KR102331174B1

KR102331174B1 - 화재발생 예측 시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR102331174B1
Application number: KR1020200039338A
Authority: KR
Inventors: 권기령; 최시영; 김영진
Original assignee: 주식회사 에프에스
Priority date: 2020-03-31
Filing date: 2020-03-31
Publication date: 2021-11-26
Also published as: US20220223020A1; KR20210121905A; WO2021201369A1; US11948440B2

Abstract

본 발명은 화재발생 예측 감지 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히, 데이터를 저장 및 출력하는 관리 서버, 감지 대상이 되는 임의의 공간(이하, '감지 공간'이라 한다)에 배치되고, 상기 감지 공간 내의 정상 상태 또는 이상 상태를 감지한 감지값을 상기 관리 서버에 전송하는 상태 감지부, 상기 상태 감지부에 의하여 감지된 감지값이 설정값 미만으로서 정상 상태의 상기 감지 공간을 촬영한 제1 화면 및 상기 상태 감지부에 의하여 감지된 감지값이 설정값 이상으로서 이상 상태의 상기 감지 공간을 촬영한 제2 화면을 상기 관리 서버에 전송하는 감지공간 촬영부, 상기 상태 감지부로부터 전송된 감지값이 설정값 이상인 경우에 위험 상황으로 판단하여 상기 제2 화면을 통하여 측정된 열화상 데이터를 상기 관리자 단말로 전송하는 이상 상태 판정부 및 상기 관리 서버와 통신하는 관리자 단말;를 포함함으로써, 관리자로 하여금 사전에 화재발생 위험을 예측 및 확인이 가능한 이점을 제공한다.

Description

화재발생 예측 시스템 및 그 방법 {ELECTRIC FIRES PREDICTION MONITORING SYSTEM AND THE METHOD INCLUDING THE SAME}

본 발명은 화재발생 예측 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

산업 성장과 함께 대형화된 복합 건축물, 구조물, 터널 등의 보안 및 화재 감지 시스템의 필요성이 강하게 대두되고 있으나, 실제 적용할 수 있는 감지기는 매우 제한적이다. 특히, 빠른 반응 속도로 초기 화재 경보에 유용한 불꽃감지기는 그 감지 거리가 최대 50m 정도로 짧고 오작동의 위험성이 항상 존재한다. 또한, 접점 신호를 통한 감지 신호 전송만이 가능하여 통합 모니터링 등의 복합적 적용 확대에 제한적이라는 문제점도 지적된다.

종래의 화재 감지기는, 온도, 연기 등을 감지하는 센서를 이용하여 미리 설정된 값 이상이 되면 화재로 감지하여 램프 또는 기타의 장치를 이용하여 알람을 발생시키고, 화재 속보시설을 이용하여 소방서에 화재 발생을 알려주는 단순한 시스템으로서, 빈번한 판정 오류로 인해 소방서 및 관리자의 출동이 빈번하게 이루어져 큰 불만이 제기되고 있는 상황이다.

더욱이, 종래에는 열화상 카메라 또는 CCTV 카메라의 데이터 통신시에 고용량 및 고속의 데이터 전송이 요구되는 Wi-fi, LTE, 이더넷을 이용하는 방식을 사용하지만, 이러한 방식은 카메라 데이터를 저속 및 저용량의 IoT 기반의 센서네트워크를 이용한 통신의 경우에는 불가능하다.

그리고, 화재의 종류는, 전기의 누전에 의한 전기 화재 및 전기 화재를 제외한 일반적인 원인에 의한 일반 화재로 분류할 수 있으나, 전기 화재와 일반 화재를 통합적으로 구분하여 감지하는 화제 감지 시스템은 전무한 실정이다.

대한민국 등록실용신안공보 제20-0413246호(2006.03.29. 공고일)

본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 화재 감지 위험을 감지하기 위한 열화상 데이터 압축 기술을 이용하여 IoT 기반 통신 네트워크를 이용하여 데이터를 원활하게 전송이 가능하도록 함으로써, 화재 위험을 예방함은 물론 위험 발생 시에 신속하게 대처할 수 있는 화재발생 예측 감지 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또, 본 발명은 화재발생 위험이 확인되는 발화 위험 지점을 이미지화하여 전송함으로써, 관리자가 시각적으로 발화나 발화 위험을 직접 확인할 수 있도록 하여 화재 위험을 예방함은 물론 위험 발생 시에 신속하게 대처할 수 있는 화재발생 예측 감지 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 화재발생 예측 감지 시스템은,

데이터를 저장 및 출력하는 관리 서버;

