KR101895849B1 - 보정, 전송 및 센싱 기반 led 전광판 화재 자가진압 및 경보 시스템 - Google Patents

보정, 전송 및 센싱 기반 led 전광판 화재 자가진압 및 경보 시스템 Download PDF

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Abstract

보정, 전송 및 센싱 기반 LED 전광판 화재 자가진압 및 경보 시스템이 개시된다. 일 실시 예에 따른 LED 전광판 화재 자가진압 및 경보 시스템은, LED 모듈과 LED 모듈에 전원을 공급하는 제1 전원 공급부와 온도 센서와 습도 센서 및 연기 센서 중 적어도 하나를 이용하여 LED 전광판의 환경정보를 감지하는 환경 감지부를 포함하는 LED 전광판과, 환경 감지부를 통해 감지된 환경정보를 개별적 또는 조합적으로 분석하여 LED 전광판의 화재 이상징후 및 화재발생 여부를 판단하고 화재발생단계 상태이면 환경정보 및 경보신호를 관리 서버에 전송한 후 LED 모듈로의 전원 공급을 차단하는 제어장치와, 시스템 구동 전원을 제공하는 전원 공급장치를 포함한다.

Description

보정, 전송 및 센싱 기반 LED 전광판 화재 자가진압 및 경보 시스템 {System for self-controlling and alarming fire of LED signboard based on calibration, transmission and sensing}
본 발명은 발광다이오드(LED)를 이용하는 전광판 및 그 관리 기술에 관한 것이다.
일반적으로, 화재는 인명, 재산상의 많은 피해를 가져오므로, 초기에 화재를 진압하여 발생한 영역에서 확대되는 것을 방지할 필요가 있다. 이를 위해 화재감지기가 많이 사용되고 있는데, 일반적으로 화재감지기는 건물 실내의 천정에 부착 설치되어 화재발생시 온도, 연기 등을 감지하여 전기적으로 연결되어 있는 수신기로 화재감지 신호를 전송하여 화재 경보음이 발생하도록 하는 장치를 말한다.
LED(Light Emitting Diode) 전광판은 전류가 흐르면 빛을 방출하는 반도체 소자 발광다이오드의 한 종류로, 이를 이용하여 그림이나 문자 따위가 나타나도록 만든 판이다. 그런데 LED 전광판을 대상으로 화재 발생 여부를 판단하거나 화재로부터 LED 전광판을 보호하기 위한 기술은 전무한 실정이다.
일 실시 예에 따라, 보정 및 센싱 기술을 이용하여 LED 전광판의 화재 이상징후 및 화재발생 여부를 판단하고, 화재발생에 따른 경보신호를 전송할 수 있는 LED 전광판 화재 자가진압 및 경보 시스템을 제안한다.
일 실시 예에 따른 LED 전광판 화재 자가진압 및 경보 시스템은, LED 모듈과 LED 모듈에 전원을 공급하는 제1 전원 공급부와 온도 센서와 습도 센서 및 연기 센서 중 적어도 하나를 이용하여 LED 전광판의 환경정보를 감지하는 환경 감지부를 포함하는 LED 전광판과, 환경 감지부를 통해 감지된 환경정보를 개별적 또는 조합적으로 분석하여 LED 전광판의 화재 이상징후 및 화재발생 여부를 판단하고 화재발생단계 상태이면 환경정보 및 경보신호를 관리 서버에 전송한 후 LED 모듈로의 전원 공급을 차단하는 제어장치와, 시스템 구동 전원을 제공하는 전원 공급장치를 포함한다.
일 실시 예에 따른 제어장치는, 환경 감지부로부터 감지된 환경정보를 수집하여 이를 주 제어부로 전달하고 감지된 환경정보를 분석하여 화재 이상징후 및 화재발생 여부를 판단하고 판단 결과에 따라 화재관리단계를 결정하며 결정된 화재관리단계에 따라 제어신호를 생성하되 화재발생단계로 판단되면 제어신호로서 경보신호 및 차단신호를 발생하는 화재 판단부와, 화재 판단부에 전원을 공급하는 제2 전원 공급부와, 화재 판단부로부터 수집된 환경정보를 수신하여 이를 관리 서버에 전송하는 주 제어부와, 화재 판단부로부터 차단신호를 수신하면 수신된 차단신호에 따라 스위치 온 되어 제1 전원 공급부에 단락신호를 전달하여 LED 모듈로의 전원 공급을 차단하는 릴레이와, LED 모듈을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 컨트롤러와, 전원 공급장치로부터 교류전원을 입력받아 직류전원으로 변환하고 변환된 직류전원을 컨트롤러에 제공하는 제3 전원 공급부와, 환경정보 및 경보신호를 포함한 화재 관련 데이터를 외부로 전송하는 통신부를 포함한다.
일 실시 예에 따른 화재 판단부는, 온도 센서 및 습도 센서를 이용하여 화재 이상징후를 감지하고, 화재 이상징후가 감지되면 연기 센서를 통해 LED 전광판의 연기량을 측정하여 화재발생 여부를 판단한다.
