JP2904550B2

JP2904550B2 - 防災システム

Info

Publication number: JP2904550B2
Application number: JP2159329A
Authority: JP
Inventors: 文夫佐藤; 勤河野; 文夫羽鳥; 宏敏恵
Original assignee: YAMATO PUROTETSUKU KK; Hitachi Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: YAMATO PUROTETSUKU KK; Hitachi Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1990-06-18
Filing date: 1990-06-18
Publication date: 1999-06-14
Anticipated expiration: 2014-06-14
Also published as: JPH0448398A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は防災システムに関するものである。

〔従来の技術〕

従来の火災報知装置では、一般に、火災により生じる
煙，熱等の単一の物理量の変化を火災感知器で検出し、
検出値が設定した閾値レベル以上となつた時に火災信号
を受信器に送出して火災警報を行うようにしている。

このように閾値レベルを越えたか否かによつて火災信
号を発生させるオン・オフ形の火災報知装置では、火災
以外の原因により閾値レベルを越える検出値が得られた
場合には、火災と判断してしまい誤報（非火災報）を発
する問題があつた。

このようなオン・オフ形の火災報知装置における問題
を解決するのに、火災によつて生じる異なつた物理量の
アナログ検出データをサンプリングあるいはデータ処理
した複数のサンプリングデータから総合的に火災の判定
を行うと共に、関数近似等による予測演算を行うことに
よつて、初期火災の段階で正確に火災を判断することが
できるアナログ式火災報知装置が種々提案されている。
なお、この種の装置として例えば特開昭60−48596号公
報が挙げられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術ではホテル，一般住宅の部屋等における
特定の限定区画の一般火災を対象としており、洞道，共
同溝，ケーブルピツトおよび鉄道トンネル等のトンネル
形状の構造物（以下、洞道と称する）におけるケーブル
等の火災の検出に対しては配慮がされておらず、次に述
べるような問題があつた。

（１）洞道等においては火災発生の確認および位置の特
定を早期に正確に行うとすれば、区画すなわち洞道全体
にわたつて異なつた検出原理の検出器を一定間隔で多数
配置することが必要となり、検出点数とデータ処理容量
が増大する。

（２）洞道等の区画においては火災発生時には熱気流等
によつて熱，煙および発生ガス等は早い速度で伝搬，拡
散するので、多数の検出器からのデータ処理と判定のた
めの演算処理とが一斉に開始され、火災発生の確認およ
び位置の特定が困難になると共に、演算手段の処理能力
が不足することで火災の判定が遅くなる。

（３）これによつて消火設備を火災発生位置の周辺に限
定して作動することが困難となる。

本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、洞道内
の火災の種類を早期に判定し、早期に火災の種類に応じ
た適切な消火を可能とした防災システムを提供すること
を目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、各センサによる経時的検出データの煙ま
たはガス濃度によつて火災の発生を検知し、温度データ
によつて火災の発生を判定し、その発生位置を特定する
ことにより、達成される。そして各センサによる経時的
検出データの煙またはガス濃度によつて火災の発生を検
知し、温度データによつて火災の発生を判定し、その発
生位置を特定すると共に、検出データの推移パターンに
よつて消火設備の種類を選択し、特定された火災発生位
置の周辺に消火設備を作動・制御することにより、達成
される。

〔作用〕

上記手段を設けたので、総合的に火災の判定が行われ
るようになつて、初期火災の段階で正確に検出および位
置の特定ができるようになる。

〔実施例〕

以下、図示した実施例に基づいて本発明を説明する。
第１図から第５図には本発明の一実施例が示されてい
る。対象とする区画内の複数地点に配置されたガス，煙
および温度センサ1a,1b,…1nを備えた防災システムにお
いて、本実施例では各センサ1a,1b,…1nによる経時的検
出データの煙またはガス濃度によつて火災の発生を検知
し、温度データによつて火災の発生を判定し、その発生
位置を特定するようにした。そして各センサ1a,1b,…1n
による経時的検出データの煙またはガス濃度によつて火
災の発生を検知し、温度データによつて火災の発生を判
定し、その発生位置を特定すると共に、検出データの推
移パターンによつて消火設備の種類を選択し、特定され
た火災発生位置の周辺に消火設備を作動・制御するよう
にした。このようにすることにより総合的に火災の判定
が行われるようになつて、初期火災の段階で正確に検出
および位置の特定ができるようになり、洞道内の火災の
種類を早期に判定し、早期に火災の種類に応じた適切な
消火を可能とした防災システムを得ることができる。

