KR20190092726A - 스마트 화재감지장치 - Google Patents

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KR20190092726A
KR20190092726A KR1020180011818A KR20180011818A KR20190092726A KR 20190092726 A KR20190092726 A KR 20190092726A KR 1020180011818 A KR1020180011818 A KR 1020180011818A KR 20180011818 A KR20180011818 A KR 20180011818A KR 20190092726 A KR20190092726 A KR 20190092726A
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Abstract

단독형 화재경보기에 무선 애드혹 네트워크(Ad hoc network) 모듈을 결합하여 기기 간에 화재 정보를 실시간으로 공유하도록 함으로써, 심야 및 부재시에도 화재발생사실을 실시간 통보하고, 정확한 발화위치 확인으로 신속한 대피가 이루어지도록 한 스마트 화재감지장치에 관한 것으로서, 화재를 감지하는 화재감지모듈, 감시 영상과 음성 정보 및 발화 위치정보를 획득하는 센서모듈, 화재감지모듈에 의해 화재가 감지되면, 상기 센서 모듈을 통해 발화 위치 정보와 감시 영상 및 음성 정보를 획득하고, 획득한 발화 위치 정보와 감시 영상과 음성 정보 및 화재 감지 정보를 조합하여 화재발생정보를 생성하고, 생체모방 애드혹 네트워크 알고리즘을 이용하여 화재발생정보를 주변 스마트 화재감지기에 무선 전파하도록 제어하며, 주변에서 전파된 화재발생정보를 수신하여 화재 경보를 발생하는 화재정보 공유수단 및 화재정보 공유수단으로부터 생성된 화재발생정보를 무선으로 전송하고, 무선으로 수신한 화재발생정보는 수신하여 화재정보 공유수단에 전달하는 관제 모듈을 포함하여 스마트 화재감지장치를 구현한다.

Description

스마트 화재감지장치{Smart fire detector}
본 발명은 스마트 화재감지장치에 관한 것으로, 특히 단독형 화재경보기에 무선 애드혹 네트워크(Ad-hoc network) 모듈을 결합하여 기기 간에 화재 정보를 실시간으로 공유하도록 함으로써, 심야 및 부재시에도 화재발생사실을 실시간 통보하고, 정확한 발화위치 확인으로 신속한 대피가 이루어지도록 한 스마트 화재감지장치에 관한 것이다.
일반적으로 건물에는 화재시 인명 피해를 줄이기 위해 화재 경보 시스템이 설치되어 있다. 화재 경보 시스템은 화재에 의해 발생하는 열, 연기, 화염 등을 감지하는 화재 감지기를 통해 자동으로 화재를 발견하거나 화재 발견자에 의해 소정의 발신기가 조작된 경우, 경종, 사이렌 또는 표시등과 같은 경보장치를 통해 건물 내의 관계자 또는 거주자에게 경보를 발생하는 시스템이다.
자동화재 탐지설비는 화재의 초기현상을 자동으로 탐지하여 당해 소방대상물의 관계자에게 화재의 발생을 통보하여 주는 수단이다. 자동화재 탐지설비가 직접적인 소화 활동을 하는 것은 아니지만, 화재의 조기 발견에 의하여 초기 소화를 유효하게 할 수 있도록 유용한 정보를 제공하여 줌으로써 화재의 확대를 최소한으로 저지시킨다.
탐지설비에 사용되는 화재 감지기는 감지 원리에 따라 다양한 데, 정온식감지기는 대부분이 기계식 바이메탈방식의 구조로 되어 있으며, 차동식 감지기는 밀봉된 기구속에서 외부 열로 인한 내부의 팽창압력을 이용하기 때문에, 실제 화재가 발생하였을 경우, 느린 반응속도로 인해 감지 시간이 지연이 되는 단점이 있다.
한편, 화재감지기는 독립적으로 설치되어 단독으로 동작하는 단독형 경보기와 여러 시스템이 연동하는 건물용 경보 시스템으로 구현된다.
건물 내 화재 발생 시 통신 기능이 없는 단독형 경보기는 외부에 화재사실을 알 수 없어 화재대피 시간의 낭비를 유발하는 단점이 있으며, 건물용 경보 시스템은 건물공사시 별도의 전원, 배선공사를 함께해야 하므로 공사기간이 많이 소요되고, 공사 비용도 많이 소요되며, 메인 경보기를 통해서만 화재발생 경보를 제한적으로 수행하는 단점이 있다.
