JP4840104B2 - 火災警報器、および火災受信機 - Google Patents

Description

本発明は、煙センサを有し、火災を判別すると警報出力する火災警報器や火災受信機に適用される火災の判別方法に関する。

煙濃度によって火災を判別する判別方法の従来例として、次の特許文献１には、煙濃度が閾値以上のときにはカウントアップ動作をする一方、閾値を超えていないときにはカウントダウン動作をし、カウンタの値が予め設定した最大値または最小値に到達した時点で火災発報または火災復旧を行う煙感知器において、カウントアップ動作時のカウント幅と、カウントダウン時のカウント幅の少なくともいずれか一方を可変設定可能にすることにより、耐ノイズを向上させることが記載されている。
特開２００４−６２２９９号

しかしながら、上記特許文献１の構成では、料理中の煙やタバコの煙等、急速に増加して直ぐ元に戻るような煙濃度の変化に対しては、カウンタの値が一定以上になりにくいので、ある程度の効果が見込まれるものの、徐々に煙濃度が増加する火災の初期には、カウンタ値がなかなか閾値に達しないので、警報出力が遅くなってしまうという問題があった。そこで、本発明は、急速に変化する場合には、耐ノイズ性が発揮される一方、煙濃度が緩慢に増加する場合には、警報出力が遅れないようにすることを課題としている。

上記課題を解決するため、本発明器は、煙センサを有し、火災を判別すると警報出力する火災警報器において、前記煙センサによって計測した煙濃度をデジタル化するＡ／Ｄ変換手段と、デジタル化した煙濃度をローパスフィルタ処理するフィルタ手段と、その処理した後のフィルタ値を所定の閾値と比較して火災を判別する比較手段とを備え、前記フィルタ手段は、所定時間毎に、その時点の煙濃度と、前回処理した後のフィルタ値とを比較して、その差が所定の変動幅以上であれば、該フィルタ値を該煙濃度に近づくように該変動幅だけ増加または減少させる一方、その差が該変動幅よりも小さければ、該フィルタ値をそのまま維持する処理を実行して、フィルタ値を更新、保持していることを特徴とする。

また本発明は、煙センサを有し、火災を判別すると警報出力する火災警報器において、前記煙センサによって計測した煙濃度をデジタル化するＡ／Ｄ変換手段と、デジタル化した煙濃度をローパスフィルタ処理するフィルタ手段と、その処理した後のフィルタ値を所定の閾値と比較して火災を判別する比較手段とを備え、前記フィルタ手段は、所定時間毎に、その時点の煙濃度と、前回処理した後のフィルタ値とを比較して、その差が所定の変動幅以上であれば、該フィルタ値を該煙濃度に近づくように該変動幅だけ増加または減少させる一方、その差が該変動幅よりも小さければ、該フィルタ値をそのまま維持する処理を実行して、フィルタ値を更新、保持していることを特徴とする。

本発明では、煙濃度をデジタル化し、更にローパスフィルタ処理し、その処理した後のフィルタ値を所定の閾値と比較して、火災を判別するので、煙濃度が急速に変化する場合には、高い周波数の信号を減衰させるというローパスフィルタの一般的な性質により、フィルタ値が弱められて出力されるため、耐ノイズ性が発揮される一方、火災時のように煙濃度が緩慢に増加する場合には、フィルタ値がそれに追随して増加していくため、火災を判別する閾値に遅延なく到達し、警報出力が遅れる虞がないという効果がある。また、処理した後のフィルタ値を保持し、所定時間毎に、その時点の煙濃度と、保持しているフィルタ値とを比較し、その比較結果に応じて、保持しているフィルタ値を所定の変動幅で段階的に変化させるという簡単な仕組みで、上記効果を発揮するためのフィルタを構成できる。

以下、本発明を住戸の天井面等に設置される火災警報器に適用した例、および火災受信機能を備えたホームセキュリティシステム等、感知器および火災受信機からなるシステムに適用した例を図面に従って説明する。

図１は、本発明を火災警報器に適用した例を説明する機能ブロック図で、火災警報器１は、火災等による煙を検出し、その煙濃度Ｖを出力する煙センサ１ａと、煙センサ１ａが出力した煙濃度Ｖをデジタル化するＡ／Ｄ変換手段１ｂと、そのデジタル化した煙濃度Ｖをローパスフィルタ処理するフィルタ手段１ｃと、その処理した後のフィルタ値Ｆを所定の閾値Ｆｔと比較して火災を判別する比較手段１ｄと、火災を判別したときに警報出力する出力手段１ｅと、各種設定値を格納した記憶手段１ｆと、警報停止させるための操作手段１ｇとを備えている。

