KR102441871B1 - Smoke guide system in tunnel with longitudinal ventilation - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 종류식 환기방식의 터널 내에서 화재에 따른 연기 발생시 연기를 가이드하는 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a system for guiding smoke when smoke is generated due to a fire in a tunnel of a type ventilation system.
일반적으로 도로터널의 환기방식으로는 터널 내부의 천장에 매달려 있는 제트팬이 차량진행방향으로 기류를 형성하도록 하는 종류식이, 특히 일방향 도로터널인 경우에 가장 널리 이용되고 있으며, 이외에 터널 내 덕트를 통하여 외부로 배출하되 기류가 도로면에서 천장으로 움직이도록 하는 횡류 환기방식이나 수직갱 환기방식 및 집중 배기방식 등이 사용되고 있다.In general, as a ventilation method for road tunnels, a type type in which a jet fan hanging from the ceiling inside the tunnel forms an airflow in the direction of vehicle travel, especially in a one-way road tunnel, is the most widely used. A cross-flow ventilation method, vertical shaft ventilation method, and concentrated exhaust method, etc., are used to discharge to the outside but allow airflow to move from the road surface to the ceiling.
가장 널리 사용되고 있는 제트팬 종류식은 터널 내에서 차량에 의해 발생되는 오염물질을 전량 출구로 배출하기 때문에 출구 부근의 대기환경이 악화되는 단점이 있으며, 화재시 터널 자체를 연기배출통로로 활용하게 된다.The jet fan type, which is the most widely used, has the disadvantage that the atmospheric environment near the exit deteriorates because all the pollutants generated by the vehicle in the tunnel are discharged to the exit, and the tunnel itself is used as a smoke exhaust passage in case of a fire.
한편, 일반적으로 터널에서 화재가 발생하는 경우 인명피해는 대부분 유독성 연기에 의한 질식과 가시거리 축소 때문에 발생하게 된다. 즉, 터널에서 화재가 발생하는 경우, 소방차가 화재발생 위치까지 진입하는데 시간이 많이 소요되므로 초기진압에 어려움이 있고, 긴 터널의 구조상 화재로 발생한 연기를 터널 내에서 배출하는 것과, 터널 내에 가득 찬 유해가스로부터 대피자가 신속하게 탈출하는 것이 어려워 많은 인명피해가 발생할 수 있다.On the other hand, in general, when a fire occurs in a tunnel, most of the casualties are caused by suffocation and reduced visibility due to toxic smoke. In other words, when a fire occurs in a tunnel, it takes a lot of time for the fire engine to enter the fire location, so it is difficult to initially extinguish the fire. It is difficult for evacuees to quickly escape from harmful gases, which can lead to many casualties.
이와 같은 문제로 인해 최근 국내에서는 500m 이상 도로터널의 경우 제연(배연)설비가 의무화되는 등 도로터널 방재시설이 강화되고 있다. 제연(배연)설비란 화재 시 발생되는 유독가스 또는 열기류의 방향을 제어하거나 일정 구역에서 배기해 대피자들에게 미치는 영향을 최소화 시킬 수 있는 안전한 피난, 대피환경을 제공하는 설비로 국내에서는 대부분 제트팬을 이용한 환기 방식을 이용하게 된다. Due to such problems, road tunnel disaster prevention facilities are being strengthened in Korea, such as making smoke control (exhaust gas) facilities compulsory for road tunnels over 500 m in length. A smoke control facility is a facility that provides a safe evacuation and evacuation environment that can minimize the impact on evacuees by controlling the direction of toxic gas or hot air generated in a fire or exhausting it from a certain area. Ventilation method using
지금까지 알려진 터널에 설치하고 있는 재해 방지 시스템은, 일반적인 환기(Smoke Ventilation System) 및 화재시의 배연을 위하여 제트 팬(Tunnel Ventilation Jet Fan)과 덕트, 수직 구(굴뚝) 등의 배연 설비(Smoke Ventilation System)를 포함하는 환기 시스템과, 연기 및 유독가스의 이동 차단을 위한 터널 에어커튼(Tunnel Air Curtain), 화재 진압을 위한 스프링클러 및 물 분무 설비 (Tunnel Sprinkler)를 부분적, 복합적으로 구비하게 된다.The disaster prevention systems installed in the known tunnels are a general ventilation system (Smoke Ventilation System) and smoke ventilation equipment such as a duct and a vertical chimney (chimney) for general ventilation and smoke in case of fire. System) including a ventilation system, a tunnel air curtain for blocking the movement of smoke and toxic gas, a sprinkler and a water spraying facility for extinguishing a fire (Tunnel Sprinkler) are provided partially and in combination.
