KR20170004045U - 모바일 단말기를 이용한 산불소화시설 원격제어시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은, 산불소화용 물탱크, 물탱크에 연결되고 높이를 갖는 스프링클러 및 상기 스프링클러에 물을 공급하기 위한 펌프를 구비한 산불소화시설에, 펌프제어기를 설치하고, 접점신호를 통해 상기 펌프 제어기를 제어하는 지능형 신호제어기를 설치하고, 이를 조작할 수 있는 앱을 설치한 모바일 단말기를 관리자에게 소지하게 하고, 펌프, 스플링클러, 펌프제어기 및/또는 지능형 신호제어기의 영상을 촬영하여 모바일 단말기에서 그 영상을 볼 수 있게 하여, 산불 발생시 관리자가 산불소화시설에 접근하지 않고도 자신의 모바일 단말기로 시설물들의 상태를 영상으로 보면서, 지능형 신호제어기를 통해 펌프를 조작하여 스프링클러를 가동시켜 산불을 진화할 수 있게 한 산불소화시설 원격제어시스템을 제공하였다.

Description

모바일 단말기를 이용한 산불소화시설 원격제어시스템{REMOTE CONTROL SYSTEM WITH MOBILE DEVICE FOR FOREST FIRE EXTINGUISHING}

본 고안은 화재 발생 시 사람이 접근하기 어려운 곳에 설치된 방재시설을 원격으로 가동할 수 있는 방재설비 원격제어시스템에 관한 것으로, 특히, 산불소화시설을 스마트 폰과 같은 모바일 단말기를 이용하여 원격제어하는 산불 소화시설 원격제어시스템에 관한 것이다.

산불의 폐해는 익히 알려진 바로, 산불을 감지하는 센서와 이에 따라 소화용 헬기를 출동시켜 산불을 진압하는 것이 통상적인 산불소화시스템으로 알려져 있다. 헬기가 출동하여 산불 진화를 시작하는데 걸리는 시간은 최소화하여도 15분이 걸린다고 한다. 건조한 대기환경에서 밀도 높은 수목이 있기 때문에 15분 정도면 상당히 넓은 면적으로 산불이 확장된다. 따라서 산불의 초기 진화를 위해 별도의 소화시설을 산중에 설치해두고 있다. 즉, 물탱크와 이로부터 배수를 하기 위한 펌프, 전원장치 등을 오두막집 형태의 하우징 내부에 배치해두고, 펌프로부터 연장된 배관을 산속 주변 나무 키보다 좀 더 높은 높이로 스프링클러를 설치하여, 산불 발생이 감지되면, 하우징 내부의 펌프를 작동시켜 스프링클러로 물을 뿌려 소방헬기가 도착할 때까지 산불이 번지는 것을 막는다.

그런데, 현존하는 산불소화시스템은 하우징 내부에 있는 펌프를 켜는 동작 자체를 사람이 직접 출동하여 하게 되어 있다. 따라서 산불의 위험을 무릅쓰고 소화시설을 작동시켜야 하는 문제가 있다. 이러한 문제는 산불이 급속히 번지는 경우, 상기 하우징에 사람이 접근하는 것이 불가능한 경우가 빈번하여 산불소화시스템을 무용지물 화한다는 점도 수반한다.

산불 등에 대한 방재처리시스템관련 특허로서 대한민국 등록특허 제10-1384730호가 있으나, 여기서는 단순히 산불 등의 위험요소를 영상으로 감지해내는 것만을 기술할 뿐, 별다른 방재조치에 대해서는 전혀 언급이 없다.

그밖에 스프링클러와 같은 화재진화 설비가 있어도 가동 설비 주변이 불길에 휩싸인 경우, 사람이 접근할 수 없는 경우, 무용지물이 되는 문제를 해결할 필요가 있다.

한편, 산불이 발생하는 장소의 특징은 사람이 상주하는 곳이 아니기 때문에 유선 전기 시설이나 유선 통신이 구비되지 않은 곳이라는 점이다.

