JP2020149734A - トンネル防災システム - Google Patents

Abstract

【課題】アドレス設定に伴う防災受信盤側の制御負担を低減して簡単且つ確実に火災検知器にアドレスを自動設定できるトンネル防災システムを提供する。【解決手段】トンネル内の火災検知器１４を防災受信盤１０からの信号回線１２に接続する。防災受信盤１０はアドレスを付した試験開始信号を信号回線１２に送信し、火災検知器１４は試験開始信号を受信して所定の試験を開始すると共に受信した試験開始信号に含まれるアドレスを自機のアドレスとして設定する。火災検知器１４で火災を検出した場合は自機のアドレスを付した火災検知信号を防災受信盤１０に送信し、防災受信盤１０は受信した火災検知信号のアドレスから火災を検知した区画を判別して報知する。【選択図】図１

Description

本発明は、トンネル内に設置した火災検知器を防災監視盤に接続して火災を監視するトンネル防災システムに関する。

従来、自動車専用道路等のトンネルには、トンネル内で発生する火災事故から人身及び車両を守るため、非常用施設が設置されている。

このような非常用施設としては、火災の監視と通報のため火災検知器、手動通報装置、非常電話が設けられ、また火災の消火や延焼防止のために消火栓装置が設けられ、更にトンネル躯体を火災から防護するために水噴霧ヘッドから消火用水を散水してトンネル内の温度を下げる水噴霧設備などが設置され、これらの非常用施設の端末機器を監視制御する防災受信盤を設けることで、トンネル防災システムを構築している。

防災受信盤と端末機器で構成するトンネル防災システムは、Ｒ型伝送方式とＰ型直送方式に大別される。Ｒ型伝送方式は、信号回線にアドレスを設定した火災検知器を接続し、伝送制御により火災検知器単位に検知を行う個別管理を可能とする。

Ｐ型直送方式は、火災検知器を所定の自動通報区画単位に分け、防災受信盤から区画単位に引き出した信号回線に同一区画に属する複数の火災検知器を接続して監視している。Ｐ型直送方式の防災受信盤による火災判断は、火災検知器が火災を検知すると所定の時間間隔で火災パルス信号を出力することから、１パルス目を火災予告信号として処理する。続いて防災受信盤は、１パルス目の受信から所定時間を経過した場合に火災受信回路を一旦復旧させ、復旧から所定時間内に再度火災検知器から火災パルス信号を受信すると、火災と判断して火災警報等の対処処理を行い、一方、復旧から所定時間内に再度火災パルス信号を受信しない場合は、非火災として処理している。

特開２００２−２４６９６２号公報 特開平１１−１２８３８１号公報 特開２００６−９９３９４号公報

しかしながら、このような従来のＰ型直送方式のトンネル防災システムは、火災検知器を自動通報区画単位で監視するようにしていたため、自動通報区画数の多いトンネルに設置する防災受信盤には、区画数に応じた受信回路等のハードウェア構成が必要となり、防災受信盤の筐体サイズが大きくなり、コストも高くなる問題がある。

例えば、２４００メートルのトンネルの場合、火災検知器の監視領域を両側２５メートルの範囲とすると、火災検知器は９６台必要であり、自動通報区画は２台ずつの火災検知器を含むように設定することから４８区画となり、これに対応して防災受信盤の受信回路は４８入力分必要となり、防災受信盤の筐体サイズが大きくなり、コストも高くなる。

また、防災受信盤と火災検知器との間の信号回線も自動通報区画数に対応して配線しており、防災受信盤と火災検知器の間に設置する配線量が区画数に応じて増加し、設備工事が大変で設備コストが高価になる問題もある。

本発明は、自動通報区画数が多くなっても防災受信盤の筐体サイズや配線量を増加することなくコストの低減を可能とするトンネル防災システムを提供することを目的とする。

（トンネル防災システム）
本発明は、トンネル内に配置した複数の火災検知器を信号線を介して防災受信盤に接続して火災を監視するトンネル防災システムに於いて、
火災検知器は、信号線の防災受信盤側である１次側からの試験開始信号に基づいて自機に関する所定の試験を実施すると共に自機のアドレスを設定し、火災を検知した場合に、当該自機のアドレスを付した火災検知信号を防災受信盤へ送信することを特徴とする。

