JPS6149297A - 火災報知装置 - Google Patents

火災報知装置

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JPS6149297A
JPS6149297A JP59171337A JP17133784A JPS6149297A JP S6149297 A JPS6149297 A JP S6149297A JP 59171337 A JP59171337 A JP 59171337A JP 17133784 A JP17133784 A JP 17133784A JP S6149297 A JPS6149297 A JP S6149297A
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    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B29/00Checking or monitoring of signalling or alarm systems; Prevention or correction of operating errors, e.g. preventing unauthorised operation
    • G08B29/18Prevention or correction of operating errors
    • G08B29/183Single detectors using dual technologies
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B26/00Alarm systems in which substations are interrogated in succession by a central station
    • G08B26/001Alarm systems in which substations are interrogated in succession by a central station with individual interrogation of substations connected in parallel
    • G08B26/002Alarm systems in which substations are interrogated in succession by a central station with individual interrogation of substations connected in parallel only replying the state of the sensor

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (注某上の利用分野) 本@明は、火災に特有な異なった物理的変化を検出する
複数のセンサで得られるアナログ信号に基づいて火災状
況を判断するようにした火災報知装置に関する。
(従来技術) 従来、火災特有の異なった物理的変化をセンナで検出し
て火災状況を判断する装置としては、例えば特開昭48
−79597号公報のものが知られている。
この火災状態検出装置は、火災に伴なう煙濃度とガス濃
度を検出し、煙濃度とガス濃度との相関関係を求め、例
えば煙(U[を縦軸としガス負度を横軸とした特性グラ
フにおける特性曲線の勾配を検出し、この特性曲線の勾
配から燻焼人災か発炎火災か、更には火災がどの程度の
規模かを判断するようにしている。
(発明が解決しよう′とする問題点) しかしながら、このような従来の火災状況の判断にあっ
ては、火災特有の2つの物理的変化量の相関特性から得
た勾配のみを判断基準としていたため、火災時における
真の危険評価を確実に行なうことが困力倭であり、更に
予め設定した判断基準としての勾配特性から外れるよう
な火災状況のときては、火災判断が不正確となり、火災
の検出遅れや誤報を生じ易くなるという問題があった。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、火災状況のいかんにかかわらず火災判断を正確且