フィルタ手段１ｃは、処理した後のフィルタ値Ｆ、つまり自らの出力値を保持するレジスタ１ｈを備えており、ローパスフィルタ処理として、所定時間ΔＴ毎に、その時点の煙濃度Ｖと、保持しているフィルタ値Ｆとを比較し、その比較結果に応じて、保持しているフィルタ値Ｆを所定の変動幅ΔＦで段階的に変化させるようになっている。ここで、本発明は、高い周波数の入力は弱めて、低い周波数の入力は弱めずに通過させるというローパスフィルタの一般的な性質を利用しているが、このような性質を満たすフィルタであれば、フィルタ手段１ｃは、ここで説明した構成には限定されない。

記憶手段１ｆは、閾値Ｆｔや、変動幅ΔＦ等の設定値を予め記憶されておくものであるが、書換え不能なＲＯＭで構成しても、書換え可能なＥＥＲＯＭで構成してもよい。後者の構成とした場合には、火災警報器１の動作を設置場所等の条件により適合させるために、それらの設定値を変更できる設定手段１ｈを更に設けることが望ましい。

次いで、図２のフローチャートに従って、火災警報器１の基本動作を説明する。
この基本動作では、煙センサ１ａで煙濃度Ｖを計測し、その煙濃度ＶをＡ／Ｄ変換手段１ｂによってデジタル化し、更にフィルタ手段１ｃによってローパスフィルタ処理し、比較手段１ｄによって、その処理した後のフィルタ値Ｆを閾値Ｆｔと比較して、その閾値Ｆｔに達していれば火災を判別する一連のステップ（１０１〜１０５）を所定時間ΔＴ毎（例えば５秒毎）に実行する。なお、これらのステップを実行していない期間は、各部を停止、あるいは待機状態にすることにより、電力消費を削減し、電源の電池寿命を延ばすことができる。

そして、火災を判別したときには、出力手段１ｅからブザー音、あるいは「火災が発生しました」等の音声により警報出力させ、更に、操作手段１ｇで警報停止操作を受け付けたか否かを判断し、受け付けたときには、その警報出力を所定時間だけ停止させる（１０６〜１０８）。なお、その停止中に煙濃度Ｖが低下していなければ、警報出力を再開する。

ここで、本発明の特徴である煙濃度Ｖのローパスフィルタ処理をより詳細に説明するが、その前提条件として、基本動作の開始時にフィルタ値Ｆは初期値「０」とされているものとする。ローパスフィルタ処理は、所定時間ΔＴ毎に実行されるが、その１回の処置としては、次の表のように、その時点での煙濃度Ｖと、前回処理した後のフィルタ値Ｆとを比較し、その比較結果に応じてフィルタ値Ｆを段階的に変化させる処理を実行する。なお、フィルタ値Ｆを適度な範囲で変化させるため、煙濃度Ｖは、デジタル化の際にスケーリングしておくことが望ましい。

この表では、煙濃度Ｖとフィルタ値Ｆとの差が変動幅ΔＦ以上であれば、両者の大小関係に応じて、フィルタ値Ｆを変動幅ΔＦだけ増加または減少させる一方、煙濃度Ｖとフィルタ値Ｆとの差が変動幅ΔＦよりも小さければ、フィルタ値Ｆをそのまま維持している。このようすると、フィルタ値Ｆの平均変化は、変動幅ΔＦを所定時間ΔＴで除した値ΔＦ／ΔＴを最大値として制限される。

従って、所定時間ΔＴと、変動幅ΔＦを適切に設定すれば、例えば料理中の煙やタバコの煙等、急速に増加して直ぐ元に戻るような煙濃度Ｖの変化に対しては、フィルタ値Ｆが煙濃度Ｖの変化に追随できないため、弱められて出力される一方、火災時のように煙濃度Ｖが緩慢に増加する場合には、フィルタ値Ｆがそれに追随して弱められずに出力されるようにできる。

