WO2022240231A1 - Iot 기반 무선 수소화재 및 일반화재 겸용 불꽃 감지시스템 - Google Patents

Iot 기반 무선 수소화재 및 일반화재 겸용 불꽃 감지시스템 Download PDF

Info

Publication number
WO2022240231A1
WO2022240231A1 PCT/KR2022/006879 KR2022006879W WO2022240231A1 WO 2022240231 A1 WO2022240231 A1 WO 2022240231A1 KR 2022006879 W KR2022006879 W KR 2022006879W WO 2022240231 A1 WO2022240231 A1 WO 2022240231A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fire
flame detection
wavelength
flame
detection unit
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/006879
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
이의용
이순영
신성근
Original Assignee
주식회사 창성에이스산업
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 창성에이스산업 filed Critical 주식회사 창성에이스산업
Publication of WO2022240231A1 publication Critical patent/WO2022240231A1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/12—Actuation by presence of radiation or particles, e.g. of infrared radiation or of ions
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B25/00—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems
    • G08B25/01—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems characterised by the transmission medium
    • G08B25/10—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems characterised by the transmission medium using wireless transmission systems

Definitions

  • the present invention relates to a system for detecting a flame.
  • Fires are classified into hydrocarbon-based fires, flammable liquid and gas fires, electrical fires, and non-hydrocarbon-based fires.
  • the fire detector may detect a fire by using heat, wavelength, smoke, etc. as a sensing object.
  • the hydrocarbon-based fire is a fire caused by combustion of combustibles containing hydrocarbons.
  • non-hydrocarbon-based fires are fires caused by the combustion of combustibles that do not contain hydrocarbons.
  • sensors are separately developed as sensors for detecting hydrocarbon-based fires and sensors for detecting non-hydrocarbon-based fires due to the accuracy of detecting fire objects and difficulties in development.
  • Conventional flame detectors detect not only infrared rays of fire, but also sunlight, reflected light from metal, lanterns, and heat, and thus cannot accurately distinguish between fire and non-fire. In particular, a problem of not being able to distinguish whether a wavelength of a wavelength introduced by sunlight is a wavelength caused by a flame or a wavelength caused by sunlight often occurs.
  • conventional flame detectors can detect only hydrocarbon-based fires or non-hydrocarbon-based fires where sparks occur, so that when a non-hydrocarbon-based fire occurs in an area where a sensor for detecting hydrocarbon-based fires is installed, it can quickly detect it. There is a problem that cannot be In addition, when a hydrocarbon-based fire occurs in an area where a sensor for detecting a non-hydrocarbon-based fire occurs, there is a limit to not being able to detect it.
  • Patent Document 1 Republic of Korea Patent Publication No. 10-2006-0129774 (published date: 2006.12.18.)
  • Patent Document 2 Republic of Korea Patent Registration No. 10-1917719 (Announcement date: 2018.11.13)
  • the present invention is to solve the problem that the flame detection sensor of the flame detection device detects the same wavelength in sunlight, metal reflected light, lanterns, heat sources, etc. as well as detects infrared rays of fire, and cannot accurately distinguish between fire and non-fire.
  • the present invention is to solve the problem caused by not being able to detect hydrogen fire and general fire at the same time by installing a monitoring sensor for detecting hydrocarbon-based fire and a detection sensor for detecting non-hydrocarbon-based fire in one housing.
  • a monitoring sensor for detecting hydrocarbon-based fire and a detection sensor for detecting non-hydrocarbon-based fire in one housing.
  • it is intended to solve the problem that a non-fire alarm occurs because a hydrogen fire and a general fire cannot be detected at the same time.
  • the IoT-based wireless hydrogen fire and general fire flame detection system of the present invention has a housing part including a power supply unit for outputting direct current in which an accommodation space is formed therein, and is installed inside the housing to set a preset
  • a first optical filter unit that selectively transmits wavelengths in the first wavelength range and blocks wavelengths other than the preset first wavelength range;
  • a first flame detection unit that removes and amplifies noise to output an amplified voltage and detects a flame, and is installed inside the housing to detect a wavelength included in a preset second wavelength region.
  • the second flame detection unit outputs or cuts off the second electrical energy and senses the flame, and is connected to the first flame detection unit and the second flame detection unit, so that an amplified voltage is applied from the first flame detection unit and the second flame detection unit is connected to the second flame detection unit.
  • the second electrical energy is applied from the unit
  • the second electrical energy applied for a preset time is counted, and the maximum and minimum values of the amplified voltage applied from the first flame detection unit are at the preset maximum and minimum values.
  • a first fire operation value is calculated, and when the slope of the maximum and minimum values of the amplified voltage matches the preset slope, a second fire operation value is calculated, and a plurality of first fire operation values calculated according to time are added or subtracted.
  • the first fire correction value is calculated by calculating the first fire correction value
  • the second fire correction value is calculated by adding or subtracting a plurality of second fire correction values calculated according to time, and the first fire correction value exceeds the first fire reference value or 2
  • the fire value exceeds the second fire reference value it outputs a fire signal and is connected to a plurality of flame detection devices including a control unit wirelessly connected to the communication network and a plurality of flame detection devices through the communication network, in the flame detection device It includes a terminal device that receives the transmitted fire signal.
  • first flame detection unit detects a wavelength included in a preset first wavelength region
  • first electrical energy is generated, filtered first, amplified and output as a first amplified voltage
  • the first amplified voltage is After secondary filtering, it may be amplified and output as a second amplified voltage, and then applied to the control unit.
  • the second flame detection unit outputs the first electric energy from the power supply unit when the wavelength included in the preset second wavelength region is not sensed, and detects the wavelength included in the preset second wavelength region, the second electrical energy that was output It blocks and can detect flames.
  • the second flame detection unit receives a signal in the form of a clock through a pulse width module (PWM) installed therein, and detects a wavelength included in a preset second wavelength region, and outputs the second electrical energy.
  • PWM pulse width module
  • the IoT-based wireless hydrogen fire and general fire flame detection system of the present invention may further include a second optical filter unit that selectively transmits wavelengths in the second wavelength region and blocks wavelengths other than the predetermined second wavelength region. have.
  • the second flame detection unit is installed on the rear side of the second optical filter unit to detect a wavelength in the second wavelength region to generate third electrical energy, remove and amplify noise, output an amplified voltage, and detect flame.
  • the first wavelength region may be an infrared wavelength of a band of 2.4 ⁇ m to 2.8 ⁇ m
  • the second wavelength region may be an ultraviolet wavelength of a band of 0.18 ⁇ m to 0.26 ⁇ m
  • the first wavelength region may be an infrared wavelength in a band of 2.4 ⁇ m to 2.8 ⁇ m
  • the second wavelength region may be an infrared wavelength in a band of 4.2 ⁇ m to 4.4 ⁇ m .
  • the IoT-based wireless hydrogen fire and general fire combined flame detection system of the present invention further includes an external server in which at least one of hydrocarbon-based fire suppression information or non-hydrocarbon-based fire suppression information or fire extinguishing equipment information is pre-stored.
  • the control unit outputs a first fire signal when the first fire value exceeds the first fire reference value, and outputs a second fire signal when the second fire value exceeds the second fire reference value and transmits it to an external server.
  • the external server transmits at least one of hydrocarbon-based fire suppression information or fire extinguishing equipment information to the terminal device when receiving the first fire signal, and non-hydrocarbon-based fire suppression information or fire extinguishing equipment information to the terminal device when receiving the second fire signal. At least one of them can be transmitted.
  • the housing part of the IoT-based wireless hydrogen fire and general fire flame detection system of the present invention is installed on one side, and further includes a transmission part that transmits wavelengths included in the first to second wavelength regions.
  • the transmission part is formed of sapphire glass, the flame detection device can simultaneously detect a hydrogen fire flame and a general fire flame.
  • the IoT-based wireless hydrogen fire and general fire combined flame detection system of the present invention includes a monitoring sensor for detecting hydrocarbon-based fires and a detection sensor for detecting non-hydrocarbon-based fires in one housing to simultaneously detect hydrogen fires and general fires. can do. Moreover, the present invention can select and detect only wavelengths mainly generated in general fires, reduce the occurrence of non-fire alarms by sunlight, and increase the reliability of fire alarms.
  • the present invention detects a hydrogen fire and a general fire and generates a different signal according to the detected fire to provide a fire extinguisher to extinguish the fire, and may have high effectiveness in extinguishing the fire.
  • FIG. 1 is a relationship diagram of an IoT-based wireless hydrogen fire and general fire flame detection system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 2 is an operating flowchart of the IoT-based wireless hydrogen fire and general fire flame detection system of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view of the flame detection device of Figure 1;
  • FIG. 4 is a block diagram of the flame detection device of Figure 2;
  • FIG. 5 is a block diagram of a modified flame detection device.
  • FIG. 6 is a block diagram of the transmission unit of FIG. 3 .
  • FIG. 7 is a view showing transmittance according to the type of the transmission part of FIG. 6 .
  • FIG. 10 is a diagram showing the operation of the control unit of FIG. 4 .
  • FIG. 11 is a circuit diagram of a first flame detection unit of FIG. 4 .
  • FIG. 12 is a circuit diagram of the second flame detection unit of FIG. 4 .
  • FIG 13 is an operation diagram of an IoT-based wireless hydrogen fire and general fire flame detection system according to an embodiment of the present invention.
  • 14 and 15 are diagrams illustrating a flow state of electrical energy in the first flame detection unit of FIG. 11 .
  • 16 and 17 are diagrams illustrating flow states of electrical energy in the second flame detection unit of FIG. 12 .
  • the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in a variety of different forms. However, these embodiments are provided to make the disclosure of the present invention complete and to fully inform those skilled in the art of the scope of the invention to which the present invention belongs.
  • the present invention relates to an IoT-based wireless hydrogen fire and general fire flame detection system.
  • IoT-based wireless hydrogen fire and general fire flame detection system according to an embodiment of the present invention will be described.
  • IoT according to an embodiment of the present invention with reference to FIGS. 1 and 2 so that the description of the IoT-based wireless hydrogen fire and general fire flame detection system according to an embodiment of the present invention can be concise and clear.
  • An overview of a flame detection system for both hydrogen fire and general fire based wireless fires is described.
  • FIGS. 3 to 17 an IoT-based wireless hydrogen fire and general fire flame detection system will be described in detail.
  • FIG. 1 is a relationship diagram of an IoT-based wireless hydrogen fire and general fire combined flame detection system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an operating flowchart of the IoT-based wireless hydrogen fire and general fire combined flame detection system according to the present invention.
  • flame detection system 1 is a monitoring sensor for detecting hydrocarbon-based fire and a detection sensor for detecting non-hydrocarbon-based fire in one housing part 100 Including, it can detect hydrogen fire and general fire at the same time.
