KR20200055490A - 화재의 자동감지 및 자동위치추적이 가능한 자동소화시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화재의 자동감지 및 자동위치추적이 가능한 자동소화시스템에 관한 것으로서, 화재발생을 감지하여 화재현장의 화상정보 및 화재정보를 제어부로 제공하는 입력제어부(100); 상기 입력제어부(100)로부터 제공받은 화상정보를 분석하여, 소방용수가 발화점에 분사되도록 구동제어부(300)에 정보를 제공하는 제어연산부(200); 및 상기 제어연산부(200)로부터 제공받은 정보를 통해, 분사부(310)의 구동을 제어하는 구동제어부(300);를 포함하는 것을 특징으로 하다.

Description

화재의 자동감지 및 자동위치추적이 가능한 자동소화시스템{Automatic Fire Extinguisher System to sense fire and to search position automatically}

본 발명은 화재의 자동감지 및 자동위치추적이 가능한 자동소화시스템에 관한 것이다. 구체적으로는 화재를 자동감지하고, 발화점 위치를 감지하여, 자동적으로 분사부를 이동시켜 발화점에 소방용수를 분사하여 화재를 초기에 진압하는 것이 가능한 자동소화시스템에 관한 것이다.

최근 자동 화재감지 관련 기술 개발이 많이 시도되고 있다. 예를 들어, 발명의 명칭이 '대공간 지능형 방수포 자동소화 시스템 및 그 제어방법'인 한국등록특허 제10-156220호는 여러 센서를 이용하여 화재를 감지하고, 그 감지시스템과 연동된 펌프를 이용하여 소방용수를 분사하여 화재를 진압하는 종래기술이다. 이러한 종래기술은 넓은 공간에 센서가 미리 감지하지 못하는 구석진 공간을 감지하는 것을 특징으로 한다.

그 외의 종래기술들도 단순히 기존에 존재하는 여러 센서를 소화기에 결합시키는 수준에 불과하였다.

그런데 화재의 초기진압을 위해서는 발화를 신속히 감지하고, 또한 발화점의 위치를 신속히 감지하고, 나아가 발화상태를 파악하여 소방용수를 어떻게 분사하는 것이 화재 초기진압에 적절한 지에 대한 고려는 없다는 문제점이 있었다.

(문헌 1) 대한민국 등록특허공보 제10-156220호 (2015.10.15)

본 발명에 따른 화재의 자동감지 및 자동위치추적이 가능한 자동소화시스템은 다음과 같은 해결과제를 가진다.

첫째, 여러 화재감지센서와 영상이미지를 복합적으로 활용하여, 화재를 감지하고자 한다.

둘째, 카메라를 통해 획득한 영상이미지로 발화점의 위치정보를 파악하고자 한다.

셋째, 소방용수가 발화점까지 분사될 수 있는지 여부를 판단하고, 나아가 분사 경로도 판단하고자 한다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 화재의 자동감지 및 자동위치추적이 가능한 자동소화시스템은 화재발생을 감지하여 화재현장의 화상정보 및 화재정보를 제어부로 제공하는 입력제어부; 상기 입력제어부로부터 제공받은 화상정보를 분석하여, 소방용수가 발화점에 분사되도록 구동제어부에 정보를 제공하는 제어연산부; 및 상기 제어연산부로부터 제공받은 정보를 통해, 분사부의 구동을 제어하는 구동제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 입력제어부의 화재발생 감지는 자외선 센서, 적외선 센서, 연기감지 센서 및 CO₂ 센서 중 적어도 하나의 센서로 감지될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 입력제어부의 화재발생 감지는 가시광선 카메라, 스테레오 카메라, TOF 카메라, 열화상 카메라 및 적외선 카메라 중 적어도 하나의 카메라를 통해 획득된 화상정보의 영상이미지를 분석하여 감지될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제어연산부는 상기 입력제어부를 통해 입력된 화상정보를 통해 발화점의 3차원 좌표를 추출하고, 소방용수의 공급압력으로 발화점까지 소방용수가 분사될 수 있는지를 판단할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제어연산부가 소방용수의 공급압력으로 발화점까지 도달하지 못한다고 판단한 때에는, 상기 구동제어부가 분사부의 분사각도 또는 노즐부의 직경 중 적어도 하나를 제어하여, 소방용수가 발화점까지 도달할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 구동제어부는 상기 분사부를 회전시켜 발화점을 향하도록 할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 구동제어부는 분사부의 분사각도 또는 노즐부의 직경 중 적어도 하나를 제어하여, 소방용수가 발화점에 도달하는 경로가 직선경로 또는 곡선경로가 되도록 조절할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 구동제어부는 노즐부를 조정하여, 소방용수의 좌우 분사범위를 제어할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 구동제어부는 분사부를 상하로 이동시켜, 소방용수가 상하로 파동형태로 분사되도록 할 수 있다.

