KR102310083B1 - 사물인터넷 기반 자동 화재진압 장치 - Google Patents

Abstract

화재를 시각적으로 정확하게 파악하여 적절하게 대처하고, 접속불량, 단선 등과 같은 오류가 발생하여도 동작은 지속되고, 오류가 일어나 지점을 정확하게 특정하며, 측정된 데이터의 유실을 방지하는 사물인터넷 기반 자동 화재진압 장치를 제시한다. 그 장치는 화재를 진압하기 위한 센서, 소방설비, 제연설비를 포함하는 방재부 및 방재부로부터 탐지된 데이터를 수신하는 수신기를 포함하고, 방재부는 다수개의 센서모듈이 근접통신망으로서 서로 링크되어 메시 네트워크를 이룬다.

Description

사물인터넷 기반 자동 화재진압 장치{Automatic fire suppression system based on internet of thing}

본 발명은 화재진압 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사물인터넷을 기반으로 보다 정밀하고 정확하게 자동으로 화재를 진압하는 장치에 관한 것이다.

화재진압 장치는 화재가 발생하게 되면 신속하고 정확하게 대처하여 귀중한 인명과 재산을 보호하기 위한 장치이다. 특히, 아파트, 백화점, 멀티플렉스 영화관, 지하철역, 공공시설물, 터널 등과 같이 유동인구가 많은 건물에는 화재가 발생할 때, 신속하게 대처하여 재산과 인명을 보호하기 위해 스프링클러, 방화 셔터, 댐퍼(또는 환풍기) 등이 화재진압장치로서 설치된다. 화재진압장치는 통상적으로 천정이나 벽체에 설치되어 있기 때문에, 화재로 인한 연기발생시 시야 확보가 잘 안되어서 시각적으로 파악하기 어려운 문제가 있다. 국내등록특허 제10-1996827호 등에서는 화재진압을 위한 화재진압 장치를 제시하고 있으나, 화재를 시각적으로 정확하게 파악하여 적절하게 화재진압을 해야 하는 근본적인 문제는 해결되지 않고 있다.

종래에는 국내등록특허 제10-0979173호와 같은 광통신 방식을 제시하고 있으나, 광통신 방식은 신뢰도는 높으나, 단가가 비싸며 광전변환을 해야 하고 복잡한 과정으로 광섬유를 접속하는 등과 같이 매우 정밀하게 작업이 필요하다. 그런데, 광통신이 아닌 통상적인 통신선로는 상향 또는 하향 신호경로 중에서 적어도 어느 하나가 접속불량, 단선, 신호왜곡 등과 같은 오류가 자주 일어난다. 종래의 방식은 상기 오류가 발생하더라도, 상기 오류가 일어난 지점을 정확하게 특정할 수가 없어서, 상기 오류를 해소하기 어렵다. 나아가, 종래의 방식은 감지된 데이터가 유선으로 전달되는 1:1 통신이어서, 측정된 데이터의 유실이 발생하면, 화재탐지가 제대로 작동되지 않을 우려가 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 화재를 시각적으로 정확하게 파악하여 적절하게 대처하고, 접속불량, 단선 등과 같은 오류가 발생하여도 동작은 지속되고, 오류가 일어나 지점을 정확하게 특정하며, 측정된 데이터의 유실을 방지하는 사물인터넷 기반 자동 화재진압 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 과제를 해결하기 위한 사물인터넷 기반 자동 화재진압 장치는 화재를 진압하기 위한 센서, 소방설비, 제연설비를 포함하는 방재부 및 상기 방재부로부터 탐지된 데이터를 수신하는 수신기를 포함한다. 이때, 상기 방재부는 상기 다수개의 센서모듈이 근접통신망으로서 서로 링크되어 메시 네트워크를 이룬다.

본 발명의 장치에 있어서, 상기 방재부 및 수신기 사이에는 전기신호를 전달하는 통신선로로 연결된 중계기를 포함하며, 상기 통신선로는 상기 방재부에 기인한 제어신호를 상기 중계기를 거쳐 상기 수신기로 전달하는 상향 신호경로 및 상기 수신기에 기인한 제어신호를 상기 중계기를 거쳐 상기 방재부로 전달하는 하향 신호경로를 구현할 수 있다.