すなわち第１図のフローチヤート図に示されているよ
うに、データサンプリングに先立つて、検知区画の形状
による異常判定レベル等の火災レベルおよび初期値を設
定する。

サンプリングされたガス濃度および煙濃度のデータ
G₁,G₂…G_i,G_S1,G_S2,…G_Siは記載されると共に、異常
（正常でない）と判定される値で設定された異常判定レ
ベルGth,C_Sthと比較され、 G_i≧Gth …（１） C_Si≧C_Sth …（２）と判定されるデータが１つでもあれば、このデータ群に
ついて平均化処理等によつてフイルタリングが行い、一
時的な上昇値やノイズ分を除去したデータを作成する。

これを夫々G_i＊,C_S＊とすると、フイルタリング処理
後更に異常判定レベルと比較し、下記により夫々異常と
判定する。

G_i＊≧Gth′ …（３） C_Si＊≧C_Sth′ …（４）ここで再び異常と判定されると、温度データθ₁,θ_２
…θ_ｉについてもサンプリングを開始し、フイルタリン
グされたデータθ＊によつて、下記判定レベル以上であ
れば火災と判定する。

θ_ｉ＊≧θth′ …（５）またθ_ｉ＊が火災判定レベル以下であれば、異常判定
レベルと判定した状態で煙濃度，ガス濃度および温度の
データサンプリング，フイルタリングおよびデータ記憶
のルーチンを継続し、温度上昇を監視する。このルーチ
ン継続中に温度上昇が発生せず、煙またはガス濃度が異
常判定レベル以下となつている場合は、何等かの異常が
発生したのであるから、発生地点を確認後リセツト状態
とするようにした。これは自動で行うことも可能であ
る。

温度データによつて火災と判定された場合、温度上昇
位置から火災発生位置を特定し、出力用端末機器に火災
警報および発生位置表示を行うと共に、火災判定レベル
以下になるまでデータサンプリング，フイルタリングお
よびデータ記憶のルーチンを継続する。

このようにして火災の検知，特定を行うが、温度セン
サとして分布型温度センサの光フアイバケーブルまたは
同軸ケーブルを使用した。光フアイバケーブルによる温
度検出は（１）レイリー後方散乱光の強度が光フアイバ
ケーブルの温度によつて変化することを用いるもの。
（２）光フアイバケーブルに入射されたパルス光によつ
て新たに生じるラマン後方散乱光を用いるもの等が現在
実用化されつつある。

このように光フアイバケーブルを温度センサとして用
いることによつて、光パルスの反射時間と反射量から温
度および温度上昇位置が検出できると共に、本発明によ
る防災システムの伝送路として兼用することができる。

同軸ケーブルの場合も光フアイバケーブルと同様な作
用，効果を奏するが、分布定数回路が一次元の空間座標
ｘに沿つて一様である時、単位長当りの分布定数を夫々
L,R,C,Gとすれば、点ｘにおける分布電圧ｖ（x,t）およ
び分布電流ｉ（x,t）は、v_a,i_aを分布定数回路の入力端
電圧，電流とすれば、次式の伝送線路方程式で与えられ
る。

従つて同軸ケーブルの中間に部分的な温度上昇による
インピーダンスの不整合が生じれば、入力端において反
射波と波形（後方反射）が変化するので、不整合となつ
ている地点およびその地点の温度を検出することがで
き、かつ光フアイバケーブルと同様防災システムの伝送
路として用いることができる。

このように分布型温度センサとして光フアイバケーブ
ルまたは同軸ケーブルを使用して火災の検知，特定を行
うようにしたが、消火設備の動作・制御について第２図
のフローチヤート図により説明する。

温度データを火災判定上優先する基本的なことは変ら
ないが、第２図に示されているようにサンプリングデー
タとして温度データθ₁,θ_２…θ_ｉを加え、ガス濃度お
よび煙濃度のデータG₁,G₂,…G_i,C_S1,C_S2,…C_Siと共に、
初期設定された異常判定レベルGth,C_Sth,θthと比較さ
れ、 G_i≧Gth C_Si≧C_Sth θ_ｉ≧θth と判定されるデータが一つでもあれば、このデータ群に
ついて平均化処理等によつてフイルタリング処理データ
とする。

