KR101835689B1 - 안전 경보 기능이 구비된 호흡장치 - Google Patents

Abstract

호흡장치에 장착되어 화재진압(인명구조) 대원 또는 스킨스쿠버 다이버들의 생존 여부, 이상 여부 및 위치를 용이하게 확인할 수 있도록 한 안전 경보 기능이 구비된 호흡장치에 관한 것으로서, GPS 위성을 통해 위치 정보를 획득하는 GPS모듈; 사용자의 호흡을 감지하는 호흡 감지 센서; 상기 호흡장치의 고압용기에 저장된 공기량 또는 산소량을 측정하는 잔량 감지부; 상기 호흡 감지 센서에서 감지한 호흡 감지 신호에 따라 사용자의 상태를 판별하고, 상기 잔량 감지부에서 감지한 공기 잔량 또는 산소 잔량에 따라 잔량 표시를 제어하며, 사용자의 상태 신호를 전송토록 제어하는 제어부; 상기 제어부의 제어에 따라 압축 공기 또는 압축 산소의 압력을 조정하는 제1 및 제2 레귤레이터; 상기 제어부의 제어에 따라 사용자의 상태 신호를 무선신호로 전송하는 무선 송신기를 포함하여, 안전 경보 기능이 구비된 호흡장치를 구현한다.

Description

안전 경보 기능이 구비된 호흡장치{Air breathing apparatus with safety alarm function}

본 발명은 안전 경보 기능이 구비된 호흡장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 호흡장치에 장착되어 화재진압(인명구조) 대원 또는 스킨스쿠버 다이버들의 생존 여부, 이상 여부 및 위치를 용이하게 확인할 수 있도록 한 안전 경보 기능이 구비된 호흡장치에 관한 것이다.

일반적으로, 호흡장치는 신선한 공기 또는 산소를 공급해주는 장치로서, 인명 구조 활동에 주로 사용되는 공기호흡장치(공기호흡기), 수중 잠수에 주로 사용되는 공기공급장치(산소공급장치) 등이 있다.

공기호흡장치는 화재(구조)현장에서 화재진압 또는 인명구조 활동시 화재로 인한 각종 유독가스를 여과 없이 호흡함으로써 발생하는 위험 상황을 해결하기 위해서 사용하는 개인 안전 호흡용 장비로서, 신선한 공기를 호흡할 수 있도록 고압용기에 공기를 압축하여 저장하고, 면체(마스크)로 전달하여 신선한 공기를 마시면서 각종 위험한 환경으로부터 작업을 할 수 있도록 도모해주는 장비이다.

아울러 스킨스쿠버 다이버가 잠수 시 물속에서 공기를 공급받기 위한 공기공급장치(산소공급장치)도 상기 공기호흡장치의 구성 및 작용과 동일하고, 다만, 얼굴에 쓰는 마스크(면체) 대신에 호흡기(레귤레이터)를 입에 직접 물고 숨을 쉬는 것만이 상이하다. 즉, 전체적인 산소공급장치는 공기호흡장치의 구성과 대동소이하고, 단지 공기호흡장치는 얼굴에 면체를 쓰는 방식이고, 스킨스쿠버 다이버들은 레귤레이터라는 호흡장치를 입에 무는 방식이다.

이렇게 구성되는 일반적인 개인용 호흡장치는 위급한 상황이 발생할 경우, 위급 상황을 동료 또는 지휘 차(지휘 본부)에 전송하기 위한 경보장치가 미흡하며, 건물 붕괴 및 고립된 상황, 잠수 불가능한 상황에서 자력으로 위험한 환경으로부터 도움을 요청하거나 입체(시각 및 청각)적으로 경보를 발생할 수 없는 단점이 있다.

또한, 일반적인 개인용 호흡장치는 현장에 투입된 소방대원(구조대원) 또는 스킨스쿠버 다이버들의 위치를 원격에서 식별할 수 있도록 정보를 제공해주는 것도 불가능하다는 단점이 있다.

이러한 단점을 해소하고 원격에서 구조자(대원)의 현재 위치 파악을 할 수 있도록 한 종래기술이 하기의 <특허문헌 1> 대한민국 공개특허 공개번호 10-2012-0033607호(2012.04.09. 공개)에 개시되었다.

<특허문헌 1> 에 개시된 종래기술은 유비쿼터스 기술을 이용하여 구조 현장에 투입된 구조자의 현재 위치를 휴대용 단말기를 통하여 투입 현장의 지형정보와 함께 제공하여 구조자의 안전을 도모할 수 있도록 하는 구조자의 현재 위치 파악 시스템을 제공한다.

대한민국 공개특허 공개번호 10-2012-0033607호(2012.04.09. 공개)

그러나 상기와 같은 일반적인 개인용 호흡기 및 종래기술은 위급 상황을 동료 또는 지휘 차(지휘 본부)에 전송하기 위한 경보장치가 미흡하며, 건물 붕괴 및 고립된 상황 또는 잠수가 어려운 상황에서 자력으로 위험한 환경으로부터 도움을 요청하거나 입체(시각 및 청각)적으로 경보를 발생할 수 없는 단점이 있다.

또한, 종래기술은 호흡기 자체에서 위급 상황을 외부에 알리는 것이 불가능한 단점이 있다.

또한, 종래기술은 수신된 전파의 세기를 기반으로 휴대단말기의 위치를 파악하는 방법으로서, 이러한 위치파악 방법은 통신 장애나 장애물에 의해 정확한 위치 파악이 불가능한 단점이 있어, 정확성이 결여되며, 이로 인해 위급 상황 시 신속한 대처가 어려운 단점이 있었다.

따라서 이러한 일반적인 호흡장치 및 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 본 출원인에 의해 특허출원(2014.02.28. 출원, 출원번호-10-2014-0024069호)되어 특허등록(특허번호 10-1595850호, 2016.02.16. 등록)된 선출원을 제안하였다.

