KR20090051889A

KR20090051889A - 광센서감지기를 이용한 화재감지시스템

Info

Publication number: KR20090051889A
Application number: KR1020070118335A
Authority: KR
Inventors: 이성모; 이명호; 박동하; 박세화; 황운섭; 조재철; 김동국; 천수봉; 전은수; 신현준
Original assignee: 지멘스신화주식회사; 한국건설기술연구원
Priority date: 2007-11-20
Filing date: 2007-11-20
Publication date: 2009-05-25
Also published as: KR100938591B1

Abstract

본 발명은 광센서감지기를 이용하여 터널이나 지하공동구 등 비교적 광범위한 선형 구간을 갖는 화재 감시대상물 전체 구간에 걸쳐 온도와 화재 발생 위치를 실시간으로 검출할 수 있는 화재 감시 시스템에 관한 것이다.

본 발명에 따른 화재 감시 시스템은, 광섬유를 감시대상물에 선형형태로 포설하여 실시간으로 온도와 화재 발생 위치를 감지하기 위한 광센서감지기와; 상기 광센서감지기에 레이저 펄스를 조사함과 아울러 상기 광센서감지기로부터 산란되어 되돌아오는 광신호를 분석하여 화재 감시대상물 전체 구간의 온도와 화재 발생 위치를 결정하고, 화재 발생시 경보신호를 발생시키는 광센서중계기와; 상기 광센서중계기로부터 온도 및 위치 정보, 그리고 경보신호를 수신하여 저장하며, 이를 기초로 화재 발생시 경보장치, 자동소화설비 및 제연설비의 작동을 제어하는 광센서수신기와; 상기 광센서수신기로부터 온도 및 위치 정보, 그리고 경보신호를 수신하고, 이를 미리 저장된 화재 감시대상물 이미지에 맵핑하여, 화재 감시대상물의 구역별 온도 분포와 화재 발생 여부를 컴퓨터를 이용하여 그래픽으로 출력하는 그래픽표시장치를 포함한다.

광센서감지기, 광센서중계기, 광센서수신기, 그래픽표시장치

Description

광센서감지기를 이용한 화재감지시스템{FIRE MONITORING SYSTEM USING OPTICAL SENSOR}

본 발명은 화재감시시스템에 관한 것으로 보다 상세하게는, 광센서감지기를 이용하여 터널이나 지하공동구 등 비교적 광범위한 선형 구간을 갖는 화재 감시대상물 전체 구간에 걸쳐 온도와 화재 발생 위치를 실시간으로 검출할 수 있는 화재 감시 시스템에 관한 것이다.

현대사회의 복잡한 생활여건으로 인하여 공동 생활시설, 플랜트 생산시설, 위험시설은 특정지역에 밀집 분포될 수 밖에 없는 상황에 있으며, 전력, 통신, 가스, 지역난방, 급배수 설비 등의 생활 시설들은 지하공동구에 집합되어 일괄 설치되는 추세에 있다. 또한 지하공동구와 유사한 건축구조라 할 수 있는 도로 터널은 우리나라의 지질학적 구조에 따라 물류비용 절감 및 자연보호라는 문제의 해결을 위하여 건설이 급증하고 있는 실정이다.

이러한 건축물은 다양한 종류의 위험물을 저장 및 취급하고 있으며 사회적으로 매우 중요한 시설물인 관계로 일단의 재해가 발생할 경우에는 엄청난 규모의 피 해가 전체 사회로 확산될 것을 충분히 예상하면서도, 환경적 특징이라고 할 수 있는 습기나 먼지의 과다한 체류, 다양한 기류의 변화, 그리고 무엇보다도 현장의 접근이 용이하지 못하여 유지보수업무의 효율성을 기대하기 어렵다는 이유로 그 중요성에 비하여 마땅히 적합한 자동화재탐지설비를 설치하지 못하였다.

이러한 문제를 해소하기 위하여 건축물이나 터널과 같은 구조물 등의 화재 감시를 위해 열감지센서나 연기감지센서 등을 사용하여 화재감시시스템을 설계하여 왔다. 그러나, 이러한 열감지센서나 연기감지센서는 감지범위가 넓지 않기 때문에 터널 등과 같은 넓은 지역의 감시를 위해 매우 많은 수의 센서를 설치해야 하고, 이로 인해 과대한 설치비용이 소요되는 문제점이 있었으며, 또한, 이렇게 설치된 센서는 공동구나 도로 터널의 환경이 습기와 먼지가 많은 장소로 센서의 고장으로 수명이 짧아 유지 보수 비용과 교체 비용이 많이 드는 단점이 있어 왔다.