일 실시 예에 따른 화재 판단부는, 각 환경정보들을 합산한 값이 미리 설정된 제1 임계치를 초과하거나, 환경정보들 중 어느 하나가 미리 설정된 제2 임계치를 초과하면 화재발생단계로 판단한다.
일 실시 예에 따른 제어장치는, 환경 감지부의 측정 오차를 줄이기 위해 각 센서의 편차를 보정하는 보정부와, 보정부에 의해 결정된 센서 편차 보정 값을 포함한 화재 관련 데이터가 저장되는 메모리를 더 포함하며, 환경 감지부는 결정된 보정 값을 이용하여 각 센서의 출력전압으로부터 각 센서의 편차 보정된 환경정보를 측정한다. 이때, 보정부는, 각 환경정보 셋 별로 미리 설정된 횟수만큼 반복하여 센서로부터 출력되는 전압을 측정하고 측정된 전압들의 평균전압을 계산하는 전압 측정부와, 각 환경정보 셋 별 센서의 보정 값을 결정하는 보정 제어부를 포함할 수 있다. 보정 값(Vcalibration) = 기준전압(Vref) / 평균전압(Vavg)이고, 평균전압(Vavg)은
Figure 112018018835233-pat00001
(n은 측정 횟수)일 수 있다.
LED 전광판 화재 자가진압 및 경보 시스템은, 제어장치에서 생성된 제어신호를, 화재관리단계에 따라 시각적으로 구별되는 시각정보로 변환하여 표출하며, 필요 시 화재발생단계에서 부저를 통해 경고음을 발생시키는 경보기를 더 포함할 수 있다.
LED 전광판 화재 자가진압 및 경보 시스템은, 제어장치로부터 LED 전광판의 환경정보를 수신하여 LED 상태를 모니터링 하다 화재 이상징후 감지 또는 화재발생 시에 관리자 단말에 이를 통보하는 관리 서버를 더 포함할 수 있다. 관리 서버는 LED 전광판에 설치된 CCTV를 통해 LED 전광판을 촬영하여 LED 전광판의 화재 이상징후 또는 화재발생 상태를 모니터링하고, LED 전광판의 주변에 설치된 CCTV를 통해 LED 전광판 주변 및 대피로 상태를 촬영하도록 함으로써 화재 상태 파악, 발화 원인 분석 및 인명 구조에 대처할 수 있다.
현재 LED 전광판은 화재경보 시스템의 부재로 사용자 및 관리자의 안전을 보장할 수 없으나, 본 발명에 따르면 LED 전광판의 화재 이상징후 및 화재발생 여부를 실시간으로 즉각적으로 판단하고, 화재발생단계에 해당하면 감지된 LED 전광판의 환경정보 및 경보신호를 관리 서버에 전송하여 사용자 및 관리자의 안전을 보장할 수 있다. 관리 서버로의 실시간 상태정보의 전송으로 LED 전광판의 안전성을 보장할 수 있고, 외부 경보기의 추가 설치로 관리자의 시스템 점검이 용이하다. 또한, LED 전광판의 환경정보를 측정하는 센서의 측정 오차를 줄이기 위한 알고리즘을 제안함에 따라, 센서 간 편차를 줄여 센싱 정확도를 높일 수 있다.
나아가, 관리 서버를 통해 LED 전광판의 상태 파악 및 모니터링 기능을 이용하여 각 설비구역의 온도, 습도 및 연기 농도를 한눈에 파악할 수 있어 대형화재나 인명사고를 사전에 예방할 수 있고, 관리자에게 즉시 통보함으로써 화재발생사고를 미연에 방지할 수 있다. LED 전광판의 화재 이상징후 및 화재발생 여부를 판단하여, 화재발생단계 상태이면 LED 전광판의 전원 공급을 차단하며, 관리 서버를 통해 관리자에게 즉시 통보함으로써 자가진압이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 전광판 화재 자가진압 및 경보 시스템의 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 전광판 화재 자가진압 및 경보 시스템의 세부 구성도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 2의 보정부의 세부 구성도,
도 4는 보정 테이블의 실시 예를 도시한 참조도,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 전광판 화재 경보방법을 도시한 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이며, 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램인스트럭션들(실행 엔진)에 의해 수행될 수도 있으며, 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다.
이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다.
그리고 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명되는 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능들을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있으며, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하며, 또한 그 블록들 또는 단계들이 필요에 따라 해당하는 기능의 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나 다음에 예시하는 본 발명의 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시 예는 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 전광판 화재 자가진압 및 경보 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, LED 전광판 화재 자가진압 및 경보 시스템(1)은 LED 전광판(2), 제어장치(3), 전원 공급장치(4), 경보기(5) 및 관리 서버(6)를 포함한다.
