KR102495472B1 - 표적가스 감지장치 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연소대상에 인가된 열에 의해 발생하는 가스를 감지하는 센서부(110) 및 상기 연소대상의 가스특성을 포함하는 가스감지요소와 센서부의 센서데이터를 이용하여 표적가스의 농도를 연산하는 제어부(240)를 포함하여, 상기 센서부는 연소대상의 위치를 고려하여 제어부와 분리 가능한 것을 특징으로 하는 표적가스 감지장치 및 그 방법을 개시한다.
Description
본 발명은 표적가스를 감지하는 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연소대상에서 발생하는 가스 중에서 표적가스를 감지하는 기술에 관한 것이다.
<가스센서의 특성에 관하여>
가스센서는 기체 중에 포함된 특정 성분의 가스를 감지하여 그 농도에 따라 적당한 전기신호로 변환하는 소자이다. 가스센서는 동작방식에 따라 전기화학시, 접촉연소식, 반도체식 및 광이온화식의 센서로 구분된다. 선행기술로 기재된 특허문헌은 반도체식 가스센서에 관한 것이다.
가스센서는 특정가스의 감지를 목적으로 제작된다. 그러나 가스센서는 특정가스에 대한 감도만 양호할 뿐 다른 가스도 동시에 감지하고, 유입되는 가스의 종류에 상관없이 전체적인 가스 농도만 측정이 가능하며, 특정가스의 선택도가 감소되는 문제점이 있다.
<연소대상의 가스농도에 관하여>
연소대상에 포함된 절연물은 인화점 또는 발화점 이하의 온도로 열을 받으면 불완전하게 연소되어 유독가스가 발생하고, 인화점 또는 발화점을 초과하는 온도로 열을 받으면 연기가 발생하면서 불로 번지게 된다.
불완전연소에 의해 발생하는 유독가스는 농도가 매우 낮을 수 있지만, 화재징후를 알아내는 지표로 적합한 가스이다. 따라서 미량의 가스농도별로 화재징후의 경고레벨을 구분할 수 있는 화재징후용 가스농도기준이 필요하다.
<감시영역에서 발생하는 가스에 관하여>
가스센서는 대기환경에서 공기오염원 감지, 운송용 기기에서 배기가스 감지, 의료에서 인체호흡 감지, 식품에서 휘발성유기화합물 감지, 군사에서 생화학적 가스 감지 및 방재에서 가연성 가스 감지 등 다양한 분야에서 사용되고 있다. 각 분야마다 특정 감시영역이 있고, 감시영역에 감지의 목적 또는 용도에 맞는 가스센서가 설치된다.
그러나 일부 감시영역은 감지의 목적 또는 용도에 맞는 특정가스 외의 가스도 발생하므로, 가스센서는 특정가스 외의 다른 가스도 함께 감지하여 특정가스의 농도를 정확하게 알아내기 어렵다.
예를 들어 절연물이 포함된 콘센트 또는 멀티탭을 구비한 가정에는 절연물의 열화에 의해 발생하는 가스 또는 공기질과 관련된 가스를 감지하는 가스센서가 설치된다. 그러나 가정에 설치된 가스센서는 절연물 또는 공기질에 발생하는 가스 이외에도 스킨과 향수 등 화장품, 열을 발생하는 전자기기, 가구, 용매 또는 페인트에서 방출되는 가스를 함께 감지하여 특정가스의 농도를 정확하게 알아내기 어렵다.
<절연물의 가스특성에 관하여>
전기기기에 사용되는 절연물은 전선, 도체 단자대이다. 전선은 전류가 흐르는 도체를 절연하여 감싸는 절연 피복재이고, 튜브는 전선의 끝을 전기 공급하는 도체에 접속하기 위하여 구리 재질의 압착 단자인 터미널을 포함하여 도체를 쉽게 절연하는 절연 피복재이며, 단자대는 압착 단자를 사용하여 접속한 도체를 고정하는 절연 피복재이다.
전선, 튜브 및 단자대는 서로가 절연하는 피복재이지만, 물질을 이루는 성분은 다르다. 전선, 튜브 및 단자대는 성분 또는 종류가 다르기 때문에, 열화에 의해 발생하는 가스가 서로 다를 수 있다. 또한 전선, 튜브 및 단자대는 서로의 성분이 다르기 때문에, 열화 온도 또는 정도에 따라 발생하는 가스가 전혀 다를 수 있다.
종래에는 전기기기의 도체에 피복된 절연물의 열화에 의해 발생하는 가스를 감지하고, 가스의 농도를 측정하여 화재징후를 판별하였다. 그러나 종래에는 가스센서가 절연물의 열화에 의해 발생하는 일산화탄소, 이산화탄소, 염화수소, 벤젠, 자일렌, 톨루엔, 포름알데히드 및 알코올 등 다수의 가스와 반응하여 특정가스의 농도를 알아내기 어렵다.
종래에는 절연물의 열화에 의해 발생하는 특정가스를 감지하여 화재징후를 판별하였다. 그러나 종래에는 절연물의 종류나 열화정도에 따라 발생하는 가스특성을 고려하지 않아 화재징후를 나타내는 특정가스의 선정 기준이 애매모호하거나 신뢰도가 낮다.
<도체에서 발생하는 가스에 관하여>
도체는 전기기기에서 전기를 공급하고, 절연물에 피복 가능하며, 전기적인 열과 수분에 의해 부식이 가능하고, 부식에 의해 가스가 발생한다. 부식은 산화, 탄화, 질화, 황화 또는 할로겐화에 의한 작용을 의미한다. 도체의 부식에 의해 발생하는 가스는 화재징후를 판별하기 위한 가스로 사용할 수 있다. 그러나 종래에는 도체의 부식에 의해 발생하는 가스와 절연물의 열화에 의해 발생하는 가스를 함께 이용하여 화재징후를 알아내는 기술이 없는 문제점이 있다.
<특정가스 감지에 관하여>
종래에는 특정가스에 대한 감도가 양호한 가스센서에서 측정한 가스농도를 기준으로 화재징후를 판별하였다. 그러나 종래에는 특정가스에 대한 감도가 좋아도 다른 가스도 동시에 감지하고, 특정가스 외 다른 가스도 함께 측정한 가스농도를 그대로 사용하여, 특정가스에 대한 가스농도의 정확도가 감소되는 문제점이 있다.
종래에는 같은 종류의 센서를 2개 이상 사용하여 가스농도의 오차를 감소시키고자 하였으나, 여전히 특정가스에 대한 가스농도를 연산하기 어려운 문제점이 있다.
종래에는 감시영역의 특정가스 외에 비특정가스 및 절연물의 종류나 열화정도에 따라 발생하는 가스특성을 고려하지 않으므로, 특정가스의 선택도를 높이기 위해 비특정가스를 감지하는 센서를 활용하지 못하는 문제점이 있다.
<가스센서의 범용적 사용여부에 관하여>
종래에는 가정 또는 산업체 등 감시영역의 환경이 서로 달라 서로 다른 가스센서를 설치해야 한다. 또한 종래에는 감시영역마다 동일한 특정가스를 감지하는 가스센서를 사용할 수 있지만, 각 감시영역에서 요구하는 가스센서의 세부적인 사양은 달라질 수 있기 때문에, 감시영역별로 가스센서를 범용적으로 사용하기 어렵다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 센서부가 연소대상의 위치를 고려하여 제어부와 분리 가능한 표적가스 감지장치 및 그 방법을 제공한다.
본 발명은 연소대상의 가스특성과 센서부의 센서간 가스반응관계를 포함하는 가스감지요소에 의해 생성된 센서구성정보를 표적가스 감시장치로부터 수신하고, 센서구성정보에 포함된 센서를 구동하는 표적가스 감지장치 및 그 방법을 제공한다.
본 발명은 연소대상에서 발생하는 가스 중에서 표적가스의 감지가 가능한 표적가스용 센서와 비표적가스의 감지가 가능한 선택도증가용 센서로 구성된 센서부를 구동하는 표적가스 감지장치 및 그 방법을 제공한다.
상기의 해결하고자 하는 과제를 위한 본 발명의 실시예에 따른 표적가스 감지장치는, 연소대상의 가스를 감지하는 센서부(110) 및 상기 연소대상의 가스특성을 포함하는 가스감지요소와 센서부의 센서데이터를 이용하여 표적가스의 농도를 연산하는 제어부(240)를 포함하여, 상기 센서부는 연소대상의 위치를 고려하여 제어부와 분리 가능한 것을 특징으로 한다.