그러나 이러한 선출원은 호흡장치를 사용하는 사용자 위치를 정확하게 파악하는 것이 불가능하고, 스킨스쿠버 다이버들이 수중에서 필수적인 수심이나 수온 측정이 불가능한 단점이 있다.

또한, 선출원은 수심에 따라 압력 레벨을 조정하는 것이 불가능한 단점도 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 일반적인 개인용 공기호흡기(산소 공급기)와 종래기술 및 선출원에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 호흡장치에 장착되어 화재진압(인명구조) 대원 또는 스킨스쿠버 다이버들의 생존 여부, 이상 여부 및 위치를 정확하면서도 용이하게 확인할 수 있도록 한 안전 경보 기능이 구비된 호흡장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 화재진압 현장이나 수중 잠수 시 대원(소방대원, 구조대원, 스킨스쿠버 다이버))들의 위치 파악이 용이하도록 한 안전 경보 기능이 구비된 호흡장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 안전 경보 기능이 구비된 호흡장치는 GPS 위성을 통해 위치 정보를 획득하는 GPS모듈; 호흡장치 사용자의 호흡을 감지하는 호흡 감지 센서; 상기 호흡장치의 고압용기에 저장된 공기량을 측정하는 잔량 센서; 상기 호흡 감지 센서에서 감지한 호흡 감지 신호에 따라 사용자의 상태를 판별하고, 상기 잔량 센서에서 감지한 공기 잔량에 따라 잔량 표시를 제어하며, 사용자의 상태 신호를 전송토록 제어하는 제어부; 상기 제어부의 제어에 따라 압축 공기의 압력을 조정하는 제1 및 제2 레귤레이터; 상기 제어부의 제어에 따라 사용자의 상태 신호를 무선신호로 전송하는 무선 송신기를 포함하고, 상기 제1 레귤레이터 및 제2 레귤레이터는 각각 호흡장치의 내부 및 외부에 각각 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기에서 제어부는 상기 사용자의 상태 신호 생성 시 사용자의 위치 확인을 위해 상기 GPS모듈을 통해 획득한 위치정보를 상기 사용자의 상태 신호에 부가하여 사용자의 상태신호를 생성하며, 사용자의 상태 신호는 대원을 식별하기 위한 대원식별신호를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 안전 경보 기능이 구비된 호흡장치는 수심을 측정하는 수심 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 안전 경보 기능이 구비된 호흡장치는 수온과 대기온도를 측정하는 온도 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 제어부는 상기 수심 센서에서 획득한 수심에 따라 상기 제1 레귤레이터 및 제2 레귤레이터의 압력 레벨을 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 안전 경보 기능이 구비된 호흡장치는 상기 사용자의 움직임을 감지하는 동작 감지 센서; 상기 사용자의 체온을 검출하여 체온 감지 신호를 발생하는 체온 센서; 상기 사용자의 조작에 따라 긴급 구조 신호를 발생하는 긴급구조신호 입력부; 구동용 전원을 공급해주는 전원부; 상기 제어부의 제어에 따라 발광을 하여 시각적인 위치 확인신호를 발생하는 발광부를 더 포함한다.

상기 제어부는 상기 긴급 구조신호 입력부를 통해 긴급 구조 신호가 발생하면 긴급 구조 신호를 생성하고, 이를 상기 무선 송신기에 전달하며, 상기 체온 센서에서 감지한 체온 감지 신호 또는 상기 동작 감지 센서에서 감지한 동작 감지 신호를 기초로 사용자의 상태 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 개인용 호흡장치에 장착된 호흡 감지 센서, 잔량 센서, 동작 감지 센서, 체온 센서 등을 이용하여 화재진압(인명구조)시 소방대원들의 생존 여부, 이상 여부 및 스킨스쿠버 다이버들의 상태를 용이하게 확인할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면 화재진압 현장이나 수중에서 발광장치(LED)를 이용하여 대원(소방대원, 구조대원, 스킨스쿠버 다이버)들의 위치 파악을 용이하게 할 수 있는 장점도 있다.

또한, 본 발명에 따르면 GPS를 통해 사용자의 위치를 정확하게 인지할 수 있어, 위급 상황에서 신속한 대처가 가능한 장점도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 안전 경보 기능이 구비된 호흡장치의 제1 실시 예 사시도,
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 안전 경보 기능이 구비된 수중 및 대기 공용 호흡장치의 제2 실시 예 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 안전 경보 기능이 구비된 호흡장치의 블록 구성도,
도 4는 도 3에 적용된 대원관리장치의 실시 예 구성도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 안전 경보 기능이 구비된 공기호흡기 및 이를 이용한 대원관리시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1과 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 바람직한 제1 및 제2 실시 예에 따른 안전 경고 기능이 구비된 호흡장치의 사시도 이고, 도 3은 본 발명에 따른 안전 경고 기능이 구비된 호흡장치의 블록 구성도이다.

도 1은 공기호흡장치의 실시 예이고, 도 2a 및 도 2b는 공기공급장치의 실시 예로서, 양자의 구성 및 작용은 동일하고, 사용자가 얼굴에 착용하는 마스크의 형태가 상이하다. 아울러 공기공급장치는 얼굴에 쓰는 면체 대신에 입에 물고 숨을 쉬는 호흡기(레귤레이터)를 사용한다.

따라서 이하에서는 중복 설명을 회피하기 위해서 공기호흡장치를 바람직한 실시 예로 설명하기로 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 안전 경고 기능이 구비된 호흡장치는 고압용기(1), 점멸등(2), 양압조정기(4), 대기호흡 밸브(6), 아날로그 압력계(7), 경보장치(기계식 호루라기)(8), 면체(9), 어깨끈(10), 제1 호흡 감지 센서(21), 제2 호흡 감지 센서(22), 제3 호흡 감지 센서(25), 잔량 센서(30), 체온 센서(40), 발광부(50), 제어부(60), 동작 감지 센서(61), 무선 송신기(62), 표시기(63), 전원부(70), 긴급 구조신호 입력부(80), 제1 및 제2 레귤레이터(23)(24), 수심 센서(91), 수온 센서(92), 대기온도센서(26), GPS모듈(93) 및 작동전환 스위치(94)를 포함한다.