  • the flame detection system 1 detects whether there is a fire by amplifying the detected signal at a predetermined ratio, and shows high reliability for fire detection.
  • the flame detection system 1 of the present invention distinguishes and detects hydrogen fires and general fires, generates different signals according to the detected fires, provides them to fire suppressors who extinguish fires, and can have high effectiveness in extinguishing fires.
  • the flame detection system 1 can accurately provide firefighters with information on fire occurrence and the type of fire occurrence, and enable firefighters to extinguish the fire more effectively.
  • This flame detection system (1) includes a plurality of flame detection devices (10) installed in a hydrogen production facility (A) and a general charging station (B), and mobile (21) and wearable (22) connected to the flame detection device (10) through a communication network. ), etc., and a communication network with the terminal device 20 and an external server 30 communicating with the terminal device as components.
  • the flame detection system 1 as described above determines a fire in two stages through the process shown in FIG. 2 and outputs a fire signal.
  • FIG. 3 is a perspective view of the flame detection device of FIG. 1
  • FIG. 4 is a block diagram of the flame detection device of FIG. 2
  • FIG. 5 is a block diagram of the transmission unit of FIG. 3
  • 6 is a diagram showing the transmittance according to the type of the transmission part of FIG. 5,
  • FIG. 7 is a spectrum distribution diagram of a non-hydrocarbon flame.
  • 8 is a distribution diagram of the spectrum of a hydrocarbon-based flame and sunlight.
  • 9 is a spectrum distribution diagram of a non-hydrocarbon flame.
  • the flame detection device 10 may simultaneously detect a non-hydrocarbon-based flame and a hydrocarbon-based flame. In other words, the flame detection device 10 may detect the occurrence of a fire by detecting the flame of a hydrogen fire and a general fire.
  • a plurality of such flame detection devices 10 may be installed in a hydrogen production facility (A) or a hydrogen charging station and a general charging station (B). More specifically, the first flame detection device 11 to the nth flame detection device 1n may be installed in a hydrogen production facility (A) or a hydrogen charging station and a general charging station (B).
  • the flame detection device 10 may classify and detect a hydrogen fire and a general fire, and transmit the detected fire to the terminal device 20 .
  • Such a flame detection device 10 includes a housing unit 100, a first optical filter unit 111, a first flame detection unit 121, a second flame detection unit 122, and a control unit 130.
  • the transmissive unit 130 and the operating state display unit 140 may be further included as components.
  • the housing part 100 may be formed in a shape as shown in FIG. 3 as an example of a shape that can be installed in a hydrogen production facility (A) or a hydrogen charging station and a general charging station (B).
  • the housing part 100 is formed of a material that can withstand the flame generated in the above-mentioned place.
  • An accommodation space is formed inside the housing part 100 and includes a power supply part 102 outputting direct current.
  • the inside of the housing unit 100 includes a transmission unit 101, a first optical filter unit 111, a first flame detection unit 121, a second flame detection unit 122, and a control unit. 130 and an operating state display unit 140 may be included.
  • the transmission unit 101 may be formed of a transmission window module including any one of sapphire glass 1011 and quartz glass 1012 as shown in FIG. 5 .
  • the transmission unit 101 prevents contamination of the first optical filter unit 111, the first flame detection unit 121, the second flame detection unit 122, the control unit 130, and the operation state display unit 140, and prevents ultraviolet rays. It can exhibit different transmittance for wavelength and infrared wavelength.
  • quartz glass 1012 is useful where ultraviolet rays must be well transmitted, and sapphire glass 1011 is useful where infrared rays must be well transmitted.
  • the quartz glass 1012 exhibits high transmittance for a wavelength range of 185 nm to 260 nm , but low transmittance for a wavelength exceeding 3.5 ⁇ m .
  • the sapphire glass 1012 has lower transmittance in the 3.5 ⁇ m wavelength band than quartz glass, but has a higher transmittance than quartz glass in the range of 2.4 to 2.8 ⁇ m , which is the main wavelength region of flame emitted in case of fire. Accordingly, the flame detection device 10 in which the transmission window module of the sapphire glass 1011 is installed in the housing 100 may be more useful in detecting a hydrogen fire and a general fire.
  • the first optical filter unit 111 is installed inside the housing and serves as a filter that selectively transmits wavelengths of a preset first wavelength region and blocks wavelengths other than the preset first wavelength region.
  • the transmitted wavelength region is an infrared wavelength in the band of 2.4 ⁇ m to 2.8 ⁇ m . Accordingly, the first optical filter unit 111 transmits wavelengths in the range of 2.4 ⁇ m to 2.8 ⁇ m and blocks other wavelengths, as shown in FIG. 7 .
  • the transmitted wavelength is transmitted to the first flame detection unit 121 .
  • the first flame detection unit 121 is installed on the rear side of the first optical filter unit 111 to detect a wavelength in the first wavelength region to generate first electrical energy, remove noise, amplify it, and output an amplified voltage. and sense the flame. More specifically, that is, the first flame detection unit 121 may simultaneously detect a hydrogen fire. As shown in FIG. 4, the first flame detection unit 121 includes a first optical sensor module 1211 that generates current through light, a first filter module 1212 that passes only a specific frequency, and amplifies voltage. and a first signal amplifying module 1213 that outputs the signal as a component.
  • first electric energy is generated, filtered first, amplified, and output as a first amplified voltage.
  • the amplified voltage is second-order filtered, amplified, output as a second amplified voltage, and then applied to the control unit 130.
  • the first flame detection unit 121 may detect unique radiant energy in the range of 2.4 ⁇ m to 2.8 ⁇ m , that is, energy in the first wavelength region generated when hydrogen is combusted.
  • the wavelength range as shown in FIG. 7 can detect a wavelength range of 2.4 ⁇ m to 2.8 ⁇ m .
  • the second flame detection units 122 and 122-1 are installed inside the housing unit and output or cut off the second electrical energy in response to whether a wavelength included in a preset second wavelength range is detected, and detects a flame. That is, the second flame detection units 122 and 122-1 may detect a hydrocarbon-based flame, that is, a general fire. Such second flame detection units 122 and 122-1 may be ultraviolet sensors.
  • the second flame detection unit 122 outputs the first electrical energy from the power supply unit 102 when the wavelength included in the preset second wavelength range is not detected, and the wavelength included in the preset second wavelength range is detected. When detected, the second electrical energy that was output is cut off and the flame can be sensed.
  • the second flame detection unit 122 may detect inherent radiant energy generated when combustible water burns or explodes.
  • the second flame detection unit 122 is a flame caused by gasoline, propane, methane, that is, in the case of a hydrocarbon flame, methane and oxygen are combined to generate an ultraviolet wavelength in the band of 0.18 ⁇ m to 0.26 ⁇ m , that is, a second flame. detect the wavelength range. That is, as shown in FIG. 8 , the second flame detection unit 122 may detect ultraviolet wavelengths in the band of 0.18 ⁇ m to 0.26 ⁇ m .
  • the second flame detection unit 122 receives the ultraviolet wavelength emitted from the flame, is connected to a pulse width module (PWM) installed therein and receives a signal in the form of a clock, When a wavelength included in the wavelength region is sensed, first electrical energy may be generated.
  • PWM pulse width module
  • the second flame detection unit 122 may be formed by being transformed into the second flame detection unit 122-1 as shown in FIG. 9 .
  • the second flame detection unit 122-1 is installed on the rear side of the second optical filter unit and detects wavelengths in the second wavelength region to generate third electrical energy, removes and amplifies noise, outputs an amplified voltage, and suppresses flame. detect
  • the second flame detection unit 122-1 may be formed by connecting resistors and capacitors having different resistance values and capacitor values from the first flame detection unit 121.
  • the flame detection device 10 when the above-described second flame detection unit 122-1 is formed, selectively transmits wavelengths in the second wavelength region and blocks wavelengths other than the preset second wavelength region.
  • the optical filter unit 112 is further included.
  • the wavelength of the region through which the second optical filter unit 112 transmits may be an infrared wavelength in the band of 4.2 ⁇ m to 4.4 ⁇ m , as shown in FIG. 8 .
  • the control unit 130 may determine the integral for a unit time by giving different weights for each level with values obtained through various methods. For example, the control unit 130 is not fire, such as sunlight or welding, through the flame detection unit, but when a similar wavelength comes in due to a fire-like environment, the weight slowly rises and falls, and repeats, and when a non-fire wavelength comes in, the first fire operation value and The first fire operation value and the second fire operation value newly introduced to the second fire operation value are subtracted to calculate the first fire adjustment value and the second fire adjustment value, and when the wave that is definitely a fire enters, the first fire operation value is calculated. The first fire adjustment value and the second fire adjustment value are calculated by adding the first fire operation value and the second fire operation value newly introduced to the operation value and the second fire adjustment value.
  • control unit 130 is connected to the first flame detection unit 121 and the second flame detection unit 122, the amplified voltage is applied from the first flame detection unit 121, and the second flame detection unit 122 ), when the second electric energy is applied, the second electric energy applied for a preset time is counted as shown in (a) of FIG. And, as shown in (b) of FIG. 10, the control unit 130, when the maximum value and the minimum value of the amplification voltage applied from the first flame detection unit 121 match the preset maximum and minimum values, first Calculate the fire calculation value.
  • a second fire operation value is calculated, and a plurality of first fire operation values calculated according to time are added or subtracted to calculate a first fire adjustment value.
  • a plurality of second fire adjustment values calculated over time are added or subtracted to calculate a second fire adjustment value, so that the first fire adjustment value exceeds the first fire reference value or the second fire adjustment value exceeds the second fire reference value If exceeded, a fire signal is output and connected to the communication network for wireless communication. Then, a hydrogen fire signal is output through the second electrical energy.
  • the control unit 130 is connected to a communication network in a wireless communication manner so as to transmit a general fire signal and a hydrogen fire signal to the terminal device 20 connected to the communication network.
  • the communication network may be an internet network connected to the terminal device 20 through a repeater C and a wireless receiver as shown in FIG. 1 .
  • controller 130 may output a first fire signal when the first fire value exceeds the first fire reference value and output a second fire signal when the second fire value exceeds the second fire reference value.
  • the output first and second fire signals may be transmitted to the external server 30 .
  • the operating state display unit 140 is a device that outputs light when electricity is applied. For example, it may be a plurality of light emitting diodes.
  • the operating state display unit 140 may receive the first fire signal and the second fire signal from the control unit 120. At this time, the operating state display unit 140 operates in such a way that a light emitting diode corresponding to a fire is turned on, and when a fire signal is not received from the control unit 120, a light emitting diode corresponding to an operating state is turned on.
  • the terminal device 20 is connected to a plurality of flame detection devices 10 through a communication network and receives fire signals transmitted from the flame detection devices 10 .
  • the terminal device 20 may be a mobile 21, a wearable 22, a walkie-talkie used by firefighters, and the like.
