KR20210028949A - System and Method for Detcting Fire of in advance - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 화재의 사전감지 모니터링 시스템에 관한 것으로, 특히 실시간 측정되는 아크 데이터에 대한 예측 데이터의 분석을 통해 화재발생 징후를 사전에 감지할 수 있는 화재 사전감지 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a fire detection monitoring system, and more particularly, to a fire detection monitoring system and method capable of detecting a fire occurrence sign in advance through analysis of predictive data for arc data measured in real time.
전기화재의 대부분은 전선의 단락이나 접촉 불량에 의한 아크현상(즉, 불꽃방전, 전선 사이에서 발생하는 스파크 등)이 원인이라 할 수 있다. 년도별 전국적인 발화요인을 살펴보면, 대략 30%가 넘는 비율이 전기적 요인에 의한 발화이고, 그 중 아크현상에 의한 화재는 약 80%에 달할 정도로, 아크로 인한 화재 비중은 크다 할 것이다.Most of the electrical fires can be attributed to short circuits of wires or arcing caused by poor contact (ie, spark discharge, sparks generated between wires, etc.). Looking at the nationwide ignition factors by year, over 30% of them are ignition due to electrical factors, and among them, fires due to arcing are about 80%, and the proportion of fires due to arc is large.
이처럼, 아크로 인한 화재발생 비중은 높지만, 아직까지도 이에 대한 대응은 미비하다. 예를 들어, 아크현상을 감지하는 감지장치의 설치는 의무가 아니다. 현재 누전차단기나 과부하차단기 등이 설치되고 있지만, 이러한 장치들은 아크 현상을 검출하여 전원을 차단할 수 있는 기능이 없다. 그리고 비록 아크현상을 감지하는 장치가 설치되었다 하더라도, 아크로 인한 화재를 실시간으로 모니터링하고 이를 분석하기 위한 시스템은 미비하다.As such, the proportion of fires caused by arcs is high, but the response to this is still insufficient. For example, it is not obligatory to install a sensing device that detects arcing. Currently, an earth leakage circuit breaker or an overload circuit breaker is installed, but these devices do not have a function to cut off power by detecting an arc phenomenon. And even though a device for detecting arc phenomenon is installed, a system for monitoring and analyzing fire caused by arc in real time is inadequate.
이러한 문제들로 인하여 화재 발생을 사전에 방지할 수 있는 근본적인 방안이 없었다고 해도 과언이 아니다. 따라서 화재가 발생한 후에 화재 진압에 필요한 대응조치를 취할수 밖에 없었고, 이는 결국 막대한 인명피해 및 재산피해로 이어지는 문제를 항상 초래하였다. It is not an exaggeration to say that there was no fundamental plan to prevent the occurrence of fires in advance due to these problems. Therefore, after the fire occurred, the necessary countermeasures to extinguish the fire had to be taken, which in turn always resulted in a problem leading to enormous personal and property damage.
종래 대부분의 화재관련 시스템들은 한국등록특허 10-1894738호(2018. 8. 29. 등록)와 같이, 소정 개소의 획득된 영상데이터와 미리 수집된 데이터를 비교 분석하여, 화재 경보용 알람을 표시하는 정도였다. Conventionally, most fire related systems compare and analyze acquired image data and pre-collected data at a predetermined location, such as Korean Patent Registration No. 10-1894738 (registered on August 29, 2018), and display an alarm for fire alarm. It was about.
따라서 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전기화재의 원인 중 하나인 아크현상을 실시간 모니터링을 통해 감지하고, 아크데이터의 예측데이터를 분석 및 예측하여 화재 발생징후를 사전에 감지하고 대처할 수 있도록 하는 화재 사전감지 모니터링 시스템 및 방법을 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problems, by detecting an arc phenomenon that is one of the causes of an electric fire through real-time monitoring, analyzing and predicting the predicted data of the arc data to detect the fire occurrence symptoms in advance. It is to provide a fire pre-detection monitoring system and method that can cope with it.
본 발명의 다른 목적은 아크 현상 중 전기화재의 원인이 되는 리얼 아크 신호(Real Arc Signal)만을 추출하여, 화재 발생징후의 사전 예측에 대한 정확도를 높이기 위한 것이다.Another object of the present invention is to increase the accuracy of pre-prediction of fire occurrence symptoms by extracting only a real arc signal that causes an electric fire during an arc phenomenon.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 아크 현상을 감지하는 아크 감지기; 및 상기 아크 감지기가 감지한 아크 데이터를 실시간 전송받고 상기 아크 데이터를 예측하여 기 정의된 위험수위 레벨에 따라 단계적으로 대응방안을 제공하는 서버를 포함하는 화재 사전감지 모니터링 시스템을 제공한다. The present invention for achieving the above object, the arc detector for detecting the arc phenomenon; And a server that receives the arc data detected by the arc detector in real time, predicts the arc data, and provides a step-by-step response plan according to a predefined dangerous water level level.
