KR102453490B1 - 이상 발생 지점을 신속하게 특정할 수 있는 화재 예방 시스템을 구비한 스마트 배전반 및 분전반 - Google Patents

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Abstract

화재 예방이 가능한 스마트 배전반이 개시된다. 스마트 배전반은 외부로부터 전력을 수신하여 주 분배선으로 제공하는 주 차단기, 상기 주 차단기로부터 다수의 보조 차단기로 전력을 제공하는 주 분배선, 상기 주 분배선으로부터 전력을 수신하여 다수의 분기 분배선으로 전력을 제공하는 분기 차단기, 상기 주 차단기, 상기 주 분배선, 상기 분기 차단기, 상기 분기 분배선이 설치된 영역의 온도를 측정하는 온도 센서, 상기 주 차단기 또는 상기 보조 차단기에 내장된 전력 측정 센서를 포함하되, 제1 온도 임계치를 초과하는 발열이 발생하고, 상기 전력 사용량과 발열이 비례하여 증가하는 경우 전력 사용에 대한 점검 알람을 출력하고, 상기 제1 온도 임계치를 초과하는 발열이 발생하고, 상기 전력 사용량과 발열이 비례하지 않는 경우 스마트 배전반에 대한 점검 알람을 출력하고, 상기 제2 온도 임계치를 초과하는 발열이 발생하고, 상기 전력 사용량과 발열이 비례하여 증가하는 경우 상기 전력 사용량 이상 상태 발생 횟수를 카운팅하고, 상기 전력 사용량 이상 상태 발생 횟수가 기 설정된 기간 내에 기 설정된 횟수를 초과하는 경우 전력 사용에 대한 점검 알람을 출력하고, 상기 제2 온도 임계치를 초과하는 발열이 발생하고, 상기 전력 사용량과 발열이 비례하지 않는 경우 상기 배전반 이상 상태 발생 횟수를 카운팅하고, 상기 배전반 이상 상태 발생 횟수가 기 설정된 기간 내에 기 설정된 횟수를 초과하는 경우 상기 스마트 배전반에 대한 점검 알람을 출력한다.

Description

이상 발생 지점을 신속하게 특정할 수 있는 화재 예방 시스템을 구비한 스마트 배전반 및 분전반{SMART DISTRIBUTION SWITCHBOARD WITH FIRE PREVENTION SYSTEM CAPABLE OF QUICKLY SPECIFYING AN ABNORMAL OCCURRENCE POINT}
본 발명은 스마트 배전반에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화재 예방이 가능한 스마트 배전반 및/또는 스마트 분전반에 관한 것이다.
배전반(distribution switchboard)은 각종 차단기를 분전함 내에 장착하고 외부로부터 전력을 끌어 배분하는 동시에 전력을 선택적으로 공급하는 역할을 수행한다. 배전반은 메인 차단기를 매개로 전력을 공급받는 주 분배선(또는 부스바)를 포함한다. 메인 차단기의 출력 전원 라인인 주 분배선으로부터 분기된 전력은 분기 차단기를 통해 부하로 공급된다. 출력 전원 라인으로서 기능하는 주 분배선은 시간이 흐르거나 외부 요인에 의한 손상으로 인해 저항이 증가하여 과열이 발생할 수 있으며, 심한 경우 화재가 발생할 수도 있다. 따라서 배전반의 이용자 혹은 관리자는 과열 사고에 대비할 필요가 있다.
이에 종래 기술은 배전반 내에 온도 센서를 설치하여 출력 전원 라인의 과열 여부를 체크하지만, 화재에 가까운 고열의 발생이 일어나서야 경고를 수행하는 정도에 그쳤으므로 화재의 예방은 어려웠다. 즉, 배전반 내의 이상에 의한 발열과, 정상적인 전력 사용량 증가로 인한 발열을 구분하기 어려워 화재 예방이 어려웠다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 배전반 내의 이상에 의한 발열과, 전력 사용량 증가로 인한 발열을 구분하여 경고함으로써 효과적으로 화재 예방을 수행하는 스마트 배전반을 제공함에 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 스마트 배전반은 외부로부터 전력을 수신하여 주 분배선으로 제공하는 주 차단기; 상기 주 차단기로부터 다수의 보조 차단기로 전력을 제공하는 주 분배선; 상기 주 분배선으로부터 전력을 수신하여 다수의 분기 분배선으로 전력을 제공하는 분기 차단기; 상기 주 차단기, 상기 주 분배선, 상기 분기 차단기, 상기 분기 분배선이 설치된 영역의 온도를 측정하는 온도 센서; 상기 주 차단기 또는 상기 보조 차단기에 내장된 전력 측정 센서를 포함한다.
