KR20240034771A - 산업시설 화재진화 제어를 위한 다기능 로봇 복합기 - Google Patents

Abstract

다기능 로봇 복합기는 펌프장, 소방배관, 소방배관에 연결된 2대의 로봇 소화 장치를 포함하고, 그 장치는 수직 및 수평 유도 구동장치를 갖는 노즐을 포함하며, 분사 각도를 변경하기 위한 구동장치 있는 소방노즐을 포함한다. 소화모니터 노즐 앞쪽 입구에 구동 있는 버터플라이밸브가 설치하고, 소방노즐 앞에 소화모니터 노즐 출구에 입구에 스위칭부와 연결되며, 출구에 제어장치와 네트워크 제어기를 통해 연결되는 압력센서 및 원격제어장치 설치되어 있다. 소화모니터 노즐에 장착된 화재감지 및 원격감시장치는 디지털 신호처리장치와 연결되고, 디지털 신호처리장치는 출구가 영상감시장치 및 공정제어시스템과 연결되고, 영상감시장치 및 공정제어시스템은 수신 및 감시장치를 통해 화재감지기와 연결되어 있는 제어장치와 연결되어 있다. 발포 파이프라인에 의해 연결되는 발포장치, 로봇 소화 설비에 연결된 여분의 용수 및 압축 폼 파이프라인, 소화모니터 노즐 입구 전에 발포 파이프라인에 설치된 스위칭 유닛에 연결된 추가적인 구동 있는 추가 버터플라이밸브를 포함한다. 소방노즐은 농도와 유동이 조절 가능한 물과 압축폼을 공급하도록 구성된다.

Description

산업시설 화재진화 제어를 위한 다기능 로봇 복합기

본 발명은 방화 및 소화 장치, 즉 로봇 소화 설비에 관한 것으로, 어느 산업 시설에서나 화재 위험 상황의 예방 및 방지를 위해 사용될 수 있으며, 원전 기계실을 포함한 원전 구조물의 내부 영역에서도 사용될 수 있다.

특허 제2319530호에 따른 로봇 소화 시스템 같은 로봇 소화 설비가 알려져 있다. 이 장치의 단점은 정해진 공급 시간으로 만유량을 소화할 때 화재의 초점에 맞지 않는 다량의 소화제를 사용한다는 것이다.

기술적으로 가장 비슷한 것은 특허 RU2424837에 따른 전 과정 제어 시스템을 갖춘 로봇화된 소화 복합기다.

알려진 로봇화된 소화 복합기는 수직 및 수평 유도 구동을 갖는 소화모니터 노즐을 포함하는 2개 이상의 로봇 소화 설비를 포함하며, 분사 각도를 변경하기 위한 구동장치 있는 소방노즐, 소화모니터 노즐 앞쪽 입구에 설치된 구동 있는 버터플라이밸브, 소방노즐 앞에 소화모니터 노즐 출구에 설치되고, 입구에 스위칭부와 연결되며, 출구에 제어장치와 네트워크 제어기를 통해 연결되는 압력센서 및 원격제어장치, 소화모니터 노즐에 장착된 화재감지 및 원격감시장치는 디지털 신호처리장치와 연결되고, 디지털 신호처리장치는 출구가 영상감시장치 및 공정제어시스템과 연결되고, 영상감시장치 및 공정제어시스템은 수신 및 감시장치를 통해 화재감지기와 연결되어 있는 제어장치와 연결되어 있다.

이러한 로봇화된 소화 복합기의 단점은 장치의 기술적, 기능적 능력뿐만 아니라 작동에 사용되는 소화기에 의해 제한되는 그 적용 범위가 작으며, 따라서 화재로부터 물체를 보호하기 위해 해결해야 할 과제의 범위가 제한되는 것이다. 소화제로 물을 사용 시 전기설비의 화재의 소화는 불가능한다. 또한, 소화를 위해 많은 양의 물이 소모됨으로, 구내 및 설비의 침수로 이어진다. 많은 화재원으로 건축 구조물의 붕괴가 가능한다. 또한, 알려진 기술적 해결책에서, 베어링 조립체, 전기 전도성 네트워크의 국부 유닛, 가연성 및 폭발성 액체 및 가스의 누출과 같은 잠재적인 점화원에 대한 모니터링 시스템이 없다. 알려진 기술적 해결책의 다른 단점은 또한 화재 및 폭발 위험을 방지하는 기능이 부족하다는 것이다.

본 발명의 목적은 압축에 의해 얻어지는 공기-기계 발포체(이하 압축 발포체라 한다), 물, 질소-물 조성물 등 다양한 소화제의 사용을 통해 산업단지의 붕괴를 방지하고, 결과적으로 심각한 사고가 발생하는 것을 방지하고, 발화원에 따라 산업단지의 화재 보호를 확보하는 것, 또한 화재 감지 및 텔레비전 감시 장치로서 IR 카메라 및/또는 열화상 카메라의 사용하는 것이다.

본 발명의 기술적 결과는 생산 구역에서의 화재 및 폭발 상황의 방지, 비상 상황의 감소 또는 제거, 붕괴의 방지, 발화 및 소화 제어의 잠재적 위험 구역의 모니터링을 포함하는 로봇화된 소화 복합기의 기능 확장이다.

제안된 발명을 이용하면, 점화원, 점화원의 위치 및 화재 강도에 따라 로봇 소화 설비뿐만 아니라 소형 분무기, 스팟 스프링클러, 소형 로봇 설비, 소형 이동식 로봇 설비 및 내부 소화전을 이용할 수 있다.

또한 청구된 발명의 기술적 결과는 감지 순간부터 화재를 제거하는 시간을 단축하고 재점화나 발화를 방지하여 소화제의 소모를 감소시키고, 따라서 화재의 진화 및 제거로 인한 피해를 감소시킬 수 있다고 할 수 있다.