현실적으로 터널 이라는 특수한 환경에서 화재가 발생하면 발생된 열기 및 연기, 유독가스의 확산으로 인해, 인명의 피난은 물론 화재진압을 위한 소방관, 구조 대원의 접근조차 매우 곤란하게 만드는 통제 불능의 재난으로 확대되어 인명 피해 및 엄청난 경제적 손실을 가져오게 되므로, 연기를 효과적으로 제어하여 배출하는 것이 매우 중요하나, 종래기술로는 아직까지 연기 확산을 방지하거나 효과적으로 제어하기에는 미흡한 실정이다. In reality, when a fire occurs in a special environment called a tunnel, the spread of heat, smoke, and toxic gas generated makes it very difficult to evacuate people and even access firefighters and rescuers for extinguishing the fire. It is very important to effectively control and discharge smoke because it causes human casualties and enormous economic loss. However, the prior art is still insufficient to prevent or effectively control the spread of smoke.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로써, 종류식 환기방식의 터널 내부에서 화재로 인해 연기가 발생하는 경우, 초기에 이를 신속하게 감지하여 연기의 흐름을 신속하게 효과적으로 제어하여 배출하도록 하는 터널 내 연기 가이드 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been devised in view of the above, and when smoke is generated due to a fire inside a tunnel of a type ventilation system, it is quickly detected at the beginning and the flow of smoke is quickly and effectively controlled to be discharged. The purpose of the present invention is to provide a smoke guide system in the tunnel.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 종류식 환기방식의 터널 내 연기 가이드 시스템은, 종류식 환기방식의 터널 내에서 화재에 따른 연기를 가이드하기 위한 시스템에 관한 것으로써, 터널의 천장 중앙부에 일정 간격으로 복수 개 설치되며, 터널의 입구측에서 출구측으로 기류를 형성시키는 제트팬; 상기 터널에 복수 개 설치되며, 터널 내부의 영상 정보를 획득하는 카메라모듈을 내부에 구비하는 CCTV; 상기 카메라모듈로부터 획득하는 영상 정보를 이용하여, 터널 내부에 연기가 발생되었는지 여부를 감지하는 연기 감지부; 상기 연기 감지부에서 연기가 감지된 것으로 판단된 경우 해당 연기를 감지한 CCTV의 위치 정보를 이용하여 터널 내부에서 발생된 연기의 위치를 판단하는 연기 발생 위치 판단부; 상기 배연덕트에 일정 간격으로 복수 개 설치되어 화염 및 연기를 차단하도록 하는 박막의 워터 커튼을 발생시키도록 하는 워터 커튼 발생부; 상기 워터 커튼 발생부에 물을 공급하는 급수부; 상기 터널 내부 벽의 상부 및 측부에, 상기 터널의 길이 방향 및 높이 방향으로 일정 간격으로 복수 개 설치되는 블로우어; 상기 블로우어가 지지되게 설치되며, 상기 블로우어를 상하좌우로 유동 가능하게 설치되는 블로우어 이동부; 및, 상기 연기 감지부 및 연기 발생 위치 판단부로부터 연기 감지 및 연기 발생 위치 정보를 수신하는 경우, 상기 워터 커튼 발생부 및 급수부를 제어하여 상기 연기가 발생한 위치의 양 단부에 워터 커튼을 발생시키도록 하고, 또한 상기 연기가 발생한 위치 부근에 설치된 적어도 한 개 이상의 블로우어 및 블로우어 이동부를 제어하여, 상기 연기 발생 위치에서 발생되는 연기를 터널의 천정 상부 및 중앙 쪽으로 유도하되 제트팬의 기류 순방향쪽으로 흐름을 유도하도록, 상기 블로우어에서 발생되는 바람의 풍향과 풍속을 제어하는 제어부;를 포함한다.To achieve the above object, a smoke guide system in a tunnel of a type ventilation type according to the present invention for achieving the above object relates to a system for guiding smoke according to a fire in a tunnel of a type ventilation type, and is A plurality of jet fans are installed at intervals and form an airflow from the entrance side to the exit side of the tunnel; CCTV installed in a plurality of tunnels and having a camera module inside the tunnel for acquiring image information inside the tunnel; a smoke detector for detecting whether smoke is generated inside the tunnel by using the image information obtained from the camera module; a smoke generation location determination unit for determining the location of smoke generated inside the tunnel by using location information of a CCTV that has sensed the smoke when it is determined that the smoke is detected by the smoke detection unit; a water curtain generating unit installed at regular intervals in the exhaust duct to generate a thin-film water curtain to block flames and smoke; a water supply unit supplying water to the water curtain generating unit; A plurality of blowers installed at regular intervals in the longitudinal direction and the height direction of the tunnel on the upper and side portions of the inner wall of the tunnel; The blower is installed to be supported, and the blower moving part is installed to move the blower up, down, left and right; and, when receiving the smoke detection and smoke generation location information from the smoke detection unit and the smoke generation position determination unit, control the water curtain generation unit and the water supply unit to generate water curtains at both ends of the smoke generation location. In addition, by controlling at least one blower and a blower moving part installed near the location where the smoke is generated, the smoke generated at the location where the smoke is generated is guided toward the upper part and the center of the ceiling of the tunnel, but flows in the forward direction of the airflow of the jet fan and a control unit for controlling the wind direction and wind speed of the wind generated by the blower to induce a.
또한, 본 발명에 의하면 상기 터널 길이방향으로 일정간격으로 복수 개 설치되어, 터널 내부의 풍향 과 풍속을 측정하는 풍향 및 풍속 측정부;를 더 포함하며,상기 제어부는 상기 풍향 및 풍속 측정부로부터 수신된 터널 내부의 풍향 및 풍속 정보를 고려하여, 상기 블로우어 및 블로우어 이동부를 제어하여 상기 블로우어에서 발생되는 바람의 풍향과 풍속을 제어할 수 있다.In addition, according to the present invention, a plurality of wind direction and wind speed measuring units are installed at regular intervals in the longitudinal direction of the tunnel to measure the wind direction and wind speed inside the tunnel; further comprising, wherein the control unit receives from the wind direction and wind speed measuring unit In consideration of the wind direction and wind speed information inside the tunnel, the wind direction and wind speed of the wind generated by the blower may be controlled by controlling the blower and the blower moving unit.