これを前述の第１図と同様に夫々G_i＊,C_Si＊，θ_ｉ＊
とすると、下記により再度異常判定レベルと比較する。

G_i＊≧Gth′ C_Si ≧C_Sth′ θ_ｉ＊≧θth′ これで再び異常と判定されると、最初に異常と判定さ
れたデータが（１）ガス濃度または煙濃度である場合は
ケーブル火災であると予想され、第１図と同様に温度デ
ータの上昇を監視する。すなわち温度データが異常判定
レベルとなるまでガス濃度または煙濃度のデータサンプ
リング，フイルタリングおよびデータ記憶のルーチンを
継続する。またルーチン継続中に温度データが異常判定
レベルを超えず、ガス濃度または煙濃度が異常判定レベ
ル以下となつた場合は、異常発生地点を確認後リセツト
状態となるようにした。これは自動で行うことも可能で
ある。（２）最初に異常と判定されたデータが温度であ
る場合は油火災または発炎火災であると予想され、温度
データ優先のアルゴリズムから火災と判定し、その温度
上昇位置から火災発生位置を特定する。

以上述べたように、サンプリングデータの上昇パター
ンから、（１）煙またはガス濃度異常→温度データ火災
と判定された場合は、消火設備の種類としてケーブル火
災の消火に適した、一例として水噴霧消火設備を選択さ
せることができる。また、（２）温度データ異常→温度
データ火災と判定された場合は、消火設備の種類として
油火災の消火に適した、一例として泡消火設備を選択
し、選択させることができる。

消火設備の種類を選択後、特定された火災発生位置の
周辺について、一定区域毎に開放弁を設けたりあるいは
地区選定弁を有する消火設備を起動させ、被害および消
火剤放出区域を有効に限定することができる。

出力用端末機器に火災警報および発生位置表示を行う
と共に、火災判定レベル以下になるまでデータサンプリ
ング，フイルタリングおよびデータ記憶のルーチンを継
続するのは、第１図の場合と同じである。

本実施例による防災システムは洞道のケーブル布設線
路に沿つて設置し、ケーブル火災等の早期発見，早期対
応に効果を奏することができる。

すなわち洞道は長距離のトンネル形状の構造物であ
り、しかも地中に埋設されることが多く火災発生の正確
な検知および火災発生場所の特定が容易でないのが現状
である。洞道に布設されているケーブル・電線類は被覆
材に可燃性材料を用いており、（１）地絡，短絡，過電
流等の内部要因によるケーブル着火、または（２）工事
中の火気あるいは放火等の外部要因による発火は、洞道
のトンネル形状の構造物内では放熱空間が狭く蓄熱後延
焼拡大していくと共に、大量の黒煙，有毒ガスの発生に
よつて消火活動を困難にしている。このケーブル火災の
特徴はグループケーブルほど発熱量が多く顕著なことで
ある。すなわち洞道の地中構造物は進入口が限定されて
おり、一旦火災が発生した後は火点を限定し、ガス充満
状態を正確に把握することが適切な消火活動を行う上で
重要な要因となつている。

第３図に示されている防災システムは第１図および第
２図に示されているような判定機能を有するCPUを内蔵
した中継ユニツト２を、洞道のケーブル布設線路に沿つ
て一定ブロツク毎に設置したものである。

1a,1b…1nは、上述のように定常時および火災発生に
よる周囲環境の物理量の変化を経時的に検出するセンサ
（アナログ検出器）であり、対象範囲の火災発生の初期
検出用としてスポツト型のガスセンサ（ガス濃度検出
器）1a,煙センサ（煙濃度検出器）1bを、検知対象形状
に応じた適正間隔で設置してあり、複数個接続される。
温度センサ1nは、分布型温度センサを用いて温度検出お
よび火災発生位置の特定を目的として、中継ユニツト２
毎に接続される。これらガスセンサ1a,煙センサ1bにはA
/D変換部および固有のアドレスが設定された伝送回路部
を内蔵している。

各センサ1a,1b…1nで検出されたデータは、中継ユニ
ツト２の受信機3a,3b…3nにおいてポーリング方式によ
り所定時間τ秒毎に収集し、データ処理部４に出力す
る。

データ処理部４は、受信機3a,3b…3nからの検出デー
タG_i,C_Si,θ_ｉを各センサ1a,1b…1n毎に分割し、データ
メモリー部５に出力すると共に、レベル設定部６で設定
された起動レベルGth,C_Sth,θthと比較処理する。検出
データが異常判定レベル以上であれば、平均化処理等に
よりフイルタリングを行い、フイルタリング処理後のデ
ータG_i＊,C_Si＊，θ_ｉ＊を更に異常判定レベルと比較処
理し、設定レベル以上である時異常（正常でない）と判
断し、火災の判定および火災発生位置の特定の演算を演
算部７で開始する。

