KR102450327B1 - 대규모 사물인터넷 네트워크 기반 재난 대응 시스템 - Google Patents

대규모 사물인터넷 네트워크 기반 재난 대응 시스템 Download PDF

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Abstract

본 실시예에 따른 대규모 사물인터넷 네트워크 기반 재난 대응 시스템에 관한 것으로,화재 감지 정보와 위험 감지 정보를 생성 출력하는 다수의 융복합 재난 감지기와, 상기 다수의 융복합 재난 감지기의 화재 감지 정보를 제공 받아 화재 발생 여부를 판단하여 통지하는 화재 관리부와, 상기 다수의 융복합 재난 감지기로부터 상태 정보, 화재 감지 정보 및 위험 감지 정보를 제공 받는 광역 게이트 웨이부와, 상기 광역 게이트 웨이부에 제공된 정보들을 바탕으로 재난 발생 여부를 판단하는 스마트 재난 관제 서버 및 재난 발생 여부를 통지 받는 관리자 단말를 포함하는 대규모 사물인터넷 네트워크 기반 재난 대응 시스템을 제공한다.

Description

대규모 사물인터넷 네트워크 기반 재난 대응 시스템{DISATER RESPONSE SYSTEM BASED ON MASSIVE IOT NETWORK}
본 발명은 대규모 사물인터넷 네트워크 기반 재난 대응 시스템에 관한 것으로, 넓은 지역이나 건물 또는 건설 현장 등의 안전 확보를 위해 재난 감지 데이터를 대규모 IoT 네트워크를 통해 수집하고, 지능형 에지 분석을 통해 감지 데이터를 실시간으로 재난 대응이 가능한 시스템을 제공한다.
2019년 소방청 화재통계 연감에 따르면 전체 화재 건수 약 4만건 중에서 건축, 구조물 화재의 발생 건수가 26,025건으로 전체 화재 건수의 64.9%를 차지하고 있고, 사망자 216명(75.8%), 부장자 1,777(79.7%)로 많은 인명피해는 물론 5,528억원(64.3%)의 재산피해를 발생하고 있다.
특히, 건설 공사 현장에서 발생한 화재 사고에 대한 최근 5년간의 화재, 폭발, 파열로 인한 재해 사상자는 750명으로 전체 산업 재해 사상자 수의 26,7%를 차지하고 있다. 그리고, 건설 현장 시설물이나 노후 시설물 등에서는 화재 뿐만아니라, 유해가스 폭발, 지진으로 인한 시설물 붕괴등의 대응에 취약한 단점이 있다.
물론, 최근 소방시설법 시행령이 개정되거 건설 현장 등에서 임시 소방 시설을 의무화 하는 관련 법령이 강화되고 있다.
하지만, 건설 현장의 시설물의 경우 유선 전력 공급선이 완벽하게 갖추어 져 있지 않아서 종래의 유선 기반 화재 감지기 센서를 다양한 위치에 설치하여 사용하는 것이 어려운 문제가 발생한다.
(특허 문헌 1) 한국등록특허공보 제10-1703190호 (특허 문헌 2) 한국공개특허공보 제10-2019-0098811호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 무선 통신 기능을 갖고 융복합 재난 감지가 가능하고, 초대규모 IoT 네트워크 기술을 활용하여 재난 안전 관제를 통해 건설 현장은 물론, 신축 건축물, 노추 건축물 및 위험 발생 예상 지역 등의 안전을 확보하고, 지능형 에지 기반의 재난 대응 시스템 구축과 스마트시티 시스템과 같은 외부 데이터 허브등과의 연동이 가능한 대규모 사물인터넷 네트워크 기반 재난 대응 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 화재 감지 정보와 위험 감지 정보를 생성 출력하는 다수의 융복합 재난 감지기와, 상기 다수의 융복합 재난 감지기의 화재 감지 정보를 제공 받아 화재 발생 여부를 판단하여 통지하는 화재 관리부와, 상기 다수의 융복합 재난 감지기로부터 상태 정보, 화재 감지 정보 및 위험 감지 정보를 제공 받는 광역 게이트 웨이부와, 상기 광역 게이트 웨이부에 제공된 정보들을 바탕으로 재난 발생 여부를 판단하는 스마트 재난 관제 서버 및 재난 발생 여부를 통지 받는 관리자 단말를 포함하는 대규모 사물인터넷 네트워크 기반 재난 대응 시스템을 제공한다.
상기 융복합 재난 감지기는 화재 발생 여부를 감지하는 화재 감지부와, 위험 발생 여부를 감지하는 위험 감지부와, 화재 감지부의 감지 결과인 화재 감지 정보를 송출하는 제1 감지 무선 통신부와, 위험 감지부의 감지 결과인 위험 감지 정보를 송출하는 제2 감지 무선 통신부와, 화재 및 위험 감지부의 동작을 제어하는 감지 제어부와, 각부에 전원을 공급하는 전원부와, 각부가 실장된 PCB 보드부와, PCB 보드부가 수납된 감지 하우징과, 융복합 재난 감지기의 동작 유무를 표시하는 동작 표시부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 화재 감지부는 이온 감지 센서, 연기 감지 센서, 적외선 감지 센서 및 열감지 센서 중 적어도 하나의 센서를 포함하고, 상기 위험 감지부는 총 휘발성 유기화합물 센서와 관성 센서를 포함하고, 상기 제1 감지 무선 통신부는 근거리 무선 통신인 RF 무선 통신을 수행하되, 447Mhz의 RF통신을 수행하고, 상기 제2 감지 무선 통신부는 저전력 광역 무선 통신을 수행하되, LoRa 관련 통신(LoRaWan)을 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 위험 감지부는 상기 감지 하우징에 착탈 가능하게 결합되고, 상기 위험 감지부가 장착될 경우에 상기 제2 감지 무선 통신부가 동작하는 것을 특징으로 한다.
상기 융복합 재난 감지기는 주변 융복합 재난 감지기와 통신을 수행하는 주변 통신부를 더 포함하고, 상기 주변 통신부는 감지 거리가 중첩되는 융복합 재난 감지기들과 통신을 수행하고, 상기 감지 제어부는 기동 신호 또는 기동 중지 신호를 송출하여 자신 및 통신하는 융복합 재난 감지기가 정상 동작 또는 최소 동작을 수행하도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 화재 관리부는 근거리 무선 통신을 통해 화재 감지 신호를 제공 받는 중계 무선 통신부와, 제공된 신호의 융복합 재난 감지기의 공유 번호를 통해 그 위치를 확인하는 중계 신호 구분부와, 제공된 화재 감지 신호를 송출하는 신호 출력부를 포함하는 화재 중계기와, 상기 화재 중계기에서 전송된 화재 감지 신호를 바탕으로 화재 발생여부를 파악하고, 이를 통해 화재 알람을 울리고, 감지 결과를 소방서에 통지하는 화재 수신기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 광역 게이트 웨이부는 저전력 광역 무선 통신을 통해 다수의 융복합 재난 감지기로 부터 감지 신호를 제공 받는 광역 무선 통신부와, 제공 받은 다수의 감지 신호를 분류하는 신호 분류부와, 분류된 신호의 가중치를 부여하는 가중치 부여부와, 가중치 부여된 신호부터 순차적으로 스마트 재난 관제 서버에 제공하는 광역 게이트 통신부를 포함하고, 상기 가중치 부여부는 위험 감지 정보에 가장 높은 가중치를 부여하고, 동작 상태 정보에 가장 낮은 가중치가 부여하는 것을 특징으로 한다.
