KR20000006647A - 터널환경계측, 화재감시 및 조명제어 통합시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 터널환경계측 및 통합제어시스템은 시스템의 전체적인 제어를 위한 제어부와, 터널 내의 환경을 감지하는 감지부와, 상기 감지부로부터 감지된 환경 정보가 입력되는 입력부와, 상기 입력부에 연결되어 환경 정보를 처리하여 출력하는 출력부로 이루어진다.
상기 제어부에 따라 터널 내의 쾌적한 환경을 제공하기 위해 환기팬, 조명, 전광판 등의 자동 제어가 가능하고, 감지부로부터의 데이터는 통신신호변환모듈에 의해 통신신호로 변환되어 나타낼 수 있으며 이로 인해 통합적인 제어 수행이 가능하다.
Description
본 발명은 터널 내의 환경변화를 감지하여 이를 제어하고자 하는 터널환경계측 및 화재감시 통합제어시스템에 관한 것이다.
도로 상에 형성된 터널은 외부 환경과 독립된 환경속에 있기 때문에, 운전자 또는 터널 관리자가 터널 내부로 이동하여 터널 내부의 환경을 관찰하지 않고는 터널 내부의 환경, 예를 들면 공기 중 유해가스, 먼지 및/또는 매연의 함량, 풍속의 변화, 또는 화재발생의 여부 등을 판단하기가 매우 어려웠다. 이러한 이유로, 종래에는 운전자에게 터널의 전방 또는 입구에 터널이 있음을 환기시키기 위하여 터널 표지판 및 경보등을 설치하여 터널이 있음을 경고하였다.
그러나, 이러한 터널 표지판 및 경보등에 의해서는, 안개가 자주 출몰하는 지역, 또는 폭우, 폭설지역에서는 운전자에게 주의를 환기시키는 정도가 미약하고, 더욱, 차량 통행이 뜸한 지역에서는 운전자로하여금 무관심을 유발시켜 차량이 터널 내로 진입한 이후, 터널 환경에 의해 운전자 또는 차량의 주행을 곤란하게 한다. 다시말해, 터널 공기 중의 먼지 및/또는 매연의 함량이 높으면 운전자의 시야를 흐리게 하여 교통사고의 원인이 될 뿐만 아니라 운전자의 건강에 악영향을 끼치고, 만약, 터널 내의 화재 발생시, 이는 대형 교통사고의 원인일 뿐만 아니라 교통체증을 유발하고 대량 인명피해 및 시설물의 손실을 초래한다.
상기한 문제점을 감안하여 최근에는, 터널 내의 환경을 인위적으로 통제하여 이상적인 터널 환경을 유지시키기 위하여, 종합적인 터널 환경의 감지 및 이를 제어하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
그러나, 최근의 터널 환경의 감지 및 제어는 완전 자동화되지 못하여 추가의 관리자를 필요로 하고, 이러한 이유로 인해 정확한 데이터의 입수가 곤란하며, 전력의 낭비, 예를 들면, 환기팬의 연속적인 구동 등에 의한 불필요한 전력소모가 발생한다는 문제점을 안고 있으며, 더욱, 다수의 케이블을 이용하여 다양한 기기가 서로 전기적으로 연결되어 있기 때문에 기기의 단락 또는 단선이 발생할 가능성이 매우 높고, 좁은 터널 내에 다수의 케이블이 설치되므로 외관상 보기 흉하고, 설사 터널벽의 내부를 통해 시공된다 하더라도 공사의 추가 실시 및 그에 따른 추가비용이 발생한다는 문제점을 갖는다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 터널 내의 환경을 종합적으로 감지 및 제어하여 바람직한 터널 환경을 제공할 수 있도록 한 터널환경계측 및 화재감시 통합제어시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 터널환경계측 및 화재감시 통합제어시스템에 의해 교통사고를 미연에 방지하고 원할한 차량 주행을 가능하게 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기한 터널환경계측 및 화재감시 통합제어시스템를 단일회선에 의해 작동시키므로서 작업의 효율성을 높이고, 정확한 데이터의 입수를 가능하게 하여 불필요한 인력의 투입 및 전력의 소모를 방지함과 동시에 가장 적합한 제어 명령을 수행할 수 있도록 하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 터널환경계측 및 화재감시 통합제어시스템은 시스템의 전체적인 제어를 위한 제어부와, 터널 내의 환경을 감지하는 감지부와, 상기 감지부로부터 감지된 환경 정보가 입력되는 입력부와, 상기 입력부에 연결되어 환경 정보를 처리하여 출력하는 출력부로 이루어진다.
