WO2024090880A1 - 열화상 카메라를 이용한 화재 예방 시스템 및 방법 - Google Patents

열화상 카메라를 이용한 화재 예방 시스템 및 방법 Download PDF

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WO2024090880A1
WO2024090880A1 PCT/KR2023/016111 KR2023016111W WO2024090880A1 WO 2024090880 A1 WO2024090880 A1 WO 2024090880A1 KR 2023016111 W KR2023016111 W KR 2023016111W WO 2024090880 A1 WO2024090880 A1 WO 2024090880A1
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WO
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image
thermal
fire
ignition
thermal imaging
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PCT/KR2023/016111
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English (en)
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Inventor
김란주
Original Assignee
김란주
(주)유아이
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Definitions

  • the present invention relates to a fire prevention system and method using a thermal imaging camera. More specifically, fire prevention using a thermal imaging camera detects temperature changes before the ignition point due to a fire using a thermal imaging camera to prevent fire. It relates to systems and methods.
  • CCTV cameras or fire detection sensors are used to monitor the fire and initially extinguish the fire.
  • the fire detection (or surveillance) and monitoring system detects the ignition point early when a fire is detected through a CCTV camera or fire detection sensor and performs an initial response to the fire by issuing a fire alarm.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 below each disclose a technology for monitoring a fire using a thermal imaging camera.
  • fire prevention requires detecting when a small fire starts and preventing it from spreading into a large fire.
  • a fire detection system detects a fire by setting flames, temperature rise, smoke, etc. due to the occurrence of a fire as detection conditions for determining the occurrence of a disaster.
  • the purpose of the fire detection system according to the prior art is not to prevent fire before a fire occurs, but to detect the fire after it occurs and block the spread of the fire or suppress it at an early stage.
  • the thermal imaging camera is a device that tracks and detects heat and displays it at a glance on a screen.
  • a regular camera has the same structure as the human eye, so it captures real images similar to what our eyes see.
  • thermal imaging cameras only capture images using heat and provide thermal images. As these thermal imaging cameras became portable through miniaturization, they were used as portable sensors to measure wiring problems in distribution boxes or overheating of transformers.
  • thermal imaging cameras were used only as measuring instruments to provide fire detection functions, not fire prevention.
  • Patent Document 1 Republic of Korea Patent Publication No. 10-2018-0021521 (published on March 5, 2018)
  • Patent Document 2 Republic of Korea Patent Registration No. 10-1896667 (announced on September 7, 2018)
  • the purpose of the present invention is to solve the problems described above, and to provide a fire prevention system and method using a thermal imaging camera that can prevent fires by detecting temperature changes before the ignition point due to a fire using a thermal imaging camera. It is provided.
  • Another object of the present invention is to provide a fire prevention system and method using a thermal imaging camera that can prevent fire by determining whether a fire has occurred based on the temperature change before the ignition point due to fire occurrence.
  • Another object of the present invention is to determine whether a fire has occurred based on the set temperature set to the temperature before the ignition point using thermal and visible images, and to initially extinguish the fire through a fire warning. To provide prevention systems and methods.
  • a fire prevention system using a thermal imaging camera includes a thermal imaging camera that acquires thermal images by photographing a preset setting area for fire prevention, and It is characterized by including a fire prevention server that analyzes thermal images and generates a fire outbreak warning based on whether a preset temperature before the ignition point is reached.
  • the fire prevention method using a thermal imaging camera includes (a) acquiring a thermal image by photographing a preset area for fire prevention using a thermal imaging camera; and (b) analyzing the thermal image taken from the thermal imaging camera in the fire prevention server and generating a fire outbreak warning based on whether a preset temperature before the ignition point is reached. .
  • a fire outbreak warning is generated and extinguished depending on whether the temperature of the heat source reaches the temperature set as the temperature before ignition, thereby causing full-scale ignition. The effect of being able to prevent fires in the first place is achieved.
  • the effect of being able to monitor the state immediately before ignition or the state of ignition by using thermal images or simultaneously using thermal and visible images, and accurately determine a fire according to the monitoring results, is obtained.
  • each heat source is set as a monitoring area and the temperature change in each set monitoring area is monitored, thereby effectively monitoring the heat source and preventing fire. .
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a fire prevention system using a thermal imaging camera according to a preferred embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a flowchart illustrating step by step a fire prevention method of a fire prevention system using a thermal imaging camera according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a fire prevention system using a thermal imaging camera according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the fire prevention system 10 using a thermal imaging camera includes a thermal imaging camera 20 that acquires a thermal image by photographing a preset area for fire prevention. and a fire prevention server 30 that analyzes thermal images captured by the thermal imaging camera 20 and generates a fire outbreak warning based on whether a preset temperature before the ignition point is reached.
  • the fire prevention system 20 using a thermal image camera may further include a visible image camera 40 that acquires a real image by photographing the setting area.
  • the thermal imaging camera 20 functions to acquire thermal images by measuring the temperature of the surface using infrared rays. Generally, in the thermal image, areas with high temperature appear in white and red, and areas with low temperature appear in purple and black.
  • the thermal imaging camera 20 has fewer distance restrictions, so it is used in non-face-to-face body temperature measurement devices, forest fire monitoring equipment, and military surveillance equipment. It is becoming.
  • the thermal imaging camera 20 supplies power to a photographing module 21 that captures thermal images, a communication module 22 that communicates with the fire prevention server 30 through wired or wireless communication, and each module. It may include a power supply module 23 that controls the operation of each module and a control module 24 that controls the operation of each module.
