KR20050079581A - 화재징후 복합 감지장치 - Google Patents

화재징후 복합 감지장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에서 화재징후 복합 감지장치를 개시한다.
본 발명에 따르면, 복합적 화재감지를 위한 다수 종류의 센서로 이루어진 검출센서; 상기 검출센서로부터 인지되는 각각의 검출신호를 소정치 레벨로 증폭처리하기 위한 신호증폭부; 상기 신호증폭부의 각 출력신호를 디지털신호로 변환하기 위한 신호변환부; 상기 검출센서로부터 검출되는 측정치 정보와 상기 측정치 정보를 표준치 정보로 환산하기 위한 검출치 산출프로그램이 탑재되는 프로그램 메모리; 상기 신호변환부에서 제공되는 디지털신호의 측정치 정보를 수신하고 수신결과 및 상기 검출치 산출프로그램에 기초하여 현재 검출되는 측정치 정보의 표준치를 산출하기 위한 시스템 제어부; 상기 시스템 제어부의 출력포트에 접속되어 상기 표준치정보를 디스플레이하기 위한 디스플레이부; 상기 시스템 제어부의 입력포트에 접속되어 시스템의 고유 어드레스를 설정하기 위한 어드레스 설정스위치로 이루어지며, 상기 상기 검출센서는 유입 가스의 농도를 측정하기 위한 가스센서, 주변의 습도량을 측정하기 위한 습도센서 및 주변의 온도를 측정하기 위한 온도센서이고, 상기 가스센서는 상기 전기화학식 센서이며 연료검지식을 이용한다.
이와 같이 구성된 본 발명은, 가스, 습도, 온도를 복합적으로 측정하도록 하고, 가스센서의 정밀도를 극대화함으로써, 통신 및 전기 캐비넷(랙)이나 협소한 공간, 화재시 사전에 예측이 어려운 장소에서 발생할 수 있는 전기 및 전자부품의 과부하, 합선, 접촉과열, 제품결함으로 인한 화재, 고온도와 저습도로 인한 정전기 발생시 화재요인 등을 사전에 검출하여 화재예방을 보다 정확하고 신속하게 이루어질 수 있는 효과를 제공한다.

Description

화재징후 복합 감지장치{COMPOUND SENSING INSTALLATION FOR FIRE SYMPTOM}
본 발명은 복합 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화재발생 전(前)에 불완전 연소에 의한 가스, 습도 및 열의 변화를 신속하게 감지하고, 감지결과를 원격으로 통지할 수 있는 화재징후 복합 감지장치에 관한 것이다.
일반적으로, 화재발생 형태에서 초기 화재시 연기발생속도가 느린 반면에, 불완전연소로 인해 발생되는 가스는 미량으로 발생하기 때문에, 화재감시는 열과 가스를 매개체로하여 이루어진다. 현재 사용되는 화재센서는 건물내의 천정으로 취부되는 이온화학식 또는 광전식 연기감지 센서로 이루어지며, 이러한 연기감지 센서는 화재발생시 불완전연소로 인한 다량의 연기가 발생될 때, 화재임을 인지하고 있다. 즉, 일반적인 연기감지센서는 20-30%의 고농도의 연기량에 반응하고 있으며, 이를 토대로 화재발생을 경고한다. 따라서, 근래 방화문(Fire Door)이 설치된 건물내에서의 화재로 인한 연기발생시 연기 또는 가스가 주변으로 번지지 못하도록 하고 있어, 발화지역에서 이격설치된 화재센서는 그 기능을 발휘하지 못하는 경우가 발생하고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 근래에는 화재센서로부터 검출되는 화재신호를 네트워크상으로 탑재하도록 하여 화재발생시 대피용 경고메시지 또는 화재진압용 경고메시지, 화재방지용 경고메시지 등을 제공하여, 화재로 인한 피해를 최소화하고 있으며, 부가 설비로 다수의 씨씨디 카메라를 장착하여 발화지역내지 발화가능지역을 실시간 감시하고 있다.