상기 제어부에 따라 터널 내의 쾌적한 환경을 제공하기 위해 환기팬, 조명, 전광판 등의 제어가 가능하고, 이러한 정보를 통신신호변환모듈에 의해 변조할 수 있으며 자동 제어가 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 터널환경계측 및 화재감시 통합제어시스템의 개략적인 블럭도.
도 2a는 본 발명에 따른 터널환경계측 및 화재감시 통합제어시스템의 제어부의 화재감시 제어 블럭도, 도 2b는 본 발명에 따른 터널환경계측 및 화재감시 통합제어시스템의 제어부의 풍향/풍속 제어 블럭도, 도 2c는 본 발명에 따른 터널환경계측 및 화재감시 통합제어시스템의 제어부의 매연 및 먼지 제어 블럭도, 도 2d는 본 발명에 따른 터널환경계측 및 화재감시 통합제어시스템의 제어부의 교통량 제어 블럭도, 도 2e는 본 발명에 따른 터널환경계측 및 화재감시 통합제어시스템의 제어부의 조명 제어 블럭도,
도 3a는 본 발명에 따른 터널 환경 계측 및 화재감시 통합제어시스템의 감지부의 상세도, 도 3b는 본 발명에 따른 터널환경계측 및 화재감시 통합제어시스템의 입력부 및 출력부의 상세도.
도 4는 본 발명에 따른 터널환경계측 및 화재감시 통합제어시스템이 터널에 제공된 상태를 나타내는 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 ----- 상행주행도로 2 ----- 하행주행도로
3 ----- 먼지발생감지기 4 ----- 풍향/풍속감지기
5 ----- 교통량감지기 6 ----- 화재발생감지기
7 ----- 조명 8 ----- 휘도계
9 ----- 중앙제어장치 11 ----- 지시등
12 ----- 전기신호변환모듈 13 ----- 통신신호변환모듈
20 ----- 전광판 21 ----- 환기팬
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 터널환경계측 및 화재감시 통합제어시스템의 개략적인 블럭도로서, 도면에 나타내듯이, 터널 환경 계측 및 화재감시 통합 제어 시스템은 시스템의 전체적인 제어를 위한 제어부(10)와, 터널 내의 환경을 감지하는 감지부(30)와, 상기 감지부(30)로부터 감지된 터널 내 환경 정보가 통신신호변환모듈(RSx)에 의해 입력되는 입력부(50)와, 상기 입력부(50)에 연결되어 환경 정보를 처리하여 출력하는 출력부(70)로 이루어진다.
도 2a는 본 발명에 따른 터널환경계측 및 화재감시 통합제어시스템의 제어부의 화재감시 제어 블럭도로서, 도면에 나타내듯이, 터널 내에 설치된 자동화재발생감지기가 화재의 위치를 감지하면 감지기의 신호를 받아 RS232와 같은 통신신호변환모듈을 통해 전기적신호가 통신신호로 변환되어 입력부로 입력된다. 입력된 통신신호는 출력부를 통해 출력되고, 출력부와 연결된 제어부는 화재의 위치와 정도를 감지하여 화재경보를 행함과 동시에 화재 위치의 환기용량을 결정하여 환기팬이 적정량 가동되도록 한다.
도 2b는 본 발명에 따른 터널환경계측 및 화재감시 통합제어시스템의 제어부의 풍향/풍속 제어 블럭도로서, 도면에 나타내듯이, 터널 내에 제공된 풍향/풍속감지기가 기준치 이상의 풍향 및 풍속을 감지하면 감지기의 신호를 받아 RS422와 같은 통신신호변환모듈을 통해 전기적신호가 통신신호로 변환되어 입력부로 입력된다. 입력된 통신신호는 출력부를 통해 출력되고, 출력부와 연결된 제어부는 풍향 및 풍속의 정도를 감지하여 운전자 및 운용자에게 이를 알린다.
상기한 풍향/풍속감지기는 보통 터널의 입,출구에 설치되며, 자연환기가 가능할 경우 또는 환기방향과 역풍일 경우 그 작동을 지양하여 에너지 절감 및 내구연한을 연장시킨다.
도 2c는 본 발명에 따른 터널환경계측 및 화재감시 통합제어시스템의 제어부의 매연 및 먼지 제어 블럭도로서, 도면에 나타내듯이, 터널 내에 제공된 먼지발생감지기가 기준치 이상의 먼지 및/또는 매연을 감지하면 감지기의 신호를 받아 RS422와 같은 통신신호변환모듈을 통해 전기적신호가 통신신호로 변환되어 입력부로 입력된다. 입력된 통신신호는 출력부를 통해 출력되고, 출력부와 연결된 제어부는 먼지 및 매연의 정도를 감지하여 경보를 행함과 동시에 환기용량을 결정하여 환기팬이 적정량 가동되도록 한다.