이 때 제1 온도 임계치를 초과하는 발열이 발생하고, 상기 전력 사용량과 발열이 비례하여 증가하는 경우 전력 사용에 대한 점검 알람을 출력하고, 상기 제1 온도 임계치를 초과하는 발열이 발생하고, 상기 전력 사용량과 발열이 비례하지 않는 경우 스마트 배전반에 대한 점검 알람을 출력하고, 상기 제2 온도 임계치를 초과하는 발열이 발생하고, 상기 전력 사용량과 발열이 비례하여 증가하는 경우 상기 전력 사용량 이상 상태 발생 횟수를 카운팅하고, 상기 전력 사용량 이상 상태 발생 횟수가 기 설정된 기간 내에 기 설정된 횟수를 초과하는 경우 전력 사용에 대한 점검 알람을 출력하고, 상기 제2 온도 임계치를 초과하는 발열이 발생하고, 상기 전력 사용량과 발열이 비례하지 않는 경우 상기 배전반 이상 상태 발생 횟수를 카운팅하고, 상기 배전반 이상 상태 발생 횟수가 기 설정된 기간 내에 기 설정된 횟수를 초과하는 경우 상기 스마트 배전반에 대한 점검 알람을 출력할 수 있다.
상기 정상 온도는 동일한 시간대의 기 측정된 평균 온도에 기반하여 결정되는 것일 수 있다.
상기 주 차단기, 상기 주 분배선, 상기 분기 차단기, 상기 온도 센서 및 상기 전력 측정 센서는 외함, 베이스 패널 및 도어에 의해 둘러싸인 내부 영역에 설치될 수 있다.
또 상기 스마트 배전반은 상기 내부 영역의 바깥에 설치된 외부 온도 센서를 더 포함하되, 상기 정상 온도는 상기 외부 온도 센서의 측정값에 비례하여 결정될 수 있다.
상기 온도 센서는 상기 분기 분배선의 배치에 따라 이격되어 설치된 다수의 온도 센서로 구성될 수 있다.
또한 상기 정상 온도는 날씨 예보 정보와 연동되어 결정될 수 있다.
또 몇몇 실시예에서 상기 스마트 배전반은 전력 사용에 대한 점검 알람 및 상기 스마트 배전반에 대한 점검을 출력하는 관리자 단말을 더 포함할 수 있다.
상기 스마트 배전반은 가스 발생의 감지가 가능한 가스 감지 센서를 더 포함하되, 상기 가스 발생이 감지되는 경우 스마트 배전반에 대한 점검 알람을 출력할 수 있다.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 배전반을 이용한 화재 예방 시스템은 스마트 배전반 내부에 설치된 온도 센서; 상기 스마트 배전반 내부에 설치되어 전력 사용량을 측정하는 전력 측정 센서; 상기 온도 센서 및 상기 전력 측정 센서로부터 데이터를 제공받아 알람 출력 여부를 결정하는 연산부; 상기 알람을 출력하는 관리자 단말을 포함하되, 제1 온도 임계치를 초과하는 발열이 발생하고, 상기 전력 사용량과 발열이 비례하여 증가하는 경우 전력 사용에 대한 점검 알람을 출력하고, 상기 제1 온도 임계치를 초과하는 발열이 발생하고, 상기 전력 사용량과 발열이 비례하지 않는 경우 상기 스마트 배전반에 대한 점검 알람을 출력하고, 상기 제2 온도 임계치를 초과하는 발열이 발생하고, 상기 전력 사용량과 발열이 비례하여 증가하는 경우 상기 전력 사용량 이상 상태 발생 횟수를 카운팅하고, 상기 전력 사용량 이상 상태 발생 횟수가 기 설정된 기간 내에 기 설정된 횟수를 초과하는 경우 전력 사용에 대한 점검 알람을 출력하고, 상기 제2 온도 임계치를 초과하는 발열이 발생하고, 상기 전력 사용량과 발열이 비례하지 않는 경우 상기 배전반 이상 상태 발생 횟수를 카운팅하고, 상기 배전반 이상 상태 발생 횟수가 기 설정된 기간 내에 기 설정된 횟수를 초과하는 경우 상기 스마트 배전반에 대한 점검 알람을 출력한다.
상기 정상 온도는 동일한 시간대의 기 측정된 평균 온도에 기반하여 결정될 수 있다.
상기 또 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 화재 예방 시스템의 동작 방법은 정상 온도 대비 제1 온도 임계치 이상의 발열이 발생하는지 여부를 판단하는 단계; 제1 온도 임계치 이상의 발열이 아닌 경우 제2 온도 인계치 이상의 발열이 발생하는지 여부를 판단하는 단계; 전력 사용량과 발열이 비례하여 증가하는지 여부를 확인하는 단계; 전력 사용량 이상 상태 발생 횟수가 기 설정된 횟수를 초과하는지 여부를 확인하는 단계; 배전반 이상 상태 발생 횟수가 기 설정된 횟수를 초과하는지 여부를 확인하는 단계를 포함한다.
이 때 상기 제1 온도 임계치 이상의 발열이 발생하고, 상기 전력 사용량과 발열이 비례하여 증가하는 경우 전력 사용량에 대한 점검 알람을 출력하고, 상기 제1 온도 임계치 이상의 발열이 발생하고, 상기 전력 사용량과 발열이 비례하지 않는 경우 배전반에 대한 점검 알람을 출력할 수 있다.