따라서 이러한 단독형 경보기나 경보 시스템으로부터 발생하는 제반 문제들을 해결하기 위해서 경보기에 통신 기능을 부여한 스마트 화재감지기가 제안되고 있으며, 하기의 <특허문헌 1> 내지 <특허문헌 4> 에도 종래에 제안된 스마트 화재감지기가 개시되어 있다.
<특허문헌 1> 에 개시된 종래기술은 특정 구역 내의 화재 발생을 감지하는 센서, 특정 구역 내의 영상을 촬영하는 카메라, 미리 등록된 단말과 통신하는 통신모듈 및 센서, 카메라, 통신모듈의 신호 처리 및 제어를 수행하는 제어유닛을 포함하며, 제어유닛은 센서에서 화재 발생이 감지될 경우, 통신모듈을 통해 단말에 영상 호를 호출하며, 단말에서 영상 호를 응답할 경우, 카메라를 통해 촬영된 영상을 단말로 전송한다. 이러한 구성을 통해 화재 감지기와 특정 시스템의 연동이 필요없는 화재 감지기를 제공할 수 있으며, 통신 모듈 및 카메라를 포함하여 화재 감지 시, 화재 발생 영역의 영상을 감지기와 단말의 영상호 통화를 통해 사용자 단말로 실시간 전송함으로써 사고 발생 유무의 파악 및 차후 대응을 신속하게 처리할 수 있다.
또한, <특허문헌 2> 에 개시된 감지기와 발신기, 카메라를 구비하고, 유무선 네트워크를 통해 하위단계의 유닛 및 상위단계의 감지시스템과 연결되어 데이터를 송수신할 수 있도록 하는 유무선 네트워크를 통한 사물인터넷 기반의 자동화재감지시스템을 제공한다. 이러한 구성을 통해, 지하터널이나 지하상가 등과 같이 유선 네트워크를 설치하기 어려운 지역에서도 안정적인 화재 감지시스템을 구축할 수 있고, 감지기 연결수단 및 게이트웨이 역할을 동시에 하는 제2 원격유닛을 적절하게 설치함으로써 장비의 효율적인 운용이 가능해지게 된다.
또한, <특허문헌 3> 에 개시된 종래기술은 건물 내 설치되어 화재 발생 여부를 감지한 후 화재발생신호를 발생하는 복수의 화재 감지기, 복수의 화재 감지기로부터 화재발생신호를 수신하고, 수신한 화재발생신호를 분석하여 화재발생지점과 화재발생시점을 확인한 후 화재발생지점에 설치된 소방설비들을 제어하는 화재제어신호를 발생하며, 동작제어명령에 따른 해당 기기의 동작 정보 또는 자체 수신기 동작 정보를 수집하여 분석하는 화재 수신기, 화재 감지기별로 설치되고, 화재감지기에 유무선 통신 기능을 포함하는 어댑터를 설치하고, 네트워크 기반의 화재 수신기를 구현하여 화재 발생시 위치 파악이나 초기 화재 진압이 용이하도록 한다.
대한민국 공개특허 10-2016-0054251(2016.05.16. 공개)(스마트 화재 감지기) 대한민국 등록특허 10-1665407(2016.10.13. 공고)(유무선 네트워크를 통한 사물인터넷 기반의 자동화재감지시스템) 대한민국 등록특허 10-1697935(2017.02.01. 공고)(스마트 화재 관리 시스템)
그러나 상기와 같은 종래기술은 화재감지기에 통신 모듈을 부여하여, 다른 시스템(예들 들어, 관리 시스템)으로 화재 발생 신호를 전송하는 것은 가능하나, 주변의 다른 화재감지기와 화재발생정보를 공유하는 것은 어려워, 정확한 화재 위치를 다른 사람에게 신속하게 알리거나 화재로부터 신속하게 대피하는 것을 유도할 수 없는 단점이 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 단독형 화재경보기에 무선 애드혹 네트워크(Ad-hoc network) 모듈을 결합하여 기기 간에 화재 정보를 실시간으로 공유하도록 함으로써, 심야 및 부재시에도 화재발생사실을 실시간 통보하고, 정확한 발화위치 확인으로 신속한 대피가 이루어지도록 한 스마트 화재감지장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 스마트 화재감지장치는, 화재를 감지하는 화재감지모듈; 감시 영상 및 음성 정보를 획득하는 센서모듈; 상기 화재감지모듈에 의해 화재가 감지되면, 상기 센서 모듈을 통해 위치 정보와 감시 영상 및 음성 정보를 획득하고, 획득한 위치 정보와 감시 영상과 음성 정보 및 화재 감지 정보를 조합하여 화재발생정보를 생성하고, 생체모방형 애드혹 네트워크 알고리즘을 이용하여 상기 화재발생정보를 주변 스마트 화재감지기에 무선 전파하도록 제어하며, 수신한 화재발생정보로 화재 경보를 