KIPS Transactions on Computer and Communication Systems (정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템)

Korea Information Processing Society (한국정보처리학회)
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A Study on the Improvement of Fire Alarm System in Special Buildings Using Beacons in Edge Computing Environment

에지 컴퓨팅 환경에서 비콘을 활용한 특수건물 화재 경보 시스템 개선 방안 연구

  • Received : 2021.12.24
  • Accepted : 2022.03.21
  • Published : 2022.07.31
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Abstract

Today, with the development of technology and industry, fire accidents in special buildings are increasing as special buildings increase. However, despite the rapid development of information and communication technology, human casualties are steadily occurring due to the underdeveloped and ineffective indoor fire alarm system. In this study, we confirmed that the existing indoor fire alarm system using acoustic alarm could not deliver a sufficiently large alarm to the in-room personnel. To improve this, we designed and implemented a fire alarm system using edge computing and beacons. The proposed improved fire alarm system consists of terminal sensor nodes, edge nodes, a user application, and a server. The terminal sensor nodes collect indoor environment data and send it to the edge node, and the edge node monitors whether a fire occurs through the transmitted sensor value. In addition, the edge node continuously generate beacon signals to collect information of smart devices with user applications installed within the signal range, store them in a server database, and send application push-type fire alarms to all in-room personnel based on the collected user information. As a result of conducting a signal valid range measurement experiment in a university building with dense lecture rooms, it was confirmed that device information was normally collected within the beacon signal range of the edge node and a fire alarm was quickly sent to specific users. Through this, it was confirmed that the "blind spot problem of the alarm" was solved by flexibly collecting information of visitors that changes time to time and sending the alarm to a smart device very adjacent to the people. In addition, through the analysis of the experimental results, a plan to effectively apply the proposed fire alarm system according to the characteristics of the indoor space was proposed.

오늘날 기술과 산업의 발전으로 특수건물이 늘어남에 따라 특수건물 내 화재 사고가 증가하고 있다. 그러나 정보통신기술의 빠른 발전에도 불구하고 낙후되고 실효성을 갖추지 못한 실내 화재 경보 시스템을 사용함으로 인해 인명 피해가 꾸준히 발생하고 있다. 본 연구에서는 음향경보를 이용하는 기존 실내 화재 경보 시스템이 건물 내 인원들에게 충분한 경보를 전달하지 못하는 '경보의 사각지대 문제'를 개선하고자 에지 컴퓨팅과 비콘을 활용한 화재 경보 시스템을 설계하고 구현하였다. 제안하는 개선된 화재 경보 시스템은 말단 센서 노드와 에지 노드, 사용자 애플리케이션, 서버로 구성된다. 말단 센서 노드는 실내 환경 데이터를 수집하여 에지 노드로 전송하고, 에지 노드는 전송받은 정보를 기반으로 화재 발생 여부를 모니터링 한다. 또한 에지 노드는 비콘 신호를 지속적으로 발생시켜 신호 범위 내의 사용자 애플리케이션이 설치된 스마트기기의 정보를 수집하여 서버 데이터베이스에 저장하고, 화재 발생 시 수집한 기기들의 정보를 바탕으로 모든 재실 인원에게 애플리케이션 푸시 형태로 화재 경보를 전송한다. 구현한 화재 경보 시스템의 적용 가능성을 검증하기 위해 강의실이 밀집한 대학교의 한 건물에서 신호 유효 범위 측정 실험을 진행한 결과, 에지 노드의 비콘 신호 범위 내에서 정상적으로 기기 정보를 수집하고, 수집한 정보를 바탕으로 특정 사용자들에게 신속하게 화재 경보를 전송함을 확인하였다. 이를 통해 수시로 변하는 출입자들의 정보를 유동적으로 수집하고, 이를 바탕으로 사용자와 매우 인접한 스마트기기로 경보를 전송함으로써 '경보의 사각지대 문제'를 해결하는데 적용할 수 있음을 확인하였다. 또한 실험 결과 분석을 통해 제안하는 화재 경보 시스템을 실내 공간의 특징에 따라 효과적으로 적용하는 방안을 제시하였다.

Keywords

Acknowledgement

본 연구는 과학기술정보통신부 및 정보통신기획평가원의 대학ICT연구센터육성지원사업 (IITP-2022-2020-0-01789) (50%)과 글로벌핵심인재양성지원사업 (RS-2022-00155054) (50%)의 연구결과로 수행되었음.

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