KR20170090276A - 가상현실 소방체험 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가상현실 소방체험 시스템에 관한 것으로서, 화재 발생 상황을 가상현실로 구성하고, 상황별 화재 발생에 따른 진압과정을 사용자의 동작인식을 통해 체험하도록 구성함으로써, 훈련 중 인명피해가 발생할 우려가 없을 뿐만 아니라, 화재 현장과 유사한 환경에서 안전하게 화재 진압훈련이 가능하게 되므로, 실제 화재 발생시 당황하지 않고 신속하게 대처할 수 있는 것이 특징이다.

Description

가상현실 소방체험 시스템{Virtual Reality System for Fire Safety}
본 발명은 가상현실 소방체험 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 화재 발생 상황을 가상현실로 구성하고, 상황별 화재 발생에 따른 진압과정을 사용자의 동작인식을 통해 체험하도록 구성함으로써, 훈련 중 인명피해가 발생할 우려가 없을 뿐만 아니라, 화재 현장과 유사한 환경에서 안전하게 화재 진압훈련이 가능하게 되므로, 실제 화재 발생시 당황하지 않고 신속하게 대처할 수 있는 가상현실 소방체험 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 소방 훈련이라 함은 화재시 발생될 수 있는 사고뿐만 아니라 그 진화를 효과적으로 이룰 수 있도록 하는 훈련으로서, 대피훈련 및 소화훈련 등을 사전에 반복적으로 실시하여 실제 화재 현장에서 초기에 화재진압을 효과적으로 대응하도록 하는 것이다.
나이가 어린 초등학생이나 그 이하 미취학 어린이들의 경우 각종 소방사고에 대한 지식과 경험부족으로 인하여 생활하는 과정에서 접할 수 있는 화재사고 발생시에도 별도의 대처능력이 부족한 관계로 그에 따른 피해가 적지 않게 발생하고 있으며, 이에 따라 소방화재에 대하여 미연에 체험하고 숙지할 수 있도록 학교나 유치원 등과 같은 교육기관에서는 소화기를 비치하여 화재진압을 위한 연습을 하거나, 대피훈련을 하는 등 다양한 교육을 실시하고 있다.
그러나, 상기와 같은 소방 훈련은 실제 화재 환경과 동떨어진 환경에서 교육이 이루어질뿐만 아니라, 단편적인 지식만 학습하는 경우가 대부분이기 때문에, 실제로 화재 발생시에 그에 따른 능동적인 훈련부족으로 인하여 신속한 대응이 어려운 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하고자 디스플레이부에 화재 영상을 표시하여 실제 화재현장과 유사한 환경에서 소방 훈련 체험이 가능한 "소방안전체험 시스템 및 장치"가 공개특허 제10-2011-0128454호(이하, '공개특허'라 함.)에 개시되어 있다.
상기 공개특허는 어린이들이 생활하면서 접할 수 있는 소방안전사고에 대하여 상기 소방안전사고를 모의로 체험 할 수 있도록 바디부와 소화기(2)로 구성된 소방안전체험 시스템에 있어서,
상기 바디부(1) 전면에 위치한 스크린(11)에 화재영상이 출력되는 화재영상출력단계와; 상기 화재영상이 출력되어지는 스크린(11)에 소화기(2)를 이용하여 연기(22)가 분사되어지는 소화기(2)를 통한 연기분사단계와; 상기 분사되어진 연기(22)가 스크린(11)에 인접하게 되어 상기 바디부(1) 일측의 연기감지센서(14)를 통하여 화재가 진압되었음을 알려주는 화재진압단계와; 상기 화재가 진압되어진 상태에서 상기 바디부(1)의 주변에 위치한 연기(22)를 제거하기 위하여 송풍휀(12)이 작동하는 송풍휀(12)을 이용한 연기흡입단계와; 상기 흡입되어진 연기(22)를 필터(13)를 통하여 제거하는 연기제거단계로 구성되는 것이 특징이다.
그러나, 상기 공개특허는 화재영상이 출력되는 스크린(11)으로 소화기(2)의 연기를 분사하고, 연기가 스크린(11)에 인접시 연기감지센서(14)를 통해 화재가 진압되었음을 알려주는 것으로서, 다양한 화재 상황에 따른 사용자의 행동요령 등을 훈련시키는 것은 불가능하므로, 실제 화재 발생시 상황에 따라 신속한 대처가 어려운 문제점이 있었다.
