KR20160000356A - 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 접근이 어려운 고층건물에서 화재가 발생한 경우 원격 조정이 가능한 무인기를 이용하여 신속히 화재를 진압할 수 있도록 함으로써 화재로 인한 2차 피해의 발생을 최소화할 수 있도록 하는 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 고층건물 화재 진압 시스템에 있어서, 지상에 설치되는 관제부와, 상기 관제부 또는 소방서에 구비되는 화재 진압용 무인기 및 상기 화재 진압용 무인기에 소방수를 공급하는 소방차 또는 소화전을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 시스템 및 방법{Fire extinguishing system and methods using an Unmmanned Aerial Vehicle}
본 발명은 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 접근이 어려운 고층건물에서 화재가 발생한 경우 원격 조정이 가능한 무인기를 이용하여 신속히 화재를 진압할 수 있도록 함으로써 화재로 인한 2차 피해의 발생을 최소화할 수 있도록 하는 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 시스템 및 방법에 관한 것이다.
소방차는 화재 발생시 화재 현장으로 출동하여 소화액으로 화재를 진압하는 것으로, 이러한 소방차는 고출력의 주 펌프를 구비하는 펌프 소방차와 물탱크가 구비된 물탱크 소방차, 위험물 및 기름 탱크 등의 화재에 특수한 소화액을 분사하는 화학 소방차와 고층 건물의 화재를 소화하는 동시에 인명을 구출하는 사다리가 구비된 사다리 소방차 등이 있다.
따라서 화재가 발생하면 상술한 다양한 종류의 소방차들이 화재현장에 적절하게 출동하여 화재를 진압하게 된다.
하지만 종래의 소방차들은 효과적인 화재진압을 위해 많은 양의 소화액을 저장할 수 있도록 대형으로 제작됨에 따라 주택가의 비좁은 골목길에 위치한 저층건물의 화재 발생시나 도로의 폭이 좁은 길로는 진입이 불가능하여 화재를 초기에 진압하기 어렵다는 단점이 있다.
또한, 최근 들어 건축기술의 발달로 인해 고층 건물이나 초고층 건물들이 많이 건축되고 있는데, 이러한 고층 건물 또는 초고층 건물의 경우 상주하거나 머무르고 있는 사람들의 수가 많으므로 화재, 지진 등의 비상상황 발생시 수많은 재산피해와 인명피해가 발생될 위험이 높은 실정이다.
특히, 건물의 상부(고층)에 거주하는 인원들의 경우에는 구조용 헬기나 고가 사다리 차량등의 구조장비의 도움없이는 건물에서 탈출하는 것이 사실상 불가능하며 화재진압은 자체 소방시설이나 고가사다리차에 의존해야 한다.
이러한, 고가 사다리 차량을 이용하기 위해서는 반드시 화재가 발생한 구역에 차량이 진입할 수 있을 정도의 공간이 확보되어야만 사용이 가능하다는 단점이 있으므로, 다수의 건물이 밀집되어 있는 도심지 등에는 효율적으로 사용할 수 없을 뿐만 아니라 고가사다리 소방차의 활용에는 일정소요시간이 걸리므로 화재진압이 신속하게 이루어질 수 없다는 문제점이 있다.
이러한 문제점들을 해결하기 위한 종래기술로 대한민국 등록특허공보 제10-0716452호에는 건물의 벽면에 부착되는 다수 개의 흡착기와 승강프레임을 이용한 고층건물 진입 및 화재진압 장치가 게재되어 있고, 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0011378호에는 다관절 접이식 무인원격 소화장치가 게재되어 있으나, 승강프레임을 이용하여 올라갈 수 있는 높이가 제한적이므로 초고층 건물에는 적용되기 어렵고, 가령 적용될 수 있다 하더라도 위험성이 크다는 단점이 있을 뿐만 아니라, 화재현장에 신속하게 도착하였다 하더라도 층간 이동이나 측면으로의 이동이 용이하지 않으므로 화재범위가 넓을 경우 적용되기 어렵다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 접근이 어려운 고층건물에서 화재가 발생한 경우 원격 조정이 가능한 무인기를 이용하여 신속히 화재를 진압할 수 있도록 함으로써 화재로 인한 2차 피해의 발생을 최소화할 수 있도록 하는 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명은 무인기의 원격 조정에 의해 화재를 진압하므로 화재 발생 지역에 직접 사람을 투입하지 않고서도 화재를 진압할 수 있을 뿐만 아니라, 이동성이 뛰어나므로 초고층 건물에도 용이하게 적용할 수 있는 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 시스템 및 방법을 제공함에 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 보조 프로펠러의 구동에 의해 소방수 분사시 발생되는 압력을 상쇄시킬 수 있도록 함으로써 보다 안정적이고 정확한 소방작업이 가능하고, 무인기에 구비된 카메라에 의해 현장 상황을 실시간으로 파악할 수 있도록 함으로써 소방수와 소화탄의 선택적 사용이 가능하도록 하여 보다 효율적인 소방작업이 가능하도록 하는 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 시스템 및 방법을 제공함에 또 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은,
