JP2004152134A

JP2004152134A - Fire detector

Info

Publication number: JP2004152134A
Application number: JP2002318358A
Authority: JP
Inventors: Hajime Fujita; 肇藤田
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2022-10-31
Also published as: JP3951890B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fire detector capable of surely and highly precisely detecting fire caused in a tunnel. <P>SOLUTION: The fire detector 1 detects the fire in the tunnel AT comprises: an optical fiber temperature detection means (an optical fiber temperature sensor) 2 longitudinally laid on the inner wall of the tunnel AT and detecting temperature in the tunnel AT; imaging means (surveillance cameras) 3, 3 provided at specified intervals in the tunnel AT and image-picking up the interior of the tunnel AT; and a processing means (a processor) 4 detecting the fire in the tunnel AT based on temperature data from the optical fiber temperature detection means 2 and picture data from the imaging means 3, 3. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル内の火災を検知する火災検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用トンネルには、火災が発生した場合にその火災を迅速に検知するために、火災検知器が配備されている。火災検知器は、トンネルの側壁面等に所定間隔毎（例えば、２５ｍ毎）に設置され、火災を検知した場合には自動車用トンネルを管理する管理センタ等に通報する。火災検知器は、例えば、火災から放射される放射光を受光素子によって検出し、受光素子で基準値以上の光を検出した場合に火災と検知する。また、スポットタイプの温度センサによって温度を検出し、その検出した温度が基準値以上の場合に火災と検知する。
【０００３】
また、自動車用トンネルに配備されている監視カメラを利用した火災検出装置も開発されている（特許文献１参照）。この火災検出装置は、監視カメラによりトンネル内を撮像し、その画像データに基づいて火災を検出する。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１４５７１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、火災の初期段階では、炎を発しない煙火災となる場合もある。従来の火災検知器では、火災による放射光を検出するため、煙火災を検知することができないし、さらに、トンネル内への黒煙の充満等によってトンネル内が視界不良となった場合には炎を発していてもその火災を検知することができない。また、従来の監視カメラを利用した火災検出装置では、急激な視界不良の場合には火災と検知できるが、徐々に視界不良となった場合等には火災と検知できない場合がある。
【０００６】
また、従来の火災検知器では、火災の規模や煙の状態及びトンネル内の被災者の避難状況等の現場の状況を把握することはできない。さらに、従来の火災検知器は、所定間隔毎に設置されているため、火点の特定精度がその所定間隔に依存し、火点を正確に特定できない。また、大規模な自動車用トンネルには排煙や空気の流れを制御するジェットファンが配備されており、そのジェットファンの影響等によって火点から熱が一定方向に流動する。トンネル内の火災ではこの熱流動を把握していないと、避難誘導や消化活動を適切に行えない。しかし、従来の火災検知器では、温度（熱）をポイントでしか検知することはできないので、熱流動を把握することはできなかった。また、従来の監視カメラを利用した火災検出装置でも、画像データから温度を検出できなので、熱流動を把握することができない。
【０００７】
そこで、本発明は、トンネル内で発生した火災を確実かつ高精度に検知できる火災検知装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る火災検知装置は、トンネル内の火災を検知する火災検知装置であって、トンネルの内壁に長手方向に沿って敷設され、トンネル内の温度を検出する光ファイバ温度検出手段と、トンネル内に所定間隔毎に設けられ、トンネル内を撮像する撮像手段と、光ファイバ温度検出手段からの温度データと撮像手段からの画像データとに基づいて、トンネル内の火災を検知する処理手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
この火災検知装置によれば、光ファイバ温度検出手段によりトンネルの長手方向全域にわたって温度変化（熱の状態）を検出できるとともに、撮像手段によりトンネル内の視的な状況（炎の状態、煙の状態、被災者の状況等）を検出することができる。そして、この火災検知装置では、処理装置により火災の現象である熱、炎、煙の状態から総合的に火災を検知でき、火点を高精度に特定できる。
【００１０】
なお、所定間隔は、トンネルの長さや形状、撮像手段の撮像範囲等を考慮して設定され、撮像手段におけるトンネルの長手方向への撮像範囲より短い長さに設定され、例えば、１００ｍ、２００ｍである。というのは、任意の撮像手段の撮像範囲が隣接する撮像手段の撮像範囲と部分的に重複するようにし、トンネル内で撮像されていない箇所を無くすためである。ちなみに、所定間隔は、トンネル全域にわたって一定の間隔の場合、あるいは、トンネルのカーブ等によって不定の間隔の場合もある。本発明は、基本的には撮像手段が複数個有ることを想定しているが、トンネル長が短い等の理由により撮像手段が１個の場合も本発明に含むものとし、その場合には所定間隔は０とする。
【００１１】
本発明の上記火災検知装置は、撮像手段をトンネル内に設置される監視用カメラで構成してもよい。
【００１２】
この火災検知装置によれば、撮像手段として既に配備されている監視用カメラを利用するので、低コスト化が図れるとともに、トンネルの上部に配置されている監視用カメラによりトンネル内の状況を確実に撮像することができる。
【００１３】
本発明の上記火災検知装置は、トンネルに繋がる避難通路の内壁に長手方向に沿って敷設され、避難通路内の温度を検出する避難通路用光ファイバ温度検出手段を備える構成としてもよい。
【００１４】
この火災検知装置によれば、避難通路用光ファイバ温度検出手段により避難通路の温度変化も検出できるので、火災が発生した場合に被災者の避難先の安全性も把握することができる。
【００１５】
本発明の上記火災検知装置は、トンネルは自動車用トンネルであり、当該自動車用トンネル内には複数の車線があり、光ファイバ温度検出手段を、一本の光ファイバとし、当該光ファイバが自動車用トンネルの端点で折り返すことにより複数の車線の各車線に対応して敷設されるように構成してもよい。
【００１６】
この火災検知装置によれば、光ファイバ温度検出手段により自動車用トンネル内の各車線に沿った温度変化を検出できるので、火点として自動車用トンネルの長手方向での位置だけでなく、いずれの車線かを特定でき、火点の特定精度が向上する。さらに、この火災検知装置では、一本の光ファイバで光ファイバ温度検出手段を構成しているので、光ファイバ温度検出手段への光の発光手段や受光手段も１台で構成でき、低コスト化が図れる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る火災検知装置の実施の形態を説明する。
【００１８】
本発明は、トンネル内の火災によって発生する様々な現象に基づいて火災を検知するために、火災検知装置の検出手段としてトンネル内の温度を検出する光ファイバ温度検出手段及びトンネル内の状況を画像として検出する撮像手段を備える構成とした。そして、本発明に係る火災検知装置では、この光ファイバ温度検出手段からの温度データと撮像手段からの画像データとによる複合方式により、火災によって発生する熱、炎、煙の現象から総合的に火災を検知するとともにその火災の動きや規模等の状況も把握する。
【００１９】
本実施の形態では、本発明に係る火災検知装置を、監視用カメラが既に配備されている２車線の自動車用トンネルに適用する。本発明に係る火災検知装置は、光ファイバ温度センサ（光ファイバ温度検出手段）を備えるとともに監視用カメラ（撮像手段）を流用し、光ファイバ温度センサからの温度データと監視用カメラからの画像データを取り込んで火災を検知する処理装置（処理手段）を備える。なお、本実施の形態では、自動車用トンネル（一方通行）において自動車の走行する方向を前方側、その逆方向を後方側とする。また、本実施の形態では一方通行で片側２車線の自動車用トンネルに適用するが、対面通行の自動車用トンネルや片側１車線又は３車線の自動車用トンネル等の様々な形態の自動車用トンネルに適用可能である。
【００２０】
図１、図５及び図７を参照して、火災検知装置１が設置される自動車用トンネルＡＴについて説明しておく。なお、火災検知装置１の構成、自動車用トンネルＡＴの構成、火災の状況等の説明を判りやすくするために、図１等の自動車用トンネルは実際よりも非常に短く描かれている。
【００２１】
自動車用トンネルＡＴは、一方通行の走行車線ＴＬと追越車線ＰＬからなる高速道路に設けられた自動車用トンネルである。自動車用トンネルＡＴは、高速道路の道路状況を管理する管理センタによって管理されており、トンネル内に各種設備が配備されている。自動車用トンネルＡＴには、トンネル内の自動車の流れ等を監視するための監視用カメラ３，３が配備されている。また、自動車用トンネルＡＴには、トンネル内の排煙や空気の流れをコントロールするジェットファンＪＦ（図５参照）、数１０ｍ毎に消火栓（図示せず）、数ｍ毎に火災時にシャワー状の水を噴射するスプリンクラ（図示せず）等が配備されている。
【００２２】
また、自動車用トンネルＡＴには、図７に示すように、避難通路として避難坑ＲＭ及び避難連絡坑ＣＭが設けられている。避難坑ＲＭは、火災等の災害時に自動車の乗員（被災者）を避難させるためのトンネルであり、自動車用トンネルＡＴに併設されている。避難連絡坑ＣＭは、自動車用トンネルＡＴと避難坑ＲＭとを接続するトンネルである。なお、避難坑ＲＭの代わりに反対車線に設けられている自動車用トンネルが避難坑として利用される場合があり、その場合には避難連絡坑ＣＭは自動車用トンネルＡＴと反対車線の自動車用トンネルとを接続する。また、図７には避難連絡坑ＣＭが１つしか描かれていないが、実際には、トンネル長に応じて所定間隔毎に複数設けられている。
【００２３】
それでは、図１を参照して、火災検知装置１の構成について説明する。図１は、火災検知装置の構成図である。
【００２４】
火災検知装置１は、自動車用トンネルＡＴの火災を検知するために、光ファイバ温度センサ２、監視用カメラ３，３及び処理装置４を備えている。光ファイバ温度センサ２及び監視用カメラ３，３は自動車用トンネルＡＴ内に配備されるが、監視用カメラ３，３は予め交通流の監視用として配備されていたものを利用する。処理装置４は、自動車用トンネルＡＴ外に設けられる。さらに、図７に示すような避難坑ＲＭ及び避難連絡坑ＣＭが設けられている場合、火災検知装置１は、避難通路用光ファイバ温度センサ５を備える。
