KR102474950B1 - 화재경보 및 공기순환장치 - Google Patents

화재경보 및 공기순환장치 Download PDF

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Abstract

화재경보 및 공기순환장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 화재경보 및 공기순환장치는, 감시 영역을 촬영하여 영상 정보를 취득하는 촬영부, 실내공기를 흡입하여 외부로 배출하는 배기팬, 외부에서 공급되는 상용 전원을 센싱하여 상기 상용 전원의 상태에 따라 배터리 또는 부하에 전원을 공급하는 전원 공급부 및 상기 감시 영역을 촬영한 영상 정보에서 연기를 검출하고, 상기 연기가 검출된 상태에서 연기량이 기 설정된 임계값을 초과하면 상기 배기팬을 구동시키는 제어신호를 생성하는 제어부를 포함한다.

Description

화재경보 및 공기순환장치{FIRE ALARM AND AIR CIRCULATION APPRATUS}
본 발명은 화재경보 및 공기순환장치에 관한 것으로, 화재로 인한 전원 차단시에도 정상적인 동작이 가능하고 화재 발생 여부를 사전에 감지하여 능동적인 대처가 가능한 화재경보 및 공기순환 장치에 관한 것이다.
건물 내 화재 발생시 재실자에게 가장 위협적인 요인중의 하나는 건축 자재 등의 연소로 인한 유독가스의 발생이다. 유독가스는 실내 가시거리를 저하시켜 원활한 대피를 방해할 뿐만 아니라 재실자의 호흡을 불가능하게 하여 인명피해를 증가시키는 주요인으로 작용한다.
이에, 건물 내 화재 발생시 다양한 수단으로 이를 감지하여 화재경보를 발생하고 강제 환기 장치를 가동시켜 유독가스를 외부로 배출할 수 있는 화재경보 및 공기순환장치의 설치가 의무화되고 있는 추세이다.
그러나, 기존의 화재경보 및 공기순환장치의 경우 건물의 상용전원에 연결되어 동작하는바 화재로 인해 전원이 차단되는 경우 정상적인 동작이 어려운 경우가 발생할 수 있다는 문제점이 있었다.
또한, 온도 센서 또는 연기 감지 센서를 통해 화재발생 여부를 감지하는바 이미 화재가 발생되어 실내 연소가 어느정도 진행된 이후에야 비로서 경보장치 및 공기순환장치가 가동되는바 능동적인 대처가 어렵다는 문제점이 있었다.
이에, 상술한 문제점을 해결할 수 있는 새로운 형재의 화재감지 및 공기순환장치에 대한 필요성이 대두되었다.
한국등록특허 10-0991361호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 화재 발생으로 인해 전원이 차단된 경우라도 원활하게 동작할 수 있는 화재감지 및 공기순환장치를 제공하는데 있다.
또한, 화재 발생 여부를 사전에 감지하여 능동적인 대처가 가능한 화재감지 및 공기순환장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 화재경보 및 공기순환 장치는, 감시 영역을 촬영하여 영상 정보를 취득하는 촬영부, 실내공기를 흡입하여 외부로 배출하는 배기팬, 외부에서 공급되는 상용 전원을 센싱하여 상기 상용 전원의 상태에 따라 배터리 또는 부하에 전원을 공급하는 전원 공급부 및 상기 감시 영역을 촬영한 영상 정보에서 연기를 검출하고, 상기 연기가 검출된 상태에서 연기량이 기 설정된 임계값을 초과하면 상기 배기팬을 구동시키는 제어신호를 생성하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전원 공급부는, 일단이 상용 전원과 연결되고 타단이 컨버터 또는 바이패스와 연결되는 제1 스위칭부, 상기 바이패스에 구비되는 제2 스위칭부, 상기 상용 전원에서 공급된 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 컨버터 ,상기 상용 전원에서 공급된 전력을 저장하는 배터리, 상기 상용 전원 또는 상기 컨버터에서 공급된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터 및 상기 상용 전원의 상태 및 상기 배터리의 잔여 용량을 센싱하는 센싱부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 상용 전원이 정상 상태이면, 상기 바이패스에 구비된 상기 제2 스위칭부가 턴-온되어 상기 상용 전원이 바이패스를 통해 부하에 전원을 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 상용 전원이 정상 상태이고 상기 배터리의 잔여 용량이 기 설정된 임계값 이하이면, 상기 제1 스위칭부는 상기 컨버터측으로 절체되어 상기 상용 전원에서 공급된 전원으로 상기 배터리를 충전하고 상기 인버터를 통해 부하에 전원을 