演算部７では、異常判定レベル以上となつたデータに
ついて、データメモリー部５から呼び出し、この検出デ
ータに基づいてガス濃度，煙濃度の分布状態あるいは温
度分布を求め、判定部８で火災発生位置を検知し、煙，
ガスの流れ方向および温度の変化方向等を判定する。

データメモリー部５では各センサ1a,1b…1nのアドレ
ス毎に所定数の検出データおよびフイルタリング処理デ
ータを順次更新して記憶する。

判定部８における結果を警報表示部９、火災発生位置
表示部10、煙，ガスの流れ表示部11に出力し、現場管理
室等に設置してあるCRT画面等の出力用端末機器に表示
する。またデータ処理部４から環境データ表示部12に異
常でない状態を表示する。

また、判定部８からの情報は、中継ユニツト２の伝送
回路部13から中央操作制御室等に設置してある中央処理
装置に移信され、各中継ユニツト２のデータを集中監視
する。

この中継ユニツト２と現場管理事務所および中央操作
制御室との間のデータ転送をモデムを介し、電話回線を
用いて行つた一実施例が第４図に示されている。

同図から明らかなように、中継ユニツト2a（他の中継
ユニツト2b…2nも同様）にはスポツト型の煙およびガス
センサ1a₁,1b₁…1n₀が接続されている。そして中継ユニ
ツト2a,2b…2n間は伝送路を兼用した分布型温度センサ1
n₁、例えば光フアイバケーブルを布設した。通常中継ユ
ニツト2a,2b…2nは洞道外に設置される。勿論分布型温
度センサ1n₁としての光フアイバケーブルは検出対象区
域の洞道内に設置される。中継ユニツト2a,2b…2nと受
信機である中央操作制御室のCPU14との間を電話回線とP
BX（デジタル交換機）15とで接続し、各々にモデム（デ
ジタル／アナログ復変調装置）およびNCU（電動自動発
着信装置）16,17を設置し、警報およびデータ伝送を行
うようにした。これらのデータはいくつかの現場管理事
務所と更にこれらを接続する中央操作制御室とに設置さ
れているCPU14aに転送され,14のCRT,プリンタ等の端末
機器に表示される。

第５図には消火設備を選択，制御する防災システムの
一実施例が示されている。検出対象区域に配置されたス
ポツト型の煙およびガスセンサ１と伝送路を兼ねた分布
型温度センサ1n₁とが接続された中継ユニツト２で火災
発生および火災発生位置の確認を行い、サンプリングデ
ータの上昇パターンから火災の種類を判別し、これらの
判定結果を消火設備制御装置18に発信する。

消火設備は一定区域毎に開放弁19を有し、この区域を
カバーするようにノズル20を有している。

火災信号を受け、火災の種類が油火災であると判定さ
れれば、泡の原液槽21の元弁22を開き、混合器23で水と
混合した泡薬剤を当該区域に開放弁19を開き、ノズル20
を通して散布するようにした。火災の種類がケーブル火
災であると判定されれば、火災発生位置または延焼拡大
方向の区域についての開放弁を開動作させ、水噴霧を散
布するようにした。なお、この他、粉末消火設備，ガス
系消火設備等を組み合わせて使用することもできる。

このように本実施例によれば火災発生直後の温度上昇
に至らない状態での火災発生を洞道の内部に拡散してい
く煙またはガス濃度の変化で検知し、更に分布型温度セ
ンサによつて燃焼部分の温度検出，位置の特定を行つて
消火設備を選択，起動するようにしたので、次に述べる
ような効果を奏することができる。

（１）検出原理の異なる複数の検出器からの経時的な検
出データから、総合的に火災の判定を行うので、初期火
災の段階で正確に火災が検出できると共に、誤報（非火
災報）の発生を減少することができる。

（２）分布型温度センサからの検出データと組み合わせ
ることにより、火災の発生位置を特定することができる
のみならず、分布型温度センサを使用したので、洞道の
トンネル形状の構造物内の検出で検知器点数を減らし、
かつデータ処理を容易にすることができる。

（３）検出データの上昇パターンから火災の内容を判定
することができる。

（４）ガス検知器にHCl等の検知できるものを用いるこ
とにより、特にケーブル火災の検出が正確に、かつ容易
に行える。

（５）正確な火災検出ができることにより、消火設備と
の連動を自動化することができ、更に位置の特定並びに
火災の内容を判定できるので、火災の内容に適した消火
設備の種類を選択し、区域を限定して起動を行うことが
できる。

