JP2619389B2

JP2619389B2 - 火災検出装置

Info

Publication number: JP2619389B2
Application number: JP62118095A
Authority: JP
Inventors: 龍徳森本
Original assignee: Secom Co Ltd
Current assignee: Secom Co Ltd
Priority date: 1987-05-16
Filing date: 1987-05-16
Publication date: 1997-06-11
Anticipated expiration: 2012-06-11
Also published as: JPS63284427A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は火災検出装置に関するものであり、更に詳し
く述べると、炎から発せられる特有の波長成分の放射線
について信号処理し、低温度放射物体等からの放射線の
影響を受けず正確な火災検出を可能とする火災検出装置
に関する。

〔従来の技術〕

可燃物が空気中で酸化燃焼する時に発生する炎からの
放射線には、可燃物の種類により定まる特有の波長の放
射線が含まれている。その中で、横軸を波長λ、縦軸を
強度Ｉとして第４図に図示した曲線Ａのように総ての酸
化燃焼に特有のスペクトルとして酸化の際に発生する炭
酸ガスより発せられる4.4μｍ付近にピークを有する赤
外線があげられる。

このような4.4μｍ付近の赤外線を検出して炎を検出
する炎検出装置はすでに存在する。

上記のように単に4.4μｍ付近の赤外線を検出する炎
感知器は、第４図の曲線Ｂで示す低温度放射物体などか
ら発せられる4.4μｍ付近の赤外線をも検出してしま
い、炎検出として誤動作するという問題点がある。

上記問題点を解決するものとして、第４図の例示にお
いて、4.4μｍ付近の放射線を通過させるバンドパスフ
ィルタ、4.0μｍ付近の放射線を通過させるバンドパス
フィルタを設け、両フィルタを通過した放射線の強度の
差を検出し、炎に特有な波長のスペクトルが線スペクト
ルになる場合を炎として検出する炎感知器がある（例え
ば特公昭54−9336号公報）。

また上述のスペクトルがあるレベルの「ゆらぎ」を示
すことを用いて炎を検出する炎感知器がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような炎感知器は、下記に述べる
ような問題点がある。例示として第４図に図示の如く、
夏のトタン屋根等の100℃位の炎を発しない低温度放射
物体に於ては前記4.4μｍ付近と4.0μｍ付近の放射線強
度の差△I₂が炎のときの差△I₁に比して十分な有意差が
つかない、即ち炎に対する感度を上げるよう強度差を小
さく設定すると低温度放射物体に対して誤動作し、誤動
作を防ぐように強度差を大きく設定すると炎が検出でき
なくなるという問題点がある。

また単にスペクトルのゆらぎ成分のレベルを観察して
炎を検出する場合、第５図に図示の如く、監視エリア内
を自動車、人等が通ることにより信号がしゃ断されて誤
動作する、或いは自動車のフロントガラスに太陽光が反
射しいわゆる低温放射線として検出器に入射して誤動作
する、という問題がある。

〔問題を解決す手段、および、作用〕

本件発明者の研究によれば、従来のように第４図に図
示の4.0μｍ近傍および4.4μｍ近傍の両放射線を用いる
となく、単に4.4μｍ近傍の放射線を用いることによ
り、ノイズの影響を受けず高信頼性で炎検知が可能であ
ることを見出された。すなわち、火災時における4.4μ
ｍ近傍の放射線は従来知られているように「ゆらぐ」の
であるが、このゆらぎは、連続的であり継続する。また
ゆらぎの変化がランダムであり規則性がない。更に、ゆ
らぎは一定の周波数の範囲内にある。

本発明はかかる特性に着目して炎を検知するものであ
る。すなわち、第１図に図示の如く、光学的バンドパス
フィルタ１により4.4μｍ近傍の波長成分を抽出し、炎
センサ２により抽出した強度に相当する電気信号に変換
する。該電気信号について、連続性チェック手段31にお
いて連続性および継続性をチェックする。また不規則性
・有効性チェック手段32において、ゆらぎがランダムで
あり、そのゆらぎの大きさが有効であることをチェック
する。両チェック手段からの出力に基いて判定手段33が
火災であるか否か判定し、火災と判定した場合火災出力
手段４に警報を出力する。連続性チェック手段31、不
規則性有効チェック手段32および判定手段33は一体化
し、火災検出手段３とすることができる。

従って、本発明によれば、炎が発する放射線のうち火
災検出に特有の波長成分を抽出する信号検出手段1,2
と、該信号検出手段からの信号を入力し、該入力信号が
連続的且つ不規則的に変化し、且つその変化量が所定の
値以上である場合警報を出力する火災検出手段３とを具
備する、火災検出装置が提供される。