특허문헌 1 : 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0128454호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 화재 발생 상황을 가상현실로 구성하고, 상황별 화재 발생에 따른 진압과정을 사용자의 동작인식을 통해 체험하도록 구성함으로써, 훈련 중 인명피해가 발생할 우려가 없을 뿐만 아니라, 화재 현장과 유사한 환경에서 안전하게 화재 진압훈련이 가능하게 되므로, 실제 화재 발생시 당황하지 않고 신속한 대처가 가능한 가상현실 소방체험 시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에 따른 가상현실 소방체험 시스템은, 사용자 머리에 착용되며, 소방 훈련 상황별 메뉴 및 가상의 화재 상황별 화면을 출력하는 헤드 마운티드 디스플레이; 상기 헤드 마운티드 디스플레이의 위치를 추적하는 메인카메라; 상기 헤드 마운티드 디스플레이를 통해 출력되는 화면상의 화재 상황에 따른 화재 진압을 진행하는 컨트롤러; 상기 컨트롤러가 거치되되, 상기 컨트롤러의 거치시에 상기 컨트롤러의 초기방향 및 위치를 보정하도록 리셋버튼이 구비되는 거치대; 상기 헤드 마운티드 디스플레이에 소방 훈련 상황별 메뉴 및 가상의 화재 상황별 화면을 출력하되, 상기 컨트롤러와 연결설치되어 상기 컨트롤러부터 입력되는 입력신호에 따라 상기 헤드 마운티드 디스플레이에 출력되는 화면을 제어하는 제어장치; 및 상기 컨트롤러의 위치와 방향을 추적하는 보조카메라;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 소방 훈련 상황별 메뉴 및 가상의 화재 상황별 화면을 출력하는 디스플레이부; 상기 디스플레이부를 통해 출력되는 화면상의 화재 상황에 따른 화재 진압을 진행하는 컨트롤러; 상기 컨트롤러가 거치되되, 상기 컨트롤러의 거치시에 상기 컨트롤러의 초기방향 및 위치를 보정하도록 리셋버튼이 구비되는 거치대; 상기 디스플레이부에 소방 훈련 상황별 메뉴 및 가상의 화재 상황별 화면을 출력하되, 상기 컨트롤러와 연결설치되어 상기 컨트롤러부터 입력되는 입력신호에 따라 상기 디스플레이부에 출력되는 화면을 제어하는 제어장치; 및 상기 컨트롤러의 위치와 방향을 추적하는 보조카메라;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 컨트롤러는 노즐형으로 이루어지되, 사용자가 파지 가능한 소정 길이로 이루어지는 노즐몸체; 상기 노즐몸체의 전방에 회전 가능하게 결합되는 회전체; 상기 보조카메라를 통해 상기 컨트롤러의 위치와 방향을 추적할 수 있도록 가이드하는 마커; 상기 회전체의 회전을 감지하여 마이크로컨트롤유닛(MCU)에 전달하는 회전감지센서; 상기 컨트롤러 조작을 통해 가상의 화재 상황별 화면에 물을 분사시 수압에 의한 진동이나 충격을 느낄 수 있도록 진동을 생성하는 진동모터; 가상의 화재 상황별 화면상으로 분사되는 물의 수압을 조절하는 수압조절레버; 상기 수압조절레버의 위치를 감지하여 마이크로컨트롤유닛(MCU)에 전달하는 레버위치감지센서; 상기 컨트롤러의 이동을 감지하여 마이크로컨트롤유닛(MCU)에 전달하는 모션센서; 사용자의 방향입력과 선택입력을 마이크로컨트롤유닛(MCU)에 전달하는 조작버튼부; 유선 또는 무선 통신을 이용하여 상기 제어장치와 통신하는 통신수단; 상기 회전감지센서, 레버위치감지센서, 모션센서로부터 입력되는 센서입력값 및 상기 조작버튼부의 입력값을 상기 제어장치로 전달하는 마이크로컨트롤유닛(MCU);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 컨트롤러는 소화기형으로 이루어지되, 소화기몸체; 상기 소화기몸체의 상부에 결합되어 가상의 화재 상황별 화면에 내용물을 분사시키며, 상기 보조카메라를 통해 상기 컨트롤러의 위치와 방향을 추적할 수 있도록 가이드하는 마커와 상기 컨트롤러의 이동을 감지하여 마이크로컨트롤유닛(MCU)에 전달하는 모션센서로 이루어지는 노즐부; 가상 기압 상태를 표시하는 기압계와, 마이크로컨트롤유닛(MCU)에 의해 제어되어 기압계 바늘을 움직이게하는 구동부와, 상기 노즐부를 통한 내용물의 분사를 제어하는 분사레버와, 상기 분사레버의 조작을 차단하는 안전핀과, 상기 안전핀이 꼽혀있는지 유무와 상기 분사레버의 조작상태를 감지하여 마이크로컨트롤유닛(MCU)에 전달하는 안전핀감지센서와, 유선 또는 무선 통신을 이용하여 상기 제어장치와 통신하는 통신수단과, 상기 모션센서 및 안전핀감지센서로부터 입력되는 센서입력값을 상기 제어장치로 전달하는 마이크로컨트롤유닛(MCU)으로 