Fire Science and Engineering (한국화재소방학회논문지)

Korean Institute of Fire Science and Engineering (한국화재소방학회)
권호 표지

A Fire Detection System Using Fuzzy Logic with Input Variables of Temperature and Smoke Density

열과 연기농도를 입력변수로 갖는 퍼지로직을 이용한 화재감지시스템

  • Published : 2004.12.01
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

This paper presents a study on the analysis of fire detection system using fuzzy logic with input variables of temperature and smoke density. The input variables for the fuzzy logic algorithm are measured by fire experiment of small scale with temperature detector and smoke detector. The antecedent part of fuzzy rules consists of temperature and smoke density, and the consequent part consists of fire possibility. Also the triangular fuzzy membership function is chosen for input variables and fuzzy rules to simplify computation. In order to calculate fuzzy values of such fuzzy system, a computer program is developed with Matlab based on graphics user interface. The experiment was conducted with paper and ethanol to simulate flaming fire and with plastic and sawdust to model smoldering fire. The results showed that the fire detection system presented here was able to diagnose fire very precisely. With the help of algorithms using fuzzy logic we could distinguish whether fire or not.

본 논문은 열과 연기농도를 입력변수로 갖는 퍼지로직을 적용한 화재감지시스템을 제시한 연구이다. 본 논문에서 제시한 화재감지시스템은 열과 연기농도를 입력신호로 받아들이고 이를 통하여 화재가능성이 추론되는 퍼지추론시스템을 포함하고 있다. 이 추론시스템의 조건부(antecedent part)는 fuzzy 단일 값(singleton)으로 열과 연기농도가 입력되도록 하였고, 결론부(conclusion part)는 화재가능성으로 적용하였다. 또한 퍼지추론을 위하여 적용된 membership함수는 삼각형 membership함수이다 추론하는 방법은 Mamdani가 제안한 minimum 연산을 사용하였다. 그리고 이러한 계산을 위하여 Matlab 프로그램을 사용하였고 이 프로그램을 이용하여 GUI(graphic user interface)기반의 화재감지프로그램을 개발하였다. 이와 같은 퍼지로직이 적용된 화재감지시스템의 신뢰성을 검증하기 위하여 불꽃화재와 훈소화재에 대한 실험을 통하여 추론되는 화재가능성을 분석하였다. 그 결과 본 연구의 퍼지로직을 적용한 화재감지시스템은 연소상황에 따라 비교적 정확하게 화재가능성을 추론하였다.

Keywords

References

  1. Muller, H. C. and Fischer, A., 'A Robust Fire Detection Algorithm for Temperature and Optical Smoke Density using Fuzzy Logic', IEEE Security Technology Proceedings, pp197-204(1995)
  2. Shu Wang, 'A Trend-Duration and Gradient Detector for Automatic Fire Detection, Fire Safety Journal, Vol. 27, pp239-248(1996) https://doi.org/10.1016/S0379-7112(96)00035-5
  3. 백동현, 김기화, 'Fuzzy Measure를 이용한 화재감지기의 기본설계', 한국화재소방학회지, Vol. 10, No. 3, pp19-28(1996)
  4. 서영수, 백동현, '계층적 Fuzzy 감지기에 대한 연구', 한국화재소방학회지 Vol. 11, No .2, pp45-53(1997)
  5. T. J. Ross, Fuzzy Logic with Engineering Applications, pp.82-126 McGraw-Hill Inc.(1995)
  6. 이광형, 오길록, 퍼지이론 및 응용, Vol. 2, pp5-14, 홍릉 과학출판사(1992)
  7. S. Y. Foo, 'A Fuzzy Logic Approach to Fire Detection in Aircraft Dry Bays and Engine Compartrnents', IEEE Trans. Industrial Electronics, Vol. 47, No. 5, pp1161-1171(2000) https://doi.org/10.1109/41.873226
  8. 채 석, 오영석, 퍼지이론과 제어, pp.269-286, 청문각(2003)
  9. A. Kandel and G. Langholz, Fuzzy Control Systems, pp100-134, CRC Press(1994)
  10. 홍성호, 김두현, '열방출률을 이용한 열감지기의 오동작 경계값분석', 한국화재소방학회지, Vol. 17, No. 3, pp26-30(2003)