터널 환기 설비는 감지기들로부터 입력된 정보를 바탕으로 터널 내 공기 오염도를 허용치 이하로 유지키 위한 소요 환기량에 따라 운전 여부를 결정하게 된다.
이러한 감지기는 터널 내의 악조건에서도 감지기의 성능 및 측정값에 영향이 없도록 터널 전용이어야 한다.
상기한 먼지발생감지기는 자가 보정 기능 및 오염 방지 기능이 있어야 하고 주기적인 유지보수를 필요로 한다. 또한, 본 발명의 먼지발생감지기는 광학적 직접측정방식을 이용하며, 측정범위는 0∼100%(VI), 0∼300ppm(CO), 0∼50ppm(NOx), 출력은 4∼20mA/RS422이고, 센서간 측정거리는 20m가 바람직하다.
도 2d는 본 발명에 따른 터널환경계측 및 화재감시 통합제어시스템의 제어부의 교통량 제어 블럭도로서, 도면에 나타내듯이, 터널 내에 제공된 교통량감지기가 기준치 이상의 교통량을 감지하면 감지기의 신호를 받아 RS232/RS485와 같은 통신신호변환모듈을 통해 전기적신호가 통신신호로 변환되어 입력부로 입력된다. 입력된 통신신호는 출력부를 통해 출력되고, 출력부와 연결된 제어부는 교통량의 정도를 감지하여 이를 운전자 및 운용자에게 이를 알린다.
상기한 교통량감지기는 전자파와 초음파를 결합한 방식을 이용하는 데, 속도, 차량 대수, 차량등급, 주행방향을 측정할 수 있고, 측정 가능 최대 속도는 200Km/h, 정밀도는 ±1.5%이다.
도 2e는 본 발명에 따른 터널환경계측 및 화재감시 통합제어시스템의 제어부의 조명 제어 블럭도로서, 도면에 나타내듯이, 터널 내의 조명감지기가 기준치 이상의 휘도량, 예를 들면 화재발생으로 인한 터널 내 휘도량의 증가 등을 감지하면 감지기의 신호를 받아 통신신호변환모듈을 통해 전기적신호가 통신신호로 변환되어 입력부로 입력된다. 입력된 통신신호는 출력부를 통해 출력되고, 출력부와 연결된 제어부는 휘도량의 정도를 감지하여 이를 운전자 및 운용자에게 이를 알린다.
본 발명의 조명 제어는, 터널 내 제한 속도에 근거하여 터널 입구로부터의 제동 거리 전방에 운전자가 시야로 감지하는 휘도를 측정하고 다시 터널 입구로부터 제동 거리와 같은 거리에 휘도계를 설치하여 양쪽의 휘도를 동일하게 조절해주므로써 운전자의 터널 진입시 실제적, 심리적 안정성을 유지해 주고, 필요한 만큼의 터널 내 휘도를 유지하므로써 에너지절감을 이룰 수 있다. 이러한 조명 제어의 구성은 하나의 터널에 주로 2∼3개의 휘도계, 조명기구, 및 콘트롤러로 이루어진다.
도 3a는 본 발명에 따른 터널환경계측 및 화재감시 통합제어시스템의 감지부의 상세도, 도 3b는 본 발명에 따른 터널환경계측 및 화재감시 통합제어시스템의 입력부 및 출력부의 상세도로서, 도면에 나타내듯이, 본 발명의 감지부(30)는 기준치 이상의 먼지 및 매연의 발생을 감지하는 먼지발생감지기(3), 기준치 이상의 풍향 및 풍속의 발생을 감지하는 풍향/풍속감지기(4)와, 기준치 이상의 교통량 발생을 감지하는 교통량감지기(5), 및 예기치 못한 화재의 발생을 감지하는 화재발생감지기(6)를 포함하여 이루어진다.
도면에서 부호 8은 터널 내의 조명을 감지하여 입력부로 데이터를 전송하는 휘도계를, 부호 9는 터널 내의 전기설비를 제어하는 중앙 제어장치를 나타낸다.
상기한 각 감지기(3, 4, 5, 6)로 부터의 감지결과는 RS422, RS485와 같이 감지기(3, 4, 5, 6)의 전기적 신호를 통신신호로 변환하는 통신변환모듈을 통해 입력부(50)로 입력된다.