  • the terminal device 20 may be connected to the external server 30 and receive information transmitted from the external server 30 .
  • the external server 30 already stores at least one of hydrocarbon-based fire suppression information, non-hydrocarbon-based fire suppression information, and fire extinguishing equipment information.
  • the terminal device 20 transmits at least one of hydrocarbon-based fire suppression information or fire extinguishing equipment information to the terminal device 20 when receiving the first fire signal, and when receiving the second fire signal, the terminal device 20 transmits non-hydrocarbon At least one of fire suppression information and fire extinguishing equipment information may be transmitted.
  • the terminal device 20 is connected to a plurality of flame detection devices 10 through a communication network and receives a general fire signal or a hydrogen fire signal transmitted from the flame detection device 10 .
  • information capable of extinguishing a fire caused by being connected to the external server 30 and contents of fire extinguishing devices necessary for extinguishing a fire can be output on the screen.
  • the terminal device 20 is connected to the external server 30 through a specific frequency and wireless communication network, can download a mobile application, is capable of Bluetooth function, and is connected to a wearable communication device, untact remote smart fire management enable the system to be implemented.
  • the present invention allows a firefighter to determine in advance whether it is a hydrogen fire or a general fire, etc., so that he can extinguish the fire with appropriate fire extinguishing equipment.
  • FIG. 11 is a circuit diagram of the first flame detection unit of FIG. 4
  • FIG. 12 is a circuit diagram of the second flame detection unit of FIG. 4 .
  • the first flame detection unit 121 is connected to a pulse width control module (PWM) installed therein to receive a signal in the form of a clock, and detects a wavelength included in a preset first wavelength region to generate a first electric current. Energy is generated to output a current corresponding to the first electric energy.
  • the first flame detection unit 121 includes transistors Q8 and Q9, diodes D5, zener diodes CR1 and CR2, resistors R26, R27, R28, R29, R30, R31, and R32, capacitors ( C29, C30, C31, C32), an optical sensor (UV1), and a microphone amplifier module (AGC).
  • PWM pulse width control module
  • the first flame detection unit 121 has a structure as shown in FIG.
  • a reflux diode is connected to the gate end and the drain end of the N-channel extended MOSFET Q8, and
  • the pulse width control module connected through the first resistor R26 is connected to the gate terminal, the first LED BD9 connected to the source terminal of the N-channel extended MOSFET Q8 is connected, and the drain of the N-channel extended MOSFET Q8
  • a structure in which the first inductor L3 and the second LED BD8 are connected to one end and a zener diode connected to one end of the second diode is connected.
  • the zener diode CR2 is used to form a constant voltage source for stabilizing the voltage supplied to the electric circuit.
  • a fifth resistor R31 connected to the photosensor UV1 and a third capacitor C30 connected in parallel to the fifth resistor R31 may be formed.
  • the fourth resistor R29 and the second capacitor C32 may serve as a first low pass filter.
  • the fifth resistor R31 and the third capacitor C30 may serve as a second low pass filter.
  • a gate terminal of the N-channel depletion type MOSFET Q9 may be connected to the anode of the third capacitor C30.
  • the sixth resistor R32 is connected to the drain of the N-channel depletion type MOSFET Q9 and the output line is connected between the drain of the N-channel depletion type MOSFET Q9 and the sixth resistor R32. have.
  • the first flame detection unit 121 outputs different currents from the external power supply unit according to the operation of the N-channel depletion type MOSFET Q9 and applies the current to the control unit 130 .
  • the second flame detection unit 122 detects a wavelength included in a preset second wavelength region and a preset third wavelength region, second and third electrical energy are generated, and then the generated electrical energy is doubled. It can be amplified and applied to the control unit 130 .
  • the second flame detection unit 120 may have a structure in which one optical sensor module, a plurality of capacitors, a plurality of resistors, and a plurality of amplifiers are connected.
  • the second flame detection unit 122 includes a first optical sensor module 1211, a first filter module 1212, and a first signal amplification module 1213, as shown in FIG. 10 .
  • the first optical sensor module 1211 may be a pyroelectric sensor that generates electricity as the temperature changes.
  • the first optical sensor module 1211 may absorb infrared rays as heat and generate electricity.
  • the first optical sensor module 1211 is formed in a structure having a source terminal (S), a drain terminal (D), and a ground terminal (G), the drain terminal is connected to an external power supply, and the ground terminal (G) is It is connected to ground and allows the current generated at the source stage to be output.
  • a filter module may be connected to the source end of the first optical sensor module 1211 .
  • the first filter module 1212 includes a first low pass filter passing a low frequency band, a second low pass filter, a third low pass filter, a fourth low pass filter and a high pass filter passing a high frequency band. It may be a filter including a high pass filter.
  • the first signal amplification module 1213 may include a first amplifier connected to the low pass filter and a second amplifier connected to the band pass filter.
  • the first low pass filter has a structure in which a first capacitor C24 and a first resistor R21 are connected in parallel.
  • the first low-pass filter may pass electrical energy of a predetermined wavelength band among the electrical energy applied from the first optical sensor module 1211 and apply it to the non-inverting terminal of the first amplifier.
  • electrical energy may be voltage. That is, the first low pass filter may pass only voltages in a partial band among the voltages output from the first optical sensor module 1211 .
  • the inverting terminal (-) of the first amplifier is connected to the ground through the second capacitor (C26) in series with the second resistor (R22) and the second resistor (R22), and in series with the second resistor (R22). It is connected to the output terminal through the connected third resistor R23 and the third capacitor C27 connected in parallel to the third resistor R23, that is, the second low pass filter.
  • a part of the voltage output from the first signal amplifying module 1213 may be applied again to the inverting terminal (-) of the first amplifier.
  • an amplification limiting voltage of 5V is applied to the first amplifier, so that the first amplifier can amplify the voltage within a maximum of 5V.
  • the first amplifier may be a non-inverting amplifier.
  • the fourth capacitor C23 and the fourth resistor R24 are connected in series to the output terminal of the first amplifier and the non-inverting terminal of the second amplifier.
  • Such a high-pass filter can pass only the high-frequency voltage of the voltage output from the first amplifier and apply it to the non-inverting terminal of the second amplifier.
  • a fifth resistor R19 and a fifth capacitor C22 connected in parallel to the fifth resistor R19, that is, a third low pass filter are connected to the non-inverting terminal (+) of the second amplifier.
  • the fourth low-pass filter is connected to the external power supply unit, and the low-pass voltage of electrical energy output from the power supply unit can be passed through and applied to the non-inverting terminal of the second amplifier.
  • the inverting terminal (-) of the second amplifier (U7/B) is output through the sixth resistor (R25) and the sixth capacitor (C25) connected in parallel to the sixth resistor (R25), that is, the fourth low-pass filter. connected to the terminal.
  • the second amplifier is connected in this structure to amplify the voltage corresponding to the voltage difference between the inverting terminal and the non-inverting terminal, and apply the amplified voltage to the controller 130.
  • FIG. 13 is an operation diagram of an IoT-based wireless hydrogen fire and general fire flame detection system according to an embodiment of the present invention
  • FIGS. 14 and 15 are diagrams showing a flow state of electrical energy in a first flame detection unit of FIG. 11 to be.
  • 16 and 17 are diagrams showing a flow state of electrical energy in the second flame detection unit of FIG. 12 .
  • the IoT-based wireless hydrogen fire and general fire flame detection system 1 includes a first flame detection unit 121 and a second flame detection unit 122. Through this, it is possible to increase the reliability of flame detection by detecting the flame over the second time. In addition, it is possible to accurately determine whether the detected fire is a general fire or a hydrogen fire, generate a signal accordingly, and transmit the signal to the terminal device 20, thereby increasing the usefulness of signal generation.
  • the first flame detection unit 121 generates current in the drain terminal (D) and the ground terminal (G) of the first optical sensor module 1211 when heat is not sensed. A path is created, and current is allowed to flow through the created current path. At this time, a constant amount of current is applied to the drain terminal D of the first optical sensor module through the fifth capacitor C22 and the resistor R18.
  • the first optical sensor module 1211 detects the heat of the infrared wavelength in the 2.4 ⁇ m to 2.8 ⁇ m band, the drain end (D) and the ground end ( G) to block the current path and form a current path between the drain terminal (D) and the source terminal (S). Then, the current is allowed to flow through the generated current path.
  • the first low pass filter in which the first capacitor C24 and the first resistor R21 are connected in parallel, removes the current caused by the detection of the thermal change of the first light sensor module and prevents fire. The rapidly fluctuating heat and the current due to the constantly transferred heat are transmitted to the first amplifier.
  • the first optical sensor module 1211 causes the current output from the drain terminal D to the source terminal S to be applied to the non-inverting terminal of the first amplifier.
  • the second low-pass filter to which the third resistor R23 and the third capacitor C27 are connected in parallel is connected to the non-inverting terminal of the first amplifier and the output terminal of the first amplifier, so that the output terminal of the first amplifier High-frequency components of the output voltage can be removed.
  • the second flame detection unit 122 is operated in a clock form, that is, when 0V is input or when 5V is input among signals in the form of a clock in the pulse width module (PWM).
  • PWM pulse width module
  • the external power supply unit is connected to the ground through the first zener diode (CR2).
  • the electricity output from the external power supply goes out to the ground, the voltage applied to the first zener diode CR2 is equally applied to the sixth resistor R32, and the current passing through the sixth resistor is output on the output line. .
  • the optical sensor (UV1) has one end connected to the low-pass filter and the other end connected to the low-pass filter to receive heat of ultraviolet wavelengths in the 185 nm to 260 nm band to form a current movement path between one end and the other end, one end, that is, the anode
  • the current applied to is moved to the other end, that is, to the cathode.
  • the current passing through the photosensor flows through the resistor R31 to form a voltage, and the formed voltage charges the capacitor C30.
  • the capacitor C30 may also play a role of removing noise when it is formed in the current moving from the anode to the cathode in response to the operation of the photosensor.
  • the N-channel depletion type MOSFET Q9 blocks the current path between the drain and the source.
  • the flame detection system 1 operating in this way can simultaneously detect a hydrocarbon-based fire and a non-hydrocarbon-based fire.
  • the flame detection system 1 removes noise from the detected signal and amplifies the detected signal at a predetermined ratio to detect whether there is a fire or not, and exhibits high reliability for detecting a fire.
  • the flame detection system 1 of the present invention distinguishes and detects a hydrogen fire and a general fire, generates a different signal according to the detected fire, provides it to the fire suppressor who extinguishes the fire, and has high effectiveness in suppressing the fire. make it possible
  • first flame detection device 12 second flame detection device
  • housing part 101 transmission part
  • first optical filter unit 112 second optical filter unit
  • first flame detection unit infrared ray detection unit IR
  • first optical sensor module 1212 first filter module
  • control unit 140 operation state display unit

