KR20100134266A - 소화기 소방교육 시뮬레이션 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소방교육 시뮬레이션 시스템에 관한 것으로, 화재 영상을 표시하는 영상 표시부; 및 내부에 실린더와 마이크로스위치를 구비하여 압력이 발생 되고, 호스 내부에는 레이저발생장치를 구비하여 화재진압신호를 발생시키는 적어도 하나 이상의 시뮬레이션용 소화기; 상기 화재진압신호의 위치를 포착하는 영상 획득부; 영상처리보드를 구비하여 상기 영상 획득부를 통해 수집되는 영상으로부터 레이저빔에 의한 화재진압위치를 좌표값으로 처리하여 저장하고, 외부 기기와의 인터페이스를 위한 I/O 보드를 구비하여 그 I/O 보드를 통해 각 소화기의 구동 및 제어를 위한 동작 전원 및 레이저 구동신호 및 압축공기의 유로 개폐를 위한 제어신호를 공급하는 메인컴퓨터; 상기 메인컴퓨터의 I/O 보드와 각각의 소화기 사이에 연결되어 상기 메인컴퓨터에서 제공되는 각 소화기의 동작 전원과 레이저 구동신호를 각각의 소화기로 전송하거나 또는 압축공기의 유로 개폐를 위한 밸브 제어신호를 각각의 밸브로 전송하거나 또는 각 소화기의 동작신호를 상기 메인컴퓨터로 전달하는 소화기 제어부; 각각의 시뮬레이션 소화기 내부의 실린더에 압축공기를 개별 공급할 수 있도록 각 소화기로 연결되는 압축공기 유로를 형성하는 압축공기 공급부; 상기 각 소화기로 연결되는 압축공기 유로 상에 각각 설치되며, 상기 소화기 제어부에서 전송되는 밸브제어신호에 의해 압축공기 공급 유로를 개폐하는 다수의 솔레노이드 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소방교육시뮬레이션 시스템이다.

본 발명은 소화기 사용방법을 숙지할 수 있도록 가상의 화재상황을 재연하고 실제 소화약제가 방출되는 않지만 소화기의 메커니즘과 동일하게 작동되도록 하는 교육용 소화기로 화재상황에 적절히 대처하고 소화기의 사용방법을 익히며 작동방식을 체험할 수 있는 교육용 장비이다.

소방교육 시뮬레이션, 레이저 발광, 솔레노이드 밸브

Description

소화기 소방교육 시뮬레이션 시스템 {A simulation system for fire fighting education}

본 발명은 소화기 사용을 숙지하기 위한 소방교육 시뮬레이션 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실제 소화기의 소화약제의 충전이나 기존의 교육용 소화기 등에서 사용하던 물공급 없이 소화기의 외형만을 사용하여 화재진압을 숙지할 수 있도록 함으로써, 설치장소의 제약이나 계절에 관계없이 언제든지 소화기 화재진압 교육훈련을 할 수 있는 시스템이다.