그러나, 화재방지를 위한 시스템 또는 네트워크를 구현한다 하더라도, 화재를 사전에 방지할 수 있는 최선책은 최초 발화지역을 빠른 시간내에 인지하여 이를 통지할 수 있는 화재검출 센서에 있을 것이며, 이러한 화재검출 센서는 응답성과 신뢰성에 기반하여 감지되어야 한다. 그럼에도 불구하고, 현재 사용되는 화재센서는 연기감지로 인해 화재발생 여부를 인지하기 때문에, 다량의 연기가 발생된 후 화재임을 인식한다. 따라서, 일반적인 화재센서는 그 응답성이 극히 저하되고 있다는 평을 받고 있으며, 이러한 화재센서를 토대로 설계되는 화재방지 시스템은 화재를 미연에 방지할 수 없다는 문제점을 야기하고 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 화재로 인한 연기발생 이전에 발생되는 불완전 연소가스, 열, 습도를 검출하고, 그 검출결과를 원격으로 통지함으로써, 화재를 미연에 방지할 수 있는 근본적인 대책을 마련하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 화재징후 복합 감지장치는, 복합적 화재감지를 위한 다수 종류의 센서로 이루어진 검출센서; 상기 검출센서로부터 인지되는 각각의 검출신호를 소정치 레벨로 증폭처리하기 위한 신호증폭부; 상기 신호증폭부의 각 출력신호를 디지털신호로 변환하기 위한 신호변환부; 상기 검출센서로부터 검출되는 측정치 정보와 상기 측정치 정보를 표준치 정보로 환산하기 위한 검출치 산출프로그램이 탑재되는 프로그램 메모리; 상기 신호변환부에서 제공되는 디지털신호의 측정치 정보를 수신하고 수신결과 및 상기 검출치 산출프로그램에 기초하여 현재 검출되는 측정치 정보의 표준치를 산출하기 위한 시스템 제어부; 상기 시스템 제어부의 출력포트에 접속되어 상기 표준치정보를 디스플레이하기 위한 디스플레이부; 상기 시스템 제어부의 입력포트에 접속되어 시스템의 고유 어드레스를 설정하기 위한 어드레스 설정스위치로 이루어진 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 시스템 제어부의 출력단에 접속되어 상기 측정치 정보의 표준치 정보를 소정 프로토콜에 기초하여 원격으로 제공하기 위한 통신제어부가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 검출센서는 유입 가스의 농도를 측정하기 위한 가스센서, 주변의 습도량을 측정하기 위한 습도센서 및 주변의 온도를 측정하기 위한 온도센서로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 온도센서는 써미스터(Thermistor)이고, 상기 습도센서는 정전 용량식센서인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가스센서는 반도체식 센서, 열전도도 방식 센서, 적외선 흡광식 센서, 전기화학식 센서 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가스센서는 상기 전기화학식 센서이며 연료검지식을 이용하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 특징을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 화재징후 복합 감지장치를 나타낸 사진이다. 도시된 바와 같이, 화재징후 복합 감시장치(100)는 소정 크기의 함체로 이루어진 배면패널(103)과, 상기 배면패널(103)의 전면으로 개폐가능하도록 체결되는 전면패널(101) 및 상기 배면패널(103)의 일측면으로 시스템의 전원공급과 검출데이터의 송신을 위한 통신포트와 접속되는 접속 커넥터(105)를 구비한다. 또한, 상기 화재징후 복합 감시장치(100)는 검출 데이터의 송신시 해당 어드레스를 부여할 수 있는 어드레스 설정스위치를 형성한다.
상기 전면패널(101)은 소정의 디스플레이 수단을 통해 해당 화재징후 복합 감시장치(100)의 어드레스 정보와, 현재 검출되는 온도, 습도, 가스에 대한 측정치를 표시한다. 상기 디스플레이 수단은 에프엔디(FND) 소자를 이용하고 있으나, 엘씨디(LCD), 티에프티(TFT) 등의 표시수단을 이용하여도 무관할 것이다.
