JP2009080679A - 火災検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単かつ低コストで広い範囲内における火災の発生を検知することのできる火災検知装置を提供する。
【解決手段】炎から放出される赤外線を取得する赤外線取得部２と、当該赤外線取得部２によって取得された赤外線に基づいて火災の発生を検知する火災検知部と、当該火災検知部によって火災発生が検知されたことを報知する報知出力部５とを備えてなる火災検知装置１において、前記赤外線取得部２によって取得可能な赤外線検知領域の範囲内に、当該赤外線検知領域の死角に向けた反射体３を設けるようにする。また、反射体３によって映し出される特定の物体の大きさに対応して赤外線の量を増大して火災の発生を検知する。
【選択図】図１

Description

本発明は、火災の発生を検知することのできる火災検知装置に関するものであり、より詳しくは、炎から出力される赤外線を取得することによって火災を検知することのできる火災検知装置に関するものである。

従来より、火災報知器として、検知器周辺の温度を検知するものや、煙を検知するもの、遠方で発生した炎を検知するものなど多数のものが存在している。このうち、温度を検知して報知するものとしては、周囲の温度上昇に対応して空気を膨張させ、内部に設けられた接点を閉じる作動式スポット検知器や、また、一定の温度に達したときに接点を閉じる定温式スポット型検知器などが存在する。また、煙を検知するものとしては、発光体と受光体との間の煙によって光を遮断した場合に反応する光電式検知器が存在し、また、炎を検知するものとしては、炎に含まれる赤外線を検知し、この赤外線の変化が一定量以上になった場合に反応する赤外線火災検知装置などが存在する。ところで、上述の熱や煙を検知する火災検知装置では、コスト的に安価に構成することができるものの、限られた範囲内でしか火災を検知することができず、その領域の範囲外で炎が発生した場合には、火災の検知が遅れてしまうといった問題がある。このため、広い範囲内で火災を検知する場合には、カメラや赤外線検知素子によって赤外線を検知する火災検知装置が多く用いられるようになっている。また、近年では、このような赤外線などを用いた火災検知装置に関して数多くの技術的な提案がなされており（特許文献１〜特許文献３など）、また、商品としても数多くのものが販売されている。
特開平０５−１５９１７５号公報 特開平０５−２２５４６８号公報 特開平１１−１２０４５８号公報

しかしながら、このような赤外線を検知する方式の火災検知装置では、広い範囲内での火災を検知することができるものの、コスト的に高価なものとなってしまうという問題がある。また、カメラや赤外線検知素子を使って離れた位置の熱源を検知する場合、図７に示すように、カメラの背面部分に死角８３を生じ、その部分での火災を検知することができない。かかる問題を解決するために、図８に示すように、対向する位置にカメラなどを設ければよいが、このように複数の火災検知装置を設けた場合は、コストが非常に高くなってしまうばかりでなく、火災検知装置を設置するためのスペースも制限されてしまうといった問題を有する。

そこで、本発明は、簡単かつ低コストで広い範囲内における火災の発生を検知することのできる火災検知装置を提供できるようにすることを目的とする。

すなわち、本発明は上記課題を解決するために、災から放出される赤外線を取得する赤外線取得部と、当該赤外線取得部によって取得された赤外線に基づいて火災の発生を検知する火災検知部と、当該火災検知部によって火災発生が検知されたことを報知する報知出力部とを備えてなる火災検知装置において、前記赤外線取得部によって取得可能な赤外線検知領域の範囲内に、当該赤外線検知領域の死角に向けた反射体を設けるようにしたものである。

このようにすれば、一つの赤外線検知部を設けるだけで、死角をなくした状態で火災を検知することができ、低コストで広い範囲内で火災を検知することができる。また、例えば、ＡＣ電源が設けられている近くに火災検知装置を設け、これに対向する天井や壁面などに反射体を設けることで室内全域の火災を検知することができ、電源コードなどを伸ばしたり、あるいは、新たにＡＣ電源のコンセントを増設したりする必要がなくなる。

そして、このような発明において、好ましくは、反射体を凸面鏡で構成する。

このようにすれば、より一つの反射体によって広範な領域の火災を検知することができるようになる。

また、赤外線検知領域から直接取得された赤外線に基づいて火災の発生を検知する第一の火災検知部と、前記反射体からの反射によって取得された赤外線に基づいて火災の発生を検知する第二の火災検知部を設けるようにする。