고층건물 화재 진압 시스템에 있어서, 지상에 설치되는 관제부와, 상기 관제부 또는 소방서에 구비되는 화재 진압용 무인기 및 상기 화재 진압용 무인기에 소방수를 공급하는 소방차 또는 소화전을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 화재 진압용 무인기는, 화재 현장을 촬영하기 위한 카메라와, 관제부로부터의 제어신호를 수신하고 카메라의 촬영 영상을 관제부로 전송하는 제2무선송수신부와, GPS 위치정보를 수신하는 GPS수신기와, 상기 소방차 또는 소화전의 소방호스가 연결 설치되는 소방호스 연결기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 소방호스 연결기는 무인기의 일측 또는 양측 하부에 고정 설치되는 분사노즐과, 상기 분사노즐과 소방호스의 사이에 연결 설치되는 호스 연결부 및 상기 호스 연결부에 설치되어 관제부의 제어신호에 의해 소방호스로부터 공급되는 소방수의 양을 조절하는 제어밸브를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 무인기에는 호스 연결부를 지지하는 호스 지지장치가 설치된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 분사노즐의 위치에 대응되는 무인기의 후방에는 분사노즐로부터 배출되는 소방수의 압력을 지지하기 위한 보조 프로펠러가 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 무인기에는 관제부의 제어에 의해 화재지점에 소화탄을 발사시킬 수 있도록 하는 소화탄 발사장치가 설치된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 관제부는 무인기의 카메라로부터 수신되는 정보를 이용하여 무인기를 제어하는 메인 서버와, 상기 메인 서버에 무인기의 제어 명령을 입력하는 입력장치와, 상기 메인 서버에 연결 설치되어 카메라에 의해 촬영된 영상을 실시간으로 모니터링 할 수 있도록 하는 터치스크린을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 메인 서버는 화재신고를 접수하는 화재신고 접수부와, 화재신고가 접수된 위치를 GPS좌표로 변환하는 좌표변환부와, 상기 무인기의 비행 및 화재진압작업을 제어하는 무인기 제어부 및 상기 좌표변환부에서 변환된 좌표와 무인기 제어부의 제어명령을 무인기로 무선 송출하고, 무인기로부터의 정보를 수신하는 제1무선송수신부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 무인기 제어부는 무인기의 비행을 제어하는 비행제어부와, 무인기의 소방수 분사를 제어하는 분사제어부와, 무인기에 구비되는 보조프로펠러의 구동을 제어하는 보조프로펠러 제어부 및 무인기에 구비되는 소화탄의 발사 작업을 제어하는 소화탄 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 방법은,
관제부에서 화재신고를 접수하는 화재신고 접수단계와; 관제부의 메인 서버를 이용하여 화재발생지역의 GPS좌표를 확인하는 목적지 확인단계와; 관제부의 메인 서버에서 목적지와 가장 근접한 위치의 화재 진압용 무인기를 파악하여 출동 명령을 내리는 무인기 출동단계와; 무인기에 구비된 GPS수신기(230)로부터 수신된 GPS 좌표를 메인 서버로부터 제공되는 목적지의 GPS 좌표와 비교하여 무인기가 목적지에 도착하는 목적지 도착단계와; 무인기에 구비된 소방호스 연결기를 목적지에 위치한 소방차 또는 소화전의 소방호스와 연결하는 소방호스 연결단계; 및 관제부의 제어에 의해 무인기가 화재를 진압하는 화재진압단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 화재진압단계는 무인기에 설치된 카메라에 의해 촬영되어 제2무선송수신부를 통해 전송되는 영상을 관제부의 메인서버에서 수신하여 터치스크린에 현시하는 영상정보 확인단계와, 현시되는 영상정보를 이용하여 메인서버에서 무인기의 비행을 제어하는 무인기 제어단계와, 메인서버의 제어에 의해 소방호스 연결기에 구비된 제어밸브를 조절하여 화재지역에 소방수를 분사하는 소방수 분사단계 및 상기 소방수 분사단계에서 발생되는 압력을 지지하기 위하여 메인서버의 제어에 의해 무인기에 구비된 보조프로펠러를 구동시키는 보조프로펠러 구동단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 화재진압단계는 영상정보 확인단계에서의 현장 영상확인 결과, 소방수에 의한 화재 진압이 어렵고 현장 주변에 사람이 존재하지 않는다고 판단되는 경우 메인서버에 의해 무인기에 장착된 소화탄 발생장치를 구동시키는 소화탄 발사단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 접근이 어려운 고층건물에서 화재가 발생한 경우 원격 조정이 가능한 무인기를 이용하여 신속히 화재를 진압할 수 있도록 함으로써 화재로 인한 인명피해 및 재산피해 등의 2차 피해의 발생을 최소화할 수 있도록 하는 뛰어난 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 따르면 무인기의 원격 조정에 의해 화재를 진압하므로 화재 발생 지역에 직접 사람을 투입하지 않고서도 화재를 진압할 수 있을 뿐만 아니라, 이동성이 뛰어나므로 초고층 건물의 화재시에도 안전하고 용이하게 적용할 수 있는 효과를 추가로 갖는다.
또한, 본 발명에 따르면 보조 프로펠러의 구동에 의해 소방수 분사시 발생되는 압력을 상쇄시킬 수 있도록 함으로써 보다 안정적이고 정확한 소방작업이 가능하고, 무인기에 구비된 카메라에 의해 현장 상황을 실시간으로 파악할 수 있도록 함으로써 소방수와 소화탄의 선택적 사용이 가능하도록 하여 보다 효율적인 소방작업이 가능한 효과를 추가로 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 시스템을 개념적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 시스템의 다른 실시예를 개념적으로 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도.