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Fire-Detection Mechanisms (AREA)
  • Fire Alarms (AREA)

Abstract

본 발명은 불꽃을 감지하는 시스템과 관련된 기술이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 내부에 수용공간이 형성되어 직류를 출력하는 전원부를 포함하는 하우징부와, 하우징의 내부에 설치되어 기 설정된 제1파장영역의 파장을 선택적으로 투과하고, 기 설정된 제1파장영역 외의 파장은 차단하는 제1광학필터부와, 제1광학필터부의 후면에 설치되어 제1파장영역의 파장을 감지해 제1전기에너지를 생성한 후, 노이즈를 제거하고 증폭하여 증폭전압을 출력하며 화염을 감지하는 제1화염감지부와, 하우징부의 내부에 설치되어 기 설정된 제2파장영역의 포함되는 파장을 감지 여부에 대응해 제2전기에너지를 출력하거나 차단하며 화염을 감지하는 제2화염감지부와, 제1화염감지부 및 제2화염감지부와 연결되어 제1화염감지부에서 증폭전압이 인가되고 제2화염감지부에서 제2전기에너지가 인가되면, 기 설정된 시간 동안 인가되는 제2전기에너지를 카운팅하고, 제1화염감지부에서 인가되는 증폭전압의 최대값과 증폭전압의 최소값이 기 설정된 최대값과 최소값에 매칭되면 제1화재연산값을 산출하고, 증폭전압의 최대값과 최소값의 기울기가 기 설정된 기울기와 매칭되면 제2화재연산값을 산출하고, 시간에 따라 산출되는 복수 개의 제1화재연산값을 가감 연산하여 제1화재가감값을 산출하고, 시간에 따라 산출되는 복수 개의 제2화재가감값을 가감 연산하여 제2화재가감값을 산출하여, 제1화재가감값이 제1화재기준값을 초과 또는 제2화재가감값이 제2화재기준값을 초과하면 화재신호를 출력하고 통신망에 무선통신 가능하게 연결된 제어부를 포함하는 복수 개의 불꽃감지장치 및 통신망을 통해 복수 개의 불꽃감지장치와 연결되어, 불꽃감지장치에서 송신하는 화재신호를 수신하는 단말장치를 포함할 수 있다.

