KR20210148630A - 복수의 주파수 성분을 갖는 교류전류를 생성하는 주소형 화재감지기 및 이를 포함하는 화재감지시스템 - Google Patents

복수의 주파수 성분을 갖는 교류전류를 생성하는 주소형 화재감지기 및 이를 포함하는 화재감지시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20210148630A
KR20210148630A KR1020200065720A KR20200065720A KR20210148630A KR 20210148630 A KR20210148630 A KR 20210148630A KR 1020200065720 A KR1020200065720 A KR 1020200065720A KR 20200065720 A KR20200065720 A KR 20200065720A KR 20210148630 A KR20210148630 A KR 20210148630A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
voltage
value
address
fire
fire detection
Prior art date
Application number
KR1020200065720A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102361512B1 (ko
Inventor
채석
신수용
Original Assignee
금오공과대학교 산학협력단
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 금오공과대학교 산학협력단 filed Critical 금오공과대학교 산학협력단
Priority to KR1020200065720A priority Critical patent/KR102361512B1/ko
Publication of KR20210148630A publication Critical patent/KR20210148630A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102361512B1 publication Critical patent/KR102361512B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G08B25/018—Sensor coding by detecting magnitude of an electrical parameter, e.g. resistance
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12—Analogue/digital converters
    • H03M1/34—Analogue value compared with reference values

Landscapes

  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Fire Alarms (AREA)

Abstract

복수의 주파수 성분을 갖는 교류전류를 생성하는 주소형 화재감지기는 복수의 스위치 각각의 전기적인 연결상태에 대응하는 주소 코드값을 생성하는 주소 설정부와, 주소 코드값에 1대 다로 대응하는 복수의 주파수 신호 및 화재 감지센서의 출력값에 동작확인전압을 부가하여 출력하는 마이크로프로세서와, 주소 코드값에 1대 다로 대응하는 복수의 주파수 성분을 갖는 교류전압을 출력하되 화재 감지센서의 출력값에 동작확인전압을 부가한 값을 교류전압의 진폭에 반영되도록 출력하는 전압 주파수 변환부와, 교류전압의 전압레벨에 대응하는 전류를 전원라인으로 구동하는 전압전류 변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

복수의 주파수 성분을 갖는 교류전류를 생성하는 주소형 화재감지기 및 이를 포함하는 화재감지시스템{An address type fire detection device that generates AC current with multiple frequency components AND a fire detection system including the same}
본 발명은 화재감지장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 복수의 주파수 성분을 갖는 교류전류를 생성하여 노이즈에 둔감한 주소형 화재감지기 및 이를 포함하는 화재감지시스템에 관한 것이다.
한국등록특허 제10-1811402호는 디지털 아날로그 변환부로 제어되는 전압제어 전류원을 이용한 주소형 화재감지장치 및 이를 포함하는 화재탐지 시스템이다.
도 1은 종래의 전류원을 이용한 주소형 화재감지기 및 화재탐지 시스템이다.
전압제어 전류원을 이용한 주소형 화재 탐지 시스템’의 구성은 도 1과 같이 수신기와 여러 개의 정전류원 이용 주소형 화재감지기 그리고 종단 저항으로 구성된다.
수신기는 도면 1에서와 같이 전류 검출부, ADC(Analog to digital converter)가 있는 마이컴, 그리고 디스플레이 모듈로 구성된다.
각각의 정전류원 이용 주소형 화재감지기는 주소 설정부, D/A 변환부, 화재감지 센서, 그리고 정전류원 회로부로 구성된다.
도면 1에서 ‘정전류원 이용 주소형 화재감지기’의 주소 설정부는 화재감지기의 주소를 이진수 형태로 설정하는 역할을 하고, D/A 변환부는 이진수 형태로 설정된 주소를 아날로그 전압으로 변환하여 출력하는 역할을 하고, 정전류원 회로부는 화재감지 센서가 동작하면 D/A 변화부의 출력전압에 의해 제어되는 전류를 +24V 전원선에 흐르게 하는 역할을 한다.
도면 1에서 수신기의 ‘전류 검출부’는 +24V 전원선에 흐르는 직류전류 I 를 저항 R sense 를 통하여 검출하고 증폭기로 증폭한다. ‘마이컴’은 증폭기의 출력전압을 ADC(Analog to Digital Coverter)를 통하여 받아들여 정상상태 여부와 동작한 화재감지기의 주소(즉, 화재발생 위치)를 알아내고 결과를 ‘디스플레이 모듈’로 보낸다. 디스플레이 모듈은 마이컴으로부터 받은 정보, 즉 정상상태 여부와 화재발생 위치를 표시해 주는 역할을 한다.
도면 1에서 수신기에
Figure pat00001
개의 화재 감지기가 연결된 경우를 설명한다. 도면 1의 화재감지기에서, 화재 발생 여부에 관계없이 화재감지기의 주소설정부, 화재감지 센서, D/A변환부 그리고 정전류원 회로부에 항상 전원이 공급된다. 화재가 발생하지 않은 정상상태에서 k번 주소의 화재감지기에 흐르는 직류전류
Figure pat00002
를
Figure pat00003
이라고 하고, 정상상태에서 수신기의 전류검출부에 있는 저항
Figure pat00004
에 흐르는 직류전류
Figure pat00005
를
Figure pat00006
이라고 하면,
Figure pat00007
Figure pat00008
이다. 여기서 N 은 수신기에 연결된 화재 감지기 수의 총 합이다.
화재가 발생하지 않아 화재감지기 모두가 동작하지 않는 정상상태에서는 +24V 전원선에
Figure pat00009
의 직류전류가 흐르고, 화재가 발생하여 k번 주소의‘정전류원 이용 주소형 화재감지기’가 동작하면 +24V 전원선에
Figure pat00010
의 직류전류가 흐른다.
Figure pat00011
의 크기는‘정전류원 이용 주소형 화재감지기’의 주소설정부에서 설정한 주소값
Figure pat00012
에 따라 크기가 결정된다. 예를 들어, 1번 주소의 ‘정전류원 이용 주소형 화재감지기’가 동작하면
Figure pat00013
의 값은 1번 주소값에 대응하는
Figure pat00014
1㎃이고, 2번 주소의 ‘정전류원 이용 주소형 화재감지기’가 동작하면
Figure pat00015
의 값은 2번 주소에 대응하는
Figure pat00016
2㎃이다.
수신기의 전류 검출부는 +24V 전원선에 흐르는 직류전류
Figure pat00017
를 저항
Figure pat00018
에 걸리는 전압
Figure pat00019
로 검출하고 증폭기로
Figure pat00020
배 증폭한다. 마이컴은 ADC(Anlog to Digital converter)를 통하여 증폭된
Figure pat00021
의 전압을 디지털 신호로 변환하고, CPU는 변환된 결과를 입력받아 프로그램 처리하여 정상상태 여부와 동작한 화재감지기의 주소(즉, 화재발생 위치)를 알아낸다. 디스플레이 모듈은 정상상태 여부와 화재발생 위치를 나타내 준다.
화재가 발생하지 않은 정상상태일 때, +24V 전원선에
Figure pat00022
의 전류가 흐르므로 CPU에서 받아들인 전압값은
Figure pat00023
이다. k번 주소에서 화재가 발생하여 k번 주소의 ‘정전류원 이용 주소형 화재감지기’가 동작하면, +24V 전원선에
Figure pat00024
의 전류가 흐르므로 CPU에서 받아들인 전압값은
Figure pat00025
이다. 따라서, CPU에서 받아들인 전압값이
Figure pat00026
에서
Figure pat00027
으로
Figure pat00028
만큼 증가하면 k번 주소의 ‘정전류원 이용 주소형 화재감지기’가 동작한 것으로 판단할 수 있어 동작한 화재감지기의 주소 k를 알아내는 방식이다.
종래의 시스템은 k번 주소의 화재감지기가 동작 시 +24V 전원선에 정상상태보다
Figure pat00029
의 직류전류가 더 흐르게 함으로써 동작한 화재감지기의 주소 k를 알아내는 방법이므로 기존의 통신선을 이용하는 방법이나 +24V 전원선을 이용한 통신 방법보다 설치비가 적게 드는 장점이 있다.
하지만, 종래의 시스템은 +24[V] 전원선에 흐르는 직류전류의 증가량으로 동작한 화재감지기의 주소를 알아내는 방법이므로 여러 개의 화재감지기가 동시에 동작하면 오동작 할 수 있다. 예를 들어 1번 화재감지기와 2번 화재감지기가 동시에 동작하면 3번 화재감지기가 동작한 것으로 판단할 수 있는 단점이 있다.