（６）本実施例による防災システムを洞道に設置するこ
とにより、ケーブル火災または洞道内油火災の初期検出
を行うことができ、これに対し適切な消火設備を火災発
生位置周辺に限定して起動させることができる。

第６図には本発明の他の実施例が示されている。本実
施例は中継ユニツト2a,2b…2nを接続する分布型温度セ
ンサ1n₁をバスラインとして使用した場合である。この
ようにすることにより前述の場合よりも長距離、広域に
わたつてのシステム設置が容易となる。

中継ユニツト2a（中継ユニツト2b…2nの場合も同じ）
にスポツト型の煙およびガスセンサ1a₁,1b₁…1n₀が接続
されているのは第４図の場合と同様であるが、中継ユニ
ツト2a,2b…2nを分布型温度センサ1n₁のバスラインで連
結する。そして中継ユニツト2a,2b…2nからのデジタル
信号を通信制御部24により多重伝送を行い、中央操作制
御室等に設置されているCPU14bに送信するようにした。

このような本実施例では中継ユニツト2a,2b…2nはガ
スおよび煙濃度のデータサンプリング，フイルタリング
を行い、異常レベルでCPU14bに警報とデータとを発信す
るようにした。CPU14bでは受信データと分布型温度セン
サ1n₁からのデータ処理を行い、火災の判定，火災発生
位置の特定および各データの分布状態等の演算後、端末
機器に警報および判定結果を表示する。

〔発明の効果〕

上述のように本発明は洞道内の火災の種類を早期に判
定し、早期に火災の種類に応じた適切な消火ができるよ
うになつて、洞道内の火災の種類を早期に判定し、早期
に火災の種類に応じた適切な消火を可能とした防災シス
テムを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の防災システムの一実施例の火災感知の
フローチヤート図、第２図は同じく一実施例の消火設備
と連動させたフローチヤート図、第３図は同じく一実施
例のブロツク図、第４図は同じく一実施例の電話回線を
用いたシステムの説明図、第５図は同じく一実施例の消
火設備と連動させたシステム構成を示す説明図、第６図
は本発明の防災システムの他の実施例のバスラインを使
用した場合のシステム構成を示す説明図である。 1a……ガスセンサ、1b……煙センサ、1n……温度セン
サ、1n₁……分布型温度センサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ０８Ｂ 23/00 ５３０Ｇ０８Ｂ 23/00 ５３０Ｅ 25/01 25/01 Ｃ (72)発明者河野勤茨城県日立市幸町３丁目２番１号日立エンジニアリング株式会社内 (72)発明者羽鳥文夫茨城県日立市幸町３丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (72)発明者恵宏敏大阪府大阪市東成区深江北２丁目１番地 10号ヤマトプロテツク株式会社内 (56)参考文献特開昭57−14995（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−106690（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−27395（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G08B 17/00 - 31/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】対象とする区画内の複数地点に配置された
煙センサ，ガスセンサおよび温度センサを備えた防災シ
ステムにおいて、各センサから所定時間毎に収集した時
系列データのうち、煙濃度データまたはガス濃度データ
によって火災の発生を検知し、温度データによって火災
の発生を判定し、その発生位置を特定するようにしたこ
とを特徴とする防災システム。
【請求項２】前記温度センサが、分布型温度センサとし
て光ファイバケーブルまたは同軸ケーブルが使用され、
前記システムの伝送路として兼用されるものである請求
項１記載の防災システム。
【請求項３】前記煙センサ，前記ガスセンサおよび前記
温度センサが、洞道，共同溝等のトンネル形状の構造物
内に配置されるものである請求項１記載の防災システ
ム。
【請求項４】前記ガスセンサが、HClを検出できるもの
である請求項３記載の防災システム。
【請求項５】対象とする区画内の複数地点に配置された
煙センサ，ガスセンサおよび温度センサを備えた防災シ
ステムにおいて、各センサから所定時間毎に収集した時
系列データのうち、煙濃度データまたはガス濃度データ
によって火災の発生を検知し、温度データによって火災
の発生を判定し、その発生位置を特定すると共に、前記
時系列データの推移パターンによって消火設備の種類を
選択し、特定された火災発生位置の周辺に前記消火設備
を作動・制御するようにしたことを特徴とする防災シス
テム。