또, 상기 제2 온도 임계치 이상의 발열이 발생하고, 상기 전력 사용량과 발열이 비례하여 증가하는 경우 상기 전력 사용량 이상 상태 발생 횟수를 카운팅하고, 상기 전력 사용량 이상 상태 발생 횟수가 기 설정된 횟수를 초과하는 경우 전력 사용량에 대한 점검 알람을 출력하고, 상기 제2 온도 임계치 이상의 발열이 발생하고, 상기 전력 사용량과 발열이 비례하지 않는 경우 상기 배전반 이상 상태 발생 횟수를 카운팅하고, 상기 배전반 이상 상태 발생 횟수가 기 설정된 횟수를 초과하는 경우 상기 배전반에 대한 점검 알람을 출력할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면 배전반 내의 이상에 의한 발열과, 전력 사용량 증가로 인한 발열을 구분하여 경고함으로써 효과적으로 화재 예방을 수행하는 스마트 배전반을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면 배전반 내의 이상에 의한 발열과, 전력 사용량 증가로 인한 발열을 구분하여 경고함으로써 효과적으로 화재 예방을 수행하는 스마트 배전반의 화제 예방 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면 배전반 내의 이상에 의한 발열과, 전력 사용량 증가로 인한 발열을 구분하여 경고함으로써 효과적으로 화재 예방을 수행하는 화재 예방 시스템의 동작 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 배전반의 도어가 닫힌 상태의 모습을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 배전반의 도어가 열린 상태의 모습을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 화재 예방 시스템을 구성하는 각 구성들에 대해 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 화재 예방 시스템의 연산부에 대한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연산부의 판단 프로세스를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명이 일 실시예에 따른 화재 예방 시스템의 온도 센서에서 측정된 날짜 및 시간대별 평균 온도를 기록한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 화재 예방 시스템의 날짜 및 시간대별 정상 온도를 기록한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 배전반을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 배전반을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화재 예방 시스템의 각 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 즉, 본 발명이 제시하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도면에 도시된 구성요소의 크기, 두께, 폭, 길이 등은 설명의 편의 및 명확성을 위해 과장 또는 축소될 수 있으므로 본 발명이 도시된 형태로 제한되는 것은 아니다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
공간적으로 상대적인 용어인 '위(above)', '상부(upper)', ‘상(on)’, '아래(below)', '아래(beneath)', '하부(lower)' 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 '아래(below 또는 beneath)'로 기술된 소자는 다른 소자의 '위(above)'에 놓일 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 '아래'는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다.
본 명세서에서, '및/또는'은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. '내지'를 사용하여 나타낸 수치 범위는 그 앞과 뒤에 기재된 값을 각각 하한과 상한으로서 포함하는 수치 범위를 나타낸다. '약' 또는 '대략'은 그 뒤에 기재된 값 또는 수치 범위의 20% 이내의 값 또는 수치 범위를 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 배전반의 도어가 닫힌 상태의 모습을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 배전반의 도어가 열린 상태의 모습을 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 화재 예방 시스템을 구성하는 각 구성들에 대해 도시한 블록도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 화재 예방 시스템의 연산부에 대한 블록도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 배전반(10)은 베이스 패널(11), 외함(12) 및 도어(13)로 구성되며, 베이스 패널(11)에는 적어도 하나의 주 차단기(110), 적어도 하나의 주 분배선(120), 적어도 하나의 분기 차단기(210), 적어도 하나의 분기 분배선(220), 온도 센서(300) 및 가스 감지 센서(400)가 설치될 수 있다. 배전반은 기본적으로 사각 박스 형상으로 형성될 수 있으며, 다른 형상을 가질 수도 있다. 도어(13)에는 배전반(10)에 대한 각종 정보를 표시할 수 있는 외부 디스플레이(14)가 배치될 수 있다.
외함(12)은 통상의 금속 또는 합성수지 재질의 구조로 전면(X 방향)에 도어(13)가 구비되고, 내부에 상기의 각 구성들이 수납되는 공간이 형성된다.
베이스 패널(11)은 통상의 금속 또는 합성수지 재질로 외함(110)의 내측(X 방향의 맞은편 방향) 저면의 건물의 벽 등에 고정될 수 있다.
주 차단기(110)는 외부로부터 제공받은 전력을 주 분배선(120)을 통해 분기 차단기(210)들로 제공하며, 허용치 이상의 전류가 흐를 경우 외부와 연결된 배선과 주 분배선(120) 간의 전기적 연결을 차단시킬 수 있다. 주 차단기(110)의 허용 전류는 분기 차단기(210)의 허용 전류보다 높은 것으로 주로 결정된다. 주 차단기(110)는 주로 베이스 패널(110)의 상측(Z 방향)에 배치된다. 이는 주 분배선(120)이 회로선이 아닌 금속 바 형태인 부스바로 형성된 경우 설치 및 관리의 편의를 위한 것이나, 이에 제한되지 아니한다.
