KR20110088135A

KR20110088135A - 소방 헬멧

Info

Publication number: KR20110088135A
Application number: KR1020100007893A
Authority: KR
Inventors: 강양구; 백지훈
Original assignee: 강양구; 백지훈
Priority date: 2010-01-28
Filing date: 2010-01-28
Publication date: 2011-08-03
Also published as: KR101207499B1

Abstract

본 발명은 소방 헬멧에 관한 것으로, 보다 상세하게는 안면렌즈가 구비되는 소방 헬멧에 열화상 카메라와 적외선 카메라로부터 얻어진 영상이 선택적으로 출력되도록 하여 인명구조와 화재진압 효과를 개선하고 소방관의 안전을 보장하며, 온도 및 가스 센서 등으로부터 검출된 데이터가 안면렌즈를 통해서 즉시 출력되므로 소방관이 정확한 주변 데이터를 확보할 수 있도록 하는 소방 헬멧에 관한 것이다.

Description

소방 헬멧{Helmet for fire protection}

소방 헬멧은 화재진압현장에서 소방관의 안면과 머리를 보호하고, 소방 활동에 최적의 능률과 안전을 유지시켜 주는데 사용된다.

이러한 소방 헬멧은 통상 외피는 내충격용 폴리카보네이트로 제조되고, 헬멧 전면에는 양 종단이 헬멧에 회동가능하도록 결합되어 상,하로 위치조절이 가능한 안면렌즈가 설치되어 있으며, 헬멧 뒷부분에는 물받이가 부착되어 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 소방 헬멧은 단순히 충격으로부터 소방관을 보호할 뿐, 화재현장에서 소방관들이 실제로 필요한 다수의 기능을 지원해주지는 못하고 있었다.

상기에서 소방관이 화재현장에서 필요로 하는 기능에는 화재현장의 온도, 가스농도, 화재현장 영상 등의 데이터를 소방관이 수집하여 외부로 전송하거나 외부로부터 화재현장과 관련한 정보를 수신하거나, 연기로 인하여 시야가 확보되지 않을 경우 주변에 어떠한 상황이 발생되는지를 확인할 수 있도록 해주는 기능 등이 있다.

이 중, 외부와의 송수신을 위하여 대한민국 실용신안등록공보 제 288245호에서는 헬멧 몸체에 음성 교신 수단과 카메라를 각각 마련하여, 현장에 있는 소방관이 외부에 음성 및 영상을 전송하고 외부와 교신을 할 수 있도록 한 소방헬멧의 기술이 제시되어 있다.

그러나, 단순히 카메라와 음성 교신 수단만 설치된 선행기술의 경우에는 카메라를 통해서 촬영된 영상을 현장의 소방관은 확인할 수 없었으며, 외부와는 단순히 음성으로만 교신하게 되므로 실제 화제 현장에서 필요로 하는 안전을 위한 각종 데이터는 얻을 수 없었다.

또한, 대한민국 등록특허 10-0777667호에서는 카메라에 의해 수득되어지는 영상을 모니터하는 안면착용 디스플레이(Face Mount Display)를 소방헬멧에 구비되는 방연 안경에 더 부착한 기술이 공개되어 있다.