LED 전광판(2)은 N×M 개의 LED 모듈로 구성된다. 각 LED 모듈은 다수 개의 LED로 구성되어 각 LED의 발광 여부 및 세기에 따라 다양한 색상을 구현할 수 있다. 예를 들어, LED 모듈의 면 상에 다수의 LED가 일정한 배열로 위치한다. LED 전광판(2)은 도로변에 위치하는 교통 전광판(Variable Message Sign: VMS)일 수 있다. 교통 전광판은 도로 이용자에게 교통량, 교통사고, 정체구간, 기상상황 및 공사로 인한 통제 등에 대한 실시간 정보를 제공함으로써, 교통 흐름의 효율화와 통행의 안전성을 향상시키기 위한 장비를 말한다. 그러나 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 실시 예일 뿐, LED 전광판(2)이 교통 전광판에 한정되는 것은 아니다.
제어장치(3)는 LED 전광판(2)을 제어한다. 제어장치(3)는 예를 들어, 컴퓨터일 수 있고, 소프트웨어 프로그램을 통해 제어가 이루어질 수 있다. 일 실시 예에 따른 제어장치(3)는 LED 전광판(2)의 화재발생을 예측하고 화재발생 시 경보신호를 생성 및 전송하며, 화재로부터 LED 전광판(2)을 보호한다. LED 전광판(2)의 화재는 사용자(예를 들어 운전자) 및 관리자에게 안전상의 가장 중요한 관리대상 중 하나이다. 본 발명은 환경 감지부와 경보기를 LED 전광판 시스템에 추가하고, 관리 서버(6)로 화재 경보를 알림으로써, 화재로부터 LED 전광판(2)을 보호할 수 있다.
LED 전광판(2)에는 환경정보를 감지하기 위한 적어도 하나의 센서가 포함된다. 환경정보는 온도, 습도, 연기 등일 수 있고, 센서는 온도를 감지하는 온도 센서, 습도를 감지하는 습도 센서, 연기를 감지하는 연기 센서 등일 수 있다. 각 센서는 LED 전광판(2)에 내장될 수 있고, 외장된 형태일 수도 있다. 환경정보 감지는 실시간으로 이루어질 수 있고, 미리 설정된 주기 간격으로 이루어질 수 있으며, 화재관리단계에 따라 간격을 차별화할 수도 있다.
제어장치(3)는 각 센서를 통해 감지된 환경정보를 개별적 또는 조합적으로 분석하여 LED 전광판(2)의 화재 이상징후 및 화재발생 여부를 판단한다. 이때, 화재발생단계(예를 들어, 임계치 온도를 초과하는 경우) 상태이면 환경정보 및 경보신호를 관리 서버(6)에 전송한 후, LED 전광판(2)으로의 전원 공급을 차단하여 자가진압할 수 있다. 제어장치(3)는 LED 전광판(2)의 환경정보를 관리 서버(6)에 전송하며, 환경정보 분석에 따른 화재 이상징후 및 화재발생 판단결과를 관리 서버(6)에 추가로 전송할 수 있다. 제어장치(3)는 관리 서버(6)로부터 제어명령을 입력받아 제어명령에 따라 LED 전광판(2)을 제어할 수 있다.
관리 서버(6)는 제어장치(3)와 연결되어, LED 전광판(2)의 상태를 모니터링 한다. 관리 서버(6)는 중앙관제센터일 수 있다. 관리 서버(6)는 제어장치(3)로부터 실시간으로 환경정보를 수신할 수 있다. 이 경우, 관리 서버(6)는 LED 전광판(2)의 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있다. 다른 예로, 관리 서버(6)는 제어장치(3)를 통한 구분된 화재관리단계에 맞는 환경정보를 수신할 수 있다. 예를 들어, 제어장치(3)가 화재발생단계 이전에 나타나는 이상 징후를 온도와 습도 감지 등을 통해 감지하면, 주의단계로 판단하고, 환경정보를 관리 서버(6)의 관리자에게 통보한다. LED 전광판(2)의 상태를 모니터링하고 있는 관리 서버(6)의 중앙 관리자는 화재발생 이전에, 로컬 관리자가 의심이 되는 LED 전광판(2)을 순찰하도록 조치하여 사고를 미연에 방지할 수 있다. 로컬 관리자는 기술 담당 엔지니어일 수 있다. 제어장치(3)의 판단 결과, LED 전광판(2)이 화재발생단계 상태이면, 즉시 경보신호를 관리 서버(6)의 중앙 관리자에게 통보하고, LED 전광판(2)의 전원을 차단하여 LED 전광판(2)을 화재로부터 보호할 수 있다. 관리 서버(6)는 화재 이상징후 감지 또는 화재 발생 시에 로컬 관리자의 단말기로 경보정보를 송신할 수 있다. 이때, 송신방법은 단문 메시지(SMS), 소셜 네트워크 서비스(SNS) 메시지 등일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
관리 서버(6)는 다수 개의 제어장치(3)와 접속이 가능하며, 화재관리단계에 따라 경보 우선순위를 지정하여 화재경보 발생시 실시간으로 단문 메시지를 송출 가능하다. 또한, 실시간 모니터링이 가능하고, 그래프 및 엑셀(EXCEL) 형태의 자료로 편집하여 데이터를 화면에 출력하거나 저장할 수 있다. 일 실시 예에 따른 관리 서버(6)는 제어장치(3)에서 실시간 전송되는 발화점(LED 전광판)의 위치, 환경정보(예를 들어, 온도, 습도, 연기정보), 화재 발생시간을 포함한 화재 관련 데이터를 데이터베이스화하여 그래프로 표현하고, 과거 데이터와 현재 데이터를 비교하여 설비 및 주변 변화의 진행 상태를 확인함으로써 모니터링할 수 있다. 관리 서버(6)는 LED 전광판(2)에 설치된 CCTV를 이용하여 LED 전광판(2)을 촬영하여 LED 전광판(2)의 화재 이상징후 또는 화재발생 상태를 모니터링하고, LED 전광판(2)의 주변에 설치된 CCTV를 이용하여 LED 전광판 주변 및 대피로 상태를 촬영하도록 함으로써 화재 상태 파악, 발화 원인 분석 및 인명 구조에 대처하여 할 수 있다.