  • This thermal imaging camera 20 includes a driving module 25 that moves the photographing module 21 in the up and down and left and right directions so that it can photograph not only limited spaces inside buildings but also wide spaces such as forests and agricultural fields, and the obtained thermal images. It may further include a storage module 26 for storing.
  • the real image camera 40 can acquire a general real image, that is, a real image, by photographing the setting area.
  • the visible image camera 40 is installed adjacent to the thermal image camera 20 and can be communicatively connected to the fire prevention server 30 through wireless or wired communication.
  • This visible image camera 40 may be provided as a PTZ camera capable of rotating in the up and down and left and right directions.
  • a thermal imaging lens and a visible image lens are provided simultaneously on the thermal imaging camera 20, and the heat captured from each lens is provided. It can be changed to generate a fire warning by analyzing burns and real images.
  • a fire generally starts when the temperature of the ignition source increases and reaches the ignition point of the ignition source.
  • the ignition point varies depending on various conditions such as the material or condition of the ignition source, but is approximately 120°C to 140°C.
  • the temperature before the ignition point for example, around 100°C, is set to the set temperature, and when the temperature of the heat source reaches the set temperature, a fire alarm is generated to quickly extinguish the ignition point, thereby preventing the fire. prevent it
  • the present invention unlike the prior art, which detects a fire after the temperature of the heat source reaches the ignition point and ignition begins, the present invention generates a warning of fire occurrence and extinguishes the fire depending on whether the set temperature is reached according to the temperature change before the ignition point. Fires can be prevented before full-scale ignition occurs.
  • a fire detection system uses a temperature sensor with a limited measurement distance, it can only monitor fire occurrence at a distance where changes in temperature can be directly perceived, so there is a possibility that the time of fire detection is after the fire has spread significantly. It was high.
  • the fire detection system according to the prior art had a problem in that accuracy was significantly reduced when images of the area to be detected were captured using CCTV and a fire was determined by recognizing changes in the captured images.
  • the entire room is set as a surveillance area using a thermal imaging camera 20, and the temperature of the set surveillance area is checked to reach the set temperature before the ignition point. By detecting changes, you can monitor whether a fire has occurred.
  • the fire prevention server 30 analyzes thermal images captured by the thermal imaging camera 20 and functions to generate a fire outbreak warning based on whether or not a preset temperature before the ignition point is reached.
  • the fire prevention server 30 includes a communication unit 31 that communicates with one or more thermal image cameras 20 and a visible image camera 40, and analyzes thermal and visible images received through the communication unit 31. It includes a video analysis unit 32, a judgment unit 33 that determines whether the state is just before ignition based on the video analysis results, and a warning generation unit 34 that generates a fire warning if it is determined that the state is just before ignition. do.
  • the fire prevention server 30 includes a control unit 35 that controls the operation of each device provided in the fire prevention server 30 and the thermal image camera 20 or visible image camera 40, and the received thermal and visible images. It may further include a storage unit 36 that stores information, analysis information obtained by analyzing the image, and judgment information determining whether the device is in a state just before ignition or in a state of ignition.
  • the communication unit 31 communicates with one or more thermal image cameras 20 and visible image cameras 40 through wireless or wired communication, and the administrator terminal 50, firefighting server 60, and crime prevention that manages the area or building. It can be connected to enable communication with the server 70, etc.
  • the image analysis unit 32 functions to analyze thermal images received from each thermal imaging camera 20.
  • the image analysis unit 32 detects a heat source displayed in various polygonal shapes such as a star shape rather than a square or triangle in the entire area within the thermal image, and monitors the area within a preset distance from the detected heat source. It can be set as a surveillance area.
  • the image analysis unit 32 can set the surveillance area to one or more depending on the number of detected heat sources. Additionally, when each surveillance area has several different shapes, the video analysis unit 32 may display each surveillance area on the screen in different shapes.
  • the determination unit 33 may determine whether the temperature of each monitoring area has reached the set temperature and is on the verge of ignition. And, as a result of the image analysis, the determination unit 33 can determine whether the ignition point has exceeded the set temperature and has actually been ignited.
  • the warning generator 34 can generate the fire occurrence warning when the fire is in the immediate state of ignition, and can generate the fire warning when it is in the ignition state.
  • the manager terminal 50 may display the fire occurrence notice or fire occurrence warning on the screen and output a warning sound or warning sound.
  • the control unit 35 can control the operation of each device provided in the fire prevention server 30 and the thermal image camera 20 or the visible image camera 40.
  • control unit 35 analyzes whether there are objects with different ignition points in each surveillance area and, if there are objects with different ignition points, sets the area within a preset distance from each object as each surveillance area.
  • operation of the image analysis unit 32 can be controlled to simultaneously measure the temperature of each object part in each set surveillance area and analyze the state immediately before ignition or the state of fire occurrence in each surveillance area.
  • the thermal image lens and the visible image lens may have different resolutions.
  • control unit 35 changes the resolutions of the thermal image and the real image with different resolutions to be the same, overlaps the thermal image and the real image with the same resolution into one screen, and then displays the real image on the overlap screen.
  • the operation of the image analysis unit 32 can be controlled to display the temperature of the thermal image.
  • the image analysis unit 32 can recognize the overlap screen as one screen and analyze the image of the recognized screen.
  • the present invention can prevent fires before full-scale ignition by generating a fire warning and extinguishing the fire depending on whether the temperature of the heat source reaches the temperature set as the temperature before ignition.
  • Figure 2 is a flowchart explaining step by step a fire prevention method of a fire prevention system using a thermal imaging camera according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the control module 24 of the thermal imaging camera 20 When power is supplied to the thermal imaging camera 20 in step S10 of FIG. 2, the control module 24 of the thermal imaging camera 20 initializes each device and communicates with the fire prevention server 30 through the communication module 22. After enabling communication with, prepare for fire surveillance operation.