つ迅速に行なえるようにするため、複舷のアナログセン
ナで火災特有の2以上、例えばn fffl類の異なる
物理的変化量を検出し、この検出出力または検出出力に
基づく予測値からn4次限窒間におけるベクトル軌跡を
演算し、n次限窒間に予め設定した危険レベルに対応し
た境界(閉曲面)にベクトル軌跡が達しているか否かか
ら火災を判断するようにしたものである。
(実施例) 第1図は本発明の一実施例を示したブロック図である。
まず、構成を説明すると、la、lb、・・・・・・1
nはアナログセンサであり、各アナログセンサ1a〜1
nは温度、煙濃度、ガス濃度等の火災に特有なn種類の
異なった物理的変化量を検出し、検出量に応じたアナロ
グ信号を出力する。2a、 2b、・・・・・・2nは
アナログセンナ13〜1n毎に設げた伝送装置であり、
伝送装置2a〜2nはアナログセンサ1a〜1nからの
アナログ検出信号をデジタル信号に変換し、受信側にデ
ジタル伝送する機能を持つ。尚異なったn8を類の物理
的変化量を検出するアナログセンサ1a〜1nは同じ′
0戎区域に設置されており、また同一条件の下に火災検
出を行なうことができる様にするため、近接された状態
で設置されている。
3は受信制御部であり、受信装置4を備え、受信装置4
にはアナログセンサ1a〜1n側の伝送装置2a〜2n
の出力ラインが接続されている。ここで伝送装置2a〜
2nと受信装置4との間のデジタル伝送としては、受信
装置4から順次伝送装置2a〜2nを呼び出してデジタ
ルデータを伝送させるポーリング方式、伝送後ff12
8〜2n側でアドレスコードと共にデジタルデータを順
次伝送させる方式、更には伝送装置2a〜2nを独立の
信号線を介して受信装置4に接続した方式等適宜のデジ
タル伝送方式を用いることができる。
更に、受信制御部3には演算装置5が設けられ、演算装
置5には受信装置4で受信した各センナ毎の時系列デー
タを受けて次の演算を行なう。
(1)各デジタル信号に含まれるノイズ成分の除去演算
、 (2)各センサデータXiについて一定時間を砂径の出
力X1(1o+t)の予測演算、 (3)n次元空間におゆるセンサ出力xlまたは予61
11出力X1(L、−1−t)で定まるベクトル軌跡の
演算、 (4)ベクトル軌跡×が予め定めたn次空間における危
険レベルを表わす閉曲面(領域)の内側にあるか、外側
にあるかの判断、 (5)ベクトル軌跡×が危険レベルを表わす閉曲面(領
域)の外側にある場合の火災制御信号の出力、 この(1)〜(5)に示した演算処理の内容は後の説明
で明らかにする本発明のベクトル軌跡に基づいた火災判
断の原理において更に明らかにされる。
演算装置5の火災制御出力は制御装置6に与えられてお
り、制御装置ii6は火災制御信号出力に基づいて火災
警報、更には防災機器の連動制御等を行なう。
次に、本発明におけるn次空間のベクトル軌跡から火災
を判断する原理を説明する。
まず、現時点においてアナログセンサ1a〜Inの検出
対象となるn種類の異なった火災特有の物理的変化量を
xl+xl+・・・・・・Xt+とすると、物理的変化
量x、−x、1の値を座標軸としたn次空間を想定した
時、このn次空間における合成ベクトル×は、%=xl
 口1  +  x2 L+・・・・・・ +Xn  
ロn      ・・・・・・・・・(1)で表わすこ
とができる。ここで、0 + (’ =1 + 2i・
・・。
n)は各座標方向の単位ベクトルを表す。この合成ベク
トル×に時間t(7)要素を含めると、火災の成長拡大
に応じて合成ベクトル×はn次空間内にベクトル軌跡を
描くこととなり、時刻tにおける火災の状態はn次空間
におけるベクトル×(t)によって表わすことができる
今、物理的変化量x1〜xnの値を正とし、火災が大き
くなる程物理的変化1tXs〜XnO値が太き(なる様
に、X1〜Xaを選ぶと、ベクトル×がn次元空間の原
点から離れる程、火災の危険は高くなる。
例えば、物理的変化量として温度T、煙7Q F5LC
s及びCOガス瞳度C,を選んだ場合、温度′rの常温
T0からの変化量(’r−To )を物理的変化量x、
とし、同様にして物理的変化iXtとして煙濃度C$を
、更に物理的変化量x、としてCOガス濃度Cgをとれ
ば、火災の成長拡大に応じて物理的変化量x1〜X。