본 발명의 바람직한 장치에 있어서, 상기 센서모듈은 상기 근접통신망으로 링크되고, 상기 근접통신망으로 게이트웨이에 링크되고, 상기 게이트웨이는 근접 또는 원격통신망으로 제어부에 링크된다. 상기 게이트웨이는 하나 건너의 상기 게이트웨이와 상기 근접통신망으로 링크될 수 있다. 상기 근접통신망들은 블루투스(bluetooth), 로라(Lora), LTE-A, 5G 또는 Wifi 중의 어느 하나일 수 있다. 상기 중계기는 데이지 체인 방식으로 연결될 수 있다. 상기 중계기는 2-웨이 변환기일 수 있다. 상기 센서모듈에는 무선통신을 위한 IP 분배가 이루어질 수 있다.

본 발명의 사물인터넷 기반 자동 화재진압 장치에 의하면, 방재부의 제어신호를 통하여 화재를 시각적으로 정확하게 파악하여 적절하게 대처하고, 접속불량, 단선 등과 같은 오류가 발생하여도 동작은 지속되고, 오류가 일어나 지점을 정확하게 특정하며, 측정된 데이터의 유실을 방지한다.

도 1은 본 발명에 의한 화재진압 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 방재부에 적용된 무선 메시 네트워크를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다음에서 설명되는 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 한편, 상부, 하부, 정면 등과 같이 위치를 지적하는 용어들은 도면에 나타낸 것과 관련될 뿐이다. 실제로, 화재진압 장치는 임의의 선택적인 방향으로 사용될 수 있으며, 실제 사용할 때 공간적인 방향은 상기 장치의 방향 및 회전에 따라 변한다.

본 발명의 실시예는 방재부의 제어신호를 통하여 화재를 시각적으로 정확하게 파악하여 적절하게 대처하고, 접속불량, 단선 등과 같은 오류가 발생하여도 동작은 지속되고, 오류가 일어나 지점을 정확하게 특정하며, 측정된 데이터의 유실을 방지하는 화재진압 장치를 제시한다. 이를 위해, 방재부에 대하여 자세하게 알아보고, 이에 적합한 상기 방재부를 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 화재진압 장치(100)를 나타내는 블록도이다. 다만, 엄밀한 의미의 도면을 표현한 것이 아니며, 설명의 편의를 위하여 도면에 나타나지 않은 구성요소가 있을 수 있다.

도 1에 의하면, 화재진압 장치(100)은 수신기(10), 통신선로(20), 중계기(30), 게이트웨이(40), 방재부(50) 및 제어부(60)를 포함한다. 이때, 제어부(60)는 수신기(10)에 내부에 위치한다. 방재부(50)는 화재감지 및 화재진압을 위한 장치, 각종 센서 및 송신기를 구비한다. 수신기(10)는 굳이 이에 한정하는 것은 아니나, P형, R형, M형, GP형, GR형의 5가지 형식이 있다. 상기 R형 및 GR형 수신기는 다수의 센서 또는 P형 송신기에서 발신된 고유신호를 수신하고, 경보를 관계자에게 통보하도록 한다. R형 및 GR형 수신기는 해당 센서나 송신기의 위치를 용이하게 판별할 수 있고, 각 센서 또는 송신기에 고유의 식별부호를 부여한다. 여기서는 R형 및 GR형 수신기(10)를 중심으로 설명하기로 한다.

수신기(10)는 관제센터(MC)와 접속된다. 수신기(10)는 인터페이스(11), 제어부(60), 표시부(13) 및 입출력포트(14)를 포함한다. 인터페이스(11), 표시부(13) 및 입출력포트(13)는 제어부(60)에 접속된다. 제어부(60)는 제어신호의 수신 및 통제, 제어신호를 발생시킨 중계기(30)와 방재부(50) 식별, 관제센터(MC)와의 통신 등의 동작을 제어한다. 또한, 제어부(60)는 수신기(10)에 연결된 각 중계기(30)들과 회선이 정상적으로 동작하는지 확인한다. 여기서, 상기 제어신호는 수신기(10)로부터 전달되는 신호, 방재부(50)에서 감지된 데이터, 중계기(30)를 포함한 각종 설비의 동작을 제어하는 신호 등을 포함한다. 상기 제어신호는 방재부(50)에서 중계기(30)를 거쳐 관제센터(MC)로 전달되는 모든 신호를 말한다. 인터페이스(11)는 관제센터(MC)와 사이의 접속을 구현한다. 표시부(13)는 디스플레이, LED 램프, 스피커 등을 포함하며, 경보상태, 동작상태 등을 시각적 또는 청각적으로 표시한다.

