JP2019016119A

JP2019016119A - 火災監視システム

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Publication number: JP2019016119A
Application number: JP2017132329A
Authority: JP
Inventors: 亮太柿沼; Ryota Kakinuma
Original assignee: Nohmi Bosai Ltd
Current assignee: Nohmi Bosai Ltd
Priority date: 2017-07-05
Filing date: 2017-07-05
Publication date: 2019-01-31
Anticipated expiration: 2037-07-05
Also published as: JP7093164B2

Abstract

【課題】遮蔽物があっても素早く、確実で効率よく消火活動を行うことができると共に、屋内や廊下等の美観を損ねず施工コストが少ない火災監視システムを提供する。【解決手段】飛行ロボット２が無線基地局４を通して制御装置３が作成した飛行経路により防護領域Ｅ内を巡回し、防護領域Ｅ内を撮影部２０４で撮影して地図情報を修正する。火災が発生した際には、飛行ロボット２が火災の火源Ｘを判別し、火源Ｘを消火するために火源Ｘの周囲を旋回しつつ、撮影した入力画像から最適な放水位置を算出した後、制御装置３は飛行ロボット２１に消火栓装置７から消火用ホース７０８を前記の放水位置まで運搬させ、火源Ｘに放水して火災を消火する。【選択図】図１

Description

本発明は、無人の小型マルチコプター等の所謂ドローンと呼ばれる飛行ロボットを使用した火災監視システムに関するものである。

従来、建物においては、屋内や廊下等の防護領域に設置された煙式や熱式等の火災感知器と、火災感知器からの信号を受けて火災警報の鳴動等を行う火災受信機からなる火災監視システムが設けられている。そして前記火災監視システムは、天井面に設置されたスプリンクラーヘッドや放水砲等の消火装置と連動して消火システムを構成している。この消火システムでは火災感知器が火災を検出すると、火災情報を火災受信機に送信し、火災受信機は火災を検出した火災感知器のアドレスから火源位置を検出し、火源位置の近傍にある消火装置に対し、該火源位置に向けて消火作業を行うよう命令する。

特開平１１−２７６６３２号公報

しかし、従来の火災監視システムに用いられる火災感知器は、パーテーション、棚や荷物等の消火遮蔽物があると、火源が遮蔽物に隠れてしまい火災が広がるまで火源の位置を検出できないという問題があった。特許文献１による回避消火装置は、遮蔽物の有無を検出して効率よい消火活動をするものである。しかし、複数の炎センサの出力レベルにより、火源の近くにある遮蔽物の位置を判断するため、火源近くの遮蔽物を検出することはできても、火源から離れている遮蔽物を検知することはできなかった。そして、放水砲は側壁の上方の定位置に固定されているため、火源が遮蔽物の下にあったり、火源までの射線上に遮蔽物があると、該遮蔽物が放水障害となって効率よく消火が行えないという問題があった。また、遮蔽物を避けて、あらゆる方向から放水可能とするために多数の放水砲を設置すると、天井裏や壁内に複雑な配管を行わなければならず、施工コストがかかると共に室内の美観を損ねるという問題があった。また、特許文献１に示す消火ロボットは、レール等の移動経路を室内の床などに設置しなければならず、施工コストがかかると共に室内の美観を損ねるという問題があった。

そこで、本発明は、遮蔽物があっても素早く、確実で効率よく消火活動を行うことができると共に、屋内や廊下等の美観を損ねず施工コストが少ない火災監視システムを提供することを課題とするものである。

本発明は、上記の課題を解決するためのものであり、以下の構成を有する。

（１）本発明は、飛行ロボットを用いた火災監視システムにおいて、火災検知用情報から火災を検知する火災検知手段と、防護領域内を飛行する前記飛行ロボットを前記防護領域内の地図情報に基づいて所定の飛行経路で飛行させる制御手段とを備え、前記火災検知手段が火災を検知すると、前記飛行ロボットを火災の周囲を所定の距離で旋回させつつ前記火災検知手段により火災検知用情報を検知させると共に、前記火災検知用情報から放水位置を設定する放水位置設定手段を設けたことを特徴とする火災監視システムである。

本発明によれば、飛行ロボットにより火源の位置を精度良く特定することができるので、建物内に火災監視のための機器を多数施工する必要がない。例えば、特許文献１のように火災感知器の検出範囲をオーバーラップさせるために火災感知器を天井に密に設置したり、天井や壁等に赤外線カメラを設置したりする必要がない。従って、従来の火災監視システムに比べて室内の美観損ねることがなく施工コストを少なくすることができる。

ここで、火災検知用情報とは、例えばカメラで火災の火源を撮影した入力画像、赤外線センサを使用した赤外線炎検知装置により検知した火災の火源が発するＣＯ_２共鳴放射のスペクトル、サーモグラフィーカメラで火災の火源を撮影したサーモグラフィー画像やこれらの組み合わせ等の火災を検知するための情報をいう。また、火災検知手段とは、前記火災検知用情報から火災を検知するカメラ、センサ等の装置や火災検知用情報から火災を検知するプログラム又はこれらの組み合わせたものをいう。例えば火災検知手段としてカメラを使用する場合は、カメラの入力画像を火災検知用情報として、入力画像の高輝度の部分や煙の挙動から火源を特定する。次に、制御手段とは飛行ロボットを所定の経路で飛行させる装置や制御プログラム又はこれらの組み合わせたものをいう。また、放水位置設定手段は、例えば、火災検知手段がカメラを使用するものである場合は、飛行ロボットを火源の周囲を旋回させて撮影し、高輝度の範囲が最も広い入力画像を撮影した飛行位置を放水位置として設定するものである。また火災検知手段が赤外線炎検知装置である場合は、火源の周囲を旋回させてＣＯ_２共鳴放射を検知し、最も強いＣＯ_２共鳴放射スペクトルを検知した飛行位置を放水位置として設定するものである。また火災検知手段としてサーモグラフィーカメラを使用する場合は、火源の周囲を旋回させてサーモグラフィー画像を撮影し、最も高温を示したサーモグラフィー画像を撮影した飛行位置を放水位置として設定するものである。また高輝度の照明を火源として誤認しないように火災検知手段としてカメラと赤外線炎検知装置又はサーモグラフィーカメラを組み合わせることができる。この場合は、赤外線炎検知装置又はサーモグラフィーカメラで火源を検知して、火源の位置を特定した後、カメラで火源を撮影した入力画像の内、高輝度の範囲が広い入力画像を撮影した飛行位置を放水位置として設定する。このように火源の高輝度の範囲が広い部分、ＣＯ_２共鳴放射のスペクトルの強度が強い部分や高温な部分へ放水すれば消火を効果的に行うことができる。