  • one or more thermal imaging cameras 20 may be installed in the area or space where a fire is to be monitored, and a visible imaging camera 40 may be installed separately or a thermal imaging camera 20 with a dual lens may be installed.
  • the fire prevention server 30 can communicate with each thermal image camera 20 and visible image camera 40 installed in one or more areas or spaces through the communication unit 31 through wireless or wired communication.
  • each thermal imaging camera 20 acquires a thermal image by photographing a preset setting area for fire prevention, and each visible image camera 40 captures a real image by photographing the setting area, and each camera (20,40) transmits the acquired thermal and visual images to the fire prevention server (30) (S14).
  • step S16 the video analysis unit 32 of the fire prevention server 30 analyzes the received thermal and visual images. At this time, as the temperature rises in the entire area within the analyzed thermal image, the image analysis unit 32 checks whether there is a heat source displayed in various polygonal shapes, such as a star shape rather than a square or triangle (S18).
  • step S18 If the heat source does not exist as a result of the inspection in step S18, the control unit 35 proceeds to step S12 and repeats the process of acquiring a thermal image by photographing the set area and checking whether a heat source exists in the obtained thermal image.
  • the image analysis unit 32 sets the area within a preset distance from the detected heat source as the surveillance area to be monitored in step S20. At this time, the image analysis unit 32 may set a plurality of surveillance areas according to the number of detected heat sources. And, when each surveillance area has several different shapes, the video analysis unit 32 displays each surveillance area on the screen in a different shape.
  • control unit 35 analyzes whether there are objects with different ignition points in each surveillance area, and if there are objects with different ignition points, sets the area within a preset distance from each object as each surveillance area. , the operation of the image analysis unit 32 is controlled to simultaneously measure the temperature of each object part in each set surveillance area and analyze the state immediately before ignition or the state of fire occurrence in each surveillance area.
  • the image analysis unit 32 changes the resolutions of the thermal image and the real image having different resolutions received from the dual lens applied thermal imaging camera to be the same, according to the control signal from the control unit 35, and makes the resolutions the same. After the changed thermal image and real image overlap on one screen, the temperature of the thermal image is displayed on the real image on the overlap screen. Therefore, the overlap screen can be recognized as one screen and the image of the recognized screen can be analyzed.
  • step S22 the determination unit 33 checks whether the temperature of each monitoring area has reached the set temperature and is on the verge of ignition, as a result of video analysis.
  • step S22 If the temperature of the detection area is lower than the set temperature as a result of the inspection in step S22, the control unit 35 proceeds to step S18 and repeats the subsequent process.
  • the determination unit 33 determines that it is in a state just before ignition, generates a fire occurrence warning, and sends a warning to the manager terminal through the communication unit. 50), firefighting server (60), crime prevention server (70), etc.
  • the manager checks the fire outbreak notice through the manager terminal 50, the firefighting server 60, and the crime prevention server 70 and operates fire extinguishing equipment in the area or dispatches firefighting personnel and equipment so that the fire ignites in earnest. You can prevent a fire from occurring by extinguishing it before it starts.
  • step S26 the determination unit 33 checks whether the temperature of the monitoring area reaches the ignition point of the heat source and is above the ignition point.
  • step S26 If the temperature of the monitoring area is lower than the ignition point as a result of the inspection in step S26, the control unit 35 proceeds to step S22 and repeats the subsequent process.
  • the determination unit 33 determines that the ignition has actually occurred. Then, the warning generation unit 34 generates a fire warning and transmits it to the manager terminal 50, firefighting server 60, crime prevention server 70, etc. through the communication unit 31.
  • the manager checks the fire outbreak notice through the manager terminal 50, the firefighting server 60, and the crime prevention server 70, operates firefighting equipment in the area, and dispatches firefighting personnel and equipment to extinguish the fire early. can do.
  • control module 24 of the thermal imaging camera 20 proceeds to step S12 and repeatedly performs fire detection and warning operations.
  • the present invention can prevent fires before full-scale ignition by generating a fire warning and extinguishing the fire depending on whether the temperature of the heat source reaches the temperature set as the temperature before ignition.
  • the present invention monitors the state immediately before ignition or ignition by using thermal images or both thermal and visible images, and can accurately determine a fire according to the monitoring results.
  • the present invention is applied to a fire prevention system and method technology using a thermal imaging camera that prevents a fire before full-scale ignition by generating a fire warning and extinguishing the fire depending on whether the temperature of the heat source reaches the temperature set as the temperature before ignition. do.

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Abstract

열화상 카메라를 이용한 화재 예방 시스템 및 방법에 관한 것으로, 화재 예방을 위해 미리 설정된 설정 영역을 촬영하여 열화상을 획득하는 열화상 카메라 및 상기 열화상 카메라에서 촬영된 열화상을 분석해서 발화점 이전의 온도로 미리 설정된 설정 온도의 도달 여부를 기준으로 화재 발생 예고를 발생하는 화재 예방 서버를 포함하는 구성을 마련하여, 열원의 온도가 발화전 이전의 온도로 설정된 온도에 도달 여부에 따라 화재 발생 예고를 발생해서 진화하도록 함으로써, 본격적인 발화 이전에 화재를 예방할 수 있다.

Description

열화상 카메라를 이용한 화재 예방 시스템 및 방법
본 발명은 열화상 카메라를 이용한 화재 예방 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열화상 카메라를 이용해서 화재 발생으로 인한 발화점 이전의 온도 변화를 감지해서 화재를 예방하는 열화상 카메라를 이용한 화재 예방 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 산악 지역이나, 건물, 공장, 고속도로, 문화재 등에서 화재가 발생하였을 때를 대비하여 CCTV 카메라 또는 화재 감지 센서를 이용하여 화재의 감시 및 초동 진화를 수행하고 있다.