또한, 기존 방식은 On/Off 형의 화재감지기에 제한하여 동작한 화재감지기의 주소를 알아내는 방법으로 아날로그 형의 화재감지기에는 적용할 수 없다.
한국등록특허 등록번호 제10-1811402호
본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 통신선이 추가로 구비될 필요없이 전원라인만을 이용하여 동작할 수 있으며, 교류전류를 이용하여 아날로그형 화재감지기에도 적용할 수 있는 화재감지시스템을 제공한다.
또한, 복수의 주파수 성분을 갖는 교류전류를 생성하여 노이즈에 둔감한 주소형 화재감지기 및 이를 포함하는 화재감지시스템을 제공한다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 스위치 각각의 전기적인 연결상태에 대응하는 주소 코드값을 생성하는 주소 설정부와, 주소 코드값에 1대 다로 대응하는 복수의 주파수 신호 및 화재 감지센서의 출력값에 동작확인전압을 부가하여 출력하는 마이크로프로세서와, 주소 코드값에 1대 다로 대응하는 복수의 주파수 성분을 갖는 교류전압을 출력하되 화재 감지센서의 출력값에 동작확인전압을 부가한 값을 교류전압의 진폭에 반영되도록 출력하는 전압 주파수 변환부와, 교류전압의 전압레벨에 대응하는 전류를 전원라인으로 구동하는 전압전류 변환부를 포함하는 복수의 주파수 성분을 갖는 교류전류를 생성하는 주소형 화재감지기가 제공된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 각각의 화재감지기는 배치된 장소에 따라 서로 다른 주소 코드값이 설정되며 전원라인에 서로 병렬로 연결됨에 있어서, 화재감지기 각각은 자신의 주소 코드값에 각각 1대 다로 대응하는 복수의 주파수를 갖는 교류성분의 전류를 상기 전원라인으로 구동하되, 자신에게 할당된 상기 화재 감지센서의 출력값에 동작확인 전압을 부가한 신호가 상기 교류성분의 전류의 진폭에 반영되는 복수의 주소형 화재감지기와, 전원라인에 흐르는 전류신호를 전압으로 검출한 후 고속 푸리에 변환하여 상기 복수의 주파수 성분별 진폭을 추출하고, 추출된 복수의 주파수 성분별 진폭에 대하여 평균값 산출 방법 또는 최고값과 최저값을 제외한 평균값 산출방법 또는 최빈값 산출 방법 또는 중앙값 산출 방법 또는 산출방법의 조합을 활용하여 디지털 또는 아날로그 형인 화재 감지센서의 출력값을 판단하는 화재 수신기를 구비하는 화재감지시스템이 제공된다.
또한, 본 발명에 포함되는 복수의 주소형 화재감지기는 각각, 복수의 스위치 각각의 전기적인 연결상태에 대응하는 주소 코드값을 생성하는 주소 설정부와, 주소 코드값에 1대 다로 대응하는 복수의 주파수 신호 및 화재 감지센서의 출력값에 동작확인전압을 부가하여 출력하는 마이크로프로세서와, 주소 코드값에 1대 다로 대응하는 복수의 주파수 성분을 갖는 교류전압을 출력하되 화재 감지센서의 출력값에 동작확인전압을 부가한 값을 교류전압의 진폭에 반영되도록 출력하는 전압 주파수 변환부와, 교류전압의 전압레벨에 대응하는 전류를 전원라인으로 구동하는 전압전류 변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 포함되는 화재 수신기는, 화재 감지센서의 출력값이 0이고 노이즈도 0이며, 양의 값인 동작확인전압만 있을 때 고속 푸리에 변환을 통해 추출한 복수의 주파수 별 진폭 값과 상기 동작확인전압의 비율로 복수의 주파수 별 보정계수를 정의하고, 복수의 주파수 별 보정계수를 알아낸 이후의 각 화재 감지센서의 출력값의 추정값은 추출한 복수의 주파수 별 진폭에서 동작확인전압만 있을 때의 복수의 주파수 별 진폭을 뺀 값에 주파수 별 보정계수를 곱한 값들에 대하여 평균값 산출방법 또는 최고값과 최저값을 제외한 평균값 산출방법 또는 최빈값 산출방법 또는 중앙값 산출방법 또는 방법들의 조합으로 산출함으로써 노이즈에 둔감한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 포함되는 화재 수신기는, 각 화재감지기의 주소에 1대 다로 대응하는 복수의 주파수 성분의 진폭 및 동작확인전압을 활용하여, 각 주소형 화재감지기의 정상동작, 고장여부 및 단선여부를 검출함에 있어서, 복수의 주파수 성분별 진폭의 평균값 또는 최고값과 최저값을 제외한 평균값 또는 최빈값 또는 중앙값 또는 방법들의 조합으로 추정한 화재감지기의 출력의 크기가 각각 동작확인전압의 진폭 스펙트럼의 평균값 또는 최고값과 최저값을 제외한 평균값 또는 최빈값 또는 중앙값 또는 방법들의 조합으로 추출한 값에 근접하거나 크면 정상동작 상태로 판단하고, 추출한 복수의 주파수 성분별 진폭의 평균값 또는 최고값과 최저값을 제외한 평균값 또는 최빈값 또는 중앙값 또는 방법들의 조합으로 추정한 화재감지기의 출력의 크기가 0에 근접하면 고장이나 이탈로 판단하며, 특정 주소의 감지기는 정상동작 상태로 판단되고, 특정 주소 이후의 모든 감지기는 고장이나 이탈로 판단되면, 최종적으로는 특정 주소의 감지기와 이웃한 감지기 사이에서 단선이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 복수의 주파수 성분을 갖는 교류전류를 생성하는 주소형 화재감지기 및 이를 포함하는 화재감지시스템은 통신선이 추가로 구비될 필요없이 전원라인만을 이용하여 동작할 수 있으며, 복수의 주파수 성분을 갖는 교류전류를 생성하여 아날로그형 화재감지기에도 적용할 수 있다. 또한, 복수의 주파수 성분을 갖는 교류전류를 생성함으로써 노이즈에 둔감하여 동작 신뢰성을 확보할 수 있다.
즉, 아날로그 또는 디지털 화재감지 센서부의 형식에 구애받지 않고 적용할 수 있는 주소형 화재감지 시스템이다. 또한, 수신기에 병렬 연결된 모든 화재감지기가 보내는 화재감지센서부의 출력신호를 동시에 추출하므로 여러 개의 화개감지기가 동시에 경보를 발하여도 문제없이 정상 동작한다.
또한, 화재감지 센서부의 출력값을 정확히 산출할 수 있으므로 아날로그 형식의 주소형 화재감지 시스템으로 사용 가능하다.
또한, 화재감지기가 정상상태인지 고장상태인 지를 알 수 있다.
또한, +24[V] 전원선이 중간에서 단선된 경우 대략적인 단선 위치를 알 수 있다.
도 1은 종래의 전류원을 이용한 주소형 화재감지기 및 화재탐지 시스템의 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 주소형 화재감지 시스템(1)의 구성도
도 3은 실시예에 따른 복수의 주파수 성분을 갖는 교류전류를 생성하는 주소형 화재감지기(100-1)의 구성도
도 4는 화재감지 센서부의 출력신호의 형태를 나타낸 도면
도 5는 도 3의 복수의 주파수 성분을 갖는 교류 전류를 생성하는 주소형 화재감지기의 상세 구성도
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 주소형 화재감지 시스템(1)의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 제안된 ‘복수의 주파수 성분을 갖는 교류전류를 생성하는 주소형 화재감지기 및 이를 포함하는 화재감지시스템(1)’은 +24[V] 전원선에 흐르는 노이즈가 혼합된 교류전류의 진폭 스펙트럼을 분석하여 화재감지기의 주소 및 화재감지 센서부의 출력신호인 온도나 연기농도를 알아내는 아날로그 형식의 노이즈에 둔감한 주소형 화재감지 시스템이다.