산불 소화 시설 설치 시 별도의 유선 전기 시설과 유선 통신 시설을 구축하려면 많은 비용과 자원이 필요하다. 이러한 이유로 기존에는 전기선과 통신선이 있는 곳 위주로 소화시설을 설치할 수밖에 없었다. 즉, 산불 소화 시설이 필요한 곳에 설치되기 위해서는 유선 전기와 유선 통신이 구비되지 않은 상황을 전제로 그러한 문제를 함께 해결해야 할 필요성이 있다.

따라서 본 고안의 주목적은 산중에 설치된 산불소화시설을 관리자가 원격에서 제어하여 산불 발생시 관리자가 산불소화시설이 있는 지점까지 직접 갈 필요 없이 자신의 모바일 단말기를 이용하여 스프링클러 등을 동작시켜 산불의 초기 진화를 실시할 수 있는 산불소화시설 원격제어시스템을 제공하고자 하는 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은 유선 전기와 유선 통신 설비가 없는 산중에 관리자가 무선통신으로 산불소화시설을 원격 제어하여 산불을 진화할 수 있는 산불소화시설 원격제어시스템을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적에 따라 본 고안은, 산불소화용 물탱크, 물탱크에 연결되고 높이를 갖는 스프링클러 및 상기 스프링클러에 물을 공급하기 위한 펌프를 구비한 산불소화시설에, 펌프제어기를 설치하고, 접점신호를 통해 상기 펌프 제어기를 제어하는 지능형 신호제어기를 설치하고, 이를 조작할 수 있는 앱을 설치한 모바일 단말기를 관리자에게 소지하게 하고, 펌프, 스플링클러, 펌프제어기 및/또는 지능형 신호제어기의 영상을 촬영하여 모바일 단말기에서 그 영상을 볼 수 있게 하여, 산불 발생시 관리자가 산불소화시설에 접근하지 않고도 자신의 모바일 단말기로 시설물들의 상태를 영상으로 보면서, 지능형 신호제어기를 통해 펌프를 조작하여 스프링클러를 가동시켜 산불을 진화할 수 있게 한 산불소화시설 원격제어시스템을 제공하였다.

즉, 본 고안은,

산불소화용 물탱크;

물탱크에 연결되고 높이를 갖는 스프링클러; 및

상기 스프링클러에 물을 공급하기 위한 펌프;를 구비한 산불소화시설에 있어서,

상기 펌프를 온/오프 할 수 있는 펌프제어기;

상기 펌프제어기를 원격으로 제어할 수 있도록 모바일 단말기와 통신하는 지능형 신호제어기; 및

상기 지능형 신호제어기와 근거리통신으로 교신하며, 펌프와 펌프제어기 및 지능형 신호제어기가 설치된 지점을 촬영하는 IP 카메라;를 포함하고,

상기 펌프 제어기와 지능형 신호제어기는 접점신호를 통해 연동 되고,

지능형 신호 제어기와 모바일 단말기는 인터넷으로 연동 되고,

상기 모바일 단말기는 앱을 설치하여, 상기 앱을 통해 상기 지능형 제어기를 통해 상기 펌프의 온(ON) 동작을 조작할 수 있고,

상기 IP 카메라를 통해, 펌프와 펌프제어기 및 지능형 신호제어기가 설치된 지점의 영상을 볼 수 있어, 산불 발생시 관리자가 산불소화시설에 접근하지 않고도 자신의 모바일 단말기로 시설물들의 상태를 실시간 영상으로 보면서, 지능형 신호제어기를 통해 펌프를 조작하여 스프링클러를 가동시켜 산불을 진화할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 산불소화시설 원격제어시스템을 제공한다.

또한, 본 고안은, 상기 지능형 신호제어기와 상기 IP 카메라는 무정전 전원장치에 접속되어 있고, 펌프, 펌프제어기, 상기 지능형 신호제어기, 상기 IP 카메라 및 무정전 전원장치는 이들을 보호하는 하우징 안에 배치되는 것을 특징으로 하는 산불소화시설 원격제어시스템을 제공한다.

또한, 본 고안은, 상기 모바일 단말기에서 앱을 통해 펌프를 온(ON) 시킬 때, 미리 설정된 패스워드를 입력하게 하여 오조작을 예방한 것을 특징으로 하는 산불소화시설 원격제어시스템을 제공한다.