입력부(50)는 VCC500-1, VCC500-2, VCC500-3과 같은 서브컨트롤러로 구성되어 있으며, 상기한 각 감지로부터의 통신신호를 입력받아 기입력된 프로그램에 의해 적절한 데이터를 출력부(70)로 이동시킨다.
출력부(70)는 VCC500-4, VCC500-5, VCC500-6, VCC500-7와 같은 서브컨트롤러로 구성되어 있으며, 이러한 출력부(70)의 적절한 출력값을 기초로 하여 환기팬(21)의 회전속도, 조명(7) 및 지시등(11)의 밝기, 및 전광판(20)의 표출부가 결정된다.
상기한 입력부(50)와 출력부(70)는 도면에 나타내듯이, 소위 VCC500으로 불리루는 주컨트롤러(master controller)로 나타낼 수 있으며 단일 하우징 내에 존재한다.
상기한 감지기는 터널의 내외부에 위치하는 것이 가능하며, 주컨트롤러 VCC500과 제어부(10)는 터널의 외부에 형성되어 터널의 환경을 제어 하는데, 전기적신호가 아닌 통신신호에 의하여 제어가능하기 때문에 모든 동작을 원거리에서 자동으로 수행하는 것이 가능하다.
도면에서 부호 8, 9, 10으로 나타낸 구성은 터널의 입구쪽에 설치됨을 의미하며, 부호 8', 9', 10'으로 나타낸 구성은 터널의 출구쪽에 설치됨을 의미한다.
도 4는 본 발명에 따른 터널환경계측 및 화재감시 통합제어시스템이 터널에 제공된 상태를 나타내는 개략도로서, 상행주행도로(1) 및 하행주행도로(2)의 입구에는 전광판(20)이 설치되어 터널로 진입하는 차량의 운전자에게 터널안의 환경을 미리 인지 시킬 수 있도록 하고, 또한, 휘도계(8)를 설치하여 갑작스럽게 터널내의 밝기가 변하는 것을 방지하므로써 운전자가 터널로 진입했을 때 착시현상을 방지할 수 있도록 한다.
풍향/풍속감지기(4)는 화재시 연기의 흐름을 감지할 수 있도록 400m 또는 500m당 1대씩 설치하는데, 대응되는 터널벽의 일정 위치에서 벽면에 대해 경사각 45°를 이루고 있다. 이렇게 설치하는 목적은 터널을 통과하는 공기의 흐름을 보다 정확하게 측정하기 위함이다.
터널안의 교통량을 외부의 운전자가 쉽게 인지할 수 있도록, 상행주행도로(1) 및 하행주행도로(2)의 입구에는 교통량감지기(5)가 설치된다.
상기 언급한 본 발명의 구성요소 이외에 조명, 또는 환기팬 등은 터널의 위치 및 터널의 제반 여건에 따라 적정 설치될 수 있으며, 본 발명에서 언급하지 않은 그밖의 다른 감지 및 제어를 위한 구성은 모두 본 발명의 사상에 포함되는 것이다.
이상과 같은 감지기에 의한 측정이 완료된 후, 측정의 오차발생 여부를 검증하기 위하여 별도의 감지기를 두어 그것에 의한 감지기의 지속적인 보정을 행하여야한다.
본 발명에 따르면, 터널 내의 환경을 종합적으로 감지 및 제어하여 바람직한 터널 환경을 제공할 수 있다.
구체적으로는, 환경 감지 및 제어 시스템에 의해 화재 및 그에 따른 교통사고를 미연에 방지하고 원할한 차량 주행을 가능하게 할 수 있으며, 터널 환경 계측 및 화재감시 통합 제어 시스템를 단일회선으로 작동시키므로서 작업의 효율성을 높이고, 정확한 데이터의 입수를 가능하게 하여 불필요한 인력의 투입 및 전력의 소모를 방지함과 동시에 가장 적합한 제어 명령을 수행할 수 있다.
Claims (2)
- 시스템을 자동으로 제어하는 제어부와,상기 제어부에 연결되어 터널 내의 화재발생, 풍향 및 풍속의 변화, 오염물질의 증가, 교통량의 증가와 같은 환경변화를 감지하는 감지부와,상기 감지부로부터 감지된 환경 정보가 통신신호변환모듈에 의해 단일회선으로 입력되는 입력부와,상기 입력부에 연결되어 환경 정보를 처리하여 출력하는 출력부로 이루어진 것을 특징으로 하는 터널환경계측 및 통합제어시스템.
- 제1항에 있어서, 상기한 감지부가 먼지발생감지기, 풍향/풍속감지기, 교통량감지기, 화재발생감지기, 및 조명감시제어기로 이루어진 것을 특징으로 하는 터널환경계측 및 통합제어시스템.
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