KR200191446Y1 - 산불 감지 시스템 - Google Patents

Abstract

산의 특정 장소에 설치된 카메라로부터 입력된 영상과 기준영상을 비교하여 연기 등의 발생을 자동으로 감지하여 효율적인 산불 감지를 할 수 있도록 하기 위한 산불 감지 시스템이 개시된다. 본 고안은, 산의 특정장소에 설치된 카메라(110)의 방향 및 촬영위치를 조정하는 구동부(120); 상기 카메라(110)에서 촬영된 영상을 유·무선방식으로 전송하기 위한 신호전송부(140); 그리고, 상기 카메라(110)에서 송출된 영상을 상기 신호전송부(140)를 통하여 유·무선방식에 의하여 전송받아 영상을 분석하여 산불을 감지하고 산불의 발생시에는 이를 경보하며, 상기 구동부(120)를 제어하기 위한 명령들과 각 명령에 대한 응답을 유선으로 전송하는 원격 제어부(130)를 포함한다.

Description

산불 감지 시스템 {a forest fires sensing appararus}

본 고안은 산불 감지 방법 및 이를 수행하기 위한 시스템에 관한 것으로, 특히 산의 특정 장소에 설치된 카메라로부터 입력된 영상과 기준 영상을 비교하여 연기 등의 발생을 자동으로 감지하여 효율적으로 산불 감지를 할 수 있도록 하기 위한 산불 감지 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 사무실, 주택, 공장, 사람이 들어갈 수 없는 취약 지역 등은 물론이고 귀중한 산림자원의 보호를 위해서 무인 감시 시스템을 많이 도입하고 있다. 이중에서 산불 감지용으로 사용되는 무인 감시 시스템은 보통 산 위에 감시를 위한 CCD카메라를 설치하고 이를 산밑 혹은 해당 관리청에서 직원이 상주 감시하는 시스템으로 구성된다.

그러나 산불 방지의 중요성은 매우 중요한 반면 그 발생 횟수는 매우 적기 때문에 사람이 산불을 감시하기 위하여 상주하면서 CCD카메라로부터 출력되는 영상을 직접 모니터 하는 것은 매우 비효율적인 문제점이 있었다.

본 고안은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로, 본 고안의 제 1 목적은 산의 특정 장소에 설치된 카메라로부터 입력된 영상과 기준영상을 비교하여 연기 등의 발생을 자동으로 감지하고 산불의 징후가 발견되는 경우에는 자동으로 경보를 발생시킴으로서 감시 인원을 절약하면서 효율적으로 산불을 감지하기 위한 산불 감지 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 고안의 산불 감지 시스템은 영상 부분과 데이터 부분으로 구성된다.

영상 부분은 「영상획득 ⇒ 영상분배, 압축 ⇒ 영상전송 ⇒ 영상처리 ⇒ 산불인식 ⇒ 경보발생⇒ 통보」하는 과정으로 이루어지고, 데이터 부분은 「각도 정보 획득 ⇒ A/D변환 ⇒ 데이터 전송⇒ 각도 표시 및 영상 데이터와 합성」하는 순서로 나누어진다.

영상의 획득은 산 정상에 카메라를 설치하여 일정 시간 간격으로 360°회전하면서 모든 영역의 영상을 얻고 실시간으로 산불 감시소로 전송한다. 전송된 영상은 산불 자동 인식을 위한 영상 처리용으로 쓰이며, 인터넷 서비스를 위해 주관리청으로 전송될 수 있다.

또한 각도 정보는 방향 조절기(PAN/TILT)의 가변 저항의 값 변화량을 전압 성분으로 바꾸고, 이를 A/D 변환하여 감시소로 전송하고, 이값을 각도로 환산하여 컴퓨터 모니터 상에 방위각으로 표시하며, 산불을 감지하기 위한 자료로 사용한다.

도 1은 본 고안에 따른 산불 감지 시스템을 설명하기 위한 시스템도이다.