このようにすれば、第一の火災検知部で検知される火災のアルゴリズムや閾値と、第二の火災検知部で検知される火災のアルゴリズムや閾値などを変えて火災を検知することができるため、例えば、反射体によって小さく映し出された大きな炎と、直接映し出された小さな炎とを区別して正確に火災を検知することができるようになる。

そして、このように第一の火災検知部と第二の火災検知部を設ける場合、反射体から取得した赤外線の量を増大させて火災の発生を検知する。

具体的には、反射体によって映し出される特定の物体の大きさに対応して赤外線の量を増大して火災の発生を検知する。

このようにすれば、反射体に映し出された炎の大きさを推測して火災を検知することができるため、精度よく火災を検知することができるようになる。

本発明では、災から放出される赤外線を取得する赤外線取得部と、当該赤外線取得部によって取得された赤外線に基づいて火災の発生を検知する火災検知部と、当該火災検知部によって火災発生が検知されたことを報知する報知出力部とを備えてなる火災検知装置において、前記赤外線取得部によって取得可能な赤外線検知領域の範囲内に、当該赤外線検知領域の死角に向けた反射体を設けるようにしたので、一つの赤外線検知部だけで、死角をなくして火災を検知することができ、低コストで広い範囲内の火災を検知することができるようになる。また、例えば、ＡＣ電源が設けられている近くに火災検知装置を設け、これに対向する天井や壁面などに反射体を設けることで室内全域の火災を検知することができ、電源コードなどを伸ばしたり、あるいは、新たにＡＣ電源のコンセントを増設したりする必要がなくなる。

以下、本発明の一実施の形態における火災検知装置１について説明する。図１は、本実施の形態における火災検知装置１の使用例を示したものであり、図２は、その機能を示すブロック図を示したものである。

この実施の形態における火災検知装置１は、火災が発生した際に炎から発生する赤外線を取得する赤外線取得部２と、当該赤外線取得部２における直接検知領域８１内に設けられる反射体３と、前記直接検知領域８１から直接取得された赤外線および前記反射体３から取得された赤外線に基づいて火災の発生を検知する第一の火災検知部４ａおよび第二の火災検知部４ｂと（図２参照）、当該第一の火災検知部４ａと第二の火災検知部４ｂによる検知結果に基づいて火災の発生を出力する報知出力部５などを備えてなるもので、反射体３によって検知領域の死角をなくして火災を検知できるようにしたものである。以下、本実施の形態における火災検知装置１について詳細に説明する。

まず、赤外線取得部２は、カメラを有する赤外線サーモグラフィー（ＴＶＳ）などによって構成されるもので、ハウジング内に赤外線検知素子を設け、主に赤外線よりも波長の長い領域の電磁波を取得する。一般的に、この赤外線サーモグラフィーは、赤外線検知素子を並べて構成され、通常のカメラと同様に一定の視野角内の赤外線画像を取得し、その取得された画像を一定の波長幅毎に色分けして、例えば、高温の領域に近づくほど赤い色で表示できるようにする。この赤外線取得部２は、好ましくは、ＡＣ電源のコンセントが設けられている近くや、電源コードが延びる範囲内に設けられ、視野角の中心を火災の発生しやすい場所に向けて設置される。なお、この赤外線取得部２は、赤外線サーモグラフィーだけでなく、カメラを有さない赤外線検知素子などであってもよく、また、一定範囲内あるいは複数の定点からの赤外線を取得できるようなものであれば、どのようなものであってもよい。

一方、反射体３は、凸面鏡などによって構成されるもので、赤外線取得部２における検知領域内に設置される。この反射体３は、赤外線取得部２における検知領域の死角の方向に向けて設けられ、例えば、赤外線取得部２に向かった方向や障害物で遮断された領域に向けて取り付けられる。なお、この反射体３は壁面などに直接固定して取り付けるようにしてもよく、あるいは、ユニバーサルジョイントなどを介して自由に角度を設定できるようにしてもよい。

このように赤外線取得部２によって取得された光は、画像処理部によって波長に応じた電気信号に変換され、増幅処理やＡ／Ｄ変換処理などが行われた後、第一の火災検知部４ａと第二の火災検知部４ｂに出力される。