【００２５】
光ファイバ温度センサ２は、一本のＧＩ型石英ファイバからなり、温度を検出するために入射光に対するラマン散乱光が利用される。光ファイバ温度センサ２は、自動車用トンネルＡＴの走行車線ＴＬ側の側壁上方の前方側端部ＦＥから後方側端部ＢＥに、そして、その走行車線ＴＬ側の側壁上方から天井壁を通って追越車線ＰＬ側の側壁上方に、さらに、その追越車線ＰＬ側の側壁上方の後方側端部ＢＥから前方側端部ＦＥまで敷設され、最終的に、処理装置４の温度計測部４０に接続される。したがって、光ファイバ温度センサ２は、一本の光ファイバにより自動車用トンネルＡＴ内の追越車線ＰＬ側及び走行車線ＴＬ側の全範囲の温度を検出できるように配備されている。
【００２６】
図７に示すように、避難通路用光ファイバ温度センサ５も、一本のＧＩ型石英ファイバからなり、温度を検出するために入射光に対するラマン散乱光が利用される。避難通路用光ファイバ温度センサ５は、避難坑ＲＭの避難連絡坑ＣＭが接続されている側壁上方の後方側端部ＢＥから避難連絡坑ＣＭの一側壁上方の一端部に、その避難連絡坑ＣＭの一側壁上方の一端部から他端部に、その避難連絡坑ＣＭの他端部の一側壁上方から天井壁を通って他側壁上方に、その避難連絡坑ＣＭの他側壁上方の他端部から一端部に、その避難連絡坑ＣＭの側壁上方の一端部から避難坑ＢＥの側壁上方の前方側端部ＦＥまで敷設され、最終的に、処理装置４の温度計測部４０に接続される。したがって、避難通路用光ファイバ温度センサ５は、一本のファイバにより避難坑ＢＥ及び避難連絡坑ＣＭの全範囲の温度を検出できるように配備されている。
【００２７】
このように光ファイバを温度センサとして利用することにより、細径、軽量で施工性に優れ、メンテナンスフリーで半永久的に使用することができる。また、塵埃の多い場所、強電磁界や火気の使用できない防爆環境でも使用できる。さらに、光ファイバの敷設経路を工夫することにより、１本の光ファイバ当たりの検出範囲、場所を多様化できる。
【００２８】
監視用カメラ３は、自動車用トンネル等に一般的に配備されるＩＴＶ［ＩｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｌＴｅｌｅｖｉｓｉｏｎ］カメラであり、常時、撮像した画像データを処理装置４の画像処理部４１に送信する。監視用カメラ３は、隣接する監視用カメラ３と所定間隔をあけて自動車用トンネルＡＴの天井壁に取り付けられ、処理装置４の画像処理部４１に通信ケーブルを介して接続される。所定間隔は、監視用カメラ３の撮像範囲の前方側の一部が前方側に隣接する監視用カメラ３の撮像範囲の後方側の一部と重なる間隔であり、例えば、１００ｍ、２００ｍ等に設定される。そこで、監視用カメラ３は、撮像方向を前方側下方に向けて、前方側の監視用カメラ３の撮像範囲と少なくとも道路面上で重なるように撮像角度が調整されている。また、監視用カメラ３は、幅方向の撮像範囲としては、走行車線ＴＬ及び追越車線ＰＬのみならず、その路肩部分も含めた領域を撮像する範囲である。なお、図１等には、監視用カメラ３が２台しか描かれていないが、実際にはトンネル長に応じて多数配備される。また、監視用カメラ３は、画像データとしてアナログデータを出力するアナログカメラでもよいし、あるいは、デジタルデータを出力するデジタルカメラでもよい。
【００２９】
処理装置４は、温度計測部４０、画像処理部４１，４１及び火災検知部４２から構成される。処理装置４は、各部４０，４１，４１，４２が上記した管理センターに一体で設けられてもよいし、火災検知部４２のみが管理センターに設置され、温度計測部４０、画像処理部４１，４１が自動車用トンネルＡＴの近傍に設けられてもよい。
【００３０】
図２及び図３も参照して、温度計測部４０について説明する。図２は、光ファイバ温度検出センサによる温度計測の原理を説明する図である。図３は、図２のストークス光及び反ストークス光の光強度と温度との関係を示す図である。
【００３１】
温度計測部４０は、半導体レーザ（ＬＤ）４０ａ、ハーフミラー４０ｂ、検出器４０ｃ，４０ｄ及び信号処理回路４０ｅを備える。半導体レーザ４０ａは、ハーフミラー４０ｂを介して光ファイバ温度センサ２にレーザ光（パルス光）を入射する。ハーフミラー４０ｂは、半導体レーザ４０ａからのレーサ光を透過して光ファイバ温度センサ２に入射させるとともに、光ファイバ温度センサ２からの後方散乱光を反射して検出器４０ｃ，４０ｃに入射させる。
【００３２】
ここで、光ファイバ温度センサ２での散乱光について説明する。光ファイバ温度センサ２では、パルス光ＩＬ（波長：λ_０）が入射すると、そのパルス光ＩＬがファイバ中の各地点で極僅かに散乱を起しながら減衰し、その大部分が終端より放射する。散乱光は、分子の格子振動により光の一部が四方八方に散らされる光であり、その一部が後方散乱光ＢＳとして入射側に戻ってくる。温度検出では、この後方散乱光ＢＳを利用する。
【００３３】
散乱光としては、レーリ散乱光ＲＳ（波長：λ_０）とラマン散乱光の２成分がある。ラマン散乱光には、ストークス光ＳＴ（波長：λ_ｓｔ＝λ_０＋Δλ’）と反ストークス光ＡＳ（波長：λ_ａｓ＝λ_０−Δλ）がある。ストークス光ＳＴ及び反ストークス光ＡＳは、微弱であるがその光の強度（明るさ）が温度に依存しており、その光の強度が散乱を起した場所の温度により変化する。したがって、後方散乱光ＢＳ中のストークス光ＳＴ及び／又は反ストークス光ＡＳの強度とを測定することにより、光ファイバの温度を検出できる。また、光ファイバ中の光の伝搬速度は予め判っているので、パルス光ＩＬを入射してからストークス光ＳＴ、反ストークス光ＡＳが戻ってくるまでの往復時間を測定することにより、どの地点で起こった散乱であるかが判る。したがって、光ファイバ温度センサ２での各地点での温度を検出することができる。
【００３４】
検出器４０ｃは、後方散乱光ＢＳのうちストークス光ＳＴを検出し、その光の強度を電気量に変換して信号処理回路４０ｅに送信する。一方、検出器４０ｄは、後方散乱光ＢＳのうち反ストークス光ＡＳを検出し、その光の強度を電気量に変換して信号処理回路４０ｅに送信する。ちなみに、温度を検出する場合、ストークス光ＳＴ又は反ストークス光ＡＳのいずれか一方からでも温度を検出することはできる。しかし、ストークス光ＳＴ及び反ストークス光ＡＳの光強度は、光ファイバの伝送ロス等の影響により、入射端近傍（追越車線ＰＬ側の前方側端部ＦＥ近傍）から戻ってくる光よりも遠方（例えば、走行車線ＴＬ側の前方側端部ＦＥ）から戻ってくる光の方が弱くなる。したがって、図３に示すように、ストークス光ＳＴ、反ストークス光ＡＳ共に、光ファイバの距離が長くなるに従って光強度が低下する。しかし、ストークス光ＳＴと反ストークス光ＡＳとは、光ファイバの温度変化（加熱や冷却）に応じて、同じタイミングで光強度が増減する。そこで、温度計測部４０では、ストークス光ＳＴ及び反ストークス光ＡＳの両方を検出し、ストークス光ＳＴと反ストークス光ＡＳとの強度比を求めることにより（図３参照）、より安定した温度測定を行っている。
【００３５】
信号処理回路４０ｅでは、検出器４０ｃからのストークス光ＳＴの光強度（電気量）及び検出器４０ｄからの反ストークス光ＡＳの光強度（電気量）を連続的に取り入れてその強度比を算出し、さらに、温度関数である強度比から温度を算出する。また、信号処理回路４０ｅでは、半導体レーザ４０ａでのパルス光の出射時間と検出器４０ｃでのストークス光ＳＴ及び検出器４０ｄでの反ストークス光ＡＳの検出時間とを監視してストークス光ＳＴ及び反ストークス光ＡＳの往復時間を算出し、さらに、光ファイバ温度センサ２の入射端からのファイバ距離を算出する。そして、信号処理回路４０ｅでは、算出したファイバ距離に算出した温度を各々対応付け、ファイバ距離に対する温度データを生成する。
【００３６】
このように、温度計測部４０では、光ファイバそのものをセンサとして、光ファイバに沿った連続的な温度分布をリアルタイムで測定している。そして、温度計測部４０では、光ファイバ温度センサ２のファイバ距離に対する検出温度を数秒〜数１０秒毎に火災検知部４２に送信する。温度検出距離としては数１０ｋｍ程度まで可能であり、温度のサンプリング間隔としては数十ｃｍ〜数ｍ（例えば、１ｍ）間隔であり、検出温度範囲としてはマイナス数１００℃〜数１００℃まで可能である。
【００３７】
なお、避難連絡用光ファイバ温度センサ５が配備されている場合（図７参照）、温度計測部４０と同様の温度計測部が別に備えられる。
【００３８】
画像処理部４１は、監視用カメラ３から送信されてくる画像データに対して、背景差分処理、時間差分処理等の画像処理を行う。そして、画像処理部４１では、この各種画像処理を施した画像データを一定時間毎に火災検知部４２に送信する。ちなみに、画像処理部４１では、画像データがアナログデータの場合、そのアナログデータをデジタルデータに変換してから上記処理を行う。画像処理部４１も交通流の監視用として配備されている画像処理部を利用できる場合には火災検知装置１用として別体で用意する必要はない。
【００３９】
火災検知部４２は、パーソナルコンピュータ等のコンピュータで専用のソフトウエアを動作させることによって、コンピュータ上に構成される。したがって、このコンピュータと温度計測部４０及び画像処理部４１，４１とが通信ケーブルで接続され、このコンピュータにより火災検知部４２にファイバ距離に対する温度のデータや監視用カメラ３毎の各種画像処理が施された画像データが入力される。そして、火災検知部４２では、ファイバ距離に対する温度のデータにより熱に基づいて火災検知を行うとともに、画像データにより炎及び煙に基づいて火災検知を行う。この際、火災検知部４２では、両方のデータにより検知が可能な火点の特定等については、検知精度を向上させるために、温度データと画像データとを共に利用して検知を行う。さらに、火災検知部４２では、検知した火災に対する様々な情報に基いて、避難誘導路の指示等の避難活動のサポート及びスプリンクラの作動指令等の消化活動のサポートも行う。
【００４０】
火災検知部４２で行っている主な処理について説明する。火災検知部４２では、火災発生後の熱流動の把握、視界不良時の温度分布の把握、避難通路における温度分布の把握等の処理については主にファイバ距離に対する温度データを利用し、炎の検知、煙の検知、火災現場の状況把握等の処理については主に画像データを利用し、火点の特定の処理については温度データ及び画像データを利用する。
【００４１】
図４を参照して、火災検知部４２における火点の特定について説明する。図４は、図１の火災検知装置による火点の特定の説明図である。
【００４２】
火災検知部４２では、光ファイバ温度センサ２によるファイバ距離に対する温度データにより自動車用トンネルＡＴ内の各地点間の温度変化を監視し、他の地点から所定温度（例えば、数℃〜数１０℃）以上温度が上昇した地点あるいは所定温度変化率以上の変化率で温度が上昇している地点を火点と判定する。火点では追越車線ＰＬ側でも走行車線ＴＬ側でも温度が上昇するが、火災が発生している車線側の方が温度上昇の度合いが大きいと予想される。そこで、火災検知部４２では、その温度上昇の度合いが走行車線ＴＬ側で大きいかあるいは追越車線ＰＬ側で大きいかを判定し、火災が発生している車線も特定する。図４には、自動車用トンネルＡＴの走行車線ＴＬ上の中間で自動車ＡＭから火災が発生した場合を示している。この場合、光ファイバ温度センサ２による温度検出では、ファイバ端点（走行車線ＴＬの前方側端部ＦＥ）とファイバ折り返し点（後方側端部ＢＥ）との中間に他の地点に比べて非常に高温の温度変化点ＡＰを示し、ファイバ折り返し点とファイバ入射端点（追越車線ＰＬの前方側端部ＦＥ）との中間に温度変化点ＡＰより低温の温度変化点ＢＰを示す。この温度データにより、火災検知部４２では、自動車用トンネルＡＴの中間で走行車線ＴＬ側に火点があることを特定する。この際、自動車用トンネルＡＴでの長手方向の位置精度としては、上記したサンプリング間隔の精度であり、例えば、１ｍ単位で位置が特定される。
【００４３】