특히, 이러한 화재 감시 시스템에 있어서는, 센서가 연속적으로 설치되지 못하고, 일정한 간격을 두고 국부(SPOT) 방식으로 설치되기 때문에 연속적인 구간에서의 실시간 화재 감시가 이루어지 못하고 센서가 설치된 구역에서만 화재 감시가 가능한 단점이 있어 왔다.

그리고, 정온식 감지 시스템에 있어서는, 70℃ 또는 90℃의 화재온도를 감지하면 감지기 내부의 절연체가 용융되어 꼬아져 있는 도체선이 단락됨으로써 화재신 호를 발생시키는 원리로서, 70℃ 또는 90℃ 등 일정온도로 절연체의 용융점이 고정되기 때문에 주변 온도의 변화를 반영하지 못하여 정밀한 온도 검출이 어렵고, 신속한 화재의 감지 및 발화지점의 파악이 어려운 단점이 존재한다. 또한, 감지 거리도 약 1Km 이하로 제한되어 터널과 같은 장거리 건축물에는 부적합하다. 아울러, 화재 발생시 감지선의 절연피복이 녹아버려 재사용을 할 수 없어 화재 발생 후 재설치해야 하는 단점이 있다.

아울러, 화재시 감지기가 동작한 지점을 표시하나 위치 정보가 부정확하고, 70℃ 또는 90℃ 등 화재온도를 감지하기 전에는 온도를 표시할 수 없고 열전도 상태를 알 수 없어 예비화재경보를 발령할 수 없다. 그리고, 아날로그 온도 표시 기능이 없기 때문에 하절기, 동절기 및 주간, 야간의 온도 차에 대한 대책이 없어 정밀한 온도측정이 불가능하다.

따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 종래 화재 감시 시스템의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 광센서감지기를 이용함으로써 평시 화재 감시대상물의 전체 구간에 걸친 모든 지점의 온도를 실시간으로 감시하여 표시할 수 있을 뿐만 아니라, 대류 및 복사열을 감지하여 정확한 발화위치를 감지하여 표시할 수 있으며, 자동 온도 보정기능으로 계절별, 주야간별 온도차를 반영하여 정밀한 화재 발생 검출이 가능한 화재 감시 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 광센서감지기를 이용하여 검출된 광신호를 분석하여 화재 여부를 판단하고, 판단된 정보를 효율적으로 전파함으로써 조기에 효과적으로 화재경보를 발령하고 각종 소방설비를 제어하여 화재를 신속하게 진압할 수 있는 화재 감시 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 화재 감시 시스템은, 내부에 광섬유를 내재하여 광신호를 전달하고, 화재 감시대상물에 선형형태로 포설되어 실시간으로 온도와 화재 발생 위치를 감지하기 위한 광센서감지기와; 상기 광센서감지기에 레이저 펄스를 조사함과 아울러 상기 광센서감지기로부터 산란되어 되돌아오는 광신호를 수신하고, 수신된 광신호를 분석하여 화재 감시대상물 전체 구간의 온도와 화재 발생 위치를 결정하고, 화재 발생시 경보신호를 발생시키 는 광센서중계기와; 상기 광센서중계기로부터 온도 및 위치 정보, 그리고 경보신호를 수신하여 저장하며, 이를 기초로 화재 발생시 경보장치, 자동소화설비 및 제연설비의 작동을 제어하는 광센서수신기와; 상기 광센서수신기로부터 온도 및 위치 정보, 그리고 경보신호를 수신하고, 이를 미리 저장된 화재 감시대상물 이미지에 맵핑하여, 화재 감시대상물의 구역별 온도 분포와 화재 발생 여부를 그래픽으로 출력하는 그래픽표시장치를 포함한다.