즉, 화재 감지(또는 감시) 및 모니터링 시스템은 CCTV 카메라 또는 화재 감지 센서를 통하여 화재가 감지되는 경우 발화지점을 조기에 발견하고, 화재 경보를 발하는 방식으로 화재에 대한 초기 대응을 수행한다.
특히, 산악 지역이나 공공장소와 같이 면적이 넓은 장소에서는 화재 감지 센서를 사용하기에 한계가 있으므로, 카메라를 통한 영상 기반으로 해당 지역 및 장소를 감시하는 영상기반의 감시 시스템이 상용화되어 적용되고 있다.
예를 들어, 하기의 특허문헌 1 및 특허문헌 2에는 각각 열화상 카메라를 이용해서 화재를 감시하는 기술이 개시되어 있다.
화재는 발생한 이후에 감지하기보다 발생 이전에 예방하는 것이 더욱 중요하다. 즉, 화재 예방은 작은 불이 시작되었을 때, 이를 감지하고 큰불로 번지지 않게 막아야 한다.
종래기술에 따른 화재감지시스템은 화재 발생으로 인한 불꽃이나 온도 상승, 연기 등을 해재 발생으로 판단하는 감지조건으로 설정해서 화재를 감지한다.
따라서 종래기술에 따른 화재감지시스템은 화재 발생 이전에 화재를 예방하는 것이 아니라, 화재가 발생한 후 이를 감지해서 화재의 확산을 차단하거나 초기 진압하는 것을 목적인 것이다
한편, 상기 열화상 카메라는 열을 추적, 탐지하여 화면으로 한 눈에 보여주는 장치이다. 일반 카메라는 사람의 눈과 같은 구조를 하고 있어 우리 눈이 보는 것과 유사한 실화상을 담아낸다. 반면, 열화상 카메라는 오직 열을 이용해서 촬영해서 열화상을 제공한다. 이러한 열화상 카메라는 소형화를 통해 휴대 가능함에 따라, 분전함의 결선 이상이나 변압기의 과열 등을 측정하는 휴대용 센서로 이용하였다.
그러나 종래에는 열화상 카메라를 화재 예방이 아닌, 화재 감지 기능을 제공하기 위한 계측기로만 활용하였다.
따라서 열화상 카메라를 이용해서 화재 발생 이전에 화재를 예방할 수 있는 화재 예방 시스템 기술의 개발이 요구되고 있다.
(특허문헌 1) 대한민국 특허 공개번호 10-2018-0021521호(2018년 3월 5일 공개)
(특허문헌 2) 대한민국 특허 등록번호 10-1896667호(2018년 9월 7일 공고)
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 열화상 카메라를 이용해서 화재 발생으로 인한 발화점 이전의 온도 변화를 감지해서 화재를 예방할 수 있는 열화상 카메라를 이용한 화재 예방 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 화재 발생에 의한 발화점 이전의 온도 변화를 기준으로 화재 발생 여부를 판단해서 화재를 예방할 수 있는 열화상 카메라를 이용한 화재 예방 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 열화상과 실화상을 이용해서 발화점 이전의 온도로 설정된 설정온도를 기준으로 화재 발생 여부를 판단하여 화재 발생 경고를 통해 화재를 초기 진압할 수 있는 열화상 카메라를 이용한 화재 예방 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 열화상 카메라를 이용한 화재 예방 시스템은 화재 예방을 위해 미리 설정된 설정 영역을 촬영하여 열화상을 획득하는 열화상 카메라 및 상기 열화상 카메라에서 촬영된 열화상을 분석해서 발화점 이전의 온도로 미리 설정된 설정 온도의 도달 여부를 기준으로 화재 발생 예고를 발생하는 화재 예방 서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 열화상 카메라를 이용한 화재 예방 방법은 (a) 열화상 카메라를 이용해서 화재 예방을 위해 미리 설정된 설정 영역을 촬영하여 열화상을 획득하는 단계 및 (b) 화재 예방 서버에서 상기 열화상 카메라로부터 촬영된 열화상을 분석해서 발화점 이전의 온도로 미리 설정된 설정 온도의 도달 여부를 기준으로 화재 발생 예고를 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 열화상 카메라를 이용한 화재 예방 시스템 및 방법에 의하면, 열원의 온도가 발화전 이전의 온도로 설정된 온도에 도달 여부에 따라 화재 발생 예고를 발생해서 진화하도록 함으로써, 본격적인 발화 이전에 화재를 예방할 수 있다는 효과가 얻어진다.
그리고 본 발명에 의하면, 열화상을 이용하거나 열화상과 실화상을 동시에 이용해서 발화 직전 상태 또는 발화 상태를 감시하고, 감시 결과에 따라 화재를 정확하게 판단할 수 있다는 효과가 얻어진다.
또한, 본 발명에 의하면, 동시에 복수의 열원이 감지되는 경우, 각각의 열원을 감시 영역으로 설정하고, 설정된 각 감시 영역의 온도 변화를 모니터링해서 효과적으로 열원을 감시하고 화재를 예방할 수 있다는 효과가 얻어진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 열화상 카메라를 이용한 화재 예방 시스템의 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 열화상 카메라를 이용한 화재 예방 시스템의 화재 예방 방법을 단계별로 설명하는 흐름도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 열화상 카메라를 이용한 화재 예방 시스템 및 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 열화상 카메라를 이용한 화재 예방 시스템의 구성도이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 열화상 카메라를 이용한 화재 예방 시스템(10)은 도 1에 도시된 바와 같이, 화재 예방을 위해 미리 설정된 설정 영역을 촬영하여 열화상을 획득하는 열화상 카메라(20) 및 열화상 카메라(20)에서 촬영된 열화상을 분석해서 발화점 이전의 온도로 미리 설정된 설정 온도의 도달 여부를 기준으로 화재 발생 예고를 발생하는 화재 예방 서버(30)를 포함한다.