상기 스마트 재난 관제 서버는 광역 게이트 웨이부와 통신을 통해 감지 정보를 제공 받는 서버 통신부와, 감지 정보 및 유사 외부 정보를 수집 저장하는 신호 수집부와, 수집된 정보를 바탕으로 재난 발생 또는 재난 발생 위험 가능성을 학습하는 신호 학습부와, 신호 학습부의 학습 결과를 이용하여 제공된 감지 정보의 신호를 분석하는 신호 분석부와, 분석된 신호를 바탕으로 재난 발생 여부를 판단 및 예측하는 재난 판단 및 예측부와, 재난 발생 및 예측시 이를 통지하는 재난 통지부와, 융복합 재난 감지기 및 광역 게이트 웨이부를 제어하는 외부 제어부와, 정부나 지자체의 안전 재난 통합 플랫폼과의 연동을 위한 외부 연동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 신호 분석부는 서버 통신부를 통해 제공된 융복합 재난 감지기의 감지 신호와 신호 학습부에 의해 학습된 결과를 비교 분석하고, 비교 분석된 결과를 바탕으로 재난 판단 및 예측부에서는 재난의 발생 여부 및 재난 발생 예상 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 스마트 재난 관제 서버는 스마트 재난 관제 서버는 광역 게이트 웨이부와 통신을 통해 감지 정보를 제공 받는 서버 통신부와, 감지 정보 및 유사 외부 정보 그리고, 감지 범위 정보를 수집 저장하는 신호 수집부와, 수집된 정보를 바탕으로 재난 발생 또는 재난 발생 위험 가능성 그리고, 최적의 감지 범위 정보에 따른 융복합 재난 감지기의 제어 방식을 학습하는 신호 학습부와, 신호 학습부의 학습 결과를 이용하여 제공된 감지 정보의 신호를 분석하는 신호 분석부와, 분석된 신호를 바탕으로 재난 발생 여부를 판단 및 예측하는 재난 판단 및 예측부와, 재난 발생 및 예측시 이를 통지하는 재난 통지부와, 각 융복합 재난 감지기의 감지 거리를 바탕으로 전체 감지 영역에서 정상 동작 및 최소 동작을 수행할 융복합 재난 감지기를 선정하는 감지 영역 관리부와, 신호 학습부의 학습 결과와 감지 영역 관리부의 선정 결과를 바탕으로 융복합 재난 감지기 및 광역 게이트 웨이부를 제어하는 외부 제어부와, 정부나 지자체의 안전 재난 통합 플랫폼과의 연동을 위한 외부 연동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 감지 영역 관리부는 감지할 영역의 지도 맵을 바탕으로 전체 감지 영역을 선정하고, 이 선정된 영역 내에 위치한 융복합 재난 감지기의 위치를 확인하고, 융복합 재난 감지기들의 감지 거리를 바탕으로 각 융복합 재난 감지기의 중첩 여부를 확인하여, 중첩 영역이 확인되는 경우, 중첩된 융복합 재난 감지기들 중에서 적어도 하나의 감지기를 정상 동작 감지기로 설정하고, 나머지 감지기를 최소 동작 감지기로 설정하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 본 발명은 화재와 위험을 통해 재난을 감지하는 융복합 감지기를 통해 화재, 지지, 폭발등의 재난을 빠르게 감지할 수 있고, 이를 단거리 무선 통신을 통해 화재 관리부와 소방서에 신속하게 전달할 수 있다.
또한, 융복합 재난 감지기가 단거리 무선 통신 이외에 초 저전력 장거리 무선 통신을 이용하여 위험 정보를 제공하여, 대규모 사물인터넷 네트워크의 구축이 가능하고, 이를 통해 대단위 면적의 재난 감지가 가능하다.
또한, 무선의 융복합 재난 감지기를 통해 다양한 장소에 쉽게 설치가 가능하고, 저전력 동작을 통해 장시간 사용이 가능할 수 있다.
또한, 대규모 사물인터넷 네트워크의 광역 게이트 웨이에 신호 가중치 기능을 부여하여, 대규모 네트워크에서 발생하는 신호 트레픽에 따른 재난 신호가 전송되지 못하는 문제를 해결할 수 있다.
또한, 인공 지능 기능을 갖는 관제 서버를 통해 재난의 예측이 가능하고, 정부나 지자체의 안전 재난 통합 플랫폼에 연결될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대규모 사물인터넷 네트워크 기반 재난 대응 시스템을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 융복합 재난 감지기의 블록도이다.
도 3는 일 실시예에 따른 화재 관리부의 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 화재 중계기의 블록도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 광역 게이트 웨이부의 블록도이다.
도 6는 일 실시예에 따른 스마트 재난 관제 서버의 블록도이다.
도 7는 본 발명의 다른 실시예에 따른 대규모 사물인터넷 네트워크 기반 재난 대응 시스템을 설명하기 위한 개념도이다.
도 8은 다른 실시예에 따른 융복합 재난 감지기의 블록도이다.
도 9는 다른 실시예에 따른 스마트 재난 관제 서버의 블록도이다.
도 10은 본 발명의 변형예에 따른 대규모 사물인터넷 네트워크 기반 재난 대응 시스템을 설명하기 위한 개념도이다.
도 11은 변형예에 따른 융복합 재난 감지기의 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다. 따라서, 본 명세서를 통해 설명되는 각 구성부들의 존재 여부는 기능적으로 해석 되어야 할 것이다. 이러한 이유로 본 발명의 대규모 사물인터넷 네트워크 기반 재난 대응 시스템의 구성부들의 구성은 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 한도 내에서 상이해질 수 있음을 명확히 밝혀둔다.
본 명세서에서, 제1 및 제2, 상부 및 하부 등의 관계적인 용어는, 그러한 엔티티 또는 액션 간의 실제 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 암시하지 않고 다른 엔티티나 액션과 하나의 엔티티 또는 액션을 구별하는 데에만 사용될 수 있다. 용어 "포함하다(comprises)", "포함하는(comprising)" 또는 그 다른 변형은, 구성요소의 리스트를 포함하는 프로세스, 방법, 제품, 또는 장치가 구성요소만을 포함하지 않지만 그러한 프로세스, 방법, 제품, 또는 장치에 명시적으로 열거되거나 내재되지 않은 다른 구성요소를 포함할 수 있도록, 비배타적인 포함물을 커버하도록 의도된다. "하나의 ~를 포함하다"로 진행되는 하나의 구성요소는, 더 이상의 제한없이, 구성요소를 포함하는 프로세스, 방법, 제품, 또는 장치 내에 부가적인 동일한 구성요소의 존재를 배제한다.
본 발명의 특장점 및 이를 구현하는 방법은 첨부된 도면들과 함께 대규모 사물인터넷 네트워크 기반 재난 대응 시스템에 대하여 상세히 설명한다.
그러나 도면과 상세한 설명은 대규모 사물인터넷 네트워크 기반 재난 대응 시스템 분야의 관련 종사자들이 통상적으로 알 수 있는 구성 및 방법에 대하여는 간략하게 설명하거나 생략하였고 본 발명의 개시를 명확하게 이해하는데 필요한 부분으로 한정하였다. 따라서 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니며 다양한 형태와 방법으로 구현될 수 있으며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대규모 사물인터넷 네트워크 기반 재난 대응 시스템을 설명하기 위한 개념도이며, 도 2는 일 실시예에 따른 융복합 재난 감지기의 블록도이고, 도 3는 일 실시예에 따른 화재 관리부의 블록도이며, 도 4는 일 실시예에 따른 화재 중계기의 블록도이며, 도 5는 일 실시예에 따른 광역 게이트 웨이부의 블록도이고, 도 6는 일 실시예에 따른 스마트 재난 관제 서버의 블록도이다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 대규모 사물인터넷 네트워크 기반 재난 대응 시스템은 상태 정보, 화재 감지 정보와 위험 감지 정보를 생성 출력하는 다수의 융복합 재난 감지기(100)와, 융복합 재난 감지기(100)의 화재 감지 정보를 제공 받아 화재 발생 여부를 판단하여 통지하는 화재 관리부(200)와, 다수의 융복합 재난 감지기(100)로부터 상태 정보, 화재 감지 정보 및 위험 감지 정보를 제공 받는 광역 게이트 웨이부(300)와, 광역 게이트 웨이부(300)에 제공된 정보들을 바탕으로 재난 발생 여부를 판단하는 스마트 재난 관제 서버(400)와, 재난 발생 여부를 통지 받는 관리자 단말(500)을 포함한다.
화재 관리부(200)와 융복합 재난 감지기(100)가 구성하는 무선 통신 네트워크와 광역 게이트 웨이부(300)와 융복합 재난 감지기(100)가 구성하는 무선 통신 네트워크가 서로 상이한 것이 효과적이다.
융복합 재난 감지기(100)는 화재 발생 여부를 감지하는 화재 감지부(110)와, 위험 발생 여부를 감지하는 위험 감지부(120)와, 화재 감지부(110)의 감지 결과인 화재 감지 정보를 송출하는 제1 감지 무선 통신부(130)와, 위험 감지부(120)의 감지 결과인 위험 감지 정보를 송출하는 제2 감지 무선 통신부(140)와, 화재 및 위험 감지부(110, 120)의 동작을 제어하는 감지 제어부(150)와, 각부에 전원을 공급하는 전원부(160)와, 각부가 실장된 PCB 보드부(170)와, PCB 보드부(170)가 수납된 감지 하우징(180)과, 융복합 재난 감지기(100)의 동작 유무를 표시하는 동작 표시부(190)를 포함한다.
화재 감지부(110)는 화재 발생 여부를 감지할 수 있는 다양한 감지 센서를 사용할 수 있다. 본 실시예에서는 이온 감지 센서, 연기 감지 센서, 적외선 감지 센서 및 열감지 센서 중 적어도 하나의 센서를 사용하는 것이 가능하다. 화재 감지부(110)는 화재 발생시 내부 센서의 출력 값이 변화되어 화재 발생 여부를 알릴 수 있는 것이 효과적이다.