도 4는 본 발명에 따른 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 시스템 중 메인 서버의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도.
도 5는 도 1에 나타낸 본 발명 중 화재 진압용 무인기의 구성을 개략적으로 나타낸 측면도.
도 6은 도 1에 나타낸 본 발명 중 화재 진압용 무인기의 구성을 개략적으로 나타낸 정면도.
도 7은 본 발명에 따른 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 방법을 나타낸 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 시스템 및 방법의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 시스템을 개념적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 시스템의 다른 실시예를 개념적으로 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 4는 본 발명에 따른 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 시스템 중 메인 서버의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이며, 도 5는 도 1에 나타낸 본 발명 중 화재 진압용 무인기의 구성을 개략적으로 나타낸 측면도이고, 도 6은 도 1에 나타낸 본 발명 중 화재 진압용 무인기의 구성을 개략적으로 나타낸 정면도이며, 도 7은 본 발명에 따른 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 방법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명은 접근이 어려운 고층건물(10)에서 화재가 발생한 경우 원격 조정이 가능한 무인기(200)를 이용하여 신속히 화재를 진압할 수 있도록 함으로써 화재로 인한 2차 피해의 발생을 최소화할 수 있도록 하는 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 시스템 및 방법에 관한 것으로, 먼저 본 발명에 따른 화재 진압 시스템은 도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 크게 관제부(100)와 화재 진압용 무인기(200)(이하, '무인기(200)'라 한다) 및 소방차 또는 소화전(300)을 포함하여 이루어진다.
보다 상세히 설명하면, 상기 관제부(100)는 지상에 설치되어 화재신고를 접수하고, 접수된 위치를 기준으로 하여 무인기(200)를 출동시켜 화재를 조기에 진압할 수 있도록 제어하는 역할을 하는 것으로, 기존 설치된 소방서 등을 활용하여 관제부(100)로 사용하거나 별도의 통합 관제부(100)를 신설할 수 있다.
다음, 상기 화재 진압용 무인기(200)는 관제부(100)의 제어신호에 의해 화재 현장으로 출동하여 조기에 화재를 진압하는 역할을 하는 것으로, 평상시에는 관제부(100) 또는 소방서에 출동대기 상태로 위치되어 있다.
또한, 상기 소방차 또는 소화전(300)은 화재 현장에서 무인기(200)에 소방수를 제공하는 역할을 하는 것으로, 화재현장에 소방차(300)가 도착한 경우에는 후술할 무인기(200)에 구비된 소방호스 연결기(240)에 소방차(300)의 소방호스(310)를 연결하여 무인기(200)가 소방수를 활용할 수 있도록 하고, 화재현장에 소방차(300)가 도착하지 못한 경우에는 고층건물(10)의 실내 또는 실외에 구비된 소화전(300) 중 사용이 가능한 소화전(300)에 구비된 소방호스(310)를 무인기(200)에 구비된 소방호스 연결기(240)에 연결하여 사용할 수 있도록 하는 것이다.
한편, 상기 무인기(200)는 카메라(210), 제2무선송수신부(220), GPS수신기(230) 및 소방호스 연결기(240)를 포함하여 구성되는데, 상기 카메라(210)는 무인기(200)의 전방에 고정 설치되어 화재 현장을 실시간으로 촬영하는 역할을 하는 것으로, 무인기(200)의 내측 또는 외측에 선택적으로 설치될 수 있다. 또한, 도시하지는 않았지만, 후술할 관제부(100) 메인 서버(110)의 제어에 의해 카메라(210)의 촬영 각도를 조절할 수 있도록 구성할 수도 있음은 물론이다.
다음, 상기 제2무선송수신부(220)는 카메라(210)에 의해 촬영된 화재 현장의 실시간 영상을 관제부(100)로 전송함과 동시에 관제부(100)로부터 전송되는 무인기(200)의 제어신호를 수신하는 역할을 하는 것으로, 상기 제2무선송수신부(220)에는 카메라(210)에 의해 촬영된 영상을 제2무선송수신부(220)를 통해 전송할 수 있는 신호로 변환시키는 신호변환부(미도시)가 구비될 수 있다.
다음, 상기 GPS수신기(230)는 GPS 위성에서 보내는 신호를 수신하여 후술할 관제부(100) 메인 서버(110)의 제1무선송수신부(116)로부터 전송되는 GPS 좌표와 일치시킴으로써 무인기(200)가 목적지 즉, 화재발생지역까지 정확히 찾아갈 수 있도록 하는 역할을 하는 것이다.
다음, 상기 소방호스 연결기(240)는 무인기(200)의 일측 또는 양측 하부에 설치되어 소방차 또는 소화전(300)의 소방호스(310)를 연결 설치할 수 있도록 함으로써 무인기(200)에서 화재 진압을 위해 사용할 소방수를 공급받을 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로, 분사노즐(242), 호스 연결부(244) 및 제어밸브(246)를 포함하여 구성된다.
즉, 상기 분사노즐(242)은 무인기(200)의 일측 또는 양측 하부에 고정 설치되어 소방차 또는 소화전(300)으로부터 공급되는 소방수를 화재현장으로 분사하는 역할을 하는 것이고, 상기 호스 연결부(244)는 분사노즐(242)과 소방차 또는 소화전(300)에 구비된 소방호스(310)의 사이에 연결 설치되어 소방차 또는 소화전(300)에 존재하는 소방수를 분사노즐(242)로 공급하는 역할을 하는 것이다.