도 3에서 대원관리장치(100)는 상기 호흡장치와 통신을 통해 사용자의 상태 신호를 수집하고, 이를 분석하여 사용자의 상태를 인식하는 것으로서, 실제 호흡장치의 구성 요소는 아니나, 설명의 편의를 위해 도 3에 도시한 것으로 이해하면 된다.

여기서 고압용기(1)는 압축 공기 또는 압축 산소를 저장하는 역할을 하며, 점멸등(2), 양압 조정기(4), 대기호흡 밸브(6), 아날로그 압력계(7), 경보장치(기계식 호루라기)(8), 면체(9), 어깨끈(10)은 일반적인 개인용 공기호흡기의 구성과 작용이 동일하므로, 설명의 편의를 위해 이하 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기 GPS모듈(93)은 GPS 위성을 통해 위치 정보를 획득하고, 이를 상기 제어부(60)에 전달하는 역할을 한다. 제어부(60)는 이러한 위치 정보로 사용자의 위치를 인식한다.

상기 제1 호흡 감지 센서(21)와 제2 호흡 감지 센서(22) 및 제3호흡 감지센서(25)는 호흡장치 사용자의 호흡을 감지하는 역할을 한다. 여기서 호흡 감지 센서를 3개 사용한 이유는 하나로도 사용자의 호흡 감지가 가능하지만 더욱 정확한 호흡 감지를 위해 3개 사용한 것이다.

호흡 감지 센서는 산소 센서(oxygen sensor), 람다 센서(lambda sensor), 정전용량형 호흡센서 등 당해 분야에서 호흡 감지를 위해 사용하는 일반적인 센서를 그대로 채택하여 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 정전용량형 호흡센서는 탄성체 절연물로 이루어진 절연체, 절연체의 상측에 구비된 제1전극 판, 상기 절연체의 하측에 구비되는 제2전극 판으로 이루어질 수 있으며, 호흡에 따라 변화하는 정전 용량을 검출하여, 호흡 여부 감지 신호로 출력한다.

상기 잔량 센서(30)는 상기 고압용기(1)에 저장된 공기량을 측정하는 역할을 한다. 이러한 잔량 감지부(30)도 통상의 산소 탱크나 LPG 탱크 등에 부착되어 잔량을 측정하는 잔량 센서를 그대로 채택하여 사용하는 것이 바람직하다.

상기 동작 감지 센서(61)는 사용자의 동작을 감지하는 역할을 한다. 이러한 동작 감지 센서는 움직임 검출 센서를 이용하는 것이 바람직하다. 예컨대, 사용자의 움직임이 감지될 경우 "1"이라는 동작 감지 신호를 발생하고, 사용자의 움직임이 감지되지 않을 경우 "0"이라는 동작 감지 신호를 발생한다.

상기 체온 센서(40)는 상기 사용자의 체온을 검출하여 체온 감지 신호를 발생하는 역할을 한다. 이러한 체온 센서(40)는 사용자의 얼굴과 접촉되도록 상기 면체(9)에서 얼굴과 접촉되는 부분에 설치되는 것이 바람직하다.

상기 긴급 구조신호 입력부(80)는 상기 사용자의 조작에 따라 긴급 구조 신호를 발생하는 역할을 한다. 이러한 긴급 구조신호 입력부(80)는 스위치, 버튼 등과 같은 구조신호 입력장치를 이용하는 것이 바람직하다.

상기 전원부(70)는 내장된 배터리를 통해 구동용 전원을 공급해주는 역할을 하며, 상기 발광부(50)는 상기 제어부(60)의 제어에 따라 발광을 하여 시각적인 위치 확인 신호를 발생하는 역할을 한다. 이러한 발광부(50)는 발광다이오드(LED)를 이용하는 것이 바람직하며, 호흡장치의 어깨끈(10)에 설치되는 것이 바람직하다.

상기 제어부(60)는 상기 호흡 감지 센서(21, 22, 25)에서 감지한 호흡 감지 신호에 따라 사용자의 상태를 판별하고, 상기 잔량 센서(30)에서 감지한 공기 잔량에 따라 공기 잔량 표시를 제어하며, 사용자의 상태 신호를 전송토록 제어하는 역할을 한다. 이러한 제어부(60)는 상기 동작 감지 센서(61)에서 감지한 동작 감지 신호 또는 상기 체온 센서(40)에서 감지한 체온 감지 신호를 기초로 사용자의 상태 신호를 생성하고, 상기 긴급 구조신호 입력부(80)를 통해 긴급 구조 신호가 발생하면 긴급 구조 신호를 생성하게 된다.

여기서 사용자의 상태신호는 대원을 식별하기 위한 대원식별신호를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 무선 송신기(62)는 상기 제어부(60)의 제어에 따라 사용자의 상태 신호를 무선신호로 전송하는 역할을 한다. 이러한 무선 송신기(62)는 원거리 무선 통신을 위한 RF통신모듈, 근거리 무선 통신을 위한 블루투스 모듈 또는 와이-파이 통신모듈 또는 지그비 통신 모듈을 포함할 수 있다.

아울러 상기 무선 송신기(62)는 무선 신호를 수신할 수 있는 수신 모듈을 추가로 구비하고, 외부에서 무선으로 전송된 대피 방송이나 제어 명령을 수신하여 상기 제어부(60)에 전달하는 역할도 한다.

상기 표시기(63)는 상기 제어부(60)의 제어에 따라 공기 잔량을 표시해주는 역할을 한다.

