KR20170010170A - 음장 스펙트럼 변화 기반의 가스 감시 장치 및 그 가스 감시 방법 - Google Patents
음장 스펙트럼 변화 기반의 가스 감시 장치 및 그 가스 감시 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20170010170A KR20170010170A KR1020150100547A KR20150100547A KR20170010170A KR 20170010170 A KR20170010170 A KR 20170010170A KR 1020150100547 A KR1020150100547 A KR 1020150100547A KR 20150100547 A KR20150100547 A KR 20150100547A KR 20170010170 A KR20170010170 A KR 20170010170A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- gas
- sound field
- sound
- spectrum
- frequency
- Prior art date
Links
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 155
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 title claims abstract description 146
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 57
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 claims abstract description 17
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 42
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 41
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 13
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 8
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 387
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 94
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 90
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 45
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 25
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 21
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 206010003497 Asphyxia Diseases 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Chemical compound P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 239000003949 liquefied natural gas Substances 0.000 description 4
- 239000003915 liquefied petroleum gas Substances 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 3
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 2
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 2
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 asynchine Chemical compound 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 2
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000073 phosphorus hydride Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010011878 Deafness Diseases 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000010370 hearing loss Effects 0.000 description 1
- 231100000888 hearing loss Toxicity 0.000 description 1
- 208000016354 hearing loss disease Diseases 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
- G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
- G01M3/04—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
- G01M3/24—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using infrasonic, sonic, or ultrasonic vibrations
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/02—Analysing fluids
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/02—Analysing fluids
- G01N29/032—Analysing fluids by measuring attenuation of acoustic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/02—Analysing fluids
- G01N29/036—Analysing fluids by measuring frequency or resonance of acoustic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
- G01N29/4409—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by comparison
- G01N29/4436—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by comparison with a reference signal
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
- G01N29/4472—Mathematical theories or simulation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
- G01N29/46—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by spectral analysis, e.g. Fourier analysis or wavelet analysis
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/22—Fuels; Explosives
- G01N33/225—Gaseous fuels, e.g. natural gas
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/24—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring the direct influence of the streaming fluid on the properties of a detecting acoustical wave
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/02—Viewing or reading apparatus
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/01—Indexing codes associated with the measuring variable
- G01N2291/015—Attenuation, scattering
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/021—Gases
- G01N2291/0215—Mixtures of three or more gases, e.g. air
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Algebra (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Examining Or Testing Airtightness (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
본 발명에 따른 가스 감시 장치는 음향 발생기, 음향 수신기, 및 음장 신호 처리기를 포함한다. 음향 발생기는 가스 감시 공간 내로 음향 신호를 연속적으로 출력한다. 음향 수신기는 가스 감시 공간 내에서 반사된 음향 신호를 수신한다. 음장 신호 처리기는 수신된 음향 신호에 대한 음장 정보를 획득하고, 음장 정보에 대한 음장 스펙트럼 계산하여 기준 음장 스펙트럼과의 상관관계를 이용하여 가스 감시 공간 내의 가스 누출 및 혼합 여부를 판단하며, 기준 음장 스펙트럼은 가스 감시 공간 내에 가스가 누출되지 않은 경우에 측정된 주파수별 음장 스펙트럼이며, 음향 신호는 복수의 주파수 성분을 가지는 정현파의 선형합으로 구성된 멀티톤 음파이다.
Description
본 발명은 가스 감시 장치 및 그 가스 감시 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 음장 스펙트럼 변화 기반의 가스 감시 장치 및 그 가스 감시 방법에 관한 것이다.
음향 기술을 이용하여 가스의 누출 및 밀도의 변화를 감지하는 가스 센서 기술에 대해서 오랜 시간 동안 연구되어 왔다. 가스를 감지하는 원리로서는 가스가 누출될 때 발생하는 음향이나 초음파를 감지하는 방식, 가스의 종류 및 밀도에 따라 달라지는 소리의 전파속도를 측정하는 방식, 갇힌 공간에서 가스의 혼합에 의해 변화되는 음향 정상파의 변화를 음향 모듈로 감지하는 방식, 음파 발생 및 수신 센서를 설치하고 내부 가스 변화에 의한 음향 신호의 변화를 측정하는 방식, 그리고 레이저를 이용하여 광을 조사하고 방출되는 음향을 분석하는 방식 등이 있다.
하지만, 다양한 형태의 공간 내의 임의의 위치에서 발생하는 가스의 누출은 매우 감지하기 어렵다. 따라서, 이러한 가스의 누출에 의해 발생되는 폭발, 화재, 상해, 질식을 포함하는 각종의 사고를 예방하기 위해서는 전체 가스 감시 공간 내부의 임의의 위치에서 발생하는 가스 누출 및 혼합을 감지하는 기술이 필요하다.
종래 기술로서, 가스를 채우는 챔버 안에 가스의 혼합의 정도를 챔버 구조 및 가스혼합에 의해 결정되는 음향 정상파의 파장으로부터 음향속도를 측정하고 이를 기반으로 가스 혼합의 비율이나 밀도를 측정하는 음향 가스 센서 기술이 있다. 하지만 이 특허발명은 가스의 혼합의 비율을 알아내기 위해 특정한 형태의 가스 챔버의 구조를 사용하여야 하며 정상파에 해당하는 주파수에 한정되는 단점이 있다. 따라서, 이러한 방식으로는 다양한 형태의 공간 내부에서의 임의의 위치에서 발생하는 가스의 누출이나 혼합의 여부 및 누출량을 측정하는 것이 어려운 단점이 있다.
또 다른 종래 기술로서, 역시 특정한 형태의 구조를 갖는 가스 챔버에서 가스를 흘리면서 음파를 방출하고 반사되는 시간을 측정하여 음파의 속도를 알아내고 이를 통하여 특정한 가스의 농도를 측정하는 기술이 있다. 하지만, 이 특허 발명 역시 특정한 형태와 일정한 크기로 제작된 가스 챔버를 사용하여야 하므로 다양한 형태의 공간에서 사용자가 파악하지 못하는 임의의 위치에서 발생하는 가스의 누출 및 혼합을 감지하기 어려운 단점이 있었다.
또 다른 종래 기술로서, 특정한 형태의 구조를 갖는 냉각 고속로에서 물의 누출에 의해 발생하는 수소가스 등을 주변에 설치된 초음파의 발생 및 수신센서로부터 신호의 변화를 측정하여 변화를 감지하는 기술이 있다. 하지만, 이 특허 발명 역시 특정한 형태와 일정한 크기로 제작된 냉각 고속로에 한정되어 사용되고 초음파의 감지 범위가 제한되어 다양한 형태의 공간에서 임의의 위치에서 발생하는 가스 누출 및 혼합을 감지하기 어려우며, 누출량을 정량적으로 도출하기 어려운 단점이 있다.
본 발명의 목적은 감시 공간 내부에서 멀티톤 음원의 주파수에 따른 음장 스펙트럼의 변화 패턴을 기반으로 상호 간의 상관관계로부터 임의의 형태의 공간 내부의 임의의 위치에서 발생하는 가스 누출 및 혼합 상황의 발생 여부를 감지하고 그 누출량을 감지하는 가스 감시 장치 및 가스 감시 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 가스 감시 장치는 가스 감시 공간 내로 음향 신호를 연속적으로 출력하는 음향 발생기, 상기 가스 감시 공간 내에서 반사된 음향 신호를 수신하는 음향 수신기, 및 상기 수신된 음향 신호에 대한 음장 정보를 획득하고, 상기 음장 정보에 대한 음장 스펙트럼 계산하여 기준 음장 스펙트럼과의 상관관계를 이용하여 상기 가스 감시 공간 내의 가스 누출 및 혼합 여부를 판단하는 음장 신호 처리기를 포함하되, 상기 기준 음장 스펙트럼은 상기 가스 감시 공간 내에 가스가 누출되지 않은 경우에 측정된 주파수별 음장 스펙트럼이며, 상기 음향 신호는 복수의 주파수 성분을 가지는 정현파의 선형합으로 구성된 멀티톤 음파이다.
실시 예로서, 상기 상관관계는 상기 기준 음장 스펙트럼과 상기 연속적으로 출력된 음향 신호 음장 스펙트럼 사이의 교차 상관계수를 계산하여 획득된다.
실시 예로서, 상기 교차 상관계수는 아래의 수학식을 이용하여 계산된다.
(여기에서, Ri,j는, i번째 측정한 음장 Si와 j번째 측정한 음장 Sj 상호 간의 교차 상관계수, N은 멀티톤 음원의 채널 수, m은 주파수 이동값의 한 단위로서 멀티톤 음원의 이웃한 주파수 간극이다.)
실시 예로서, 상기 음장 정보는 상기 음향 신호의 음압 또는 위상이며, 상기 음장 신호 처리기는 음향 전달 함수를 이용하여 상기 음압 또는 위상을 계산한다.
실시 예로서, 상기 음장 신호 처리기는, 상기 기준 음장 스펙트럼과 상기 연속적인 음향 신호의 음장 스펙트럼 사이의 멀티톤 주파수를 변수로 하여 얻은 상관계수를 기초로 상기 음장 스펙트럼의 주파수 이동 정도를 나타내는 지수를 계산하고, 상기 주파수 이동의 방향과 상기 주파수 이동이 지속되는 시간을 고려하여 누출되는 가스의 종류, 누출량, 및 누출속도를 감지한다.
실시 예로서, 상기 음장 신호 처리기는, 상기 기준 음장 스펙트럼과 측정된 음장 스펙트럼을 비교하여 음장의 변화가 발생한 경우 가스 누출 상황으로 판단하고, 상기 가스 누출 상황 판단 전의 설정된 기간 동안 수집된 음장 스펙트럼을 분석하여 가스 누출량을 감지한다.
실시 예로서, 상기 음장 신호 처리기는 시간에 따른 음장 스펙트럼의 변화 패턴을 분석하여 누출된 가스의 종류 및 누출 속도를 감지한다.
실시 예로서, 상기 가스 감시 장치는 상기 가스 감지 공간 내에 설치된 가스 감지 센서로부터 감지 정보를 추가로 획득하고, 획득된 감지 정보를 추가로 이용하여 누출되는 가스의 종류 및 누출량을 계산한다.
