KR20230045707A

KR20230045707A - 충전식 모바일로봇을 활용한 화재감지 및 조기대응시스템

Info

Publication number: KR20230045707A
Application number: KR1020210127705A
Authority: KR
Inventors: 이성진; 이경원
Original assignee: 주식회사 이롭
Priority date: 2021-09-28
Filing date: 2021-09-28
Publication date: 2023-04-05
Also published as: KR102550069B1; WO2023054813A1

Abstract

본 발명은 자율주행 모바일 로봇을 활용한 화재감지 및 조기대응시스템에 관한 것으로, 적어도 하나 이상의 모바일 로봇; 소화기 저장 및 공급이 가능한 충전스테이션, 화재분석진단 및 공간정보 맵핑뿐 아니라, 모바일로봇과 충전스테이션을 통합 제어하는 관제서버를 포함하는 화재감지 및 조기대응시스템으로 적어도 하나 이상의 모바일로봇은 자율주행 가능하며 복수의 로봇이 할당된 임무를 수행하도록 제어되며, 일정기준 내 범위의 속도로 정해진 시간내에 감시영역을 자율주행 하면서 각종 이미지정보, 센싱 정보를 획득하고, 복수의 로봇 중 선행로봇에 의해 획득된 정보에 대해 누락여부 등을 판단하여 필요 시 후행로봇을 통해 보완촬영 또는 재촬영 하도록 하여, 정확한 현장정보에 기반하여 화재발생여부를 판단하도록 하며, 화재 진행단계에 따라 모바일로봇을 통해 가까운 충전스테이션을 통해 소화기를 공급받아 화재 초기진압이 가능하도록 설계하므로, 24시간 무인 화재감시가 가능할 뿐 아니라 특히, 관리자가 부족한 취약시간대에 발생할 수 있는 화재발생에 대해 신속하게 대응할 수 있는 시스템을 개시한다.

Description

충전식 모바일로봇을 활용한 화재감지 및 조기대응시스템{FIRING DETECTION AND EARLY DISTINGUISH SYSTEM WITH AUTO RECHARGERABLE MOBILE ROBOT}

본 발명은 자율주행 모바일로봇을 활용한 화재감지 및 조기대응시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 상기 모바일로봇은 자율주행 이동체의 정확한 위치를 모니터링할 수 있는 측위기술을 기반으로 각종 이미지 획득용 카메라, 환경센서를 통해 과열, 불꽃, 화염, 연기와 같은 화재 또는 전조증상에 대한 화재감시와 화재 발생위치를 제공할 수 있고, 또한 상기 모바일로봇은 소화기 탑재부를 구비하고 있어, 화재 발생 시 가장 가까운 위치의 충전스테이션으로 이동하여 화재유형에 맞는 소화기를 장착하여 화재를 조기진압할 수 있을 뿐만 아니라, 누락없는 다양하고 정확한 현장정보에 기반하여 화재여부를 판별하고 신속한 진압이 가능하도록 적어도 하나 이상의 임무형 로봇을 운용하는 것을 특징으로, 복수의 로봇은 각각 서로 다르거나 상호 보완적인 임무가 부여되어 누락정보가 발생하지 않도록 하거나 일부 로봇의 작동오류 시 임무를 대체하도록 할 뿐 아니라 화재 판단 시 가장 가까운 위치의 로봇에 의해 신속한 화재진압이 가능하도록 설계된 자율주행 모바일로봇을 활용한 화재감지 및 조기대응 시스템에 관한 것이다.

최근 대형 물류센터 화재로 대규모 사업장, 주거설비 및 공공시설 화재 발생에 대한 국가적 관심이 최고조에 이르고 있지만, 화재경보의 오작동이나 오인식, 또는 근무자가 확인할 수 없는 취약시간대에 발생하는 화재에 대해 대비할 수 있는 지능형 화재감시 시스템에 대해서는 아직 상용화가 더딘 것이 사실이다. 일반적으로 화재는 초기 열분해단계, 훈소단계, 불꽃 발생단계, 열발생단계로 진전이 되며, 화재 시 발생되는 연소생성물을 감지하여 신호를 발생하는 원리가 적용된 화재감지기가 대부분의 시설과 현장에 설치되어 있다. 대표적인 화재감지기는 열감지기로 화재에 의해 발생하는 열을 감지하여 화재신호를 발현하는 것으로 건물 내부 발생한 화재에 의해 가열된 공기나 연소생성물은 일반적으로 공기보다 가볍기 때문에 실내 상층부로 축적되기 때문에 이 열에 의한 온도 변화를 감지하는 것을 기본 원리로 적용한 기술로 감지기 주위 온도가 일정한 온도상승이 있을 때 작동하는 차동식, 바이메탈 변위나 금속 팽창등을 이용하여 일정 기준온도 이상이 되었을 때 작동하는 정온식, 그리고 이 두가지 방식을 결합한 열복합식 감지기가 있다. 다음으로는 연기감지기가 있는데, 가장 보편화된 것은 광전식, 이온화식, 공기흡입식이 있는데, 광전식은 연기를 포함 미립자에 의해 산란광을 전기적으로 포착하여 광량변화에 따라 화재여부를 판단하는 것이며, 이온화식은 검지부에 연기가 들어오면 이온전류가 감소하는 것을 전기적으로 인지하여 화재를 판단하는 것이며, 이 두가지 방식을 병합한 연기 복합식 감지기도 상용화되어 있다. 이외 최근까지도 많이 연구되고 있는 불꽃감지기가 있는데 이는 초기 화재발생시에는 화염이나 연기에 의한 발생 열량이 적어 열감지기 만으로는 초기 화재진압에 한계가 있기 때문에 최근까지도 불꽃 감지기, 영상감지 또는 지능형 스마트감지기와 관련된 기술개발이 활발하게 이루어지고 있는 실정이다. 먼저 불꽃감지기의 경우에는 자외선식, 적외선식, 자외선/적외선 겸용식이 주종을 이루어 보급되고 있는데 자외선식은 말그대로 광전효과를 발생시키는 광전관 내 양극과 음극사이에 전자가 방출되는 효과에 의한 자외선감지를 원리로 하고, 적외선식은 온도변화를 검출하는 적외선 센서를 사용하여 화염으로부터 나오는 특정 영역의 복사에너지에 의해 온도변화가 생기면 전류 또는 전압이 변화하는 것을 검출하여 화재로 인식하는 원리를 이용한 것으로, 일정한 적외선 복사가 발생하는 경우 오작동을 최소화하기 위해 불꽃의 플리커 현상을 이용하여 화재를 인식하도록 하는 것이 특징이다. 다만 금속, 암모니아, 수소 같은 화재와 같이 감도를 떨어뜨릴 수 있는 화재원에 대해서는 자외/적외선 겸용 또는 복합식 감지기를 적용하여 오작동, 오경보 발생율을 낮추기 위해 노력하고 있으나, 고정식 화재감지 시스템의 경우에는 설치위치, 적용환경에 따라 변수가 많기 때문에 감지 정확도를 높이고 오작동의 가능성을 낮추기 위해 영상감시, 지능형 화재감지 시스템에 관한 다양한 연구개발도 진행중에 있다.