입출력포트(14)는 방재부(50)에서 발생한 제어신호를 통신선로(20)를 통해 전기신호를 제어부(60)로 전달한다. 입출력포트(14)는 관제센터(MC)로부터 각 방재부(50)로 전달되도록 제공된 제어신호를 제어부(60)로부터 전달받아 통신선로(20)를 통해 송신할 수 있다. 입출력포트(14)는 종래와 같이 RS485/422 입출력 포트일 수 있다. 이 경우, 입출력포트(14)는 예컨대 별도의 장치인 단일포트 변환기로 구성되어, R형/GR형 수신기(10)의 외부에서 RS485/422 입출력포트에 연결되도록 장착될 수 있다. 또한, 전기신호를 RS485/422 신호로 변환하여 R형/GR형 수신기(10)에 전달하거나, R형/GR형 수신기(10)로부터 출력된 RS485/422 차동신호를 전달할 수 있다. 경우에 따라, 메모리(도시되지 않음)가 부가되어 동작정보를 누적하여 저장할 수 있다.

통신선로(20)는 수신기(10)로 향하는 제어신호를 전달하는 매체이고, 통신선로(20)는 수신기(10)에서 출력된 제어신호를 전달하는 매체이다. 여기서는, 통신선로(20)는 물리적으로 별개의 케이블로 예시되어 있지만, 통신선로(20)는 물리적으로 하나의 통신선로 내에 위치한 서로 다른 신호선들로써 구현될 수도 있다. 상향(upstream) 신호경로(21)는 방재부(50)의 센서 또는 송신기에서 기인한 각종 제어신호를 중계기(30)를 거쳐 수신기(10)로 전파하는 경로이다. 하향(downstream) 신호경로(22)는 수신기(10)에서 기인한 제어신호를 각 중계기(30)를 거쳐 방재부(50)까지 전파하는 경로이다.

중계기(30)는 서로 통신선로(20)를 통해 전기적으로 연결되고, 방재부(50)와 전기적으로 연결되어 있다. 중계기(30)는 수신한 전기신호를 출력한다. 중계기(30)는 각종 센서, 소화전, 스프링클러, 할로겐 소화기 등의 소방설비, 댐퍼, 방화문, 방화 셔터, 배연창과 같은 제연설비, 그 밖에 피난 유도등과 같은 기타 장치를 포함하는 방재부(50)에 전기적으로 연결된다. 방재부(50)는 예를 들어 건물 내의 하나의 업무구획, 하나의 층 등으로 그룹화되어, 하나의 중계기(30)에 대해 단순한 직류 신호선 또는 RS485/422 와이어로 연결될 수 있다.

중계기(30)는 데이지 체인(daisy chain) 형식으로 연결되는 것이 바람직하다. 중계기(30)는 데이지 체인 방식으로 연결되면, 후속의 중계기(30)로부터 전달된 제어신호를 선택적으로 또는 수신된 제어신호들을 결합하여 이전의 중계기(30)로 전달할 수 있다. 또한, 중계기(30)는 수신기(10)에서 전달된 제어신호 또는 이전의 중계기(30)를 통해 전달된 제어신호를 그 제어신호가 목적하는 방재부(50)에 전달하거나, 또는 후속의 중계기(30)로 전달한다. 중계기(30)의 내부에는 방재부(50)와 근접통신을 이루는 게이트웨이(40)가 내장된다. 중계기(30)는 이미 알려진 2-웨이 변환기가 채택될 수 있으며, 제어신호를 중계하는 모든 방식이 적용될 수 있다.

방재부(50)는 화재감지 및 화재진압을 위한 장치, 각종 센서, 수신기 및 송신기 등을 구비한다. 상기 센서, 송신기 등은 전기적인 신호를 발생시켜 중계기(30)에 송신할 수 있다. 상기 센서 또는 송신기들은 예컨대 RS485/422에서 규정된 차동신호의 형태로 신호를 발생시키고, 중계기(30)는 RS485/422 입출력 포트를 갖추고 이를 통해 신호를 수신할 수 있다. 또한, 상기 센서 또는 송신기들은 예컨대 DC 24V의 싱글엔디드 직류 신호의 형태로 신호를 발생시키고, 중계기(30)는 직류 입출력포트를 갖추고 신호를 수신할 수 있다.