이때, 상기 분사노즐(242)은 피스톤과 같은 길이 조절이 가능한 수단에 의해 무인기(200)에 연결 설치되어 소방수의 분사방향을 조절할 수 있도록 구성될 수 있고, 상기 호스 연결부(244)는 후술할 호스 지지장치(250)에 의해 그 하부가 지지되도록 함으로써 분사노즐(242)과 호스 연결부(244) 사이의 연결 부분이 꺾이지 않도록 구성하는 것이 바람직하다.
다음, 상기 제어밸브(246)는 호스 연결부(244)에 설치되어 분사노즐(242)을 통해 분사되는 소방수의 양을 제어하는 역할을 하는 것으로, 관제부(100)에서의 원격 제어가 가능하도록 솔레노이드 제어밸브(246)를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 무인기(200)는 호스 연결부(244)를 지지하는 호스 지지장치(250)를 더 포함하여 구성될 수 있는데, 상기 호스 지지장치(250)는 무인기(200)의 하부에 연결 설치되어 호스 연결부(244)를 지지함으로써 소방호스(310)의 무게에 의해 분사노즐(242)과 호스 연결부(244) 사이의 연결 부분이 꺾이지 않도록 하여 소방수의 분사가 원활히 이루어지도록 하는 역할을 하는 것이다.
이때, 상기 호스 지지장치(250)는 서로 일정거리 이격되도록 하여 다수 개로 분리 구성될 수도 있으며, 호스 연결부(244)가 이탈되지 않도록 그 단면 형상이 'U'자형을 이루도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 무인기(200)에는 보조 프로펠러(260)가 설치될 수도 있는데, 상기 보조 프로펠러(260)는 분사노즐(242)의 설치 위치에 대응되는 무인기(200)의 후방에 설치되어 분사노즐(242)을 통해 분사되는 소방수의 압력을 지지하는 역할을 하는 것이다.
즉, 화재 진압 작업시 분사노즐(242)을 통해 분사되는 소방수의 압력에 의해 무인기(200)의 제어가 제대로 이루어지지 않을 위험이 있으므로, 분사노즐(242)의 설치 위치에 대응되는 무인기(200)의 후방에 소방수의 분사 압력을 상쇄시키기 위한 보조 프로펠러(260)를 설치함으로써 화재 진압 작업 중에도 무인기(200)의 제어가 원하는 대로 이루어질 수 있도록 구성된 것이다.
이때 상기 보조 프로펠러(260)의 구동 제어는 후술할 관제부(100) 메인 서버(110)의 무인기 제어부(114)에 의해 원격으로 이루어지게 된다.
다음, 상기 무인기(200)에는 소화탄 발사장치(270)가 추가로 설치될 수 있는데, 상기 소화탄 발사장치(270)는 관제부(100)의 제어에 의해 화재발생지점에 소화탄(272)을 발사시킬 수 있도록 하는 역할을 하는 것이다.
즉, 화재 현장에 접근이 어렵거나 화재발생지점 주변에 사람이 존재하지 않는다는 확인이 된 상황에서는 소방수보다 화재 진압 능력이 우수한 소화탄(272)을 원거리에서 발사시킬 수 있도록 하여 보다 신속하고 효율적인 화재진압이 가능하도록 구성된 것이다.
이때, 상기 소화탄 발사장치(270)의 세부적인 구성은 통상의 미사일 발사장치나 물로켓 발사장치 등을 통해 이미 공지된 것이고, 본 발명에서 청구하고자 하는 바가 아니므로 상세한 구성 설명을 생략하기로 한다.
한편, 상기 무인기(200)로는 드론(drone)과 같은 소형 무인기(200')가 활용될 수도 있는데, 이러한 소형 무인기(200')는 소방차(300)에 구비되어 같이 이동할 수 있을 뿐만 아니라, 접근성이 보다 우수하여 그 활용도가 높아질 수 있는 장점이 있다.
이때, 상기와 같은 소형 무인기(200')로는 소방호스(310)의 무게를 감당하기 어려우므로 다수의 무인기(200')를 한 개의 조로 편성하여 고층의 화재 현장까지 소방호스(310)를 이동시킬 수 있도록 한다.
즉, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 소형 무인기(200')에 구비되는 소방호스 연결기(240')를 벨트 형상으로 구성하여 다수의 무인기(200')가 용이하게 소방호스(310)를 지지할 수 있도록 구성되어 있다.
한편, 본 발명에 따른 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 시스템 중 관제부(100)는 메인 서버(110)와, 입력장치(120) 및 터치스크린(130)을 포함하여 구성되는데, 상기 메인 서버(110)는 무인기(200)의 카메라(210)에 의해 촬영되는 영상을 수신하여 터치스크린(130)에 현시하고, 화재 신고가 접수되는 경우 접수된 화재 지점을 GPS 좌표로 변환하여 파악하며, 화재 진압 작업에 사용되는 무인기(200)를 제어하는 역할을 하는 것으로 통상의 컴퓨터가 사용될 수 있다.