실시 예로서, 가스 감시 장치는 상기 가스 감시 공간 내부의 영상정보를 획득하기 위한 영상 촬영부를 더 포함하며, 상기 영상 촬영부는 가스 누출 및 혼합 상황이 발생한 경우 상기 가스 감시 공간 내부를 촬영한다.
실시 예로서, 상기 가스 감시 장치는 가스 누출 여부, 가스 종류, 누출량, 누출 속도, 영상 정보를 외부 장치로 전송하기 위한 통신부를 더 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 가스 감시 방법은, 복수의 주파수 성분을 갖는 정현파의 선형합으로 구성된 멀티톤 음파를 가스 감시 공간으로 출력하는 단계, 상기 출력된 멀티톤 음파를 수신하는 단계, 상기 수신된 멀티톤 음파의 음장 정보를 도출하고 도출된 음장 정보를 이용하여 주파수별 음장 스펙트럼을 획득하는 단계, 상기 획득된 주파수별 음장 스펙트럼과 기준 음장 스펙트럼 사이의 교차 상관계수를 계산하는 단계, 및 상기 계산된 교차 상관계수와 설정된 판별 기준값을 비교하여 가수 누출 및 혼합 여부를 판단하는 단계를 포함한다.
실시 예로서, 상기 음장 정보는 상기 음향 신호의 음압 또는 위상이며, 상기 음장 신호 처리기는 음향 전달 함수를 이용하여 상기 음압 또는 위상을 계산한다.
실시 예로서, 상기 기준 음장 스펙트럼과 연속적인 음향 신호의 음장 스펙트럼 사이의 멀티톤 주파수를 변수로 하여 얻은 상관계수를 기초로 상기 음장 스펙트럼의 주파수 이동 정도를 나타내는 지수를 계산하고, 상기 주파수 이동의 방향과 상기 주파수 이동이 지속되는 시간을 고려하여 누출되는 가스의 종류, 누출량, 및 누출속도를 감지하는 단계를 더 포함한다.
실시 예로서, 상기 가스 누출 및 혼합 상황으로 판단되는 경우, 상기 가스 감시 공간 내부를 촬영하는 단계를 더 포함한다.
본 발명에 따르면, 가스 감시 공간의 형태에 관계없이 임의의 가스 감시 공간 내부의 임의의 위치에서 발생한 가스 누출 및 혼합 여부를 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 가스 감시 장치를 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 가스 감시 장치를 이용한 가스 감시 방법을 보여주는 개념도이다.
도 3은 정입방체 형태의 가스 감시 공간에 가스 누출 및 혼합이 발생하는 상황을 보여주는 도면이다.
도 4는 도 2의 가스 감시 공간에 메탄가스가 층을 이루고 있는 경우 유한요소해석법으로 음압레벨을 시뮬레이션한 결과를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 2의 가스 감시 공간에 프로판가스가 층을 이루고 있는 경우 유한요소해석법으로 음압레벨을 시뮬레이션한 결과를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 2의 가스 감시 공간에 메탄 가스가 구형으로 존재하는 경우 유한요소해석법으로 음압레벨을 시뮬레이션한 결과를 보여주는 도면이다.
도 7은 도 2의 가스 감시 공간에 프로판가스가 구형으로 존재하는 경우 유한요소해석법으로 음압레벨을 시뮬레이션한 결과를 보여주는 도면이다.
도 8은 도 4의 경우에서 본 발명에 따른 가스 감시 장치가 계산한 음장 스펙트럼을 보여주는 도면이다.
도 9는 도 5의 경우에서 본 발명에 따른 가스 감시 장치가 계산한 음장 스펙트럼을 보여주는 도면이다.
도 10은 도 6의 경우에 본 발명에 따른 가스 감시 장치가 계산한 음장 스펙트럼을 보여주는 도면이다.
도 11은 도 7의 경우에 본 발명에 따른 가스 감시 장치가 계산한 음장 스펙트럼을 보여주는 도면이다.
도 12는 전체가 공기인 기준 음장 스펙트럼과 메탄가스가 층을 이룬 경우의 음장 스펙트럼 간의 교차 상관계수를 주파수 이동에 따라 나타낸 도면이다.
도 13은 전체가 공기인 기준 음장 스펙트럼과 프로판가스가 층을 이룬 경우의 음장 스펙트럼 간의 교차 상관계수를 주파수 이동에 따라 나타낸 도면이다.
도 14는 전체가 공기인 기준 음장 스펙트럼과 메탄가스가 구를 이룬 경우의 음장 스펙트럼 간의 교차 상관계수를 주파수 이동에 따라 나타낸 도면이다.
도 15는 전체가 공기인 기준 음장 스펙트럼과 프로판가스가 구를 이룬 경우의 음장 스펙트럼 간의 교차 상관계수를 주파수 이동에 따라 나타낸 도면이다.
도 16은 도 12 내지 15 각각의 경우에 대해 주파수 이동을 고려하지 않은 상관계수를 보여주는 도면이다.
도 17은 도 12 내지 15 각각의 경우에 대한 주파수 이동지수를 보여주는 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 음장 스펙트럼의 상관계수를 기반으로 가스 누출 및 혼합 상황을 감지하는 가스 감시 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 가스 감시 장치를 이용한 가스 감시 방법을 보여주는 개념도이다.
도 3은 정입방체 형태의 가스 감시 공간에 가스 누출 및 혼합이 발생하는 상황을 보여주는 도면이다.
도 4는 도 2의 가스 감시 공간에 메탄가스가 층을 이루고 있는 경우 유한요소해석법으로 음압레벨을 시뮬레이션한 결과를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 2의 가스 감시 공간에 프로판가스가 층을 이루고 있는 경우 유한요소해석법으로 음압레벨을 시뮬레이션한 결과를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 2의 가스 감시 공간에 메탄 가스가 구형으로 존재하는 경우 유한요소해석법으로 음압레벨을 시뮬레이션한 결과를 보여주는 도면이다.
도 7은 도 2의 가스 감시 공간에 프로판가스가 구형으로 존재하는 경우 유한요소해석법으로 음압레벨을 시뮬레이션한 결과를 보여주는 도면이다.
도 8은 도 4의 경우에서 본 발명에 따른 가스 감시 장치가 계산한 음장 스펙트럼을 보여주는 도면이다.
도 9는 도 5의 경우에서 본 발명에 따른 가스 감시 장치가 계산한 음장 스펙트럼을 보여주는 도면이다.
도 10은 도 6의 경우에 본 발명에 따른 가스 감시 장치가 계산한 음장 스펙트럼을 보여주는 도면이다.
도 11은 도 7의 경우에 본 발명에 따른 가스 감시 장치가 계산한 음장 스펙트럼을 보여주는 도면이다.
도 12는 전체가 공기인 기준 음장 스펙트럼과 메탄가스가 층을 이룬 경우의 음장 스펙트럼 간의 교차 상관계수를 주파수 이동에 따라 나타낸 도면이다.
도 13은 전체가 공기인 기준 음장 스펙트럼과 프로판가스가 층을 이룬 경우의 음장 스펙트럼 간의 교차 상관계수를 주파수 이동에 따라 나타낸 도면이다.
도 14는 전체가 공기인 기준 음장 스펙트럼과 메탄가스가 구를 이룬 경우의 음장 스펙트럼 간의 교차 상관계수를 주파수 이동에 따라 나타낸 도면이다.
도 15는 전체가 공기인 기준 음장 스펙트럼과 프로판가스가 구를 이룬 경우의 음장 스펙트럼 간의 교차 상관계수를 주파수 이동에 따라 나타낸 도면이다.
도 16은 도 12 내지 15 각각의 경우에 대해 주파수 이동을 고려하지 않은 상관계수를 보여주는 도면이다.
도 17은 도 12 내지 15 각각의 경우에 대한 주파수 이동지수를 보여주는 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 음장 스펙트럼의 상관계수를 기반으로 가스 누출 및 혼합 상황을 감지하는 가스 감시 방법을 보여주는 흐름도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 가스 감시 장치를 보여주는 블록도이다. 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 가스 감시 장치를 이용한 가스 감시 방법을 보여주는 개념도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 가스 감시 장치(100)는 음향 발생기(110), 음향 수신기(120), 및 음장 신호 처리기(130)를 포함할 수 있다. 음장 신호 처리기(130)는 가스 누출 판단부(132), 음향 제어부(134), 전처리부(136), 및 메모리(138)를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 가스 감시 장치(100)는 외부 장치와 통신을 위한 통신부(140), 가스 누출을 경고하기 위한 알람부(150), 및 가스 감시 공간의 영상정보를 획득하기 위한 영상 촬영부(160)를 더 포함할 수 있다.
이하에서, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 가스 감시 장치(100)의 동작을 보다 자세히 설명한다.
가스 감시 공간(10)은 다양한 형태와 구조를 가질 수 있다. 예시적으로, 가스 감시 공간(10)은 가정, 사무실, 실험실, 점포, 창고, 공장, 및 시설물을 포함할 수 있다. 또는, 가스 감시 공간(10)은 공정 및 작업을 위해 사용되는 임의의 형태의 가스 챔버 또는 가스 탱크를 포함할 수 있다. 가스 감시 공간 내부에 위치한 임의의 가스통, 가스배관, 또는 밸브로부터 가스의 누출 및 혼합이 발생할 수 있다.
상술한 다양한 형태의 공간 및 그 공간 내의 임의의 위치에서 발생하는 가스의 누출을 감지하는 것은 매우 어렵다. 이러한 가스 누출에 의해 일어날 수 있는 폭발, 화재, 상해, 질식을 포함하는 각종의 사고를 예방하기 위해서는 가스 감시 공간 내부의 임의의 위치에서 발생하는 가스 누출 및 혼합을 감지하는 기술이 필요하다.
누출 및 혼합 감지를 위한 가스는 난방 및 취사를 위해서 일반적으로 사용되는 메탄가스로 구성된 LNG(Liquefied Natural Gas) 또는 프로판과 부탄가스로 구성된 LPG(Liquefied Petroleum Gas) 등일 수 있다. 또한, 누출 및 혼합 감지를 위한 가스는 실란, 에탄, 수소, 아세틸렌, 에틸렌 등의 가연성 가스일 수 있다. 또한, 누출 및 혼합 감지를 위한 가스는 산소와 같은 조연성 가스, 포스핀, 아신, 염소, 암모니아 등의 독성가스, 그리고 질소, 일산화탄소, 이산화탄소, 알곤, 헬륨 등 질식을 유발할 수 있는 가스 등일 수 있다. 상술한 가스 이외에도 본 발명에 따른 가스 감시 장치(100)가 누출을 감지할 수 있는 가스는 가정, 사무실, 실험실, 공장, 작업실, 농장 등의 장소에서 다양한 목적으로 사용되는 모든 가스를 포함할 수 있다.