전원 공급장치(4)는 시스템 구동 전원을 제공한다. 전원 공급장치(4)는 배전 및 배전을 제어하는 배전반을 포함할 수 있다. 경보기(5)는 제어장치(3)에서 생성된 제어신호를, 화재관리단계에 따라 시각적으로 구별되는 시각정보로 변환하여 표출한다. 나아가, 화재발생단계에서 부저(buzzer)를 통해 경고음을 발생시킬 수 있다. 관리 서버(6)는 원거리에 위치하고, 경보기(5)는 근거리에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제어장치(3)는 원격지의 원격 서버(6)와는 TCP/IP 통신 방식으로 통신하고, 경보기(5)와는 시리얼 통신(RS-232, RS-422, RS-485)이나 블루투스, 지그비와 같은 근거리 무선통신방식으로 통신할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 전광판 화재 자가진압 및 경보 시스템의 세부 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, LED 전광판 화재 자가진압 및 경보 시스템(1)은 LED 전광판(2), 제어장치(3), 전원 공급장치(4) 및 경보기(5)를 포함한다.
일 실시 예에 따른 LED 전광판(2)은 LED 모듈(20), 제1 전원 공급부(22) 및 환경 감지부(24)를 포함한다. 제1 전원 공급부(22)는 LED 모듈(20)에 전원을 공급한다. 제1 전원 공급부(22)는 릴레이(33)로부터 교류전원(예를 들어, 220V AC)을 입력받아 이를 직류전원(예를 들어, 5V DC)으로 변환하고 변환된 직류전원(예를 들어, 5V DC)을 LED 모듈(20)에 제공할 수 있다. 제1 전원 공급부(22)는 SMPS(switched mode power supply)일 수 있다. 제1 전원 공급부(22)의 LED 모듈(20)로의 전원 공급은 제어장치(3)의 릴레이(33)에 의해 제어된다. LED 모듈(20)은 제어장치(3)의 컨트롤러(34)의 제어를 받는다.
환경 감지부(24)는 LED 전광판(2)의 환경정보를 감지하는데, 환경정보는 온도정보, 습도정보, 연기정보 등일 수 있다. 환경 감지부(24)는 환경정보 감지를 위해 센서를 구비하는데, 센서는 온도 센서(240), 습도 센서(242), 연기 센서(244) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 온도 센서(240)는 온도를 감지하여 온도정보를 제어장치(3)의 화재 판단부(30)로 전송하고, 습도 센서(242)는 습도를 감지하여 습도정보를 화재 판단부(30)로 전송하며, 연기 센서(244)는 연기를 감지하여 연기정보를 화재 판단부(30)로 전송한다. 이때, 화재 판단부(30)는 각각의 센서에서 수집된 환경정보를 개별적 또는 통합적으로 분석하여 화재 이상징후 및 화재발생 등을 판단할 수 있다.
본 명세서에서는 온도 센서(240), 습도 센서(242) 및 연기 센서(244)를 기반으로 설명하고 있으나, 이외의 이산화탄소 측정 센서, 과전류 측정 센서, 누전 감지 센서, 기울기 측정 센서, 가속도 측정 센서 등으로 확장 적용하고, 확장 적용된 센서에 의해 감지된 정보를 이용하여 화재 이상징후 감지 및 화재발생 감지를 수행할 수 있다. 온도 센서(240) 및 습도 센서(242)를 이용하여 화재 이상징후를 감지하고, 화재 이상징후가 감지되면, 연기 센서(244)를 통해 LED 전광판(2)의 연기량을 측정하여 화재발생 여부를 판단할 수 있다.