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 상용 전원에 장애 발생하면, 상기 제1 스위치가 턴-오프되어 상기 배터리가 상기 인버터를 통해 부하에 전원을 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 영상 정보에서 연기 영상과 배경 영상간의 차영상을 산출하여 상기 영상 정보 내에서 움직이는 객체를 검출하고, 움직임이 검출된 객체들의 누적 움직임 정보를 수치화하여 상기 수치화된 누적 움직임 정보의 값이 기 설정된 임계값 이하인 객체를 연기라고 인식할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 하기의 수학식으로 표시되는 움직이는 객체들을 나타내는 픽셀들의 개수를 카운팅하여, 상기 누적 움직임 정보를 수치화할 수 있다.
Figure 112020143824053-pat00001
여기에서, Imhi(x,y)는 누적 움직임 정보를 의미하고, Ad'k(x,y)는 이진화된 차영상 이미지의 픽셀이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 감시 영역을 촬영한 촬영 영상에서 배경 영상을 추출하고, 배경 영상과 연기 영상에서 에지 영역을 검출하여 상기 에지 영역에서 에지 강도로 상기 촬영 영상에서 연기량을 수치화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 하기의 화학식으로 상기 촬영 영상의 에지 영역에서 픽셀들의 에지 강도를 수치화하고, 상기 에지 강도의 총합이 기 설정된 임계값 이하인 경우 연기량이 기 설정된 임계값을 초과하는 것으로 판단하여 화재가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
Figure 112020143824053-pat00002
여기에서, visk는 수치화된 연기량, smk는 픽셀 k의 연기 영상에서의 에지 강도, bmk는 픽셀 k의 배경 영상에서의 에지 강도이다.
상술한 화재경보 및 공기순환 장치에 따르면 화재로 인해 외부 전원이 차단된 경우라도 정상적인 전원 공급이 가능하게 할 수 있다는 효과를 달성할 수 있다.
또한, 화재 발생 초기 화재 발생 여부를 조기에 감지하여 능동적인 대처가 가능하게 할 수 있다는 효과를 달성할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화재감지 및 공기순환장치를 설명하기 위한 기능 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급부의 세부 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 감시 영역을 촬영한 영상으로 화재 발생을 사전에 감지하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 감시 영역을 촬영한 영상에서 연기를 감지하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 영상 기반으로 발생된 연기량을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 화재 감지 시스템을 설명하기 위한 시스템도이다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.
그리고, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 동일 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 명칭 및 동일부호를 사용할 뿐 실질적으론 종래기술의 구성요소와 완전히 동일하지 않음을 미리 밝힌다.
또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화재감지 및 공기순환장치를 설명하기 위한 기능 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 화재감지 및 공기순환장치(100)는 촬영부(110), 배기팬(130), 전원 공급부(150) 및 제어부(170)를 포함한다.
촬영부(110)는 감시 영역에 대한 영상 정보를 취득한다. 촬영부(110)는 화재 발생의 우려가 있는 영역에 설치된다. 예를 들어, 촬영부(110)는 조리 및 가열기구가 설치된 영역이나 발화물질이 보관된 장소의 영상 정보를 취득할 수 있는 곳에 설치될 수 있다.
배기팬(130)은 실내공기를 흡입하여 외부로 배출한다. 배기팬(130)은 화재가 발생하여 연기와 유독가스가 발생한 경우 이를 강제로 흡입하여 외부로 빠르게 배출한다. 이를 위해, 배기팬(130)은 실내공기 배출경로 상에 설치될 수 있다.