영상감시시스템은 범죄예방, 재난감시 등 카메라, 전송장치, 저장 및 재생장치로 구성되며 국제 표준화기구에서는 CCTV(Closed Circuit Television)으로 칭하고 있으며, 단순한 감시형 아날로그 영상시스템에서부터 자동으로 객체의 특징을 인식하고 추적할 수 있는 네트워크 기반의 지능형(intelligent) 영상 감시시스템으로 빠르게 발전하였고 재난안전 및 화재감시 분야에도 적용되기에 이르렀다. 초기에는 감시자에 의한 육안 판별에 의존하였으나 고속영상처리기법 화재 인지기술의 발전으로 실시간 동영상을 분석하여 영상 속 화재와 연관되는 움직임의 감지, 추적, 분류, 분석알고리즘을 통해 화재에 조기 대응할 수 있는 무인 자동화 시스템이 갖춰지고 있다. 이러한 무인자동화 기술로 감시자가 없는 취약시간대에 발생하는 화재의 예방 및 조기대응 관점에서 많은 효과를 보고 있고, 무엇보다 최근에는 화재감시의 무인화, 자동화를 넘어 지하 공동구처럼 인간이 활동하기 어렵거나 위험요소를 포함하고 있는 시설을 중심으로 인공지능 자율주행 이동체 및 이동로봇를 활용하여 능동적인 화재감지 및 조기대응 관점에서의 기술개발로 이어지고 있는 상황이다.

관련하여, 특허문헌 대한민국 등록특허 제10-2237432호(2021.04.01. 등록, 발명의 명칭 : 이동식 무인 로봇을 이용한 산업플랜트 감시 시스템(SYSTEM FOR MONITORING POWER PLANT USING MOBILE UNMANNED ROBOT))에 따르면, " 미리 지정된 감시구역을 촬영하는 고정식 촬영 장치, 레일을 따라 이동하고, 미리 지정된 복수의 감시구역을 모니터링하는 이동식 무인 로봇, 그리고 상기 고정식 촬영 장치로부터 수신하는 제1 영상 정보, 상기 이동식 무인 로봇으로부터 수신하는 제2 영상 정보 및 센서 정보에 기반하여, 산업플랜트 내 장비의 화재 또는 이상 발생 여부를 판단하고, 산업플랜트 내 작업자의 위치 정보에 기반하여 작업자 동선 및 출입내역을 모니터링하는 종합 감시 서버를 포함하는 산업플랜트 감시 시스템"에 관한 것이다. 본 발명은, 미리 지정된 감시구역을 촬영하는 고정식 촬영장치로부터 제1영상정보를 획득하고 레일을 따라 미리 지정된 복수의 감시구역을 모니터링하는 이동식 무인 로봇에 의한 제2영상정보를 획득하여 미리 입력된 학습 데이터를 바탕으로 기계 학습을 수행하고, 복수의 촬영획득정보를 입력변수로 하는 기계학습 알고리즘을 이용하여 감시구역 내 장비의 화재 발생여부를 판단하는 화재 감시부를 구성하는 감시시스템을 제공하여, 무인로봇과 인공신경망을 이용한 영상분석을 통해 산업플랜트 전체에 대한 효율적인 운전현황 감시와 사고 예방이 가능하고 신속한 대응이 가능한 효과가 있다."라는 기술이 개시되어 있다.

하지만, 위 특허문헌에서는 고정된 루트로만 이동 가능한 레일식 로봇이고, 복수 수단에 의해 획득한 영상정보를 기계학습을 통해 화재를 판별한다는 내용만 게시하고 있으며, 복수의 임무형 이동로봇을 이용하여 영상을 취득하는 과정과 산업시설내 영상 사각지대에 발생 시 대응할 수 있는 로봇 운용기술에 대해서는 게시하고 있지 않고 있다. 그렇기 때문에 영상사각지대가 발생가능성이 높고, 획득된 영상의 품질에 기인한 화재발생 오인지, 오경보에 대해서 효과적으로 대처할 수 없고, 획득된 영상에 기반하여 화재와 같은 이벤트 탐지시에 경보알람 메시지 또는 경보음을 출력하는 모니터링 기능만 있을 뿐, 조기에 화재에 대응할 수 있는 방법이나 특징적 구성에 대해서는 개시되어 있지 않았다.

또 다른 특허문헌 미국 공개특허 제2020-0391061호(2020.12.17. 공개, 발명의 명칭 : 소화 로봇(extinguishing robot)에 따르면, " 건물 또는 시설의 내부 및/또는 외부에서 화재 전개 경로 및/또는 모니터링 경로를 따라 차량을 탐색하도록 설계된 탐색 제어 유닛을 갖는 차량으로 소화 작업을 개시하기 위한 무인 차량에 관한 것으로 차량에는 주행 중 물리적, 화학적 파라미터나 데이터 및 이미지를 취득하는 모니터링 센서를 구비한 소화로봇”의 제공에 관한 것이다. 본 발명은, 건물 및 시설 내부에 일정 루트를 탐색하면서 장착된 모니터링 장치를 이용하여 다양한 파라미터, 데이터, 이미지 등을 캡처하고 기준 매개변수 대비 수집된 데이터를 평가한 평가결과에 기초하여 화재상태를 결정하고 필요 시 화재를 진압하거나 소화작용을 개시하도록 한 소화로봇 및 화재진압 시스템에 관한 기술이 개시되어 있다.

하지만, 위 특허문헌에서는 로봇이 모니터링 센서를 탑재하고 각종 환경정보를 취득하여 화재 판단 시 화재를 진압하는 구성을 게시하고 있으나 화재 모니터링 및 화재진압 자체에 목적을 두고 있으며, 화재진압을 위한 로봇 운영시스템에서 필수적인 충전시스템의 존재와 소화액저장용기의 탑재 및 교체방식에 관련된 상세 구성에 관해서는 구체적으로 게시하고 있지 못하고, 고정식 화재감지기와 감시영역 및 화재발생 위치에 대한 화재 상태 등에 관한 정보를 취득하고 화재상태를 판단하여 대응하는 로봇 운영방식을 게시하고 있지만, 화재를 감시하고 화재의 단계에 따라 조기 대응하는 과정에서 로봇 운용방식, 충전스테이션의 구체적 구성이나 활용하는 운용방법, 로봇의 소화액용기를 탑재한 방식이나 충전스테이션에 소화액용기를 교체하는 과정에 관한 구조적 특징과 방식에 대해서는 구체적으로 그 솔루션이나 특징적 구성에 대해서는 전혀 개시되어 있지 않았다.