음향 발생기(110)는 음장 신호 처리기(130)의 음향 제어부(134)의 제어에 따라 음파, 즉 음향 신호를 발생시킨다. 발생되는 음향 신호는 음향 제어부(134)가 출력하는 전압의 레벨에 따라 제어될 수 있다. 음향 발생기(110)는 발생된 음파를 가스 감시 공간 내부로 출력한다. 음향 발생기(110)는 예컨대, 스피커 등으로 구현될 수 있다.
음향 발생기(110)는 가스 감시 공간 내에서 입력 전압에 따라 음파를 출력할 수 있다. 여기서, 음향 발생 장치(110)에서 출력되는 음파는 20~20k Hz의 가청 주파수 및 20kHz 이상의 초음파 영역에서 다수 개의 주파수 성분을 가지는 정현파의 선형 합으로 구성된 멀티톤 음파일 수 있다. 여기서 멀티톤 음파는 연속파 혹은 펄스파의 형태일 수 있다.
음향 발생기(110)의 음압은 가스 감시 장치(100)의 정격 전력에서 구동하되, 가스 누출 및 혼합 상황 발생에 따른 음장 변화를 감지할 수 있는 최적의 크기로 설정될 수 있다.
음향 수신기(120)는 가스 감시 공간 내부에서 검출되는 음파를 수신한다. 보다 구체적으로, 음향 수신기(120)는 감시 공간 내부에서 반사된 음파를 수신할 것이다. 음향 수신기(120)가 수신한 음파로부터 음압을 얻을 수 있고 이로부터 음장 정보를 얻을 수 있다. 여기서, 음향 수신기(120)는 수신한 음파를 주파수 영역으로 변환하는 주파수 변환필터를 포함할 수 있다. 음향 수신기(120)는 수신된 음파를 음장 신호 처리기(130)의 전처리부(136)로 전송한다. 음향 수신기(120)는 예컨대, 마이크 등으로 구현될 수 있다.
음장 신호 처리기(130)는 음향 제어부(134), 전처리부(136), 가수 누출 판단부(132), 및 메모리(138)를 포함할 수 있다.
음향 제어부(134)는 음향 발생기(110)에서 발생되는 음파의 음압 등을 설정하고, 설정된 음파를 음향 발생기(110)를 통해 출력한다.
전처리부(136)는 음향 수신기(120)가 수신한 음파를 신호 처리하여 가스 누출 판단부(132)로 출력한다.
메모리(138)는 기준 음장 스펙트럼 정보를 저장한다. 메모리(138)는 플래시 메모리, PRAM, MRAM, ReRAM, 및 FRAM과 같은 불휘발성 메모리 및/또는 DRAM과 같은 휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 실시 예로서, 메모리(138)는 eMMC(Embedded Multimedia Card)와 같은 메모리 카드일 수 있다.
가스 누출 판단부(132)는 음향 제어부(134)를 제어하고, 음향 수신기(120)를 통해 수신된 음향 신호를 이용하여 가스 누출 상황 및 혼합 여부를 감지할 수 있다.
상술한 음향 제어부(134), 전처리부(136), 메모리(1358), 및 가스 누출 판단부(132)를 포함하는 음장 신호 처리기(130)는 가스 감시 공간의 음장 스펙트럼 변화를 이용하여 가스 누출과 혼합의 발생 여부 및 그 누출량을 감지할 수 있다. 음장 신호 처리기(130)는 스마트 기기 및 DSP(digital signal processor) 등의 프로세서를 통해 구현될 수 있다. 음장값은 음압과 위상으로 대표될 수 있으며 음압과 위상을 개별적으로 혹은 조합하여 사용할 수 있다. 본 발명에 따른 가스 감시 장치(100)는 음압을 이용하며, 그 음압의 크기인 음압 레벨을 신호 처리의 대상으로 사용한다. 하지만, 이는 예시적인 것이며, 본 발명에 따른 가스 감시 장치(100)가 여기에 한정되는 것은 아니다. 음압 레벨은 일반적으로 로그 함수로써 나타낼 수 있다. 본 발명에 따른 음향 수신기(120)가 가스 감시 공간 내의 음압을 측정하여 얻은 값이 음압 레벨이 될 수 있다. 여기서, 가스 감시 공간 내의 음압은, 음향 발생기(110)로부터 출력된 음압이 가스 감시 공간 내로 퍼짐에 따라 나타나는 음압이다.
이에 따라, 음장 신호 처리기(130)는 준비 모드에서 소리의 음압(P)을 이용하여, 기준 음압 정보(기준 음압의 크기(Amp=20logP)) 혹은 기준 음압의 위상(Ph=ang(P))를 계산할 수 있다. 이 경우에, 음장 신호 처리기(130)는 점진적인 공기의 온습도 변화 등의 환경 변화로 인해 음압(P)이 변화하는 것에 의한 오작동 문제를 해결하기 위해, 시간별 음장 스펙트럼의 변화 패턴을 측정할 수 있다. 음장 신호 처리기(130)는 측정된 시간별 음장 스펙트럼 변화 패턴을 분석하여 기준 음장의 초기화 시간 주기 및 가스 감지 상황 판별 기준 값을 설정할 수 있다.
그리고 음장 신호 처리기(130)는 감시 모드에서 음향 전달함수(P')를 이용하여 현재 음압 정보(현재 음압의 크기(Amp=20log(P')) 또는 현재 음압의 위상(Ph=ang(P'))을 계산한 후, 기준 음압 정보와 현재 음압 정보를 비교하여 가스 누출 및 혼합 상황 발생 여부를 판별할 수 있다.
보다 구체적으로, 음장 신호 처리기(130)는 아래의 실시 예들을 통해 가스 누출 및 혼합 등의 상황이 발생한 것을 판별할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 가스 감시 장치(100)는 멀티톤 음원의 각 주파수별 음장 스펙트럼의 변화 패턴을 분석하고, 음장 스펙트럼 상호 간의 상관계수와 같은 상관관계를 이용하여 가스 누출 및 혼합 여부를 판단할 수 있다. 음장 측정을 위해 사용되는 멀티톤 음원은, 예컨대 중심 주파수가 4kHz 이며 주파수 간격이 4Hz이고, 모두 17채널의 주파수를 가질 수 있다. 음향 발생기(110)는 음원을 0.5초간 발생시킬 수 있다. 음향 수신기(120)는 발생된 음향 신호를 수신한다. 음장 신호 처리기(130)는 음향 신호를 주파수 필터링하여 음장 스펙트럼을 획득할 수 있다. 일반적으로, 가스가 누출되거나 혼합되기 전의 음장 스펙트럼은 거의 변화가 없다. 하지만, 가스가 누출되거나 혼합되게 되면, 가스의 물성에 의해 조건이 바뀌게 되고, 이에 따라 음장 스펙트럼이 변화될 수 있다.
예시적으로, 가스 감시 공간 내부에서 가스의 누출이나 혼합에 의해서 음파의 속도가 변할 수 있고, 이에 따라 동일 주파수에서 파장은 비례적으로 증가할 수 있다. 감시 공간 내부의 크기는 고정되어 있으므로 음파의 속도가 변하는 경우, 음향 수신기(120)가 동일한 음압을 가지는 음파를 수신하기 위해서는 음파의 파장이 일정해야 한다. 따라서, 음장 스펙트럼의 변화 패턴은 그 형태는 변하지 않고 고주파 또는 저주파 방향으로 이동할 것이다. 이때, 이동하는 주파수의 변화값(δf)은 아래의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
여기에서 f 는 음파의 주파수, v는 음파의 속도, 그리고 δv 는 음파의 속도 변화값이다.
기준 음장 스펙트럼과 그 이후에 연속적으로 측정한 음장 스펙트럼 사이에서 주파수의 이동을 변수로 하여 얻은 교차 상관계수는 아래의 수학식 2로 표현될 수 있다.
여기에서, Ri,j는, i번째 측정한 음장 Si와 j번째 측정한 음장 Sj 상호 간의 교차 상관계수, N은 멀티톤 음원의 채널 수, m은 주파수 이동값의 한 단위로서 멀티톤 음원의 이웃한 주파수 간극이다.
구체적으로 m=0인 경우, 교차 상관계수는 주파수 이동하지 않은 두 음장 스펙트럼의 공분산(covariance) 값을 i번째와 j번째 측정한 각 음장 스펙트럼의 표준편차(standard deviation) 값의 곱으로 나눈 결과이다. 또한, m이 0 이 아닌 경우, 교차 상관계수는 i번째 음장 스펙트럼과 m 만큼 주파수 이동한 j번째 음장 스펙트럼의 공분산 값을 i번째와 j번째 측정한 각 음장 스펙트럼의 표준편차 값의 곱으로 나눈 결과이다.
이와 같은 교차 상관계수의 변화를 분석하면 가스의 누출 또는 혼합에 의하여 음장 스펙트럼이 변화하는 것을 정량화할 수 있다. 또한, 주파수 이동과 같은 변화 패턴으로부터 그 누출량도 감지할 수 있다.
본 발명에 따른 가스 누출 및 혼합 감시 장치(100)는 통신부(140), 알람부(150), 및 영상 촬영부(160)를 더 포함할 수 있다.
통신부(140)는 유선 또는 무선 통신 규약에 따라 가스 감시 장치(100)의 외부와 통신할 수 있다. 예로서, 통신부(140)는 LTE(Long Term Evolution), WiMax, GSM, CDMA, Bluetooth, NFC, WiFi, RFID 등의 다양한 무선 통신 규약, 또는 USB(Universal Serial Bus), SCSI(Small Computer System Interface), PCI(Peripheral Component Interconnect) Express, ATA(Advanced Technology Attachment), PATA(Parallel ATA), SATA(Serial ATA), SAS(Serial Attached SCSI), IDE(Integrated Drive Electronics), Firewire 등의 다양한 유선 통신 규약 중 적어도 하나에 따라 가스 감시 장치(100)의 외부와 통신할 수 있다.