전원 공급부(150)는 외부에서 공급되는 상용 전원을 센싱하여 상용 전원의 상태에 따라 배터리 또는 부하에 전원을 공급한다. 화재 발생으로 인해 외부에서 공급되는 전원이 차단되는 경우라도 원활하게 전원을 공급하기 위해 스위칭부를 제어하여 배터리가 전원을 공급하도록 하는 것이다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급부(150)는 상용 전원의 상태를 센싱하는 센싱부 및 스위칭부를 포함할 수 있다. 전원 공급부(150)의 세부적인 구조는 도 2에서 상세하게 설명하도록 한다.
제어부(170)는 촬영부에서 수신된 감시 영역의 영상에서 연기를 검출하고, 검출된 연기량이 기 설정된 임계값을 초과하는 경우 배기팬(130)을 구동시킨다.
감시 영역이 조리 및 가열기구가 설치된 영역인 경우, 화재가 발생하지 않은 경우라도 가열기구 등의 사용에 의해 연기가 발생할 수 있으므로 오작동을 방지하기 위해 연기가 검출되고, 검출된 연기의 양이 기 설정된 임계값을 초과한 경우에만 화재가 발생한 것으로 인식하여 배기팬(130)을 구동시키는 것이다.
상술한 영상 또는 이미지 기반으로 화재 발생 여부를 감지하면 기존의 온도 센서 또는 연기 센서를 이용한 방식에 비해 화재 발생 초기에 화재 발생을 감지하여 능동적인 대처를 할 수 있게 된다는 효과를 달성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급부의 세부 구조를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전원 공급부(150)는 제1 스위칭부(151), 제2 스위칭부(152), 컨버터(153), 인버터(154), 배터리(155), 센싱부(156) 및 바이패스(157)를 포함한다.
제1 스위칭부(151)는 일단이 상용 전원과 연결되고 타단이 컨버터 또는 바이패스와 연결되고, 제2 스위칭부(152)는 바이패스(157)에 구비된다.
컨버터(153)는 상용 전원에서 공급된 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 인버터(154) 또는 배터리(155)에 공급하고, 배터리(155)는 컨버터(153)에서 공급된 전력을 저장한다.
인버터(154)는 상용 전원 또는 컨버터(153)에서 공급된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 부하에 공급한다. 여기에서 부하는, 화재경보 및 공기순환장치(100)를 구성하는 촬영부(110), 배기팬(130) 및 제어부(170)를 의미한다.
센싱부(156)는 상용 전원의 상태 및 배터리(155)의 잔여 용량을 센싱하고 그 결과에 따라 제1 스위칭부(151) 및 제2 스위칭부(152)를 제어한다.
상용 전원이 정상 상태인 경우, 제1 스위칭부(151)는 바이패스(157)와 절체되고 제2 스위칭부(152)는 턴-온 된다. 따라서, 바이패스(157)의 타단에 연결된 촬영부(110), 배기팬(130) 및 제어부(170)는 상용 전원을 통해 전원을 공급받는다.
상용 전원이 정상 상태이고, 배터리(155)의 잔여 용량이 기 설정된 임계값 이하인 경우 제1 스위칭부(151)는 컨버터(153)측으로 절체된다. 상용 전원에서 공급된 전원은 컨버터(153)를 통해 직류 전원으로 전환된 후 배터리(155)를 충전한다. 동시에, 인버터(154)를 통해 촬영부(110), 배기팬(130) 및 제어부(170)에 전원을 공급한다.
화재가 발생되어 상용 전원에 장애가 발생된 경우, 제1 스위치(151)는 턴-오프되고, 배터리(155)에 저장된 전원이 인버터(154)를 통해 촬영부(110), 배기팬(130) 및 제어부(170)에 전원에 공급된다.