감지 대상이 되는 임의의 공간(이하, '감지 공간'이라 한다)에 배치되고, 상기 감지 공간 내의 정상 상태 또는 이상 상태를 감지하거나 감지된 감지값을 상기 관리 서버에 전송하는 상태 감지부;

상기 상태 감지부에 의하여 감지된 감지값이 설정값 미만으로서 정상 상태의 상기 감지 공간을 촬영한 제1 화면 및 상기 상태 감지부에 의하여 감지된 감지값이 설정값 이상으로서 이상 상태의 상기 감지 공간을 촬영한 제2 화면을 상기 관리 서버에 전송하는 감지공간 촬영부;

상기 상태 감지부로부터 전송된 감지값이 설정값 이상인 경우에 위험 상황으로 판단하여 상기 제2 화면을 통하여 측정된 열화상 데이터를 상기 관리 서버 및/또는 관리자 단말로 전송하는 이상 상태 판정부; 및

상기 관리 서버와 통신하는 관리자 단말;를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예에서, 상기 감지공간 촬영부는 상기 열화상 데이터에서 측정된 화재 발생 위치와 일치하도록 상기 제2 화면을 칼리브레이션(calibration)을 통하여 보정 및 압축하고,

보정 및 압축된 열화상 및 위치 데이터를 상기 관리 서버에 전송하는 기능을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예에서, 상기 제2 화면을 통하여 측정된 열화상 데이터는 발화 위험지점의 온도 분포도를 반영하여 등고선 형태로 데이터화 하여 상기 관리 서버로 전송할 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예에서, 상기 등고선 데이터화는, 하기 식(1)에 의하여 생성된 수식으로 계산될 수 있다,

T(x,y) = T_max-W*R (R=0.1~R_max) ----------------------------- (1)

x,y : 중심 온도 좌표(픽셀)

T_max: 중심 온도(℃)

W: 가중치(게인)

R: 반경 픽셀

R_max: 최대 반경

본 발명에 따른 일 실시예에서, 상기 등고선 데이터화는 상기 식(1)으로 계산되되, 상기 온도 분포도가 타원형으로 측정되는 경우에는 상기 등고선 데이터화를 기반으로 타원형의 등고선 데이터화는 하기 식(2)에 의하여 생성된 수식으로 측정될 수 있다,

T(v,r) : (v→) = T(x,y)*r --------------------------------- (2)

: (v←) = T(x,y)

x,y : 중심 온도 좌표(픽셀)

T_max: 중심 온도(℃)

W: 가중치(게인)

R: 반경 픽셀

R_max: 최대 반경

v: 확산 벡터 방향(0~8)

r: 최소 및 최대 비율(1:1~1:16)

본 발명에 따른 일 실시예에서, 상기 타원형의 등고선 데이터화는, 상기 식(2)에 의한 값과 푸리에 변환(FFT, Fast Fourier Transfer) 분석을 통합하여 상기 온도 분포도를 추출할 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예에서, 상기 감지공간 촬영부는 적어도 하나 이상 구비되되, 상기 감지 대상이 되는 임의의 공간을 실시간으로 모니터링하고, 열화상 측정 및 전송이 가능한 기능이 포함될 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예에서, 상기 열화상 데이터는 센서 정보, 열화상 이미지 및 경고 부품의 위치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예에서, 상기 관리서버와 관리자 단말은 상호 무선 네트워크를 통하여 송수신하며, 상기 무선 네트워크는 IoT 기반의 센서 네트워크일 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예에서, 상기 이상 상태 판정부로부터 상기 관리 서버로의 상기 데이터들의 전송을 매개하는 게이트웨이;를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예에서, 상기 이상 상태 판정부 및 상기 게이트웨이 사이의 통신은 양방향 통신이 가능한 무선 통신 또는 유선 통신 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예에서, 상기 이상 상태 판정부는,

상기 감지 공간에 배치되고 직접적 화재와 관련된 구성 인자 정보를 검출하는 화재 검출부; 및

상기 감지 공간에 배치되고, 상기 화재 검출부와 관계된 구성 인자 정보 이외의 정보로서 상기 감지 공간 내의 환경 인자 정보를 검출하는 환경 검출부; 를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예에서, 상기 이상 상태 판정부는,