다음, 상기 입력장치(120)는 메인 서버(110)에 연결 설치되어 메인 서버(110)에 무인기(200)의 제어 명령 등을 입력하는 역할을 하는 것이며, 상기 터치스크린(130)은 메인 서버(110)에 연결 설치되어 카메라(210)에 의해 촬영된 영상을 실시간으로 모니터링할 수 있도록 현시하는 역할을 하는 것이다.
보다 상세히 설명하면, 상기 메인 서버(110)는 도 4에 나타낸 바와 같이, 화재신고접수부, 좌표변환부(112), 무인기 제어부(114) 및 제1무선송수신부(116)를 포함하여 구성되는데, 상기 화재신고접수부는 유,무선 통신수단을 이용하여 화재신고를 접수하는 역할을 하는 것이고, 상기 좌표변환부(112)는 화재신고접수부에 의해 접수된 화재위치를 무인기(200)에서 확인할 수 있는 GPS좌표로 변환하는 역할을 하는 것이다.
다음, 상기 무인기 제어부(114)는 화재발생 지점까지의 무인기(200)의 비행 및 화재발생지점에서의 화재진압작업 등 무인기(200)의 구동을 제어하는 역할을 하는 것이고, 상기 제1무선송수신부(116)는 무인기(200)에 구비된 카메라(210)에 의해 촬영되어 제2무선송수신부(220)를 통해 전송되는 화재발생지점의 실시간 영상을 수신함과 동시에 좌표변환부(112)에서 변환된 화재발생지점의 GPS좌표와 무인기 제어부(114)의 제어명령을 무인기(200)로 무선 송출하는 역할을 하는 것이다.
이때, 상기 무인기 제어부(114)는 비행제어부(114a), 분사제어부(114b), 보조프로펠러 제어부(114c) 및 소화탄 제어부(114d)를 포함하여 구성되는데, 상기 비행제어부(114a)는 무인기(200)의 비행을 원격으로 제어하는 역할을 하는 것으로, 화재발생지점까지의 무인기(200)의 비행 및 화재진압과정에서의 무인기(200)의 비행을 제어하게 된다.
다음, 상기 분사제어부(114b)는 무인기(200)의 화재진압 과정에서 분사노즐(242)을 통한 소방수 분사를 제어하는 역할을 하는 것으로, 무인기(200)의 소방호스 연결기(240)에 설치된 제어밸브(246)를 원격으로 제어함으로써 분사노즐(242)을 통한 소방수의 분사를 조절할 수 있게 된다.
또한, 상기 보조프로펠러 제어부(114c)는 무인기(200)에 구비된 보조프로펠러(260)의 구동을 원격으로 제어하는 역할을 하는 것으로, 무인기(200)의 화재진압작업 도중 소방수의 분사가 시작될 경우 분사노즐(242)과 대응되는 위치의 무인기(200) 후방에 설치된 보조프로펠러(260)를 구동시킴으로써 분사노즐(242)을 통한 소방수 분사시 발생되는 압력을 상쇄시킬 수 있게 된다.
다음, 상기 소화탄 제어부(114d)는 무인기(200)의 화재진압 과정에서 사용되는 소화탄(272)의 발사 여부를 원격으로 제어하는 역할을 하는 것으로, 소화탄(272)은 소방수에 비해 화재진압 가능 범위가 넓고, 화재진압 성능이 우수한 장점이 있으나, 질식의 위험이 있으므로 반드시 발사목표지점 주변에 사람이 존재하지 않는다는 사실을 확인한 후에 사용하여야 한다.
상기와 같이 구성된 무인기 제어부(114)의 제어명령들은 메인 서버(110)의 제1무선송수신부(116)로부터 무인기(200)에 구비된 제2무선송수신부(220)로 전송되어 무인기(200)가 제어명령에 의해 화재진압 작업을 수행하게 되는데, 이때, 상기 제어명령은 무인기(200)의 카메라(210)에 의해 촬영되어 관제부(100)의 터치스크린(130)에 현시되는 화재현장의 실시간 영상을 확인하는 관리자가 입력장치(120)를 이용하여 직접 입력하게 된다.
다음, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 방법은 도 7에 나타낸 바와 같이, 크게 화재신고 접수단계(S10), 목적지 확인단계(S20), 무인기(200) 출동단계(S30), 목적지 도착단계(S40), 소방호스 연결단계(S50) 및 화재진압단계(S60)를 포함하여 구성되는데, 먼저 상기 화재신고 접수단계(S10)는 전화, 인터넷 등의 유,무선 통신수단에 의해 신고되는 화재사건들을 관제부(100) 메인 서버(110)의 화재신고 접수부에서 접수하는 단계에 관한 것이고, 상기 목적지 확인단계(S20)는 화재신고 접수단계(S10)에서 접수된 화재발생지역을 메인 서버(110)의 좌표변환부(112)에서 GPS 좌표로 변환시킴으로써 무인기(200)가 목적지로 정확히 출동할 수 있도록 하는 단계에 관한 것이다.
즉, 상기 무인기(200)에는 GPS수신기(230)가 구비되어 있어, 무인기(200)의 실시간 위치가 GPS 좌표로 파악되므로 화재발생지역의 위치를 GPS 좌표로 변환시킴으로써 무인기(200)의 비행을 정확한 목적지까지 제어할 수 있게 되는 것이다.
