KR20230061877A - 실내 소방 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 인공지능으로 실내의 화재 여부를 판별하고, 드론을 이용하여 화재를 진압하는 실내 소방 시스템을 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 소방 시스템은 실내의 설정된 영역의 영상을 획득하는 촬영부, 상기 촬영부에 의해 획득된 영상 내의 이미지를 학습하여 화재 여부를 판별하고, 화재가 발생된 지역의 소방을 지시하는 제어부, 상기 제어부의 지시에 따라 해당 지역으로 비행하여 소방 작업을 수행하되, 사전에 설정된 실내의 마커에 따라 비행 경로를 설정하여 비행하는 드론을 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 실내 소방 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 소방차는 화재 발생시 화재 현장으로 출동하여 소화액으로 화재를 진압하는 것으로, 이러한 소방차는 고출력의 주 펌프를 구비하는 펌프 소방차와 물탱크가 구비된 물탱크 소방차, 위험물 및 기름 탱크 등의 화재에 특수한 소화액을 분사하는 화학 소방차와 고층 건물의 화재를 소화하는 동시에 인명을 구출하는 사다리가 구비된 사다리 소방차 등이 있다.
따라서 화재가 발생하면 상술한 다양한 종류의 소방차들이 화재현장에 적절하게 출동하여 화재를 진압하게 된다.
하지만 종래의 소방차들은 효과적인 화재진압을 위해 많은 양의 소화액을 저장할 수 있도록 대형으로 제작됨에 따라 주택가의 비좁은 골목길에 위치한 저층건물의 화재 발생시나 도로의 폭이 좁은 길로는 진입이 불가능한 경우가 많으며, 특히 공장, 조선소 등의 실내로 진입하거나, 선박, 해상 구조물의 실내에 진입하기에는 종래의 소방차는 불가능한 경우가 많다.
특히 화재는 시간이 지날수록 피해가 급증하므로 초기에 신속하고 정확한 초기 화재 진압이 가장 중요하나, 소방차의 진입이 어려운 경우에는 화재를 초기에 진압하기 어려워 골든타임을 확보하기 어렵다는 단점이 있다.
한편, 드론(drone)은, 무선방식으로 원격조정이 가능한 비행체로서, 통신이나 항공기술 및 전자기술의 발전에 따라 그 성능이 점차 향상되고 있다.
이러한 드론은, 지상의 장애물에 큰 영향을 받지 않고 신속 정확한 이동이 가능하여, 점차적으로 응용분야가 확대되고 있다.
따라서, 드론을 이용하여 초기 화재진압 및 골든타임을 확보하도록 하여 화재진압을 원활하게 수행할 수 있도록 하기 위한 실내 소방 시스템의 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 인공지능으로 실내의 화재 여부를 판별하고, 드론을 이용하여 화재를 진압하는 실내 소방 시스템이 제공된다.
상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 소방 시스템은 실내의 설정된 영역의 영상을 획득하는 촬영부, 상기 촬영부에 의해 획득된 영상 내의 이미지를 학습하여 화재 여부를 판별하고, 화재가 발생된 지역의 소방을 지시하는 제어부, 상기 제어부의 지시에 따라 해당 지역으로 비행하여 소방 작업을 수행하되, 사전에 설정된 실내의 마커에 따라 비행 경로를 설정하여 비행하는 드론을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 실내에서 발생하는 화재를 진압할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 소방 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 소방 시스템의 제어부의 학습 데이터 획득을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 소방 시스템의 제어부의 화재를 판별하는 알고리즘에 따른 이미지를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 소방 시스템의 제어부의 연기를 탐지하는 알고리즘 및 이에 따른 이미지를 나타내는 도면이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 소방 시스템의 드론이 영상 기반 경로 추정을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 소방 시스템의 실시예가 구현될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 환경을 도시하는 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 소방 시스템의 제어부의 학습 데이터 획득을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 소방 시스템의 제어부의 화재를 판별하는 알고리즘에 따른 이미지를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 소방 시스템의 제어부의 연기를 탐지하는 알고리즘 및 이에 따른 이미지를 나타내는 도면이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 소방 시스템의 드론이 영상 기반 경로 추정을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 소방 시스템의 실시예가 구현될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 환경을 도시하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 소방 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 소방 시스템(100)은 촬영부(110), 제어부(120) 및 드론(130)을 포함할 수 있다.