또한, 본 고안은, 상기 시스템에서, 하나의 스프링클러에 연결된 펌프는 다수가 설치되고, 각 펌프마다 펌프 제어기가 설치되고, 각 펌프를 온(ON) 시킬 때, 미리 설정된 패스워드를 입력하게 하여 스프링클러에 공급되는 물의 양을 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 산불소화시설 원격제어시스템을 제공한다.

또한, 본 고안은, 상기 시스템에서, 다수의 스프링클러가 설치되고 각 스프링클러마다 연결된 각 펌프마다 펌프 제어기가 설치되고, 각 펌프를 온(ON) 시킬 때, 미리 설정된 패스워드를 입력하게 하여 특정 위치에 있는 스프링클러선택 를 가동할 수 있는 것을 특징으로 하는 산불소화시설 원격제어시스템을 제공한다.

또한, 본 고안은, 상기 시스템에 태양광 발전 모듈을 포함시켜, 빛이 있을 때에는 태양전지를 통해 전기를 생산하여 배터리를 충전하고 빛이 없을 때에는 배터리를 사용하여 산불소화시설 원격제어시스템에 전력을 공급하고, 통신은 무선통신으로 실시하도록 구성하였다.

본 고안에 따르면, 화재발생시 화재진화 설비에 사람이 접근하기 위험한 상황에 대비하여 스마트폰과 같은 모바일 단말기에 설치된 앱을 통해, 진화 설비를 가동시킬 수 있으므로, 안전하게 화재를 진압할 수 있다. 특히, 산불의 경우, 방재시설까지 접근하는 데 시간이 소요되고 접근 자체가 위험한 경우에 본 고안은 매우 유용하다.

또한, 본 고안은, 방재시설을 스마트폰 영상으로 볼 수 있도록 설비 근처에 IP 카메라를 설치함으로써 재난 상황을 좀 더 확실하게 파악하고 대처할 수 있게 하였다.

또한, 본 고안은, 펌프 조작 등에 있어서, 오동작이 일어나지 않도록 펌프 가동에 대해 패스워드를 설정하여 두고 이를 입력하여야만 펌프 가동이 이루어지도록 하여 운용상의 안정성과 확실성을 기하였다.

또한, 본 고안에 따르면 태양광 발전모듈을 구비하여 전기가 유선으로 들어오지 않는 곳에 산불소화시설 원격제어시스템을 설치할 수 있으며, 무선통신을 사용함으로써 통신 회선이 들어오지 않은 곳에 상기 시스템을 설치/가동시킬 수 있다.

도 1은 본 고안의 개략적인 구성을 설명하기 위한 개요도이다.
도 2는 본 고안이 적용되는 산불소화시설을 보여주는 사진이다.
도 3 및 도 4는 본 고안에 따른 앱에 의한 조작의 일 실시예를 보여주는 화면이다.
도 5는 본 고안에 따라 태양광 발전 모듈을 결합하여 무선통신으로 원격제어되는 산불소화시설의 구동을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 고안에 적용된 태양광 발전모듈의 구성을 보여주는 개략도이다.
도 7은 본 고안에 적용된 무선통신의 종류와 보안모듈의 적용을 설명하는 구성도이다.
도 8은 본 고안에 따른 앱에 의해 산불소화용 펌프를 제어하는 장면을 보여주는 모바일단말기 화면이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 1을 보면, 본 고안의 산불소화시설의 전체적인 구성이 나와 있다.