기술적인 결과는 산업시설의 화재감지 및 화재진화 제어, 예방감시, 다기능 로봇 복합기에 있어서, 펌프장과 그와 연결된 소방배관, 소방배관에 연결된 최소 2대의 로봇 소화 설비를 포함하고, 그 장치는 수직 및 수평 유도 구동장치를 갖는 노즐을 포함하며, 분사 각도를 변경하기 위한 구동장치 있는 소방노즐, 소화모니터 노즐 앞쪽 입구에 설치된 구동 있는 제어형 버터플라이밸브, 소방노즐 전에 소화모니터 노즐 출구에 설치되고, 입구에 스위칭부와 연결되며, 출구에 제어장치와 네트워크 제어기를 통해 연결되는 압력센서 및 원격제어장치, 소화모니터 노즐에 장착된 화재감지 및 원격감시장치는 디지털 신호처리장치와 연결되고, 디지털 신호처리장치는 출구가 영상감시장치 및 공정제어시스템과 연결되고, 영상감시장치 및 공정제어시스템은 수신 및 감시장치를 통해 화재감지기와 연결되어 있는 제어장치와 연결되어 있고, 본 발명에 따르면, 로봇 소화 유닛과 발포 파이프라인에 의해 연결되는 발포장치, 로봇 소화 설비소화 설비에 연결된 여분의 용수 및 압축 폼 파이프라인, 소화모니터 노즐 입구 전에 발포 파이프라인에 설치된 스위칭 유닛에 연결된 추가적인 구동 있는 추가 버터플라이밸브, 이때 상기 소방노즐은 농도와 유량이 조절 가능한 물과 압축폼을 공급할 수 있는 기능으로 제작되는 것에 의해 달성된다.

다기능 복합기에는 주로 배관과 발포 파이프라인에 설치된 제어형 버터플라이밸브용 위치센서가 설치되어 있다.

다기능 복합기는 배관 및 발포 파이프라인에 연결되고 제어장치에 연결되는 적어도 하나의 소형 로봇 소화 설비를 제공할 수 있으며, 통로 및/또는 로봇 소화 설비에 의해 커버되지 않는 영역에 장착될 수 있다.

또한, 복합기는 자동제어시스템과 연결헤드가 있는 소방호스와 가동시트가 있는 수도차단밸브를 연결하는 텔레스코픽 조작기를 포함하여 폼파이프라인과 연결되는 소형 이동식 로봇 소화 설비를 적어도 하나 추가로 장착할 수 있다.

다기능 로봇 복합기는 수동축이 장착된 발포 파이프라인과 위치센서가 장착된 제어밸브에 연결되는 소화전을 추가로 장착할 수 있다.

또한, 복합기는 주로 강제시동식 분무기를 장착하고 분무기 제어장치 및 화재감지 및 원격감시장치와 연계된 자동 물 또는 폼 소화시스템을 장착하고 있다.

또한, 복합기는 액체 질소를 포함하는 용기에 진공 파이프라인에 의해 연결되는 액체 질소 이젝터를 포함하고 소방배관에 소방 호스로 연결되는 휴대용 질소-물 소화 설비를 추가로 장착할 수 있다.

바람직하게는, 복합기는 공정제어시스템과 연결된 제트 제어 유닛을 장착한다.

복합기는 공정제어시스템에 연결된 지지 구조물의 가열 온도를 고려하여 산업 시설 바닥의 살수를 위한 서브시스템을 장착할 수 있고, 또한, 제어 장치 및 제어된 버터플라이밸브 및 제어 밸브의 위치센서에 연결되는 발포장치의 파라미터를 최적화하기 위한 유닛을 장착할 수 있다.

다기능 복합기는 주로 디지털 신호처리장치와 연결된 경고 감시 시스템과 블리츠 감시 시스템, 제어장치와 연결된 고장 진단, 데이터베이스 보정 및 이벤트 로깅을 위한 원격 접근 시스템 등을 갖추고 있다.

또한 다기능 복합기는 공정제어시스템과 연결된 적응형 소화 제어부와 가스 분석기가 연결된 제어 장치에 네트워크 컨트롤러를 통해 연결된 가스 농도 제어 시스템을 장착할 수 있다.

다기능 로봇 복합기의 특징은 자동제어시스템과 연결헤드가 있는 소방호스와 가동시트가 있는 수도차단밸브를 연결하는 텔레스코픽 조작기를 포함하여 발포 파이프라인과 연결되는 소형 이동식 로봇 소화 설비와 연결될 수 있는 것이다. 이 이동식 설비는 화재(사고) 구역에서의 정찰, 로봇 소화 설비의 사용 조정 및 희생자 수색, 로봇 설비 접근이 어려운 구역에서의 지역 화재 진압 및 공정 장비 보호 등에 사용될 수 있으며, 작업자에게 작업 정보를 전송함으로써 작업 구역의 방사선 오염도를 측정할 수 있다.

다기능 로봇 복합기는 소규모 국소 화재를 진압하기 위해 강제시동식 분무기를 장착하고 분무기 제어장치 및 화재감지 및 텔레비전 감시장치와 연결된 자동 물 또는 폼 소화시스템을 포함한다.

공정제어시스템에 연결된 지지 구조물의 가열 온도를 고려한 제트 공급 제어 유닛 및 산업 시설 바닥의 살수를 위한 서브시스템을 갖춘 다기능 로봇 복합기의 공급은 로봇 소화 설비가 소화 매개 변수의 최적화 및 제어와 함께 모드 라인 제트 소화 및 방향 살수 모드에서 작동할 수 있도록 하는 부가 기능을 가질 수 있게 한다. 이 기능은 하중을 받는 구조물을 냉각하고 붕괴를 방지하는 것은 물론 원자화된 미세 물방울로 인한 폭발성 및 인화성 가스의 농도 및 희석을 감소시키는 데 사용된다.