소화기는 우리 주변에 아주 가깝고 쉽게 접근할 수 있는 화재 진압장비로 누구나 잘 알고 있다고 하겠으나 실제로 이를 사용해 본 사람은 많지 않다. 또한 어떻게 관리해야 하고 그 특징과 사용방법을 정확하게 숙지하고 있는 사람은 많지 않다. 이는 소화기는 한번 사용을 하면 재활용이 불가능하거나 직접 사용해 볼 기회가 없기 때문이며 소방교육을 받을 기회가 많지 않기 때문이기도 하다. 소화기는 화재발생시에 화재진압을 위한 일반 개인용 장비로 가장 기본적이고 효과적인 장비이기 때문에 누구나 초기 화재진압을 통해 소중한 재산을 보호할 수 있도록 사용방법을 숙지해야 한다. 그렇지만 실제로 소화기 사용을 위한 교육은 형식적이며 교육을 위해서는 실제 화재를 재현하고 실외에서 진압을 해야하는 소화기 사용의 제약 때문에 잘 이루어 지지 않는 것이 현실이다. 물론 기존에 물이 방출되는 형태로 화재진압 교육을 할 수 있는 물소화기 방식의 교육용 장비가 도입되었지만 시스템을 도입하여 교육에 활용하고 있는 기관이 많지 않다. 이는 역시 설치 장소의 제약과 겨울에는 사용하기 어려운 계절적 요인이 있어 이용하기 어렵다는 단점이 있기 때문이다. 이에 남녀노소 누구나 쉽고 안전하게 사용할 수 있고 경제적이며 손쉽게 사용할 수 있는 소화기 화재진압 교육용 시스템으로서 시뮬레이션 시스템의 개발이 요구되고 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 분말 소화약제를 사용하는 실제 소화기의 1회용이라는 단점과 교육용 물소화기가 설치장소 및 실제 사용에의 제약을 해결하여 보다 안전하고 경제적이며 손쉽게 사용할 수 있는 교육용 소화기 시뮬레이션 시스템을 제공하고자 하는 것이다. 이에 본 발명은 소화기 작동시 실제감과 현실감을 위해 소화기 호스에 압력을 발생시키는 기술, 소화기의 화재진압 지점을 획득하기 위한 영상획득기술, 가상의 화재상황을 영상으로 재생하는 영상재생기술, 최대 4명이 동시에 소방교육 시뮬레이션을 체험할 수 있도록 하는 시스템 동기화기술을 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 소방교육시뮬레이션 시스템은, 화재 영상을 표시하는 영상 표시부; 및 내부에 실린더와 마이크로스위치를 구비하여 압력이 발생 되고, 호스 내부에는 레이저발생장치를 구비하여 화재진압신호를 발생시키는 적어도 하나 이상의 시뮬레이션용 소화기; 상기 화재진압신호의 위치를 포착하는 영상 획득부; 영상처리보드를 구비하여 상기 영상 획득부를 통해 수집되는 영상으로부터 레이저빔에 의한 화재진압위치를 좌표값으로 처리하여 저장하고, 외부 기기와의 인터페이스를 위한 I/O 보드를 구비하여 그 I/O 보드를 통해 각 소화기의 구동 및 제어를 위한 동작 전원 및 레이저 구동신호 및 압축공기의 유로 개폐를 위한 제어신호를 공급하는 메인컴퓨터; 상기 메인컴퓨터의 I/O 보드와 각각의 소화기 사이에 연결되어 상기 메인컴퓨터에서 제공되는 각 소화기의 동작 전원과 레이저 구동신호를 각각의 소화기로 전송하거나 또는 압축공기의 유로 개폐를 위한 밸브 제어신호를 각각의 밸브로 전송하거나 또는 각 소화기의 동작신호를 상기 메인컴퓨터로 전달하는 소화기 제어부; 각각의 시뮬레이션 소화기 내부의 실린더에 압축공기를 개별 공급할 수 있도록 각 소화기로 연결되는 압축공기 유로를 형성하는 압축공기 공급부; 상기 각 소화기로 연결되는 압축공기 유로 상에 각각 설치되며, 상기 소화기 제어부에서 전송되는 밸브제어신호에 의해 압축공기 공급 유로를 개폐하는 다수의 솔레노이드 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 영상 표시부는 스크린과 프로젝터인 것이 바람직하다. 또한 상기 레이저발생장치는 비가시 레이저발생장치이고 상기 화재진압용 신호의 위치는 특수필터(IR필터)가 장착되어 있는 CCD카메라를 이용하여 판단하는 것이 바람직하다. 또한 상기 메인컴퓨터의 화재발생 그래픽소프트웨어, 레이저위치추적 소프트웨어, 소화기제어부의 제어용 소프트웨어는 모두 동시에 프로세스가 진행되며, 각각의 소프트웨어는 병렬분산 프로그래밍인 쓰레드(thread)를 이용한 독립 프로세스로 진행하는 것이 바람직하다.

또한 레이저 발생장치에 순차적으로 전원을 인가하여 최대 4명이 동시에 체험할 수 있도록 하는 시스템 동기화기술이 제공된다.

