JP3370598B2

JP3370598B2 - 火災警報装置

Info

Publication number: JP3370598B2
Application number: JP10210098A
Authority: JP
Inventors: 尚伊藤; 一秀本木
Original assignee: Nohmi Bosai Ltd; Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Nohmi Bosai Ltd; Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1998-03-30
Filing date: 1998-03-30
Publication date: 2003-01-27
Anticipated expiration: 2018-03-30
Also published as: JPH11283136A

Description

【発明の詳細な説明】【０００１】【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバを具備
する光ファイバ温度センサを用いる火災警報装置に関す
る。【０００２】【従来の技術】光ファイバ温度センサを用いた従来の火
災警報装置は、光ファイバケーブルを警戒地区に敷設
し、光ファイバケーブルにパルス光を入射し、この入射
されたパルス光によって反射した反射光の光量に応じ
て、光ファイバケーブルが設置されている個々の測定ポ
イントにおける温度を検出するセンサである。【０００３】また、光ファイバ温度センサを用いた火災
判別アルゴリズムとして、過去に測定した温度と現在測
定した温度との差温を各測定点毎に演算し、全ての測定
点におけるこれら演算された差温を合計して判別する方
法が、特開平４−２８１５９３号公報に開示されてい
る。【０００４】【発明が解決しようとする課題】特開平４−２８１５９
３号公報には、１つの光ファイバケーブルについて、４
〜５個の地点で火災が発生した場合の例が開示され、１
つの測定ポイントの長さについては開示されていない。【０００５】したがって、上記従来例においては、火源
が大きなものであれば、検出することができるが、火源
の範囲が広く、小さい場合、その火災を検出できない場
合がある。つまり、光ファイバケーブルに対して、１つ
の測定ポイントの長さが最適である長さを設定する必要
がある。【０００６】本発明は、光ファイバケーブルの所定長毎
に温度計測する場合、測定ポイントの長さを最適に設定
することができる火災警報装置を提供することを目的と
するものである。【０００７】【課題を解決するための手段】本発明は、光ファイバケ
ーブルを具備する中継器が火災判断を行い、この火災判
断の結果を、火災受信機へ出力する火災警報装置におい
て、上記光ファイバケーブルにおける測定ポイントを複
数に分割する場合、上記測定ポイントを０．２ｍ〜２．
０ｍに設定する測定ポイント長設定手段と、上記光ファ
イバケーブルにおける測定ポイントを複数に分割する場
合、上記測定ポイントの設定数を、１つの上記光ファイ
バケーブルにおいて、５００個〜１５００個に設定する
測定ポイント数設定手段と、上記光ファイバケーブル上
に設定された上記測定ポイント毎に、温度を検出する測
定ポイント毎温度検出手段と、上記測定ポイント毎温度
検出手段によって検出された温度に応じて、火災である
と判別する火災判別手段と、上記設定された複数の測定
ポイントが、複数の組にグループ分けされ、上記グルー
プ毎に、移報線を介して移報出力する移報出力手段とを
有する火災警報装置である。【０００８】【発明の実施の形態および実施例】図１は、本発明の一
実施例であり、光ファイバケーブルを用いた火災警報装
置ＦＡ１を示すブロック図である。【０００９】火災警報装置ＦＡ１は、光ファイバケーブ
ル１０と、終端箱２０と、中継器３０と、火災受信機Ｒ
Ｅと、火災表示器４０とを有し、光ファイバケーブル１
０は、差動式分布型感知器（空気管式）と同様に設置さ
れるものである。つまり、火災警報装置ＦＡ１は、光フ
ァイバケーブル１０のラマン散乱光を利用した感知器で
あり、各部の温度を測定するとともに、差動式分布型と
して等の火災判断が行われると、受信機ＲＥへ火災信号
を送信するものである。【００１０】光ファイバケーブル１０は、ＳＵＳ管被覆
光ファイバケーブル（センサケーブル）であり、一端
に、終端箱２０が接続され、他端に、図示しないコネク