주 차단기(110)는 통과하는 전력을 측정하는 전력 측정 센서(400)와 일체로 형성될 수 있으며, 도시하지는 않았으나 주 차단기(110)에 디스플레이가 장착될 수도 있다. 본 실시예에서 전력 측정 센서(400)는 주 차단기(110)와 일체로 형성되어 도 2에 별도로 도시되지는 않았으나, 주 차단기(110)를 통해 사용되는 전력을 측정하여 관련된 데이터를 저장할 수 있도록 한다. 다만, 전력 측정 센서(400)는 주 차단기(110)와 별개로 구성되어 스마트 배전반(10) 내에 설치될 수도 있음은 물론이다.
주 분배선(120)은 주 차단기를 통과한 전력을 보조 차단기(210)로 제공한다.
보조 차단기(210)는 주 차단기(210)로부터 제공받은 전력을 보조 분배선(220)을 통해 보조 분배선에 연결된 건물 내 별개의 세대, 공장 내 별개의 구획, 병원 내 별개의 호실에 설치된 분전반(미도시)으로 제공할 수 있다.
일반적으로 배전반(미도시)은 제공받은 전기를 계통별로 혹은 용도별로 나누어 주는 역할을 수행하며, 분전반(미도시)은 제공받은 전기와 다수의 부하(즉, 전자제품 등)와 연결하는 역할을 수행한다. 배전반(미도시)은 과부하를 방지하기 위해 배선용 차단기(MCCB; Molded Case Circuit Breaker)를 사용하며 주로 회로 보호가 목적으로 설치되나, 분전반(미도시)은 과부하 및 누전을 차단하기 위해 누전 차단기(ELB, Earth Leakage Breaker)를 주로 사용하며 회로 보호 및 인체 보호를 목적으로 설치된다. 본 발명에서는 화재 예방 시스템(100)을 구비한 스마트 배전반(10)에 대하여 개시하였으며, 화재 예방을 위한 주요 구성들은 배전반(미도시) 뿐만 아니라 분전반(미도시)에도 동일하게 적용될 수 있는 만큼, 본 발명을 통해 설명한 구성은 배전반(미도시)의 화재 예방으로 제한되지 아니하고, 분전반(미도시)의 화재 예방을 위하여도 적용될 수 있음은 물론이다. 이 경우, 스마트 배전반(10) 내에 설치된 주 차단기(110)와 분기 차단기(210) 등은 누전 차단 기능을 추가로 가질 수 있다.
온도 센서(300)는 스마트 배전반(10) 내에 설치되며, 스마트 배전반(10) 내부, 즉 베이스 패널(11), 외함(12) 및 도어(13)에 의해 둘러싸인 스마트 배전반(10)의 내부 영역의 온도를 지속적으로 측정할 수 있다. 온도 센서(300)는 측정한 온도에 대한 데이터를 연산부(20)로 제공하여 연산부가 화재 발생 여부에 대한 예측을 수행할 수 있도록 한다.
가스 감지 센서(400)는 스마트 배전반(10) 내에 설치되며, 스마트 배전반(10) 내부에 가스 발생 여부를 감지하여 경고를 수행할 수 있다. 스마트 배전반(10) 내에 순간적인 과전류 등으로 스파크가 발생하는 경우, 스파크 발생에 따른 가스가 스마트 배전반(10) 내에 생성될 수 있는데, 가스 감지 센서(400)는 이를 감지할 수 있다. 가스 감지 센서(400)에서 가스를 감지하는 경우, 화재 발생의 위험도가 매우 높은 것으로 취급되어 외부 디스플레이(14) 또는 관리자 단말(30)을 통해 가스가 발생하였다는 경고를 출력하도록 할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 화재 예방 시스템(1000)은 온도 센서(300), 전력 측정 센서(500), 외부 디스플레이(14), 연산부(20), 관리자 단말(30)을 포함한다. 이 중, 외부 디스플레이(14)는 생략될 수도 있다.
온도 센서(300), 전력 측정 센서(500), 외부 디스플레이(14), 연산부(20), 관리자 단말(30)은 네트워크(40)를 통하여 상호 연결될 수 있다.
네트워크(40)는 각 구성들 상호간에 정보 교환이 가능한 연결 구조를 의미하는 것으로, 네트워크(40)의 예로는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 네트워크, LTE(Long Term Evolution) 네트워크, 5GPP(5rd Generation Partnership Project) 네트워크, WIMAX(World Interoperability for Microwave Access) 네트워크, 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), 블루투스 (Bluetooth) 네트워크, NFC 네트워크, 위성 방송 네트워크, 아날로그 방송 네트워크, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 네트워크 등이 포함되며, 이에 한정되지는 않는다.