図３、図４は、煙濃度Ｖとフィルタ値Ｆの時間変化を、煙濃度Ｖが急速に変化する例について説明するグラフと、緩慢に変化する例について説明するグラフである。いずれの例でも、変動幅ΔＦは「５」、閾値Ｆｔは「４０」であり、時刻軸の目盛りは所定時間ΔＴに対応している。

図３の煙濃度Ｖが急速に変化する例では、煙濃度Ｖは、時刻Ｔ３で増加し始め、時刻Ｔ６〜Ｔ７でピークとなって、減少し始め、時刻Ｔ１２で元のレベルに戻っている。これに対して、フィルタ値Ｆは、時刻Ｔ４から時刻Ｔ８まで、煙濃度Ｖ−フィルタ値Ｆ≧変動幅ΔＦであるため、変動幅ΔＦずつ増加している。そして、時刻Ｔ９では、｜煙濃度Ｖ−フィルタ値Ｆ｜＜変動幅ΔＦであるため、フィルタ値Ｆはそのまま維持され、その後、時刻Ｔ１０〜Ｔ１４では、フィルタ値Ｆ−煙濃度Ｖ≧変動幅ΔＦであるため、変動幅ΔＦずつ減少している。この例では、フィルタ値Ｆが閾値Ｆｔに達していないため、火災は判別されない。

一方、図４の煙濃度Ｖが緩慢に変化する例では、煙濃度Ｖは、時刻Ｔ１６で増加し始め、時刻Ｔ２６まで緩慢に増加している。これに対してフィルタ値Ｆは、時刻Ｔ１８で、煙濃度Ｖ−フィルタ値Ｆ≧変動幅ΔＦであるため、変動幅ΔＦだけ増加し、時刻Ｔ１９では、｜煙濃度Ｖ−フィルタ値Ｆ｜＜変動幅ΔＦであるため、フィルタ値Ｆはそのまま維持され、時刻Ｔ２０〜Ｔ２６では、煙濃度Ｖ−フィルタ値Ｆ≧変動幅ΔＦであるため、変動幅ΔＦずつ増加している。その途中の時刻Ｔ２４では、閾値Ｆｔに達しているため、火災が判別される。

これらグラフに示されているように、フィルタ値Ｆは、煙濃度Ｖが急速に変化する場合、つまり煙濃度Ｖの平均変化（絶対値）が、値ΔＦ／ΔＴよりも大きい場合には、ローパスフィルタの作用によって弱められ、かつ遅延して出力されるが、煙濃度Ｖが緩慢に変化する場合、つまり煙濃度Ｖの平均変化が、値ΔＦ／ΔＴよりも小さい場合には、弱められず、かつ遅延せずに出力される。

なお、火災警報器１は、有線または無線で他の火災警報器１と相互に通信する通信手段を更に備え、自らが火災を判別して警報出力したときには、他の火災警報器１に連動警報を出力させる構成としてもよい。

図５は、本発明を火災受信機および感知器からなるシステムに適用した例を説明する機能ブロック図で、火災受信機２から、煙センサを有する複数個の感知器１０を接続した感知回線Ｎが導出されている。このような構成は、例えば、火災受信機能を備えたホームセキュリティシステム等で実現されている。この機能ブロック図の構成要素で上述の実施例と共通なものには同一の参照符号を与え、重複する説明は省略する。

図の火災受信機２は、感知器１０と通信する通信手段２ａと、感知器１０から受信した煙濃度Ｖをローパスフィルタ処理するフィルタ手段１ｃと、その処理した後のフィルタ値Ｆを所定の閾値Ｆｔと比較して火災を判別する比較手段１ｄと、火災を判別したときに警報出力する出力手段１ｅと、各種設定値を格納した記憶手段１ｆと、警報停止させるための操作手段１ｇとを備え、火災感知器１０からデジタル化された煙濃度Ｖを受信し、火災を判別すると警報出力する基本機能を有している。

フィルタ手段１ｃは、処理した後のフィルタ値Ｆを保持する複数個のレジスタ１ｈを感知器１０のそれぞれに対応させて備えており、ローパスフィルタ処理として、所定時間ΔＴ毎に、感知器１０のそれぞれから受信した煙濃度Ｖと、その感知器１０に対応させて保持しているフィルタ値Ｆとを比較し、その比較結果に応じて、そのフィルタ値Ｆを所定の変動幅ΔＦで段階的に変化させる。