본 발명의 시뮬레이션 시스템은 소화기에서 물리적으로 배출되는 것 없이 화재진압을 교육, 체험할 수 있는 장비이므로 설치공간의 제약이 없게 되며, 배출되는 것이 없지만 실제 소화기에서 배출되는 소화 약제 배출시의 호스압력을 재현하기 위해 호스 내부에 압력발생장치를 구현하여 실제감이나 현실감을 극대화한 점, 소화기 호스가 지시하는 방향을 머신비젼기술을 통해 정확하게 획득함으로써 보다 경제적이고 안전한 소방교육 및 체험교육이 된다. 또 다양한 화재발생 그래픽 소프트웨어를 공급하여 한 장소에서 다양한 상황의 화재진압 훈련이 가능하다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소방교육 시뮬레이션 시스템의 전체 구성도를 나타낸 블록도이다. 도 1을 참조하면, 화재 영상을 표시하는 영상 표시부(90), 영상 표시부(90)에 표시되는 화재 영상을 인식하는 영상 획득부(121), I/O 보드(110)와 영상처리보드(120)를 구비한 메인컴퓨터(100)와, 메인컴퓨터(100)로 연결되는 소화기 제어부(130)와, 압축공기 공급 유로 상의 다수의 밸브(141,142,143,144), 시뮬레이션용 소화기(151,152,153,154), 상기 각 소화기로 압축공기 유로를 형성하는 압축공기 공급부(160)를 포함하여 구성된다. 이때 음향재생용 앰프 및 스피커를 포함한 음향재생부(80)를 구비할 수 있다.

영상 표시부(90)는 메인컴퓨터(100)에서 생성되는 시뮬레이션 진행을 위한 화재 영상을 표시할 수 있게 하는 역할을 한다. 바람직하게는 프로젝터와 대형스크린으로 영상을 표시한다. 메인컴퓨터(100)에서 재생되는 영상은 영상표시부(90)인 프로젝터를 통해 대화면(약 150인치)으로 스크린에 투영되어 교육용 화재 영상을 만들어준다. 영상 획득부(121)는 지정된 시간 간격으로 스크린과 같은 영상 표시부(90)에 나타나는 영상과 레이저 발광에 의한 화재 진압지점을 촬영하여 메인컴퓨터(100)에 전송하는 기능을 한다. 영상 획득부(121)는 바람직하게는 CCD 카메라를 사용하며, 상기 CCD카메라는 상기 시뮬레이션용 소화기(151,152,153,154)의 비가시 레이저 발생장치가 스크린으로 보낸 레이저빛(화재진압신호)을 감지하여 실시간으로 이미지를 촬영해서 메인컴퓨터(100)로 영상을 보내준다.

압축공기 공급부(160)는 소화기 내의 실린더에 압축공기를 저장하며, 각각의 소화기로 압축공기를 개별공급할 수 있도록 각 소화기로 연결되는 압축공기 유로를 형성한다. 이때 상기 각 소화기로 연결되는 유로는 소화기와 소화기제어부(130) 간의 신호선, 전원선과 함께 공압용 공기 호스가 하나의 케이블로 묶여 소화기 하단에 있는 구멍을 통해 내부로 연결되는 것이 바람직하다

도 2는 소화기제어 구성도를 나타낸 도면이며 도 3은 시뮬레이션용 소화기(151)의 내부 구성도를 나타낸 도면이다. 도 2 및 도 3을 참조하면,

소화기제어부(130)는 통합제어모듈(131) 및 각 소화기(151,152,153,154)의 제어를 위한 다수의 소화기제어모듈(132,133,134,135)과 파워서플라이(136)를 구비한다.

소화기제어부(130)의 통합제어모듈(131)은 상기 메인컴퓨터(100)의 I/O 보드(110)와 다수의 소화기제어모듈(132,133,134,135)과 연결되어 상기 메인컴퓨터(100)에서 제공되는 각 소화기(151,152,153,154)의 동작 전원과 레이저 구동신호를 소화기제어모듈(132,133,134,135)을 거쳐 각각의 소화기(151,152,153,154)로 전송하거나 소화기(151,152,153,154)로 연결되는 압축공기의 유로 개폐를 위한 밸브 제어신호를 각각의 밸브(141,142,143,144)로 전송하며, 반대로 소화기제어모듈(132,133,134,135)은 각 소화기(151,152,153,154)의 동작시 감지되는 신호를 통합제어모듈(131)을 거쳐 상기 메인컴퓨터(100)로 전달한다. 소화기제어부(130)의 통합제어모듈(131)은 메인컴퓨터(100)와는 별도의 전원을 사용하는데 소화기제어부(130) 내부에 24V를 공급하는 파워서플라이(136)에서 전원을 공급받아 각각의 소화기제어를 위한 소화기제어모듈(132,133,134,135)에 전원을 공급하여 소화기의 레이저발생장치(220)의 전원과 호스압력조절을 위한 솔레노이드벨브(141,142,143,144)의 전원을 제어하게 된다. 각각의 소화기 제어모 듈(132,133,134,135)의 전원은 메인컴퓨터(100) 내부에 있는 I/O보드(110)의 신호를 받아 통합제어모듈(131)에서 제어하게 되며, 전원이 인가되지 않으면 소화기 제어모듈(132,133,134,135)로 전원이 인가되지 않은 상태이기 때문에 레이저발생장치(220)의 전원이나 솔레노이드밸브(141,142,143,144)의 전원 인가 역시 불가능하게 된다.