のベクトル×が原点から離れるベクトル軌跡を描く条件
が滴定される。
尚、上記のCOガス譲度Cgの代わりに酸素濃度を採用
した場合には、物理的変化量X、をxB=cgo−Cg
 (但し、Cgoは通常の酸素濃度)とすれば良い。
この様なn種類の物理的変化量で定まるn次空間におけ
る危険レベルは、n次元の閉曲面として境界を設定する
ことができ、この危険レベルを与えるn次元閉曲面は次
式 %式%(2) で表わされるものとする。すると、物理的変化量X、〜
Xnで定まるベクトル×が前記第(2)式の閉曲面を突
き抜いた時、火災の状態が危険レベルに達したと考える
ことができる。
例えば、前記第(2)式の閉曲面をn次元の楕円であっ
たとすると、前記第(2)式は (aI X? 十al X”! + −−+aIIXn
 )  1=O−−(3)で表わすことができる。ここ
で、楕円を与える第(3)式の定数a、−anをX、〜
Xnに含めて、X、〜X4と規格化すると、危険レベル
を表わす閉曲面は、(X: +X:+・・・・・・+X
n ) −1= O・・・・・・・・・・・・(4)で
光わされる様なn次元の球を考えれば良い。
このように危険レベルを判断するためのn次元の閉曲面
が設定されたならば、第(4)式におけるX。
〜Xnに時刻tで検出した物理的変化量の値x、(t)
〜Xn (t) t−代入し、 f(x+(t))>O の栄件が成立する場合、ベクトル×(t)は前記第(4
)式で与えられる閉曲面の外側にあり、火災の状態は危
険レベルを越えたものと判断することができる。
以上の説明はアナログセンサの検出出力x+(t)をそ
のまま使用した火災判断であったが、次に現時点から一
定時間を後のベクトル×の軌跡を予想して火災を判断す
る方法を説明する。
まず−次的にn次元ベクトル×の軌跡を予測するには、
現時点におけるベクトルX (t)の時間tに関する傾
きくazyat)tを求め、 この傾きに従ってベクトル×(t)を延長すればベクト
ル×の軌跡を予測することができる。
即ち、現時点t0からt秒後のベクトル×の位置X (
t+++ t )は で近似することができる。ここで傾* (a%/c?t
)。
は例えば現時点t0より一定時間Δを前のベクトル位置
×(to−Δt)と現在のベクトル位置X (t)の差
から で求めることができる。この第(5)式および第(6)
式を各物理的変化量x1〜Xnごとく表わせば、となり
l=1.2・・・、nとすると 但し、r=1.2.・・・、n としてまとめることができる。
次にベクトル×の予測位置を2次的に近似するKは2次
の近似式 を使用すれば良い。ここで微分係数(ay</at)、
。。
(δ2x/θt2)to は、例えば、 ・・・・・・・・・q〃 として求めることができる。
このようなベクトルの予測はn次の近似だついても同様
の方法で行うことができる。
次にベクトル×の予測値に基づいて警報を発する場合に
は、ベクトルの予測値が危険レベルを表わす前記第(2
)式で与えられる閉曲面(領域)を貫く一定時間1.前
に警報を発するようにすればよく、この警報出力は次の
・手順に従って行うことができる。
(1)現時点までのベクトル×の値から前記第(5)式
又は第(9)式を使用してtr秒砂径ベクトル値X (
to+ tr)を予測演算する。
(2)この予測演算で得られたベクトルX(t+十tr
)が閉曲面(領域)の内側にあるか外側にあるかを判別
する。
(3)ベクトルX(Lo +t r)が閉曲面の外側に
ある場合には警報を発する。
この予測方法に基づいて第1図の実施例に示す火災報知
装置を構成する場合には、演算装置5で使用される物理
的変化量X、−Xnが一定時間ごとのサンプリングによ
り得ているため離算的な値となるが、基本的な考え方は
変らない。更に実際の装置ではセンサ自身や周囲環境の
変化、データ伝送に伴うノイズが問題となるが、これは
サンプリングされたデータについて周期加算による平滑
化を行ったり、微分演算を行う際に多数のサンプリング
データを使って最少二乗法などによる近似演算を行うこ
とによりノイズの影響を除去することができる。
次に第2図のフローチャートを参照して第1図の実施例
におけるベクトル予測演算による火災判断処理を説明す
る。第2図のフローチャートにおいて、まずブロック1
0で各アナログセンサ1a〜1nの伝送装置2a〜2n