본 예시의 화재 감지부(110)는 연기 감지 센서와 열감지 센서를 포함하는 것이 바람직하다. 화재 감지부(110)는 감지 제어부(150)의 동작 신호에 따라 주기적이거나 비주기적으로 동작하는 것도 가능하다.
화재 감지부(110)는 감지 하우징(180)의 표면에 형성되거나, 감지 하우징(180)의 감지 개구 영역 인접 위치에 형성되는 것이 효과적이다. 화재 감지부(110)로 열, 연기 복합식 화재 감지 디바이스를 구성하여 사용하는 것이 가능하다. 열 1종, 연기 2종을 감지하고, 열은 70도를 기준으로 감지하는 것이 효과적이다. 열 감지 상태는 10 내지 60초에 1회씩 감지하는 것이 바람직하고, 20 내지 40초에 1회씩 감지하는 것이 효과적이다. 이를 통해 배터리에 의해 동작하는 감지기의 동작 및 감지 기간을 늘일 수 있다.
위험 감지부(120)는 실내 공기질은 물론 지진, 붕괴 및 폭발등의 위험 요소를 감지하여 감지기 설치 영역의 재난 발생 여부를 감지하는 것이 가능하다. 위험 감지부(120)는 유해 가스 검출을 통한 폭발 위험성등을 검출하고, 진동이나 기울기 등의 검출을 통해 지진이나 붕괴 위험을 검출할 수 있는 다양한 센서를 사용하는 것이 효과적이다.
본 실시예의 위험 감지부(120)는 총 휘발성 유기화합물(Total Volatiile Organic Compounds: TVOC) 센서와 관성 센서(Inertia Measurement Unit: IMU)를 포함하는 것이 효과적이다.
TVOC 센서를 통해 유해 가스 및 공기질 감지를 실시할 수 있다. 이때, TVOC 센서를 통해 알콜(Alcohols), 알데하이드(Aldehydes), 지방족 탄화수소(Aliphatic hydrocarbons), 아민(Amines), 방향족 탄화수소(Aromatic hydrocarbons), 케톤류(Ketones), 유기산(Organic acids), 이산화탄소(CO2)를 감지하여 폭발 가능성 여부를 확인하는 것이 가능하다.
관성 센서를 통해 지진 및 시설물 붕괴 징후의 감지가 가능하다. 본 실시예에서는 9축 관성 센서를 사용하는 것이 효과적이고, 3-axis Gyroscope, 3-axis accelerometer, 3-axis magnetometer를 사용한다. 이를 통해 진동이나 기울기의 검출이 가능하게 된다. 물론, 위험 감지 센서로 지자계 센서를 사용하는 것이 가능하다. 이를 통해 움직임, 흔들림 등의 파악이 가능할 수 있다.
위험 감지부(120)에 의한 위험 감지 상태는 10 내지 60초에 1회씩 감지하는 것이 바람직하고, 20 내지 40초에 1회씩 감지하는 것이 효과적이다. 이를 통해 배터리에 의해 동작하는 감지기의 동작 및 감지 기간을 확대할 수 있다.
제1 감지 무선 통신부(130)는 화재 감지부(110)에 연결되어 화재 감지부(110)의 감지 결과를 화재 관리부(200)에 전달한다. 제1 감지 무선 통신부(130)는 RF 무선 통신을 수행하는 것이 효과적이다. 본 실시예에서는 소방 규격을 만족하는 447Mhz의 RF 통신을 하는 것이 바람직하다. 제1 감지 무선 통신부(130)는 근거리 통신을 수행하되, 통신 거리는 수 미터에서 수백 미터인 것이 효과적이다. 그리고, 제1 감지 무선 통신부(130)는 통신 거리 내에 위치한 화재 관리부(200)에 화재 감지부(110)의 감지 결과를 무선으로 전달하는 것이 효과적이다. 이를 통해 화재 발생시 빠르게 소방서에 발생 여부를 통지하는 것이 가능하다.
제2 감지 무선 통신부(140)는 위험 감지부(120)의 위험 감지 정보를 광역 게이트 웨이부(300)에 전달한다. 물론, 제2 감지 무선 통신부(140)는 융복합 재난 감지기(100)의 동작 정보를 전달할 수도 있고, 화재 감지부(110)의 화재 감지 정보를 송출하는 것도 가능하다. 제2 감지 무선 통신부(140)가 별도의 신호에 따라 이러한 신호 전달을 변화시키는 것도 가능하다.
제2 감지 무선 통신부(140)는 장거리 무선 통신을 지원하되, 저전력 광역 통신(LoRa, Sigfox, Ingenu, NB IoT 등)을 지원하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 LoRa 관련 통신(LoRaWan)을 수행하는 것이 바람직하다. 물론, 이에 한정되지 않고, 저전력 광역 통신 가능한 많은 방식을 사용하는 것이 가능하다. 또한, 제2 감지 무선 통신부(140)는 우선 순위 관리(QoS) 기능을 갖는 것이 바람직하다. 이를 통해 다수의 융복합 재난 감지기(100)의 감지 신호 중에서 우선순위를 부여하여 통신 트레픽을 효과적으로 컨트롤하는 것이 바람직하다. 즉, LoRa 네트워크의 ALOHA기반 MAC 기술의 신뢰성 향상을 위한 우선순위 관리를 수행하는 것이 효과적이다.
감지 제어부(150)는 화재 감지부(110), 위험 감지부(120), 제1 감지 무선 통신부(130), 제2 감지 무선 통신부(140) 및 전원부(160)와 동작 표시부(190)의 동작을 제어한다. 이때, 감지 제어부(150)는 저장된 정보를 이용하여 이들을 제어하는 것이 효과적이다. 물론, 외부로 부터 제공된 제어 신호에 따라 이들을 제어하는 것도 가능하다.
감지 제어부(150)는 화재 감지부(110)의 감지 결과에 따라 화재 발생이 예상되는 경우, 제1 감지 무선 통신부(130)를 동작시켜 회재 감지 정보를 화재 관리부(200)에 제공하도록 하고, 위험 감지부(120)의 감지 결과에 따라 위험 발생이 예상되는 경우 제2 감지 무선 통신부(140)를 동작시켜 위험 감지 정보를 광역 게이트 웨이부(300)에 제공할 수도 있다. 물론, 각 감지부(110, 120)가 실시간으로 이에 접속된 감지 무선 통신부(130, 140)를 통해 감지 결과를 화재 관리부(200)와 광역 게이트 웨이부(300)에 제공하는 것도 가능할 수 있다.
감지 제어부(150)에는 자신의 고유 번호나 아이디가 저장되어 있어서, 제1 감지 무선 통신부(130)와, 제2 감지 무선 통신부(140)를 통해 송출되는 신호에 이 고유 번호가 표시되는 것이 효과적이다. 그리고, 감지 제어부(150)는 외부 제어 신호에 따라 각부의 동작 상태를 점검하는 것이 가능하다. 물론, 감지 제어부(150)는 자체 동작 상태를 파악하고, 이를 제2 감지 무선 통신부(140)를 통해 송출하는 것도 가능하다. 이때, 동작 상태 감지는 1 내지 14일에 1회 진행할 수 있다. 바람직하게 5 내지 8일 단위로 1회 실시하는 것이 효과적이다.
전원부(160)는 화재 감지부(110), 위험 감지부(120), 제1 감지 무선 통신부(130), 제2 감지 무선 통신부(140), 감지 제어부(150), 동작 표시부(190)에 전원을 제공한다. 본 실시예에서는 전원부(160)로 배터리를 사용하는 것이 효과적이다. 즉, 배터리가 PCB 보드부에 실장되어 PCB 보드부를 통해 상기 각부에 사용되는 전력을 제공하는 것이 바람직하다. 융복합 재난 감지기(100)가 독자적으로 이격 분리되어 장착되기 때문에 전원부(160)로 소형의 고용량의 배터리를 사용하되, 약 2000 내지 10000mAh의 리튬전지를 사용할 수 있다. 그리고, 각부가 소비하는 전력 값을 계산하여 최소 3 내지 10년 범위 내에서 융복합재난 감지기(100)가 사용될 수 있도록 배터리 용량을 제어한다. 배터리 용량은 2500 내지 7000mAh를 사용하되, 이들이 장착되는 공간과 면적이 제약되기 때문에 3000 내지 6000mAh를 사용하는 것이 가장 효과적이다.