上記の温度（熱）による火点の特定では、殆どの火災の火点を特定することができる。しかし、炎を伴わない煙火災等の低温火災や温度上昇規模の小さい小規模火災では、上記の所定温度や所定温度変化率のしきい値を越えないために、早期に火点を特定できない場合がある。
【００４４】
そこで、火災検知部４２では、各監視用カメラ３による画像データにより炎の検知及び煙の検知を行っており、炎を検知した地点あるいは煙を検知したときには火災が発生していると判定し、火点を特定する。この場合、２次元画像に基づいて火点を特定しているため、火災が発生している高さが高い場合（例えば、２階建てバスの２階で火災が発生している場合）、実際に火災が発生している地点より画像の奥向き方向の地点（自動車トンネルＡＴの前方側の地点）を火点と特定してしまう場合がある。また、自動車用トンネルＡＴが鏡面等でできた壁面の場合にはその壁面に写っている炎を火災と判定してしまう場合がある。そこで、火災検知部４２では、炎や煙によって火災を検知した場合かつ各地点の温度変化が所定温度や所定温度変化率のしきい値を越えない場合、その炎や煙によって検知した火災が発生している地点の近傍において各地点の温度変化が最も変化している地点を火点と特定する。
【００４５】
このように、火災検知装置１では、通常火災、煙火災（低温火災）、小規模火災等の様々な種類の火災の火点を高精度に特定できる。また、火災検知装置１では、追越車線ＰＬ及び走行車線ＴＫの両側に光ファイバ温度センサ２を敷設しているので、火点の近くで温度を検出できる確率が高く、火災検知の遅れる傾向にある小規模火災の段階でも熱によっても火点を特定できる場合がある。なお、火災検知装置１では、上記したうように、低温火災、小規模火災や光ファイバ温度センサ２から高さ方向で離れた位置の火災を画像データに基づいて検知することが可能なので、上記所定温度や所定温度変化率を比較的高い値に設定して火点を確実に特定するようにしてもよい。
【００４６】
図５を参照して、火災検知部４２における熱流動の把握について説明する。図５は、図１の火災検知装置による熱流動の把握の説明図である。
【００４７】
自動車用トンネルＡＴには、上記したように、ジェットファンＪＦが配備されている。そのため、火災が発生した場合、ジェットファンＪＦの影響等によって火災による熱が一方向に流動する。この熱流動を把握しておくことが、被災者の避難誘導、消化活動や救助活動の際の安全の確保等に重要となる。
【００４８】
そこで、火災検知部４２では、光ファイバ温度センサ２によるファイバ距離に対する温度データにより自動車用トンネルＡＴ内の各地点の温度を監視し、他の地点より所定温度（例えば、数℃〜数１０℃）以上温度が上昇している熱流動領域（火災の規模）を検出する。さらに、火災検知部４２では、時間経過に伴う熱流動領域の変化を監視し、熱流動領域が延びていく方向（火災の動き）等も検出する。そして、火災検知部４２では、熱流動領域を検出すると、避難連絡坑ＣＭの位置（図７参照）や自動車用トンネルＡＴの出入口等を考慮して、被災者がどこから避難すればよいかを判断するとともに、消防隊員等がどこから消化活動や救助活動をすればよいか判断する。さらに、火災検知部４２では、熱流動領域に基づいて、スプリンクラ制御、換気制御、照明制御等を行う。図５には、自動車用トンネルＡＴの走行車線ＴＬ上の中間で自動車ＡＭから火災が発生した場合かつジェットファンＪＦが前方側に向かって風を噴射している場合を示している。この場合、光ファイバ温度センサ２による温度検出では、ファイバ端点（走行車線ＴＬの前方側端部ＦＥ）とファイバ折り返し点（後方側端部ＢＥ）との中間に他の地点に比べて非常に高温の熱流動領域ＡＡを示し、ファイバ折り返し点とファイバ入射端点（追越車線ＰＬの前方側端部ＦＥ）との中間に熱流動領域ＡＡより低温の熱流動領域ＢＡを示す。図５から判るように、熱流動領域ＡＡ、熱流動領域ＢＡ共に火点から前方側に熱が流動している。この場合、被災者のトンネル内での位置にもよるが自動車用トンネルＡＴの後方側に被災者を避難誘導する必要があり、消防隊員による消化活動も自動車用トンネルＡＴの後方側から行う方がよいし、また、スプリンクラの作動は熱流動領域のみならず、その前方側も作動させる必要がある。火災検知部４２では、このような判断も行う。
【００４９】
このように、火災検知装置１では、熱流動領域を検出することによって、火災の規模や動きを正確に把握し、避難活動や消化活動を行う際の安全性を確保することができる。
【００５０】
図６を参照して、火災検知部４２における視界不良時の温度分布の把握について説明する。図６は、図１の火災検知装置による視界不良時の温度分布の把握の説明図である。
【００５１】
火災が発生した場合、燃えている物質によっては黒煙等が発生し、その黒煙がジェットファンＪＦの影響等によってトンネル内に広がり、視界不良となる場合がある。このような場合、監視用カメラ３の画像データによる火災検知が困難となる。ちなみに、視界不良になる要因としては、黒煙等の他に、トンネル内の照明設備の故障等もある。
【００５２】
しかし、火災検検知部４２では、上記したように、光ファイバ温度センサ２によるファイバ距離に対する温度データにより自動車用トンネルＡＴ内の各地点の温度変化や熱流動領域を検出しており、トンネル内の温度分布を把握している。したがって、火災検知部４２では、監視用カメラ３，３による火災検知が困難な状況でも、火災検知を行うことができる。図６には、自動車用トンネルＡＴの走行車線ＴＬ上の中間で自動車ＡＭでの火災によって黒煙ＢＭ（図中の点々）が発生し、その黒煙ＢＭがトンネル内に充満している場合を示している。この場合、光ファイバ温度センサ２による温度検出では、黒煙ＢＭに関係なく、ファイバ端点（走行車線ＴＬの前方側端部ＦＥ）とファイバ折り返し点（後方側端部ＢＥ）との中間に他の地点に比べて非常に高温の熱流動領域ＡＡを示し、ファイバ折り返し点とファイバ入射端点（追越車線ＰＬの前方側端部ＦＥ）との中間に熱流動領域ＡＡより低温の熱流動領域ＢＡを示す。
【００５３】
このように、火災検知装置１では、視界不良時でも、光ファイバ温度センサ２によってトンネル内の温度を検出することができるので、火災の規模や動きを正確に把握し、避難活動や消化活動を行う際の安全性を確保することができる。
【００５４】
図７を参照して、避難坑ＣＭが配備されている場合の火災検知部４２における避難坑ＲＭ及び避難連絡坑ＣＭ内の温度分布の把握について説明する。図７は、図１の自動車用トンネルに避難坑が併設されている場合の火災検知装置による避難坑等の温度分布の把握の説明図である。
【００５５】
上記したように、自動車用トンネルＡＴには災害時の避難用として避難坑ＲＭが併設されており、避難連絡坑ＣＭによって接続されている。火災が発生した場合、避難坑ＲＭ内でも火災が発生していたりあるいは自動車用トンネルＡＴ内の火災による熱が流動している場合があり、避難には適さない場合がある。また、避難連絡坑ＣＭへ火災の熱が流動している場合があり。避難する際にどの避難連絡坑ＣＭ（避難連絡坑は、図７には１つしか描いていないが、実際には多数存在する）を利用できるのかを識別する必要がある。
【００５６】
そこで、火災検知部４２では、避難通路用光ファイバ温度センサ５によるファイバ距離に対する温度データにより避難坑ＲＭ及び避難連絡坑ＣＭ内の各地点の温度変化や熱流動を検出しており、避難坑ＲＭ及び避難連絡坑ＣＭ内の温度分布を把握している。そして、火災検知部４２では、避難坑ＲＭ全域にわたって避難可能な温度か否かを判定し、避難が不可能な温度まで上昇していると判定した場合には避難坑ＲＭの使用を禁止かあるいは使用範囲を限定する。また、火災検知部４２では、全ての避難連絡坑ＣＭについて火災による熱が流動しているか否かを判定し、熱の流動がある避難連絡坑ＣＭと熱の流動がない避難連絡坑ＣＭとを識別する。
【００５７】
このように、火災検知装置１では、避難坑ＲＭ及び避難連絡坑ＣＭの温度分布も把握しているので、被災者の避難先の安全性も確保することできる。
【００５８】
火災検知部４２における炎検知について説明する。火災検知部４２では、監視用カメラ３による画像データ（画像処理済）から炎の特徴を示す画像を抽出し、抽出した画像（炎である確率が高い画像）のゆらぎを周波数解析する。そして、火災検知部４２では、そのゆらぎの周波数特性が実験等で求めた実際の炎のゆらぎの周波数特性とマッチングする場合には火災と検知し、その画像を抽出した自動車用トンネルＡＴ内の位置を特定する。なお、炎である確率が高い画像を抽出する際、炎の特徴を示すものとしては、例えば、炎の三原色の階調特性や輝度特性等がある。
【００５９】
このように、火災検知装置１では、火災が発生したときの現象の一つとして炎も検出しているので、火災の検知精度が向上する。
【００６０】
図８も参照して、火災検知部４２における煙検知につい説明する。図８は、図１の火災検知装置による煙検知の説明図である。
【００６１】
火災検知部４２では、監視用カメラ３による画像データ（画像処理済）を小区画毎に分割し、その小区画毎にＶＩ［ＶｉｓｉｂｉｌｉｔｙＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔ］値（煙霧透過率）を導き出す。この小区間は、火災が発生した地点を特定できる程度の区画とする。そして、火災検知部４２では、小区画毎のＶＩ値の変化を監視し、小区画毎のＶＩ値が所定のＶＩ値以下かつ所定のＶＩ値低下率以上で低下した場合には火災による煙と判定し、判定した小区画から自動車用トンネルＡＴ内の火災の位置を特定する。所定のＶＩ値及び所定のＶＩ値低下率は、火災による煙によってＶＩ値が低下していると予測できる値であり、実験等によって設定される。図８には、ある小区画におけるＶＩ値（％）の時間変化のグラフを示す。図８に示す例では、ＶＩ値の急激な低下を開始したＦＯが火災が発生した時であり、この火災発生時点ＦＯから急激に煙の濃度が増加し、１分間程度でＶＩ値が２０％まで低下している。火災検知部４２では、この１分間の間に煙を検知し、この煙から火災と判定する。
【００６２】
このように、火災検知装置１では、火災が発生したときの現象の一つとして煙も検出しているので、炎が発生せずかつ低温の煙火災も検知することができ、火災の検知精度が向上する。
【００６３】
火災検知部４２における火災現場の状況把握について説明する。火災検知部４２では、火災を検知した場合、火災現場を撮像している監視用カメラ３を抽出し、その監視用カメラ３による画像を管理センタ内のモニタ（図示せず）に表示させるとともに、録画する。火災検知部４２では、このように、火災検知装置１では、火災現場を迅速に画像表示させることによって、現場の状況を視覚情報として提供し、避難活動や消化活動を行う上で有益な情報となる。管理センタでは、映像によって被災者の数や火災の規模等の現場の状況を瞬時に把握できるので、避難活動や消化活動にあたる消防隊員等に適切な指示を与えることができる。
【００６４】
以上のように、火災検知装置１では、温度データと画像データの二種類の検出データを利用して火災発生時の現象である熱、炎、煙の３つの観点から火災の状況を把握し、様々な種類の火災や様々な状況下での火災を検知できる。そのため、火災検知装置１では、従来の火災検知器や光ファイバ温度センサ単独処理での火災検知ありは監視用カメラ単独処理での火災検知と比較して、これらの手段では検知不可能な火災でも検知することができ、火点の特定精度も高い。
【００６５】
次に、図１及び図９を参照して、火災が発生した場合の火災検知装置１の動作を説明する。図９は、図１の火災検知装置における火災が発生した場合の動作を示す図である。
【００６６】
火災が発生すると、火災検知装置１では、光ファイバ温度センサ２からの温度データにより熱に基づいて火災を検知するとともに、監視用カメラ３からの画像データにより煙と炎に基づいて火災を検知する。この際、火災検知装置１では、光ファイバ温度センサ２による温度データあるいは監視用カメラ３による画像データの一方で検知できない場合でも、他方のデータで確実に火災を検知している。
【００６７】
続いて、火災検知装置１では、光ファイバ温度センサ２からの温度データにより熱に基づいて火点を特定するとともに、監視用カメラ３からの画像データにより煙と炎に基づいて火点を特定する。この際、火点の特定の精度を向上させるために、火災検知装置１では、両方のデータを利用して火点の特定も行う。