한국 등록특허 제10-2237432호(2021.04.01. 등록, 발명의 명칭 : 이동식 무인 로봇을 이용한 산업플랜트 감시 시스템(SYSTEM FOR MONITORING POWER PLANT USING MOBILE UNMANNED ROBOT) 미국 공개특허 제2020-0391061호(2020.12.17. 공개, 발명의 명칭 : 소화 로봇(extinguishing robot)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 산업시설 내 자율주행 가능한 복수의 임무형 모바일로봇을 활용하여 이미지, 환경 센싱정보 등 각종 화재연관정보를 획득하고 획득 정보의 누락여부, 이미지 품질상태 등을 판단하여 필요 시 해당정보를 보완하는 임무를 수행하고, 해당정보에 기반하여 대해 화재발생 전조증상, 화재발생 진행단계 판단기준에 따라 화재 발생여부 및 발생가능성을 예측하여 오경보 발생가능성을 낮추고 필요 시 소화기를 탑재한 모바일로봇에 의해 즉각적인 조치를 취할 수 있도록 하는 화재감지 및 조기대응 시스템을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 화재감지 및 조기대응시스템은, 고유 식별번호가 부여된 적어도 하나 이상의 자율주행 모바일로봇을 활용하는 화재감지 및 조기대응시스템으로서, 감시 대상영역내 화재관련정보를 수집하는 감지센서 모듈, 실시간 영상 이미지 촬영이 가능한 카메라 모듈, 구동 모듈 및 제1 화재 판별부를 포함하는 모바일 로봇; 상기 모바일로봇 및 관제서버와 데이터를 송수신하는 무선통신부, 전원공급포트부, CPU 및 소화기저장공급부를 포함하는 충전 스테이션부; 모바일로봇과 충전스테이션을 통해 수집된 데이터에 기반하여 화재 징후 및 발생가능성을 예측하는 2차 판별부 및 명령제어부를 포함하는 원격관제(서버)부;를 포함한다.

여기서, 모바일로봇은 적어도 하나이상의 협업로봇으로 구성할 수 있고, 일정범위 감시 대상영역을 할당하여 설정된 루트로 순찰하도록 하고, 센서 모듈에 의한 센싱 정보뿐 아니라 영상정보를 획득하되 이미지 사각지대가 발생하거나 품질의 이상과 누락 발생 시 협업로봇 중 선행로봇 또는 관제서버의 지령에 의해 후행로봇이 보상촬영을 하므로 관심영역의 이미지 누락 없이 고품질의 영상정보를 전송하고 실시간 화재발생여부 및 화재가능성을 판별하여 관리자 단말 및 소방관서 통보뿐 아니라 즉각적인 대응도 가능하도록 하는 것이 가능하다.

또한, 모바일 로봇은 양측에 소화기 가이드 홈을 따라 전기적으로 체결되는 2pin이 구성된 소화기 탑재부를 구성하고 있어, 화재발생 시 소화기를 이용하여 조기진압이 가능하다.

또한, 상기 소화기 탑재부는 화재 진압 시 화재의 위치에 따라 발사각도를 조정할 수 있는 회전체를 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 모바일로봇은 감시대상영역을 실시간 촬영한 이미지정보를 전송할 수 있도록 카메라 모듈과 화재 관련정보를 수집하는 센서 감지모듈을 구비하고 있다.

또한, 모바일로봇에는 제1 화재 판별부를 포함하고 있어, 화재 진행단계 중에서 불꽃, 연기, 화염의 경우에는 판별하는 즉시 탑재된 소화기를 이용하여 조기진압 할 수 있다.

또한, 상기 충전스테이션은 무선충전부에 의한 충전기능 뿐 아니라 소화기 저장공급부를 포함하고 있어, 모바일로봇 요청신호 수신 시 로딩부를 통해 소화기를 제공하도록 구성할 수 있다.

여기서, 소화기는 충전스테이션으로부터 모바일로봇 탑재부에 정확하게 공급하기 위해 하측에 체결블럭을 별도로 구성할 수 있다.

또한, 관제서버는 복수의 모바일로봇에 임무를 할당하고 감시루트를 제공하고 공간정보상에 고유 식별코드의 모바일로봇 위치와 화재발생위치를 표시하여 관리할 수 있다. 여기서 관제서버는 입수되는 이미지정보와 각종 센싱 정보에 대해 기계학습 알고리즘을 통해 잠열과 같은 화재 전조증상을 캐치하여 화재발생가능성을 예측하고 조치할 수 있도록 하는 제2 화재판별부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 모바일로봇을 활용한 화재감지 및 조기대응방법은 초기 환경정보 습득단계, 공간정보 맵핑단계, 데이터 획득 및 처리단계, 화재 판별단계, 조기대응단계로 구분할 수 있다.

여기서, 초기 환경정보는 복수의 로봇 중 선행로봇이 카메라와 센서모듈을 이용해 루트상의 바닥정보, 장애물정보, 시설물정보를 획득하는 단계일 수 있다.

또한, 공간정보 맵핑 단계는 복수의 모바일로봇 위치 화재 의심 또는 발생위치에 대해 3차원 또는 가상현실로 시각화 하는 단계를 포함할 수 있다.

또한 적어도 하나 이상의 모바일로봇을 활용한 데이터 획득 및 처리단계에서 선행로봇은 일정범위 속도로 운항하며, 각종 이미지 정보를 취득하고 해당정보를 기준정보와 비교하여 누락여부, 품질 및 해상도 저하여부, 사각지대 발생여부를 판단하여 보상촬영이 이루어질 수 있도록 하는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 선행로봇의 동작불능상태가 감지되면 후행로봇이 해당 임무를 대체하고 신규 투입로봇이 후행로봇의 임무를 대체할 수 있도록 하는 운용방법을 추가할 수 있다.

또한, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 화재감지 및 조기 대응시스템은, 고유 식별번호가 부여된 적어도 하나 이상의 자율주행 모바일로봇을 운용하는 화재감지 및 조기 대응시스템으로서, 감시 대상영역내 화재관련정보를 수집하는 감지 센서모듈(110), 실시간으로 영상 이미지 촬영이 가능한 카메라 모듈(120), 주행 및 소화 동작을 제어하는 구동 모듈(130), 소화기 탑재부(140), 모바일로봇측 충전포트(160) 및 획득 정보를 통해 불꽃, 화염, 연기를 포함하는 화재상황을 식별하는 제1 판별부(150)를 포함하는 모바일 로봇(100); 상기 모바일로봇 및 관제서버와 데이터를 송수신하는 무선통신부(210), 상기 모바일로봇을 충전하는 무선충전부(220), 소화기저장부(250) 및 CPU를 포함하는 충전 스테이션(200); 및 상기 모바일로봇과 상기 충전스테이션을 통해 수집된 데이터에 기반하여, 화재징후 및 발생가능성을 예측하는 제2 판별부(310), 상기 모바일로봇에 의한 획득 이미지를 저장/관리하는 이미지처리제어부(320), 공간정보 매핑부(330), 로봇제어부(340) 및 충전스테이션제어부(350)를 포함하는 원격관제부;를 구비하고, 상기 모바일로봇은 적어도 하나 이상의 협업로봇으로 구성할 수 있고, 일정범위 감시 대상영역을 할당하여 설정된 루트로 순찰하도록 하고, 상기 감지 센서모듈에 의한 센싱정보뿐 아니라 영상정보를 획득하되, 이미지 사각지대가 발생 시 협업로봇 중 선행로봇 또는 관제서버의 지령에 의해 후행로봇이 보상촬영을 하여, 관심영역의 이미지 누락 없이 고품질의 영상정보를 획득하고 실시간 화재발생여부 및 화재가능성을 판별하여 관리자 단말 및 소방관서 통보 뿐만 아니라 시스템 관리자가 즉각적인 대응도 가능하도록한다.