상기 센서부는 표적가스의 존재유무 판별 및 표적가스의 농도연산의 오차를 보정하기 위한 오차보정센서를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제어부는 가스감지요소에 의해 생성된 센서구성정보를 생성하고, 상기 센서부는 센서구성정보를 이용하여 감시영역별 또는 연소대상별 가스특성에 매칭되는 센서를 구동시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 센서부가 포함된 표적가스 감지장치를 이용한 표적가스 감지 방법은, 연소대상에서 발생하는 가스 중 표적가스의 감지가 가능한 표적가스용 센서(111)와 비표적가스의 감지가 가능한 선택도증가용 센서(112)로 구성된 센서부를 구동하는 단계 및 상기 센서부에서 표적가스의 존재유무 판별과 농도연산을 위한 센서데이터를 생성하는 단계를 포함하여, 상기 선택도증가용 센서는 표적가스의 선택도 증가를 위해 사용된 것을 특징으로 한다.
상기 선택도증가용 센서는 설정된 가스농도의 표적가스에 반응하면서 비표적가스를 감지하는 제1 선택도증가용 센서(112-1) 및 설정된 가스농도의 표적가스에 미반응하면서 비표적가스를 감지하는 제2 선택도증가용 센서(112-2) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
설정된 가스농도의 표적가스에 반응하면서 비표적가스를 감지하는 선택도증가용 센서는, 상기 표적가스용 센서의 가스농도 보정과 백업용으로 사용이 가능한 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명은 센서부가 연소대상의 위치를 고려하여 제어부와 분리 가능하여 연소대상의 위치에 대응하여 센서부를 효율적으로 설치할 수 있고, 표적가스의 감지효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 감시영역별로 요구하는 센서의 세부적인 사양을 고려하여 센서를 구동시킬 수 있고, 구성된 센서를 이용하여 표적가스의 선택도를 향상시킬 수 있으며, 감시영역별로 센서를 범용적으로 재사용할 수 있다.
본 발명은 표적가스용 센서와 선택도증가용 센서로 구성된 센서부를 구동시켜 표적가스의 감지효율과 선택도를 향상시킬 수 있고, 설정된 가스농도의 표적가스에 반응하면서 비표적가스를 감지하는 제1 선택도증가용 센서를 통하여 가스농도 보정과 백업용으로 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표적가스 감시 시스템을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표적가스 감시 시스템을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 일체형의 표적가스 감시장치를 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 일체형의 표적가스 감시장치를 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 분리형의 표적가스 감시장치를 도시한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 표적가스 감지장치를 도시한 블록도이다.
도 7은 연소대상의 구성요소를 계층적 관계로 도시한 예이다.
도 8은 가스감지요소의 종류와 특성을 도시한 예이다.
도 9는 80℃에서 전선에 대한 열탈리 가스크로마토그라피의 분석결과를 도시한 예이다.
도 10은 100℃에서 전선에 대한 열탈리 가스크로마토그라피의 분석결과를 도시한 예이다.
도 11은 분해능이 다른 수소센서의 출력특성을 도시한 예이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 선택성의 센서로 구성된 센서부를 도시한 블록도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 분해능의 센서로 구성된 센서부를 도시한 블록도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 분리형으로 제작된 표적가스 감시장치를 도시한 블록도이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 일체형으로 제작된 표적가스 감시장치를 도시한 블록도이다.
도 16은 도 14 또는 도 15의 제어부를 상세하게 도시한 블록도이다.
도 17은 연소대상을 등록하는 화면을 도시한 예이다.
도 18은 감시영역을 등록하는 화면을 도시한 예이다.
도 19는 선택성의 센서로 구성된 센서부를 이용하여 표적가스의 존재유무 판별, 농도연산 및 경고레벨 결정하는 예를 도시한 것이다.
도 20은 분해능의 센서로 구성된 센서부를 이용하여 표적가스의 존재유무 판별, 농도연산 및 경고레벨 결정하는 예를 도시한 것이다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 표적가스 서비스 제공서버를 도시한 블록도이다.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 표적가스 서비스 제공방법을 도시한 흐름도이다.
도 23은 본 발명의 실시예에 따른 표적가스 감시방법을 도시한 흐름도이다.
도 24는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표적가스 감시방법을 도시한 흐름도이다.
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 표적가스 감지방법을 도시한 흐름도이다.
도 26은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표적가스 감지방법을 도시한 흐름도이다.
도 27은 본 발명의 실시예에 따른 가스레인지의 가스배관에 설치된 표적가스 감시장치를 도시한 것이다.
도 28은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스레인지의 가스배관에 설치된 표적가스 감시장치를 도시한 것이다.
도 29는 본 발명의 실시예에 따른 도체 접속부분의 절연물의 상부에 설치된 표적가스 감시장치를 도시한 것이다.
도 30은 본 발명의 실시예에 따른 지지부재에 고정된 표적가스 감시장치를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표적가스 감시 시스템을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 일체형의 표적가스 감시장치를 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 일체형의 표적가스 감시장치를 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 분리형의 표적가스 감시장치를 도시한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 표적가스 감지장치를 도시한 블록도이다.
도 7은 연소대상의 구성요소를 계층적 관계로 도시한 예이다.
도 8은 가스감지요소의 종류와 특성을 도시한 예이다.
도 9는 80℃에서 전선에 대한 열탈리 가스크로마토그라피의 분석결과를 도시한 예이다.
도 10은 100℃에서 전선에 대한 열탈리 가스크로마토그라피의 분석결과를 도시한 예이다.
도 11은 분해능이 다른 수소센서의 출력특성을 도시한 예이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 선택성의 센서로 구성된 센서부를 도시한 블록도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 분해능의 센서로 구성된 센서부를 도시한 블록도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 분리형으로 제작된 표적가스 감시장치를 도시한 블록도이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 일체형으로 제작된 표적가스 감시장치를 도시한 블록도이다.
도 16은 도 14 또는 도 15의 제어부를 상세하게 도시한 블록도이다.
도 17은 연소대상을 등록하는 화면을 도시한 예이다.
도 18은 감시영역을 등록하는 화면을 도시한 예이다.
도 19는 선택성의 센서로 구성된 센서부를 이용하여 표적가스의 존재유무 판별, 농도연산 및 경고레벨 결정하는 예를 도시한 것이다.
도 20은 분해능의 센서로 구성된 센서부를 이용하여 표적가스의 존재유무 판별, 농도연산 및 경고레벨 결정하는 예를 도시한 것이다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 표적가스 서비스 제공서버를 도시한 블록도이다.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 표적가스 서비스 제공방법을 도시한 흐름도이다.
도 23은 본 발명의 실시예에 따른 표적가스 감시방법을 도시한 흐름도이다.
도 24는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표적가스 감시방법을 도시한 흐름도이다.
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 표적가스 감지방법을 도시한 흐름도이다.
도 26은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표적가스 감지방법을 도시한 흐름도이다.
도 27은 본 발명의 실시예에 따른 가스레인지의 가스배관에 설치된 표적가스 감시장치를 도시한 것이다.
도 28은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스레인지의 가스배관에 설치된 표적가스 감시장치를 도시한 것이다.
도 29는 본 발명의 실시예에 따른 도체 접속부분의 절연물의 상부에 설치된 표적가스 감시장치를 도시한 것이다.
도 30은 본 발명의 실시예에 따른 지지부재에 고정된 표적가스 감시장치를 도시한 것이다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표적가스 감시 시스템을 도시한 블록도로서, 표적가스 감시 시스템(10)은 표적가스 감지장치(100), 표적가스 감시장치(200) 및 표적가스 서비스 제공서버(300)를 포함한다.