（基本的な効果）
本発明は、トンネル内に配置した複数の火災検知器を配置して火災を監視するトンネル防災システムに於いて、火災検知器は、信号線の防災受信盤側である１次側からの試験開始信号に基づいて自機に関する所定の試験を実施すると共に自機のアドレスを設定し、火災を検知した場合に、当該自機のアドレスを付した火災検知信号を防災受信盤へ送信するようにしたため、信号線に接続された火災検知器に対し、設定するアドレスを付した試験開始信号を送信して検知器試験と合わせてアドレスを設定し、各火災検知器にアドレスを設定するためだけに通信制御を行う必要がないことから、アドレス設定に伴う防災受信盤側の制御負担を低減して簡単且つ確実に火災検知器にアドレスを自動設定することを可能とする。

また、運用中に火災を検知した場合に、試験により設定したアドレスを付した火災検知信号として送信することから、防災受信盤にアドレスと区画との対応関係を事前登録しておくことで、受信した火災検知信号のアドレスから火災を検知した自動通報区画を特定して報知でき、Ｐ型直送方式であっても従来のように火災を検知した火災検知器を現場確認する手間を省くことができる。

トンネル防災システムの機能構成の概略を示したブロック図 火災検知器に対する信号回線による信号線接続を示した説明図 火災検知器の機能構成を示したブロック図 検知器試験で使用する試験開始パルスとアドレスパルスを組み合わせた試験開始信号を示した説明図 火災検知器の試験における各信号線の信号波形を示したタイムチャート 防災受信盤に登録した火災検知器のアドレスと区画の対応を示す管理情報を示した説明図 火災検知器の制御動作を示したフローチャート

［トンネル防災システムの概要］
図１はトンネル防災システムの機能構成の概略を示したブロック図である。図１に示すように、トンネル内の異常を監視するため、監視センター等に防災受信盤１０を設置している。

自動車専用道路のトンネルは、上り線トンネルと下り線トンネルが構築され、トンネルの内部には、トンネル長手方向の壁面に沿って例えば２５メートル間隔で火災検知器１４を設置している。火災検知器１４は左右２５メートルとなる両側に監視エリアを設定し、火災による炎を検出して火災検知信号を防災受信盤１０に送信する。トンネル内に２５メートル間隔で設置した火災検知器１４は、隣接する２台の火災検知器１４により自動通報区画を形成している。

本実施形態の防災受信盤１０にあっては、トンネル内に設置した火災検知器１４の区画をＤ１〜Ｄｍとすると、例えば４区画に含まれる８台の火災検知器１４を１グループとして、グループＧ１〜Ｇｎに分割しており、分割したグループＧ１〜Ｇｎ毎に防災受信盤１０から信号回線１２を引き出し、各グループＧ１〜Ｇｎに属する８台の火災検知器１４を接続している。

このため防災受信盤１０に設けた受信回路部１８は、グループＧ１〜Ｇｎのグループ数に対応した台数を設けるだけでよく、従来の区画単位に受信回路部を設けていた場合に比べ、その台数を低減してハードウェアを簡単にでき、これにより防災受信盤１０の筐体サイズを小型化し、信号回線１２の配線量も低減し、設備コストを下げることを可能とする。

例えば２４００メートルのトンネルの場合、２５メートル間隔で火災検知器１４を９６台設置しており、自動通報区画の区画数は２台の火災検知器単位であることから４８区画となる。この場合、従来の区画単位に受信回路部１８を設けた場合は４８台必要であるが、本実施形態にあっては、例えば火災検知器１４の８台をグループ化して信号回線１２に接続していることから、受信回路部１８は１２台に低減することができる。

なお、グループ分割により同じ信号回線１２に接続する火災検知器１４の台数は図示の８台に限定されず、後の説明で明らかにする火災検知器１４に検知器試験を通じて自動設定される最大アドレスの範囲で、８台以上をグループ化し、更に、受信回路部１８の台数を低減することが可能である。