更に好適には、前記火災検出手段が、前記入力信号が
所定の周波数の範囲内であることを検出し、更に該所定
の周波数範囲内にある場合警報を出力させることが好ま
しい。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第２図を参照して述べる。

第２図に本発明の一実施例としての火災検出装置の構
成図を示す。該火災検出装置は、上記信号検出手段１と
して、光学的バンドパスフィルタ11、焦電センサ21、増
幅器22および電気的バンドパスフィルタ23を有する。光
学バンドパスフィルタ11が第４図に図示の波長範囲の放
射線を放出する炎のうち4.4μｍ近傍の波長成分に相当
する信号S11のみを検出する。該検出手段S11が焦電セン
サ21により、強度に相当する電気信号に変換され、増幅
器22で増幅され、電気的バンドパスフィルタ23にて１〜
10数Hzの範囲にある周波数を抽出する。

このように特有の波長成分のみの信号S23がA/Dコンバ
ータ51によりディジタル量に変換される。A/Dコンバー
タ51のサンプリング周波数は少くとも最大周波数の２
倍、約30Hz、好適には数倍〜10倍程度の周波数、50〜15
0Hz程度である。

火災検出装置は更に火災検出手段３としての火災検出
部3aおよび火災出力手段４としての火災出力回路41を有
する。火災検出部3aは、連続性チェック回路310、ゆら
ぎ幅測定回路321、ゆらぎレベルチェック回路322、不規
則波形検出回路323、周波数成分チェック回路324、およ
び火災判定回路330から成り、図示の如く接続されてい
る。

第３図（ａ）〜（ｈ）の信号波形図を参照して第２図
火災検出装置の動作を述べる。

電気的バントパスフィルタ21を通過しA/Dコンバータ5
1でA/D変換された信号S51は第３図（ａ）に図示の如
く、不規則に変化する連続波であり、その周波数は１〜
10数Hzである。このA/D変換信号S51がゆらぎ幅測定回路
321に入力される。そして、信号S51の極大値とその次の
極小値の差分値が連続的に検出される。ゆらぎ幅測定回
路321で測定した前述の差分値であるゆらぎ幅信号S321
を第３図（ｂ）にプロットしている。このゆらぎ幅測定
信号S321がゆらぎレベルチェック回路322に入力され
る。火災時の炎の強度を示す所定レベル以上の変化があ
るか、且つノイズでないかについて、すなわち、ゆらぎ
幅が第３図（ｂ）の上限値V_Hと下限値V_Lとの間にあるこ
とをが検出されると、第３図（ｃ）に図示の如く、時点
t₂で、ゆらぎレベルチェック回路322が「高レベル」の
第１の判定信号S322を出力する。一方連続性チェック回
路310は、A/D変換信号S51が、第５図に図示の如く途切
れていないことをチェックする。この連続性チェック
は、例えば、A/D変換信号S51が第３図（ａ）に図示の如
く１〜10数Hzの周波数を持つことから、1/1Hz＝１秒以
内にA/D変換信号S51が少くとも２回零クロスすれば第３
図（ｆ）に図示の如く一旦、時点t₁で「高レベル」の第
２の判定信号S310を出力し、その後、一度でも２秒以内
にA/D変換信号S51が零クロスしない場合、時点t₃におい
て第２の判定信号S310を「低レベル」にすることによっ
て行う。

不規則波形検出回路323は、ゆらぎ幅測定信号S321の
値を予め定めた複数のデータ範囲のいずれかに入るかを
判定し、そのデータ範囲についてヒストグラムを計算す
る。一定時間Ｔについてヒストグラムを計算した結果、
その度数ひん度がほぼ均一である場合、不規則生がある
として第３の判定信号S323を第３図（ｄ）の如く出力す
る。

周波数成分チェック回路324は、A/D変換信号S51が一
定時間Ｔ当り零クロスする回数を計数し、周波数を測定
する。その周波数が１〜10数Hz以内であれば第４の判定
信号S324を出力する（第３図（ｅ））。

火災判定回路330は上記第１〜第４の判定信号を一定
期間の最終タイミングt₄で入力し、全てが「高レベル」
の場合、警報信号S3を出力する（第３図（ｇ））。火災
出力回路41はこの警報信号S3をラッチし、外部に火災警
報出力する。