환경 감지부(24)를 구성하는 각 센서(240, 242, 244)는 미리 설정된 단위로 환경정보를 감지할 수 있다. 예를 들어, 온도 센서(240)는 LED 전광판(2) 내 온도를 측정하기 위하여 미리 설정된 단위(도)로 감지하며, 습도 센서(242)는 습도를 미리 설정된 단위(%)로 감지할 수 있다. 미리 설정된 단위는 정확성을 얼마나 높이는지에 따라 가변될 수 있다. 예를 들어, 온도 센서(240)는 LED 전광판(2) 내 온도를 측정하기 위하여 10도 단위로 감지하며, 습도 센서(242)는 습도를 10% 단위로 감지할 수 있다. 도 2에서는 각 센서(240, 242, 244)가 한 개씩으로 도시되고 있으나, 각 센서(240, 242, 244)는 LED 전광판(2) 내 다수 개 이상 구성하여 오 감지를 방지할 수 있다. 각 센서(240, 242, 244)의 센싱 간격을 설정할 수도 있다. 센싱 간격을 10초로 설정하게 되면, 10초마다 온도 센서(240)가 센싱을 수행하게 되는 것이다. 나아가, 해당 측정지역의 상황에 맞게 센싱 간격을 조절할 수 있다. 예를 들어, 화재발생 단계가 높아질수록 센싱 간격을 줄일 수 있다. 각 센서(240, 242, 244)는 환경정보를 감지하고, 이때의 전압 값을 획득할 수 있다. 예를 들어, 온도 센서(240)는 온도를 감지하고 해당 온도에서의 전압 값을 측정한다. 습도 센서(242)는 습도를 감지하고 해당 습도에서의 전압 값을 측정한다.
일 실시 예에 따른 제어장치(3)는 화재 판단부(30), 제2 전원 공급부(31), 주 제어부(32), 릴레이(33), 컨트롤러(34), 제3 전원 공급부(35), 통신부(36), 보정부(37) 및 메모리(38)를 포함한다.
화재 판단부(30)는 환경 감지부(24)로부터 감지된 환경정보를 수집하여 주 제어부(32)로 전달하고, 감지된 환경정보를 분석하여 화재 이상징후 및 화재발생 여부를 판단하며 판단 결과에 따라 화재관리단계를 결정한다. 화재관리단계는 정상 단계, 주의1 단계, 주의2 단계 및 화재발생단계 등으로 구분될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
화재 판단부(30)는 결정된 화재관리단계에 따라 제어신호를 생성한다. 제어신호는 정상 단계에서 LED 전광판(2)이 정상임을 알리는 정상신호, 주의 1, 주의 2 단계에서 화재 이상징후 발생에 따른 주의를 요하는 주의신호, 화재발생단계에서 화재발생을 알리는 경보신호, 화재발생 시 전력을 차단하기 위한 차단신호 등일 수 있다. 화재발생단계로 판단되면, 화재 판단부(30)는 제어신호로서, 경보신호 및 차단신호를 생성한다.
일 실시 예에 따른 화재 판단부(30)는 각 환경정보들을 합산한 값이 미리 설정된 제1 임계치를 초과하거나, 환경정보들 중 어느 하나가 미리 설정된 제2 임계치를 초과하면 화재발생단계로 판단한다. 예를 들어, 온도 센서(240)를 통해 측정된 제1 전압과 습도 센서(242)를 통해 측정된 제2 전압을 합산한 값이 미리 설정된 제1 임계치를 초과하면 화재발생단계로 판단한다. 다른 예로, 온도 센서(240)를 통해 측정된 제1 전압과 습도 센서(242)를 통해 측정된 제2 전압을 합산한 값이 미리 설정된 제1 임계치를 초과하지는 않았지만, 온도 센서(240)를 통해 측정된 제1 전압이 미리 설정된 제2 임계치를 초과하거나, 습도 센서(242)를 통해 측정된 제2 전압이 미리 설정된 제2 임계치를 초과하면 화재발생단계로 판단한다. 이때, 온도 센서(240)의 기준이 되는 제2 임계치와 습도 센서(242)의 기준이 되는 제2 임계치의 값은 동일할 수 있고 서로 상이할 수도 있다.
온도 센서(240) 및 습도 센서(242)가 각각 적어도 한 개 이상 구성할 경우에, 화재 판단부(30)는 적어도 하나의 센서에서 측정된 값으로 화재 이상징후를 판단할 수 있다. 예를 들어, 온도 센서(240)가 2개 이상으로 서로 다른 영역에 배치되는 경우, 어느 하나의 센서에서 이상 징후가 감지되면 이를 관리 서버(6)에 통보하고, 경보기를 통해 경보신호를 발생시킨다.
화재 판단부(30)는 수집된 환경정보를 관리 서버(6)로 전송한다. 나아가, 화재발생단계로 판단 시에, 경보신호를 관리 서버(6) 및 경보기(5)로 전송하며, 릴레이(33)에 차단신호를 제공할 수 있다. 화재 판단부(30)의 릴레이 제어 예를 들면, 화재발생단계로 판단되면, 환경 감지부(24)로부터 수집된 환경정보를 관리 서버(6)로 알림 후, 릴레이(33)를 스위치 온(on) 시켜 LED 모듈(20)에 공급되는 전원을 차단함에 따라 LED 전광판(2)을 오프(OFF) 시킨다. 즉, 릴레이(33)의 스위치 온/오프 여부는 센서를 통해 수집된 환경정보, 예를 들어, 온도정보/습도정보에 따라 결정될 수 있다.