PCB 보드부(170)는 화재 감지부(110), 위험 감지부(120), 제1 감지 무선 통신부(130), 제2 감지 무선 통신부(140), 감지 제어부(150), 전원부(160) 및 동작 표시부(190)가 실장 고정되고, 전원부(160)의 전원을 화재 감지부(110), 위험 감지부(120), 제1 감지 무선 통신부(130), 제2 감지 무선 통신부(140), 감지 제어부(150) 및 동작 표시부(180)에 전달한다. 화재 감지부(110)의 감지 신호는 PCB 보드부(170)를 통해 제1 감지 무선 통신부(130)에 전달되고, 위험 감지부(120)의 감지 신호 또한, PCB 보드부(170)를 통해 제2 감지 무선 통신부(140)에 전달한다.
PCB 보드부(170)는 감지 하우징(180)의 형상에 따라 다양한 형태로 변형되는 것이 효과적이고, 본 실시예에서는 원형태의 판 형상으로 제작되는 것이 가능하다. 물론, PCB 보드부(170)는 다수의 부분으로 분리되고, 이들 간이 전기 단자를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
감지 하우징(180)은 내부 수납 공간을 갖는 원판/원기둥 형상으로 제작되고, 중앙 영역에 감지영역과 그 주변에 감지 관통공이 형성되어 있는 것이 효과적이다. 그리고 감지 하우징(180)에는 각부가 실장된 PCB 보드부(170)가 위치하고, 이 PCB 보드부(170)가 방수 처리되는 것이 효과적이다. 방수를 위해 별도의 방수 부재가 감지 하우징(180)과 PCB 보드부(170) 사이에 위치하는 것이 효과적이다. 화재 감지부(110)와 위험 감지부(120)가 감지 영역 및 관통공에 의해 그 일부가 노출되고, 이 노출된 영역 주변으로 방수 부재가 위치하는 것이 바람직하다.
감지 하우징(180)은 외측면에 부착을 위한 별도의 부착 부재가 추가로 배치되는 것이 가능하다. 특히, 본 실시예의 융복합 재난 감지기(100)는 영구 고정을 위한 영구 부착 부재와 임시 고정을 위한 임시 부착 부재를 구비하는 것이 효과적이다. 이는 융복합 재난 감지기(100)가 건설 현장에서 사용되는 경우, 건설 공사가 완료되는 순간 이를 제거하는 것이 효과적일 수 있기 때문이다.
감지 하우징(180)의 일측면에는 외부로 돌출가능한 부착 부재가 구비된다. 이때, 부착 부재는 나사와 같은 고정 부재가 관통하여 고정시키는 돌출 고정부가 구비될 수 있다. 또한, 감지 하우징(180)의 일측면에 홈이 형성되어 이 홈 내측으로 고정 부재가 관통하여 고정면에 고정되는 것도 가능하다. 이는 돌출 고정부가 나사 등의 고정 부재에 의해 고정되는 것으로 고정 부재의 제거를 통해 감지 하우징(180)을 고정면에서 쉽게 분리할 수 있기 때문에 앞서 언급한 임시 부착 부재로 동작할 수 있다. 또한, 돌출가능 부착 부재의 일측이 다시 연장되여 부착면 내측에 마련된 홈 내부로 삽입되어 고정되는 삽입 고정 부재를 포함하는 것이 가능하다. 또한, 감지 하우징(180)의 일측면에 마련된 홈 부근에서 고정면 영역으로 돌출된 삽입 고정부재가 형성되는 것도 가능하다. 이는 돌출된 삽입 고정부가 홈이 마련된 고정면(부착면) 내측으로 삽입되어 고정되기 때문에 나사를 제거하더라도 감지 하우징을 분리하는 것이 어렵게된다. 따라서, 이를 영구 부착 부재로 동작할 수 있다.
동작 표시부(190)는 감지 하우징(180)의 일측면에 노출된 LED를 포함하는 것이 효과적이다. 이때, LED의 점등을 통해 융복합 재난 감지기(100)의 동작을 표시하는 것이 가능하다. 동작 표시부(190)내에는 경보부가 포함되어 있을 수 있다. 이를 통해 화재 발생시 이 경보부가 울리거나 외부 제어 신호에 따라 경보부가 울리는 것이 가능하다.
융복합 재난 감지기(100)의 주파수 대역은 LPWA가 920.9 내지 923.3Mhz와 RF가 447.2625Mhz와 447.5625MHz인 것이 효과적이고, 채널은 25개일 수 있다.
그리고, 최대 송신 전력은 LPWArk 920.9 내지 921.9MHz에서는 10dBm이고, 922.1 내지 923.3Mhz는 14dBm이며, RF에서는 10dBm인 것이 바람직하다.
화재 관리부(300)는 융복합 재난 감지기(100)의 제1 감지 무선 통신부(130)와의 통신을 통해 화재 감지 정보를 제공 받아 이를 소방서에 화재 발생 여부를 통지할 수 있다.
화재 관리부(300)는 다수의 융복합 재난 감지기(100)로 부터 무선으로 화재 감지 정보를 제공 받는 적어도 하나의 화재 중계기(210)와, 화재 중계기(210)로 부터 제공된 화재 감지 정보를 소방서에 전송하는 화재 수신기(220)와, 화재 발생시 울리는 화재 알람부(230)를 포함한다.
화재 중계기(210)로는 소방용 R형 중계기를 사용하되, 단거리 무선 통신을 통시 융복합 재난 감지기(100)와 통신을 진행하기 때문에, 화재 감지 범위와 지형에 따라 하나 이상의 화재 중계기(210)가 설치되는 것이 효과적이다. 본 실시예에서는 하나의 화재 중계기가 1 내지 100개 이내의 감지기로 부터 신호를 제공 받는 것이 가능하다. 물론, 단거리 무선 통신의 최적화 거리와 융복합 재난 감지기(100)의 화재 감지 범위를 바탕으로 하나의 화재 중계기가 10 내지 50개의 융복합 재난 감지기(100)와 연결되어 있는 것이 더욱 효과적이다. 본 실시예에서는 화재 중계기(210)와 융복합 재난 감지기(100)가 무선 통신을 통해 연결되기 때문에 화재 중계기(210)를 자유로운 장소에 설치가 가능하여 그 확장성이 확대될 수 있다. 즉, 넓은 지역이나 고층 건물과 같이 중계기와 탐지기 간의 연결이 어려운 장소에 설치하여 소방 대상물의 화재 발생 정보를 상시 감지하는 것이 가능할 수 있다.
화재 중계기(210)는 무선 통신을 통해 화재 감지 신호를 제공 받는 중계 무선 통신부(211)와, 제공된 신호의 융복합 재난 감지기(100)의 공유 번호를 통해 그 위치를 확인하는 중계 신호 구분부(212)와, 제공된 화재 감지 신호를 송출하는 신호 출력부(213)를 포함하는 것이 효과적이다.
중계 무선 통신부(211)는 제1 감지 무선 통신부(130)와 통신이 가능한 통신 모듈을 사용하는 것이 효과적이다. 중계 무선 통신부(211)는 근거리 무선 통신 방식을 사용하되, 447MHz의 RF 통신을 하는 것이 바람직하다
중계 신호 구분부(212)는 중계 무선 통신부(211)로 제공된 화재 감지 신호가 어느 위치의 융복합 재난 감지기(100)로부터 제공되었는지를 확인한다. 이를 위해 중계 신호 구분부는 융복한 재난 감지기(100)의 제1 감지 무선 통신부(130)에 의해 제공된 무선 신호 내의 고유 어드레스(아이디) 정보를 이용하는 것이 효과적이다. 이를 위해 각각의 제1 감지 무선 통신부(130)에는 고유 어드레스가 부여되고, 무선 통신시 통신 패키지 내에 이 고유 어드레스가 위치된다.
신호 출력부(213)는 중계 무선 통신부(211)로부터 제공된 화재 감지 신호를 화재 수신기(220)에 제공한다. 신호 출력부(213)는 유선 통신을 통해 화재 수신기(220)에 화재 감지 신호를 송출하는 것이 효과적이다. 바람직하게는 신호 출력부(213)는 RS-485 통신을 수행하는 것이 효과적이다.
화재 수신기(220)는 화재 중계기(210)에서 전송된 화재 감지 신호를 바탕으로 화재 발생여부를 파악하고, 이를 통해 화재 알람을 울리고, 감지 결과를 소방서에 통지하는 것이 효과적이다.
화재 알람부(230)는 소리 및 빛등의 신호를 이용하여 화재 발생을 알리는 다양한 장치가 사용될 수 있다. 그리고, 화재 알람부(230)가 화재 중계기(210)에 설치될 수도 있고, 융복합 재난 감지기(100)에 설치되는 것도 가능하다.