도 2는 도 1의 산불 감지 시스템을 감시 영상의 좌표를 보여주기 위한 도면이다.

도 3은 본 고안에 따른 산불 감지 시스템의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 4는 본 고안에 따른 산불 감지 시스템에서 산불을 감시하는 일례를 보여주기 위한 도면이다.

본 고안이 의도하는 목적을 달성하개 위한 기술적인 특징은 감시 대상 산의 특정 장소에 설치된 카메라의 방향 및 촬영위치를 조정하는 구동부; 카메라에서 촬영된 영상을 유·무선방식으로 전송하기 위한 신호전송부; 그리고, 카메라에서 송출된 영상을 신호전송부를 통하여 유·무선방식에 의하여 전송받아 영상을 분석하여 산불을 감지하고, 산불이 발생하면 이를 경보하며, 상기 구동부를 제어하기 위한 명령들과 각 명령에 대한 응답을 유·무선으로 전송하는 원격 제어부를 포함한다.

상기한 본 고안의 시스템은 산에 설치된 카메라의 회전 가능한 상하 및 좌우의 위치에서 각 방향으로 정해둔 개수만큼의 기준영상 및 카메라의 방향정보를 획득하여 이를 저장하는 단계; 상기 단계에서 기준 영상이 획득되면 카메라로부터 전송된 현재의 영상에서 고정점 들을 파악하는 영상분석을 수행하는 단계; 영상분석이 종료되면 미리 설정된 기준값에 미달되는 크기를 갖는 데이터를 삭제하는 데이터 분석을 수행하는 단계; 데이터 분석이 완료되면 기준 영상과 있는지를 확인하여 기준 영상이 존재하지 않으면 현재의 영상을 기준 영상으로 설정하고, 기준 영상이 존재하면 현재 영상의 분석 데이터와 비교하는 단계; 이상위치들이 존재하는지를 판단하여 이상위치가 발생되면 경보음을 발생시킴과 동시에 비상 근무자나 소방관서에 유선 통보하는 단계로 작동한다.

본 고안에 따르면 카메라로부터 입력된 영상과 기준영상을 비교하여 산불의 징후를 발견함으로서 감시 인원을 절약하면서 효율적으로 산불을 감지할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도면중 도 1은 본 고안에 따른 산불 감지 시스템을 설명하기 위한 시스템도이고, 도 2는 도 1의 산불 감지 시스템을 감시 영상의 좌표를 보여주기 위한 도면이다. 또한, 도 3은 본 고안에 따른 산불 감지 시스템의 동작을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 4는 본 고안에 따른 산불 감지 시스템에서 산불을 감시하는 일례를 보여주기 위한 도면이다.

본 고안에 따른 산불 감지 시스템은 도 1에서 보는 바와 같이 산불 발생 감시 대상이 되는 감시대상산(100) 위에는 카메라(110)와 상기 카메라(110)의 회전 및 상하 각도 조정을 수행할 수 있는 구동부(120)가 설치된다. 구동부(120)는 산밑이나 기타의 장소에 설치된 감시소의 원격제어부(130)와 유선으로 연결되어 원격제어부(130)의 명령에 의하여 카메라(120)의 방향을 변경하는 동작을 수행한다.

또한, 카메라(110)에서 촬영된 영상은 무선으로 데이터를 송출하기 위한 신호전송부(140)를 통하여 원격제어부(130)에 전송되도록 구성된다.

즉, 원격제어부(130)는 카메라(110)에서 송출된 영상을 유·무선방식에 의하여 전송받고, 유선방식에 의하여 구동부(120)를 제어하기 위한 명령들과 각 명령에 대한 응답을 전송한다.

또한, 본 고안에 따른 산불 감지 시스템은 카메라(110)가 설치된 장소에 신호전송용 컴퓨터(150)를 연결시켜 유선구간의 남는 대역폭을 활용하여 저속의 영상테이터 전송에 사용할 수 있다. 카메라(110)가 설치된 장소에 신호 전송용 컴퓨터(150)를 연결시킬 경우에는 유사시 무선이나 유선 어느 방식으로든 촬영된 전송이 이루어지게 함으로써 신호전송의 신뢰성을 높일 수 있다.