から伝送されたデジタルデータを受信装置4でアナログ
センサごとに識別受信し、所謂データサンプリングを行
う。このデータサンプリングと同時に受信されたデジタ
ルデータに含まれるセンナ自身や環境変化、文にはデー
タ伝送に伴うノイズは、周期加算による平滑化などの処
理を施すことによりノイズ除去され、各センナごとに火
災特有の異った種類となる物理的変化量xI+xl+・
・・・・・Xnを得る。
続いてブロック11においてtr時間後のベクトル要素
X1(to+tr)の予測演算を行う。このベクトル要
素X、〜Xnの予測演算は前記第(5)式による一次的
な予測あるいは前記第(9)式による二次的な予測の近
似演算として実行される。もちろんn次の近似予測であ
ってもよい。尚、現時点1oからの予測時間1rは、前
述したように予め設定した危険レベルを示す前記第(2
)式で与えられる閉曲面に達するまでの一定時間であり
、その結果、閉曲面を貫く一定時間1.前に火災の予測
警報ができるようにしている。
このようIc現時点【。からむ「時間後のベクトル幾素
X1(Lo+tr)の予測$算が終了したならば、ブロ
ック12において予測されたベクトルX (’o + 
tr )がn次空間に予め設定した危険レベルを与える
前記第(2)式の閉曲面’ (”l r xzr ””
” * Xn ) =Oを突き破るかどうかのベクトル
予測演算を実行する。
具体的には前記第(2)式のf(x、’、x、、・・・
・・・、 Xn )にブロック11で求めたtr待時間
後ベクトル侠素X、(to +t r )〜Xn (t
0+tr)を代入してその値を求める。続いて判別ブロ
ック13においてブロック12で求めたt「時間後の予
測ベクトルで与えられるf (x、 。
xIn・・・・・・、X11)の値が零より大きいか小
さいかを判別する。即ち、危険レベルを与える閉III
!面を予測ベクトルが突き破っていれば、ブロック12
Q演算値は零を越えた正の値を持ち、一方、危険レベル
を与える閉曲面に予測ベクトルが達していなければ、零
より小さい負の値を持つ。従って、判別ブロック13で
零以上の時にはtr待時間後予測ベクトルが危険レベル
を与える閉1lIII面に達したものと判断してブロッ
ク14で火災を報知する警報信号を出力する。一方、ブ
ロック13で零以下の負の値を持つ時には、予6(1j
ベクトルが危険レベルを与える閉曲面に達していないこ
とがら、再びブロック10の処理に戻り、同様なベクト
ルの予測演算処理を実行する。
第3図1は第2図のベクトル予測演算による火災判断を
温度と煙濃度の2つの物理的変化量について示した座標
説明図であり、例えば温度の危険レベルを100℃、煙
濃度の危険レベルを減光率20%/mとすると、一点鎖
線で示す絶対的な危険レベルの内側に例えば実線で示す
扇形の危@Vベル15が予め設定されている。尚、危険
レベル15は必ず絶対危険レベルの内側に設定されるこ
とになる。
この様な温度と煙a度の2次元空間において、例えば現
時点1.のベクトルをX(tO)とした場合、現時点か
らt「時間後のベクトルX(to+tr)が予測演算さ
れ、この予測演算されたベクトル’X(tG+tr)が
図示の様に危険レベル15を突き破っていれば、火災と
判断して警報信号の出力を行ない、また、ベクトルx(
to+tr)が危険レベル15に達t。
ていなければ、警報信号の出力を行なわずに、次のサン
プリングデータに基づいたペクトyの予測演算を実行す
る様になる。
第4図は第1図の実施例における他の火災判断処理を示
したフローチャートであり、このフローチャートは、ベ
クトルの予測演算を行なわずに現時点のベクトル×(【
。)が予めn次空間に設定した危険レベルを与える閉曲
面を突き破っているかどうか判断する様にしたことを特
徴とする。
即ち、第4図のフローチャートにおいては1.まずブロ
ック16でアナログセンサで検出したデータをサンプリ
ングしてノイズ除去処理を施し、現時点t0の物理的変
化量x1〜xnを求める。次に、ブロック17で前記第
(2)式の閉曲面の式’ (xIn xzr・・・・・
・。
xn)の演算を現時点の10の物理的変化量x1〜xn
を使用して演算し、その値を求める。尚、ブロック17
で現時点t0の物理的変化量X、〜Xy1を使用した閉