또한, 상기 모바일 로봇은 적어도 하나 이상으로 상호 임무할당 및 협업하여 자율주행에 의해 대상영역을 순찰 감시하도록 하거나 관제서버에 의해 감시루트가 제어되고, 관제서버의 공간정보 매핑부는 할당된 고유 식별코드로 공간정보 상에 복수의 모바일로봇 위치가 표시되어 관리되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 모바일 로봇 양측에는 소화 약제용기의 가이드홈을 따라 전기적으로 체결되는 돌출형 2pin 체결부(141)를 포함하는 소화기 탑재부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 소화기 탑재부는 2pin을 통한 체결완료 시 모터의 구동에 따라 회동하는 회전체를 구비하고 있어 소화기 발사각도를 조정할 수 있도록 한 것이 바람직하다.

또한, 상기 카메라 모듈(120)은 관찰 대상영역의 실시간 이미지정보를 녹화하여 전달하는 수단으로, 이미지정보는 실제이미지, 열화상 이미지, 정지영상, 동영상 이미지를 포함한다.

또한, 상기 감지 센서모듈(110)은 감시영역의 과열, 연기, 불꽃, 화염과 같은 화재 관련 정보를 수집한다.

또한, 화재 판별부은 상기 모바일 로봇과 상기 관제서버 각각에 구성되고, 로봇측의 제1 판별부(150)는 불꽃, 연기 발생단계의 화재를 감지하여 즉각 조치하도록 하는 것이고, 관제서버측의 제2 판별부(310)는 과열, 잠열 등 화재 전조단계에 대한 판단 및 조치가 가능하다.

또한, 상기 충전스테이션은 무선충전부(220)에 의한 충전기능 뿐 아니라 화재 조기대응을 위해 소화기 저장부(250)를 구비하고 있어, 상기 모바일로봇 접근 시 고유식별번호를 인식하고, 요청신호에 따라 소화 약제용기를 로딩하는 소화기 배출부(260)를 통해 화재유형에 적합한 소화기를 제공하는 것이 가능하다.

또한, 소화기 본체에는 약제 저장부 및 분사부를 구성하고 하측에는 펌프 및 제어장치를 내장하고 측면에는 2pin 체결부(141)에 결합되는 가이드홈이 구성된 체결블럭(144)를 포함한다.

또한, 상기 소화기 배출부(260)는 상기 소화기 저장부(250) 상측에 위치한 가이드레일을 따라 양방향 이동가능한 이동지지체(261), 상기 이동지지체 양측면에 가이드홈(265)으로 구성된 가이드부재(262), 상기 가이드홈을 따라 이동하는 가이드핀(263), 소화기를 상기 소화기 저장부로부터 외부로 반출시키는 푸시 바(push bar) (264)로 구성되어 있고, 상기 푸시 바(264)는 이동지지체(261)에 가이드핀(263)과 함께 결합되어 있어, 상기 소화기를 상기 모바일로봇에 탑재하는 경우, 상기 푸시 바(264)는 상기 가이드부재(262)의 가이드홈(265)을 따라 이동하는 가이드핀(263)에 의해 직각으로 세워 지지되어, 가이드레일을 따라 제1방향으로 소화기 본체를 밀면서 모바일로봇 소화기 탑재부(140)에 장착될 때까지 이동하고, 탑재부 2pin 결합신호가 수신되고, 탑재가 완료되어 원위치로 복귀하는 경우 대기중인 소화기에 걸려 젖혀지도록 구성하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 화재감지 및 조기대응방법은, 모바일 로봇을 활용하여 초기 환경 정보를 습득하는 단계(초기 환경정보 습득단계); 공간정보 맵핑 단계; 센싱 정보 및 영상 이미지 정보를 포함하는 데이터를 획득하는 단계; 데이터 처리단계; 보상촬영단계; 화재판별 단계; 및 조기대응단계;를 포함한다.

또한, 상기 초기 환경정보 습득단계는 선행 로봇이 카메라와 센서 모듈을 이용하여 사전에 설정된 루트상의 바닥 지형정보, 장애물 정보, 시설물 정보를 획득하는 단계이다.

또한, 상기 공간정보 맵핑 단계는, 사전에 설정된 공간정보에 모바일로봇이 획득한 초기 환경정보 및 로봇 위치정보를 통합하여 3차원 또는 가상현실로 시각화 하는 단계이다.

또한, 상기 이미지 데이터 획득 및 처리단계는, S 3-1 : 적어도 하나 이상의 모바일 로봇 중 선행로봇은 일정범위 속도로 주행하면서, 바닥지형 등 초기 환경정보, 시설정보들을 획득, 전송하는 단계; 및 S 4-1 : 상기 획득정보와 기준정보를 비교하여 일정 속도 주행에 따른 이미지 누락여부, 해상도 및 품질 저하여부, 사각지대 발생여부를 판단하여 후행로봇을 통해 보완촬영 또는 재촬영이 이루어지도록 하는 단계;를 포함한다.

또한, 선행로봇과 후행로봇은 각각 임무를 할당하되 선행로봇이 동작불능상태에 빠지면 후행 로봇이 해당 임무로 전환되고 신규 투입되는 로봇이 후행로봇의 임무를 대체하는 단계를 추가하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 화재 판별 및 대응단계에서는 화재의 판별은 잠열 또는 과열, 불꽃, 연기, 화염 등의 4단계로 구분하여 모바일로봇과 관제서버에서 판별할 수 있으며, 관제서버에서 이미지 및 센싱 정보를 분석하여 잠열 또는 과열과 같은 화재 전조증상에 대해 인지 시에는 관리자 단말에 통보하여 정밀 점검토록하고, 불꽃, 연기, 화염 등 화재 발생 시에는 추가로 소방관서에 통보하는 단계를 포함하되 불꽃 이상단계의 화재발생시에는 모바일로봇이 가장 가까운 위치 충전스테이션으로부터 이동하여 화재유형에 맞는 소화기를 탑재하여 조기 진화하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 자율주행 모바일로봇을 활용한 화재감지 및 조기대응시스템에 따르면,

첫째, 취약시간대에 감시대상영역에 대한 화재예방 및 화재발생 시 신속한 대응이 가능하다.