【００６８】
火点が特定すると、火災検知装置１では、火点の近傍のスプリンクラを制御して消化活動を開始するとともに、煙をできるだけ排出するために換気制御を開始する。また、火災検知装置１では、火点の情報等を消防施設等の関係機関に送信する。さらに、火災検知装置１では、避難連絡坑ＣＭや避難坑ＲＭ等の避難誘導先の照明を点灯するために照明制御を行う。
【００６９】
さらに、火災検知装置１では、光ファイバ温度センサ２からの温度データにより熱に基づいて火災による熱の流動を監視するとともに温度分布も監視し、視界不良等の周辺状況に関係なく、火災の規模や動きを把握する。また、火災検知装置１では、特定した火点から火災現場の状況を映像表示するとともにその現場の状況を録画しておく。
【００７０】
火災の規模や動き、現場の状況を把握すると本格的な避難活動及び消化活動に移り、火災検知装置１では、被災者の避難誘導路を決定するとともに、現場状況の映像等の消化活動や救出活動をために必要な情報を提供する。また、火災検知装置１では、火災の規模や動きに応じて換気制御や照明制御を継続して行う。
【００７１】
そして、火災の消化及び被災者の避難が完了するまで、火災検知装置１では、迅速かつ的確な避難活動及び消化活動を行う上で有用な情報を提供するとともに、自動車用トンネルＡＴ内の各種施設を制御する。やがて、消化及び避難が完了すると、火災検知装置１では、通常時の動作状態に戻る。
【００７２】
最後に、図１及び図１０を参照して、火災検知装置１の効果を明確にするために、火災検知装置１による火災検知を、光ファイバ温度センサ２単独処理による火災検知、監視用カメラ３単独処理による火災検知及び従来の火災検知器による火災検知と比較する。図１０は、図１の火災検知装置、光ファイバ温度センサ単独処理、監視用カメラ単独処理並びに従来の火災検知器による火災検知の比較図である。
【００７３】
通常の火災の検知について比較する。通常の火災の検知については、光ファイバ温度センサ２単独処理、監視用カメラ３単独処理、火災検知装置１、従来の火災検知器全てで検知可能である。
【００７４】
小規模火災の検知について比較する。光ファイバ温度センサ２単独処理では、小規模火災では温度上昇規模が小さいので、センサから火点が離れていると火災の検知が遅れる場合がある。しかし、小規模火災でも炎や煙を発生するので、監視用カメラ３単独処理及び火災検知装置１では、迅速な検知可能である。また、従来の火災検知器でも、検知可能である。
【００７５】
遮蔽火災の検知について比較する。監視用カメラ３単独処理では、火災が何かで遮蔽されているとその火災を撮像できないので、検知することができない。また、従来の火災検知器では、火災の放射光が何かで遮蔽されていると、検知できない場合がある。しかし、火災が何かで遮蔽されていても熱は伝わるので、光ファイバ温度センサ２単独処理及び火災検知装置１では、検知可能である。
【００７６】
熱流動把握について比較する。監視用カメラ３単独処理では、火災の熱を検知できないので、把握することはできない。従来の火災検知器では、火災の熱を検知していないので、把握することはできない。しかし、光ファイバ温度センサ２では熱を連続的に検知できるので、光ファイ名温度センサ２単独処理及び火災検知装置１では、把握可能である。
【００７７】
視界不良時の火災検知について比較する。監視用カメラ３単独処理では、黒煙等で視界が遮られると火災自体を撮像できなので、火災を検知することはできない。従来の火災検知器では、黒煙等で視界が遮られると火災の放射光がとどかないので、火災を検知することができない。しかし、光ファイバ温度センサ２では視界不良でも熱を連続的に検知できるので、光ファイバ温度センサ２単独処理及び火災検知装置１では、把握可能である。
【００７８】
火点精度について比較する。監視用カメラ３単独処理では、上記したように、特定した火点が実際の火点とずれる場合がある。また、従来の火災検知器では、設置されている間隔に特定した火点の位置が依存するので、設置間隔が長くなるほど精度が低下する。しかし、光ファイバ温度センサ２では自動車用トンネルＡＴ内の長手方向を連続的に検出することができるので、光ファイバ温度センサ２単独処理では、火点の精度は良い。しかし、光ファイバ温度センサ２単独処理では、低温の煙火災や小規模火災の場合には火災自体を検知できないときがある。火災検知装置１では、低温の煙火災や小規模火災の場合には監視用カメラ３での処理によって火点を特定でき、それ以外では光ファイバ温度センサ２での処理で高精度に火点を特定できるので、火点の特定の精度は非常に優れている。
【００７９】
煙検知について比較する。光ファイバ温度センサ２単独処理及び従来の火災検知器では、火災の煙を検知することはできない。しかし、監視用カメラ３では煙を撮像できるので、監視用カメラ３単独処理及び火災検知装置１では、煙検知が可能である。
【００８０】
現場状況把握について比較する。光ファイバ温度センサ２単独処理及び従来の火災検知器では、現場の状況を撮像できないので、現場状況を把握できない。しかし、監視用カメラ３では現場の状況を撮像できるので、監視用カメラ３単独処理及び火災検知装置１では、現場状況の把握が可能である。
【００８１】
以上のように、火災検知装置１は、光ファイバ温度センサ２による処理と監視用カメラ３による処理を複合させた方式なので、火災を熱、炎、煙の面から検知することができるので、小規模火災、煙火災等の様々な種類の火災を検知することができるとともに、視界不良時や火災が遮蔽されている時等の様々な状況下の火災を検知することができる。つまり、火災検知装置１では、検出手段として最適な組み合わせである光ファイバ温度センサ２と監視用カメラ３とを用いているので、光ファイバ温度センサ２による処理で検知できない火災を監視用カメラ３による処理で確実に検知でき、監視用カメラ３による処理で検知できない火災を光ファイバ温度センサ２による処理で確実に検知できる。さらに、火災検知装置１は、火点の特定精度が良く、火災の規模や動きも把握することできるので、被災者の避難誘導や消化活動に有用な情報を提供できる。また、火災検知装置１は、避難坑ＲＭや避難連絡ＣＭ内の温度分布を把握したり、火災現場の状況を映像で提供するので、避難や消化の際の安全性を確保することができる。
【００８２】
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。
例えば、本実施の形態では光ファイバ温度センサが一本の光ファイバからなり、その一本の光ファイバにより自動車用トンネル内の走行車線側及び追越車線側の全範囲をカバーするように構成したが、二本の光ファイバにより走行車線側と追越車線側を別々にカバーしてもよいし、検出精度が多少落ちるが片方の車線側のみをカバーしてもよい。また、上下方向の温度検出精度を上げるために側壁の上方側と下方側等の側壁の上下方向に複数段に光ファイバを配してもよいし、側壁に上下方向及び水平方向に光ファイバを面的に配してもよい。この場合、火災が発生している近傍で熱を検知できる確率が高くなるので、小規模火災等を早期に検知できる。
また、本実施の形態では交通流用の監視用カメラを流用したが、火災検知装置の専用のカメラを構成してもよく、この場合には煙や炎のみを撮像する特殊なカメラを適用してもよい。
また、本実施の形態では自動車用トンネルに適用したが、列車用トンネル等の他の用途のトンネルへの適用も可能である。
【００８３】
【発明の効果】
本発明に係る火災検知装置によれば、光ファイバ温度検出手段及び撮像手段の２つの検出手段により火災の現象である熱、炎、煙の状態を全て把握できるので、トンネル内の様々の状況下で様々な種類の火災を確実に検知でき、その検知精度も高い。そのため、この火災検知装置は、避難活動や消化活動に対して有益な情報を提供できる。
【００８４】
また、本発明に係る火災検知装置によれば、撮像手段としてトンネル内に設置されている監視用カメラを利用することにより、低コストでシステムを構成できるとともに、トンネル内の状況を確実に撮像できる。
【００８５】
また、本発明に係る火災検知装置によれば、避難通路用光ファイア温度検出手段により避難通路の温度分布も把握できるので、避難誘導先の安全性も検知することができる。
【００８６】
また、本発明に係る火災検知装置によれば、一本の光ファイバをトンネル内で折り返して敷設することにより自動車用トンネルの各車線の温度変化を検出できるので、火点の特定精度が向上するとともに、低コストでシステムを構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る火災検知装置の構成図である。
【図２】図１の光ファイバ温度検出センサによる温度計測の原理を説明する図である。
【図３】図２のストークス光及び反ストークス光の光強度と温度との関係を示す図である。
【図４】図１の火災検知装置による火点の特定の説明図である。
【図５】図１の火災検知装置による熱流動の把握の説明図である。
【図６】図１の火災検知装置による視界不良時の温度分布の把握の説明図である。
【図７】図１の自動車用トンネルに避難坑が併設されている場合の火災検知装置による避難坑等の温度分布の把握の説明図である。
【図８】図１の火災検知装置による煙検知の説明図である。
【図９】図１の火災検知装置における火災が発生した場合の動作を示す図である。
【図１０】図１の火災検知装置、光ファイバ温度センサ単独処理、監視用カメラ単独処理並びに従来の火災検知器による火災検知の比較図である。
【符号の説明】
１…火災検知装置、２…光ファイバ温度センサ、３…監視用カメラ、４…処理装置、５…避難通路用光ファイバ温度センサ、４０…温度計測部、４０ａ…半導体レーザ、４０ｂ…ハーフミラー、４０ｃ，４０ｄ…検出器、４０ｅ…信号処理回路、４１…画像処理部、４２…火災検知部、ＡＡ，ＢＡ…熱流動領域、ＡＭ…自動車、ＡＰ，ＢＰ…温度変化点、ＡＳ…反ストークス光、ＡＴ…自動車用トンネル、ＢＥ…後方側端部、ＢＭ…黒煙、ＢＳ…後方散乱光、ＣＡ，ＥＡ…温度上昇領域、ＣＭ…避難連絡坑、ＦＥ…前方側端部、ＦＯ…火災発生時点、ＪＦ…ジェットファン、ＩＬ…パルス光（入射光）、ＰＬ…追越車線、ＲＭ…避難坑、ＲＳ…レーリ散乱光、ＳＴ…ストークス光、ＴＬ…走行車線[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fire detection device that detects a fire in a tunnel.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In a car tunnel, a fire detector is provided in order to quickly detect a fire when it occurs. The fire detectors are installed at predetermined intervals (for example, every 25 m) on the side wall surface of the tunnel or the like, and notify a management center or the like that manages the automobile tunnel when a fire is detected. The fire detector detects, for example, radiation emitted from the fire by a light receiving element, and detects a fire when the light receiving element detects light equal to or more than a reference value. Further, the temperature is detected by a spot-type temperature sensor, and if the detected temperature is equal to or higher than a reference value, it is detected as a fire.
