KR102630628B1 - Fire detection device based on dual optical wavelength and method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이중 광학 파장 기반 화재 감지 장치에 관한 것으로, 이중 파장 광학으로 연기에서 산란된 진행광을 검출하는 센서부; 상기 센서부를 통해 광학 데이터를 수집하여 화재 발생을 결정하고 특징을 추출하는 제어부; 화재 발생 정보를 유무선 신호로 원격 서버로 전송하는 통신부; 및 전원을 공급하는 전원부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a dual optical wavelength-based fire detection device, comprising: a sensor unit that detects traveling light scattered from smoke using dual wavelength optics; a control unit that collects optical data through the sensor unit to determine the occurrence of a fire and extract features; A communication unit that transmits fire occurrence information to a remote server through wired or wireless signals; And a power supply unit that supplies power.
Description
본 발명은 이중 광학 파장 기반 화재 감지 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화재 시 발생하는 연기를 이중 파장의 광원을 활용하여 화재를 감지할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a fire detection device and method based on dual optical wavelengths, and more specifically, to a device and method that can detect fire using a dual wavelength light source for smoke generated during a fire.
일반적으로 화재감지 장치는 자동적으로 화재를 감지하여 조기에 경보를 알려주는 화재감지시용 소방기기로 화재 시 발생되는 열이나 연기를 이용하여 감지한다. In general, a fire detection device is a fire detection device that automatically detects fire and provides an early warning. It detects fire using heat or smoke generated during a fire.
이러한 화재감지 장치는 대부분 연기 농도를 측정하여 화재 여부를 판단하므로 먼지, 수중기, 생활연기 등의 비화재 상황에서 오류가 발생하기 쉽다. 특히 국가화재안전기준의 개정으로 연기감지기 설치가 의무화되면서 화재 발생 시 신속하게 감지하는 장점이 있지만, 생활연기, 수증기, 먼지 등을 화재로 오인하여 작동하는 비화재보로 인해 잦은 주민 대피와 오인 출동으로 인해 안전 불감증을 조장하고, 소방력을 낭비하며, 화재 수신기를 꺼놓는 등의 심각한 문제로 대형재난으로 이어질 수 있다. Most of these fire detection devices measure smoke concentration to determine whether there is a fire, so errors are prone to occur in non-fire situations such as dust, water vapor, and household smoke. In particular, with the revision of the national fire safety standards, the installation of smoke detectors has become mandatory, which has the advantage of quickly detecting fires in the event of a fire. However, due to non-fire alarms that are activated by mistaking household smoke, steam, dust, etc. This can lead to major disasters due to serious problems such as encouraging insensitivity to safety, wasting firefighting power, and turning off fire receivers.
또한, 산업시설에서 발생하는 화재보 오류는 장비, 제품, 인프라 소실 등의 직접적인 재산피해와 업무중단 등의 간접피해를 발생시켜 화재 및 비화재보로 인한 피해가 가중되고 있는 문제점이 있었다.In addition, fire alarm errors occurring in industrial facilities cause direct property damage, such as loss of equipment, products, and infrastructure, and indirect damage, such as business interruption, which increases the damage caused by fire and non-fire alarms.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 화재 입자를 이중 파장의 광원을 활용하여 화재를 감지하며 화재 발생 시점을 기준으로 실시간 신호처리를 통해 화재에 따른 특징점을 추출하는 이중 광학 파장 기반 화재 감지 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.The purpose of the present invention to solve the above problems is to detect fire using a dual-wavelength light source for fire particles and to extract fire feature points through real-time signal processing based on the time of fire occurrence. To provide a detection device and method.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이중 광학 파장 기반 화재 감지 장치는 이중 파장 광학으로 연기에서 산란된 진행광을 검출하는 센서부; 상기 센서부를 통해 광학 데이터를 수집하여 화재 발생을 결정하고 특징을 추출하는 제어부; 화재 발생 정보를 유무선 신호로 원격 서버로 전송하는 통신부; 및 전원을 공급하는 전원부;를 포함하되, 상기 제어부는 센서부로부터 광학 데이터를 수집하는 수집부; 상기 광학 데이터로부터 화재를 감지하여 화재 발생을 결정하는 결정부; 및 상기 광학 데이터로부터 특징을 추출하는 추출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A dual optical wavelength-based fire detection device according to the present invention for achieving the above object includes a sensor unit that detects traveling light scattered from smoke with dual wavelength optics; a control unit that collects optical data through the sensor unit to determine the occurrence of a fire and extract features; A communication unit that transmits fire occurrence information to a remote server through wired or wireless signals; and a power supply unit that supplies power, wherein the control unit includes a collection unit that collects optical data from the sensor unit. a determination unit that detects fire from the optical data and determines whether a fire has occurred; and an extraction unit that extracts features from the optical data.