각각의 화재감지기(100-k)는 +24[V] 전원선에 직류성분과 복수의 주파수 성분을 갖는 교류전류를 흐르게 한다. k번 주소의 화재감지기의 경우, 흐르는 전류의 주파수는 화재감지기의 주소 k에 1대 다로 대응시킨 복수의 주파수
Figure pat00030
,
Figure pat00031
,
Figure pat00032
,…,
Figure pat00033
으로 하고, 흐르는 전류의 주파수가 각각
Figure pat00034
,
Figure pat00035
,
Figure pat00036
,…,
Figure pat00037
인 교류성분의 진폭은 화재감지 센서부의 출력값
Figure pat00038
에 화재감지기의 정상동작 여부 확인용 값인
Figure pat00039
을 합한 값인
Figure pat00040
으로 대응시킨다. 즉, +24[V] 전원선에 흐르는 전류에는, 화재감지기의 주소정보가 복수의 주파수로 내포되어 있고, 화재감지 센서부의 출력정보와 화재감지기의 정상동작 정보는 교류성분의 진폭으로 내포되어 있다.
수신기(200)는 +24[V] 전원선에 흐르는 노이즈가 혼재된 전류
Figure pat00041
를 전압으로 검출한 후, 고속 푸리에 변환 처리함으로써 +24[V] 전원선에 흐르는 전류 i에 포함된
Figure pat00042
주파수 성분의 진폭 스펙트럼을 추출한다. 추출한 진폭 스펙트럼은 화재감지기의 주소에 대응하는 주파수 별 진폭이고, 주파수 별 진폭의 크기는 +24[V] 전원선에 흐르는 전류의 교류성분의 진폭과 1대 1로 대응되므로 화재감지 센서부의 출력신호값을 알 수 있다.
구체적으로 설명하면 다음과 같다. 제안한 복수의 주파수 성분을 갖는 교류전류를 생성하는 주소형 화재감지기 및 이를 포함하는 화재감지시스템”의 구성은 도면 2와 같이 1개의 수신기(200)와 병렬 연결된 N개의 화재감지기(100-1 ~ 100-N)로 구성되며, 화재감지기의 주소는 1번부터 N번까지이다.
수신기(200)는 도면 2에서와 같이 전류 검출부(210), 고속 푸리에 변환부(220), 마이크로 컴퓨터(230), 그리고 디스플레이 모듈(240)로 구성된다. 전류 검출부(210)는 +24[V] 전원선에 흐르는 노이즈가 혼재된 전류
Figure pat00043
를 검출하여 전압 vsensing으로 변환하는 기능을 하고, 고속 푸리에 변환부(220)는 입력신호인 vsensing을 고속 푸리에 변환 처리함으로써 vsensing에 포함된 주파수
Figure pat00044
의 성분 별 진폭 스펙트럼
Figure pat00045
을 추출하는 기능을 하며 고속 푸리에 변환부의 기능은 마이크로 컴퓨에서 소프트웨어 적으로 처리 가능하고, 마이크로 컴퓨터(230)는 입력받은 진폭 스펙트럼
Figure pat00046
을 기반으로 화재감지기의 주소
Figure pat00047
에 대응하는 화재감지 센서부의 출력값
Figure pat00048
의 추정값
Figure pat00049
를 산출하고 또한 화재감지기의 정상동작 여부 및 화재발생 여부를 판단한다. 디스플레이 모듈(240)은 화재발생 여부와 화재발생 주소, 화재감지 센서부의 출력값, 그리고 화재감지기의 정상동작 여부 등을 표시하는 기능을 한다. 참고적으로 고속 푸리에 변환부(220)는 별도의 전용 하드웨어 칩으로 구성될 수 있다.
도 3은 실시예에 따른 복수의 주파수 성분을 갖는 교류전류를 생성하는 주소형 화재감지기(100-1)의 구성도이다.
참고적으로 본 실시예에서 마이크로 프로세서(120)에서 출력되는 f k 는 1Hz에서 300Hz 범위의 주파수가 사용되는 것이 바람직하다.
화재감지기(100-1)는 “복수의 주파수 성분을 갖는 교류전류를 생성하는 주소형 화재감지”로 도면 3과 같으며, 주소 설정부(110), 화재감지 센서부(150), 아날로그 디지털 변환기가 있는 마이크로프로세서(120), 전압 주파수 변환부(130), 그리고 전압 전류 변환부(140)로 구성된다.
주소 설정부(110)는 화재감지기의 주소를 k로 설정하는 기능을 하고, 화재감지 센서부(150)는 온도센서, 연기센서 등의 센서신호를 전압신호로 변환하거나 증폭한 전압신호
Figure pat00050
를 출력하는 기능을 하고, 마이크로프로세서(120)는 병렬포트로 받아들인 화재감지기의 주소 k와 1대 다로 대응되는 복수의 주파수 값
Figure pat00051
,
Figure pat00052
,
Figure pat00053
,…,
Figure pat00054
과 내장된 아날로그 디지털 변환기를 통하여 받아들인 화재 감지 센서부(150)의 출력값
Figure pat00055
에 화재감지기의 정상동작 여부 확인용 값인
Figure pat00056
을 부가한 값
Figure pat00057
을 α배한 값
Figure pat00058
을 전압 주파수 변환부(130)로 출력하는 기능을 하고, 전압 주파수 변환부(140)는 입력신호인
Figure pat00059
,
Figure pat00060
,
Figure pat00061
,…,
Figure pat00062
과
Figure pat00063
의 값에 대응하는 복수의 주파수 성분을 갖는 교류전압
Figure pat00064
를 출력하는 기능을 하고, 전압 전류 변환부는 입력전압
Figure pat00065
에 대응하는 교류전류가 +24[V] 전원선에 흐르게 하는 기능을 한다.
화재감지기의 동작원리 설명
도면 3의 “복수의 주파수 성분을 갖는 교류전류 생성 주소형 화재감지기의 구성도”에서, 주소 설정부에 있는 딥 스위치로 화재감지기의 주소를 k번으로 설정하였고, 또한 화재감지 센서부의 출력신호를
Figure pat00066
라고 하고 설명한다.
화재감지 센서부의 출력신호인
Figure pat00067
화재감지 센서가 온도 센서이면 x 는 온도에 대응하는 전압 값이고, 연기 센서이면 x는 연기농도에 대응하는 전압 값이다.
도 4는 화재감지 센서부의 출력신호의 형태를 나타낸 도면이다.
화재감지 센서부의 출력신호인
Figure pat00068
의 형태는 도면 4와 같이 아날로그 형, 3단 디지털 신호 형, On/Off 형의 3가지 형태의 신호이다.
마이크로 프로세서(120)는 화재감지기의 주소 k에 1대 다로 대응하는 복수의 주파수 값
Figure pat00069
,
Figure pat00070
,
Figure pat00071
,…,
Figure pat00072
과 화재 감지 센서부(150)의 출력값
Figure pat00073
에 화재감지기의 정상동작 여부 확인용 값인
Figure pat00074
을 부가한 값
Figure pat00075
을 α배한 값
Figure pat00076
을 전압 주파수 변환부로 출력한다.
전압 주파수 변환부(Voltage and Frequency converter)는
Figure pat00077
,
Figure pat00078
,
Figure pat00079
,…,
Figure pat00080
과
Figure pat00081
을 입력받아 식 (1)과 같은 직류성분이 있는 교류전압
Figure pat00082
를 출력한다. 여기서, m은 통상적으로 2내지 5이다.
<수학식 1>
Figure pat00083
식 (1)에서,
Figure pat00084
는
Figure pat00085
의 최소값에 절대치를 취한 값이다.
전압 전류 변환부(Voltage to Current Converting Circuit)는 전압을 전류로 변환하는 회로로, 식 (1)의 전압을 식 (2)와 같은 전류 ik가 +24[V] 전원선에 흐르게 한다.
<수학식 2>
Figure pat00086
Figure pat00087
즉, k번 주소의 화재감지기는 자기의 주소 k에 1대 다로 대응하는 복수의 주파수
Figure pat00088
,
Figure pat00089
,
Figure pat00090
,…,
Figure pat00091
과 화재 감지 센서부의 출력값
Figure pat00092
를 내포한 식 (2)의 전류 i k 가 +24[V] 전원선에 흐르게 한다. 화재감지기의 주소 k는 교류전류 i k 의 주파수
Figure pat00093
,
Figure pat00094
,
Figure pat00095
,…,
Figure pat00096
로 대응시키고, 화재 감지 센서부의 출력값
Figure pat00097
에 화재감지기의 동작여부 확인 용인
Figure pat00098
신호를 부가한 값을 α배한 값
Figure pat00099
은 전류 i k 의 교류성분들의 진폭
Figure pat00100
으로 대응시켜 +24[V] 전원선에 교류전류 i k 가 흐르게 한다.