防災受信盤１０は制御部１６を備え、制御部１６は例えばプログラムの実行により実現される機能であり、ハードウェアとしてはＣＰＵ、メモリ、各種の入出力ポート等を備えたコンピュータ回路等を使用する。

制御部１６に対しては、８台の火災検知器１４を含むグループＧ１〜Ｇｎ毎に引き出した信号回線１２に対応して受信回路部１８を設け、また、制御部１６に対しスピーカ、ブザー、警報表示灯等を備えた警報部２０、液晶ディスプレイ等を備えた表示部２２、各種スイッチを備えた操作部２４、ＩＧ子局設備を接続するモデム２６を設け、更に、換気設
備、警報表示板設備、ラジオ再放送設備、テレビ監視設備、照明設備及び消火ポンプ設備をＰ型信号回線により個別に接続したＰ型伝送部２８を設けている。なお、モデム２６で接続するＩＧ子局設備は、防災受信盤１０及びその他の設備と遠隔管理設備とを結ぶ通信設備である。

防災受信盤１０の制御部１６は、システム設置後に信号回線１２毎に検知器試験を行うことにより、信号回線１２単位に接続している８台の火災検知器１４に固有のアドレスを自動的に設定する制御を行う。

また、防災受信盤１０の制御部１６は、検知器試験によるアドレス設定を終了した後の監視中に、火災検知器１４から検知器試験により設定したアドレスを含む火災検知信号を受信した場合に、受信した火災検知信号に含まれるアドレスに基づき火災を検知した区画を判別して報知する制御を行う。

防災受信盤１０の制御部１６による検知器試験は、検知器試験操作を検出した場合に、所定の開始アドレス、例えばアドレスＡ＝１を含む試験開始信号を信号回線１２に送信する制御を伴う所定の検知器試験制御を行う。この防災受信盤１０の検知器試験制御に対し信号回線１２に接続した各火災検知器１４は、防災受信盤１０側となる１次側から試験開始信号を受信した場合に所定の試験動作を開始すると共に受信した試験開始信号に含まれるアドレスＡを取り出して記憶し、試験を終了した場合に受信したアドレスＡを１つ増加してアドレスＡ＋１を含む試験開始信号を２次側に接続している次の火災検知器１４に送信する制御を行い、アドレスＡを１つ増加しながら８台の火災検知器１４が自律的に試験開始信号を順番に送りながら固有のアドレスを自動的に設定する。

［火災検知器の構成］
図２は火災検知器に対する信号回線による信号線接続を示した説明図、図３は火災検知器の機能構成を示したブロック図である。

（火災検知器と信号回線の接続）
図２に示すように、防災受信盤１０から引き出された信号回線１２には、電源線３４、コモン線３６、火災信号線３８、試験中信号線４０、試験電源線４２，４４及び試験開始信号線４６ａが含まれている。

図２は、防災受信盤１２側に近い先頭の火災検知器１４−１と次の火災検知器１４−２を取出して信号回線１２との接続を示しており、火災検知器１４−１，１４−２は、電源線３４、コモン線３６、火災信号線３８、試験中信号線４０、試験電源線４２，４４に対して並列に接続しているが、防災受信盤１０からの試験開始信号線４６ａは火災検知器１４−１に入力接続しており、また試験開始信号線４６ｂを１次側の火災検知器１４−１に出力接続すると共に２次側の火災検知器１４−２に入力接続している。即ち、火災検知器１４−１，１４−２は試験開始信号線４６ａ，４６ｂにより防災受信盤１０に対し直列に接続している。

火災検知器１４−１，１４−２は横に並べて左眼受光部３０ａと右眼受光部３０ｂを備え、左右２５メートルの範囲を監視領域に設定し、火災による炎を検知して火災検知信号を防災受信盤１０に送信する。なお、以下の説明で火災検知器１４−１，１４−２を区別する必要がない場合は、火災検知器１４とする。

（火災検知器の構成）
図３に示すように、火災検知器１４−１は制御部５０を備え、制御部５０は例えばプログラムの実行により実現される機能であり、ハードウェアとしてはＣＰＵ、メモリ、各種
の入出力ポート等を備えたコンピュータ回路等を使用する。