상술한 바와 같이, 상용 전원의 상태에 따라 제1 스위칭부(151) 및 제2 스위칭부(152)를 제어하면 화재 발생에 의해 상용 전원에 장애가 발생된 경우라도 촬영부(110), 배기팬(130) 및 제어부(170)에 안정적인 전원을 공급할 수 있게 된다는 효과를 달성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 감시 영역을 촬영한 영상으로 화재 발생을 사전에 감지하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(170)는 감시 영역을 촬영한 영상 정보를 촬영부(110)로부터 수신하여, 해당 영상에서 연기 발생 여부 및 발생된 연기량에 따라 화재가 발생한 것으로 판단한 후, 화재가 발생된 경우로 판단된 경우 배기팬(130)을 구동할 수 있다.
이를 위해, 제어부(170)는 촬영부(110)로부터 감시 영역을 촬영한 영상 정보를 수신한다(S310). 이후, 제어부(170)는 감시 영역에의 연기 발생 여부를 감지한다(S320).
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(170)는 영상에서 연기를 검출하기 위해 연기 영상과 배경 영상간의 차영상을 산출하여, 영상 내에서 움직이는 모든 객체를 검출한다.
움직이는 모든 객체에는 연기가 포함될 수 있으나, 연기가 아닌 사람 등이 포함될 수 있다. 이를 위해, 움직임이 검출된 객체들의 누적 움직임 정보를 산출한다. 여기에서, 누적 움직임 정보는 움직이는 객체를 표시하는 픽셀들의 집합을 의미한다.
움직이는 객체를 표시하는 픽셀들의 집합의 크기가 임계값을 초과하는 경우, 즉, 움직임이 큰 객체들은 연기가 아닌 것으로 판단하여 연기 후보에서 제외한다. 상술한 방법을 통해 촬영 영상에서의 연기를 검출하면 영상 내에서의 연기를 보다 정확하게 검출할 수 있게 된다는 효과를 달성할 수 있다.
인접 프레임간의 차영상 및 누적 움직임 정보를 이용하여 연기를 검출하는 방법은 도 4에서 보다 상세하게 설명하도록 한다.
촬영 영상에서 연기가 감지된 경우, 연기량이 기 설정된 임계값을 초과하는지 여부를 판단한다(S330). 화재 발생이 아닌 경우라도 조리 기구 등의 통상적인 사용과정에서도 연기가 발생할 수 있으므로, 발생된 연기량이 임계값을 초과하는 경우에만 화재가 발생한 것으로 인식하기 위해서이다.
이후, 연기량이 기 설정된 임계값을 초과하는 경우라고 판단된 경우 배기팬(130) 구동신호를 생성하여 화재로 인해 발생된 가스를 강제로 흡입하여 외부로 배출한다(S340).
이하에서는, 감시 영역을 촬영한 영상을 기초로 연기를 감지하고, 발생된 연기량을 측정하는 방법에 대해 상세하게 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 감시 영역을 촬영한 영상에서 연기를 감지하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
감시 영역을 촬영한 영상에서 연기를 감지하기 위해 먼저, 연기 영상과 배경 영상간의 차영상을 구한다(S410). 여기에서, 연기 영상은 전경과 배경이 모두 포함된 입력 영상을 의미한다. 다만, 단순히 계산된 차영상에는 다수의 노이즈가 포함되어 있는바 필터링을 통한 노이즈 제거 후 이진화 이미지를 얻어낸다(S420).
이를 수식으로 나타내면 다음과 같다.
Figure 112020143824053-pat00003
상기 수학식 1에서, IN(x,y)는 N번째 연기 영상을 의미하고 T(x,y)는 배경 영상을 의미한다.
Figure 112020143824053-pat00004
또한, 상기 수학식 2에서 DS(x,y)는 변환된 이진화 이미지를 의미한다.
상술한 과정을 통해 연기 영상과 배경 영상의 차영상의 이진화 이미지를 얻어내면, 촬영 영상 내에서 움직이는 모든 객체를 검출할 수 있다. 이진화된 차영상에서 움직이지 않는 배경은 제거되고 움직임이 있는 객체만 남게 되기 때문이다.
