제안된 소방설비는 기존 P형과 R형 시스템에 비해 결선량이 P형 대비 74[%]로 획기적으로 줄고, 비 숙련자도 결선이 쉬워 공기와 인건비를 줄일 수 있고, 수신기나 중계기 등의 부가적인 장치가 없어도 안정적으로 동작될 수 있음을 실험을 통해 확인하였다. 소방효과는 R형과 동일하나 물의 사용 양이나 화재 추적 등에 탁월한 기능이 있으며, 사람의 개입 없이 대피유도나 화재진압 정도를 스스로 조절함으로써 얻을 수 있는 무형적 이익과 공사비 절감 및 공기단축 등 유형적 이익을 통해 제안된 시스템이 아주 효과적임을 판단할 수 있었다. 특히 화재진행 상황에 따라 대응정도를 다르게 수행하므로 현재와 같은 유비쿼터스 환경에서 인간의 개입을 최소화하며, 효율을 극대화함으로써 차세대 소방 시스템으로서의 기능을 충분히 갖춘 시스템으로 발전이 가능하다.
제안된 소방설비는 기존 P형과 R형 시스템에 비해 결선량이 P형 대비 74[%]로 획기적으로 줄고, 비 숙련자도 결선이 쉬워 공기와 인건비를 줄일 수 있고, 수신기나 중계기 등의 부가적인 장치가 없어도 안정적으로 동작될 수 있음을 실험을 통해 확인하였다. 소방효과는 R형과 동일하나 물의 사용 양이나 화재 추적 등에 탁월한 기능이 있으며, 사람의 개입 없이 대피유도나 화재진압 정도를 스스로 조절함으로써 얻을 수 있는 무형적 이익과 공사비 절감 및 공기단축 등 유형적 이익을 통해 제안된 시스템이 아주 효과적임을 판단할 수 있었다. 특히 화재진행 상황에 따라 대응정도를 다르게 수행하므로 현재와 같은 유비쿼터스 환경에서 인간의 개입을 최소화하며, 효율을 극대화함으로써 차세대 소방 시스템으로서의 기능을 충분히 갖춘 시스템으로 발전이 가능하다.
In this paper, We are going to propose the fire protection system using CAN(Controller Area Network). The larger, higher and deeper buildings an, the more dangerous people are when fire happens. We should be aware of the problems of prior fire protection system. Therefore, we construct the embedded ...
In this paper, We are going to propose the fire protection system using CAN(Controller Area Network). The larger, higher and deeper buildings an, the more dangerous people are when fire happens. We should be aware of the problems of prior fire protection system. Therefore, we construct the embedded system based on CAN communication that is capable of N to N communication, and build independent fire protection system. If the fire is occurred on the building, the problem is that how fast we can detect the fire and put it on by using available system, this is major factor that reduces damage of our wealth. Therefore in this studies, We would like to design more stable system than current system. This system is based on CAN communication which is available N to N communication constructs and designed to compensate for each fault, so that our aim is to reduce the wires of system, cost of installation and to suppose future type fire protection system.
In this paper, We are going to propose the fire protection system using CAN(Controller Area Network). The larger, higher and deeper buildings an, the more dangerous people are when fire happens. We should be aware of the problems of prior fire protection system. Therefore, we construct the embedded system based on CAN communication that is capable of N to N communication, and build independent fire protection system. If the fire is occurred on the building, the problem is that how fast we can detect the fire and put it on by using available system, this is major factor that reduces damage of our wealth. Therefore in this studies, We would like to design more stable system than current system. This system is based on CAN communication which is available N to N communication constructs and designed to compensate for each fault, so that our aim is to reduce the wires of system, cost of installation and to suppose future type fire protection system.
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문제 정의
기존의 자동화재 탐지 설비에 그 임무를 제한하지않고, CAN의 기능을 베이스로 한 새로운 소방설비의 구현을 목표로 한다. 따라서 본 연구에서는 정온식 온도감지기, 차동식 온도감지기, 연기 감지기 등의 감지기와 스프링클러 유도등 등에 임베디드 시스템을 탑재하고, 실시간 온도/연기농도 등을 모니터링 하여 화재 여부를 탐지하고 소화하는 시스템을구축하여 그 효용성을 판단하였다.