여기서, 상기 광센서감지기는, 내부에 코어와 클래딩으로 구성된 광섬유가 내재되며, 상기 광섬유의 외부 둘레에는 광섬유의 열손상을 방지하기 위한 내열 피복이 형성되고, 상기 광섬유의 외측에 스테인레스 튜브로 보호되며, 상기 보호 튜브와 광섬유 사이는 서로 이격되어 있는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 광센서중계기는, 상기 광센서감지기에 레이저 펄스를 조사하는 레이저발생기와; 상기 광센서감지기로부터 산란되어 되돌아오는 레이저 펄스를 입사되는 레이저 펄스로부터 분기시켜 방향을 전환시키는 광방향성결합기와; 상기 광방향성결합기에 의하여 분기된 산란 레이저 펄스를 수광하여 전기 신호로 변환시키는 레이저리시버와; 상기 레이저리시버로부터 전달된 전기 신호를 분석하여, 화재 감시대상물 전체에 걸친 온도와 화재 발생 위치 정보를 결정하며 화재 발생시 경보신호를 발생시키며, 상기 온도 정보 및 위치 정보, 그리고 경보신호를 상기 광센서수신기에 전송하는 중계기제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 중계기제어부는, 상기 레이저리시버로부터 변환된 전기 신호를 수신하여, OTDR 원리에 근거하여 레이저 펄스 입사후 산란광이 되돌아 오는 시간을 계산함으로써 레이저 펄스가 반사된 지점의 거리를 산출함에 따라 화재 발생 위치를 검출하는 위치분석모듈과; 상기 레이저리시버로부터 변환된 전기 신호를 수신하여, 라만효과에 근거하여 화재 감시대상물 전체 구간에 걸친 온도를 산출하는 온도분석모듈과; 상기 온도분석모듈에 의하여 결정된 산출온도값과 미리 저장된 경보발생기준값을 서로 비교하여, 상기 산출온도값이 경보발생기준값 보다 큰 경우 화재경보신호를 발생시키는 경보발생모듈과; 상기 온도 정보 및 위치 정보, 그리고 화재경보신호를 광센서수신부에 전송하기 위한 통신모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 경보발생모듈은 온도분석모듈로부터 실시간으로 전달되는 평시 주변 온도값들을 기초로 화재 감시대상물 주변 공기의 평시 온도 평균값을 산출하고, 산출된 평시 온도 평균값을 기초로 상기 경보발생기준값을 자동 보정한 후, 상기 자동 보정된 경보발생기준값과 온도분석모듈에 의해 계산된 산출온도값을 비교하여, 산출온도값이 보정된 경보발생기준값 보다 큰 경우 경보 신호를 발생시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 중계기제어부는, 전면에 설치된 제어패널을 통하여 온도값을 입 력받아 이를 경보발생모듈에 전달하여 입력된 온도값을 경보발생기준값으로 업데이트시킴으로써 수동으로 상기 경보발생기준값의 변경이 가능하도록 하는 온도설정모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 그래픽표시장치는, 상기 광센서감지기가 포설된 화재 감시대상물의 이미지가 저장되는 이미지DB와, 상기 광센서수신기로부터 전달받은 온도정보, 위치정보, 및 경보신호를 저장하는 화재정보DB를 포함하는 메모리부와; 상기 이미지DB로부터 특정 화재 감시대상물의 이미지를 추출하고, 추출된 특정 이미지에 상응하는 화재정보를 화재정보DB로부터 추출하여, 추출된 화재정보를 해당 이미지 상에 표시하는 데이터맵핑부와, 상기 화재정보DB에 저장된 화재정보를 기초로 화재 감시대상물의 온도값 변화를 연속적인 아날로그정보로 산출하는 아날로그정보산출부를 포함하는 그래픽표시장치제어부와; 상기 그래픽표시장치제어부로부터 출력된 정보를 표시하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 광센서감지기를 이용함으로써 평시 화재 감시대상물의 전체 구간에 걸친 모든 지점의 온도를 실시간으로 감시하여 표시할 수 있을 뿐만 아니라, 복사열 및 대류열을 감지하여 정확한 발화위치를 감지하여 표시할 수 있으며, 자동 온도 보정기능으로 계절별, 주야간별 온도차를 반영하여 정밀한 화재 발생 검출이 가능하다.

또한, 분석된 화재 정보를 그래픽 정보와 아날로그 정보로 출력함으로써 효과적인 화재 감시가 가능하고, 특히, 다수의 광센서중계기를 하나의 수신기에 연결함으로써 광범위한 지역에 대한 통합 관리가 가능하고, 광센서수신기가 경보장치, 자동소화설비, 제연설비 등 각종 소방설비를 원격제어함에 따라 화재를 신속하게 진압할 수 있는 탁월한 효과를 갖는다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 광센서감지기(100)를 이용한 화재감시시스템의 구성 및 작용에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1 에는 본 발명에 따른 광센서감지기(100)를 이용한 화재감시시스템의 전체 구성이 개략적으로 도시된다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광센서감지기(100)를 이용한 화재감시시스템은 광센서감지기(100), 광센서중계기(200), 광센서수신기(300), 그래픽분석장치, 그리고 다수의 로컬단말기(800)들을 포함한다.

상기 광센서감지기(100)는 해당 화재 감시대상물에 선형형태로 설치하여 온도와 화재발생 위치를 감지하는 선형감지기로서, 내부에 광섬유(110)를 내재하고 선형으로 길게 연장 형성됨에 따라 터널과 같은 장대 밀폐공간에서 연속되는 구간에 걸쳐 온도 및 화재발생 위치를 실시간으로 감지한다.