다수의 솔레노이드 밸브(141,142,143,144)는 상기 각 소화기(151,152,153,154)로 연결되는 압축공기 유로 상에 각각 설치되며, 각 소화기제어부(132,133,134,135)에서 전송되는 밸브제어신호에 의해 압축공기 공급 유로를 개폐한다. 소화기 제어모듈(132,133,134,135)은 소화기 내부의 마이크로스위치(240)에 결선되어 손잡이의 작동신호를 받아온다. 소화 호스 내부의 비가시 레이저발생장치(220)에 결선되어 레이저발생장치(220)의 전원을 인가해준다.

메인컴퓨터(100) 내부의 영상처리보드(120)는 소화기작동시 CCD 카메라 등의 영상 획득부(121)를 통해 캡처 되어 메인컴퓨터(100)로 보내진 영상을 처리하고 판독하는 역할을 하며, CCD 카메라가 일정한 시간으로 캡처한 영상을 순차적으로 데이터 처리한다. 이때 캡처 된 영상에서는 다수의 소화기(151,152,153,154) 중의 어느 하나의 소화기의 레이저 영상만 나타난다. 최대 4명까지 동시에 화재진압 교육을 수행할 수 있는 시뮬레이션 시스템에서 I/O의 경우 각각의 채널의 신호를 주고 받는 I/O번지수가 서로 독립적이어서 채널간에 혼동되는 문제가 발생하지 않지만, 비가시 레이저 빛의 경우 동시에 스크린에 투영된다면 각각의 레이저 위치가 어디인지 알 수 없기 때문에 동시에 레이저의 전원을 인가하지 않고 순차적으로 특정 시간만 큼만 레이저의 빛을 반짝이게 하여 상기 특정 시간 동안에 검출된 레이저 빛의 투영위치 좌표는 동 채널의 것이라는 것을 알 수 있게 한다. 이는 메인컴퓨터(100)에서 레이저 발생장치(220)로 공급되는 레이저 구동신호를 각각의 소화기(151,152,153,154) 순서대로 동작할 수 있게 간헐적인 발광이 이루어지도록 공급함으로써 가능하다. 이 방법을 위해서는 레이저의 순차적 전원인가를 최대한 빠르게 해야 화면상에 가상의 소화약제의 방출효과가 실시간으로 위치추적이 되는 것처럼 보이게 되는데, 이 속도는 CCD카메라의 이미지 획득 속도에 좌우된다. 메인컴퓨터(100)의 영상처리속도는 프로세서에 의해 결정되지만, 레이저의 위치 영상획득속도는 CCD카메라의 초당 이미지 촬상능력이 정해져 있기 때문에 최고의 효과를 위해서는 정해진 카메라의 성능과 Sync신호에 맞춰 순차적으로 레이저를 작동시켜야 한다. 또한 메인컴퓨터(100)는 영상획득부(121)가 전송한 영상신호를, 프레임그래버 등에 의해 구현 가능한 영상처리보드(120)를 통해 레이저에 의한 화재 진압점을 좌표값으로 처리하며, 필요한 영상 데이터, 신호 데이터, 연산 데이터를 내부 메모리에 저장하고, 스크린에 표시할 배경 화면 및 목표물 등을 내보내기 위하여 영상 데이터를 처리한다. 또한 메인컴퓨터(100)는 외부 기기와의 인터페이스를 위한 I/O 보드(110)를 구비하여 상기 I/O 보드(110)를 통해 각 소화기(151,152,153,154)의 구동 및 제어를 위한 동작 전원 및 레이저 구동신호 및 압축공기의 유로 개폐를 위한 제어신호를 공급한다. 한편 메인컴퓨터(100)는 소방교육 시뮬레이션 시스템의 전체적인 제어, 화재진압점 판단,영상 제공 등을 위한 다수의 애플리케이션을 탑재할 수 있다.

