화재 감지 시스템{Fire detection system}

본 발명은 화재 감지 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 화재의 발생을 정확히 감지하여 오작동 및 미작동을 줄일 수 있는 화재 감지 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 소방기기는 국민의 생명과 재산을 화재로부터 보호해 주는 중요한 기기로서 각종 공장이나 산업시설, 관공서, 학교, 금융기관, 아파트, 지하공동구 등과 같이 대단위 시설이나 인구밀집지역 등은 물론이고 많은 가정에서도 설치되고 있다.

화재발생시 경보장치로는 화재를 발견한 사람이 수동으로 스위치를 조작하여 화재발생신호를 수신기 또는 중계기에 수동으로 발신하는 발신기가 있으나, 이러한 장치는 사람의 수조작에 의해 작동되는 불편함이 있다.

그리하여 화재시 발생하는 열이나 연기를 이용하여 화재를 조기에 감지하여 자동적으로 화재경보를 알리도록 해주는 화재감시용 소방기기로서 열 감지기와 연기감지기, 복합형 감지기 및 불꽃감지기 등이 개발되어 있다.

이중 불꽃감지기는 불꽃에서 방사되는 불꽃의 변화가 일정량이상 되었을 때 작동하는 것으로서 불꽃에 의한 수광소자의 수광량 변화에 의하여 작동하는 감지기인데, 불꽃 중 자외선을 감지하여 화재발생 여부를 감지하는 자외선식 불꽃감지기와, 불꽃 중 적외선을 감지하여 화재발생 여부를 감지하는 적외선식 불꽃감지기, 불꽃 중 자외선과 적외선을 감지하여 화재발생 여부를 감지하는 자외선적외선겸용의 복합형 불꽃감지기가 있다.

상기 불꽃감지기에서 발하여진 화재신호는 화재발생 주변의 사람들에게 화재의 발생을 알려주기 위해 경종을 작동시키는 신호로 이용되고, 또한 중계기를 통하여 소방관서의 수신기로 전송하여 소방대상물의 관계자에게 경보를 발한다.

하지만, 종래의 화재감시시스템의 화재감지기는 방화구역 내의 다양한 연소물질에 따라 불꽃에서 방사되는 자외선 및 적외선 파장 성분 종류에 따라 감지기를 선택할 수 있는 범위가 좁아 감도 및 감응 속도에 문제가 있고, 오보가 자주 발생하는 문제점이 있다.

또한, 감시창에 먼지 등이 끼어 감도가 저하되어 무감지의 원인이 되며, 소방법상 기존 화재 감지기 설치로 감지 효과가 문제되는 20m이상의 높은 위치에 반도체 공장, 원자력 발전소, 화학단지, 제철단지, 제지 공장 등 민감한 화재 구형 및 넓은 방화구역에 설치되므로 감지기의 동작 상태, 이상 상태 등을 자기 진단 경보하거나 자동진단 모니터링을 할 수 없어서 고장난 감지기를 적시에 보수하지 못하고 방치하는 경우가 있다.

종래의 화재감시시스템은 감지기와 중계기 간에 RS485통신을 하게 되므로, 통신선의 단락으로 인한 통신 두절 상태에서는 화재발생신호가 전송될 수 없다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 화재의 발생을 정확히 감지하여 오작동 및 미작동을 줄일 수 있는 화재 감지 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 방재센터나 건물관리인 또는 관리자에게 유선 및 무선 통신을 이용하여 화재의 발생사실을 즉각적으로 전송할 수 있는 화재 감지 시스템을 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 화재 감지 시스템은 열을 감지하는 열감지센서와, 연기를 감지하는 연감지센서와, 불꽃을 감지하기 위한 자외선 및 적외선 감지센서를 가지는 감지부와; 상기 감지부의 신호를 증폭하는 증폭회로와; 상기 증폭회로의 신호가 입력단으로 입력되는 마이컴과; 상기 마이컴의 출력단과 연결되어 화재발생을 표시하는 화재표시부와; 상기 마이컴의 출력단과 연결되어 RS485를 이용한 유선통신과 RF를 이용한 무선통신으로 화재발송신호를 방재센터 및 이동 통신단말기에 전송하는 통신인터페이스부와; 상기 마이컴의 출력단과 연결되며 상기 마이컴의 제어신호에 따라 소방용 수신반을 조작하는 릴레이구동부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 마이컴은 상기 감지부의 열감지센서와 연감지센서와 자외선 및 적외선 감지센서 중 어느 하나의 센서로부터 입력되는 화재 신호에 의해 1차 화재 발생 신 호를 출력하고, 나머지 센서들로부터 화재 신호가 더 입력되는 경우 2차 화재 발생 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.