상기 제1 및 제2 레귤레이터(23)(24)는 상기 제어부(60)의 제어에 따라 압축 공기의 압력을 조정하는 역할을 한다. 이러한 제1 레귤레이터(23) 및 제2 레귤레이터(24)는 호흡장치의 내부 및 외부에 각각 설치되는 것이 바람직하다. 여기서 내부는 호흡장치의 구성 중 그 내부를 의미하고, 외부는 호흡장치의 외면을 의미한다. 제어부(60)는 수심 센서(91)나 사용자의 호흡 감지 상태에 따라 상기 제1 레귤레이터(23) 및 제2 레귤레이터(24)의 압력 레벨을 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제어부(60)는 상기 사용자의 상태 신호 생성 시 사용자의 위치 확인을 위해 상기 GPS모듈(93)을 통해 획득한 위치정보를 상기 사용자의 상태 신호에 부가하여 사용자의 상태신호를 생성하며, 대원을 식별하기 위한 대원식별신호를 상기 사용자의 상태신호에 부가하는 것도 가능하다.

상기 수심 센서(91)는 수심을 측정하는 역할을 하며, 수온 센서(92)는 수온을 측정하는 역할을 한다. 수심 센서는 MEMS 기술과 ASIC의 주문형 반도체 기술인 디지털 출력 압력센서로 구현할 수 있다. 압력 센서 외에 수심을 측정할 수 있는 이미 알려진 센서를 그대로 채택하여 사용하는 것도 가능하다. 수온 센서 역시 물의 온도를 측정하기 위해 이미 알려진 다양한 수온 센서를 이용하는 것이 바람직하다.

상기 대기온도센서(26)는 대기 온도를 측정하여 상기 제어부(60)에 전달하는 역할을 한다.

상기 제어부(60)는 상기 수심 센서(91)에서 획득한 수심에 따라 상기 제1 레귤레이터(23) 및 제2 레귤레이터(24)의 압력 레벨을 제어하는 것이 바람직하다.

상기 수온 센서(92)는 수온을 검출하는 역할을 하며, 상기 대기 온도 센서(26)는 대기 온도를 검출하는 역할을 하고, 상기 작동 전환 스위치(94)는 호흡장치를 화재현장 내부에서 사용하다 건물 외부로 나올 경우 대기압으로 전환하기 위한 조작 스위치를 의미하고, 방수 스피커(95)는 대피 방송이나 명령 지시 등을 수행하는 역할을 한다.

상기 제어부(60)는 대피 방송이나 외부 명령을 수신한 경우, 상기 방수 스피커(95)를 통해 대피 방송이나 외부 명령을 송출하도록 제어한다. 이를 위해, 상기 무선 송신기(62)는 무선 신호 수신 모듈을 구비하고, 무선을 통해 외부 대피 방송이나 외부 명령을 수신하는 무선 수신기 역할도 한다.

상기 대원관리장치(100)는 호흡장치의 무선 송신기(62)에서 송출된 사용자의 상태신호를 수신하여 저장하고, 관리자의 요청에 따라 사용자의 상태를 화면에 표시해주는 역할을 한다.

상기 대원관리장치(100)는 도 4에 도시한 바와 같이, 대원식별카드를 인식하고, 대원 식별 신호를 발생하는 대원 식별카드 인식기(104), 상기 공기호흡기에서 무선으로 전송된 사용자의 상태 신호를 수신하는 수신기(101), 상기 수신기(101)에서 수신한 아날로그 사용자의 상태 신호를 그에 상응하는 디지털 신호로 변환하는 신호 처리기(102), 상기 대원 식별카드 인식기(104)에서 발생한 대원 식별 신호를 기초로 대원의 활동 시간 및 인원 상황을 관리하며, 상기 신호 처리기(102)에서 발생한 사용자의 상태 신호의 저장과 표시를 제어하며, 입력부(103)를 통해 입력된 사용자 상태 표시 요청에 따라 해당 사용자에 대한 상태 신호를 추출하여 표시토록 제어하는 제어부(105), 상기 제어부(105)의 제어에 따라 상기 대원 식별 신호 및 사용자의 상태 신호를 저장하는 저장기(107), 상기 저장한 사용자의 상태 신호와 대원의 활동 시간 및 인원 투입 상황을 화면에 표시해주는 표시기(106)를 포함한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 안전 경보 기능이 구비된 호흡장치의 작용을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도면에는 도시하지 않았지만 각각의 개인용 호흡장치에는 대원식별카드가 설치된다. 여기서 대원식별카드는 대원을 확인하기 위한 정보(근무처, 이름, 고유번호, 기타)가 저장된다. 정보 저장 방식은 RFID 태그를 이용하는 방식, IC 칩을 이용하는 방식, QR 코드를 이용하는 방식, 바코드를 이용하는 방식 등 다양할 수 있으며, 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 RFID 태그를 이용하는 것으로 가정한다.

아울러 개인용 호흡장치에 설치되는 제어부(60)에도 내부 메모리에 개인용 호흡장치를 사용하는 대원을 식별하기 위한 대원식별신호를 저장하고, 데이터 송신시 사용자의 상태 신호에 대원식별신호를 부가하여 전송한다.

따라서 이러한 대원식별신호를 이용함으로써, 현재 어느 대원(또는, 다이버)이 현장에서 작업 활동을 하고 있는지를 인지할 수 있게 되는 것이다.

현장에서 개인용 호흡장치를 사용하기 위해서, 먼저 사용자는 대원식별카드를 개인용 호흡장치로부터 분리하여 제출한다. 여기서 대원식별카드는 식별카드 장착부에 장착 및 탈착 가능하도록 설치되며, 대원식별카드가 식별카드 장착부로부터 분리되면 제어부(60)는 이를 기초로 대원활동 시작 시각을 인지한다. 그리고 이렇게 인지한 대원활동 시간 정보를 대원관리장치(100)에 무선으로 송신토록 제어를 한다. 이후 대원관리장치(100)의 제어부(105)에서 대원식별신호와 대원활동 시간을 저장기(107)에 저장하고 이를 관리하게 된다.