이후, 움직임이 검출된 객체들의 누적 움직임 정보를 산출하고 움직이는 객체를 표시하는 픽셀들의 집합의 크기가 임계값을 초과하는 객체는 연기 후보에서 제외하고, 픽셀들의 집합의 크기가 임계값 이하인 객체를 연기인 것으로 판단한다
이진화된 차영상에서 누적 움직임 정보는 다음과 같은 수식으로 산출될 수 있다.
Figure 112020143824053-pat00005
여기에서, Imhi(x,y)는 누적 움직임 정보를 의미하고, Ad'k(x,y)는 이진화된 차영상 이미지의 픽셀을 의미한다.
상기 수학식 3으로 산출된 Imhi(x,y)는 움직이는 객체를 나타내는 백색의 픽셀들을 의미하는데, 이 픽셀들의 개수를 카운팅하면 움직이는 객체의 누적 움직임 정보를 수치화할 수 있다.
이후, 수치화된 누적 움직임 정보의 값이 기 설정된 임계값 이하인 객체는 연기라고 인식하고, 임계값을 초과하는 해당 객체는 연기가 아닌 사람 등인 것으로 판단하여 제외한다(S440).
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 영상 기반으로 발생된 연기량을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(170)는 감시 영역을 촬영한 화면에서 연기가 감시된 상태에서, 연기량이 기 설정된 임계값을 초과하는 경우에만 화재가 발생한 것으로 인식할 수 있다.
화재로 인한 연기량이 많이질수록 영상 내에서의 가시도가 저하되는바, 연기의 밀도가 높아질수록 배경 영상에 존재하는 특징들의 강도가 약해지게 된다. 여기에서, 배경 영상에 존재하는 특징이 에지인 경우, 특징들의 강도가 약해진다는 것의 의미는 객체의 경계선인 에지가 불명확해진다는 것을 의미한다.
이러한 가정하에 배경 영상에 존재하는 특징의 강도와 같은 영역에서 연기 영상에 존재하는 특징인 에지의 강도를 비교 분석하여 연기의 밀도로 인한 영상의 가시도를 계산할 수 있다.
여기에서, 배경 영상은 촬영부(110)에서 촬영된 영상에 대한 전경 및 배경 분리를 통해 획득한 후 전경을 제거한 영상을 의미하고 연기 영상은 연기를 포함한 전경과 배경이 포함된 전체 촬영 영상을 의미한다.
상술한 방법으로 인기량을 측정하기 위해 제어부(170)는 촬영 영상에서 배경 영상을 추출한다(S510). 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(170)는 GMM(Gaussian Mixture Model)을 이용한 배경 추출 방법으로 배경 영상을 추출할 수 있다.
이후, 배경 영상과 연기 영상에서의 에지 영역을 검출한다(S520). 에지 영역을 검출하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(170)는 sobel 필터, prewitt 필터 Robert 및 Robert edge 필터 중 하나의 필터를 적용할 수 있다. 이후, 배경 영상과 연기 영상에서의 검출된 에지 영역의 픽셀들의 에지 강도를 수치화한다(S530).
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(170)는 다음과 같은 수식을 통해 에지 영역에서 픽셀들의 에지 강도를 수치화할 수 있다.
Figure 112020143824053-pat00006
여기에서, visk는 수치화된 연기량, smk는 픽셀 k의 연기 영상에서의 에지 강도, bmk는 픽셀 k의 배경 영상에서의 에지 강도이다.
이후, 수치화된 에지 영역에서 픽셀들의 에지 강도를 합산하여, 에지 강도의 총합이 기 설정된 임계값 이하인 경우 연기량이 기 설정된 임계값을 초과하는 것으로 판단하여 화재가 발생한 것으로 판단한다.(S540).
화재 발생으로 인해 다량의 연기가 발생되어 가시성이 줄어들면, 에지 영역에서의 에지 강도가 저하되므로, 수치화된 에지 강도의 총합이 임계값 이하의 값을 가지게 되는바 상기 조건하에서 화재가 발생한 것으로 판단하는 것이다.