알람부(150)는 가스 누출 판단부(132)가 가스 누출 및 혼합 상황으로 판단하는 경우, 소리 및/또는 빛의 형태로 그 상황을 사용자에게 경고할 수 있다. 예시적으로, 알람부(150)는 스피커 및/또는 LED 소자 등으로 구성될 수 있다.
영상 촬영부(160)는 가스 감시 공간 내부를 촬영하여 영상정보를 획득할 수 있다. 예시적으로, 영상 촬영부(160)는 가스 누출 및 혼합 상황이 발생한 것으로 감지되는 경우 가스 감시 공간 내부를 촬영할 수 있다.
도 3은 정입방체 형태의 가스 감시 공간에 가스 누출 및 혼합이 발생하는 상황을 보여주는 도면이다. 보다 구체적으로, 도 3은 60cm 길이의 정입방체 형태의 가스 감시 공간의 중심점에서 가스가 구형으로 누출되는 경우 및 정입방체의 한 면에 가스가 층을 이루는 경우를 보여준다. 시뮬레이션을 위해서 기준 상황은 감시 공간 내부에 1기압의 공기가 가득 차있는 상황을 가정하였다. 이러한 기준 상황은 일반적으로 단일 또는 여러 종류의 가스가 균일하게 공간 내부를 채우고 있는 상황에도 적용할 수 있다. COMSOL을 사용하여 유한요소해석을 수행하였으며, 사용된 공기의 물성은 온도 20를 기준으로 밀도는 1.205 kg/m3이고, 음파의 속도는 343.5m/sec 인 공기를 사용하였다.
시뮬레이션 상에서 누출되는 가스는 LNG가스의 주성분인 메탄가스(CH4)와 LPG가스의 주성분인 프로판 가스(C3H8)이며 유한요소해석을 위해 사용된 물성은 온도 20를 기준으로 메탄가스의 경우, 밀도는 0.75 kg/m3이고 음파의 속도는 446 m/sec인 메탄가스를 사용하였고, 프로판가스의 경우, 밀도는 1.82 kg/m3이고 음파의 속도는 258m/sec인 프로판가스를 사용하였다. 실제 상황에서는 가스가 누출되면 공기와 혼합되는 양상이 일반적이지만 시뮬레이션의 편의를 위해서 메탄가스와 프로판가스가 지름 16cm 및 20cm의 구형으로 공간을 모두 채우는 상황을 가정하였다.
메탄가스는 공기에 비해 밀도가 작기 때문에 누출된 가스는 감시 공간 내부에서 위로 상승하고 일정한 시간 뒤에는 상층부에 층을 이루게 된다. 반면에 프로판가스는 공기에 비해 밀도가 크기 때문에 누출된 가스는 감시 공간 내부에서 아래로 하강하고 일정한 시간 뒤에는 하층부에 층을 이루게 된다. 하지만, 두 경우 모두 입방체의 한 면에 층을 이룰 것이다. 따라서, 이러한 상황을 근사적으로 시뮬레이션하기위해 도 3과 같이 정입방체의 한 면에 가스가 층을 이루는 상황을 유한요소해석법으로 시뮬레이션하고 중심점에서 구형을 이룬 경우와 비교하였다. 비록 형태는 달라도 노출되는 가스의 양은 일정하도록 지름 16cm 및 20cm의 구와 거의 동일한 부피를 갖는 폭 0.6cm 및 폭 1.2cm의 가스층에 대한 유한요소해석 시뮬레이션 결과를 비교하였다. 시뮬레이션에서 음향 발생 장치(110)의 경계조건은 박스 안쪽으로 음향 박막의 가속도가 10m/sec2 로 설정되었다. 950Hz에서 1,050Hz의 음향주파수에 대해서 1Hz 간격으로 전체 가스 감시 공간 내부의 음압레벨 및 음향 발생 장치(110)에서 3.5cm 떨어져 위치한 음향 수신 장치(120)에서의 각 주파수별 음압레벨을 계산하였다.
누출을 감시하기 위한 가스는 LNG 및 LPG를 구성하는 메탄, 프로판, 부탄가스, 또는 실란, 에탄, 수소, 아세틸렌, 에틸렌 등의 가연성 가스일 수 있다. 또는 누출을 감시하기 위한 가스는 산소 등의 조연성 가스, 포스핀, 아신, 염소, 암모니아 등의 독성가스일 수 있다. 또는, 누출을 감시하기 위한 가스는 질소, 일산화탄소, 이산화탄소, 알곤, 헬륨 등 질식을 유발할 수 있는 가스일 수 있다. 하지만, 본 발명에 따른 가스 누출 감지 장치(100)는 상술한 가스에 한정되지 않고, 가정, 사무실, 공장, 작업실, 농장 등의 장소에서 다양한 목적으로 사용되는 모든 가스의 누출 여부를 감시할 수 있다. 본 명세서에서는 대표적으로 메탄가스 및 프로판가스를 이용한 음장 변화 기반의 가스 감지 방법을 기술하지만 본 발명에서는 적용되는 가스의 종류는 이에 한정되지 않는다.
도 4는 도 2의 가스 감시 공간에 메탄가스가 층을 이루고 있는 경우 유한요소해석법으로 음압레벨을 시뮬레이션한 결과를 보여주는 도면이다. 보다 구체적으로, 도 4a는 가스 감시 공간 전체가 공기인 경우, 도 4b는 가스 감시 공간의 한 면이 두께 0.6cm인 메탄가스 층을 이룬 경우, 도 4c는 가스 감시 공간의 한 면이 두께 1.2cm의 메탄가스 층을 이룬 경우의 유한요소해석 시뮬레이션 결과를 보여준다.
도 4a, b, 및 c를 참조하면, 가스 감시 공간 중간의 정사각형 단면에서의 음압레벨이 메탄가스 층으로 인하여 그 패턴이 서로 다름을 확인할 수 있다.
도 5는 도 2의 가스 감시 공간에 프로판가스가 층을 이루고 있는 경우 유한요소해석법으로 음압레벨을 시뮬레이션한 결과를 보여주는 도면이다. 보다 구체적으로, 도 5a는 가스 감시 공간 전체가 공기인 경우, 도 5b는 가스 감시 공간의 한 면이 두께 0.6cm인 프로판가스 층을 이룬 경우, 도 5c는 가스 감시 공간의 한 면이 두께 1.2cm의 프로판가스 층을 이룬 경우의 유한요소해석 시뮬레이션 결과를 보여준다.
도 5a, b, 및 c를 참조하면, 가스 감시 공간 중간의 정사각형 단면에서의 음압레벨이 프로판가스 층으로 인하여 그 패턴이 서로 다름을 확인할 수 있다. 또한, 메탄가스가 층을 이룬 경우인 도 4의 음압레벨 패턴과 비교하여도 다름을 확인할 수 있다.
도 6은 도 2의 가스 감시 공간에 메탄가스가 구형으로 존재하는 경우 유한요소해석법으로 음압레벨을 시뮬레이션한 결과를 보여주는 도면이다. 보다 구체적으로, 도 6a는 가스 감시 공간 전체가 공기인 경우, 도 6b는 가스 감시 공간의 중심에 지름이 16cm인 구형의 메탄가스가 존재하는 경우, 도 6c는 가스 감시 공간의 중심에 지름이 20cm인 구형의 메탄가스가 존재하는 경우의 유한요소해석 시뮬레이션 결과를 보여준다.
도 6a, b, 및 c를 참조하면, 가스 감시 공간 중간의 정사각형 단면에서의 음압레벨은 가스 분포의 형태는 달라도 그 부피가 비슷한 도 4와 유사한 변화 패턴을 가지는 것을 확인할 수 있다.
도 7은 도 2의 가스 감시 공간에 프로판가스가 구형으로 존재하는 경우 유한요소해석법으로 음압레벨을 시뮬레이션한 결과를 보여주는 도면이다. 보다 구체적으로, 도 7a는 가스 감시 공간 전체가 공기인 경우, 도 7b는 가스 감시 공간의 중심에 지름이 16cm인 구형의 프로판가스가 존재하는 경우, 도 7c는 가스 감시 공간의 중심에 지름이 20cm인 구형의 프로판가스가 존재하는 경우의 유한요소해석 시뮬레이션 결과를 보여준다.
도 7a, b, 및 c를 참조하면, 가스 감시 공간 중간의 정사각형 단면에서의 음압레벨은 가스 분포의 형태는 달라도 그 부피가 비슷한 도 5와 조금 더 닮은 변화 패턴을 가지는 것을 확인할 수 있다.
도 8은 도 4의 경우에서 본 발명에 따른 가스 감시 장치가 계산한 음장 스펙트럼을 보여주는 도면이다. 도 8a는 가스 감시 공간 전체가 공기인 경우를, 도 8b는 가스 감시 공간의 한 면이 0.6cm 두께의 메탄가스 층인 경우를, 그리고 도 8c는 가스 감시 공간의 한 면이 1.2cm 두께의 메탄가스 층인 경우의 유한요소해석 시뮬레이션 결과로서 음향 수신기(120)의 위치에서 음향 주파수에 따른 음장 스펙트럼을 보여준다.
도 8을 참조하면, 메탄가스가 누출됨에 따라 스펙트럼의 피크(peak)와 딥(dip)의 위치가 고주파 방향으로 이동하며 그 모양이 변화하는 것을 확인할 수 있다. 특히 도 8b 및 도 8c에서 오른쪽에 있는 피크가 두 개로 나누어지는 현상이 나타나지만 전체적으로 메탄가스의 두께가 커짐에 따라 이동하는 정도가 커지는 현상이 나타난다. 이는 메탄가스 공간 내에서 음파의 속도가 빨라져서 나타나는 현상으로서 전체 공간에서 서서히 메탄가스가 혼합되는 경우와 비교하면 완전히 동일하지는 않지만 대략 수학식 1에 따라 주파수가 이동하는 양상이 나타날 수 있다.