촬영부(110)는 도시된 바와 같이 복수개의 카메라를 포함할 수 있으며, 제1 내지 제4 카메라와 같이 복수개의 카메라는 각각 사전에 설정된 실내 영역의 영상을 획득할 수 있다.
제어부(120)는 촬영부(110)에 의해 획득한 영상 내의 이미지를 학습하여 화재 여부를 판별하고, 화재가 발생된 지역에 드론(130)이 비행하여 소방 작업을 진행하도록 지시할 수 있다.
제어부(120)는 영상 처리부(121) 및 인공 지능부(122)를 포함할 수 있다.
영상 처리부(121)는 촬영부(110)에 의해 획득한 영상 내의 이미지를 처리하여 학습 데이터를 생성할 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 소방 시스템의 제어부의 학습 데이터 획득을 나타내는 도면이다.
먼저, 도 1과 함께, 도 2를 참조하면, 영상 처리부(121)는 촬영부(110)로부터의 영상 내의 이미지의 기존 데이터를 조도 변화시키고, 이미지를 반전하여 이미지 크기를 변화시키는 등의 변화를 중첩하여 데이터를 증식시킬 수 있다. 또한 도 3에 도시된 바와 같이, 획득한 이미지로부터 연기 데이터를 획득하여 이미지 내 학습 대상의 위치, 크기 이름 등을 지정해주는 라벨링 작업을 수행하여 학습 데이터를 획득할 수 있다.
제어부(120)의 인공 지능부(122)는 학습 데이터를 학습하여 화재 여부를 판별할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 소방 시스템의 제어부의 화재를 판별하는 알고리즘에 따른 이미지를 나타내는 도면이다.
도 1과 함께, 도 4를 참조하면, 화재를 판별할 수 있는 연기는 이미지 내에서의 선박내 일반적인 객체 특징과 달리 동적 특성을 가지므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 소방 시스템(100)의 제어부(120)의 인공지능부(122)는 프레임간 변화 유무에 따라 화재 여부를 판단할 수 있다.
즉, 인공 지능부(122)는 현재 이미지와 이전 이미지 간의 프레임 차이를 계산하여, 이미지 내의 연기가 발생되는 객체의 프레임간 연기 변화를 감지하고, 프레임간 변화를 점수화하여 학습 모델에서 1차로 화재 여부를 판별하고, 판별된 이미지의 프레임간 변화에 따라 2차로 화재 여부를 판별할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 소방 시스템의 제어부의 연기를 탐지하는 알고리즘 및 이에 따른 이미지를 나타내는 도면이다.
도 1과 함께, 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 소방 시스템(100)의 제어부(120)의 인공지능부(122)는 영상 처리부(121)로부터의 학습 데이터를 학습하여 촬영부(110)에 의해 획득한 영상 내의 이미지에 기초해서 화재 발생 여부를 판단할 수 있다. 즉, 획득한 이미지에서 거리별 기준치를 획득하고(S1), 이미지에서 크기 및 픽셀을 환산 계산하며(S2), 연기를 탐지하기 위한 최소 크기를 획득하여(S3), 연기 발생 여부를 판단하기 위한 기준을 설정할 수 있다(S4).
도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 소방 시스템의 드론이 영상 기반 경로 추정을 나타내는 도면이다.
먼저 도 1과 함께, 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 소방 시스템의 드론(130)은 제어부의 지시에 따라 해당 지역으로 비행하여 소방 작업을 수행하되, 사전에 설정된 실내의 마커에 따라 비행 경로를 설정하여 비행할 수 있다. 실내 중 설정된 각 노드(Node)마다 카메라가 인식할 수 있는 마커로 형성될 수 있으며, 각 노드의 절대적 위치는 사전에 설정되어 드론(130)에 저장 또는 전달될 수 있다. 노드와 노드 간에는 에지(Edge)가 형성될 수 있다. 일반적으로 드론(130)의 위치는 위성 항법 시스템(Global Positioning System; GPS)을 이용하여 인식하고, 이에 따라 비행 경로를 설정할 수 있으나, 실내의 경우 GPS 신호의 감지가 어려운 경우가 많다. 이에, 드론(130)의 카메라로 노드의 마커를 인식하면 비행 제어부(131)는 노드의 위치에 기반하여 드론(130)의 현재 위치를 계산하여 보정할 수 있다.