상술한 바와 같이 영상 기반으로 연기량을 측정하여 화재 발생 여부를 감지하면, 실생활에서 발생하는 연기와 실제 화재 발생으로 인한 연기 발생을 구분하여 오작동없이 화재 발생에 능동적으로 대처할 수 있다는 효과를 달성할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 화재 감지 시스템을 설명하기 위한 시스템도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 화재 감지 시스템은 도 1 내지 도 5에서 설명한 화재감지 및 공기순환장치(100), 관리 서버(200) 및 사용자 단말 장치(300)를 포함한다.
도 6에서는 설명의 편의를 위하여 각각 1개의 화재감지 및 공기순환장치(100), 관리 서버(200) 및 사용자 단말 장치(300)가 상호 연결되어 있는 것으로 도시하였으나 실제로든 다수의 장치들이 허브앤스포크 방식 또는 풀메쉬 구성의 토폴로지로 네트워크를 구성하여 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 화재감지 및 공기순환장치(100)는 측정된 로우 데이터(raw data) 및 로그 데이터를 관리 서버(200)에 전송한다. 여기에서 로우 데이터(raw data)란 촬영부를 이용하여 촬영한 감시 영역의 영상, 센싱부를 통해 센싱한 상용 전원 또는 화재감지 및 공기순환장치(100)의 상태 데이터일 수 있다.
또한, 로그 데이터는 화재감지 및 공기순환장치(100) 동작 중에 발생된 각종 데이터 및 특정 이벤트가 발생되었을 때 생성된 데이터를 시계열적으로 누적한 데이터를 의미한다. 로그 데이터는 차후 화재감지 및 공기순환장치(100)의 고장 발생 여부 또는 고장 발생 원인을 분석하는데 사용될 수 있다.
또는 상술한 로우 데이터 및 로그 데이터는 사용자가 사용하는 사용자 단말 장치(300)에 직접 전송될 수도 있다.
관리 서버(200)는 화재감지 및 공기순환장치(100)로부터 수신된 데이터를 누적하여 저장하고 이를 분석하여 화재발생 여부 또는 기기 고장 발생 여부를 사전에 예측한다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 관리 서버(200)는 로우 데이터 및 로그 데이터 중 적어도 하나를 다양한 방식으로 학습한 다양한 종류의 인공신경망을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 학습된 인공신경망은 RNN의 Many-to-One 모델을 사용할 수 있다.
상기 RNN의 Many-to-One 모델은, 이존 데이터에 의한 결과가 다음 데이터를 처리하는 데에 영향을 미치는 순환신경망(RNN)에서, 복수의 레이어 쌓아(Stacked) 어느 하나의 출력값을 도출하는 모델일 수 있다.
본 발명의 기 학습된 인공신경망은, 상기 RNN의 Many-to-One 모델을 사용하여, 노이즈를 효과적으로 제거하고, stacking된 결과에 대하여 정확도를 향상시킬 수 있다.
여기서, 본 발명의 기 학습된 인공신경망은, Stacking이 다중화되고, 다수 회차에 걸쳐 반복 진행이 될수록 결과에 대해 장기의존성이 발생되는 문제와, 그래디언트 소실(Vanishing Gradient)(기울기 값이 차차 낮아지다가 없어지는 현상)이 발생하는 기존의 RNN의 단점을 보완하기 위해, GRU(Gated Recurrent Units)을 사용할 수 있다.
즉, 본 발명의 기 학습된 인공신경망은, 상기 RNN에서, Reset Gate를 통해 그래디언트 소실(Vanishing Gradient)을 방지하기 위한 GRU(Gated Recurrent Units)을 이용할 수 있다.
이를 통해, 본 발명의 기 학습된 인공신경망은, 가중치 증대를 낮추어 학습의 신뢰성을 보완할 수 있다.
다만, 관리 서버(200)에 포함된 인공신경망 및 데이터 학습 방법은 이에 한정되지 않으며 다른 형태의 인공신경망 및 데이터 학습 방법이 사용될 수 있음은 물론이다.