도 2 는 본 발명에 사용되는 광센서감지기(100)의 구성이 외관 사시도와 단면도로 도시된다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 사용되는 광센서감지기(100)는 내부에 코어(112)와 클래딩(114)으로 구성된 광섬유(110)가 내재되며, 여기서 상기 광섬유(110)의 외부 둘레에는 광섬유(110)의 열손상을 방지하기 위한 내열피복(116)이 형성되어 있다. 이와 같은 구성으로 형성된 광센서감지기(100)는 실 또는 끈과 같이 연속적으로 길게 연장되게 제작될 수 있는 선형 소재로서, 터널이나 지하공동구 등 장거리 구조물에 설치하여 선형적인 화재 감지가 가능한 것이 특징이다.

특히, 본 발명에 따른 화재감시시스템에서는 도 2 의 우측에 도시된 바와 같이, 상기 광섬유(110)의 외측에 보호 튜브(120)가 끼워지도록 구성된다. 상기 보호 튜브(120)는 스테인레스 스틸 재질로 구성된 관체로서, 상기 광섬유(110)의 외측 둘레를 감싸도록 끼워지며, 광섬유(110)를 매연물질, 수분, 오염물질로부터 보호한다. 그리고, 도 2 에 도시된 바와 같이, 상기 보호 튜브(120)는 상기 광섬유(110)의 외주면과 밀착되지 않고 이격 형성되어 있는 바, 상기 이격 공간을 통하여 가열된 보호 튜브(120)로부터의 복사열이 광섬유(110)에 전달되도록 구성된다. 이에 따라, 화재 발생 등 과도한 주변 온도의 상승시 광섬유(110)로의 직접적인 열전달로 인한 광섬유(110)가 손상되는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 되는 것이다.

이러한 선형 광센서감지기(100)에 의하면, 평상시 방호구역 모든 지점의 온도를 실시간으로 감시할 수 있고, 화재시 복사열 및 대류열을 감지하여 정온식 아날로그와 차동식 기능으로 정확한 발화위치를 감지할 수 있게 된다. 또한, 광섬유를 이용하기 때문에 외부 전자파의 영향으로 인한 오류 및 오차를 줄일 수가 있으며, 스테인레스 스틸로 구성된 보호 튜브(120)가 끼워짐으로써 다량의 먼지, 습기, 급격한 온도변화 및 혹한에 내구성을 지니며, 차량의 배기가스(SO2, NO2, CO 등)에 의해 부식되지 않아 내구성이 매우 우수하다.

상기 광센서중계기(200)는 화재감시를 위하여 상기 광센서감지기(100)에 레이저 펄스를 조사함과 아울러 상기 광센서감지기(100)로부터 산란되어 되돌아오는 광신호를 수신하고 이를 분석하여 화재 감시대상물 전체 구간의 온도를 실시간 검출하고 화재 위치를 결정한다.

도 3 에는 이러한 광센서중계기(200)의 구성이 블록도로 개략적으로 도시되며, 도 4 에는 상기 광센서중계기(200)의 제어부 구성이 블록도로 도시된다.

도시된 바와 같이, 상기 광센서중계기(200)는 레이저발생기(210), 광방향성결합기(220), 레이저리시버(240), 중계기제어부(250), 제어패널(260), 그리고 전원공급부(270)를 포함한다.

상기 레이저발생기(210)는 광센서감지기(100)에 내재된 광섬유(110)를 통하여 레이저 펄스를 입사시키기 위한 레이저 광원으로서, 주로, 작고 빛의 세기가 큰 반도체 레이저가 주로 사용되며, 파장은 싱글모드 광섬유(110)의 사용범위(1300nm 내지 1550nm)에서 사용가능하다.

상기 레이저발생기(210)를 통하여 조사된 레이저 펄스는 도 3 에 도시된 바와 같이, 광센서감지기(100)에 내재된 광섬유(110)를 통하여 전달되고 주위의 온도, 밀도 등의 영향으로 레이저 펄스가 분산하여 산란 현상이 발생되고, 산란된 레이저 펄스 중 일부가 레이저발생기(210)를 향하여 복귀한다.

레이저발생기(210)를 향하여 복귀하는 산란된 레이저 펄스는 방향성 광결합기에 의하여 분기되어 방향이 전환되고, 이어 광학필터(230)를 거쳐 레이저리시버(240)에서 수광된다. 상기 레이저리시버(240)는 산란된 광신호를 검출하여 전기 신호로 변환시키며, 변환된 전기 신호는 중계기제어부(250)로 전송된다.