도 1과 함께 도 7을 참조하면, 마커와 같은 표식 기반 위치 보정으로 각 노드에서 드론(130)의 위치를 보정할 수 있지만, 노드에서 다음 노드로 이동하는 과정에서도 위치 보정이 필요할 수 있다. 이에 비행 제어부(131)는 다음 노드로 이동하기 위해 드론(130)에 설치된 카메라를 이용하여 에지 라인을 검출하여 다음 노드 까지의 경로를 추정할 수 있고, 위치를 보정하여 목표 경로와 진행 경로를 일치시켜 드론(130)의 비행을 제어할 수 있다.
도 1과 함께, 도 8을 참조하면, 드론(130)은 제어부(120)에서 소방 작업을 진행하도록 지시한 위치로 최단 거리 경로를 따라 비행하는 것이 바람직하며, 비행 제어부(131)는 드론이 이동할 수 있는 경로는 설치된 노드와 노드간의 에지로 제한하여 노드 간의 거리를 포함한 가중 그래프로 비행 경로를 모델링할 수 있다. 즉,비행 제어부(131)는 가중 그래프를 기반으로 최단 경로 탐색 알고리즘으로 비행 경로를 생성할 수 있다. 상술한 최단 경로 탐색 알고리즘으로는 Dijkstra 알고리즘, Bellman-Ford 알고리즘 등 다양할 수 있다.
도 1과 함께, 도 9를 참조하면, 실내 환경에서는 사람이나 물체가 드론(130)의 비행 경로에 인접하거나 비행 경로를 간섭할 수 있다. 이에 비행 제어부(131)는 드론(130)에 설치된 센서를 이용하여 장애물을 감지하고, 장애물과의 거리를 측정하여, 회피 경로를 생성하여 비행 경로를 수정할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 소방 시스템의 실시예가 구현될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 환경을 도시하는 도면으로, 상술한 하나 이상의 실시예를 구현하도록 구성된 컴퓨팅 디바이스(1100)를 포함하는 시스템(1000)의 예시를 도시한다. 예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 개인 컴퓨터, 서버 컴퓨터, 핸드헬드 또는 랩탑 디바이스, 모바일 디바이스(모바일폰, PDA, 미디어 플레이어 등), 멀티프로세서 시스템, 소비자 전자기기, 미니 컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터, 임의의 전술된 시스템 또는 디바이스를 포함하는 분산 컴퓨팅 환경 등을 포함하지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
컴퓨팅 디바이스(1100)는 적어도 하나의 프로세싱 유닛(1110) 및 메모리(1120)를 포함할 수 있다. 여기서, 프로세싱 유닛(1110)은 예를 들어 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 마이크로프로세서, 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC), Field Programmable Gate Arrays(FPGA) 등을 포함할 수 있으며, 복수의 코어를 가질 수 있다. 메모리(1120)는 휘발성 메모리(예를 들어, RAM 등), 비휘발성 메모리(예를 들어, ROM, 플래시 메모리 등) 또는 이들의 조합일 수 있다.
또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 추가적인 스토리지(1130)를 포함할 수 있다. 스토리지(1130)는 자기 스토리지, 광학 스토리지 등을 포함하지만 이것으로 한정되지 않는다. 스토리지(1130)에는 본 명세서에 개진된 하나 이상의 실시예를 구현하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 명령이 저장될 수 있고, 운영 시스템, 애플리케이션 프로그램 등을 구현하기 위한 다른 컴퓨터 판독 가능한 명령도 저장될 수 있다. 스토리지(1130)에 저장된 컴퓨터 판독 가능한 명령은 프로세싱 유닛(1110)에 의해 실행되기 위해 메모리(1120)에 로딩될 수 있다.
또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 입력 디바이스(들)(1140) 및 출력 디바이스(들)(1150)을 포함할 수 있다. 여기서, 입력 디바이스(들)(1140)은 예를 들어 키보드, 마우스, 펜, 음성 입력 디바이스, 터치 입력 디바이스, 적외선 카메라, 비디오 입력 디바이스 또는 임의의 다른 입력 디바이스 등을 포함할 수 있다. 또한, 출력 디바이스(들)(1150)은 예를 들어 하나 이상의 디스플레이, 스피커, 프린터 또는 임의의 다른 출력 디바이스 등을 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 다른 컴퓨팅 디바이스에 구비된 입력 디바이스 또는 출력 디바이스를 입력 디바이스(들)(1140) 또는 출력 디바이스(들)(1150)로서 사용할 수도 있다.
