KR102296382B1 - 위험 감지 기능을 갖는 소방관용 보호장비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 위험 감지 기능을 갖는 소방관용 보호장비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소방관의 안전을 확보하기 위한 보호장비에 통신기능과 붕괴위험감지기능을 설치하여 건물 붕괴의 위험을 미리 예측하고 다른 소방관에게 위험 발생사실과 구조대상 소방관의 위치를 알려줄 수 있도록 하는 위험 감지 기능을 갖는 소방관용 보호장비에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 소방관의 화재 진압시에 위험을 미리 예측하여 자신에게 또는 주변의 동료 소방관에게 경고를 할 수 있으며, 화염과 연기가 가득한 화재진압현장의 상황에서 소방관 사이에 원활한 통신이 가능해지며, 부상을 입거나 의식을 잃은 소방관의 위치를 용이하게 파악하고 신속하게 구조할 수 있도록 정보를 제공하는 것이 가능해지는 효과가 있다.

Description

위험 감지 기능을 갖는 소방관용 보호장비{PROTECTION DEVICE FOR FIREMAN WITH DANGER DETECTION}

본 발명은 위험 감지 기능을 갖는 소방관용 보호장비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소방관의 안전을 확보하기 위한 보호장비에 통신기능과 붕괴위험감지기능을 설치하여 건물 붕괴의 위험을 미리 예측하고 다른 소방관에게 위험 발생사실과 구조대상 소방관의 위치를 알려줄 수 있도록 하는 위험 감지 기능을 갖는 소방관용 보호장비에 관한 것이다.

화재진압시 연무나 소음 등으로 소방관 자신의 위치를 분간 못하거나 사고를 당해 위험에 처해 있는 소방관을 구조하는 방법은 일일이 동료 소방관들이 찾아다녀야만 했다.

하지만 정확한 위치가 파악되지 않는 소방관을 구조하다가 동료 소방관들도 위험에 처하는 경우가 많이 발생하는 문제가 발생한다.

건물의 화재진압시 위험에 빠진 소방관의 위치를 파악하여 쉽게 구조하기 위한 위치파악시스템이 개발되고 있다.

도 1은 종래기술에 따른 소방관 위급 상황 경보기의 내부 구성도이다.

종래기술의 소방관 위급 상황 경보기(10)는 본체(11) 상단에는 구비된 디스플레이부(12), 본체(11)의 양 측면에 구비된 LED 표시부(13), 본체(11) 측면 일부에 구비된 부저 등 경보음 발생부(14), 본체(11) 측면 상단에 각각 구비된 알람 버튼(15a) 및 모드 버튼(15b) 등 버튼입력부(15), 본체(11) 전방 하단에 구비된 핀(17), 본체(11) 배면에 구비된 고리(18), 및, 본체(11) 후방 하단에 구비된 충전단자(19)로 구성된다.

상기 경보기(10)의 내부에는 무선으로 데이터를 전송하는 무선 출력부(21), 실시간으로 현재 시간 데이터를 출력하는 RTC(Real Time Clock)부(22), 메모리로 구성되어 데이터를 저장하는 저장부(23), 배터리를 구비하고 전원을 공급하는 전원부(24), 각종 센서를 구비한 센서부(30), 및, 마이크로프로세서 등으로 구성된 제어부(40)로 구성된다.

LED 표시부(13)의 LED들은 위험 상황 시 점멸되어, 재난현장에서 위급상황을 시각적으로 주변에 알릴 수 있다.

센서부(30)는 중력 가속도를 측정하는 중력센서(31), 기울어짐을 측정하는 자이로 센서(32), 방향을 측정하는 자기장 센서(33), 온도를 측정하는 온도 센서(34) 등으로 구성된다.

중력센서(31)는 소방관에게 가해지는 물리적인 충격량을 간접적으로 측정한다. 또한, 자이로 센서(32)는 소방관이 넘어지거나 쓰러지는 등의 행위를 간접적으로 측정한다. 자기장 센서(33)는 중력 센서(31)와 자이로 센서(32)에서 측정된 데이터와 함께 사용되며, 소방관이 이동하는 방향, 이동 거리 등을 간접적으로 측정한다.