タ付ケーブルを介して、中継器３０と接続されている。
光ファイバケーブル１０の上記他端は、入射パルス光を
入射する入射端１０Ｓである。【００１１】光ファイバケーブル１０と終端箱２０とに
よって、差動式分布型感知器が構成されている。【００１２】中継器３０は、光ファイバケーブル１０に
レーザ光を入射し、光ファイバケーブル１０中の散乱光
を受け、この受けた散乱光に基づいて、散乱光発生位置
における温度を算出し、火災判断を行い、この判断結果
を受信機ＲＥへ送るものであり、成端箱３１と、検知・
制御部３２と、端子台３３と、表示部３４と、操作部３
５と、電源部３６とを有するものである。なお、中継器
３０は、断線等の異常時には表示部３４に異常を表示す
るものであり、火災情報信号や位置情報を火災受信機Ｒ
Ｅへ移報するものである。成端箱３１は、センサケーブ
ルとコネクタケーブルを接続し固定するものである。端
子台３３は、火災受信機ＲＥとの間で接続されている表
示線を接続するものであり、この表示線を介して、移報
信号が火災受信機ＲＥに向って送信される。【００１３】次に、上記実施例の動作について説明す
る。【００１４】光ファイバケーブル１０に沿う位置におけ
る温度分布を得るためには、光ファイバケーブル１０上
の各測定ポイントの位置情報と、その測定ポイントにお
ける温度情報との２つの情報を必要とする。【００１５】まず、上記実施例における位置情報の取得
原理について説明する。【００１６】図２は、上記実施例の説明図である。【００１７】光ファイバケーブル１０が所定間隔づつ複
数の測定ポイントに分割されている。この測定ポイント
を分割するとは、１つの測定ポイントの測定範囲とし
て、たとえば入射端１０Ｓから５００ｍ〜５０１ｍとし
た場合、その範囲で測定した温度の平均を取るものであ
る。つまり、光ファイバケーブル１０が１２００ｍの長
さを有するとした場合、入射端１０Ｓ付近の所定の長さ
と終端付近の所定の長さとを除くとすると、１０００ｍ
の長さについて、１ｍづつ１０００個の測定ポイント
（測定位置）Ｐ１〜Ｐ１０００が設けられている。【００１８】光ファイバケーブル１０における各測定ポ
イントＰ１〜Ｐ１０００の位置情報を求めるには、ま
ず、光ファイバケーブル１０の入射端１０Ｓに光パルス
を入射し、この入射光パルスは、各通過位置で微弱な散
乱光を生成しながら、真空中よりもやや遅い速度ｖ（約
２００ｍ／μｓ）で、光ファイバケーブル１０中を伝搬
する。発生した散乱光の一部は、後方散乱光として、入
射端１０Ｓに戻る。図２に示すように、光パルスを入射
してから後方散乱光が入射端へ戻ってくるまでの遅延時
間ｔに基づいて、入射パルス光によって発生した後方散
乱光の発生測定ポイントから、その入射パルス光の入射
端１０Ｓまでの距離Ｘを知ることができる。すなわち、
後方散乱光の発生測定ポイントから入射端１０Ｓまでの
距離Ｘは、Ｘ＝ｖ・ｔ／２である。【００１９】次に、上記実施例における温度情報の取得
原理について説明する。【００２０】上記実施例において、光ファイバケーブル
１０の入射端１０Ｓから光パルスを入射したときに光フ
ァイバケーブル１０の内部の各位置で発生する微弱な散
乱光を利用して、温度情報を得る。【００２１】光ファイバケーブル１０の入射端１０Ｓか
らパルス状のパルス光を入射すると、その光は光ファイ
バケーブル１０の内部を進行しながら、各位置でごく僅
かに散乱を起こし、パルス光が減衰する。この散乱光の
大部分は、硝子の格子振動によって弾性的に散乱されて
生じるレイリー散乱光と呼ばれるもので、その波長は入
射した光の波長と同じである。【００２２】図３は、光ファイバのラマンスペクトルを
示す図である。【００２３】散乱光の中には、光ファイバケーブル１０
を構成する硝子の格子振動との間でエネルギーの授受を
行うものがあり、このエネルギー授受を行った結果、波
長が僅かにシフトする光がある。この僅かに波長がシフ
トした光が、「ラマン散乱光」であり、このラマン散乱
光のうちで、ガラスの格子振動にエネルギーを与え、長
波長側にシフトした光が、「ストークス光」であり、ガ
ラスの格子振動からエネルギーを得、短波長側へシフト
した光が、「アンチストークス光」である。【００２４】ラマン散乱光の強度は、光ファイバケーブ
ル１０の温度に依存し、ストークス光の強度Ｉｓと、ア
ンチストークス光の強度Ｉａとの比Ｉａ／Ｉｓは、次式
で示すような温度の関数になる。したがって、ストーク
ス光の強度Ｉｓと、アンチストークス光の強度Ｉａとを