표적가스 감지장치(100)는 감시영역에서 발생하는 가스를 감지하고, 표적가스 감시장치(200)는 표적가스 감지장치(100)에서 생성된 센서데이터를 분석하여 감시영역에서 발생하는 가스 중에서 표적가스의 농도를 연산하며, 표적가스 서비스 제공서버(300)는 센서데이터의 분석에 필요한 정보를 생성하여 표적가스 감시장치(200) 또는 앱스토어(400)에게 제공한다. 앱스토어(400)는 표적가스 서비스 제공서버(300)로부터 표적가스 감시를 위한 애플리케이션을 수신하고, 표적가스 감시장치(200) 또는 스마트폰(미도시)에게 상기 애플리케이션을 제공이 가능하다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표적가스 감시 시스템을 도시한 블록도로서, 표적가스 감지장치(100)와 표적가스 감시장치(200)는 분리형 또는 일체형으로 제작되고, 감시영역에 위치한다. 표적가스 감시장치(200)는 분리형으로 제작되면 감시영역과 소정거리 이격된 위치에 형성될 수 있다. 감시영역은 연소대상이 위치하고, 연소대상은 가연성 가스를 발생하는 대상, 불완전연소(열화)에 의해 가스를 발생하는 대상 또는 부식에 의해 가스를 발생하는 대상이다. 표적가스 서비스 제공서버(300)는 원격지역에 위치한다. 원격지역은 감시영역과 소정거리 이격된 지역이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 일체형의 표적가스 감시장치를 도시한 블록도로서, 표적가스 감시장치(200)는 일체형으로 제작되면 표적가스 감지장치(100)의 센서부(110)가 포함된다.
일체형의 표적가스 감시장치(200)는 근거리 감시영역에 형성될 수 있다. 감시영역은 복수의 영역으로 구분될 수 있다. 감시영역은 표적가스 감시장치(200)에 인접한 근거리 감시영역 및 표적가스 감시장치(200)와 소정거리로 이격된 원거리 감시영역을 포함할 수 있다.
표적가스 감지장치(100)는 가스감지를 위한 가스유로공간에 형성되고, 근거리 감시영역에 존재하는 공기보다 가벼운 가스가 가스유로공간에 자동적으로 유입되어 근거리 감시영역의 가스를 감지할 수 있다.
표적가스 감시장치(200)는 가스나 공기의 압력을 조절하는 조절수단을 이용하여 원거리 감시영역에서 발생하는 가스를 가스유로공간에 유입시킬 수 있고, 원거리 감시영역의 가스를 감지할 수 있다.
본 발명은 근거리 감시영역에서 가스가 유입되는 통로의 개폐를 제어하고, 원거리 감시영역에서 유입되는 가스나 공기의 압력을 제어하여 가스유로공간의 가스분위기 전환을 제공할 수 있고, 하나의 표적가스 감시장치(100)로 복수의 감시영역의 가스를 감지할 수 있으며, 가스감지를 위한 부품수량을 감소시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 일체형의 표적가스 감시장치를 도시한 블록도로서, 원거리 감시영역에는 표적가스 감지장치(100)가 형성될 수 있다. 표적가스 감시장치(200)와 표적가스 감지장치(100)는 유선 또는 무선을 통하여 통신을 수행한다. 무선통신은 블루투스, 와이파이, 적외선 또는 센서네트워크 통신일 수 있고, 다양한 통신일 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 분리형의 표적가스 감시장치를 도시한 블록도로서, 표적가스 감지장치(100)는 감시영역별로 형성될 수 있고, 표적가스 감시장치(200)는 감시영역 또는 표적가스 감지장치(100)와 소정거리 이격된 위치에 형성될 수 있다. 표적가스 감지장치(100)와 표적가스 감시장치(200)는 유선 또는 무선을 통하여 통신을 수행한다. 예를 들어 표적가스 감시장치(200)는 는 IoT 통신을 통하여 표적가스 감시장치(200)로부터 센서데이터를 수신하고, 사용자의 단말기에게 센서데이터를 이용한 다양한 정보를 제공한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 표적가스 감지장치를 도시한 블록도로서, 표적가스 감지장치(100)는 센서부(110) 및 유무선 접속부(120)를 포함한다. 센서부(110)는 감시영역에 위치한 연소대상에서 발생하는 가스 중에서 표적가스의 농도연산을 위한 복수의 센서를 포함한다.
센서는 가스를 감지하는 가스센서이다. 또한 본 발명에서 센서는 온도센서 또는 습도센서의 기능을 포함할 수 있고, 감시영역의 환경을 감지하기 위한 다양한 센서의 기능을 포함할 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.
센서는 가스를 감지하는 목적에 대응하여 다양한 감시영역에 설치가 가능하다. 가스를 감지하는 목적은 감시영역의 화재징후 판별, 공기질 측정, 인체의 호흡측정, 생화학적 유독가스감지 또는 식품 가스감지로 구분될 수 있고, 감시영역의 환경과 감지 용도에 따라 다양할 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.
감시영역은 가스를 감지하는 목적에 대응하여 다양한 환경일 수 있다. 예를 들어 감시영역은 가정, 사무실, 공장, 상가시설, 송배전시설, 가스정압시설, 발전시설 또는 EES와 같은 에너지저장시설이고, 다양한 영역일 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.
감시영역에는 연소대상과 비연소대상이 형성될 수 있다. 연소대상은 가스를 감지하는 목적에 필요한 대상이고, 비연소대상은 가스를 감지하는 목적에 불필요한 대상이다. 예를 들어 가정에서 연소대상은 화재징후와 관련된 가스를 감지하는 목적으로 콘센트나 멀티탭과 같은 절연물의 열화에 의해 가스 발생이 가능한 대상이고, 비연소대상은 화장품이나 향수 등 화재징후와 관련된 가스를 감지하는 목적에 불필요한 대상이다.
도 7은 연소대상의 구성요소를 계층적 관계로 도시한 예로서, 연소대상은 가연성 물질, 금속 및 비금속을 포함할 수 있다. 가연성 물질은 자체가 가스이고, 금속은 산화/환원의 연소반응에 의해 가스를 발생하며, 비금속은 열화, 열분해 또는 불완전연소에 의해 가스를 발생한다.
가연성 물질은 산소 또는 공기와 혼합되어 점화했을 때 연소되는 물질이다. 가연성 물질은 기체, 액체 및 고체 상태의 물질로 구분된다. 예를 들어 기체의 가연성 물질은 LNG 또는 LPG 가스이고, 액체의 가연성 물질은 석유이며, 고체의 가연성 물질은 석탄이다.
금속은 산화/환원 반응에 의해 연소반응 발생하는 부식대상으로서 전기가 통하는 도체일 수 있고, 대표적으로 구리, 철 또는 은이다. 금속은 부식에 의해 전기적인 열과 수분에 의해 부식이 가능하며, 부식에 의해 가스가 발생한다. 부식은 부식은 산화, 탄화, 질화, 황화 또는 할로겐화에 의한 작용을 의미한다. 부식대상은 화학적, 기계적 또는 고온의 영향에 의해 부식이 발생한다. 도체의 부식에 의해 발생하는 가스는 화재징후를 판별하기 위한 가스로 사용될 수 있다. 예를 들어 전기가 통하는 구리는 열과 수분에 반응하여 산화구리로 변하고, 산화과정에서 수소가스가 발생한다. 수소가스는 화재징후를 판별하기 위한 가스로 사용될 수 있다.
비금속은 열화대상으로서 열화에 의해 가스가 발생한다. 열화대상은 화학적, 기계적 또는 고온의 영향에 의해 열화가 발생한다. 비금속은 금속의 성질을 가지지 않은 물질로서, 대표적으로 플라스틱, 천, 나무 또는 스티로폼이다. 비금속은 성분에 따라 다양한 가스를 발생하고, 불완전연소와 완전연소에 따라 발생하는 가스의 종류가 다를 수 있으며, 불완전연소 또는 열화정도에 따라 발생하는 가스의 종류가 다를 수 있다. 열화대상의 열화에 의해 발생하는 가스는 화재징후를 판별하기 위한 중요한 가스감지요소가 된다.
도 8은 가스감지요소의 종류와 특성을 도시한 예로서, 가스감지요소는 연소대상과 관련하여 화재징후 판별을 위한 화재징후요소를 포함한다. 본 발명은 연소대상 외에도 측정대상을 더 포함할 수 있고, 측정대상은 가스감지의 목적에 대응하여 연소대상도 함께 포함할 수 있다.