본 연구에서는 기존의 접점방식 감지기와 연결이가능하고, 추가로 아날로그 형태의 센서 신호를 받아실시간으로 모니터링 가능한 유비쿼터스 환경을 위한 소방설비를 구현하였다. 이 시스템은 기존 P형과 R형 시스템에 비해 결선량이 P형 대비 74[%]로 획기적으로 줄고, 비숙련자도 결선이 쉬워 공기와 인건비를 줄일 수 있고, 수신기나 중계기 등의 부가적인 장치가 없어도 안정적으로 동작될 수 있음을 실험을 통해 확인하였다.
건물에 화재가 발생하면 이를 얼마나 빨리 감지하고, 가용한 시스템을 이용해 화재를 진압하느냐가 관건이다. 이는 인명과재산피해를 최소화하는데 매우 중요한 요소이다 [1-4], 따라서 본 연구에서는 기존 P형이나 R형 시스템보다 보다 안정적이고, 상시 고장진단이 가능하며, 유비쿼터스 환경에 적합한 시스템을 CAN (controller area network)을 이용하여 구현하고자하였다.
하지만본 연구에서는 이들 처리를 유비쿼터스 환경에서의구현 가능성을 확인하는 것을 목표로 하고 있다.
8에 나타내었다. 화재가 발생한 시점부터 온도가점차 증가하는 것을 감지하고 있으며, 화재진압은설정 온도값이 따로 정해진 것이 아니므로 상대적으로 온도가 급격하게 증가하게 되면 연기 감지기나인접 감지기도 화재를 감지했는지 조사한다. 이때 2 개 이상의 센서가 화재를 감지하면 화재가 발생한면적에 따라 스프링클러를 각각 독립적으로 구동하여 방화구역을 최소화시키기 때문에 보다 효율적인화재관리를 할 수 있으며, 화재상태를 '화재의심 (Ready Mode)', 화재 발생(Activate)' 등으로 세분화할 수 있으므로 효율적인 시스템 구축이 가능하리라판단된다.
제안 방법
CAN 네트워크에서는 고속의 안정적인 통신을 위해 전송속도와 폴 링 주기를 고려해야 하는데 본 실험에서는 UMbps]의 최고속도로 통신환경을 구축하고통신 트래픽을 분석하여 표 4에 정리하였다.
시뮬레이터는 DELL 670 서버(3G Dual, 2GRAM) 에서 시뮬레이션을 수행하였고, 결선량에서는 전 층에 대해 실험하는 대신 1층으로 제한해 실험을 진행하였다. CAN형 자동화재탐지설비를 채택했을 경우 CANe 높은 전송속도와 단지 전원선과 2 가닥의 통신선로만 필요로 함으로 4가닥의 패키징된 선로를 이용하여 결선을 하였다. 결선량 산출에서는 편의상 강제 관과 아우트랫 박스 등의 부자재와스프링클러 설비는 제외하였다.
따라서 총 층수는 64층, 각 층별 16개의 방화구역, 16종류의 감지기로 구성하도록 임시로 편성하였다. 그리고 감지기의 종류에해당되는 ID는 사전에 프로그램해두고, 나중에 증별, 방화구역별 할당을 R형 중계기와 비슷한 형태로딥 스위치를 이용해 설정하도록 구성하였다.
그림 4는 본 연구에서 제작한 임베디드 시스템의기본 블록도로 마이크로프로세서에 리셋회 클록발진회로, CAN 드라이버로 구성되었고, 여기에 각, 종 센서, 신호처리 모듈만 탑재 시켜 응용할 수 있도록 설계하였다.
나머지 28비트 중 14비트는 목적지, 나머지 14비트는 출발지 고유번호를 갖는데 물론 전부를 순서대로 사용한다면 16, 384개의 고유번호를 부여할 수 있지만 관리를 위해 빌딩의 층수별, 방화구역별, 감지기 종류별로 할당하도록 구성하였다. 따라서 총 층수는 64층, 각 층별 16개의 방화구역, 16종류의 감지기로 구성하도록 임시로 편성하였다.
메인 수신기에서는 소방서에 자동으로 통보하고, 인원분포에 따라 최근 비상구로 유도등을 통해 대피를 유도하도록 구성할 수 있다. 다만 본 논문에서는방화문과 스프링클러만 동작하도록 하였다.
구현을 목표로 한다. 따라서 본 연구에서는 정온식 온도감지기, 차동식 온도감지기, 연기 감지기 등의 감지기와 스프링클러 유도등 등에 임베디드 시스템을 탑재하고, 실시간 온도/연기농도 등을 모니터링 하여 화재 여부를 탐지하고 소화하는 시스템을구축하여 그 효용성을 판단하였다.