산불소화시설은 산속에 물탱크, 키가 큰 스프링클러 그리고 물탱크로부터 스프링클러에 물을 공급하기 위한 펌프를 포함한다. 펌프와 같은 설비는 집 형태의 하우징 안에 설치되어 외부 환경으로부터 보호되게 한다. 도 2는 펌프 등을 보유한 하우징과 물탱크 그리고 키가 큰 스프링클러의 모습을 보여준다. 스프링클러의 경우, 산불 발생 시 화재를 진압하기 유리하도록 주변에 있는 나무들의 키보다 좀 더 높은 키를 가질 필요가 있다. 이러한 산불소화시설을 원격으로 가동시킬 수 있도록 펌프동작을 스마트폰이나 태블릿 단말기로 제어할 수 있도록 제어장비들을 설치한다. 도 1에는 펌프제어기가 다수 나와 있으며, 이들을 원격제어하기 위해 지능형 신호제어기를 설치한 것이 보인다. 지능형 신호제어기는 공유기, 포트 및 DDNS 모듈을 구비하며, 펌프제어기와는 접점신호로 교신하고, 스마트폰이나 태블릿 PC 등의 모바일 단말기와는 인터넷으로 교신한다. 지능형 신호제어기는 I/O, RS-485, 블루투스, TCP/IP와 같은 각종 통신방식이 적용가능하도록 이러한 입출력을 모두 소화할 수 있게 구성됨이 바람직하다. 상황에 따라 펌프를 제어할 수 있는 통신방식을 순차로 시도하여 어떠한 상황에서든 제어되어야 하기 때문이다.

또한, 원격에서 관리자가 스프링클러에 물이 공급되도록 펌프를 온(ON)시켜야 하므로, 관리자는 펌프의 동작 상태를 살펴보는 것이 제대로 된 동작을 실시하는데 유리하다. 따라서 본 고안은 하우징 내 시설물들과 스프링클러를 촬영하고 영상을 전송하도록 IP 카메라를 해당 지점에 설치하였다. IP 카메라 역시 공유기, 포트 및 DDNS 모듈을 구비한다. IP 카메라는 최소 200만화소급 이상의 HD 카메라로 구성될 필요가 있으며, 야간에도 촬영이 가능하도록 적외선 촬상소자도 구비하여야 한다. 지능형 신호제어기와 IP 카메라는 이더넷(Ethernet)으로 통신할 수 있으며, 이들은 정전 여부에 무관하게 동작을 지속할 수 있도록 무정전 전원장치(UPS)에 접속된다.

관리자가 소지하는 스마트 폰 등의 모바일 단말기는 산불진화시설 관리 앱을 설치하여 펌프를 제어할 수 있으며, IP 카메라를 통해 전송되는 영상을 통해 펌프의 동작이나 스프링클러의 가동 상태를 확인할 수 있다. 이러한 원격제어시스템을 구현하기 위해, 앱을 제공하는 웹 서버(관리자 서버)가 구비되고, 모바일 단말기에서 웹 서버에 접속하여 웹서버로부터 앱을 내려받을 수 있다.

도 3에는 본 고안에 따라 관리자가 자신의 모바일 단말기 앱을 실행한 상태를 보여주는 사진들이 나와 있다.

앱을 내려받은 모바일 단말기 화면에는 앱을 표시하는 초기화면(미 도시)이 나타나고, IP 카메라에 의해 전송되는 영상을 열람할 수 있는 화면이 표시된다. 도 3의 맨 왼쪽 사진은 하우징 내부를 촬영한 영상을 보여주는 화면 사진이다. 펌프와 제어시스템이 IP 카메라에 의해 촬영되어 나타나있다. 따라서 관리인은 모바일 단말기를 통한 원격제어시 펌프와 제어시스템의 상태를 확인할 수 있다.

또한, 이러한 산불소화를 위해 펌프를 동작 ON 시키는 경우, 스프링클러에서 다량의 물이 분사되므로, 오조작을 예방할 필요가 있다. 그에 따라 본 고안은 앱 화면에서 펌프 ON에 대해 패스워드를 설정하게 하고, 동일 패스워드가 입력되어야만 해당 펌프가 동작 ON 되게 하였다. 이러한 구성은 다수의 펌프, 예를 들면 3개의 개별 펌프가 하나의 스프링클러를 위해 설치되어 스프링클러에 공급되는 물의 양을 조절하게 하거나, 각각의 펌프에 대응하는 별개의 스프링클러가 있는 경우, 원하는 지역의 스프링클러를 가동시키기 위해 특정 펌프를 ON 시키게 한다. 각각의 펌프마다 ON 동작을 위해 패스워드를 입력하게 구성하는 것이 바람직하다.