このうち、第一の火災検知部４ａでは、赤外線取得部２から反射体３を介することなく取得された領域（以下、「直接検知領域８１」という）における赤外線の量を検知する。具体的には、図３に示すように、取得画像領域から第一の波長以上の波長を有する画素をカウントし、その画素が隣接して第一の閾値以上存在しているか否かを検知する。このとき、一定波長以上の画素（すなわち、高温域の画素）が一画素だけ存在していたとしても、これはカウントされず、ノイズとして処理され、隣接した複数の画素の塊が存在する場合は、これを炎として認識する。すなわち、図３においては、第一の波長以上の一個だけの画素についてはノイズとして無視し、また、閾値を９個と設定している場合は、第一の波長以上の画素の塊Ｂを抽出する。このとき、反射検知領域８２内に映し出されている炎は、４個の塊の画素として抽出されるため、第一の火災検知部４ａでは「炎」として認識されない。そして、第一の閾値以上の画素（この場合、９個以上の画素）が一定のサンプリング時間以上続けて検知された場合は、報知出力部５に対して「火災が発生しました」という旨の出力を行う。なお、赤外線取得部２から直接取得される画像領域については、オペレーターによって設置段階で設定され、例えば、表示部７を見ながら反射体３の領域を除外して設定される。なお、図３において、格子で囲まれた領域は、赤外線取得部２から取得された画像を構成する一画素を示しており、斜線で囲まれた領域は第一の波長以上の波長を有する画素を検知した領域である。また、図中の符号８２は、反射体３が設けられた反射検知領域を示しており、符号８１は直接検知領域を示したものである。

一方、第二の火災検知部４ｂでは、反射体３を介して取得された赤外線の量を検知し、その検知量に応じて火災の発生の有無を検知する。この第二の火災検知部４ｂによって火災の発生を検知する場合、まず、オペレーターによって反射体３が存在する領域が設定され、その領域内において火災の発生の有無を検知する。通常、反射体３から取得された画像は、距離の二乗に反比例して小さくなる。このため、赤外線取得領部の死角内で大きな炎が発生しても反射体３には小さな炎として映し出され、直接検知領域８１における小さな炎と区別できなくなる。このため、第二の火災検知部４ｂでは、あらかじめ、規定の大きさの物体（例えば、１平方メートルの正方形板など）を用意し、その物体の大きさを画像上で検知して、その大きさの逆数の二乗を係数として計算しておく。そして、図４に示すように、反射体３から取得された赤外線のうち、第一の波長以上の波長を有する画素をカウント（斜線領域の画素数）し、これに前記係数を掛け合わせる。そして、その掛け合わされた画素数が第一の閾値の個数以上存在するか否かを検知し、そして、第一の閾値以上の画素が一定のサンプリング時間以上続けて検知された場合は、報知出力部５に対して「火災が発生しました」という旨の出力を行う。

入力部６は、第一の火災検知部４ａや第二の火災検知部４ｂにおける領域設定や閾値の設定などを行えるようにしたもので、マウスやキーボードなどによって構成される。なお、この入力部は、初期設定の際にのみ外部から取り付けられるようにしてもよい。

また、表示部７は、赤外線取得部２によって取得された画像などを表示できるようにしたもので、ディスプレイなどによって構成される。この表示部７には、赤外線取得部２から取得された直接検知領域８１の画像や反射検知領域８２かの画像の他、第一の火災検知部４ａや第二の火災検知部４ｂで領域設定や閾値を設定するための画面が表示される。なお、この表示部７についても、初期設定の際にのみ外部から取り付けられるようにしてもよい。

報知出力部５は、この第一の火災検知部４ａや第二の火災検知部４ｂによって「火災が発生しました」という旨の出力がなされた場合、これを報知可能に出力する。この場合、警報音や音声などによって火災の発生を知らせる他、通信手段などを介して警備会社や関連機関などに火災の発生を出力する。

次に、このように構成された火災検知装置１における設定方法、および、火災発生時の検知方法について図５を用いて説明する。

まず、火災検知装置１を設置する場合、ＡＣ電源のコンセントから近い場所に設置し、赤外線取得部２の検知方向を最も火災の発生しやすい方向へ向ける（作業１）。火災検知装置１を設置する場合、壁面や床面にネジなどによって固定してもよく、また、接着剤などによって固定してもよい。あるいは、単に床面や台の上などに載置するだけにして余り動かないような状態にしておく。