여기서 대원식별카드는 호흡장치에 반드시 구현할 필요는 없으나, 어느 사용자가 호흡장치를 사용하는지를 구분하기 위해서 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 대원활동 시작 시각을 인지하기 위한 다른 방법으로서, 대원식별카드를 개인용 호흡장치로부터 분리하여 제출하면, 대원관리장치(100)의 대원 식별카드 인식기(104)에서 대원식별카드를 판독하여 대원식별신호를 추출하고, 이를 제어부(105)에 저장한다. 제어부(105)는 대원식별신호가 입력되면 저장기(107)에 시간 정보와 함께 대원식별신호를 저장한다. 예컨대, 특정 대원의 활동 시간 정보를 저장하고 이를 관리하게 된다. 여기서 현장에 투입된 대원이 다수일 경우에는 상기와 같은 방식으로 각각의 대원의 활동 시간 정보를 저장함으로써, 각 대원의 활동 시간을 알 수 있으며, 동시에 현장에 투입된 대원들의 인원 점검도 원격의 지휘차량(지휘본부, 상황실)에서 실시간으로 파악할 수 있게 된다.

대원식별카드를 제출한 사용자는 개인용 호흡장치를 장착하고, 현장에 투입된다. 이때 현장에서 작업을 시작하기 바로 이전에 전원 스위치(도면에는 미 도시)를 동작시키는 것이 바람직하다. 전원 스위치가 동작하면 전원부(70)에 의해 구동용 전원이 전원을 필요로 하는 부분에 공급된다.

전원 공급이 이루어지면 제어부(60)는 초기화를 한 후, 제어 동작을 시작하게 된다. 여기서 제어 동작의 시작으로서 발광부(50)를 구동시킨다. 발광부(50)는 발광다이오드(LED)로 이루어지며, 제어부(60)의 제어에 따라 발광을 한다. 이렇게 발광부(50)가 점등되면, 사용자가 개인용 호흡장치를 메고 화재 현장(인명 구조 현장)에 투입된 상태에서 연기 등으로 사용자의 식별이 어려운 경우에도, 멀리서 발광장치를 통해 사용자(대원)의 위치를 확인할 수 있게 된다. 아울러 호흡장치를 스킨스쿠버 다이버가 장착하고 잠수를 한 상태에서도 발광장치를 통해 스킨스쿠버 다이버의 위치를 대략 인지할 수 있다.

또한, 사용자가 개인용 호흡장치를 장착하고, 면체(9)를 착용한 상태에서 전원 스위치를 동작시키면, 면체(9)의 소정 위치에 설치된 체온 센서(40)에서 사용자의 체온을 검출하여 제어부(60)에 전달한다. 여기서 체온 센서(40)는 사용자의 신체와 접촉하여 체온을 측정해야 하므로, 얼굴과 직접 접촉이 가능한 면체(9)의 임의 위치에 설치하는 것이 바람직하다.

제어부(60)는 체온 센서(40)로부터 검출한 체온 정보와 내부 메모리에 저장한 대원식별신호를 합하여, 사용자의 상태 신호를 생성한다. 이때 필요에 따라 최적의 체온범위를 기준 체온으로 저장하고, 검출한 체온 정보와 기준 체온을 비교하여, 검출한 체온 정보가 기준 체온보다 크거나 작을 경우, 경보 신호를 생성하여 사용자의 상태 신호를 생성하는 것이 바람직하다. 사용자 체온이 기준 체온보다 클 경우에는 체온 급상승에 의한 탈진이 우려되고, 사용자 체온이 기준 체온보다 작을 경우에는 저체온으로 인한 생명 위협이 발생할 우려가 있다. 따라서 이러한 체온 검출 정보를 무선 송신기(62)를 이용하여 실시간으로 무선신호로 대원 관리 장치(100)로 전송하여, 상황실에서 실시간으로 각 대원의 체온 상태를 확인할 수 있도록 한다. 상황실에서는 각 대원의 체온 상태를 확인하여, 고 체온 또는 저체온이 발생하면, 신속하게 후속 조치를 취하여, 체온 상승이나 체온 하락으로 귀중한 대원의 생명을 잃는 것을 방지하게 되는 것이다. 여기서 수신신호는 블루투스 통신모듈, 와이-파이 통신 모듈, RF통신 모듈과 같은 무선 통신장치를 이용하는 것이 바람직하다.

한편, 상기와 같이 사용자의 상태 신호를 전송할 경우, 필수적으로 사용자의 위치를 확인하기 위한 위치 정보를 부가하여 전송하는 것이 바람직하다. 사용자의 위치 확인은 GPS 모듈(93)을 통해 획득한다. GPS 모듈(93)은 GPS 위성을 통해 GPS 신호를 수신하고, 수신한 GPS 신호로부터 시간 정보 및 위치 정보를 획득한다. 이러한 위치 정보는 건물 안에서 작업을 하다가 붕괴나 매몰 사고로 인해 사용자의 위치가 육안으로 식별되지 않을 경우, 사용자의 위치를 찾는 데 매우 유용하게 사용된다. 아울러 스킨스쿠버 다이버가 잠수를 하는 도중에 사고가 발생하면, 스킨스쿠버 다이버의 위치를 찾는데에도 매우 유용하게 활용할 수 있다.

한편, 개인용 호흡장치가 동작을 하면, 제1 호흡 감지 센서(21), 제2 호흡 감지 센서(22) 및 제3 호흡 감지 센서(25)는 사용자의 호흡을 감지하여 제어부(60)에 전달한다.

상기 제어부(60)는 감지한 사용자의 호흡 감지 신호를 기초로 사용자의 상태신호를 생성하고, 내부 메모리에 저장된 대원식별신호를 합하여 전송 데이터로 무선 송신기(62)에 전달한다. 무선 송신기(62)는 입력되는 사용자 상태 신호를 정해진 무선 규격에 맞는 무선 신호로 만들어 안테나를 통해 대원 관리 장치(100)로 전송한다. 즉, 대원의 호흡 감지 신호를 실시간으로 검출하고 이를 무선 신호로 만들어 실시간 전송한다.