발생하는 화재정보 공유수단; 상기 화재정보 공유수단으로부터 생성된 화재발생정보를 무선으로 전송하고, 무선으로 수신한 화재발생정보는 수신하여 상기 화재정보 공유수단에 전달하는 관제 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 화재정보 공유수단은 GPS 모듈을 통해 획득한 위치 정보와 카메라를 통해 획득한 감시 영상 및 마이크를 통해 획득한 음성을 인터페이스하는 인터페이스부; 집단생태특성 기반 자가구성 라우팅 알고리즘을 탑재하고, 화재 발생시 주변 스마트 화재감지기와 멀티-홉을 하여 화재 정보를 라우팅하는 중앙처리장치(CPU); 상기 중앙처리장치와 연동하여 화재발생정보의 방송(브로드캐스팅)을 제어하며, 화재발생정보 수신시 화재 경보를 제어하고, 화재발생 위치정보 및 대피 경로정보를 제공해주는 시스템 컨트롤러; 상기 시스템 컨트롤러와 연동하여 망 동기를 제어하는 모뎀을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 인터페이스부는 카메라를 통해 획득한 감시 영상 및 운용 제어 정보를 인터페이스하는 이더넷; 디버그 정보를 인터페이스하는 UART; 마이크를 통해 입력된 음성 신호를 처리하고, 수신한 음성 신호를 처리하여 스피커로 송출하는 음성 코덱(CODEC); GPS 모듈을 통해 획득한 위치 정보를 인터페이스하는 GPS를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 중앙처리장치는 고정된 기반 망의 지원 없이 동적인 특성으로 화재발생정보를 송신 및 수신하도록 무선 애드혹 네트워크 기반으로 화재발생정보를 처리하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 시스템 컨트롤러는 외부로부터 화재발생정보를 수신한 경우, 등록된 사용자 모바일기기로 화재발생 위치정보 및 대비 경로정보를 전송해주는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 화재정보 공유수단은 외부 전원 및 외장 배터리 또는 내장 배터리로부터 공급되는 전원을 구동 전원으로 공급해주는 전원부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 관제 모듈은 상기 모뎀을 통해 전달된 화재발생정보를 무선 신호로 변환하고, 수신한 무선 신호는 신호 처리를 통해 데이터로 변환하는 무선신호 처리부; 상기 무선신호 처리부에서 처리된 무선신호 또는 수신한 미약한 무선신호를 증폭하는 증폭기; 상기 증폭기에서 증폭된 무선 화재발생정보를 무선으로 전송하고, 외부에서 전파된 무선 신호는 수신하여 상기 증폭기에 전달하는 안테나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 단독형 화재경보기에 무선 애드혹 네트워크(Ad-hoc network) 모듈을 결합하여 기기 간에 화재 정보를 실시간으로 공유하도록 함으로써, 심야 및 부재시에도 화재발생사실을 실시간 통보하고, 정확한 발화위치 확인으로 신속한 대피가 이루어지도록 도모해주는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 고정된 기반 망의 지원 없이 모든 스마트 화재감지기들이 동적인 특성으로 자율적이고 독립적인 네트워크로 화재발생정보를 공유할 수 있어, 어떤 상황에서도 화재발생정보의 전파와 대피 경로를 제공해주어 화재로부터 안전성을 확보해주는 효과도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 스마트 화재감지장치의 개략 구성도,
도 2는 도 1의 화재정보 공유수단 및 관제 모듈의 실시 예 블록 구성도,
도 3은 본 발명에 적용된 생체모방 라우팅 프로토콜의 예시도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스마트 화재감지장치의 동작을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스마트 화재감지장치의 개략 구성도로서, 화재감지모듈(100), 센서모듈(200), 화재정보 공유수단(300) 및 관제 모듈(400)을 포함하여 구성된다.