상기 화재징후 복합 감지장치(100)는 상기 접속 커넥터(105)를 통해 24V의 DC전원을 공급하며, 필요에 따라 상기 배면패널(103)로 정류회로를 부가하여 상기 접속 커넥터(105)를 통해 교류전원(AC)을 공급하도록 하여 시스템의 설비효율을 증대시킬 수 있음은 물론이다. 또한, 상기 접속 커넥터(105)를 통해 검출데이터의 전송은 RS485 통신에 기반하며, 화재감시를 위한 열센서, 가스센서 및 습도센서의 측정치 정보와 더불어 해당 시스템의 고유 어드레스 정보를 RS485 통신을 이용한 시리얼 정보로 전송된다.
도 2에서는 본 발명에 따른 화재징후 복합 감지장치(100)를 구체적으로 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 화재징후 복합 감지장치(100)의 전면패널(101) 일측면으로 각 센서로부터 검출된 결과를 디지트화된 신호로 표시하기 위한 측정결과 표시소자(201) 및 상기 각 센서의 동작지시를 위한 센서 표시소자(203)로 구성된 디스플레이부(220)와, 상기 디스플레이부(220)의 하단으로 검출데이터의 송신상태를 표시하기 위한 통신모드 표시소자(205)와, 상기 화재징후 복합 감지장치(100)의 수동절환 상태를 지시하기 위한 수동절환모드 표시소자(207)로 구성된다.
또한, 상기 배면패널(103)은 각 센서로부터 검출되기 위한 열, 습도 및 가스가 유입될 수 있도록 다수의 관통공을 갖는 흡입구(213)가 형성되며, 데이터 통신을 위한 통신단자(211) 및 전원공급을 위한 전원단자(209)를 구비하고, 화재징후 복합 감지장치(100)의 고유 어드레스를 지정하기 위한 어드레스 설정 스위치(215)가 장착된다.
도 3은 본 발명에 따른 화재징후 복합 감지장치(100)의 주요 기능을 설명하기 위한 구성도이다. 도시된 바와 같이, 가스센서, 습도센서 및 온도센서를 각각으로 보유하는 검출센서(303), 상기 검출센서(303)로부터 인지되는 각각의 검출신호를 소정치 레벨로 증폭처리하기 위한 신호증폭부(305), 상기 신호증폭부(305)의 각 출력신호를 디지털신호로 변환하기 위한 신호변환부(307), 상기 가스센서로부터 검출되는 가스의 농도를 산출하고, 상기 습도센서로부터 검출되는 습도의 습도량 및 상기 온도센서로부터 검출되는 온도를 기준치정보에 대응하여 산출하기 위한 검출치 산출프로그램이 탑재되는 프로그램 메모리(317), 상기 신호변환부(307)에서 제공되는 디지털신호를 수신하고 수신결과 및 상기 검출치 산출프로그램에 기초하여 가스의 농도, 열의 온도 및 습도량을 추출하기 위한 시스템 제어부(301), 상기 시스템 제어부(301)의 출력단에 접속되어 상기 가스의 농도, 열의 온도 및 습도량 정보를 소정 프로토콜에 기초하여 원격으로 제공하기 위한 통신제어부(319)로 구성된다.
상기 시스템 제어부(301)의 출력포트에는 상기 가스의 농도, 열의 온도 및 습도량 정보를 디스플레이부(220)를 통해 표시하기 위한 드라이버(309)가 접속되며, 상기 시스템 제어부(301)의 입력포트에는 시스템의 고유 어드레스를 설정하기 위한 어드레스 설정스위치(311) 및 시스템의 수동/자동을 선택하기 위한 모드변경 스위치(313)가 접속된다. 미설명된 전원 공급부(315)는 시스템 전원, 센서 구동전원 등으로 사용되는 전원공급이 자유롭도록 교류전원(AC) 또는 소정치의 정격 직류전원(DC)을 입력받도록 한다. 즉, 시스템의 사용전원은 교류 또는 직류 중 어느 하나의 전력을 사용할 수 있다.