또한, 상기 연기 감지부는, 상기 CCTV의 카메라모듈로부터 복수의 영상을 입력받는 영상 입력부; 상기 영상 입력부에 입력된 복수의 촬영 영상에서 터널 내의 차량과 연기를 판별하기 위해 요구되는 영상 사이즈에 대하여 리사이징하여 전처리하는 영상 전처리부; 및, 상기 영상 전처리부에 의하여 리사이징 전처리된 영상을 대상으로, 영상 인공지능 알고리즘 기반으로 분석하여 상기 터널 내의 화재에 따른 연기를 인식하여 추출하고, 상기 인식하여 추출된 연기의 명도값을 산출한 산출 명도값을 연기가 발생하지 않은 상태에서의 기준 명도값과 대비하여 연기가 검출된 것으로 최종 판단하며, 연기가 검출된 것으로 최종 판단한 경우, 연기 검출 신호와 상기 CCTV의 카메라모듈 상의 연기 발생 영역 위치 정보를 상기 제어부에 송신한다. 그리고, 상기 연기 발생 위치 판단부는 상기 제어부로부터 연기를 검출한 CCTV의 위치정보와, 상기 CCTV의 카메라모듈 상의 연기 발생 영역 위치 정보를 이용하여 터널 내 연기 발생 위치를 판단할 수 있다.In addition, the smoke detection unit, an image input unit for receiving a plurality of images from the camera module of the CCTV; an image pre-processing unit for resizing and pre-processing an image size required to discriminate a vehicle and smoke in a tunnel from a plurality of captured images input to the image input unit; And, the image pre-processed by the image pre-processing unit is analyzed based on image artificial intelligence algorithm to recognize and extract smoke according to the fire in the tunnel, and calculate the brightness value of the recognized and extracted smoke It is finally determined that smoke is detected by comparing the brightness value with the reference brightness value in a state in which no smoke is generated. is transmitted to the control unit. In addition, the smoke generation location determining unit may determine the location of smoke in the tunnel by using the location information of the CCTV in which the smoke is detected from the control unit and location information of the smoke generation area on the camera module of the CCTV.
본 발명에 의하면, 연기 감지부가 CCTV의 카메라모듈로부터 획득하는 영상정보를 이용하여 머신러닝 기법과 명도값을 산출 및 비교함으로써, 초기 화재에 따른 연기 발생을 신속하고 정확하게 감지할 수 있게 된다. According to the present invention, by using the image information obtained by the smoke detection unit from the camera module of the CCTV to calculate and compare the machine learning technique and the brightness value, it is possible to quickly and accurately detect the smoke generation due to the initial fire.
또한 연기 발생 위치를 파악하여 연기 발생 구역에 워터 커튼을 발생시켜 연기의 확산을 방지함과 동시에, 복수의 블로우어를 제어하여 발생된 연기의 흐름을 제트팸이 설치된 터널의 천장 및 중앙 쪽으로 유도하도록 함으로써, 결국 초기 화재에 따른 연기를 신속하게 배연하고 확산을 방지하도록 하여 인명피해를 최소화하도록 하는 이점이 있다. In addition, it prevents the spread of smoke by generating a water curtain in the smoke generating area by identifying the location of the smoke, and at the same time, controls a plurality of blowers to guide the generated smoke to the ceiling and center of the tunnel where the jet pam is installed. By doing so, there is an advantage in that the smoke according to the initial fire is quickly exhausted and the spread is prevented, thereby minimizing the casualties.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 종류식 환기방식의 터널 내 연기 가이드 시스템의 블럭 구성도,
도 2는 종류식 환기시설인 제트팬이 터널 내 배치된 상태를 나타내는 터널의 개략적인 횡단면도,
도 3은 도 1의 연기 감지부의 블럭 구성도,
도 4는 도 1의 블로우어와 블로우어 이동부가 터널 내 배치된 상태를 나타내는 터널의 개략적인 종단면도,
도 5 및 도 6은 화재에 따른 연기 발생시 연기를 가이드하는 동작을 설명하는 도면이다. 1 is a block diagram of a smoke guide system in a tunnel of a type ventilation system according to an embodiment of the present invention;