제2 전원 공급부(31)는 화재 판단부(30)에 직류전원, 예를 들어 5V DC를 공급한다. 제2 전원 공급부(31)는 SMPS(switched mode power supply)일 수 있다. 주 제어부(32)는 제어장치(3)의 각 구성요소를 제어하는 모듈로서, 화재 판단부(30)로부터 수집된 환경정보를 수신하여 이를 통신부(36)를 통해 관리 서버(6)에 전송한다. 주 제어부(32)는 전원 공급장치(4)의 배전반(40)으로부터 전력, 예를 들어, 220V AC를 공급받는다. 릴레이(33)는 화재 판단부(30)로부터 차단신호를 수신하면 수신된 차단신호에 따라 스위치 온 되어 제1 전원 공급부(22)에 단락신호를 전달하여 LED 모듈(20)로의 전원 공급을 차단한다. 릴레이(33)는 SSR(solid state relay)일 수 있다. 릴레이(33)는 전원 공급장치(4)의 배전반(40)으로부터 전력, 예를 들어, 220V AC를 공급받는다. 컨트롤러(34)는 LED 모듈(20)을 제어하기 위한 제어신호를 출력한다. 제3 전원 공급부(35)는 전원 공급장치(4)의 배전반(40)으로부터 교류전원(예를 들어, 220V AC)을 입력받아 이를 직류전원(예를 들어, 5V DC)으로 변환하고 변환된 직류전원(예를 들어, 5V DC)을 컨트롤러(34)에 제공한다. 제3 전원 공급부(35)는 SMPS(switched mode power supply)일 수 있다. 통신부(36)는 외부와 통신하기 위한 모듈로서, 화재 관련 데이터를 외부로 전송한다. 예를 들어, 환경정보 및 경보신호를 외부, 예를 들어 관리 서버(6)로 전송한다.
보정부(37)는 환경 감지부(24)의 측정 오차를 줄이기 위해 각 센서의 편차를 보정한다. 센서마다 주어진 환경에 따라 측정 값이 서로 상이할 수 있으므로, 보정부(37)는 각 센서 별 측정 오차를 바로 잡아줌에 따라 센서의 측정 정확성을 높이고자 한다. 메모리(38)에는 보정부(37)에 의해 결정된 센서 편차 보정 값을 포함한 화재 관련 데이터가 저장된다. 보정부(37)의 보정 및 메모리(38)로의 보정 값 저장은 각 LED 전광판(2)이 출시되기 이전에 수행될 수 있다. 제어장치(3)의 환경 감지부(24)는 결정된 보정 값을 이용하여 각 센서의 출력전압으로부터 각 센서의 편차 보정된 환경정보를 측정할 수 있다. 예를 들어, 온도 센서의 보정 값이 결정되었기 때문에, 이후에 상기 보정 값을 이용하여 온도센서의 출력전압으로부터 온도센서의 편차 보정된 온도를 측정할 수 있다. 보정부(37)의 세부 구성 및 실시 예는 도 3 및 도 4를 참조로 하여 후술한다.
메모리(38)에는 제어장치(3)의 동작 수행에 필요한 정보 및 동작 수행에 따라 생성되는 정보가 저장된다. 일 실시 예에 따른 메모리(38)에는 수집된 환경정보와, ED 전광판의 화재 이상징후 및 화재발생 여부를 판단하기 위해 환경정보 별 화재관리단계 판단 기준치들이 저장되어 있다.
전원 공급장치(4)는 시스템 구동 전원을 제공한다. 전원 공급장치(4)는 배전 및 배전을 제어하는 배전반(40)을 포함할 수 있다. 경보기(5)는 제어장치(3)에서 생성된 제어신호를, 화재관리단계에 따라 시각적으로 구별되는 시각정보로 변환하여 표출한다. 나아가, 경보기(5)는 화재발생단계에서 경고음을 발생시키는 부저를 더 포함할 수 있다. 경보기(5)의 시각정보 표출 예를 들면, 화재관리단계에 따라 경보기(5)의 LED 색상을 다르게 표출할 수 있다. 즉, 경보기(5)의 녹색은 LED 전광판(2)이 정상상태임을 의미하고, 청색은 주의1 단계를 의미하고, 황색은 주의2 단계를 의미하며, 붉은색은 화재경보단계를 의미한다. 주의1 단계 및 주의2 단계에서는 LED 전광판(2)의 점검이 요구된다. 전술한 실시 예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 실시 예일 뿐, 각 화재관리단계에 따라 구별되는 시각정보는 관리자 설정에 따라 변경될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 2의 보정부의 세부 구성도이고, 도 4는 보정 테이블의 실시 예를 도시한 참조도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 보정부(37)는 전압 측정부(370) 및 보정 제어부(372)를 포함한다.
전압 측정부(370)는 각 환경정보 셋 별로 미리 설정된 횟수(예를 들어, 10번)만큼 반복하여 센서로부터 출력되는 전압을 측정하고 측정된 전압들의 평균전압을 계산한다. 보정 제어부(372)는 각 환경정보 셋 별 센서의 보정 값을 결정한다. 이때, 보정 값(Vcalibration)은 기준전압(Vref) / 평균전압(Vavg)이며, 이때, 평균전압은 다음 수학식 1과 같다.
Figure 112018018835233-pat00002
수학식 1에서 n은 측정 횟수이고, ak는 측정된 전압이다.