従って、本発明によれば、火源の周りに放水障害となる遮蔽物を避けて、消火に効果的な位置から火源に放水できるので、効率よく消火活動を行うことができる。

（２）また、本発明は、前記飛行ロボットに撮影部を設け、前記撮影部が前記防護領域内を撮影した画像から前記防護領域内の地図情報を修正することを特徴とする（１）記載の火災監視システムである。

本発明によれば、防護領域内の地図情報により飛行経路等を決める飛行ロボットにおいて、新たに撮影部で防護領域内を撮影して、防護領域の地図情報を修正することにより防護領域内のパーテーション、棚や荷物等の放水障害となる遮蔽物の配置が変更された場合に対応することができる。

（３）また、本発明は、前記防護領域内に火災感知器を設け、前記制御手段は、前記火災感知器が火災を感知すると、前記火災感知器の位置情報から前記火災感知器が設けられている位置の近傍まで前記飛行ロボットを飛行させることを特徴とする（１）又は（２）記載の火災監視システムである。

本発明によれば、防護領域内に設置された火災感知器の位置情報により火災が発生した場所を特定できるので、飛行ロボットが火災の発生した場所から離れた位置にいたとしても、飛行ロボットを火災が発生した防護領域に向かわせることができる。

（４）また、本発明は、前記放水位置に順位付けを行うことを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の火災監視システムである。

本発明によれば、複数台の飛行ロボットを使用して放水させる場合に、撮影した火源の入力画像における高輝度の範囲の広さ、消火栓と火源の位置関係、消火栓から火源までのホースの運搬距離等の条件により放水位置を順位付けすることにより、複数台の飛行ロボットを効率よく放水位置に配置させることができる。

（５）また、本発明は、前記防護領域内に設けられた、消火用ホースを有する消火栓の位置情報と、前記防護領域内の地図情報と、前記放水位置の位置情報とから、前記消火栓の位置から前記放水位置まで、前記消火用ホースを運搬するための飛行経路を作成すること特徴とする請求項（１）乃至（４）のいずれかに記載の火災監視システムである。

飛行ロボットが、消火栓に接続された消火用ホースを消火栓箱等から引き出して火源まで這わせるためには、防護領域内の消火栓から火源までに配置されたパーテーション、棚や荷物等の遮蔽物を避ける等して、消火用ホースを運搬しなければならない。また消火用ホースは長さが限られているため、遮蔽物の上を越えて消火用ホースを這わせなければならない場合もある。本発明によれば、防護領域内に設けられた消火用ホースを有する消火栓の位置情報と、防護領域内の地図情報と、放水位置の位置情報とから、消火栓の位置から放水位置までの消火用ホースを運搬するための飛行経路を作成することで、パーテーション、棚や荷物等の遮蔽物を避ける等して消火栓から火源まで効率よく消火用ホースを這わせることができる。

本発明によれば、飛行ロボットを用いて防護領域内で発生した火源と遮蔽物の位置を正確に把握して、最適な位置から放水することができるので効率よく消火活動を行うことができる。また飛行ロボットを防護領域内での火源位置の特定に使用するため、防護領域内に多数の火災監視装置を設置する必要がないので、火災監視装置により室内の美観を損ねることがなく、施工コストが少なくて済む火災監視システムを提供することができる。

本発明の一実施形態における火災監視システム１の構成を示す概略説明図である。本発明の一実施形態における飛行ロボット２，２１，２２を示す図である。発明の一実施形態における飛行ロボット２の構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態における制御装置３、火災受信機５、消火栓装置７の構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態における消火栓装置を示すものである。本発明の一実施形態における飛行ロボット２，２１、制御装置３、火災受信機５、消火栓装置７の動作を説明するフローチャートである。

本発明は、火災監視システムである。以下、本発明を実施するための形態について説明する。

図１は本発明の一実施形態における火災監視システムの構成を示す概略説明図である。本発明の火災監視システム１は、飛行ロボット２，２１、制御手段としての制御装置３、無線基地局４、火災受信機５、火災感知器６、消火栓装置７から構成されている。この火災監視システム１では、通常、単体又は複数の飛行ロボット２，２１が無線基地局４を通してあらかじめ作成された建物の地図情報に基づき制御装置３が作成した所定の飛行経路により防護領域Ｅ内を巡回監視し、防護領域Ｅ内を撮影して地図情報としての三次元マッピング情報を修正している。そして火災が発生した際には、飛行ロボット２が火災の火源Ｘを判別し、火源Ｘを消火するために火源Ｘの周囲を所定の距離で旋回しつつ、撮影した入力画像から最適な放水位置を算出した後、制御装置３は飛行ロボット２１に消火栓装置７から消火用ホース７０８を前記の放水位置まで運搬させ、火源Ｘに放水して火災を消火する。また火災が発生した防護領域Ｅ内に飛行ロボット２が存在しない場合は、火災を感知した火災感知器６により、火災受信機５を通して制御装置３に火災を感知した火災感知器６の場所を通知する。そして制御装置３は火災が発生した防護領域Ｅに飛行ロボット２を移動させる。なお、８はポンプ、９は水源、１０は防護領域Ｅ内に配置された棚等の遮蔽物である。次に、火災監視システム１の各構成について説明する。