2 is a schematic cross-sectional view of a tunnel showing a state in which a jet fan, which is a type-type ventilation facility, is disposed in the tunnel;
3 is a block diagram of the smoke detection unit of FIG. 1;
Figure 4 is a schematic longitudinal cross-sectional view of the tunnel showing a state in which the blower and the blower moving part of Figure 1 are arranged in the tunnel;
5 and 6 are diagrams for explaining an operation of guiding smoke when smoke is generated according to a fire.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 터널 내 연기 가이드 시스템에 대해 상세히 설명하기로 한다.The above objects, features and other advantages of the present invention will become more apparent by describing preferred embodiments of the present invention in detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, a smoke guide system in a tunnel according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 실시예에 따른 종류식 환기방식의 터널 내 연기 가이드 시스템은 바람직하게는 일방향 도로터널에 적용되며, 특히 화재 발생에 따라 연기를 빠르고 효과적으로 제거하도록 하는 것이다.The smoke guide system in the tunnel of the type ventilation type according to the embodiment of the present invention is preferably applied to a one-way road tunnel, and in particular, it is to quickly and effectively remove smoke in accordance with the occurrence of a fire.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 종류식 환기방식의 터널 내 연기 가이드 시스템은, 제트팬(10), CCTV(200), 연기 감지부(300), 연기 발생 위치 판단부(400), 워터 커튼 발생부(500), 급수부(560), 블로우어(600), 블로우어 이동부(700) 및 제어부(900)를 포함한다. Referring to FIG. 1 , a smoke guide system in a tunnel of a type ventilation type according to an embodiment of the present invention includes a
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 제트팬(10)은 터널 길이방향으로 천장 중앙부에 일정 간격으로 복수개 설치되어, 터널(T)의 입구측에서 터널(T)의 출구측으로 기류를 형성시키도록 한다.Referring to FIG. 2 , a plurality of
제트팬(10) 환기 용량이나 터널 길이 또는 터널의 단면 크기에 따라 증감될 수 있는데, 보통 100~200m 마다 설치될 수 있다.The
다시 도 1을 참조하면, CCTV(200)는 터널에 일정 거리마다 설치되며, 터널 내부의 영상 정보를 획득하는 카메라 모듈을 내부에 구비한다. 상기 CCTV는 보통 터널 내부의 상황이나 교통 정보를 감시하는 본연의 역할 뿐만 아니라, 후술할 연기 감지부(300) 및 연기 발생 위치 판단부(400)가 기능을 수행하기 위한 영상 정보를 제공하게 된다. Referring back to FIG. 1 , the
CCTV의 종류는 설치되는 장소나 목적에 따라 여러 종류가 있는데, 보통 실외 특히 터널 내부의 경우 본 발명과 같이 보통 하우징 내부에 카메라 모듈이 설치된 구조를 갖는 하우징 일체형 CCTV가 적용된다. 한편, 도시되지 않았으나 CCTV의 하우징에는 상기 카메라 모듈 이외에 적외선 카메라도 설치될 수 있다. There are several types of CCTVs depending on the place or purpose of installation. Usually, in the case of an outdoor, especially a tunnel, a housing-integrated CCTV having a structure in which a camera module is installed inside a housing is usually applied as in the present invention. Meanwhile, although not shown, an infrared camera may be installed in the housing of the CCTV in addition to the camera module.
연기 감지부(300)는 상기 CCTV(200)의 카메라모듈로부터 획득하는 영상정보를 이용하여, 터널 내부에 연기가 발생되었는지 여부를 감지하고, 감지여부신호를 제어부(900) 및 연기 발생 위치 판단부(400)에 보내게 된다. 도 3을 참조하면, 연기 감지부(300)는 구체적으로 영상 입력부(310)와 영상 전처리부(330) 및 연기 검출부(350)를 포함한다. The
영상 입력부(310)는 CCTV(200)의 카메라모듈로부터 복수의 영상을 입력받게 된다. 영상 입력부(310)에 입력되는 복수의 영상은 예를 들어서 정해진 일정 시간 간격마다 정해진 일정 시간동안 카메라모듈이 촬영한 연속된 복수 개의 영상을 의미할 수 있다. The
영상 전처리부(330)는 영상 입력부(310)에 입력된 복수의 촬영 영상을 시간 순서에 따라 연속적으로 연관하고, 복수의 촬영 영상에서 연기를 판별하기 위해 요구되는 영상 사이즈에 대하여 리사이징하여 전처리할 수 있다. The image pre-processing