기준전압(Vref)은 제조사에서 사전에 기준 값으로 설정한 값이고, 평균전압(Vavg)은 실제 측정값이다. 예를 들어, 온도 센서를 통해 측정된 온도가 -30도일 때 10회 반복하여 측정한 전압들의 평균값은 1.1V이고, 온도가 -30도일 때 제조사에서 사전에 정한 기준값은 1.0V이다. 보정부(37)의 일련의 프로세스는 LED 전광판이 출시되기 이전에 이루어질 수 있다.
이하, 실시 예를 중심으로 센서의 측정 오차를 줄이기 위한 알고리즘에 대해 후술한다. 우선, 온도 센서의 편차를 줄이기 위한 알고리즘에 따르면, 온도 측정값에 따른 평균전압을 측정한다. 이때, 온도정보 셋은 예를 들어, -30도, -20도, -10도, 0도, 10도, 20도, 30도, 40도, 50도, 60도, 70도, 80도이며, 각 온도정보(온도 측정값) 셋 별로 평균전압을 측정한다. 그리고 온도정보 셋 별로 온도 보정 값을 계산한다. 온도 보정 값(Vcalibration)은 온도 기준전압(Vref) / 온도 평균전압(Vavg)이며, 이때, 온도 평균전압은 전술한 수학식 1과 같다.
습도 센서의 편차를 줄이기 위한 알고리즘에 따르면, 습도 측정값에 따른 평균전압을 측정한다. 이때, 습도정보 셋은 예를 들어, 50%, 60%, 70%, 80% 90%, 100%이며, 각 습도정보(습도 측정 값) 셋 별로 평균전압을 측정한다. 그리고 습도정보 셋 별로 습도 보정 값을 계산한다. 습도 보정 값(Vcalibration)은 습도 기준전압(Vref) / 습도 평균전압(Vavg)이며, 이때, 습도 평균전압은 전술한 수학식 1과 같다.
연기 센서의 편차를 줄이기 위한 알고리즘에 따르면, 공기 오염도에 따른 평균전압을 측정한다. 이때, 공기 오염도 셋은 예를 들어, 0 ppm, 50 ppm, 100 ppm, 150 ppm, 200 ppm, 250 ppm이며, 각 공기 오염도 정보(공기 오염도 측정 값) 셋 별로 평균전압을 측정한다. 그리고 공기 오염도 정보 셋 별로 습도 보정 값을 계산한다. 연기 보정 값(Vcalibration)은 연기 기준전압(Vref) / 연기 평균전압(Vavg)이며, 이때, 연기 평균전압은 전술한 수학식 1과 같다.
각 센서를 통해 계산된 보정 값은 보정 테이블 형태로 도 2의 메모리(37)에 저장된다. 예를 들어, 온도 보정 테이블의 경우, -30도의 보정 값은 (-30도에서의 기준전압 / -30도에서의 평균전압)이다. 80도에서의 보정 값은 (80도에서의 기준전압 / 80도에서의 평균전압)이다. -30도에서의 기준전압이 1.0V이고, -30도에서의 평균전압이 1.1V인 경우, -30도의 보정 값은 0.90이 된다. 보정 테이블의 예는 도 4에 도시된 바와 같다. 보정 테이블을 시스템에 적용하여 측정 오차를 줄일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 LED 전광판 화재 경보방법을 도시한 흐름도이다.
도 1 및 도 5를 참조하면, LED 전광판 화재 자가진압 및 경보 시스템(1)의 제어장치(3)는 LED 전광판(2) 내 적어도 하나의 센서를 이용하여 LED 전광판(2)의 환경정보를 감지(510)하고 감지된 환경정보를 개별적 또는 조합적으로 분석(520)하여 LED 전광판(2)의 화재 이상징후 및 화재발생 여부를 판단한다(530). 이때, 화재발생단계에 진입했는지를 판단(540)하여, 화재발생단계에 진입하면 경보신호를 생성하고 감지된 환경정보 및 경보신호를 관리 서버(6)에 전달(550)한 후, LED 전광판(2)의 전원 공급을 차단한다(560). 나아가, 화재발생단계에서, 경보신호를 시각적으로 구별되는 시각정보로 변환하여 경보기를 통해 표출하며, 필요 시 경보기의 부저를 통해 경고음을 발생시킬 수 있다. 관리 서버(6)는 제어장치(3)로부터 LED 전광판의 환경정보를 수신하여 LED 상태를 모니터링하다 화재 이상징후 또는 화재발생이 감지되면 관리자 단말에 통보한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 LED 전광판 화재 자가진압 및 경보 시스템 2: LED 전광판
3: 제어장치 4: 전원 공급장치
5: 경보기 6: 관리 서버
20: LED 모듈 22: 제1 전원 공급부
24: 환경 감지부 30: 화재 판단부
31: 제2 전원 공급부 32: 주 제어부
33: 릴레이 34: 컨트롤러
35: 제3 전원 공급부 36: 통신부
37: 보정부 38: 메모리
40: 배전반 240: 온도 센서
242: 습도 센서 244: 연기 센서
370: 전압 측정부 372: 보정 제어부

Claims (10)

  1. LED 모듈과, 상기 LED 모듈에 전원을 공급하는 제1 전원 공급부와, 온도 센서와 습도 센서 및 연기 센서 중 적어도 하나를 이용하여 LED 전광판의 환경정보를 감지하는 환경 감지부를 포함하는 LED 전광판;
    상기 환경 감지부를 통해 감지된 환경정보를 개별적 또는 조합적으로 분석하여 LED 전광판의 화재 이상징후 및 화재발생 여부를 판단하고 화재발생단계 상태이면 환경정보 및 경보신호를 관리 서버에 전송한 후 상기 LED 모듈로의 전원 공급을 차단하는 제어장치; 및