[0003]
Also, a fire detection device using a surveillance camera provided in an automobile tunnel has been developed (see Patent Document 1). This fire detection device captures an image of the inside of a tunnel with a monitoring camera, and detects a fire based on the image data.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-14571 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the early stage of the fire, a smoke fire that does not emit a flame may occur. Conventional fire detectors cannot detect smoke fires because they detect radiation emitted by fires.Furthermore, if the visibility of the tunnel becomes poor due to black smoke filling the tunnel, etc. The fire cannot be detected. Further, a conventional fire detection device using a surveillance camera can detect a fire in the case of sudden poor visibility, but may not be able to detect a fire in a case where the visibility gradually decreases.
[0006]
Further, the conventional fire detector cannot grasp the situation of the site such as the scale of the fire, the state of smoke, and the evacuation state of the victim in the tunnel. Further, since the conventional fire detectors are installed at predetermined intervals, the accuracy of specifying a fire point depends on the predetermined interval, and the fire point cannot be specified accurately. A jet fan for controlling the flow of smoke and air is provided in a large-scale automobile tunnel, and heat flows from a fire point in a certain direction due to the influence of the jet fan. If this heat flow is not grasped in a fire in a tunnel, evacuation guidance and digestive activities cannot be performed properly. However, with the conventional fire detector, the temperature (heat) can be detected only at a point, so that the heat flow cannot be grasped. Further, even with a conventional fire detection device using a monitoring camera, the temperature can be detected from the image data, so that the heat flow cannot be grasped.
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to provide a fire detection device capable of reliably and accurately detecting a fire that has occurred in a tunnel.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
A fire detection device according to the present invention is a fire detection device that detects a fire in a tunnel, is laid along the longitudinal direction on an inner wall of the tunnel, and detects an optical fiber temperature in the tunnel. Provided at predetermined intervals, and image processing means for imaging the inside of the tunnel, and processing means for detecting a fire in the tunnel based on temperature data from the optical fiber temperature detection means and image data from the imaging means. It is characterized by having.
[0009]
According to this fire detection device, the temperature change (heat state) can be detected over the entire lengthwise direction of the tunnel by the optical fiber temperature detection means, and the visual state (flame state, smoke state) in the tunnel can be detected by the imaging means. , The situation of the victim, etc.). In this fire detection device, a fire can be comprehensively detected from the state of heat, flame, and smoke, which are the phenomena of a fire, by the processing device, and the fire point can be specified with high accuracy.
[0010]
The predetermined interval is set in consideration of the length and shape of the tunnel, the imaging range of the imaging unit, and the like, and is set to be shorter than the imaging range of the imaging unit in the longitudinal direction of the tunnel. is there. This is because the imaging range of an arbitrary imaging unit is partially overlapped with the imaging range of an adjacent imaging unit, and a portion that is not imaged in the tunnel is eliminated. Incidentally, the predetermined interval may be a constant interval over the entire area of the tunnel, or may be an irregular interval depending on a curve of the tunnel or the like. Although the present invention basically assumes that there are a plurality of image pickup means, the present invention also includes the case where there is one image pickup means due to a short tunnel length or the like. Is 0.
[0011]
In the above fire detection device of the present invention, the imaging means may be constituted by a monitoring camera installed in a tunnel.
[0012]
According to this fire detection device, the surveillance camera that is already provided is used as the imaging means, so that the cost can be reduced, and the situation inside the tunnel can be reliably determined by the surveillance camera arranged above the tunnel. Images can be taken.
[0013]
The fire detection device of the present invention may be configured to include an evacuation passage optical fiber temperature detecting means laid along the longitudinal direction on the inner wall of the evacuation passage connected to the tunnel and detecting the temperature in the evacuation passage.
[0014]
According to this fire detection device, since the temperature change of the evacuation passage can be detected by the evacuation passage optical fiber temperature detecting means, it is also possible to grasp the safety of the evacuation destination of the victim when a fire occurs.
[0015]
In the above fire detection device of the present invention, the tunnel is an automobile tunnel, the automobile tunnel has a plurality of lanes, the optical fiber temperature detecting means is a single optical fiber, and the optical fiber is for an automobile. By turning back at the end point of the tunnel, it may be configured to be laid corresponding to each lane of a plurality of lanes.
[0016]
According to this fire detecting device, the temperature change along each lane in the automobile tunnel can be detected by the optical fiber temperature detecting means, so that not only the position in the longitudinal direction of the automobile tunnel as a fire point, but also any lane Can be specified, and the accuracy of specifying a fire point is improved. Further, in this fire detection device, since the optical fiber temperature detecting means is constituted by one optical fiber, the light emitting means and the light receiving means for light to the optical fiber temperature detecting means can be constituted by one unit, and the cost is reduced. Can be achieved.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a fire detection device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
The present invention provides an optical fiber temperature detecting means for detecting a temperature in a tunnel as a detecting means of a fire detecting device and an image of a situation in the tunnel to detect a fire based on various phenomena caused by a fire in the tunnel. And an image pickup means for detecting the image. In the fire detecting device according to the present invention, the combined use of the temperature data from the optical fiber temperature detecting means and the image data from the imaging means makes it possible to comprehensively control the fire, heat and smoke generated by the fire. As well as the situation such as the movement and scale of the fire.
[0019]
In the present embodiment, the fire detection device according to the present invention is applied to a two-lane automobile tunnel in which a monitoring camera is already provided. The fire detecting device according to the present invention includes an optical fiber temperature sensor (optical fiber temperature detecting means) and uses a monitoring camera (imaging means) to obtain temperature data from the optical fiber temperature sensor and image data from the monitoring camera. And a processing device (processing means) for detecting the fire by taking in the data. In this embodiment, the direction in which the vehicle travels in the automobile tunnel (one-way) is defined as the front side, and the opposite direction is defined as the rear side. In the present embodiment, the present invention is applied to a one-way two-lane automobile tunnel, but is applied to various forms of automobile tunnels such as a two-way automobile tunnel and a one-way or three-way automobile tunnel. It is possible.
[0020]
With reference to FIGS. 1, 5 and 7, a description will be given of the automobile tunnel AT in which the fire detection device 1 is installed. In addition, in order to make the description of the configuration of the fire detection device 1, the configuration of the automobile tunnel AT, the situation of the fire, and the like easy to understand, the automobile tunnel in FIG.
[0021]
The automobile tunnel AT is an automobile tunnel provided on a highway including a one-way traveling lane TL and an overtaking lane PL. The automobile tunnel AT is managed by a management center that manages the road conditions of the expressway, and various facilities are provided in the tunnel. In the automobile tunnel AT, surveillance cameras 3 and 3 for monitoring the flow of the automobile in the tunnel and the like are provided. In addition, the automobile tunnel AT has a jet fan JF (see FIG. 5) for controlling smoke emission and air flow in the tunnel, a fire hydrant (not shown) every several tens of meters, and a shower-shaped fire every few meters. A sprinkler (not shown) for injecting water is provided.
[0022]
Further, in the automobile tunnel AT, as shown in FIG. 7, an evacuation pit RM and an evacuation connection pit CM are provided as evacuation passages. The evacuation pit RM is a tunnel for evacuating an occupant (disaster victim) of a car in the event of a disaster such as a fire, and is provided alongside a car tunnel AT. The evacuation connection shaft CM is a tunnel that connects the automobile tunnel AT and the evacuation shaft RM. In some cases, an automobile tunnel provided in the opposite lane instead of the evacuation pit RM may be used as an evacuation tunnel. In this case, the evacuation connection tunnel CM is connected to the automobile tunnel AT and the automobile tunnel in the opposite lane. Connect. Although only one evacuation connection shaft CM is illustrated in FIG. 7, a plurality of evacuation connection shafts CM are actually provided at predetermined intervals according to the tunnel length.
[0023]
Now, the configuration of the fire detection device 1 will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a configuration diagram of the fire detection device.
[0024]
The fire detecting device 1 includes an optical fiber temperature sensor 2, monitoring cameras 3 and 3, and a processing device 4 for detecting a fire in the automobile tunnel AT. The optical fiber temperature sensor 2 and the monitoring cameras 3 and 3 are provided in the automobile tunnel AT. The monitoring cameras 3 and 3 use those which are provided in advance for monitoring traffic flow. The processing device 4 is provided outside the automobile tunnel AT. Furthermore, when the evacuation pit RM and the evacuation connection pit CM as shown in FIG. 7 are provided, the fire detection device 1 includes the evacuation passage optical fiber temperature sensor 5.
[0025]
The optical fiber temperature sensor 2 is composed of one GI quartz fiber, and uses Raman scattered light with respect to incident light to detect temperature. The optical fiber temperature sensor 2 follows from the front end FE above the side wall on the traveling lane TL side of the automobile tunnel AT to the rear end BE, and from above the side wall on the traveling lane TL side through the ceiling wall. It is laid above the side wall on the passing lane PL side and further from the rear side end BE to the front side end FE above the side wall on the passing lane PL side, and is finally connected to the temperature measuring unit 40 of the processing apparatus 4. Is done. Therefore, the optical fiber temperature sensor 2 is provided so as to be able to detect the temperature in the entire range of the overtaking lane PL and the traveling lane TL in the automobile tunnel AT with one optical fiber.
[0026]
As shown in FIG. 7, the evacuation passage optical fiber temperature sensor 5 is also made of one GI quartz fiber, and uses Raman scattered light with respect to incident light to detect the temperature. The evacuation passage optical fiber temperature sensor 5 is connected from the rear end BE above the side wall of the evacuation tunnel RM to which the evacuation connection tunnel CM is connected to one end of the evacuation connection tunnel CM above one side wall to the evacuation connection CM. From the upper end to the other end of the evacuation access pit CM, from the upper end of the other end of the evacuation access pit CM to the upper side of the other side wall through the ceiling wall, and to the other end of the evacuation access pit CM above the other side wall. From one end above the side wall of the evacuation pit CM to the front end FE above the side wall of the evacuation pit BE, and is finally connected to the temperature measuring unit 40 of the processing apparatus 4. Therefore, the evacuation passage optical fiber temperature sensor 5 is provided so as to be able to detect the temperature of the entire range of the evacuation pit BE and the evacuation connection pit CM with one fiber.
[0027]
By using an optical fiber as a temperature sensor in this way, it is possible to use the optical fiber with a small diameter, light weight, excellent workability, maintenance-free, and semi-permanently. It can also be used in places with a lot of dust and in explosion-proof environments where strong electromagnetic fields or fires cannot be used. Further, by devising a route for laying the optical fibers, the detection range and location per optical fiber can be diversified.