상기 중계기제어부(250)는 마이크로컴퓨터와 메모리로 구성된다. 상기 마이크로컴퓨터는 다양한 처리기구를 이용하여 정해진 프로그램을 구동하여 광센서중계기(200)의 전체 구동을 제어하며, 특히, 본 발명에 있어서는, 상기 레이저발생기(210)의 출력과 레이저리시버(240)의 작동을 제어함과 아울러, 레이저리시버(240)로부터 전달된 전기 신호를 분석하여, 화재 감시대상물 전체에 걸친 온도와 화재 발생 위치 정보를 실시간으로 검출하고, 검출된 온도 및 화재 발생 위치 정보를 후술하는 광센서수신기(300)에 전달한다. 그리고, 상기 메모리에는 정해진 프로그램 데이터나 온도, 화재발생 위치 정보, 외부로부터 입력된 경보발생 기준 온도 등의 데이터가 저장된다.

도 4 에는 이러한 기능을 수행하는 중계기제어부(250)의 구성이 블록도로 도시된다. 도시된 바와 같이, 상기 중계기제어부(250)는 위치분석모듈(251), 온도분석모듈(252), 경보발생모듈(254), 온도설정모듈(256), 그리고 통신모듈(258)을 포함한다.

상기 위치분석모듈(251)은 레이저리시버(240)로부터 변환된 전기 신호를 수신하고, OTDR(Optical Time Domain Reflectometer)의 원리를 이용하여 레이저 펄스 입사후 산란광이 되돌아 오는 시간을 계산함으로써 레이저 펄스가 반사된 지점의 거리를 산출한다. 이렇게 레이저 펄스가 반사된 지점의 거리를 통하여 화재 발생 위치를 검출하게 되는 것이다. 그리고, 상기 온도분석모듈(252)은 레이저리시버(240)로부터 변환된 전기 신호를 수신하고, 라만효과(Raman Effect)를 이용하여 온도를 측정한다.

이러한 구성을 통하여, 광센서감지기(100)의 전체 구간에 걸친 실시간 온도 측정에 의해 화재 발생 여부의 판단이 가능하게 되며, 아울러 레이저 펄스의 반사 지점의 거리를 산출함으로써 화재 발생 위치를 감지할 수 있는 것이다.

상기 경보발생모듈(254)은 온도분석모듈(252)에 의하여 산출된 온도값(이하, '산출온도값'이라 칭함)과 메모리에 미리 저장되어 있는 화재 발생 경고 기준 온도값(이하, '경보발생기준값')을 서로 비교하여, 산출온도값이 경보발생기준값 보다 큰 경우 화재경보신호를 발생한다.

상기 경보발생기준값은 화재 감시대상물 주변의 평시 공기 온도보다 약 40℃ 정도 높은 온도로 설정되는 것이 바람직하다. 즉, 평시 터널 내부의 공기 온도를 약 15℃로 가정하면, 상기 경보발생기준값은 약 55℃로 설정된다. 따라서, 온도분석모듈(252)에 의하여 계산된 산출온도값이 55℃ 이상이 되면 경보발생모듈(254)로부터 경보가 발생되도록 구성된다.

상기와 같은 경보발생기준값은 메모리에 미리 저장되어 있기 때문에 그 변경이 용이하지 않다. 하지만, 상기 경보발생기준값은 화재 감시대상물 주변의 평시 공기 온도에 따라 달라지지 않으면 정확한 화재 발생 여부를 감지할 수 없게 된다.

예컨대, 터널 내부의 공기 온도가 봄 또는 가을 평균 15℃라고 가정할 때, 경보발생기준값은 55℃로 미리 설정되어 있다. 그러나, 여름철의 경우 터널 내부 공기의 온도는 25℃ 정도까지 상승하게 되고, 이 경우, 실제 경보발생기준값은 65 ℃가 되어야 하지만, 미리 설정된 경보발생기준값이 55℃이기 때문에 화재가 발생하지 않은 경우에도 화재가 발생한 것으로 판단하여 잘못된 경보를 발생할 수 있게 된다.

한편, 겨울철의 경우 터널 내부 공기의 온도는 5℃ 정도까지 하강하게 되는데, 이 경우, 실제 경보발생기준값은 45℃가 되어야 하지만, 미리 설정된 경보발생기준값이 55℃이기 때문에 화재가 발생한 경우에도 화재가 발생하지 않은 것으로 판단하여 경보를 울리지 않아 화재의 감지에 실패하게 되는 오류를 범하게 될 수 있다.

따라서, 위와 같은 화재 감시대상물 주변 공기의 평시 온도에 따라 상기 경보발생기준값을 자유롭게 변경하여야 할 필요성이 대두된다.