    시스템 구동 전원을 제공하는 전원 공급장치; 를 포함하고,
    상기 제어장치는
    상기 환경 감지부의 측정 오차를 줄이기 위해 각 센서의 편차를 보정하는 보정부; 및
    상기 보정부에 의해 결정된 센서 편차 보정 값을 포함한 화재 관련 데이터가 저장되는 메모리; 를 포함하며,
    상기 보정부는
    각 환경정보 셋 별로 미리 설정된 횟수만큼 반복하여 센서로부터 출력되는 전압을 측정하고 측정된 전압들의 평균전압을 계산하는 전압 측정부; 및
    각 환경정보 셋 별 센서의 보정 값을 결정하는 보정 제어부; 를 포함하고,
    보정 값(Vcalibration) = 기준전압(Vref) / 평균전압(Vavg)이고, 평균전압(Vavg)은
    Figure 112018058675936-pat00009
    (n은 측정 횟수, ak는 측정된 전압)이며,
    상기 환경 감지부는
    상기 보정부에 의해 결정된 센서 편차 보정 값을 이용하여 각 센서의 출력전압으로부터 각 센서의 편차 보정된 환경정보를 측정하는 것을 특징으로 하는 LED 전광판 화재 자가진압 및 경보 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어장치는
    상기 환경 감지부로부터 감지된 환경정보를 수집하여 이를 주 제어부로 전달하고, 감지된 환경정보를 분석하여 화재 이상징후 및 화재발생 여부를 판단하고 판단 결과에 따라 화재관리단계를 결정하며, 결정된 화재관리단계에 따라 제어신호를 생성하되, 화재발생단계로 판단되면 제어신호로서 경보신호 및 차단신호를 발생하는 화재 판단부;
    상기 화재 판단부에 전원을 공급하는 제2 전원 공급부;
    상기 화재 판단부로부터 수집된 환경정보를 수신하여 이를 관리 서버에 전송하는 주 제어부;
    상기 화재 판단부로부터 차단신호를 수신하면 수신된 차단신호에 따라 스위치 온 되어 제1 전원 공급부에 단락신호를 전달하여 LED 모듈로의 전원 공급을 차단하는 릴레이;
    상기 LED 모듈을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 컨트롤러;
    상기 전원 공급장치로부터 교류전원을 입력받아 직류전원으로 변환하고 변환된 직류전원을 컨트롤러에 제공하는 제3 전원 공급부; 및
    환경정보 및 경보신호를 포함한 화재 관련 데이터를 외부로 전송하는 통신부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 전광판 화재 자가진압 및 경보 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 화재 판단부는
    온도 센서 및 습도 센서를 이용하여 화재 이상징후를 감지하고, 화재 이상징후가 감지되면 연기 센서를 통해 LED 전광판의 연기량을 측정하여 화재발생 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 LED 전광판 화재 자가진압 및 경보 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 화재 판단부는
    각 환경정보들을 합산한 값이 미리 설정된 제1 임계치를 초과하거나, 환경정보들 중 어느 하나가 미리 설정된 제2 임계치를 초과하면 화재발생단계로 판단하는 것을 특징으로 하는 LED 전광판 화재 자가진압 및 경보 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 LED 전광판 화재 자가진압 및 경보 시스템은
    상기 제어장치에서 생성된 제어신호를, 화재관리단계에 따라 시각적으로 구별되는 시각정보로 변환하여 표출하며, 필요 시 화재발생단계에서 부저를 통해 경고음을 발생시키는 경보기;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 전광판 화재 자가진압 및 경보 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 LED 전광판 화재 자가진압 및 경보 시스템은
    상기 제어장치로부터 LED 전광판의 환경정보를 수신하여 LED 전광판의 상태를 모니터링 하다 화재 이상징후 감지 또는 화재발생 시에 관리자 단말에 이를 통보하는 관리 서버;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 전광판 화재 자가진압 및 경보 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 관리 서버는
    상기 LED 전광판에 설치된 CCTV를 통해 LED 전광판을 촬영하여 상기 LED 전광판의 화재 이상징후 또는 화재발생 상태를 모니터링하고, 상기 LED 전광판의 주변에 설치된 CCTV를 통해 LED 전광판 주변 및 대피로 상태를 촬영하도록 함으로써 화재 상태 파악, 발화 원인 분석 및 인명 구조에 대처하는 것을 특징으로 하는 LED 전광판 화재 자가진압 및 경보 시스템.
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