가스감지요소는 측정대상과 관련하여 공기질 측정을 위한 공기질측정요소, 인체의 호흡측정을 위한 호흡측정요소 또는 군사적 용도인 생화학적감지요소를 더 포함할 수 있다. 가스감지요소는 측정대상과 관련하여 유독 가스감지를 위한 유독가스감지요소 또는 식품가스감지요소를 더 포함할 수 있고, 가스감지 목적 또는 연소대상의 가스특성에 대응하여 다양한 감지요소를 포함할 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. 예를 들어 연소대상에 포함된 절연물은 열화에 의해 가스가 발생하고, 절연물의 열화에 의해 발생하는 가스는 공기질을 측정하기 위한 측정대상이 되기도 한다.
가스감지요소의 특성은 연소대상별 가스특성, 감시영역별 가스특성, 센서별 가스특성, 센서간 가스반응관계 및 연소대상과 센서간의 가스매칭을 포함할 수 있다.
각각의 감시영역은 연소대상뿐만 아니라 비연소대상도 존재할 수 있으므로, 비연소대상의 가스특성을 포함할 수 있다. 각각의 센서는 고유의 선택성이나 분해능을 가질 수 있고, 고유의 가스특성을 가질 수 있다. 각각의 센서는 특정 가스에 반응하고 다른 특정 가스에 미반응하는 가스반응관계에 관한 특성을 가질 수 있다. 본 발명은 연소대상에서 발생하는 가스와 센서에서 감지 가능한 가스가 서로 매칭되어야 감시영역에서의 가스 감시가 가능하다.
본 발명은 가스감지요소를 이용하여 표적가스의 설정, 표적가스의 존재유무 판별, 표적가스의 농도연산 및 가스 감지목적에 따른 경고레벨 판별 중 적어도 하나를 수행할 수 있다. 이하 도 9와 10을 참조하여 연소대상별 가스특성을 좀 더 자세히 설명하기로 한다.
도 9는 80℃에서 전선에 대한 열탈리 가스크로마토그라피의 분석결과를 도시한 예이고, 도 10은 100℃에서 전선에 대한 열탈리 가스크로마토그라피의 분석결과를 도시한 예이다. 전선의 열탈리 가스크로마토그라피 분석은 전선의 열화에 의해 발생하는 가스의 성분을 분석하고, 열분해기(pyrolyzer)를 이용하여 설정된 열화온도에서 10분간 열탈리하는 조건에서 이루어지며, 5% disphenly과 95% dimethylpolysiloxane의 고정상으로 구성된 capillary 컬럼이 이용된다. 전선은 전류가 흐르는 금속과 같은 도체를 전하여 감싸는 절연 피복재이고, 열화대상에 포함된다.
도 9 및 도 10을 참조하면 전선은 80℃와 100℃에서 Propylcyclopentane과 Toluene이 발생하고, 80℃에서 Tridecene이 발생하였으며, Toluene의 가스량이 제일 높다. 열탈리 가스크로마토그라피의 분석결과에 따르면 열화대상은 열화온도에 따라 발생하는 가스가 다름을 확인할 수 있다. 표적가스는 열화온도별로 모두 발생하고, 가스량이 제일 높은 Toluene이 바람직할 수 있다.
도 9 및 도 10을 참조하면 연소대상은 가열온도와 시간에 따라 발생하는 가스의 종류가 다를 수 있고, 가스의 농도가 다를 수 있으며, 인화 또는 발화점 이하에서 발생하는 가스의 종류와 농도에 대한 고유한 특성을 가질 수 있다.
종래에는 연소대상의 열화에 의해 발생하는 다양한 가스에 반응하여 정확하게 전기화재의 징후를 판별하기 어렵다. 본 발명은 다양한 가스 중에서 화재징후를 나타내는 표적가스를 설정함으로써, 화재징후의 판별 정확도를 더욱 향상시킬 수 있다.
표적가스는 연소대상에서 발생하는 가스 중에서 가스감지요소와 관련된 가스이고, 가스감지의 목적 또는 효과를 달성하기 위해 설정된 가스이다.
센서부(110)는 선택성이 다른 복수의 센서로 구성될 수 있다. 선택성이 다르다는 것은 센서에 입력되는 여러 변수 중에서 원하는 변수만 선택적으로 감지하는 것이 다르다는 것을 의미한다. 예를 들어 반도체식 가스센서는 금속산화물의 종류를 달리하거나, 동일한 금속산화물을 사용하더라도 촉매성분이나 촉매량을 달리함으로써, 표면에 흡착되는 가스의 선택성을 다르게 할 수 있다.
센서부(110)는 분해능이 다른 복수의 센서로 구성될 수 있다. 분해능이 다르다는 것은 센서가 검출할 수 있는 최소 입력 증분이 다르다는 것을 의미한다. 이하 도 11을 참조하여 분해능 또는 선택성에 따른 센서간 가스반응관계를 자세히 설명하기로 한다.
도 11은 분해능이 다른 수소센서의 출력특성을 도시한 예로서, 제1 수소센서는 0~100[ppm], 제2 수소센서는 10~1000[ppm] 제3 수소센서는 1000~10000[ppm] 영역에서 양호한 분해능과 큰 출력전압을 보이고 있다.
본 발명은 표적가스에 대하여 분해능이 다양한 복수의 센서를 사용하여 표적가스의 선택도를 향상시킬 수 있다. 또한 본 발명은 표적가스를 감지하는 센서가 표적가스뿐만 아니라 다른 가스도 함께 감지할 수 있으므로, 선택성이 다른 복수의 센서를 사용할 수 있고, 선택성이 다양한 복수의 센서를 사용하여 표적가스의 선택도를 더욱 향상시킬 수 있다.
가스감지의 목적 등 연소대상의 가스특성에 따라 표적가스의 설정은 매우 중요하다. 예를 들어 공기질측정요소에서 표적가스는 이산화탄소나 일산화탄소일 수 있고, 화재징후요소에서 표적가스는 이산화탄소나 일산탄소가 아닌 톨루엔이 될 수 있다.
더욱 상세하게는 이산화탄소를 화재징후의 표적가스로 설정하기 어려운 이유는, 열화대상이 완전연소될 때 이산화탄소가 발생하고, 화재 이미 발생된 상태가 되기 때문이다. 또한 일산화탄소를 화재징후의 표적가스로 설정가능하지만, 인체의 호흡 또는 일반 환경에서 발생 가능한 가스이기 때문에 가정환경에서 화재징후를 판별하기 어려운 가스일 수 있다. 또한 톨루엔을 화재징후의 표적가스로 설정하는 이유는, 불완전연소 또는 열분해에 의해 발생하는 가스이고, 열화온도에 따라 모두 발생하는 가스이기 때문이다.
연소대상에 포함된 일부는 무독성의 절연물을 포함한다. 무독성의 절연물은 순수 탄화수소 베이스의 폴리머를 포함하고, 연소 과정에서 도체의 부식과 관련된 유독가스를 제외한 일산화탄소, 이산화탄소 또는 수증기를 발생한다. 이 때 표적가스는 불완전연소에서 발생하는 일산화탄소가 될 수 있고, 가정이 아닌 전기시설의 환경에서 사용 가능한 가스일 수 있다. 예를 들어 무독성의 절연물은 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)이다.
연소대상의 가스특성에 대응하는 가스를 센서에서 감지해야 하므로, 연소대상과 센서의 가스매칭에 따라 표적가스가 설정되어야 한다. 또한 분해능 또는 선택성 등 표적가스의 선택도 증가를 위해 센서별 가스특성에 따라 표적가스가 설정되어야 한다. 또한 감시영역에 비연소대상이 형성될 수 있으므로, 비연소대상에서 발생하는 가스와 구별되는 감시영역의 가스특성에 따라 표적가스가 설정되어야 한다.
다시 도 6을 참조하면 유무선 접속부(120)는 가스감지요소에 의해 생성된 센서구성정보를 표적가스 감시장치로부터 수신하고, 센서부(110) 센서구성정보에 포함된 센서를 구동시킨다. 표적가스 감지장치(100)는 전원 공급부(130)를 더 포함할 수 있고, 전원 공급부(130)는 센서요소정보에 포함된 센서에게 전원을 공급한다. 센서요소정보는 가스감지요소와 관련된 가스를 감지하는 센서에 관한 정보이다.
센서부(110)는 표적가스의 존재유무 판별과 농도연산을 위한 센서데이터를 생성한다. 센서데이터를 이용하는 내용은 표적가스 감시장치(200)에서 설명하기로 한다.