이와 같은 화재 관리부(200)는 정부나 지자체의 안전 재난 통합 플랫폼과 연결을 위한 별도의 안전 통합 연결장치를 더 구비할 수 있다. 이를 통해 화재 관리부(200)에서 판단한 화재 정보를 정부나 지자체의 안전 재난 통합 플랫폼에 제공하여, 화재가 발생한 지역과 정확한 지점을 알릴 수 있게 된다. 안전 통합 연결장치는 화재 관리부 내의 정보를 통합 플랫폼에 양식으로 변경하는 신호 변환부와, 이 변환된 신호를 통합 플랫폼에 전송하는 통합 신호 전송부를 더 구비하는 것이 가능하다. 물론, 소방서를 통해 이 신호가 안전 재난 통합 플랫폼에 제공될 수도 있지만, 본 예시와 같이 화재 관리부가 직접 제공하게 되면 더욱 빠른 대응과 대처가 가능할 수 있게 된다.
본 실시예의 융복합 재난 감지기(100)는 화재 감지 뿐만 아니라 위험도 함께 감지한다. 감지된 위험 정보(위험 감지 정보)는 광역 게이트 웨이부(300)를 통해 스마트 재난 관제 서버(400)에 전송된다.
광역 게이트 웨이부(300)는 다수의 융복합 재난 감지기(100)로 부터 감지 신호를 제공 받는 광역 무선 통신부(310)와, 제공 받은 다수의 감지 신호를 분류하는 신호 분류부(320)와, 분류된 신호의 가중치를 부여하는 가중치 부여부(330)와, 가중치 부여된 신호부터 순차적으로 스마트 재난 관제 서버(400)에 제공하는 광역 게이트 통신부(340)를 포함한다.
광역 무선 통신부(310)는 융복합 재난 감지기(100)의 제2 감지 무선 통신부(140)와 통신을 수행할 수 있는 저전력 광역 통신을 수행한다. 또한, 다수의 융복합 재난 감지기(100)의 제어를 위한 다접점이 가능한 것이 효과적이다. 광역 무선 통신부(310)는 로라 통신을 수행하는 것이 가능하고, 이외의 다양한 통신 방식의 사용이 가능하다.
광역 무선 통신부(310)의 통신 범위는 최대 수십km이고, 접속되는 융복합 재난 감지기(100)의 개수는 1 내지 1000개 인 것이 효과적이다. 이를 통해 넓은 영역의 위험 즉, 재난 감지가 가능하고, 적은 수의 광역 게이트 웨이부(300)를 통해 다수의 감지기(100)와 통신이 가능할 수 있게 된다. 하지만, 이와 같이 넓은 영역의 많은 수의 감지기(100)와 통신하기 때문에 광역 게이트 웨이부(300)는 통신 트래픽이 발생할 수 있다. 이에 따라 중요한 위험 감지 신호가 트래픽에 의해 빠른 전달이 지연될 수 있다. 본 실시예에서는 통신 트래픽 감소를 위해 신호 분류부를 통해 신호를 분류하고, 가중치 부여부를 통해 신호에 가중치(우선순위)를 부여한다.
신호 분류부(320)는 다수의 융복합 재난 감지기(100)로부터 광역 무선 통신부(310)로 제공된 신호를 분류한다. 이때, 신호의 분류는 제공된 신호가 감지기 상태 정보인지, 위험 감지 정보인지 또는 화재 감지 정보인지를 분류하는 것이 효과적이다. 또한, 신호 분류부(320)는 제공된 신호로 부터 해당 감지기의 고유 어드레스(아이디) 정보를 분류하는 것도 가능하다.
가중치 부여부(330)는 이와 같이 분류된 신호에 가중치를 부여한다. 가중치가 높게 부여된 신호가 먼저 광역 게이트 통신부(340)를 통해 스마트 재난 관제 서버(400)로 제공되도록 한다. 신호의 가중치는 위험 감지 정보가 가장 높은 가중치가 부여되고, 상태 정보가 가장 낮은 가중치가 부여되는 것이 효과적이다. 본 실시예에서는 화재 감지 정보를 위험 감지 정보보다 낮은 가중치를 부여하는 것은 화재 감지 정보는 화재 관리부(200)를 통해 먼저 소방서 등에 화재 신호가 전달될 수 있기 때문이다.
광역 게이트 통신부(340)는 광역 무선 통신부(310)를 통해 제공된 다수의 융복합 재난 감지기(100)의 신호를 스마트 재난 관제 서버(400)에 제공하되, 분류된 가중치에 따라 순차적으로 제공하는 것이 효과적이다. 광역 게이트 통신부(340)는 다양한 유/무선 통신을 통해 스마트 재난 관제 서버(400)와 통신을 수행하는 것이 바람직하다. 광역 게이트 통신부(340)는 통신의 안전성 향상을 위해 유선 통신부와 무선 통신부를 모두 구비하여 통신을 진행하는 것이 효과적이다. 물론, 광역 게이트 통신부(340)는 스마트 재난 관제 서버(400)로부터 광역 게이트 웨이부(300)와 융복합 재난 감지기(100)들을 관리 및 제어하기 위한 제어 신호들을 제공 받고, 이를 광역 무선 통신부(340)를 통해 융복합 재난 감지기(100)에 제공할 수도 있다. 즉, 본 실시예의 통신부는 양방향 통신을 수행하는 것이 가능하다.
스마트 재난 관제 서버(400)는 광역 게이트 웨이부(300)를 통해 제공된 다수의 융복합 재난 감지기(100)의 감지 결과를 바탕으로 지능형 엣지 기반의 모듈을 통해 재난 발생 여부를 판단하거나, 재난 발생을 예측하는 것이 가능하다.
스마트 재난 관제 서버(400)는 광역 게이트 웨이부(300)와 통신을 통해 감지 정보를 제공 받는 서버 통신부(410)와, 감지 정보 및 유사 외부 정보를 수집 저장하는 신호 수집부(420)와, 수집된 정보를 바탕으로 재난 발생 또는 재난 발생 위험 가능성을 학습하는 신호 학습부(430)와, 신호 학습부(430)의 학습 결과를 이용하여 제공된 감지 정보의 신호를 분석하는 신호 분석부(440)와, 분석된 신호를 바탕으로 재난 발생 여부를 판단 및 예측하는 재난 판단 및 예측부(450)와, 재난 발생 및 예측시 이를 통지하는 재난 통지부(460)와, 융복합 재난 감지기(100) 및 광역 게이트 웨이부(300)를 제어하는 외부 제어부(470)와, 정부나 지자체의 안전 재난 통합 플랫폼과의 연동을 위한 외부 연동부(480)를 포함한다.
서버 통신부(410)는 다양한 유무선 통신을 통하여 적어도 하나의 광역 게이트 웨이부(300)와 통신을 수행하는 것이 효과적이다. 이를 통해 광역 게이트 웨이부(300)가 수집한 다수의 융복합 재난 감지기(100)의 정보를 제공 받는다. 광역 게이트 웨이부(300)는 앞서 언급한 바와 같이 가중치에 따라 신호를 제공하기 때문에 서버 통신부(410)는 위험 감지 정보가 최우선으로 제공되고, 동작 정보가 가장 낮은 우선 순위로 제공될 수 있다.
서버 통신부(410)는 광역 게이트 웨이부(300)와의 끊김 없는 통신을 위해 유선 통신과 무선 통신을 혼합하여 연결되는 것이 효과적이다.
신호 수집부(420)는 서버 통신부로 부터 제공된 융복합 재난 감지기(100)의 신호 정보를 수집 저장하여 이를 빅데이터화 한다. 또한, 외부 인터넷등을 통해 해당 융복합 재난 감지기(100)와 관련된 유사 데이터를 수집 저장하고, 사용자 및 관리자로 부터 해당 신호 정보 값들을 수집 저장하여 이를 빅데이터화 한다. 빅데이터에는 제공된 감지 신호들의 상태와 변화가 시간 또는 공간과 위치별로 저장되고, 사고 발생 시점의 시간 공간 정보도 저장된다.
신호 학습부(430)는 수집 저장된 빅데이터를 바탕으로 감지 신호들의 시간과 공간 그리고 위치별 상황과 사고 발생 시점의 상황을 학습하여, 사고 발생 가능성이 높은 감지 신호 변화를 학습하는 것이 가능하다. 이때, 학습은 다양한 기계학습을 수행할 수 있다. 그리고, 학습된 데이터는 저장되고, 이 학습 데이터는 추가되는 빅데이터 정보에 의해 갱신되는 것이 가능하다.
이를 통해 제공된 감지 신호에 의해 폭발발생 징후를 예측하거나, 붕괴 또는 지지이나 흔들림을 예측하는 것이 가능하고, 화재의 전파 방향이나 전파 속도 등의 예측이 가능하다. 물론, 폭발 발생, 지진이나 붕괴가 발생하였는지 등의 파악도 가능하다. 또한, 제공된 동작 신호등을 이용하여 융복합 재난 감지기의 정상 동작여부와 유지 보수 시기등의 판단도 가능하다.