그러나, 방연 안경에 FMD를 설치한 소방헬멧의 경우 상기한 FMD가 방연안경에 부착되어 있으므로 사용 중 FMD가 소방관의 시야를 방해하는 문제점이 발생되어 실제로 소방관에게 충분한 도움을 주지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 상기 선행기술은 연기가 많은 상황에서 연기가 눈에 직접 접촉하게 되면 매워서 눈을 뜨지 못하므로 이를 방지하기 위하여 연기가 눈으로 접근할 수 없도록 방연 안경을 설치하고, 상기한 방연 안경에 FMD를 설치함으로서, 실제 방연 안경이 없을 경우에는 시야 확보가 되지 않는 문제점을 해소하여 연기로부터 차단된 상태에서 차분히 카메라를 통해서 촬영된 영상을 확인할 수 있도록 하는 것이므로, 실제 FMD를 사용하는 상황은 화재로 연기가 자욱한 상태이고 이와 같이 연기가 자욱한 상태에서는 일반 카메라를 통해서 촬영될 수 있는 영상이 거의 없으므로 실제 화재현장에서 큰 도움이 될 수 없었다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 화재현장에서 필요로 하는 각종 데이터를 수집할 수 있는 수단(카메라, 센서 등)을 헬멧의 외피에 부착하고, 상기한 데이터 수집 수단 및 외부로부터 전송되는 각종 데이터가 안면렌즈 상에 반투명 상태로 출력되도록 하고, 특히 온도분포에 따라 색이 달라 보이는 열화상 카메라 및 어두운 환경에서도 촬영이 가능한 적외선 카메라를 동시에 사용하여 함으로서 어두운 환경에서 열감지로 인한 임명 탐지가 가능하고, 벽이나 도어 뒷면의 화재 발생 여부를 쉽게 파악할 수 있도록 하며 연기가 있는 상태에서도 시야를 확보할 수 있도록 하여, 소방관의 안전을 확보하며 인명구조효율을 개선하고, 화재진압효과를 개선하는 데 목적이 있다.

또한, 수집된 각종 데이터를 외부로 송신할 수 있고 외부로부터 전송된 영상도 소방관이 확인할 수 있게 되므로 화재현장에서 인명구조 및 화재진압효율이 향상되고 화재진압 완료 후 화재진압상황 파악이 용이하도록 하며, 특히 화재진압과정에서 발생되는 사고(분괴나 소방관의 부상 등)시 블랙박스 역할을 할 수 있도록하는 데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 외피에 안면렌즈가 상/하 회동가능하도록 설치되고 외피의 내주면에는 내피가 부착된 소방 헬멧에 있어서,

외피에 설치된 열화상 카메라 및 적외선 카메라, 외피에 설치되어 온도와 가스누출 여부를 포함한 화재현장 데이터를 수집하는 센서부, 상기한 복수개의 카메라 중 선택된 임의의 카메라를 통해서 촬영된 영상 혹은 외부로부터 전송된 영상과 센서로부터 출력되는 각종 데이터가 안면렌즈 상에 표시되도록 하는 디스플레이수단, 외피에 설치되는 스피커 및 마이크, 사용자가 복수개의 카메라 중 구동하고자 하는 카메라를 선택할 수 있도록 하면서 소방헬멧에 설치된 각종 디바이스를 구동할 수 있도록 외피에 설치되거나 별도로 분리되어 설치되는 키입력부, 통신모듈과 메모리 및 제어부를 포함하며 외피와 내피 사이의 공간에 설치되는 회로부, 상기한 회로부와 각종 디바이스들을 접속하는 전도성 잉크를 포함하여 구성되며, 상기한 제어부는 키입력부로부터 출력되는 선택신호에 따라 임의의 카메라를 구동시키고, 카메라 영상 혹은 외부로부터 전송된 영상 혹은 센서로부터 출력되는 각종 데이터 중 입력되는 제어신호에 따른 임의의 데이터를 디스플레이수단으로 출력하며, 카메라 및 센서로부터 수집된 데이터를 메모리에 기록하여 화재진압 후 확인이 가능하도록 함과 아울러 입력되는 제어신호에 따라 통신모듈을 통하여 외부로 전송한다.

상기에서 통신모듈은 소방로봇과 현장에 설치되는 화재진압본부, 소방본부 및 다른 소방관 등과 신호를 송/수신할 수 있도록 한다.

그리고, 디스플레이수단은 DLP(Digital Light Processing) 초소형 프로젝터를 사용하고 안면렌즈에 반투명필름을 부착하여 영상을 반투명필름에 출력하는 방법을 사용하거나, OLED 패널을 안면렌즈 내부에 부착하여 표시하는 것 중에서 하나를 사용하며, 상기에서 DLP의 프로젝터 위치는 소방헬멧의 내부 측부에 설치하여 안면렌즈에 직사하는 방식과 소방헬멧 내부 전방에 설치하여 반사판을 이용하여 안면렌즈에 직사하는 방식의 두 가지 중 하나를 선택하면 된다.