연산부(20)는 온도 센서(300)로부터 제공받은 온도와 관련된 데이터를 활용해 스마트 배전반(10)의 화재 발생 가능성을 예측하고, 화재 및 점검에 대한 경고를 관리자에게 제공할 지 여부를 결정한다. 연산부(20)는 네트워크(40)를 통하여 원격지의 서버나 단말에 접속할 수 있는 컴퓨터로 구현될 수 있다. 여기서, 컴퓨터는 예를 들어, 웹 브라우저(WEB Browser)가 탑재된 노트북, 데스크톱 (Desktop), 랩톱(Laptop) 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
관리자 단말(30)은 연산부(20)에서 생성한 경고를 관리자가 빠르게 수신할 수 있도록 한다. 네트워크(40)을 통하여 원격지의 서버나 단말에 접속할 수 있는 컴퓨터로 구현될 수 있다. 여기서, 컴퓨터는 예를 들어, 셋탑박스, 키오스크, 카 네비게이션, 홈 네트워크 기기, 홈 로봇, 워치 폰, 인터넷 연결 카메라, 보안 시스템, 방송 장비, IPTV, 웹 브라우저(WEB Browser)가 탑재된 노트북, 데스크톱(Desktop), 랩톱(Laptop) 등을 포함할 수 있다. 또는, 고객 단말(100)은, 네트워크(600)를 통해 원격지의 서버나 단말에 접속할 수 있는 단말로 구현될 수 있다.
연산부(20)는 화재 가능성 여부에 대한 판단을 수행하는 프로세서(201) 및 메모리(202), 네트워크(40)와의 연결을 수행하는 송수신기(203), 연산부(20)의 각종 상태에 대해 출력하는 인터페이스(204), 제공받거나 연산한 데이터를 저장하는 스토리지(205) 및 이들을 상호 연결하는 버스(206)를 포함한다.
이하에서는, 화재 예방 시스템(1000)이 어떻게 스마트 배전반(10)의 화재 예방을 수행하는지에 대하여 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연산부의 판단 프로세스를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 연산부(10)는 온도 센서(300)로부터 제공받은 스마트 배전반(10) 내의 온도가 정상 온도 대비 제1 온도 임계치를 초과하는지 여부를 판단한다(S10). 여기서, 제1 온도 임계치는 예시적으로 100%일 수 있으며, 관리자의 설정에 따라 변경될 수 있다. 정상 온도는 스마트 배전반(10)이 정상 작동하여 화재 위험도가 낮은 상태의 온도이며, 정상 온도에 대한 기준은 후술하기로 한다.
예를 들면, 정상 온도가 30도이고, 제1 온도 임계치는 100%인 경우, 연산부(10)는 스마트 배전반(10) 내의 온도가 60도를 초과하는지 여부를 판단할 수 있다.
스마트 배전반(10) 내의 온도가 정상 온도 대비 제1 온도 임계치를 초과하는 것으로 판단된 경우, 전력 사용량과 온도가 비례하여 증가하였는지 여부를 판단한다(S20).
전력 사용량은 주 차단기(110)와 일체로 형성된 전력 측정 센서(500)에서 측정된 전력 사용량일 수 있다. 스마트 배전반(10) 내의 온도가 증가하는 추세를 보임과 동시에 전력 사용량도 증가하는 추세를 보이면 비례한다고 볼 수 있으며, 수적으로 정확한 비율을 유지하며 전력 사용량과 온도가 증가한다는 의미는 아니다.
여기서, 전력 사용량과 온도가 비례하여 증가하는 것으로 확인된 경우 연산부(20)는 관리자 단말(30)(및/또는 외부 디스플레이)에 전력 사용량을 점검하라는 알람을 출력한다(S21). 전력 사용량과 온도가 비례하여 증가한다면, 온도의 증가는 스마트 배전반(10) 내의 문제라기보다는 전력 사용량의 과도한 증가에 기인하는 것으로 볼 수 있으므로 전력 사용량에 대하여 점검하라는 알람을 출력하는 것이다. 이를 통해, 관리자는 스마트 배전반(10) 내의 온도 상승에 대한 원인을 즉각적으로 파악하여 신속하게 문제를 해결할 수 있다.
반대로, 전력 사용량과 온도가 비례하지 않는 것으로 확인된 경우 연산부(20)는 관리자 단말(30)(및/또는 외부 디스플레이)에 스마트 배전반(10)을 점검하라는 알람을 출력한다(S22). 온도가 증가함에도 전력 사용량과 비례하지 않는다면, 온도의 증가는 스마트 배전반(10) 내의 문제 발생에 기인한다고 볼 수 있으므로 스마트 배전반(10)을 점검하라는 알람을 출력하는 것이다. 이를 통해, 관리자는 스마트 배전반(10) 내의 온도 상승에 대한 원인을 즉각적으로 파악하여 신속하게 문제를 해결할 수 있다.
한편, 스마트 배전반(10) 내의 온도가 정상 온도 대비 제1 온도 임계치를 초과하지 않는 것으로 판단된 경우, 스마트 배전반(10) 내의 온도가 정상 온도 대비 제2 온도 임계치를 초과하는지 여부를 판단한다(S30).