도 3의 맨 우측의 사진은 IP 카메라가 설치된 지점별로 카메라 기종 등을 등록설정하는 설정화면을 나타낸다. 상황에 알맞은 통신수단 등을 선택하여 설정저장하게 되어 있다.

도 4는 본 고안의 실시예에 따라 원격으로 스프링클러를 시험동작한 장면을 나타낸다. 이러한 스프링클러 가동 상황도 IP 카메라가 전송해온 영상을 통해 확인할 수 있다.

이와 같은, 산불소화시설을 원격제어하는 시스템은 관리자가 신속하게 초기산불진화를 할 수 있게 하며, 산불현장에 직접 접근할 필요가 없어서 안전상 매우 유용하다.

산불소화 외에도 본 실시예는 사람이 접근하기 위험한 곳에 설치된 스프링클러의 원격제어에 적용될 수 있다. 예를 들면, 원자력 시설 내에 있는 스프링클러, 악취가 심한 폐기물처리시설 내의 스프링클러, 유독가스 누출위험이 있는 약품저장고 근처의 스프링클러 등의 원격조작에 적용되어 사람의 안전을 도모하면서도 신속하고도 확실한 조처를 내릴 수 있게 한다.

한편, 산불소화시설을 무인으로 원격제어하기 위해서는 전력을 필요로 한다. 그러나 산불이 일어날 수 있는 지역은 대부분 전기가 들어오지 않는 곳이다. 따라서 무인 원격으로 제어될 수 있는 산불소화시스템은 유선 전기 공급 없이 유지되어야 한다. 기술의 발전으로 태양광발전은 급속하게 보급되고 있으므로 산불소화시스템에 태양광 발전모듈을 적용하여 낮에는 태양을 이용하여 자체 발전을 하고, 발전된 전기 중 일부분을 배터리에 저장하였다가, 태양이 없는 밤에 사용함으로 24시간 사용이 가능케 한다. 이와 같이 태양광 발전 모듈이 적용된 원격제어 가능한 산불소화시스템에 대한 구성도를 도 5에 나타내었다. 태양광 발전 모듈은 도 6과 같이 태양전지 어레이와 접속함 및 DC/AC 인버터를 구비하여 제어설비 및 통신설비에 연결된다.

유선 통신 또한 불가능하므로 무선통신을 적용하여 원격제어될 수 있게 하며, 무선네트워크는 3G/LTE 무선통신망이 전국으로 설치되어 있으므로 이를 이용할 수 있다. 비록 일부 오지 및 섬에는 3G/LTE 무선통신망 구축이 미비 되어 있지만, 이 또한 위성통신을 이용하면 된다.

도 7은 본 고안에 적용된 무선통신 수단과 네트워크에 대한 구성예를 보였다.

유무선 기술의 발달로 모든 기기들이 인터넷에 연결되고, 사람과 사물, 사물과 사물간 상호 소통하는 사물인터넷 서비스 환경이 확대됨에 따라 사물인터넷 보안이 중요시 되고 있다. 데이터를 보호하고 다양한 Things 디바이스 연결을 지원하며, 저온, 고온, 저전력의 열악한 환경에서도 안전하게 사물인터넷 서비스를 운영하게 하는 S/W 혹은 H/W 형태의 M2M/IoT 보안게이트웨이 기술을 제공한다. 다양한 모바일 기기를 통해 사물인터넷 서비스를 수행하기 위해 이동환경 중에도 안정적인 서비스를 위한 끊김 없는 보안연결 기술을 제공한다.

데이터 암호화 및 안정성 강화는 표준 암호화 알고리즘 지원을 통한 데이터 암호화 강화를 통해 이루어진다. 또한, 저전력 설계 및 상면 대형 방열판을 통해 20 ~ 70℃의 환경에서 안정성을 유지한다. 유선 환경 및 다양한 무선 환경 지원은 xDSL 유선 환경과 3G, LTE 무선 환경 지원을 통해 안정적인 서비스 환경을 제공하며, 다양한 통신 환경 지원은 3G/LTE, WiFi, Bluetooth Low Energy (BLE), IEEE 802.15.4(ZigBee), RS-232C/485 시스템의 적용에서 얻을 수 있다.