미도시된 데이터 베이스부에는 영상 입력부(310)를 통해 입력되는 영상 데이터가 저장되며, 또한 영상 입력부 이외의 다른 경로로 획득한 다양한 종류의 영상 데이터가 저장는데, 특히 각종 차량(승용차, 트럭 등)의 이미지 및 윤곽선 데이터, 화재에 따른 불꽃이나 화염에 대한 이미지 및 윤곽선 데이터, 화재 발생에 따른 연기 이미지 및 윤곽선 데이터가, 화재로 인하지 않은 즉,가짜화재발생에 따른 불꽃이나 화염 및 연기에 대한 이미지 및 윤곽선 데이터가 저장될 수 있다. 이렇게 수집된 데이터는 머신러닝 기반의 학습 데이터와 테스트 데이터로 사용된다. 이외에도 미도시된 데이터 베이스부에는 시스템의 운용 프로그램 등이 저장될 수 있다. The image data input through the
연기 검출부(350)는 상기 영상 전처리부(330)에 의하여 리사이징 전처리된 영상을 대상으로 화재에 따른 연기를 검출하게 된다. 연기 검출부(1350)는 미도시된 데이터 베이스부에 저장되어 있는 각종 윤곽선 데이터를 학습 데이터로 이용하여 학습을 완료하여 영상 인공지능 알고리즘 기반으로 분석하여 상기 차량 및 연기를 인식 및 검출할 수 있게 된다. 여기서 영상 인공지능 알고리즘은 예를 들어, 컨볼루션 신경망(Convolution Neural Network, CNN, 합성곱 신경망), 순환신경망(RNN, Recurrent Neural Network), 딥 신경망(Deep Neural Network) 등 이미 공지되었거나 향후 개발되는 다양한 신경망 모델이 적용될 수 있다.The
이와 같이 연기 감지부(300)는 영상 인공지능 알고리즘에 의해 가짜화재에 의한 것이 아니라 실제 화재에 따른 연기가 발생한 것을 감지하여 정확성을 높일 수 있게 된다.As such, the
또한, 연기 검출부(350)는 영상 인공지능 알고리즘에 의해 인식되어 추출된 연기의 명도값을 산출한 '산출 명도값'을 연기가 발생하지 않은 상태에서의 '기준 명도값'과 대비함으로써, 연기가 발생되었는지 여부를 다시 한번 확인할 수 있다. 여기서 미도시된 데이터 베이스부에는 상기 상기 '기준 명도값'이 저장된다. 이러한 '기준 명도값'은 본 발명의 시스템 설치시 터널 내 연기가 발생되지 않은 상태에서의 명도를 측정하거나 또는 주기적으로 연기가 발생하지 않는 상태의 명도를 측정하여 데이터 베이스부에 저장될 수 있다. In addition, the
연기 검출부(350)는 영상 데이터에서 검출된 연기의 픽셀의 명도값을 순차적으로 나열하여 베지에 곡선(Bezier Curve)을 생성할 수 있다. 베지에 곡선은 베지에 알고리즘에 의해 생성되며, 베지에 알고리즘은 n개의 점으로부터 n-1차 곡선을 걷기 위한 것인데, 대표적을 Mid-point 방식과 B-spline 방식이 있다. The
이후 연기 검출부(350)는 연기가 검출된 것으로 판단한 경우 연기 발생 영역도 검출하게 된다. 즉, 연기 검출부(350)는 연기가 발생된 카메라모듈의 해당 픽셀의 위치를 알 수 있게 되어, 연기 발생 위치정보를 제어부(900)로 전송하게 된다. Thereafter, when it is determined that smoke is detected, the
이와 같이 연기 감지부(300)는 CCTV의 카메라모듈로부터 획득하는 영상정보를 이용하여 머신러닝 기법과 명도값을 산출 및 비교함으로써, 초기 화재에 따른 연기 발생을 신속하고 정확하게 감지할 수 있게 된다.As such, the
다시 도 1을 참조하면, 연기 발생 위치 판단부(400)는 상기 연기 감지부(300)에서 연기가 감지된 것으로 판단된 경우, 최초로 연기가 발생된 위치와 최초로 발생된 연기가 흘러가는 위치를 특정할 수 있게 된다. 즉, 전술한 바와 같이 연기 감지부(300)에서 연기가 검출된 것으로 판단된 경우 연기 검출 신호와 카메라모듈 상의 연기 발생 영역 위치 정보를 제어부(900)로 전송하게 되고, 제어부(900)는 연기를 감지한 CCTV(200)의 위치 정보를 수신하고 또한 CCTV의 카메라모듈 상의 연기 발생 영역 위치 정보를 수신하여, 터널 내의 연기 발생 위치를 판단하게 된다. 제어부(900)는 연기 발생 위치를 정확하게 추적하기 위해 CCTV를 회전시킬 수도 있다. Referring back to FIG. 1 , when it is determined that smoke is detected by the
연기 발생 위치 판단부(400)에는 CCTV(200)의 위치정보, 터널 내 3차원 지도 정보 등이 저장될 수 있으며, 따라서 제어부(900)로부터 연기를 감지한 CCTV의 정보를 수신하는 경우, 카메라 별로 매핑된 3차원 지도 상에 표현한 수 있으며, 3차원 지도는 x,y,z 축을 축으로 하는 좌표를 가질 수 있으며, 따라서 어느 위치에서 연기가 발생되는지 여부를 판단할 수 있게 된다.The smoke generation
워터 커튼 발생부(500)는 터널의 상부에 일정 간격으로 설치되어 연기 및 유독 가스가 확상되지 못하도록 박막의 워터 커튼을 발생시키도록 한다. 워터 커튼 발생부(500)는 후술할 급수부(560)와 배관이 연결되어 물을 분사하도록 하는 다수의 노즐과, 다수의 노즐을 지지하며 또한 노즐로부터 분사되는 물을 이용해 박막의 워터 커튼을 발생시키도록 하는 노즐지지체를 포함할 수 있다. 노즐지지체의 구조는 공지의 다양한 방식이 채용될 수 있는데, 예를 들어 노즐지지체는 그 내부에 다수의 노즐이 지지되도록 하고 하면이 개방된 구조의 박스체의 구성을 가지며, 노즐은 상부 또는 전방 방향으로 물이 분출되도록 하고, 노즐 대향면에 높이 방향으로 형성된 차단막이 설치될 수 있다. 따라서 노즐로부터 분사된 물은 차단막에 부딪히면서 개방된 노즐지지체의 하부로 흘러 내려면서 박막의 워터 커튼이 발생되게 된다.The water
본 실시예에 의하면 워터 커튼 발생부(500)는 10 내지 30m 간격을 두고 배치되는 것이 바람직하다. 제어부(900)는 연기 발생 위치 판단부(400)로부터 연기 발생 위치 정보를 수신하면, 연기 발생 위치의 양 단부에 워터 커튼이 형성되도록 해당 위치에 있는 워터 커튼 발생부(500)를 동작시키도록 한다.According to this embodiment, it is preferable that the water