그리고 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 열화상 카메라를 이용한 화재 예방 시스템(20)은 상기 설정 영역을 촬영해서 실화상을 획득하는 실화상 카메라(40)를 더 포함할 수 있다.
열화상 카메라(20)는 적외선을 이용하여 표면의 온도를 측정해서 열화상을 획득하는 기능을 한다. 일반적으로, 상기 열화상에서 온도가 높은 영역은 흰색과 붉은색을 나타나고, 온도가 낮은 영역은 보라색과 검은색으로 나타난다.
이러한 열화상 카메라(20)는 촬영 해상도가 높을수록 온도 감지의 오차가 작고, 비접촉 방식으로 열화상을 획득함에 따라, 거리의 제약이 적어서 비대면 체온 측정 장치, 산불 감시 장비, 군사용 감시 장비 등에 활용되고 있다.
본 실시 예에서, 열화상 카메라(20)는 열화상을 촬영하는 촬영모듈(21), 화재 예방 서버(30)와 유선 또는 무선 통신 방식으로 통신하는 통신모듈(22), 각 모듈에 전원을 공급하는 전원공급모듈(23) 및 각 모듈의 구동을 제어하는 제어모듈(24)을 포함할 수 있다.
이러한 열화상 카메라(20)는 건물 내부의 제한된 공간뿐만 아니라, 산림이나 농경지 등 넓은 공간을 촬영할 수 있도록, 촬영모듈(21)을 상하 및 좌우 방향으로 동작시키는 구동모듈(25)과 획득된 열화상을 저장하는 저장모듈(26)을 더 포함할 수 있다.
실화상 카메라(40)는 상기 설정 영역을 촬영해서 일반적인 실제 화상, 즉 실화상을 획득할 수 있다. 이를 위해, 실화상 카메라(40)는 열화상 카메라(20)와 인접해서 설치되며, 화재 예방 서버(30)와 무선 또는 유선 통신 방식으로 통신 가능하게 연결될 수 있다.
이러한 실화상 카메라(40)는 상하 및 좌우 방향으로 회전 동작 가능한 PTZ 카메라로 마련될 수 있다.
물론, 본 발명은 열화상 카메라(20)와 실화상 카메라(40)를 별도로 설치하는 대신에, 열화상 카메라(20)에 열화상 렌즈와 실화상 렌즈를 동시에 마련하고, 각 렌즈에서 촬영된 열화상과 실화상을 분석해서 화재 발생 예고를 발생하도록 변경될 수 있다.
한편, 화재는 일반적으로 발화원의 온도가 상승하면서 발화원의 발화점에 도달하면 발화가 시작된다.
상기 발화점은 발화원의 재질이나 상태 등 다양한 조건에 따라 다르기는 하나, 대략 120℃ 내지 140℃이다.
그래서 본 발명은 발화점 이전의 온도, 예컨대 약 100℃ 전후의 온도를 상기 설정 온도로 설정하고, 열원의 온도가 설정 온도에 도달하면 화재 발생 경보를 발생시켜 발화된 지점을 신속하게 진압함으로써, 화재를 예방한다.
즉, 본 발명은 열원의 온도가 발화점에 도달해서 발화가 시작된 이후에 화재를 감지하는 종래기술과 달리, 발화점 이전의 온도 변화에 따른 설정온도 도달 여부에 따라 화재 발생 예고를 발생해서 진화하도록 함으로써, 본격적인 발화 이전에 화재를 예방할 수 있다.
한편, 종래기술에 따른 화재 감지 시스템은 측정 거리가 제한된 온도 센서를 이용하는 경우, 온도의 변화가 직접 인지될 수 있는 거리의 화재 발생만을 감시 가능함에 따라, 화재 감지 시점이 화재가 엄청나게 번진 후일 가능성이 높았다.
또한, 종래기술에 따른 화재 감지 시스템은 CCTV를 이용해서 감지하고자 하는 영역의 영상을 촬영하고, 촬영된 영상에서 변화를 인식하여 화재를 판단하는 경우, 정확성이 현저히 저하되는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 건물 내부의 실내 공간에서 화재를 감시하는 경우, 열화상 카메라(20)를 이용해서 실내 전체를 감시 영역으로 설정하고, 설정된 감시 영역의 온도가 발화점 이전의 상기 설정 온도에 도달하는지 온도 변화를 감지해서 화재 발생 여부를 감시할 수 있다.
화재 예방 서버(30)는 열화상 카메라(20)에서 촬영된 열화상을 분석해서 발화점 이전의 온도로 미리 설정된 설정 온도의 도달 여부를 기준으로 화재 발생 예고를 발생하는 기능을 한다.
예를 들어, 화재 예방 서버(30)는 하나 이상의 열화상 카메라(20) 및 실화상 카메라(40)와 통신하는 통신부(31), 통신부(31)를 통해 수신된 열화상과 실화상을 분석하는 영상 분석부(32), 영상 분석 결과에 기초해서 발화 직전 상태인지 여부를 판단하는 판단부(33) 및 판단 결과 발화 직전 상태로 판단되는 경우 화재 발생 예고를 발생하는 경고 발생부(34)를 포함한다.