둘째, 복수의 협업로봇 운용기술로 획득 이미지정보의 누락, 사각지대 발생, 품질저하 발생 시 빠른 대응으로 데이터의 신뢰성 확보가 가능하고, 미세한 변화도 감지하여 화재전조증상에 대한 감지 및 대응도 가능하다.

셋째, 소화기를 탑재한 화재감시 모바일로봇으로 화재발생 시 신속하고 즉각적인 조기진압이 가능하다.

넷째, 모바일로봇은 가까운 위치의 충전스테이션으로부터 필요한 전원공급 및 소화약제를 공급받아 빠르고 지속적인 임무수행이 가능하다.

다섯째, 충전스테이션은 다양한 종류의 소화기를 저장하고 있어, 시설 내 화재유형에 따른 대응도 가능하다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모바일로봇 활용 화재감지 및 조기대응시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 모바일로봇의 상세구성을 개략적으로 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 충전스테이션의 구성을 개략적으로 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 관제서버의 구성 개략적으로 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 모바일로봇 충전 시 충전스테이션과의 도킹위치를 개략적으로 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 모바일로봇 소화기 탑재 시 도킹위치를 개략적으로 나타낸다.
도 7은 본 발명에 따른 모바일로봇 소화기 탑재부 구조를 개략적으로 나타낸다.
도 8은 본 발명에 따른 모바일로봇 소화기 탑재부 회전체 구조 및 탑재상태를 개략적으로 나타낸다.
도 9은 본 발명에 따른 충전스테이션 소화기 저장공급부 세부구성에 관해 개략적으로 나타낸다.
도 10은 본 발명에 따른 소화기 배출준비단계에서 푸쉬로드에 의해 소화기 이동 시 푸쉬바 동작을 개략적으로 나타낸다.
도 11은 본 발명에 따른 소화기 로딩단계에서 푸쉬바가 원위치로 복귀하여 소화기 로딩을 완료한 상태에 대한 구성을 개략적으로 나타낸다.
도 12은 본 발명에 따른 모바일로봇 활용 화재감지 조기대응 절차를 개략적으로 나타낸다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

(모바일로봇활용 화재감지 및 조기대응시스템)

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모바일로봇 활용 화재감지 및 조기대응시스템을 개략적인 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 모바일로봇 활용 화재감지 및 조기대응시스템은, 모바일로봇(100), 충전스테이션(200), 관제서버(300)을 포함한다.

여기서 모바일로봇(100)은 사전에 정해진 임무에 따라 루트를 자율주행하며 카메라로 감시대상영역을 촬영하고, 각종 센서로 환경센싱 정보를 획득하여 인터넷망을 통해 관제서버(300)로 송신하며, 임무의 전환, 오작동, 상황 대처 시 관제서버에 의해 지령을 수신하여 수행하도록 한다. 그외에도 모바일로봇(100)은 배터리 잔량을 계산하여 부족 시 가장 가까운 위치의 충전스테이션과 통신하여 이동하여 무선충전이 가능하도록 도킹하는 동작을 수행할 수 있다. 충전스테이션(200)은 모바일로봇 접근 시 식별코드를 인식하여 요청신호에 대한 승인여부를 판단하고, 적어도 하나 이상의 화재유형에 사용할 수 있는 소화기 종류를 저장하고 있어, 모바일로봇의 도킹 상태에서 요청신호에 맞는 소화기를 저장부로부터 공급부 로딩바에 의해 모바일로봇 양측에 배치된 소화기 탑재부에 장착하도록 하는 것을 특징으로 한다. 관제서버(300)는 모바일로봇(100)의 임무에 대한 지령과 제어를 할 수 있고, 충전스테이션을 통한 충전과정 및 소화기 탑재과정을 제어할 수 있다. 특히, 화재발생단계에 따라 필요시에는 관리자 단말(400)과 소방관서(500)에 상황을 전파하여 모바일 로봇의 조기대응과 함께 지원이 이루어 질 수 있도록 네트워크로 연결되어 있도록 구성되었다.

도 2는 본 발명에 따른 모바일로봇의 상세구성을 개략적으로 나타낸다.

도 2에 도시된 바와 같이, 모바일로봇(100)은 영상 촬영용 카메라 모듈(120), 화재관련정보 획득용 감지센서모듈(110), 소화기 탑재부(140)을 주요구성으로 감시대상영역내에서 지정된 루트를 따라 자율주행하면서 카메라모듈(120)에 의해 촬영을 진행하고, 데이터는 실시간 관제서버로 전송하거나 자체적으로 저장할 수 있으며 획득한 데이터를 기반으로 화재발생여부 및 화재가능성을 판단하여 화재 진단시에는 가장 가까운 충전스테이션으로 이동하여 화재유형에 맞는 소화기를 소화기탑재부(140)에 장착하여 화재위치로 이동하여 조기에 진압할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

여기서, 모바일로봇(140)은 제1 화재판별부(150)를 구성하고 있어, 화재의 여러 성상 중에서 불꽃, 연기, 화염과 같은 단계에서는 제1 화재판별부를 통해 즉각적인 판단을 통해 빠른시간 내에 화재에 대응할 수 있도록 한 것이 특징이다. 상기 모바일로봇(140)에는 이밖에도 다른 협업로봇, 충전스테이션, 관제서버와 데이터를 송수신하는 통신부, 자율주행이 가능하도록 하는 이동 및 경로제어부를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 충전스테이션의 구성을 개략적으로 나타낸다.

도 3에 도시된 바와 같이, 충전스테이션(200)은 소화기저장부(25)와 소화기공급부(260), 무선충전포트(270)을 구비하고 있어, 모바일로봇 주행중 충전제어부(220)을 통해 잔량이 얼마남지 않은 경우에, 가장 가까운 충전스테이션으로 이동하고 접근하는 모바일로봇에 대해서는 식별부(290)을 통해 각 모바일로봇에 부여된 식별코드 및 요청신호를 인식하고 승인여부에 따라 충전포트측으로 도킹된 모바일로봇의 충전포트(160)를 통해 비접촉으로 충전을 시작하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 선행 또는 후행로봇의 충전시에는 충전 완료 후 화재감시 임무가 재개될수도 있고, 충전스테이션에 대기중인 이미 완충된 다른 모바일로봇이 충전스테이션에 들어온 모바일로봇의 임무를 대체할 수도 있는 것이다.

또한, 충전스테이션(200)은 소화기를 저장하고 있어, 화재로 판단되어 조기진압이 요구되는 상황에서는 소화기저장부(250) 내의 소화기를 소화기공급부(260)의 로딩장치를 통해 모바일로봇 탑재부에 장착시켜주도록 하고, 모바일로봇은 식별된 화재위치로 이동하여 소화액을 분사하므로 조기대응이 가능하도록 한 것을 특징으로 한다.