여기서, 제2 온도 임계치는 제1 온도 임계치보다 낮은 값을 가진다. 예를 들면, 정상 온도가 30도이고, 제1 온도 임계치는 100%이며, 제2 온도 임계치는 50%인 경우, 연산부(10)는 스마트 배전반(10) 내의 온도가 60도 이하의 범위에서 45도를 초과하는지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 제2 온도 임계치를 초과하는지 여부를 판단함으로써, 제1 온도 임계치를 넘어서는 정도의 심각한 온도의 상승은 아니더라도, 향후 문제가 화재 발생의 원인이 될 가능성이 있는 온도의 상승을 감지해낼 수 있다.
이후, 스마트 배전반(10) 내의 온도가 정상 온도 대비 제2 온도 임계치를 초과하는 것으로 판단된 경우, 전력 사용량과 온도가 비례하여 증가하였는지 여부를 판단한다(S40).
여기서, 전력 사용량과 온도가 비례하여 증가하는 것으로 확인된 경우 연산부(20)는 전력 사용량 이상 상태를 카운트한다(S41). 전술한 것과 마찬가지로 전력 사용량과 온도가 비례하여 증가한다면, 온도의 증가는 스마트 배전반(10) 내의 문제라기보다는 전력 사용량의 과도한 증가에 기인하는 것으로 볼 수 있으나, 제1 온도 임계치와 같은 급격한 온도 증가는 아닌 바 전력 사용량 이상 상태가 발생하였다는 사실 및 발생 시각만을 저장하는 것이다.
다음으로, 기 설정된 시간 내에 전력 사용량 이상 상태가 기 설정된 횟수를 초과하여 발생하였는지 여부를 판단한다(S50). 여기서, 기 설정된 시간은 3시간이며, 기 설정된 횟수는 2시간인 것으로 도시하였으나, 측정 횟수 및 원하는 민감도 등에 따라 자유롭게 설정할 수 있음은 물론이다.
여기서, 기 설정된 시간 내에 전력 사용량 이상 상태가 기 설정된 횟수를 초과하여 발생하였다면, 연산부(20)는 관리자 단말(30)(및/또는 외부 디스플레이)에 전력 사용량을 점검하라는 알람을 출력한다(S51). 즉, 제1 온도 임계치를 넘지는 않아 심각하지는 않으나, 제2 온도 임계치를 반복적으로 상회하는 온도 상승을 보이고 있어 충분히 문제가 될 수 있으며, 전력 사용량에 이상이 발생한 것이 온도 상승의 원인으로 보이는 만큼, 관리자에게 전력 사용량을 점검하라는 알람을 출력하는 것이다. 이를 통해, 이상 온도 상승에 대한 선제적이고 빠른 대처가 가능하여 스마트 배전반(10)의 화재 예방이 수행될 수 있다.
기 설정된 시간 내에 전력 사용량 이상 상태가 기 설정된 횟수를 초과하지 않았다면, 다시 처음으로 돌아가 온도 변화를 추적한다.
한편, 전력 사용량과 온도가 비례하여 증가하지는 않은 것으로 확인된 경우 연산부(20)는 배전반 이상 상태를 카운트한다(S42). 전술한 것과 마찬가지로 전력 사용량의 증가와 무관하게 온도가 증가한다면, 온도의 증가는 스마트 배전반(10) 내의 문제에 기인하는 것으로 볼 수 있으나, 제1 온도 임계치와 같은 급격한 온도 증가는 아닌 바 배전반 이상 상태가 발생하였다는 사실 및 발생 시각만을 저장하는 것이다.
다음으로, 기 설정된 시간 내에 배전반 이상 상태가 기 설정된 횟수를 초과하여 발생하였는지 여부를 판단한다(S60). 여기서, 기 설정된 시간은 3시간이며, 기 설정된 횟수는 2시간인 것으로 도시하였으나, 측정 횟수 및 원하는 민감도 등에 따라 자유롭게 설정할 수 있음은 물론이다.
여기서, 기 설정된 시간 내에 배전반 이상 상태가 기 설정된 횟수를 초과하여 발생하였다면, 연산부(20)는 관리자 단말(30)(및/또는 외부 디스플레이)에 배전반을 점검하라는 알람을 출력한다(S61). 즉, 제1 온도 임계치를 넘지는 않아 심각하지는 않으나, 제2 온도 임계치를 반복적으로 상회하는 온도 상승을 보이고 있어 충분히 문제가 될 수 있으며, 스마트 배전반(10)에 이상이 발생한 것이 온도 상승의 원인으로 보이는 만큼, 관리자에게 스마트 배전반(10)을 점검하라는 알람을 출력하는 것이다. 이를 통해, 이상 온도 상승에 대한 선제적이고 빠른 대처가 가능하여 스마트 배전반(10)의 화재 예방이 수행될 수 있다.
한편, 기 설정된 시간 내에 배전반 이상 상태가 기 설정된 횟수를 초과하지 않았다면, 다시 처음으로 돌아가 온도 변화를 추적한다.