상기의 애플리케이션으로, 화재발생 및 진압 소프트웨어는 화재가 발생하는 실사 배경이미지에서 특정 위치에 화염이 발생하고, 교육생은 최대 4개 사로의 소화기장비를 이용하여 대화면으로 재생되는 화재발생 영상에 소화기의 호스를 대화면의 영상의 방향을 향하게 하여 제한시간 내에 화염을 제압하는 소화기 사용방법에 대한 교육훈련 방식으로 실행된다. 미리 다양한 배경 영상을 준비하고 각 배경별 데이터 설정 값들을 가지게 된다. 각각의 소화기 사용 가능 시간, 화염의 개수 및 화염수치, 여러 명이 동일한 영상을 진압해야하는 협력 모드, 2사람씩 화면을 분할하여 자신의 화재를 진압하는 2:2 경쟁 모드, 2인 협력 모드, 1:1 경쟁 모드 등 다양한 진압방식을 설정할 수 있다. 상기 소프트웨어를 실행하면 다양한 배경의 진압조건을 선택할 수가 있다. 원하는 화재상황을 선택하면 화재진압 과정이 실행된다. 과정이 실행되면 그래픽 프로세스, 레이저위치획득 프로세스, 소화기제어 프로세스가 서로 독립적인 프로세스로 실행되며 서로 간에 필요한 변수,현재 화염의 수치 값,소화기의 다양한 데이터 수치 등을 서로 공유하게 된다. 상기 소프트웨어가 실행되면 화재 영상을 재생하는데 이러한 그래픽을 실시간으로 랜더링(Rendering)하게 되면 컴퓨터의 자원을 많이 사용하게 된다. 레이저의 위치를 영상처리하고 소화기 작동을 모니터하여 레이저발생장치(220)의 전원과 솔레노이드밸브(141,142,143,144) 전원의 인가 여부를 진행하는 인터페이스작동을 순차적으로 하게 되면 프로세서의 자원부족으로 원활하게 소프트웨어가 실행되지 않고 속도저하의 문제가 발생하므로 그래픽 랜더링(Rendering), 영상처리, I/O인터페이스작동을 하나의 프로세스 내에서 병렬분산 프로그래밍 기법인 쓰레드(Thread) 를 이용하여 독립적으로 진행한다.

즉, 화재발생 그래픽 프로세스, 레이저위치획득 프로세스, 소화기 제어보드 제어프로세스는 모두 동시에 프로세스가 진행되며, 실행속도의 저하를 해소하기 위해 각각의 소프트웨어는 독립 프로세스로 실행된다.

그래픽 프로세스는 화면을 구성하는 영상(화염, 소화기발사, 소화기 잔여시간, 배경영상)을 실시간으로 영상 처리한다.

레이저위치획득 프로세스는 CCD 카메라가 전송하는 레이저 영상을 프레임 그래버가 받아서 처리하여 레이저의 좌표값을 얻는다. 이 얻어진 좌표를 가지고 화염에 정확하게 뿌려지는지를 판단하고 화염의 수치 값의 가감을 결정한다. 수치 값이 진압성공 값에 도달하면 진압성공으로 진압실패 값에 도달하면 진압실패로 진압결과 영상을 재생하게 된다.

소화기 제어프로세스는 소화기손잡이 작동 여부를 소프트웨어가 판단하여 소화기호스의 압력발생을 위한 솔레노이드밸브(141,142,143,144)를 작동시키고 상기 호스 끝에 위치한 레이저발생장치에서 레이저를 발생시킨다.