次に、作業者は、赤外線取得部２の検知領域内において壁面や天井などに反射体３を取り付けるとともに、その反射体３の方向を死角の方向に向けて固定する（作業２）。

そして、このように火災検知装置１や反射体３を取り付けた後、作業者は、火災検知装置１に取り付けた表示部７を見ながら反射体３の取り付け角度を微調整し（作業３）、死角をなくした状態で、直接検知領域８１や反射体３が存在する反射検知領域８２を画面上で設定する（作業４）。これらの直接検知領域８１や反射検知領域８２を設定する場合、マウスを用いて反射検知領域８２を囲い込み、その囲い込まれた領域を「反射検知領域８２」として設定する。そして、それ以外の領域については「直接検知領域８１」とする。

次に、作業者は、このように直接検知領域８１や反射検知領域８２を設定した後、規定の大きさの物体を持って壁面や天井面の位置まで移動し、その位置で見える物体の大きさを設定する。このとき、例えば、１平方メートルの大きさの物体がどの程度の大きさに見えるかを設定し、その大きさ比率の逆数の二乗に応じた係数をその反射検知領域８２に割り当てる（作業５）。この係数の割り当ては、反射検知領域８２内における各画素毎に設定してもよく、あるいは、反射検知領域８２の全体に一つの係数を割り当てるようにしてもよい。各画素毎に係数を割り当てる場合、特に、凸面鏡を用いた場合は、外周部分と中心部分とで物体の大きさが変わってしまうため、リング状の領域に沿って一つの係数を設定する。

次に、このように設置された領域内で火災が発生した場合について、図６を用いて説明する。

まず、直接検知領域８１で火災が発生した場合、赤外線取得部２は、その炎から放出される赤外線を取得し（ステップＳ１）、この取得した赤外線の画像を直接検知領域８１と反射検知領域８２に分割する（ステップＳ２）。そして、直接検知領域８１については、第一の波長以上の赤外線を有する画素を検知し（ステップＳ３）、隣接して第一の波長以上の画素が第一の閾値以上存在するか否かを判断する（ステップＳ４）。そして、一定のサンプリング時間以上続けて第一の閾値以上の波長を有する画素の塊が検知された場合は、「火災が発生しました」という旨を報知出力部５を介して出力する（ステップＳ５）。

一方、反射検知領域８２で火災が発生した場合は、赤外線取得部２は、反射検知領域８２内で炎から出力された反射赤外線の画像を取得し、この取得した画像から、第一の波長以上の赤外線を有する画素を検知する（ステップＳ６）。そして、その画素数に対して割り当てられている係数を掛け合わせ（ステップＳ７）、その値が第一の閾値以上あるか否かを判断する（ステップＳ８）。そして、第一の閾値以上の画素数が一定のサンプリング時間以上続けて検知された場合は、「火災が発生しました」という旨の出力を報知出力部５を介して出力する（ステップＳ９）。

このように上記実施の形態によれば、炎から放出される赤外線を取得する赤外線取得部２と、当該赤外線取得部２によって取得された赤外線に基づいて火災の発生を検知する火災検知部と、当該火災検知部によって火災発生が検知されたことを報知する報知出力部５とを備えてなる火災検知装置１において、前記赤外線取得部２によって取得可能な赤外線検知領域の範囲内に、当該赤外線検知領域の死角に向けた反射体３を設けるようにしたので、死角をなくして火災を検知することができ、低コストで広い範囲内の火災を検知することができる。また、例えば、ＡＣ電源が設けられている近くに火災検知装置１を設け、これに対向する天井や壁面などに反射体３を設けることで室内全域の火災を検知することができ、電源コードなどを伸ばしたり、あるいは、新たにＡＣ電源のコンセントを増設したりする必要がなくなる。

また、赤外線検知領域から直接取得された赤外線に基づいて火災の発生を検知する第一の火災検知部４ａと、前記反射体３からの反射によって取得された赤外線に基づいて火災の発生を検知する第二の火災検知部４ｂを設けるようにしたので、第一の火災検知部４ａで検知される火災のアルゴリズムや閾値と、第二の火災検知部４ｂで検知される火災のアルゴリズムや閾値などを分けて火災を検知することができ、反射体３によって小さく映し出された大きな炎と、直接映し出された小さな炎とを区別して正確に火災を検知することができるようになる。