또한, 간단한 데이터의 경우 안면렌즈의 시야를 방해하지 않는 위치에 도트 엘이디(Dot LED) 혹은 칩 엘이디(Chip LED)를 설치하여 데이터를 출력한다.

한편, 상기한 외피는 방열처리된 것을 사용한다.

그리고, 상기한 적외선 카메라로부터 수득된 영상은 선택적으로 나이트비젼 기능을 부여하는데, 상기한 나이트비젼 기능은 사용자가 키입력부를 통해서 선택할 수 있도록 하거나, 영상처리과정에서 입력된 신호의 흑색계통 신호비율에 따라 자동으로 적외선 카메라에 나이트 비젼 기능을 부가하거나 차단할 수 있도록 한다.

이상과 같이 구성된 본 발명에 의하면 소방관은 열화상 카메라를 통해서 전방의 피사체들의 온도를 확인할 수 있게되므로, 연기가 자욱한 상태에서 시야가 확보되지 않더라도 전방에 피구조자가 있는지를 확인할 수 있게 되어 인명구조에 효과가 있으며, 벽면이나 도어의 온도를 파악할 수 있어서 벽면이나 도의 뒷면의 화염발생여부도 확인이 가능하므로 소방관의 안전 및 화재진압에도 효과가 있으며, 큰불이 진화된 상태에서 잔불을 정리하는 과정에서도 잔불의 위치를 쉽고 정확하게 파악할 수 있어서 화재진압효율이 대폭 향상되는 효과가 있다.

또한, 적외선 카메라를 사용할 경우 연기로 인하여 정상적으로는 시야가 확보되지 않더라도 적외선 카메라를 통해서 촬영된 영상을 확인하면 시야가 확보되고, 여기에 필요한 경우 나이트비젼 기능을 적용하면 보다 명확하게 시야가 확보되므로 화재진압을 위한 이동경로를 쉽게 찾을 수가 있고 인명 탐색에도 효과가 있다.

더욱이, 소방헬멧의 기본적인 기능인 외부 충격으로부터 머리와 안면이 보호되고, 화재 현장에서 특정 지점의 온도 및 가스농도 등의 데이터가 안면렌즈를 통해서 직접적으로 확인할 수 있고 경우에 따라 스피커를 통해서 경고를 해줌으로서 화재현장의 정확한 환경을 파악할 수 있게 되어 화재진압효율이 향상됨과 아울러 소방관의 안전도 보장되는 효과가 있다.

또한, 적외선 카메라와 열화상 카메라를 동시에 설치하여 주변상황에 따라 카메라를 선택적으로 구동할 수 있으므로, 정보수집력이 탁월하다.

그리고, 화재현장에서 수집된 각종 데이터는 헬멧 내부의 메모리에 기록되어 진압이 완료된 후 화재현장 데이터를 다시 확인하여 화재진압과정에서의 상황을 확인할 수 있게 되므로 화재진압 과정에서 발생되는 부득이한 사고 발생 등에서 책임이나 이유를 명확하게 할 수 있으며, 화염의 진행경로 파악 등을 통해서 화재원인의 파악에도 도움이 될 수 있다.

또한, 외부 즉 소방로봇 등으로부터 전송된 영상데이터도 소방관이 현장에서 직접 확인할 수 있도록 출력되므로 소방관은 정확한 상황파악을 할 수 있게 된다.

아울러, 화재 현장에 사용되는 것을 감안하여 방열처리가 되어 있는 헬멧 내부에 모듈들이 설치되어 사용시에 직접적인 열 접촉으로부터 보호되고, 열에 약한 제어부(MCU)와 메모리의 경우 헬멧의 후방에 위치하며, 내열성 전자소자를 활용하여 화재 현장에서의 작동이 가능하게 된다.

또한, 영상은 시야 확보가 불가능할 시 영상처리를 통해서 자동으로 나이트 비젼(Night Vision)이 켜지며, 나이트 비젼의 취약점인 갑자기 밝은 환경에 처했을 때의 문제는 현재 개발된 영상 조절 기술로 나이트비젼이 자동 오프(off)되도록 설정하여 사용자의 시야를 보호한다.