이에 따라, 바람직한 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 제어부의 경보발생모듈(254)은 자동온도보정기능을 갖도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 경보발생모듈(254)은 온도분석모듈(252)로부터 실시간으로 전달되는 평시 주변 온도값들을 기초로 화재 감시대상물 주변 공기의 평시 온도 평균값을 산출하고, 산출된 평시 온도 평균값을 기초로 상기 경보발생기준값을 자동보정하도록 구성된다. 이 경우, 상기 경보발생모듈(254)은 실시간으로 자동 보정된 경보발생기준값과 온도분석모듈(252)에 의해 계산된 산출온도값을 비교하여, 산출온도값이 보정된 경보발생기준 값 보다 큰 경우 경보 신호를 발생하게 된다.

한편, 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 제어부에 수동으로 상기 경보발생기준값의 자유로운 변경이 가능하도록 온도설정모듈(256)을 추가하는 것도 바람직하다. 상기 온도설정모듈(256)은 광센서중계기(200)의 전면에 설치된 제어패널(260)을 통하여 온도값을 입력받아 이를 경보발생모듈(254)에 전달하여 입력된 온도값을 경보발생기준값으로 업데이트시킨다. 이 경우, 상기 경보발생모듈(254)은 온도설정모듈(256)로부터 입력되어 보정된 경보발생기준값과 온도분석모듈(252)에 의해 계산된 산출온도값을 비교하여, 산출온도값이 보정된 경보발생기준값 보다 큰 경우 경보 신호를 발생하게 된다.

이러한 본 발명에 따른 경보발생모듈(254)의 구성을 통하여, 경보발생기준값이 실시간으로 또는 낮과 밤, 계절별로 자동 또는 수동으로 자유롭게 보정 변경될 수 있어, 화재 감시대상물의 주변 온도 변화에 따른 정밀한 온도 측정이 가능해진다.

이상에서 설명한 위치분석모듈(251)로부터 산출된 위치정보와 온도분석모듈(252)로부터 산출된 온도정보, 그리고 경보발생모듈(254)로부터 발생된 경보신호는 통신모듈(258)을 통하여 후술하는 광센서수신기(300)로 전달된다. 상기 통신모듈(258)은 데이터통신이 가능한 RS485 통신모듈인 것이 바람직하다.

상기 광센서수신기(300)는 광센서중계기(200)로부터 온도정보와 위치정보, 그리고 경보신호를 수신하여 저장하며, 이를 기초로 화재경보를 발령하고, 소화설비 등 관련 설비들을 제어한다. 상기 광센서수신기(300)는 최대 63대의 광센서중계기(200)를 네트워크로 연결하여 최대 18,848회로를 감지 및 제어할 수 있으며, 상기 광센서수신기(300)와 광센서중계기(200) 간의 통신방식은 RS485 통신방식이 주로 사용된다.

도 1 을 참조하면, 상기 광센서수신기(300)는 광센서중계기(200)로부터 수신한 화재정보(온도정보, 위치정보, 경보신호)들을 기초로, 건물 또는 터널 등 화재 감시대상물 내외부에 설치된 경종, 싸이렌, 시각경보기 등의 경보장치(400)에 화재 경보를 발령한다. 아울러, 상기 광센서수신기(300)는 화재 발생 감지시 화재 감시대상물에 설치된 스프링쿨러나 소화전 등 자동소화설비(500) 및/또는 제연댐퍼와 송풍기와 같은 제연설비(600) 등의 소방설비의 작동을 원격제어한다. 또한, 상기 광센서수신기(300)는 도 1 에 도시된 바와 같이, 방재실 등에 설치된 그래픽표시장치(700)에 상기 화재관련 정보들을 전송한다.

상기 그래픽표시장치(700)는 광센서수신기(300)로부터 온도정보, 위치정보, 및 경보신호들을 수신하고, 이를 미리 저장된 각종 프로그램과 광센서감지기(100)가 포설된 위치에 대한 실제 지도 모형 데이터를 기초로, 화재 감시대상물의 구역 별 온도 분포와 화재 발생 여부 등을 그래픽을 이용하여 출력하는 장치이다.

도 5 에 도시된 바와 같이, 상기 그래픽분석장치는 메모리부(710)와 그래픽표시장치제어부(720), 그리고 디스플레이부로 구성된다.

상기 메모리부(710)는 광센서감지기(100)가 포설된 터널 등 화재 감시대상물을 모식적으로 나타낸 이미지가 저장되는 이미지DB(712)와, 상기 광센서수신기(300)로부터 전달받은 온도정보, 위치정보, 및 경보신(이하, '화재정보'라 칭함)호를 저장하는 이미지DB(712)를 포함하며, 기타, 그래픽표시장치제어부(720)의 기능을 지원하는 각종 프로그램이 저장된다. 여기서 상기 이미지DB(712)에 저장되는 이미지는 해당 화재 감시대상물의 위치를 지도 형식으로 표시한 이미지인 것이 바람직하다.