다음, 상기 무인기 출동단계(S30)는 관제부(100) 메인 서버(110)의 제어에 의해 화재발생지역으로 무인기(200)를 출동시키는 단계에 관한 것으로, 메인 서버(110)에서는 화재발생지역과 가장 근접한 곳에 위치한 무인기(200)를 선택하여 출동시키게 된다.
또한, 상기 목적지 도착단계(S40)는 무인기 제어부(114)의 제어에 의해 무인기(200)가 화재발생지점, 즉 목적지에 도착하는 단계에 관한 것으로, 전술한 바와 같이 관제부(100) 메인 서버(110)의 좌표변환부(112)에서 변환된 목적지의 GPS 좌표와, 무인기(200)의 비행 도중 GPS수신기(230)로부터 수신되는 GPS 좌표정보를 실시간으로 비교하여 무인기(200)를 목적지에 정확하고 신속하게 도착시킬 수 있게 된다.
다음, 소방호스 연결단계(S50)는 무인기(200)에 구비된 소방호스 연결기(240)를 목적지에 구비된 소방차 또는 소화전(300)의 소방호스(310)와 연결시키는 단계에 관한 것으로, 무인기(200)가 소방차 또는 소화전(300)에 존재하는 물을 소방수로 사용할 수 있도록 하는 단계에 관한 것이다.
즉, 상기 무인기(200)는 상대적으로 크기가 작아 수용 공간이 한정되어 있어, 부피를 많이 차지하고 무거운 소방수를 구비할 수 없으므로 화재 진압에 사용될 소방수를 외부 즉, 소방차나 소화전(300)으로부터 공급받도록 구성된 것이다.
보다 상세히 설명하면, 무인기(200)가 화재발생지점에 도착하게 되면, 무인기(200)에 구비된 소방호스 연결기(240)의 호스 연결부(244)를 화재발생지점에 도착한 소방차(300) 또는 화재발생지점과 인접하게 위치한 소화전(300)에 구비된 소방호스(310)와 연결시킨 후, 호스 연결부(244)를 무인기(200)에 설치된 호스 지지장치(250) 상에 안치시키는 과정에 의해 소방호스(310) 연결 작업이 완료된다.
마지막으로 화재진압단계(S60)는 소방호스(310)가 연결 설치된 무인기(200)가 관제부(100)의 제어에 의해 화재발생 현장으로 출동하여 화재진압작업을 수행하는 단계에 관한 것이다.
상기 화재진압단계(S60)에서는 관제부(100)의 터치스크린(130)에 의해 현시되는 무인기(200)에 구비된 카메라(210)에 의해 촬영된 화재현장의 실시간 영상을 참고하여 무인기(200)의 세부적인 구동을 제어하게 되는데, 보다 구체적으로는 영상정보 확인단계(S61), 무인기 제어단계(S62), 소방수 분사단계(S63) 및 보조프로펠러 구동단계(S64)를 포함하여 이루어진다.
먼저, 상기 영상정보 확인단계(S61)는 무인기(200)에 의해 촬영되는 화재현장의 실시간 영상을 관제실에서 관리자가 확인할 수 있도록 하는 단계에 관한 것으로, 무인기(200)에 구비된 카메라(210)에 의해 촬영된 화재현장의 실시간 영상은 신호변환부(미도시)를 통해 무선 전송이 가능한 형태로 변환되어 제2무선송수신부(220)를 통해 관제부(100)로 전송되고, 관제부(100) 메인 서버(110)의 제1무선송수신부(116)는 이를 수신하여 터치스크린(130)에 현시되도록 함으로써 관리자가 터치스크린(130)의 시청을 통해 화재현장의 실시간 상황을 확인할 수 있게 되는 것이다.
다음, 상기 무인기 제어단계(S62)는 터치스크린(130)에 현시되는 화재현장의 실시간 영상정보를 이용하여 관리자가 메인 서버(110)의 무인기 제어부(114) 중 비행제어부(114a)를 이용하여 화재진압과정에서의 무인기(200)의 비행을 제어하는 단계에 관한 것으로, 터치스크린(130)에 의해 제공되는 화재현장의 실시간 영상을 확인한 관리자가 관제부(100)의 입력장치(120)를 이용하여 비행제어부(114a)에 제어명령을 입력하면, 입력된 제어명령이 제1무선송수신부(116)를 통해 무인기(200)의 제2무선송수신부(220)로 전송되어 무인기(200)의 비행을 제어할 수 있게 된다.
다음, 상기 소방수 분사단계(S63)는 메인 서버(110)의 제어에 의해 무인기(200)에 구비된 분사노즐(242)을 통해 화재발생 현장으로 소방수를 분사하는 단계에 관한 것으로, 관리자가 입력장치(120)를 이용하여 무인기 제어부(114) 중 분사제어부(114b)에 소방수 분사 명령을 입력하면, 입력된 제어명령이 제1무선송수신부(116)를 통해 무인기(200)의 제2무선송수신부(220)로 전송되어 무인기(200)의 소방호스 연결기(240)에 구비된 솔레노이드 제어밸브(246)가 열리게 되어 분사노즐(242)을 통해 소방수를 분사할 수 있게 된다.