이루어지는 분사작동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 컨트롤러의 보정은 기설정해 놓은 기준방향과 상기 제어장치가 인식하고 있는 인식방향과 상기 컨트롤러의 실제방향을 일치시킴으로써 이루어지되, 상기 컨트롤러의 방향을 기설정해 놓은 기준방향과 일치시킨 상태에서 컨트롤러의 버튼을 조작하여 상기 기준방향, 인식방향, 실제방향을 일치하는 상태로 리셋시키는 방법과, 상기 컨트롤러를 상기 거치대에 올려놓을시 상기 컨트롤러의 초기방향 및 위치를 보정하는 리셋버튼이 조작됨에 따라 상기 기준방향, 인식방향, 실제방향을 일치하는 상태로 리셋시키는 방법과, 상기 제어장치에 설치된 프로그램 상에서 각 단계 시작시 사용자 안내를 통해 상기 컨트롤러가 상기 기준방향을 향하도록 유도한 후, 상기 기준방향, 인식방향, 실제방향을 일치하는 상태로 리셋시키는 방법 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이상 상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 화재 발생 상황을 가상현실로 구성하고, 상황별 화재 발생에 따른 진압과정을 사용자의 동작인식을 통해 체험하도록 구성함으로써, 훈련 중 인명피해가 발생할 우려가 없을 뿐만 아니라, 화재 현장과 유사한 환경에서 안전하게 화재 진압훈련이 가능하게 되므로, 실제 화재 발생시 당황하지 않고 신속하게 대처할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상현실 소방체험 시스템의 구성도.
도 2 및 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상현실 소방체험 시스템의 노즐형 컨트롤러의 구성도.
도 4 및 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상현실 소방체험 시스템의 주방화재 진압훈련과정을 보인 설명도.
도 6 및 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상현실 소방체험 시스템의 아파트화재 진압훈련과정을 보인 설명도.
도 8 내지 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상현실 소방체험 시스템의 아파트화재 대피훈련과정을 보인 설명도.
도 11 내지 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상현실 소방체험 시스템의 지하철화재 대피훈련과정을 보인 설명도.
도 14는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 가상현실 소방체험 시스템의 구성도.
도 15는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상현실 소방체험 시스템의 소화기형 컨트롤러의 구성도.
도 16은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상현실 소방체험 시스템의 투척 소화기형 컨트롤러의 구성도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상현실 소방체험 시스템의 구성도이고, 도 2 및 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상현실 소방체험 시스템의 컨트롤러의 구성도이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상현실 소방체험 시스템은 헤드 마운티드 디스플레이(100), 메인카메라(200), 컨트롤러(300), 거치대(400), 제어장치(500), 보조카메라(600)가 포함된다.
상기 헤드 마운티드 디스플레이(HMD, 'Head Mounted Display')(100)는 사용자 머리에 착용되며, 소방 훈련 상황별 메뉴 및 가상의 화재 상황별 화면을 출력하는 것으로서, 사용자가 화재진압훈련 또는 대피훈련 등이 가능하도록 제어장치(500)로부터 제공되는 입체 영상을 제공하는데, 후술할 메인카메라(200)를 통한 위치 추적이 용이하도록 마커가 구비될 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 헤드 마운티드 디스플레이(100)는 공지기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 헤드 마운티드 디스플레이(100)를 대체하여 사용자의 전방에 위치하는 디스플레이부(800)를 통해 소방 훈련 상황별 메뉴 및 가상의 화재 상황별 화면을 출력하도록 구성하는 것도 가능하다.