그러나 이와 같은 장비는 소방관 개인의 위치나 피해상황을 간접적으로 확인하기 위한 용도로 사용될 수 있지만, 소방관이 화재진압 활동을 하고 있는 건물의 붕괴 위험을 측정하거나 예상하기 위한 용도로는 사용할 수 없는 한계가 있었다.

KR 10-1875184 B1 KR 10-2003-0017597 A

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 소방관의 안전을 확보하기 위한 보호마스크와 보호신발에 통신기능을 구비하고, 자이로센서와 진동센서를 설치하여 소방관의 자세를 확인하는 것은 물론 소방관에게 전달되는 충격이나 진동을 감지하여 건물의 붕괴 위험을 실시간으로 감지할 수 있도록 하는 위험 감지 기능을 갖는 소방관용 보호장비를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 소방관의 안전을 위한 보호장비를 이용하여 화재 진압 현장이 되는 건물의 붕괴의 위험을 예측하고, 위험 발생사실과 소방관의 위치를 알려줄 수 있도록 하는 소방관용 보호장비로서, 상기 소방관의 안면을 보호하는 보호마스크(110)와; 상기 소방관의 발과 발목을 보호하는 보호신발(120);을 포함하며, 상기 보호마스크(110)와 상기 보호신발(120)은 상기 소방관의 위치와 자세, 이동속도, 가속도, 상기 건물에서 발생하는 진동을 감지하여 건물 붕괴 위험을 예측하는 것을 특징으로 한다.

상기 보호마스크(110)는 내부 구성요소의 동작을 제어하고, 통신신호에 포함된 정보를 변환하는 제어부(111)와; 상기 소방관의 머리에 고정된 상태에서 외부로부터 가해지는 위험을 차단해주는 물리적인 보호용구인 안면보호부(112)와; 외부에서 상기 보호마스크(110)의 내부로 유입되는 유독가스를 여과하는 필터부(113)와; 외부 통신망과 연결되어 데이터를 주고받을 수 있도록 하는 통신수단으로서, 블루투스나 와이파이(WIFI)와 같은 근거리 통신수단이 적용되는 제1통신부(114)와; 상기 보호마스크(110)의 위치와 회전, 가속도를 감지하여 상기 제어부(111)에 데이터를 전송하는 자이로센서(115)와; 상기 소방관의 음성을 음성신호로 변환하여 상기 제어부(111)에 전송하는 마이크(117)와; 상기 제1통신부(114)를 통해 입력된 음성신호를 음성으로 변환하여 상기 소방관에게 전달하는 이어폰(118);을 포함한다.

상기 보호신발(120)은 착용자의 발과 발목을 물리적으로 보호하는 발보호부(121)와; 상기 보호신발(120)을 통해 확인되는 소방관의 상태를 상기 보호마스크(110) 및 관제시스템(130)에 전달하는 제2통신부(122)와; 상기 보호신발(120)을 착용한 소방관의 발을 통해 감지되는 충격이나 진동을 감지하는 진동센서(123);를 포함한다.

상기 제어부(111) 또는 진동데이터 서버(140)는 상기 자이로센서(115)에서 감지되는 상기 보호마스크(110)의 위치와 자세, 이동속도, 가속도의 데이터와, 상기 진동센서(123)에서 감지되는 진동을 결합하여 화재 진압 현장의 건물의 붕괴 위험을 예측하고, 예측된 결과에 따라 상기 소방관에게 위험 경보를 보내는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 소방관의 화재 진압시에 위험을 미리 예측하여 자신에게 또는 주변의 동료 소방관에게 경고를 할 수 있으며, 화염과 연기가 가득한 화재진압현장의 상황에서 소방관 사이에 원활한 통신이 가능해지며, 부상을 입거나 의식을 잃은 소방관의 위치를 용이하게 파악하고 신속하게 구조할 수 있도록 정보를 제공하는 것이 가능해지는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 소방관 위급 상황 경보기의 내부 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 보호장비의 구성을 나타낸 도면.
도 3은 복수의 소방관 사이의 통신망 연결구조를 나타낸 개념도.
도 4는 보호마스크와 보호신발의 내부 구성요소를 나타낸 블럭도.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 "위험 감지 기능을 갖는 소방관용 보호장비"(이하, '보호장비'라 함)를 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 보호장비의 구성을 나타낸 도면이며, 도 3은 복수의 소방관 사이의 통신망 연결구조를 나타낸 개념도, 도 4는 보호마스크와 보호신발의 내부 구성요소를 나타낸 블럭도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 보호장비(100)는 소방관이나 화재조사관의 안면부를 보호하는 보호마스크(110)와, 발과 하체를 보호하는 보호신발(120)로 구성된다.