이때, 대원의 호흡 감지 신호를 실시간으로 검출하고 이를 무선 신호로 만들어 실시간 전송하면 데이터 전송량이 많아져 통신에 문제가 발생할 수 있으므로, 호흡에 문제가 발생하는 경우에는 경보 신호를 포함시켜 실시간으로 전송하고, 정상적인 호흡 상태에서는 일정 주기(예를 들어, 1분 단위, 5분 단위, 기타)로 전송할 수도 있다. 주지한 바와 같이 대원의 호흡 감지 신호를 무선신호로 만들어 전송하는 경우에도 위치 정보와 시간 정보를 포함하여 사용자의 상태신호인 호흡 감지 신호를 생성하는 것이 바람직하다.

대원 관리 장치(100)의 수신기(101)는 개인용 호흡장치에서 발생한 사용자의 상태 신호를 수신하고, 신호 처리기(102)에서 신호 처리를 하여 디지털 데이터로 제어부(105)에 전달한다. 제어부(105)는 전달되는 사용자 상태신호를 저장기(107)에 저장한다. 이때 수신한 데이터를 분석한 결과 생명 위협 상황을 알리는 경보신호가 포함되면 실시간으로 표시기(106)에 이를 표시해주고, 알람(도면에는 미 도시)을 발생하여 상황실의 담당자가 현장에 투입된 대원의 위험 상태를 실시간으로 인지하도록 한다. 이때 사용자의 상태신호에 포함된 위치 정보를 기반으로 표시기(106)에 위치 정보를 표출해줌으로써, 용이하게 사용자의 위치를 확인할 수 있어 후속 조치를 취하는데 더욱 신속성을 배가할 수 있다.

아울러 상황실의 관리자는 특정 대원의 상태를 확인하고자 하면, 입력부(103)를 통해 특정 대원의 정보를 입력한다. 예를 들어, 특정 대원의 이름, 대원식별정보를 입력할 수 있다. 제어부(105)는 입력부(103)를 통해 이름이 입력되고, 검색이 요청되면 저장기(107)에 저장된 해당 대원의 상태정보를 추출하여 표시기(106)에 표시해준다. 이로써 관리자는 원격에서 현장에 투입된 대원의 상태를 실시간으로 확인할 수 있게 되는 것이다.

또한, 개인용 호흡장치가 동작을 하면 잔량 감지부(30)는 고압용기(1)에 저장된 공기량을 측정하여 제어부(60)에 전달한다. 제어부(60)는 감지한 사용자의 호흡장치 잔량을 표시기(63)에 표시해준다. 따라서 사용자(안전관리자)는 실시간으로 호흡장치에 저장된 공기량을 인지할 수 있게 된다. 그리고 인지한 공기 잔량에 따라 적절하게 행동을 취하는 것이 바람직하다. 예컨대, 기존의 개인용 호흡장치에는 공기 잔량을 측정하는 기능이 없어, 사용자가 개인용 호흡장치를 장착하기 이전에 미리 고압 용기에 남아 있는 공기 잔량을 확인할 수 없는 단점이 있다. 이러한 단점은 현장에서 작업 도중에 공기가 부족하여 사용자의 생명을 위협할 수 있는 심각한 문제를 유발할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 본 발명은 실시간으로 고압용기에 남아 있는 공기 잔량을 검출하여 이를 표시해줌으로써, 사용자가 현장에 투입되기 이전 또는 현장에 투입된 이후에도 공기 잔량을 실시간으로 확인할 수 있어, 공기 부족으로 인한 생명 위협 요소를 미리 방지할 수 있게 되는 것이다.

아울러 제어부(60)는 필요에 따라 공기 잔량 검출신호를 기초로 사용자의 상태신호를 생성하고, 내부 메모리에 저장된 대원식별신호를 합하여 전송 데이터로 무선 송신기(62)에 전달한다. 여기서 검출한 공기 잔량이 미리 정해진 기준보다 작은 경우에는 생명에 위협을 초래할 수도 있으므로, 경보신호를 포함하여 사용자의 상태 신호를 생성하는 것이 바람직하다. 무선 송신기(62)는 전달되는 사용자 상태 신호를 정해진 무선 규격에 맞는 무선 신호로 만들어 안테나를 통해 대원 관리 장치(100)로 전송한다.

대원 관리 장치(100)의 수신기(101)는 개인용 공기호흡기에서 발생한 사용자의 상태 신호를 수신하고, 신호 처리기(102)에서 신호 처리를 하여 디지털 데이터로 제어부(105)에 전달한다. 제어부(105)는 전달되는 사용자 상태신호를 저장기(107)에 저장한다. 이때 수신한 데이터를 분석한 결과 생명 위협에 대한 경보신호가 포함되면 실시간으로 표시기(106)에 이를 표시해주고, 알람(도면에는 미 도시)을 발생하여 상황실의 담당자가 현장에 투입된 대원의 위험 상태를 실시간으로 인지하도록 한다.

한편, 본 발명의 또 다른 특징으로서 사용자의 동작(쓰러짐)을 감지할 수 있다는 것이다. 예컨대, 동작 감지 센서(61)는 사용자의 동작을 감지하고, 그 동작 감지 신호를 제어부(60)에 전달한다. 여기서 동작 감지 센서(61)는 움직임 검출 센서, 자이로 센서 등 쓰러짐을 감지할 수 있는 센서를 이용하는 것이 바람직하다. 예컨대, 사용자의 움직임이 감지될 경우 "1"이라는 동작 감지 신호를 발생하고, 사용자의 움직임이 감지되지 않을 경우 "0"이라는 동작 감지 신호를 발생한다.