나머지 28비트 중 14비트는 목적지, 나머지 14비트는 출발지 고유번호를 갖는데 물론 전부를 순서대로 사용한다면 16, 384개의 고유번호를 부여할 수 있지만 관리를 위해 빌딩의 층수별, 방화구역별, 감지기 종류별로 할당하도록 구성하였다. 따라서 총 층수는 64층, 각 층별 16개의 방화구역, 16종류의 감지기로 구성하도록 임시로 편성하였다. 그리고 감지기의 종류에해당되는 ID는 사전에 프로그램해두고, 나중에 증별, 방화구역별 할당을 R형 중계기와 비슷한 형태로딥 스위치를 이용해 설정하도록 구성하였다.
본 실험에서는 PC에 CAN 컨트롤 보드를 장착하고, CAN 네트워크에 접근할 수 있도록 PC와 CAN BUS간 인터페이스 회로를 설계하였다. 이를 통하여 PC에서는 각종 CAN을 내장한 기기들의 정보를 실시간으로 얻을 수 있다.
시뮬레이터는 DELL 670 서버(3G Dual, 2GRAM) 에서 시뮬레이션을 수행하였고, 결선량에서는 전 층에 대해 실험하는 대신 1층으로 제한해 실험을 진행하였다. CAN형 자동화재탐지설비를 채택했을 경우 CANe 높은 전송속도와 단지 전원선과 2 가닥의 통신선로만 필요로 함으로 4가닥의 패키징된 선로를 이용하여 결선을 하였다.
하였다. 이때 실험은 CAN버스에서 하나의노드를 PC에서 입력받아 그 트레픽을 분석하였다.
(c)는 수신기를 대체하는 LCD 모듈로 각 센서에서 취합된데이터를 L妃D상에 디스플레이 하도록 제작되었다. 이외에도 각종 스위치, 습도 측정 센서, 전자밸브, 비상등을 연결하여 테스트하도록 구축하였다.
있다. 제안된 감지기는 CAN 통신 기능을 탑재시키기 위해 마이크로프로세서를 내장시키는데 이 마이크로프로세서에서 감지기의 현재 상태를 체크하고, 수신기에서 요청시 고장 유무, 작동 유写, 현재의 온도/ 습도/연기농도 등의 데이터를 이용해 스프링클러나방재 시스템에 구동 요청을 할 수 있고, 또한 수신기에 이 상태를 알려 수신기에서 경고 방송 또는 방재시스템 준비 등의 화재 대응 알고리즘에 따라 구동시킬 수 있다.
제안하는 시스템에서는 유럽 자동차 회사들이 자동차 시스템에 적용한 CAN 시스템을 소방설비에적용하여 독립적인 제어, 높은 신뢰성, 다양한 확장성, 고속통신 등의 특징을 살린 새로운 형태의 소방설비를 제안하고자 한다[5-7]. 이 시스템은 CAN 통신이 가능한 마이크로프로세서를 탑재하여 자기진단 기능을 부여할 수 있고, 감지기의 현재 상태를 체크하여 수신기에서 요청 시 고장 유/무, 작동 유/무, 현재의 온도/습도/연기농도 등의 데이터를 이용해스프링클러나 방재 시스템에 구동 요청을 할 수 있다.
제안하는 시스템에서는 이를 보완하여 자기진단기능을 부여한 고기능의 감기기를 개발할 수 있다. 제안된 감지기는 CAN 통신 기능을 탑재시키기 위해 마이크로프로세서를 내장시키는데 이 마이크로프로세서에서 감지기의 현재 상태를 체크하고, 수신기에서 요청시 고장 유무, 작동 유写, 현재의 온도/ 습도/연기농도 등의 데이터를 이용해 스프링클러나방재 시스템에 구동 요청을 할 수 있고, 또한 수신기에 이 상태를 알려 수신기에서 경고 방송 또는 방재시스템 준비 등의 화재 대응 알고리즘에 따라 구동시킬 수 있다.
대상 데이터
본 연구에서 사용된 임베디드 시스템의 코어는 Atmel T89C51CC01 마이크로프로세서로 CAN 통신 기능을 내장하고, 외부에 CAN 드라이버 칩인 82C250을 탑재시켰다. 기능은 원하는 대로 탑재시킬수 있지만 대량 생산 시는 기존 제품에 비해 30[%] 정도 추가된 가격에 고성능 시스템을 생산하는 것이가능하다.