상기 메인카메라(200)는 사용자의 입체 영상을 촬영하며, 상기 헤드 마운티드 디스플레이(100)의 위치를 추적하는 것으로서, 상기 헤드 마운티드 디스플레이(100)에 구비되는 마커를 인식하여 대피시 자세가 올바른지 체크하여 피드백을 줄 수 있다.
예를 들어, 상기 헤드 마운티드 디스플레이(100)의 마커인식을 통해 머리 위치의 높이를 인식하여 머리의 높이가 기준치보다 높을 경우, 화재 대피시 낮은 자세로 대피하도록 화면에 메세지를 표시하고 경고음을 통해 알려 줄 수 있다.
상기 컨트롤러(300)는 상기 헤드 마운티드 디스플레이(100)를 통해 출력되는 화면상의 화재 상황에 따른 화재 진압을 진행하는 것으로서, 노즐형, 소화기형, 투척소화기형으로 구성될 수 있다.
먼저, 노즐형 컨트롤러는 사용자가 파지 가능한 소정 길이로 이루어지는 노즐몸체(310)와, 상기 노즐몸체(310)의 전방에 회전 가능하게 결합되는 회전체(315)와, 보조카메라(600)를 통해 상기 컨트롤러(300)의 위치와 방향을 추적할 수 있도록 가이드하는 마커(320)와, 상기 회전체(315)의 회전을 감지하여 마이크로컨트롤유닛(MCU)(360)에 전달하는 회전감지센서(325)와, 상기 컨트롤러(300) 조작을 통해 가상의 화재 상황별 화면에 물을 분사시 수압에 의한 진동이나 충격을 느낄 수 있도록 진동을 생성하는 진동모터(330)와, 가상의 화재 상황별 화면상으로 분사되는 물의 수압을 조절하는 수압조절레버(335)와, 상기 수압조절레버(335)의 위치를 감지하여 마이크로컨트롤유닛(MCU)(360)에 전달하는 레버위치감지센서(340)와, 상기 컨트롤러(300)의 이동을 감지하여 마이크로컨트롤유닛(MCU)(360)에 전달하는 모션센서(345)와, 사용자의 방향입력과 선택입력을 마이크로컨트롤유닛(MCU)(360)에 전달하는 조작버튼부(350)와, 유선 또는 무선 통신을 이용하여 제어장치(500)와 통신하는 통신수단(355)과, 상기 회전감지센서(325), 레버위치감지센서(340), 모션센서(345)로부터 입력되는 센서입력값 및 상기 조작버튼부(350)의 입력값을 제어장치(500)로 전달하는 마이크로컨트롤유닛(MCU)(360)으로 구성된다.
한편, 소화기형 컨트롤러는 도 15에 도시된 바와 같이, 소화기몸체(370), 내용물을 분사하는 노즐부(380) 및 노즐부(380)를 통한 분사를 제어하는 분사작동부(390)를 포함하는데, 상기 노즐부(380)는 상기 소화기몸체(370)의 상부에 결합되어 가상의 화재 상황별 화면에 내용물을 분사시키되, 보조카메라(600)를 통해 컨트롤러(300)의 위치와 방향을 추적할 수 있도록 가이드하는 마커(381)와, 컨트롤러(300)의 이동을 감지하여 마이크로컨트롤유닛(MCU)(395)에 전달하는 모션센서(382)로 구성되며, 상기 분사작동부(390)는 가상 기압 상태를 표시하는 기압계(391)와, 마이크로컨트롤유닛(MCU)(395)에 의해 제어되어 기압계 바늘을 움직이게하는 구동부(미도시)와, 상기 노즐부(380)를 통한 내용물의 분사를 제어하는 분사레버(392)와, 상기 분사레버(392)의 조작을 차단하는 안전핀(393)과, 상기 안전핀(393)이 꼽혀있는지 유무와 상기 분사레버(392)의 조작상태를 감지하여 마이크로컨트롤유닛(MCU)(395)에 전달하는 안전핀감지센서(394)와, 유선 또는 무선 통신을 이용하여 상기 제어장치와 통신하는 통신수단(미도시)과, 상기 모션센서(382) 및 안전핀감지센서(394)로부터 입력되는 센서입력값을 제어장치(500)로 전달하는 마이크로컨트롤유닛(MCU)(395)으로 구성된다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 소화기형 컨트롤러는 노즐부(380)와 분사작동부(390)의 위치와 방향을 각각 추적할 수 있도록 구성할 수 있는데, 이 경우, 노즐부(380)와 분사작동부(390)에 각각 마커(381,399) 및 모션센서(382,399)가 별도로 구비되어야 한다.