제어 버터플라이밸브와 제어 밸브의 제어장치와 위치센서에 연결된 발포장치의 파라미터 최적화 유닛은 소화 작업에 따라 압축폼의 농도(저팽창, 중팽창)를 변화시킬 수 있다.

압축 폼은 발포제 수용액의 잔액상이 없는 균질한 구조를 가지며, 발포제와 물을 혼합하여 제조되며, 압력을 받아 공급되는 공기, 질소 또는 이산화탄소를 충진제로 사용할 수 있다.

다기능 로봇 복합기는 화재감지 및 텔레비전 감시장치, 예를 들어 적외선 카메라 및/또는 열화상카메라를 갖추고, 경고 모니터링 시스템 및 전격 모니터링 시스템에 연결되고, 차례로 디지털 신호 처리 장치에 연결된다. 이 솔루션은 자동화된 작업장의 작업자에게 정보를 전송하는 화재 감지기를 사용하여 보호 구역에서 점화원(열 방출) 및 연소 센터를 검출하는 모니터링 및 전격 모니터링을 허용한다.

가스분석기가 연결된 제어장치에 네트워크 제어기를 통해 연결된 가스 농도 제어 시스템을 갖춘 다기능 로봇 복합기의 공급은 자동화된 작업장에서 작업자에게 정보가 전달됨으로써 폭발성 및 유독가스(수소, 메탄, 황화수소 등)의 공기 중 존재 및 농도에 대한 지정된 파라미터의 제어로 보호구역 내 화재(비상) 상황에 대한 예방적 모니터링을 수행할 수 있다. 폭발성 및 유독가스의 농도가 증가하고 가스분석기의 위치에서 트리거링이 발생할 경우, 이 구역에 미분무수를 공급하여 가스의 농도를 배출하고, 자동 및 원격으로 공급을 수행할 수 있다.

원자력발전소 생산시설과 기계실 등 방호시설에 다기능 로봇 복합기를 활용하는 것은 화재위험(불길, 불꽃, 고온, 유독연소 생성물, 연기)뿐만 아니라 방사선 사고 발생 시 전리방사선의 영향이 발생하는 화재 및 사고 제거와 관련된 소방관 및 인력의 생명과 건강에 대한 잠재적 위협을 최소화하기 위해 마련됐다.

감지된 화재의 진화는 자동, 원격 및/또는 로컬 제어 모드로 로봇 소화 설비, 소형 로봇 소화 설비, 강제 시동 분무기, 지향성 스프링클러, 소형 이동형 로봇 소화 설비, 휴대용 질소-물 소화 설비 및 내부 소화전을 사용할 수 있으며, 소화제로서 압축폼, 질소-물 화합물 또는 물을 사용할 수 있다.

다기능 로봇 복합기의 도입은 설계 및 건설 중인 방호시설 뿐만 아니라 기존 시설의 기존 소방용수공급시스템에 그 구성요소를 통합하는 것도 가능해 단지의 의심할 여지가 없는 장점이다.

이와 관련해 다기능 로봇단지에 내장된 시스템과 공구의 모든 요소와 개별 요소의 전술적·기술적 특성을 모두 활용할 수 있는 가능성을 고려하면 원전의 기계실뿐만 아니라 전통에너지시설의 기계실, 원자력 및 방위산업의 기타 시설, 조선, 항공, 우주산업, 폐기물처리장, 가스 및 석유화학창고 등의 고유시설에서도 유효 활용 영역을 대폭 확대할 수 있다.

청구된 기술적 해결책 - 산업시설의 화재감지 및 화재진화 제어, 예방감시, 다기능 로봇 복합기는 후술하는 특정 구현의 예에 아래 설명한다. 설명한 예는 유일하게 가능한 것이 아니라, 이러한 필수 특징들의 세트에 의해 청구된 기술적 결과를 달성할 수 있는 가능성을 명백하게 보여준다.

본 발명의 본질은 도면으로 도시되어 있으며, 이 도면은 원자력 발전소의 엔진룸에 배치된 예를 이용하여 생산설비의 예방감시, 화재감지 및 소화제어를 위한 다기능 로봇 복합기의 구성도이다.

산업시설의 화재감지 및 화재진화 제어, 예방감시, 다기능 로봇 복합기로서, 소방배관(1)이 연결되는 펌프장; 소방배관(1)과 연결되는 최소 2대의 로봇 소화 설비(2)를 포함하고, 수직유도구동장치(4)와 수평유도장치(5)를 장착한 소화모니터 노즐(3)과, 분사 각도를 변경하기 위한 구동장치 있는 소방노즐(6)과, 상기 소방모니터 노즐(3)의 앞쪽 입구에 설치된 구동 있는 제어형 버터플라이밸브(7)와, 상기 소방노즐(6)의 전방 입구에 설치된 압력센서(8)와, 상기 소방노즐(6) 전에 소화모니터 노즐(3)의 출구에 원격제어장치(9)을 포함한다.

본 요소는 모두 입구에서 스위칭부(10)에 연결되고, 출구에는 다기능 로봇 복합기의 제어 장치(12)와 네트워크 제어기(11)를 통해 연결된다.

소화모니터 노즐(3)에 화재감지 및 원격감시장치(13)가 장착되어, 디지털 신호처리장치(14)와 연결되고, 디지털 신호처리장치는 출구가 영상감시장치(15) 및 공정제어시스템(16)과 연결되고, 영상감시장치 및 공정제어시스템은 다기능 로봇 복합기의 제어장치와 연결된다(12).

