KR102671640B1 - 무인 산불 감지 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무인 산불 감지 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 송전탑의 송전선에서 버려지는 전력을 산불감지기를 작동시키기 위한 에너지원으로 이용하여 산림 내 송전탑의 송전선에서 버려지는 에너지를 수확하여 사용함으로써 전력효율을 극대화 가능하고, 산불감지기로부터 감지된 정보를 실시간으로 사용자 단말기를 통해 전달받아 신속한 화재 진압을 위한 대응이 이루어질 수 있도록 하는 무인 산불 감지 시스템에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 송전탑으로부터 고전력을 공급받아 전기에너지로 변환하여 산불감지기를 동작시키기 위한 전력원으로 이용할 수 있도록 처리하는 하베스트부(10); 하베스트부(10)로부터 처리된 전력을 이용하여 동작되는 산불감지기(20)를 포함하고, 하베스트부(10)는 송전탑의 송전선으로부터 발생되는 전류의 반대방향으로 흐르는 유도전류를 전파정류기를 통과시켜 직류전류로 변환하여 변환된 직류전류를 산불감지기(20)에 공급하는 것을 포함하는 무인 산불 감지 시스템을 제공한다.

Description

무인 산불 감지 시스템{Unmanned Forest Fire Surveillance System}
본 발명은 무인 산불 감지 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 송전탑의 송전선에서 버려지는 전력을 산불감지기를 작동시키기 위한 에너지원으로 이용하여 산림 내 송전탑의 송전선에서 버려지는 에너지를 수확하여 사용함으로써 전력효율을 극대화 가능하고, 산불감지기로부터 감지된 정보를 실시간으로 사용자 단말기를 통해 전달받아 신속한 화재 진압을 위한 대응이 이루어질 수 있도록 하는 무인 산불 감지 시스템에 관한 것이다.
최근 들어 홍수, 산불, 태풍 등의 자연재해가 빈번히 발생하고 있다. 특히, 자연재해 중에서 산불은 사람들이 빈번하게 유동하지 않는 곳에서 발생되므로 초기 발견이 어렵고 발견 시에는 대규모로 발생되는 경우가 많아 진압 과정에서 인적피해 및 경제적 피해 등이 상당한 편이다.
과거에는 산불의 초기 발견이 육안으로 이루어지는 경우가 많았으나, 최근에는 센서 등을 이용하여 화재를 감지하는 기술에 관한 연구가 활발하게 이루어짐에 따라 센서로부터 감지된 정보를 구조기관으로 전달하여 신속한 화재 진압을 위한 시스템이 구축되고 있는 추세이다.
그러나, 종래에 제안되고 있는 산불감지기는 적외선센서로 감지범위와 감지방향에 제한이 있으며, 막대한 비용과 전력, 오작동 등의 문제로 인해 대량 설치가 어렵다는 문제점이 있다. 또한, 실질적으로, 산림의 면적이 광범위하여 산불감지기를 위한 별도의 전선을 설치하는 데 한계가 있다.
선행기술문헌 : KR 등록특허공보 제10-1921198호(2018.11.22.공고)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 송전선에서 버려지는 전력을 산불감지기를 작동시키기 위한 에너지원으로 이용하여 기존의 산불감지기가 대량설치하기 어려운 비용, 전력, 오작동 등의 문제점을 해결할 수 있는 무인 산불 감지 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 무인 산불 감지 시스템은 송전탑으로부터 고전력을 공급받아 전기에너지로 변환하여 산불감지기를 동작시키기 위한 전력원으로 이용할 수 있도록 처리하는 하베스트부(10); 하베스트부(10)로부터 처리된 전력을 이용하여 동작되는 산불감지기(20)를 포함하고, 하베스트부(10)는 송전탑의 송전선으로부터 발생되는 전류의 반대방향으로 흐르는 유도전류를 전파정류기를 통과시켜 직류전류로 변환하여 변환된 직류전류를 산불감지기(20)에 공급하는 것을 포함한다.
본 발명에 의하면 송전탑의 송전선에서 버려지는 전력을 산불감지기를 작동시키기 위한 에너지원으로 이용하여 산림 내 송전탑의 송전선에서 버려지는 에너지를 수확하여 사용함으로써 전력효율을 극대화 가능하고, 산불감지기로부터 감지된 정보를 실시간으로 사용자 단말기를 통해 전달받아 신속한 화재 진압을 위한 대응이 이루어질 수 있도록 하는 데 그 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무인 산불 감지 시스템의 송전선로 및 가공지선을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무인 산불 감지 시스템의 송전선의 교류전류에서 직류전류로 변환하기까지의 과정을 모식도로 설명한 도면,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무인 산불 감지 시스템의 구성도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무인 산불 감지 시스템의 송전선로 및 가공지선을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무인 산불 감지 시스템의 송전선의 교류전류에서 직류전류로 변환하기까지의 과정을 모식도로 설명한 도면이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무인 산불 감지 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무인 산불 감지 시스템(100)은 송전선로(1)를 낙뢰로부터 보호하기 위해 가설된 접지선의 역할을 수행하는 가공지선(3)에 산불감지기(20)가 설치되고, 가공지선(3)으로부터 발생되는 대략 20A의 미세 전류를 산불감지기(20)의 전력원으로 이용하여 산불감지기(20)를 동작시키도록 한다.