본 실시 예에 따르면, 상기 아크 감지기는 아크 감지기를 식별할 수 있는 고유정보를 포함한 상기 아크 데이터를 HTTP(hypertext transfer protocol) 방식으로 상기 서버로 전송한다.According to the present embodiment, the arc detector transmits the arc data including unique information for identifying the arc detector to the server through a hypertext transfer protocol (HTTP) method.
본 실시 예에 따르면, 상기 서버는 상기 아크 감지기로부터 전기화재 원인이 되는 리얼 아크 신호(Real Arc Signal), 전기화재와 무관한 신호 불필요한 신호 및 노이즈 성분을 포함하는 아크 데이터를 수집하는 수집 유닛, 상기 아크 데이터에서 리얼 아크 신호만을 추출하고, 추출된 리얼 아크 신호의 변화량을 예측한 예측 데이터를 생성하는 예측 데이터 생성유닛, 상기 예측 데이터의 분석을 통해 상기 위험수위 레벨을 감시하는 감시유닛, 및 상기 위험수위 레벨에 따라 단계별 대응방안을 제공하는 알림/차단 유닛과 신고/출동 서비스 유닛을 포함하여 구성된다.According to the present embodiment, the server is a collection unit for collecting arc data including a real arc signal, a signal irrelevant to an electric fire, and a noise component, which causes an electric fire from the arc detector, the A prediction data generation unit that extracts only the real arc signal from the arc data and generates prediction data that predicts the amount of change of the extracted real arc signal, a monitoring unit that monitors the dangerous water level through analysis of the prediction data, and the risk It is composed of a notification/blocking unit and a report/removal service unit that provide step-by-step countermeasures according to the water level.
본 실시 예에 따르면, 상기 예측 데이터 생성유닛은 칼만 필터(Kalman Filter)를 이용하여 상기 리얼 아크 신호에 대한 예측 데이터를 생성하고, 하기 식으로 계산한다.According to the present embodiment, the prediction data generation unit generates prediction data for the real arc signal using a Kalman filter, and calculates the prediction data by the following equation.
. 여기서,는 k-1 시점의 측정값을 토대로 한 k 시점의 상태, 는 해당 시간에서 이전 상태에 기반한 상태 전이 행렬, 는 사용자 입력에 의한 상태 전이 행렬, 는 사용자 입력값을 말한다. . here, Is the state at point k based on the measured value at point k-1, Is the state transition matrix based on the previous state at that time, Is the state transition matrix by user input, Refers to the user input value.
본 실시 예에 따르면, 상기 서버는 상기 아크 데이터를 시각화하여 제공한다. According to this embodiment, the server visualizes and provides the arc data.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 복수 개의 아크 감지기가 각각 아크 현상을 감지하는 단계; 서버가 상기 감지결과에 따른 아크 데이터를 통신방식으로 전송받는 단계; 상기 서버가 칼만 필터(Kalman Filter)를 이용하여 리얼 아크 신호(Real Arc Signal)를 추출하는 단계; 상기 리얼 아크 신호의 변화량을 예측한 예측 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 서버가 상기 예측 데이터의 분석을 통해 위험수위 레벨을 확인하고, 상기 위험수위 레벨에 따라 단계별 대응방안을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 사전감지 모니터링 방법을 제공한다. According to another feature of the present invention, the plurality of arc detectors each detecting an arc phenomenon; Receiving, by a server, arc data according to the detection result through a communication method; Extracting, by the server, a real arc signal using a Kalman filter; Generating predicted data that predicts the amount of change of the real arc signal; And providing, by the server, a risk level level through analysis of the predicted data, and providing a step-by-step response plan according to the risk level level.
본 실시 예에 따르면 상기 통신방식은 HTTP(hypertext transfer protocol)이고, 상기 아크 데이터에는 감지한 아크 정보 및 아크 감지기를 식별할 수 있는 고유정보가 함께 포함되어 전송된다. According to the present embodiment, the communication method is HTTP (hypertext transfer protocol), and the arc data includes and transmits detected arc information and unique information for identifying the arc detector.
본 실시 예에 따르면, 상기 예측 데이터는 하기 식으로 계산되며, 전류값 및 전류값의 변화량을 상태벡터 x로 하여 예측이 수행되는 것에 의해 상태전이행렬 F 및 B가 학습되어 예측 데이터가 생성된다.According to the present embodiment, the predicted data is calculated by the following equation, and the state transition matrices F and B are learned by performing prediction using the current value and the change amount of the current value as the state vector x to generate the predicted data.
. 여기서,는 k-1 시점의 측정값을 토대로 한 k 시점의 상태, 는 해당 시간에서 이전 상태에 기반한 상태 전이 행렬, 는 사용자 입력에 의한 상태 전이 행렬, 는 사용자 입력값을 말한다. . here, Is the state at point k based on the measured value at point k-1, Is the state transition matrix based on the previous state at that time, Is the state transition matrix by user input, Refers to the user input value.