図２は本発明の一実施形態における飛行ロボットを示す図であり、図２（ａ）は飛行ロボット２の正面図、図２（ｂ）は、飛行ロボット２１の正面図、図２（ｃ）は飛行ロボット２２の側面図である。飛行ロボット２，２１，２２は、飛行ロボット本体２００の前後に計４枚のロータ２１０を有するクアッドコプタ型のドローンである。飛行ロボット本体２００の前後左右には、撮影部２０４が設けられている。また撮影部２０４の下方には測距センサ２０５が設けられ、更に飛行ロボット本体２００の前後左右に設けられている。また飛行ロボット本体２００の上部には高度センサ２０６が設けられている。そして飛行ロボット２の下部には外部接続部２１１が設けられており、外部アタッチメントが取付けられるようになっている。

図２（ｂ）に示す飛行ロボット２１は、飛行ロボット本体２００の外部接続部２１１に外部アタッチメントとしてロボットハンド２１２ａを備えたロボットハンドアタッチメント２１２が取付けられている。ロボットハンドアタッチメント２１２は後述する制御部２０１に操作され、ロボットハンド２１２ａの把持動作が行われる。

また、図２（ｃ）に示す飛行ロボット２２は飛行ロボット本体２００の外部接続部２１１に外部アタッチメントとして消火用ホース接続部２１３ａと消火用ノズル２１３ｂを有する消火用ノズルアタッチメント２１３が取付けられている。消火栓装置７の種類によっては、飛行ロボット２１の代わりに飛行ロボット２２が用いられる。なお、上記飛行ロボット２１，２２は、飛行ロボット２の飛行ロボット本体２００の外部接続部２１１に各種の外部アタッチメントを取り付けたもので、その他の部品等については共通であり、同じ符号で示す。

図３は、本発明の一実施形態における飛行ロボット２の構成を示すブロック図であり、飛行ロボット２は、制御部２０１、記憶部２０２、通信部２０３、撮影部２０４、測距センサ２０５、高度センサ２０６、飛行ユニット部２０７、外部入出力部２０８、電源部２０９から構成される。

制御部２０１はＣＰＵ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等から構成されるマイクロコンピュータで構成され、制御部２０１内のＲＯＭや記憶部２０２に記憶されたプログラムによって各部や外部入出力部２０８に接続されたアタッチメントを制御する。記憶部２０２はＲＯＭやＲＡＭ等で構成され、前記のプログラムの他、撮影部２０４が撮影した火源の入力画像により火災を検知する火災検知手段としての火災検知プログラムと後述する放水位置設定手段としての放水位置設定プログラムを記憶する。更に、通信部２０３が制御装置３から受信した防護領域Ｅにおける三次元マッピング情報による飛行経路や、撮影部２０４が撮影した入力画像、火災検知用情報として撮影部２０４が撮影した火源の入力画像、上記放水位置設定プログラムにより算出した放水位置、測距センサ２０５が測定した飛行ロボット２０と遮蔽物間の距離、高度センサ２０６が測定した高度やそれらのデータから作成された三次元マッピング情報の修正情報、飛行ロボット２等の位置情報等のデータを記憶する。

通信部２０３は、３ＧやＷｉＦｉ等の無線通信によって無線基地局４を介して制御装置３と無線通信を行い、制御装置３からの飛行経路情報、撮影部２０４が撮影した入力画像による三次元マッピング情報、放水位置設定プログラムにより制御部２０１が算出した放水位置、無線基地局４の位置情報等のデータを送受信する。撮影部２０４は、映像用カメラ、モーショントラッキングカメラ、深度カメラ、赤外線カメラや、これら複数のカメラの幾つかを併用したカメラ装置等から構成され、飛行ロボット本体２００の前後左右に設けられている。撮影部２０４で撮影された画像は、例えば、三次元マッピング情報の修正や火災検知プログラムや、放水位置設定プログラムに使用される。

測距センサ２０５は、レーザーセンサ、マイクロ波センサ、赤外線センサ、超音波センサ等から構成され、飛行ロボット本体２００の前後左右に設けられ、飛行ロボット本体２００と防護領域Ｅ内の壁や棚等の遮蔽物１０又は火源Ｘとの距離を測定する。高度センサ２０６は前記測距センサ２０５で述べたセンサに加えて気圧センサ等で構成され、飛行ロボット本体２００の飛行高度を測定する。

火災検知プログラムは、例えば、撮影部２０４が撮影した火源Ｘの入力画像を入力画像がカラー画像である場合はモノクロ画像に変換し、入力画像の輝度が一定値よりも高い部分を火源Ｘと判別する。また、放水位置設定プログラムにより火源Ｘを撮影しつつ旋回して飛行し、高輝度の範囲が最も広い入力画像を撮影した飛行位置を最適な放水位置と判断する。飛行ユニット部２０７は、４つのロータ２１０とその駆動モータ、及び飛行ロボット本体２００の向き、速度、高度、姿勢等を制御する方位センサ、加速度センサ、ジャイロセンサ等から構成され、飛行ロボット本体２００の飛行を制御する。外部入出力部２０８は、外部接続部２１１に接続された機器を操作するために使用される。電源部２０９はリチウムイオンやリチウムポリマー等の充電池から構成される。