이때 다기능 로봇 복합기의 제어장치(12)는 화재감지기(18)와 함께 수신 및 제어장치(17)를 통해 연결된다.

추가로 다기능 로봇 복합기에는 로봇 소화 설비(2)와 연결되는 압축폼의 발포장치(19)와, 발포 파이프라인(20)과, 로봇 소화 설비(2)와 연결되는 물과 압축폼을 공급하는 백업파이프라인과, 스위칭부(10)와 연결되는 소화 모니터 노즐(3)에 진입하기 전에 발포 파이프라인(20)에 구동 및 위치센서를 추가로 설치한 제어형 버터플라이밸브(21)가 설치된다. 이때 소방노즐(6)은 농도와 유동이 조절 가능한 물과 압축폼을 공급하도록 구성된다.

또한 다기능 로봇 복합기는 다음을 포함할 수 있다:

- 로봇 소화 설비에 의해 커버되지 않는 통로 및/또는 영역에 설치되고, 소방배관(1) 및 발포 파이프라인(20)과 연결되고, 제어 장치(12)에 연결되는 소형 이동식 로봇 소화 설비;

- 자동제어시스템과 연결헤드가 있는 소방호스(24)와 가동시트가 있는 수도차단밸브(25)를 연결하는 텔레스코픽 조작기(23) 있는 발포 파이프라인(20)에 연결된 소형 이동식 로봇 소화 설비(22);

- 위치 센서(28)가 장착된 제어 밸브(27)로 발포 파이프라인(20) 및 수동 분기용 배관에 연결된 소화전(26);

- 강제가동식 분무기(29)를 장착하고 분무기 제어장치(30) 및 화재감지 및 원격감시장치(13)와 연계된 자동 물 또는 폼 소화시스템;

- 액체 질소를 포함하는 용기(32)에 진공 파이프라인(31)에 의해 연결되는 액체 질소 이젝터를 포함하고 소방배관(1)에 추가 소방 호스로 연결되는 휴대용 질소-물 소화 설비;

또한 다기능 로봇 복합기는 다음과 같은 것을 갖출 수 있다:

- 공정제어시스템(16)에 연결된 제트 제어 유닛(33);

공정제어시스템(16)에 연결된 지지 구조물의 가열 온도를 고려하여 산업 시설(단지) 바닥의 살수를 위한 서브시스템(34);

- 제어 장치(12) 및 제어된 버터플라이밸브 및 제어 밸브(27)의 위치센서에 연결되는 발포장치의 파라미터를 최적화하기 위한 유닛(35);

- 디지털 신호 처리 장치(14)에 연결된 경고 모니터링 시스템(36) 및 전격 모니터링 시스템(37);

- 제어장치 (12)에 연결된 고장을 진단하고 데이터베이스를 업데이트하며 이벤트를 기록하기 위한 원격 접근 시스템 (38);

- 공정제어시스템 (16)과 연결된 적응형 제어 소화 유닛 (39);

- 가스 분석기들(41)이 연결되는 제어 장치(12)에 네트워크 제어기(11)를 통해 연결되는 가스 농도 제어 시스템(40).

실시 예들 중 하나에 있어서, 다기능 복합기는 자동화된 작업장에 설치되고 통신 채널(42), 예를 들어 RS-485를 통해, 네트워크 제어기(11)를 통해, 그리고 화재 감지기(18)를 장착한 수신 및 감시장치(17)를 통해, 로봇 소화 설비(2) 상의 스위칭부(10)와 연결되는 제어 장치(12)를 장착하고, 그리고 디지털 신호 처리 장치(14)는 화재감지 및 원격감시장치(13)와 2채널 텔레비전 접속부(43)(비디오 채널 및 IR 채널)에 의해 접속되고, 제어 장치(12)에 접속된 영상감시장치(15) 및 공정제어시스템(16)이 접속된다. 합기 내에는 제어유닛(44)과 살수망 구간(45), 방향성 스프링클러(46) 등도 설치돼 있다. 휴대용 질소-물 소화 설비에는 액체질소 배출이 가능한 소화 모니터 노즐(47)이 설치되어, 이들은 화재 현장으로 전달돼 소방호스로 소방배관(1)에서 가장 가까운 소화전(48)에 연결된다.

산업시설 화재진화 제어를 위한 다기능 로봇 복합기의 작동은 다음과 같은 방식으로 수행된다. 예를 들어, 장치의 결함으로 인해 점화 온도까지 가열된 구역이 보호 대상물에 나타나면, 가능한 냉각제(케이블경로, 전기기구, 스위치, 공정설비 등)의 디지털화된 위치를 고려하여, 열 방출 구역을 인식하기 위한 프로그램에 따른 경고 모니터링 시스템(36)은 제어장치(12)에 정보를 전송하고, 제어장치(12)는 가장 가까운 로봇 소화 설비(2)에 명령을 보내 선택된 열 방출 구역을 가리키게 하고 감시 구역 구간의 비상 상태와 가능한 열 방출원에 대한 정보를 영상감시장치(15)로 24시간 근무자에게 전송한다.

가스 분석기(41)가 연결되어 있는 가스 농도 제어 시스템(40)에도 네트워크 제어기(11)를 통한 제어 장치(12)가 연결되어 있다.

예를 들어, 몰 질량 M = 2 g/mol인 수소(H2)는 공기보다 훨씬 가볍기 때문에 실내 꼭대기까지 올라갈 것이므로 가스 분석기(41)는 천장 근처에 설치하여야 한다. 가스 분석기의 배치 및 개수는 산업 시설 공기 중의 사전 노출 및 최대 허용 농도의 화학물질을 모니터링하기 위한 신호장치 및 가스 분석기 설치기준을 준수하되, 센서 100 ㎡ 당 1개 이상이어야 한다.