또한, 통신 모듈의 구성은, 차량, 함체, ATM 등 작은 공간에 설치 가능한 설계를 통해 설치를 용이하게 한다.

도 8은 관리자의 모바일 단말기(예를 들면 스마트 폰)에 앱을 설치한 경우, 산불소화 시스템의 원격제어 중 파이프를 구동시키는 것을 예로 보여주고 있다.

초기화면에서 현장을 볼 수 있는 '카메라 보기'와 제어를 선택하는 '설정' 버튼이 나오고, '설정'으로 가서 환경설정을 할 수 있다. 여기서 특정 펌프(펌프 2)를 원격 제어로 자동으로 20초간 살수하도록 설정하여 준 후, 카메라 보기로 가서 살수 현황을 볼 수 있다. 살수 장면은 도 4와 도 5의 일부에 나와 있다.

본 고안의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 고안의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

도면부호 없음.

Claims (4)

1. 산불소화용 물탱크;
   물탱크에 연결되고 높이를 갖는 스프링클러; 및
   상기 스프링클러에 물을 공급하기 위한 펌프;를 구비한 산불소화시설에 있어서,
   상기 펌프를 온/오프 할 수 있는 펌프제어기;
   상기 펌프제어기를 원격으로 제어할 수 있도록 모바일 단말기와 통신하는 지능형 신호제어기; 및
   상기 지능형 신호제어기와 근거리통신으로 교신하며, 펌프와 펌프제어기 및 지능형 신호제어기가 설치된 지점을 촬영하는 IP 카메라;를 포함하고,
   상기 펌프 제어기와 지능형 신호제어기는 접점신호를 통해 연동 되고,
   상기 지능형 신호 제어기와 모바일 단말기는 인터넷으로 연동 되고,
   상기 모바일 단말기는 앱을 설치하여, 상기 앱을 통해 상기 지능형 신호제어기를 통해 상기 펌프의 온(ON) 동작을 조작할 수 있고,
   상기 IP 카메라를 통해, 펌프와 펌프제어기 및 지능형 신호제어기가 설치된 지점의 영상을 볼 수 있어, 산불 발생시 관리자가 산불소화시설에 접근하지 않고도 자신의 모바일 단말기로 시설물들의 상태를 실시간 영상으로 보면서, 지능형 신호제어기를 통해 펌프를 조작하여 스프링클러를 가동시켜 산불을 진화할 수 있게 하며,
   상기 지능형 신호제어기는 I/O, RS-485, 블루투스, TCP/IP를 포함한 통신방식이 모두 적용 가능하도록 구성되고,
   상기 지능형 신호제어기와 상기 IP 카메라는 무정전 전원장치에 접속되어 있고, 펌프, 펌프제어기, 상기 지능형 신호제어기, 상기 IP 카메라 및 무정전 전원장치는 이들을 보호하는 하우징 안에 배치되고,
   태양광 발전 모듈과 충전 배터리;를 구비하여 유선 전기 배선이 없는 곳에 설치될 수 있고,
   무선통신 모듈;을 구비하여 무선통신으로 교신 되는 것을 특징으로 하는 산불소화장치.
2. 제1항에 있어서, 모바일 단말기에서 앱을 통해 펌프를 온(ON) 시킬 때, 미리 설정된 패스워드를 입력하게 하여 오조작을 예방한 것을 특징으로 하는 산불소화장치.
3. 제2항에 있어서, 하나의 스프링클러에 연결된 펌프는 다수가 설치되고, 각 펌프마다 펌프 제어기가 설치되고, 각 펌프를 온(ON) 시킬 때, 미리 설정된 패스워드를 입력하게 하여 스프링클러에 공급되는 물의 양을 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 산불소화장치.
4. 제2항에 있어서, 다수의 스프링클러가 설치되고 각 스프링클러마다 연결된 각 펌프마다 펌프 제어기가 설치되고, 각 펌프를 온(ON) 시킬 때, 미리 설정된 패스워드를 입력하게 하여 특정 위치에 있는 스프링클러선택 를 가동할 수 있는 것을 특징으로 하는 산불소화장치.
   

Images