[0028]
The surveillance camera 3 is an ITV (Instruction Television) camera generally provided in an automobile tunnel or the like, and constantly transmits captured image data to the image processing unit 41 of the processing device 4. The monitoring camera 3 is attached to the ceiling wall of the automobile tunnel AT at a predetermined interval from the adjacent monitoring camera 3, and is connected to the image processing unit 41 of the processing device 4 via a communication cable. The predetermined interval is an interval where a part on the front side of the imaging range of the monitoring camera 3 overlaps with a part on the rear side of the imaging range of the monitoring camera 3 adjacent to the front side, and is set to, for example, 100 m, 200 m, or the like. Is done. Therefore, the monitoring camera 3 is adjusted so that the imaging direction is directed downward at the front side so that the imaging angle overlaps at least on the road surface with the imaging range of the front monitoring camera 3. The monitoring camera 3 captures not only the travel lane TL and the overtaking lane PL but also an area including the shoulder of the road as an imaging range in the width direction. Although only two surveillance cameras 3 are illustrated in FIG. 1 and the like, many surveillance cameras 3 are actually provided according to the tunnel length. The monitoring camera 3 may be an analog camera that outputs analog data as image data, or may be a digital camera that outputs digital data.
[0029]
The processing device 4 includes a temperature measurement unit 40, image processing units 41 and 41, and a fire detection unit 42. The processing device 4 may be configured such that the units 40, 41, 41, and 42 are integrally provided in the above-described management center, or only the fire detection unit 42 is provided in the management center, and the temperature measurement unit 40, the image processing unit 41, 41 may be provided near the automobile tunnel AT.
[0030]
The temperature measurement unit 40 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a diagram illustrating the principle of temperature measurement by an optical fiber temperature detection sensor. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the light intensity of the Stokes light and the anti-Stokes light of FIG. 2 and the temperature.
[0031]
The temperature measurement unit 40 includes a semiconductor laser (LD) 40a, a half mirror 40b, detectors 40c and 40d, and a signal processing circuit 40e. The semiconductor laser 40a emits laser light (pulse light) to the optical fiber temperature sensor 2 via the half mirror 40b. The half mirror 40b transmits the laser light from the semiconductor laser 40a and makes it incident on the optical fiber temperature sensor 2, and reflects the backscattered light from the optical fiber temperature sensor 2 and makes it incident on the detectors 40c and 40c.
[0032]
Here, the scattered light from the optical fiber temperature sensor 2 will be described. In the optical fiber temperature sensor 2, the pulse light IL (wavelength: λ ₀ ) Is incident, the pulse light IL is attenuated while slightly scattering at each point in the fiber, and most of the light is radiated from the end. The scattered light is light in which a part of the light is scattered in all directions due to the lattice vibration of the molecule, and part of the light returns to the incident side as backscattered light BS. In the temperature detection, the backscattered light BS is used.
[0033]
As the scattered light, Rayleigh scattered light RS (wavelength: λ ₀ ) And Raman scattered light. The Raman scattered light includes Stokes light ST (wavelength: λ _st = Λ ₀ + Δλ ′) and the anti-Stokes light AS (wavelength: λ _as = Λ ₀ -Δλ). The Stokes light ST and the anti-Stokes light AS are weak, but the intensity (brightness) of the light depends on the temperature, and the intensity of the light changes depending on the temperature of the place where scattering occurs. Therefore, the temperature of the optical fiber can be detected by measuring the intensity of the Stokes light ST and / or the intensity of the anti-Stokes light AS in the backscattered light BS. In addition, since the propagation speed of light in the optical fiber is known in advance, the round trip time from when the pulsed light IL is incident to when the Stokes light ST and the anti-Stokes light AS return is measured. You can see if the scattering occurred. Therefore, the temperature at each point in the optical fiber temperature sensor 2 can be detected.
[0034]
The detector 40c detects the Stokes light ST in the backscattered light BS, converts the intensity of the light into an electric quantity, and transmits the electric quantity to the signal processing circuit 40e. On the other hand, the detector 40d detects the anti-Stokes light AS from the backscattered light BS, converts the intensity of the light into an electric quantity, and transmits the same to the signal processing circuit 40e. Incidentally, when detecting the temperature, the temperature can be detected from either the Stokes light ST or the anti-Stokes light AS. However, the light intensity of the Stokes light ST and the anti-Stokes light AS is farther than the light returning from the vicinity of the incident end (near the front end FE on the passing lane PL side) due to the transmission loss of the optical fiber. (For example, light returning from the front end FE on the traveling lane TL side) is weaker. Therefore, as shown in FIG. 3, the light intensity of both the Stokes light ST and the anti-Stokes light AS decreases as the distance between the optical fibers increases. However, the light intensity of the Stokes light ST and the anti-Stokes light AS increase or decrease at the same timing in accordance with a temperature change (heating or cooling) of the optical fiber. Therefore, the temperature measurement unit 40 detects both the Stokes light ST and the anti-Stokes light AS, and obtains the intensity ratio between the Stokes light ST and the anti-Stokes light AS (see FIG. 3), thereby performing more stable temperature measurement. Is going.
[0035]
The signal processing circuit 40e continuously takes in the light intensity (electrical amount) of the Stokes light ST from the detector 40c and the light intensity (electrical amount) of the anti-Stokes light AS from the detector 40d and calculates the intensity ratio. Further, the temperature is calculated from the intensity ratio which is a temperature function. In the signal processing circuit 40e, the emission time of the pulse light from the semiconductor laser 40a and the detection time of the Stokes light ST by the detector 40c and the detection time of the anti-Stokes light AS by the detector 40d are monitored. The round trip time of the Stokes light AS is calculated, and further, the fiber distance from the incident end of the optical fiber temperature sensor 2 is calculated. Then, the signal processing circuit 40e associates the calculated temperature with the calculated fiber distance and generates temperature data for the fiber distance.
[0036]
As described above, the temperature measuring unit 40 uses the optical fiber itself as a sensor to measure a continuous temperature distribution along the optical fiber in real time. Then, the temperature measurement unit 40 transmits the detected temperature with respect to the fiber distance of the optical fiber temperature sensor 2 to the fire detection unit 42 every several seconds to several tens of seconds. The temperature detection distance can be up to about several tens km, the temperature sampling interval can be several tens cm to several meters (for example, 1 m), and the detection temperature range can be minus several hundred degrees Celsius to several hundred degrees Celsius. is there.
[0037]
When the evacuation communication optical fiber temperature sensor 5 is provided (see FIG. 7), a temperature measurement unit similar to the temperature measurement unit 40 is separately provided.
[0038]
The image processing unit 41 performs image processing such as background subtraction processing and time difference processing on image data transmitted from the monitoring camera 3. Then, the image processing unit 41 transmits the image data subjected to the various types of image processing to the fire detection unit 42 at regular intervals. Incidentally, when the image data is analog data, the image processing unit 41 converts the analog data into digital data and then performs the above processing. The image processing unit 41 does not need to be separately prepared for the fire detection device 1 when the image processing unit provided for monitoring traffic flow can be used.
[0039]
The fire detection unit 42 is configured on a computer such as a personal computer by operating dedicated software on the computer. Therefore, this computer is connected to the temperature measuring section 40 and the image processing sections 41, 41 by a communication cable, and the fire detecting section 42 performs temperature data with respect to the fiber distance and various image processing for each monitoring camera 3 by the computer. The input image data is input. Then, the fire detection unit 42 performs a fire detection based on heat based on temperature data with respect to the fiber distance, and performs a fire detection based on flame and smoke based on the image data. At this time, the fire detection unit 42 performs detection using a combination of temperature data and image data to specify a fire point that can be detected by both data, in order to improve detection accuracy. Further, the fire detection unit 42 also supports evacuation activities such as instructions for an evacuation guideway and supports digestion activities such as a sprinkler operation command, based on various information regarding the detected fire.
[0040]
The main processing performed by the fire detection unit 42 will be described. The fire detection unit 42 mainly uses temperature data with respect to the fiber distance for processing such as grasping the heat flow after a fire, grasping the temperature distribution when visibility is poor, and grasping the temperature distribution in the evacuation passage, and detecting the flame. Image data is mainly used for processing such as detection of smoke and grasp of the situation of a fire spot, and temperature data and image data are used for specific processing of a fire point.
[0041]
With reference to FIG. 4, identification of a fire point in the fire detection unit 42 will be described. FIG. 4 is an explanatory diagram for specifying a fire point by the fire detection device of FIG.
[0042]
The fire detection unit 42 monitors a temperature change between each point in the automobile tunnel AT based on the temperature data with respect to the fiber distance by the optical fiber temperature sensor 2, and a predetermined temperature (for example, several degrees Celsius to several tens degrees Celsius) from another point. The point at which the temperature has risen or the point at which the temperature has risen at a rate of change equal to or higher than the predetermined temperature change rate is determined to be a fire point. At the fire point, the temperature rises on both the overtaking lane PL and the traveling lane TL, but it is expected that the degree of temperature rise will be greater on the lane side where the fire has occurred. Therefore, the fire detection unit 42 determines whether the degree of the temperature rise is large on the traveling lane TL side or large on the passing lane PL side, and also specifies the lane where the fire has occurred. FIG. 4 shows a case where a fire has occurred from the vehicle AM in the middle of the traveling lane TL of the vehicle tunnel AT. In this case, in the temperature detection by the optical fiber temperature sensor 2, the temperature is extremely high in the middle between the fiber end point (front end FE of the traveling lane TL) and the fiber turning point (rear end BE) compared to other points. And a temperature change point BP lower than the temperature change point AP in the middle between the fiber turning point and the fiber incident end point (the front end FE of the passing lane PL). Based on the temperature data, the fire detection unit 42 specifies that there is a fire point on the traveling lane TL side in the middle of the automobile tunnel AT. At this time, the position accuracy in the longitudinal direction in the automobile tunnel AT is the accuracy of the sampling interval described above, and the position is specified in units of 1 m, for example.
[0043]
In the above-described specification of the fire point based on the temperature (heat), the fire point of most fires can be specified. However, in the case of low-temperature fires such as smoke fires without flames and small-scale fires with a small temperature rise, if the fire point cannot be identified early because the temperature does not exceed the predetermined temperature and the threshold of the predetermined temperature change rate. There is.
[0044]
Therefore, the fire detection unit 42 detects the flame and the smoke based on the image data from each monitoring camera 3, and determines that a fire has occurred when the flame is detected or when the smoke is detected. Identify the fire point. In this case, since the fire point is specified based on the two-dimensional image, if the fire is at a high height (for example, if a fire occurs on the second floor of a two-story bus), There is a case where a point (a point on the front side of the automobile tunnel AT) in the depth direction of the image from the point where the fire has occurred is identified as a fire point. In addition, when the automobile tunnel AT is a wall surface made of a mirror surface or the like, the flame reflected on the wall surface may be determined to be a fire. Therefore, when the fire detection unit 42 detects a fire by flame or smoke, and when the temperature change at each point does not exceed the predetermined temperature or the threshold of the predetermined temperature change rate, the fire detected by the flame or smoke occurs. A point where the temperature change of each point changes most in the vicinity of the point where the temperature changes is specified as a fire point.