制御部５０に対しては、左眼火災検知部４８ａ、右眼火災検知部４８ｂ、試験伝送部５２及び火災伝送部５４を設けている。試験伝送部５２に対しては試験中信号線４０、試験電源線４２，４４を並列的に接続し、１次側の試験開始信号線４６ａを入力接続し、２次側の試験開始信号線４６ｂを出力接続している。

左眼火災検知部４８ａと右眼火災検知部４８ｂは、例えば２波長式の炎検知により火災を監視している。即ち、左眼火災検知部４８ａと右眼火災検知部４８ｂは、炎に特有なＣＯ２の共鳴放射帯である４．４〜４．５μｍの放射エネルギーを狭帯域の光学波長バンドパスフィルタにより選択透過（通過）させて、受光センサにより該放射線エネルギーを検出して光電変換したうえで、増幅等所定の加工を施してエネルギー量に対応する受光信号に処理し、受光信号レベルの相対比をとり、所定の閾値と比較することにより炎の有無を判定する。

火災検知器１４−１の制御部５０は、左眼火災検知部４８ａ又は右眼火災検知部４８ｂによる炎有りの判定により火災を検知した場合には、火災伝送部５４に指示して所定の時間間隔で所定パルス幅の火災パルスに自己アドレスを示すアドレスパルスを組み合わせた火災検知信号を周期的に火災信号線３８に送信させる制御を行う。

また、火災検知器１４−１の制御部５０は、防災受信盤１０の検知器試験に伴い試験電源線４２，４４に出力された転極電圧と試験開始信号線４６ａに出力されたアドレスＡ＝１を含む試験開始信号を試験伝送部５２を介して受信した場合、右眼火災検知部４８ｂと左眼火災検知部４８ａに対し所定の試験動作を行って試験による火災検知信号を送信させる制御を行う。

また、火災検知器１４の制御部５０は、試験開始信号を受信した場合に、試験開始信号に含まれるアドレスＡ＝１を自己アドレスとして取り出してメモリに記憶し、また、次の火災検知器１４−２のアドレス設定のために、受信したアドレスＡを１つ増加したアドレスＡ＝Ａ＋１＝２とし、検知器試験が終了した場合に、増加したアドレスＡ＝２を試験開始信号に含めて２次側の試験開始信号線４６ｂに出力する制御を行う。なお、受信したアドレスＡの変更は、１つ増加したアドレスＡ＝Ａ＋１とする以外に、２以上の複数の値だけ増加したアドレスとしても良いし、所定の係数を乗算して増加するようにしたアドレスとしても良い。

（試験開始信号）
図４は検知器試験で使用する試験開始パルスとアドレスパルスを組み合わせた試験開始信号を示した説明図である。

図４（Ａ）は試験開始信号６０のフォーマットであり、例えばパルス幅８ミリ秒の試験開始パルス６２に続いて２２ミリ秒のアドレスパルス６４を組合せ、アドレスパルス６４は１ミリ秒の１ビットパルス６６を組み合わせた２２ビット長のアドレスを設定可能としている。

図４（Ｂ）〜図４（Ｉ）は図１に示したグループＧ１に設けた８台の火災検知器１４にアドレスＡ＝１〜８をそれぞれ自動設定するための試験開始信号６０−１〜６０−８を示している。試験開始信号６０−１〜６０−８は先頭に試験開始パルス６２を固定配置し、これに続いてアドレスＡ＝１〜８を２進表示した１０００・・・０，０１００・・・０，〜０００・・・０となるアドレスパルスを組み合わせている。

（検知器試験動作）
図５は火災検知器の試験における各信号線の信号波形を示したタイムチャートであり、図２に示した火災検知器１４−２，１４−２の検知器試験を例にとっている。

検知器試験を行う場合、防災受信盤１０は図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、試験電源線４２，４４に対する試験電圧の極性を所定の時間間隔で交互に切替える転極制御を行い、試験電源線４２をプラスとする転極で火災検知器１４の右眼火災検知部４８ｂの試験を可能とする。