표적가스 감지장치(100)는 감시영역별 또는 연소대상별 가스특성에 맞는 센서를 구동하기 위해 센서의 탈부착 기능을 제공하는 탈부착부(140)를 더 포함할 수 있다. 탈부착부(140)는 복수의 센서를 탈부착하기 위해 어레이 형태로 제작될 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 선택성의 센서로 구성된 센서부를 도시한 블록도로서, 센서부(110)는 표적가스용 센서(111) 및 선택도증가용 센서(112)를 포함한다. 표적가스용 센서(111)는 연소대상에서 발생하는 가스 중에서 표적가스의 감지가 가능하고, 선택도증가용 센서(112)는 비표적가스의 감지가 가능하다. 표적가스용 센서(111)는 표적가스 감도가 매우 높지만 다른 가스도 함께 감지 가능하므로, 선택도증가용 센서(112)는 표적가스의 선택도 증가를 위해 사용된다.
선택도증가용 센서(112)는 설정된 가스농도의 표적가스에 반응하면서 비표적가스를 감지하는 제1 선택도증가용 센서(112-1) 및 설정된 가스농도의 표적가스에 미반응하면서 비표적가스를 감지하는 제2 선택도증가용 센서(112-2)를 포함한다. 제1 선택도증가용 센서(112-1)는 표적가스의 감지가 가능하여 표적가스용 센서의 가스농도 보정과 백업용으로 사용 가능하다.
표적가스용 센서(111) 및 선택도증가용 센서(112)를 이용하여 표적가스의 존재유무를 판별하는 것과 표적가스의 농도를 연산하는 것은, 표적가스 감시장치(200)에서 설명하기로 한다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 분해능의 센서로 구성된 센서부를 도시한 블록도로서, 센서부(110)는 분해능이 서로 다른 복수의 센서를 포함할 수 있다. 분해능이 서로 다른 복수의 센서는 저농도 센서(110-1), 중농도 센서(110-2) 및 고농도 센서(110-3)이다. 저농도 센서(110-1), 중농도 센서(110-2) 및 고농도 센서(110-3)는 표적가스용 센서(111) 또는 선택도증가용 센서(112)에 포함될 수 있다. 분해능에 대한 설명은 도11을 참조하기로 한다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 분리형으로 제작된 표적가스 감시장치를 도시한 블록도로서, 표적가스 감시장치(200)는 표적가스 감지장치(100)와 분리될 수 있다. 표적가스 감시장치(200) 감시영역 또는 원격영역에 고정되어 설치될 수 있고, 스마트폰 또는 안전검사기 등 휴대형 장치일 수 있다. 표적가스 감지장치(100)는 감시영역에 고정되어 설치될 수 있고, 휴대형 장치에 탈부착될 수 있다.
표적가스 감시장치(200)는 제어부(240)를 포함한다. 제어부(240)는 연소대상의 가스특성과 센서부의 센서간 가스반응관계를 포함하는 가스감지요소에 기반하여 표적가스의 설정을 위한 설정기준, 표적가스의 존재유무 판별을 위한 판별기준 및 표적가스의 농도연산을 위한 농도연산기준이 설정된다. 설정기준, 판별기준 및 농도연산기준은 제어부(240) 또는 표적가스 서비스 제공서버(300)에서 설정될 수 있다. 제어부(240) 또는 표적가스 서비스 제공서버(300)는 표적가스의 농도별로 경고레벨을 설정할 수 있다.
제어부(240)는 센서부(110)에서 측정된 센서데이터를 판별기준과 농도연산기준에 적용하여 표적가스의 존재유무 판별과 농도연산을 수행하고, 표적가스의 농도에 따른 경고레벨을 결정한다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 일체형으로 제작된 표적가스 감시장치를 도시한 블록도로서, 표적가스 감시장치(200)는 표적가스 감지장치(100)와 일체형으로 제작될 수 있다. 표적가스 감시장치(200)는 감시영역에 고정되어 설치될 수 있고, 휴대형 장치에 탈부착될 수 있으며, 표적가스 감지장치(100)와 분리될 수 있다.
도 16은 도 14 또는 도 15의 제어부를 상세하게 도시한 블록도로서, 제어부(240)는 등록부(250), 설정부(260) 및 판별부(270)를 포함할 수 있다. 등록부(250), 설정부(260) 및 판별부(270)의 동작은 독립적을 수행될 수 있고, 표적가스 서비스 제공서버(300)에 의해 수행될 수 있다.
등록부(250)는 가스감지요소를 등록하기 위하여 센서 등록부(251), 연소대상 등록부(252) 및 감시영역 등록부(253)를 포함할 수 있다.
도 17은 연소대상을 등록하는 화면을 도시한 예로서, 등록부(250)는 연소대상 및 측정대상을 포함하는 연소대상을 등록할 수 있다. 도 17은 사용자가 연소대상을 선택하고, 연소대상을 선택하며, 연소대상에 대응하는 비금속을 선택하고, 비금속 중에서 절연물에 해당하는 열가소성 플라스틱을 선택하며, 열가소성 플라스틱에서 일반 항목을 선택하며, 일반의 속성에 포함된 다수의 가스 중에서 톨루엔을 표적가스로 보여주는 화면을 도시한 것이다.
연소대상의 기본적인 등록은 표적가스 서비스 제공서버(300)에서 제공된다. 등록부(250)는 사용자의 선택정보를 수신하여 연소대상의 속성을 수정할 수 있다.
등록부(250)는 연소대상의 종류 또는 성분이 다르고, 가열온도와 시간 등 열화정도에 따라 발생하는 가스가 전혀 다를 수 있기 때문에, 연소대상별로 발생하는 가스 또는 표적가스를 등록하는 것이다.
도 18은 감시영역을 등록하는 화면을 도시한 예로서, 감시영역은 가정, 사무실, 공장, 상가시설, 송배전시설, 가스정압시설, 발전시설 또는 EES와 같은 에너지저장시설이고, 다양한 영역일 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.
도 18은 사용자가 감시영역의 송배전시설을 선택하고, 송배전시설에서 고압배전반을 선택하며, 감시영역에 위치한 대상 중에서 열화대상을 선택하는 화면을 도시한 것이다.
본 발명은 기본적인 가스감지요소를 제공하고, 사용자 맞춤형으로 가스감지요소의 선택을 제공함으로써, 사용자가 쉽게 표적가스 또는 감시영역을 설정할 수 있고, 사용자가 보유한 센서를 범용적으로 사용할 수 있으며, 표적가스의 감지효율 또는 선택도를 향상시킬 수 있다.
설정부(260)는 표적가스의 설정하기 위한 표적가스 설정부(261), 표적가스의 판별기준과 농도연산기준을 설정하기 위한 기준 설정부(262) 및 표적가스의 농도에 따른 경고레벨 또는 경고알림을 설정하기 위한 경고알림 설정부(263)를 포함할 수 있다.
표적가스 설정부(261)는 연소대상의 가스특성과 센서부(110)의 센서간 가스반응관계를 포함하는 가스감지요소를 설정하고, 가스감지요소의 특성 또는 각각의 가스감지요소간 상관성에 의해 선택된 표적가스를 설정한다. 센서간 가스반응관계는 분해능 또는 선택성에 따른 가스반응관계이며, 도 9 내지 도 11을 참조하기로 한다.
표적가스 설정부(261)는 연소대상에 포함된 열화대상의 열화정도에 따라 발생하는 가스특성을 분석하기 위한 구간별 열화온도 가스분석을 이용하여 열화대상의 표적가스를 설정할 수 있다. 구간별 열화온도 가스분석은 설정된 구간별 가열온도와 시간에 대응하여 연소대상의 가스특성을 분석하는 것으로서, 도 9와 도 10의 설명을 참조하기로 한다.
표적가스 감시장치(240)는 통신부(210), 저장부(220) 및 표시부(230)를 더 포함할 수 있다. 표적가스 설정부(261)는 사용자의 선택에 의해 이뤄질 수 있다. 통신부(210) 또는 표시부(230)는 가스감지요소를 선택하는 선택정보를 수신하고, 표적가스 설정부(161)는 선택정보를 기반으로 표적가스를 설정하며, 저장부(220)는 표적가스 설정에 관한 정보를 저장한다.
제어부(250)는 선택정보에 의해 추출된 자동선택 센서구성정보 또는 사용자 선택에 의해 수신된 수동선택 센서구성정보에 대응하는 센서를 제어하여 선택된 감시영역을 모니터링할 수 있다.