[0045]
As described above, the fire detection device 1 can specify the fire points of various types of fires such as a normal fire, a smoke fire (low-temperature fire), and a small-scale fire with high accuracy. Further, in the fire detection device 1, since the optical fiber temperature sensors 2 are laid on both sides of the passing lane PL and the traveling lane TK, there is a high probability that the temperature can be detected near the fire point, and the fire detection tends to be delayed. In some stages of a small fire, the fire may be identified by heat. Note that, as described above, the fire detection device 1 can detect a low-temperature fire, a small-scale fire, and a fire at a position away from the optical fiber temperature sensor 2 in the height direction based on the image data. The predetermined temperature or the predetermined temperature change rate may be set to a relatively high value so that the ignition point can be reliably specified.
[0046]
With reference to FIG. 5, grasping of the heat flow in the fire detection unit 42 will be described. FIG. 5 is an explanatory diagram of grasping of heat flow by the fire detection device of FIG.
[0047]
As described above, the jet fan JF is provided in the automobile tunnel AT. Therefore, when a fire occurs, heat due to the fire flows in one direction due to the influence of the jet fan JF or the like. Knowing this heat flow is important for evacuation guidance of the victims and for ensuring safety during digestive and rescue activities.
[0048]
Therefore, the fire detection unit 42 monitors the temperature of each point in the automobile tunnel AT based on the temperature data with respect to the fiber distance by the optical fiber temperature sensor 2, and determines a predetermined temperature (for example, several degrees Celsius to several tens degrees Celsius) from another point. The heat flow area (fire scale) where the temperature is rising is detected. Further, the fire detection unit 42 monitors a change in the heat flow area with the passage of time, and also detects a direction in which the heat flow area extends (fire movement) and the like. Then, when detecting the heat flow area, the fire detection unit 42 determines from where the victim should evacuate in consideration of the position of the evacuation connection tunnel CM (see FIG. 7) and the entrance and exit of the automobile tunnel AT. At the same time, determine where the fire brigade members should start their digestive and rescue activities. Further, the fire detection unit 42 performs sprinkler control, ventilation control, lighting control, and the like based on the heat flow region. FIG. 5 shows a case where a fire has occurred from the vehicle AM in the middle of the traveling lane TL of the vehicle tunnel AT and a case where the jet fan JF is blowing wind toward the front side. In this case, in the temperature detection by the optical fiber temperature sensor 2, the temperature is extremely high in the middle between the fiber end point (the front end FE of the traveling lane TL) and the fiber turning point (the rear end BE) compared to other points. A heat flow area BA having a lower temperature than the heat flow area AA is provided between the fiber turning point and the fiber incident end point (the front end FE of the passing lane PL). As can be seen from FIG. 5, heat is flowing forward from the fire point in both the heat-fluid region AA and the heat-fluid region BA. In this case, depending on the location of the victim in the tunnel, it is necessary to evacuate the victim to the rear of the car tunnel AT, and it is better for firefighters to perform digestive activities from the rear of the car tunnel AT. Also, the operation of the sprinkler needs to operate not only in the heat flow region but also in the front side thereof. The fire detection unit 42 also makes such a determination.
[0049]
As described above, the fire detection device 1 can accurately grasp the scale and movement of the fire by detecting the heat flow region, and can secure safety when performing an evacuation activity or a fire fighting activity.
[0050]
With reference to FIG. 6, grasping of the temperature distribution at the time of poor visibility in the fire detection unit 42 will be described. FIG. 6 is an explanatory diagram of grasping the temperature distribution at the time of poor visibility by the fire detection device of FIG. 1.
[0051]
When a fire occurs, black smoke or the like is generated depending on a burning substance, and the black smoke spreads in the tunnel due to the influence of the jet fan JF or the like, and may cause poor visibility. In such a case, it is difficult to detect a fire based on the image data of the monitoring camera 3. Incidentally, factors causing poor visibility include failure of lighting equipment in the tunnel, in addition to black smoke and the like.
[0052]
However, as described above, the fire detection detection unit 42 detects a temperature change and a heat flow area at each point in the automobile tunnel AT based on the temperature data with respect to the fiber distance by the optical fiber temperature sensor 2. Know the temperature distribution. Therefore, the fire detection unit 42 can perform fire detection even in a situation where it is difficult for the monitoring cameras 3 and 3 to detect a fire. FIG. 6 shows a case where a black smoke BM (dots in the figure) is generated by a fire in the automobile AM in the middle of the traveling lane TL of the automobile tunnel AT, and the black smoke BM is filled in the tunnel. Is shown. In this case, in the temperature detection by the optical fiber temperature sensor 2, regardless of the black smoke BM, another fiber is located between the fiber end point (the front end FE of the traveling lane TL) and the fiber turning point (the rear end BE). A heat flow region AA having a very high temperature as compared with the point is shown, and a heat flow region BA having a lower temperature than the heat flow region AA is provided between the fiber turning point and the fiber incident end point (the front end FE of the passing lane PL). Show.
[0053]
As described above, in the fire detection device 1, even when visibility is poor, the temperature in the tunnel can be detected by the optical fiber temperature sensor 2, so that the scale and movement of the fire can be accurately grasped, and evacuation and extinguishing activities can be performed. Safety during the operation can be ensured.
[0054]
With reference to FIG. 7, a description will be given of how the fire detection unit 42 grasps the temperature distribution in the evacuation pit RM and the evacuation connection pit CM when the evacuation pit CM is provided. FIG. 7 is an explanatory diagram of grasping the temperature distribution of the evacuation pit and the like by the fire detection device when the evacuation pit is provided in the automobile tunnel of FIG. 1.
[0055]
As described above, the car tunnel AT is provided with the evacuation pit RM for evacuation in the event of a disaster, and is connected to the evacuation connection pit CM. When a fire occurs, a fire may occur in the evacuation pit RM, or heat generated by the fire in the automobile tunnel AT may flow, which may not be suitable for evacuation. In addition, fire heat may flow to the evacuation connection shaft CM. When evacuating, it is necessary to identify which evacuation connection pit CM (only one evacuation connection pit is shown in FIG. 7, but there are actually many).
[0056]
Therefore, the fire detection unit 42 detects the temperature change and the heat flow at each point in the evacuation pit RM and the evacuation connection pit CM based on the temperature data with respect to the fiber distance by the evacuation passage optical fiber temperature sensor 5. And the temperature distribution in the evacuation connection shaft CM is grasped. Then, the fire detection unit 42 determines whether or not the temperature is such that evacuation is possible over the entire area of the evacuation pit RM. If it is determined that the temperature has risen to a temperature at which evacuation is impossible, use of the evacuation pit RM is prohibited or Limit the range of use. In addition, the fire detection unit 42 determines whether or not the heat due to the fire is flowing in all the evacuation connection pits CM, and determines the evacuation connection pit CM with the heat flow and the evacuation connection pit CM without the heat flow. Identify.
[0057]
As described above, since the fire detection device 1 also knows the temperature distribution of the evacuation pit RM and the evacuation connection pit CM, the safety of the evacuation destination of the victim can be ensured.
[0058]
The detection of the flame in the fire detection unit 42 will be described. The fire detection unit 42 extracts an image showing the characteristics of the flame from the image data (image processed) by the monitoring camera 3 and analyzes the fluctuation of the extracted image (the image having a high probability of being a flame). When the frequency characteristic of the fluctuation matches the frequency characteristic of the actual fluctuation of the flame obtained by an experiment or the like, the fire detection unit 42 detects a fire, and extracts the image in the position in the automobile tunnel AT where the image is extracted. To identify. When an image having a high probability of being a flame is extracted, the characteristics of the flame include, for example, the gradation characteristics and the luminance characteristics of the three primary colors of the flame.
[0059]
As described above, the fire detection device 1 also detects the flame as one of the phenomena when a fire occurs, so that the detection accuracy of the fire is improved.
[0060]
The smoke detection in the fire detection unit 42 will be described with reference to FIG. FIG. 8 is an explanatory diagram of smoke detection by the fire detection device of FIG.
[0061]
The fire detection unit 42 divides the image data (image processed) by the monitoring camera 3 into small sections, and derives a VI [Visibility Instrument] value (fume transmittance) for each small section. This small section is a section that can specify a point where a fire has occurred. Then, the fire detection unit 42 monitors the change in the VI value for each small section, and when the VI value for each small section falls below the predetermined VI value and above the predetermined VI value decrease rate, the fire detection unit 42 generates smoke due to the fire. The location of the fire in the automobile tunnel AT is specified from the determined small section. The predetermined VI value and the predetermined VI value decrease rate are values that can be predicted to be lowered by smoke from a fire, and are set by experiments and the like. FIG. 8 shows a graph of the time change of the VI value (%) in a certain small section. In the example illustrated in FIG. 8, the FO that has started to rapidly decrease the VI value is at the time of a fire, and the smoke concentration rapidly increases from the FO at the time of the fire, and the VI value is reduced to 20% in about one minute. It has dropped to. The fire detection unit 42 detects smoke during this one minute, and determines from this smoke that a fire has occurred.
[0062]
As described above, since the fire detection device 1 detects smoke as one of the phenomena when a fire occurs, it is possible to detect a low-temperature smoke fire without generating a flame, and the fire detection accuracy. Is improved.
[0063]
A description will be given of how the fire detection unit 42 grasps the situation of the fire spot. When a fire is detected, the fire detection unit 42 extracts the monitoring camera 3 that is capturing an image of the fire spot, and displays the image of the monitoring camera 3 on a monitor (not shown) in the management center. record. In this way, the fire detection unit 42 provides the fire detection device 1 with visual information on the fire site by quickly displaying an image of the fire site, providing useful information for evacuation and digestion activities. Become. In the management center, the situation of the site such as the number of victims and the scale of the fire can be instantaneously grasped from the image, so that appropriate instructions can be given to firefighters and the like who are involved in evacuation and digestion activities.
[0064]
As described above, the fire detection device 1 uses two types of detection data, temperature data and image data, to grasp the state of the fire from three viewpoints, that is, heat, flame, and smoke, which are phenomena at the time of fire occurrence. It can detect various types of fires and fires in various situations. Therefore, in the fire detection device 1, the detection of a fire by the conventional processing of a fire detector or an optical fiber temperature sensor alone compared to the detection of a fire by the monitoring camera alone, compared with the detection of a fire by these means. It can be detected, and the accuracy of specifying the fire point is high.
[0065]
Next, the operation of the fire detection device 1 when a fire occurs will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a diagram illustrating an operation of the fire detection device of FIG. 1 when a fire occurs.
[0066]
When a fire occurs, the fire detection device 1 detects a fire based on heat based on temperature data from the optical fiber temperature sensor 2 and detects a fire based on smoke and flame based on image data from the monitoring camera 3. . At this time, even if one of the temperature data by the optical fiber temperature sensor 2 and the image data by the monitoring camera 3 cannot be detected, the fire detection device 1 reliably detects the fire with the other data.
[0067]
Subsequently, the fire detecting device 1 specifies a fire point based on heat based on temperature data from the optical fiber temperature sensor 2 and specifies a fire point based on smoke and flame based on image data from the monitoring camera 3. . At this time, in order to improve the accuracy of specifying the fire point, the fire detection device 1 also specifies the fire point using both data.