도 9는 도 5의 경우에서 본 발명에 따른 가스 감시 장치가 계산한 음장 스펙트럼을 보여주는 도면이다. 도 9a는 가스 감시 공간 전체가 공기인 경우를, 도 9b는 가스 감시 공간의 한 면이 0.6cm 두께의 프로판가스 층인 경우를, 그리고 도 9c는 가스 감시 공간의 한 면이 1.2cm 두께의 프로판가스 층인 경우의 유한요소해석 시뮬레이션 결과로서 음향 수신기(120)의 위치에서 음향 주파수에 따른 음장 스펙트럼을 보여준다.
도 9를 참조하면, 프로판가스가 누출됨에 따라 스펙트럼의 피크와 딥의 위치가 반대로 저주파 방향으로 이동하는 것을 볼 수 있다. 이번에는 특히 오른쪽에 있는 피크가 두 개로 나누어지지는 않고 전체적으로 프로판가스의 두께가 커짐에 따라 저주파로 이동하는 정도가 커지는 현상이 나타난다. 이는 프로판가스 공간 내에서 음파의 속도가 느려져서 나타나는 현상으로 역시 전체 공간에서 서서히 프로판가스가 혼합되는 경우와 비교하면 완전히 동일하지는 않다. 하지만, 수학식 1에 따라 주파수가 근사적으로 이동하는 양상이 나타날 수 있다.
도 10은 도 6의 경우에서 본 발명에 따른 가스 감시 장치가 계산한 음장 스펙트럼을 보여주는 도면이다. 도 10a는 가스 감시 공간 전체가 공기인 경우를, 도 10b는 가스 감시 공간의 중심에 지름이 16cm인 구 형태의 메탄가스가 존재하는 경우를, 그리고 도 10c는 가스 감시 공간의 중심에 지름이 20cm인 구 형태의 메탄가스가 존재하는 경우의 유한요소해석 시뮬레이션 결과로서 음향 수신기(120)의 위치에서 음향 주파수에 따른 음장 스펙트럼을 보여준다.
도 10을 참조하면, 메탄가스가 누출됨에 따라 역시 스펙트럼의 피크와 딥의 위치가 고주파 방향으로 이동하는 것을 볼 수 있다. 이 경우에는 오른쪽에 있는 피크가 두 개로 나누어지는 현상이 나타나지는 않고 전체적으로 메탄가스의 부피가 커짐에 따라 이동하는 정도가 커지는 현상이 나타난다. 이는 역시 메탄가스 공간 내에서 음파의 속도가 빨라져서 나타나는 현상으로서 전체 공간에서 서서히 메탄가스가 혼합되는 경우와 비교하면 완전히 동일하지는 않지만 대략 수학식 1에 따라 주파수가 이동하는 양상이 나타날 수 있다.
도 11은 도 7의 경우에서 본 발명에 따른 가스 감시 장치가 계산한 음장 스펙트럼을 보여주는 도면이다. 도 11a는 가스 감시 공간 전체가 공기인 경우를, 도 11b는 가스 감시 공간의 중심에 지름이 16cm인 구 형태의 프로판가스가 존재하는 경우를, 그리고 도 11c는 가스 감시 공간의 중심에 지름이 20cm인 구 형태의 프로판가스가 존재하는 경우의 유한요소해석 시뮬레이션 결과로서 음향 수신기(120)의 위치에서 음향 주파수에 따른 음장 스펙트럼을 보여준다.
도 11을 참조하면, 프로판가스가 누출됨에 따라 스펙트럼의 피크와 딥의 위치가 반대로 저주파 방향으로 이동하는 것을 볼 수 있다. 이 경우에도 역시 오른쪽에 있는 피크가 두 개로 나누어지지는 않고 전체적으로 프로판가스의 부피가 커짐에 따라 저주파로 이동하는 정도가 커지는 현상이 나타난다. 이는 프로판가스 공간 내에서 음파의 속도가 느려져서 나타나는 현상으로서 역시 전체 공간에서 서서히 프로판가스가 혼합되는 경우와 비교하면 완전히 동일하지는 않지만 역시 수학식 1에 따라 주파수가 이동하는 양상이 나타날 수 있다.
비록 대표적인 두 가지의 경우만 비교하였지만, 정입방체 내에서 메탄 또는 프로판가스가 같은 부피를 갖게 되는 경우에는 음장 스펙트럼의 패턴은 유사하되 주파수만 고주파 또는 저주파 쪽으로 이동하는 경향은 동일하게 나타남을 확인할 수 있다. 이러한 양상을 이용하여 다른 이종의 가스가 누출되거나 혼합되게 될 때 음장 스펙트럼의 변화 패턴을 분석하게 되면 가스 누출의 발생 여부 및 누출량을 모니터링할 수 있게 된다.
도 12 내지 15는 음장 스펙트럼의 변화 패턴을 분석하기 위하여 전체가 공기로 가득 찬 경우의 기준 음장 스펙트럼과 다른 이종의 가스가 부분적으로 차는 경우의 음장 스펙트럼들 간의 상관계수를 보여주는 도면들이다. 이때 상관계수를 구하는 식은 위의 수학식 2를 이용하였다. 상관계수를 구하기 위해 사용한 멀티톤 음원의 주파수는 17채널, 중심주파수는 4kHz, 주파수 간의 인터벌은 4Hz로 설정하였으며, 그래프에서 x축은 4Hz 단위 주파수 이동지수이다.
도 12는 전체가 공기인 기준 음장 스펙트럼과 메탄가스가 층을 이룬 경우의 음장 스펙트럼 간의 교차 상관계수를 주파수 이동에 따라 나타낸 도면이다. 도 12a는 전체가 공기인 기준 음장 스펙트럼과 한 면이 0.6cm 두께의 메탄가스 층인 경우의 음장 스펙트럼 간의 교차 상관계수를 주파수 이동에 따라 나타내었다. 도 12b는 전체가 공기인 기준 음장 스펙트럼과 한 면이 1.2cm 두께의 메탄가스 층인 경우의 음장 스펙트럼 간의 교차 상관계수를 주파수 이동에 따라 나타내었다.
도 12a를 참조하면, 메탄가스의 두께가 0.6cm의 경우의 교차 상관계수의 최대값은 0.8이며 이때의 주파수 이동지수는 1, 그리고 주파수 이동을 고려하지 않은 상관계수는 0.35임을 확인할 수 있다. 도 12b를 참조하면, 메탄가스의 두께가 1.2cm의 경우의 교차 상관계수의 최대값은 0.79이며 이때의 주파수 이동지수는 2, 그리고 주파수 이동을 고려하지 않은 상관계수는 -0.09임을 확인할 수 있다.
도 13은 전체가 공기인 기준 음장 스펙트럼과 프로판가스가 층을 이룬 경우의 음장 스펙트럼 간의 교차 상관계수를 주파수 이동에 따라 나타낸 도면이다. 도 13a는 전체가 공기인 기준 음장 스펙트럼과 한 면이 0.6cm 두께의 프로판가스 층인 경우의 음장 스펙트럼 간의 교차 상관계수를 주파수 이동에 따라 나타내었다. 도 13b는 전체가 공기인 기준 음장 스펙트럼과 한 면이 1.2cm 두께의 프로판가스 층인 경우의 음장 스펙트럼 간의 교차 상관계수를 주파수 이동에 따라 나타내었다.
도 13a를 참조하면, 프로판가스의 두께가 0.6cm의 경우의 교차 상관계수의 최대값은 0.97이며 이때의 주파수 이동지수는 -1, 그리고 주파수 이동을 고려하지 않은 상관계수는 0.33임을 확인할 수 있다. 도 13b를 참조하면, 프로판가스의 두께가 1.2cm의 경우의 교차 상관계수의 최대값은 0.96이며 이때의 주파수 이동지수는 -2, 그리고 주파수 이동을 고려하지 않은 상관계수는 -0.19임을 확인할 수 있다.
도 14는 전체가 공기인 기준 음장 스펙트럼과 메탄가스가 구를 이룬 경우의 음장 스펙트럼 간의 교차 상관계수를 주파수 이동에 따라 나타낸 도면이다. 도 14a는 전체가 공기인 기준 음장 스펙트럼과 메탄가스가 지름 16cm의 구형상인 경우의 음장 스펙트럼 간의 교차 상관계수를 주파수 이동에 따라 나타내었다. 도 14b는 전체가 공기인 기준 음장 스펙트럼과 메탄가스가 지름 20cm의 구형상인 경우의 음장 스펙트럼 간의 교차 상관계수를 주파수 이동에 따라 나타내었다.
도 14a를 참조하면, 메탄가스가 지름 16cm인 구형상인 경우의 교차 상관계수의 최대값은 0.71이며 이때의 주파수 이동지수는 1, 그리고 주파수 이동을 고려하지 않은 상관계수는 0.51임을 확인할 수 있다. 도 14b를 참조하면, 메탄가스가 지름 20cm인 구형상인 경우의 교차 상관계수의 최대값은 0.66이며 이때의 주파수 이동지수는 1, 그리고 주파수 이동을 고려하지 않은 상관계수는 0.22임을 확인할 수 있다.
도 15는 전체가 공기인 기준 음장 스펙트럼과 프로판가스가 구를 이룬 경우의 음장 스펙트럼 간의 교차 상관계수를 주파수 이동에 따라 나타낸 도면이다. 도 15a는 전체가 공기인 기준 음장 스펙트럼과 프로판가스가 지름 16cm의 구형상인 경우의 음장 스펙트럼 간의 교차 상관계수를 주파수 이동에 따라 나타내었다. 도 15b는 전체가 공기인 기준 음장 스펙트럼과 프로판가스가 지름 20cm의 구형상인 경우의 음장 스펙트럼 간의 교차 상관계수를 주파수 이동에 따라 나타내었다.
도 15a를 참조하면, 프로판가스가 지름 16cm인 구형상인 경우의 교차 상관계수의 최대값은 0.89이며 이때의 주파수 이동지수는 -2, 그리고 주파수 이동을 고려하지 않은 상관계수는 -0.33임을 확인할 수 있다. 도 15b를 참조하면, 프로판가스가 지름 20cm인 구형상인 경우의 교차 상관계수의 최대값은 0.59이며 이때의 주파수 이동지수는 -4, 그리고 주파수 이동을 고려하지 않은 상관계수는 -0.36임을 확인할 수 있다.
도 16은 도 12 내지 15 각각의 경우에 대해 주파수 이동을 고려하지 않은 상관계수를 보여주는 도면이다.