Description

IOT 기반 무선 수소화재 및 일반화재 겸용 불꽃 감지시스템
본 발명은 불꽃을 감지하는 시스템과 관련된 기술이다.
화재는 탄화수소계열 화재, 가연성액체 및 기체화재, 전기화재 그리고 비탄화수소계열 화재로 분류된다. 화재감지기는 열, 파장, 연기 등을 감지 객체로 하여 화재를 감지할 수 있다. 여기서, 탄화수소계열화재는 탄화수소가 포함된 가연물의 연소로 발생되는 화재가 된다. 그리고 비탄화수소계열화재는 탄화수소가 포함되지 않은 가연물의 연소로 발생되는 화재가 된다.
현재, 많은 센서는 화재 객체 검지에 대한 정확성 및 개발에 대한 어려움 등에 있어 탄화수소계열 화재를 감지하는 센서 그리고 비탄화수소계열 화재를 감지하는 센서로 따로 따로 개발되고 있다.
종래의 불꽃감지기는 화재의 적외선뿐 만 아니라, 햇빛이나 금속 반사광, 랜턴, 열의 빛을 감지하게 되면서, 화재와 비화재를 정확하게 구분하지 못하는 문제가 있다. 특히, 햇빛으로 인하여 유입되는 파장의 불꽃에 의한 파장인지 햇빛에 의한 파장인지를 구분하지 못하는 문제가 자주 발생한다. 또한, 종래의 불꽃감지기는 불꽃이 발생되는 탄화수소계열 화재 또는 비탄화수소계열 화재 만을 감지할 수 있어, 탄화수소계열 화재를 감지하는 센서가 설치된 지역에서 비탄화수소계열 화재가 발생하였을 시, 이를 신속하게 감지할 수 없는 문제가 있다. 그리고 비탄화수소계열 화재를 감지하는 센서가 설치된 지역에서 탄화수소계열 화재가 발생하였을 시 이를 감지할 수 없는 한계가 있다.
더욱이, 종래의 불꽃 감지기는 전술한 문제에 기초하여 발생된 화재의 소화방법 또한 정확하게 제공하지 못해 다른 장치 또는 기술에 응용에 제약이 따른다.
[선행기술문헌]
(특허문헌 1) 대한민국 공개특허 제10-2006-0129774호(공개일자: 2006.12.18.)
(특허문헌 2) 대한민국 등록특허 제10-1917719호(공고일자: 2018.11.13)
본 발명은 불꽃감지장치의 화염감지센서에서 화재의 적외선 감지뿐 만 아니라, 햇빛이나 금속 반사광, 랜턴, 열원 등등에서도 같은 파장을 감지하며 화재와 비화재를 정확하게 구분하지 못하는 문제를 해결하고자 한다.
아울러, 본 발명은 하나의 하우징에 탄화수소계열 화재의 감지를 위한 감시센서와 비탄화수소계열을 감지하기 위한 감지센서를 설치하여 수소화재와 일반화재를 동시에 감지할 수 없어 발생되는 문제를 해결하고자 한다. 그리고, 수소화재와 일반화재를 동시에 감지하지 못해 비화재보가 발생되는 문제를 해결하고자 한다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 IoT 기반 무선 수소화재 및 일반화재 겸용 불꽃 감지시스템은 내부에 수용공간이 형성되어 직류를 출력하는 전원부를 포함하는 하우징부와, 하우징의 내부에 설치되어 기 설정된 제1파장영역의 파장을 선택적으로 투과하고, 기 설정된 제1파장영역 외의 파장은 차단하는 제1광학필터부와, 제1광학필터부의 후면에 설치되어 제1파장영역의 파장을 감지해 제1전기에너지를 생성한 후, 노이즈를 제거하고 증폭하여 증폭전압을 출력하며 화염을 감지하는 제1화염감지부와, 하우징부의 내부에 설치되어 기 설정된 제2파장영역의 포함되는 파장을 감지 여부에 대응해 제2전기에너지를 출력하거나 차단하며 화염을 감지하는 제2화염감지부와, 제1화염감지부 및 제2화염감지부와 연결되어 제1화염감지부에서 증폭전압이 인가되고 제2화염감지부에서 제2전기에너지가 인가되면, 기 설정된 시간 동안 인가되는 제2전기에너지를 카운팅하고, 제1화염감지부에서 인가되는 증폭전압의 최대값과 증폭전압의 최소값이 기 설정된 최대값과 최소값에 매칭되면 제1화재연산값을 산출하고, 증폭전압의 최대값과 최소값의 기울기가 기 설정된 기울기와 매칭되면 제2화재연산값을 산출하고, 시간에 따라 산출되는 복수 개의 제1화재연산값을 가감 연산하여 제1화재가감값을 산출하고, 시간에 따라 산출되는 복수 개의 제2화재가감값을 가감 연산하여 제2화재가감값을 산출하여, 제1화재가감값이 제1화재기준값을 초과 또는 제2화재가감값이 제2화재기준값을 초과하면 화재신호를 출력하고 통신망에 무선통신 가능하게 연결된 제어부를 포함하는 복수 개의 불꽃감지장치 및 통신망을 통해 복수 개의 불꽃감지장치와 연결되어, 불꽃감지장치에서 송신하는 화재신호를 수신하는 단말장치를 포함한다. 여기서, 제1화염감지부는 기 설정된 제1파장영역에 포함되는 파장을 감지하면 제1전기에너지를 생성한 후, 1차 필터링 한 후, 증폭하여 제1증폭전압으로 출력하고, 제1증폭전압을 2차 필터링 한 후, 증폭하여 제2증폭전압으로 출력한 후 제어부에 인가할 수 있다. 그리고 제2화염감지부는 기 설정된 제2파장영역에 포함되는 파장을 미감지하면 전원부에서 제1전기에너지를 출력하고, 기 설정된 제2파장영역에 포함되는 파장을 감지하면 출력되던 제2전기에너지를 차단하며 화염을 감지할 수 있다. 여기서, 제2화염감지부는 내부에 설치된 펄스 폭 모듈(PWM: Pulse Width Module)을 통해 클럭 형태의 신호를 수신하여, 기 설정된 제2파장영역에 포함되는 파장을 감지하면 출력되던 제2전기에너지를 차단할 수 있다. 여기서, 본 발명의 IoT 기반 무선 수소화재 및 일반화재 겸용 불꽃 감지시스템은 제2파장영역의 파장을 선택적으로 투과하고, 기 설정된 제2파장영역 외의 파장은 차단하는 제2광학필터부를 더 포함할 수 있다. 그리고 제2화염감지부는 제2광학필터부의 후면 설치되어 제2파장영역의 파장을 감지해 제3전기에너지를 생성한 후, 노이즈를 제거하고 증폭하여 증폭전압을 출력하며 화염을 감지할 수 있다. 이때, 제1파장영역은 2.4μm ~ 2.8μm 대역대의 적외선파장이 되고, 제2파장영역은 0.18μm ~ 0.26μm 대역대의 자외선파장이 될 수 있다. 또는, 제1파장영역은 2.4μm ~ 2.8μm 대역대의 적외선파장이 되고, 제2파장영역은 4.2μm ~ 4.4μm 대역대의 적외선파장이 될 수 있다.
아울러, 본 발명의 IoT 기반 무선 수소화재 및 일반화재 겸용 불꽃 감지시스템은 탄화수소계 화재진압정보 또는 비탄화수소계 화재진압정보 또는 소화장비정보 중 적어도 하나가 기 저장되어 있어 있는 외부서버를 더 포함한다. 이때, 제어부는 제1화재가감값이 제1화재기준값을 초과하면 제1화재신호를 출력하고, 제2화재가감값이 제2화재기준값을 초과하면 제2화재신호를 출력하여 외부서버에 전송하고, 외부서버는 제1화재신호를 수신하면 단말장치에 탄화수소계 화재진압정보 또는 소화장비정보 중 적어도 하나를 전송하고, 제2화재신호를 수신하면 단말장치에 비탄화수소계 화재진압정보 또는 소화장비정보 중 적어도 하나를 전송할 수 있다.
아울러, 본 발명의 IoT 기반 무선 수소화재 및 일반화재 겸용 불꽃 감지시스템의 하우징부는 일면에 설치되어, 제1파장영역 내지 제2파장영역에 포함되는 파장을 투과시키는 투과부를 더 포함할 수 있다. 여기서, 투과부는 사파이어 글라스(Sapphire Glass)로 형성되어, 불꽃감지장치는 수소화재화염과 일반화재화염을 동시에 감지할 수 있다.
본 발명의 IoT 기반 무선 수소화재 및 일반화재 겸용 불꽃 감지시스템은 하나의 하우징에 탄화수소계열 화재의 감지를 위한 감시센서와 비탄화수소계열을 감지하기 위한 감지센서를 포함하여 수소화재와 일반화재를 동시에 감지할 수 있다. 더욱이, 본 발명은 일반화재에서 주로 발생되는 파장만을 선별하여 감지하며 햇빛에 의한 비화재보 발생을 줄이고, 화재보에 대한 신뢰도를 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 수소화재와 일반화재를 감지하며 감지된 화재에 따라 다른 신호를 발생시켜 화재를 진압하는 화재진압자에게 제공하며 화재 진압에 높은 효용성을 가질 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 IoT 기반 무선 수소화재 및 일반화재 겸용 불꽃 감지시스템의 관계도이다.
도 2는 본 발명의 IoT 기반 무선 수소화재 및 일반화재 겸용 불꽃 감지시스템의 작동 순서도이다.
도 3은 도 1의 불꽃감지장치의 사시도이다.
도 4는 도 2의 불꽃감지장치의 블록도이다.
도 5는 변형된 불꽃감지장치의 블록도이다.
도 6은 도 3의 투과부의 블록도이다.
도 7은 도 6의 투과부의 유형에 따른 투과율을 나타낸 도면이다.
도 8은 탄화수소계 화염 및 태양광의 스팩트럼의 분포도이다.
도 9는 비탄화수소계 화염의 스펙트럼 분포도이다.
도 10은 도 4의 제어부의 작동에 대해 나타난 도면이다.
도 11은 도 4의 제1화염감지부에 대한 회로도이다.
도 12는 도 4의 제2화염감지부에 대한 회로도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 IoT 기반 무선 수소화재 및 일반화재 겸용 불꽃 감지시스템의 작동도이다.
도 14 및 도 15는 도 11의 제1화염감지부의 전기에너지의 흐름 상태를 나타낸 도면이다.
도 16 및 도 17은 도 12의 제2화염감지부의 전기에너지의 흐름 상태를 나타낸 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징 그리고 그것들을 달성하기 위한 방법들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 그러나 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
이에, 본 발명은 단지 청구항에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
본 발명은 IoT 기반 무선 수소화재 및 일반화재 겸용 불꽃 감지시스템에 관한 것이다. 이하, 도 1 내지 도 17을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 IoT 기반 무선 수소화재 및 일반화재 겸용 불꽃 감지시스템에 대해 설명한다. 다만, 본 발명의 일 실시예에 의한 IoT 기반 무선 수소화재 및 일반화재 겸용 불꽃 감지시스템에 대한 설명이 간결하고 명확해질 수 있도록, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 IoT 기반 무선 수소화재 및 일반화재 겸용 불꽃 감지시스템에 대해 개괄적으로 설명한다. 이후, 도 3 내지 도 17을 참조하여 IoT 기반 무선 수소화재 및 일반화재 겸용 불꽃 감지시스템에 대해 구체적 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 IoT 기반 무선 수소화재 및 일반화재 겸용 불꽃 감지시스템의 관계도이고, 도 2는 본 발명의 IoT 기반 무선 수소화재 및 일반화재 겸용 불꽃 감지시스템의 작동 순서도이다.
IoT 기반 무선 수소화재 및 일반화재 겸용 불꽃 감지시스템(이하, 불꽃 감지시스템(1))은 하나의 하우징부(100)에 탄화수소계열 화재의 감지를 위한 감시센서와 비탄화수소 계열을 감지하기 위한 감지센서를 포함하여 수소화재와 일반화재를 동시에 감지할 수 있다. 또한, 불꽃 감지시스템(1)은 감지된 신호를 기 설정된 비율로 증폭시켜 화재 여부를 감지하며 화재 감지에 대한 높은 신뢰도를 나타낸다.
특히, 본 발명의 불꽃 감지시스템(1)은 수소화재와 일반화재를 구분하여 감지하며 감지된 화재에 따라 다른 신호를 발생시켜 화재를 진압하는 화재진압자에게 제공하며 화재 진압에 높은 효용성을 가질 수 있도록 한다. 일례로, 불꽃 감지시스템(1)은 소방관에게 화재 발생에 대한 정보와 화재 발생에 대한 종류를 정확하게 제공하며 소방관이 화재를 보다 효과적으로 진압할 수 있도록 할 수 있다. 이러한 불꽃 감지시스템(1)은 수소생산시설(A) 그리고 일반충전소(B)등에 설치된 복수 개의 불꽃감지장치(10)와 불꽃감지장치(10)와 통신망을 통해 연결된 모바일(21), 웨어러블(22) 등 단말장치(20)와 통신망 및 단말장치와 네트워크 통신하는 외부서버(30)를 구성요소로 포함한다.
이와 같은 불꽃 감지시스템(1)은 도 2에 도시된 바와 같은 과정으로 화재를 2차에 걸쳐 판별하며 화재신호를 출력한다.
이하, 도 3 내지 도 10을 참조하여 불꽃감지장치에 대해 구체적으로 설명한다.
도 3은 도 1의 불꽃감지장치의 사시도이고, 도 4는 도 2의 불꽃감지장치의 블록도이고, 도 5은 도 3의 투과부의 블록도이다. 그리고 도 6은 도 5의 투과부의 유형에 따른 투과율을 나타낸 도면이고, 도 7은 비탄화수소계 화염의 스펙트럼 분포도이다. 도 8은 탄화수소계 화염 및 태양광의 스팩트럼의 분포도이다. 그리고 도 9는 비탄화수소계 화염의 스펙트럼 분포도이다.