보호마스크(110)는 머리에 고정시키기 위한 밴드와, 주위를 식별할 수 있도록 하는 투명창, 공기중의 유독가스를 정화하는 정화장치 등이 구비된다. 이외에도 보호마스크(110)에는 통신장비와 주변상황 감지장치 등이 더 구비될 수 있다.

보호신발(120)은 안전화나 장화 등으로 구성되며, 고온의 열기에 쉽게 녹지 않으면서 날카로운 물체에 쉽게 찢어지지 않아서 소방관의 발을 충분히 보호할 수 있는 재질로 제작된다. 또한 보호신발(120)에도 통신장비와 감지장치가 구비될 수 있으며, 보호마스크(110)에 구비된 장치와 서로 통신망을 통해 연결되어 데이터를 주고받을 수 있도록 구성된다.

소방관은 보호마스크(110)와 보호신발(120)로 이루어진 한 세트의 보호장비(100)를 착용하고, 화재현장에서 화재진압이나 원인조사 등의 임무를 수행한다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 화재진압이나 원인조사를 총괄하는 관제시스템(130)은 개별 소방관과 통신망을 통해 데이터를 주고받을 수 있으며, 소방관의 현재 위치와 상태, 건물의 위험상태 등의 정보를 실시간으로 파악할 수 있다. 이러한 정보는 소방관이 착용하고 있는 보호장비(100)로부터 직접 관제시스템(130)으로 전달된다.

보호마스크(110)에는 내부 구성요소의 동작을 제어하고, 통신신호에 포함된 정보를 변환하는 제어부(111)가 구비된다. 제어부(111)는 마이크로 프로세서로 구성되는 것이 일반적이다.

안면보호부(112)는 소방관의 머리에 고정된 상태에서 외부로부터 가해지는 위험을 차단해주는 물리적인 보호용구를 의미한다. 전술한 바와 같이, 보호용 마스크에 구비되는 고정밴드, 안면투명창, 헬멧 등이 모두 포함된다.

필터부(113)는 외부에서 유입되는 유독가스를 여과하는 필터를 의미한다.

제1통신부(114)는 외부 통신망과 연결되어 데이터를 주고받을 수 있도록 하는 통신수단으로서, 이동통신망을 활용하는 원거리 통신수단 외에도 블루투스나 와이파이(WIFI)와 같은 근거리 통신수단도 적용될 수 있다. 제어부(111)는 제1통신부(114)에 데이터를 전송하거나, 제1통신부(114)로부터 전달되는 데이터를 수신하여 보호장비(100)의 제어에 사용한다.

자이로센서(115)는 3축 위치와 회전, 가속도 등을 감지하는 감지수단이며, 보호마스크(110)의 자세와 이동방향 등을 확인하는 역할을 한다. 자이로센서(115)는 자동차나 스마트폰 등에 설치되어 속도와 가속도 등을 확인하는 일반적인 센서를 의미하며, 이에 대해서는 상세한 설명은 생략한다.

보호마스크(110)의 위치와 가속도, 이동방향 등을 확인하면, 보호마스크(110)를 쓰고 있는 소방관의 위치와 이동방향 등을 확인할 수 있으며, 이를 통해 소방관의 자세를 파악할 수 있게 된다.

자이로센서(115)가 측정한 속도와 가속도 등에 대한 데이터는 제어부(111)로 전송된다.

일반적으로 제어부(111)와 제1통신부(114)는 유선으로, 제어부(111)와 자이로센서(115)는 무선으로 연결되지만, 이러한 연결방식은 유선이나 무선 중에서 자유롭게 선택할 수 있다.

비상버튼(116)은 위급한 상황에 처한 소방관이 스스로 눌러서 경보를 울릴 수 있는 입력수단이다. 소방관이 화재진압 도중에 화염 속에 둘러쌓이거나 붕괴된 건물에 갇힌 경우에 비상버튼(116)을 스스로 누르면, 자신의 현재 위치와 센서를 통해 입력되는 주변 상황에 대한 정보가 주변의 동료 소방관의 보호장비(100) 및 관제시스템(130)으로 전송된다. 동료 소방관 및 지휘부는 이러한 정보를 이용하여 위험에 처한 소방관을 신속하게 구조할 수 있다.