상기 감지 공간의 사용 태양에 따라 상기 감지 공간의 위험 상태를 등급별로 구분하여 상기 관리 서버에 저장하고,

상기 상태 감지부로부터 전송된 감지값이 설정값 미만인 경우 상기 사용자에게 상기 상태 감지부에 의하여 감지된 상기 감지 공간의 위험 상태 등급 및 상기 감지 공간의 환경 인자 정보를 전송할 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예에서, 상기 제1 화면은, 사용자가 재실하지 않는 상기 감지 공간, 전원 사용이 없는 상기 감지 공간 및 사용자가 재실하지 않고 사용자가 별도로 설정한 시간대의 상기 감지 공간 중 어느 하나를 상기 감지공간 촬영부에 의하여 촬영한 영상 또는 이미지일 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예에서, 상기 이상 상태 판정부로부터 상기 관리 서버로 발화 위치 데이터가 전송되거나 발화 위치가 감지공간 촬영부로부터 확인되는 경우에 해당 발화 위치 지점의 차단기가 자동으로 차단되도록 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 화재발생 예측 감지 시스템을 이용한 화재발생의 위험을 예측 및 감지할 수 있는 방법을 제공하는 바,

분전반 케이스 내부 상태를 감지하는 단계;

상기 분전반 케이스 내부 상태가 기설정된 값에 따라 이상 유무를 판단하는 단계;

상기 분전반 케이스 내부 상태가 상기 기설정된 1차 임계치에 도달하면 위험으로 판단하여 1차 경고 신호를 관리 서버로 송신하는 단계;

상기 분전반 케이스 내부 상태가 상기 기설정된 2차 임계치에 도달하는 경우에는 2차 경고 신호와 함께 열화상 카메라를 통하여 측정된 열화상 데이터를 압축하여 IoT 기반의 통신 네트워크를 통하여 상기 관리 서버로 송신하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예에서, 상기 열화상 카메라를 통하여 측정된 열화상 데이터는, 발화 위험지점의 온도 분포를 나타내는 등고선 형태로 데이터화되어 관리자가 시각적으로 확인이 가능하도록 이미지 형태로 전송할 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예에서, 상기 열화상 데이터를 상기 관리 서버로 전송하는 단계는,

상기 열화상 카메라를 통하여 측정된 열화상 데이터가 발화 위험지점의 열화상 데이터의 위치 및 상기 열화상 카메라의 위치를 보정되는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 화재발생 예측 시스템 및 그 방법은, 화재 감지 위험을 감지하기 위한 열화상 데이터 압축 기술을 적용하여 IoT 기반 통신 네트워크를 이용하여 데이터를 원활하게 전송이 가능하도록 함으로써, 화재 위험을 예방함은 물론 위험 발생 시에 신속하게 대처할 수 있는 효과를 가진다.

또, 본 발명에 따른 화재발생 예측 시스템 및 그 방법은, 화재발생 위험이 확인되는 발화 위험 지점을 이미지화하여 전송함으로써, 관리자가 시각적으로 발화나 발화 위험을 직접 확인할 수 있도록 하여 보다 가시적으로 확인하여 신속하게 대처할 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화재발생 예측 감지 시스템도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화재발생 예측 감지 시스템에 의한 화재발생 위치 확인 예시도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 화재발생 예측 감지 시스템의 구성도이고,
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 화재발생 예측 감지 시스템의 화재발생 측정 예시도이고,
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 화재발생 예측 감지 시스템의 감지 방법을 나타내는 흐름도이다.

이하, 본 발명에 따른 화재발생 예측 감지 시스템 및 그 방법의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 도는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비' 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

일반적으로, 열화상 카메라와 CCTV 카메라의 데이터 전송은 통신 부하로 인하여 IoT 기반의 센서 네트워크를 통한 전송이 불가하다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명에서는 분전반을 포함하는 전기설비에 구비되는 센서 정보는 물론 열화상 데이터와 이로부터 촬영된 발화위험 또는 발화발생 지점의 위치 데이터를 통합하여 전송하도록 함으로써, 통신 수단의 단순화, 편리한 사용성 및 비용절감 등의 다양한 효과를 제공할 수 있다.

또한, 분전반을 포함하는 전기설비뿐만 아니라 일반 설비의 화재에 따른 사고위험은 물론 탄화로 인한 누설전류를 인한 전기 안전의 위험 신호로 경고 알림을 전송하도록 하여 화재발생에 대한 오보에 따른 사회적 손실을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화재발생 예측 감지 시스템의 예시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화재발생 예측 감지 시스템에 의한 화재발생 위치 확인 확대 예시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 화재발생 예측 감지 시스템의 구성도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 화재발생 예측 감지 시스템은, 데이터를 저장 및 출력하는 관리 서버(30), 분전반 내에 배치되고, 분전반 케이스(50) 내의 정상 상태 또는 이상 상태를 감지한 감지값을 관리 서버(30)에 전송하는 상태 감지부(110), 상태 감지부(110)에 의하여 감지된 감지값이 설정값 미만으로서 정상 상태의 분전반 케이스(50)를 촬영 화면을 관리 서버(30)에 전송하는 감지공간 촬영부(120), 상태 감지부(110)로부터 전송된 감지값이 설정값 이상인 경우에 위험 상황으로 판단하여 감지공간 촬영부(120)를 통하여 측정된 촬영 화면으로 열화상 데이터를 상기 관리자 단말로 전송하는 이상 상태 판정부(130) 및 관리 서버(30)와 통신하는 관리자 단말(100)를 포함할 수 있다.