제어부(60)는 통신선로(20)에 의한 제어신호의 수신 및 통제, 제어신호를 발생시킨 중계기(30)와 방재부(50) 식별, 관제센터(MC)와 사이의 통신 등의 동작을 제어한다. 방재부(50)는 센서, 소방설비, 제연설비, 기타 장비들을 포함하며, 특히 상기 센서에 의해 감지된 데이터는 중계기(30) 내의 게이트웨이(40) 및 제어부(60)와 무선으로 연결된다. 상기 센서에 의한 화재감지는 메시 네트워크 방식으로 통신을 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 방재부(50)에 적용된 무선 메시 네트워크를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다. 이때, 장치(100)은 도 1을 참조하기로 한다.

도 2에 의하면, 본 발명의 제2 장치(200)은 하나의 중계기(30)에 적어도 하나의 방재기(F) 및 그에 장착된 센서모듈(S)을 포함하는 방재부(50)가 무선(wireless)으로 링크되어 있다. 여기서는 7개의 방재기(F1, …, F7)를 예로 들었다. 방재기의 개수는 본 발명의 시스템이 적용되는 환경, 규모 등을 고려하여 적절하게 설정될 수 있다. 방재기(F)는 소화전, 스프링클러, 할로겐 소화기 등의 소방설비, 댐퍼, 방화문, 방화 셔터, 배연창과 같은 제연설비, 그 밖에 피난 유도등과 같은 기타 장치를 포함한다. 또한, 방재기(F) 각각에는 센서모듈(S)을 포함한다. 여기서는 7개의 방재기(F1, …, F7)에 장착된 7개의 센서모듈(S1, …, S7)을 예로 들었다. 센서모듈(S)은 예컨대, 불꽃 감지, 연기량 감지, 트리거 카운트, 피크점 카운트, 변위, 감지시간에 관련된 적외선과 자외선의 감지, 이미지 감지 등에 의한 센서데이터를 획득한다.

다수개의 센서모듈(S) 각각의 센서들은 근접통신망(M)을 통하여 상호 링크된다. 근접통신망(M)은 본 발명의 범주 내에서 다양한 방식, 예컨대 블루투스(bluetooth), 로라(Lora), LTE-A, 5G, Wifi 등이 적용될 수 있다. 즉, 다수개의 센서모듈(S) 각각의 센서들은 메시 네트워크(mesh network)를 이룬다. 각각의 센서들이 메시 네트워크를 이룬다면, 각각의 센서에서 측정한 센서데이터는 서로 공유된다. 기존에는 각각의 센서들에서 측정된 센서데이터를 각각의 게이트웨이를 통하여 제어부에 1:1로 전송되었으나, 본 발명의 센서들이 측정한 센서데이터는 네트워크로 공유되어 공유된 센서데이터가 제어부(도시되지 않음)에 1:n의 메시 네트워크 방식으로 전송된다. 여기서는 1:7의 메시 네트워크 방식이 제시되었다.

도시되지는 않았지만, 근접통신망(M)에 의한 메시 네트워크 방식으로 공유된 센서데이터는 게이트웨이(40, G1, …, Gn)를 거쳐 근접 또는 원격통신망(예, LTE)으로 제어부(60)에 전송된다. 게이트웨이(40, 예컨대 G1)는 하나 건너의 게이트웨이(G3)가 상기 근접통신망으로 링크될 수 있다. 제어부(60)는 전송받은 센서데이터를 이용하여 방재기(F)를 제어한다. 이러한 원격통신망, 제어부의 기능 및 역할은 이미 잘 알려져 있으므로, 여기에서는 상세한 설명은 생략하기로 한다. 이때, 무선통신을 위한 IP 분배, 시간분할 등은 공지의 방식을 따른다. 다시 말해, 센서모듈(S)의 위치는 사전에 설정되어 있다.