마이크(117)는 보호장비(100)를 착용한 소방관의 음성을 음성신호로 변환한다. 마이크(117)는 소음이 많은 화재진압현장의 상황에서도 분명한 의사소통이 가능하도록 안면보호부(112)의 내부에 설치하는 것이 바람직하다.

이어폰(118)는 외부에서 전달되는 음성신호를 음성으로 변환하여 소방관에게 전달한다. 안면보호부(112)의 내부에 설치되는 이어폰(118)은 골전도 이어폰을 사용함으로써 시끄러운 환경에서도 정확한 음성의 인식이 가능하도록 함과 동시에, 주변의 소리를 함께 들을 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

제1전원부(119)는 보호마스크(110)의 동작을 구동하기 위한 전원을 공급하며, 충전이 가능한 배터리 등을 안면보호부(112)의 일측에 부착하거나, 소방관의 허리 등에 차는 방식으로 구성할 수 있다.

한편, 보호신발(120)에도 소방관의 상황을 파악하고, 데이터를 주고받을 수 있도록 하는 구성이 설치된다.

발보호부(121)는 장화나 신발 형태로 되어 착용자의 발과 발목, 다리 등을 물리적으로 보호하기 위한 구조를 의미한다.

제2통신부(122)는 보호신발(120)을 통해 확인되는 진동데이터를 보호마스크(110) 및 관제시스템(130), 진동데이터 서버(140)에 전달한다.

진동센서(123)는 보호신발(120)을 착용한 소방관의 발을 통해 감지되는 충격이나 진동 등을 감지한다. 소방관이 위치한 곳의 바닥의 표면으로부터 입력되는 충격이나 진동을 감지하면, 건물의 상황이나 붕괴 위험을 확인할 수 있다. 특히 낮은 주파수의 진동(100㎐ 이하)이 감지된다면, 건물 바닥이나 천장, 벽면 등이 붕괴될 가능성이 높은 것으로 볼 수 있으며, 이를 통해 소방관의 대피 등 위험 회피를 위한 경고를 보낼 수 있게 된다. 특히 보호마스크(110)에 설치된 자이로센서(115)의 데이터와 결합하면 보다 정확한 위험도 예측이 가능해진다.

제2전원부(124)는 제1전원부(119)와 동일하게 보호신발(120)에 설치된 구성품의 동작을 위한 전원을 공급한다.

보호마스크(110)에 설치된 자이로센서(115)는 소방관의 자세와 이동방향, 속도 등을 측정한다. 그리고 보호신발(120)에 설치된 진동센서(123)는 바닥을 통해 입력되는 진동을 측정한다. 진동센서(123)를 통해 낮은 주파수의 진동이 감지되고, 자이로센서(115)를 통해 소방관의 자세가 기울어지거나 상하 또는 좌우로 흔들리는 것이 감지되면, 진동데이터 서버(140) 또는 제어부(111)는 소방관이 위치한 곳의 건물이 붕괴되거나 기울어지는 것으로 판단한다. 진동센서(123)의 측정 데이터는 제2통신부(122)가 제1통신부(114)에 전달한다. 제어부(111)는 위험 상황을 이어폰(118)을 통해 소방관에게 음성으로 전달한다. 그리고 제1통신부(114)를 통해 관제시스템(130)에 건물 붕괴 위험을 알려준다.

또한, 일정한 거리 안에 있는 다른 소방관이나, 같은 화재진압에 투입된 다른 소방관이 착용한 보호장비(100)에도 동시에 위험 경보를 전달함으로써 소방관 전체가 함께 위험에 대처할 수 있다.

진동데이터 서버(140) 또는 제어부(111)는 자이로센서(115)를 통해 일정 정도 이상의 기울어짐을 확인하고, 진동센서(123)를 통해 특정 주파수의 진동이 특정 크기 이상으로 확인되었을 때, 건물의 붕괴 위험으로 간주하여 경보를 전송할 수 있다. 건물의 붕괴 위험으로 판단하기 위한 기울어짐과 운동, 바닥 진동 등에 대한 수치는 달라질 수 있다.