상기 적외선 및 자외선 감지센서의 자기진단을 위해 상기 마이컴의 제어신호에 의해 작동되는 적외선 램프 및 자외선 램프를 가지는 램프부;를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 본 발명의 화재 감지 시스템에 의하면 불꽃뿐만 아니라 연기와 열을 감지함으로써 화재의 발생을 정확히 감지하여 오작동 및 미작동을 줄일 수 있는 화재 감지 시스템을 제공한다.

또한, 방재센터나 건물관리인 또는 관리자에게 유선 및 무선 통신을 이용하여 화재의 발생사실을 즉각적으로 전송하여 조기에 화재를 진압하여 인명과 재산 피해를 최소화할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 화재감지 시스템을 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 화재 감지 시스템의 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 화재 감지 시스템은 화재를 감지하는 크게 감지부와, 감지부의 신호를 증폭하는 증폭회로와, 증폭회로의 신호가 입력되는 마이컴과, 마이컴의 출력단과 연결되는 화재표시부와, 통신인터페이스부, 릴레이구동부를 가진다.

감지부는 화재시 발생하는 열(HEAT), 연기(SMOKE), 불꽃(FLAME) 등을 검출하여, 화재가 발생하였음을 외부에 알리는 장치이다. 본 발명에 적용되는 감지부는 열을 감지하는 열감지 센서(17), 연기를 감지하는 연감지 센서(15), 불꽃을 감지하는 적외선 및 자외선 센서(13)(11)로 이루어진다.

불꽃을 감지하는 적외선 감지센서(13) 및 자외선 감지센서(11)는 화재에 의해서 발생한 불꽃으로부터 방출되는 빛에 포함된 적외선이나 자외선을 감지한다. 적외선 감지센서(13) 및 자외선 감지센서(11)로부터의 입력되는 신호가 설정된 값을 초과할 경우 마이컴(40)은 화재가 발생한 것으로 인식하고 외부로 화재 발생 경보를 발생하게 된다.

적외선 및 자외선 감지센서(13)(11)의 출력단에 연결된 증폭회로(23)(21)는 연산증폭기의 작용에 의해 적외선 또는 자외선 감지센서(13)(11)로부터 입력되는 적외선 또는 자외선 감지 신호를 마이컴(40)에서 이용가능한 전압레벨로 증폭하게 된다. 증폭회로(23)(21)에서 증폭된 신호는 적외선 또는 자외선 펄스카운터(33)(31)로 입력된다. 적외선 또는 자외선 펄스카운터(33)(31)에는 사전에 프로그램에 의해 정하여진 펄스가 입력되면 화재신호를, 펄스가 입력되지 않으면 대기 상태 신호를 마이컴(40)으로 입력시키게 된다.

상기의 적외선 및 자외선 센서는 보호용 외장 케이스에 내장되어 설치된다. 이 경우 하우징에 마련된 불꽃감지 창을 통하여 불꽃에 의한 광이 입사되면 적외선 또는 자외선 감지센서(13)(11)는 입사된 광에 포함되어 있는 적외선 또는 자외선을 검출하여 전기적인 신호의 변화를 발생시킨다.

적외선 또는 자외선 감지센서와 같은 불꽃감지기는 방화, 테러 등과 같은 인위적인 화재에 대응하기 위하여 주로 사용된다. 방화와 테러에 의한 화재는 완만하게 발달하는 화재가 아니라 급속연소(FAST BURN, 또는 ULTRA FAST BURN)에 의해서 급격히 발달하는 화재이다. 방화나 테러에 의한 화재는 불꽃이 가장 먼저 발생하기 때문에 불꽃감지기가 가장 신속하게 화재 발생을 검출할 수 있다.

