지로 모든 대피로가 순차적으로 검증된다.
검증 후 가장 점수가 높은 대피로가 최종 대피로로 지정되고 터널 내부에 위치한 유도등에 의해 최종 대피로로 안내되며 안내 방송에 의해 음성 안내된다.
또한, 본 발명에서는 재난 상황에 따라 공조, 조명 및 전력 등도 제어할 수 있다. 예를 들어 대피로의 유독 가스 수치에 따라 환기 시설의 배기 정도를 조절하거나 화재가 발생한 대피로에 해당하는 환기 시설에 전력을 집중하여 환기 강도를 최대치로 높일 수 있다. 또한, 가용 대피로 측의 조명을 최대치로 하거나 대피 경로 상의 조명만 작동시키고 나머지 조명을 소등하여 유도 효과를 극대화할 수도 있다. 더하여, 침수가 심각하여 배수 시설의 최대 가동이 필요한 경우 필수적이지 않은 다른 시설의 전력을 차단하고 배수 시설에 전력 공급을 집중할 수도 있는 등 전력 공급을 선택적으로 제어할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시스템은 재난 발생 시 대피로 안내 시작 후에는 인명 구조 수단으로서 기능할 수 있다.
본 발명에서 레이더 센서(260)은 대피로의 붕괴 여부를 감지할 수 있으나, 이에 더하여 감시 지역 내의 사람의 존재 여부를 감지할 수 있다. CCTV를 이용한 모니터링 등은 화면을 통하여 사람의 존재나 위치를 파악할 수 있으나, 연기 발생으로 인해 시야 확보가 곤란한 경우 전혀 기능을 할 수 없으나, 레이더 센서의 경우 연기 발생 시에도 감지가 가능한 장점이 있다.
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도 4a, 도 4b 및 도 5에서 대피로 안내 단계 이후, 사람의 심박수를 감지하는 단계를 포함한다. 사람의 존재와 사람의 심박수는 레이더 센서(260)를 이용하여 감지될 수 있는데, 단순히 사람이 존재하는 것으로 감지되는 경우에는 무사히 대피 중인 것으로 간주될 수 있으나, 사람이 이동하지 않으며 심박수가 감지되는 경우에는 기절한 상태이거나 대피가 곤란한 상황인 것으로 간주될 수 있다. 이 경우 해당 지점에 구조 요원을 보낼 수 있도록 구조 요청 정보가 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 지진계를 이용한 진동 감지와 지진 상황 등을 판단하여 대피로로 유도하는 1 단계; 레이더 센서를 이용한 대피로 이상유무를 판단하여 이상이 없는 대피로로 유도하는 2 단계; 반복적으로 대피로 안내 이상유무 판단하는 단계로 구성되는 재난 재해 연계형 자동 제어 시스템일 수 있다.
상기 1단계는 온도, 습도, CO2 농도, 압력 중 어느 하나 이상의 데이터를 참고하여 대피로를 유도하는 것에 특징이 있는 재난 재해 연계형 자동 제어 시스템이다.
상기 2단계는 환기 및 배연 시스템이 이상유무를 확인하는 것을 추가하는 것에 특징이 있는 재난 재해 연계형 자동 제어 시스템이다.
상기 레이더 센서(260)는 피로 통로의 길이를 측정 후 길이가 변했을 때를 대피로에 이상(붕괴, 파손)이 있다고 판단하는 것에 특징이 있는 재난 재해 연계형 자동 제어 시스템이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터널을 위한 재난 재해 연계형 자동 제어 시스템의 터널 대피의 개념도이다. 본 발명은 중앙집중 통로를 통해서 사고부위로 부터 탈출이 용이한 특징이 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터널을 위한 재난 재해 연계형 자동 제어 시스템의 방재 시설 현황도이다. 터널내부에는 조명등, 핸드레일, 유도등, 연결수송관, 통행보도, 터널경보장치로 구성된다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터널을 위한 재난 재해 연계형 자동 제어 시스템의 대피로 안내에 대한 도면이다.