불꽃감지장치(10)는 비 탄화수소계 화염과 탄화수소계 화염을 동시에 감지할 수 있다. 다시 말해, 불꽃감지장치(10)는 수소화재와 일반화재의 불꽃을 감지하며 화재 발생 여부를 감지할 수 있다. 이와 같은 불꽃감지장치(10)는 수소생산시설(A) 또는 수소 충전소 및 일반충전소(B) 등에 복수 개 설치될 수 있다. 보다 구체적으로 제1불꽃감지장치(11) 내지 제n불꽃감지장치(1n)가 수소생산시설(A) 또는 수소 충전소 및 일반충전소(B) 등에 설치될 수 있다. 또한, 불꽃감지장치(10)는 수소화재와 일반화재를 분류하여 감지하며 감지된 화재를 단말장치(20)에 전송할 수 있다.
이와 같은 불꽃감지장치(10)는 하우징부(100), 제1광학필터부(111), 제1화염감지부(121), 제2화염감지부(122) 및 제어부(130)를 포함한다. 그리고 투과부(130) 및 동작상태표시부(140)등을 구성요소로 더 포함할 수 있다. 여기서, 하우징부(100)는 수소생산시설(A) 또는 수소 충전소 및 일반충전소(B)등에 설치될 수 있는 형상 일례로, 도 3에 도시된 바와 같은 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 하우징부(100)는 전술 한 곳에서 발생되는 화염을 견딜 수 있는 재질로 형성된다. 이러한 하우징부(100)의 내부에는 수용공간이 형성되어 직류를 출력하는 전원부(102)를 포함한다. 아울러, 하우징부(100)의 내부에는 도 4에 도시된 바와 같이 투과부(101), 제1광학필터부(111), 제1화염감지부(121), 제2화염감지부(122), 제어부(130) 및 동작상태표시부(140)를 포함할 수 있다. 여기서, 투과부(101)는 도 5에 도시된 바와 같이 사파이어 글라스(Sapphire Glass, 1011) 또는 석영글라스(1012) 중 어느 하나를 포함하는 투과창모듈로 형성될 수 있다. 이러한 투과부(101)는 제1광학필터부(111), 제1화염감지부(121), 제2화염감지부(122), 제어부(130) 및 동작상태표시부(140)의 오염을 방지하며 자외선 파장과 적외선 파장에 대해 서로 다른 투과율을 나타낼 수 있다. 통상적으로, 석영글라스(1012)는 자외선이 잘 투과되어야 하는 곳에 유용하고, 사파이어글라스(1011)는 적외선이 잘 투과되어야 하는 곳에는 유용하다. 그러나, 석영글라스(1012)는 도 6에 도시된 바와 같이, 185㎚ ~ 260㎚ 파장대에 대해서는 높은 투과율을 나타내지만, 3.5μm가 넘는 파장에 대해서는 낮은 투과율을 보인다. 반면, 사파이어글라스(1012)는 3.5μm 파장대역의 투과율이 석영글라스 보다 낮지만, 화재 발생 시 방사되는 화염의 주요 파장 대 영역인 2.4 ~ 2.8μm의 투과율이 석영글라스보다 높은 특징을 가진다. 이에, 하우징부(100)에 사파이어글라스(1011)의 투과창모듈이 설치된 불꽃감지장치(10)가 수소화재와 일반화재를 감지하는데 있어 보다 유용할 수 있다.
제1광학필터부(111)는 하우징의 내부에 설치되어 기 설정된 제1파장영역의 파장을 선택적으로 투과하고, 기 설정된 제1파장영역 외의 파장은 차단하는 필터가 된다. 여기서, 투과하는 파장역영은 2.4μm ~ 2.8μm 대역대의 적외선파장이 된다. 이에, 제1광학필터부(111)는 도 7에 도시된 바와 같이 2.4μm ~ 2.8μm 대의 파장을 투과하고 이외의 파장은 차단한다. 그리고 투과된 파장을 제1화염감지부(121)에 전달한다.
제1화염감지부(121)는 제1광학필터부(111)의 후면에 설치되어 제1파장영역의 파장을 감지해 제1전기에너지를 생성한 후, 노이즈를 제거하고 증폭하여 증폭전압을 출력하며 화염을 감지한다. 보다 구체적으로, 즉, 제1화염감지부(121)는 수소화재를 동시에 감지할 수 있다. 이와 같은 제1화염감지부(121)는 도 4에 도시된 바와 같이 빛을 통해 전류를 생성하는 제1광센서모듈(1211), 특정주파수만을 통과시키는 제1필터모듈(1212) 그리고 전압을 증폭하여 출력하는 제1신호증폭모듈(1213)을 구성요소로 포함한다.
이때, 제1화염감지부(121)는 기 설정된 제1파장영역에 포함되는 파장을 감지하면 제1전기에너지를 생성한 후, 1차 필터링 하여, 증폭해 제1증폭전압으로 출력하고, 제1증폭전압을 2차 필터링 해, 증폭하여 제2증폭전압으로 출력한 후 제어부(130)에 인가한다.
제1화염감지부(121)는 수소가 연소할 때, 발생시키는 2.4μm ~ 2.8μm 영역 대의 고유한 방사 에너지 즉, 제1파장영역의 에너지를 감지할 수 있다. 일례로, 도 7에 도시된 바와 같은 파장역영은 2.4μm ~ 2.8μm 대역대의 파장영역을 감지할 수 있다.
제2화염감지부(122, 122-1)는 하우징부의 내부에 설치되어 기 설정된 제2파장영역의 포함되는 파장을 감지 여부에 대응해 제2전기에너지를 출력하거나 차단하며 화염을 감지한다. 즉, 제2화염감지부(122, 122-1)는 탄화수소계 화염 즉, 일반화재를 감지할 수 있다. 이와 같은 제2화염감지부(122, 122-1)는 자외선 센서가 될 수 있다.
보다 구체적으로 제2화염감지부(122)는 기 설정된 제2파장영역에 포함되는 파장을 미감지하면 전원부(102)에서 제1전기에너지를 출력하고, 기 설정된 제2파장영역에 포함되는 파장을 감지하면 출력되던 제2전기에너지를 차단하며 화염을 감지할 수 있다.
제2화염감지부(122)는 가연성 물이 연소 또는 폭발하게 될 때 발생되는 고유한 방사 에너지를 검출할 수 있다. 일례로, 제2화염감지부(122)는 가솔린, 프로판, 메탄에 의한 화염 즉, 탄화수소 화염의 경우 메탄과 산소가 결합하여 이산화탄소와 함께 발생되는 0.18μm ~ 0.26μm 대역대의 자외선파장 즉, 제2파장영역을 감지한다. 즉, 제2화염감지부(122)는 도 8에 도시된 바와 같이 0.18μm ~ 0.26μm 대역대의 자외선파장을 감지할 수 있다. 이때, 제2화염감지부(122)는 화염에서 방출되는 자외선 파장을 수신한 후, 내부에 설치된 펄스 폭 모듈(PWM: Pulse Width Module)과 연결되어 클럭 형태의 신호를 수신하여, 기 설정된 제1파장영역에 포함되는 파장을 감지하면 제1전기에너지를 생성할 수 있다.
또한, 제2화염감지부(122)는 도 9에 도시된 바와 같은 제2화염감지부(122-1)로 변형되어 형성될 수 있다.
제2화염감지부(122-1)는 제2광학필터부의 후면 설치되어 제2파장영역의 파장을 감지해 제3전기에너지를 생성한 후, 노이즈를 제거하고 증폭하여 증폭전압을 출력하며 화염을 감지한다. 이와 같은 제2화염감지부(122-1)는 제1화염감지부(121)와 저항값 및 커패시터값 만 다른 저항과 커패시터들 간의 연결로 형성될 수 있다.
아울러, 불꽃감지장치(10)는 전술한 제2화염감지부(122-1)가 형성될 경우, 제2파장영역의 파장을 선택적으로 투과하고, 기 설정된 제2파장영역 외의 파장은 차단하는 제2광학필터부(112)를 더 포함한다. 이때, 제2광학필터부(112)가 투과시키는 영역의 파장은 도 8에 도시된 바와 같이 4.2μm ~ 4.4μm 대역대의 적외선파장이 될 수 있다.
제어부(130)는 여러 방식으로 거쳐 나온 값을 가지고 레벨 별 각기 다른 가중치를 주어 단위시간 동안 적분으로 판단할 수 있다. 일례로, 제어부(130)는 화염감지부를 통해 햇빛이나 용접처럼 불은 아닌데 불과 비슷한 환경으로 인하여 유사한 파장이 들어오면 가중치가 천천히 오르고 내리고 반복하다가 확실하게 화재가 아닌 파장이 들어오면 제1화재연산값 그리고 제2화재연산값에 새로 유입되는 제1화재연산값과 제2화재연산값을 감산 연산하여 제1화재가감값과 제2화재가감값을 산출하고, 확실하게 화재인 파장이 들어오면 제1화재연산값과 제2화재가감값에 새로 유입되는 제1화재연산값과 제2화재연산값을 가산 연산하여 제1화재가감값 그리고 제2화재가감값을 산출한다.
보다 구체적으로, 제어부(130)는 제1화염감지부(121) 및 제2화염감지부(122)와 연결되어 제1화염감지부(121)에서 증폭전압이 인가되고 제2화염감지부(122)에서 제2전기에너지가 인가되면, 기 설정된 시간 동안 인가되는 제2전기에너지를 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이 카운팅한다. 그리고 제어부(130)는 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이 제1화염감지부(121)에서 인가되는 증폭전압의 최대값과 증폭전압의 최소값이 기 설정된 최대값과 최소값에 매칭되면 제1화재연산값을 산출한다. 그리고 증폭전압의 최대값과 최소값의 기울기가 기 설정된 기울기와 매칭되면 제2화재연산값을 산출하고, 시간에 따라 산출되는 복수 개의 제1화재연산값을 가감 연산하여 제1화재가감값을 산출한다. 그리고 시간에 따라 산출되는 복수 개의 제2화재가감값을 가감 연산하여 제2화재가감값을 산출하여, 제1화재가감값이 제1화재기준값을 초과 또는 제2화재가감값이 제2화재기준값을 초과하면 화재신호를 출력하고 통신망에 무선통신 가능하게 연결된다. 그리고 제2전기에너지를 통해 수소화재신호를 출력한다. 또한, 제어부(130)는 통신망에 무선통신 가능하게 연결되어 통신망에 연결된 단말장치(20)에 일반화재신호와 수소화재신호를 전송할 수 있다.
여기서, 통신망은 도 1에 도시된 바와 같이 중계기(C)와 무선 수신기 등을 통해 단말장치(20)와 연결되도록 하는 인터넷망이 될 수 있다.
아울러, 제어부(130)는 제1화재가감값이 제1화재기준값을 초과하면 제1화재신호를 출력하고 제2화재가감값이 제2화재기준값을 초과하면 제2화재신호를 출력할 수 있다. 그리고 출력된 제1화재신호와 제2화재신호를 외부서버(30)에 전송할 수 있다.
동작상태표시부(140)는 전기가 인가되면 빛을 출력하는 장치이다. 일례로, 복수 개의 발광다이오드가 될 수 있다. 이러한 동작상태표시부(140)는 제어부(120)에서 제1화재신호와 제2화재신호를 수신할 수 있다. 이때, 동작상태표시부(140)는 화재 발생에 대한 발광다이오드가 점등되고, 제어부(120)에서 화재신호를 수신하지 않게 되면 작동되고 있는 상태에 대한 발광다이오드가 점등되는 방식으로 작동한다.
단말장치(20)는 통신망을 통해 복수 개의 불꽃감지장치(10)와 연결되어, 불꽃감지장치(10)에서 송신하는 화재신호를 수신한다. 이때, 단말장치(20)는 모바일(21), 웨어러블(22) 및 소방관이 사용하는 무전기 등이 될 수 있다. 그리고 이러한 단말장치(20)는 외부서버(30)와 연결되어, 외부서버(30)에서 전송되는 정보를 수신할 수 있다. 여기서, 외부서버(30)는 탄화수소계 화재진압정보 또는 비탄화수소계 화재진압정보 또는 소화장비정보 중 적어도 하나가 기 저장되어 있다.
단말장치(20)는 제1화재신호를 수신하면 단말장치(20)에 탄화수소계 화재진압정보 또는 소화장비정보 중 적어도 하나를 전송하고, 제2화재신호를 수신하면 단말장치(20)에 비탄화수소계 화재진압정보 또는 소화장비정보 중 적어도 하나를 전송할 수 있다.
단말장치(20)는 통신망을 통해 복수 개의 불꽃감지장치(10)와 연결되어, 불꽃감지장치(10)에서 송신하는 일반화재신호 또는 수소화재신호를 수신한다. 그리고 외부서버(30)와 연결되어 발생된 화재를 진압할 수 있는 정보와 화재 진압에 필요한 소화 장치들의 내용을 화면상에 출력할 수 있다. 또한, 단말장치(20)는 특정 주파수 및 무선통신망을 통해 외부서버(30)와 연결되고, 모바일 어플을 다운로드 할 수 있고, 블루투스 기능이 가능하여 웨어러블 통신기기와 연결되어, 언 택트 원격 스마트 화재관리시스템을 구현시킬 수 있도록 한다.
이를 통해, 본 발명은 소방관이 수소화재인지 일반화재인지 등을 미리 파악해서 그에 맞는 소화장비 등을 챙겨 화재를 진압할 수 있도록 한다.
이하, 도 11 및 도 12를 참조하여, 제1화염감지부와 제2화염감지부에 대해 구체적으로 설명한다.
도 11은 도 4의 제1화염감지부에 대한 회로도이고, 도 12는 도 4의 제2화염감지부에 대한 회로도이다.