감시대상산(100) 위에 설치된 신호전송용 컴퓨터(150)는 유선으로 영상을 전송하게 될 경우 데이터 압축과 원격제어부(130)와의 통신을 제어하는 역할을 수행하게 된다. 그러나, 유선구간의 영상전송을 필요하지 않을 경우는 신호전송용 컴퓨터(150)는 설치할 필요가 없으며, 원격제어부(130)로부터 명령 신호는 구동부(120)에 직접 전달된다.

이와 같이 구성된 본 고안에 따른 산불 감지 시스템은 기본적으로 기준 영상과 현재 카메라(110)를 통하여 촬영된 영상을 비교 분석하여 산불을 감지한다. 카메라(110)에서 촬영된 영상은 무선으로 원격제어부(130)에 전달되고, 이러한 영상을 분석하여 산불을 감지한다. 즉, 산불이 발생하면 산의 어느 한곳이나 그 지점의 부근에서 일정하게 계속 연기가 발생하고, 발생된 연기는 주위의 어떤 방향, 예를 들면 바람이 없을 경우에는 상부로 바람이 있는 경우에는 기울어진 각도로 흘러가게 된다.

이러한 연기의 발생 모습을 분석하여 산불을 감지하는데, 산불에 의하여 발생된 연기와 구름 및 인가에서 발생하는 연기와 형상 및 크기를 비교하여 산불을 판단한다. 즉, 구름은 특정 위치에서 정지해 있는 부분이 있지 않고 흘러가는 모양으로 구분되며, 민가에서 발생하는 연기와의 그 크기를 비교함으로써 산불을 판단한다.

도 3을 참조하여 본 고안의 상세한 동작을 설명하면 도 2에서 보는 바와 같이 먼저 산에 설치된 각 카메라(110)의 회전 가능한 상하 및 좌우의 위치에서 기준영상을 획득한다.(단계 S1) 기준영상은 그 시각에 산불 발생이 일어나지 않은 산의 모습을 촬영하여 얻어질 수 있는 데, 카메라(110)의 동작 가능한 모든 공간위치에 대해서 영상을 획득하는 것은 실제적으로 많은 데이터 용량을 필요로 하기 때문에 각 방향으로 정해둔 계수만큼의 기준영상을 획득하고, 기준 영상 획득시에 현재 감시 카메라(110)의 방향정보를 같이 획득한다.

도 4의 a에서 보는 바와 같이 기준 영상이 획득되면 이후에 산위에 설치된 카메라(110)로부터 전송된 영상으로부터 고정점 들을 파악하는 도 4의 b에서 보는 바와 같이 영상분석을 수행한다.(단계 S2) 고정점의 파악은 산불감지에 이용되는 카메라(110)의 종류에 따라서 다르다. 먼저 CC카메라(110)가 사용되는 경우에는 촬영된 영상에서 산불의 연기를 감지하기 위하여 흰색을 파악하게 된다. 흰색의 경우는 색상의 R,G,B가 모두 255에 가까운 값이므로 이를 이용해서 흰색이 발생하는 위치를 파악하고 각 크기를 저장한다.

CC카메라의 빛의 경우는 빨간색만을 이용하게 된다. 빛의 온도에 따라서 색깔이 변하기는 하지만 산불의 경우는 대부분 상대적으로 낮은 온도인 붉은 계통의 불빛에 해당하므로 G나 B계열의 색상은 불필요하고 정확한 값을 내지 못한다. 그러므로 빛의 위치 및 크기를 파악하고 저장한다.

적외선 카메라의 경우 온도의 강도만을 출력하므로 단색의 세기를 비교하는 것이다. 이는 CC카메라의 붉은 계통만 사용하는 경우와 비슷하다. 영상에서의 고정점 들을 찾아내는 방법은 단순한 영상분할부터 영상정합, 영상비교 등 여러 가지가 사용된다.