상태 감지부(110)는 분전반 케이스(50) 내에 구비되며 내부의 전기설비(1) 내부의 상태를 실시간으로 감지하여 전기설비(1) 내부의 정상 상태 또는 이상 상태를 감지할 수 있다. 이러한 상태 감지부(110)는 후술하는 이상 상태 판정부(130)로 하여금 분전반 케이스(50) 내의 이상 여부를 판정하기 위한 정보를 제공해 줄 수 있다. 상태 감지부(110)에는 별도의 각종 센서(미도시)가 구비되어 있으며, 상기 센서를 통하여 측정된 감지값은 유선 또는 무선 형태로 게이트웨이(12)를 통하여 이상 상태 판정부(30)로 전송될 수 있다. 바람직하게는 상기 상태 감지부(110)는 관리 서버(30)에 Zigvee, LoRa, SigFox, NB IoT 등의 IoT 기반으로 하는 무선 통신의 센서 네트워크을 이용하여 전송할 수 있으며, 경우에 따라서 WiFi, CDMA, LTE, 일반 RF 통신을 포함하는 무선 통신(Wireless communication) 및 RS485, Modbus, Ethernet, CAN 통신을 포함하는 유선 통신(Wire communication)을 포함하는 유선 통신 중 어느 하나로 전송할 수 있다.

이상 상태 판정부(130)는 분전반 케이스(50) 내의 이상 여부를 판정하고 설정값을 분전반 케이스(50)의 사용 태양에 따라서 상이하게 설정하며 분전반 케이스(50) 내가 이상 상태라고 판정되는 경우에 관리 서버(30) 및 관리자 단말(100)로 이상 신호를 전송할 수 있다. 이 때, 이상 상태 판정부(130)는 열화상 카메라(10)로부터 제공되는 데이터 및 이미지로부터 추출되는 열화상 데이터를 기반으로 '이상 상태'가 확인되는 해당 열화상 데이터의 위치와 일치되도록 열화상 카메라(10)의 위치를 칼리브레이션(calibration) 및 압축하여 관리 서버(30)에 전송할 수 있다.

감지공간 촬영부(120)는 실질적으로 분전반 케이스(50) 내의 각 지점을 스캐닝 하여 내부 상태를 촬영할 수 있다. 예를 들어, 감지공간 촬영부(120)는 '정상 상태'를 표시하는 경우 및 '이상 상태'를 표시하는 경우를 포함할 수 있다. 이러한 감지공간 촬영부(120)에 의하여 촬영되는 화면은 영상 또는 이미지를 포함할 수 있다.

여기서, 감지공간 촬영부(120)는 적어도 하나의 열화상 카메라(10)를 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 열화상 카메라(10)로부터 촬영된 상기 영상 또는 이미지를 전송하는 열화상 카메라 제어기(11)에 전기적으로 연결될 수 있다. 열화상 카메라 제어기(11)는 유무선 게이트웨이(12)를 통하여 관리 서버(30)로 상기 영상 또는 이미지를 전송할 수 있다.

열화상 카메라(10)는 선택된 장소에 각각 적어도 하나가 설치되는 것으로, 분전반 케이스(50) 내의 각 지점을 모니터링 하되, 화재발생 위험 지점이 실시간으로 관측되도록 하여 복수의 열화상 카메라(10) 중 위험발생 지점의 열화상 카메라(10)가 해당 지점에서 발생되는 열(heat)을 감지할 수 있다. 즉, 열화상 카메라(10)는 상기 열이 발생되는 지점을 직접적으로 촬영하여 '이상 상태'를 영상 또는 이미지 데이터로 저장할 수 있다. 여기서 언급하는 상기 '이상 상태'는 전기설비(1), 전기설비(1) 내의 분전반 및 차단기류 등의 기계적 발화 또는 전선에서 발생되는 단락, 과전류 및 누설전류 등의 전기적 발화를 포함할 수 있다.