송전탑은 수백 kW 이상의 고압전류가 흐르기 때문에 산불감지기를 송전선로에 설치하게 될 경우 기기의 고장문제와 설치 시 안정성 문제가 발생될 수 있으므로, 가공지선(3)으로부터 발생되는 미세전류를 이용하여 산불감지기의 작동에 요구되는 전력만을 이용하도록 한다.
도 2를 참조하면, 송전탑의 송전선에 흐르는 교류전류에 의해 송전선 외부에 자기변화가 발생하게 되는데 이러한 자기 변화를 방해하는 방향으로 유도전류를 생성하기 위해 코일이 구비된다. 따라서, 코일 내부에 교류전류가 흐르는 송전선을 통과시키면 송전선의 전류에 반대방향으로 흐르는 유도전류가 형성된다. 유도전류는 교류전류이기 때문에 산불감지기(20)와 같은 전자기기를 작동시키기에는 안정적인 출력이 되지 못하므로, 전파정류기회로를 구비하여 직류전류로 변환하는 과정을 거쳐 산불감지기(20)의 안정적인 작동이 이루어질 수 있도록 한다. 이때, 전파정류기회로에서 정전압필터를 통해 출력전압을 조절하여 산불감지기(20)의 동작에 요구되는 전압으로 조절한다. 따라서, 송전선의 버려지는 전력을 이용하여 산불감지기를 작동시킬 수 있도록 한다.
산불감지기(20)는 화재 시 발생되는 일산화탄소를 포함하는 유해가스를 탐지하기 위한 가스측정센서가 구비되고 가스측정센서로부터 감지된 가스값이 기 설정된 값을 초과할 경우 측정된 가스값과 감지된 산불감지기(20)의 위치정보를 사용자 스마트기기(30)로 전송한다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무인 산불 감지 시스템(100)은 하베스트부(10), 산불감지기(20), 및 사용자 스마트기기(30)를 포함하여 이루어진다.
하베스트부(10)는 송전탑으로부터 고전력을 공급받아 전기에너지로 변환하여 산불감지기(20)를 동작시키기 위한 전력원으로 이용할 수 있도록 처리한다. 구체적으로, 하베스트부(10)는 송전탑의 송전선으로부터 발생되는 전류의 반대방향으로 흐르는 유도전류를 전파정류기를 통과시켜 직류전류로 변환하여 변환된 직류전류를 산불감지기(20)의 전력원으로 이용할 수 있도록 한다.
송전선 근처에는 크기가 지속적으로 변화하는 교류전류가 흐르며, 해당 교류전류에 의해 자기변화가 발생하고, 코일은 자기 변화를 방해하는 방향으로 전류를 생성하는 특성이 있다. 이러한 특성을 이용하여 코일 내부에 송전선을 통과시키면 송전선의 자기 변화에 의해 유도전류가 생성되고, 생성된 유도전류 또한 교류전류이며 전류가 지속적으로 변화하므로 산불감지기 동작에 적합하지 않으므로, 획득된 교류전류를 직류전류로 변환해주는 정류기를 이용하여 직류전류로 변환하여 변환된 직류전류를 산불감지기를 작동하는 데 사용하도록 하여 송전선에서 버려지는 전력을 수확(하베스팅)하도록 한다.
산불감지기(20)는 하베스트부(10)로부터 처리된 전력을 이용하여 동작된다. 구체적으로, 산불감지기(20)는 송전선로(1)를 낙뢰로부터 보호하기 위해 가설된 가공지선(3)에 설치되어 가공지선(3)에서 발생되는 전력을 수집하여 수집된 전력을 전력원으로 하여 작동된다.
산불감지기(20)는 가공지선(23)에서 발생되는 전력을 전달받아 동작될 수 있도록 가공지선(23)과 연결되어 설치되는 것이 바람직하다.
산불감지기(20)는 산불로 인해 발생되는 가스를 감지하는 가스센서모듈(22), 산불감지기의 위치정보를 생성하는 GPS모듈(24), 가스센서모듈(22)로부터 센싱된 가스값을 수신하여 가스값이 기 설정된 표준값보다 초과하여 감지될 경우 측정된 가스값과 감지된 산불감지기(20)가 위치한 위치정보를 사용자 스마트기기(30)로 전송하도록 제어신호를 생성하는 제어모듈(26), GPS모듈(24)로부터 생성된 산불감지기(20)의 위치정보 및 가스센서모듈(22)로부터 센싱된 가스값을 무선통신 네트워크를 통해 사용자 스마트기기(30)로 전송하는 무선통신모듈(28)을 포함하여 이루어진다.
각 산불감지기(20)에는 고유식별정보가 구비되고 사용자가 다수의 산불감지기 간을 식별하여 관리할 수 있도록 한다.
산불감지기(20)는 특정 가스값이 감지되면 감지된 가스값과 GPS모듈(24)을 통해 산불감지기의 위치를 알려주는 위치정보가 동시에 사용자 단말기(30)로 전송되어 어느 위치에 설치된 산불감지기(20)에서 발생된 정보이며, 감지된 가스의 정량적 수치를 사용자가 파악할 수 있도록 한다.
무선통신모듈(28)은 블루투스(Bluetooth), 와이파이(WIFI), 무선 LTE 통신망(3G,4G,5G), 저전력 장거리 통신 방식인 LoRa 통신 등을 이용할 수 있다. 여기서, 무선통신방식을 한정하는 것은 아니다.
사용자 스마트기기(30)는 산불감지기(20)와 무선통신으로 연결되고 산불감지기(20)로부터 감지된 결과를 전송받아 산불 발생 여부를 인지하고 산불 발생에 대한 대응을 원격으로 수행한다. 이러한 동작은 사용자 스마트기기(30)에 설치된 전용 어플리케이션을 통해 이루어진다.
사용자 스마트기기(30)는 산불감지기(20)로부터 감지된 가스값을 전달받아 가스값과 가스가 감지된 시간정보, 가스가 감지된 위치정보를 포함하는 정보를 출력하고, 화재 진압을 위하여 구조 기관 등 외부로 연락을 취할 수 있는 기능이 구비된다.
사용자 스마트기기(30)는 산불감지기(20)로부터 감지된 가스값이 설정된 표준값 이상이면 화면 상에 점등과 점멸을 반복하는 애니메이션과 진동 기능을 통해 산불이 발생하였음을 알리는 알림정보를 출력하고, 전자지도를 생성하여 산불감지기(20)의 위치정보를 표시함으로써 사용자가 산불이 발생된 위치를 가시적으로 확인할 수 있도록 한다.
사용자 스마트기기(30)는 산불감지기(20)와 무선네트워크를 통해 연결되어 산불감지기(20)의 전력상태정보를 전달받아 산불감지기(20)의 작동을 위한 전력상태를 감지할 수 있도록 한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 - 송전선로 3 - 가공지선
10 - 하베스트부 20 - 산불감지기
22 - 가스센서모듈 24 - GPS모듈
26 - 제어모듈 28 - 무선통신모듈
30 - 사용자 스마트기기