본 발명에 따른 화재의 자동감지 및 자동위치추적이 가능한 자동소화시스템은 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 화재감지센서와 영상이미지를 복합적으로 활용하여 화재를 신속하게 감지하는 효과가 있다. 특히, 영상이미지분석을 통해 화재여부와 규모를 감지하는 효과가 있다.

둘째, 카메라의 영상이미지 분석을 통해, 발화점의 위치를 정확히 파악하는 효과가 있다.

셋째, 제어연산부가 발화점까지 소방용수가 분사될 수 있는지 여부를 판단한후 분사하게 된다. 따라서, 발화점까지 미치지 못함에도 소방용수가 분사되어 실제 화재진압에 소방용수가 사용되지 못하는 문제점이 해결되는 효과가 있다.

넷째, 구동제어부가 분사부 및 노즐부를 제어하여, 분사경로를 직선경로 또는 곡선경로로 하여 효율적으로 발화점에 도달시키는 효과가 있다.

다섯째, 구동제어부가 분사부를 상하 회전시켜, 상하로 파동형태로 분사시켜 확산되어가는 발화점의 진화에 효율적으로 대응하는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 자동소화시스템이 설치된 상태를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 자동소화시스템이 작동하는 실시예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 자동소화시스템의 전체 구성부의 상호관계를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 입력제어부, 제어연산부 및 구동제어부의 상호관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 제어연산부의 작동원리를 나타내는 순서도이다.
도 6은 본 발명에 따라 발화점 좌표가 추출되는 원리를 나타내는 순서도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

본 명세서에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지는 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.

본 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

본 명세서에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명의 특징을 용이하게 설명하기 위하여, 필요시 도면은 일부 과장되게 도시하거나, 필요한 부분만을 추출하여 도시할 수 있음을 밝힌다. 즉 도면은 본 발명의 기술 구성적 특징을 용이하게 표현하기 위한 일 수단일 뿐이며, 본 발명의 기술 구성이 도면에 도시된 대로 반드시 해석되어야 하는 것은 아니다.

본 명세서에서 사용되는 상,하,좌,우의 방향은 도면을 참고하여 해석되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 자동소화시스템은 화재 감지를 가능하게 하는 여러 종류의 센서들로부터 입력되는 신호를 처리하는 기술에 해당된다. 제어 신호에 따른 구동부 제어 방법 및 하드웨어 요소를 포함하여 하나의 모듈로 구성되며 화재의 자동 감지 및 자동 위치추적 방법을 포함한 각종 화재의 종류에 관계없이 화재를 진압할 수 있는 시스템이다.

이하에서는 도면을 참고하여 본 발명을 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명에 따른 자동소화시스템이 설치된 상태를 나타내는 도면이다. 본 발명에 따른 자동소화시스템은 천정, 벽체 등 다양한 위치에 배치될 수 있다. 나아가, 차량 등에 설치하여 이동가능한 실시예도 가능할 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 자동소화시스템의 전체 구성부의 상호관계를 나타내는 도면이다. 본 발명에 따른 화재의 자동감지 및 자동위치추적이 가능한 자동소화시스템은 입력제어부(100), 제어연산부(200) 및 구동제어부(300)를 포함한다.

본 발명에 따른 입력제어부(100)는 화재발생을 감지하여 화재현장의 화상정보 및 화재정보를 제어부로 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 제어연산부(200)는 입력제어부(100)로부터 제공받은 화상정보를 분석하여, 소방용수가 발화점에 분사되도록 구동제어부(300)에 정보를 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 구동제어부(300)는 제어연산부(200)로부터 제공받은 정보를 통해, 분사부(310)의 구동을 제어할 수 있다.

본 발명에 있어서, 입력제어부(100)의 화재발생 감지는 자외선 센서, 적외선 센서, 연기감지 센서 및 CO₂ 센서 중 적어도 하나의 센서(110)로 감지될 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 입력제어부(100)의 화재발생 감지는 가시광선 카메라, 스테레오 카메라, TOF 카메라, 열화상 카메라 및 적외선 카메라 중 적어도 하나의 카메라(120)를 통해 획득된 화상정보의 영상이미지를 분석하여 감지될 수 있다. 이 경우, 영상 이미지 프로세싱을 통한 불꽃 및 연기 감지를 수행하게 된다.