메시 네트워크 방식으로 센서데이터를 전송하면, 센서데이터가 통신불량 등으로 유실되지 않고 모두 제어부(60)에 전송된다. 기존과 같이, 개별적인 통신을 한다면, 일부의 방재기(F)에 화재의 위험성이 있거나 개폐(ON/OFF)가 올바르지 않아도, 해당하는 방재기(F)가 통신불량이면 이를 확인할 수 없다. 하지만, 본 발명의 실시예는 메시 네트워크 방식으로 전송되기 때문에, 어떤 방재기(F)가 통신불량이라고 하더라도, 주변의 다른 방재기(F)를 통하여 통신불량인 방재기(F)의 센서데이터를 확인할 수 있다. 본 발명의 안전장치는 방재기(F) 모두의 센서데이터를 실시간으로 확인할 수 있어서, 필요한 조치를 적기에 취할 수 있다. 상기 무선 메시 네트워크는 통신불량이 발생한 방재기(F)를 쉽게 확인하여 필요한 조치할 수 있다.

본 발명의 실시예는 메시 네트워크 방식 및 사물인터넷을 활용함으로써, 접속불량, 단선 등과 같은 오류가 발생하여도 동작은 지속되고, 오류가 일어나 지점을 정확하게 특정하며, 측정된 데이터의 유실을 방지하는 화재진압 장치를 제시한다. 이를 위해, 사물인터넷을 활용하여 화재감지를 한다. 특히 화재감지를 하는 데 있어서 발생하는 오류를 차단하고, 오류를 발생한 지점을 정확하게 특정할 수 있다. 구체적으로, 메시 네트워크에 의한 무선통신을 위한 IP가 설정되어 있으므로, 측정된 데이터가 유실된 센서(S)의 위치를 확인할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예는 중계기(30)를 거쳐 신호전송이 이루어지는 사례를 제시하였으나, 중계기(30)가 없이 수신기(10) 및 방재부(50)가 상호 무선통신으로 구현할 수 있다. 이때, 수신기(10)는 무선통신으로 상기 제어신호를 방재부(50)에 전송할 수 있다. 즉, 중계기(30)가 없으면, 상향 및 하향 신호경로를 이루는 통신선로(20)를 구비하지 않을 수 있다. 또한, 게이트웨이(40)는 방재부(50)의 일정 영역에 배치될 수 있다.

이상, 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

10; 수신기 20; 통신선로
21, 22; 상향 및 하향 신호경로
30; 중계기 40; 게이트웨이
50; 방재부 60; 제어부

Claims (9)

1. 화재를 진압하기 위한 센서, 소방설비, 제연설비를 포함하는 방재부; 및
   상기 방재부로부터 탐지된 데이터를 수신하는 수신기를 포함하며,
   상기 방재부는 다수개의 센서모듈이 근접통신망으로서 서로 링크되어, 상기 센서모듈을 구성하는 각각의 센서에 의해 측정된 센서데이터가 서로 공유되는 메시 네트워크를 이루지고,
   상기 센서모듈에는 무선통신을 위한 IP 분배가 이루어지고,
   상기 센서모듈은 상기 근접통신망으로 링크되고, 상기 근접통신망으로 게이트웨이에 링크되고, 상기 게이트웨이는 근접 또는 원격통신망으로 제어부에 링크되며, 상기 게이트웨이는 인접하는 게이트웨이 링크되는 것과 함께 하나 건너의 상기 게이트웨이와 상기 근접통신망으로 링크되는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 기반 자동 화재진압 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 방재부 및 수신기 사이에는 전기신호를 전달하는 통신선로로 연결된 중계기를 포함하며, 상기 통신선로는 상기 방재부에 기인한 제어신호를 상기 중계기를 거쳐 상기 수신기로 전달하는 상향 신호경로 및 상기 수신기에 기인한 제어신호를 상기 중계기를 거쳐 상기 방재부로 전달하는 하향 신호경로를 구현하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 기반 자동 화재진압 장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 근접통신망들은 블루투스(bluetooth), 로라(Lora), LTE-A, 5G 또는 Wifi 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 사물인터넷 기반 자동 화재진압 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 게이트웨이는 중계기에 장착되는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 기반 자동 화재진압 장치.
7. 제1항에 있어서, 중계기는 데이지 체인 방식으로 연결되는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 기반 자동 화재진압 장치.
8. 제1항에 있어서, 중계기는 2-웨이 변환기인 것을 특징으로 하는 사물인터넷 기반 자동 화재진압 장치.
9. 삭제

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