JP3172854B2 - トンネル形構造物における防災システム - Google Patents

トンネル形構造物における防災システム

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JP3172854B2 JP06855394A JP6855394A JP3172854B2 JP 3172854 B2 JP3172854 B2 JP 3172854B2 JP 06855394 A JP06855394 A JP 06855394A JP 6855394 A JP6855394 A JP 6855394A JP 3172854 B2 JP3172854 B2 JP 3172854B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、情報ケーブルや電力ケ
ーブルなどを敷設している共同溝、洞道、地下トンネル
などのトンネル形構造物(以下、洞道等と称す)におけ
る消火設備として適用される防災システムに関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来一般の火災報知装置は、火災により
生じる煙、熱、赤外線、紫外線等の単一の物理量の変化
を火災感知器で検出し、その検出値が設定したしきい値
レベルまたは上昇率を越えた時に火災と判定して火災警
報を出力するようにしている。
【0003】しかし、このように設定しきい値レベルま
たは上昇率を越えたか否かによって火災を判定するオン
・オフ形の火災報知装置では、火災以外の原因によって
設定しきい値レベルまたは上昇率を越える検出値となっ
た場合にも、火災と判定されて誤報(非火災報)を不用
意に発するという問題がある。
【0004】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ために、最近では、火災によって
生じる異なっ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なうと共に、関数近似等に
よる予測演算を行なうことによって、初期火災の段階で
正確に火災を判別することができるアナログ式の火災報
知装置が種々提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記したような構成の
火災報知装置による従来の防災システムは、主に一般住
宅やホテル、ビルなどの特定空間での火災検知を目的と
したものであり、上述した洞道等の消火設備としてその
まま適用した場合、有効な消火・防災機能が発揮される
保証は全くない。すなわち、洞道等では、火源の燃焼エ
ネルギーが洞道等の大きさや形態などの相違によって大
きく変化するものであり、この燃焼エネルギーの大小を
把握しない限り、正確に火災を判別し得たとしても、例
えば消火剤の散布量が燃焼エネルギーの大きさに比べて
不足するなど適切、有効な消火処理を実行することがで
きないという課題がある。
【0006】本発明は上記した実情に鑑みてなされたも
ので、火災を正確に判別できるのはもとより、燃焼エネ
ルギーの変化が大きい洞道等の火災に対しても効果的な
消火・防災機能を発揮させることができる洞道等におけ
防災システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】上記目的を達成するために、本発明に係る
洞道等における防災システムは、 道等の測定対象区間
内に設置されて複数の測定単位区間毎の温度を検出する
温度センサによる温度情報から単位測定区間当りの温
度上昇分を求める手段と、それら単位測定区間当りの温
度上昇分を測定対象区間内で積分することにより温度
積値を算出する手段と、その算出された温度累積値とト
ンネル形構造物の形状に応じた換算係数との積により火
源の燃焼エネルギーを算出する手段と、その算出された
火源の燃焼エネルギーの大小を判定する判定手段と、こ
の判定手段で判定された燃焼エネルギーの大きさと時間
的推移とから火災・非火災を判定する手段と、判定され
た燃焼エネルギーの大きさに応じて消火剤の散布量を制
御する制御手段とを備えたものである。
【0008】上記の防災システムにおける温度センサ
しては、光ファイバを使用した分布型温度センサ、アナ
ログ式スポット型温度センサ、放射型温度センサのうち
のいずれを選択使用してもよい。
【0009】
【作用】本発明によれば、洞道等の測定対象区間内に設
置した複数個の温度センサによる複数測定単位区間毎
の温度情報から求められた単位測定区間当りの温度上昇
分を測定対象区間内で積分することにより温度累積値が
算出され、この算出された温度累積値と洞道等の形状に
応じた換算例数の積により算出された火源の燃焼エネル
ギーの大小が判定されるとともに、その判定された燃焼
エネルギーの大きさと時間的推移とから火災・非火災を
判別して非火災時における不必要な消火剤の放射をなく
することができるだけでなく、火災と判別された時は判
定された燃焼エネルギーの大きさに応じて消火剤の散布
量が制御されることになる。したがって、上記燃焼エネ
ルギーの大きさから火災規模を正確に判別できるのはも
とより、燃焼エネルギーの大小に対応して消火剤の散布
量を制御することによって、洞道等のように、その大き
さや形態などにより燃焼エネルギーの拡散状況が変化す
るような条件下でも、その燃焼エネルギーに応じて適切
な量の消火剤が散布されて、効果的な消火を行なうこと
が可能である。また、このとき、単位測定区間の温度上
昇分の比較により、火源を限定することもできる。
【0010】つぎに、実施例を説明する前に、上記燃焼