상기 화재감지모듈(100)은 화재를 감지하는 역할을 하는 것으로서, 직접적으로 화재를 감지하거나, 기존 설치된 화재 감지기와 연동하여 화재감지신호를 수신하는 방식으로 화재를 감지할 수 있다.
상기 센서 모듈(200)은 감시 영상 및 음성 정보를 획득하는 다수의 센서를 포함한다. 여기서 감시 영상은 카메라(IP 카메라)를 통해 획득하고, 음성은 마이크를 통해 획득하며, 수신한 음성은 스피커를 통해 송출한다.
또한, 상기 화재정보 공유수단(300)은 상기 화재감지모듈(100)에 의해 화재가 감지되면, 상기 센서 모듈(200)을 통해 위치 정보와 감시 영상 및 음성 정보를 획득하고, 획득한 위치 정보와 감시 영상과 음성 정보 및 화재 감지 정보를 조합하여 화재발생정보를 생성하며, 생체모방형 애드혹 네트워크(Ad-hoc Network) 알고리즘을 이용하여 상기 화재발생정보를 주변 스마트 화재감지기에 무선 전파하도록 제어하며, 수신한 화재발생정보로 화재 경보를 발생하는 역할을 한다.
상기 화재정보 공유수단(300)은 도 2에 도시한 바와 같이, 외부 전원 및 외장 배터리 또는 내장 배터리로부터 공급되는 전원을 구동 전원으로 공급해주는 전원부(310), GPS 모듈을 통해 획득한 위치 정보와 카메라를 통해 획득한 감시 영상 및 마이크를 통해 획득한 음성을 인터페이스 하는 인터페이스부(320), 집단생태특성 기반 자가구성 라우팅 알고리즘을 탑재하고, 화재 발생시 주변 스마트 화재감지기와 멀티-홉을 하여 화재 정보를 라우팅하는 중앙처리장치(CPU)(330), 상기 중앙처리장치(330)와 연동하여 화재발생정보의 방송(브로드캐스팅)을 제어하며, 화재발생정보 수신시 화재 경보를 제어하고, 화재발생 위치정보 및 대피 경로정보를 제공해주는 시스템 컨트롤러(340), 발생한 화재정보를 저장하거나 외부로부터 수신한 화재 정보를 저장하는 메모리(350), 상기 시스템 컨트롤러(340)와 연동하여 망 동기를 제어하는 모뎀(Modem, FPGA)(360)을 포함한다.
상기 인터페이스부(320)는 카메라를 통해 획득한 감시 영상 및 운용 제어 정보를 인터페이스하는 이더넷(Ethernet), 디버그 정보를 인터페이스하는 UART(Universal asynchronous receiver/transmitter), 마이크를 통해 입력된 음성 신호를 처리하고, 수신한 음성 신호를 처리하여 스피커로 송출하는 음성 코덱(CODEC), GPS 모듈을 통해 획득한 위치 정보를 인터페이스하는 GPS를 포함한다.
여기서 중앙처리장치(330)는 고정된 기반 망의 지원 없이 동적인 특성으로 화재발생정보를 송신 및 수신하도록 무선 애드혹 네트워크 기반으로 화재발생정보를 라우팅 처리하는 것이 바람직하다.
상기 시스템 컨트롤러(340)는 외부로부터 화재발생정보를 수신한 경우, 등록된 사용자 모바일기기로 화재발생 위치정보 및 대비 경로정보를 전송해주도록 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 관제 모듈(400)은 상기 화재정보 공유수단(300)으로부터 생성된 화재발생정보를 무선으로 전송하고, 무선으로 수신한 화재발생정보를 수신하여 상기 화재정보 공유수단(300)에 전달하는 역할을 한다.
이러한 관제 모듈(400)은 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 모뎀(360)을 통해 전달된 화재발생정보를 무선 신호로 변환하고, 수신한 무선 신호는 신호 처리를 통해 데이터로 변환하는 무선신호 처리부(401), 상기 무선신호 처리부(401)에서 처리된 무선신호 또는 수신한 미약한 무선신호를 증폭하는 증폭기(402), 상기 증폭기(402)에서 증폭된 무선 화재발생정보를 무선으로 전송하고, 외부에서 전파된 무선 신호는 수신하여 상기 증폭기(402)에 전달하는 안테나(403)를 포함한다.