기준 설정부(262)는 표적가스의 감지특성을 갖는 표적가스용 센서군을 생성하고, 표적가스용 센서군의 분해능에 따른 가스반응관계에 대하여 농도분포 출력패턴과 구간별 농도가중치를 생성할 수 있다. 농도분포 출력패턴은 판별기준에 포함되고, 구간별 농도가중치는 농도연산기준에 포함된다. 농도분포 출력패턴과 구간별 농도가중치에 대한 설명은 도 11을 참조하기로 한다.
기준 설정부(262)는 표적가스용 센서와 선택도증가용 센서 간의 선택성에 따른 가스반응관계에 대하여 가스별 상관패턴과 가스별 농도가중치를 생성할 수 있다. 가스별 상관패턴은 판별기준에 포함되고, 가스별 농도가중치는 농도연산기준에 포함된다. 가스별 상관패턴과 가스별 농도가중치에 대한 설명은 도 9와 도 10을 참조하기로 한다.
기준 설정부(262)는 연소대상과 비연소대상에서 함께 발생 가능한 가스를 표적가스에서 제외시키는 설정기준을 생성할 수 있다. 예를 들어 가정의 연소대상에 포함된 열화대상에서 플라스틱의 열화에 의해 발생하는 가스는 알코올을 포함할 수 있고, 향수나 화장품에서 발생하는 가스도 알코올을 포함할 수 있으므로, 표적가스를 알코올로 설정한다면 가정에서의 화재징후를 정확하게 판별하기 어려울 수 있다.
본 발명은 감시영역별로 연소대상과 비연소대상에서 함께 발생 가능한 가스를 표적가스에서 제외시켜 표적가스의 선택도 또는 감지효율을 향상시킬 수 있다.
경고알림 설정부(263)는 표적가스의 농도별로 경고레벨을 설정할 수 있고, 경고알림의 수단을 설정할 수 있다. 본 발명은 경고를 알리는 수단을 LED 점등의 표시방식, 문자전송의 통신방식 또는 음량의 출력방식일 수 있고, 다양한 방식으로 경고를 알릴 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. 경고알림 설정부(263)는 저장부(220)를 통하여 설정된 사항을 경고알림정보로 저장할 수 있다.
판별부(270)는 센서부(110)의 센서데이터를 표적가스의 판별기준, 농도연산기준 및 경고알림정보에 적용하여 표적가스의 존재유무 판별, 농도연산 및 경고레벨 결정을 수행하기 위하여 표적가스 판별부(271), 농도 판별부(272) 및 경고레벨 판별부(273)를 포함할 수 있다.
도 19는 선택성의 센서로 구성된 센서부를 이용하여 표적가스의 존재유무 판별, 농도연산 및 경고레벨 결정하는 예를 도시한 것으로서, 제1 센서는 표적가스용 센서(111)일 수 있고, 제2 센서는 제1 선택도증가용 센서(112-1)일 수 있으며, 제3 센서는 제2 선택도증가용 센서(112-2)일 수 있다.
표적가스 판별부(271)는 제1 센서 내지 제3 센서 각각에서 설정된 농도 이상으로 가스를 감지하였는지 여부를 판별하거나, 가스별 출력패턴을 참조하여 표적가스의 존재여부를 판별한다. 예를 들어 표적가스를 감지하는 제1 센서에서 설정된 농도 이상의 가스가 감지되면 표적가스가 존재한다고 판별할 수 있다.
농도 판별부(272)는 제1 센서에서만 설정된 농도 이상의 가스를 감지하면 농도의 보정없이 제1 센서의 감지값만 사용하여 표적가스의 농도를 연산할 수 있고, 제2 센서 또는 제3 센서에서도 설정된 농도 이상의 가스를 감지하면 제2 센서 또는 제3 센서의 감지값에 대응하는 가스별 농도가중치를 제1 센서의 감지값에 적용하여 표적가스의 농도를 연산할 수 있다.
표적가스 판별부(271)는 설정된 농도 이상으로 제1 센서에서 미감지하고, 제2 센서와 제3 센서에서 감지한다면, 비표적가스로 판별하고, 농도 판별부(272)는 농도 연산을 수행하지 않는다.
제1 센서와 제2 센서는 표적가스를 감지할 수 있지만, 제1 센서는 제2 센서보다 표적가스의 감도 또는 민감도가 더 높을 수 있다. 제1 센서는 저농도의 표적가스를 감지할 수 있고, 제2 센서는 저농도의 표적가스를 미감지할 수 있다. 제2 센서는 중농도 또는 고농도의 표적가스를 감지할 수 있다.
경고레벨 판별부(273)는 표적가스의 농도에 따른 단계별 경고레벨을 판별할 수 있고, 각 센서에서 설정된 농도 이상으로 감지여부에 따라 단계별 경고레벨을 판별할 수 있다. 예를 들어 경고레벨 판별부(273)는 0에서 4단계로 단계별 경고레벨을 판별할 수 있다. 경고레벨 판별부(273)는 제1 센서 또는 각 센서에서 설정된 농도 이상으로 가스를 미감지하면 경고레벨을 0으로 판별할 수 있고, 제1 센서에서만 설정된 농도 이상으로 가스를 감지하면 경고레벨을 1로 판별할 수 있으며, 제1 센서와 제2센서에서 또는 모든 센서에서 설정된 농도 이상으로 가스를 감지하면 경고레벨을 1~4로 판별할 수 있다.
도 20은 분해능의 센서로 구성된 센서부를 이용하여 표적가스의 존재유무 판별, 농도연산 및 경고레벨 결정하는 예를 도시한 것으로서, 표적가스 판별부(271)는 저농도 센서, 중농도 센서 및 고농도 센서에서 설정된 농도 이상으로 가스를 감지하였는지 여부를 판별하거나 농도분포 출력패턴을 참조하여 표적가스의 존재여부를 판별할 수 있다.
농도 판별부(272)는 저농도 센서에서만 설정된 농도 이상의 가스를 감지하면 농도의 보정없이 저농도 센서의 감지값(A구간의 농도범위)만 사용하여 표적가스의 농도를 연산할 수 있고, 저농도 센서와 중농도 센서에서 설정된 농도 이상의 가스를 감지하면 저농도 센서와 중농도 센서의 감지값(A구간과 B구간의 농도범위)에 대응하는 구간별 농도가중치를 연산하여 표적가스의 농도를 연산할 수 있으며, 모든 센서에서 설정된 농도 이상의 가스를 감지하면 중농도 센서와 고농도 센서의 감지값(B구간과 C구간의 농도범위)에 대응하는 구간별 농도가중치를 연산하여 표적가스의 농도를 연산할 수 있다.
경고레벨 판별부(273)는 설정된 농도 이상으로 저농도 센서에서만 감지하면 경고레벨을 1로 판별할 수 있고, 중농도 센서에서도 감지하면 경고레벨을 1~2로 판별할 수 있으며, 모든 센서에서 감지하면 경고레벨을 3~4로 판별할 수 있다. 농도 판별부(272)는 모든 센서에서 설정된 농도 이상의 가스를 미감지하면 농도연산을 수행하지 않는다.
연소대상에 포함된 연소대상의 표적가스를 감시하는 기술을 설명하기로 한다. 센서부(110)는 연소대상에 인가된 열에 의해 발생하는 가스를 감지하고, 제어부(240)는 열의 온도에 따라 발생하는 가스를 나타내는 가스감지요소를 이용하여 연소대상의 표적가스를 설정한다. 제어부(240)는 연소대상에서 발생하는 가스 중에서 표적가스를 감시한다.
제어부(240)는 센서부의 센서간 가스반응관계를 이용하여 표적가스의 농도연산기준을 설정할 수 있고, 연소대상의 가열온도와 가스농도 간의 상관성을 이용하여 화재징후의 경고레벨을 설정할 수 있다.
더욱 상세하게는 제어부(240)는 연소대상의 가스특성 및 센서부의 센서간 가스반응관계를 포함하는 가스감지요소를 이용하여 표적가스의 농도연산을 위한 농도연산기준을 설정한다. 제어부(240)는 센서부(110)로부터 수신된 센서데이터를 농도연산기준에 적용하여 표적가스의 농도를 연산한다.