エネルギーの算出方法について説明しておくこととす
る。図は、幅W、高さH、長さLの模擬洞道に適用さ
れる燃焼エネルギーの算出モデルを示す。
【0011】まず、温度センサによる温度情報から単位
測定区間当りの温度上昇分T(x)を求める。燃焼エネ
ルギーEは、下記の(1)式に示すように、単位測定区
間当りの温度上昇分T(x)と洞道の形状に応じた換算
係数Aの積を洞道の長さ方向に積分したものである。
【0012】
【数1】
【0013】ここで、Aは洞道の形状に応じた係数(単
位:J/K・m)、Lは洞道の長さであり、上記換算係
数Aは一定であると考えられるので、燃焼エネルギーE
は、下記の(2)式となる。
【0014】
【数2】
【0015】また、実際の計測装置で得られる温度情報
は離散的であるので、上記(2)式の積分値、つまり温
度累積値P[K・m]は、下記の(3)式のように近似
できる。
【0016】
【数3】
【0017】ただし、上記(3)式において、Δx:単
位測定区間(温度センサ間の距離) 、 Tn:nから(n+1)[m]間の上昇温
度の平均値[K] 従って、燃焼エネルギーEは、下記の(4)式となる。
【0018】
【数4】
【0019】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて
説明する。図1は本発明の一実施例による防災システム
を洞道の消火設備に適用した場合のブロック構成図であ
る。
【0020】図1において、1は防災対象構築物として
の電力ケーブル敷設溝のような洞道であり、この洞道1
内の火災などによる温度情報を得るために、この実施例
では、光ファイバ式の分布型温度計測装置2を使用して
いる。
【0021】3は上記温度計測装置2における光ファイ
バであり、この光ファイバ3は、上記洞道1の長さに相
当する測定対象区間L内において単位測定区間T(図
2)毎の温度を検出する温度センサとして、上記測定対
象区間Lの全長にわたって敷設されている。
【0022】4は上記光ファイバ3を介して上記洞道1
内の温度情報を得るための温度計測部であり、この温度
計測部4は、上記光ファイバ3の入力端からパルス状の
光を入射し、該光ファイバ3内で発生する後方散乱光の
うちのストークス光およびアンチストークス光を光学時
間領域反射測定法、つまりOTDR(OpticalT
ime Domain Reflectometry)
法で測定するようになされている。
【0023】5は上記温度計測部4からの温度情報を受
け入れる演算部であり、この演算部5は、上記温度情報
から洞道1の測定対象区間L内で単位測定区間T毎の温
度上昇分T(x)を求める手段であって、それら各単位
測定区間T当りの温度上昇分T(x)を測定対象区間L
内で積分して温度累積値Pを算出するとともに、この温
度累積値Pと洞道1の形状に応じた換算係数Aとの積に
より火源の燃焼エネルギーEを算出するようになってい
る。6は上記演算部5により算出された火源の燃焼エネ
ルギーEの大小を、温度計測部4からのデータにもとづ
いて判定する判定部であり、実際には段階的に設定され
ているレベル値との比較により火源の燃焼エネルギーE
のレベルを判定する手段である。7は上記判定部6での
判定結果、つまり、火源の燃焼エネルギーEのレベルの
大きさに応じて消火システム(図示せず)を介して火源
に対する消火剤の散布量(放出量)を増減制御する制御
部である。
【0024】つぎに、上記構成の防災システムの動作に
ついて説明する。上記温度計測部4からパルス状のレー
ザ光を光ファイバ3内に入射させると、光ファイバ3内
で発生する温度依存性をもったストークス光およびアン
チストークス光の光強度比で光ファイバ3内の温度変化
が測定され、また、火源の位置については、上述のOT
DR法により、パルス入射時から火源でのストークス光
およびアンチストークス光の発生時までの時間差を計測
することにより、光ファイバ3の入力端からの距離とし
て求められる。
【0025】具体的には、上記光ファイバ3の入力端か
ら一定のパルス幅を有するパルス光を入射させ、単位測
定区間T毎にサンプリングを行なうことにより、各測定
区間Tで平均された温度情報が得られる。たとえば、図
2のように、距離分解能が1mに相当するパルス光の場
合、単位測定区間Tが1mとなるサンプリング周期で、
1m毎に後方散乱光をサンプリングすれば、1m地点の
温度情報は0〜1mの単位測定区間Tの平均値、2m地
点の温度情報は1〜2mの単位測定区間Tの平均値とな
る。これにより、光ファイバ3の長さ方向ですべての温
度情報を取り込むことができる。
【0026】上記演算部5では、上記温度計測部4から
の温度情報を受けて単位測定区間T毎の温度上昇分T
(x)を求め、それらを測定対象区間L内で積分するこ
とにより、上記(3)式から温度累積値Pが求められ
る。この温度累積値Pを上記(4)式に代入することよ
り、火源の燃焼エネルギーEを算出する。
【0027】ついで、上記演算部5で演算された燃焼エ
ネルギーEの大小が上記判定部6において判定され、そ
の判定結果を受けた制御部7では、水などの消火剤の散
布量を上記燃焼エネルギーEの大きさに応じた値に制御
する。この結果、消火システムにより、火源に対して上
記燃焼エネルギーEの大きさに応じた適量の消火剤が散
布され、効果的な消火が実行されることになる。
【0028】なお、上記判定部6においては、燃焼エネ
ルギーEの大きさと時間的推移とから火災・非火災の判
定も行なわれるのであり、これによって、小火にも見な
されないような火源と火災とを明確に区別させることが
でき、消火剤の無駄な散布が抑制されることになる。
【0029】また、上記温度センサとして、上記実施例