이러한 열화상 카메라(10)를 통한 화재발생 위험 지점을 스캐닝 하는 구체적인 예시는 하기에서 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

한편, 관리 서버(30)는 관리자 단말(100)의 요청에 따라 양방향으로 송수신하며 데이터를 제공하는 역할을 하고 이러한 데이터는 모두 데이터베이스(미도시)에 저장될 수 있다. 이러한 관리 서버(30)는 단일의 장치 또는 복수의 장치가 포함된 시스템으로 구성될 수 있다.

관리자 단말(100)은 무선 네트워크를 통하여 통신 가능한 장비로써, 무선 단말의 다양한 실시 예들로 셀룰러 전화기, 무선 통신 기능을 가지는 스마트 폰, 무선 통신 기능을 가지는 개인 휴대용 단말기(PDA), 무선 모뎀, 무선 통신 기능을 가지는 휴대용 컴퓨터, 무선 통신 기능을 가지는 디지털 카메라와 같은 촬영 장치, 무선 통신 기능을 가지는 음악 저장 및 재생 가전제품, 무선 인터넷 접속 및 브라우징이 가능한 인터넷 가전 제품뿐만 아니라 그러한 기능들의 조합들을 통합하고 있는 휴대형 유닛 또는 단말기들을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 화재발생 예측 감지 시스템의 화재발생 측정 예시도이고, 도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 화재발생 예측 감지 시스템의 감지 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 4 내지 도 5를 참조하면, 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 화재발생 예측 감지 시스템은, 데이터를 저장 및 출력하는 관리 서버(30), 분전반 내에 배치되고, 분전반 케이스(50) 내의 정상 상태 또는 이상 상태를 감지한 감지값을 관리 서버(30)에 전송하는 상태 감지부(110), 상태 감지부(110)에 의하여 감지된 감지값이 설정값 미만으로서 정상 상태의 분전반 케이스(50)를 촬영 화면을 관리 서버(30)에 전송하는 감지공간 촬영부(120), 상태 감지부(110)로부터 전송된 감지값이 설정값 이상인 경우에 위험 상황으로 판단하여 감지공간 촬영부(120)를 통하여 측정된 촬영 화면으로 열화상 데이터를 상기 관리자 단말로 전송하는 이상 상태 판정부(130) 및 관리 서버(30)와 통신하는 관리자 단말(100)를 포함할 수 있다.

여기서, 본 발명에 따른 감지공간 촬영부(120)인 열화상 카메라(10)에서 촬영된 열화상 데이터를 통하여 화재위험 지점 또는 화재 발화(위험)지점(P)의 온도 분포도를 반영하여 등고선 형태로 데이터화하여 관리 서버(30)으로 전송할 수 있다.

일반적으로 화재가 발생하게 되면 높은 온도가 발생하게 되며, 이러한 온도의 분포는 중심점으로부터 점진적으로 확산되는 형태를 가지는 특성이 있다. 이러한 물리적 특성을 바탕으로 면적에 대한 온도의 분포를 등고선의 데이터화하여 수치화할 수 있다.

구체적으로, 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 분전반 케이스(50) 내의 일정 부분에서 화재가 발생하는 경우에 해당 지점에 위치하는 열화상 카메라(10)는 발화 중심점을 기준으로 등고선 추출법으로 온도 분포도 및 위치 등의 전체적인 화재의 경향성을 시각적으로 확인할 수 있다. 이 때, 본 발명에 따르면, 상기 등고선 추출법은 하기의 관계식(1)에 의하여 계산될 수 있다.

T(x,y) = T_max-W*R (R=0.1~R_max) ----------------------------- (1)

x,y : 중심 온도 좌표(픽셀)

T_max: 중심 온도(℃)

W: 가중치(게인)

R: 반경 픽셀

R_max: 최대 반경

이 때, 바람직하게는 발화(위험)지점(P)을 촬영하는 열화상 카메라(10)에 의하여 촬영된 화재가 발생 또는 위험 위치와 일치되도록 열화상 이미지 등을 칼리브레이션(calibration)을 통하여 보정 및 압축할 수 있다. 이러한 보정 및 압축된 열화상 데이터를 관리 서버(30)로 전송할 수 있다. 이를 통하여, 비교적 작은 데이터 크기로 화재발생 면적에 대한 온도 분포를 등고선 데이터화하여 저용량의 IoT 기반의 센서 네트워크를 통하여 전송할 수 있다.

경우에 따라서, 열화상 카메라(10)를 통하여 확인되는 화재 발생 지점의 온도 분포도가 타원형 형태의 등고선으로 확인되는 경우에는 상기 관계식(1)을 통하여 확인된 인자들을 이용하여 하기의 관계식(2)으로 계산될 수 있다. 이때, 타원 등고선 추출(FFT, Fast Fourier Transfer) 분석을 통합하여 적용할 수 있다. 즉, 최고 온도를 영점으로 가로축은 거리, 세로축은 온도를 기준으로 하되, 관리 서버(30)로부터 수신된 정보를 바탕으로 타원 등고선 추출(FFT, Fast Fourier Transfer) 방식으로 해석하면 발화(위험) 지점(P)의 온도 분포도를 보다 정확하게 추출할 수 있다.