하지만 자외선 및 적외선 감지센서만을 이용한 종래의 화재 감시 시스템은 센서의 자체 고장이나 불꽃 감지창이 오염된 경우 화재가 발생하더라도 화재를 감지할 수 없다는 문제점을 가진다.

따라서 본 발명의 화재 감지 시스템은 자외선 및 적외선 감지센서 외에도 열감지 센서(17)와 연감지 센서를 더 구비한다.

열감지 센서(17)는 써미스터(THERMISTOR), 또는 열전대(THERMOCOUPLE) 등을 이용하여 열 또는 온도를 감지함으로써 화재 발생을 알리는 화재감지기의 일종이다. 열감지센서(17)로부터의 출력되는 신호는 증폭회로(27)에서 증폭되어 마이컴(40)으로 입력된다. 이 경우 마이컴(40)은 설정된 값을 초과하는 화재신호가 입력이 되면 화재가 발생한 것으로 인식하고 외부로 화재 발생 경보를 발생하게 된다.

연감지 센서(15)는 연기 입자를 포함한 기체를 빛이 통과할 때 발생하는 빛의 흡수 또는 산란 등과 같은 광학적인 현상과 연기 농도의 상관관계를 이용하여 화재 시 발생하는 연기를 감지한다.

도시되지 않았지만 연감지 센서(15)는 발광소자와 광센서인 수광센서로 구성 된다. 연감지기 센서(15)가 내장된 하우징에 형성된 작은 구멍이나 홈을 통해서 외부로부터 공기가 들어오면, 공기 중에 포함된 연기 입자는 발광소자로부터 방사된 빛을 산란시킨다. 이렇게 산란된 빛이 수광센서로 입사하게 되면 수광센서는 입사되는 광량에 비례해서 신호를 발생시킨다. 즉, 수광센서에서 발생하는 출력 신호는 연기 입자의 농도에 비례하는 관계를 갖는다. 상기와 같이 연 감지센서(15)로부터의 출력되는 신호는 증폭회로(25)에서 증폭되어 마이컴(40)으로 입력된다. 마이컴(40)은 연감지센서(15)로부터의 신호가 설정된 값을 초과할 경우 화재가 발생한 것으로 인식하고 외부로 화재 발생 경보를 발생하게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명의 화재 감지 시스템은 화재의 발생시 불꽃을 감지하는 자외선 및 적외선 감지센서(11)(13)뿐만 아니라 열감지센서(17)와 연감지센서(15)를 함께 구비하여 자외선 및 적외선 감지센서(11)(13)의 오작동 및 미작동을 줄일 수 있는 것이다.

또한, 본 발명의 화재 감지 시스템은 화재 발생을 더욱 정확히 감지하기 위해 열감지센서(17), 연감지센서(15), 자외선 및 적외선 감지센서(11)(13) 중 어느 하나의 센서로부터 화재신호가 마이컴(40)으로 입력되면 마이컴(40)은 1차 화재 발생 신호를 출력한다.

그리고 나머지 센서들 중 하나 이상의 센서 또는 둘 이상의 센서로부터 화재 신호가 입력되는 경우 2차 화재 발생 신호를 출력함으로써 화재의 발생을 정확하게 파악할 수 있다. 이는 어느 하나의 센서의 오작동으로 인해 화재 신호가 입력되더라도 다른 센서로부터 화재신호가 입력되지 않으면 센서의 오작동임을 파악할 수 있다는 장점을 가진다.

한편, 적외선 및 자외선 감지센서(13)(11)의 자기진단을 위해 마이컴(40)의 제어신호에 의해 작동되는 적외선 램프(53) 및 자외선 램프(51)를 가지는 램프부를 더 구비한다.