상기 센서부는 제1 파장 및 제 2파장의 광을 방출하는 2개의 발광소자와 상기 제1 파장 및 제2 파장을 검출하는 광검출센서로 구성되는 것을 특징으로 한다.The sensor unit is characterized by being composed of two light emitting elements that emit light of a first wavelength and a second wavelength and a light detection sensor that detects the first wavelength and the second wavelength.
상기 결정부는 수집한 광학 데이터에 대하여 1차 미분하여 변화량을 변환하는 신호처리와 변화 정도를 정의한 임계값 범위에 따라 화재 발생 유무를 결정하는 것을 특징으로 한다.The determination unit is characterized in that it performs signal processing to convert the amount of change by first-differentiating the collected optical data and determines whether or not a fire has occurred according to a threshold range that defines the degree of change.
상기 결정부는 광검출센서에서 검출된 제1 파장 및 제2 파장의 검출 값이 화제검출 임계값을 넘을 때 화재로 판단하는 것을 특징으로 한다.The determination unit is characterized in that it determines a fire when the detection values of the first and second wavelengths detected by the light detection sensor exceed the fire detection threshold.
상기 추출부는 화재 발생 결정 시점을 기준으로 추가적인 window를 생성하고 정의한 규칙에 따라 특정 값을 추출하여 데이터 셋을 생성하며, 생성된 데이터 셋을 활용하여 비화재보 구분 혹은 화재별 구분을 수행하는 것을 특징으로 한다.The extraction unit creates an additional window based on the time when the fire occurred, extracts specific values according to defined rules to create a data set, and uses the generated data set to classify non-fire reports or classify by fire. do.
상기 추출부는 화재감지 시점을 기준으로 각 파장의 최대 변화 값의 비율을 화재 특징으로 추출하거나, 화재감지 시점을 기준으로 각 파장의 비율의 최대 변화 값을 화재 특징으로 추출하거나, 화재감지 시점을 기준으로 각 파장의 최대 변화값 시점까지의 시간을 화재 특징으로 추출하는 것을 특징으로 한다.The extraction unit extracts the ratio of the maximum change value of each wavelength based on the fire detection time as a fire feature, extracts the maximum change value of the ratio of each wavelength based on the fire detection time as a fire feature, or extracts the maximum change value of the ratio of each wavelength based on the fire detection time as a fire feature. It is characterized by extracting the time until the maximum change value of each wavelength as a fire feature.
또한, 본 발명에 따른 이중 광학 파장 기반 화재 감지 방법은 센서부로부터 초기 데이터를 수집하여 normalize를 수행하는 초기화 단계; 상기 센서부로부터 광학 데이터를 수집하는 수집단계; 상기 광학 데이터로부터 화재를 감지하여 화재 발생을 결정하는 결정단계; 및 상기 광학 데이터로부터 특징을 추출하는 추출단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the dual optical wavelength-based fire detection method according to the present invention includes an initialization step of collecting initial data from the sensor unit and performing normalization; A collection step of collecting optical data from the sensor unit; A decision step of detecting a fire from the optical data and determining a fire occurrence; and an extraction step of extracting features from the optical data.
상기 결정단계에서는 수집한 광학 데이터에 대하여 1차 미분하여 변화량으로 변환하는 신호처리 단계와 변화 정도가 정의한 임계값 범위에 따라 화재 발생 유무를 결정하는 것을 특징으로 한다.The decision step is characterized by a signal processing step of converting the collected optical data into a change amount by first-order differentiation, and determining whether or not a fire has occurred according to a threshold range defined by the degree of change.
상기 추출단계에서는 화재 발생 결정 시점을 기준으로 추가적인 window를 생성하고, 정의한 규칙에 따라 특징 값을 추출하여 데이터 셋을 생성하여 비화재보 구분 혹은 화재별 구분을 수행하는 것을 특징으로 한다.In the extraction step, an additional window is created based on the time when the fire occurrence is determined, feature values are extracted according to defined rules, a data set is created, and classification by non-fire report or fire is performed.