신호 분석부(440)는 서버 통신부(410)를 통해 제공된 융복합 재난 감지기(100)의 감지 신호와 신호 학습부(430)에 의해 학습된 결과를 비교 분석하고, 비교 분석된 결과를 바탕으로 재난 판단 및 예측부(450)에서는 재난의 발생 여부 및 재난 발생 예상 여부를 판단한다. 이때의 판단은 AI를 이용하여 수행하는 것이 효과적이고, 이를 위해 다양한 Edge 컴퓨팅 기술이 사용되는 것이 가능하다.
그리고, 재난 판단 및 예측부(450)는 자신의 결과를 외부에 통지하여 현재 재난 발생 및 재난 발생이 예상되는 구간을 관리자 또는 사용자에게 통지하는 것이 가능하다. 또한, 재난 판단 및 예측부(450)는 분석된 신호를 바탕으로 재난 발생이 예상되는 지역의 융복합 재난 감지기(100)를 선정한다. 그리고, 이와 접속된 광역 게이트 웨이부(300)에 해당 융복합 재난 감지기(100)의 신호를 최우선 가중치를 부여하여 실시간으로 감지 정보를 제공 받도록 하는 것이 가능하다.
이는 앞서 언급한 바와 같이 융복합 재난 감지기(100)가 송출하는 신호에는 고유 번호 즉, 아이디가 부여되어 있기 때문에 해당 감지기를 찾고 특정화 하는 것이 가능하기 때문이다. 이를 통해 재난 발생이 예측되는 영역을 집중적으로 관찰하는 것이 가능하게 되고, 재난 발생에 빠르게 대처하는 것이 가능할 수 있게 된다.
재난 통지부(460)는 재난 판단 및 예측부(450)에 의해 재난이 발생한 것으로 판단되거나, 재난 발생이 예측되는 경우, 이를 관리자 및 사용자 단말기로 통지한다. 또한, 광역 게이트 웨이부(300)를 통해 융복합 재난 감지기(100)로 이를 전달하여, 융복합 재난 감지기(100)의 동작 표시부(190)를 통해 재난 발생 상황을 통지하는 것도 가능하다. 또한, 융복합 재난 감지기(100)가 화재 관리부(200)에 이를 통지하여 재난 발생을 주변 소방서에 전달하는 것이 가능할 수 있다.
외부 제어부(470)는 제어 신호를 생성하여 다수의 융복합 재난 감지기(100)의 동작을 제어하고, 광역 게이트 웨이부(300)의 동작과 가중치 부여 방식등을 변화 제어하는 것이 가능하다. 또한, 외부 연동부(480)는 별도의 연동 모듈을 통해 정부나 지자체의 안전 재난 통합 플랫폼에 맞는 신호와 동작 프레임으로 각 신호를 변환시켜 이를 송출하고, 이 통합 플랫폼으로 부터 제공되는 신호를 변환하여, 저장 및 판단 분석하는 것이 가능하다.
관리자 단말(500)은 스마트 재난 관제 서버로 부터 정보를 제공받아 화재 및 재난 발생 여부를 수신한다. 이때, 관리자 단말(500)은 관리하고 있는 시설물이나 감지 대상 정보를 표시하거나, 감지기의 위치를 지도에서 매핑하여 표시하는 것이 가능하다. 물론, 이들을 어플 형태로 제공되어 관리자 및 사용자가 이들에 대한 접근이 더욱 쉽게할 수도 있다.
본원발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 재난 감지 및 예측을 위해 설치되는 다양한 구조의 재난 감지기의 제공이 가능하다. 하기에서는 도면을 참조하여 본원발명의 다른 실시예에 따른 융복합 재난 감지기와 이를 구비하는 대규모 사물인터넷 네트워크 기반 재난 대응 시스템에 관하여 설명한다. 후술되는 설명중 상술한 설명과 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 다른 실시예 설명의 기술은 상술한 앞선 실시예 기술에 적용될 수 있다.
도 7는 본 발명의 다른 실시예에 따른 대규모 사물인터넷 네트워크 기반 재난 대응 시스템을 설명하기 위한 개념도이며, 도 8은 다른 실시예에 따른 융복합 재난 감지기의 블록도이며, 도 9는 다른 실시예에 따른 스마트 재난 관제 서버의 블록도이다.
도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 대규모 사물인터넷 네트워크 기반 재난 대응 시스템은 상태 정보, 화재 감지 정보와 위험 감지 정보를 생성 출력하고, 상호간의 통신을 수행하는 다수의 융복합 재난 감지기(100)와, 융복합 재난 감지기(100)의 화재 감지 정보를 제공 받아 화재 발생 여부를 판단하여 통지하는 화재 관리부(200)와, 다수의 융복합 재난 감지기(100)로부터 상태 정보, 화재 감지 정보 및 위험 감지 정보를 제공 받는 광역 게이트 웨이부(300)와, 광역 게이트 웨이부(300)에 제공된 정보들을 바탕으로 재난 발생 여부를 판단하고, 융복합 재난 감지기(100)의 동작을 제어하는 스마트 재난 관제 서버(400)와, 재난 발생 여부를 통지 받는 관리자 단말(500)을 포함한다.
본 다른 실시예의 융복합 재난 감지기(100)는 화재 발생 여부를 감지하는 화재 감지부(110)와, 위험 발생 여부를 감지하는 위험 감지부(120)와, 화재 감지부(110)의 감지 결과인 화재 감지 정보를 송출하는 제1 감지 무선 통신부(130)와, 위험 감지부(120)의 감지 결과인 위험 감지 정보를 송출하는 제2 감지 무선 통신부(140)와, 주변 융복합 재난 감지기(100)와 통신을 수행하는 주변 통신부(1110)와, 외부 제어 신호 및 주변 융복합 재난 감지기(100)의 제어 신호에 따라 각부의 동작을 제어하는 감지 제어부(150)와, 각부에 전원을 공급하는 전원부(160)와, 각부가 실장된 PCB 보드부(170)와, PCB 보드부(170)가 수납된 감지 하우징(180)과, 융복합 재난 감지기(100)의 동작 유무를 표시하는 동작 표시부(190)를 포함한다.
본 예시에서는 융복합 재난 감지기(100)가 주변의 감지 거리가 중첩되는 융복합 재난 감지기(100)들과 통신을 수행한다. 이를 통해, 주변 융복합 재난 감지기(100)에 이상 즉, 화재나 위험이 발생함을 감지기(100)가 인지할 수 있다.
이 뿐만 아니라, 감지기의 감지 거리가 중첩되는 경우, 그 중첩 영역 중 하나의 감지기만을 정상 동작시키고, 나머지 감지기는 최소 전원으로 동작시켜 감지기의 배터리 수명을 최대한으로 늘릴 수 있게 된다. 예를 들어, 정상 동작 감지기가 10초에 1회씩 감지를 하는 대신, 최소 동작 감지기는 100초 또는 1000초에 1회 감지하는 것이 가능하다. 물론, 최소 동작 감지기가 감기 동작을 하지 않을 수도 있다. 또한, 주변의 융복합 재난 감지기(100)에 기동 신호 또는 기동 중지 신호를 서로 송출하여, 주변 감지기를 정상 동작시키거나 최소 동작시키는 것이 가능하다. 또한, 하나의 융복합 재난 감지기(100)만을 오랜 시간 정상 동작을 시키는 것이 아니라 일정 기간, 즉 정해진 기간이 지나면 해당 감지기는 최소 동작으로 전환되고, 대신 그 주변의 감지기가 정상 동작을 하는 것도 가능하다. 물론, 본 설명의 예시는 감지기 자체 판단하는 것이 가능하고, 이에 한정되지 않고, 스마트 재난 관제 서버(400) 또는 광역 게이트 웨이부(300)에 의해 동작하는 것도 가능하다. 또한, 화재 감지부(110)만이 정상 동작되고, 위험 감지부(120) 및 이와 관련된 부분이 최소 동작 또는 동작하지 않는 것도 가능하다.
본 예시의 주변 통신부(1110)는 화재 감지부(110)와 위험 감지부(120)에 의해 감지되는 감지 거리 내에 위치한 융복합 재난 감지기(100)와 통신을 수행한다. 즉, 감지 거리가 중첩되는 인접 융복합 재난 감지기(100)와 통신을 수행하는 것이 효과적이다. 이때, 중첩 범위는 전체 감지 거리의 1 내지 50% 이상 중첩되는 것이 효과적이다.