のように、光ファイバ3を用いる場合は、洞道1の測定
対象区間Lの全長にわたって多種・多様の温度センサを
配置しなくても、上記のような詳細な温度上昇が得られ
るうえ、温度センサ取付の作業も比較的簡単に行なえる
という施工上の利点がある。
【0030】図3は、幅および高さがそれぞれ600
[mm],長さが10[m]の洞道、幅および高さがそ
れぞれ900[mm]、長さが10[m]の洞道、幅お
よび高さが1800[mm]、長さが10[m]の3つ
の模擬洞道を用意し、各洞道内でノルマルヘプタン(n
−ヘプタン)を燃焼させた時の実験例であり、各洞道毎
に上記(3)式にもとづいて算出した温度累積値Pの時
間変化を示している。
【0031】図4は、図3で求められた温度累積値P
と、実際の燃焼エネルギーEとの関係を示すものであ
り、この図4からも明らかなように、上記(4)式によ
り、燃焼エネルギーEの大きさを判定できることが判
る。
【0032】なお、上記実施例では、温度センサとして
光ファイバ3を使用した分布型の温度計測装置2を使用
したものについて説明したが、図5に示すように、熱電
対あるいはサーミスタなどのようなアナログ式スポット
型の温度センサ13を使用した温度計測装置12を採用
したり、あるいは、図6に示すように、サーモパイルな
どの赤外線センサ23を用いた放射型温度計測装置22
を採用してもよく、上記実施例と同様な効果を奏する。
【0033】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、測定対
象区間内の温度センサによる単位測定区間当りの温度上
昇分を求め、それらを測定対象区間で積分して算出した
温度累積値と洞道等の形状に応じた換算例数の積から算
出した火源の燃焼エネルギーの大小を判定して、その判
定された燃焼エネルギーの大きさと時間的推移とから火
災・非火災を判別して小火にも見なされない火源と火災
とを明確に識別でき、非火災時における不必要な消火剤
の放射による無駄を防止することができるだけでなく、
火災と判別された時は判定された燃焼エネルギーの大き
に応じて消火剤の散布量を制御するようにしたので、
火災を的確に検出することができるのはもちろん、火源
の燃焼エネルギーの変化が大きい洞道等の火災に対して
も、火災の規模に応じて常に過不足ない適量の消火剤を
散布させて、効果的な消火・防災機能を発揮させること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による洞道等における防災シ
ステムを示すブロック構成図である。
【図2】同上実施例における防災システムに適用した光
ファイバ式分布型温度計測装置を示す概念図である。
【図3】大きさの異なる3つの模擬洞道を使用して燃焼
実験した際の経過時間と温度累積値との関係を示すグラ
フである。
【図4】同上実験において、温度累積値と燃焼エネルギ
ーとの関係を示すグラフである。
【図5】温度センサとしてスポット型のものを使用した
洞道等における防災システムを示すブロック構成図であ
る。
【図6】温度センサとして放射型のものを使用した洞道
等における防災システムを示すブロック構成図である。
【図7】燃焼エネルギーの算出モデルを示す斜視図であ
る。
【符号の説明】
3,13,23,33 温度センサ 4 温度計測部 5 演算部 6 判定部 7 制御部 L 測定対象区間 T 単位測定区間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉川 昭光 大阪府大阪市東成区深江北2丁目1番10 号 ヤマトプロテック株式会社内 (72)発明者 小山 昌治 大阪府大阪市東成区深江北2丁目1番10 号 ヤマトプロテック株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−48398(JP,A) 特開 昭63−317899(JP,A) 特開 平4−109966(JP,A) 特開 平5−293199(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A62C 35/00 - 37/50 A62C 3/00 G01J 1/42 G08B 17/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トンネル形構造物の測定対象区間内に設
    置されて複数の測定単位区間毎の温度を検出する温度セ
    ンサによる温度情報から単位測定区間当りの温度上昇
    分を求める手段と、それら単位測定区間当りの温度上昇
    分を測定対象区間内で積分することにより温度累積値を
    算出する手段と、その算出された温度累積値とトンネル
    形構造物の形状に応じた換算係数との積により火源の燃
    焼エネルギーを算出する手段と、その算出された火源の
    燃焼エネルギーの大小を判定する判定手段と、この判定
    手段で判定された燃焼エネルギーの大きさと時間的推移
    とから火災・非火災を判定する手段と、判定された燃焼
    エネルギーの大きさに応じて消火剤の散布量を制御する
    制御手段とを備えていることを特徴とするトンネル形構
    造物における防災システム。
  2. 【請求項2】 上記温度センサとして、光ファイバを使
    用した分布型温度センサ、アナログ式スポット型温度セ
    ンサ、放射型温度センサのうちのいずれかを選択して使
    用する請求項1に記載トンネル形構造物における防災
    システム。
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