다음, 상기 보조프로펠러 구동단계(S64)는 소방수 분사단계(S63)에서 발생되는 압력, 즉 분사노즐(242)을 통해 분사되는 소방수의 압력에 의해 무인기(200)가 뒤로 밀려나는 등 무인기(200) 비행의 제어가 제대로 되지 않는 경우를 대비하기 위하여 분사노즐(242)과 대응되는 위치의 무인기(200) 후방에 설치된 보조프로펠러(260)를 구동시키는 단계에 관한 것으로, 보조프로펠러(260)의 구동에 의해 소방수 분사시 발생되는 압력이 상쇄되어 화재진압과정에서의 무인기(200)의 구동이 보다 정확하고 안정적으로 이루어질 수 있게 되는 것이다.
즉, 터치스크린(130)을 통해 화재현장을 확인하는 관리자가 화재진압과정에서 무인기(200)가 소방수의 압력에 의해 뒤로 밀린다고 판단하는 경우, 입력장치(120)를 이용하여 무인기 제어부(114) 중 보조프로펠러 제어부(114c)에 구동 명령을 입력하면 입력된 명령이 메인 서버(110)의 제1무선송수신부(116)를 통해 무인기(200)의 제2무선송수신부(220)로 전송되어 무인기(200)에 설치된 보조프로펠러(260)를 구동시킴으로써 분사노즐(242)을 통해 분사되는 소방수에 의한 압력을 상쇄시킬 수 있게 되는 것이다.
한편, 상기 화재진압단계(S60)는 소화탄 발사단계(S65)를 더 포함하여 구성될 수도 있는데, 상기 소화탄 발사단계(S65)는 무인기(200)의 화재현장 접근이 어렵거나 화재발생 현장에 사람이 존재하지 않는다고 판단되는 경우 메인 서버(110)의 제어에 의해 무인기(200)에 구비된 소화탄(272)을 발사시키는 단계에 관한 것이다.
보다 상세히 설명하면, 무인기(200)에는 전술한 바와 같이, 소방수에 비해 화재 진압 능력이 우수하면서도 원거리 화재 진압이 가능한 소화탄(272) 및 소화탄 발사장치(270)가 설치되는데, 화재발생 현장에 사람이 존재하는 경우에는 소화탄(272)에 의해 질식될 우려가 있으므로, 화재발생 현장에 사람이 존재하지 않는다는 사실을 확인한 후에 소화탄(272)을 발사하게 되는 것이다.
즉, 관제부(100)의 관리자가 터치스크린(130)을 통해 현시되는 화재발생 현장의 실시간 영상을 통해 무인기(200)의 화재현장 접근이 어렵고, 화재현장에 사람이 존재하지 않는다고 판단하는 경우, 입력장치(120)를 이용하여 무인기 제어부(114) 중 소화탄 제어부(114d)에 소화탄(272) 발사명령을 입력하게 되면, 입력된 명령이 메인 서버(110)의 제1무선송수신부(116)를 통해 무인기(200)의 제2무선송수신부(220)로 전송되어 무인기(200)에 설치된 소화탄 발사장치(270)로부터 소화탄(272)이 화재현장으로 발사되는 것이다.
따라서, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 시스템 및 방법에 의하면, 접근이 어려운 고층건물(10)에서 화재가 발생한 경우 원격 조정이 가능한 무인기(200)를 이용하여 신속히 화재를 진압할 수 있도록 함으로써 화재로 인한 인명피해 및 재산피해 등의 2차 피해의 발생을 최소화할 수 있고, 보조 프로펠러(260)의 구동에 의해 소방수 분사시 발생되는 압력을 상쇄시킬 수 있도록 함으로써 보다 안정적이고 정확한 소방작업이 가능하며, 무인기(200)에 구비된 카메라(210)에 의해 현장 상황을 실시간으로 파악할 수 있도록 함으로써 소방수와 소화탄(272)의 선택적 사용이 가능하도록 하여 보다 효율적인 소방작업이 가능할 뿐만 아니라, 무인기(200)의 원격 조정에 의해 화재를 진압하므로 화재 발생 지역에 직접 사람을 투입하지 않고서도 화재를 진압할 수 있을 뿐만 아니라, 이동성이 뛰어나므로 초고층 건물의 화재시에도 안전하고 용이하게 적용할 수 있는 등의 다양한 장점을 갖는다.
전술한 실시예들은 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 도 2에 나타낸 바와 같이, 다수의 소형 무인기(200')를 이용하여 소방호스(310)를 지지할 수 있도록 함으로써 활용성을 높일 수 있는 등 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.
본 발명은 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 접근이 어려운 고층건물에서 화재가 발생한 경우 원격 조정이 가능한 무인기를 이용하여 신속히 화재를 진압할 수 있도록 함으로써 화재로 인한 2차 피해의 발생을 최소화할 수 있도록 하는 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 시스템 및 방법에 관한 것이다.