時刻ｔ１で火災検知器１４−１が試験開始信号線４６ａを介して図４（Ｂ）に示した試験開始信号６０−１を受信すると、試験開始パルス６２により試験電源線４４をプラスとする転極に同期して火災検知器１４の右眼火災検知部４８ｂの試験を行い、正常に試験が行われると図５（Ｇ）に示すように、試験による火災パルス信号を防災受信盤１０に火災信号線３８により送信する。

続いて、試験電源線４２をプラスとする転極に同期して火災検知器１４の左眼火災検知部４８ａの試験を行い、正常に試験が行われると図５（Ｇ）に示すように、試験による火災パルス信号を防災受信盤１０に火災信号線３８により送信する。また、検知器試験中は図５（Ｆ）に示すように、試験中信号線４０に試験中信号を出力しており、防災受信盤１０及び火災検知器１４−２を含む他の火災検知器に検知器試験中にあることを認識させる。

火災検知器１４−１は、受信した試験開始信号６０−１からアドレスＡ＝１を取出し、メモリに自己アドレスとして記憶し、次の火災検知器１４−２に設定するアドレスとして１つ増加したアドレスＡ＝２を生成する。

続いて、火災検知器１４−１は、検知器試験を終了すると試験電源線４２がプラスとなる時刻ｔ３のタイミングで２次側の試験開始信号線４６ｂに図４（Ｃ）に示した試験開始パルス６２にアドレスＡ＝２のアドレスパルス６４を組み合わせた試験開始信号６０−２を送信する。

２番目に配置した火災検知器１４−２は１次側に配置した火災検知器１４−１が送信した試験開始信号６０−２を試験開始信号線４６ｂから受信して火災検知器１４−１の場合と同様に検知器試験を行う。また、火災検知器１４−２は、受信した試験開始信号６０−２からアドレスＡ＝２を取出し、メモリに自己アドレスとして記憶し、次の火災検知器１４−３に設定するアドレスとして１つ増加したアドレスＡ＝３を生成する。

続いて、火災検知器１４−２は、検知器試験を終了すると試験電源線４２がプラスとなる時刻ｔ５のタイミングで２次側の試験開始信号線４６ｃに図４（Ｄ）に示した試験開始パルス６２にアドレスＡ＝３のアドレスパルス６４を組み合わせた試験開始信号６０−３を送信する。

以下、火災検知器１４−２に続く残り６台の火災検知器についても同様な検知器試験を通じて固有のアドレスＡ＝３〜８を自動的に設定する。

（防災受信盤の管理情報）
図６は防災受信盤に登録した火災検知器のアドレスと区画の対応を示す管理情報を示した説明図である。

図１に示した防災受信盤１０の制御部１６に設けたメモリには、図６に示す信号回線単
位に接続した８台の火災検知器１４のアドレスと自動通報区画Ｄ１〜Ｄｍとの対応関係を示す管理情報を予め記憶して登録している。

図６の管理情報は、信号回線１２毎に系統Ｌ１〜Ｌｎを設定し、例えば系統Ｌ１に対応した８台の火災検知器のアドレス１〜８に対応して区画Ｄ１〜Ｄ４を火災検知器１４の２台毎に設定している。

このような管理情報を防災受信盤１０に予め登録しておくことで、火災検知器１４から火災検知信号を受信した場合、火災検知信号に含まれるアドレスにより管理情報を検索して対応する区画を取得し、火災を検知した自動通報区画を表示部２２のディスプレイ上に表示し、トンネル内に出向いて現場確認を必要とすることなく、火災を検知した自動通報区画を知って適切且つ迅速な対処を可能とする。

（火災検知器の制御動作）
図７は火災検知器の制御動作を示したフローチャートである。図７に示すように、火災検知器１４の制御部５０は、防災受信盤１０の検知器試験による転極制御に対応してステップＳ１で試験電源線４２をプラスとする転極を検出するとステップＳ２に進み、ステップＳ２で１次側からの試験開始信号の受信を検出するとステップＳ３に進み、試験開始信号に含まれたアドレスＡを抽出して自己アドレスとしてメモリに記憶し、続いて、次の火災検知器のアドレス設定のため受信したアドレスＡに１を加算してＡ＝Ａ＋１とする。