수신기의 동작설명
제안한 도면 2의 수신기에서,
전류 검출부는 +24[V] 전원선에 흐르는 전류를 검출하는 기능을 한다. +24[V] 전원선에는 화재감지기에 흐르는 전류
Figure pat00101
와 외부 요인에 의한 노이즈 전류
Figure pat00102
가 흐르므로, +24[V] 전원선에 흐르는 전류 i는
Figure pat00103
이고 전류 i를 검출저항
Figure pat00104
을 통하여 검출한 전압값
Figure pat00105
은 다음의 식 (3)과 같다.
<수학식 3>
Figure pat00106
식 (3)에서,
Figure pat00107
이다.
고속 푸리에 변환부(Fast Fourier Transform part)는 식 (3)의 입력신호를 고속 푸리에 변환함으로써 주파수
Figure pat00108
성분의 진폭 스펙트럼
Figure pat00109
을 출력하며, 출력된 진폭 스펙트럼
Figure pat00110
와
Figure pat00111
사이의 관계는 다음의 식 (4)와 같다.
<수학식 4>
Figure pat00112
식 (4)에서 근사등호
Figure pat00113
의 주요 요인은 노이즈와 고속 푸리에 변환부의 오차이다.
마이크로 컴퓨터는 진폭 스펙트럼
Figure pat00114
을 입력받아 k번 주소의 화재감지 센서부의 출력값
Figure pat00115
의 추정값
Figure pat00116
를 다음과 같이 산출한다.
식 (4)로부터, k번 주소의 화재감지기에 대한
Figure pat00117
의 추정값
Figure pat00118
은 다음의 식 (5)와 같다.
<수학식 5>
Figure pat00119
Figure pat00120
이고
Figure pat00121
이어서
Figure pat00122
만 있을 때 고속 푸리에 변환부에서 추출한
Figure pat00123
주파수 성분의 진폭 스펙트럼
Figure pat00124
를
Figure pat00125
이라 하면, 다음의 식 (6)으로 정의한
Figure pat00126
는 이 때에 고속 푸리에 변환 시 발생하는 오차로서 중요한 의미를 갖는다.
<수학식 6>
Figure pat00127
식 (6)에서, 고속 푸리에 변환 시 샘플링 주파수를 충분히 크게 하고 데이터의 양을 많이 사용하여
Figure pat00128
이도록 하면 고속 푸리에 변환으로 인한 오차가 작으므로
Figure pat00129
이며 식 (5)를 활용하여
Figure pat00130
의 추정값
Figure pat00131
를 산출할 수 있으나, 메모리 양이 많이 필요하고 고속 푸리에 변환 시간이 길어진다. 메모리 크기와 변환 시간의 제약으로 샘플링 시간과 데이터 양을 줄이면
Figure pat00132
이므로 고속 푸리에 변환부에서 추출한
Figure pat00133
주파수 성분의 진폭 스펙트럼
Figure pat00134
를 보정하여
Figure pat00135
를 산출하는 것이 바람직하다.
고속 푸리에 변환에 기인한 오차를 보정하기 위한 진폭 스펙트럼의 보정은 다음과 같이 한다. 식 (4)에서
Figure pat00136
이고
Figure pat00137
이며
Figure pat00138
만 있을 때, 고속 푸리에 변환부에서 추출한
Figure pat00139
주파수 성분의 진폭 스펙트럼
Figure pat00140
를
Figure pat00141
이라 하면 식 (4)로부터
Figure pat00142
,
Figure pat00143
이도록 보정 계수
Figure pat00144
를 다음의 식 (7)로 정의한다.
<수학식 7>
Figure pat00145
보정 계수
Figure pat00146
는 노이즈가 0이고 화재감지 센서부의 출력이 0일 때 고속 푸리에 변환부에서 추출한
Figure pat00147
주파수 성분의 진폭 스펙트럼
Figure pat00148
과
Figure pat00149
의 비율이며, 보정 계수
Figure pat00150
를 사용하여 식 (5)를 표현하면 다음의 식 (8)과 같이 표현된다.
<수학식 8>
Figure pat00151
Figure pat00152
이면,
Figure pat00153
를 추정한 값
Figure pat00154
는 위의 식 (8)로부터 다음의 식 (9)와 같다.
<수학식 9>
Figure pat00155
주소가
Figure pat00156
번인 화재감지기의 출력값
Figure pat00157
의 추정값
Figure pat00158
는 고속 푸리 변환 결과를 보정하지 않고
Figure pat00159
를 산출할 수도 있고, 보정한 결과를 가지고
Figure pat00160
를 산출할 수 있으며, 각각의 산출과정에는 평균값 산출방법 또는 최빈값 산출방법 또는 중앙값 산출방법 또는 이들 3가지 방법의 조합을 활용할 수 있고, 어느 방법을 채택할 지는 화재감지 센서부의 출력 형식에 따라 다를 수 있다.
(1) 보정하지 않은 고속 푸리 변환 결과를 기반으로
Figure pat00161
를 산출하는 경우
주소가 k 번인 화재감지기의 출력값
Figure pat00162
의 추정값
Figure pat00163
를 식 (5)를 기반으로 다음과 같이 3가지 방법으로 산출할 수 있다.
첫 번째 방법은 평균값 산출 방법으로 다음과 같이 산출하는 방법으로 식 (5)로부터
Figure pat00164
의 추정값
Figure pat00165
를 다음의 식 (10)과 같이
Figure pat00166
의 산술 평균값으로 산출함으로써 노이즈의 등의 영향을 줄이는 방법이며,
Figure pat00167
가 디지털 형이든 아날로그 형이든 모두에 적용 가능하다.
<수학식 10>
Figure pat00168
식 (10)에서
Figure pat00169
이고
Figure pat00170
만 있을 때, 고속 푸리에 변환부에서 추출한
Figure pat00171
주파수 성분의 진폭 스펙트럼
Figure pat00172
를
Figure pat00173
라 하면
Figure pat00174
의 추정값
Figure pat00175
는 식 (10)으로부터 다음의 식 (11)과 같이 평균값으로 산출한다.
<수학식 11>
Figure pat00176
따라서, k번 주소의 화재감지 센서부의 출력값
Figure pat00177
의 추정값
Figure pat00178
는 다음의 식 (12)와 같이 평균값으로 산출할 수 있다.
<수학식 12>
Figure pat00179
두 번째 방법은 디지털 형의
Figure pat00180
에 대하여는 적용할 수 있는 최빈값 산출 방법으로,
Figure pat00181
Figure pat00182
중에서 V비경보에 근접한 개수가 가장 많으면
Figure pat00183
로 판단하고, V주의에 근접한 개수가 가장 많으면
Figure pat00184
로 판단하고, V경보에 근접한 개수가 가장 많으면
Figure pat00185
로 판단하는 방법이다.
세 번째 방법은
Figure pat00186
의 중앙값을
Figure pat00187
이라하고,
Figure pat00188
의 중앙값을
Figure pat00189
이라고 하면
Figure pat00190
으로 판단하는 중앙값 산출 방법이다.
(2) 보정한 고속 푸리 변환 결과를 기반으로
Figure pat00191
를 산출하는 경우
주소가 k번인 화재감지기의 출력값
Figure pat00192
의 추정값
Figure pat00193
를 식 (9)를 기반으로 다음과 같이 3가지 방법으로 산출할 수 있다.
첫 번째 방법은 평균값 산출 방법으로, 식 (9)를 활용하여
Figure pat00194
의 추정값
Figure pat00195
를 다음의 식 (13)과 같이 평균값으로 산출함으로써 노이즈 등의 영향을 줄이는 방법이며,
Figure pat00196
가 디지털 형이든 아날로그 형이든 모두에 적용 가능하다.
<수학식 13>
Figure pat00197
두 번째 방법은 디지털 형의
Figure pat00198
에 대하여는 적용할 수 있는 최빈값 산출 방법으로,
Figure pat00199
Figure pat00200
중에서 V비경보에 근접한 개수가 가장 많으면
Figure pat00201
로 판단하고, V주의에 근접한 개수가 가장 많으면
Figure pat00202
로 판단하고, V경보에 근접한 개수가 가장 많으면
Figure pat00203
로 판단하는 방법이다.
세 번째 방법은
Figure pat00204
중에서 중앙값을
Figure pat00205
이라고 하면
Figure pat00206
으로 판단하는 중앙값 산출 방법이다.
위의 3가지 방법 중 하나 또는 3가지 방법의 조합을 적용하여 k번 주소의 화재감지 센서부의 출력값
Figure pat00207
를 산출할 수 있으며, 주요 특징은 다음과 같다.