가스 상황 1은 누출된 가스의 부피가 비슷한 경우인 한 면이 0.6cm 두께로 층을 이룬 경우와 지름 16cm의 구형에 대해서 메탄 및 프로판 가스가 누출된 상황이며 가스 상황 2는 누출된 가스의 부피가 2배인 한 면이 1.2cm 두께로 층을 이룬 경우와 지름 20cm의 구형에 대해서 메탄 및 프로판 가스가 누출된 상황에 대한 상관계수를 보여준다. 도 16을 참조하면, 가스가 누출되면 상관계수가 줄어들고 그 값은 누출되는 부피에 비례하는 결과를 나타냄을 확인할 수 있다.
도 17은 도 12 내지 15 각각의 경우에 대한 주파수 이동지수를 보여주는 도면이다. 메탄가스의 경우에는 주파수가 고주파로 이동하고 프로판가스의 경우에는 주파수가 저주파로 이동하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 누출되는 양이 클수록 주파수 이동지수가 커지는 것을 확인할 수 있다. 도 16과 도 17의 결과를 고려하면 상관계수의 변화를 모니터링하여 가스 누출의 발생 여부를 감지할 수 있고 주파수 이동지수를 모니터링하여 누출되는 가스를 구분할 수 있다. 또한, 상관계수의 변화속도와 주파수 이동의 속도를 모니터링하여 누출되는 가스의 양도 감지할 수 있다.
만일 누출되는 가스의 온도가 낮거나 높아서 가스의 밀도와 음속이 상온의 경우와 달라지는 경우에는 같은 종류의 가스라고 하더라도 주파수 이동의 방향이 달라질 수 있다. 예를 들면 누출되는 메탄가스의 온도가 낮으면 공기와 비교하여 음파의 속도가 증가하지 않고 감소할 수 있으며 이 경우에는 주파수 이동이 저주파방향으로 나타날 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 가스 감시 방법은, 연속적인 측정을 통해 얻어진 음장 스펙트럼에서 기준 음장과 미리 정해진 횟수의 연속되는 음장 사이의 교차 상관계수를 산출한다. 그리고 주파수 이동하지 않은 m=0인 경우의 상관계수를 모니터링한다. 모니터링한 상관계수 값이 미리 정해진 기준값 예컨대, 1보다 작아지는 경우에, 가스 누출 및 혼합 상황이 발생한 것으로 판별한다. 상관계수는 두 스펙트럼이 얼마나 유사한지를 판별하는 상관관계를 정량화한 기준이다. 판별 기준값의 경우에는 환경이나 조건에 따라 1 이하의 일정한 값으로 설정될 수도 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 판별 기준값은 0.98 정도로 정해질 수 있지만, 본 발명에 따른 판별 기준값이 여기에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 가스 감시 방법은, 음장 측정을 반복하거나 음원의 크기를 증가시켜서 음향전달함수를 재측정하여 가스 누출 및 혼합 상황 발생에 의한 음장 변화를 확인하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이는 외부소음이나 음향소자의 전기적인 소음에 의해 음장값이 순간적으로 잘못된 데이터를 가질 수 있고 이로 인하여 발생할 수 있는 음장 기반 가스감지의 오작동 문제를 최소화하고 신뢰성을 높이기 위함이다. 상관계수는 음장의 절대적인 크기와는 무관하게 평균으로부터의 상대적인 편차를 이용하므로 주변 환경의 소음과 비교하여 음원이 매우 클 경우에는 음원의 크기와 상관없이 동일한 값을 갖게 된다. 따라서 상관계수를 구할 때 음향발생소자의 인가 전압을 고려한 음향 전달함수가 아닌 음향수신소자 자체의 음압레벨을 그대로 이용하는 경우에도 음원의 크기 변화에 상관없이 동일한 결과를 얻을 수 있다.
음장 스펙트럼은 가스 누출뿐만 아니라 일교차 및 냉난방 등 일상적인 온도 환경 변화에 의해서도 민감하게 변할 수 있기 때문에 상관계수의 단순 측정만으로 가스 누출 상황을 정확히 구분하기 어렵다. 따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해 아주 급격하게 음장이 변화하는 가스 누출 및 혼합 상황과 일교차 그리고 냉난방 등의 온도변화와 같이 점진적으로 음장이 변화하는 상황을 구분할 필요가 있다. 가스 누출 및 혼합된 상황의 경우 가스누출 전에는 일정한 상관계수의 값을 유지하다가, 가스 누출이 발생하면 아주 급격히 상관계수가 감소하게 되고, 일상적인 온도변화의 경우에는 점진적으로 상관계수가 줄어들게 된다.
본 발명의 실시 예에 따른 가스 감시 방법은 가스 누출 및 혼합 상황으로 판별되는 경우에, 가스 누출 상황임을 알리는 경보를 전달하고 가스 감시 공간의 영상을 촬영 및 저장 그리고 전송하는 과정을 통해서 가스 누출 상황에 대처할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 음장 스펙트럼의 상관계수를 이용한 음장 변화 패턴 감지 기반의 가스 감시 방법은, 가스 누출이나 혼합 상황에 따른 경보를 발령할 수 있다. 또한, CCTV 등과 같은 카메라 모듈과 연동하여 가스 누출 및 혼합 상황에 관련된 촬영 영상을 저장하거나 설정된 목적지로 영상을 전송할 수 있다. 여기서, 목적지는 특정인의 스마트폰 및 태블릿 PC 등과 같은 스마트기기, 경비실 서버, 보안 방재 업체 서버, 소방서 서버 등이 될 수 있다.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 음장 스펙트럼의 상관계수를 기반으로 가스 누출 및 혼합 상황을 감지하는 가스 감시 방법을 보여주는 흐름도이다. 도 18을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 가스 감시 방법은 가스감시 준비모드와 가스감시 모드로 나누어질 수 있다.
가스감시 준비모드는 초기 설정 단계(S110), 시간별 음장 스펙트럼 측정 단계(S120), 시간별 음장 스펙트럼 분석 단계(S130), 및 가스 감시 조건 설정 단계(S140)를 포함할 수 있다.
가스감시 모드는 상관계수의 변화를 측정하기 위한 음장 스펙트럼 변화 측정 단계(S210), 가스누출 발생 의심 판별 단계(S220), 상관계수 분석을 통한 가스 구분 및 확증 단계(S230), 가스 누출 경보 발령 및 정보 전달 단계(S240)를 포함할 수 있다.
단계 S110에서, 음향 발생기(110)는 음향 제어부(134)의 출력 전압에 따른 음파를 가스 감시 공간 내로 출력한다. 음향 수신기(120)는 가스 감시 공간 내의 음파를 수신한다. 음장 신호 처리기(130)는 음향 수신기(120)로부터 제공되는 주파수별 기준 음장(음압, 위상)에 대한 음장 스펙트럼을 측정한다. 측정된 음장 스펙트럼 정보는 내부의 메모리(138)에 저장된다.
단계 S120에서, 음장 신호 처리기(130)는 시간별 음장 스펙트럼을 측정하기 위해, 주파수별 시간변화에 따른 음압 신호를 측정하고, 그 측정된 결과를 기준 주파수별 음압 스펙트럼 정보와 비교한다.
단계 S120에서, 음장 신호 처리기(130)는 측정된 시간별 음장 스펙트럼을 분석한 후, 시간별 음장 스펙트럼 상호 간의 상관관계를 수치화한 지수값인 상관계수(Correlation coefficient)을 메모리(138)에 저장한다.
단계 S140에서, 음장 신호 처리기(130)는 저장된 시간별 상관 계수값을 참조하여 초기화 시간의 주기 및 상관계수의 가스감지 상황 발생 판별 기준값을 설정한다.
상술한 가스감시 준비모드가 완료되면, 가스 누출 여부의 판별을 위한 기준값들의 설정이 완료될 것이다. 가스감시 준비모드가 완료되는 경우, 본 발명에 따른 가스 감시 장치(100)는 가스 감시 공간 내의 가스 감시 동작을 수행할 것이다.
단계 S210에서, 음장 신호 처리기(130)는 주파수별 현재 음압 스펙트럼을 측정하고 기준 음장 스펙트럼과의 상관계수를 계산한다. 이 경우에, 음장 신호 처리기(130)는 초기화 시간 주기 간격으로 기준 음장 스펙트럼을 재설정할 수 있다.
다른 실시 예로서, 정해진 구간 이전의 측정 음장을 기준 음장으로 설정하고 실시간으로 음장을 측정할 때마다 기준 음장도 순차적으로 한 회씩 뒤로 이동하는 방식을 사용할 수도 있다. 이러한 방식의 장점은 늘 정해진 구간 횟수 이전의 기준과 비교하는 동일한 주기의 음장 변화 비교 측정이 가능하다는 점이다. 또한, 측정된 초기 음장을 일정한 구간 횟수의 음장 측정이 완료되기 전까지 기준 음장으로 고정하고, 해당되는 구간 내에서는 이 기준 음장을 가상의 선행 음장으로 연장하는 방식을 선택하거나, 또는 정해진 구간 회수 측정이 모두 경과하기 전에 음장 변화가 발생하면, 무조건 가스 누출 상황으로 판단하는 방식이 선택될 수 있다. 일반적으로 이 구간은 초기화 주기로 설정될 수 있다.
단계 S220에서, 음장 신호 처리기(130)는 주파수별 현재 음장 스펙트럼을 주파수별 기준 음장 스펙트럼과 비교하여 가스 누출 상황 발생 여부를 판별한다. 구체적으로, 음장 신호 처리기(130)는 기준 음장 스펙트럼과 감지된 음장 스펙트럼과의 상관계수가 설정된 기준값 보다 작은 경우, 음장 변화를 유발하는 가스 누출 상황이 발생한 것으로 판별할 수 있다.
가스 누출 및 혼합 상황이 발생한 것으로 판별된 경우, 단계 S230에서 음장 신호 처리기(130)는 가스 누출 상황 발생 직전의 일정 구간의 음장 스펙트럼과의 상관계수의 변화를 분석한다. 이때 기준 음장 스펙트럼은 정해진 구간 횟수 이전의 초기 음장 스펙트럼으로 재설정된다. 여기서, 상관계수의 변화가 시간에 따라 급격히 변화하는지 아니면 점진적으로 변화하는 양상인지를 구분하여 음장 스펙트럼의 변화가 가스 누출에 의한 것인지 아니면 온도 변화에 의한 것인지를 구분할 수 있다.