노즐부(380)와 분사작동부(390)의 위치와 방향을 각각 추적할 경우, 노즐부(380)에 구비되는 마커(381)는 노즐부(380)의 위치와 방향을 추적하기 위한 용도로 사용되며, 분사작동부(390)에 구비되는 마커(399)는 분사작동부(390)의 위치와 방향을 추적하기 위한 용도로 사용된다.
또한, 노즐부(380)에 구비되는 모션센서(382)는 노즐부(380)의 이동을 감지하기 위한 용도로 사용되며, 분사작동부(390)에 구비되는 모션센서(398)는 분사작동부(390)의 이동을 감지하기 위한 용도로 사용된다.
한편, 투척 소화기형 컨트롤러는 도 16에 도시된 바와 같이, 사용자가 파지하여 투척 가능한 정도의 크기로 이루어지는 소화기몸체(370)와, 상기 소화기몸체(370)의 상단과 하단에 위치하여 보조카메라(600)를 통해 컨트롤러(300)의 위치와 방향을 추적할 수 있도록 가이드하는 마커(381)와, 컨트롤러(300)의 이동을 감지하여 마이크로컨트롤유닛(MCU)(395)에 전달하는 모션센서(382)와, 유선 또는 무선 통신을 이용하여 제어장치와 통신하는 통신수단(미도시)과, 상기 모션센서(382)로부터 입력되는 센서입력값을 제어장치(500)로 전달하는 마이크로컨트롤유닛(MCU)(395)과, 상기 소화기몸체(370)의 하단을 지지하는 받침대(396)와, 상기 소화기몸체(370)가 받침대(396)에 지지된 상태로 위치하도록 고정시키는 지지부(397)로 구성된다.
상기 거치대(400)는 상기 컨트롤러(300)가 거치되는 것으로서, 상기 컨트롤러(300)의 거치시에 상기 컨트롤러(300)의 초기방향 및 위치를 보정하도록 리셋버튼(410)이 구비되는 것이 바람직하다.
상기 거치대(400)는 컨트롤러(300)가 거치된 상태에서 정면을 향하도록 방향성을 제공하게 되는데, 상기 제어장치(500)에서는 상기 컨트롤러(300)가 거치대(400)에 거치된 상태가 기준방향임을 설정하여 컨트롤러(300)의 위치, 방향 등의 보정을 진행할 수 있다.
상기 제어장치(500)는 상기 헤드 마운티드 디스플레이(100)에 소방 훈련 상황별 메뉴 및 가상의 화재 상황별 화면을 출력하며, 상기 컨트롤러(300)와 통신수단(355)을 통해 연결설치되어 상기 컨트롤러(300)부터 입력되는 입력신호에 따라 상기 헤드 마운티드 디스플레이(100)에 출력되는 화면을 제어하는 것으로서, 본 발명에 있어서, 상기 제어장치(500)는 컨트롤러(300)의 초기 방향 및 위치에 대한 보정작업을 진행하는 것이 특징이다.
상기 컨트롤러(300)에 구비된 모션센서(345)는 절대적인 위치, 각도값에 대한 정보가 없기 때문에 오차값들이 누적되어 부정확한 위치와 각도값을 제어장치(500)로 전송할 수 있다. 따라서, 실제 컨트롤러(300)의 방향 및 위치와 제어장치(500)가 인식하고 있는 방향 및 위치간에 차이가 발생할 수 있는데, 제어장치(500)에 기설정해 놓은 기준방향과 상기 제어장치(500)가 인식하고 있는 컨트롤러(300)의 인식방향과 상기 컨트롤러(300)의 실제방향을 일치시킴으로써 컨트롤러(300)의 보정이 가능하게 된다.