상기 온도센서는 써미스터(Thermistor)를 이용한 온도검출이 이루어지며, 상기 습도센서는 정전 용량식센서가 바람직하다. 또한, 상기 가스센서는 유입가스의 농도를 검출하기 위한 것으로, 반도체식 센서, 열전도도 방식 센서, 적외선 흡광식 센서 등이 사용될 수 있으나, 본 발명에서는 측정 대상가스의 산화 및 환원 반응시 발생하는 전자의 양을 감지하여 해당 가스의 농도를 측정할 수 있는 전기화학식 센서가 사용됨이 바람직하다. 또한, 상기 전기화학식 센서 중 연료검지식 센서(Fuel Cell Sensor)가 사용됨이 본 발명의 실시예로 할 것이다.
먼저, 관리자는 상기 화재징후 복합 감지장치(100)의 일측면으로 구비되는 전원단자와 통신단자를 연결하기 위한 접속 커넥터(105)를 체결하고, 시스템 전원을 공급한다. 상기 시스템 제어부(301)는 전원 공급부(315)로부터 정격전원을 인가받아 시스템의 초기화를 수행한다.
또한, 관리자는 상기 어드레스 설정스위치(311)를 통해 시스템 즉, 화재징후 복합 감지장치(100)의 고유 어드레스를 지정한다. 이는 건물내 또는 특정 건물로 설치되는 다수의 랙, 전산실 등으로 각각의 화재징후 복합 감지장치(100)가 설치될 경우, 검출신호에 대한 고유 어드레스를 통해 검출위치(장소)를 파악할 수 있도록 함에 있다. 이와 같은 초기과정을 거쳐 상기 검출센서(303)는 가스센서의 검출신호를 포함하여 습도센서, 온도센서의 검출신호를 제공한다. 상기 습도센서 및 온도센서는 습도량 및 온도변화에 대한 아날로그 신호를 생성하며, 상기 가스센서는 측정된 가스의 산화작용 및 환원작용을 통해 측정전극으로부터 음이온 및 양이온을 생성한다.
따라서, 가스센서의 측정전극으로부터 공기중 가스의 농도에 비례한 미세전류 예컨대, 수 mA의 전류가 전기화학 반응에 의해 제공된다. 이와 같이 각 센서로부터 제공되는 신호는 각각의 증폭회로 즉, 제 1 증폭부, 제 2 증폭부 및 제 3 증폭부로 이루어진 신호 증폭부(305)를 통해 각각의 검출신호가 소정 레벨의 신호로 증폭처리된다. 증폭처리된 검출신호는 각각의 제 1 AD 컨버터, 제 2 AD 컨버터 및 제 3 AD 컨버터로 구성된 신호변환부(307)를 거쳐 디지트화된 신호로 변환된다.
시스템 제어부(301)는 상기 신호변환부(307)로부터 인가되는 검출신호의 디지털 신호를 수신하며, 더불어 상기 프로그램 메모리(317)로 탑재되는 검출치 산출프로그램을 구동하여 현재 입력되는 디지털 신호의 측정치를 산출한다. 즉, 시스템 제어부(301)는 내부 펄스신호를 이용하여 상기 신호변환부(307)의 각 컨버터를 순차적으로 선택하며, 선택된 컨버터로부터 출력되는 데이터와 상기 검출치 산출프로그램에 기초하여 현재 입력되는 데이터의 측정치를 산출한다. 이는 현재 입력되는 데이터가 검출치 산출프로그램에서 기 설정된 기준치에 비해 어느 정도의 변화량을 갖고 있는지를 판단하여 그 판단결과를 토대로 표준화된 측정치를 추출한다.