(특징 1) +24V 전원선에 흐르는 외부 요인에 의한 노이즈에 둔감하다.
화재감지기의 주소 k는 1대 다의 복수의 주파수 값
Figure pat00208
,
Figure pat00209
,
Figure pat00210
,…,
Figure pat00211
로 대응시키고 화재감지 센서부의 출력
Figure pat00212
는 각 주파수
Figure pat00213
,
Figure pat00214
,
Figure pat00215
,…,
Figure pat00216
성분의 진폭으로 대응시키고, 수신기에서 k번 주소의 화재감지 센서부의 출력값
Figure pat00217
의 추정값
Figure pat00218
는 고속 푸리에 변환으로 추출한 진폭 스펙트럼
Figure pat00219
을 기반으로 평균값 산출방법 또는 최빈값 산출방법 또는 중앙값 산출방법으로 산출한다. 따라서, 화재감지기의 주소 k를 1대 1의 주파수 값 f k 로 대응시키고 화재감지 센서부의 출력
Figure pat00220
는 주파수 f k 성분의 진폭으로 대응시키고, 수신기에서 k번 주소의 화재감지 센서부의 출력값
Figure pat00221
의 추정값
Figure pat00222
는 1개의 진폭 스펙트럼
Figure pat00223
만을 기반으로 산출하는 방법에 비하여 에일리어싱(aliasing) 현상에 둔감하고 +24V 전원선에 흐르는 특정 주파수 성분을 갖는 노이즈에 둔감한 주소형 화재감지 시스템이라 할 수 있다.
(특징 2) 화재감지기가 정상상태인지 고장상태 인지를 알 수 있다.
k번 주소의 화재감지기가 고장이 아닌 정상적 동작상태에 있으면 화재감지 센서부의 출력
Figure pat00224
는
Figure pat00225
이므로,
Figure pat00226
값은 식 (14)를 만족시켜야 한다.
<수학식 14>
Figure pat00227
따라서,
Figure pat00228
에 대하여 평균값 산출방법 또는 최빈값 산출방법 또는 중앙값 산출방법으로 k번 주소의 화재감지 센서부의 출력값
Figure pat00229
의 추정값
Figure pat00230
를 산출하면 식 (11)의
Figure pat00231
값에 근접하거나 큰 값이므로,
Figure pat00232
값이
Figure pat00233
값에 근접하거나 큰 값이면 k번 주소의 화재감지기는 정상적인 동작상태에 있다고 판단할 수 있다. 다시 말하면,
Figure pat00234
의 평균값 또는 최빈값 또는 중앙값이 각각
Figure pat00235
의 평균값 또는 최빈값 또는 중앙값에 근접하거나 큰 값이면 k번 주소의 화재감지기는 정상적인 동작상태에 있다고 판단할 수 있다. 보상한 진폭 스펙트럼을 사용할 경우에는
Figure pat00236
의 평균값 또는 최빈값 또는 중앙값이 각각
Figure pat00237
의 평균값 또는 최빈값 또는 중앙값에 근접하거나 큰 값이면 k번 주소의 화재감지기는 정상적인 동작상태에 있다고 판단할 수 있다.
반면에, k번 주소의 화재감지기가 고장상태에 있거나 이탈되면, 수신기에서는
Figure pat00238
으로 인식하므로, 고속 푸리에 변환 결과는 노이즈와 고속 푸리에 변환부의 오차에 기인한 결과이며 출력되는 진폭 스펙트럼은
Figure pat00239
이다.
따라서,
Figure pat00240
에 대하여 평균값 산출방법 또는 최빈값 산출방법 또는 중앙값 산출방법으로 산출한 값이 0에 근접하면 k번 주소의 화재감지기는 고장상태거나 이탈된 것으로 판단할 수 있다. 보상한 진폭 스펙트럼을 사용할 경우에는
Figure pat00241
의 평균값 또는 최빈값 또는 중앙값이 0에 근접하면 k번 주소의 화재감지기는 고장상태거나 이탈된 것으로 판단할 수 있다.
즉, 수신기에서 추출한 주파수 성분별 진폭 스펙트럼
Figure pat00242
과 동작확인전압의 진폭 스펙트럼
Figure pat00243
을 활용하거나, 보상한 진폭 스펙트럼
Figure pat00244
과 보상한 동작확인전압의 진폭 스펙트럼
Figure pat00245
을 활용하여 k번 주소의 화재감지기가 정상적 동작상태에 있는 지 또는 고장상태이거나 이탈상태인 지를 알 수 있다.
(특징 3) +24[V] 전원선이 중간에서 단선된 경우 대략적인 단선 위치를 알 수 있다.
k번 화재감지기와 k+1번 화재감지기 사이에서 +24[V] 전원선이 단선되면, 수신기에서는
Figure pat00246
으로 인식하므로 수신기에서 추출한
Figure pat00247
주파수 성분의 진폭
Figure pat00248
는 식 15와 같다.
<수학식 15>
Figure pat00249
따라서, 수신기에서 추출한
Figure pat00250
의 평균값 또는 최빈값 또는 중앙값은 각각 동작확인전압의 진폭 스펙트럼
Figure pat00251
의 평균값 또는 최빈값 또는 중앙값에 근접한 값이거나 큰 값이어서
Figure pat00252
번 화재감지기는 정상동작 상태이고, 동시에 j=k+1 번부터 j=N 번까지에 대하여
Figure pat00253
의 평균값 또는 최빈값 또는 중앙값이 0에 근접하면 k번 주소의 화재감지기와 k+1번 주소의 화재감지기 사이에서 단선이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
(수신기의 구성 및 부분별 기능 설명)
제안한 수신기는 도면 2에서와 같이 전류 검출부, 고속 푸리에 변환부, 마이크로 컴퓨터, 그리고 디스플레이 모듈로 구성된다.
전류 검출부는 +24[V] 전원선에 흐르는 전류
Figure pat00254
를 검출하여 식 (3)의 전압 으로 변환하는 기능을 하고, 고속 푸리에 변환부는 입력신호인
Figure pat00255
을 고속 푸리에 변환 처리함으로써
Figure pat00256
에 포함된 진폭 스펙트럼
Figure pat00257
을 추출하는 기능을 하며 고속 푸리에 변환부의 기능은 마이크로 컴퓨터에서 소프트웨어 적으로 처리 가능하고, 마이크로 컴퓨터는 입력받은
진폭 스펙트럼
Figure pat00258
을 기반으로 주소가
Figure pat00259
인 화재감지기에 대하여 화재감지 센서부의 출력값
Figure pat00260
을 평균 값 산출 방법 또는 최빈값 산출 방법 또는 중앙값 산출 방법으로 산출하고 또한 화재감지기의 정상동작 여부 및 화재발생 여부를 판단한다. 디스플레이 모듈은 화재발생 여부와 화재발생 주소, 화개감지 센서부의 출력값, 그리고 화재감지기의 정상동작 여부 등을 표시하는 기능을 한다.
(화재감지기의 구성 및 부분별 기능 설명)
제안한 “복수의 주파수 성분을 갖는 교류전류 생성 주소형 화재감지기”의 구성도는 도면 3과 같으며, 주소 설정부, 화재감지 센서부, 아날로그 디지털 변환기(ADC : Analog to Digital converter)가 있는 마이크로프로세서, 전압 주파수 변환부(Voltage and Frequency converter), 그리고 전압 전류 변환부(Voltage to Current Converting circuit)로 구성된다.
도면 3에서 주소 설정부는 딥 스위치(Dip Switch)와 저항들로 구성되고, 딥 스위치로 화재감지기의 주소를 k 로 설정하는 기능을 하며, 설정된 주소 k는 마이크로프로세서로 입력된다. 화재감지 센서부는 온도센서, 연기센서 등의 센서와 센서의 신호를 전압신호로 변환하거나 증폭하는 회로로 구성되며, 화재감지 센서부는 전압신호
Figure pat00261
를 출력하는 기능을 한다.
도면 3에서 마이크로프로세서는 병렬포트로 받아들인 화재감지기의 주소 k와 1대 다로 대응되는 복수의 주파수 값
Figure pat00262
,
Figure pat00263
,
Figure pat00264
,…,
Figure pat00265
과 내장된 아날로그 디지털 변환기를 통하여 받아들인 화재 감지 센서부의 출력값
Figure pat00266
에 화재감지기의 정상동작 여부 확인용 값인
Figure pat00267
을 부가한 값
Figure pat00268
을 α배한 값
Figure pat00269
를 전압 주파수 변환부로 출력하는 기능을 한다.