소방설비에서 배선량과 현재 소방설비를 검증하기 위해 FDS 시뮬레이터에서 그림 7과 같이 광주롯데백화점을 대상으로 FDS 시뮬레이션 실험을 하였다{10-13]. 시뮬레이터는 DELL 670 서버(3G Dual, 2GRAM) 에서 시뮬레이션을 수행하였고, 결선량에서는 전 층에 대해 실험하는 대신 1층으로 제한해 실험을 진행하였다.
성능/효과
CAN 시스템으로 전환 결과 기존 P형과 R형 시스템에 비해 결선량이 획기적으로 줄고, 결선이 쉬워인건비와 공기를 단축시킬 수 있으며, 수신기 중계기 등의 부가적인 장치가 필요 없어 설비 비용이 경감하고 임베디드 시스템에 인공지능 알고리즘 등도탑재 가능하다. 따라서 유비쿼터스 컴퓨팅이 지향하는 상황인지 결정 (situation sensing decision), 자동계산(autonomic con5)utiiig), 자기성장 지능엔진 (self growing intelligence engine) 등의 기능을 탑재한 미래형 소방설비를 제작할 수 있다.
그러나 CAN형에서는 별도의 중계기나 수신기가 존재할 필요가 없고, 각기 마이크로프로세서를 내장하고 있으므로 루프를 형성할 필요도 없다. 따라서 결선의 양은 P형에 비해서는 70[%] 절약할 수 있고, R형에 대해서는 60[%] 이상을 절약할 수 있다.
또한 필요시 수신기에 이 상태를 알려 수신기에서경고방송 또는 방재 시스템 준비 등의 화재대응 알고리즘에 따라 구동시킬 수 있다. 따라서 본 논문에서 제안된 시스템은 기존 접점방식의 감지기와 연결이 가능하고, 유비쿼터스 홈네트워크에 적용이 우수하며, 아날로그 형태의 센서 신호를 받아 실시간으로 화재 모니터링을 할 수 있다. 또한 기존 P형이나 R형에서 구현하기 힘든 자기진단 및 화재대응 알고리즘 등 다양한 사용자 편의를 갖춘 CAN형 자동화재탐지 설비를 제안한다[8-9].
실험을 통해 얻어진 결과 소방효과는 R형과 동일하나 물의 사용 양이나 화재추적 등에 탁월한 기능이 있으며, 사람의 개입 없이 대피유도나 화재진압정도를 스스로 조절함으로써 얻을 수 있는 무형적이익과 공사비 절감 및 공기단축 등 유형적 이익을통해 제안된 시스템이 아주 효과적임을 판단할 수 있었다. 앞으로 대피유도 및 소방서와의 네트웍 구축 등의 연구를 통해 유비쿼터스 환경의 최적인 자동화재탐지설비 및 재난 처리 시스템 개발이 이루어져야 한다.
소방설비를 구현하였다. 이 시스템은 기존 P형과 R형 시스템에 비해 결선량이 P형 대비 74[%]로 획기적으로 줄고, 비숙련자도 결선이 쉬워 공기와 인건비를 줄일 수 있고, 수신기나 중계기 등의 부가적인 장치가 없어도 안정적으로 동작될 수 있음을 실험을 통해 확인하였다.
표 4에서 나타낸 바와 같이 방화구역에 최대 할당가능한 제어기는 16개로 이들 감지기가 모두 참여하였을 경우 최대 50[msec]의 폴링 주기로 네트웍을사용했을 때 8[%] 점유율을 지니고 있었고, 화재시에 3배의 트래픽이 증가하더라도 평균 勿[%]를 가지게 됨으로 문제가 되지 않았다. 그러나 각층 제어기를 통해 모니터링을 할 경우 100[msec] 제어주기에서는 최대 256개의 노드를 관리함으로 평균 65.
후속연구
더욱이 고속으로 동작을 요하는 에어백 시스템에도 탑재하는 방식인 만큼 지금까지 제안된 그어떤 방식보다도 유리할 것으로 기대된다. 다만 소방법상 CAN형 시스템의 설치는 이르지만 미래를지향할 때 이 기술의 개발은 필수 불가결한 것이라판단된다.