즉, CC카메라의 경우 주간에는 연기를 발견하고 밤에는 빛을 선택하도록 하며, 적외선 카메라를 사용한 경우는 CC카메라와는 달리 낮과 밤 모두 빛의 세기 보다는 온도를 감지한다.

이후에 영상의 고정점 들을 분류하는 도 4의 c에서 보는 바와 같이 데이터 분석을 수행한다.(단계 S3) 즉, 미리 설정된 기준값에 따라서 상기 S2단계에서 분석된 고정점 중에서 각 요소들의 크기를 기준으로 기준에 맞지 않는 부분은 제외시킨다. 이러한 데이터 분석은 노이즈 등과 같은 상황에서 이상경보를 줄이기 위한 방안이다.

상기 단계에서 데이터 분석이 완료되면 기준 영상과 있는지를 확인하고(단계 S4)기준 영상이 존재하지 않을 경우 현재의 영상을 기준 영상으로 설정하고 이를 분석한 데이터를 저장시킨다.(단계 S5-S6) 기준 영상이 존재하면 현재 영상의 분석결과와 비교한다.(단계 S7) 즉, 도 4의 d에서 보는 바와 같이 기준 영상의 분석데이터에서 현재 분석데이터와 가장 가까운 지점의 데이터를 추출하면 각 비교 데이터는 현재 영상에 대한 비교 쌍을 이루게 된다. 기준 영상에서 데이터가 존재하지 않을 경우는 비교대상이 되는 지점을 모두 최대 오차를 낼 수 있는 값으로 설정한다. 먼저 두 데이터의 위치 차이를 구하고 카메라 조종장치의 정밀도를 고려해서 미리 설정된 한계값과 비교한다. 이러한 한계값을 넘어선 위치들은 도 4의 e에서 보는 바와 같이 이상점 들로 간주하고, 만약에 한계 내에 있더라도 그 크기가 기준 데이터의 크기값과 비교해서 어느 이상 차이가 나면 이를 다시 이상점으로 지정한다.

상기 단계에서 이상위치들이 존재하는지를 판단하여(단계 S8) 이상위치가 발생되면 경보음을 발생시킴과 동시에 비상 근무자나 소방관서로 상황을 전송한다.(단계 S9)

상술한 바와 같이 본 고안에 따른 산불감지 시스템은 산의 특정장소에 설치된 카메라로부터 입력된 영상과 기준영상을 비교하여 연기 등의 발생을 자동으로 감지하고 산불의 징후가 발견되는 경우에는 자동으로 경보를 발생시키고, 산불이 발생된 상황을 비상 근무자나 소방관서에 직접 통보함으로서 감시 인원을 절약하면서 효율적으로 산불을 감지 및 초동 진화할 수 있다.

상기에서는 본 고안의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 고안의 사상 및 영역으로부터 이탈되지 않는 범위 내에서 본 고안을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

일례로서 상기 실시예에 부가할 수 있는 것으로 카메라를 통하여 획득된 영상을 이용하여 실시간으로 인터넷 서비스를 할 수도 있다.

Claims (2)

1. 산의 특정장소에 설치된 카메라(110)의 방향 및 촬영위치를 조정하는 구동부(120);

   상기 카메라(110)에서 촬영된 영상을 유·무선방식으로 전송하기 위한 신호전송부(140); 그리고,

   상기 카메라(110)에서 송출된 영상을 상기 신호전송부(140)를 통하여 유·무선방식에 의하여 전송받아 영상을 분석하여 산불을 감지하고 산불의 발생시에는 이를 경보하며, 상기 구동부(120)를 제어하기 위한 명령들과 각 명령에 대한 응답을 유선으로 전송하는 원격 제어부(130)를 포함하는 산불 감지 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 카메라(110)가 설치된 장소에 저속의 영상테이터를 전송하고, 원격제어부(130)와의 통신을 제어하는 역할을 수행하는 신호전송용 컴퓨터(150)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 산불 감지 시스템.