도면 3에서 전압 주파수 변환부(Voltage and Frequency converter)는 입력신호인
Figure pat00270
,
Figure pat00271
,
Figure pat00272
,…,
Figure pat00273
과
Figure pat00274
의 값에 대응하는 식 (1)의 직류성분이 있는 교류전압 신호
Figure pat00275
를 출력하는 기능을 한다.
도면 3에서 전압 전류 변환부(Voltage to Current Converting circuit)는 식 (1)의 입력전압
Figure pat00276
에 대응하는 식 (2)의 전류가 +24[V] 전원선에 흐르게 하는 기능을 한다.
도 5은 도 3의 복수의 주파수 성분을 갖는 교류 전류를 생성하는 주소형 화재감지기의 상세 구성도이다.
도 5를 참조하면, 주소 설정부는 딥 스위치(Dip Switch)와 저항들로 구성되고, 딥 스위치로 화재감지기의 주소를 k로 설정하는 기능을 하며 설정된 주소 k는 마이크로프로세서의 입력병렬포트를 통하여 CPU로 보내진다. 예를 들어, 딥 스위치를 000000012로 설정하면 화재감지기의 주소 k는 십진수로는 1이다.
화재 감지 센서부는 온도센서, 연기센서 등의 센서의 출력신호를 전압신호로 변환하거나 증폭한 전압신호
Figure pat00277
를 출력하는 기능을 한다.
마이크로프로세서는 병렬포트로 받아들인 화재감지기의 주소
Figure pat00278
와 1대 다로 대응되는 주파수 값
Figure pat00279
,
Figure pat00280
,
Figure pat00281
,…,
Figure pat00282
과 내장된 아날로그 디지털 변환기(Analog to Digital converter)를 통하여 받아들인 화재감지 센서부의 출력값
Figure pat00283
에 화재감지기의 정상동작 여부 확인용 값인
Figure pat00284
을 부가한 값
Figure pat00285
을 α배한 값
Figure pat00286
을 전압 주파수 변환부로 출력하는 기능을 한다.
전압 주파수 변환부(Voltage and Frequency converter)는 입력신호인
Figure pat00287
,
Figure pat00288
,
Figure pat00289
,…,
Figure pat00290
과
Figure pat00291
의 값에 대응하는 식 (1)의 교류전압
Figure pat00292
를 출력하는 기능을 한다.
전압 전류 변환부(Voltage-to-Current Converting circuit)는 입력전압
Figure pat00293
에 대응하는 식 (2)의 교류전류 i k 가 +24[V] 전원선에 흐르게 하는 기능을 한다.
(제안한 방식의 장점)
제안한 ‘복수의 주파수 성분을 갖는 교류전류를 생성하는 주소형 화재감지기 및 이를 포함하는 화재감지시스템’은 +24[V] 전원선에 흐르는 복수의 주파수 성분을 갖는 교류전류의 진폭 스펙트럼을 분석하여 화재감지기의 주소 및 화재감지 센서부의 출력신호인 온도나 연기농도를 알아내는 아날로그 형식의 주소형 화재감지 시스템으로 다음과 같은 장점이 있다.
(장점 1) +24V 전원선에 흐르는 외부 요인에 의한 노이즈에 둔감하다.
화재감지기의 주소 k는 1대 다의 복수의 주파수 값
Figure pat00294
,
Figure pat00295
,
Figure pat00296
,…,
Figure pat00297
로 대응시키고 화재감지 센서부의 출력
Figure pat00298
는 각 주파수
Figure pat00299
,
Figure pat00300
,
Figure pat00301
,…,
Figure pat00302
성분의 진폭으로 대응시키고, 수신기에서 k주소의 화재감지 센서부의 출력값
Figure pat00303
의 추정값
Figure pat00304
는 고속 푸리에 변환으로 추출한 진폭 스펙트럼
Figure pat00305
,
Figure pat00306
,
Figure pat00307
,…,
Figure pat00308
을 기반으로 평균값 산출방법 또는 최빈값 산출방법 또는 중앙값 산출방법으로 산출한다. 따라서, 화재감지기의 주소 k를 1대 1의 주파수 값 f k 로 대응시키고 화재감지 센서부의 출력
Figure pat00309
는 주파수 f k 성분의 진폭으로 대응시키고, 수신기에서 k번 주소의 화재감지 센서부의 출력값
Figure pat00310
의 추정값
Figure pat00311
는 1개의 진폭 스펙트럼
Figure pat00312
만을 기반으로 산출하는 방법과 비교하여 에일리어싱(aliasing) 현상에 둔감하고 +24V 전원선에 흐르는 특정 주파수 성분을 갖는 노이즈에 둔감한 주소형 화재감지 시스템이라 할 수 있다.
(장점 2) 화재감지기가 정상상태인지 고장상태인 지를 알 수 있다.
k번 주소의 화재감지기가 고장이 아닌 정상적 동작상태에 있으면
Figure pat00313
의 평균값 또는 최빈값 또는 중앙값이 각각
Figure pat00314
의 평균값 또는 최빈값 또는 중앙값에 근접하거나 큰 값이므로 k번 주소의 화재감지기는 정상적인 동작상태에 있다고 판단할 수 있다. 보상한 진폭 스펙트럼을 사용할 경우에는
Figure pat00315
의 평균값 또는 최빈값 또는 중앙값이 각각
Figure pat00316
의 평균값 또는 최빈값 또는 중앙값에 근접하거나 큰 값이면 k번 주소의 화재감지기는 정상적인 동작상태에 있다고 판단할 수 있다.
반면에, k번 주소의 화재감지기가 고장상태에 있거나 이탈되면, 수신기에서는
Figure pat00317
으로 인식하므로, 고속 푸리에 변환 결과는 노이즈와 고속 푸리에 변환부의 오차에 기인한 결과이며 출력되는 진폭 스펙트럼은
Figure pat00318
이다.
따라서,
Figure pat00319
에 대하여 평균값 산출방법 또는 최빈값 산출방법 또는 중앙값 산출방법으로 산출한 값은 0에 근접하고, 산출한 값이 0에 근접하면 k번 주소의 화재감지기는 고장상태거나 이탈된 것으로 판단할 수 있다. 보상한 진폭 스펙트럼을 사용할 경우에는
Figure pat00320
의 평균값 또는 최빈값 또는 중앙값이 0에 근접하면 k번 주소의 화재감지기는 고장상태거나 이탈된 것으로 판단할 수 있다.
즉, 수신기에서 추출한 주파수 성분별 진폭 스펙트럼
Figure pat00321
과 동작확인전압의 진폭 스펙트럼
Figure pat00322
을 활용하거나, 보상한 진폭 스펙트럼
Figure pat00323
과 보상한 동작확인전압의 진폭 스펙트럼
Figure pat00324
을 활용하여 k번 주소의 화재감지기가 정상적 동작상태에 있는 지 또는 고장상태이거나 이탈상태인 지를 알 수 있다.
(장점 3) +24[V] 전원선이 중간에서 단선된 경우 대략적인 단선 위치를 알 수 있다.
k번 화재감지기와 k+1번 화재감지기 사이에서 +24[V] 전원선이 단선되면, 수신기에서는
Figure pat00325
으로 인식하므로 수신기에서 추출한
Figure pat00326
주파수 성분의 진폭
Figure pat00327
이다.
따라서, 수신기에서 추출한
Figure pat00328
의 평균값 또는 최빈값 또는 중앙값은 각각 동작확인전압의 진폭 스펙트럼
Figure pat00329
의 평균값 또는 최빈값 또는 중앙값에 근접한 값이거나 큰 값이어서 k번 화재감지기는 정상동작 상태이고, 동시에 j=k+1 번부터 j=N 번까지에 대하여
Figure pat00330
의 평균값 또는 최빈값 또는 중앙값이 0에 근접하면 k번 주소의 화재감지기와 k+1번 주소의 화재감지기 사이에서 단선이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
(장점 4) 화재감지 센서부의 출력값의 형식에 무관하게 화재감지 센서부의 출력값을 산출할 수 있으므로 디지털 또는 아날로그 형식의 주소형 화재감지 시스템으로 사용가능하다.
(장점 5) 수신기에 병렬 연결된 모든 화재감지기가 보내는 화재감지 센서부의 출력신호를 동시에 추출하므로 여러 개의 화개감지기가 동시에 경보를 발하여도 문제없이 정상 동작한다.