曲面の式の演算は、第2図のフローチャートに使用した
予測演算の場合と異なった閉曲面を設定する必要がある
ことから、f′(X11 xzr・・・・・・、 x、
)として演算を行なっている。
続いてブロック18に進んで、ブロック17で演算した
時刻1oでの物理的変化fitXl〜Xnによる閉曲面
の式f(xI r xt r・・・・−Xn)の値が零
より大きいか否かを判別し、零より大きければn次空間
に設定した閉曲面をベクトルX(to)が突き破ってい
ることから、ブロック19に進んで火災の警報信号を出
力し、一方、零より小さければ危険レベルを設定した閉
曲面にベクトルx(to)が達していないことから、再
びブロック16にもどって、同様な次のサンプリングデ
ータに基づいたベクトル演算処理を実行する。
第5図は第1図の実施例で行なう本発明の他の火災判断
処理を示したフローチャートであり、この火災判断処理
は第2図の予測演算処理と第4図のリアルタイム処理と
を組合わせたことを特徴とし、予測処理とリアルタイム
処理に分けるためにベクトルの時間変化を与える微分係
数(3X/θ1)+の大小によって手順を変える様にし
ている。
即ち、第5図のフローチャートにおいては、ブロック2
0でアナログセンサからのn種類のl112I理的変化
量をサンプリングしてノイズ除去処理を施し、現時点t
0の物理的変化量X、〜Xnを求める。次に、ブロック
21において、前回のデータサンプリングで求めたベク
トルと現時点t0のベクトルからベクトルの傾き、即ち
微分係数(a×/θ1)1を演算する。このベクトルの
傾きの計算はサンプリング周期Δtとすると、前記第(
6)式の演算をもりて得ることができる。
続いて、判別ブロック四において予め定めた定数CIと
ブロック21で求め念ベクトルの傾きと比較し、予め定
めた傾きCIより大きければ、判別ブロック田に進み、
第4図のリアルタイム処理で示した閉曲面の値が零より
大きいか否かを1判別し、零より大きければ、危険レベ
ルを与える閉曲面を現時点のベクトルX(to)が突き
破ったものとして奢報信号を出力させる。
一方、判別ブロックnで演算されたベクトルの傾きが予
め定めた定数01より小さければ、ブロック乙に進んで
、  tr待時間後ベクトル要素XI(t++tr)の
予測演算を行ない、判別ブロック26で予測ベクトルに
対応してn次空間に予め設定した閉曲面の式’ (xI
n xIn・・・・・・、xn)の値を演算し、この値
が零より大きければ、tr待時間後危険レベルを与える
閉曲面をベクトルX (to + tr)が突き破ると
判断して、ブロックあにより警報信号を出力させる。
この第5図の火災判断処理で用いられるn次空間に対す
る危険レベルを与える閉曲面の設定は、例えば物理的変
化量として温度と煙濃度をとった2次元空間を考えると
、第6図に示す様に、現時点【。のベクトルX(tO)
についてはより小さい危険レベルを与える閉曲面f’(
x、、・・・・・・、)(n)+=Qを設定し、一方、
tr時間後の予測ベクトル×い。+tr)についてはそ
の外側に閉曲面f (xl、・・・・・・、xn)=O
を設定している。
第7図は第5図のフローチャートの変形例を示したもの
で、このフローチャートではベクトルの傾きが定aC1
より大きい時には第5図における判別ブロック乙の演算
を行なわずに直接ブロック乙に進んで警報信号の出力を
行なう様にしたことを+!faとする。他の構成は第5
図の70−チャートと同じ様になる。
第8図は第1図の実施例で行なう本発明の他の火災判断
処理を示したフローチャートである。
この第8図のフローチャートでは、@2図に示し次子側
演算処理におけるブロック10と11の間にブロックが
及び判別ブロック四の処理を追加し、サンプリングされ
た現時点1oの物理的変化量x+(to)〜Xn(to
)の各々が小さく、通常の変化レベル以内にある時には
、それ以後の予測演算処理は行なわない様にしたことを
特徴とし、演算装置5にかかる負担を軽減できる様にし
たものである。
即ち、ブロック釘で予測演算の開始レベルを決める閉曲
面の式”(x++・・・・・・、 xn)の演算を行な
い、判別ブロック四でこの演算開始レベルを与える閉曲
面の式”(xl * xn *・・・・・・、Xn)の