[0068]
When the fire point is specified, the fire detection device 1 controls the sprinkler in the vicinity of the fire point to start the digestive activity, and starts the ventilation control to discharge as much smoke as possible. Further, the fire detecting device 1 transmits information on a fire point and the like to a related organization such as a firefighting facility. Further, the fire detection device 1 performs lighting control to turn on the lighting at the evacuation guidance destination such as the evacuation connection tunnel CM and the evacuation tunnel RM.
[0069]
In addition, the fire detection device 1 monitors the flow of heat due to the fire based on the heat based on the heat based on the temperature data from the optical fiber temperature sensor 2 and also monitors the temperature distribution. And grasp the movement. In addition, the fire detection device 1 displays a video of the situation of the fire spot from the identified fire point and records the situation of the spot.
[0070]
After grasping the scale and movement of the fire, and the situation at the site, the process moves to full-scale evacuation and digestion activities. The fire detection device 1 determines the evacuation guidance route for the victims, and digests and rescues the scene situation video. Provide the information needed for the activity. In the fire detection device 1, ventilation control and lighting control are continuously performed according to the scale and movement of the fire.
[0071]
Until the extinguishing of the fire and the evacuation of the victims are completed, the fire detection device 1 provides information useful for performing quick and accurate evacuation and extinguishing activities and various facilities in the automobile tunnel AT. Control. Eventually, when the digestion and evacuation are completed, the fire detection device 1 returns to the normal operation state.
[0072]
Finally, referring to FIGS. 1 and 10, in order to clarify the effect of the fire detection device 1, the fire detection by the fire detection device 1 is performed by using the optical fiber temperature sensor 2 alone and the fire detection and monitoring camera 3. Compare fire detection by single processing and fire detection by conventional fire detector. FIG. 10 is a comparison diagram of the fire detection device, the optical fiber temperature sensor independent processing, the monitoring camera independent processing, and the fire detection by the conventional fire detector of FIG.
[0073]
Compare normal fire detection. Normal fire detection can be detected by the optical fiber temperature sensor 2 alone, the monitoring camera 3 alone, the fire detector 1, and all of the conventional fire detectors.
[0074]
Compare the detection of small fires. In the processing of the optical fiber temperature sensor 2 alone, the temperature rise is small in a small-scale fire, and if the fire point is far from the sensor, the detection of the fire may be delayed. However, even a small-scale fire generates flame or smoke, so that the monitoring camera 3 alone and the fire detection device 1 can detect the fire quickly. Also, a conventional fire detector can detect the fire.
[0075]
Compare the detection of shielding fire. In the surveillance camera 3 processing alone, if a fire is blocked by something, the fire cannot be imaged and cannot be detected. In addition, the conventional fire detector may not be able to detect if the radiated light of the fire is blocked by something. However, even if a fire is shielded by something, the heat is transmitted, and therefore, the optical fiber temperature sensor 2 alone and the fire detection device 1 can detect the fire.
[0076]
A comparison is made of the thermal fluid grasp. In the processing of the monitoring camera 3 alone, the heat of the fire cannot be detected and cannot be grasped. The conventional fire detector does not detect the heat of the fire, so it cannot be grasped. However, since the optical fiber temperature sensor 2 can continuously detect heat, the optical fiber temperature sensor 2 alone processing and the fire detection device 1 can grasp the heat.
[0077]
Compare fire detection when visibility is poor. In the monitoring camera 3 alone processing, if the view is blocked by black smoke or the like, the fire itself can be imaged, so that the fire cannot be detected. With a conventional fire detector, if the field of view is obstructed by black smoke or the like, the emitted light of the fire does not reach the fire detector, so that the fire cannot be detected. However, since the optical fiber temperature sensor 2 can continuously detect heat even when visibility is poor, the optical fiber temperature sensor 2 alone processing and the fire detection device 1 can grasp the heat.
[0078]
Compare for fire point accuracy. As described above, in the monitoring camera 3 alone process, the specified fire point may deviate from the actual fire point. Further, in the conventional fire detector, since the position of the specified fire spot depends on the installation interval, the accuracy decreases as the installation interval becomes longer. However, since the optical fiber temperature sensor 2 can continuously detect the longitudinal direction in the automobile tunnel AT, the accuracy of the fire point is good in the processing of the optical fiber temperature sensor 2 alone. However, in the case of a low-temperature smoke fire or small-scale fire, the fire itself may not be detected by the optical fiber temperature sensor 2 alone processing. In the case of a low-temperature smoke fire or small-scale fire, the fire detection device 1 can identify a fire point by processing with the monitoring camera 3, and otherwise detect the fire point with high accuracy by processing with the optical fiber temperature sensor 2. Because it can be identified, the accuracy of the identification of the fire point is very good.
[0079]
Compare for smoke detection. The smoke from the fire cannot be detected by the optical fiber temperature sensor 2 alone or the conventional fire detector. However, since the monitoring camera 3 can capture smoke, the monitoring camera 3 alone and the fire detection device 1 can detect smoke.
[0080]
Compare on-site situation understanding. With the single processing of the optical fiber temperature sensor 2 and the conventional fire detector, the situation of the site cannot be imaged, so that the site situation cannot be grasped. However, since the monitoring camera 3 can capture an image of the site situation, the monitoring camera 3 alone processing and the fire detection device 1 can grasp the site situation.
[0081]
As described above, since the fire detection device 1 is a system in which the processing by the optical fiber temperature sensor 2 and the processing by the monitoring camera 3 are combined, a fire can be detected from heat, flame, and smoke. It is possible to detect various types of fires such as scale fires and smoke fires, and also to detect fires in various situations such as when visibility is poor or when the fire is blocked. That is, the fire detection device 1 uses the optical fiber temperature sensor 2 and the monitoring camera 3 which are the optimal combination as the detection means, so that the monitoring camera 3 detects a fire that cannot be detected by the processing by the optical fiber temperature sensor 2. A fire that cannot be detected by the monitoring camera 3 but can be reliably detected by the processing can be reliably detected by the processing by the optical fiber temperature sensor 2. Furthermore, since the fire detection device 1 has a high accuracy in specifying a fire point and can grasp the scale and movement of a fire, it can provide useful information for evacuation guidance and fire-extinguishing activities of a victim. In addition, since the fire detection device 1 grasps the temperature distribution in the evacuation pit RM and the evacuation contact CM and provides the situation of the fire scene with the video, it is possible to secure safety during evacuation and extinguishing.
[0082]
As described above, the embodiments according to the present invention have been described, but the present invention is not limited to the above embodiments, but may be embodied in various forms.
For example, in the present embodiment, the optical fiber temperature sensor is formed of one optical fiber, and the single optical fiber is configured to cover the entire range of the traveling lane side and the overtaking lane side in the automobile tunnel. However, the traveling lane side and the passing lane side may be separately covered by two optical fibers, or only one lane side may be covered although the detection accuracy is slightly lowered. Further, in order to increase the accuracy of temperature detection in the vertical direction, optical fibers may be arranged in a plurality of stages in the vertical direction of the side wall such as the upper side and the lower side of the side wall, or the optical fibers may be arranged in the vertical direction and the horizontal direction on the side wall. They may be arranged in a plane. In this case, the probability that heat can be detected in the vicinity of the occurrence of a fire increases, so that a small-scale fire or the like can be detected early.
Further, in this embodiment, a monitoring camera for traffic flow is used, but a dedicated camera for a fire detection device may be configured. In this case, a special camera that captures only smoke or flame is applied. Is also good.
Further, in the present embodiment, the present invention is applied to a tunnel for an automobile, but the present invention is also applicable to a tunnel for other uses such as a train tunnel.
[0083]
【The invention's effect】
According to the fire detection device according to the present invention, all of the states of heat, flame, and smoke, which are fire phenomena, can be grasped by the two detection means of the optical fiber temperature detection means and the imaging means. Can reliably detect various types of fires, and its detection accuracy is high. Therefore, this fire detection device can provide useful information for evacuation activities and digestive activities.
[0084]
Further, according to the fire detection device of the present invention, by using the monitoring camera installed in the tunnel as the imaging means, the system can be configured at low cost and the situation in the tunnel can be reliably imaged. .
[0085]
Further, according to the fire detection device of the present invention, since the temperature distribution of the evacuation passage can be grasped by the evacuation passage optical fire temperature detection means, the safety of the evacuation guidance destination can also be detected.
[0086]
Further, according to the fire detection device according to the present invention, the temperature change of each lane of the automobile tunnel can be detected by folding and laying one optical fiber in the tunnel, so that the accuracy of specifying the fire point is improved. In addition, the system can be configured at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a fire detection device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating the principle of temperature measurement by the optical fiber temperature detection sensor of FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between the light intensity of Stokes light and anti-Stokes light in FIG. 2 and temperature.
FIG. 4 is a diagram illustrating a specific example of a fire point by the fire detection device of FIG. 1;
FIG. 5 is an explanatory diagram of grasping heat flow by the fire detection device of FIG. 1;
FIG. 6 is an explanatory diagram of grasping of a temperature distribution at the time of poor visibility by the fire detection device of FIG. 1;
FIG. 7 is an explanatory diagram of grasping a temperature distribution of an evacuation pit and the like by a fire detection device when an evacuation pit is provided in the automobile tunnel of FIG.
FIG. 8 is an explanatory diagram of smoke detection by the fire detection device of FIG. 1;
FIG. 9 is a diagram illustrating an operation of the fire detection device of FIG. 1 when a fire occurs.
FIG. 10 is a comparison diagram of the fire detection device of FIG. 1, the optical fiber temperature sensor independent processing, the monitoring camera independent processing, and fire detection by a conventional fire detector.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fire detection device, 2 ... Optical fiber temperature sensor, 3 ... Monitoring camera, 4 ... Processing device, 5 ... Evacuation passage optical fiber temperature sensor, 40 ... Temperature measurement unit, 40a ... Semiconductor laser, 40b ... Half mirror, 40c, 40d: detector, 40e: signal processing circuit, 41: image processing unit, 42: fire detection unit, AA, BA: heat flow area, AM: automobile, AP, BP: temperature change point, AS: anti-Stokes light , AT: car tunnel, BE: rear end, BM: black smoke, BS: back scattered light, CA, EA: temperature rise area, CM: evacuation contact, FE: front end, FO: fire Time point, JF: Jet fan, IL: Pulse light (incident light), PL: Overtaking lane, RM: Evacuation pit, RS: Rayleigh scattered light, ST: Stokes light, TL: Traveling lane

Claims

A fire detection device for detecting a fire in a tunnel,
Optical fiber temperature detecting means laid along the longitudinal direction on the inner wall of the tunnel and detecting the temperature in the tunnel,
Imaging means provided at predetermined intervals in the tunnel, for imaging the inside of the tunnel,
A fire detecting apparatus comprising: a processing unit that detects a fire in the tunnel based on temperature data from the optical fiber temperature detecting unit and image data from the imaging unit.

2. The fire detecting device according to claim 1, wherein the imaging unit is a monitoring camera installed in the tunnel.

The fire according to claim 1 or 2, further comprising an evacuation passage optical fiber temperature detecting means laid along the longitudinal direction on an inner wall of the evacuation passage connected to the tunnel, and detecting a temperature in the evacuation passage. Detection device.

The tunnel is a car tunnel, and there are a plurality of lanes in the car tunnel;
The optical fiber temperature detecting means is composed of one optical fiber, and the optical fiber is laid at the end point of the automobile tunnel so as to correspond to each of the plurality of lanes. Item 4. The fire detection device according to any one of Items 1 to 3.