본 발명에 따른 센서(110) 및 카메라(120)는 분사부(310)와 함께 배치되는 실시예도 가능하며, 분사부와는 별도로 구비되는 실시예도 가능하며, 2개의 실시예가 병행되는 것도 가능하다(도 2 참조).

발화점 좌표 추출의 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 카메라가 획득한 영상정보와 센서가 획득한 정보를 제공받아 화재발생여부를 판단하게 된다. 화재가 발생되었다고 판단되면, 화재발생지점의 XYZ 좌표를 추출하게 된다.

즉, 화재 감지는 UV, IR, UV+IR 센서를 이용할 경우 불꽃의 스펙트럼 감지를 수행하게 된다. 가시광선 카메라, 스테레오 카메라, TOF 카메라, 열화상 카메라, 적외선 카메라 등을 이용할 경우 이미지 프로세싱을 통한 불꽃 및 연기 감지를 수행할 수 있는 것이다.

화재가 감지되면 가시광선 카메라 또는 스테레오 카메라, TOF 카메라, 열화상카메라, 적외선 카메라, 레이저 등의 데이터를 사용하여 3차원 좌표를 추출하고 발화점의 위치 및 화재 크기를 산출한다.

본 발명에 있어서, 제어연산부(200)는 입력제어부(100)를 통해 입력된 화상정보를 통해 발화점의 3차원 좌표를 추출하고, 소방용수의 공급압력으로 발화점까지 소방용수가 분사될 수 있는지를 판단할 수 있다. 종래기술은 이러한 판단과정 없이 발화점에 소방용수를 분사하였다. 그래서 소방용수가 화재진압에 사용되지도 못하고 소모되는 문제점이 제기되었다. 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 발화원의 3차원 좌표를 추출한 후, 실제 소방용수의 공급압력으로 분사시 발화점까지 소방용수가 도달하는 지를 판단하는 것이다.

본 발명에 있어서, 제어연산부(200)가 소방용수의 공급압력으로 발화점까지 도달하지 못한다고 판단한 때에는, 구동제어부(300)가 분사부(310)의 분사각도 또는 노즐부(미도시)의 직경 중 적어도 하나를 제어하여, 소방용수가 발화점까지 도달하도록 할 수 있다.

한편, 노즐부(미도시)는 분사부(310) 내부에 배치되며, 소방용수가 배출되는 단부에 구비되는 것이 일반적이다.

공급압력만으로 소방용수가 발화점까지 도달하는 경우는 큰 문제가 없을 것인데, 만약 도달하지 않는다면 화재진압을 위해서 소방용수를 발화점에 도달시켜야 할 것이다. 이를 위해, 노즐부의 노즐 직경을 좁혀서 배출압력을 증가시키는 것이 바람직하다. 또한, 분사부(310)의 발사각도를 위로 상향시켜, 도달거리를 증가시키는 것도 가능할 것이다.

펌프의 구동 압력 또는 분사부의 배출 압력 등 소방용수의 상태 정보를 입력하면, 구동부 제어 알고리즘에 소방용수 배관 압력 즉 소방용수의 공급압력에 따른 노즐의 최적 각도 테이블이 미리 작성되어 적용될 수 있을 것이다. 또한, 소방용수 또는 소화 약제의 종류를 입력하면 구동부 제어 알고리즘에 소방 용수 또는 소화 약제에 따른 노즐의 최적 각도 테이블이 적용될 수도 있을 것이다.

본 발명에 있어서, 구동제어부(300)는 분사부(310)를 회전시켜 발화점을 향하도록 할 수 있다. 즉, 구동제어부(300)는 회전 이동을 수행할 수 있고, 노즐의 직경 제어 및 위치 제어를 수행할 수 있고, 화재 규모에 따라 소방용수 또는 소화약제의 직사 또는 곡사 동작을 수행할 수 있다.

구동제어부(300)는 발화점 좌표 추출 알고리즘을 통해 추출한 3차원 좌표계를 이용하여 회전 모션을 계산하고 발화지점을 향하도록 구동부에 회전 축 이동을 명령할 수 있다. 또한, 3차원 좌표계를 이용하여 깊이 방향 거리를 계산하고, 소방 용수 또는 소화 약제의 종류에 따른 직진성 및 압력 등을 고려하여 노즐의 최적 각도를 계산하고 구동부에 노즐 이동을 명령할 수 있다.

본 발명에 있어서, 구동제어부(300)는 분사부(310)의 분사각도 또는 노즐부의 직경 중 적어도 하나를 제어하여, 소방용수가 발화점에 도달하는 경로가 직선경로(직사) 또는 곡선경로(곡사)가 되도록 조절할 수 있다(도 2 참조).