測定することによって、光ファイバケーブル１０の内部
の各位置における温度情報を得ることができる。【００２５】Ｉａ／Ｉｓ ∝ ｅｘｐ（−ｈｃμ／ｋＴ）なお、ｈは、プランク定数であり、ｃは、光速であり、
μは、格子振動波数であり、ｋは、ボルツマン定数であ
り、Ｔは、絶対温度である。【００２６】火災警報装置ＦＡ１におけるパルス光は、
その波長がたとえば短波長であり、そのパルス幅がたと
えば１０ｎｓである。また、パルス間隔をたとえば４０
μｓに設定してパルス光を間欠的にたとえば約３秒間入
射し、この３秒間に得た散乱光に基づいて、各位置にお
ける温度値の平均を求め、火災判断に用いる。【００２７】次に、上記実施例における火災判断動作に
ついて説明する。【００２８】図４は、火災警報装置ＦＡ１における火災
判断動作を示すフローチャートである。【００２９】火災警報装置ＦＡ１の火災判断は、公称単
位区間長（たとえば１ｍ）毎に火災判断を行う。つま
り、ある一定時間内での温度差（上昇温度）によって火
災判断を行う差動式分布型火災判断を行う。【００３０】まず、光ファイバケーブル１０の単位長毎
に設けられている測定ポイントにおける基準温度（デフ
ォルト値）ＴＲを、各測定ポイント毎にセットし（Ｓ
１）、閾値ＴＬをセットする（Ｓ２）。上記セットされ
た基準温度が閾値ＴＬ以上になると、火災が発生したと
判断される。【００３１】そして、光ファイバケーブル１０の単位長
毎に各測定ポイントにおける温度上昇率（単位時間に温
度が上昇した割合）を算出する。つまり、測定ポイント
の順番ｎを「１」にセットし（Ｓ３）、この測定ポイン
トＰ１の温度Ｔ１を測定し（Ｓ４）、測定温度Ｔ１から
基準温度ＴＲを差引き差温Ｓ１を演算し（Ｓ５）、差温
Ｓ１が閾値ＴＬ以上であれば（Ｓ６）、異常であると判
断し、測定ポイントＰ１における異常フラグＦ１を
「１」にセットする（Ｓ８）。また、差温Ｓ１が閾値Ｔ
Ｌを下回れば、異常なしであり、異常フラグＦ１を
「０」のままとする（Ｓ７）。そして、測定ポイントＰ
ｎが最後の測定ポイントＰＮに達していないので（Ｓ
９）、測定ポイントの順番ｎを１インクリメントし（Ｓ
１０）、測定ポイントの順番ｎが「２」にセットされ、
ステップＳ４に戻る。【００３２】そして、測定ポイントＰ２の温度Ｔ２を測
定し（Ｓ４）、測定温度Ｔ２から基準温度ＴＲを差引き
差温Ｓ２を演算し（Ｓ５）、差温Ｓ２が閾値ＴＬ以上で
あれば（Ｓ６）、異常であると判断し、測定ポイントＰ
２における異常フラグＦ２を「１」にセットする（Ｓ
８）。そして、測定ポイントＰｎが最後の測定ポイント
ＰＮに達していないので（Ｓ８）、ステップＳ４に戻
る。【００３３】上記動作（Ｓ４〜Ｓ１０）を、測定ポイン
トＰｎが最後の測定ポイントＰＮに達するまで実行し、
最後の測定ポイントＰＮまで実行したらステップＳ３に
戻る（Ｓ９）。【００３４】また、上記実施例において、予め設定され
た測定ポイント１０００点が、たとえば１０個にグルー
プ分けされ、これらのグループ毎に、火災受信機ＲＥに
移報出力を行う。つまり、所定の測定ポイントで火災が
検出された場合、その測定ポイントで火災が発生したこ
とを火災受信機ＲＥに移報するのではなく、火災が検出
された測定ポイントが属するグループに対応する移報線
（表示線）を介して、火災信号（たとえば火災を示す
「１」の信号）が火災受信機ＲＥに送信される。この場
合、複数の測定ポイントをグループ分けする数は、１０
個以外の複数の数であってもよい。【００３５】つまり、上記実施例は、光ファイバケーブ
ルを具備する光ファイバ温度センサを用いた火災警報装
置において、光ファイバケーブルにおける測定ポイント
を複数に分割する場合、上記測定ポイントを０．２ｍ〜
２．０ｍに設定する測定ポイント長設定手段と、上記光
ファイバケーブルにおける測定ポイントを複数に分割す
る場合、上記測定ポイントの設定数を、１つの上記光フ
ァイバケーブルにおいて、５００個〜１５００個に設定
する測定ポイント数設定手段と、上記光ファイバケーブ
ル上に設定された上記測定ポイント毎に、温度を検出す
る測定ポイント毎温度検出手段と、上記測定ポイント毎
温度検出手段によって検出された温度に応じて、火災で
あると判別する火災判別手段とを有する火災警報装置で
ある。【００３６】ところで、上記実施例では、１つの測定ポ
イントが有する長さを１ｍとしているが、この理由は次
の通りである。上記実施例では、光ファイバケーブル１
０の一部分とその光ファイバケーブル１０の他の部分と