図４は、本発明の一実施形態における火災受信機５、制御装置３、消火栓装置７の構成を示すブロック図である。制御装置３は、建物の防災要員や管理者等がいる管理室に設置され、制御部３０１、記憶部３０２、火災受信機通信部３０３、消火栓装置通信部３０４、飛行ロボット通信部３０５から構成される。制御部３０１は、制御部２０１と同様にマイクロコンピュータで構成され、制御部３０１内のＲＯＭや記憶部３０２に記憶されたプログラムによって各部を制御する。記憶部３０２は、ＲＯＭやＲＡＭ等で構成され、前記のプログラムの他、飛行ロボット２から送信された防護領域Ｅ内の三次元マッピング情報、放水位置、飛行ロボット２，２１，２２の飛行経路、飛行ロボット２，２１，２２、無線基地局４、火災感知器６、消火栓装置７の位置情報、消火栓装置識別情報等のデータを記憶する。火災受信機通信部３０３は、火災受信機５との間で通信を行い、火災が発生した際に感知した火災感知器６の位置情報を受信する。消火栓装置通信部３０４は、消火栓装置７との間で通信を行い、消火栓装置７を操作する動作信号や後述する準備完了通知等を送受信する。飛行ロボット通信部３０５は、３ＧやＷｉＦｉ等の無線通信によって無線基地局４を介して飛行ロボット２，２１，２２間で通信を行い、飛行ロボットの飛行経路等の制御や飛行ロボット２，２１，２２からの各種データ等を送受信する。

なお、無線基地局４はビーコン信号を送信しており、飛行ロボット２，２１，２２と制御装置３は無線基地局４の位置情報とビーコン信号の電波の強さから、防護領域Ｅ内の飛行ロボット２，２１，２２の位置情報を取得することができる。

火災受信機５は、防災センターに設置され、図４に示すように制御部５０１、記憶部５０２、制御装置通信部５０３、火災感知器通信部５０４、発信機通信部５０５、火災報知部５０６から構成される。制御部５０１は制御部２０１と同様にマイクロコンピュータで構成され、制御部５０１内のＲＯＭや記憶部５０２に記憶されたプログラムによって各部を制御する。記憶部５０２は、ＲＯＭやＲＡＭ等で構成され、前記のプログラムの他、火災感知器６及び消火栓装置７の位置情報を記憶する。制御装置通信部５０３、火災感知器通信部５０４、発信機通信部５０５はそれぞれ制御装置３、火災感知器６、発信機１１間で通信を行う。火災報知部５０６は火災感知器６や発信機１１からの通信により防災センターの防災センター要員に音声や警告灯等で火災の発生を報知する。

消火栓装置７は、図４に示すように制御部７０１、電動の消火栓弁７０２、扉開閉装置７０３、ホルダーアーム回動装置７０４、制御装置通信部７０５、発信機１１から構成される。図５（ａ）は消火栓装置７のホース収納部７０６の扉７０７を開いた状態を示す正面図である。

図５は、本発明の一実施形態における消火栓装置７を示す。図５（ａ），（ｂ）は、消火栓装置７，７１のホース収納部７０６の扉７０７を開いた状態を示す正面図である。消火栓装置７，７１は、防護領域Ｅや防護領域Ｅの近傍に設置される。図５（ａ）において、消火栓装置７では、消火栓箱７００の上部に発信機１１が、下部にはホース収納部７０６が設けられ、ホース収納部７０６の内部には消火栓弁７０２が設けられている。そして消火栓弁７０２の一次側には図１に示すようにポンプ８と水源９に接続された配管が接続され、二次側には消火用ホース７０８が接続されている。消火用ホース７０８の先端には消火用ノズル接続部７１０が備えられており、消火用ノズル７１１が取付けられている。消火用ホース７０８は消火用ホースホルダー７０９に設けられた複数のフック（図示せず）に折り畳んだ状態で掛けられて収納されている。また消火用ホースホルダー７０９の上方には、ホルダーアーム回動装置７０４における鉛直方向の軸７０４ａの廻りに回動自在に枢支されたホルダーアーム７０４ｂが設けられている。図５（ａ）において、上記ホルダーアーム７０４ｂには消火用ノズルホルダー７０４ｃにより消火用ノズル７１１が保持されている。扉７０７は扉開閉装置７０３に回動自在に軸着され、消火栓装置７に内蔵された駆動装置（図示せず）により回動される。

制御部７０１は制御部２０１と同様にマイクロコンピュータで構成され、制御部７０１内のＲＯＭに記憶されたプログラムによって各部を制御する。制御装置通信部７０５は制御装置３との間で通信を行う。制御部７０１は制御装置３からの指示により、消火栓弁７０２の開放・閉鎖動作、扉開閉装置７０３による扉７０７の開閉動作、ホルダーアーム回動装置７０４の回動動作を行う。

図５（ｂ）の消火栓装置７１は図５（ａ）の消火栓装置７の変形例であり、消火用ノズル接続部７１０が消火用ノズル接続部ホルダー７０４ｄで保持されている。なお、図５（ａ）の消火用ノズルホルダー７０４ｃ及び図５（ｂ）の消火用ノズル接続部ホルダー７０４ｄはホルダーアーム７０４ｂに着脱自在に設けられ、用途に応じて夫々交換できるようになっている。図５（ｂ）の消火栓装置７１は、図５（ａ）における消火栓装置７の消火用ノズルホルダー７０４ｃに代えて消火用ノズル接続部ホルダー７０４ｄを設けているもので、その他の部品については共通であり、同じ符号で示す。

次に、本発明の実施形態における火災監視システム１の動作処理について図６を用いて説明する。制御装置３の制御部３０１は、記憶部３０２に記憶された予め防護領域Ｅ内の配置図等から作成された三次元マッピング情報に基づいて、飛行ロボット２が防護領域Ｅ内を監視するための巡回飛行の所定の飛行経路を作成する。（Ｓ１）。そして、無線基地局４を介して飛行ロボット２に飛行経路のデータを送信する（Ｓ２）。飛行ロボット通信部３０５を介して受信した飛行経路のデータに基づいて、飛行ロボット２は、制御部２０１の制御により防護領域Ｅ内を巡回飛行すると共に、撮影部２０４で撮影した防護領域Ｅ内の入力画像及び測距センサ２０５の測定データから、新たに防護領域Ｅ内の三次元マッピング情報を作成する（Ｓ３）。制御部２０１は三次元マッピング情報を通信部２０３により制御装置３に送信する（Ｓ４）。そして、制御装置３の制御部３０１は飛行ロボット２から送信された三次元マッピング情報を基に最新の三次元マッピング情報に修正し（Ｓ５）、最新の三次元マッピング情報から巡回飛行の飛行経路の修正を行う（Ｓ６）。