10 : 건물 100 : 관제부
110 : 메인 서버 112 : 좌표변환부
114 : 무인기 제어부 114a : 비행제어부
114b : 분사제어부 114c : 보조프로펠러 제어부
114d : 소화탄 제어부 116 : 제1무선송수신부
120 : 입력장치 130 : 터치스크린
200, 200' : (화재진압용) 무인기 210 : 카메라
220 : 제2무선송수신부 230 : GPS수신기
240, 240' : 소방호스 연결기 242 : 분사노즐
244 : 호스연결부 246 : 제어밸브
250 : 호스지지장치 260 : 보조프로펠러
270 : 소화탄 발사장치 272 : 소화탄
300 : 소방차(소화전) 310 : 소방호스
S10 : 화재신고 접수단계 S20 : 목적지 확인단계
S30 : 무인기 출동단계 S40 : 목적지 도착단계
S50 : 소방호스 연결단계 S60 : 화재진압단계
S61 : 영상정보 확인단계 S62 : 무인기 제어단계
S63 : 소방수 분사단계 S64 : 보조프로펠러 구동단계
S65 : 소화탄 발사단계

Claims (12)

  1. 고층건물 화재 진압 시스템에 있어서,
    지상에 설치되는 관제부와,
    상기 관제부 또는 소방서에 구비되는 화재 진압용 무인기 및
    상기 화재 진압용 무인기에 소방수를 공급하는 소방차 또는 소화전을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 화재 진압용 무인기는,
    화재 현장을 촬영하기 위한 카메라와,
    관제부로부터의 제어신호를 수신하고 카메라의 촬영 영상을 관제부로 전송하는 제2무선송수신부와,
    GPS 위치정보를 수신하는 GPS수신기와,
    상기 소방차 또는 소화전의 소방호스가 연결 설치되는 소방호스 연결기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 소방호스 연결기는 무인기의 일측 또는 양측 하부에 고정 설치되는 분사노즐과, 상기 분사노즐과 소방호스의 사이에 연결 설치되는 호스 연결부 및 상기 호스 연결부에 설치되어 관제부의 제어신호에 의해 소방호스로부터 공급되는 소방수의 양을 조절하는 제어밸브를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 무인기에는 호스 연결부를 지지하는 호스 지지장치가 설치된 것을 특징으로 하는 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 시스템.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 분사노즐의 위치에 대응되는 무인기의 후방에는 분사노즐로부터 배출되는 소방수의 압력을 지지하기 위한 보조 프로펠러가 설치된 것을 특징으로 하는 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 시스템.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 무인기에는 관제부의 제어에 의해 화재지점에 소화탄을 발사시킬 수 있도록 하는 소화탄 발사장치가 설치된 것을 특징으로 하는 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 시스템.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 관제부는 무인기의 카메라로부터 수신되는 정보를 이용하여 무인기를 제어하는 메인 서버와,
    상기 메인 서버에 무인기의 제어 명령을 입력하는 입력장치와,
    상기 메인 서버에 연결 설치되어 카메라에 의해 촬영된 영상을 실시간으로 모니터링 할 수 있도록 하는 터치스크린을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 메인 서버는 화재신고를 접수하는 화재신고 접수부와, 화재신고가 접수된 위치를 GPS좌표로 변환하는 좌표변환부와, 상기 무인기의 비행 및 화재진압작업을 제어하는 무인기 제어부 및 상기 좌표변환부에서 변환된 좌표와 무인기 제어부의 제어명령을 무인기로 무선 송출하고, 무인기로부터의 정보를 수신하는 제1무선송수신부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 무인기 제어부는 무인기의 비행을 제어하는 비행제어부와, 무인기의 소방수 분사를 제어하는 분사제어부와, 무인기에 구비되는 보조프로펠러의 구동을 제어하는 보조프로펠러 제어부 및 무인기에 구비되는 소화탄의 발사 작업을 제어하는 소화탄 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 시스템.
  10. 고층건물 화재 진압 방법에 있어서,
    관제부에서 화재신고를 접수하는 화재신고 접수단계와;
    관제부의 메인 서버를 이용하여 화재발생지역의 GPS좌표를 확인하는 목적지 확인단계와;
    관제부의 메인 서버에서 목적지와 가장 근접한 위치의 화재 진압용 무인기를 파악하여 출동 명령을 내리는 무인기 출동단계와;
    무인기에 구비된 GPS 수신기로부터 수신된 GPS 좌표를 메인 서버로부터 제공되는 목적지의 GPS 좌표와 비교하여 무인기가 목적지에 도착하는 목적지 도착단계와;
    무인기에 구비된 소방호스 연결기를 목적지에 위치한 소방차 또는 소화전의 소방호스와 연결하는 소방호스 연결단계; 및
    관제부의 제어에 의해 무인기가 화재를 진압하는 화재진압단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 방법.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 화재진압단계는 무인기에 설치된 카메라에 의해 촬영되어 제2무선송수신부를 통해 전송되는 영상을 관제부의 메인서버에서 수신하여 터치스크린에 현시하는 영상정보 확인단계와,
    현시되는 영상정보를 이용하여 메인서버에서 무인기의 비행을 제어하는 무인기 제어단계와,
    메인서버의 제어에 의해 소방호스 연결기에 구비된 제어밸브를 조절하여 화재지역에 소방수를 분사하는 소방수 분사단계 및
    상기 소방수 분사단계에서 발생되는 압력을 지지하기 위하여 메인서버의 제어에 의해 무인기에 구비된 보조프로펠러를 구동시키는 보조프로펠러 구동단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 방법.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 화재진압단계는 영상정보 확인단계에서의 현장 영상확인 결과, 소방수에 의한 화재 진압이 어렵고 현장 주변에 사람이 존재하지 않는다고 판단되는 경우 메인서버에 의해 무인기에 장착된 소화탄 발생장치를 구동시키는 소화탄 발사단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인기를 이용한 고층건물 화재 진압 방법.



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