빅데이터 및 인공신경망으로 화재 발생 여부를 사전에 감지하거나, 화재감지 및 공기순환장치(100)의 고장 여부가 예측되면 관리 서버(200)는 이를 사용자 단말 장치(200)에 전송한다.
또는, 화재 발생이 예측된 경우 이를 외부 네트워크로 전송하여 방서에게 관련 사실을 전송할 수도 있다.
한편, 사용자 단말 장치(200)에는 사용자에게 화재 발생 또는 기기 고장 여부를 알릴 수 있는 전용 애플리케이션이 설치되어 있을 수 있다. 또한, 사용자 단말 장치(200)는 화재감지 및 공기순환장치(100)와도 네트워크를 통해 직접 연결될 수 있는바 제어 신호를 전송할 수도 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

Claims (9)

  1. 감시 영역을 촬영하여 영상 정보를 취득하는 촬영부;
    실내공기를 흡입하여 외부로 배출하는 배기팬;
    외부에서 공급되는 상용 전원을 센싱하여 상기 상용 전원의 상태에 따라 배터리 또는 부하에 전원을 공급하는 전원 공급부; 및
    상기 감시 영역을 촬영한 영상 정보에서 연기를 검출하고, 상기 연기가 검출된 상태에서 연기량이 기 설정된 임계값을 초과하면 상기 배기팬을 구동시키는 제어신호를 생성하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는,
    상기 영상 정보의 N번째 연기 영상과 배경 영상간의 차영상을 산출하고, 상기 차영상을 이진화하여 촬영 영상 내에서 움직이는 모든 객체를 검출하고,
    움직임이 검출된 객체들의 누적 움직임 정보를 수치화하여 상기 수치화된 누적 움직임 정보의 값이 기 설정된 임계값 이하인 객체를 연기라고 인식하고,
    하기의 수학식으로 표시되는 움직이는 객체들을 나타내는 픽셀들의 개수를 카운팅하여, 상기 누적 움직임 정보를 수치화하는 화재경보 및 공기순환장치.
    Figure 112022089709034-pat00015

    여기에서, Imhi(x,y)는 누적 움직임 정보를 의미하고, Ad'k(x,y)는 이진화된 차영상 이미지의 픽셀이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전원 공급부는
    일단이 상용 전원과 연결되고 타단이 컨버터 또는 바이패스와 연결되는 제1 스위칭부;
    상기 바이패스에 구비되는 제2 스위칭부;
    상기 상용 전원에서 공급된 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 컨버터;
    상기 상용 전원에서 공급된 전력을 저장하는 배터리;
    상기 상용 전원 또는 상기 컨버터에서 공급된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터; 및
    상기 상용 전원의 상태 및 상기 배터리의 잔여 용량을 센싱하는 센싱부를 포함하는 화재경보 및 공기순환장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상용 전원이 정상 상태이면, 상기 바이패스에 구비된 상기 제2 스위칭부가 턴-온되어 상기 상용 전원이 바이패스를 통해 부하에 전원을 공급하는 화재경보 및 공기순환장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 상용 전원이 정상 상태이고 상기 배터리의 잔여 용량이 기 설정된 임계값 이하이면, 상기 제1 스위칭부는 상기 컨버터 측으로 절체되어 상기 상용 전원에서 공급된 전원으로 상기 배터리를 충전하고 상기 인버터를 통해 부하에 전원을 공급하는 화재경보 및 공기순환장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 상용 전원에 장애 발생하면, 상기 제1 스위칭부가 턴-오프되어 상기 배터리가 상기 인버터를 통해 부하에 전원을 공급하는 화재경보 및 공기순환장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 감시 영역을 촬영하여 영상 정보를 취득하는 촬영부;
    실내공기를 흡입하여 외부로 배출하는 배기팬;
    외부에서 공급되는 상용 전원을 센싱하여 상기 상용 전원의 상태에 따라 배터리 또는 부하에 전원을 공급하는 전원 공급부; 및