급수부(560)는 상기 워터 커튼 발생부(500)에 물을 공급하게 되며, 예를 들어 물이 저장되는 물탱크와, 물탱크로부터 물을 공급하는 펌프, 및 상기 물탱크 및 워터 커튼 발생부(500)의 노즐과 연결되어 상기 펌프의 구동에 의해 물을 노즐로 공급하는 배관등을 포함할 수 있다. The
도 4를 참조하면, 블로우어(600)는 상기 터널 내부 벽의 상부 및 측부에 설치되며, 상기 터널 내부 벽의 길이 방향 및 높이 방향으로 일정 간격으로 복수 개 설치된다. 여기서 터널 내부는 반구형 구조를 갖는데, 상기 터널 내부의 상부의 의미는 천장(터널 내부에서 제일 높은 곳)을 포함하고 천장으로부터 근거리인 곳을 의미하며, 상기 터널 내부의 측부는 상기 천장과 어느 정도 거리가 있고 지면으로부터 가까운 곳을 의미하는 것으로 해석될 수 있다. 블로우어(600)는 후술할 제어부(700)의 제어에 따라 터널 내부 공간으로 바람을 불어넣도록 하며, 제어부(700)는 블로우어(600)의 모터 회전수를 조절함으로써 풍속을 제어할 수 있게 된다.Referring to FIG. 4 , a plurality of
그리고, 블로우어 이동부(700)는 상기 블로우어(600)가 지지되게 설치되되 상하좌우로 유동 가능하도록 설치되어, 결국 블로우어(600) 역시 블로우어 이동부(700)에 의해 상하좌우 유동 가능하도록 동작하게 된다. 블로우어 이동부(700)는 공지된 다양한 구조 예를 들어, 캠, 키어, 크랭크 구조 또는 이들의 조합으로 상하좌우 유동 또는 360도 회전이 가능하도록 동작하게 되며, 또한 자동 및 수동으로 방향조정이 가능할 수 있다. 블로우어 이동부(700)는 제어부(900)의 제어에 따라 블로우어(600)의 이동을 제어함으로써, 결국 블로우어(600)에서 나오는 풍향을 제어할 수 있게 된다. In addition, the
다시 도 1을 참조하면, 풍향 및 풍속 측정부(800)는 터널 내부의 공기 이동을 평가 및 측정하기 위한 장치로써, 단순의 바람의 방향만을 측정하는 것이 아니라 바람의 세기까지 측정이 가능한 장치일 수 있다. 따라서, 풍향 및 풍속 측정부(800)는 바람의 세기 및 방향을 측정하여 이 측정 정보를 제어부(900)로 송신하고, 제어부(900)는 이를 이용하여 화재 및 연기의 진행 방향을 예측해 연기의 이동을 효과적으로 가이드하는데 도움을 줄 수 있다. Referring back to FIG. 1 , the wind direction and wind
제어부(900)는 본 시스템의 각 구성요소의 전반적인 제어 동작을 수행하도록 한다. 즉 제어부(900)는 평상시 제트팬(10)의 풍속 등을 제어하여 터널 내의 환기가 원할하게 이루어지도록 한다.The
한편, 제어부(900)는 상기 연기 감지부(300) 및 연기 발생 위치 판단부(400)로부터 연기 감지 및 연기 발생 위치 정보를 수신하는 경우, 연기가 발생한 위치와 가까운 워터 커튼 발생부(500) 및 급수부(560)를 제어하여, 연기가 발생한 해당 구역의 양 단부에 워터 커튼을 발생시키도록 하여, 연기와 유독 가스가 다른 구역으로 확산되는 것을 방지하도록 한다.On the other hand, when receiving the smoke detection and smoke generation location information from the
그리고, 제어부(900)는 연기가 발생한 구역에 설치된 적어도 한 개 이상의 블로우어(600) 및 블로우어 이동부(700)의 움직임을 제어하여, 상기 연기 발생 위치에서 발생되는 연기를 터널 천장의 중앙부 쪽으로 흐름을 유도하도록 제어하여, 결국 연기가 제트팬(10)의 기류에 의해 터널 출구쪽으로 이동하도록 한다. 즉, 배연 효과를 높이기 위해 제트팬(10)이 설치된 천장 상부 및 중앙 쪽으로 유도하되, 제트팬의 기류 순방향쪽으로 흐름을 유도하도록 제어한다. Then, the
터널 내부에 상기 환기시설 및 화재로 생성된 연기의 특성 상 어느 정도 위쪽으로 상승하지만, 터널 내부의 밀폐 구조의 특성상 연기는 상부 뿐만 아니라 옆으로도 퍼져 나가게 되며, 이러한 연기로 인해 심각한 인명 피해가 발생하게 된다.Due to the characteristics of the ventilation facilities and the fire generated inside the tunnel, the smoke rises upward to some extent, but due to the nature of the sealed structure inside the tunnel, the smoke spreads not only upwards but also to the side, and serious human damage is caused by this smoke. will do
따라서, 본 발명에 의하면 제어부(900)는 상기 블로우어(600) 및 블로우어 이동부(700)를 제어하여, 화재로 인해 발생된 연기를 보다 신속하게 천장부 쪽으로 흐름을 유도하도록 할 수 있어, 초기 화재 발생 시 인명 피해를 최소화할 수 있게 된다.Therefore, according to the present invention, the
이하 도 5 및 도 6을 참조하며, 본 발명의 실시예에 따른 종류식 환기방식의 터널 내 연기 가이드 시스템에 대한 동작 특히, 화재에 의해 발생된 연기를 천정 중앙부 쪽으로 가이드 하는 동작을 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 5 and 6, the operation of the smoke guide system in the tunnel of the type ventilation system according to the embodiment of the present invention will be described, in particular, the operation of guiding the smoke generated by a fire toward the center of the ceiling. .
화재가 발생되지 않은 평상시, 제트팬(10)은 터널 내의 환기를 수행하게 되며 터널 내의 교통량에 따라 풍량이나 풍속 등이 변화될 수 있다.In normal times when a fire does not occur, the
다음으로, 화재 발생시 동작을 설명하기로 한다.Next, an operation in case of fire will be described.