이밖에 충전스테이션(200)도 통신부(210)을 통해 모바일로봇에 대한 식별뿐 아니라 필요한 데이터의 저장, 송수신이 가능할 수 있고, 관제서버와도 통신을 통해 주요 상태정보, 동작정보를 송수신하거나 제어받도록 할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 관제서버(300) 구성에 관한 것을 개략적으로 나타낸다.

도 4에 도시된 바와 같이, 관제서버(300)는 제2 화재판별부(310), 이미지처리관리부(320), 공간정보매핑부(330), 로봇제어부(340), 충전스테이션제어부(350)을 포함하고 있다.

제2 화재판별부(310)는 모바일로봇이 획득한 이미지 정보, 센싱정보를 수신받아 기계학습 알고리즘을 통해 화재여부를 판단할 수 있고, 다만 화재의 성상단계에서 불꽃, 연기 및 화염과 같은 식별이 용이한 증상에 대해서는 모바일로봇의 제1 화재판별부가 즉각 판단할 수 있고, 형상이나 나타난 증상만으로 판단이 어려운 잠열,고열등과 같은 전조증상에 대해서는 기계학습을 통해 관제서버의 화재판별부(310)가 판단을 하여 모바일로봇에 조기대응에 대한 지령을 내릴 수 있는것이다. 공간정보매핑부(330)는 감시영역에 대해서 선행로봇이 취득한 바닥스캔정보, 시설정보, 센싱정보 등을 바탕으로 재구성하여 특징점이나 모바일로봇, 충전스테이션 위치 등을 매핑하고 필요 시 3D나 가상현실의 형태로 시각화하는 기능을 수행하도록 한 것이 특징이다.

이미지처리관리부(320)는 선행 모바일로봇이 감시대상영역을 자율주행하면서 획득한 이미지정보를 분석하여 이미지 품질이나 해상도가 일정기준이상을 충족하지 못하거나, 기준 정보와 비교하여 누락된 사각지대나 이미지정보가 발견될 경우에는 로봇 제어부(340)와 데이터 송수신부를 통해 후행 모바일로봇을 통해 해당 부분을 보완촬영할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

도 5는 본 발명에 따른 모바일로봇 충전 시 충전스테이션과의 도킹배치를 개략적으로 나타낸다.

도 5에 도시된 바와 같이, 충전스테이션은 비접촉식 무선 충전포트(270)을 구비하고 있어, 모바일로봇(100)이 필요에 따라 도킹위치로 접근할 경우 통신부를 통해 모바일로봇의 고유식별코드를 인식하고 충전 요청신호에 따라, 모바일로봇(100)의 충전포트(160)가 충전스테이션 충전포트(270)의 동작범위내로 근접할 경우에 충전이 시작되고, 충전완료시에는 모바일로봇이 임무에 복귀하거나 차기 임무수행을 위해 해당위치에 대기할 수 있도록 할 수 있다.

도 6, 도 7 및 도 8은 모바일로봇에 소화기 탑재 시 도킹위치와 소화기 탑재부 및 탑재부 회전체 구조 및 탑재상태에 대한 실시예에 관한 것이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 모바일로봇(100)은 충전스테이션200) 측면 도킹위치로 접근하면 충전스테이션(200) 충전때와 마찬가지로 접근하는 모바일로봇의 고유 식별코드와 소화기 탑재요청신호를 인식하여 소화기를 공급하게 된다.

또한 도 7에 도시된 바와 같이, 모바일로봇(100) 양측에 위치한 소화기탑재부(140)는 내측에 소화기 체결블럭의 접속여부를 인식할 수 있는 돌출형 2pin 체결부(141)를 포함하고 있는 것이 특징이다.

또한 도 8에 도시된 바와 같이, 소화기는 소화액 분사구를 포함하고 있고 하측에 체결블럭(144)을 구성하고 있어, 충전스테이션(200)의 로딩부에 의해 밀려 소화기탑재부(140)에 체결블럭(144)가 결합하게되고 2pin을 통해 전기적 신호가 통전하게 되면 체결이 완료된 것으로 인식되도록 한 것을 특징으로 한다. 여기서 체결 완료후에는 모바일로봇은 화재 식별위치로 이동하게되고, 화재 위치에 따라 소화기탑재부의 회전체(143)은 모터구동에 의해 각도가 조정될 수 있도록 하여 소화액 분사각도를 자유롭게 제어하여 정확한 조준과 조기진압이 가능할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

도 9, 도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 충전스테이션 소화기 저장/공급부 세부구성과 소화기 배출준비단계 및 로딩단계 시 푸쉬바 동작에 관한 것을 개략적으로 나타낸다.

도 9에 도시된 바와 같이, 충전스테이션(200)의 전면에는 충전포트(220)를 구성하고 있어, 필요 시 접근하는 모바일로봇에 대해 무선으로 충전이 가능하도록 구성하고 있을 뿐 아니라, 충전스테이션 본체 내부에는 적어도 하나 이상의 종류의 화재를 진압할 수 있는 소화기를 적재하고 있고, 화재식별 판단에 따라 모바일로봇(100) 접근시에는 제어신호에 따라 본체 하단 소화기를 지지하는 승하강부(270)는 제어신호에 따라 승하강하면서 소화기를 공급하게 된다.

여기서, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 저장부내에서 소화기가 승강하게 되면, 본체내부 중앙에 위치한 푸쉬로드(push rod, 미도시)에 의해 배출부측으로 소화기를 일정위치까지 밀어내면 레일에 연결된 이동지지체에 체결된 푸쉬바(264)는 가이드핀이(263)이 가이드부재(262)의 가이드홈(265)을 따라 이동하면서, 소화기 배출방향으로 접히게 되고 소화기가 배출부의 로딩위치까지 이동하면, 다시 푸쉬바(264)는 체결벨트(266)의 장력에 의해 가이드부재(262)의 가이드홈(265)을 따라 가이드핀이 다시 원래 위치로 복귀하게 되어 소화기 후면에 직각으로 세워지게 되므로, 배출준비단계로 접어들게 되며, 반출 명령신호에 따라 이동지지체(261)가 배출구 쪽으로 이동하면 가이드부재(262)에 가이드핀(263)이 지지되면서, 푸쉬바(264)가 소화기를 배출구 쪽으로 밀게 되고, 모바일로봇(120)의 소화기 탑재부(140)에 소화기 체결블럭이 장착되어 체결신호가 접수될 때까지 이동하도록 한 것을 특징으로 한다.

도 12는 본 발명에 따른 모바일로봇 활용 화재감지 조기대응 절차를 개략적으로 나타낸다.

도 12에 도시된 바와 같이, 모바일로봇을 활용한 화재의 감지 및 대응과정은 초기 환경정보 습득단계(S1), 공간정보 맵핑단계(S2), 데이터획득단계(S4), 데이터처리단계(S4), 화재판별단계(S5) 및 조기대응단계(S6)를 포함한다.