値が零より小さゆれば、ブロック11以降の処理は行な
わず、演算開始レベルを超える閉曲面を突き破りで零以
上となった時、ブロック11以降の予測演算処理を実行
するものである。
更に、上記の実施例は単一の危険レベルを与える閉曲面
をn次空間に設定した場合を例にとるものであったが、
n次空間に相異なる複数の危険レベルに対応した閉曲面
を設定し、リアルタイムで得られたベクトル若しくは予
測演算で得られたベクトルが設定した複数の閉曲面を突
き破るか否かの判断で火災の進展状況を区別し、各閉曲
面毎に異なった安全対策をとる様にしても良い。
更にまた、予測ベクトルが危険レベルを与える閉曲面に
遅するまでの設定時間trを、例えばtr=+5分、4
分、3分、2分、1分というように複数4備し、t「=
5分で予測ベクトルX(tr)が閉曲面に達したら危険
レベルまでの残り時間が5分であることを表示し、続い
てtr=4分として予測ベクトルX’(tr)を求め、
このベクトルが閉曲面に達したら伐り時間が4分である
ことを表示し、以下同様に3分、2分、1分と時間表示
を行なうようにしても良い。
(発明の効果) 以上、説明して来た様に本発明によれば、複数のアナロ
グセンサで火災特有の2以上、例えば081類の異なる
物理的変化量を検出し、この検出出力または検出出力に
基づく予測値からn次元空間におけるベクトル軌跡を演
算し、n次元空間に予め設定した危険レベルに対応した
閉曲面(境界)にベクトル軌跡が達しているか否かから
火災を判断する様にしたため、火災に特有な複数の物理
的変化量の様子を総合的に判断して火災の状態を適確に
把握することができ、警報信号の信頼性を大幅に向上す
ることができ、特に非火災報の低減に効果を発揮する。
更に、火災の判断基準として設定する危険レベルに対応
したn′eg、元空間での閉曲面の形状を火災の種類(
発炎火災、塩焼火災等)更には火災の規模等に応じて設
定すれば、実際の火災の状況t−職別判断することが可
能であり、識別判断された火災状況に合わせて防災機器
の制御、消火設備の駆動、避難誘導等の極めの細かい安
全対策を適切に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示したブロック図、第2図
は本発明によるベクトル予測演算による火災判断を示し
たフローチャート、第3図は第2図の火災判断を温度と
煙濃度の2次元空間について示した説明図、第4図はセ
ンナ出力をそのまま使用したベクトル軌跡による火災判
断を示したフローチャート、第5図はベクトル予測演算
とリアルタイムのベクトル演算を組合わせた本発明の火
災判断を示したフローチャート、第6図は第5図の火災
判断における予測判断とリアルタイム判断で用いる閉曲
面を温度と煙碗度の2次元空間を例にとって示した説明
図、第7図は第5図の処理判断でベクトルの傾きが所定
値以上のときは直接警報出力を行なうようにした本発明
の他の火災判断を示したフローチャート、第8図は演算
開始レベルを与える閉曲面をベクトルが越えたときに初
めて火災判断の演算を行なうようにした本発明の他の火
災判断を示したフローチャートである。 1a〜1n・・・・・・アナログセンサ2a〜2n・・
・・・・伝送装gt 3・・・・・・受信制御部4・・
・・・・受信装置    5・・・・・・演算装置6・
・・・・・制御装置

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 火災に特有な2以上となるn種類の異なる物理的変化量
    を検出する複数のアナログセンサと、該アナログセンサ
    で検出されたn種類の検出値または該検出値に基づいて
    予測演算された予測値により定まるn次限空間のベクト
    ル軌跡を演算する演算手段と、 該演算手段で演算したベクトル軌跡が前記n次限空間に
    予め設定した危険レベルを示す1または複数の境界の内
    側にあるか外側にあるかで火災状況を判断する火災判断
    手段を備えたことを特徴とする火災報知装置。
JP59171337A 1984-08-17 1984-08-17 火災報知装置 Granted JPS6149297A (ja)

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