제어장치(500)를 이용한 컨트롤러(300)의 보정은 아래와 같은 방법으로 이루어질 수 있는데, 첫째, 컨트롤러(300)의 방향을 기설정해 놓은 기준방향과 일치시킨 상태에서 컨트롤러(300)의 조작버튼부(350)를 조작하여 상기 기준방향, 인식방향, 실제방향을 일치하는 상태로 리셋시키는 방법과, 둘째, 컨트롤러(300)를 거치대(400)에 올려놓을시 컨트롤러(300)의 초기방향 및 위치를 보정하는 리셋버튼(410)이 조작됨에 따라 상기 기준방향, 인식방향, 실제방향을 일치하는 상태로 리셋시키는 방법과, 마지막으로, 제어장치(500)에 설치된 프로그램 상에서 각 단계 시작시 사용자 안내를 통해 컨트롤러(300)가 상기 기준방향을 향하도록 유도한 후, 상기 기준방향, 인식방향, 실제방향을 일치하는 상태로 리셋시키는 방법으로 이루어질 수 있다.
한편, 보조카메라(600)를 이용하여 컨트롤러(300)의 마커(320)를 인식함으로써, 미리 알고 있는 보조카메라(600)의 위치에 대한 컨트롤러(300)의 상대적인 위치를 알 수 있는데, 이를 이용하여 제어장치(500)가 인식하고 있는 인식방향을 보정하는 것도 가능하다.
제어장치(500)에서는 보조카메라(600)를 통하여 취득한 영상을 OpenCV나 ARTool kit 같은 소프트웨어 라이브러리를 활용 하여 처리함으로써, 상기 컨트롤러(300)에 구비되는 마커(320)의 인식이 가능하며, 이로 인하여, 컨트롤러(300)의 회전과 위치를 추정 할 수 있는데, 여러대의 카메라를 사용하여 마커나 사용자의 동작을 인식할 경우, 카메라간의 상대적인 위치와 방향을 알기 위해 하나의 마커를 기준점으로 사용할 수 있다.
OpenCV등의 소프트웨어 라이브러리를 사용하면 지정된 마커에 대한 카메라의 상대적인 위치와 각도를 가져올 수 있는데, 이를 활용하여 여러대의 카메라를 하나의 기준 마커에 대해서 위치와 회전 상태를 알 수 있으며 이렇게 획득된 정보를 활용하여 다른 마커들의 위치를 좀 더 정확하게 추정할 수 있게 된다.
상기 보조카메라(600)는 상기 컨트롤러(300)의 위치와 방향을 추적하는 것으로서, 일반 또는 3D카메라로 구성될 수 있다. 상기 보조카메라(600)는 제어장치(500)에서 컨트롤러(300)의 마커(320)를 이용하여 컨트롤러(300)의 동작을 추적하는 것을 가능하게 한다.
한편, 본 발명의 소방체험 시스템은 실제현장과 같은 느낌을 주도록 알람벨, 소방호스, 수압밸브 등이 구비된 소화전(700)이 구비될 수 있다.
이하에서는 도 4 내지 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상현실 소방체험 시스템의 화재 진압훈련과정을 설명하기로 한다. 도 4 내지 7을 참조하면, 진압, 대피 등이 표시된 메뉴 화면에서 주방화재 진압 또는 아파트화재 진압을 선택할 경우, 사용자 선택 장소에 대한 화재 진압훈련이 시작되는데, "○○에서 발생한 화재를 진압하세요"라는 안내 멘트 또는 메시지와 함께 화재 진압 미션 완료를 위한 타임이 표시되며, 사용자는 컨트롤러(300)의 조작을 통해 화재 진압훈련을 진행하게 된다.
이때, 사용자는 화재발생구역으로 컨트롤러(300)를 이동시킨 후, 수압조절레버(335)를 조작함으로써, 화재진압훈련을 진행할 수 있으며, 화재진압이 완료될 경우, '미션완료'란 안내 멘트 또는 메시지가 출력된다.
이하에서는 도 8 내지 10을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상현실 소방체험 시스템의 아파트화재 대피훈련과정을 설명하기로 한다. 도 8 내지 10을 참조하면, 먼저, 진압, 대피 등이 표시된 메뉴 화면에서 아파트화재 대피를 선택할 경우, 아파트에서 화재발생시 대피요령을 숙지할 수 있는 대피훈련이 시작되는데, 화재 대피 미션 완료를 위한 타임화면과 함께 "담요를 습득하세요" -> "담요를 물에 가지고 가세요" -> "완강기 또는 계단으로 이동하세요" 라는 안내 멘트 또는 메시지가 순차적으로 출력된다. 이때, 사용자의 이동 방향을 안내하는 표시부가 함께 출력되어 사용자의 이동을 가이드하게 되며, 대피가 완료될 경우, '미션완료'란 안내 멘트 또는 메시지가 출력된다.