상기에서 영상 조절 기술은 빛의 밝기에 따라 설정된 기준을 초과해서 적외선 카메라로 영상을 획득하지 못할 시에 열화상 카메라로 전환되는 방식으로, 카메라를 통해서 획득한 화면상의 픽셀들의 밝기에 따른 값을 분석해서 설정값(기본 약70%)이상 검은색이 증가하면 카메라 출력을 열화상카메라로 전환한다.

도 1은 본 발명에 따른 소방헬멧의 실시예를 나타내는 사시도
도 2는 본 발명에 따른 소방헬멧의 실시예를 나타내는 단면도
도 3은 소방 헬멧의 전기적인 구성을 나타내는 블록도

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 소방 헬멧(100)은 크게, 방염처리된 외피(12) 및 내피(14)와, 상기한 외피(12)에 설치되어 화재현장의 각종 데이터를 수집하는 열화상 카메라(22)와 적외선 카메라(24), 온도와 가스 등을 검출하는 센서부(32)(34)와, 외피(12)에 회동가능하도록 설치되는 안면렌즈(30), 상기한 안면렌즈(30)를 통해서 각종 데이터를 소방관이 확인할 수 있도록 하는 디스플레이수단(40), 외피(12)에 부착된 스피커(52)와 마이크(54) 및, 외피(12)와 내피(14) 사이의 공간에 삽입설치되는 회로부(60)로 구성된다.

상기에서 열화상 카메라(22)는 물체의 열복사를 전자적으로 측정하여 기록하는 것으로, 화면에는 측정된 온도에 따라 색을 달리하는 영상이 출력되므로, 화재현장에서 연기로 인하여 시야가 확보되지 않더라도 피구조자가 있는지 혹은 화재위치가 어딘지를 쉽게 확인할 수 있으며, 벽이나 도어 뒤 현장에서의 화재 유무를 확인할 수 있으며, 화재현장 정리시 잔불의 유무를 확인하는 데 유용하게 확인된다.

그리고, 적외선 카메라(24)는 적외선을 조사하여 영상을 얻는 것으로 조도가 충분하지 않은 상황에서도 피사체를 확인할 수 있도록 하는 것으로, 얻어진 영상은 필요에 따라 나이트비젼(Night vision) 기능을 적용하여 야간 및 악 환경에서도 영상을 얻을 수 있도록 한다.

여기서 사용되는 나이트비젼은 열 영상처리 기술과 적외선 기술이 접목되어 사용된다. 즉 모든 사물이 기본적으로 열을 가지고 있는 점에 착안한 기술로 온도가 높은 부분은 하얗게 표시되고 온도가 낮은 부분은 검게 처리되어서 시야를 확보할 수 있도록 하는 것이다.

따라서, 상기한 적외선 카메라(24)로 촬영된 영상을 나이트비젼 처리하게 되면, 화재 환경에서 어둠/연기로 인해 시야를 확보하지 못하는 상황에서도 화재현장을 식별할 수 있게 되어 화재현장까지 안전하게 진입할 수 있게 되는 것이다.

그리고, 상기에서 센서부(32)(34)는 온도센서(32)와 가스센서(34)를 포함하며, 이외에도 화재현장에서 필요한 각종 센서가 더 설치될 수 있다.

특히 상기한 온도센서(32)는 적외선 열 센서를 사용하며, 이는 적외선을 대상 물체에 쏴서 측정되는 수치를 온도로 표시할 수 있도록 한 것으로, 특정 물체에 온도계나 모듈이 직접적으로 닿지 않더라도 해당 물체나 대상의 온도를 파악할 수 있어서,

더욱이 본 발명의 적외선 열 센서는 외피의 전면 중심선의 어느 한 지점에 설치되며 가능한 카메라(22)(24)과 인접하게 설치되어 카메라(22)(24)가 비추는 화면의 중앙 지점에 초점이 맞춰지도록 설치하고, 디스플레이수단(40)에는 상기한 초점을 별도의 기호(+표시등)로 표시하여, 사용자의 시야가 이동함에 따라서 감지 대상이 정확하게 어떻게 이동되었는지를 쉽게 확인할 수 있도록 하여 무분별한 측정으로 인한 오작동을 최소화하고 안정적인 정보를 제공할 수 있게 된다.