이 연결에서는 보호 대상물은 또한 가스 분석기(41)의 지속적인 제어 하에 있다.

사고 시나리오 "폭발 - 화재" 또는 "화재 - 폭발"에 따라 가스-오일 시스템의 감압 및 그에 따른 가연성 터빈 오일 및 수소의 상당한 누출과 관련된 터보발전기에서의 비상 상황이 발생할 수 있는 것으로 알려져 있다. 화재발생의 첫 번째 시나리오에 따르면, 샤프트의 오일씰이 파괴되면, 오일과 함께 수소가 연소되는 고온(2000℃ 이상)의 토치가 발생하고, 두 번째에 따르면, 폭발의 가장 유력한 원인은 상당한 누출이 있는 엔진룸 상부의 수소 축적이다.

수소는 공기와 혼합될 때 폭발적인 혼합물, 소위 폭발성 가스를 형성한다. 공기와 수소의 폭발성 농도는 화염 전파(LFL)의 낮은 농도 한계인 4%의 부피비로 발생한다. 작업 구역의 공기 중 수소 함량의 폭발 전 농도(PEC)는 두 가지 경보 임계치, 즉 첫 번째 임계치는 경고 - 0.4% vol. (10% LFL) 이고 두 번째 임계치는 비상 - 0.8% vol. (20% LFL)이다.

첫 번째 경보 경보 임계치가 트리거되면, 네트워크 제어기(11)를 통한 가스 농도 제어 시스템(40)의 정보가 제어 장치(12)로 전달되어 24시간 근무하는 작업자에게 전달되고, 작업자는 가스 누출을 제거하기 위한 조치를 취한다. 두 번째 경보 임계치가 트리거되면, 제어 장치(12)는 가장 가까운 로봇 소화 설비(2)에 명령을 보내 트리거된 가스 분석기(41)의 위치의 가스 농도 증가 구역을 가리키게 한다. 로봇 소화 설비(2)는 지정된 구역의 면적을 스캔하여 가스 농도를 배출함으로써 분사된 물을 공급한다.

복합기 제어 장치(12)는 원격 접근 고장 진단 시스템(38)에 연결되어 복합 제어 장치(12)를 구성하여 다기능 로봇 복합기의 모든 구성 요소의 성능을 판단하고 모니터링한다.

작동을 준비하기 위해 기본 파라미터는 원격 접근 고장 진단 시스템(38)을 통해 제어 장치(12)의 데이터베이스에 입력되어 문제 해결을 위해

소화 로봇 설비(2)의 좌표 위치를 갖는 객체의 구성, 소화 로봇 설비(2)의 Q 소모, 살수강도 i, 최소 살수 영역 S_min, 현재 규정에 따라 예를 들어 SP 485.1311500.2020을 참조한다. 이 데이터는 제트 제어 유닛(33)로 전송되고, 계산식에 따라 현재 파라미터와 정규화 파라미터를 비교하여 조절되고, 가장 효과적인 소화를 위해 소화제 공급 범위에 따라 영역에 대한 제트 스캐닝 단계가 결정된다.

대기 모드에서, 보호 대상은 화재감지기(18)로 상시 제어하고, 주어진 프로그램에 따라 움직이는 로봇 소화 설비(2)에 설치된 화재감지 및 원격감시장치(13)에 의해 주기적으로 모니터링된다. 동시에, 다기능 로봇 복합기의 모든 요소들은 원격 접근 고장 진단 시스템(38)에 의한 문제 해결 프로그램에 따라 테스트된다. 파라미터들이 설정값에서 벗어날 때의 현재 부하, 제어 위치, 수압 등의 데이터는 기록되고 안전한 통신 채널을 통해 24시간 근무 중인 작업자의 제어반으로 전송된다.

화재원이 발생 시 화재감지기(18)가 활성화되고, 수신 및 감시장치(17)는 제어장치(12)에 '경보' 신호를 전송해, 제어장치(12)는 다기능 로봇 복합기에서 로봇 소화 설비(2)를 이용한 발화원 탐색모드를 활성화하고, 통신 채널(42)을 통해 제어신호를 전송하여 로봇 소화 설비(2)의 스위칭부(10)에서 화재원 탐색을 수행한다. 수직유도구동장치(4) 및 수평유도구도장치(5)로 소화 모니터 노즐(3)은 이들에 의해 보호되는 구역의 지정된 구역 내에서 이동한다.

탐색의 성능을 향상시키기 위해 전격 감시 시스템(37)이 켜진다. 로봇 설비 2 소화기마다 전체 보호 대상이 탐색 구역으로 분배된다.

이 분포에 의해, 보호 대상 전체에 대해 고정된 구역에 걸쳐 동시 모니터링이 수행된다. 모니터링은 화재감지 및 원격감시장치(13)를 수직면에 고정 설치한 상태에서 주어진 영역에서 수평면으로 로봇 설비(2) 화재진화를 이동시키는 방식으로 수행된다. 탐색을 최적화하기 위해 로봇 소화 설비는 예를 들어, 보호 섹터의 에지들로부터 서로를 향해 이동한다. 화재감지 및 원격감시장치(13)가 이동할 때 화재원을 식별하고 존재하는 경우 정보의 디지털 처리 및 각 좌표를 결정한 후 제어장치(12)에 정보를 전송된다.

제어장치(12)는 모든 로봇 소화 설비(2)의 모니터링 결과에 따라 화재원을 결정하고, 발화원에 최적으로 근접한 위치에 있는 로봇 소화 설비(2) 2개를 선택하여 발화원으로 향하게 한다. 유도한 후 발화원은 화재감지 및 원격감시장치(13)의 초점에 맞추게 되며, 이는 디지털 신호 처리 장치(14)를 통해 2채널 텔레비전 통신의 채널(43)을 통해 제어장치(12)로 전송된다.