제1화염감지부(121)는 내부에 설치된 펄스폭제어모듈(PWM: Pulse Width Module)과 연결되어 클럭 형태의 신호를 수신하여, 기 설정된 제1파장영역에 포함되는 파장을 감지하면 제1전기에너지를 생성해 제1전기에너지에 대응하는 전류를 출력한다. 이와 같은 제1화염감지부(121)는 트랜지스터(Q8, Q9), 다이오드(D5), 제너다이오드(CR1, CR2), 저항(R26, R27, R28, R29, R30, R31, R32), 커패시터(C29, C30, C31, C32), 광센서(UV1), 마이크증폭기모듈(AGC)와 연결된 구조로 형성될 수 있다. 일례로, 제1화염감지부(121)는 도 9에 도시된 바와 같은 구조, 즉, N채널 확장형 모스펫(Q8)의 게이트단과 드레인단에 환류다이어드가 연결되고, N채널 확장형 모스펫(Q8)의 게이트단에 제1저항(R26)을 통해 연결되는 펄스폭제어모듈이 연결되고 N채널 확장형 모스펫(Q8)의 소스단에 연결되는 제1LED(BD9)가 연결되고 N채널 확장형 모스펫(Q8)의 드레인단에 제1인덕터(L3), 제2LED(BD8)가 연결되고, 제2다이오드의 일단에 연결되는 제너다이오드와 연결되는 구조가 될 수 있다. 이때, 제너다이오드(CR2)는 전기 회로에 공급되는 전압을 안정화하기 위한 정전압원을 구성하는 데 사용된다. 또한, N채널 확장형 모스펫(Q8)의 드레인단에 연결되는 제2다이오드(D5)가 연결되는 구조 그리고, 제2다이오드의 캐소드에 제2저항(R27)이 연결되고, 제2저항에 직렬로 제3저항이 연결된 구조로 형성된다. 그리고 제2저항(R27)에 병렬로 제1커패시터(C31)가 연결되고 제1커패시터(C31)의 양극 그리고 제2커패시터(C32)의 양극에 제4저항(R29)이 연결되는 구조로 형성된다. 그리고, 제2커패시터의 양극에 연결된 제5저항(R30) 그리고 제5저항의 타단에 광센서(UV1)의 애노드가 연결된 구조로 형성될 수 있다. 그리고 광센서(UV1)에 연결되는 제5저항(R31) 그리고 제5저항(R31)과 병렬로 제3커패시터(C30)가 연결되는 구조로 형성될 수 있다. 여기서, 제4저항(R29)과 제2커패시터(C32)는 제1로우패스필터가 될 수 있다. 그리고 제5저항(R31)과 제3커패시터(C30)은 제2로우패스필터가 될 수 있다.
제3커패시터(C30)의 양극에 N채널 공핍형 모스펫(Q9)의 게이트단이 연결되는 구조로 형성될 수 있다. 그리고 N채널 공핍형 모스펫(Q9)의 드레인에 제6저항(R32)이 연결되고 N채널 공핍형 모스펫(Q9)의 드레인과 제6저항(R32) 사이에 출력선이 연결되는 구조로 형성될 수 있다. 제1화염감지부(121)는 N채널 공핍형 모스펫(Q9)의 작동에 따라 외부 전원부에서 출력되는 전류를 서로 다르게 출력되도록 하며 제어부(130)에 인가한다.
제2화염감지부(122)는 기 설정된 제2파장영역과 기 설정된 제3파장영역에 포함되는 파장을 감지하면 제2전기에너지와 제3전기에너지를 생성한 후, 생성한 전기에너지를 두 차례 증폭하여 제어부(130)에 인가할 수 있다. 이와 같은 제2화염감지부(120)는 하나의 광센서모듈, 복수 개의 커패시터와 복수 개의 저항 및 복수 개의 증폭기가 연결된 구조로 형성될 수 있다. 일례로, 제2화염감지부(122)는 도 10에 도시된 바와 같이, 제1광센서모듈(1211), 제1필터모듈(1212) 및 제1신호증폭모듈(1213)을 포함한다. 여기서, 제1광센서모듈(1211)은 온도가 변함에 따라 전기를 발생시키는 초전형 센서가 될 수 있다. 이러한 제1광센서모듈(1211)은 적외선을 열로써 흡수하며 전기를 생성할 수 있다. 이와 같은 제1광센서모듈(1211)은 소스단(S)과 드레인단(D) 그리고 그라운드단(G)을 갖는 구조로 형성되어, 드레인단에 외부전원부와 연결되고, 그라운드단(G)이 접지와 연결되고, 소스단에서 생성된 전류가 출력되도록 한다. 이러한 제1광센서모듈(1211)의 소스단에는 필터모듈이 연결될 수 있다. 제1필터모듈(1212)은 저역 주파수 대역을 통과시키는 제1로우패스필터(Low Pass Filter), 제2로우패스필터, 제3로우패스필터, 제4로우패스필터 그리고 고역 주파수 대역을 통과시키는 하이패스필터(High Pass Filter)를 포함하는 필터가 될 수 있다. 그리고 제1신호증폭모듈(1213)은 로우패스필터와 연결되는 제1증폭기와 밴드패스필터와 연결되는 제2증폭기를 포함할 수 있다.
여기서, 제1로우패스필터(Low Pass Filter)는 제1커패시터(C24)와 제1저항(R21)이 병렬로 연결된 구조이다. 이러한 제1로우패스필터는 제1광센서모듈(1211)에서 인가되는 전기에너지 중 기 설정된 파장 대의 전기에너지를 통과시켜 제1증폭기의 비반전단자에 인가할 수 있다. 여기서, 전기에너지는 전압이 될 수 있다. 즉, 제1로우패스필터(Low Pass Filter)는 제1광센서모듈(1211)에서 출력되는 전압 중 일부 대역 대의 전압 만을 통과시킬 수 있다. 이때, 제1증폭기의 반전단자(-)에는 제2저항(R22)과 제2저항(R22)에 직렬로 제2커패시터(C26)를 통해 접지와 연결되고, 제2저항(R22)과 직렬로 연결된 제3저항(R23) 그리고 제3저항(R23)에 병렬로 연결된 제3커패시터(C27) 즉, 제2로우패스필터를 통해 출력단자와 연결된다.
따라서, 제1증폭기의 반전단자(-)에는 제1신호증폭모듈(1213)에서 출력되는 전압의 일부 전압이 다시 인가될 수 있다. 아울러, 제1증폭기에는 5V의 증폭제한 전압이 인가되어, 제1증폭기는 최대 5V 이내로 전압을 증폭시킬 수 있다. 여기서, 제1증폭기는 비반전증폭기가 될 수 있다.
하이패스필터(High Pass Filter)는 제4커패시터(C23)와 제4저항(R24)이 직렬로 연결되어 제1증폭기의 출력단자 그리고 제2증폭기의 비반전단자에 연결될 수 있다. 이와 같은 하이패스필터는 제1증폭기에서 출력되는 전압의 고주파수 전압만을 통과시켜 제2증폭기의 비반전단자에 인가할 수 있다. 이때, 제2증폭기의 비반전단자(+)에는 제5저항(R19) 그리고 제5저항(R19)에 병렬로 연결된 제5커패시터(C22) 즉, 제3로우패스필터가 연결된다. 이때, 제4로우패스필터에는 외부전원부와 연결되어, 전원부에서 출력되는 전기에너지의 저역대의 전압을 통과시켜 제2증폭기의 비반전단자에 인가할 수 있다.
이때, 제2증폭기(U7/B)의 반전단자(-)에는 제6저항(R25)과 제6저항(R25)에 병렬로 연결된 제6커패시터(C25) 즉, 제4로우패스필터를 통해 출력단자와 연결된다.
제2증폭기는 이러한 구조로 연결되어 반전단자와 비반전단자 간에 전압차에 대응해 전압을 증폭시켜 제어부(130)에 인가한다.
이하, 도 13 내지 도 17을 참조하여, IoT 기반 무선 수소화재 및 일반화재 겸용 불꽃 감지시스템의 구성요소들이 작동에 대해 구체적으로 설명한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 IoT 기반 무선 수소화재 및 일반화재 겸용 불꽃 감지시스템의 작동도이고, 도 14 및 도 15는 도 11의 제1화염감지부의 전기에너지의 흐름 상태를 나타낸 도면이다. 그리고 도 16 및 도 17은 도 12의 제2화염감지부의 전기에너지의 흐름 상태를 나타낸 도면이다.
이하, 도 13 내지 도 17을 구체적으로 설명하기 앞서, 본 명세서 상에서 전기에너지는 전압과 전류를 모두 포함하는 것으로 한다.
도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 IoT 기반 무선 수소화재 및 일반화재 겸용 불꽃 감지시스템(1)은 제1화염감지부(121)와 제2화염감지부(122)를 통해 화염을 2차에 걸쳐 화염을 감지해 화염 감지에 대한 신뢰도를 높일 수 있다. 그리고 감지한 화재가 일반화재 또는 수소화재 인지를 정확히 판별해 그에 따른 신호를 발생시켜 단말장치(20)에 전송하며 신호발생에 대한 유용성을 높일 수 있다.
제1화염감지부(121)는 도 14에 도시된 바와 같이, 제1광센서모듈(1211)에서 열을 감지하지 않으면 제1광센서모듈의 드레인단(D)과 그라운드단(G)에 전류 경로를 생성하고, 생성된 전류 경로를 통해 전류가 흐르도록 한다. 이때, 제1광센서모듈의 드레인단(D)에는 제5커패시터(C22)과 저항(R18)을 통해 일정한 크기의 전류가 인가된다.
반면, 도 15에 도시된 바와 같이, 제1광센서모듈(1211)에서 2.4μm ~ 2.8μm 대역대의 적외선파장의 열을 감지하였을 때, 제1광센서모듈의 드레인단(D)과 그라운드단(G) 간 전류 경로를 차단하고 드레인단(D)과 소스단(S)간에 전류 경로를 형성한다. 그리고 생성된 전류 경로를 통해 전류가 흐르도록 한다. 이때, 제1커패시터(C24)와 제1저항(R21)이 병렬로 연결된 제1로우패스필터(Low Pass Filter)는 제1광센서모듈의 시시각각 변화는 열 변화 감지에 의한 전류는 제거하고 화재에 의해 급격하게 변동된 열 그리고 일정하게 전달되는 열에 의한 전류는 제1증폭기에 전달되도록 한다. 제1광센서모듈(1211)은 드레인단(D)에서 소스단(S)으로 출력되는 전류가 전압으로 형성되어 제1증폭기의 비반전단자에 인가되도록 한다. 이때, 제3저항(R23)와 제3커패시터(C27)가 병렬로 연결된 제2로우패스필터는 제1증폭기의 비반전단자 그리고 제1증폭기의 출력단자에 연결되어, 제1증폭기의 출력단자에서 출력되는 전압의 고주파 성분을 제거할 수 있다.
제2화염감지부(122)는 펄스 폭 모듈(PWM)에서 클럭 형태 즉, 사각파 형태의 신호 가운데 0V가 일력 될 때 또는 5V가 입력될 때로 나누어 작동된다. 먼저, 도 16에 도시된 바와 같이, N채널 확장형 모스펫(Q8)의 게이트단에 펄스 폭 모듈(PWM)로부터 OV가 인가되면 외부의 전원부는 제1제너다이오드(CR2)를 통해 접지와 연결된다. 이때, 외부의 전원부에서 출력되는 전기는 접지로 빠져나가고 제1제너다이오드(CR2)에 인가되는 전압은 제6저항(R32)에 동일하게 인가되며 출력선에는 제6저항을 통과하는 전류가 출력된다.
반면, 도 17에 도시된 바와 같이 N채널 확장형 모스펫(Q8)의 게이트단에 펄스 폭 모듈(PWM)로부터 5V가 인가되면 외부의 전원부는 N채널 확장형 모스펫(Q8)과 제1LED(BD9)를 통해 접지와 연결된다. 이때, 제1LED(BD9)와 제2LED(BD8)은 턴-온 되어 발광할 수 있다. 그리고 N채널 확장형 모스펫(Q8)의 게이트단에 인가되는 5V에 대응하여 드레인단에 연결된 제2다이오드(D5)를 통해 전류가 정류되어 흐르고, 제2다이오드를 통과한 전류 중 일부 전류는 커패시터(C29)와 저항(R28)을 통해 마이크증폭기모듈(AGC)에 인가되거나, 마이크증폭기모듈(AGC)에 인가되는 정전압 이상이 되면 제2제너다이오드(CR1)을 통해 접지로 빠져나가게 된다. 그리고 제2다이오드를 통과한 전류 중 나머지 전류는 커패시터(C31, C32)와 저항(R29, R30)을 통해 광센서(UV1)의 애노드에 일정한 크기의 전압으로 인가된다. 광센서(UV1)는 일단이 로우패스필터 그리고 타단이 로우패스필터와 연결되어 185㎚ ~ 260㎚ 대역대의 자외선파장의 열을 수신하면 일단과 타단 사이에 전류 이동 경로를 형성하여, 일단 즉, 애노드에 인가되는 전류가 타단 즉, 캐소드로 이동되도록 한다. 이때, 광센서를 통과하는 전류는 저항(R31)을 흐르며 전압을 형성하고, 형성된 전압은 커패시터(C30)를 충전한다. 이때, 커패시터(C30)는 광센서의 작동에 대응해 애노드에서 캐소드로 이동하는 전류에 노이즈가 형성될 경우, 이를 제거하는 역할도 할 수 있다. 이러한 커패시터(C30)에 형성된 전압을 N채널 공핍형 모스펫(Q9)의 게이트에 인가하면 N채널 공핍형 모스펫(Q9)는 드레인과 소스 간의 전류 경로를 차단한다.
이와 같이 작동하는 불꽃 감지시스템(1)은 탄화수소계열 화재와 비탄화수소계열 화재를 동시에 감지할 수 있다. 그리고, 불꽃 감지시스템(1)은 감지된 신호에서 노이즈를 제거하고, 감지된 신호를 기 설정된 비율로 증폭시켜 화재 여부를 감지하며 화재 감지에 대한 높은 신뢰도를 나타낸다. 이와 같은, 본 발명의 불꽃 감지시스템(1)은 수소화재와 일반화재를 구분하여 감지하며 감지된 화재에 따라 다른 신호를 발생시켜 화재를 진압하는 화재진압자에게 제공하며 화재 진압에 높은 효용성을 가질 수 있도록 한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시 적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.
[부호의 설명]
1: IoT 기반 무선 수소화재 및 일반화재 겸용 불꽃 감지시스템
10: 불꽃감지장치
11: 제1불꽃감지장치 12: 제2불꽃감지장치
13: 제3불꽃감지장치 1n: 제n불꽃감지장치
100: 하우징부 101: 투과부
102: 전원부
1011: 사파이어글라스 1012: 석영글라스
111: 제1광학필터부 112: 제2광학필터부
121: 제1화염감지부(적외선감지부 IR)
1211: 제1광센서모듈 1212: 제1필터모듈
1213: 제1신호증폭모듈
122: 제2화염감지부(자외선감지부 UV)
1221: 제2광센서모듈 1222: 제2필터모듈
1223: 제2신호증폭모듈
130: 제어부 140: 동작상태표시부
20: 단말장치
21: 모바일기기 22: 웨어러블
30: 외부서버