직선 경로의 경우, 발화점의 초기 진압시 적절할 수 있다. 즉, 소방용수가 강하게 사선으로 발화점에 발사되므로, 발화점의 화재 규모를 신속히 감소시키는 것에 유리할 수 있다.

곡선 경로의 경우, 소방용수가 발화점에 도달하지 못할 경우에도 사용될 수 있으며, 발화점에 소방용수가 사선방향으로 발사되는 것이 아니라, 위에서 아래로 하향방향으로 발사되도록 하는 것이 화재진압에 유리한 상황에 사용될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 구동제어부(300)는 노즐부를 조정하여, 소방용수의 좌우 분사범위를 제어할 수 있다. 직사의 경우, 소방용수의 발사범위가 협소하지만, 협소한 영역에 많은 양의 소방용수가 발사될 수 있다. 분사의 경우, 소방용수의 발사범위가 옆으로 확장되어 더 많은 영역에 소방용수가 발사될 수 있다. 분사는 이미 화재가 옆으로 확산된 경우, 또는 화재 진압후의 잔여 불의 마무리를 위해 활용되는 것도 가능할 것이다.

본 발명에 있어서, 구동제어부(300)는 분사부(310)를 상하로 이동시켜, 소방용수가 상하로 파동형태로 분사되도록 할 수 있다.

본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 입력제어부
110 : 센서
120 : 카메라
200 : 제어연산부
300 : 구동제어부
310 : 분사부

Claims (9)

1. 화재발생을 감지하여 화재현장의 화상정보 및 화재정보를 제어부로 제공하는 입력제어부;
   상기 입력제어부로부터 제공받은 화상정보를 분석하여, 소방용수가 발화점에 분사되도록 구동제어부에 정보를 제공하는 제어연산부; 및
   상기 제어연산부로부터 제공받은 정보를 통해, 분사부의 구동을 제어하는 구동제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재의 자동감지 및 자동위치추적이 가능한 자동소화시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 입력제어부의 화재발생 감지는 자외선 센서, 적외선 센서, 연기감지 센서 및 CO₂ 센서 중 적어도 하나의 센서로 감지되는 것을 특징으로 하는 화재의 자동감지 및 자동위치추적이 가능한 자동소화시스템.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 입력제어부의 화재발생 감지는 가시광선 카메라, 스테레오 카메라, TOF 카메라, 열화상 카메라 및 적외선 카메라 중 적어도 하나의 카메라를 통해 획득된 화상정보의 영상이미지를 분석하여 감지되는 것을 특징으로 하는 화재의 자동감지 및 자동위치추적이 가능한 자동소화시스템.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어연산부는 상기 입력제어부를 통해 입력된 화상정보를 통해 발화점의 3차원 좌표를 추출하고, 소방용수의 공급압력으로 발화점까지 소방용수가 분사될 수 있는지를 판단하는 것을 특징으로 하는 화재의 자동감지 및 자동위치추적이 가능한 자동소화시스템.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 제어연산부가 소방용수의 공급압력으로 발화점까지 도달하지 못한다고 판단한 때에는,
   상기 구동제어부가 분사부의 분사각도 또는 노즐부의 직경 중 적어도 하나를 제어하여, 소방용수가 발화점까지 도달하도록 하는 것을 특징으로 하는 화재의 자동감지 및 자동위치추적이 가능한 자동소화시스템.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 구동제어부는 상기 분사부를 회전시켜 발화점을 향하도록 하는 것을 특징으로 하는 화재의 자동감지 및 자동위치추적이 가능한 자동소화시스템.
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 구동제어부는 분사부의 분사각도 또는 노즐부의 직경 중 적어도 하나를 제어하여, 소방용수가 발화점에 도달하는 경로가 직선경로 또는 곡선경로가 되도록 조절하는 것을 특징으로 하는 화재의 자동감지 및 자동위치추적이 가능한 자동소화시스템.
8. 청구항 5에 있어서,
   상기 구동제어부는 노즐부를 조정하여, 소방용수의 좌우 분사범위를 제어하는 것을 특징으로 하는 화재의 자동감지 및 자동위치추적이 가능한 자동소화시스템.
9. 청구항 5에 있어서,
   상기 구동제어부는 분사부를 상하로 이동시켜, 소방용수가 상하로 파동형태로 분사되도록 하는 것을 특징으로 하는 화재의 자동감지 및 자동위치추적이 가능한 자동소화시스템.

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