T(v,r) : (v→) = T(x,y)*r --------------------------------- (2)

: (v←) = T(x,y)

x,y : 중심 온도 좌표(픽셀)

T_max: 중심 온도(℃)

W: 가중치(게인)

R: 반경 픽셀

R_max: 최대 반경

v: 확산 벡터 방향(0~8)

r: 최소 및 최대 비율(1:1~1:16)

여기서, 확산 벡터방향(v→)은 0~8까지 9개 숫자를 가지므로 4bit 만으로 표현 가능하며, 최소 및 최대 비율(r)은 1:16 까지 4bit 만으로 표현이 가능하므로, 상기 관계식(2)의 T(v,r) 값은 1byte 로 표현이 가능할 수 있다. 따라서 한 개의 온도 등고선을 표현하기 위해서는 6byte 가 필요할 수 있다. 따라서, 비교적 작은 크기의 데이터로 화재발생 면적에 대한 온도 분포를 등고선으로 데이터화하여 저용량의 IoT 기반의 센서 네트워크 등을 통하여 전송이 가능할 수 있다.

본 발명은 전술한 화재발생 화재발생 예측 감지 시스템을 이용하여 화재발생을 예측하고 감지할 수 있다.

이러한 화재발생 예측 감지 방법은, 도 6에 도시된 바와 같이, 분전반 케이스(50) 내부 상태를 감지하는 단계(S100), 분전반 케이스(50) 내부 상태가 기설정된 값에 따라 이상 유무를 판단하는 단계(S200), 분전반 케이스(50) 내부 상태가 상기 기설정된 1차 임계치에 도달하면 위험으로 판단하여 1차 경고 신호를 관리 서버(30)로 송신하는 단계(S300-1), 분전반 케이스(50) 내부 상태가 기설정된 2차 임계치에 도달하는 경우에는 2차 경고 신호와 함께 열화상 카메라를 통하여 측정된 열화상 데이터를 압축하여 IoT 기반의 통신 네트워크를 통하여 상기 관리 서버로 송신하는 단계(S500-1) 및 분전반 케이스(50) 내부의 위험 상태를 지속적으로 모니터링 하는 단계(S600)를 포함할 수 있다. 여기서, 경우에 따라서, 분전반 케이스(50)의 내부의 관리자 재실 여부에 따라서 설정값을 갱신할 수 있다.

예시적으로 설명하면, 상태 감지부(110)는 분전반 케이스(50)의 내부의 정상 또는 이상 상태를 실시간 감시할 수 있다. 이 때, 상태 감지부(110)는 열화상 카메라(10)와 통신이 가능하고, 분전반 케이스(50)에 배치된 복수의 열화상 카메라(10)에 의하여 내부 상태는 시각적으로 이미지 데이터화되어 저장될 수 있다.

만약 상태 감지부(110)에 측정된 감지값이 기설정된 1차 임계치 설정값까지 도달하는 경우에 이상 상태 판정부(130)는 관리 서버(30)로 1차 경고 신호를 송신할 수 있다. 이에 따라, 관리 서버(30)로부터 해당 발화 위험 지점에 배치된 열화상 카메라(10)를 통한 감시가 강화될 수 있다.

이어서, 상기 해당 발화 위험 지점에 대해서, 상태 감지부(110)에 측정된 감지값이 기설정된 2차 임계치 설정값까지 도달하는 경우에 이상 상태 판정부(130)는 관리 서버(30)로 2차 경고 신호를 송신할 수 있다. 이 때, 열화상 카메라(10)에서 촬영 및 등고선 형태로 추출된 열화상 데이터는 시각적으로 확인이 가능한 이미지 등의 형태로 압축되어 관리 서버(30)로 전송되고 통신 가능하게 연결된 관리자 단말(100)로 확인 가능하게 됨으로써, 관리자는 위험 상태로 최종 판단되어 즉시 화재발생을 확인 및 대처할 수 있게 된다. 여기서, 분전반(50) 내에 배치된 분전반 제어부(150)를 통하여 직접적으로 전력 공급이 차단될 수 있다.