이하에서는 도 11 내지 13을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상현실 소방체험 시스템의 지하철화재 대피훈련과정을 설명하기로 한다. 도 11 내지 13을 참조하면, 먼저, 진압, 대피 등이 표시된 메뉴 화면에서 지하철화재 대피를 선택할 경우, 지하철에서 화재발생시 대피요령을 숙지할 수 있는 대피훈련이 시작되는데, 화재 대피 미션 완료를 위한 타임화면과 함께 "구호용품으로 가세요" -> "지하철 밖으로 이동하세요" 라는 안내 멘트 또는 메시지가 순차적으로 출력된다. 이때, 사용자의 이동 방향을 안내하는 표시부가 함께 출력되어 사용자의 이동을 가이드하게 되며, 대피가 완료될 경우, '미션완료'란 안내 멘트 또는 메시지가 출력된다.
상기와 같은 대피 훈련시에는 전술한 바와 같이, 메인카메라(200)를 통해 촬영된 영상에서 헤드 마운티드 디스플레이(100)에 구비되는 마커를 인식하여 대피시 자세가 올바른지 체크하여 피드백을 줄 수 있는데, 예를 들어, 상기 헤드 마운티드 디스플레이(100)의 마커인식을 통해 머리 위치의 높이를 인식하여 머리의 높이가 기준치보다 높을 경우, 화재 대피시 낮은 자세로 대피하도록 화면에 메세지를 표시하고 경고음을 통해 알려 줄 수 있다.
도면과 명세서에서 최적 실시 예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 헤드 마운티드 디스플레이
200: 메인카메라
300: 컨트롤러 310: 노즐몸체
315: 회전체 320: 마커
325: 회전감지센서 330: 진동모터
335: 수압조절레버 340: 레버위치감지센서
345: 모션센서 350: 조작버튼부
355: 통신수단 360: 마이크로컨트롤유닛(MCU)
370: 소화기몸체 380: 노즐부
381: 마커 382: 모션센서
390: 분사작동부 391: 기압계
392: 분사레버 393: 안전핀
394: 안전핀감지센서 395: 마이크로컨트롤유닛(MCU)
396: 받침대 397: 지지부
398: 모션센서 399: 마커
400: 거치대 410: 리셋버튼
500: 제어장치 600: 보조카메라
700: 소화전 800: 디스플레이부

Claims (5)

  1. 사용자 머리에 착용되며, 소방 훈련 상황별 메뉴 및 가상의 화재 상황별 화면을 출력하는 헤드 마운티드 디스플레이;
    상기 헤드 마운티드 디스플레이의 위치를 추적하는 메인카메라;
    상기 헤드 마운티드 디스플레이를 통해 출력되는 화면상의 화재 상황에 따른 화재 진압을 진행하는 컨트롤러;
    상기 컨트롤러가 거치되되, 상기 컨트롤러의 거치시에 상기 컨트롤러의 초기방향 및 위치를 보정하도록 리셋버튼이 구비되는 거치대;
    상기 헤드 마운티드 디스플레이에 소방 훈련 상황별 메뉴 및 가상의 화재 상황별 화면을 출력하되, 상기 컨트롤러와 연결설치되어 상기 컨트롤러부터 입력되는 입력신호에 따라 상기 헤드 마운티드 디스플레이에 출력되는 화면을 제어하는 제어장치; 및
    상기 컨트롤러의 위치와 방향을 추적하는 보조카메라;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실 소방체험 시스템.