여기서 초기 환경정보 습득단계(S1)는 적어도 하나이상의 모바일로봇을 이용하는 시스템에서 선행 모바일로봇이 먼저 장착된 적외선카메라, 열화상카메라, FHD촬영 카메라와 같은 카메라모듈, 연기, 열감지 센서와 같은 감지센서모듈을 이용하여 관제서버 또는 로봇 자체 제어부에 의해 입력되는 루트정보를 바탕으로 감시영역내 바닥 지형정보, 장애물 정보, 시설물정보를 획득,저장 및 전송하는 단계를 나타내는 것이고, 공간정보맵핑단계(S2)는 선행로봇이 획득한 초기정보 또는 모바일로봇의 임무수행간 획득한 정보, 그리고 적어도 하나 이상의 임무수행중인 모바일로봇의 위치정보와 화재식별 위치정보 등을 디스플레이상에 시각화하거나 3차원 또는 가상현실로 표현하는 단계를 나타내는 것이다.

또한 데이터획득단계(S4) 및 데이터처리단계(S4)는 본 시스템에서 주요 특징중 하나로써, 적어도 하나이상의 모바일로봇 중에서 선행로봇이 일정 기준속도를 유지하면서, 획득한 정보는 관제서버로 전송되고 각종 획득정보 중에서 바닥 지형지물과 각종 장애물 및 시설물 등 각종 촬영 이미지에 대해 기준 정보와 비교분석을 통해 이미지 누락이 발생하거나, 해상도 등 이미지 품질저하가 발견되거나, 영상 사각지대가 노출될 경우에는 해당 분석정보를 바탕으로 후행로봇을 통해 해당부분을 보완촬영 하거나 전체를 재촬영 하는 임무가 주어지도록 제어할 수 있도록 한 것을 주요특징으로 한다.

여기서, 초기 적어도 하나 이상의 모바일로봇은 선행로봇과 후행로봇으로 각각 감시영역에 대한 화재감시와 대응과정에 있어서, 임무가 할당되어 있으며, 임무수행 중 선행로봇이 촬영 동작불능상태에 이르거나 오작동이 발견될 경우에는 후행로봇이 선행로봇의 임무를 대체하게 되고, 충전스테이션 또는 관제측에 대기중인 모바일로봇이 신규 투입되면서 후행로봇의 임무를 대체하고, 후행로봇이 불능상태로 판별되면, 신규투입로봇은 그대로 후행로봇의 임무를 대체하도록 설정한 것을 특징으로 한다.

또한 화재판별단계(S5)에 대해서, 통상의 화재는, 잠열 또는 과열, 불꽃, 연기, 화염등의 4단계로 구분하여 진행되는 것으로 알려져 있는데, 본 화재감지시스템에서는, 화재판별부를 모바일로봇 측에 제1화재판별부(150)와 관제서버측 제2화재판별부(310)를 각각 구성하고 있어, 불꽃이나 연기 및 화염과 같이 이미지, 형상정보나 센싱정보를 통해 화재의 특징을 직접적으로 판단할 수 있는 단계의 경우에 대해서는 모바일로봇에 구성된 제1화재판별부(150)를 통해 즉각적으로 판단하여 소화기가 이미 탑재된 상태에서는 바로 진압을 수행하고, 미탑재된 상태에서는 가장 가까운 충전스테이션으로 이동하여 발생한 화재의 유형이나 형태에 적합한 소화기를 공급받아 다시 식별된 화재위치로 이동하여 소화액을 분사하므로 조기에 화재를 진압할 수 있도록 하므로, 관제서버를 통한 제어가 필요없고, 관리자에 의한 직접판단에 걸리는 시간낭비가 없으며, 취약시간대에 발생하는 대형 산업시설내 화재에 대해 가장 빠르게 대처가 가능하다는 특징이 있다.

또한 이미지나 센싱정보에서 즉각적인 판단이 어려운 잠열단계와 같은 화재 전조증상의 경우에는 적어도 하나 이상의 모바일로봇을 통해 지속적으로 입수되는 이미지정보는 관제서버 측에 저장되고, 기계학습알고리즘을 기준정보와의 비교분석을 통해 기준이상의 변화가 분석되는 경우, 모바일로봇을 통해 소화액을 분사하는 예방진압을 할 수도 있고, 관리자 단말에 경보 알람을 발생하여 정밀 점검토록 유도하고, 아울러 화재의 진압결과에 따라 필요시에는 소방관서에도 지원요청 통보를 하여 화재를 진압할 수도 있도록 하고 있다.

(모바일로봇활용 화재감지 및 조기대응시스템)

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100...모바일로봇
200...충전스테이션
300...관제서버
110...감지센서모듈
120...카메라모듈
130...구동모듈
140...소화기탑재부
140...소화기탑재부
140...2pin 체결부
142...모터
143...회전체
144...체결블럭
145...체결홈
160...모바일로봇측 충전포트
210...통신부
220...충전제어부
230...소화기공급제어부
240...CPU
250...소화기저장부
260...소화기배출부
261...이동지지체
262...가이드부
263...가이드핀
264...푸쉬바(push bar)
265...가이드홈
266...텐션벨트(tension belt)
270...충전포트
280...승하강부
290...식별부
310...제2 화재판별부
320...공간정보맵핑부