한편, 본 발명이 제시하는 도면에는 도시되어 있지 않지만, 분전반 이외에 전기차 충전기 등을 포함하는 충전용 전기설비에도 전술한 화재발생 예측 감지 시스템이 적용될 수 있다. 예를 들어, 전기차는 전기차 충전기에 장착되는 AC/DC 컨버터(converter)와 통신하며 충전이 이루어진다. 이러한 전기차 충전기에 포함되는 AC/DC 컨버터(converter)에 인가되는 전류량에 따른 전류 평형(balanced current) 상태를 실시간 모니터링하여 과전류 등에 의하여 특정 부위에서 기설정된 임계치 이상의 과열 부위가 탐지되는 경우에 자체적으로 전로를 차단되도록 구성될 수 있다. 이 때, 상기 과열 부위에 대하여, 전술한 본 발명의 등고선 데이터화 분석 방식을 적용하여 추출할 수 있다.

이상, 본 발명에 따른 화재발생 예측 감지 시스템 및 그 방법의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예가 반드시 상술한 일 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 및 균등한 범위에서의 실시가 가능함은 당연하다고 할 것이다. 그러므로, 본 발명의 진정한 권리범위는 후술하는 청구범위에 의하여 정해진다고 할 것이다.

1: 전기설비
10: 열화상 카메라
11: 열화상 카메라 제어기
12: 유무선 게이트웨이
30: 관리 서버
50: 분전반 케이스
100: 관리자 단말기
110: 상태 감지부
120: 감지공간 촬영부
130: 이상 상태 판정부
150: 분전반 제어부
P: 발화(위험)지점

Claims

데이터를 저장 및 출력하는 관리 서버(30);
감지 대상이 되는 임의의 공간(이하, '감지 공간'이라 한다)에 배치되고, 상기 감지 공간 내의 정상 상태 또는 이상 상태를 감지하는 상태 감지부(110);
상기 상태 감지부(110)에 의하여 감지된 감지값이 설정값 미만으로서 정상 상태의 상기 감지 공간을 촬영한 제1 화면 및 상기 상태 감지부(110)에 의하여 감지된 감지값이 설정값 이상으로서 이상 상태의 상기 감지 공간을 촬영한 제2 화면을 상기 관리 서버(30)에 전송하고 상기 감지 대상이 되는 임의의 공간을 실시간으로 모니터링하고, 열화상 측정 및 전송이 가능한 기능이 포함되는 감지공간 촬영부(120);
상기 상태 감지부(110)로부터 전송된 감지값이 설정값 이상인 경우에 위험 상황으로 판단하여 상기 제2 화면을 통하여 측정된 열화상 데이터를 전송하는 이상 상태 판정부(130); 및
상기 관리 서버(30)와 통신하는 관리자 단말(100);를 포함하고,
상기 제2 화면을 통하여 측정된 열화상 데이터는 발화 위험지점(P)의 온도 분포도를 반영하여 등고선 형태로 데이터화 하여 열화상 카메라를 통하여 측정된 열화상 데이터가 발화 위험지점(P)의 열화상 데이터의 위치 및 상기 열화상 카메라의 위치를 보정하여 상기 관리 서버(30)로 전송하되,
상기 등고선 데이터화는, 하기 관계식(1)에 의하여 생성된 수식으로 계산되고, 상기 온도 분포도가 타원형으로 측정되는 경우에는 타원형의 등고선 데이터화는 하기 식(2)에 의하여 생성된 수식으로 측정되는 화재발생 예측 감지 시스템,

T(x,y) = T_max-W*R (R=0.1~R_max) ----------------------------- (1)

x,y : 중심 온도 좌표(픽셀)
T_max: 중심 온도(℃)
W: 가중치(게인)
R: 반경 픽셀
R_max: 최대 반경

T(v,r) : (v→) = T(x,y)*r --------------------------------- (2)
: (v←) = T(x,y)