이러한 자기진단은 센서의 작동상태, 불꽃 감시창의 오염상태를 점검하기 위한 것으로, 리모콘 발신부(61)의 조작스위치를 눌러 조작신호를 발신하면 리모콘 수광(63)부에서 마이컴(40)으로 신호가 입력된다. 신호가 입력되면 마이컴(40)은 자기진단용 자외선 램프(51) 또는 적외선 램프(53)에 전압을 인가하여 불꽃 감시 창을 통해 자외선 또는 적외선 광을 발광시킴으로써 감시창의 오염상태, 센서의 작동상태를 자기 진단하게 된다. 점검LED램프(55)는 적외선 및 자외선 감지센서(53)(51)가 정상일 경우 녹색으로 표시되며, 센서가 이상 시 적색으로 표시되어 감지기 상태를 항시 점검할 수 있다.

이러한 자기진단은 자동시간 설정스위치(미도시)에 의해 감시창의 상태, 감지기 동작 상태를 설정된 시간에 따라 자동으로 마이컴(40)이 자기진단할 수 있다.

마이컴(40)에 입력된 신호는 마이컴(40)에서 신호처리 제어되어 자기 진단 기능, 감도 조정설정, 감도시간 지연 기능, 통신기능, 펄스 연산 기능, 표시기능, 출력기능 등을 프로그램 제어한다.

마이컴의 입출력단에 연결되어 있는 메모리(45)는 이이프롬(EEPROM)과 같은 반도체 기억장치로써, 마이컴(40)이 외부에 연결되어 있는 방재센터(81)로 화재발생신호를 전송하기 위한 통신프로그램과 통신 아이디 그리고 마이컴의 프로그램이 저장된다.

마이컴(40)에서 신호처리된 감지신호는 화재 표시부(71), 릴레이 구동부(77), 통신인터페이스부(72)로 전송되어 화재감지신호를 타장치와 연동 제어할 수 있는 신호를 출력한다.

릴레이 구동부(77)는 마이컴(40)의 제어신호에 따라 트랜지스터가 스위칭되면 그에 따라 릴레이가 구동되어 그의 스위칭 접점의 접속상태를 전환시키게 된다. 릴레이의 스위칭접점에는 소방용 수신반(85)으로서 P형 수신반, R형 수신반, 하론수신기, 설비 기타 부대설비 등이 연결되어 화재발생에 대응된 경보 및 진화 작용을 수행할 수 있게 된다.

그리고 화재 표시부(71)는 도시되지 않았지만 마이컴(40)의 출력단에 연결되어 본 기기의 작동여부를 표시하는 LED전원표시등과 화재발생을 표시하는 LED화재 표시등으로 이루어진다. LED전원표시등은 평상시에는 녹색 LED가 점등되며 화재시에는 적색 LED가 점등하며 RS485 통신 사용시에는 엘로 LED가 점멸되도록 한다.

그리고 통신 인터페이스부(72)는 RS485를 이용한 유선통신(73)과 RF를 이용한 무선통신(75)을 수행하기 위한 것으로, 화재발생신호를 외부의 방재센터(81) 및 건물 관리인이나 건물주의 이동 통신단말기(83)에 전송한다.

RS485(75)는 직렬비동기 통신으로 multi-point bus 방식(반이중통신방식)이라고 한다. RS485 유선 통신으로 각각의 감지기의 이상 신호 및 화재 신호를 각각의 중계기를 통해 데이터 전송을 하게 된다.

RF통신(73)은 RF driver를 사용하고 주파수를 탄력적으로 운용하게 설계된 다. RF통신은 2.4GHz의 고주파로 각각의 중계기에 데이터를 전송하게 된다.

마이컴(40)은 통신 인터페이스부(72)를 통해 화재발생시 메모리에 저장된 전화번호를 전화를 걸어 지정된 문자 메세지를 전송함과 아울러 화재발생 상황을 음성메시지를 통하여 통보한다. 통신인터페이스부(72)는 마이컴(40)으로부터 출력되는 호출번호와 경보메시지 또는 음성을 자동으로 무선통신망 또는 유선통신망을 이용하여 전송하게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 화재 감지 시스템의 블록도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11: 자외선 감지센서 13: 적외선감지센서

15: 연감지센서 17: 열감지센서

21: 증폭회로 40: 마이컴

81: 방재센터 83: 이동단말기