出力手段１ｇは、上述の実施例と同様に火災を判別すると、ブザー音、あるいは「火災が発生しました」等の音声により警報出力するものであるが、図示しない別の装置に移報する機能を更に備えていてもよい。

通信手段２ａは、感知器１０のそれぞれに割り当てられた複数のアドレス情報を記憶しており、感知回線Ｎを通じて、感知器１０のそれぞれを逐次選択し、選択した感知器１０のアドレスを付加した各種の制御コマンドに送出し、対応した感知器１０からの応答を受信するポーリング通信機能と、必要に応じて、適宜１つの感知器を選択し、選択した感知器１０のアドレスを付加した各種の制御コマンドに送出し、対応した感知器１０からの応答を受信するセレクティング通信機能とを備えている。

一方、感知器１０は、火災等による煙を検出し、その煙濃度Ｖを検知信号として出力する煙センサ１ａと、煙センサ１ａによって計測した煙濃度Ｖをデジタル化するＡ／Ｄ変換手段１ｂと、火災受信機２と通信する通信手段１０ａとを備えている。通信手段１０ａは、この感知器１０に割り当てられたアドレス情報を記憶しており、そのアドレスが付加された制御コマンドを受信したときには、所定の動作、応答をするが、特にステータス要求コマンドに対しては、検出した煙濃度を返信する。

次いで、このシステムの基本動作を説明する。火災受信機２は、ポーリング通信機能により、感知器１０のそれぞれと所定時間ΔＴ毎に通信し、デジタル化された煙濃度Ｖを読み出して、その感知器１０に対応させて保持しているフィルタ値Ｆと比較し、その比較結果に応じて、フィルタ値Ｆを所定の変動幅ΔＦで段階的に変化させる。このように、感知器１０のそれぞれから読み出した煙濃度Ｖに対して、独立的にローパスフィルタ処理が行われる。そして、火災受信機２は、感知器１０に対応させて保持しているフィルタ値Ｆのいずれかが、閾値Ｆｔに達していれば、直ちに火災を判別して警報出力する。

本発明を住戸用の火災警報器に適用した例を説明する機能ブロック図。 火災警報器の基本動作を説明するフローチャート。 ローパスフィルタ処理を、煙濃度が急速に変化する例について説明するグラフ。 ローパスフィルタ処理を、煙濃度が緩慢に変化する例について説明するグラフ。 本発明を火災受信機および感知器からなるシステムに適用した例を説明する機能ブロック図。

符号の説明

１ 火災警報器
１ａ 煙センサ
１ｂ Ａ／Ｄ変換手段
１ｃ フィルタ手段
１ｄ 比較手段
２ 火災受信機
２ｂ 通信手段
１０ 感知器

Claims (2)

1. 煙センサを有し、火災を判別すると警報出力する火災警報器において、
   前記煙センサによって計測した煙濃度をデジタル化するＡ／Ｄ変換手段と、
   デジタル化した煙濃度をローパスフィルタ処理するフィルタ手段と、
   その処理した後のフィルタ値を所定の閾値と比較して火災を判別する比較手段とを備え、
   前記フィルタ手段は、所定時間毎に、その時点の煙濃度と、前回処理した後のフィルタ値とを比較して、その差が所定の変動幅以上であれば、該フィルタ値を該煙濃度に近づくように該変動幅だけ増加または減少させる一方、その差が該変動幅よりも小さければ、該フィルタ値をそのまま維持する処理を実行して、フィルタ値を更新、保持していることを特徴とする火災警報器。
2. 火災感知器からデジタル化された煙濃度を受信し、火災を判別すると警報出力する火災受信機において、
   前記感知器と通信する通信手段と、
   前記感知器から受信した煙濃度をローパスフィルタ処理するフィルタ手段と、
   その処理した後のフィルタ値を所定の閾値と比較して火災を判別する比較手段とを備え、
   前記フィルタ手段は、所定時間毎に、その時点の煙濃度と、前回処理した後のフィルタ値とを比較して、その差が所定の変動幅以上であれば、該フィルタ値を該煙濃度に近づくように該変動幅だけ増加または減少させる一方、その差が該変動幅よりも小さければ、該フィルタ値をそのまま維持する処理を実行して、フィルタ値を更新、保持していることを特徴とする火災受信機。

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