상기 초기화 단계에서는 일정 시간 혹은 일정 샘플의 광학 데이터를 수집하여 평균 값 MEAN_WAV_1, MEAN_WAV_2, MEAN_RATIO를 산출하며, 이 기준 값을 이용하여 화재감지 단계에서는 사전 정의한 THRESHOLD 및 RATIO_THRESHOLD 값과 비교하여 그 이상의 변화가 발생할 때를 화재 발생 감지로 결정하는 것을 특징으로 한다.In the initialization step, optical data for a certain period of time or a certain sample are collected to calculate the average values MEAN_WAV_1, MEAN_WAV_2, and MEAN_RATIO. Using these standard values, the fire detection step compares the predefined THRESHOLD and RATIO_THRESHOLD values to determine if any further changes will occur. It is characterized by determining the time by detecting the occurrence of a fire.
상기와 같이, 본 발명에 따르면 연기 입자와 유사한 수증기, 먼지, 담배연기, 생활 연기 등을 구분하여 화재 여부를 정확하게 판단하고, 화재 시 발생하는 연기를 분석하여 연소물질을 예측하여 비화재보 발생을 방지할 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to accurately determine whether there is a fire by distinguishing between water vapor, dust, cigarette smoke, household smoke, etc. similar to smoke particles, and to predict combustion substances by analyzing the smoke generated during a fire to prevent the occurrence of non-fire alarms. can do.
도 1은 본 발명에 따른 이중 광학 파장 기반 화재 감지 장치를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 이중 광학 파장 기반 화재 감지 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 이중 광학 파장 기반 화재 감지 방법을 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 화재 특징 추출 방법을 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 화재 특징 추출 단계를 통해 추출한 데이터로 생성한 데이터셋 구조를 나타낸 것이다.Figure 1 is a configuration diagram showing a dual optical wavelength-based fire detection device according to the present invention.
Figure 2 is a flowchart showing a dual optical wavelength-based fire detection method according to the present invention.
Figure 3 is a graph showing a dual optical wavelength-based fire detection method according to the present invention.
Figure 4 is a graph showing the fire feature extraction method according to the present invention.
Figure 5 shows the dataset structure created with data extracted through the fire feature extraction step according to the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Below, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
그러면 본 발명에 따른 이중 광학 파장 기반 화재 감지 장치 및 방법의 바람직한 일실시예에 대하여 자세히 설명하기로 한다.Next, a preferred embodiment of the dual optical wavelength-based fire detection device and method according to the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명에 따른 이중 광학 파장 기반 화재 감지 장치를 나타낸 구성도이다.Figure 1 is a configuration diagram showing a dual optical wavelength-based fire detection device according to the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 이중 광학 파장 기반 화재 감지 장치는 센서부(100), 제어부(200), 통신부(300), 및 전원부(400)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, the dual optical wavelength-based fire detection device according to the present invention may be configured to include a sensor unit 100, a control unit 200, a communication unit 300, and a power unit 400.
상기 센서부(100)는 연기에서 산란된 진행광을 검출하여 화재를 감지하도록 서로 다른 광경로를 가진 제1 파장 및 제 2파장의 광을 방출하는 2개의 발광소자와 상기 제1 파장 및 제2 파장을 검출하는 분광 스펙트럼 센서 등의 광검출센서로 구성될 수 있다. 이러한 센서부(100)는 이중 파장의 광원을 순차적으로 화재 입자에 발광하도록 제어할 수 있다.The sensor unit 100 includes two light emitting elements that emit light of a first wavelength and a second wavelength having different optical paths to detect a fire by detecting traveling light scattered from smoke, and the first and second wavelengths. It may be composed of a light detection sensor such as a spectral sensor that detects wavelength. This sensor unit 100 can control dual wavelength light sources to sequentially emit light to fire particles.
여기서, 상기 제1 파장은 850 내지 940nm 대역에 속한 적외선광 파장이고, 상기 제 2 파장은 400 내지 470nm 대역에 속한 청색광 파장이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 제1 파장 및 제2 파장은 각각 940nm 및 470nm일 수 있다. Here, the first wavelength is an infrared light wavelength in the 850 to 940 nm band, and the second wavelength is preferably a blue light wavelength in the 400 to 470 nm band. More preferably, the first and second wavelengths are 940 nm and 940 nm, respectively. It may be 470nm.