또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 네트워크(1200)을 통하여 다른 디바이스(예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(1300))와 통신할 수 있게 하는 통신접속(들)(1160)을 포함할 수 있다. 여기서, 통신 접속(들)(1160)은 모뎀, 네트워크 인터페이스 카드(NIC), 통합 네트워크 인터페이스, 무선 주파수 송신기/수신기, 적외선 포트, USB 접속 또는 컴퓨팅 디바이스(1100)를 다른 컴퓨팅 디바이스에 접속시키기 위한 다른 인터페이스를 포함할 수 있다. 또한, 통신 접속(들)(1160)은 유선 접속 또는 무선 접속을 포함할 수 있다.
상술한 컴퓨팅 디바이스(1100)의 각 구성요소는 버스 등의 다양한 상호접속(예를 들어, 주변 구성요소 상호접속(PCI), USB, 펌웨어(IEEE 1394), 광학적 버스 구조 등)에 의해 접속될 수도 있고, 네트워크에 의해 상호접속될 수도 있다.
본 명세서에서 사용되는 "제어부", "영상처리부", "인공지능부" "비행 제어부" 등과 같은 용어들은 일반적으로 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 소프트웨어, 또는 실행중인 소프트웨어인 컴퓨터 관련 엔티티를 지칭하는 것이다. 예를 들어, 구성요소는 프로세서 상에서 실행중인 프로세스, 프로세서, 객체, 실행 가능물(executable), 실행 스레드, 프로그램 및/또는 컴퓨터일 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 컨트롤러 상에서 구동중인 애플리케이션 및 컨트롤러 모두가 구성요소일 수 있다. 하나 이상의 구성요소는 프로세스 및/또는 실행의 스레드 내에 존재할 수 있으며, 구성요소는 하나의 컴퓨터 상에서 로컬화될 수 있고, 둘 이상의 컴퓨터 사이에서 분산될 수도 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
100: 실내 소방 시스템
110: 촬영부
120: 제어부
121: 영상 처리부
122: 인공지능부
130: 드론
131: 비행 제어부
110: 촬영부
120: 제어부
121: 영상 처리부
122: 인공지능부
130: 드론
131: 비행 제어부
Claims (5)
- 실내의 설정된 영역의 영상을 획득하는 촬영부;
상기 촬영부에 의해 획득된 영상 내의 이미지를 학습하여 화재 여부를 판별하고, 화재가 발생된 지역의 소방을 지시하는 제어부; 및
상기 제어부의 지시에 따라 해당 지역으로 비행하여 소방 작업을 수행하되, 사전에 설정된 실내의 마커에 따라 비행 경로를 설정하여 비행하는 드론
을 포함하는 실내 소방 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 촬영부는 사전에 설정된 영역의 영상을 각각 획득하는 복수의 카메라를 포함하는 실내 소방 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 제어부는
상기 촬영부에 의해 획득된 영상 내의 이미지의 객체를 기반으로 학습 데이터를 생성하는 영상 처리부; 및
상기 영상 처리부로부터의 학습 데이터를 학습하여, 상기 촬영부에 의해 획득된 이미지의 프레임 간 변화 유무에 따라 연기를 판별하는 인공지능부
를 포함하는 실내 소방 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 드론은 상기 실내의 마커가 표기된 노드와 노드 사이의 에지 라인을 검출하여 비행 경로를 설정하는 비행 제어부를 포함하는 실내 소방 시스템.
- 제4항에 있어서,
상기 비행 제어부는 상기 노드 들 사이의 거리를 포함하여 가중 그래프로 모델링하고, 모델링된 가중 그래프를 기반으로 최단 경로를 탐색하는 실내 소방 시스템.
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KR1020210146582A KR102627729B1 (ko) | 2021-10-29 | 2021-10-29 | 실내 소방 시스템 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101822924B1 (ko) * | 2016-11-28 | 2018-01-31 | 주식회사 비젼인 | 영상기반 화재 감지 시스템, 방법 및 프로그램 |
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2021
- 2021-10-29 KR KR1020210146582A patent/KR102627729B1/ko active IP Right Grant
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CN117315028A (zh) * | 2023-10-12 | 2023-12-29 | 北京多维视通技术有限公司 | 室外火场起火点定位方法、装置、设备及介质 |
CN117315028B (zh) * | 2023-10-12 | 2024-04-30 | 北京多维视通技术有限公司 | 室外火场起火点定位方法、装置、设备及介质 |
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KR102627729B1 (ko) | 2024-01-23 |
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