건물의 붕괴 위험을 예측할 수 있는 진동의 주파수, 크기, 주기는 건물의 구조나 크기, 높이(층)에 따라 달라 진다.

진동데이터 서버(140)는 제어부(111)와는 별개로 진동 데이터를 분석, 수집, 처리 및 데이터 베이스화하는 장치이다. 제어부(111)는 진동데이터 서버(140)와 유선 및 무선으로 통신이 가능하며, 건물 붕괴에 관련된 진동 데이터를 전송하거나 전송받을 수 있다.

또한 제어부(111)는 임무 중에 얻은 진동 데이터를 진동데이터 서버(140)에 전송하는 기능이 있다.

제어부(111)는 주기적으로 또는 비주기적으로 진동데이터 서버(140)와 통신하여 실시간으로 건물의 진동 데이터를 전송하거나, 전송한 데이터에 대한 분석 결과를 진동데이터 서버(140)로부터 수신하여 실시간 진동 데이터를 처리한다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 보호장비 110 : 보호마스크
120 : 보호신발 130 : 관제시스템
140 : 진동데이터 서버

Claims (4)

1. 소방관의 안전을 위한 보호장비를 이용하여 화재 진압 현장이 되는 건물의 붕괴의 위험을 예측하고, 위험 발생사실과 소방관의 위치를 알려줄 수 있도록 하는 소방관용 보호장비로서,
   상기 소방관의 안면을 보호하는 보호마스크(110)와;
   상기 소방관의 발과 발목을 보호하는 보호신발(120);을 포함하며,
   상기 보호마스크(110)와 상기 보호신발(120)은 상기 소방관의 위치와 자세, 이동속도, 가속도, 상기 건물에서 발생하는 진동을 감지하여 건물 붕괴 위험을 예측하는 것으로서,
   상기 보호마스크(110)는
   내부 구성요소의 동작을 제어하고, 통신신호에 포함된 정보를 변환하는 제어부(111)와;
   상기 소방관의 머리에 고정된 상태에서 외부로부터 가해지는 위험을 차단해주는 물리적인 보호용구인 안면보호부(112)와;
   외부에서 상기 보호마스크(110)의 내부로 유입되는 유독가스를 여과하는 필터부(113)와;
   외부 통신망과 연결되어 데이터를 주고받을 수 있도록 하는 통신수단으로서, 블루투스나 와이파이(WIFI)와 같은 근거리 통신수단이 적용되는 제1통신부(114)와;
   상기 보호마스크(110)의 위치와 회전, 가속도를 감지하여 상기 제어부(111)에 데이터를 전송하는 자이로센서(115)와;
   상기 소방관의 음성을 음성신호로 변환하여 상기 제어부(111)에 전송하는 마이크(117)와;
   상기 제1통신부(114)를 통해 입력된 음성신호를 음성으로 변환하여 상기 소방관에게 전달하는 이어폰(118);을 포함하며,
   상기 보호신발(120)은
   착용자의 발과 발목을 물리적으로 보호하는 발보호부(121)와;
   상기 보호신발(120)을 통해 확인되는 소방관의 상태를 상기 보호마스크(110), 관제시스템(130), 진동데이터 서버(140)에 전달하는 제2통신부(122)와;
   상기 보호신발(120)을 착용한 소방관의 발을 통해 감지되는 바닥 표면으로부터의 충격이나 100㎐ 이하의 진동을 감지하는 진동센서(123);를 포함하며,
   상기 보호마스크(110) 및 상기 보호신발(120)과 분리되어 설치되는 진동데이터 서버(140)는 상기 자이로센서(115)에서 감지되는 상기 보호마스크(110)의 위치와 자세, 이동속도, 가속도의 데이터와, 상기 진동센서(123)에서 감지되는 진동을 결합하여 화재 진압 현장의 건물의 붕괴 위험을 예측하고,
   상기 관제시스템(130)은 상기 진동데이터 서버(140)의 예측 결과에 따라 건물 붕괴 위험지역에 있는 상기 소방관에게 위험 경보를 보내며, 위험지역에 있는 소방관으로부터 일정한 거리 안에 있는 다른 소방관의 보호장비에도 동시에 위험 경보를 보내는 것을 특징으로 하는, 위험 감지 기능을 갖는 소방관용 보호장비.
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