그리고 화재 예방 서버(30)는 화재 예방 서버(30)에 마련된 각 장치 및 열화상 카메라(20)나 실화상 카메라(40)의 구동을 제어하는 제어부(35)와, 수신된 열화상과 실화상 정보, 영상을 분석한 분석 정보 및 상기 발화 직전 상태인지 또는 발화 상태인지를 판단한 판단 정보를 저장하는 저장부(36)를 더 포함할 수 있다.
통신부(31)는 하나 이상의 열화상 카메라(20) 및 실화상 카메라(40)와 무선 또는 유선 통신 방식으로 통신하고, 해당 지역이나 건물을 관리하는 관리자 단말(50)이나 소방 서버(60), 방범 서버(70) 등과도 통신 가능하게 연결될 수 있다.
영상 분석부(32)는 각 열화상 카메라(20)에서 수신된 열화상을 분석하는 기능을 한다.
예를 들어, 영상 분석부(32)는 열화상 내의 전체 영역에서 정사각형 또는 삼각형이 아닌 별 모양 등 다양한 다각 형상으로 표시되는 열원을 감지하고, 감지된 열원으로부터 미리 설정된 거리 이내의 영역을 감시하고자 하는 감시 영역으로 설정할 수 있다.
여기서, 영상 분석부(32)는 감지된 열원의 개수에 따라 상기 감시 영역을 하나 이상으로 설정할 수 있다. 그리고 영상 분석부(32)는 각 감시 영역의 형상이 서로 다른 여러 가지 형상인 경우, 각 감시 영역을 서로 다른 형상으로 화면에 표시할 수 있다.
판단부(33)는 영상 분석 결과, 각 감시 영역의 온도가 상기 설정 온도에 도달하여 발화 직전 상태인지를 판단할 수 있다. 그리고 판단부(33)는 영상 분석 결과, 상기 설정 온도를 초과해서 발화점에 도달하여 실제 발화된 발화 상태인지를 판단할 수 있다.
그래서 경고 발생부(34)는 상기 발화 직전 상태이면 상기 화재 발생 예고를 발생하고, 상기 발화 상태이면 상기 화재 발생 경고를 발생할 수 있다.
그래서 관리자 단말(50)은 상기 화재 발생 예고 또는 화재 발생 경고가 수신되면, 화면에서 화재 발생 예고 또는 화재 발생 경고를 디스플레이하고 예고음이나 경고음을 출력할 수 있다.
제어부(35)는 화재 예방 서버(30)에 마련된 각 장치 및 열화상 카메라(20)나 실화상 카메라(40)의 구동을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(35)는 각 감시 영역에서 발화점이 서로 다른 객체가 있는지를 분석하여 발화점이 서로 다른 객체가 존재하는 경우, 각 객체들로부터 미리 설정된 거리 이내의 영역을 각각의 감시 영역으로 설정하고, 설정된 각 감시 영역에서 각 객체 부분의 온도를 동시에 측정해서 각 감시 영역의 발화 직전 상태 또는 화재 발생 상태를 분석하도록 영상 분석부(32)의 구동을 제어할 수 있다.
한편, 상기 열화상 렌즈와 실화상 렌즈를 동시에 사용하는 듀얼 렌즈 카메라에서 열화상 렌즈와 실화상 렌즈는 서로 다른 해상도를 가질 수 있다.
그러면, 제어부(35)는 서로 다른 해상도를 갖는 열화상과 실화상의 해상도를 서로 동일하게 변경하고, 해상도가 동일하게 변경된 열화상과 실화상을 하나의 화면으로 오버랩시킨 후, 오버랩 화면에서 실화상에 열화상의 온도를 표시하도록 영상 분석부(32)의 구동을 제어할 수 있다.
따라서 영상 분석부(32)는 오버랩 화면을 하나의 화면으로 인식해서 인식된 화면의 영상을 분석할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 열원의 온도가 발화전 이전의 온도로 설정된 온도에 도달 여부에 따라 화재 발생 예고를 발생해서 진화하도록 함으로써, 본격적인 발화 이전에 화재를 예방할 수 있다.
다음, 도 2를 참조해서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 열화상 카메라를 이용한 화재 예방 시스템의 화재 예방 방법을 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 열화상 카메라를 이용한 화재 예방 시스템의 화재 예방 방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다.
도 2의 S10단계에서 열화상 카메라(20)에 전원이 공급되면, 열화상 카메라(20)의 제어모듈(24)은 각 장치를 초기화하고, 통신모듈(22)을 통해 화재 예방 서버(30)와의 통신이 가능하게 연결한 후, 화재 감시 동작을 준비한다.
이때, 화재를 감시하고자 하는 지역이나 공간에는 하나 이상의 열화상 카메라(20)가 설치되고, 실화상 카메라(40)가 별도로 설치되거나 듀얼 렌즈가 적용된 열화상 카메라(20)가 설치된 상태일 수 있다. 그리고 화재 예방 서버(30)는 통신부(31)를 통해 하나 이상의 지역이나 공간에 설치된 각 열화상 카메라(20) 및 실화상 카메라(40)와 무선 또는 유선 통신 방식으로 통신을 수행할 수 있다.
S12단계에서 각 열화상 카메라(20)는 화재 예방을 위해 미리 설정된 설정 영역을 촬영하여 열화상을 획득하고, 각 실화상 카메라(40)는 상기 설정 영역을 촬영해서 실화상을 촬영하며, 각 카메라(20,40)는 획득된 열화상과 실화상을 화재 예방 서버(30)로 전송한다(S14).