한편, 소화기 사용 제한시간을 판단하는 기준은 소화기의 손잡이가 작동되는 시간에 의해서이다. 소화기 손잡이를 잡고 있는 동안에는 소화기제어부(130)와 I/O보드(110)를 통해 메인컴퓨터(100)로 전달된 소화기의 마이크로스위치 신호를 판단하여 최초 사용제한시간(예를 들면 9초 : 이 시간은 실제 1.5kg의 소화기를 사용할 수 있는 최대시간)으로부터 소화기 작동시간을 실시간으로 빼서 계산하면 현재 소화기의 잔여시간을 계산할 수 있고 교육생은 자신의 소화기의 잔여시간을 확인할 수 있다. 화재진압시 실제 소화기의 작동과 동일한 소화기 호스의 압력을 위해서 소화기의 손잡이를 잡고 있는 동안에만 호스에 압력을 걸어주도록 에어실린더(190)를 작동시키는 솔레노이드밸브(141,142,143,144)에 전원을 인가한다. 처음부터 손잡이를 작동시켜 제한시간이 초과한 경우 소화기 내부의 와이어(230)를 잡아당기는 솔레노이드 밸브(141,142,143,144)의 작동을 멈춰 실린더(190)의 로드가 최대로 확장되어 소화기 호스에 걸린 압력을 풀어주게 된다. 소화기의 손잡이를 잡았다 놓았다 하면서 작동시키게 되면 잡고 있는 동안만 실린더(190)의 로드를 수축시켜 압력을 걸어준다. 소화기의 사용 제한시간을 초과하면 솔레노이드밸브(141,142,143,144) 작동이 되지 않도록 한다.

한편, 소화기 제어과정은, 화재발생 그래픽 소프트웨어 실행시 소화기제어를 위해 DLL(Dynamic Link Library)의 명령어들을 실시간으로 사용하게 된다. 소프트웨어가 실행되고 화재진압 과정이 시작되면 소화기의 잔여시간은 최초 잔여시간으로 설정하고 사용하는 사로의 소화기의 초기 설정치를 설정한다. 그리고 화재의 정도를 초기값으로 설정한다. 소화기 호스 끝단에 위치한 레이저발생장치(220)의 전원을 순차적으로 인가해준다. 소화기의 손잡이를 잡아당기면 소화기 호스에 압력을 걸어준다. 소화기가 작동되면 실시간으로 레이저의 위치를 추적하여 화면의 화재위치와 비교하여 화재의 정도를 수치화한 값에 반영시킨다. 소화기 손잡이 작동을 실시간으로 체크 하여 호스압력, 레이저 검출 등을 실시간으로 제어한다. 소화기의 제한시간이 초과하면 소화기의 모든 작동을 멈춘다. 화재진압이 성공하거나 실패하면 소화기의 모든 작동을 멈춘다.