이를 위해 감지 제어부(150)에 저장된 감지 거리를 이용할 수 있다. 주변 통신부를 통해 제공된 감지 거리를 인식하여 통신 가능 융복합 재난 감지기(100)를 선정할 수 있다. 또한, 이에 한정되지 않고, 다양한 예시가 가능하다. 즉, 스마트 재난 관제 서버(400)의 제어 신호에 의해 지정되는 주변 융복합 재난 감지기(100)와 통신을 수행하는 것이 가능하다.
본 예시의 감지 제어부(150)는 기동 신호를 제공 받거나, 기동 중지 신호를 송출하여 융복합 재난 감지기(100)의 동작을 제어하는 것이 효과적이다.
즉, 감지 제어부(150)는 기동 신호를 제공 받기 전에는 최소 동작으로 주변 통신부(1110)와 감지 제어부(150)만을 동작시키고, 나머지 각부를 동작하지 않도록 한다. 이후, 기동 신호를 제공 받는 순간 화재 감지부(110), 위험 감지부(120), 제1 및 제2 감지 무선 통신부(130, 140)와 동작 표시부(190)를 동작시켜 융복합 재난 감지기(100)가 정상적으로 동작하여 주변의 화재와 위험을 감지하도록 한다. 물론, 최소 동작시는 정상 동작보다 감지 주기가 더 길어지는 것도 가능하다. 또한, 화재 감지기(110)만이 정상동작하고, 위험 감지기(120)는 감지 주기가 길어지는 것도 가능하다.
그리고, 자신이 동작할 경우, 주변의 융복합 재난 감지기(100)에 자신이 기동한 것을 알리는 기동 중지 신호를 송출한다. 이 기동 중지 신호에 따라 주변 융복합 재난 감지기(100)의 동작을 최소화할 수 있다. 그리고, 자신의 기동 기간이 만료된 경우에는 주변의 융복합 재난 감지기(100) 중 하나에 기동 신호를 송축하고, 자신은 기동을 중단하거나, 최소 동작을 할 수 있다.
여기서, 기동 중단은 앞서 이야기 한바와 같이 융복한 재난 감지기(100)의 최소 동작이 이루어 진다. 최소 대기전력을 사용한다. 이로인해 융복합 재난 감지기(100)가 불필요한 소비 전력을 소모하는 것을 최소화할 수 있다.
그리고, 정상 동작하는 융복합 재난 감지기(100)에서 화재 감지 및 위험 감지가 이루어진 경우에는 융복합 재난 감지기(100)는 주변 통신부(1110)를 통해 주변에 위치한 모든 융복합 재난 감지기(100)를 정상 동작시키는 것이 가능하다. 이를 통해 정확한 화재 및 위험 감지가 가능해질 수 있다.
본 예시의 스마트 재난 관제 서버(400)는 광역 게이트 웨이부(300)와 통신을 통해 감지 정보를 제공 받는 서버 통신부(410)와, 감지 정보 및 유사 외부 정보 그리고, 감지 범위 정보를 수집 저장하는 신호 수집부(420)와, 수집된 정보를 바탕으로 재난 발생 또는 재난 발생 위험 가능성 그리고, 최적의 감지 범위 정보에 따른 융복합 재난 감지기(100)의 제어 방식을 학습하는 신호 학습부(430)와, 신호 학습부(430)의 학습 결과를 이용하여 제공된 감지 정보의 신호를 분석하는 신호 분석부(440)와, 분석된 신호를 바탕으로 재난 발생 여부를 판단 및 예측하는 재난 판단 및 예측부(450)와, 재난 발생 및 예측시 이를 통지하는 재난 통지부(460)와, 각 융복합 재난 감지기(100)의 감지 거리를 바탕으로 전체 감지 영역에서 정상 동작 및 최소 동작을 수행할 융복합 재난 감지기(100)를 선정하는 감지 영역 관리부(4110)와, 신호 학습부(430)의 학습 결과와 감지 영역 관리부의 선정 결과를 바탕으로 융복합 재난 감지기(100) 및 광역 게이트 웨이부(300)를 제어하는 외부 제어부(470)와, 정부나 지자체의 안전 재난 통합 플랫폼(600)과의 연동을 위한 외부 연동부(480)를 포함한다.
여기서, 감지 영역 관리부(4110)는 감지할 영역의 지도 맵을 바탕으로 전체 감지 영역을 선정하고, 이 선정된 영역 내에 위치한 융복합 재난 감지기(100)의 위치를 확인하고, 이를 바탕으로 융복합 재난 감지기(100)의 감지 거리를 바탕으로 각 융복합 재난 감지기(100)의 중첩 여부를 확인한다. 여기서, 감지 거리는 융복합 재난 감지기(100)가 실질적으로 감지할 수 있는 감지 거리가 아니라 그 거리의 80%를 감지 거리로 설정하는 것이 효과적이다. 이는 융복합 재난 감지기(100)가 설치되는 위치가 평평한 영역이 아닐수도 있기 때문이다.
중첩 영역이 확인되는 경우, 이들에 중첩 기준으로 주변 통신이 가능한 감지기(100)들로 설정한다. 그리고, 이 감지기(100)들 중에서 하나의 감지기(100)를 정상 동작 감지기로 설정하는 경우, 그 주변의 감지기(100)는 최소 동작 감지기로 설정한다. 하나의 정상 동작 감지기를 기준으로 그 주변의 모든 감지기(100)가 최소 동작 감지기로 동작하지 않고, 일부의 감지기(100)가 정상 동작 감지기로 동작하는 것도 가능하다. 이는 하나의 감지가 다수의 주변 감지기들과 그 감지 영역이 중첩될 수 있고, 정상 동작 감지기와 중첩되지 않는 다른 주변 감지기와 그 감지 영역이 중첩될 수도 있기 때문이다. 이는 앞서 언급한 바와 같이 감지 영역 관리부(4110)에 의해 최적의 감지 결과를 획득하기 위해 신호 학습부(430)를 통해 학습된 결과를 바탕을 이를 설정하는 것이 가능하다.
감지 영역 관리부(4110)는 일정 즉, 기준 시간마다 이 정상 동작 융복합 재난 감지기(100)와 최소 동작 융복합 재난 감지기(100)를 스위칭하는 것이 효과적이다. 이때 기준 시간은 10초 내지 1000초 범위 내에서 선정되는 것이 효과적이다. 그리고, 스위칭 될때에는 기동 신호 또는 기동 중지 신호가 융복합 재난 감지기(100)에 전달되는 것이 가능하다.
외부 제어부(470)는 감지 영역 관리부에 의해 그 동작이 설정된 경우, 외부 제어부(470)는 제어 신호를 생성하여 광역 게이트 웨이부(300)를 통해 융복합 재난 감지기(100)로 전달한다.
본원발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 재난 감지 및 예측을 위해 설치되는 다양한 구조의 재난 감지기의 제공이 가능하다. 하기에서는 도면을 참조하여 본원발명의 다른 변형예에 따른 융복합 재난 감지기와 이를 구비하는 대규모 사물인터넷 네트워크 기반 재난 대응 시스템에 관하여 설명한다. 후술되는 변형예의 설명중 상술한 설명과 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 변형예의 기술은 상술한 앞선 설명에 적용될 수 있다.
도 10은 본 발명의 변형예에 따른 대규모 사물인터넷 네트워크 기반 재난 대응 시스템을 설명하기 위한 개념도이며, 도 11은 변형예에 따른 융복합 재난 감지기의 블록도이다.
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 대규모 사물인터넷 네트워크 기반 재난 대응 시스템은 상태 정보와 화재 감지 정보를 생성 출력하는 다수의 융복합 재난 감지기(100)와, 다수의 융복합 재난 감지기(100) 중 적어도 하나에 착탈 가능하게 결합된 위험 감지부(700)와, 융복합 재난 감지기(100)의 화재 감지 정보를 제공 받아 화재 발생 여부를 판단하여 통지하는 화재 관리부(200)와, 다수의 융복합 재난 감지기(100)로부터 상태 정보, 화재 감지 정보 및 위험 감지 정보를 제공 받는 광역 게이트 웨이부(300)와, 광역 게이트 웨이부(300)에 제공된 정보들을 바탕으로 재난 발생 여부를 판단하는 스마트 재난 관제 서버(400)와, 재난 발생 여부를 통지 받는 관리자 단말(500)을 포함한다.
본 변형예의 융복합 재난 감지기(100)는 화재 발생 여부를 감지하는 화재 감지부(110)와, 화재 감지부(110)의 감지 결과인 화재 감지 정보를 송출하는 제1 감지 무선 통신부(130)와, 착탈 가능한 위험 감지부(700)가 착탈된 경우 활성화되어 감지 결과인 위험 감지 정보를 송출하는 제2 감지 무선 통신부(140)와, 화재 및 위험 감지부(110)의 동작을 제어하는 감지 제어부(150)와, 각부에 전원을 공급하는 전원부(160)와, 각부가 실장된 PCB 보드부(170)와, PCB 보드부(170)가 수납된 감지 하우징(180)과, 융복합 재난 감지기(100)의 동작 유무를 표시하는 동작 표시부(190)를 포함한다.