そして、このように第一の火災検知部４ａと第二の火災検知部４ｂを設ける場合、反射体３によって映し出される特定の物体の大きさに対応して赤外線の量を増大して火災の発生を検知するようにしたので、反射体３に映し出された炎の大きさを推測して火災を検知することができるようになる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。

例えば、上記実施の形態では、カメラを有する赤外線サーモグラフィーを用いて赤外線を取得するようにしたが、カメラを有さない赤外線検知素子だけを用いて赤外線取得部２を構成するようにしてもよい。この場合、赤外線検知素子における検知領域を直接検知領域８１と反射検知領域８２に明確に分けることができないため、好ましくは、赤外線検知素子を複数設け、一つの赤外線検知素子に対して反射体３を設けるようにするとよい。そして、その赤外線検知素子に対しては増幅率を増大させ、他の直接検知領域８１に向けた赤外線検知素子に対しては通常の増幅率で火災を検知できるようにするとよい。

また、上記実施の形態では、直接検知領域８１については、検出された第一の波長以上の画素に係数を掛けないようにしているが、直接検知領域８１であっても物体の遠近によって大きさが変わる。このため、直接検知領域８１についても各画素や画像中の特定領域ごとに係数を設定し、検知された画素数にこの係数を掛け合わせて火災を検知するようにしてもよい。

さらに、上記実施の形態では、ＡＣ電源のコンセント近くや床面、机上などに設置するようにしているが、これを天井面や壁面に取り付けるようにしてもよい。

加えて、上記実施の形態では、反射体３として凸面鏡を設けて構成するようにしたが、これを平面鏡などで構成するようにしてもよい。また、この実施の形態では、反射体３を一つだけ設けるように構成しているが、反射体３を複数設けて死角をなくすようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、作業者によって反射検知領域８２を設定するようにしたが、画像処理によって自動的に反射検知領域８２を設定するようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、係数を掛け合わせる際、規定の物体の大きさ比率を計算し、この比率の逆数の二乗を係数として使用するようにしたが、各画像領域毎に作業者が任意の係数を経験によって設定するようにしてもよい。あるいは、この実施の形態では物体の大きさの比率に基づいて係数を計算するようにしているが、光源の光量に基づいて係数を設定するようにしてもよい。すなわち、光量についても距離の二乗に反比例して小さくなるため、あらかじめ規定の光量を有する光源を用意しておき、これを移動させて光量を調べることによって各画像領域毎に係数を設定するようにしてもよい。

本発明の一実施の形態における火災検知装置の使用例を示す図 同形態における火災検知装置の機能ブロックを示す図 同形態における直接検知領域における火災検知を示す図 同形態における反射検知領域における火災検知を示す図 同形態における設置作業の流れを示す図 同形態における火災検知の処理フローを示す図 従来の赤外線検知方式の火災検知装置を取り付けた状態を示す図 従来の赤外線検知方式の火災検知装置を２個取り付けた状態を示す図

符号の説明

１・・・火災検知装置
２・・・赤外線取得部
３・・・反射体
４ａ・・・第一の火災検知部
４ｂ・・・第二の火災検知部
５・・・報知出力部
６・・・入力部
７・・・表示部
８１・・・直接検知領域
８２・・・反射検知領域
８３・・・死角

Claims (5)

1. 災から放出される赤外線を取得する赤外線取得部と、当該赤外線取得部によって取得された赤外線に基づいて火災の発生を検知する火災検知部と、当該火災検知部によって火災発生が検知されたことを報知する報知出力部とを備えてなる火災検知装置において、
   前記赤外線取得部によって取得可能な赤外線検知領域の範囲内に、当該赤外線検知領域の死角に向けた反射体を設置したことを特徴とする火災検知装置。
2. 前記反射体が、凸面鏡で構成されるものである請求項１に記載の火災検知装置。
3. 赤外線検知領域から直接取得された赤外線に基づいて火災の発生を検知する第一の火災検知部と、前記反射体からの反射によって取得された赤外線に基づいて火災の発生を検知する第二の火災検知部を設けた請求項１に記載の火災検知装置。
4. 前記第二の火災検知部が、反射体から取得した赤外線の量を増大させて火災の発生を検知するものである請求項３に記載の火災検知装置。
5. 前記第二の火災検知部が、反射体に映し出される特定の物体の大きさに対応して反射体から取得した赤外線の量を増大させて火災の発生を検知するものである請求項３に記載の火災検知装置。

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