を相対させ、この相対する距離が９ｍ以下であるように
設置するために、光ファイバケーブル１０を９ｍ×９ｍ
のロの字型に設置し、この場合、そのロの字型の中央に
火点が存在している場合には、１ｍ単位で温度測定を行
わないと、火災を判別できる上昇温度を得ることができ
ない。【００３７】そして、光ファイバ温度センサは、サンプ
リング間隔の単位長区間（１ｍ）の平均温度を示すもの
であり、このために、光ファイバケーブル１０の一部が
加熱された場合、測定ポイント（単位長区間）が長い
と、熱源よりも離れた位置の温度も測定し、これら低い
温度も含めて平均を取るので、平均温度が低く表示され
る。測定ポイント（単位長区間）の短い方が平均温度は
高くなる。【００３８】また、熱アナログ式感知器に必要な温度精
度は、規格によって±２．５。Ｃ以内でなければならな
いと定められている。【００３９】さらに、上記実施例において、５。Ｃ／分
の上昇温度を３０秒以内に検出する必要がある場合、１
０秒に１回の測定では、火災判断のタイミングは１０
秒、２０秒、３０秒の３回であるので、閾値を越えても
火災信号の出力は最大１０秒遅れることになる。３秒に
１回の測定にすることによって、火災判断と火災信号出
力の機会を増やし応答性を向上させることができる。ま
た、測定周期は長い方が温度精度が向上し、熱応答性と
温度精度とのバランスによって、測定周期は３秒が適当
である。【００４０】上記のように、距離分解能が１ｍであり、
熱アナログ式感知器に必要な温度精度が±２．５。Ｃ以
内であり、測定周期が３秒であるという性能を満足し、
しかも、光信号を電気信号に変換し、さらに温度情報に
変換する受光回路・演算回路の性能の限界を考慮する
と、光ファイバケーブル１０における測定ポイントの数
は、最大約１５００点設けることができる。この場合、
光ファイバケーブル１０の長さは、１５００ｍになる。【００４１】また、建物等の全体の温度を検出し、異常
高温の存在を判別する装置に、上記実施例を適用するよ
うにしてもよい。【００４２】【発明の効果】本発明によれば、光ファイバケーブルの
所定長毎に温度を計測し、測定ポイントの長さが最適に
設定されている火災警報装置において、上記光ファイバ
ケーブルから送られてくる温度計測情報を、火災受信機
に取り込む場合、その火災受信機の構成を簡素にするこ
とができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】【図１】本発明の一実施例であり、光ファイバケーブル
を用いた火災警報装置ＦＡ１を示すブロック図である。【図２】上記実施例の説明図である。【図３】光ファイバのラマンスペクトルを示す図であ
る。【図４】火災警報装置ＦＡ１における火災判断動作を示
すフローチャートである。【符号の説明】ＦＡ１…火災警報装置、１０…光ファイバケーブル、１０Ｓ…入射端、２０…終端箱、３０…中継器、ＲＥ…火災受信機、Ａ１〜Ａ１０００…温度測定データ、Ｐ１〜Ｐ１０００…測定ポイント（測定位置）。

フロントページの続き (56)参考文献特開平９−106489（ＪＰ，Ａ) 特開平８−36681（ＪＰ，Ａ) 特開平８−249563（ＪＰ，Ａ) 特開平７−275392（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G08B 17/00 - 17/02 G01J 5/10 G01K 11/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】【請求項１】光ファイバケーブルを具備する中継器が
火災判断を行い、この火災判断の結果を、火災受信機へ
出力する火災警報装置において、上記光ファイバケーブルにおける測定ポイントを複数に
分割する場合、上記測定ポイントを０．２ｍ〜２．０ｍ
に設定する測定ポイント長設定手段と；上記光ファイバケーブルにおける測定ポイントを複数に
分割する場合、上記測定ポイントの設定数を、１つの上
記光ファイバケーブルにおいて、５００個〜１５００個
に設定する測定ポイント数設定手段と；上記光ファイバケーブル上に設定された上記測定ポイン
ト毎に、温度を検出する測定ポイント毎温度検出手段
と；上記測定ポイント毎温度検出手段によって検出された温
度に応じて、火災であると判別する火災判別手段と；上記設定された複数の測定ポイントが、複数の組にグル
ープ分けされ、上記グループ毎に、移報線を介して移報
出力する移報出力手段と；を有することを特徴とする火災警報装置。