제어부(60)는 동작 감지 신호를 내부 메모리에 누적 저장한다. 그리고 동작 감지 신호를 분석하여 일정 시간 이상 사용자의 움직임이 감지되지 않으면(예를 들어, 사용자가 쓰러져 일정 시간 동안 "0"이라는 데이터만 입력될 경우), 검출한 동작 감지 신호를 기초로 사용자의 상태신호(쓰러짐 상태신호)를 생성하고, 내부 메모리에 저장된 대원식별신호를 합하여 전송 데이터로 무선 송신기(62)에 전달한다. 여기서 동작 감지 신호에는 경보신호를 포함하는 것이 바람직하다. 무선 송신기(62)는 전달되는 사용자 상태 신호를 정해진 무선 규격에 맞는 무선 신호로 만들어 안테나를 통해 대원 관리 장치(100)로 전송한다. 여기서 사용자 상태 신호에도 사용자 위치 정보를 포함하는 것이 바람직하다.

대원 관리 장치(100)의 수신기(101)는 개인용 호흡장치에서 발생한 사용자의 상태 신호를 수신하고, 신호 처리기(102)에서 신호 처리를 하여 디지털 데이터로 제어부(105)에 전달한다. 제어부(105)는 전달되는 사용자 상태신호를 저장기(107)에 저장한다. 이때 수신한 데이터를 분석한 결과 생명 위협에 대한 경보신호가 포함되면 실시간으로 표시기(106)에 이를 표시해주고, 알람(도면에는 미 도시)을 발생하여 상황실의 담당자가 현장에 투입된 대원의 위험 상태를 실시간으로 인지하도록 한다. 이후 신속한 조치를 취함으로써, 현장에 투입된 대원이 작업 도중에 쓰러진 경우에도 생명을 잃는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.

한편, 본 발명의 또 다른 특징으로서 현장에 투입된 사용자가 긴급 구조 신호를 발생할 수 있다는 것이다. 예컨대, 개인용 공기호흡기를 착용하고 현장에 투입되어 작업을 하는 사용자는 긴급 구조가 필요하다고 판단되는 경우, 긴급 구조신호 입력부(80)를 조작한다. 여기서 긴급 구조 신호가 필요한 경우에는 자신의 생명이 위협받거나 다른 사람의 생명이 위험한 경우 등 다양한 상황이 있을 수 있다.

긴급 구조신호 입력부(80)가 조작되면 긴급 구조신호가 발생하여 제어부(60)에 입력된다. 제어부(60)는 긴급 구조신호가 발생하면 이를 기초로 사용자의 상태신호를 생성하고, 내부 메모리에 저장된 대원식별신호를 합하여 전송 데이터로 무선 송신기(62)에 전달한다. 여기서 발생한 긴급 구조신호는 생명에 위협을 초래할 수도 있으므로, 경보신호를 포함하여 사용자의 상태 신호를 생성하는 것이 바람직하다. 무선 송신기(62)는 전달되는 사용자 상태 신호를 정해진 무선 규격에 맞는 무선 신호로 만들어 안테나를 통해 대원 관리 장치(100)로 전송한다.

대원 관리 장치(100)의 수신기(101)는 개인용 공기호흡기에서 발생한 사용자의 상태 신호를 수신하고, 신호 처리기(102)에서 신호 처리를 하여 디지털 데이터로 제어부(105)에 전달한다. 제어부(105)는 전달되는 사용자 상태신호를 저장기(107)에 저장한다. 이때 수신한 데이터를 분석한 결과 생명 위협에 대한 경보신호가 포함되면 실시간으로 표시기(106)에 이를 표시해주고, 알람(도면에는 미 도시)을 발생하여 상황실의 담당자가 현장에 투입된 대원의 위험 상태를 실시간으로 인지하도록 한다.

또한, 본 발명의 또 다른 특징으로서, 호흡장치에서 수심이나 수온 및 대기 온도 측정을 할 수 있으며, 이를 기반으로 자동으로 압축 공기의 압력을 적절히 조절하여, 사용자가 호흡을 하는 데 최대한 편리하도록 해준다.

예컨대, 수온 센서(92)로는 수온을 측정하여 제어부(60)에 전달하고, 수심 센서(91)로는 수심을 측정하여 상기 제어부(60)에 전달한다. 제어부(60)는 전달되는 수심을 기반으로 압력을 인지하고, 인지한 압력과 내부 메모리에 미리 저장해 놓은 압력 제어 테이블을 비교하여 그 결과에 따라 제1 레귤레이터(23) 및 제2 레귤레이터(24)를 제어하여, 공기 또는 산소의 압력을 적절하게 조절한다. 여기서 압력 제어 테이블은 압력(수심)에 따라 최적의 감압이 이루어지도록 미리 실험을 통해 압력 제어 레벨을 설정해 놓고, 수심(압력)이 검출되면 이를 실시간으로 반영하여 감압 레벨을 제어하도록 하는 것이 바람직하다.