기존의 방재시설에 설비되어있는 온도, 습도, CO2 농도, 압력 등 여러가지 데이터를 바탕으로 안전한 대피로를 안내해주는 시스템을 개량하여 환기 및 배연 시스템이 이상이 있을시 안전한 대피로로 유도하고, 지진계를 이용한 진동 감지와 지진 상황 등을 판단하여 대피로로 유도하는 것에 특징이 있다.
또한 기존 방지시설 및 시스템에 지진계를 추가함으로써 지진상황을 표기하여 붕괴 위험 안내 기능을 포함한 재난 감지 연계형 시스템을 구축하는 것으로, 레이더 센서를 이용한 대피로 이상유무를 판단하여 이상이 없는 대피로로 유도하고 레이더 센서(거리감지 센서)를 이용하여 대피로 통로의 길이를 측정 후 길이가 변했을 때를 대피로에 이상(붕괴, 파손)이 있다고 판단하여 대피로 안내를 중지하는 것에 특징이 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
100: 관제 서버 200: 센서부
300: 유도부 400: 안내부

Claims (5)

  1. 각각의 대피로에 구비되어 대피로의 기울기, 침수, 화재, 가스, 온도 및 붕괴를 감지하기 위한 센서를 각각 가지는 센서부(200);
    재난 발생 시 대피를 유도하고 안내하기 위한 유도부(300)와 안내부(400); 및
    상기 센서부(200)로부터 정보를 수신하고 상기 유도부(300) 및 안내부(400)를 제어하기 위한 관제 서버(100)
    를 포함하고,
    재난 발생 시 상기 관제 서버(100)를 통하여 최적의 대피로를 결정함에 있어서,
    재난 발생 지점으로부터의 순차적인 거리 범위에 기반하여 대피로 그룹을 생성하여 1인 이상의 지점에서 1 이상의 대피로 정보를 제공하는 단계;
    상기 센서부(200)로부터의 정보에 기반하여 상기 대피로 그룹 내의 상기 대피로의 사용 가능 여부를 순차적으로 검토하는 단계; 및
    상기 유도부(300) 및 안내부(400)에 의해 최종 대피로로 유도 안내하는 단계
    를 포함하고,
    상기 대피로 검토 시 상기 센서부(200)의 각 항목의 임계값과 검토 대피로의 센서 측정값과의 차이에 기반하여 최적의 대피로를 선정하며,
    상기 센서부(200)의 상기 각 항목의 임계값과 검토 대피로의 센서 측정값과의 차이값을 누적하여 비교할 수 있고,
    상기 센서부(200)의 상기 각 항목의 임계값과 검토 대피로의 센서 측정값과의 차이값이 가장 작은 대피로부터 대피로 후보로부터 제외될 수 있으며,
    상기 센서부(200)의 각 항목들 중 적어도 하나 이상에 가중치를 부여할 수 있고,
    상기 센서들 중 하나 이상은 IR-UWB(Impulse Radio Ultra-Wide-Band) 레이더 센서(260)로서, 사람의 존재와 사람의 심박수를 감지하여 해당 지점으로 구조 요청 정보가 제공될 수 있으며,
    재난 발생 구조물의 전력 공급을 선택적으로 제어하여 조명 및 배수 시설에 집중할 수 있는 것을 특징으로 하는 터널을 위한 재난 재해 연계형 자동 제어 시스템
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 대피로 그룹 내의 상기 대피로 검토 결과 사용 가능한 대피로가 없는 경우 순차적인 거리 범위에 기반한 다음 순위의 대피로 그룹을 검증하는 것을 특징으로 하는 터널을 위한 재난 재해 연계형 자동 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 대피로 그룹을 생성하는 단계 이전에,
    재난이 감지되는 경우 상기 센서부를 통하여 화재 여부를 감지하고, 화재 발생 장소가 실내인 경우 환기시설을 ON 하되, 환기시설이 ON 상태에서 화재 여부가 감지되지 않는 경우에는 환기시설을 OFF 하는 것을 특징으로 하는 터널을 위한 재난 재해 연계형 자동 제어 시스템.
  5. 삭제
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