이하에서는, 정상 온도의 결정 기준에 대하여 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명이 일 실시예에 따른 화재 예방 시스템의 온도 센서에서 측정된 날짜 및 시간대별 평균 온도를 기록한 그래프이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 화재 예방 시스템의 날짜 및 시간대별 정상 온도를 기록한 그래프이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 6월 2일의 시간대별 정상 온도는 6월 1일의 시간대별 평균 온도와 동일함을 확인할 수 있다. 마찬가지로, 6월 3일의 시간대별 정상 온도는 6월 2일의 시간대별 평균 온도와 동일함을 확인할 수 있다. 즉, 해당 날짜의 시간대별 정상 온도는, 전날 측정된 시간대별 정상 온도일 수 있다.
여기서, 1시간 단위의 평균 온도를 사용하였으나, 30분 단위, 15분 단위 등 다양한 단위 시간동안의 평균 온도를 사용할 수 있음은 물론이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 배전반을 도시한 도면이다.
도 8에 도시된 구성 중 도 1에 도시된 구성과 중복되는 구성에 대하여는 동일한 설명이 가능한 바, 해당 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 스마트 배전반(10)은 도 1에 도시된 실시예에 따른 스마트 배전반(10)과 비교하여 외부 온도 센서(15)를 더 포함한다. 즉, 스마트 배전반(10)의 내부 온도뿐만 아니라 스마트 배전반(10)의 외부 온도에 대한 측정도 수행할 수 있다. 이를 통해 정상 온도의 결정에 스마트 배전반(10)의 외부 온도에 대한 정보를 추가함으로써 화재 예방 시스템(1000)의 정확도를 높일 수 있다.
예를 들면, 외부 온도 센서에 의한 측정치를 통해 보정하기 전에, 10시~11시 구간의 정상 온도가 15도이고, 11시~12시 구간의 정상 온도가 18도라고 가정하자. 또한, 외부 온도 센서를 통해 측정된 10시~11시 구간의 평균 온도는 10도였고, 11시~12시 구간의 평균 온도는 20도였다고 가정하자.
여기서, 10시~11시 구간 대비 11시~12시 구간에 스마트 배전반(10) 외부의 온도는 2배가량 증가할 만큼 급격한 환경 변화가 나타났으므로, 정상 온도의 변화량도 2배로 증가하도록 보정할 수 있다. 즉, 보정 전의 경우 10시~11시 구간의 정상 온도가 15도였고, 11시~12시 구간의 정상 온도가 18도로 3도 증가하는 데 그쳤으나, 보정 후에는 11시~12시 구간의 정상 온도를 21도로 결정하여 기존 변화량의 2배인 6도만큼 증가시키도록 할 수 있다.
이를 통해 스마트 배전함(10) 외부의 환경 변화를 정상 온도 결정에 반영할 수 있으며, 더욱 정확한 화재 예방 효과를 얻어낼 수 있고, 잘못된 점검 알람이 출력되는 것을 방지할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 배전반을 도시한 도면이다.
도 9에 도시된 구성 중 도 2에 도시된 구성과 중복되는 구성에 대하여는 동일한 설명이 가능한 바, 해당 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 스마트 배전반(10)은 도 2에 도시된 스마트 배전반(10)과는 달리 복수의 온도 센서들, 즉, 제1 온도 센서(310), 제2 온도 센서(320) 및 제3 온도 센서(330)를 포함한다.
또한, 도시되지는 않았으나 전력 사용량 측정 센서는 주 차단기(110)가 아닌 각각의 분기 차단기(210)와 일체로 형성될 수 있다.
이를 통해, 스마트 분전함(10) 내부의 온도 상승을 영역별로 측정할 수 있어 온도 변화에 대한 민감도를 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 전략 사용량 측정 센서를 각각의 분기 차단기(210)와 일체로 형성되게 함으로써, 온도가 상승하는 영역에 배치된 분기 차단기(210)의 전력 사용량이 증가하는지 여부를 확인할 수 있으며, 문제가 되는 분기 차단기(210)를 조기에 검출해낼 수 있다.
여기서, 온도 상승이 발생한 영역에 배치된 분기 차단기(210)의 전력 사용량이 비례하여 증가하는 경우, 건물 내에서 해당 분기 차단기(210)로부터 전력을 제공받는 영역에 배치된 전기 제품에 문제가 생긴 경우로 특정이 가능하므로, 더욱 신속한 문제 해결이 가능할 수 있다.
또한, 온도 상승이 발생한 영역에 배치된 분기 차단기(210)의 전력 사용량이 비례하여 증가하지 않는 경우, 온도 상승이 발생한 영역에 배치된 분기 차단기(210)들 중 어느 하나에 문제가 발생한 것으로 특정이 가능하므로, 더욱 신속한 문제 해결이 가능할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화재 예방 시스템의 각 구성을 도시한 블록도이다.
도 10에 도시된 구성 중 도 3에 도시된 구성과 중복되는 구성에 대하여는 동일한 설명이 가능한 바, 해당 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 화재 예방 시스템(1000)은 도 3에 도시된 화재 예방 시스템(1000) 대비 외부 데이터베이스(50)를 더 포함한다.
본 실시예에 따른 외부 데이터베이스(50)는 스마트 배전반(10)이 설치된 지역의 날씨 정보를 연산부(20)로 제공할 수 있다.