상술한 바와 같이 복수의 주파수 성분을 갖는 교류전류를 생성하는 주소형 화재감지기는 복수의 스위치 각각의 전기적인 연결상태에 대응하는 주소 코드값을 생성하는 주소 설정부와, 주소 코드값에 1대 다로 대응하는 복수의 주파수 신호 및 화재 감지센서의 출력값에 동작확인전압을 부가하여 출력하는 마이크로프로세서와, 주소 코드값에 1대 다로 대응하는 상기 복수의 주파수 성분을 갖는 교류전압을 출력하되 화재 감지센서의 출력값에 동작확인전압을 부가한 값을 교류전압의 진폭에 반영되도록 출력하는 전압 주파수 변환부와, 교류전압의 전압레벨에 대응하는 전류를 전원라인으로 구동하는 전압전류 변환부를 포함한다.
또한, 화재감지시스템은 배치된 장소에 따라 서로 다른 주소 코드값이 설정되며 전원라인에 서로 병렬로 연결됨에 있어서, 화재감지기 각각은 자신의 주소 코드값에 각각 1대 다로 대응하는 복수의 주파수를 갖는 교류성분의 전류를 상기 전원라인으로 구동하되, 자신에게 할당된 화재 감지센서의 출력값에 동작확인 전압을 부가한 신호가 교류성분의 전류의 진폭에 반영되는 복수의 주소형 화재감지기와, 전원라인에 흐르는 전류신호를 전압으로 검출한 후 고속 푸리에 변환하여 복수의 주파수 성분별 진폭을 추출하고, 추출된 복수의 주파수 성분별 진폭에 대하여 평균값 산출 방법 또는 최고값과 최저값을 제외한 평균값 산출방법 또는 최빈값 산출 방법 또는 중앙값 산출 방법 또는 산출방법의 조합을 활용하여 디지털 또는 아날로그 형인 화재 감지센서의 출력값을 판단하는 화재 수신기를 구비한다.
화재 감지 시스템에서 복수의 주소형 화재감지기는 각각,
복수의 스위치 각각의 전기적인 연결상태에 대응하는 주소 코드값을 생성하는 주소 설정부와, 주소 코드값에 1대 다로 대응하는 복수의 주파수 신호 및 화재 감지센서의 출력값에 동작확인전압을 부가하여 출력하는 마이크로프로세서와, 주소 코드값에 1대 다로 대응하는 복수의 주파수 성분을 갖는 교류전압을 출력하되 화재 감지센서의 출력값에 동작확인전압을 부가한 값을 상기 교류전압의 진폭에 반영되도록 출력하는 전압 주파수 변환부와, 교류전압의 전압레벨에 대응하는 전류를 전원라인으로 구동하는 전압전류 변환부를 포함한다.
또한, 화재 감지 시스템에서 화재 수신기는, 화재 감지센서의 출력값이 0이고 노이즈도 0이며, 양의 값인 동작확인전압만 있을 때 고속 푸리에 변환을 통해 추출한 복수의 주파수 별 진폭 값과 동작확인전압의 비율로 복수의 주파수 별 보정계수를 정의하고, 복수의 주파수 별 보정계수를 알아낸 이후의 각 화재 감지센서의 출력값의 추정값은 추출한 복수의 주파수 별 진폭에서 상기 동작확인전압만 있을 때의 복수의 주파수 별 진폭을 뺀 값에 주파수 별 보정계수를 곱한 값들에 대하여 평균값 산출방법 또는 최고값과 최저값을 제외한 평균값 산출방법 또는 최빈값 산출방법 또는 중앙값 산출방법 또는 방법들의 조합으로 산출함으로써 노이즈에 둔감한 것을 특징으로 한다.
또한, 화재 감지 시스템에서 화재 수신기는, 각 화재감지기의 주소에 1대 다로 대응하는 복수의 주파수 성분의 진폭 및 동작확인전압을 활용하여, 각 주소형 화재감지기의 정상동작, 고장여부 및 단선여부를 검출함에 있어서,
복수의 주파수 성분별 진폭의 평균값 또는 최고값과 최저값을 제외한 평균값 또는 최빈값 또는 중앙값 또는 방법들의 조합으로 추정한 화재감지기의 출력의 크기가 각각 동작확인전압의 진폭 스펙트럼의 평균값 또는 최고값과 최저값을 제외한 평균값 또는 최빈값 또는 중앙값 또는 방법들의 조합으로 추출한 값에 근접하거나 크면 정상동작 상태로 판단하고,
추출한 복수의 주파수 성분별 진폭의 평균값 또는 최고값과 최저값을 제외한 평균값 또는 최빈값 또는 중앙값 또는 방법들의 조합으로 추정한 화재감지기의 출력의 크기가 0에 근접하면 고장이나 이탈로 판단하며,
특정 주소의 감지기는 정상동작 상태로 판단되고, 특정 주소 이후의 모든 감지기는 고장이나 이탈로 판단되면, 최종적으로는 특정 주소의 감지기와 이웃한 감지기 사이에서 단선이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 복수의 주파수 성분을 갖는 교류전류를 생성하는 주소형 화재감지기 및 이를 포함하는 화재감지시스템은 통신선이 추가로 구비될 필요없이 전원라인만을 이용하여 동작할 수 있으며, 복수의 주파수 성분을 갖는 교류전류를 생성하여 아날로그형 화재감지기에도 적용할 수 있다. 또한, 복수의 주파수 성분을 갖는 교류전류를 생성함으로써 노이즈에 둔감하여 동작 신뢰성을 확보할 수 있다.
즉, 아날로그 또는 디지털 화재감지 센서부의 형식에 구애받지 않고 적용할 수 있는 주소형 화재감지 시스템이다. 또한, 수신기에 병렬 연결된 모든 화재감지기가 보내는 화재감지센서부의 출력신호를 동시에 추출하므로 여러 개의 화개감지기가 동시에 경보를 발하여도 문제없이 정상 동작한다.
또한, 화재감지 센서부의 출력값을 정확히 산출할 수 있으므로 아날로그 형식의 주소형 화재감지 시스템으로 사용 가능하다.
또한, 화재감지기가 정상상태인지 고장상태인 지를 알 수 있다.
또한, +24[V] 전원선이 중간에서 단선된 경우 대략적인 단선 위치를 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110 : 주소 설정부
120 : 마이크로 프로세서
130 : 전압 주파수 변환부
140 : 전압전류 변환부
150 : 화재감지 센서부
200 : 수신기
210 : 전류 검출부
220 : 고속 푸리에 변환부
230 : 마이크로 컴퓨터
240 : 디스플레이 모듈

Claims (5)

  1. 복수의 스위치 각각의 전기적인 연결상태에 대응하는 주소 코드값을 생성하는 주소 설정부;
    상기 주소 코드값에 1대 다로 대응하는 복수의 주파수 신호 및 화재 감지센서의 출력값에 동작확인전압을 부가하여 출력하는 마이크로프로세서;
    상기 주소 코드값에 1대 다로 대응하는 상기 복수의 주파수 성분을 갖는 교류전압을 출력하되 상기 화재 감지센서의 출력값에 상기 동작확인전압을 부가한 값을 상기 교류전압의 진폭에 반영되도록 출력하는 전압 주파수 변환부; 및
    상기 교류전압의 전압레벨에 대응하는 전류를 전원라인으로 구동하는 전압전류 변환부;
    를 포함하는 복수의 주파수 성분을 갖는 교류전류를 생성하는 주소형 화재감지기.