火災判定回路はまた、毎一定期間の最終タイミングt₄
でリセット信号RSTを出力する（第３図（ｈ））。この
リセット信号RSTにより、連続性チェック回路310、ゆら
ぎレベルチェック回路322、不規則波形検出回路323およ
び周波数成分回路324の保持値がクリアされ、再び上記
同様の動作がくり返される。

火災検出部3aは上述の如く一定周期Ｔごとに火災検出
を行うので、若し、ある周期に第５図に図示の如き信号
が断となって連続性が失なわれるような事態が生じた場
合は警報S3を出力しない。これにより誤警報を防止する
ことができる。

このように現実に火災が発生しているにも拘らず連続
性が失なわれて警報が出力されない場合をも考慮して、
火災出力回路41は、２サイクル続けて警報信号S3が出力
されたら火災警報をラッチし、一過性の警報信号S3の喪
失によっては火災警報をリセットしないようにしておく
ことができる。

上記一定周期Ｔとしては、バンドパスフィルタからの
信号の周波数１〜10数Hz考慮して、例えば４〜５秒とす
る。

第２図に図示の火災検出部3aおよび火災出力回路41は
マイクロコンピュータ又は通常の回路のいずれによって
も実現可能である。

通常のアナログ回路で実現する場合、A/Dコンバータ5
1は不要である。ゆらぎ幅測定回路321は、極大値検出回
路（ピークホルダ）、極小値検出回路および減算回路に
より実現される。ゆらぎレベルチェック回路322は比較
器を２個用いて実現される。不規則波形検出回路323は
複数対の比較器と複数庫のカウンタにより各データ範囲
毎のヒストグラムを検出できる。周波数成分チェック回
路324はディスクリミネータにより実現できる。連続性
チェック回路310は一定時間以内に零クロス検出するカ
ウンタを用いることにより実現できる。

マイクロコンピュータで行う場合、上述の機能を組み
込めばよい。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明によれば、比較的簡単な
回路構成で、低温度放射物等の放射線の影響、しゃへい
物による信号喪失の如何に拘わらず、正確な炎検出が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理ブロック図、第２図は本発明の一実施例の火災検出装置の回路構成
図、第３図（ａ）〜（ｈ）は第２図装置の動作タイミング
図、第４図は炎の放射線特性図、第５図は炎のスペクトルのゆらぎがしゃ断された波形
図、である。〔符号の説明〕１……光学的バンドパスフィルタ、２……炎センサ、３
……火災検出手段、3a……火災検出部、４……火災→出
力手段、11……光学的バンドパスフィルタ、21……焦電
センサ、22……増幅回路、23……電気的バンドパスフィ
ルタ、31……連続性チェック手段、32……不規則生・有
効性チェック手段、33……判定手段、41……火災→出力
回路、51……A/D C、310……連続性チェック回路、320
……不規則性・有効性チェック回路、321……ゆらぎ幅
測定回路、322……ゆらぎレベルチェック回路、323……
不規則波形検出回路、324……周波数成分チェック回
路、330……火災判定回路。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】炎が発する放射線のうち火災検出に特有の
波長成分を抽出する信号検出手段（１、２）と、該信号検出手段からの信号を入力し、該入力信号が連続
していることをチェックする連続性チェック手段（31）
と、前記信号検出手段からの信号を入力し、所定期間に渡っ
て該入力信号の極大値とその次の極小値の差からゆらぎ
幅を連続的に求め、該ゆらぎ幅のヒストグラムがほぼ均
一であれば前記入力信号が不規則であるとチェックする
不規則性チェック手段（32）と、前記連続性チェック手段により前記連続性が有るとチェ
ックされ且つ、前記不規則性チェック手段により不規則
性があるとチェックされた場合に警報を出力する火災判
定手段（33）とを具備する、火災検出装置。
【請求項２】前記不規則性チェック手段（32）はさらに
前記入力信号が所定の周波数の範囲内であることを検出
し、前記火災判定手段（33）はさらに前記不規則性チェック
手段（32）が所定の周波数範囲内にある場合に警報を出
力することを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載
の火災検出装置。
【請求項３】前記火災判定手段（33）は、前記連続性チ
ェック手段（31）及び前記不規則性チェック手段（32）
の保持値を一定周期ごとにクリアして前記連続性チェッ
ク手段（31）及び前記不規則性チェック手段（32）の繰
り返し動作を可能にすることを特徴とする特許請求の範
囲第１項の火災検出装置。
【請求項４】前記火災判定手段（33）からの警報を入力
し、保持し、火災報知する火災出力手段（４）をさらに
具備する特許請求の範囲第１項記載の火災検出。