연기 감지부(300)는 CCTV(200)로부터 수신된 정보를 이용하여 터널 내에 화재에 따른 연기를 감지하게 된다. 연기 감지부(300)가 연기를 감지한 것으로 최종 판단하면, 연기 감지부(300)는 제어부(900)로 연기 검출 신호와 CCTV의 카메라모듈 상의 연기 발생 영역 위치 정보를 송신하고, 연기 발생 위치 판단부(400)는 제어부(900)로부터 상기 정보를 수신하여 연기가 발생된 위치를 판단하게 된다. The
연기 감지부(300) 및 연기 발생 위치 판단부(400)로부터 연기 감지 및 발생 위치 정보를 수신하는 경우, 제어부(900)는 도 5와 같이 연기가 발생한 위치와 가까운 워터 커튼 발생부(500) 및 급수부(560)를 제어하여, 연기가 발생한 해당 구역의 양 단부에 워터 커튼을 발생시키도록 하여, 연기와 유독 가스가 다른 구역으로 확산되는 것을 방지하도록 한다. When the smoke detection and generation location information is received from the
한편, 제어부(900)는 도 5 및 도 6과 같이 연기가 발생한 해당 구역에 설치된 적어도 한 개 이상의 블로우어(600) 및 블로우어 이동부(700)의 움직임을 제어하여, 상기 연기 발생 위치에서 발생되는 연기를 터널 천장의 중앙 쪽으로 흐름을 유도하도록 제어하게 된다. 즉, 블로우어(600)는 터널 벽의 높이 방향으로 각각 설치되므로, 터널 하부, 터널 중간, 터널 상부 쪽에 있는 연기를 모두 제트팬(10)이 설치된 터널 상부(높이방향 기준) 및 터널의 중앙(폭방향 기준) 쪽으로 신속하게 유도하도록 한다. On the other hand, the
이때, 제어부(900)는 풍향 및 풍속 측정부(800)로부터 바람의 세기 및 방향에 대한 정보를 수신하고 이를 이용하여, 화재 및 연기의 진행 방향을 예측해 연기의 이동을 효과적으로 가이드하도록 할 수 있다. 즉, 제어부(900)는 상기 연기의 이동을 가이드할 때. 터널 내 풍향 및 풍속 정보를 이용하여, 블로우어(600)의 풍속과 풍향을 제어하여 터널 상부 및 중앙 쪽으로 정확하게 집중 배연되도록 유도하게 된다.In this case, the
한편, 연기가 화재 발생 위치에서 발생하지만, 상기 발생된 연기가 상부 뿐만 아니라 터널 길이방향으로도 퍼질 수 있는데, 이 경우 화재 및 연기가 발생된 위치에 대응되는 블로우어를 제어할 뿐만 아니라, 터널 길이방향으로 퍼진 연기에 대응되는 블로우러를 제어하여 터널 천장 및 중앙쪽으로 연기 흐름을 유도할 수 있다. On the other hand, although smoke is generated at the location of the fire, the generated smoke may spread not only in the upper part but also in the longitudinal direction of the tunnel. By controlling the blower corresponding to the smoke spread in the direction, it is possible to induce the smoke flow toward the tunnel ceiling and the center.
이와 같이 본 발명에 의하면 연기 감지부가 CCTV의 카메라모듈로부터 획득하는 영상정보를 이용하여 머신러닝 기법과 명도값을 산출 및 비교함으로써, 초기 화재에 따른 연기 발생을 신속하고 정확하게 감지할 수 있게 된다. 또한 연기 발생 위치를 파악하여 연기 발생 구역에 워터 커튼을 발생시켜 연기의 확산을 방지함과 동시에, 복수의 블로우어를 제어하여 발생된 연기를 터널 상부 및 중앙 쪽으로 유도함으로써, 결국 초기 화재에 따른 연기를 신속하게 배연하고 확산을 방지하도록 하여 인명피해를 최소화하도록 하는 이점이 있다. As described above, according to the present invention, by using the image information obtained by the smoke detector from the camera module of the CCTV to calculate and compare the machine learning technique and the brightness value, it is possible to quickly and accurately detect the smoke generation due to the initial fire. In addition, it prevents the spread of smoke by generating a water curtain in the smoke generating area by identifying the location of the smoke, and at the same time controls a plurality of blowers to guide the generated smoke toward the upper and middle of the tunnel, eventually resulting in smoke from the initial fire. It has the advantage of minimizing human casualties by quickly evacuating the gas and preventing its spread.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above. That is, a person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can make numerous changes and modifications to the present invention without departing from the spirit and scope of the appended claims, and all such appropriate changes and modifications are possible. Equivalents are to be considered as falling within the scope of the present invention.
10. 제트팬 200. CCTV
300. 연기 감지부 400. 연기 발생 위치 판단부
500. 워터 커튼 발생부 560. 급수부
600. 블로우어 700. 블로우어 이동부
800. 풍향 및 풍속 측정부 900. 제어부10.
300.
500.
600.