このようにして飛行ロボット２が撮影した画像から最新の三次元マッピング情報を作成するため、防護領域Ｅ内における遮蔽物１０のレイアウトが変わった場合に、防護領域Ｅ内の三次元マッピング情報を修正することができる。なお、制御装置３が作成した飛行経路上に遮蔽物１０があっても、飛行ロボット２は、撮影部２０４が撮影した画像及び測距センサ２０５の測定データから制御部２０１により、その遮蔽物１０を判断して、遮蔽物１０に衝突することなく自律して飛行することができる。

次に、火災受信機５が火災感知器６から火災信号を受信したときは（Ｓ７）、火災受信機５の制御部５０１は、記憶部５０２に記憶された火災を感知した火災感知器６の位置情報を、制御装置通信部５０３を介して制御装置３に送信する（Ｓ８）。制御部３０１は受信した火災感知器６の位置情報から火災感知器６の近傍までの飛行経路を作成して無線基地局４を介して飛行ロボット２へ送信する（Ｓ９）。飛行ロボット２は受信した飛行経路により火災感知器６の近傍まで飛行する。制御部２０１は撮影部２０４が撮影した入力画像から火源Ｘを判別し、撮影部２０４の深度カメラや測距センサ２０５により火源Ｘの位置を特定する（Ｓ１０）。制御部２０１は、火源Ｘの位置情報を通信部２０３により制御装置３に送信する（Ｓ１１）。制御部３０１は、受信した火源Ｘの位置情報により、火源Ｘを中心として所定の距離を保ちつつ撮影部２０４を火源Ｘに向けながら旋回飛行するための飛行経路を作成し（Ｓ１２）、無線基地局４を介して飛行ロボット通信部３０５により当該飛行経路を飛行ロボット２へ送信する（Ｓ１３）。

飛行ロボット２は、制御部２０１の制御により受信した飛行経路で火源Ｘの周りを所定の距離で旋回しつつ、撮影部２０４により、火源Ｘを撮影する（Ｓ１４）。ここで、撮影した飛行位置と撮影した入力画像を一つのデータとして、例えば、撮影した飛行位置が６箇所の場合はＡ１〜Ａ６の６つのデータとして、それぞれ飛行位置及び撮影した入力画像を記憶部２０２に記憶する。制御部２０１は、Ａ１〜Ａ６の入力画像の内、一定の輝度以上である高輝度の範囲が最も広い入力画像を撮影した飛行位置を最適な放水位置と判断する（Ｓ１５）。制御部２０１は、例えば、Ａ１の飛行位置が最適な放水位置と判断された場合は、Ａ１のデータに放水位置番号として「１」を付与する。次に制御部２０１は放水位置のデータとしてＡ１のデータを通信部２０３により制御装置３へ送信する（Ｓ１６）。

ここで、制御部３０１は飛行ロボット２から送信された放水位置番号１を付与されたＡ１の飛行位置から火源Ｘの位置に最も近い消火栓装置７を特定し、特定された火源Ｘの位置に近い消火栓装置７から放水位置（Ａ１の飛行位置）までの消火用ホース７０８の運搬飛行経路を、例えば、消火用ホース７０８の長さや遮蔽物の有無により三次元マッピング情報から作成する。この場合原則として遮蔽物１０の上空を飛行しない飛行経路を作成するが、消火用ホース７０８の長さより飛行経路が長い場合は遮蔽物１０の上空を飛行する飛行経路を作成する。また制御部３０１は、飛行ロボット２１の位置から上記特定された消火栓装置７までの飛行経路（準備飛行経路）を作成する（Ｓ１７）。

次に、制御部３０１は消火栓装置７へ扉開閉装置７０３とホルダーアーム回動装置７０４を動作させるよう動作信号を消火栓装置通信部３０４により送信する（Ｓ１８）。そして動作信号を受信した制御部７０１は、扉開閉装置７０３により扉７０７を開き、その後にホルダーアーム回動装置７０４によりホルダーアーム７０４ｂを消火栓装置７の前方に向けて回動させる（Ｓ１９）。このようにホルダーアーム７０４ｂが回動することにより、消火用ノズル７１１がホース収納部７０６から外部に迫り出すため、飛行ロボット２１のロボットハンド２１２ａが、消火用ノズル７１１を容易に把持することができる。制御部７０１はホルダーアーム７０４ｂを回動させると制御装置通信部７０５により制御装置３へ準備完了通知を送信する（Ｓ２０）。制御部３０１は、準備完了通知を受信すると、運搬飛行経路と準備飛行経路を、無線基地局４を介して飛行ロボット通信部３０５により飛行ロボット２１へ送信する（Ｓ２１）。

運搬飛行経路と準備飛行経路を受信した飛行ロボット２１の制御部２０１は、準備飛行経路に基づいて、飛行ロボット２１を消火栓装置７まで移動させる。飛行ロボット２１は消火栓装置７へ到着すると制御部２０１は記憶部２０２に記憶された動作プログラムに従い、撮影部２０４で消火用ノズル７１１の位置を認識させて、ロボットハンド２１２ａで消火用ノズル７１１を把持する（Ｓ２２）。そして、飛行ロボット２１は、運搬飛行経路に基づいて、消火用ホース７０８を運搬して放水位置まで移動すると（Ｓ２３）、制御部２０１は通信部２０３により制御装置３へ放水準備完了通知を送信する（Ｓ２４）。

放水準備完了通知を受信した制御部３０１は消火栓装置７へ消火栓弁開放信号を消火栓装置通信部３０４により送信する（Ｓ２５）。消火栓弁開放信号を受信した制御部７０１は消火栓弁７０２を開放する（Ｓ２６）。消火栓弁７０２を開放すると連動してポンプ８が駆動し、水源９の消火用水は一次側から消火栓弁７０２を介して二次側の消火用ホース７０８へ供給され、消火用ノズル７１１から火源へ放水が開始され（Ｓ２７）、最適な放水位置から火災を消火することができる。