Claims

고유 식별번호가 부여된 적어도 하나 이상의 자율주행 모바일로봇을 운용하는 화재감지 및 조기 대응시스템에 있어서,
감시 대상영역내 화재관련정보를 수집하는 감지 센서모듈(110), 실시간으로 영상 이미지 촬영이 가능한 카메라 모듈(120), 주행 및 소화 동작을 제어하는 구동 모듈(130), 소화기 탑재부(140), 모바일로봇측 충전포트(160) 및 획득 정보를 통해 불꽃, 화염, 연기를 포함하는 화재상황을 식별하는 제1 판별부(150)를 포함하는 모바일 로봇(100);
상기 모바일로봇 및 관제서버와 데이터를 송수신하는 무선통신부(210), 상기 모바일로봇을 충전하는 무선충전부(220), 소화기저장부(250) 및 CPU를 포함하는 충전 스테이션(200); 및
상기 모바일로봇과 상기 충전스테이션을 통해 수집된 데이터에 기반하여, 화재징후 및 발생가능성을 예측하는 제2 판별부(310), 상기 모바일로봇에 의한 획득 이미지를 저장/관리하는 이미지처리제어부(320), 공간정보 매핑부(330), 로봇제어부(340) 및 충전스테이션제어부(350)를 포함하는 원격관제부;를 구비하고,
상기 모바일로봇은 적어도 하나 이상의 협업로봇으로 구성할 수 있고, 일정범위 감시 대상영역을 할당하여 설정된 루트로 순찰하도록 하고, 상기 감지 센서모듈에 의한 센싱정보뿐 아니라 영상정보를 획득하되, 이미지 사각지대가 발생 시 협업로봇 중 선행로봇 또는 관제서버의 지령에 의해 후행로봇이 보상촬영을 하여, 관심영역의 이미지 누락 없이 고품질의 영상정보를 획득하고 실시간 화재발생여부 및 화재가능성을 판별하여 관리자 단말 및 소방관서 통보 뿐만 아니라 시스템 관리자가 즉각적인 대응도 가능하도록 한 것을 특징으로 하는, 화재감지 및 조기 대응시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 모바일 로봇은 적어도 하나 이상으로 상호 임무할당 및 협업하여 자율주행에 의해 대상영역을 순찰 감시하도록 하거나 관제서버에 의해 감시루트가 제어되고, 관제서버의 공간정보 매핑부는 할당된 고유 식별코드로 공간정보 상에 복수의 모바일로봇 위치가 표시되어 관리되도록 하는 화재감지 및 조기대응시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 모바일 로봇 양측에는 소화 약제용기의 가이드홈을 따라 전기적으로 체결되는 돌출형 2pin 체결부(141)를 포함하는 소화기 탑재부를 포함하는 화재감지 및 조기대응 시스템.
제 3 항에 있어서,
상기 소화기 탑재부는 2pin을 통한 체결완료 시 모터의 구동에 따라 회동하는 회전체를 구비하고 있어 소화기 발사각도를 조정할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 화재감지 및 조기대응 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 카메라 모듈(120)은 관찰 대상영역의 실시간 이미지정보를 녹화하여 전달하는 수단으로, 이미지정보는 실제이미지, 열화상 이미지, 정지영상, 동영상 이미지를 포함하는 화재감지 및 조기대응시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 감지 센서모듈(110)은 감시영역의 과열, 연기, 불꽃, 화염과 같은 화재 관련 정보를 수집하는 화재감지 및 조기대응 시스템.
제 1 항에 있어서,
화재 판별부은 상기 모바일 로봇과 상기 관제서버 각각에 구성되고, 로봇측의 제1 판별부(150)는 불꽃, 연기 발생단계의 화재를 감지하여 즉각 조치하도록 하는 것이고, 관제서버측의 제2 판별부(310)는 과열, 잠열 등 화재 전조단계에 대한 판단 및 조치가 가능한 화재감지가능한 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 충전스테이션은 무선충전부(220)에 의한 충전기능 뿐 아니라 화재 조기대응을 위해 소화기 저장부(250)를 구비하고 있어, 상기 모바일로봇 접근 시 고유식별번호를 인식하고, 요청신호에 따라 소화 약제용기를 로딩하는 소화기 배출부(260)를 통해 화재유형에 적합한 소화기를 제공하는 것을 특징으로 하는 화재감지 및 조기대응시스템.
제 8 항에 있어서,
소화기 본체에는 약제 저장부 및 분사부를 구성하고 하측에는 펌프 및 제어장치를 내장하고 측면에는 2pin 체결부(141)에 결합되는 가이드홈이 구성된 체결블럭(144)를 포함하는 화재감지 및 조기대응시스템.
제 8 항에 있어서,
상기 소화기 배출부(260)는 상기 소화기 저장부(250) 상측에 위치한 가이드레일을 따라 양방향 이동가능한 이동지지체(261), 상기 이동지지체 양측면에 가이드홈(265)으로 구성된 가이드부재(262), 상기 가이드홈을 따라 이동하는 가이드핀(263), 소화기를 상기 소화기 저장부로부터 외부로 반출시키는 푸시 바(push bar) (264)로 구성되어 있고, 상기 푸시 바(264)는 이동지지체(261)에 가이드핀(263)과 함께 결합되어 있어, 상기 소화기를 상기 모바일로봇에 탑재하는 경우, 상기 푸시 바(264)는 상기 가이드부재(262)의 가이드홈(265)을 따라 이동하는 가이드핀(263)에 의해 직각으로 세워 지지되어, 가이드레일을 따라 제1방향으로 소화기 본체를 밀면서 모바일로봇 소화기 탑재부(140)에 장착될 때까지 이동하고, 탑재부 2pin 결합신호가 수신되고, 탑재가 완료되어 원위치로 복귀하는 경우 대기중인 소화기에 걸려 젖혀지도록 구성한 것을 특징으로 하는 화재감지 및 조기대응시스템.
모바일 로봇을 활용하여 초기 환경 정보를 습득하는 단계(초기 환경정보 습득단계); 공간정보 맵핑 단계; 센싱 정보 및 영상 이미지 정보를 포함하는 데이터를 획득하는 단계; 데이터 처리단계; 보상촬영단계; 화재판별 단계; 및 조기대응단계;를 포함하는,
화재감지 및 조기대응방법.
제 11 항에 있어서,
상기 초기 환경정보 습득단계는 선행 로봇이 카메라와 센서 모듈을 이용하여 사전에 설정된 루트상의 바닥 지형정보, 장애물 정보, 시설물 정보를 획득하는 단계인, 화재감지 및 조기대응방법.
제 11 항에 있어서,
상기 공간정보 맵핑 단계는, 사전에 설정된 공간정보에 모바일로봇이 획득한 초기 환경정보 및 로봇 위치정보를 통합하여 3차원 또는 가상현실로 시각화 하는 단계인 화재감지 및 조기대응방법.
제 11 항에 있어서,
상기 이미지 데이터 획득 및 처리단계는,
S 3-1 : 적어도 하나 이상의 모바일 로봇 중 선행로봇은 일정범위 속도로 주행하면서, 바닥지형 등 초기 환경정보, 시설정보들을 획득, 전송하는 단계; 및
S 4-1 : 상기 획득정보와 기준정보를 비교하여 일정 속도 주행에 따른 이미지 누락여부, 해상도 및 품질 저하여부, 사각지대 발생여부를 판단하여 후행로봇을 통해 보완촬영 또는 재촬영이 이루어지도록 하는 단계;를 포함하는 화재감지 및 조기대응방법.
제 14 항에 있어서,
선행로봇과 후행로봇은 각각 임무를 할당하되 선행로봇이 동작불능상태에 빠지면 후행 로봇이 해당 임무로 전환되고 신규 투입되는 로봇이 후행로봇의 임무를 대체하는 단계를 추가하는 화재감지 및 조기대응방법.
제 11 항에 있어서,
상기 화재 판별 및 대응단계에서는 화재의 판별은 잠열 또는 과열, 불꽃, 연기, 화염 등의 4단계로 구분하여 모바일로봇과 관제서버에서 판별할 수 있으며, 관제서버에서 이미지 및 센싱 정보를 분석하여 잠열 또는 과열과 같은 화재 전조증상에 대해 인지 시에는 관리자 단말에 통보하여 정밀 점검토록하고, 불꽃, 연기, 화염 등 화재 발생 시에는 추가로 소방관서에 통보하는 단계를 포함하되 불꽃 이상단계의 화재발생시에는 모바일로봇이 가장 가까운 위치 충전스테이션으로부터 이동하여 화재유형에 맞는 소화기를 탑재하여 조기 진화하는 단계를 포함하는 화재감지 및 조기대응방법.