상기 그래픽표시장치제어부(720)는 데이터맵핑부(722)와 아날로그정보산출부(724)를 포함한다. 상기 데이터맵핑부(722)는 상기 이미지DB(712)로부터 특정 화재 감시대상물의 이미지를 추출하고, 추출된 특정 이미지에 표시된 위치에 상응하는 화재정보를 이미지DB(712)로부터 추출하여, 추출된 화재정보를 해당 이미지 상에 맵핑하고 디스플레이부를 통하여 표시한다. 도 6 에는 특정 감시 구역의 이미지 상에 화재정보들이 맵핑된 상태가 디스플레이된 예가 개략적으로 도시된다.

그리고, 상기 아날로그정보산출부(724)는 상기 이미지DB(712)에 저장된 화재정보를 기초로, 위치별(거리별) 온도값들을 나타내는 그래프(도 7의 (a))와 특정 위치에서의 시간에 따른 온도 변화 그래프(도 7의 (b))를 작성하여 디스플레이부에 표시한다. 이와 같이, 감시 구역의 온도값들을 연속적인 아날로그정보로 산출하여 표시함에 따라 실시간 온도 변화 정도를 파악할 수 있어 화재 발생 징후를 미리 발견하여 예비경고할 수 있고, 화재 발생 위치를 보다 정확하게 파악할 수 있게 된다.

아울러, 상기 그래픽표시장치제어부(720)는 유무선통신부(726)를 더 포함하여 도 1 에 도시된 바와 같이 건물의 경비실이나 시설팀 PC 등과 같은 로컬단말기(800)와 연동되어 그래픽분석장치에 표시되는 정보들을 실시간으로 제공할 수 있으며 화재경보 등을 전달할 수 있다.

지금까지, 본 발명의 실시예를 기준으로 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적 균등범위까지 포함된다 할 것이다.

도 1 은 본 발명에 따른 광센서감지기를 이용한 화재감시시스템의 전체 구성이 개략적으로 도시된 도면,

도 2 는 본 발명에 사용되는 광센서감지기의 외관 사시도 및 단면도,

도 3 은 본 발명에 따른 광센서중계기의 구성이 도시된 블록도,

도 4 는 본 발명에 따른 광센서중계기의 제어부 구성이 도시된 블록도,

도 5 는 본 발명에 따른 그래픽분석장치의 구성이 도시된 블록도,

도 6 은 특정 감시 구역의 이미지 상에 화재정보들이 맵핑된 상태가 디스플레이된 예를 개략적으로 도시한 도면,

도 7 은 위치별(거리별) 온도값들을 나타내는 그래프(도 7의 (a))와 특정 위치에서의 시간에 따른 온도 변화 그래프(도 7의 (b))가 디스플레이된 예를 도시한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 광센서감지기 110 : 광섬유

112 : 코어 114 : 클래딩

116 : 내열피복 120 : 보호 튜브

200 : 광센서중계기 210 : 레이저발생기

220 : 광방향성결합기 230 : 광학필터

240 : 레이저리시버 250 : 중계기제어부

251 : 위치분석모듈 252 : 온도분석모듈

254 : 경보발생모듈 256 : 온도설정모듈

258 : 통신모듈 260 : 제어패널

270 : 전원공급부 300 : 광센서수신기

400 : 경보장치 500 : 자동소화설비

600 : 제연설비 700 : 그래픽표시장치

710 : 메모리부 712 : 이미지DB

714 : 화재정보DB 720 : 그래픽표시장치제어부

722 : 데이터맵핑부 724 : 아날로그정보산출부

726 : 유무선통신부 800 : 로컬단말기

Claims

내부에 광섬유(110)를 내재하여 광신호를 전달하고, 화재 감시대상물에 선형형태로 포설되어 실시간으로 온도와 화재 발생 위치를 감지하기 위한 광센서감지기(100)와;

상기 광센서감지기(100)에 레이저 펄스를 조사함과 아울러 상기 광센서감지기(100)로부터 산란되어 되돌아오는 광신호를 수신하고, 수신된 광신호를 분석하여 화재 감시대상물 전체 구간의 온도와 화재 발생 위치를 결정하고, 화재 발생시 경보신호를 발생시키는 광센서중계기(200)와;

상기 광센서중계기(200)로부터 온도 및 위치 정보, 그리고 경보신호를 수신하여 저장하며, 이를 기초로 화재 발생시 경보장치(400), 자동소화설비(500) 및 제연설비(600)의 작동을 제어하는 광센서수신기(300)와;