상기 안테나(403)는 ISM 밴드를 지원하는 안테나로서, 900KHz 주파수를 무선으로 송신하고, 외부에서 송신된 무선 신호는 수신하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성된 스마트 화재감지장치의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 스마트 화재감지장치를 특정 위치에 설치하고, 전원부(310)를 이용하여 구동용 전원을 공급하여 화재감지를 시작하도록 한다. 여기서 전원 공급을 위한 전원 스위치가 별도로 마련된 것으로 가정한다. 전원 스위치가 온 상태가 되면, 전원부(310)는 외부 전원 또는 외장 배터리 또는 내장 배터리로부터 공급되는 전원을 적절하게 변환하여 구동용 전원을 공급해준다. 외부 전원이 있으면 외부 전원으로 구동 전원을 공급해주고, 동시에 내장 배터리를 충전하는 것이 바람직하다. 내장 배터리는 충전 및 방전할 수 있는 이차전지를 이용하거나, 충전된 전원을 방전만 하는 일차전지를 이용할 수 있다. 일차전지를 이용하는 경우 충전을 불가능하다.
화재 감지 동작을 시작하면, 화재감지모듈(100)은 자체적으로 구비된 화재감지기를 이용하여 화재를 감지하거나, 기존 설치된 화재감지기와 연동을 통해 화재감지신호를 수신하여 화재를 감지할 수 있다. 화재가 감지되면 화재감지신호를 상기 화재정보 공유수단(300)에 전달한다.
상기 화재정보 공유수단(300)은 화재감지신호가 발생하면, 스피커를 통해 화재 발생에 대해 경보가 발생하도록 한다. 이러한 화재 경보음에 의해 주변에 위치한 사람들은 화재 발생을 실시간으로 인지할 수 있게 된다.
아울러 상기 화재정보 공유수단(300)은 화재감지신호가 발생하면, 인터페이스부(320)를 통해, 감시 영상, 음성, GPS를 통한 발화 위치 정보 등을 수집한다. 이어, 수집한 화재발생신호, 감시 영상, 음성, 발화위치정보를 중앙처리장치(330)로 전달한다.
상기 중앙처리장치(330)는 상기 화재발생신호, 감시 영상, 음성 및 발화위치정보를 이용하여 화재발생정보를 생성하고, 집단생태특성 기반 자가구성 라우팅 알고리즘을 이용하여, 일대 다 원거리 무선통신이 가능한 멀티-홉(Multi-hop) 통신 및 애드혹 네트워크 기반으로 화재발생정보를 라우팅하여 주변 스마트 화재감지기에 전파한다.
여기서 집단생태특성 기반 자가구성 라우팅 알고리즘은 이동 애드혹 네트워크에서 엿듣기 및/또는 확률적 경로탐색을 이용한 생체모방 라우팅 프로토콜이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 생체모방 라우팅 프로토콜은 엿듣기(Overhearing)를 통한 원-홉 이웃(one-hop neighbor) 및 원-홉 커버리지(one-hop coverage)의 결정을 보인다. 생체모방 라우팅 프로토콜은 기본적으로 무선 미디어가 지니는 브로드캐스팅 속성을 이용한다. 즉, 무선 미디어를 통해 전송되는 신호는 항상 방송되므로 신호가 미치는 영역의 노드들은 수신된 신호를 복호 할 수 있다. 따라서 자신에게 해당하는 데이터가 아니더라도 노드들은 주변 신호의 엿듣기(overhearing)가 가능하다. 이러한 overhearing은 전송해야 할 패킷을 주변 노드에서 엿듣는 것뿐이므로 추가적인 오버헤드가 발생시키지 않는다. 따라서 라우팅시 이러한 overhearing 정보를 이용한다면 별도의 오버헤드 없이 추가적인 라우팅 정보를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 라우팅 방식에서 각 노드는 소스 노드(501)-목적지 노드(502) 간 송수신 되는 패킷으로 Route Reply(RREP), exploitation ant, data, ACK 등을 엿듣기(overhearing) 할 수 있다. 이때, 소스-목적지 노드간 양방향 패킷을 엿듣기 하는 노드는 소스-목적지 경로 상의 원-홉 이웃(one-hop neighbor)들(505)이 되며, 이들 노드들이 존재하는 영역은 소스-목적지 경로 상의 원-홉 커버리지(one-hop coverage)로 정의된다. 이 원-홉 커버리지를 벗어난 노드(503)들이 존재한다.