연소대상은 금속과 비금속을 포함할 수 있다. 제어부(240)는 금속의 부식에 의해 발생하는 가스와 비금속의 불완전연소에 의해 발생하는 가스 중에서 연소대상의 표적가스를 설정할 수 있다. 본 발명은 가스감지요소를 이용하여 표적가스의 선택도를 향상시킬 수 있다. 가스감지요소는 표적가스의 설정과 선택도 증가를 위해 사용된다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 표적가스 서비스 제공서버를 도시한 블록도로서, 표적가스 서비스 제공서버(300)는 생성부(310)를 포함한다. 생성부(310)는 연소대상별 가스특성, 센서간 가스반응관계 및 감시영역별 가스특성 중 적어도 하나를 포함하는 가스감지요소를 생성하고, 가스감지요소의 특성 또는 각각의 가스감지요소간 상관성을 분석하여 표적가스의 설정기준, 표적가스의 존재유무 판별을 위한 판별기준 및 표적가스의 농도연산을 위한 농도연산기준을 포함하는 기준정보를 생성한다.
표적가스 서비스 제공서버(300)는 추출부(320)를 더 포함한다. 추출부(320)는 표적가스 감시장치(200)로부터 수신된 연소대상정보, 센서정보 및 감시영역정보에 대응하는 기준정보를 추출하여 추출정보를 생성한다.
표적가스 서비스 제공서버(300)는 제공부(330) 및 관리부(340)를 더 포함할 수 있다. 제공부(330)는 표적가스 감시장치(200)로부터 연소대상정보, 센서정보 및 감시영역정보를 수신한다. 제공부(330)는 표적가스 감시장치(200)에게 기준정보 또는 추출정보를 제공할 수 있다. 표적가스 감시장치(200)는 추출정보를 이용하여 표적가스를 감시할 수 있다. 표적가스 감시장치(200)는 추출부(320)를 이용하거나, 기준정보를 추출하는 기능이 구비될 수 있다.
표적가스 서비스 제공서버(300)는 추출정보를 이용하여 연소대상정보에 포함된 연소대상의 표적가스 감시를 위한 서비스가 가능하다. 표적가스 서비스 제공서버(300)는 표적가스 감지장치(200)에서 생성된 센서데이터를 추출정보에 적용하여 표적가스의 존재유무 판별과 농도연산을 위한 서비스가 가능하다.
관리부(240) 표적가스 감시장치(200)별 고유정보를 관리할 수 있고, 표시가스 감시장치에 대응하는 사용자정보를 관리할 수 있다.
생성부(310)는 가스감지요소의 선택에 대응하여 표적가스를 설정하는 서비스 및 기준정보를 이용하여 표적가스의 존재유무 판별과 농도연산을 제공하는 서비스를 포함하는 애플리케이션을 생성할 수 있다. 제공부(330)는 애플리케이션을 앱스토어(400) 또는 표적가스 감시장치(200)에게 제공할 수 있다. 애플리케이션은 표적가스를 감시하고, 경고레벨에 대응하여 사용자의 단말기로 경고정보를 전송하기 위한 응용프로그램이다.
감시영역은 비연소대상의 존재가 가능하고, 생성부(310)는 연소대상과 비연소대상에서 함께 발생 가능한 가스를 표적가스에서 제외시키는 설정기준을 생성할 수 있다.
생성부(310)는 표적가스의 감지특성을 갖는 표적가스용 센서군을 생성하고, 표적가스용 센서군의 분해능에 따른 가스반응관계에 대하여 판별기준에 속하는 농도분포 출력패턴과 농도연산기준에 속하는 구간별 농도가중치로 생성할 수 있다.
생성부(310)는 표적가스용 센서(111)와 선택도증가용 센서(112) 간의 선택성에 따른 가스반응관계에 대하여 판별기준에 속하는 가스별 상관패턴과 농도연산기준에 속하는 가스별 농도가중치로 생성할 수 있다.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 표적가스 서비스 제공방법을 도시한 흐름도로서, 표적가스 서비스 제공서버(300)는 가스감지요소를 저장하고, 저장된 가스감지요소를 이용하여 표적가스에 관한 기준정보를 생성한다.
표적가스 서비스 제공서버(300)는 표적가스 감시장치(200)로부터 연소대상정보, 센서정보 및 감시영역정보를 포함하는 사용자정보를 수신하고, 사용자정보에 대응하는 기준정보를 추출하여 추출정보를 생성하며, 표적가스 감시장치(200)에게 추출정보를 제공한다.
추출정보를 생성하는 과정은 표적가스 서비스 제공서버(300) 또는 표적가스 감시장치(200)에서 수행될 수 있고, 이에 한정하지 않는다.
도 23은 본 발명의 실시예에 따른 표적가스 감시방법을 도시한 흐름도로서, 표적가스 감시장치(200)는 표적가스 서비스 제공서버(300)로부터 기준정보를 수신하고, 사용자의 입력에 따른 선택정보를 수신하며, 기준정보와 선택정보를 이용하여 가스감지요소를 설정한다.
표적가스 감시장치(200)는 가스감지요소의 특성 또는 각각의 가스감지요소간 상관성에 의해 선택된 표적가스를 설정한다. 표적가스 감시장치(200)는 가스감지요소를 이용하여 표적가스의 판별기준, 농도연산기준 및 경고알림정보를 설정한다.
표적가스 감시장치(200)는 표적가스의 설정이 완료되면 센서구성정보를 생성하여 표적가스 감지장치(100)에게 전송하고, 표적가스 감지장치(100)로부터 센서데이터를 수신한다.
표적가스 감시장치(200)는 센서데이터를 표적가스의 판별기준, 농도연산기준 및 경고알림정보에 적용하여 표적가스의 존재유무 판별, 농도연산 및 경고레벨 결정을 수행한다. 표적가스 감시장치(200)는 결정된 경고레벨로 알림을 수행한다.
도 24는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표적가스 감시방법을 도시한 흐름도로서, 표적가스 감시장치(200)는 화재징후 감시장치로 동작이 가능하다. 화재징후 감시장치는 화재징후요소를 이용하여 열화대상과 부식대상의 표적가스를 설정한다. 또한 표적가스 감시장치(200)는 화재징후요소를 이용하여 판별기준, 농도연산기준 및 경고레벨을 설정한다.
표적가스 감시장치(200)는 표적가스 감지장치(100)로부터 센서데이터를 수신하여 표적가스의 존재여부를 판별하고, 표적가스가 존재하면 표적가스의 농도를 연산하며, 표적가스의 농도에 따른 화재징후의 경고레벨을 결정하고, 결정된 경고레벨로 알림을 제공한다.
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 표적가스 감지방법을 도시한 흐름도로서, 표적가스 감지장치(100)는 표적가스 감시장치(200)로부터 센서구성정보를 수신하고, 센서구성정보에 포함된 센서를 구동하며, 구동된 센서에 기반하여 센서데이터를 생성하고, 생성된 센서데이터를 표적가스 감시장치(200)에게 전송한다.
도 26은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표적가스 감지방법을 도시한 흐름도로서, 표적가스 감지장치(100)는 센서구성정보에 포함된 표적가스용 센서(111)와 선택성증가용 센서(112)를 구동한다. 선택성증가용 센서(112)는 제1 선택성증가용 센서(112-1) 및 제2 선택성증가용 센서(112-2)를 포함한다.
표적가스 감지장치(100)는 표적가스용 센서(111)에서 결함이나 이상이 발생하면 제1 선택성증가용 센서(112-1)를 표적가스용 센서로 설정하고, 제1 선택성증가용 센서(112-1)를 표적가스용 센서(111)의 백업용으로 사용한다.
도 27은 본 발명의 실시예에 따른 가스레인지의 가스배관에 설치된 표적가스 감시장치를 도시한 것으로서, 가스레인지는 상부에 가스배관이 형성될 수 있다. 표적가스 감시장치(200)는 센서부(110)를 포함하여 일체형으로 제작되고, 가스배관의 밸브에 설치된다. 센서부(110)는 가연성가스를 감지하는 센서와 음식물의 유독가스를 감지하는 센서를 포함한다.
가연성가스 감지용 센서는 배관 내부에 존재하는 가스의 누출여부를 감지하고, 음식물 유독가스 감지용 센서는 음식물의 불완전연소에서 발생하는 가스를 감지한다. 여기서 연소대상은 가스배관과 음식물이고, 표적가스는 배관에서 누출 가능한 가스와 불완전연소에서 발생하는 가스이다. 음식물 유독가스 감지용 센서는 온도센서를 더 포함할 수 있다.