다시 말해, 본 발명은 수심에 따라 제1 및 제2 레귤레이터의 감압 레벨을 실시간으로 조절하여, 최적으로 사용자에게 공기를 공급해주도록 하게 되는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 특징으로서, 작동전환 스위치(94)를 마련하고, 사용자가 작동전환 스위치(94)를 조작하여 화재진압 시 건물 내부와 건물 외부에서 공급 호흡 장치를 공용으로 사용할 수 있도록 한다. 예컨대, 사용자가 공기호흡장치를 건물 내부에서 사용하다가 건물 외부로 나오면 대기압에 따라 공기 공급량을 조절해야 하는 데, 이를 위해 사용자가 작동전환 스위치(94)를 조작하여 대기압을 선택하면 제어부(60)에서는 이를 인식하고, 외부 공기로 호흡하도록 제어한다. 아울러 사용자가 공기호흡장치를 대기에서 사용하다가 건물 내부로 진입 시 양압으로 전환하고 호흡을 하면 호흡 감지 센서에서 자동으로 인식하여 호흡감지장치가 작동된다. 그러면 제어부(60)에서는 이를 인식하고 사용자의 호흡을 감지하게 되는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 특징으로서, 방수 스피커(95)를 구비하고, 외부에서 비상 대피 방송이나 외부 제어 명령이 오면 이를 방수 스피커(95)를 통해 송출하여, 사용자가 및 사용자 주변에서 이를 인지하도록 한다. 이를 위해, 무선 송신기(62)는 무선 신호 수신모듈을 구비하고, 외부로부터 무선 신호가 전송되면 이를 수신하여 신호 처리한 후 상기 제어부(60)에 전달한다. 제어부(60)는 전달되는 신호를 분석하여 대피 방송이거나 외부 제어 명령이면 이를 방수 스피커(95)를 통해 외부에 송출하여, 사용자 및 사용자 주변에서 대피 방송을 청취하거나 외부 제어 명령을 인지하도록 한다. 이로써 비상 상황에서 신속한 대피 등이 가능하고, 외부 명령은 신속하게 인지하여 그에 따른 후속 조치를 신속하게 취할 수 있게 되는 것이다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

본 발명은 개인용 호흡장치를 장착하고, 현장에 투입되어 작업을 할 때 사용자의 상태를 원격에서 정확히 인지하고, 사용자의 위치를 쉽게 확인하기 위한 기술에 효과적으로 적용된다.

21, 22: 제1 및 제2 호흡 감지 센서
23, 24: 제1 및 제2 레귤레이터
25: 제3 호흡 감지 센서
26: 대기 온도 센서
30: 잔량 센서
40: 체온 센서
50: 발광부
60: 제어부
61: 동작 감지 센서
62: 무선 송신기
63: 표시기
80: 긴급 구조신호 입력부
91: 수심 센서
92: 수온 센서
93: GPS 모듈
94: 작동 전환 스위치
95: 방수 스피커
100: 대원 관리 장치

Claims (6)

1. 안전 경보 기능이 구비된 호흡장치로서,
   GPS 위성을 통해 위치 정보를 획득하는 GPS모듈;
   사용자의 호흡을 감지하는 호흡 감지 센서;
   상기 호흡장치의 고압용기에 저장된 공기량을 측정하는 잔량 센서;
   상기 호흡 감지 센서에서 감지한 호흡 감지 신호에 따라 사용자의 상태를 판별하고, 상기 잔량 센서에서 감지한 공기 잔량에 따라 잔량 표시를 제어하며, 사용자의 상태 신호를 전송토록 제어하는 제어부;
   상기 제어부의 제어에 따라 압축 공기의 압력을 조정하는 제1 및 제2 레귤레이터;
   상기 제어부의 제어에 따라 사용자의 상태 신호를 무선신호로 전송하는 무선 송신기;
   상기 제어부의 제어에 따라 발광을 하여 시각적인 위치 확인신호를 발생하는 발광부;
   호흡장치를 건물 내부에서 사용하다 건물 외부로 나올 경우 대기압으로 전환하기 위한 작동전환 스위치를 포함하고,
   상기 제1 레귤레이터 및 제2 레귤레이터는 호흡장치의 내부 및 외부에 각각 설치되며,
   상기 발광부는 발광다이오드(LED)를 이용하며, 어깨끈에 설치되며,
   상기 제어부는 사용자가 작동전환 스위치를 조작하여 대기압을 선택하면 이를 인식하고, 외부 공기로 호흡하도록 제어하고, 사용자가 공기호흡장치를 대기에서 사용하다가 건물 내부로 진입 시 양압으로 전환하고 호흡을 하면 상기 호흡 감지 센서를 통해 호흡을 감지하는 것을 특징으로 하는 안전 경보 기능이 구비된 호흡장치.
   
2. 청구항 1에서, 상기 제어부는 상기 사용자의 상태 신호 생성 시 사용자의 위치 확인을 위해 상기 GPS모듈을 통해 획득한 위치정보를 상기 사용자의 상태 신호에 부가하여 사용자의 상태신호를 생성하며, 사용자의 상태 신호는 대원을 식별하기 위한 대원식별신호를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안전 경보 기능이 구비된 호흡장치.
   
3. 청구항 1에서, 수심을 측정하여 상기 제어부에 전달하는 수심 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안전 경보 기능이 구비된 호흡장치.
   
4. 청구항 1에서, 수온을 측정하는 수온 센서; 대기 온도를 측정하는 대기 온도센서; 호흡장치를 건물 내부에서 사용하다 건물 외부로 나올 경우 대기압으로 전환하기 위한 작동전환 스위치; 상기 제어부의 제어에 따라 대피 방송 또는 외부 명령을 음성으로 송출하는 방수 스피커를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안전 경보 기능이 구비된 호흡장치.
   
5. 청구항 3에서, 상기 제어부는 상기 수심 센서에서 획득한 수심에 따라 상기 제1 레귤레이터 및 제2 레귤레이터의 압력 레벨을 제어하는 것을 특징으로 하는 안전 경보 기능이 구비된 호흡장치.
   
6. 청구항 1에서, 상기 사용자의 움직임을 감지하는 동작 감지 센서; 상기 사용자의 체온을 검출하여 체온 감지 신호를 발생하는 체온 센서; 상기 사용자의 조작에 따라 긴급 구조 신호를 발생하는 긴급구조신호 입력부; 구동용 전원을 공급해주는 전원부를 더 포함하고,
   상기 제어부는 상기 긴급 구조신호 입력부를 통해 긴급 구조 신호가 발생하면 긴급 구조 신호를 생성하고, 이를 상기 무선 송신기에 전달하며, 상기 체온 센서에서 감지한 체온 감지 신호 또는 상기 동작 감지 센서에서 감지한 동작 감지 신호를 기초로 사용자의 상태 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 안전 경보 기능이 구비된 호흡장치.
   
   

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