本発明によれば、飛行ロボット２の撮影部２０４により撮影した入力画像により三次元マッピング情報を作成・修正することができるので、放水障害となる遮蔽物１０を避けながら、火源Ｘを消火するのに最適な放水位置に到達し、放水することができる。そのため、効率のよい消火ができる。また飛行ロボット２を防護領域内での火災の監視に使用するため、防護領域内に多数の火災監視装置を設置する必要がないので、火災監視装置により室内の美観を損ねることがなく、施工コストが少ない火災監視システムを構築することができる。

なお、図６のＳ１２において、制御部３０１は、飛行ロボット２１に飛行ロボット２１から火源の位置に近い消火栓装置７までの飛行経路（上述の準備飛行経路）を作成・送信して、先に飛行ロボット２１を消火栓装置７まで飛行させてもよい。この場合に、運搬飛行経路を飛行ロボットが受信する前に消火栓装置７の近傍に到着した場合は、運搬飛行経路を受信するまで消火栓装置７の近傍に待機させておけばよい。

実施例１では消火栓装置７に消火ノズルが取り付けられた消火ホースを用いたため、飛行ロボット２１を使用したが、消火栓装置７に代えて消火ノズルを有さない消火栓装置７１を設置した場合は、消火用ノズルアタッチメント２１３が取り付けられた飛行ロボット２２を使用する。実施例２の飛行ロボット２２を使用した火災監視システム１００の動作処理については図６のＳ１からＳ１６までは同様である。

火災監視システム１００のＳ１７以降の動作を説明すると、制御部３０１は飛行ロボット２から送信された放水位置番号１を付与されたＡ１の飛行位置から火源Ｘの位置に近い消火栓装置７１を特定し、特定した火源Ｘの位置に近い消火栓装置７１から放水位置（Ａ１の飛行位置）までの消火用ホース７０８の運搬飛行経路を作成する。また制御部３０１は飛行ロボット２２の位置から上記特定された消火栓装置７１までの飛行経路（準備飛行経路）を作成し、制御部３０１は消火栓装置７１へ扉開閉装置７０３とホルダーアーム回動装置７０４を動作させるよう動作信号を消火栓装置通信部３０４により送信する。動作信号を受信した制御部７０１は扉開閉装置７０３により扉７０７を開き、ホルダーアーム回動装置７０４によりホルダーアーム７０４ｂを消火栓装置７１の前方に向けて回動させる。このようにホルダーアーム７０４ｂが回動することにより、消火用ノズル接続部７１０がホース収納部７０６から外部に迫り出すため、飛行ロボット２２の消火用ホース接続部２１３ａは、消火用ノズル接続部７１０と容易に接続することができる。制御部７０１は、ホルダーアーム７０４ｂを回動させると制御装置通信部７０５により制御装置３へ準備完了通知を送信する。次に、制御部３０１は、準備完了通知を受信すると運搬飛行経路と準備飛行経路を、無線基地局４を介して飛行ロボット通信部３０５により飛行ロボット２２へ送信する。

運搬飛行経路と準備飛行経路を受信した飛行ロボット２２の制御部２０１は、準備飛行経路に基づいて、飛行ロボット２２を消火栓装置７１まで移動させる。飛行ロボット２２は消火栓装置７１に到着すると制御部２０１は記憶部２０２に記憶された動作プログラムに従い、撮影部２０４で消火用ノズル接続部７１０の位置を認識させて、消火用ホース接続部２１３ａと消火用ノズル接続部７１０を接続する。そして、飛行ロボット２２は、運搬飛行経路に基づいて、消火用ノズルアタッチメント２１３に接続された消火用ホース７０８を運搬して放水位置まで移動すると、制御部２０１は通信部２０３により制御装置３へ放水準備完了通知を送信する。

放水準備完了通知を受信した制御部３０１は消火栓装置７１へ消火栓弁開放信号を消火栓装置通信部３０４により送信する。消火栓弁開放信号を受信した制御部７０１は消火栓弁７０２を開放する。消火栓弁７０２を開放すると連動してポンプ８が駆動し、水源９の消火用水は一次側から消火栓弁７０２を介して二次側の消火用ホース７０８へ供給され、消火用ノズル２１３ｂから火源へ放水が開始され、最適な放水位置から火災を消火することができる。

なお、実施例１及び実施例２では、火源Ｘの撮影と放水位置の特定に飛行ロボット２を用いたが、飛行ロボット２の代わりに飛行ロボット２１又は飛行ロボット２２で火源Ｘの撮影と放水位置の特定を行ってもよい。

先の実施例では、消火用ホース７０８を運搬する飛行ロボット２１は単体であったが、複数の飛行ロボット２１を使用して複数箇所の消火栓装置７から消火用ホース７０８を運搬させ、複数の放水位置から放水させてもよい。この複数の飛行ロボット２１を使用した火災監視システム１０１の動作処理については、実施例１の図６に示すＳ１５までの動作は実施例１と同様であるが、それ以降の動作は相違する。

火災監視システム１０１の図６に示すＳ１６以降の動作を説明すると、制御部２０１は放水位置のデータとしてＡ１〜Ａ６のデータを通信部２０３により制御装置３へ送信する。制御部３０１が飛行ロボット２からの位置データＡ１〜Ａ６のデータを受信したときに、例えば、Ａ１のデータに放水位置番号として「１」を格納されている場合は、残りのＡ２〜Ａ６のデータに格納された入力画像と飛行位置から順位付けを行い、Ａ２〜Ａ６の放水位置番号として順位が高い順に２〜６の番号を付与し、飛行位置を放水位置として順位付けする。