실시 예에 있어서, 단계 S230에서 음장 스펙트럼의 분석 구간 단위를 짧은 단기구간으로 설정하게 되면, 급격하게 변화하는 음장 스펙트럼이 선택적으로 감지될 수 있다. 대부분의 빠른 가스 누출 상황은 상관계수의 변화를 비교하여 상대적으로 아주 느린 온도변화와 구분하여 감지할 수 있으며 대부분의 온도 변화 상황하에서도 선택적으로 가스 누출 상황이 감지될 수 있다.
하지만, 이 경우에는 느린 가스 누출에 의한 음장 스펙트럼의 자세한 변화 상황은 감지할 수 없다. 따라서, 음장 스펙트럼의 분석 구간 단위를 비교적 장기 구간으로 설정하여 분석하는 연산 과정을 병행하여 수행함으로써 두 가지 구간 조건에 따른 음장 스펙트럼 변화 감지 결과를 상호 비교하고, 그에 따라 빠른 가스 누출 또는 느린 가스 누출 상황이 구분되는 형태의 방식이 사용될 수 있다. 이때 상관계수 변화의 판단 기준값을 단기 구간 또는 장기 구간에서 빠른 가스 누출이나 느린 가스 누출인 경우를 서로 달리함으로써, 가스누출 감지의 감도와 속도를 조절될 수 있다.
단계 S230에서 가스 누출 상황으로 판별이 되어 주파수 이동 분석이 진행되면, 주파수 이동에 따른 교차 상관계수의 변화를 분석하여 주파수 이동 지수가 계산된다. 주파수 이동 지수는 누출되는 가스의 종류를 구분하는 데 사용할 수 있다.
단계 S230에서 가스 누출 상황으로 판별되면, 이를 정확히 검증하기 위해, 음장 신호 처리기(130)의 제어에 의해 카메라 모듈(미도시)이 작동되어 영상 촬영 및 촬영된 영상을 저장하는 단계가 더 수행될 수 있다.
단계 S240에서, 알람부(150)는 음장 신호 처리기(130)의 알림 신호에 응답하여 가스 누출 경보음을 출력할 수 있다. 또한, 카메라 모듈을 통해 촬영된 영상은 통신부(140)를 통해 유무선 통신망과 연결되어 휴대폰이나 스마트기기, 경비실, 보안 방재 업체 등의 서버로 전송될 수 있다.
다른 실시 예에 있어서, 음장 변화를 기반으로 가스 누출 및 혼합을 감시하는 장치 및 방법은 가스를 직접적으로 감지하는 각종의 가스센서와 함께 사용될 수 있다. 이러한 각종 가스센서를 추가로 사용함으로 인해, 가스 누출의 감지 및 종류를 구분하는 데 있어서 감지 속도, 민감도, 신뢰도, 및 정확도를 향상시킬 수 있다. 추가로 사용되는 가스 센서는 반도체식, 접촉 연소식, 열선식, 세라믹 박막식, 광학식, 압전식, 전기화학식, 또는 고체전해질식 가스 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또 다른 실시 예에 있어서, 음장 변화를 기반으로 가스 누출을 감지하는 장치 및 방법에 음장 변화를 기반으로 침입 및 화재를 감시하는 보안 감시 장치 및 방법을 추가로 적용할 수 있다. 이와 같은 실시 예에 따르면, 침입, 화재, 움직임을 감지하는 각종의 센서들을 복합적으로 사용하여 종합적인 보안 방재 감시 장치 및 방법을 구현할 수 있다.
다양한 사용 예로서 이러한 가스 감시 방법이 적용된 가스 감시 장치는 인터넷 전화에 연결되어 일체형 및 외장형으로도 사용할 수 있다. 다양한 종류의 스마트 기기 예를 들면 스마트폰, 스마트 TV, 스마트 자동차, 인터폰을 포함한 스마트 가전에 상기 가스 감시 방법이 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 가스 감시 장치(100)는 가스 감시 공간으로 설정된 가정집, 사무실, 점포, 공장, 창고 등 내부에 한 개 이상 설치가 가능하며 각자 독자적으로 작동하거나 혹은 서로 유무선으로 연결되어 작동할 수 있다. 가스 감시 장치(100)는 음향 발생기(110), 음향 수신기(120), 및 음장 신호 처리기(130)가 일체화된 형태로 구성될 수 있다. 하지만, 가스 감시 공간이 너무 넓거나 구조가 복잡하여 신뢰성이 있는 가스 감시가 어려울 경우에는, 하나의 음장 신호 처리기(130)를 중심으로 다수의 음향 발생기(110) 및 음향 수신기(120) 쌍이 유선으로 연결되거나, WiFi 등의 근거리 통신 모듈을 통해 음장 신호 처리기(130)와 연동되는 형태의 시스템 구성도 가능할 것이다.
또한, 사람이 모두 외출 중에는 멀티톤 음원을 가청 주파수 영역으로 구성하고, 사람이 상주하는 경우에는, 잘 들을 수 없는 15kHz 이상의 주파수의 멀티톤 음원으로 선택적으로 동작할 수 있다. 이 경우, 가스 감시 장치(100)의 동작에 따른 소음 문제를 해결할 수 있다. 또한, 사람이 상주하는 실내 공간에 한정되어 있거나 또는 취침 중인 경우에는 가스통, 밸브, 배관 및 조리기구 등을 주요 가스 감지 공간으로 설정함으로써, 가스 감시 장치(100)의 동작으로 인한 소음문제를 해결할 수도 있다. 멀티톤 음원으로 20~15k Hz의 가청 주파수 영역을 사용하는 경우 음파의 파장이 커서 가스 감시 공간 내부의 구조에 의한 사각지대가 없으므로 광범위한 가스 누출 감시가 가능하다. 반면에 멀티톤 음원으로 15kHz 이상의 난청 혹은 비가청 주파수 영역을 사용하는 경우 소리의 파장이 짧아져서 좁은 영역의 가스 누출 감시를 수행할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 음장 스펙트럼의 상관계수의 변화 패턴을 이용한 가스 감시 방법은 소프트웨어로 구현될 수 있으며, 이 경우 기존의 인터넷 전화 혹은 스마트기기의 하드웨어 변경 없이 가스 감시 동작을 수행할 수 있다. 즉, 관련 알고리즘을 내부 프로세서에 내장하여 가스 감시 동작의 수행이가능하다.
본 발명의 실시 예에 따른 가스 감시 장치(100)가 감지하는 가스 감지 정보는 유무선 네트워크를 통해 각종 스마트 기기로 문자 및 영상 등의 멀티미디어 정보로서 전송될 수 있다. 또한, 스마트폰이나 스마트 기기 등의 사용자가 앱(App) 형식으로 관련 보안 방재 시스템을 접속할 경우에 보안 방재와 관련된 다양한 서비스를 제공할 수도 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지로 변형할 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 한정되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허 청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 가스 감시 장치
110: 음향 발생기
120: 음향 수신기 130: 음장 신호 처리기
132: 가스누출 판단부 134; 음향 제어부
136: 전처리부 138: 메모리
140: 통신부 150: 알람부
160: 영상 촬영부
120: 음향 수신기 130: 음장 신호 처리기
132: 가스누출 판단부 134; 음향 제어부
136: 전처리부 138: 메모리
140: 통신부 150: 알람부
160: 영상 촬영부
Claims (15)
- 가스 감시 공간 내로 음향 신호를 연속적으로 출력하는 음향 발생기;
상기 가스 감시 공간 내에서 반사된 음향 신호를 수신하는 음향 수신기; 및
상기 수신된 음향 신호에 대한 음장 정보를 획득하고, 상기 음장 정보에 대한 음장 스펙트럼 계산하여 기준 음장 스펙트럼과의 상관관계를 이용하여 상기 가스 감시 공간 내의 가스 누출 및 혼합 여부를 판단하는 음장 신호 처리기를 포함하되,
상기 기준 음장 스펙트럼은 상기 가스 감시 공간 내에 가스가 누출되지 않은 경우에 측정된 주파수별 음장 스펙트럼이며, 상기 음향 신호는 복수의 주파수 성분을 가지는 정현파의 선형합으로 구성된 멀티톤 음파인 가스 감시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 상관관계는 상기 기준 음장 스펙트럼과 상기 연속적으로 출력된 음향 신호 음장 스펙트럼 사이의 교차 상관계수를 계산하여 획득되는 가스 감시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 교차 상관계수는 아래의 수학식을 이용하여 계산되는 가스 감시 장치.