이상과 같은 본 발명의 화재 사전감지 모니터링 시스템 및 방법에 따르면, 실시간으로 아크 데이터의 감지 및 칼만 필터를 통한 예측을 통해, 아크 현상으로 인한 화재발생 징후를 사전에 감지할 수 있어, 화재발생 자체를 방지하거나 화재가 발생된다 하더라도 신속한 화재대응이 가능하기 때문에, 인명 및 재산피해를 현저하게 줄일 수 있는 효과가 있다.According to the fire pre-detection monitoring system and method of the present invention as described above, through detection of arc data in real time and prediction through a Kalman filter, it is possible to detect a fire occurrence sign due to an arc phenomenon in advance, thereby preventing the fire itself. Even if a fire occurs, it is possible to quickly respond to fire, so there is an effect of remarkably reducing human and property damage.
그리고 본 발명은 전기화재의 직접 원인이라 할 수 있는 리얼 아크 신호(Real Arc Signal)를 추출하고, 추출된 리얼 아크 신호의 변화량을 예측함으로써, 정확한 화재 발생징후를 감시, 예측할 수 있다.In addition, the present invention extracts a real arc signal, which can be a direct cause of an electric fire, and predicts the amount of change in the extracted real arc signal, thereby monitoring and predicting accurate fire occurrence symptoms.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 화재 사전감지 모니터링 시스템을 보인 구성도
도 2는 본 발명에 따른 아크 신호 발생시 스펙트럼 변화상태를 보인 예시 그래프
도 3은 본 발명의 아크 현상의 모니터링 결과에 따라 측정된 아크데이터 및 예측데이터의 시뮬레이션 결과를 보인 예시 그래프
도 4는 본 발명에 따라 리얼 아크 신호의 변화량 예측을 설명하는 그래프
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 화재 사전감지 모니터링 방법을 보인 흐름도1 is a block diagram showing a fire pre-detection monitoring system according to an embodiment of the present invention
2 is an exemplary graph showing a spectrum change state when an arc signal is generated according to the present invention
3 is an exemplary graph showing a simulation result of arc data and predicted data measured according to the monitoring result of the arc phenomenon of the present invention
4 is a graph illustrating prediction of a change amount of a real arc signal according to the present invention
5 is a flow chart showing a fire pre-detection monitoring method according to an embodiment of the present invention
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Since the present invention can apply various transformations and have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and will be described in detail in the detailed description. However, this is not intended to be limited to a specific embodiment of the present invention, it should be understood to include all conversions, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms such as first and second may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present invention are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof does not preclude in advance.
공간적으로 상대적인 용어인 아래(below, beneath, lower), 위(above, upper) 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 아래(below, beneath)로 기술된 소자는 다른 소자의 위(above, upper)에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 아래는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.Spatially relative terms such as below (below, beneath, lower) and above (above, upper) facilitate the correlation between one device or components and other devices or components as shown in the drawing. Can be used to describe. Spatially relative terms should be understood as terms including different directions of the device during use or operation in addition to the directions shown in the drawings. For example, when an element shown in the figure is turned over, an element described below (beneath) another element may be placed above the other element. Accordingly, below, which is an exemplary term, may include both directions below and above. The device may be oriented in other directions, and thus spatially relative terms may be interpreted according to the orientation.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention is limited to the described embodiments and should not be defined, and all things that are equivalent or equivalent to the claims as well as the claims to be described later fall within the scope of the inventive concept. .
이하, 첨부된 도면에 도시한 실시 예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명은 전기 분전함 등의 아크 현상을 실시간 모니터링하면서 빅 데이터 분석을 통해 화재 발생징후를 사전에 감지하고, 화재 발생징후를 알 수 있는 관련 데이터를 특정 고객에게 제공함으로써 수익 창출이 가능한 발명을 제안하는 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the embodiments shown in the accompanying drawings. The present invention proposes an invention capable of generating revenue by detecting the signs of fire in advance through big data analysis while monitoring the arc phenomenon of an electric distribution box in real time, and providing relevant data for knowing the signs of fire to specific customers. will be.
도 1에 도시한 바와 같이, 소정 개소에 아크 발생을 감지하는 아크 감지기(100)가 설치된다. 아크 감지기(100)가 설치되는 장소로는 실질적으로 화재가 발생한 경우 전기 차단으로 인하여 피해를 초래할 수 있는 분전함이나, 각종 선로 등이 연결된 전봇대 등이 될 수 있다. 그리고 아크 감지기(100)와 함께 차단기(미도시)가 함께 설치된다. 차단기는 화재 발생징후가 감지된 경우 전류를 차단하기 위한 것이다. As shown in FIG. 1, an arc detector 100 for detecting an arc occurrence is installed at a predetermined location. As a place where the arc detector 100 is installed, it may be a distribution box that may cause damage due to electrical cutoff in the event of a fire, or a power pole to which various lines are connected. In addition, a circuit breaker (not shown) is installed together with the arc detector 100. The circuit breaker is to cut off the current when a fire sign is detected.