상기 소화기 내부의 바람직한 구성을 살펴보면, 데이터케이블 및 레이저 전원케이블(170)은 마이크로스위치(240)와 소화기(151) 호스 끝에 위치한 비가시레이저발생장치(220)와 연결되고, 에어호스(180)는 소화기(151) 내부에 위치한 실린더(190)의 양쪽의 원터치피팅 입력단(200)에 체결된다. 소화기(151)의 손잡이를 작동시키면 손잡이와 연결되어 있는 쇠막대(210)가 마이크로 스위치(240)를 눌러주게 되며, 이 쇠막대(210)는 소화기(151) 손잡이 바로 아래 설치되며 손잡이의 작동으로 상하로 이동되어 마이크로스위치(240)를 눌러주게 된다. 이 신호는 소화기제어부(130)를 거쳐 메인컴퓨터(100)의 I/O보드(110)로 전해진다. 이 신호에 의해 메인컴퓨터(100)의 소프트웨어가 소화기(151)의 작동 여부를 판단하여 가상의 소화약제를 화면에 뿌려주게 된다. 소화기(151)의 손잡이를 작동시키면 즉각적으로 상기 소프트웨어의 명령에 의해 실린더 로드가 수축(솔레노이드밸브의 작동에 의해)하게 되는데 로드 끝단에서 호스 끝단으로 연결된 와이어(이 와이어를 실린더 로드가 수축되면서 잡아당기는 효과)에 압력이 걸리고 호스가 팽팽하게 된다. 또 호스 끝에 설치되어 있는 비가시레이저 발생장치(220)의 전원이 인가되어 CCD카메라는 스크린쪽 영상을 캡처하여 레이저빛이 투영되는 영상을 메인컴퓨터(100)의 영상처리보드(120)에 전송한다. 소프트웨어는 영상처리보드(120)가 전송받은 영상을 연산을 통해 레이저가 투영된 위치를 x,y좌표로 계산하여 실시간으로 화재 진압 과정을 진행하게 된다. 상기 메인컴퓨터(100) 내부에 장착된 I/O보드(110)와 메인 컴퓨터(100) 외부에 위치하고 있는 소화기제어부(130)가 상기 소화기(151)의 호스압력발생 제어장치로 작동을 한다. 소화기(151)의 안전핀을 뽑고 손잡이를 작동시키면 소화기(151) 내부에 위치하고 있는 마이크로스위치(240)의 접점이 닿게 되고 이 신호는 소화기제어부(130)로 들어가 I/O보드(110)로 신호를 보내주게 된다. 그러면 소화기제어용 소프트웨어에서는 실시간으로 소화기작동 신호로 인식하고 메인컴퓨터(100)와 소화기(151) 사이에 소화기제어부(130)와 연결되어 있는 솔레노이드밸브(141)에 전원을 공급하여 압축공기공급부(160)로부터 소화기(151) 내부의 실린더(190)에 압축공기를 공급하게 된다. 이때 실린더(190)의 작동부에 연결되어 있는 호스 내부의 와이어(230)가 당겨지므로 소화기(151) 작동시 교육생들은 화재진압을 위해 소화기(151)의 호스를 꽉 움켜쥐고 원하는 방향으로 호스방향을 위치시켜야 한다. 실린더(190)의 작동으로 소화기호스가 한쪽으로 치우쳐지는 호스 내부의 와이어편심을 방지하기 위해 호스 내부에 적절한 압력의 스프링을 설치하는 것이 바람직하다. 또한 소화기호스 끝에 비가시레이저 발생장치(220)를 호스와 수평으로 설치를 하고 소화기제어부(130)의 제어로 비가시레이저를 발광시킨다. 화재발생 영상을 프로젝터를 통해 스크린으로 투영시키고 교육생이 소화기호스를 스크린 방향으로 향하도록 하면 비가시레이저 발생장치(220)가 발생시키는 비가시영역의 빛을 스크린 방향의 비가시영역의 빛 영상만을 획득할 수 있도록 특수필터(IR필터)가 장착되어 있는 CCD카메라가 실시간으로 영상을 획득하여 메인컴퓨터(100) 내부에 장착된 영상처리보드(120)로 전송하고 레이저 위치추적 소프트웨어는 영상처리보드(120)가 얻은 특정해상도의 영상에서 레이저의 위치를 얻게 된다.상기 얻어진 위치좌표를 소화기(151)의 가상의 소화 약제가 뿌려져야 할 위치데이터로 사용을 하여 영상에 소화 약제가 방출되는 영상을 재생시킨다.

메인컴퓨터(100)에는 시뮬레이션 시스템의 하드웨어 인터페이스를 위한 I/O보드(110)를 구비하고 상기 I/O보드(110)는 소화기제어부(130)의 통합제어모듈(131)과 연결된다. 시뮬레이션 소프트웨어가 작동되고 각각의 소화기제어모듈(132,133,134,135)의 전원이 인가된 후, 소화기의 손잡이 작동시 소화기 내부에 위치하고 있는 마이크로 스위치(240)가 작동하여 각각의 소화기 제어모듈(132,133,134,135)로 신호를 전달하고, 소화기 제어모듈(132,133,134,135)은 통합제어모듈(131)로, 또 I/O보드(110)로 전달하여 화재진압용 소프트웨어에서 이 신호를 받음으로써 소화기 호스의 잔압 조절을 위해 솔레노이드밸브(141,142,143,144)의 전원을 인가하도록 I/O보드(110)에 신호를 주면 이 신호가 역시 통합제어모듈(131)을 거쳐 소화기제어모듈(132,133,134,135)에서 솔레노이드밸브(141,142,143,144)의 전원을 인가하게 된다. 시뮬레이션 시스템에서는 교육생이 소화기의 손잡이를 계속 작동되도록 잡고 있으면 마이크로스위치(240)의 신호에 의해 작동 여부를 판단하게 된다. 실제 소화기의 제한시간 동안 작동되도록 하는 동일한 방식의 구현을 위해 솔레노이드밸브가 열리면 소화기 내부의 실린더(190) 로드(Rod)가 줄어들어 실린더(190) 로드에 연결된 와이어(230)를 잡아당기게 된다. 손잡이를 작동하여 마이크로스위치(240)가 눌려있어도 제한 시간만큼 소화기가 작동되었다면 솔레노이드밸브의 작동을 멈춰 소화기사용을 완료시킨다. 이때는 교육생이 손잡이를 작동시켜도 어떠한 반응도 없으므로 채널의 인터페이스작동을 멈추고 화면 영상에서도 소화기 약제가 배출되는 영상을 종료하고 교육생에게 종료를 알려준다. 소화기제어부(130)와 압축공기공급부(160)에서 소 화기(151)쪽으로 결속되는 케이블(170)과 에어호스(180)는 소화기(151)의 하단에 있는 구멍을 통해 내부로 연결된다. 이때 연결되는 케이블(170)은 마이크로스위치(240)와 소화기 호스 끝에 위치한 레이저발생장치(220)와 연결되고, 에어호스(180)는 소화기(151) 내부에 위치한 실린더(190)의 양쪽의 입력단인 원터치피팅(200)에 체결된다.