  2. 소방 훈련 상황별 메뉴 및 가상의 화재 상황별 화면을 출력하는 디스플레이부;
    상기 디스플레이부를 통해 출력되는 화면상의 화재 상황에 따른 화재 진압을 진행하는 컨트롤러;
    상기 컨트롤러가 거치되되, 상기 컨트롤러의 거치시에 상기 컨트롤러의 초기방향 및 위치를 보정하도록 리셋버튼이 구비되는 거치대;
    상기 디스플레이부에 소방 훈련 상황별 메뉴 및 가상의 화재 상황별 화면을 출력하되, 상기 컨트롤러와 연결설치되어 상기 컨트롤러부터 입력되는 입력신호에 따라 상기 디스플레이부에 출력되는 화면을 제어하는 제어장치; 및
    상기 컨트롤러의 위치와 방향을 추적하는 보조카메라;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실 소방체험 시스템.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 컨트롤러는 노즐형으로 이루어지되,
    사용자가 파지 가능한 소정 길이로 이루어지는 노즐몸체;
    상기 노즐몸체의 전방에 회전 가능하게 결합되는 회전체;
    상기 보조카메라를 통해 상기 컨트롤러의 위치와 방향을 추적할 수 있도록 가이드하는 마커;
    상기 회전체의 회전을 감지하여 마이크로컨트롤유닛(MCU)에 전달하는 회전감지센서;
    상기 컨트롤러 조작을 통해 가상의 화재 상황별 화면에 물을 분사시 수압에 의한 진동이나 충격을 느낄 수 있도록 진동을 생성하는 진동모터;
    가상의 화재 상황별 화면상으로 분사되는 물의 수압을 조절하는 수압조절레버;
    상기 수압조절레버의 위치를 감지하여 마이크로컨트롤유닛(MCU)에 전달하는 레버위치감지센서;
    상기 컨트롤러의 이동을 감지하여 마이크로컨트롤유닛(MCU)에 전달하는 모션센서;
    사용자의 방향입력과 선택입력을 마이크로컨트롤유닛(MCU)에 전달하는 조작버튼부;
    유선 또는 무선 통신을 이용하여 상기 제어장치와 통신하는 통신수단;
    상기 회전감지센서, 레버위치감지센서, 모션센서로부터 입력되는 센서입력값 및 상기 조작버튼부의 입력값을 상기 제어장치로 전달하는 마이크로컨트롤유닛(MCU);을 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실 소방체험 시스템.
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 컨트롤러는 소화기형으로 이루어지되,
    소화기몸체;
    상기 소화기몸체의 상부에 결합되어 가상의 화재 상황별 화면에 내용물을 분사시키며, 상기 보조카메라를 통해 상기 컨트롤러의 위치와 방향을 추적할 수 있도록 가이드하는 마커와 상기 컨트롤러의 이동을 감지하여 마이크로컨트롤유닛(MCU)에 전달하는 모션센서로 이루어지는 노즐부;
    가상 기압 상태를 표시하는 기압계와, 마이크로컨트롤유닛(MCU)에 의해 제어되어 기압계 바늘을 움직이게하는 구동부와, 상기 노즐부를 통한 내용물의 분사를 제어하는 분사레버와, 상기 분사레버의 조작을 차단하는 안전핀과, 상기 안전핀이 꼽혀있는지 유무와 상기 분사레버의 조작상태를 감지하여 마이크로컨트롤유닛(MCU)에 전달하는 안전핀감지센서와, 유선 또는 무선 통신을 이용하여 상기 제어장치와 통신하는 통신수단과, 상기 모션센서 및 안전핀감지센서로부터 입력되는 센서입력값을 상기 제어장치로 전달하는 마이크로컨트롤유닛(MCU)으로 이루어지는 분사작동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실 소방체험 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨트롤러의 보정은 기설정해 놓은 기준방향과 상기 제어장치가 인식하고 있는 인식방향과 상기 컨트롤러의 실제방향을 일치시킴으로써 이루어지되,
    상기 컨트롤러의 방향을 기설정해 놓은 기준방향과 일치시킨 상태에서 컨트롤러의 버튼을 조작하여 상기 기준방향, 인식방향, 실제방향을 일치하는 상태로 리셋시키는 방법과,
    상기 컨트롤러를 상기 거치대에 올려놓을시 상기 컨트롤러의 초기방향 및 위치를 보정하는 리셋버튼이 조작됨에 따라 상기 기준방향, 인식방향, 실제방향을 일치하는 상태로 리셋시키는 방법과,
    상기 제어장치에 설치된 프로그램 상에서 각 단계 시작시 사용자 안내를 통해 상기 컨트롤러가 상기 기준방향을 향하도록 유도한 후, 상기 기준방향, 인식방향, 실제방향을 일치하는 상태로 리셋시키는 방법 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가상현실 소방체험 시스템.
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