제어장치(12)는 수신된 정보의 결과에 따라 통신채널(42)을 통해 해당 스위칭부(10)에 점화좌표에 대한 제어신호를 생성하고 '시작' 명령을 공정제어시스템(16)에 전송하며, 제어유닛(44)에도 기술명령을 전송하여 발포장치(19)를 기동시키고, 구동으로 폼으로 작동시키는 버터플라이밸브(21)를 열며, 폼 위치의 소방노즐(6)을 이송하여 유동면적을 증가시키고, 환기를 끄도록 한다. 발포 파이프라인(20)을 통한 압축폼은 압축폼의 분사를 형성하고 지시하는 로봇 소화 설비(2)로 들어간다. 살수망 구간(45)도 사용할 수 있고, 발포 파이프라인(20)에 설치된 제어 밸브(27) 수동 화재노즐 및 방향성 스프링클러(46), 소화전(26)을 통해서도 사용할 수 있다.

이 요소들의 개방에 대한 신호는 소비자의 총 소비량과 지정된 폼 비율에 따라 압축폼의 소비량과 압력을 조절하는 발포장치의 파라미터를 최적화하기 위한 위치 유닛(35)으로 센서(28)로부터 수신된다. 로봇 소화 설비(2)에 의한 제트의 발화원 조준은 ‘탄도학’ 프로그램에 따라 제트를 주어진 좌표로 지향시키는 알고리즘에 따라 배럴의 상승각과 네트워크 내 압력에 따라 제트의 탄도 데이터를 고려하여 수행된다. 제어장치(12)는 네트워크 제어기(11)를 통해 통신채널(42)을 통해서 스위칭부(10)를 통해 수신된 소화 모니터 노즐(3) 상의 압력센서(8)의 데이터에 따라 제트승강각을 보정한다.

적응형 소화 제어 유닛(39)을 이용하여 제어장치(12)의 정보에 따라 변화하는 작동상황을 고려하여 소화를 수행한다. 초기에는 화재지역(S = 12 ㎡)까지 반복 단기 모드로 소화를 진행하며, 이때 소화시간(tT)은

tT > max = 60초 이상이며,

이후 소화가 중단되고 화재 탐색 모드가 전환된다.

소화되지 않은 화재원이 감지되거나 새로운 화재원이 발생 시 화재원의 좌표를 재확인하여 진화한다. 반복 소화 후 로봇 소화 설비(2)는 보호 구역의 그룹에 맞추어 표준 소화 시간 만료 까지 화재원 탐색 모드로 전환한다. 여러 개의 화재원이 감지되면 면적이 더 큰 화재원을 소화한다. 감지된 화재원이 동일한 지역인 12㎡ 내에 존재하는 경우 전 지역에 걸쳐 소화를 수행한다.

여러 개의 화재원이 감지되면 면적이 더 큰 화재원을 소화한다. 하나의 로봇 소화 설비(2)로 화재원을 소화할 때 옆 쪽에서 있는 설비로 화재 발생에 대한 제어를 수행한다. 화재원이 진화 구역을 넘어서면 로봇 소화 설비(2)의 유도가 새로운 좌표로 조정된다. 모든 화재감지 및 원격감시장치(13)에서 화재원이 감지되지 않은 경우 소화가 중지되고 모든 로봇 소화 설비(2)가 모니터링 모드로 전환된다.

로봇 소화 설비(2)의 커버 영역 외에 있는 보호 구역의 영역, 예를 들어 로봇 소화 설비(2)의 제트에 접근할 수 없는 그늘진(로컬) 영역에서 화재가 발생 시, 이 영역에 영구적으로 설치된 화재감지 및 원격감시장치(13)의 정보에 따라 2채널 텔레비전 통신의 채널(43)을 통해 디지털 신호 처리 장치(14)가 화재를 식별하고, 그 좌표를 결정하여 제어장치(12)로 정보를 전송된다. 수신된 화재 구역의 좌표에 대한 정보에 따라, 제어장치(12)는 이 구역에 대응하는 분무기(29) 및/또는 소형 로봇 소화 설비(도면에 미도시)를 결정하고, 통신 채널(42)을 통해 분무기 제어 장치(30)에 명령을 전송하여 선택된 분무기(29)를 강제로 가동시키고 소형 로봇 설비를 작동시킨다. 선택된 분무기(29)를 발포 파이프라인(20)에서 살수망(45)의 구간을 통해 개방하면 분무기(29)로 진입하여 화재를 진압한다.

시설에서의 화재에 관한 정보는 24시간 근무자에게 송신된다. 영상제어장치(15)의 화면에는 디지털 신호 처리 장치(14)에서 화재원의 디지털 처리 후의 화재감지 및 원격감시장치(13)로부터 2채널 텔레비전 통신(43)을 통한 영상 정보가 프레임에서 강조된 화재원의 화상으로서 표시된다. 운용 영상 정보를 수신한 당직 근무자은 원격 모드로 전환하여 제어할 수 있다.

또한, 구조물의 폭발 및 붕괴 위험이 있는 화재 위험 구역의 사람(부상자) 수색은 물론, 방사선 또는 화학사고를 동반한 화재 진압 등 특히 위험한 응급 장소에서 객관적인 정찰을 수행하기 위해, 소형 이동식 로봇 소화설비(22)를 자율 무선 또는 유선 제어 시스템으로 효과적으로 적용할 수 있다.