한편, 네트워크의 각 노드는 엿듣기를 통하여 자신이 어떤 소스-목적지 경로에 대한 one-hop neighbor 인지 스스로 파악할 수 있다. 이러한 overhearing은 소스-목적지 경로 상에 형성된 페로몬이 전파되는 현상으로 해석할 수 있다.
도 3에서 소스-목적지 사이를 왔다 갔다 하는 양방향 패킷의 overhearing에 의해 결정된 원-홉 이웃(one-hop neighbor)(505)과 원-홉 커버리지(one-hop coverage)(504)를 보여준다.
본 발명에서 생체모방 라우팅 프로토콜은 다음과 같은 7개의 동작으로 구성된다.
① 라우팅 테이블 관리: 다중 경로 정보를 관리하며, 기존 라우팅 테이블 정보 외에 갱신 시간(update time), 페르몬(pheromone), 상태(status) 정보(active/inactive)를 추가로 관리한다.
② 경로 설정(Route setup) 절차: 반응(Reactive) 방식을 따르며 본 발명의 일 실시 예의 경우 빠른 경로 설정을 위하여 AOD(Ad hoc Distance Vector)와 동일한 방식을 따른다.
③ 엿듣기(Overhearing): 소스-목적지 노드 경로에 대한 one-hop neighbor를 결정한다.
④ 페르몬 확산(Pheromone diffusion): 엿듣기(overhearing)와 원-홉 이웃(one-hop neighbor)의 Hello+ 메시지 송수신을 통하여 스소-목적지 노드 주변에 페로몬을 전파시킨다.
⑤ 경로 유지(Route maintenance) 절차: 전향(Proactive) 방식을 따른다. 이 과정에서 exploitation ant는 가장 좋은 경로를 유지시켜 항상 빠르게 데이터 패킷을 전달할 수 있게 하고, exploration ant는 확률적으로 경로 샘플링(route sampling)을 수행하여 경로 실패에 대비한다. 생체모방 라우팅 프로토콜에서 베스트(best) 경로의 유지는 활용 개미(exploitation ant) 패킷에 의해 수행되며, 대안 경로 샘플링(alternative route sampling)은 탐색 개미(exploration ant) 패킷에 의해 수행된다.
⑥ 데이터 전달(Data forwarding) 절차: 데이터는 로드 밸런싱을 위하여 페로몬에 기반하여 확률적으로 다음 홉을 결정한다. 데이터 패킷은 다음 확률 값을 사용하여 다음 홉(next hop)을 결정한다.
⑦ 경로 복구(Route Recovery) 절차: 데이터 패킷을 전송할 경로가 없을 경우 해당 노드는 이전 노드에게 경로 에러(RERR: Route Error) 패킷을 전송하여 전송 경로가 없어졌음을 알린다. 일반적인 라우팅 복구(route recovery) 절차를 채용한다. 링크 실패(link failure)의 검출은 하위 MAC(Media Access Control) 계층에서 데이터 또는 제어 패킷의 전송 실패 시 이를 보고 함으로써 가능하거나 Hello 메시지의 주기적인 수신 실패시 가능하다. 한 노드에서 데이터 패킷 전송시 link failure가 발생하여 목적지 노드로 전송할 다음 홉 정보가 하나도 없게 된다면 해당 노드는 해당 라우팅 테이블 정보를 삭제하고 RERR를 만들어 이웃 노드에게 전송한다. RERR을 수신한 노드는 failure가 발생한 링크에 대해 라우팅 테이블을 갱신한다. 갱신된 라우팅 테이블 정보에 목적지 노드로 가는 다음 홉 정보가 하나도 없으면서 해당 목적지로 전송해야 할 데이터가 있는 경우에는 다시 RERR을 만들어 전파한다. 이러한 방식으로 link failure를 관련 노드에게 알리고, 결국 소스 노드까지 RERR을 받고 전송할 다음 홉이 존재하지 않게 된다면 경로 설정 절차를 다시 시작한다.
상기와 같은 생체모방 라우팅 프로토콜의 각각의 동작에 대해 더욱 구체적인 예시는 기등록된 대한민국 등록특허 10-1654733호(2016.08.31. 등록)(이동 애드혹 네트워크에서 엿듣기와 확률적 경로탐색을 이용한 생체모방 라우팅 프로토콜 제공 방법 및 이의 시스템)에 기재된 내용을 그대로 채택하여 활용하기로 한다.
다음으로, 시스템 컨트롤러(340)는 상기 중앙처리장치(330) 및 모뎀(360)과 연동하여 화재발생정보의 전송을 제어한다.