상기 제어부(200)는 광검출센서로부터 광학 데이터를 수집하여 화재 발생을 결정하고 특징을 추출할 수 있다.The control unit 200 can collect optical data from a light detection sensor to determine the occurrence of a fire and extract features.
여기서, 상기 제어부(200)는 수집부(210), 결정부(220), 및 추출부(230)을 포함할 수 있다.Here, the control unit 200 may include a collection unit 210, a determination unit 220, and an extraction unit 230.
상기 수집부(210)는 이중 파장 광학을 수집하는 광검출센서로부터 광학 데이터를 수집할 수 있다. 이를 통해 제1 파장과 제2 파장에 대한 광학 데이터와 두 파장에서 발생한 광학 데이터의 비를 사용할 수 있으며, 또한 N 크기 만큼의 window를 FIFO로 생성하여 데이터를 수집할 수 있다. The collection unit 210 may collect optical data from a photodetection sensor that collects dual-wavelength optics. Through this, the optical data for the first and second wavelengths and the ratio of the optical data generated at the two wavelengths can be used, and data can be collected by creating a window of size N with a FIFO.
상기 결정부(220)는 광학 데이터로부터 화재를 감지하여 화재 발생을 결정할 수 있다. 즉, 수집한 광학 데이터에 대하여 1차 미분하여 변화량을 변환하는 신호처리와 변화 정도를 정의한 임계(Thershold) 값 범위에 따라 화재 발생 유무를 결정할 수 있다. The determination unit 220 may determine the occurrence of a fire by detecting a fire from optical data. In other words, the presence or absence of a fire can be determined based on signal processing that converts the amount of change by first-differentiating the collected optical data and the threshold value range that defines the degree of change.
예컨대, 광검출센서에서 검출된 제1 파장 및 제2 파장의 검출값이 화제검출 임계값을 넘을 때 화제로 판단하되, 상기 검출된 제1 파장에 대한 제2 파장의 값이 미리 정한 비율보다 작으면 비화재로 판단한다. For example, it is judged as a topic when the detection values of the first and second wavelengths detected by the light detection sensor exceed the topic detection threshold, but the value of the second wavelength to the detected first wavelength is less than a predetermined ratio. If so, it is judged as a non-fire.
여기서, 화재 발생 결정은 제1 파장, 제2 파장, RATIO의 변화량을 이용하여 화재 감지를 결정하여 화재와 비화재를 구분할 수 있다. 즉, 상기 제 1파장, 제 2파장, 비율(Ratio) 중 하나의 변화만 발생하여도 화재 발생으로 결정한다. 이때, 비율은 제1 파장에 대한 제2 파장의 비율인 미리 정한 값은 1.1로, 적외선광 파장에 대한 청색광 파장의 검출 값이 1.1배를 넘지 않으면 비화재로 간주하여 화재경보를 발령하지 않는다. 즉, 2개의 파장에 대한 검출비를 적용하여 비화재보 발생을 막게 된다.Here, fire occurrence can be determined by determining fire detection using the amount of change in the first wavelength, second wavelength, and RATIO to distinguish between fire and non-fire. In other words, if only one of the first wavelength, second wavelength, or ratio changes, it is determined that a fire has occurred. At this time, the predetermined value of the ratio of the second wavelength to the first wavelength is 1.1, and if the detection value of the blue light wavelength relative to the infrared light wavelength does not exceed 1.1 times, it is considered a non-fire and a fire alarm is not issued. In other words, the detection ratio for two wavelengths is applied to prevent the occurrence of non-fire reports.
상기 추출부(230)는 광학 데이터로부터 특징을 추출할 수 있다. 즉, 화재 발생 결정 시점을 기준으로 추가적인 window를 생성하고 정의한 규칙에 따라 특정 값을 추출하여 데이터 셋을 생성할 수 있다. 이때, 생성된 데이터 셋을 활용하여 비화재보 구분 혹은 화재별 구분 등을 수행할 수 있다. The extraction unit 230 may extract features from optical data. In other words, a data set can be created by creating an additional window based on the time when the fire occurred and extracting specific values according to the defined rules. At this time, the generated data set can be used to classify non-fire reports or classify by fire.