  2. 각각의 화재감지기는 배치된 장소에 따라 서로 다른 주소 코드값이 설정되며 전원라인에 서로 병렬로 연결됨에 있어서, 화재감지기 각각은 자신의 주소 코드값에 각각 1대 다로 대응하는 복수의 주파수를 갖는 교류성분의 전류를 상기 전원라인으로 구동하되, 자신에게 할당된 상기 화재 감지센서의 출력값에 동작확인 전압을 부가한 신호가 상기 교류성분의 전류의 진폭에 반영되는 복수의 주소형 화재감지기; 및
    상기 전원라인에 흐르는 전류신호를 전압으로 검출한 후 고속 푸리에 변환하여 상기 복수의 주파수 성분별 진폭을 추출하고, 추출된 상기 복수의 주파수 성분별 진폭에 대하여 평균값 산출 방법 또는 최고값과 최저값을 제외한 평균값 산출방법 또는 최빈값 산출 방법 또는 중앙값 산출 방법 또는 상기 산출방법의 조합을 활용하여 디지털 또는 아날로그 형인 상기 화재 감지센서의 출력값을 판단하는 화재 수신기;
    를 구비하는 노이즈에 둔감한 화재감지시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 주소형 화재감지기는 각각,
    복수의 스위치 각각의 전기적인 연결상태에 대응하는 주소 코드값을 생성하는 주소 설정부;
    상기 주소 코드값에 1대 다로 대응하는 복수의 주파수 신호 및 화재 감지센서의 출력값에 동작확인전압을 부가하여 출력하는 마이크로프로세서;
    상기 주소 코드값에 1대 다로 대응하는 상기 복수의 주파수 성분을 갖는 교류전압을 출력하되 상기 화재 감지센서의 출력값에 상기 동작확인전압을 부가한 값을 상기 교류전압의 진폭에 반영되도록 출력하는 전압 주파수 변환부; 및
    상기 교류전압의 전압레벨에 대응하는 전류를 상기 전원라인으로 구동하는 전압전류 변환부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 노이즈에 둔감한 화재감지시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 화재 수신기는,
    상기 화재 감지센서의 출력값이 0이고 노이즈도 0이며, 양의 값인 상기 동작확인전압만 있을 때 고속 푸리에 변환을 통해 추출한 복수의 주파수 별 진폭 값과 상기 동작확인전압의 비율로 복수의 주파수 별 보정계수를 정의하고, 상기 복수의 주파수 별 보정계수를 알아낸 이후의 각 화재 감지센서의 출력값의 추정값은 추출한 상기 복수의 주파수 별 진폭에서 상기 동작확인전압만 있을 때의 복수의 주파수 별 진폭을 뺀 값에 상기 주파수 별 보정계수를 곱한 값들에 대하여 평균값 산출방법 또는 최고값과 최저값을 제외한 평균값 산출방법 또는 최빈값 산출방법 또는 중앙값 산출방법 또는 상기 방법들의 조합으로 산출함으로써 노이즈에 둔감한 것을 특징으로 하는 노이즈에 둔감한 화재감지시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 화재 수신기는,
    각 화재감지기의 주소에 1대 다로 대응하는 복수의 주파수 성분의 진폭 및 동작확인전압을 활용하여, 각 주소형 화재감지기의 정상동작, 고장여부 및 단선여부를 검출함에 있어서,
    상기 복수의 주파수 성분별 진폭의 평균값 또는 최고값과 최저값을 제외한 평균값 또는 최빈값 또는 중앙값 또는 상기 방법들의 조합으로 추정한 화재감지기의 출력의 크기가 각각 동작확인전압의 진폭 스펙트럼의 평균값 또는 최고값과 최저값을 제외한 평균값 또는 최빈값 또는 중앙값 또는 상기 방법들의 조합으로 추출한 값에 근접하거나 크면 정상동작 상태로 판단하고,
    상기 추출한 복수의 주파수 성분별 진폭의 평균값 또는 최고값과 최저값을 제외한 평균값 또는 최빈값 또는 중앙값 또는 상기 방법들의 조합으로 추정한 화재감지기의 출력의 크기가 0에 근접하면 고장이나 이탈로 판단하며,
    특정 주소의 감지기는 상기 정상동작 상태로 판단되고, 특정 주소 이후의 모든 감지기는 상기 고장이나 이탈로 판단되면, 최종적으로는 특정 주소의 감지기와 이웃한 감지기 사이에서 단선이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 노이즈에 둔감한 화재감지시스템.
KR1020200065720A 2020-06-01 2020-06-01 복수의 주파수 성분을 갖는 교류전류를 생성하는 주소형 화재감지기 및 이를 포함하는 화재감지시스템 KR102361512B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200065720A KR102361512B1 (ko) 2020-06-01 2020-06-01 복수의 주파수 성분을 갖는 교류전류를 생성하는 주소형 화재감지기 및 이를 포함하는 화재감지시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200065720A KR102361512B1 (ko) 2020-06-01 2020-06-01 복수의 주파수 성분을 갖는 교류전류를 생성하는 주소형 화재감지기 및 이를 포함하는 화재감지시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210148630A true KR20210148630A (ko) 2021-12-08
KR102361512B1 KR102361512B1 (ko) 2022-02-09

Family

ID=78867846

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200065720A KR102361512B1 (ko) 2020-06-01 2020-06-01 복수의 주파수 성분을 갖는 교류전류를 생성하는 주소형 화재감지기 및 이를 포함하는 화재감지시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102361512B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230160556A (ko) 2022-05-17 2023-11-24 채석 복수의 주파수 성분을 갖는 교류전류를 생성하는 주소형 화재 감지기 및 이를 포함하는 화재감지 시스템

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005038000A (ja) * 2003-07-15 2005-02-10 Nohmi Bosai Ltd 炎検出装置
KR101311950B1 (ko) * 2012-04-25 2013-09-26 비아이산업(주) 양방향 통신 루프를 갖는 화재 감지 경보 시스템
KR101811402B1 (ko) 2016-11-28 2017-12-21 금오공과대학교 산학협력단 디지털 아날로그 변환부로 제어되는 전압제어 전류원을 이용한 주소형 화재감지장치 및 이를 포함하는 화재탐지 시스템
KR20190124557A (ko) * 2018-04-26 2019-11-05 금오공과대학교 산학협력단 전압제어 전류원을 이용한 주소형 화재감지장치 및 이를 포함하는 화재탐지 시스템
KR102082320B1 (ko) * 2018-08-16 2020-02-27 금오공과대학교 산학협력단 전류를 이용한 주소형 화재 감지장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005038000A (ja) * 2003-07-15 2005-02-10 Nohmi Bosai Ltd 炎検出装置
KR101311950B1 (ko) * 2012-04-25 2013-09-26 비아이산업(주) 양방향 통신 루프를 갖는 화재 감지 경보 시스템
KR101811402B1 (ko) 2016-11-28 2017-12-21 금오공과대학교 산학협력단 디지털 아날로그 변환부로 제어되는 전압제어 전류원을 이용한 주소형 화재감지장치 및 이를 포함하는 화재탐지 시스템
KR20190124557A (ko) * 2018-04-26 2019-11-05 금오공과대학교 산학협력단 전압제어 전류원을 이용한 주소형 화재감지장치 및 이를 포함하는 화재탐지 시스템
KR102082320B1 (ko) * 2018-08-16 2020-02-27 금오공과대학교 산학협력단 전류를 이용한 주소형 화재 감지장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR102361512B1 (ko) 2022-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9360449B2 (en) Functional monitoring of an electrolytic gas sensor having three electrodes, and hazard alarm and gas measuring device
JP4703643B2 (ja) 範囲エラー検出をともなうアナログ・デジタル変換器
US6429786B1 (en) Sensor and evaluation system, in particular for double sensors for determining positions and limit values
KR101811402B1 (ko) 디지털 아날로그 변환부로 제어되는 전압제어 전류원을 이용한 주소형 화재감지장치 및 이를 포함하는 화재탐지 시스템
KR102361512B1 (ko) 복수의 주파수 성분을 갖는 교류전류를 생성하는 주소형 화재감지기 및 이를 포함하는 화재감지시스템
US4575711A (en) Alarm terminal device
US8514661B2 (en) Transducer
US9720024B2 (en) Sensor circuit, vehicle and method therefor
KR102361499B1 (ko) 교류전류의 진폭 스펙트럼을 이용한 주소형 화재감지기 및 이를 포함하는 화재감지시스템
JP2009301418A (ja) プログラマブルコントローラ及びプログラマブルコントローラを用いた異常検出方法
JP2007110755A (ja) Ａ／ｄ変換装置
US11079409B2 (en) Assembly with at least two redundant analog input units for a measurement current
EP0214239B1 (en) Method and circuit for detecting a fault condition
KR100344088B1 (ko) 3상 4선식 계량계의 오배선 감지장치
JP6705732B2 (ja) アナログ出力装置
KR101120474B1 (ko) Ｐｗｍ 컨버터의 전원위상 검출장치
US20120182052A1 (en) Device for providing electrical signals with high immunity to noise
JP3148923B2 (ja) 監視システムにおける作動検知器の特定方法
US11391772B2 (en) Signal transmission system
KR200278495Y1 (ko) 멀티탭 콘센트
JP3658990B2 (ja) 電子機器
JPH0535983A (ja) 火災報知設備における断線検出機能の試験装置
KR100486023B1 (ko) 인버터 시스템의 피드백 기판（ｐｃｂ）의 자기진단 구현을 위한 장치
JPH09161166A (ja) 防災監視制御盤の受信回路
JP2004134934A (ja) デジタル・アナログ信号変換器のリファレンス信号異常判定装置

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant