CCTV 영상에서 연기를 검지하여 실시간으로 영상을 표시하는 시스템

영상처리 연기검지 시스템

일반 실내에 있어 화재 초기의 연기는 연소에 의해 발생하는 열 기류에 의해 상승하고 시간이 경과됨에 따라 천장에 연기층을 형성해 농도를 높인다. 이러한 연기는 수평으로 퍼지기 때문에 소방법으로 정하는 연기 감지기를 천장에 일정 면적마다 배치하는 방법이 가장 경제적이고 효과적이라고 할 수 있다. 그러나 공장이나 창고 등의 공간 또는 기류가 있는 공간에서는 천장에 연기층을 형성하는데도 시간이 걸리고 연기 감지기가 연기를 검지하는데도 시간이 필요하다. 때문에 카메라에 찍힌 연기를 검지하고 실시간으로 현장 상황을 화면을 통해 확인할 수 있는 영상처리 연기검지 시스템이 필요하다.

호리 마사히코┃노미방재

일반적으로 연기를 감지하는 화재 감지기에는 건물 천장에 설치하는 스팟형 감지기나 천장부근에 설치하는 광전식 분리형 감지기 등이 있다. 이 화재 감지기는 연기가 천장에 쌓여 연기 농도가 일정 농도 이상이 되었을 때에 작동한다. 도쿠시마 대학과 공동 개발한 영상처리 연기검지 시스템은 카메라에 찍힌 연기를 검지하기 때문에 천장에 연기가 쌓이지 않아도 검지가 가능하다. 때문에 자동 화재감시설비와 병설하면 이전보다 빨리 연기를 검지할 수 있어 피해를 최소한으로 할 수 있다.

이번 원고에서는 독자적인 영상처리 기술에 의해 일반적인 CCTV 영상으로부터 상승하는 연기뿐만 아니라 수평으로 흐르는 연기, 흐름이 잘 보이지 않는 연기 등 다양한 연기를 검지하고 현장으로 급히 달려가지 않아도 실시간으로 발연 상황을 확인할 수 있는 ‘영상처리 연기검지 시스템’에 대해서 소개한다.

초기 대응에 있어서 자동 화재감시설비와의 차이점

자동 화재감시설비가 연기의 발생을 검지했을 경우 초기 대응으로서 화재의 유무, 화재규모 등을 확인하기 위해 현장으로 급히 달려가 볼 필요가 있다.

여기서 소개하는 영상처리 연기검지 시스템은 위와 같은 과제를 극복한 시스템으로 카메라 영상으로부터 연기 발생을 검지하기 때문에 현장으로 급히 달려가지 않아도 실시간으로 발연상황을 화면으로 확인할 수 있어 신속한 초기 대응이 가능해진다.

영상처리 연기검지 시스템의 개요

이 시스템은 CCTV, 영상처리장치, 감시용 PC로 구성되며 CCTV의 영상을 영상처리장치에 불러와 영상처리장치에서 당사 독자의 알고리즘으로 연기 발생을 감시한다. 1대의 영상처리장치에 최대 2대의 CCTV 영상을 입력할 수있고 감시용 PC는 최대 2대를 접속할 수 있다. 연기를 검지하면 감시용 PC의 음향이 울리고 영상의 연기검지 판정 개소를 초록색 원으로 표시하여 연기 상황을 인식하기 쉽도록 하고 있다(그림 9∼그림 13 참조).

CCTV는 일반적으로 사용되는 NTSC 신호의 CCTV로 특수한 카메라를 필요로 하지 않는 점이 하나의 특징이며 조건이 맞으면 기설 카메라를 그대로 사용할 수도 있다.

영상처리 연기검지 시스템의 검지 원리

이 시스템의 연기검지는 아래의 순서로 이루어진다.

화소의 수치화

1장의 영상을 그물눈 형태로 분할하여 그 그물눈(화소)별 밝기(휘도)를 수치화한다.

특징량 추출

화소의 휘도에 대해서 수학적 처리를 하여 특징량을 산출한다. 연기의 대표 적인 특징으로서 밝기가 일정한 영역이 발생하는 예를 그림 5에 나타낸다.

연기 판정

연기 판정은 특징량 추출로 얻은 각종 특징량을 당사 독자의 식별방법으로 연기 후보 판정을 하고 여기에 시공간 분포를 평가하여 종합적으로 연기를 판정한다.

사양

영상처리장치의 사양을 표 1에 나타낸다. 이 시스템은 영상처리장치 1대에 최대 2대의 CCTV 영상을 입력할 수 있다. 영상처리장치에는 각종 입출력 접점이 있어 연기를 검지했을 때 그것을 접점신호로 출력하는 것도 가능하다.

각종 기능

라이브 카메라

영상처리 결과를 실시간으로 표시하고 연기를 검출했을 때 그것을 표시한다.

이벤트 로그

과거에 발생한 이 시스템의 각종 이벤트나 그 때의 영상을 감시용 PC에 표시할 수 있으며 검색도 가능하다.

오염 및 손상 검출

카메라 창의 오염을 정기적으로 감시하고 오염이 영상처리에 지장을 초래하는 수준에 달하면 광학계 오손으로 이상을 감시용 PC에 표시한다.

검지 사례

천장에 설치되어 있는 연기 감지기가 연기를 검지하기 위해서는 연기 감지기가 설치되어 있는 천장에 일정량 이상의 연기가 도달할 필요가 있다. 높은 천장공간이나 천장 부근의 온도가 높은(핫 존이 있는) 공간에서는 천장에 연기층이 형성될 때까지 시간이 필요하기 때문에 연기 감지기가 연기를 검지하는데도 시간이 필요하다. 이것에 대해 이 시스템은 카메라에 연기가 찍히면 검지가 가능하다.

높은 천장공간에서의 검지 사례

공장 등에 높은 천장이 있는 공간에서 화재 초기의 연기는 상승 과정에서 서서히 연기가 냉각되어 천장에 도달하는데도 시간이 필요한데 이 시스템에서는 카메라에 찍힌 연기를 검지하기 때문에 천장에 도달하기 전 연기를 검지할 수 있어 조기 검지가 가능하다.

핫 존이 있는 공간에서의 검지 사례

창고 등 천장 부근의 온도가 높은 공간에 있어 화재 초기의 연기는 연기의 온도가 천장의 공기층 온a도보다 낮기 때문에 연기는 천장에 도달하지 않고 천장 몇 m 아래에서 연기층을 형성할 경우가 있으나, 이 시스템은 천장에 도달하기 전 연기층 검지가 가능하다(그림 11).

수평으로 흐르는 연기의 검지 사례

실험실 등 기류가 있는 공간에서는 연기가 상승하지 않고 수평으로 흐르는 경우가 있다. 이러한 기류가 있는 공간에서도 이 시스템은 연기를 검지 가능하다(그림 12).

흐름이 잘 보이지 않는 연기의 검지 사례

별실 등에서 발생한 화재 초기의 연기가 다른 곳으로 확산될 경우 확산 속도가 늦어 연기의 흐름이 잘 보이지 않는 경우가 있다. 이와 같이 발화점을 화면으로 확인할 수 없고 완만하게 확산되는 연기라도 이 시스템은 검지가 가능하다(그림 13).

최근 대기업 공장 화재사고가 자주 발생하고 있어 사회적으로 큰 영향을 미치고 있다. 공장에서의 화재는 조기 검지와 초기 소화가 대단히 중요한데, 불에 타기 쉬운 가연물에 일단 화재가 전파되면 단숨에 불길이 번져 생산 라인의 정지, 재무에의 압박, 사회적 신용의 실추로 이어지기 쉽다. 영상처리 연기검지 시스템은 당사의 독자적 영상처리 기술에 의해 일반적인 CCTV 영상으로 천장에 쌓이기 전 연기를 검지할 수 있고 현장으로 급히 달려가지 않아도 실시간으로 발연상황을 확인할 수 있기 때문에 조기 대응이 가능하다.

이 때문에 공장 설비의 국소적인 감시 혹은 실험실 등 기류가 있는 공간 중 이상 발생 리스크가 높다고 생각되는 장소의 감시에 적합하여 이후 이 분야에서의 새로운 방재설비로서 보급이 기대된다.

[월간 시큐리티월드 통권 제202호(sw@infothe.com)]

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