이러한 추출부(230)는 화재감지 시점을 기준으로 각 파장의 최대 변화 값의 비율을 화재 특징으로 추출할 수 있다. 또는 화재감지 시점을 기준으로 각 파장의 비율의 최대 변화 값을 화재 특징으로 추출할 수 있다. 또는 화재감지 시점을 기준으로 각 파장의 최대 변화값 시점까지의 시간을 화재 특징으로 추출할 수 있다. 또한 화재감지 시점을 기준으로 Window 시간 동안 안정화 시간이 정의되지 않았을 경우를 예외로 처리할 수 있다.This extraction unit 230 can extract the ratio of the maximum change value of each wavelength based on the time of fire detection as a fire characteristic. Alternatively, the maximum change in the ratio of each wavelength based on the time of fire detection can be extracted as a fire feature. Alternatively, the time from the time of fire detection to the maximum change value of each wavelength can be extracted as a fire feature. Additionally, an exception can be made if the stabilization time is not defined during the window time based on the time of fire detection.
본 발명의 이중 광학 파장 기반 화재 감지 장치는 화재 발생 정보를 유무선 신호로 원격 서버로 전송하는 통신부(300)와, 전원을 공급하는 전원부(400)를 더 포함할 수 있다. The dual optical wavelength-based fire detection device of the present invention may further include a communication unit 300 that transmits fire occurrence information to a remote server as a wired or wireless signal, and a power supply unit 400 that supplies power.
도 2는 본 발명에 따른 이중 광학 파장 기반 화재 감지 방법을 나타낸 흐름도이다.Figure 2 is a flowchart showing a dual optical wavelength-based fire detection method according to the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 이중 광학 파장 기반 화재 감지 방법은 센서부(100)로부터 초기 데이터를 수집하여 normalize를 수행하는 초기화 단계(S100)와, 상기 센서부(100)로부터 광학 데이터를 수집하는 수집단계(S200)와, 상기 광학 데이터로부터 화재를 감지하여 화재 발생을 결정하는 결정단계(S300), 및 광학 데이터로부터 특징을 추출하는 추출단계(S400)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the dual optical wavelength-based fire detection method according to the present invention includes an initialization step (S100) of collecting initial data from the sensor unit 100 and performing normalization, and optical data from the sensor unit 100. It may include a collection step (S200) of collecting, a decision step (S300) of detecting a fire from the optical data and determining the occurrence of a fire, and an extraction step (S400) of extracting features from the optical data.
상기 S200단계는 광검출센서로부터 발생하는 데이터를 수집한다. 이를 통해 제1 파장과 제2 파장에 대한 광학 데이터와 두 파장에서 발생한 광학 데이터의 비를 사용할 수 있다. 또한 N 크기 만큼의 window를 FIFO로 생성하여 데이터를 수집한다. The step S200 collects data generated from the light detection sensor. Through this, it is possible to use the optical data for the first and second wavelengths and the ratio of optical data generated at the two wavelengths. Additionally, N-sized windows are created as FIFOs to collect data.
상기 S300단계는 수집한 데이터에 대하여 1차 미분하여 변화량으로 변환하는 신호처리 단계와 변화 정도가 정의한 임계값 범위에 따라 화재 발생 유무를 결정하는 결정 단계를 포함한다. The step S300 includes a signal processing step of first-differentiating the collected data and converting it into a change amount, and a decision step of determining whether or not a fire has occurred according to a threshold range defined by the degree of change.
또한, 상기 S400단계는 화재 발생 결정 시점을 기준으로 추가적인 window를 생성하고 정의한 규칙에 따라 특징 값을 추출하여 데이터 셋을 생성한다. 이때, 생성된 데이터 셋을 활용하여 비화재보 구분 혹은 화재별 구분을 수행할 수 있다.In addition, in step S400, an additional window is created based on the time at which the fire occurred and feature values are extracted according to defined rules to create a data set. At this time, the generated data set can be used to classify non-fire reports or classify by fire.
도 3은 본 발명에 따른 이중 광학 파장 기반 화재 감지 방법을 도시한 그래프이다.Figure 3 is a graph showing a dual optical wavelength-based fire detection method according to the present invention.
도 3을 참조하면, 화재감지 단계에 앞서 초기화 단계에서는 일정 시간 혹은 일정 샘플의 광학 데이터를 수집하여 평균 값 MEAN_WAV_1, MEAN_WAV_2, MEAN_RATIO를 산출한다. 이 기준 값을 이용하여 화재감지 단계에서는 사전 정의한 THRESHOLD 및 RATIO_THRESHOLD 값과 비교하여 그 이상의 변화가 발생할 때를 화재 발생 감지로 결정한다. 단 화재 발생 감지는 제1 파장, 제2 파장, RATIO 중 하나의 변화만 발생하여도 화재 발생으로 결정한다. 그 시점을 기준으로 신호를 발생하거나 사용자에게 안내할 수 있다.Referring to FIG. 3, in the initialization step prior to the fire detection step, optical data of a certain time or certain sample is collected and average values MEAN_WAV_1, MEAN_WAV_2, and MEAN_RATIO are calculated. Using this standard value, in the fire detection stage, it is compared to the predefined THRESHOLD and RATIO_THRESHOLD values and when a further change occurs, a fire occurrence is determined. However, fire detection determines that a fire has occurred even if only one of the first wavelength, second wavelength, or RATIO changes occurs. Based on that point in time, a signal can be generated or the user can be guided.
도 4는 본 발명에 따른 화재 특징 추출 방법을 도시한 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the fire feature extraction method according to the present invention.
도 4를 참조하면, 화재감지 단계에서 결정한 화재 감지 시점을 기준으로 사전 정의한 window를 생성한다. 여기서, window 값은 샘플 수 혹은 시간 모두 가능하다. Window 시간 내에 가장 큰 변화 값을 갖는 peak 값을 제1 파장의 경우 WAV_1_PTR_PEAK, 제2 파장의 경우 WAV_2_PTR_PEAK로 정의한다. Referring to Figure 4, a predefined window is created based on the fire detection point determined in the fire detection step. Here, the window value can be either the number of samples or time. The peak value with the largest change value within the window time is defined as WAV_1_PTR_PEAK for the first wavelength and WAV_2_PTR_PEAK for the second wavelength.
그리고, 화재감지 시점부터 WAV_1_PTR_PEAK 값이 발생한 시점까지의 차, WAV_2_PTR_PEAK 값이 발생한 시점까지의 차 중 작은 값을 PEAK_TIME으로 정의한다. In addition, the smaller value of the difference between the time of fire detection and the time when the WAV_1_PTR_PEAK value is generated and the difference between the time when the WAV_2_PTR_PEAK value is generated is defined as PEAK_TIME.
여기서, 화재감지 시점을 기준으로 제1 파장 및 제2 파장의 광학 신호 데이터를 2차 미분하여 기울기의 변화량의 절대 값이 사전 정의한 기울기 2nd_DIFF_VALUE보다 작을 때 시간 STAB_TIME T를 정의한다.Here, the time STAB_TIME T is defined when the absolute value of the change in slope is smaller than the predefined slope 2nd_DIFF_VALUE by second-differentiating the optical signal data of the first and second wavelengths based on the fire detection point.
그리고, Window 시간 내에 가장 큰 변화 값을 갖는 RATIO 값을 RATIO_PEAK로 정의한다. 이때, STAB_TIME이 window보다 클 경우 예외 상황으로 정의할 수 있다.And, the RATIO value with the largest change value within Window time is defined as RATIO_PEAK. At this time, if STAB_TIME is greater than window, it can be defined as an exception situation.
도 5는 본 발명에 따른 화재 특징 추출 단계를 통해 추출한 데이터로 생성한 데이터 셋 구조를 나타낸 것이다.Figure 5 shows the data set structure generated from data extracted through the fire feature extraction step according to the present invention.
도 5를 참조하면, 각 파장에 다른 PEAK 값과 초기화 단계에서 산출한 평균 값의 비를 통해 각 파장에 따른 PEAK_RATE를 산출한다. 각 파장에 따라 WAV_1_PTR_PEAK_RATE, WAV_2_PTR_PEAK_RATE로 정의한다. Referring to Figure 5, PEAK_RATE for each wavelength is calculated through the ratio of the different PEAK values for each wavelength and the average value calculated in the initialization step. Depending on each wavelength, it is defined as WAV_1_PTR_PEAK_RATE and WAV_2_PTR_PEAK_RATE.
그리고, 화재 특징 추출 단계에서 정의한 RATIO_PEAK, PEAK_TIME, STAB_TIME을 각 데이터 셋으로 정의한다. 이때, 화재 원인 혹은 화재 종류 등을 Label로 정의하여 데이터 셋으로 사용할 수 있다. 또한 다른 특징 값을 데이터 셋에 이용 가능하다.In addition, RATIO_PEAK, PEAK_TIME, and STAB_TIME defined in the fire feature extraction step are defined as each data set. At this time, the cause of the fire or the type of fire can be defined as a label and used as a data set. Additionally, other feature values are available in the data set.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements made by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also possible. It falls within the scope of rights.
100: 센서부 200: 제어부
210: 수집부 220: 결정부
230: 추출부 300: 통신부
400: 전원부100: sensor unit 200: control unit
210: collection unit 220: decision unit
230: extraction unit 300: communication unit
400: Power unit
Claims (10)
상기 센서부를 통해 광학 데이터를 수집하여 화재 발생을 결정하고 특징을 추출하는 제어부;
화재 발생 정보를 유무선 신호로 원격 서버로 전송하는 통신부; 및
전원을 공급하는 전원부;를 포함하되,
상기 제어부는,
센서부로부터 광학 데이터를 수집하는 수집부;
상기 광학 데이터로부터 화재를 감지하여 화재 발생을 결정하는 결정부; 및
상기 광학 데이터로부터 특징을 추출하는 추출부;를 포함하되,
상기 결정부는 광검출센서에서 검출된 제1 파장 및 제2 파장의 검출값이 화재검출 임계값을 넘을 때 화재로 판단하되, 검출된 제1 파장에 대한 제2 파장의 값이 미리 정한 비율보다 작으면 비화재로 판단하고, 화재 발생 결정은 제1 파장, 제2 파장, RATIO의 변화량을 이용하여 화재 감지를 결정하여 화재와 비화재를 구분하며, 상기 제 1파장, 제 2파장, 비율(Ratio) 중 하나의 변화만 발생하여도 화재 발생으로 결정하며, 상기 비율은 제1 파장에 대한 제2 파장의 비율인 미리 정한 값은 1.1로 적외선광 파장에 대한 청색광 파장의 검출 값이 1.1배를 넘지 않으면 비화재로 간주하여 화재경보를 발령하지 않으며,
상기 추출부는 화재 발생 결정 시점을 기준으로 추가적인 window를 생성하고 정의한 규칙에 따라 특정 값을 추출하여 데이터 셋을 생성하며, 생성된 데이터 셋을 활용하여 비화재보 구분 혹은 화재별 구분을 수행하는 것을 특징으로 하는 이중 광학 파장 기반 화재 감지 장치. A sensor unit that detects traveling light scattered from smoke using dual-wavelength optics;
a control unit that collects optical data through the sensor unit to determine the occurrence of a fire and extract features;
A communication unit that transmits fire occurrence information to a remote server through wired or wireless signals; and
Including a power supply unit that supplies power,
The control unit,
A collection unit that collects optical data from the sensor unit;
a determination unit that detects fire from the optical data and determines whether a fire has occurred; and
Includes an extraction unit that extracts features from the optical data,
The determination unit determines a fire when the detection values of the first and second wavelengths detected by the light detection sensor exceed the fire detection threshold, but the value of the second wavelength to the detected first wavelength is less than a predetermined ratio. If so, it is judged to be a non-fire, and the fire occurrence decision is made by determining fire detection using the amount of change in the first wavelength, second wavelength, and RATIO to distinguish between fire and non-fire. ), a fire is determined even if only one of the changes occurs, and the predetermined value of the ratio of the second wavelength to the first wavelength is 1.1, and the detection value of the blue light wavelength relative to the infrared light wavelength does not exceed 1.1 times. Otherwise, it is considered a non-fire and no fire alarm is issued.
The extraction unit creates an additional window based on the time when the fire occurred, extracts specific values according to defined rules to create a data set, and uses the generated data set to classify non-fire reports or classify by fire. Dual optical wavelength based fire detection device.
상기 센서부는 제1 파장 및 제 2파장의 광을 방출하는 2개의 발광소자와 상기 제1 파장 및 제2 파장을 검출하는 광검출센서로 구성되는 것을 특징으로 하는 이중 광학 파장 기반 화재 감지 장치.According to paragraph 1,
The sensor unit is a dual optical wavelength-based fire detection device, characterized in that it consists of two light-emitting elements that emit light of a first wavelength and a second wavelength, and a light detection sensor that detects the first wavelength and the second wavelength.