작업자의 명령에 따라 소형 이동식 로봇 소화 설비(22)는 경로항법장치를 이용하여 화재구역에 위치한 발포 파이프라인(20)에 가동시트가 있는 수도차단밸브(25) 형태의 가장 가까운 취수장치로 이동하여 주차하고, 소방호스가 연결헤드가 있는 소방호스(24)를 텔레스코픽 조작기(23)로 결합한다.

파이프라인과 연결된 후 소형 이동식 로봇 소화 설비(22)를 직접 화재구역으로 보내 화재의 좌표와 면적을 파악하여 감시하거나 화로 면적에 대한 제트의 라인 스캔으로 소화하거나 지역 구역의 기술장비와 지지구조물을 보호(냉각)한다.

필요한 경우 소형 이동식 로봇 소화소 설비(22)는 보호시설의 방사선 및 화학사고 발생 및 발생 상황에서 정찰을 수행한다. 이 경우 소형 이동식 로봇 소화 설비(22)의 전체 작동은 작업자가 원격으로 조정할 수 있다.

지상 화재를 효과적으로 소화하기 위해 휴대용 질소-물 소화 설비를 사용하는 것도 가능하며 설비에는 액체질소 배출이 가능한 소화 모니터 노즐(47)이 설치되어, 이들은 화재 현장으로 전달돼 소방호스로 소방배관(1)에서 가장 가까운 소화전(48)에 연결된다. 액체질소 배출이 가능한 소화 모니터 노즐(47)이 물을 공급 시 제트는 화재원으로 향하며 액체질소는 진공 파이프라인(31)을 통해 용기(32)에서 분출되어 질소-물 혼합물이 형성된다. 물과 접촉하면 질소의 급격한 증발과 물의 튀기로 인해 격렬하게 끓은 결과 표면 위로 흰 안개가 생성되어 살금살금 피어오른다. 그에 부피는 액체질소 부피의 700배에 달한다. 화재원 위에는 소화제의 공급시간을 환경의 산소 침투로부터 격리하고 물과 질소의 작용으로 인한 높은 냉각 속도로 안정적인 탈산소 영역이 생성되어 신속하고 효과적인 소화에 기여한다.

원자력발전소 기계실 화재발생 조건에서 터빈 사용 마크에서 오일이 연소되면 지붕 트러스의 지지구조물은 열복사와 열류에 노출되며, 가열구조물의 역동성이 높다.

터빈 오일 연소 시 화재 신호와 24시간 근무자의 신호 확인에 따라 제어 신호가 제어장치(12)로 전송되고, 화재감지 및 원격감시장치(13)를 이용한 로봇 소화 설비(2)와 원격 관측은 화재원 감지 구역 내 터빈 홀을 덮고 있는 트러스를 모니터링한다.

온도가 T < 100 ℃인 가열 구역이 발생 시 프로그램에 이전에 입력된 지지 구조물의 디지털화된 위치를 고려하여 열 방출 구역 인식 프로그램에 따른 경고 모니터링 시스템(36)은 제어장치(12)에 정보를 전송하고, 제어장치(12)는 전용 가열 구역으로 안내할 때 가장 가까운 로봇 소화 설비(2)에 명령을 전송하고, 지지 구조물의 가열 온도를 제어하여 기계실 바닥의 살수를 위한 서브시스템(34)에 전송하고, 펌프장을 가동시킨다. 제어형 버터플라이밸브(7)는 개방되고, 물은 소방배관(1)을 통해 로봇 소화 설비(2)로 공급되고, 로봇 소화 설비(2)는 스캐닝 물 제트로 가열된 구역을 냉각시킨다.

설정된 간격이 지나면 물 공급을 중단하고 온도조절을 실시한다.

바닥트러스(미도시)에 설치된 열케이블의 작동위치에 따라 결정되는 지지구조물의 제어냉각영역에 온도T > 100 ℃가 상승된 영역이 발생 시 백업시 로봇 소화 설비(2)를 연결하여 살수강도를 증가시킨다. 제어장치(12)는 임계 온도 T > 300 ℃에 접근하는 것에 대한 정보가 발생 시 비상 지역에서 더 높은 살수강도를 생성하기 위해 추가적인 자금을 도입할 필요가 있다는 신호를 24시간 당직 근무자에게 전송한다.

압축발포소화 기술을 이용한 청구된 산업시설 화재진화 제어를 위한 다기능 로봇 복합기는 제트 범위 내의 보호공간의 어느 지점에도 공기를 통해 화재원으로 목표 전달되는 것, 디지털 프로그래머블 시스템을 기반으로 한 강화된 기능성, 시설물 보호관리시스템 전반에 통합된 다른 감시 및 소화시스템을 통해 보완된 것 등은 효과적인 자동 및 원격제어식 화재 및 사고의 방지수단으로 화재 및 사고 발생 전에 보호시설에서의 화재 및 비상사태 발생 가능성을 사전에 경고할 수 있으며, 화재 발생 시 압축발포의 강력한 흐름을 유도하고, 화재 발생 시 산업시설의 바닥구조가 붕괴되는 것을 방지할 수 있다.

청구된 다기능 로봇 복합기는 공지된 것과 달리 로봇 소화 설비구(2)를 이용한 압축폼 소화 기술을 사용한다. 또한 다기능 복합기에는 다음과 같은 요소들이 추가로 통합되어 있다.

- 소형 로봇 소화 설비(도에 표시되지 않음);

- 소형 이동식 로봇 소화소 설비(22)도;

- 강제가동식 분무기(29);

- 방향성 스프링클러(46);

- 휴대용 질소-물 소화 설비;

- 수동 분기용 배관을 사용하는 소화전 26.

