화재 감지용 자외선 적외선 불꽃감지기의 특성 개선에 관한 연구

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This thesis focuses on the problem of fire detection which sense radiant energy in ultraviolet and infrared range. The flame which are caused from detects radiant energy from the flame of fire fuels containing carbonaceous material, liquid and gas fire, automobile fires in tunnel, a high ceiling building like a hanger, atrium. The flame detector can be classified are ultraviolet detector, infrared detector and UV/IR detector.
In this research, we propose a method to reduce false detection. The fire detector consists of driving circuit and signal processing unit which includes microprocessor and filtering procedure. Ultraviolet sensor is called a UV Tron which uses gas multiplication effect on current discharge and photoelectric effect of metal. To have high sensibility and to gain proper output voltage, it has high sensibility. The infrared sensor makes use of black body radiation theory based on pyroelectric infrared sensor(PIR)
As for the driving circuit, UV Tron using discharge effect requires high dc voltage to discharge start voltage. Driving circuit uses DC-DC convertor to obtain high voltage, because input voltage of only DC 24V±20% is used. To obtain high voltage of DC 330V pulse width modulation(PWM) method and small transformer are used. Driving circuit of PIR sensor make use of cascade operational amplifier to amplify tiny voltage in superconductor polarizing action.
Output signal of UV and IR sensor include analog signal as well as digital signal. UV sensor output is digital pulse caused from alternating discharge. IR sensor output through amplifier is analog signal continuous in time. Signal processing of UV Tron has three stages. First, output signal accumulates in timer/counter port of a microprocessor. Next, the accumulated value is compared with the reference value. If sensor signal is over the reference value, a processor regards it as fire. In the signal processing of PIR sensor frequency analysis is used. First, PIR sensor signal is converted to digital signal using a analog-digital converter. Next, The converted data is analyzed in frequency domain using discrete fourier transform(DFT) and other methods. Last, if the frequency is in the range of 2~20Hz which corresponds to flame flicker frequency, the processor recognizes it as fire.
The proposed driving circuit and signal processing methode is tested extensively. First test is fire detection test at distance and angle certificated KOFEIS and FILK approval. The result propers the prevention and extinction of fire technique degree, certificated operation of detector. Next test is false alarm test at source of lights, heater, arc welding, sun lay etc. The experimental results show the proposed method is stable fire detection and false alarm test for certification.This paper presents a wireless sensor network system in which weight measuring instrumentation process, data conversion process, and the series of signal controlling processes are seamlessly cooperative. 16 strain gauges are working as incoming sensors. Each output is amplified and filtered for proper analog signal processing. Several measuring instrumentation OP amps and general-purpose OP amps are used. 12 bits A/D converter transforms analog signal to digital bits. PIC microprocessor controls the operations of measuring strain gauges. RF RS232C module is adapted for wireless communication between the PIC microprocessor and TCP/IP hosting device. Service program is considered as seamless and stable monitoring operation tool over Internet. Database-based data handling system could bring firm basis for statistical data processing application. In order to overcome the time sequence problem among different device parts, a total communication system using handshaking method has been developed.
Alternative Title
A Study on the Improvement of the Characteristic of Ultraviolet Infrared Flame Detector for Fire Detection
Alternative Author(s)
Lim, Byung-hyun
조선대학교 대학원
일반대학원 제어계측공학과
Awarded Date
Table Of Contents
제 1 장 서론 = 1
제 1 절 연구의 배경 및 목적 = 2
제 2 절 연구 현황 = 5
1. 불꽃감지기의 종류 및 특성 = 5
2. 국외 및 국내의 상용화된 불꽃감지기 = 7
3. 불꽃감지기의 성능 비교 = 9
제 3 절 연구의 내용 및 범위 = 10
1. 광 계측 센서의 데이터 처리 = 10
2. 불꽃감지기의 하드웨어 시스템 구성 = 11
3. 특성 개선을 위한 신호 처리 방법 제안 = 12
4. 기술 기준 및 시험 기준에 따른 성능 시험 = 12
제 4 절 논문의 구성 = 14
제 2 장 기초 이론 및 문제 구성 = 15
제 1 절 불의 현상학적 특성 및 분광 스펙트럼 분포 = 16
1. 불의 제반 현상과 화재 감지 = 16
2. 불꽃을 이용한 화재 감지의 기본 원리 = 18
제 2 절 광 계측 센서의 검출 원리 및 종류 = 22
1. 광 계측 센서와 관련된 기본 물리학적 법칙 = 22
2. 불꽃감지기에 사용된 자외선·적외선 검출 센서 = 32
제 3 절 자외선 적외선 불꽃감지기의 특성 = 38
1. 불꽃감지기의 화재 신호 전송 특성의 고찰 = 38
2. 불꽃감지기 설치 지역 특성의 고찰 = 39
3. 불꽃감지기 현장 설치 방법의 고찰 = 43
4. 논문에서 제안된 불꽃감지기의 특성 = 46
제 3 장 불꽃감지기 시스템 구성 및 신호 처리 = 47
제 1 절 자외선 센서의 구동 회로 및 신호 처리 방법 = 48
1. PWM을 이용한 자외선 센서 구동 회로 = 48
2. UV Tron의 출력 특성 분석 = 53
3. 자외선 센서의 신호 처리 방법 = 56
제 2 절 적외선 센서의 구동 회로 및 신호 처리 방법 = 60
1. 적외선 센서의 구동 회로와 문제점 = 60
2. 적외선 센서의 신호 처리 방법 = 66
제 3 절 신호 처리 및 출력을 위한 제어기 구성 = 72
1. 센서 신호 처리 제어부 = 72
2. 화재 신호 전송을 위한 출력부 = 74
제 4 장 실험 및 고찰 = 76
제 1 절 실험 환경 및 시험 방법 = 76
1. 실험 환경 = 76
2. 실험 조건 및 시험 방법 = 77
제 2 절 화재 감지 및 False Alarm 실험과 고찰 = 80
1. 화재감지 성능 실험 = 80
가. 실거리 화재 감지 기능 시험 = 81
나. 실거리 시야각 기능 시험 = 90
2. False Alarm 실험 = 95
가. 국내 소방법상 부동작 시험 = 95
나. 옥내에 설치된 일반 조명에 대한 오보 시험 = 96
다. 전열 기구에 대한 오보 시험 = 104
라. 산업용 기계·기구에 대한 오보 시험 = 107
마. 태양광에 대한 오보 시험 = 111
3. 실험 결과 및 고찰 = 113
제 5 장 결론 = 115
참고문헌 = 118
부록 = 121
A. 불꽃감지기 설치 예시 = 121
조선대학교 대학원
임병현. (2006). 화재 감지용 자외선 적외선 불꽃감지기의 특성 개선에 관한 연구.
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General Graduate School > 4. Theses(Ph.D)
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