상기 광센서수신기(300)로부터 온도 및 위치 정보, 그리고 경보신호를 수신하고, 이를 미리 저장된 화재 감시대상물 이미지에 맵핑하여, 화재 감시대상물의 구역별 온도 분포와 화재 발생 여부를 그래픽으로 출력하는 그래픽표시장치(700)를 포함하는 화재 감시 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 광센서감지기(100)는, 내부에 코어(112)와 클래딩(114)으로 구성된 광섬유(110)가 내재되며, 상기 광섬유(110)의 외부 둘레에는 광섬유(110)의 열손상을 방지하기 위한 내열피복(116)이 형성되고, 상기 광섬유(110)의 외측에 스테인레스 스틸 재질의 보호 튜브(120)가 끼워지되, 상기 보호 튜브(120)와 광섬유(110) 사이는 서로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 화재 감시 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 광센서중계기(200)는, 상기 광센서감지기(100)에 레이저 펄스를 조사하는 레이저발생기(210)와; 상기 광센서감지기(100)로부터 산란되어 되돌아오는 레이저 펄스를 입사되는 레이저 펄스로부터 분기시켜 방향을 전환시키는 광방향성결합기(220)와; 상기 광방향성결합기(220)에 의하여 분기된 산란 레이저 펄스를 수광하여 전기 신호로 변환시키는 레이저리시버(240)와; 상기 레이저리시버(240)로부터 전달된 전기 신호를 분석하여, 화재 감시대상물 전체에 걸친 온도와 화재 발생 위치 정보를 결정하며 화재 발생시 경보신호를 발생시키며, 상기 온도 정보 및 위치 정보, 그리고 경보신호를 상기 광센서수신기(300)에 전송하는 중계기제어부(250)를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 감시 시스템.
제 3 항에 있어서,

상기 중계기제어부(250)는, 상기 레이저리시버(240)로부터 변환된 전기 신호를 수신하여, OTDR 원리에 근거하여 레이저 펄스 입사후 산란광이 되돌아 오는 시간을 계산함으로써 레이저 펄스가 반사된 지점의 거리를 산출함에 따라 화재 발생 위치를 검출하는 위치분석모듈(251)과; 상기 레이저리시버(240)로부터 변환된 전기 신호를 수신하여, 라만효과에 근거하여 화재 감시대상물 전체 구간에 걸친 온도를 산출하는 온도분석모듈(252)과; 상기 온도분석모듈(252)에 의하여 결정된 산출온도값과 미리 저장된 경보발생기준값을 서로 비교하여, 상기 산출온도값이 경보발생기준값 보다 큰 경우 화재경보신호를 발생시키는 경보발생모듈(254)과; 상기 온도 정보 및 위치 정보, 그리고 화재경보신호를 광센서수신부에 전송하기 위한 통신모듈(258)을 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 감시 시스템.
제 4 항에 있어서,

상기 경보발생모듈(254)은 온도분석모듈(252)로부터 실시간으로 전달되는 평시 주변 온도값들을 기초로 화재 감시대상물 주변 공기의 평시 온도 평균값을 산출하고, 산출된 평시 온도 평균값을 기초로 상기 경보발생기준값을 자동 보정한 후, 상기 자동 보정된 경보발생기준값과 온도분석모듈(252)에 의해 계산된 산출온도값을 비교하여, 산출온도값이 보정된 경보발생기준값 보다 큰 경우 경보 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 화재 감시 시스템.
제 4 항에 있어서,

상기 중계기제어부(250)는, 전면에 설치된 제어패널(260)을 통하여 온도값을 입력받아 이를 경보발생모듈(254)에 전달하여 입력된 온도값을 경보발생기준값으로 업데이트시킴으로써 수동으로 상기 경보발생기준값의 변경이 가능하도록 하는 온도설정모듈(256)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 감시 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 그래픽표시장치(700)는, 상기 광센서감지기(100)가 포설된 화재 감시대상물의 이미지가 저장되는 이미지DB(712)와, 상기 광센서수신기(300)로부터 전달받은 온도정보, 위치정보, 및 경보신호를 저장하는 이미지DB(712)를 포함하는 메모리부(710)와; 상기 이미지DB(712)로부터 특정 화재 감시대상물의 이미지를 추출하고, 추출된 특정 이미지에 상응하는 화재정보를 이미지DB(712)로부터 추출하여, 추출된 화재정보를 해당 이미지 상에 표시하는 데이터맵핑부(722)와, 상기 이미지DB(712)에 저장된 화재정보를 기초로 화재 감시대상물의 온도값 변화를 연속적인 아날로그정보로 산출하는 아날로그정보산출부(724)를 포함하는 그래픽표시장치제어부(720)와; 상기 그래픽표시장치제어부(720)로부터 출력된 정보를 표시하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 감시 시스템.