x,y : 중심 온도 좌표(픽셀)
T_max: 중심 온도(℃)
W: 가중치(게인)
R: 반경 픽셀
R_max: 최대 반경
v: 확산 벡터 방향(0~8)
r: 최소 및 최대 비율(1:1~1:16)
제 1 항에 있어서,
상기 감지공간 촬영부는 상기 열화상 데이터에서 측정된 화재 발생 위치와 일치하도록 상기 제2 화면을 칼리브레이션(calibration)을 통하여 보정 및 압축하고,
보정 및 압축된 열화상 및 위치 데이터를 상기 관리 서버에 전송하는 기능을 포함하는 화재발생 예측 감지 시스템.
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제 1 항에 있어서,
상기 타원형의 등고선 데이터화는, 상기 관계식(2)에 의한 값과 푸리에 변환(FFT, Fast Fourier Transfer) 분석을 통합하여 상기 온도 분포도를 추출하는 화재발생 예측 감지 시스템.
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제 1 항에 있어서,
상기 열화상 데이터는 센서 정보, 열화상 이미지 및 경고 부품의 위치 중 적어도 하나를 포함하는 화재발생 예측 감지 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 관리서버와 관리자 단말은 상호 무선 네트워크를 통하여 송수신하며,
상기 무선 네트워크는 IoT 기반의 센서 네트워크인 화재발생 예측 감지 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 이상 상태 판정부로부터 상기 관리 서버로의 상기 데이터들의 전송을 매개하는 게이트웨이;를 더 포함하는 화재발생 예측 감지 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 이상 상태 판정부 및 게이트웨이 사이의 통신은 양방향 통신이 가능한 무선 통신 또는 유선 통신 중 어느 하나를 포함하는 화재발생 예측 감지 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 이상 상태 판정부는,
상기 감지 공간에 배치되고 직접적 화재와 관련된 구성 인자 정보를 검출하는 화재 검출부; 및
상기 감지 공간에 배치되고, 상기 화재 검출부와 관계된 구성 인자 정보 이외의 정보로서 상기 감지 공간 내의 환경 인자 정보를 검출하는 환경 검출부; 를 포함하는 화재발생 예측 감지 시스템.
제 12 항에 있어서,
상기 이상 상태 판정부는,
상기 감지 공간의 사용 태양에 따라 상기 감지 공간의 위험 상태를 등급별로 구분하여 상기 관리 서버에 저장하고,
상기 상태 감지부로부터 전송된 감지값이 설정값 미만인 경우 사용자에게 상기 상태 감지부에 의하여 감지된 상기 감지 공간의 위험 상태 등급 및 상기 감지 공간의 환경 인자 정보를 전송하는 화재발생 예측 감지 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 화면은, 사용자가 재실하지 않는 상기 감지 공간, 전원 사용이 없는 상기 감지 공간 및 사용자가 재실하지 않고 사용자가 별도로 설정한 시간대의 상기 감지 공간 중 어느 하나를 상기 감지공간 촬영부에 의하여 촬영한 영상 또는 이미지인 화재발생 예측 감지 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 이상 상태 판정부로부터 상기 관리 서버로 발화 위치 데이터가 전송되거나 발화 위치가 감지공간 촬영부로부터 확인되는 경우에 해당 발화 위치 지점의 차단기가 자동으로 차단되도록 제어하는 제어부;를 더 포함하는 화재발생 예측 감지 시스템.
분전반 케이스 내부 상태를 감지하는 단계;
상기 분전반 케이스 내부 상태가 기설정된 값에 따라 이상 유무를 판단하는 단계;
상기 분전반 케이스 내부 상태가 상기 기설정된 1차 임계치에 도달하면 위험으로 판단하여 1차 경고 신호를 관리 서버(30)로 송신하는 단계;
상기 분전반 케이스 내부 상태가 상기 기설정된 2차 임계치에 도달하는 경우에는 2차 경고 신호와 함께 열화상 카메라를 통하여 측정된 열화상 데이터를 압축하여 IoT 기반의 통신 네트워크를 통하여 상기 관리 서버(30)로 송신하되, 상기 열화상 카메라를 통하여 측정된 열화상 데이터가 발화 위험지점(P)의 열화상 데이터의 위치 및 상기 열화상 카메라의 위치를 보정되는 단계;를 포함하고,
상기 열화상 카메라를 통하여 측정된 열화상 데이터는, 발화 위험지점(P)의 온도 분포를 나타내는 등고선 형태로 데이터화되어 관리자가 시각적으로 확인이 가능하도록 이미지 형태로 전송하고,
상기 등고선 데이터화는, 하기 관계식(1)에 의하여 생성된 수식으로 계산되고, 상기 온도 분포도가 타원형으로 측정되는 경우에는 타원형의 등고선 데이터화는 하기 식(2)에 의하여 생성된 수식으로 측정되는 화재발생 예측 감지 방법,

T(x,y) = T_max-W*R (R=0.1~R_max) ----------------------------- (1)

x,y : 중심 온도 좌표(픽셀)
T_max: 중심 온도(℃)
W: 가중치(게인)
R: 반경 픽셀
R_max: 최대 반경

T(v,r) : (v→) = T(x,y)*r --------------------------------- (2)
: (v←) = T(x,y)

x,y : 중심 온도 좌표(픽셀)
T_max: 중심 온도(℃)
W: 가중치(게인)
R: 반경 픽셀
R_max: 최대 반경
v: 확산 벡터 방향(0~8)
r: 최소 및 최대 비율(1:1~1:16)
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