상기 모뎀(360)은 상기 시스템 컨트롤러(340)와 연동하여 망 동기를 제어한다.
방송을 위한 화재발생정보는 관제 모듈(400)에 전달되고, 관제모듈(400)의 무선신호 처리부(401)는 상기 모뎀(360)을 통해 전달된 화재발생정보를 미리 정해진 무선 통신 프로토콜에 맞는 무선 신호로 변환한다. 이렇게 변환된 무선 신호는 증폭기(402)를 통해 전력 증폭된 후, 안테나(403)를 통해 공간상에 송출된다. 상기 안테나(403)는 ISM 밴드를 지원하는 안테나로서, 900KHz 주파수를 무선으로 송신한다.
따라서 주변 스마트 화재감지기는 상기 생체모방 라우팅 프로토콜을 이용한 엿듣기 등을 통해 상기 스마트 화재감지장치로부터 전송된 화재발생정보를 수신한다.
화재발생정보를 수신하면 경보를 발생하고, 등록된 사용자 모바일 단말기로 화재위치 정보 및 대피 경로정보를 제공한다. 따라서 주변의 다른 사람은 이를 통해 화재발생 사실을 실시간으로 인지하게 되고, 대피 경로 정보를 통해 신속하게 대피하여, 화재로부터 인명이 손상되는 것을 미리 방지하게 된다.
또한, 상기 화재발생정보를 수신한 주변 스마트 화재감지기도 본 발명에 따른 스마트 화재감지장치와 동일하게 동작하여, 생체모방 라우팅 프로토콜을 이용하여 수신한 화재발생정보를 다룬 주변 스마트 화재감지로 전파하게 된다.
이러한 과정을 통해 단독형 화재경보기에 무선 애드혹 네트워크(Ad hoc network) 모듈을 결합하여 기기 간에 화재 정보를 실시간으로 공유하도록 함으로써, 심야 및 부재시에도 화재발생사실을 실시간 통보하고, 정확한 발화위치 확인으로 신속한 대피가 이루어지게 되는 것이다.
또한, 본 발명에 따르면 고정된 기반 망의 지원 없이 모든 스마트 화재감지기들이 동적인 특성을 활용하여, 자율적이고 독립적인 네트워크로 화재발생정보를 공유할 수 있어, 어떤 상황에서도 화재발생정보의 전파와 대피 경로를 제공해주어 화재로부터 안전성을 확보해주게 되는 것이다.
한편, 다른 주변 스마트 화재감지기로부터 전파된 화재발생정보는 본 발명에 따른 스마트 화재감지장치의 관제 모듈(400) 내의 안테나(403)를 통해 수신된다.
증폭기(402)는 상기 안테나(403)를 통해 수신한 미약한 무선신호를 증폭하여 무선신호 처리부(401)에 전달하게 되고, 무선신호 처리부(401)는 통상의 무선 신호 처리와 복조 등의 과정을 통해 수신한 무선신호를 원래의 화재발생데이터로 복조하여 모뎀(360)을 통해 시스템 컨트롤러(340)에 전달한다.
상기 시스템 컨트롤러(340)는 전달되는 화재발생정보를 중앙처리장치(330)로 전달하게 되고, 상기 중앙처리장치(330)는 수신한 화재발생정보에 따라 화재 경보를 발생하고, 연계된 사용자 모바일 단말기로 화재발생정보를 전송한다. 화재경보는 경보음을 음성 코덱을 통해 처리한 후 연계된 스피커로 송출함으로써, 화재 경보가 발생하게 된다.
모바일 단말기는 상기 중앙처리장치(330)의 제어에 따라 수신한 화재발생정보를 수신하고, 이를 통해 발화위치정보와 대피 경로 정보를 확인하고, 신속하게 대피를 함으로써, 화재로부터 안전성을 확보하게 된다.
필요에 따라 미리 등록된 관공서(소방서, 경찰서, 기타)에 호출 기능을 통해 화재 발생 정보를 전송함으로써, 초기 진압을 통해 화재가 확장하는 것을 방지하고, 귀중한 인명이나 재산이 손실되는 것을 방지하게 되는 것이다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
본 발명은 화재감지를 통해 화재발생을 경보하고, 화재발생신호를 주변 스마트 화재감지기에 전파하여 고정된 기반 망의 지원 없이 자율적이고 독립적인 네트워크로 긴급상황(화재발생)을 전파하는 기술에 적용된다.