도 28은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스레인지의 가스배관에 설치된 표적가스 감시장치를 도시한 것으로서, 최근에는 가스레인지의 화기가 퍼져 밸브가 손상되지 않도록 하기 위하여 가스레인지와 소정거리로 이격되어 밸브가 설치된다.
표적가스 감시장치(200)는 가스레인지와 밸브의 위치관계를 고려하여 센서의 탈부착 기능이 제공되고, 센서도 특정 부재에 탈부착될 수 있는 탈부착 기능이 제공된다.
본 발명은 도 27에 도시된 바와 같이 하나의 감시영역에 복수의 표적가스를 감시할 수 있고, 도 28에 도시된 바와 같이 각각의 영역마다 서로 다른 표적가스를 감시할 수 있으며, 감시영역별로 표적가스를 설정할 수 있다.
도 29는 본 발명의 실시예에 따른 도체 접속부분의 절연물의 상부에 설치된 표적가스 감시장치를 도시한 것으로서, 표적가스 감시장치(200)에 설치된 센서부(110)는 절연물의 열화에 의해 발생하는 가스를 감지하는 센서와 도체의 부식에 의해 발생하는 가스를 감지하는 센서를 포함할 수 있다. 표적가스 감시장치(200)는 절연물 열화와 금속 부식에 의한 표적가스를 감지하여 화재발생 이전의 화재징후를 알아낼 수 있다.
표적가스 감시장치(200)는 공기보다 가벼운 가스를 감지하기 때문에 전기시설의 상부에 형성될 수 있고, 화재발생 직전의 단계로 화재징후의 경고레벨이 상승하면 화재 조기진압을 수행하는 소화수단을 더 포함할 수 있다.
본 발명은 도 29에 도시된 바와 같이 하나의 감시영역에 연소대상이 서로 다른 복수의 표적가스를 감시할 수 있고, 하나의 감시영역에 복수의 표적가스를 설정할 수 있다.
도 30은 본 발명의 실시예에 따른 지지부재에 고정된 표적가스 감시장치를 도시한 것으로서, 표적가스 감시장치(200)는 본체(201) 및 탈부착부(202)를 더 포함할 수 있다. 본체(201)는 제어부(240)를 하우징하여 감싸고, 탈부착부(202)는 본체(201)의 설정된 위치 또는 본체(201)의 하부에 형성된다. 탈부착부(202)는 연소대상의 위치를 고려하여 센서부(110)의 탈부착 기능을 제공한다. 탈부착부(202)가 본체(201)의 하부에 형성됨으로써, 센서부(110)는 자연적으로 유입되는 공기보다 가벼운 가스를 감지할 수 있다.
탈부착부(202)는 센서부(110)의 탈부착 기능뿐만 아니라 지지부재와의 결합을 제공하고, 지지부재에 의해 고정될 수 있다. 예를 들어 지지부재는 도 27 또는 도 28에 도시된 가스밸브일 수 있다.
센서부(110)는 제1 센서부(110a), 제2 센서부(110b) 및 제3 센서부(110c)를 포함할 수 있고, 감시영역의 환경을 고려하여 다양한 개수로 구성할 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. 센서부(110)는 감시영역의 환경 또는 연소대상의 가스특성을 고려하여 센서의 탈부착을 위한 탈부착부재(102)를 포함할 수 있다.
센서부(110)는 다양한 센서를 조합하여 표적가스의 감지효율과 선택도를 향상시킬 수 있고, 도 30을 참조하여 전기시설의 환경에서 센서를 조합하는 예시를 설명하기로 한다.
제1 센서부(110a)는 열화대상의 표적가스를 감지하기 위한 센서를 포함할 수 있고, 분해능이 서로 다른 저농도 센서(110-1), 중농도 센서(110-2) 및 고농도 센서(110-3)를 조합하여 구성될 수 있다. 예를 들어 절연물은 다양한 물질로 구성되고, 열화정도에 따라 다양한 가스를 발생하므로, 제1 센서부는 선택도의 향상을 위해 분해능 또는 선택성이 다른 센서를 조합하여 구성될 수 있다.
제2 센서부(110b)는 부식대상의 표적가스를 감지하기 위한 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어 구리와 같은 도체는 열과 수분에 의해 부식하는 과정에서 수소가스를 방출하므로, 제2 센서부(110b)는 수소 센서를 포함할 수 있다. 제2 센서부(110b)는 도체의 접속부위 지점에 설치하기 위하여 본체(201)와 분리 가능하고, 제어부(240)와의 통신을 위해 유무선 접속부(120)를 포함할 수 있다.
제3 센서부(110c)는 표적가스의 존재유무 판별 및 표적가스의 농도연산의 오차를 보정하기 위한 오차보정센서를 포함할 수 있다. 오차보정센서는 온도 센서 또는 습도 센서일 수 있다.
10: 표적가스 감시 시스템 100: 표적가스 감지장치
102: 탈부착부재 110: 센서부
110a: 제1 센서부 110b: 제2 센서부
110c: 제3 센서부 110-1: 저농도 센서
110-2: 중농도 센서 110-3: 고농도 센서
111: 표적가스용 센서 112: 선택도증가용 센서
112-1: 제1 선택도증가용 센서 112-2: 제2 선택도증가용 센서
120: 유무선 접속부 130: 전원 공급부
140: 탈부착부 200: 표적가스 감시장치
201: 본체 202: 탈부착부
210: 통신부 220: 저장부
230: 표시부 240: 제어부
250: 등록부 251: 센서 등록부
252: 연소대상 등록부 253: 감시영역 등록부
260: 설정부 261: 표적가스 설정부
262: 기준 설정부 263: 경고알림 설정부
270: 판별부 271: 표적가스 판별부
272: 농도 판별부 273: 경고레벨 판별부
300: 표적가스 서비스 제공서버 310: 생성부
320: 추출부 330: 제공부
340: 관리부 400: 앱스토어
102: 탈부착부재 110: 센서부
110a: 제1 센서부 110b: 제2 센서부
110c: 제3 센서부 110-1: 저농도 센서
110-2: 중농도 센서 110-3: 고농도 센서
111: 표적가스용 센서 112: 선택도증가용 센서
112-1: 제1 선택도증가용 센서 112-2: 제2 선택도증가용 센서
120: 유무선 접속부 130: 전원 공급부
140: 탈부착부 200: 표적가스 감시장치
201: 본체 202: 탈부착부
210: 통신부 220: 저장부
230: 표시부 240: 제어부
250: 등록부 251: 센서 등록부
252: 연소대상 등록부 253: 감시영역 등록부
260: 설정부 261: 표적가스 설정부
262: 기준 설정부 263: 경고알림 설정부
270: 판별부 271: 표적가스 판별부
272: 농도 판별부 273: 경고레벨 판별부
300: 표적가스 서비스 제공서버 310: 생성부
320: 추출부 330: 제공부
340: 관리부 400: 앱스토어
Claims (6)
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 센서부가 포함된 표적가스 감지장치를 이용한 표적가스 감지 방법에 있어서,
연소대상에서 발생하는 가스 중 표적가스의 감지가 가능한 표적가스용 센서(111)와 비표적가스의 감지가 가능한 선택도증가용 센서(112)로 구성된 센서부를 구동하는 단계 및
상기 센서부에서 표적가스의 존재유무 판별과 농도연산을 위한 센서데이터를 생성하는 단계를 포함하여, 상기 선택도증가용 센서는 표적가스의 선택도 증가를 위해 사용되며,
설정된 가스농도의 표적가스에 반응하면서 비표적가스를 감지하는 선택도증가용 센서는, 상기 표적가스용 센서의 가스농도 보정과 백업용으로 사용이 가능한 것을 특징으로 하는 표적가스 감지방법. - 제4항에 있어서,
상기 선택도증가용 센서는 설정된 가스농도의 표적가스에 반응하면서 비표적가스를 감지하는 제1 선택도증가용 센서(112-1) 및 설정된 가스농도의 표적가스에 미반응하면서 비표적가스를 감지하는 제2 선택도증가용 센서(112-2) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 표적가스 감지방법. - 삭제
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