800. Wind direction and wind
Claims (3)
터널의 천장 중앙부에 일정 간격으로 복수 개 설치되며, 터널의 입구측에서 출구측으로 기류를 형성시키는 제트팬;
상기 터널에 복수 개 설치되며, 터널 내부의 영상 정보를 획득하는 카메라모듈을 내부에 구비하는 CCTV;
상기 카메라모듈로부터 획득하는 영상 정보를 이용하여, 터널 내부에 연기가 발생되었는지 여부를 감지하는 연기 감지부;
상기 연기 감지부에서 연기가 감지된 것으로 판단된 경우 해당 연기를 감지한 CCTV의 위치 정보를 이용하여 터널 내부에서 발생된 연기의 위치를 판단하는 연기 발생 위치 판단부;
배연덕트에 일정 간격으로 복수 개 설치되어 화염 및 연기를 차단하도록 하는 박막의 워터 커튼을 발생시키도록 하는 워터 커튼 발생부;
상기 워터 커튼 발생부에 물을 공급하는 급수부;
상기 터널 내부 벽의 상부 및 측부에, 상기 터널의 길이 방향 및 높이 방향으로 일정 간격으로 복수 개 설치되는 블로우어;
상기 블로우어가 지지되게 설치되며, 상기 블로우어를 상하좌우로 유동 가능하게 설치되는 블로우어 이동부; 및,
상기 연기 감지부 및 연기 발생 위치 판단부로부터 연기 감지 및 연기 발생 위치 정보를 수신하는 경우, 상기 워터 커튼 발생부 및 급수부를 제어하여 상기 연기가 발생한 위치의 양 단부에 워터 커튼을 발생시키도록 하고, 또한 상기 연기가 발생한 위치 부근에 설치된 적어도 한 개 이상의 블로우어 및 블로우어 이동부를 제어하여, 상기 연기 발생 위치에서 발생되는 연기를 터널의 천장 상부 및 중앙 쪽으로 유도하되 제트팬의 기류 순방향쪽으로 흐름을 유도하도록, 상기 블로우어에서 발생되는 바람의 풍향과 풍속을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 종류식 환기방식의 터널 내 연기 가이드 시스템.
It relates to a system for guiding smoke according to a fire in a tunnel of a type ventilation system,
a plurality of jet fans installed at regular intervals in the central part of the ceiling of the tunnel and forming an airflow from the entrance side to the exit side of the tunnel;
CCTV installed in a plurality of tunnels and having a camera module inside the tunnel for acquiring image information inside the tunnel;
a smoke detector for detecting whether smoke is generated inside the tunnel by using the image information obtained from the camera module;
a smoke generation location determination unit for determining the location of smoke generated inside the tunnel by using location information of a CCTV that has sensed the smoke when it is determined that the smoke is detected by the smoke detection unit;
a water curtain generating unit installed in a plurality of smoke ducts at regular intervals to generate a thin water curtain to block flames and smoke;
a water supply unit supplying water to the water curtain generating unit;
A plurality of blowers installed at regular intervals in the longitudinal direction and the height direction of the tunnel on the upper and side portions of the inner wall of the tunnel;
The blower is installed to be supported, and the blower moving part is installed to move the blower up, down, left and right; and,
When the smoke detection and smoke generation location information is received from the smoke detection unit and the smoke generation position determination unit, the water curtain generation unit and the water supply unit are controlled to generate water curtains at both ends of the smoke generation location, In addition, by controlling at least one blower and a blower moving unit installed near the location where the smoke is generated, the smoke generated at the location where the smoke is generated is guided toward the top and center of the ceiling of the tunnel, but the flow is in the forward direction of the jet fan. To do so, a control unit for controlling the wind direction and wind speed of the wind generated by the blower; a smoke guide system in a tunnel type ventilation system comprising a.
상기 연기 감지부는,
상기 CCTV의 카메라모듈로부터 복수의 영상을 입력받는 영상 입력부;
상기 영상 입력부에 입력된 복수의 촬영 영상에서 터널 내의 차량과 연기를 판별하기 위해 요구되는 영상 사이즈에 대하여 리사이징하여 전처리하는 영상 전처리부; 및,
상기 영상 전처리부에 의하여 리사이징 전처리된 영상을 대상으로, 영상 인공지능 알고리즘 기반으로 분석하여 상기 터널 내의 화재에 따른 연기를 인식하여 추출하고, 상기 인식하여 추출된 연기의 명도값을 산출한 산출 명도값을 연기가 발생하지 않은 상태에서의 기준 명도값과 대비하여 연기가 검출된 것으로 최종 판단하며, 연기가 검출된 것으로 최종 판단한 경우, 연기 검출 신호와 상기 CCTV의 카메라모듈 상의 연기 발생 영역 위치 정보를 상기 제어부에 송신하며,
상기 연기 발생 위치 판단부는 상기 제어부로부터 연기를 검출한 CCTV의 위치정보와, 상기 CCTV의 카메라모듈 상의 연기 발생 영역 위치 정보를 이용하여 터널 내 연기 발생 위치를 판단하는 것을 특징으로 하는 종류식 환기방식의 터널 내 연기 가이드 시스템.
The method of claim 1,
The smoke detector,
an image input unit for receiving a plurality of images from the camera module of the CCTV;
an image pre-processing unit for resizing and pre-processing an image size required to discriminate a vehicle and smoke in a tunnel from a plurality of captured images input to the image input unit; and,
The calculated brightness value obtained by recognizing and extracting smoke according to the fire in the tunnel by analyzing the image preprocessed for resizing by the image preprocessor based on an image artificial intelligence algorithm, and calculating the brightness value of the recognized and extracted smoke It is finally determined that smoke is detected by comparing it with the reference brightness value in a state in which no smoke is generated, and when it is finally determined that smoke is detected, the smoke detection signal and the location information of the smoke generation area on the camera module of the CCTV are described above. sent to the control unit,
The smoke generation location determining unit determines the smoke generation location in the tunnel using the location information of the CCTV in which the smoke is detected from the control unit and the location information of the smoke generation area on the camera module of the CCTV. Smoke guidance system in the tunnel.
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