아크 감지기(100)로부터 실시간 측정되는 아크 데이터를 저장, 관리하는 서버(200)가 구비된다. 아크 감지기(100)와 서버(200)는 인터넷 기반의 HTTP(hypertext transfer protocol) 통신규약으로 연결되며, 아크 감지기(100)는 HTTP 방식으로 아크 데이터를 서버(200)로 전송하게 된다. 여기서 상기 아크 감지기(100)는 하나만 설치되는 것이 아니고 여러지역에 분포하여 복수 개가 설치되기 때문에, 특정 개소에 설치되어 아크 데이터를 전송하는 아크 감지기(100)를 확인할 수 있도록 상기 아크 데이터에는 아크 감지기(100)마다 부여된 고유정보가 포함되어야 함은 당연할 것이다. 고유정보의 예로, 특정 지역이나 빌딩, 거리(street) 정보, 일련번호 등이 될 수 있다.A
서버(200)는 아크 감지기(200)가 측정한 아크 데이터를 수집하는 수집 유닛 (210) 및 상기 아크 데이터의 예측 데이터를 생성하는 예측 데이터 생성유닛(220)을 포함한다.The
본 실시 예에서 수집 유닛(210)은 아크 데이터에 포함된 불필요한 신호 및 노이즈 성분까지도 포함하여 수집하게 된다. 즉, 아크 데이터는 실질적으로 전기화재 원인이 되는 리얼 아크 신호(Real Arc Signal), 전기화재와 무관한 신호(불필요한 신호) 및 노이즈 성분을 포함하는데, 이러한 모든 신호를 수집하게 된다. 여기서 상기 불필요한 신호 및 노이즈는 상술한 바와 같이 전기 화재와 무관하지만 화재발생 직전에 신호의 크기 및 변동이 매우 심하게 나타나는 경향이 있다(도 2의 'A'부분). In this embodiment, the
본 실시 예에서 상기 예측 데이터 생성유닛(220)은, 칼만 필터(Kalman Filter)를 이용하여 현재 상태에서의 예측 데이터를 생성할 수 있다. 이때 예측 데이터는 상기 리얼 아크 신호만을 이용하게 된다. 즉 칼만 필터를 이용하면 불필요한 신호 및 노이즈 성분은 제거되며, 리얼 아크 신호만이 추출되게 된다. In this embodiment, the prediction
그리고 칼만 필터를 이용한 아크 데이터의 예측에는 다음 수학식 1이 사용된다.In addition, the following
여기서,는 k-1 시점의 측정값을 토대로 한 k 시점의 상태, 는 해당 시간에서 이전 상태에 기반한 상태 전이 행렬, 는 사용자 입력에 의한 상태 전이 행렬, 는 사용자 입력값을 말한다. here, Is the state at point k based on the measured value at point k-1, Is the state transition matrix based on the previous state at that time, Is the state transition matrix by user input, Refers to the user input value.
또한, 이고, 이다. Also, ego, to be.
이를 이용하면, 전류값 i와 전류값의 변화량 d를 상태벡터 x로 하여, 예측을 반복 수행함에 따라 상기 상태전이행렬 F와 B가 학습되어, 측정된 아크 데이터에 대하여 더욱 정확한 예측을 할 수 있다. By using this, the state transition matrices F and B are learned by repeatedly performing prediction by using the current value i and the amount of change d of the current value as the state vector x, so that the measured arc data can be more accurately predicted. .
또 본 실시 예에 따른 서버(200)는 상기 예측 데이터의 분석을 통해 화재발생 징후를 감시하는 감시유닛(230)을 포함한다. 감시 유닛(230)은 아크 감지기(100)가 설치된 장소에 따라 서로 상이한 기준에 따른 감시를 수행한다. 예를 들어 일반 가정과 공장을 비교하면, 공급되는 전류 용량이 다르기 때문에 발생된 아크 현상에 따른 대응기준이 다를 수 있기 때문이다. 이러한 아크 데이터에 따른 기준은 다음 [표 1]과 나타냈다. In addition, the
터링Moni
Turing
(예시)Arc signal
(example)
유사패턴 분석Arc signal prediction
Similar pattern analysis
유사패턴 분석Arc signal prediction
Similar pattern analysis
여기서 [표 1]는 하나의 예시에 불과하며, 현장에 따라 얼마든지 변경될 수 있을 것이다. 즉 [표 1]에서, 용량의 80% 이상에서 1시간 동안 지속 또는 10mA 이상에서 1분 지속일 경우 경고 단계로 볼 수 있으나, 이러한 기준을 가정과 공장에 동일하게 적용할 수는 없다는 것이다.Here, [Table 1] is only an example, and it may be changed as much as possible depending on the site. In other words, in [Table 1], it can be regarded as a warning stage in case of sustaining for 1 hour at 80% or more of capacity or 1 minute at 10mA or more, but these standards cannot be applied equally to homes and factories.