続いてステップＳ５で試験中信号線４０に試験中信号を送信して右眼火災検知部４８ｂ側の試験を行い、試験により炎検知を判別すると火災検知信号を防災受信盤１０に送信する。

続いてステップＳ６で試験電源線４４をプラスとする転極を検出すると、ステップＳ７に進んで左眼火災検知部４８ａ側の試験を行い、試験により炎検知を判別すると火災検知信号を防災受信盤１０に送信する。

続いてステップＳ８で試験電源線４２側を再びプラスとする転極を検出すると、検知器試験の終了と判断してステップＳ９で試験中信号の出力を停止してステップＳ１０に進み、ステップＳ４で変更したアドレスＡを含む試験開始信号を生成して２次側の試験開始信号線に送信する。

このような検知器試験によるアドレスの自動設定が済むと、ステップＳ１１に進んで火災検知の監視状態となり、ステップＳ１１で火災検知を判別するとステップＳ１２に進み、検知器試験で記憶した自己アドレスを含む火災検知信号を生成し、周期的に火災検知信号を送信する。

［本発明の変形例］
（端末子機にアドレスを自動設定するシステム）
上記の実施形態のトンネル防災システムに示した検知器試験を通じて信号回線に接続した複数の火災検知器にアドレスを自動設定する点は、一般的な適宜の親機から引き出された信号回線にアドレス未設定の端末子機を複数接続したシステムに適用できる。

このようなシステムにあっては、親機に、所定のアドレスを含むアドレス設定信号を信号回線に送信する制御部を設け、信号回線に接続した各端末子機に、親機側となる１次側から受信したアドレス設定信号に含まれるアドレスを取り出して記憶すると、受信したアドレスを変更したアドレスを含むアドレス設定信号を２次側に送信する制御部を設けるようする。

このようなシステム構成を設けることにより、親機は、信号回線の先頭に接続している端末子機に対し先頭アドレスを含むアドレス設定信号を送信してアドレスを設定すると、それ以降は、アドレス設定を終了した端末子機が自己に設定したアドレスを例えば１つ増加したアドレスを含むアドレス設定信号を次の端末子機に送信してアドレス設定を次々と自律的に行い、親機から各端末子機に個別にアドレスを設定する通信制御を行う必要がないことから、アドレス設定に伴う親機側の制御負担を低減して簡単且つ確実に端末子機に固有のアドレスを自動設定することを可能とする。

（検知器試験）
上記の実施形態に示した防災受信盤による火災検知器の試験は一例であり、防災受信盤からアドレスを含む試験開始信号を送信し、火災検知器は１次側から試験開始信号を受信して検知器試験を行うと共にアドレスを抽出して自己アドレスとして記憶し、試験終了で変更したアドレスを含む試験開始信号を２次側に送信する点を含むものであれば、試験電源の転極制御や試験中信号の出力等に制約されることなく、適宜の検知器試験の制御に適用可能である。

（その他）
また、本発明は、その目的と利点を損なわない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。

１０：防災受信盤
１２：信号回線
１４，１４−１，１４−２：火災検知器
１６，５０：制御部
１８：受信回路部
３０ａ：左眼受光部
３０ｂ：右眼受光部
３４：電源線
３６：コモン線
３８：火災信号線
４０：試験中信号線
４２，４４：試験電源線
４６ａ，４６ｂ，４６ｃ：試験開始信号線
４８ａ：左眼火災検知部
４８ｂ：右眼火災検知部
５２：試験伝送部
５４：火災伝送部
６０：試験開始信号
６２：試験開始パルス
６４：アドレスパルス
６６：１ビットパルス

Claims (1)

1. トンネル内に配置した複数の火災検知器を信号線を介して防災受信盤に接続して火災を監視するトンネル防災システムに於いて、
   前記火災検知器は、前記信号線の前記防災受信盤側である１次側からの試験開始信号に基づいて自機に関する所定の試験を実施すると共に自機のアドレスを設定し、火災を検知した場合に、当該自機のアドレスを付した火災検知信号を前記防災受信盤へ送信することを特徴とするトンネル防災システム。

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