상기 결정부는 수집한 광학 데이터에 대하여 1차 미분하여 변화량을 변환하는 신호처리와 변화 정도를 정의한 임계값 범위에 따라 화재 발생 유무를 결정하는 것을 특징으로 하는 이중 광학 파장 기반 화재 감지 장치.According to paragraph 1,
The determination unit is a dual optical wavelength-based fire detection device characterized in that it determines whether or not a fire has occurred according to a signal processing unit that converts the amount of change by first differentiating the collected optical data and a threshold range that defines the degree of change.
상기 추출부는 화재감지 시점을 기준으로 각 파장의 최대 변화 값의 비율을 화재 특징으로 추출하거나, 화재감지 시점을 기준으로 각 파장의 비율의 최대 변화 값을 화재 특징으로 추출하거나, 화재감지 시점을 기준으로 각 파장의 최대 변화값 시점까지의 시간을 화재 특징으로 추출하는 것을 특징으로 하는 이중 광학 파장 기반 화재 감지 장치.According to paragraph 1,
The extraction unit extracts the ratio of the maximum change value of each wavelength based on the fire detection time as a fire feature, extracts the maximum change value of the ratio of each wavelength based on the fire detection time as a fire feature, or extracts the maximum change value of the ratio of each wavelength based on the fire detection time as a fire feature. A dual optical wavelength-based fire detection device characterized by extracting the time until the maximum change value of each wavelength as a fire feature.
상기 센서부로부터 광학 데이터를 수집하는 수집단계;
상기 광학 데이터로부터 화재를 감지하여 화재 발생을 결정하는 결정단계; 및
상기 광학 데이터로부터 특징을 추출하는 추출단계;를 포함하되,
상기 결정단계에서는 수집한 광학 데이터에 대하여 1차 미분하여 변화량으로 변환하는 신호처리 단계와 변화 정도가 정의한 임계값 범위에 따라 화재 발생 유무를 결정하고,
상기 추출단계에서는 화재 발생 결정 시점을 기준으로 추가적인 window를 생성하고, 정의한 규칙에 따라 특징 값을 추출하여 데이터 셋을 생성하여 비화재보 구분 혹은 화재별 구분을 수행하며,
상기 초기화 단계에서는 일정 시간 혹은 일정 샘플의 광학 데이터를 수집하여 평균 값 MEAN_WAV_1, MEAN_WAV_2, MEAN_RATIO를 산출하며, 이 기준 값을 이용하여 화재감지 단계에서는 사전 정의한 THRESHOLD 및 RATIO_THRESHOLD 값과 비교하여 그 이상의 변화가 발생할 때를 화재 발생 감지로 결정하며,
상기 화재 발생 결정은 제 1파장, 제 2파장, 비율(Ratio) 중 하나의 변화만 발생하여도 화재 발생으로 결정하며, 상기 비율은 제1 파장에 대한 제2 파장의 비율인 미리 정한 값은 1.1로 적외선광 파장에 대한 청색광 파장의 검출 값이 1.1배를 넘지 않으면 비화재로 간주하여 화재경보를 발령하지 않는 것을 특징으로 하는 이중 광학 파장 기반 화재 감지 방법.An initialization step of collecting initial data from the sensor unit and performing normalization;
A collection step of collecting optical data from the sensor unit;
A decision step of detecting a fire from the optical data and determining a fire occurrence; and
Including an extraction step of extracting features from the optical data,
In the decision step, whether or not a fire has occurred is determined according to a signal processing step in which the collected optical data is first differentiated and converted into a change amount, and a threshold range defined by the degree of change,
In the extraction step, an additional window is created based on the time at which the fire occurred, and feature values are extracted according to defined rules to create a data set to classify non-fire reports or classify by fire.
In the initialization step, optical data for a certain period of time or a certain sample are collected to calculate the average values MEAN_WAV_1, MEAN_WAV_2, and MEAN_RATIO. Using these standard values, the fire detection step compares the predefined THRESHOLD and RATIO_THRESHOLD values to determine if any further changes will occur. The time is determined by detecting the occurrence of a fire,
The fire occurrence is determined even if only one of the first wavelength, second wavelength, and ratio changes occurs, and the ratio is a predetermined value of 1.1, which is the ratio of the second wavelength to the first wavelength. A dual optical wavelength-based fire detection method characterized in that if the detection value of the blue light wavelength relative to the infrared light wavelength does not exceed 1.1 times, it is considered a non-fire and does not issue a fire alarm.
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