그리고, 상기한 디스플레이수단(40)은 DLP(Digital Light Processing) 초소형 프로젝터(42)를 사용하고 안면렌즈(30)에 반투명필름(44)을 부착하는 방법을 사용하거나, OLED(organic light-emitting diode) 패널(미도시)을 안면렌즈 내부에 부착하여 표시하는 것 중에서 하나를 사용하며, 상기에서 DLP의 프로젝터 위치는 도 1에 나타내는 바와 같이 외피(12)의 내부 측부에 설치하여 안면렌즈(30)에 직사하는 방식과 도 2에 나타내는 바와 같이 외피(12) 내부 전방에 설치하여 반사판을 이용하여 안면렌즈(30)에 직사하는 방식의 두 가지 중 하나를 선택하면 된다.

그리고, 이러한 디스플레이수단(40)은 100%의 영상을 그대로 표시할 경우 표시된 영상으로 인해 시야가 방해를 받기 때문에 화면이 표출되는 과정에서 시야 방해가 최소화되는 43%의 농도로 화면을 표시한다.

또한, 간단한 데이터의 경우 안면렌즈의 시야를 방해하지 않는 위치에 Dot LED 혹은 Chip LED(46)를 설치하여 데이터를 출력한다. 즉, 온도센서(32)로부터 출력되는 신호를 판단하여 온도 값에 따라 게이지형태로 카메라(22)(24)로부터 얻어진 화면과 함께 표시한다.

그 예로는 측정된 온도를 총 12칸의 붉은 색 게이지로 표시하며 1-2칸의 경우 일반적인 물체/인체에 온도가 맞추어져 30℃ 정도의 온도를 표시하게 된다. 5-6칸의 경우 벽이나 물체로 가로막힌 곳의 간접 온도로 100℃~150℃ 정도를 표시하게 된다. 11-12칸의 경우 실제 화재 현장의 온도를 표시하게 된다.

그리고, 상기한 스피커(52)와 마이크(54)는 소방 헬멧(100)을 착용한 소방관이 외부와 음성통신을 하거나 자체 제어부(62)로부터의 경고음을 들을 수 있도록 설치되는데, 통상 외피(12)의 측부 하단에 소방관의 귀 위치와 대응되게 스피커(52)를 설치하고, 외피(12)로부터 연장된 연결바(bar)(54a)의 종단 즉 소방관의 입위치와 대응되는 위치에 마이크(54)를 설치한다.

또한, 상기한 키입력부(70)는 카메라(22)(24)를 선택하거나 외부와 음성통신을 하거나 데이터를 송/수신하는 등의 소방헬멧에 구비된 디바이스들의 동작을 제어하는 용도로 사용되는데, 외피(12)의 외부에 구비되거나, 유/무선을 통해서 소방 헬멧(100)과 이격된 위치 예를 들면 소방관의 손이나 옷에 비치되도록 할 수도 있다.

또한, 상기한 회로부(60)는 외피(12)와 내피(14) 사이의 공간에 설치되는데, 상기한 회로부(60)에는 외부와 통신을 위한 통신모듈(64)과 메모리(66) 및 제어부(62)를 포함하고, 상기한 회로부(60)와 각종 디바이스들은 전도성 잉크(미도시)로 접속된다.

이상과 같은 구성을 갖는 본 발명의 사용예를 살펴본다.

본 발명에 따른 실시예에서 상기한 제어부(62)는 화재 현장에 투입된 소방관이 키입력부(70)를 통해서 열화상 카메라(22) 혹은 적외선 카메라(24) 중에서 하나를 선택하여 구동시키면 카메라를 통해서 얻어진 영상이 디스플레이수단(40)을 통해서 안면렌즈(30)로 출력되고, 이 과정에서 온도센서(32) 및 가스센서(34)로부터 측정된 데이터가 처리되어 안면렌즈(30)로 동시에 출력된다.