, m ≥ 0,
, m < 0
(여기에서, Ri,j는, i번째 측정한 음장 Si와 j번째 측정한 음장 Sj 상호 간의 교차 상관계수, N은 멀티톤 음원의 채널 수, m은 주파수 이동값의 한 단위로서 멀티톤 음원의 이웃한 주파수 간극이다.) - 제 1 항에 있어서,
상기 음장 정보는 상기 음향 신호의 음압 또는 위상이며, 상기 음장 신호 처리기는 음향 전달 함수를 이용하여 상기 음압 또는 위상을 계산하는 가스 감시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 음장 신호 처리기는,
상기 기준 음장 스펙트럼과 상기 연속적인 음향 신호의 음장 스펙트럼 사이의 멀티톤 주파수를 변수로 하여 얻은 상관계수를 기초로 상기 음장 스펙트럼의 주파수 이동 정도를 나타내는 지수를 계산하고, 상기 주파수 이동의 방향과 상기 주파수 이동이 지속되는 시간을 고려하여 누출되는 가스의 종류, 누출량, 및 누출속도를 감지하는 가스 감시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 음장 신호 처리기는,
상기 기준 음장 스펙트럼과 측정된 음장 스펙트럼을 비교하여 음장의 변화가 발생한 경우 가스 누출 상황으로 판단하고, 상기 가스 누출 상황 판단 전의 설정된 기간 동안 수집된 음장 스펙트럼을 분석하여 가스 누출량을 감지하는 가스 감시 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 음장 신호 처리기는 시간에 따른 음장 스펙트럼의 변화 패턴을 분석하여 누출된 가스의 종류 및 누출 속도를 감지하는 가스 감시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 음장 신호 처리기는 상기 가스 감지 공간 내에 설치된 가스 감지 센서로부터 감지 정보를 추가로 획득하고, 획득된 감지 정보를 추가로 이용하여 누출되는 가스의 종류 및 누출량을 계산하는 가스 감시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 가스 감시 공간 내부의 영상정보를 획득하기 위한 영상 촬영부를 더 포함하며, 상기 영상 촬영부는 가스 누출 및 혼합 상황이 발생한 경우 상기 가스 감시 공간 내부를 촬영하는 가스 감시 장치. - 제 1 항에 있어서,
가스 누출 여부, 가스 종류, 누출량, 누출 속도, 영상 정보를 외부 장치로 전송하기 위한 통신부를 더 포함하는 가스 감시 장치. - 가스 누출 및 혼합 감시 방법에 있어서:
복수의 주파수 성분을 갖는 정현파의 선형합으로 구성된 멀티톤 음파를 가스 감시 공간으로 출력하는 단계;
상기 출력된 멀티톤 음파를 수신하는 단계;
상기 수신된 멀티톤 음파의 음장 정보를 도출하고 도출된 음장 정보를 이용하여 주파수별 음장 스펙트럼을 획득하는 단계;
상기 획득된 주파수별 음장 스펙트럼과 기준 음장 스펙트럼 사이의 교차 상관계수를 계산하는 단계; 및
상기 계산된 교차 상관계수와 설정된 판별 기준값을 비교하여 가수 누출 및 혼합 여부를 판단하는 단계를 포함하는 가스 감시 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 교차 상관계수는 아래의 수학식을 이용하여 계산되는 가스 감시 방법.
, m ≥ 0,
, m < 0
(여기에서, Ri,j는, i번째 측정한 음장 Si와 j번째 측정한 음장 Sj 상호 간의 교차 상관계수, N은 멀티톤 음원의 채널 수, m은 주파수 이동값의 한 단위로서 멀티톤 음원의 이웃한 주파수 간극이다.) - 제 11 항에 있어서,
상기 음장 정보는 상기 음향 신호의 음압 또는 위상이며, 상기 음장 신호 처리기는 음향 전달 함수를 이용하여 상기 음압 또는 위상을 계산하는 가스 감시 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 기준 음장 스펙트럼과 연속적인 음향 신호의 음장 스펙트럼 사이의 멀티톤 주파수를 변수로 하여 얻은 상관계수를 기초로 상기 음장 스펙트럼의 주파수 이동 정도를 나타내는 지수를 계산하고, 상기 주파수 이동의 방향과 상기 주파수 이동이 지속되는 시간을 고려하여 누출되는 가스의 종류, 누출량, 및 누출속도를 감지하는 단계를 더 포함하는 가스 감시 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 가스 누출 및 혼합 상황으로 판단되는 경우, 상기 가스 감시 공간 내부를 촬영하는 단계를 더 포함하는 가스 감시 방법.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150100547A KR20170010170A (ko) | 2015-07-15 | 2015-07-15 | 음장 스펙트럼 변화 기반의 가스 감시 장치 및 그 가스 감시 방법 |
| US15/155,346 US20170016797A1 (en) | 2015-07-15 | 2016-05-16 | Apparatus and method of monitoring gas based on variation in sound field spectrum |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150100547A KR20170010170A (ko) | 2015-07-15 | 2015-07-15 | 음장 스펙트럼 변화 기반의 가스 감시 장치 및 그 가스 감시 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20170010170A true KR20170010170A (ko) | 2017-01-26 |
Family
ID=57775728
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020150100547A KR20170010170A (ko) | 2015-07-15 | 2015-07-15 | 음장 스펙트럼 변화 기반의 가스 감시 장치 및 그 가스 감시 방법 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20170016797A1 (ko) |
| KR (1) | KR20170010170A (ko) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200135709A (ko) * | 2019-05-24 | 2020-12-03 | 한국전자통신연구원 | 멀티톤 음원을 이용한 보안 감시 방법 |
| WO2022265408A1 (ko) * | 2021-06-16 | 2022-12-22 | 김재환 | 3차원 어쿠스틱 웹을 이용한 공간 감시 장치 및 방법 |
| WO2023022365A1 (ko) * | 2021-08-18 | 2023-02-23 | 김재환 | 음향 신호를 이용한 공간 감시 장치의 음향 신호 자동 설정 방법 |
| WO2023191333A1 (ko) * | 2022-03-28 | 2023-10-05 | 삼성전자 주식회사 | 위치 추론을 위한 전자 장치 및 시스템 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9613508B2 (en) * | 2014-03-31 | 2017-04-04 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Security monitoring apparatus and method using correlation coefficient variation pattern of sound field spectrum |
| JP6834031B2 (ja) * | 2017-06-14 | 2021-02-24 | マイクロ モーション インコーポレイテッド | 振動式メータのマルチトーン駆動信号のクレストの最小化 |
| CN107560721B (zh) * | 2017-08-25 | 2023-11-10 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种盐穴储气库安全监听分析系统及方法 |
| US20190170600A1 (en) * | 2017-12-01 | 2019-06-06 | Johnson Controls Technology Company | Systems and methods for detecting refrigerant leaks in heating, ventilating, and air conditioning (hvac) systems |
| US11573149B2 (en) * | 2017-12-01 | 2023-02-07 | Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP | Systems and methods for refrigerant leak management based on acoustic leak detection |
| US11231197B2 (en) * | 2017-12-01 | 2022-01-25 | Johnson Controls Technology Company | Ultraviolet (UV) light-based refrigerant leak detection system and method |
| CN112304829B (zh) * | 2020-09-11 | 2024-02-20 | 香港理工大学深圳研究院 | 基于声场变化的三维火场信息探测与分析方法及系统 |
| CN112944221B (zh) * | 2021-02-04 | 2022-06-17 | 成都秦川物联网科技股份有限公司 | 基于天然气全周期能量的风险防范方法和系统 |
| US20220307428A1 (en) * | 2021-03-23 | 2022-09-29 | General Electric Company | Hydrogen fuel leak detection system |
| CN113639934B (zh) * | 2021-08-31 | 2024-03-26 | 郑州大学 | 气体泄漏位置三维定位方法、定位系统 |
| CN116577651A (zh) * | 2023-07-12 | 2023-08-11 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种高压断路器声纹监测装置传感器位置选取方法及装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101794733B1 (ko) * | 2011-12-26 | 2017-11-09 | 한국전자통신연구원 | 음장 변화 패턴 분석을 통한 보안 시스템 및 그 방법 |
| US9594163B2 (en) * | 2013-04-15 | 2017-03-14 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Security and surveillance system and method |
-
2015
- 2015-07-15 KR KR1020150100547A patent/KR20170010170A/ko unknown
-
2016
- 2016-05-16 US US15/155,346 patent/US20170016797A1/en not_active Abandoned
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200135709A (ko) * | 2019-05-24 | 2020-12-03 | 한국전자통신연구원 | 멀티톤 음원을 이용한 보안 감시 방법 |
| WO2022265408A1 (ko) * | 2021-06-16 | 2022-12-22 | 김재환 | 3차원 어쿠스틱 웹을 이용한 공간 감시 장치 및 방법 |
| US11589177B2 (en) | 2021-06-16 | 2023-02-21 | Jae Whan Kim | Apparatus for monitoring a space by using acoustic web |
| WO2023022365A1 (ko) * | 2021-08-18 | 2023-02-23 | 김재환 | 음향 신호를 이용한 공간 감시 장치의 음향 신호 자동 설정 방법 |
| US11852522B2 (en) | 2021-08-18 | 2023-12-26 | Jae Whan Kim | Method for automatic setting of sound signal in an apparatus for space monitoring by using sound signal |
| WO2023191333A1 (ko) * | 2022-03-28 | 2023-10-05 | 삼성전자 주식회사 | 위치 추론을 위한 전자 장치 및 시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20170016797A1 (en) | 2017-01-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20170010170A (ko) | 음장 스펙트럼 변화 기반의 가스 감시 장치 및 그 가스 감시 방법 | |
| US9594163B2 (en) | Security and surveillance system and method | |
| US9030916B2 (en) | Method and system for monitoring fire based on detection of sound field variation | |
| KR101765053B1 (ko) | 보안 감시 시스템 및 보안 감시 방법 | |
| KR102034559B1 (ko) | 음장 스펙트럼의 상관계수의 변화 패턴을 이용한 보안 감시 장치 및 그것의 보안 감시 방법 | |
| KR101725119B1 (ko) | 음장 변화 감지 기반의 화재 감시 방법 및 시스템 | |
| JP5367134B1 (ja) | 騒音識別装置及び騒音識別方法 | |
| KR20130074437A (ko) | 음장 변화 패턴 분석을 통한 보안 시스템 및 그 방법 | |
| CA2960587C (en) | Device and method for fluid leakage detection in pressurized pipes | |
| US11579002B2 (en) | Sensor fusion for fire detection and air quality monitoring | |
| CN106104246A (zh) | 超声气体泄露检测器和测试方法 | |
| EP2936468B1 (fr) | Dispositif de configuration d'un système de détection d'incendie | |
| KR102312997B1 (ko) | 멀티톤 음원을 이용한 보안 감시 방법 | |
| KR101627788B1 (ko) | Ｉｃａｍ을 활용한 실시간 화재-공기질 안전 모니터링 및 비상조치, 그 제공방법 | |
| US11480547B2 (en) | Liquid immersion sensor | |
| Li et al. | Thermal profiling by wifi sensing in iot networks | |
| Awwad et al. | Remote thermal water leakage sensor with a laser communication system | |
| CN206726406U (zh) | 一种高精确度多光谱火焰探测器 | |
| Jayakumar et al. | Mobile based gas leakage monitoring using IOT | |
| KR102146893B1 (ko) | 음파 통신을 이용하는 차량 개폐 시스템 및 그의 제어방법 | |
| JP2016008865A (ja) | 津波検知装置 | |
| JP3185969U (ja) | 地震検出器 | |
| Umar et al. | WSN based alter system to save life in mines with high security system | |
| US11940400B1 (en) | Gas sensor systems and methods of using same | |
| Wase et al. | IoT based Industry Protection System for Labor Safety |