또 서버(200)는 점검상태나 경보음을 출력하거나 전류 차단을 수행하는 알림/차단 유닛(240)을 포함하고 있다. 알림/차단 유닛(240)은, 이상 데이터의 발생시 점검 알림 또는 소정 주기별로 점검 알림 정보를 통보하는 점검 알림 기능, 위험 수위 레벨에 따라 경보음을 발생하는 위험 알림 기능, 화재 장소를 실시간으로 표시하여 알려주는 위치 알림 기능, 화재 예측 후 차단기를 실행시켜 전류를 차단하는 전류 차단서비스 기능을 수행한다.In addition, the
또 서버(200)는 위험 수위 레벨에 따른 내용을 관리자나 작업자에게 통보 및 관련 기관(예를 들어, 소방서 등)에 자동 신고하고, 출동 서비스를 요청하는 신고/출동 서비스 유닛(250)도 포함한다. In addition, the
그리고 서버(200)는 관리자/작업자가 확인할 수 있는 컴퓨터(10) 및 각종 모바일 장치(20), 또한 소방서와 출동서비스를 제공하는 업체 등과 유무선 네트워크를 매개로 상호 연결된다. 따라서 고객은 컴퓨터(100 또는 모바일 장치(20) 등을 통해 서버(100)가 제공하는 각종 서비스 등을 이용할 수 있을 것이다.In addition, the
한편, 상술한 수집유닛(210), 예측데이터 생성유닛(220), 감시유닛(230), 알림/차단유닛(240), 신고/출동 서비스 유닛(240) 등이 서버(200)에 포함되는 것으로 구성된다고 설명하고 있지만, 구성들 전부 또는 일부만을 서버와 별개로 설계하여 구성할 수 있음을 당연하다. Meanwhile, the above-described
다음에는 화재 사전감지 모니터링 방법에 대하여 살펴본다.Next, we will look at the fire detection and monitoring method.
본 발명의 화재 사전감지를 위하여 분전함 등의 소정 개소에 아크 감지기(100)가 설치되어야 한다. 설치되는 아크 감지기(100)는 설치된 장소, 예를 들어 가정이나 공장, 다중이용시설 등에 따라 용량 등이 상이한 감지기일 수 있다. In order to detect fire in advance of the present invention, the arc detector 100 must be installed at a predetermined location such as a distribution box. The installed arc detector 100 may be a detector having a different capacity depending on the installed location, for example, a home or a factory, a multi-use facility, and the like.
아울러 아크 감지기(100)와 함께 전류 흐름을 차단하기 위한 차단기도 설치된다. 즉 아크(스파크나 전기불꽃)에 의해 발생된 열이 주변 가연물질로 확대되어 화재가 발생하는데, 이러한 아크 발생자체를 차단함으로써, 화재 발생을 예방할 수 있기 때문이다.In addition, a circuit breaker for blocking the current flow is also installed together with the arc detector 100. In other words, the heat generated by the arc (spark or electric flame) is expanded to the surrounding combustible material to cause a fire. This is because the occurrence of fire can be prevented by blocking the arc generation itself.
이와 같은 구성으로부터 소정 개소에 설치된 아크 감지기(100)들은 불꽃 또는 스파크 등의 아크 발생상태를 감지하게 된다(s100). 그리고 이렇게 감지된 아크 데이터는 인터넷 기반의 HTTP 방식으로 서버(200)로 실시간 전송되며, 수집 유닛(210)이 복수 개의 아크 감지기(100)들이 전송하는 아크 데이터들을 수집, 저장한다(s102). 상기 저장된 아크 데이터들은 아크 감지기별로 구분되어 db 형태로 가공되며, 아래에서 설명되는 예측 데이터와 함께 관리될 것이다. From such a configuration, the arc detectors 100 installed at predetermined locations detect arc occurrence states such as flames or sparks (s100). In addition, the detected arc data is transmitted in real time to the
이때 수집 유닛(210)은 리얼 아크 신호(Real Arc Signal), 전기화재와 무관한 신호(불필요한 신호) 및 노이즈 성분 모두를 수집한다. 즉, 도 2를 보면 평상시(정상상태) 스펙트럼 상태변화를 보인 (a)와 같이 불필요한 신호 및 노이즈 성분이 적게 포함되는데, 아크가 발생하면 (b)의 'A' 부분과 같이 불필요한 신호 및 노이즈 성분 등이 증폭되어 나타나게 된다. 이러한 신호 모두를 수집하는 것이다.At this time, the
그리고 예측 데이터 생성유닛(220)은 수집된 아크 데이터에 대한 예측 데이터를 생성한다(s104). 이때, 아크 데이터는 불필요한 신호 및 노이즈 성분 등이 포함되어 있기 때문에, 이를 제거하고 리얼 아크 신호만을 추출할 필요가 있으며, 이렇게 추출한 리얼 아크 신호의 변화량을 예측하여 예측 데이터를 생성하게 된다. In addition, the prediction
예측 데이터는 칼만 필터(Kalman Filter)를 이용하여 예측하며, 상술한 [수학식 1]을 통해 예측 데이터를 추출할 수 있다. The predicted data is predicted using a Kalman filter, and the predicted data may be extracted through the above-described [Equation 1].