Claims (4)

  1. 송전탑으로부터 고전력을 공급받아 전기에너지로 변환하여 산불감지기를 동작시키기 위한 전력원으로 이용할 수 있도록 처리하는 하베스트부(10);
    하베스트부(10)로부터 처리된 전력을 이용하여 동작되는 산불감지기(20);
    를 포함하고,
    하베스트부(10)는
    송전탑의 송전선으로부터 발생되는 전류의 반대방향으로 흐르는 유도전류를전파정류기를 통과시켜 직류전류로 변환하여 변환된 직류전류를 산불감지기(20)에공급하는 것
    을 포함하고,
    상기 전파정류기에서는 정전압필터를 통해 산불감지기의 동작에 요구되는 출력전압으로 조절하는 것
    을 포함하며,
    산불감지기(20)는
    산불로 인해 발생되는 가스를 감지하는 가스센서모듈(22),
    산불감지기의 위치정보를 생성하는 GPS모듈(24),
    가스센서모듈(22)로부터 센싱된 가스값을 수신하여 가스값이 기 설정된 값보다 초과하여 감지될 경우 측정된 가스값과 감지된 산불감지기(20)가 위치한 위치정보를 사용자 스마트기기(30)로 전송하도록 제어신호를 생성하는 제어모듈(26),
    GPS모듈(24)로부터 생성된 산불감지기(20)의 위치정보 및 가스센서모듈(22)로부터 센싱된 가스값을 무선통신 네트워크를 통해 사용자 스마트기기(30)로 전송하는 무선통신모듈(28)
    을 포함하며,
    산불감지기(20)는
    송전선로(21)를 낙뢰로부터 보호하기 위해 가설된 가공지선(23)에 설치되어가공지선(23)에서 발생되는 전력을 수집하여 수집된 전력을 전력원으로 하여 작동되는 것
    을 포함하고,
    사용자 스마트기기(30)는
    산불감지기(20)로부터 감지된 값이 설정된 표준값 이상이면 알람정보를 출력하고 산불감지기(20)의 위치정보를 전자지도 상에 생성하여 산불이 발생된 위치를 출력하는 것
    을 포함하며,
    사용자 단말기(30)는
    산불감지기와 무선네트워크를 통해 연결되어 산불감지기의 전력상태정보를 전달받아 산불감지기의 작동을 위한 전력상태를 확인하는 것
    을 포함하며,
    사용자 단말기(30)는
    산불감지기(20)로부터 감지된 가스값정보, 감지시간정보, 감지위치정보를 포함하는 정보를 디스플레이상에 출력하고, 화재 진압을 위한 구조기관에 연락을 취할 수 있는 기능이 구비되는 것
    을 포함하고,
    각 산불감지기에는 고유식별정보가 구비되고 사용자가 다수의 산불감지기를 식별하여 관리할 수 있도록 하는 것
    을 포함하는 무인 산불 감지 시스템.









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