    상기 감시 영역을 촬영한 영상 정보에서 연기를 검출하고, 상기 연기가 검출된 상태에서 연기량이 기 설정된 임계값을 초과하면 상기 배기팬을 구동시키는 제어신호를 생성하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는,
    상기 영상 정보에서 연기 영상과 배경 영상간의 차영상을 산출하여 상기 영상 정보 내에서 움직이는 객체를 검출하고, 움직임이 검출된 객체들의 누적 움직임 정보를 수치화하여 상기 수치화된 누적 움직임 정보의 값이 기 설정된 임계값 이하인 객체를 연기라고 인식하고,
    상기 감시 영역을 촬영한 촬영 영상에서 배경 영상을 추출하고, 배경 영상과 연기 영상에서 에지 영역을 검출하여 상기 에지 영역에서 에지 강도로 상기 촬영 영상에서 연기량을 수치화하는 화재경보 및 공기순환장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    하기의 수학식으로 상기 촬영 영상의 에지 영역에서 픽셀들의 에지 강도를 수치화하고, 상기 에지 강도의 총합이 기 설정된 임계값 이하인 경우 연기량이 기 설정된 임계값을 초과하는 것으로 판단하여 화재가 발생한 것으로 판단하는 화재경보 및 공기순환장치.
    Figure 112022502514915-pat00008

    여기에서, visk는 수치화된 연기량, smk는 픽셀 k의 연기 영상에서의 에지 강도, bmk는 픽셀 k의 배경 영상에서의 에지 강도이다.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3123378B2 (ja) 1994-12-15 2001-01-09 ジェイエスアール株式会社 水系感圧接着剤
JP2005115796A (ja) 2003-10-10 2005-04-28 Nohmi Bosai Ltd 防災総合システム
KR101113418B1 (ko) * 2011-11-30 2012-02-15 주식회사 신영정보기술 화재 감시기능을 갖는 건물용 자동 제어시스템의 제어방법
KR101224494B1 (ko) 2012-05-29 2013-01-21 (주)에이치엠씨 촬영 대상의 명도 및 채도 변화에 강건한 영상 기반 연기 검출 방법
KR101684374B1 (ko) 2016-05-18 2016-12-08 (주)한동엔지니어링 공동주택의 화재감시기능을 갖춘 소방통합관리 시스템

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060041555A (ko) * 2004-11-09 2006-05-12 한국서부발전 주식회사 화력발전소 화재발생 감지 및 경보 시스템
KR100659781B1 (ko) * 2005-12-31 2006-12-20 주식회사 센텍 씨씨디 영상에서의 연기 검출방법 및 장치
JP3123378U (ja) * 2006-04-28 2006-07-20 有限会社ラーク空調 防災システム
KR100991361B1 (ko) 2010-03-22 2010-11-02 주식회사 청수이앤에스 화재경보기능 및 가스누설차단기능을 갖는 공기환기순환장치
KR20170114632A (ko) * 2016-04-05 2017-10-16 한남대학교 산학협력단 건축물의 화재 안전 데이터 베이스 구축 방법
KR102142983B1 (ko) * 2019-01-10 2020-08-10 충북대학교 산학협력단 Ups를 이용한 수용가 부하 관리 시스템

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3123378B2 (ja) 1994-12-15 2001-01-09 ジェイエスアール株式会社 水系感圧接着剤
JP2005115796A (ja) 2003-10-10 2005-04-28 Nohmi Bosai Ltd 防災総合システム
KR101113418B1 (ko) * 2011-11-30 2012-02-15 주식회사 신영정보기술 화재 감시기능을 갖는 건물용 자동 제어시스템의 제어방법
KR101224494B1 (ko) 2012-05-29 2013-01-21 (주)에이치엠씨 촬영 대상의 명도 및 채도 변화에 강건한 영상 기반 연기 검출 방법
KR101684374B1 (ko) 2016-05-18 2016-12-08 (주)한동엔지니어링 공동주택의 화재감시기능을 갖춘 소방통합관리 시스템

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