S16단계에서 화재 예방 서버(30)의 영상 분석부(32)는 수신된 열화상과 실화상을 분석한다. 이때, 영상 분석부(32)는 분석된 열화상 내의 전체 영역에서 온도가 상승함에 따라, 정사각형 또는 삼각형이 아닌 별 모양 등 다양한 다각 형상으로 표시되는 열원이 존재하는지를 검사한다(S18).
S18단계의 검사결과 열원이 존재하지 않는 경우, 제어부(35)는 S12단계로 진행하여 설정 영역을 촬영해서 열화상을 획득하고 획득된 열화상에서 열원이 존재하는지 검사하는 과정을 반복 수행한다.
반면, S18단계의 검사결과 열화상에서 열원이 존재하는 경우, S20단계에서 영상 분석부(32)는 감지된 열원으로부터 미리 설정된 거리 이내의 영역을 감시하고자 하는 감시 영역으로 설정한다. 이때, 여기서, 영상 분석부(32)는 감지된 열원의 개수에 따라 복수의 감시 영역을 설정할 수 있다. 그리고 영상 분석부(32)는 각 감시 영역의 형상이 서로 다른 여러 가지 형상인 경우, 각 감시 영역을 서로 다른 형상으로 화면에 표시한다.
이때, 제어부(35)는 각 감시 영역에서 발화점이 서로 다른 객체가 있는지를 분석하고, 발화점이 서로 다른 객체가 존재하는 경우, 각 객체들로부터 미리 설정된 거리 이내의 영역을 각각의 감시 영역으로 설정하고, 설정된 각 감시 영역에서 각 객체 부분의 온도를 동시에 측정해서 각 감시 영역의 발화 직전 상태 또는 화재 발생 상태를 분석하도록 영상 분석부(32)의 구동을 제어한다.
그리고 영상 분석부(32)는 제어부(35)의 제어신호에 따라, 듀얼 렌즈가 적용된 열화상 카메라에서 수신된 서로 다른 해상도를 갖는 열화상과 실화상의 해상도를 서로 동일하게 변경하고, 해상도가 동일하게 변경된 열화상과 실화상을 하나의 화면으로 오버랩시킨 후, 오버랩 화면에서 실화상에 열화상의 온도를 표시하며, 따라서 오버랩 화면을 하나의 화면으로 인식해서 인식된 화면의 영상을 분석할 수 있다.
S22단계에서 판단부(33)는 영상 분석 결과, 각 감시 영역의 온도가 상기 설정 온도에 도달하여 발화 직전 상태인지를 검사한다.
S22단계의 검사결과 감지 영역의 온도가 상기 설정 온도보다 낮은 경우, 제어부(35)는 S18단계로 진행해서 이후 과정을 반복 수행한다.
반면, S22단계의 검사결과 감시 영역의 온도가 상기 설정 온도에 도달해서 상기 설정 온도 이상이 되면, 판단부(33)는 발화 직전 상태로 판단하고, 화재 발생 예고를 발생해서 통신부를 통해 관리자 단말(50), 소방 서버(60), 방범 서버(70) 등으로 전송한다.
그러면, 관리자는 관리자 단말(50)이나 소방 서버(60), 방범 서버(70)를 통해 화재 발생 예고를 확인해서 해당 지역의 소화 장비를 구동하거나, 소방 인력 및 장비를 출동시켜서 화재가 본격적으로 발화하기 이전에 진압하여 화재 발생을 예방할 수 있다.
한편, S26단계에서 판단부(33)는 감시 영역의 온도가 열원의 발화점에 도달해서 발화점 이상이 되는지를 검사한다.
S26단계의 검사결과 감시 영역의 온도가 발화점보다 낮은 경우, 제어부(35)는 S22단계로 진행해서 이후 과정을 반복 수행한다.
반면, S26단계의 검사결과 감시 영역의 온도가 발화전 이상이 되면, 판단부(33)는 실제 발화된 발화 상태로 판단한다. 그러면 경고 발생부(34)는 화재 발생 경고를 발생해서 통신부(31)를 통해 관리자 단말(50), 소방 서버(60), 방범 서버(70) 등으로 전송한다.
그러면, 관리자는 관리자 단말(50)이나 소방 서버(60), 방범 서버(70)를 통해 화재 발생 예고를 확인해서 해당 지역의 소화 장비를 구동하고, 소방 인력 및 장비를 출동시켜 화재를 조기에 진압할 수 있다.
이후, 열화상 카메라(20)의 제어모듈(24)은 S12단계로 진행해서 화재 감지 및 경고 동작을 반복 수행한다.
상기한 바와 같은 과정을 통해, 본 발명은 열원의 온도가 발화전 이전의 온도로 설정된 온도에 도달 여부에 따라 화재 발생 예고를 발생해서 진화하도록 함으로써, 본격적인 발화 이전에 화재를 예방할 수 있다.
그리고 본 발명은 열화상을 이용하거나 열화상과 실화상을 동시에 이용해서 발화 직전 상태 또는 발화 상태를 감시하고, 감시 결과에 따라 화재를 정확하게 판단할 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
본 발명은 열원의 온도가 발화전 이전의 온도로 설정된 온도에 도달 여부에 따라 화재 발생 예고를 발생해서 진화하도록 함으로써, 본격적인 발화 이전에 화재를 예방하는 열화상 카메라를 이용한 화재 예방 시스템 및 방법 기술에 적용된다.