시스템 제어부(301)는 이와 같은 방식의 측정치 산출을 각 컨버터별로 순차적으로 수행함으로써, 가스의 농도, 습도량 및 온도를 산출한다. 그리고, 이와 같이 산출된 측정치 정보는 상기 드라이버(309)로 제공하며, 상기 드라이버(309)는 디스플레이부(220)를 통해 해당 측정결과를 디스플레이한다. 앞서 설명된 바와 같이, 디스플레이부(220)는 다수의 표시소자를 사용할 수 있으나 본 발명에서는 FND를 사용하여 측정결과를 표시토록 하고 있다. 또한, 상기 시스템 제어부(301)는 어드레스 설정스위치(311)로부터 설정되는 고유 어드레스 번호를 상기 드라이버(309)로 제공하며, 디스플레이부(220)는 각 센서의 측정결과 및 고유 어드레스 번호를 표시한다.
상기 디스플레이부(220)는 FND로 구성된 측정결과 표시소자(201)를 통해 각 센서의 측정결과 및 시스템의 고유 어드레스 번호를 표시하며, 센서표시소자(203)로써 설치되는 LED 소자를 통해 상기 측정결과 표시소자(201)에서 디스플레이되는 측정결과에 대응하는 센서를 지시한다. 예컨대, 센서표시소자(203)의 'ADDR'을 지시하는 LED가 점등되고, 상기 측정결과 표시소자(201)에서 'R03'이 표시되면 해당 시스템의 고유 어드레스가 'R03'으로 설정되어 있음을 표시한다. 또한, 센서표시소자(203) 중 'TEMP'를 지시하는 LED가 점등되고, 측정결과 표시소자(201)에서 '026'으로 표시되면, 현재의 온도는 26도임을 의미한다.
한편, 본 발명에서 적용되는 가스센서는 산소(OX), 일산화탄소(CO), 황화수소(H2S), 아황산가스(SO2), 질소이산화(NO2), 염소(Cl2), 수소(H 2), 하이드로젠 싸이나이드(HCN), 염소가스(HCL), 에틸렌 가스(C2HY), 질소(NH3) 및 오존(O3) 등을 검출한다. 이와 같은 검출가스는 0 ~ 500ppm까지 검출범위를 가지며, 수초 이내의 검출시간을 확보하고 있을 뿐만 아니라, 먼지나 수분 그리고 스팀(Steam)등의 이상 물질에 반응하지 않아 오동작이 없다. 또한, 상기 습도센서는 0 ~ 100%RH의 범위까지 측정가능하며, 온도센서 또는 0 ~ 100℃까지의 측정범위를 갖는다.
상기 시스템 제어부(301)는 고유 어드레스 번호를 포함하여 각 센서로부터 검출되는 측정결과 정보를 상기 통신제어부(319)로 제공하며, 통신제어부(319)는 소정의 통신 프로토콜 예컨대, RS485 통신을 이용하여 측정결과 및 고유 어드레스 번호에 따른 정보를 시리얼로 전송한다. 이와 같은 시리얼 신호는 미설명된 관리컴퓨터로 제공되며, 소정의 관리 프로그램을 통해 시스템의 원격측정 및 관리가 이루어진다.
따라서, 상기 화재징후 복합 감지장치(100)는 통신 및 전기 캐비넷(랙)이나 협소한 공간, 화재시 사전에 예측이 어려운 장소에 설치함으로써, 전기 및 전자부품의 과부하로 인한 화재, 고온도와 저습도로 인한 정전기 발생시 화재요인 등을 사전에 측정할 수 있게 된다.