측정된 아크 데이터 및 예측 데이터에 대한 시뮬레이션 결과를 나타낸 예시 그래프는 도 3에 도시하고 있다. 도 3의 그래프에 대하여 측정 데이터(실측값) 및 예측 데이터를 확인할 수 있으며, 이러한 그래프는 시간별로 수치화되어 다음 [표 2]와 같이 제공될 수 있다.An exemplary graph showing simulation results for the measured arc data and predicted data is shown in FIG. 3. Measurement data (actual value) and predicted data can be checked with respect to the graph of FIG. 3, and such graphs may be numericalized by time and provided as shown in [Table 2] below.
이처럼 리얼 아크 신호의 실측값에 대하여 칼만필터를 적용하여 예측값을 생성할 수 있는 것이다. 참고로 상기 상대오차(%)는 예측의 정확도가 어느정도인지를 확인하는 용도로 사용된다.In this way, a predicted value can be generated by applying a Kalman filter to the actual measured value of the real arc signal. For reference, the relative error (%) is used to check the accuracy of the prediction.
그러면 도 4와 같이 리얼 아크 신호의 변화량을 예측할 수 있다. 예컨대, 기울기가 거의 '0'인 수준(정상상태)에서 기울기가 증가하다가 'B'와 같이 기울기가 급격하게 증가하게 됨을 예측할 수 있을 것이다. Then, as shown in FIG. 4, the amount of change in the real arc signal can be predicted. For example, it can be predicted that the slope increases at a level (normal state) where the slope is almost '0', and then the slope increases rapidly, such as'B'.
감시유닛(230)은 이러한 예측 데이터의 패턴을 분석하고, 상술한 [표 1]에 기재된 기준범위와 비교한다. 즉, 상기 예측 데이터의 패턴이 상기 '안심단계', '경고단계', '위험단계', 화재발생단계' 중 어느 단계인지를 확인하는 것이다(s106). 다시말해, 상기 생성된 예측 데이터의 분석된 패턴에 따라 위험 수위레벨을 판단할 수 있으며, 여기서 상기 예측 유사패턴 분석은 빅 데이터 분석을 통해 이전 아크경보 발생시의 패턴이나 화재발생 패턴을 분석하고, 예측 데이터의 패턴과 유사한 경우가 있는가를 확인하는 것이다.The
이후 예측데이터의 패턴 분석결과에 의하여 위험수위 레벨이 확인되면, 서버(200)는 상기 확인된 위험수위 레벨에 대응하는 알림서비스 및 대응조치가 수행된다(s108). 구체적으로 이러한 알림서비스 및 대응조치는 알림/차단유닛(240) 및 신고/출동 서비스 유닛(250)이 담당하게 되며, 예를 들어 예측 데이터가 경고단계인 "품질분석 및 감시디바이스 용량의 80% 이상에서 1시간 동안 지속 또는 10mA 이상에서 1분 지속"되는 경우, 알림/차단유닛(240)은 모니터링 결과에 따라 관리자(작업자)에게 경보알림을 전송하며, 경보음을 발생시키는 것이다. Thereafter, when the risk level level is confirmed by the pattern analysis result of the predicted data, the
만약 화재발생단계가 되면 알림/차단유닛(240)은 경보음 발생과 함께, 신고/출동 서비스 유닛(250)은 화재발생 알림을 전송하고 소방서로 신고한다. 이 경우 실제 화재가 발생한 것이 아니고 화재발생 징후가 있다거나, 사람들이 직접 화재 상태를 육안으로 확인하고 신고하기 이전 상태일 것이다.If a fire occurs, the notification/
대응조치의 다른 예로, 서버(200)가 아크 감지지(100)와 함께 설치된 차단기를 원격 제어하여 전류 흐름을 차단시키는 것도 가능하다. 이렇게 하면, 이상전류나 과전류로 인한 아크 발생을 방지할 수 있어, 화재 발생을 초기에 차단하는 이점도 기대된다. As another example of the countermeasure, it is possible for the
또한 알림서비스 및 대응조치의 대상은 상기 아크 데이터에 포함된 고유정보를 통해 위치 등이 이미 확인된 상태이기 때문에, 이를 기초로 하여 가장 적절한 대응조치가 가능한 방안을 선택할 수 있다. 즉, 가장 가까운 소방서에 화재통보를 직접 할 수 있거나, 시설 관리인에게 화재경보를 알리거나 이상유무를 알릴 수 있다. In addition, since the target of the notification service and the countermeasure has already been identified through the unique information included in the arc data, the most appropriate countermeasures can be selected based on this. That is, the fire can be notified directly to the nearest fire station, or the facility manager can be notified of a fire alarm or an abnormality.
이처럼 본 발명은 예측 데이터의 패턴 분석을 통해 확인된 위험 수위 레벨에 따라 화재발생 징후를 사전에 감지할 수 있다는 점에서, 그만큼 대응시간을 단축시킬 수 있을 것이다. 실질적으로 화재발생 징후의 사전감지로 인하여 화재출동이 더 빨리 이루어져서 초기 진압이 가능하다면, 화재발생을 사전예방할 수 있음은 물론, 화재가 발생되었다 하더라도 더 큰 화재로 번지는 것을 차단할 수 있을 것이다. As described above, the present invention can shorten the response time in that it is possible to detect a fire occurrence sign in advance according to the dangerous water level level identified through the pattern analysis of the predicted data. In fact, if the fire is dispatched more quickly due to the pre-detection of the signs of the fire, and the initial extinguishing is possible, the fire can be prevented in advance, and even if a fire has occurred, it will be possible to block the spread of a larger fire.