또한 유동 및 압력 측면에서 발포장치의 파라미터를를 최적화하기 위한 유닛(35), 제트 제어 유닛(33), 지지 구조물의 가열 온도를 고려하여 산업 시설 바닥의 살수를 위한 서브시스템(34), 예방 모니터링 시스템(36), 전격 모니터링 시스템(37) 및 원격 접근 고장 진단 시스템(38), 적응형 소화 제어 유닛(39)을 통해 다기능 로봇 복합기의 기능이 확장되었다.

이러한 복합기의 특징은 보호대상물의 화재안전성을 크게 향상시키고, 상황 모니터링 및 화재의 즉각적인 감지를 보장하며, 무엇보다 보호대상물과 소방관서의 인력이 화염, 열류, 연기, 화학적 유해물질, 전기충격 가능성, 전리방사선 노출, 결과적으로 생명과 건강에 대한 위험을 제거하거나 최소화할 수 있도록 한다.

이와 함께 다기능 로봇 복합기는 하나 이상의 화재를 진압하는 효율을 크게 높이고 소모량을 줄일 수 있으며, 이에 따라 소화제 사용량을 줄일 수 있으며, 화재 발생 시 천장의 지지 구조물이 붕괴되는 것을 방지하고, 재료 손상 및 그 이후의 자본 구조물 복구 비용을 크게 줄일 수 있다.

Claims (14)

1. 산업시설의 화재감지 및 화재진화 제어, 예방감시, 다기능 로봇 복합기에 있어서, 펌프장과 그와 연결된 소방배관, 소방배관에 연결된 최소 2대의 로봇 소화 설비를 포함하고, 그 장치는 수직 및 수평 유도 구동장치를 갖는 노즐을 포함하며, 분사 각도를 변경하기 위한 구동장치 있는 소방노즐, 소화모니터 노즐 앞쪽 입구에 설치된 구동 있는 제어형 버터플라이밸브, 소방노즐 전에 소화모니터 노즐 출구에 설치되고, 입구에 스위칭부와 연결되며, 출구에 제어장치와 네트워크 제어기를 통해 연결되는 압력센서 및 원격제어장치, 소화모니터 노즐에 장착된 화재감지 및 원격감시장치는 디지털 신호처리장치와 연결되고, 디지털 신호처리장치는 출구가 영상감시장치 및 공정제어시스템과 연결되고, 영상감시장치 및 공정제어시스템은 수신 및 감시장치를 통해 화재감지기와 연결되어 있는 제어장치와 연결되어 있고, 본 발명에 따르면, 로봇 소화 유닛과 폼 파이프라인에 의해 연결되는 발포장치, 로봇 소화 유닛에 연결된 여분의 용수 및 압축 폼 파이프라인, 소화모니터 노즐 입구 전에 발포 파이프라인에 설치된 스위칭 유닛에 연결된 추가적인 구동 있는 추가 버터플라이밸브, 이때 상기 소방노즐은 농도와 유량이 조절 가능한 물과 압축폼을 공급할 수 있는 기능으로 제작되는 것을 특징으로 하는 산업시설의 화재감지 및 화재진화 제어, 예방감시, 다기능 로봇 복합기.
2. 제1항에 있어서, 배관과 폼 파이프라인에 설치된 제어형 버터플라이밸브용 위치센서가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 다기능 복합기.
3. 제1항에 있어서, 배관 및 폼 파이프라인에 연결되고 제어장치에 연결되는 적어도 하나의 소형 로봇 소화 설비를 제공할 수 있으며, 통로 및/또는 로봇 소화 설비에 의해 커버되지 않는 영역에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 다기능 복합기.
4. 제1항에 있어서, 자동제어시스템과 연결헤드가 있는 소방호스와 가동시트가 있는 수도차단밸브를 연결하는 텔레스코픽 조작기를 포함하여 폼파이프라인과 연결되는 소형 이동식 로봇 소화 설비가 적어도 하나 추가로 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 다기능 복합기.
5. 제1항에 있어서, 수동축이 장착된 폼 파이프라인과 위치센서가 장착된 제어밸브에 연결되는 소화전이 추가로 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 다기능 복합기.
6. 제1항에 있어서, 강제시동식 분무기를 장착하고 분무기 제어장치 및 화재감지 및 원격감시장치와 연계된 자동 물 또는 폼 소화시스템이 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 다기능 복합기.
7. 제1항에 있어서, 액체 질소를 포함하는 용기에 진공 파이프라인에 의해 연결되는 액체 질소 이젝터를 포함하고 소방배관에 소방 호스로 연결되는 휴대용 질소-물 소화 설비가 추가로 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 다기능 복합기.
8. 제1항에 있어서, 공정제어시스템과 연결된 제트 제어 유닛이 추가로 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 다기능 복합기.
9. 제1항에 있어서, 공정 제어 시스템에 연결된 지지 구조물의 가열 온도를 고려하여 산업 시설 바닥의 살수를 위한 서브시스템이 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 다기능 복합기.
10. 제1항에 있어서, 제어 장치 및 제어된 버터플라이밸브 및 제어 밸브의 위치센서에 연결되는 발포장치의 파라미터를 최적화하기 위한 유닛이 추가로 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 다기능 복합기.
11. 제1항에 있어서, 차례로 디지털 신호 처리 장치에 연결된 경고 모니터링 시스템 및 전격 모니터링 시스템이 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 다기능 복합기.
12. 제1항에 있어서, 제어장치에 연결된 고장을 진단하고 데이터베이스를 업데이트하며 이벤트를 기록하기 위한 원격 접근 시스템이 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 다기능 복합기.
13. 제1항에 있어서, 공정제어시스템과 연결된 적응형 제어 소화 유닛이 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 다기능 복합기.
14. 제1항에 있어서, 가스 분석기들이 연결되는 제어 장치에 네트워크 제어기를 통해 연결되는 가스 농도 제어 시스템이 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 다기능 복합기.