한편, 사기 시스템 제어부(301)로부터 판단되는 각 센서의 검출신호가 관리자로부터 설정된 기준치를 넘을 경우, 소정 주파수의 발진음을 제공할 수 있도록 경고음 출력부를 더 포함할 수 있다. 이 때, 경고음 출력부는 부저에 의해 경고음을 출력하거나, 소정의 스피커를 통해 경고음을 제공할 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 화재징후 복합 감지장치를 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 화재징후 복합 감지장치는 가스, 습도, 온도를 복합적으로 측정하도록 하고, 가스센서의 정밀도를 극대화함으로써, 통신 및 전기 캐비넷(랙)이나 협소한 공간, 화재시 사전에 예측이 어려운 장소에서 발생할 수 있는 전기 및 전자부품의 과부하, 합선, 접촉과열, 제품결함으로 인한 화재, 고온도와 저습도로 인한 정전기 발생시 화재요인 등을 사전에 검출하여 화재예방을 보다 정확하고 신속하게 이루어질 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 화재징후 복합 감지장치를 나타낸 사진이다.
도 2는 도 1의 화재징후 복합 감지장치의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 주요기능을 설명하기 위한 구성도이다.
<주요도면에 대한 부호의 설명>
100 : 화재징후 복합 감지장치 101 : 전면패널
103 : 배면패널 105 : 접속커넥터
201 : 측정결과 표시소자 203 : 센서표시소자
205 : 통신모드 표시소자 207 : 수동절환모드 표시소자
211 : 통신단자 220 : 디스플레이부
301 : 시스템 제어부 303 : 검출센서
305 : 신호증폭부 307 : 신호 변환부
311 : 어드레스설정 스위치 317 : 프로그램 메모리
319 : 통신제어부

Claims (7)

  1. 화재감지 장치에 있어서,
    복합적 화재감지를 위한 다수 종류의 센서로 이루어진 검출센서;
    상기 검출센서로부터 인지되는 각각의 검출신호를 소정치 레벨로 증폭처리하기 위한 신호증폭부;
    상기 신호증폭부의 각 출력신호를 디지털신호로 변환하기 위한 신호변환부;
    상기 검출센서로부터 검출되는 측정치 정보와 상기 측정치 정보를 표준치 정보로 환산하기 위한 검출치 산출프로그램이 탑재되는 프로그램 메모리;
    상기 신호변환부에서 제공되는 디지털신호의 측정치 정보를 수신하고 수신결과 및 상기 검출치 산출프로그램에 기초하여 현재 검출되는 측정치 정보의 표준치를 산출하기 위한 시스템 제어부;
    상기 시스템 제어부의 출력포트에 접속되어 상기 표준치정보를 디스플레이하기 위한 디스플레이부;
    상기 시스템 제어부의 입력포트에 접속되어 시스템의 고유 어드레스를 설정하기 위한 어드레스 설정스위치로 이루어진 것을 특징으로 하는 화재징후 복합 감지장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 시스템 제어부의 출력단에 접속되어 상기 측정치 정보의 표준치 정보를 소정 프로토콜에 기초하여 원격으로 제공하기 위한 통신제어부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 화재징후 복합 감지장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 시스템 제어부로부터 검출되는 상기 측정치 정보가 기 설정된 기준치를 초과할 경우, 소정의 발진음을 제공할 수 있는 경고음 출력부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 화재징후 복합 감지장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 검출센서는 유입 가스의 농도를 측정하기 위한 가스센서, 주변의 습도량을 측정하기 위한 습도센서 및 주변의 온도를 측정하기 위한 온도센서로 이루어진 것을 특징으로 하는 화재징후 복합 감지장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 온도센서는 써미스터(Thermistor)이고, 상기 습도센서는 정전 용량식센서인 것을 특징으로 하는 화재징후 복합 감지장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 가스센서는 반도체식 센서, 열전도도 방식 센서, 적외선 흡광식 센서, 전기화학식 센서 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 화재징후 복합 감지장치.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 가스센서는 상기 전기화학식 센서이며 연료검지식을 이용하는 것을 특징으로 하는 화재징후 복합 감지장치.
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