ここで、順位付けは、撮影した火源Ｘの入力画像における高輝度の範囲の広さ、消火栓装置７と放水位置の位置関係や消火栓装置７から放水位置までの消火用ホース７０８の運搬飛行距離やそれらの組み合わせ等によって決定される。そしてＡ１〜Ａ６の飛行位置から放水位置番号として順位が高い順に消火栓装置７から放水位置までの運搬飛行経路を作成する。例えば、飛行ロボット２１が３台である場合は、運搬飛行経路を放水位置番号の１〜３までの順位に従って順次作成する。なお、前に作成された運搬飛行経路で選択された消火栓装置７は、次に運搬飛行経路を作成する際には、選択されないようにする。また制御部３０１は、各飛行ロボット２１のそれぞれの位置から最も近い位置にある各消火栓装置７までの準備飛行経路をそれぞれ作成する。次に制御部３０１は各消火栓装置７へ扉開閉装置７０３とホルダーアーム回動装置７０４を動作させるよう動作信号を消火栓装置通信部３０４により送信する。動作信号を受信した制御部７０１は扉開閉装置７０３により扉７０７を開き、ホルダーアーム回動装置７０４によりホルダーアーム７０４ｂを回動させる。制御部７０１はホルダーアーム７０４ｂを回動させると制御装置通信部７０５により制御装置３へ準備完了通知を送信する。制御部３０１は準備完了通知を受信すると、各飛行ロボット２１へ各運搬飛行経路と各準備飛行経路を、無線基地局４を介して飛行ロボット通信部３０５により各飛行ロボット２１へ送信する。なお、各運搬飛行経路と各準備飛行経路は、作成の際に選択された各消火栓装置７に最も近い各飛行ロボット２１へ送信される。

運搬経路と準備飛行経路を受信した各飛行ロボット２１の制御部２０１は各飛行ロボット２１を各消火栓装置７まで移動させる。各飛行ロボット２１はそれぞれ各消火栓装置７に到着すると制御部２０１は記憶部２０２に記憶された動作プログラムに従い、撮影部２０４で消火用ノズル７１１の位置を認識させて、ロボットハンド２１２ａで消火用ノズル７１１を把持する。そして、各飛行ロボット２１はそれぞれ各消火用ホース７０８を運搬して各放水位置まで移動すると、各飛行ロボット２１の制御部２０１は通信部２０３により制御装置３へ放水準備完了通知を送信する。

制御部３０１が各飛行ロボット２１からの放水準備完了通知を全て受信した後、制御部３０１は各消火栓装置７へ消火栓弁開放信号を消火栓装置通信部３０４により送信する。消火栓弁開放信号を受信した各消火栓装置７の制御部７０１は消火栓弁７０２を開放する。消火栓弁７０２を開放すると連動してポンプ８が駆動し、水源９の消火用水は一次側から消火栓弁７０２を介して二次側の各消火用ホース７０８へ供給され、各消火用ノズル７１１から火源Ｘへ放水が開始されて火災を消火する。本発明によれば、複数台の飛行ロボットを効率よく放水位置に配置させることができると共に効率よく火災を消火することができる。なお、上記実施例１〜３では、制御装置３の火災受信機通信部３０３と火災受信機５の制御装置通信部５０３又は消火栓装置通信部３０４と消火栓装置７，７１の制御装置通信部７０５を有線で接続しているが、無線で接続するようにしてもよい。

上記実施例では飛行ロボット２，２１の飛行経路等を決めるための手段として制御装置３を使用したが、他の実施例として制御装置３に加えて飛行ロボット２，２１にも制御手段としての機能を設けてもよい。本実施例の火災監視システム１０２では飛行ロボット２，２１間、飛行ロボット２，２１と火災受信機５間、飛行ロボット２，２１と消火栓装置７間を相互に通信する無線通信装置（図示しない）を飛行ロボット２，２１、火災受信機５、消火栓装置７にそれぞれ設ける。そして飛行ロボットの制御部２０１が自己の位置情報および記憶部２０２に記憶された三次元マッピング情報に基づいて飛行ロボット２，２１の飛行経路、準備飛行経路や運搬飛行経路を作成する。
また制御部２０１は無線通信装置により火災受信機５から火災を検知した火災感知器６の位置情報を受信し、消火栓装置７へ動作信号を送信し、消火栓装置７から準備完了通知を受信し、飛行ロボット２１へ飛行経路と運搬飛行経路を送信することで制御装置３と同等の動作処理をすることができる。従って、本実施例の火災監視システム１０２においては、制御装置３なしで上記実施例１〜３で示したものと同等の動作処理をすることができる。また、制御装置３と共に火災監視システムを構成する場合は、通常は制御手段として制御装置３を用いるが、制御装置３や無線基地局４が電波障害や故障で使用できない等の異常が発生した場合は、飛行ロボット２，２１を制御手段として使用することができる。この実施例では飛行ロボット２と２１の記憶部２０２に記憶された各種データを飛行ロボット２と２１間で共有させてもよい。この場合、飛行経路等を作成するのは飛行ロボット２でもよいが、それぞれの位置情報や電源残量等の各種情報に応じて飛行ロボット２の代わりに飛行ロボット２１に飛行経路等を作成させてもよい。また飛行ロボット２、２１で同じデータを共有していれば一つの飛行ロボットが故障しても他の飛行ロボットが代行して火災監視システム１０２の動作処理を行うことができる。また、飛行ロボット２，２１のそれぞれが飛行経路等を作成する場合は、各飛行ロボット２，２１が作成した各飛行経路および選択した最寄りの消火栓装置７の情報を飛行ロボット２，２１同士で共有させる。この場合、飛行ロボット２，２１が各自に作成した飛行経路が重なる場合や選択した消火栓装置７が競合する場合は、それぞれの位置情報や電源残量等の各種情報に応じて優先度の高い飛行経路を優先させる。そして優先度が高い飛行経路を作成した飛行ロボット２，２１に順次各自作成した飛行経路を設定する。次に飛行経路を設定された飛行ロボット２，２１は、順次行動を開始する。また優先度が低い飛行経路を作成した飛行ロボット２，２１は、すべての飛行ロボットに各飛行経路が設定されるまで、飛行経路や消火栓装置７が重なったり、競合しないように上述した飛行経路の作成・設定作業を繰り返す。