도 1은 전체 시스템의 구성도

도 2는 시뮬레이션용 소화기의 제어 구성도

도 3은 소화기 내부 구성도

도 4는 소방교육 시뮬레이션 시스템의 설치도

Claims (5)

1. 소방교육 시뮬레이션 시스템에 있어서, 내부에 실린더와 마이크로스위치를 구비하여 압력이 발생 되고, 호스 내부에 레이저발생장치를 구비하여 화재진압신호를 발생시키는 적어도 하나 이상의 시뮬레이션용 소화기; 및 상기 화재진압신호의 위치를 판단하는 영상 획득부; 영상획득부를 통해 수집되는 영상신호로부터 레이저빔에 의한 화재진압위치를 좌표값으로 처리하여 저장하고, 외부 기기와의 인터페이스를 위한 입출력 보드를 구비하여 그 입출력 보드를 통해 각 소화기의 구동 및 제어를 위한 동작 전원 및 레이저 구동신호 및 압축공기의 유로 개폐를 위한 제어신호를 공급하는 메인컴퓨터; 상기 메인컴퓨터의 I/O 보드와 각각의 소화기 사이에 연결되어 상기 메인컴퓨터에서 제공되는 각 소화기의 동작 전원과 레이저 구동신호를 각각의 소화기로 전송하거나 또는 압축공기의 유로 개폐를 위한 밸브 제어신호 를 각각의 밸브로 전송하거나 또는 각 소화기의 동작신호를 상기 메인컴퓨터로 전달하는 소화기 제어부; 각각의 시뮬레이션 소화기 내부의 실린더에 압축공기를 개별 공급할 수 있도록 각 소화기로 연결되는 압축공기 유로를 형성하는 압축공기 공급부; 상기 각 소화기로 연결되는 압축공기 유로 상에 각각 설치되며, 상기 소화기 제어부에서 전송되는 밸브제어신호에 의해 압축공기 공급 유로를 개폐하는 다수의 솔레노이드 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소방교육시뮬레이션 시스템
2. 청구항 1에 있어서, 상기 영상 획득부는 IR필터를 구비한 CCD카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는, 소방교육시뮬레이션 시스템
3. 청구항 1에 있어서, 영상 표시부는 프로젝터와 스크린을 포함하는 것을 특징으로 하는, 소방교육시뮬레이션 시스템
4. 청구항 1에 있어서, 상기 메인컴퓨터의 화재발생 그래픽소프트웨어, 레이저위치추적 소프트웨어, 소화기제어부 제어용 소프트웨어는 모두 동시에 프로세스가 진행되며, 각각의 소프트웨어는 독립 프로세스로 실행되는 것을 특징으로 하는 소방교육시뮬레이션시스템
5. 청구항 1에 있어서, 상기 레이저발생장치에 순차적으로 전원을 인가하여 최대 4명까지 동시에 화재진압 교육을 수행할 수 있는 것을 특징으로 하는 소방교육 시뮬레이션시스템

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