연산부(20)는 제공받은 날씨 정보를 바탕으로, 해당 지역의 기온 변화량을 이용해 정상 온도를 보정할 수 있다. 즉, 해당 지역의 기온 변화량이 급격하다면, 정상 온도의 변화량도 그만큼 증가시켜 화재 예방 시스템의 정확도를 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서 본 발명의 범위는 이상에서 예시된 기술 사상의 변경물, 균등물 내지는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성요소는 변형하여 실시할 수 있다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 스마트 배전반
11: 베이스 패널
12: 외함
13: 도어
14: 외부 디스플레이
15: 외부 온도 센서
110: 주 차단기
120: 주 분배선
210: 분기 차단기
220: 분기 분배선
300: 온도 센서
400: 가스 감지 센서
500: 전력 측정 센서
20: 연산부
30: 관리자 단말
40: 네트워크
1000: 화재 예방 시스템

Claims (10)

  1. 내부 공간을 갖는 외함;
    상기 내부 공간에 배치되고 외부로부터 전력을 수신하여 주 분배선으로 제공하며 전력 측정 센서가 내장된 주 차단기;
    상기 내부 공간에 배치되고 상기 주 차단기로부터 다수의 보조 차단기로 전력을 제공하는 주 분배선;
    상기 내부 공간에 배치되고 상기 주 분배선으로부터 전력을 수신하여 다수의 분기 분배선으로 전력을 제공하며 전력 측정 센서가 내장된 분기 차단기;
    상기 내부 공간에 배치되어 상기 주 차단기, 주 분배선, 분기 차단기, 및 분기 분배선이 설치된 영역의 온도를 측정하는 제1 온도 센서;
    상기 외함 외부에 배치되는 제2 온도 센서; 및
    상기 내부 공간에 배치되고 가스 발생의 감지가 가능한 가스 감지 센서를 포함하되,
    상기 제1 온도 센서의 측정 결과, 정상 온도 대비 제1 온도 임계치를 초과하는 발열이 발생하고, 상기 전력 사용량과 발열이 비례하여 증가하는 경우 전력 사용에 대한 점검 알람을 출력하고,
    상기 제1 온도 센서의 측정 결과, 정상 온도 대비 상기 제1 온도 임계치를 초과하는 발열이 발생하고, 상기 전력 사용량과 발열이 비례하지 않는 경우 스마트 배전반에 대한 점검 알람을 출력하고,
    상기 제1 온도 센서의 측정 결과, 정상 온도 대비 상기 제1 온도 임계치를 초과하지 않지만, 제1 온도 임계치 보다 작은 제2 온도 임계치를 초과하는 발열이 발생하고, 상기 전력 사용량과 발열이 비례하여 증가하는 경우 상기 전력 사용량 이상 상태 발생 횟수를 카운팅하고,
    상기 전력 사용량 이상 상태 발생 횟수가 기 설정된 기간 내에 기 설정된 횟수를 초과하는 경우 전력 사용에 대한 점검 알람을 출력하고,
    상기 제1 온도 센서의 측정 결과, 정상 온도 대비 상기 제1 온도 임계치를 초과하지 않지만, 상기 제2 온도 임계치를 초과하는 발열이 발생하고, 상기 전력 사용량과 발열이 비례하지 않는 경우 상기 배전반 이상 상태 발생 횟수를 카운팅하고,
    상기 배전반 이상 상태 발생 횟수가 기 설정된 기간 내에 기 설정된 횟수를 초과하는 경우 상기 스마트 배전반에 대한 점검 알람을 출력하고,
    전날의 어느 제1 시간대에 제1 온도 센서에 의해 측정된 온도를, 다음날의 상기 제1 시간대의 정상 온도로 도출하고,
    전날의 상기 제1 시간대 다음의 제2 시간대에 제1 온도 센서에 의해 측정된 온도를, 다음날의 상기 제2 시간대의 정상 온도로 도출하며,
    상기 제2 시간대의 정상 온도는,
    상기 제1 시간대에 제2 온도 센서에 의해 측정된 온도에 대한, 상기 제2 시간대에 제2 온도 센서에 의해 측정된 온도에 대한 비율을,
    상기 도출된 제2 시간대의 정상 온도에서, 상기 도출된 제1 시간대의 정상 온도를 뺀 온도 차이에 곱하고,
    상기 곱한값을 상기 도출된 제1 시간대의 정상 온도에 더하여,
    상기 제2 시간대의 정상 온도가 보정되는,
    화재 예방이 가능한 스마트 배전반.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 온도 센서는 상기 분기 분배선의 배치에 따라 이격되어 복수개로 구비된 화재 예방이 가능한 스마트 배전반.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    전력 사용에 대한 점검 알람 및 상기 스마트 배전반에 대한 점검을 출력하는 관리자 단말을 더 포함하는 화재 예방이 가능한 스마트 배전반.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가스 감지 센서에 의해 상기 가스 발생이 감지되는 경우 스마트 배전반에 대한 점검 알람을 출력하는 화재 예방이 가능한 스마트 배전반.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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