본 변형예에서는 위험 감지부(700)가 융복합 재난 감지기(100)에 착탈되기 때문에 감지 하우징(180)의 일측에는 이들의 착탈을 위한 공간이 마련되어 있는 것이 효과적이다. 위험 감지부(700)가 고정 결합되는 별도의 고정부 또는 결합부가 마련되어 있는 것도 효과적이다.
감지 제어부(150)는 위험 감지부(700)의 착탈을 감지하고, 그 감지 결과를 이용하여 제2 감지 무선 통신부(140)를 활성화 하거나 비 활성화하는 것이 가능하다.
이와 같이 본 변형예에서는 위험 감지부(700)의 감지가 필요 없는 공간에는 위험 감지부(110)가 장착되지 않는 융복합 재난 감지기(100)를 설치하고, 필요한 공간에만 융복합 재난 감지기(100)를 설치하는 것이 가능하다. 이를 통해 화재 감지 기능을 기본으로 위험 즉, 재난 감지가 가능한 기능을 확장하는 것이 가능할 수 있다. 또한, 기능 확장이 용이하기 때문에 불필요한 영역에 설치되어 별도의 통신 트래픽을 발생시키는 것을 억제하는 것도 가능할 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명은 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100: 융복합 재난 감지기 1 10: 화재 감지부
120: 위험 감지부 130: 제1 감지 무선 통신부
140: 제2 감지 무선 통신부 150: 감지 제어부
160: 전원부 1110: 주변 통신부
700 위험 감지부 200: 화재 관리부
210: 화재 중계기 220: 화재 수신기
230: 화재 알람부 300: 광역 게이트 웨이부
310: 광역 무선 통신부 320: 신호 분류부
330: 가중치 부여부 340: 광역 게이트 통신부
400: 스마트 재난 관제 서버 410: 서버 통신부
420: 신호 수집부 430: 신호 학습부
440: 신호 분석부 450: 재난 판단 및 예측부
460: 재난 통지부 4110감지 영역 관리부
500: 관리자 단말

Claims (7)

  1. 화재 감지 정보와 위험 감지 정보를 생성 출력하는 다수의 융복합 재난 감지기;
    상기 다수의 융복합 재난 감지기의 화재 감지 정보를 제공 받아 화재 발생 여부를 판단하여 통지하는 화재 관리부;
    상기 다수의 융복합 재난 감지기로부터 상태 정보, 화재 감지 정보 및 위험 감지 정보를 제공 받는 광역 게이트 웨이부;
    상기 광역 게이트 웨이부에 제공된 정보들을 바탕으로 재난 발생 여부를 판단하는 스마트 재난 관제 서버; 및
    재난 발생 여부를 통지 받는 관리자 단말;을 포함하며,
    상기 광역 게이트 웨이부는,
    저전력 광역 무선 통신을 통해 다수의 융복합 재난 감지기로 부터 감지 신호를 제공 받는 광역 무선 통신부와, 제공 받은 다수의 감지 신호를 분류하는 신호 분류부와, 분류된 신호의 가중치를 부여하는 가중치 부여부와, 가중치 부여된 신호부터 순차적으로 스마트 재난 관제 서버에 제공하는 광역 게이트 통신부를 포함하고,
    상기 가중치 부여부는 위험 감지 정보에 가장 높은 가중치를 부여하고, 동작 상태 정보에 가장 낮은 가중치가 부여하며,
    상기 스마트 재난 관제 서버는,
    광역 게이트 웨이부와 통신을 통해 감지 정보를 제공 받는 서버 통신부와, 감지 정보 및 유사 외부 정보를 수집 저장하는 신호 수집부와, 수집된 정보를 바탕으로 재난 발생 또는 재난 발생 위험 가능성을 학습하는 신호 학습부와, 신호 학습부의 학습 결과를 이용하여 제공된 감지 정보의 신호를 분석하는 신호 분석부와, 분석된 신호를 바탕으로 재난 발생 여부를 판단 및 예측하는 재난 판단 및 예측부와, 재난 발생 및 예측시 이를 통지하는 재난 통지부와, 각 융복합 재난 감지기의 감지 거리를 바탕으로 전체 감지 영역에서 정상 동작 및 최소 동작을 수행할 융복합 재난 감지기를 선정하는 감지 영역 관리부와, 신호 학습부의 학습 결과와 감지 영역 관리부의 선정 결과를 바탕으로 융복합 재난 감지기 및 광역 게이트 웨이부를 제어하는 외부 제어부와, 정부나 지자체의 안전 재난 통합 플랫폼과의 연동을 위한 외부 연동부를 포함하며,
    상기 신호 분석부는 서버 통신부를 통해 제공된 융복합 재난 감지기의 감지 신호와 신호 학습부에 의해 학습된 결과를 비교 분석하고, 비교 분석된 결과를 바탕으로 재난 판단 및 예측부에서는 재난의 발생 여부 및 재난 발생 예상 여부를 판단하며,
    상기 감지 영역 관리부는 감지할 영역의 지도 맵을 바탕으로 전체 감지 영역을 선정하고, 이 선정된 영역 내에 위치한 융복합 재난 감지기의 위치를 확인하고, 융복합 재난 감지기들의 감지 거리를 바탕으로 각 융복합 재난 감지기의 중첩 여부를 확인하여, 중첩 영역이 확인되는 경우, 중첩된 융복합 재난 감지기들 중에서 적어도 하나의 감지기를 정상 동작 감지기로 설정하고, 나머지 감지기를 최소 동작 감지기로 설정하는 것을 특징으로 하는 대규모 사물인터넷 네트워크 기반 재난 대응 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 융복합 재난 감지기는 화재 발생 여부를 감지하는 화재 감지부와, 위험 발생 여부를 감지하는 위험 감지부와, 화재 감지부의 감지 결과인 화재 감지 정보를 송출하는 제1 감지 무선 통신부와, 위험 감지부의 감지 결과인 위험 감지 정보를 송출하는 제2 감지 무선 통신부와, 화재 및 위험 감지부의 동작을 제어하는 감지 제어부와, 각부에 전원을 공급하는 전원부와, 각부가 실장된 PCB 보드부와, PCB 보드부가 수납된 감지 하우징과, 융복합 재난 감지기의 동작 유무를 표시하는 동작 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 대규모 사물인터넷 네트워크 기반 재난 대응 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 화재 감지부는 이온 감지 센서, 연기 감지 센서, 적외선 감지 센서 및 열감지 센서 중 적어도 하나의 센서를 포함하고,
    상기 위험 감지부는 총 휘발성 유기화합물 센서와 관성 센서를 포함하고,
    상기 제1 감지 무선 통신부는 근거리 무선 통신인 RF 무선 통신을 수행하되, 447Mhz의 RF통신을 수행하고,
    상기 제2 감지 무선 통신부는 저전력 광역 무선 통신을 수행하되, LoRa 관련 통신(LoRaWan)을 수행하는 것을 특징으로 하는 대규모 사물인터넷 네트워크 기반 재난 대응 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 위험 감지부는 상기 감지 하우징에 착탈 가능하게 결합되고, 상기 위험 감지부가 장착될 경우에 상기 제2 감지 무선 통신부가 동작하는 것을 특징으로 하는 대규모 사물인터넷 네트워크 기반 재난 대응 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 융복합 재난 감지기는 주변 융복합 재난 감지기와 통신을 수행하는 주변 통신부를 더 포함하고, 상기 주변 통신부는 감지 거리가 중첩되는 융복합 재난 감지기들과 통신을 수행하고,
    상기 감지 제어부는 기동 신호 또는 기동 중지 신호를 송출하여 자신 및 통신하는 융복합 재난 감지기가 정상 동작 또는 최소 동작을 수행하도록 하는 것을 특징으로 하는 대규모 사물인터넷 네트워크 기반 재난 대응 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 화재 관리부는 근거리 무선 통신을 통해 화재 감지 신호를 제공 받는 중계 무선 통신부와, 제공된 신호의 융복합 재난 감지기의 공유 번호를 통해 그 위치를 확인하는 중계 신호 구분부와, 제공된 화재 감지 신호를 송출하는 신호 출력부를 포함하는 화재 중계기와, 상기 화재 중계기에서 전송된 화재 감지 신호를 바탕으로 화재 발생여부를 파악하고, 이를 통해 화재 알람을 울리고, 감지 결과를 소방서에 통지하는 화재 수신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 대규모 사물인터넷 네트워크 기반 재난 대응 시스템.
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