Claims (5)

  1. 화재 예방을 위해 미리 설정된 설정 영역을 촬영하여 열화상을 획득하는 열화상 카메라 및
    상기 열화상 카메라에서 촬영된 열화상을 분석해서 발화점 이전의 온도로 미리 설정된 설정 온도의 도달 여부를 기준으로 화재 발생 예고를 발생하는 화재 예방 서버를 포함하고,
    상기 화재 예방 서버는 상기 열화상 카메라와 통신하는 통신부,
    상기 통신부를 통해 수신된 열화상을 분석하는 영상 분석부,
    상기 영상 분석부의 분석 결과에 기초해서 발화 직전 상태 및 발화 상태 여부를 판단하는 판단부,
    상기 판단부의 판단 결과 상기 발화 직전 상태로 판단되는 경우 화재 발생 예고를 발생하고, 상기 발화 상태로 판단되는 경우 화재 발생 경고를 발생하는 경고 발생부,
    상기 화재 예방 서버에 마련된 각 장치 및 열화상 카메라의 구동을 제어하는 제어부 및
    수신된 열화상과 실화상 정보, 영상을 분석한 분석 정보 및 발화 직전 상태인지 또는 발화 상태인지를 판단한 판단 정보를 저장하는 저장부를 포함하고,
    상기 영상 분석부는 상기 열화상 내의 전체 영역에서 열원을 감지하고, 감지된 열원으로부터 미리 설정된 거리 이내의 영역을 감시하고자 하는 감시 영역으로 설정하며,
    상기 제어부는 각 감시 영역에서 발화점이 서로 다른 객체가 있는지를 분석하여 발화점이 서로 다른 객체가 존재하는 경우, 각 객체들로부터 미리 설정된 거리 이내의 영역을 각각의 감시 영역으로 설정하며, 설정된 각 감시 영역에서 각 객체 부분의 온도를 동시에 측정해서 각 감시 영역의 발화 직전 상태 또는 발화 상태를 분석하도록 상기 영상 분석부의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 열화상 카메라를 이용한 화재 예방 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 영상 분석부는 복수의 열원이 감지되는 경우 각 열원 주변 영역을 각각의 감시 영역으로 설정하고, 각 감시 영역의 형상이 서로 다른 형상인 경우, 각 감시 영역을 서로 다른 형상으로 화면에 표시하는 것을 특징으로 하는 열화상 카메라를 이용한 화재 예방 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 열화상 카메라는 열화상을 촬영하는 열화상 렌즈와 실화상을 촬영하는 실화상 렌즈가 마련된 듀얼 렌즈 카메라로 마련되고,
    상기 제어부는 상기 열화상 렌즈와 실화상 렌즈의 해상도가 서로 다른 경우, 서로 다른 해상도를 갖는 열화상과 실화상의 해상도를 서로 동일하게 변경하고, 해상도가 동일하게 변경된 열화상과 실화상을 하나의 화면으로 오버랩시킨 후, 오버랩 화면에서 실화상에 열화상의 온도를 표시하도록 상기 영상 분석부의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 열화상 카메라를 이용한 화재 예방 시스템.
  4. (a) 열화상 카메라를 이용해서 화재 예방을 위해 미리 설정된 설정 영역을 촬영하여 열화상을 획득하는 단계 및
    (b) 화재 예방 서버에서 상기 열화상 카메라로부터 촬영된 열화상을 분석해서 발화점 이전의 온도로 미리 설정된 설정 온도의 도달 여부를 기준으로 화재 발생 예고를 발생하는 단계를 포함하고,
    상기 (b)단계는 (b1) 통신부를 이용해서 상기 열화상 카메라와 통신을 수행해서 열화상을 수신하는 단계,
    (b2) 영상 분석부를 이용해서 수신된 열화상을 분석하는 단계,
    (b3) 판단부를 이용해서 상기 영상 분석부의 분석 결과에 기초하여 발화 직전 상태 및 발화 상태 여부를 판단하는 단계 및
    (b4) 경고 발생부를 이용해서 상기 판단부의 판단 결과 상기 발화 직전 상태로 판단되는 경우 화재 발생 예고를 발생하고, 상기 발화 상태로 판단되는 경우 화재 발생 경고를 발생하는 단계를 포함하며,
    상기 (b2)단계에서 상기 영상 분석부는 상기 열화상 내의 전체 영역에서 열원을 감지하고, 감지된 열원으로부터 미리 설정된 거리 이내의 영역을 감시하고자 하는 감시 영역으로 설정하며,
    복수의 열원이 감지되는 경우 각 열원 주변 영역을 각각의 감시 영역으로 설정하고, 각 감시 영역의 형상이 서로 다른 형상인 경우, 각 감시 영역을 서로 다른 형상으로 화면에 표시하며,
    상기 (b2)단계에서 상기 영상 분석부는 각 감시 영역에서 발화점이 서로 다른 객체가 있는지를 분석하여 발화점이 서로 다른 객체가 존재하는 경우, 각 객체들로부터 미리 설정된 거리 이내의 영역을 각각의 감시 영역으로 설정하고,
    설정된 각 감시 영역에서 각 객체 부분의 온도를 동시에 측정해서 각 감시 영역의 발화 직전 상태 또는 발화 상태를 분석하는 것을 특징으로 하는 열화상 카메라를 이용한 화재 예방 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 (b)단계에서 상기 영상 분석부는 상기 열화상 카메라가 열화상을 촬영하는 열화상 렌즈와 실화상을 촬영하는 실화상 렌즈가 마련된 듀얼 렌즈 카메라로 마련된 경우, 상기 열화상 렌즈와 실화상 렌즈의 해상도를 서로 동일하게 변경하고, 해상도가 동일하게 변경된 열화상과 실화상을 하나의 화면으로 오버랩시킨 후, 오버랩 화면에서 실화상에 열화상의 온도를 표시하는 것을 특징으로 하는 열화상 카메라를 이용한 화재 예방 방법.
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