Claims (8)

  1. 내부에 수용공간이 형성되어 직류를 출력하는 전원부(102)를 포함하는 하우징부(100)와,
    하우징의 내부에 설치되어 기 설정된 제1파장영역의 파장을 선택적으로 투과하고, 기 설정된 제1파장영역 외의 파장은 차단하는 제1광학필터부(111)와,
    제1광학필터부(111)의 후면에 설치되어 제1파장영역의 파장을 감지해 제1전기에너지를 생성한 후, 노이즈를 제거하고 증폭하여 증폭전압을 출력하며 화염을 감지하는 제1화염감지부(121)와,
    하우징부의 내부에 설치되어 기 설정된 제2파장영역의 포함되는 파장을 감지 여부에 대응해 제2전기에너지를 출력하거나 차단하며 화염을 감지하는 제2화염감지부(122)와,
    제1화염감지부(121) 및 제2화염감지부(122)과 연결되어 제1화염감지부(121)에서 증폭전압이 인가되고 제2화염감지부(122)에서 제2전기에너지가 인가되면, 기 설정된 시간 동안 인가되는 제2전기에너지를 카운팅하고, 제1화염감지부에서 인가되는 증폭전압의 최대값과 증폭전압의 최소값이 기 설정된 최대값과 최소값에 매칭되면 제1화재연산값을 산출하고,
    증폭전압의 최대값과 최소값의 기울기가 기 설정된 기울기와 매칭되면 제2화재연산값을 산출하고, 시간에 따라 산출되는 복수 개의 제1화재연산값을 가감 연산하여 제1화재가감값을 산출하고,
    시간에 따라 산출되는 복수 개의 제2화재가감값을 가감 연산하여 제2화재가감값을 산출하여,
    제1화재가감값이 제1화재기준값을 초과 또는 제2화재가감값이 제2화재기준값을 초과하면 화재신호를 출력하고 통신망에 무선통신 가능하게 연결된 제어부(130)를 포함하는 복수 개의 불꽃감지장치(10) 및
    통신망을 통해 복수 개의 불꽃감지장치(10)와 연결되어, 불꽃감지장치(10)에서 송신하는 화재신호를 수신하는 단말장치(20)를 포함하는, IoT 기반 무선 수소화재 및 일반화재 겸용 불꽃 감지시스템.
  2. 제1항에 있어서, 제1화염감지부(121)는,
    기 설정된 제1파장영역에 포함되는 파장을 감지하면 제1전기에너지를 생성한 후, 1차 필터링 한 후, 증폭하여 제1증폭전압으로 출력하고, 제1증폭전압을 2차 필터링 한 후, 증폭하여 제2증폭전압으로 출력한 후 제어부(130)에 인가하는, IoT 기반 무선 수소화재 및 일반화재 겸용 불꽃 감지시스템.
  3. 제1항에 있어서, 제2화염감지부(122)는,
    기 설정된 제2파장영역에 포함되는 파장을 미감지하면 전원부(102)에서 제1전기에너지를 출력하고, 기 설정된 제2파장영역에 포함되는 파장을 감지하면 출력되던 제2전기에너지를 차단하며 화염을 감지하는, IoT 기반 무선 수소화재 및 일반화재 겸용 불꽃 감지시스템.
  4. 제2항에 있어서, 제2화염감지부(122)는,
    내부에 설치된 펄스 폭 모듈(PWM: Pulse Width Module)을 통해 클럭 형태의 신호를 수신하여, 기 설정된 제2파장영역에 포함되는 파장을 감지하면 출력되던 제2전기에너지를 차단하는, IoT 기반 무선 수소화재 및 일반화재 겸용 불꽃 감지시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    제2파장영역의 파장을 선택적으로 투과하고, 기 설정된 제2파장영역 외의 파장은 차단하는 제2광학필터부(112)를 더 포함하고,
    제2화염감지부(122-1)는
    제2광학필터부의 후면 설치되어 제2파장영역의 파장을 감지해 제3전기에너지를 생성한 후, 노이즈를 제거하고 증폭하여 증폭전압을 출력하며 화염을 감지하는, IoT 기반 무선 수소화재 및 일반화재 겸용 불꽃 감지시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    제1파장영역은 2.4μm ~ 2.8μm 대역대의 적외선파장이 되고,
    제2파장영역은 0.18μm ~ 0.26μm 대역대의 자외선파장이 되는, IoT 기반 무선 수소화재 및 일반화재 겸용 불꽃 감지시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    제1파장영역은 2.4μm ~ 2.8μm 대역대의 적외선파장이 되고,
    제2파장영역은 4.2μm ~ 4.4μm 대역대의 적외선파장이 되는, IoT 기반 무선 수소화재 및 일반화재 겸용 불꽃 감지시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    탄화수소계 화재진압정보 또는 비탄화수소계 화재진압정보 또는 소화장비정보 중 적어도 하나가 기 저장되어 있어 있는 외부서버(30)를 더 포함하고,
    제어부(130)는,
    제1화재가감값이 제1화재기준값을 초과하면 제1화재신호를 출력하고, 제2화재가감값이 제2화재기준값을 초과하면 제2화재신호를 출력하여 외부서버(30)에 전송하고,
    외부서버(30)는,
    제1화재신호를 수신하면 단말장치(20)에 탄화수소계 화재진압정보 또는 소화장비정보 중 적어도 하나를 전송하고, 제2화재신호를 수신하면 단말장치(20)에 비탄화수소계 화재진압정보 또는 소화장비정보 중 적어도 하나를 전송하고,
    단말장치(20)는, 특정 주파수 및 무선통신망을 통해 외부서버(30)와 연결되고, 모바일 어플을 다운로드 할 수 있고, 블루투스 기능이 가능하여 웨어러블 통신기기와 연결되어, 언 택트 원격 스마트 화재관리시스템을 구현시킬 수 있는, IoT 기반 무선 수소화재 및 일반화재 겸용 불꽃 감지시스템.
PCT/KR2022/006879 2021-05-14 2022-05-13 Iot 기반 무선 수소화재 및 일반화재 겸용 불꽃 감지시스템 WO2022240231A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210062973A KR102300744B1 (ko) 2021-05-14 2021-05-14 IoT 기반 무선 수소화재 및 일반화재 겸용 불꽃 감지시스템
KR10-2021-0062973 2021-05-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022240231A1 true WO2022240231A1 (ko) 2022-11-17

Family

ID=77777146

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2022/006879 WO2022240231A1 (ko) 2021-05-14 2022-05-13 Iot 기반 무선 수소화재 및 일반화재 겸용 불꽃 감지시스템

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102300744B1 (ko)
WO (1) WO2022240231A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102393978B1 (ko) * 2021-10-20 2022-05-03 주식회사 제이디글로벌 수소 불꽃 감지장치 및 수소 불꽃 감지시스템
KR102523897B1 (ko) 2022-01-17 2023-04-19 박인자 화재 감지 시스템
KR102639150B1 (ko) 2023-05-25 2024-02-21 주식회사 아이디케이 수소 기반 시설에 대한 위험성 평가 시스템

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0822584A (ja) * 1994-07-11 1996-01-23 Yamato Protec Co 炎検出装置
KR100671045B1 (ko) * 2005-07-22 2007-01-17 주식회사 금륜방재산업 금속화재와 일반화재를 감지할 수 있는 불꽃감지기.
KR101008897B1 (ko) * 2005-10-10 2011-01-17 고견채 불꽃감지부 및 그를 이용한 불꽃감지시스템
KR101604571B1 (ko) * 2015-07-22 2016-03-22 유정무 자외선 센서를 구비한 3파장식 적외선 불꽃 감지기
KR20210012326A (ko) * 2019-07-24 2021-02-03 정기덕 모바일 화재알림 어플리케이션을 이용한 화재감지기 실시간 오작동 판단 화재정보알림 장치 및 그 장치를 이용한 시스템

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4455487A (en) * 1981-10-30 1984-06-19 Armtec Industries, Inc. Fire detection system with IR and UV ratio detector
KR20060129774A (ko) 2005-06-13 2006-12-18 (주)대성기연 자동 소화기와 환기장치 내장형 주방용 레인지 후드의원격제어 시스템 및 그 방법
KR101917719B1 (ko) 2017-08-04 2018-11-13 김현주 방폭형 연기감지기

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0822584A (ja) * 1994-07-11 1996-01-23 Yamato Protec Co 炎検出装置
KR100671045B1 (ko) * 2005-07-22 2007-01-17 주식회사 금륜방재산업 금속화재와 일반화재를 감지할 수 있는 불꽃감지기.
KR101008897B1 (ko) * 2005-10-10 2011-01-17 고견채 불꽃감지부 및 그를 이용한 불꽃감지시스템
KR101604571B1 (ko) * 2015-07-22 2016-03-22 유정무 자외선 센서를 구비한 3파장식 적외선 불꽃 감지기
KR20210012326A (ko) * 2019-07-24 2021-02-03 정기덕 모바일 화재알림 어플리케이션을 이용한 화재감지기 실시간 오작동 판단 화재정보알림 장치 및 그 장치를 이용한 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR102300744B1 (ko) 2021-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2022240231A1 (ko) Iot 기반 무선 수소화재 및 일반화재 겸용 불꽃 감지시스템
WO2018190478A1 (ko) 적외선 열화상을 이용한 지능형 불꽃 검출 장치 및 방법
KR102084884B1 (ko) 인공지능 기반의 화재 예방 감지 시스템
WO2019203409A1 (ko) 부가기능 확장형 화재감지기
CN211741207U (zh) 基于nb-iot的无线气体探测系统及无线气体探测器
KR101549844B1 (ko) Ir/uv 검출에 의한 배전반의 아크 감시 열화 진단 시스템 및 방법
EP2571001B1 (en) Flame detector using optical sensing
WO2018155848A1 (ko) 태양광 발전 설비의 전기화재 예방 시스템
WO2014092260A1 (ko) 디지털 도어락과 연계되는 스마트 그리드를 포함한 에너지 통제용의 홈네트워크 제어 시스템 및 그 제어 방법
WO2019035505A1 (ko) 메쉬 네트워크로 연동되는 화재감지기 및 화재감지기를 설치하는 방법
KR20170088105A (ko) 건축물 내에 설치되어 있는 ｉｏｔ센서 기반의 화재 예방 및 대피유도 방법
WO2018164344A1 (ko) 화재 감지 장치의 오경보 방지를 위한 화재 감시 시스템
KR20090082800A (ko) 화재 감지 시스템
KR102255211B1 (ko) 이상상태 발생위치의 신속한 점검 및 복구가 가능한 주소형 아이솔레이터를 포함하는 화재감지 시스템
WO2023132594A1 (ko) 화재 감지기 및 화재 감지기 동작 방법
KR100671045B1 (ko) 금속화재와 일반화재를 감지할 수 있는 불꽃감지기.
KR20080020344A (ko) 화재 경보 시스템 및 방법
CN107808476B (zh) 一种预测大楼中安全逃生通路的可见光火焰检测网络
KR100973297B1 (ko) 휴대형 화재 감지 장치
WO2013191496A1 (ko) 목조전통건축물 재난 상황 조기 경보 시스템
CN208061387U (zh) 一种烟感探测报警系统
GB2178841A (en) Gas detection systems
JP6399572B1 (ja) 火災用無線通信装置及び火災報知システム
CN208076451U (zh) 基于离子回路的火炬长明灯燃烧状态检测装置
WO2012169802A2 (ko) 온도 연기 복합 경보장치 및 그에 구비되는 연기 센서

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22807878

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 22807878

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1