한편, 본 발명은 아크 현상을 감지한 아크 데이터 및 이의 예측 데이터를 관리하여 수익을 창출하는 것도 가능하다. Meanwhile, according to the present invention, it is possible to generate revenue by managing arc data that detects an arc phenomenon and predicted data thereof.
특정 고객을 대상으로 실시간 모니터링된 아크 데이터 및 예측 데이터를 통해 알림이나 경보음을 전달하거나, 필요에 따라서 화재발생징후가 감지된 경우 직접 관리자가 출동할 수 있게 하거나 소방서와 연계하여 출동서비스가 수행되게 할 수 있다. Alerts or alarm sounds are delivered through real-time monitored arc data and predicted data for specific customers, or if necessary, when a fire sign is detected, a manager can be dispatched directly, or a dispatch service can be performed in connection with the fire department. can do.
또한 고객이 웹을 통한 컴퓨터(10) 또는 무선망을 통한 모바일 장치(20)를 이용하여 아크 데이터를 확인할 수 있게 하며, 고객이 직접 서버(200) 관리자에게 출동을 요청할 수도 있다. 더욱이 서버(200)가 아크 데이터 및 위험수위 레벨을 실시간으로 시각화하여 고객이 확인할 수 있게 함으로써, 현재 상태를 쉽게 확인할 수 있도록 한다.In addition, it allows the customer to check the arc data using the
그리고 아크 감지기(100)의 파손이나 손상 등의 이유로 인하여 아크 데이터의 실시간 모니터링이 정상적으로 되지 않는 경우, 고객에게 아크 감지기(100)의 교체를 위한 알림을 전송할 수 있고, 아크 감지기(100)의 교체 서비스 알림 정보를 제공할 수 있다. In addition, when real-time monitoring of arc data is not normally performed due to damage or damage to the arc detector 100, a notification for replacement of the arc detector 100 may be transmitted to the customer, and replacement service of the arc detector 100 Notification information can be provided.
이와 같이 본 발명은 실시간으로 측정되는 아크 데이터를 칼만필터를 이용한 예측 데이터에 따라 위험수위 레벨에 따라 단계별로 화재발생 위험에 대한 대처가 가능하고, 또 데이터 관리 및 화재위험에 대응하여 고객을 대상으로 신고 및 출동 서비스를 제공할 수 있음을 알 수 있다. As described above, the present invention can cope with the risk of fire occurrence step by step according to the danger level level according to the predicted data using the Kalman filter for the arc data measured in real time. It can be seen that it can provide reporting and dispatch services.
이상과 같이 본 발명의 도시된 실시 예를 참고하여 설명하고 있으나, 이는 예시적인 것들에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지 및 범위에 벗어나지 않으면서도 다양한 변형, 변경 및 균등한 타 실시 예들이 가능하다는 것을 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적인 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although it has been described with reference to the illustrated embodiments of the present invention as described above, these are only exemplary, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, without departing from the gist and scope of the present invention, various It will be apparent that variations, modifications and other equivalent embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
즉 본 실시 예는 실시간 아크 데이터의 모니터링에 따라 화재발생 징후를 사전 감지하고 적절한 대응방안을 제공하는 구성 예를 설명하고 있지만, 본 발명은 화재 발생징후를 알 수 있는 예측데이터를 다중이용시설, 공장, 가정 등의 특정 고객에게 제공하면서, 상황별로 다양한 서비스를 함께 제공하여, 서비스 이용에 따른 수익을 창출할 수 있도록 하는 관리시스템에도 충분히 적용할 수 있는 것이다.That is, the present embodiment describes a configuration example in which a fire occurrence symptom is detected in advance and an appropriate countermeasure is provided according to real-time arc data monitoring, but the present invention uses predictive data that can know the fire occurrence symptom in a multi-use facility or factory. It can be sufficiently applied to a management system that provides a variety of services for each situation, while providing them to specific customers such as homes, households, etc., and generating profits from service use.
100: 아크 감지기
200: 서버
210: 수집 유닛
220: 예측데이터 생성 유닛
230: 감시 유닛
240: 알림/차단 유닛
250: 신고/출동서비스 유닛100: arc detector
200: server
210: collection unit
220: prediction data generation unit
230: monitoring unit
240: notification/blocking unit
250: Report/Response Service Unit
Claims (8)
상기 아크 감지기가 감지한 아크 데이터를 실시간 전송받고 상기 아크 데이터를 예측하여 기 정의된 위험수위 레벨에 따라 단계적으로 대응방안을 제공하는 서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 사전감지 모니터링 시스템.An arc detector that detects an arc phenomenon; And
And a server that receives the arc data detected by the arc detector in real time, predicts the arc data, and provides a step-by-step response plan according to a predefined danger level level.