なお、上記実施例３と４において、飛行ロボット２１を飛行ロボット２２に、消火栓装置７を消火栓装置７１に代えても同様の効果がある。また、飛行ロボット２，２１，２２については、上記実施例の構成と機能に限定されず、同等の構成等を有するものであればよい。例えば、飛行ロボット２，２１，２２では撮影部２０４と測距センサ２０５を前後左右に設けたが、撮影部２０４と測距センサ２０５を各１つずつ設けて、飛行ロボットがその場で３６０°回転して周囲の障害物等を撮影・計測する構成としてもよい。また上記放水位置、飛行位置、飛行経路、運搬飛行経路は三次元マッピング情報の三次元座標及び飛行ロボット２、２１，２２における前後の方向の情報を含むものである。

また、飛行ロボット２，２１，２２に火災検知手段として撮影部２０４のカメラを使用し、放水位置設定手段として撮影部２０４で撮影した入力画像を使用して放水位置を設定する構成としたが、上記実施例に限定されるものではない。例えば、飛行ロボット２，２０，２１に火災検知手段としてＣＯ_２共鳴放射を検知する赤外線炎検知装置を設けて火災を検知して火源の位置を特定し、放水位置設定手段として火源の周囲を旋回させてＣＯ_２共鳴放射を検知し、最も強いＣＯ_２共鳴放射スペクトルを検知した飛行位置を放水位置として設定する構成としてもよい。また飛行ロボット２，２０，２１に火災検知手段としてサーモグラフィーカメラを設けて火災を検知して火源の位置を特定し、放水位置設定手段として火源の周囲を旋回させてサーモグラフィー画像を撮影し、最も高温を示したサーモグラフィー画像を撮影した飛行位置を放水位置として設定する構成にしてもよい。更に、高輝度の照明を火源として誤認するのを防止するために、火災検知手段として赤外線炎検知装置又はサーモグラフィーカメラ及びカメラを使用し、赤外線炎検知装置又はサーモグラフィーカメラで火源を検知して、火源の位置を特定した後、カメラで火源を撮影した入力画像の内、高輝度の範囲が最も広い入力画像を撮影した飛行位置を放水位置として設定する構成にしてもよい。

また、上記実施例では、消火栓装置７、７１に扉開閉装置７０３を設けたが、扉７０７の開動作に扉開閉装置７０３を使用せず、ホルダーアーム回動装置７０４を回動させる際に扉７０７の内側に当接させて押し開けるようにしてもよい。更に上記実施例とは別の消火用ノズルアタッチメントと消火栓装置として、消火用ノズル接続部７１０の開口部を消火栓装置の前方に向けて保持するホルダーを消火栓装置に設けると共に、飛行ロボットのロータ２１０が消火栓装置に接触しないように消火用ホース接続部の位置を後方に延長させた消火用ノズルアタッチメントを使用した構成としてもよい。

１，１００，１０１，１０２火災監視システム、２，２１，２２飛行ロボット、２００飛行ロボット本体、２０１制御部、２０２記憶部、２０３通信部、２０４撮影部、２０５測距センサ、２０６高度センサ、２０７飛行ユニット部、２０８外部入出力部、２０９電源部、２１０ロータ、２１１外部接続部、２１２ロボットハンドアタッチメント、２１２ａロボットハンド、２１３消火用ノズルアタッチメント、２１３ａ消火用ホース接続部、２１３ｂ消火用ノズル、３制御装置、３０１制御部、３０２記憶部、３０３火災受信機通信部、３０４消火栓装置通信部、３０５飛行ロボット通信部、４無線基地局、５火災受信機、５０１制御部、５０２記憶部、５０３制御装置通信部、５０４火災感知器通信部、５０５発信機通信部、５０６火災報知部、６火災感知器、７，７１消火栓装置、７００消火栓箱、７０１制御部、７０２消火栓弁、７０３扉開閉装置、７０４ホルダーアーム回動装置、７０４ａ軸、７０４ｂホルダーアーム、７０４ｃ消火用ノズルホルダー、７０４ｄ消火用ノズル接続部ホルダー、７０５制御装置通信部、７０６ホース収納部、７０７扉、７０８消火用ホース、７０９消火用ホースホルダー、７１０消火用ノズル接続部、７１１消火用ノズル、８ポンプ、９水源、１０遮蔽物、１１発信機

Claims

飛行ロボットを用いた火災監視システムにおいて、
火災検知用情報から火災を検知する火災検知手段と、
防護領域内を飛行する飛行ロボットを前記防護領域内の地図情報に基づいて所定の飛行経路で飛行させる制御手段と
を備え、
前記火災検知手段が火災を検知すると、前記飛行ロボットを火災の周囲を所定の距離で旋回させつつ前記火災検知手段により火災検知用情報を検知させると共に、前記火災検知用情報から放水位置を設定する放水位置設定手段を設けたことを特徴とする火災監視システム。
前記飛行ロボットに撮影部を設け、前記撮影部が前記防護領域内を撮影した画像から前記防護領域内の地図情報を修正することを特徴とする請求項１記載の火災監視システム。
前記防護領域内に火災感知器を設け、
前記制御手段は、前記火災感知器が火災を感知すると、前記火災感知器の位置情報から前記火災感知器が設けられている位置の近傍まで前記飛行ロボットを飛行させることを特徴とする請求項１又は２記載の火災監視システム。
前記放水位置に順位付けを行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の火災監視システム。
前記防護領域内に設けられた、消火用ホースを有する消火栓の位置情報と、
前記防護領域内の地図情報と、
前記放水位置の位置情報とから、
前記消火栓の位置から前記放水位置まで、前記消火用ホースを運搬するための飛行経路を作成すること特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の火災監視システム。