100: 화재감지모듈
200: 센서모듈
300: 화재정보 공유수단
310: 전원부
320: 인터페이스부
330: 중앙처리장치(CPU)
340: 시스템 컨트롤러
350: 메모리
360: 모뎀
400: 관제 모듈
401: 무선신호 처리부
402: 증폭기
403: 안테나

Claims (7)

  1. 일대 다 원거리 무선통신이 가능한 멀티-홉(Multi-hop) 및 애드혹 네트워크(Ad hoc Network)를 이용하여 화재정보를 실시간으로 경보 및 주변에 전파하기 위한 장치로서,
    화재를 감지하는 화재감지모듈;
    감시 영상과 음성 정보 및 발화 위치정보를 획득하는 센서모듈;
    상기 화재감지모듈에 의해 화재가 감지되면, 상기 센서 모듈을 통해 발화 위치 정보와 감시 영상 및 음성 정보를 획득하고, 획득한 발화 위치 정보와 감시 영상과 음성 정보 및 화재 감지 정보를 조합하여 화재발생정보를 생성하고, 생체모방 애드혹 네트워크 알고리즘을 이용하여 상기 화재발생정보를 주변 스마트 화재감지기에 무선 전파하도록 제어하며, 주변에서 전파된 화재발생정보를 수신하여 화재 경보를 발생하는 화재정보 공유수단; 및
    상기 화재정보 공유수단으로부터 생성된 화재발생정보를 무선으로 전송하고, 무선으로 수신한 화재발생정보는 수신하여 상기 화재정보 공유수단에 전달하는 관제 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 화재감지장치.
  2. 청구항 1에서, 상기 화재정보 공유수단은 GPS 모듈을 통해 획득한 위치 정보와 카메라를 통해 획득한 감시 영상 및 마이크를 통해 획득한 음성을 인터페이스하는 인터페이스부; 집단생태특성 기반 자가구성 라우팅 알고리즘을 탑재하고, 화재 발생시 주변 스마트 화재감지기와 멀티-홉을 하여 화재정보를 라우팅하는 중앙처리장치(CPU); 상기 중앙처리장치와 연동하여 화재발생정보의 방송을 제어하며, 화재발생정보 수신시 화재 경보를 제어하고, 화재발생 위치정보 및 대피 경로정보를 제공해주는 시스템 컨트롤러; 상기 시스템 컨트롤러와 연동하여 망 동기를 제어하는 모뎀을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 화재감지장치.
  3. 청구항 2에서, 상기 인터페이스부는 카메라를 통해 획득한 감시 영상 및 운용 제어 정보를 인터페이스하는 이더넷; 디버그 정보를 인터페이스하는 UART; 마이크를 통해 입력된 음성 신호를 처리하고, 수신한 음성 신호를 처리하여 스피커로 송출하는 음성 코덱(CODEC); GPS 모듈을 통해 획득한 위치 정보를 인터페이스하는 GPS를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 화재감지장치.
  4. 청구항 2에서, 상기 중앙처리장치는 고정된 기반 망의 지원 없이 동적인 특성으로 화재발생정보를 송신 및 수신하도록 무선 애드혹 네트워크 기반으로 화재발생정보를 처리하는 것을 특징으로 하는 스마트 화재감지장치.
  5. 청구항 2에서, 상기 시스템 컨트롤러는 외부로부터 화재발생정보를 수신한 경우, 등록된 사용자 모바일기기로 화재발생 위치정보 및 대비 경로정보를 전송해주는 것을 특징으로 하는 스마트 화재감지장치.
  6. 청구항 2에서, 상기 화재정보 공유수단은 외부 전원 및 외장 배터리 또는 내장 배터리로부터 공급되는 전원을 구동 전원으로 공급해주는 전원부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 화재감지장치.
  7. 청구항 1에서, 상기 관제 모듈은 상기 모뎀을 통해 전달된 화재발생정보를 무선 신호로 변환하고, 수신한 무선 신호는 신호 처리를 통해 데이터로 변환하는 무선신호 처리부; 상기 무선신호 처리부에서 처리된 무선신호 또는 수신한 미약한 무선신호를 증폭하는 증폭기; 상기 증폭기에서 증폭된 무선 화재발생정보를 무선으로 전송하고, 외부에서 전파된 무선 신호는 수신하여 상기 증폭기에 전달하는 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 화재감지장치.
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