상기 아크 감지기는,
아크 감지기를 식별할 수 있는 고유정보를 포함한 상기 아크 데이터를 HTTP(hypertext transfer protocol) 방식으로 상기 서버로 전송하는 화재 사전감지 모니터링 시스템.The method of claim 1,
The arc detector,
Fire pre-detection monitoring system for transmitting the arc data including unique information for identifying an arc detector to the server in a hypertext transfer protocol (HTTP) method.
상기 서버는,
상기 아크 감지기로부터 전기화재 원인이 되는 리얼 아크 신호(Real Arc Signal), 전기화재와 무관한 신호 불필요한 신호 및 노이즈 성분을 포함하는 아크 데이터를 수집하는 수집 유닛;
상기 아크 데이터에서 리얼 아크 신호만을 추출하고, 추출된 리얼 아크 신호의 변화량을 예측한 예측 데이터를 생성하는 예측 데이터 생성유닛;
상기 예측 데이터의 분석을 통해 상기 위험수위 레벨을 감시하는 감시유닛; 및
상기 위험수위 레벨에 따라 단계별 대응방안을 제공하는 알림/차단 유닛과 신고/출동 서비스 유닛을 포함하여 구성되는 화재 사전감지 모니터링 시스템.The method of claim 1,
The server,
A collection unit for collecting arc data including a real arc signal, a signal irrelevant to the electric fire, and a noise component from the arc detector;
A prediction data generation unit that extracts only a real arc signal from the arc data and generates prediction data by predicting a change amount of the extracted real arc signal;
A monitoring unit monitoring the dangerous water level through analysis of the predicted data; And
A fire pre-detection monitoring system comprising a notification/blocking unit and a report/dispatch service unit providing step-by-step response measures according to the dangerous water level.
상기 예측 데이터 생성유닛은 칼만 필터(Kalman Filter)를 이용하여 상기 리얼 아크 신호에 대한 예측 데이터를 생성하고, 하기 식으로 계산하는 화재 사전감지 모니터링 시스템.
.
여기서,는 k-1 시점의 측정값을 토대로 한 k 시점의 상태, 는 해당 시간에서 이전 상태에 기반한 상태 전이 행렬, 는 사용자 입력에 의한 상태 전이 행렬, 는 사용자 입력값을 말함The method of claim 3,
The predictive data generation unit generates predictive data for the real arc signal using a Kalman filter, and calculates the preliminary fire detection monitoring system by the following equation.
.
here, Is the state at point k based on the measured value at point k-1, Is the state transition matrix based on the previous state at that time, Is the state transition matrix by user input, Refers to user input
상기 서버는,
상기 아크 데이터를 시각화하여 제공하는 화재 사전감지 모니터링 시스템.The method of claim 1,
The server,
A fire pre-detection monitoring system that visualizes and provides the arc data.
서버가 상기 감지결과에 따른 아크 데이터를 통신방식으로 전송받는 단계;
상기 서버가 칼만 필터(Kalman Filter)를 이용하여 리얼 아크 신호(Real Arc Signal)를 추출하는 단계;
상기 리얼 아크 신호의 변화량을 예측한 예측 데이터를 생성하는 단계; 및
상기 서버가 상기 예측 데이터의 분석을 통해 위험수위 레벨을 확인하고, 상기 위험수위 레벨에 따라 단계별 대응방안을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 사전감지 모니터링 방법.Each detecting an arc phenomenon by a plurality of arc detectors;
Receiving, by a server, arc data according to the detection result through a communication method;
Extracting, by the server, a real arc signal using a Kalman filter;
Generating predicted data that predicts the amount of change of the real arc signal; And
And providing, by the server, a risk level level through analysis of the predicted data, and providing a step-by-step response plan according to the risk level level.
상기 통신방식은 HTTP(hypertext transfer protocol)이고,
상기 아크 데이터에는 감지한 아크 정보 및 아크 감지기를 식별할 수 있는 고유정보가 함께 포함되어 전송되는 화재 사전감지 모니터링 방법.The method of claim 6,
The communication method is HTTP (hypertext transfer protocol),
A fire pre-detection monitoring method in which the arc data includes detected arc information and unique information for identifying an arc detector.
상기 예측 데이터는 하기 식으로 계산되며,
전류값 및 전류값의 변화량을 상태벡터 x로 하여 예측이 수행되는 것에 의해 상태전이행렬 F 및 B가 학습되어 예측 데이터가 생성되는 화재 사전감지 모니터링 방법.
. 여기서,는 k-1 시점의 측정값을 토대로 한 k 시점의 상태, 는 해당 시간에서 이전 상태에 기반한 상태 전이 행렬, 는 사용자 입력에 의한 상태 전이 행렬, 는 사용자 입력값을 말함The method of claim 6,
The predicted data is calculated by the following equation,
A fire pre-detection monitoring method in which prediction data is generated by learning the state transition matrices F and B by performing prediction using the current value and the amount of change in the current value as the state vector x.
. here, Is the state at point k based on the measured value at point k-1, Is the state transition matrix based on the previous state at that time, Is the state transition matrix by user input, Refers to user input
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