그리고, 이러한 카메라 영상의 출력과정에서 촬영된 영상은 모두 메모리(66)에 기록한다.

또한, 영상 출력 과정에서 외부로부터 영상신호가 수신되면 제어부(62)는 카메라(22)(24) 촬영 영상을 안면렌즈(30)로 출력하는 것을 중지하고, 외부로부터 수신된 영상을 안면렌즈(30)를 통해서 출력해주며, 이러한 출력 영상의 절환 역시 사용자가 키입력부(70)를 조작시켜 수동으로 절환되도록 하거나, 외부로부터 영상신호가 수신되면 자동으로 절환되도록 할 수 있다.

100 : 소방 헬멧 12 : 외피
14 : 내피 22 : 열화상 카메라
24 : 적외선 카메라 32 : 온도센서
34 : 가스센서 30 : 안면렌즈
40 : 디스플레이수단 52 : 스피커
54 : 마이크 60 : 회로부
62 : 제어부 64 : 통신모듈
66 : 메모리

Claims

외피(12)에 안면렌즈(30)가 상/하 회동가능하도록 설치되고 외피(12)의 내주면에는 내피(14)가 부착된 소방 헬멧(100)에 있어서,
외피(12)에 설치된 열화상 카메라(22) 및 적외선 카메라(24),
외피(12)에 설치되어 온도와 가스누출 여부를 포함한 화재현장 데이터를 수집하는 센서부(32)(34),
상기한 복수개의 카메라(22)(24) 중 선택된 임의의 카메라를 통해서 촬영된 영상 혹은 외부로부터 전송된 영상과 센서부(32)(34)로부터 출력되는 각종 데이터가 안면렌즈(30)상에 표시되도록 하는 디스플레이수단(40),
사용자가 복수개의 카메라(22)(24)중 구동하고자 하는 카메라를 선택할 수 있도록 하면서 소방 헬멧(100)에 설치된 각종 디바이스를 구동할 수 있도록 외피(12)에 설치되거나 별도로 분리되어 설치되는 키입력부(70),
통신모듈(64)과 메모리(66) 및 소방 헬멧에 구비된 각종 디바이스의 동작을 제어하는 제어부(62)를 포함하며 외피(12)와 내피(14) 사이의 공간에 설치되고, 상기한 제어부(62)는 키입력부(70)로부터 출력되는 선택신호에 따라 임의의 카메라를 구동시키고, 카메라 영상 혹은 외부로부터 전송된 영상 혹은 센서부(32)(34)로부터 출력되는 각종 데이터 중 입력되는 제어신호에 따른 임의의 데이터를 디스플레이수단(40)으로 출력하며, 카메라 및 센서부로부터 수집된 데이터를 메모리(66)에 기록함과 아울러 입력되는 제어신호에 따라 통신모듈(64)을 통하여 외부로 전송하는 회로부(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 소방 헬멧.
제 1항에 있어서, 디스플레이수단(40)은 DLP(Digital Light Processing) 초소형 프로젝터를 사용하고 안면렌즈에 반투명필름을 부착하여 영상을 반투명필름에 출력하는 방법을 사용하거나, OLED 패널을 안면렌즈 내부에 부착하여 표시하는 것 중에서 하나를 사용하며, 상기에서 DLP의 프로젝터 위치는 소방헬멧의 내부 측부에 설치하여 안면렌즈에 직사하는 방식과 소방헬멧 내부 전방에 설치하여 반사판을 이용하여 안면렌즈에 직사하는 방식의 두 가지 중 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는 소방 헬멧.
제 1항에 있어서, 센서부(32)(34)를 통해서 측정된 데이터는 안면렌즈(30)의 시야를 방해하지 않는 위치에 도트 엘이디(Dot LED) 혹은 칩 엘이디(Chip LED)를 설치하여 출력하는 것을 특징으로 하는 소방 헬멧.
제 1항에 있어서, 상기한 적외선 카메라(24)로부터 수득된 영상은 나이트비젼 기능을 부여하는 것을 특징으로 하는 소방 헬멧.