수행시킨다. 따라서 각 층의 수신기에 연결해 모든 스프링클러를구동하는 대신에 이 시스템은 단일 룸에 대해 동작이 가능함으로 화재가 발생된 곳만 진화시킴으로써복구시 피해를 최소화시킬 수 있을 뿐만 아니라 선로 이상이나 감지기의 일부가 고장이 발생해도 대응할 수 있는 고기능의 소방 시스템을 구축할 수도 있을 것이다. 특히 화재 진행 상황에 따라 대응정도를다르게 수행함으로 현재와 같은 유비쿼터스 환경에서 인간의 개입을 최소화하며, 효율을 극대화함으로써 차세대 소방 시스템으로서의 기능을 충분히 갖춘시스템으로 발전이 가능하다.
예를 들어 스프링클러 자기 스스로 작동해야 하는상황(설정된 온도, 설정된 연기농도)이 발생했을 때독립적으로 구동된다. 따라서 각층의 수신기에 연결해 모든 스프링클러를 구동하는 대신에 제안된 시스템은 단일 룸에 대해 동작이 가능함으로 화재가 발생된 곳만 진화시킴으로서 복구 시의 피해도 최소화시킬 수 있을 뿐만 아니라 선로 이상이나 감지기의일부가 고장이 발생해도 대응할 수 있는 고기능 소방 시스템을 구축할 수도 있을 것이다.
원격지에서도 화재의 유무를 전달받고 조작이가능하며, 인간이 별다른 조작을 하지 않더라도 스스로 판단하고 조치할 수 있는 알고리즘을 각각의감지기에 탑재시킬 수 있다는 융통성 측면에서는 소방혁명에 가까운 시스템이 될 것이다. 아울러 유비쿼터스 시스템은 소방뿐만 아니라 방범, 인원관리등등의 시스템과의 통합이 가능해져 유비쿼터스 컴퓨팅 네트워크 구축이 실현 가능해질 것이다.
앞으로 대피유도 및 소방서와의 네트웍 구축 등의 연구를 통해 유비쿼터스 환경의 최적인 자동화재탐지설비 및 재난 처리 시스템 개발이 이루어져야 한다.
그렇지만 각층의감지기가 적을 경우는 100~500[msec]의 제어도 가능할 것으로 판단된다. 차후 연구될 고성능 임베디드 시스템이 개발되면 외출 시에도 PDA등을 통해집안의 화재 및 방범 상황 등을 화상을 통해 실시간으로 전달받을 수 있도록 유비쿼터스 환경이 진화하리라 기대된다.
바꾸어 말하면 통제실에 못 가면 통제를 못한다는 것이다. 하지만 제안된 시스템은 감지기가 동작했을때 메모리에 탑재된 알고리즘에 따라 사람의 지령없이도 스스로 관리할 수 있게 되며, 의도되지 않은동작이 감지되면 휴대폰, PDA 등의 단말기를 롱해언제 어디에서든 어떤 장치든 감시하고, 동작시킬수 있는 미래지향형 시스템의 개발이 가능하다.
Yang-Soo Park, Dong-Jin Lim, 'Study on the planning for fire evacuation of the high-rise buildings using the fire evacuation simulator', Proc. of KIEE, pp. 618-620, 2000
Wook-Heon Kim, Seung-Ho Hong, 'A Study on the Implementation of CAN in the Distributed Control System of Power Plant', KIEE, Vol. 48, No. 6, pp. 760-772, 1999
Joonhong-Jung, Sooyoung Choi, Kiheon Park, 'A Study on the Power System Control and Monitoring Technique Using CAN', KIEE, Vol. 52, No. 5, pp. 268-276, 2003
Dae-Won Kim, Hwan-Soo Choi, 'Performance Analysis of a Network System using the CAN Protocol', KIEE Vol. 51, No. 5, pp. 218-225, 2001
Ian F.Akyildiz, Weilian Su, Yogesh Sankarasubramaniam, ?A Survey on Sensor Networks?, IEEE Communications Magazine, August 2002
Weiser, Mark, 'Hot Topic:Ubiquitous Computing', IEEE Computer, pp. 71-72, October 1993
K.B. McGrattan, 'Fire Dynamics Simulator(Version 4), Technical Reference Guide', NIST special Publication 1018, NIST, Gaithersburg, maryland, July 2004
G.P. Forney, K.B. McGrattan, 'User's Guide for Smokeview Version 4', NIST special Publication 1017, NIST, Gaithersburg, maryland, July 2004
G.W. Mulholland, 'SFPE Handbook of fire Protection Engineering', National Fire Protection Association, Quincy, Massachusetts, 3rd edition, 2002
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