JP5393724B2 - 複数のセンサノードを用いて監視を行う火災監視システム - Google Patents
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(a)監視対象空間を区画する区画面に複数個設置されるセンサノードであって、
火災によって変化する物理量を検出するセンサと、
前記センサからの検出情報を無線で送信する無線送信部と、
を有するセンサノードと、
(b)前記無線送信部から送信された前記検出情報を受信する無線受信部と、
(c)前記無線受信部で受信された前記検出情報と前記センサノードの設置位置を示す設置位置情報の組を複数用い、出火位置を示す出火位置情報を取得する情報処理部と、
を備えた火災監視システムであって、
前記センサは、火災によって上昇する温度を検出する温度センサであり、
前記情報処理部は、最高温度を検出した基準センサノードの上昇温度と他のセンサノードの上昇温度とによる上昇温度比と、前記他のセンサノードの設置位置情報とに基づき、前記基準センサノードの設置位置情報を用いることなく前記出火位置情報を取得することを特徴とする。
以下、火災監視システムの実施形態について、図面を参照しながら説明する。ここで、図1は、火災監視システムの構成を説明するための概念図である。図2は、火災監視システムの構成を説明するためのブロック図である。
<センサノード10について>
次にセンサノード10について具体的に説明する。ここで、図3Aは、センサノード10の外観を説明する斜視図である。図3Bは、センサノード10の取り付け状態を説明するための図である。図4Aは、センサノード10の構成を説明するブロック図である。図4Bは、センサノード10が有するメモリ131bの一部領域を説明する概念図である。
次に、管理用サーバ50について説明する。図2に示すように、管理用サーバ50は、サーバ側コントローラ51と、記録再生装置52とを有している。この記録再生装置52は、例えばフレキシブルディスクドライブ装置やCD−ROMドライブ装置である。また、サーバ側コントローラ51は、制御の中心となるCPU53と、このCPU53によって使用されるメモリ54と、入出力インタフェース55とを有する。ここで、メモリ54は、半導体素子や、磁気ディスク、光磁気ディスク等、種々のものが用いられる。ここで、管理用サーバ50では、複数の空間RMについて火災の発生を監視しているため、膨大な量のデータを収集している。このため、メモリ54の一部は大容量のもので構成される。このメモリ54の一部分は、プログラム格納領域、位置情報格納領域、閾値情報格納領域、測定温度情報格納領域として使用されている。プログラム格納領域は、CPU53を動作させるためのコンピュータプログラムを格納するための領域である。位置情報格納領域は、センサノード10の設置位置を示す設置位置情報を、それぞれのセンサノード10について格納するための領域である。
次に、監視用コンピュータ60について説明する。図2に示すように、監視用コンピュータ60は、監視側コントローラ61と、表示装置62と、入力装置63と、記録再生装置64とを有している。これらの中で、表示装置62は、例えば液晶ディスプレイやCRTである。入力装置63は、例えばキーボードやマウスである。記録再生装置64は、例えばフレキシブルディスクドライブ装置やCD−ROMドライブ装置である。また、監視側コントローラ61は、制御の中心となるCPU65と、このCPU65によって使用されるメモリ66と、入出力インタフェース67とを有する。ここで、メモリ66は、管理用サーバ50のものと同様に種々のものが用いられる。
次に、火災監視システムの動作について説明する。ここで、図5は、センサノード10の動作を説明するためのフローチャートである。図6は、管理用サーバ50の動作を説明するためのフローチャートである。図7は、センサノード10、管理用サーバ50、監視用コンピュータ60の動作を説明するための図である。
まず、センサノード10の動作について説明する。電源が投入されると、センサ側コントローラ131は、温度センサ132からの検出信号に基づいて温度を測定する(S10)。すなわち、測定温度情報を取得する。この測定温度情報は、取得時点の検出信号に対応する温度である。しかし、これに限らず、一定期間の平均温度としてもよい。これによりノイズ等による悪影響を防止することができる。そして、センサノード10は、センサ側コントローラ131(CPU131a,メモリ131b)を有している。このため、平均温度の取得をセンサノード10内で行うことができる。これにより、管理用サーバ50の負担が軽減され、処理の効率化が図れる。測定温度情報を取得したならば、センサ側コントローラ131は、無線送受信部133を制御し、測定温度情報とセンサノード10の識別情報とを基地局20へ送信させる(S20)。これらの測定温度情報と識別情報は、基地局20で受信された後、中継局30やゲートウェイ40を介して管理用サーバ50にて受信される。測定温度情報と識別情報を送信したならば、センサ側コントローラ131は、測定温度が温度閾値以上であるか否かを判断する(S30)。本実施形態において、センサ側コントローラ131は、取得した測定温度情報とメモリ131bに格納された温度閾値情報とを比較することで判断を行う。そして、測定温度が温度閾値以上であった場合には、センサ側コントローラ131は火災時取得間隔を設定する(S40)。例えば、火災時取得間隔として1秒〜5秒の値を設定する。一方、測定温度が温度閾値未満であった場合には、センサ側コントローラ131は通常時取得間隔を設定する(S50)。例えば、通常時取得間隔として1分〜5分の値を設定する。このようにして、火災時取得間隔或いは通常時取得間隔が設定されたならば、センサ側コントローラ131は、ステップS10に戻って、前述した処理を繰り返し行う。このように、センサノード10では、測定温度に応じて定められる時間間隔毎に、取得した情報を、基地局20等を通じて管理用サーバ50へ送信している。
次に、管理用サーバ50の動作について説明する。管理用サーバ50が有するサーバ側コントローラ51では、受信すべき情報の有無を監視している。そして、センサノード10から測定温度情報及び識別情報が送信された場合、サーバ側コントローラ51は、これらの情報を受信する(S110)。そして、サーバ側コントローラ51は、受信した測定温度情報が温度閾値以上であるか否かを判断する(S120)。ここで、温度閾値未満であった場合、サーバ側コントローラ51は、監視用コンピュータ60へ温度情報及び位置情報を送信する(S130)。ここで、温度情報は、センサノード10で測定された温度を示す情報である。また、位置情報は、センサノード10が設置された位置を示す情報である。これらの情報により、監視用コンピュータ60では、空間RMの温度や「異常なし」の旨の表示をすることができる。一方、受信した測定温度情報が温度閾値以上であった場合には、サーバ側コントローラ51は、出火位置情報の取得処理を行う(S140)。この出火位置情報の取得処理において、サーバ側コントローラ51は、識別情報に基づいて、そのセンサノード10の設置位置を示す設置位置情報を取得する。そして、測定温度情報と設置位置情報の組を複数用い、出火位置を示す出火位置情報を取得する。なお、出火位置情報の取得処理については、後で説明する。出火位置情報を取得したならば、サーバ側コントローラ51は、火災の発生を示す火災情報、出火位置情報、温度情報、及び、位置情報を監視用コンピュータ60に送信する(S150)。これらの情報により、監視用コンピュータ60では、火災の発生を認識でき、各種の処理が行える。例えば、警報の発生処理、出火位置の報知処理、消火設備の選択的な制御処理、延焼方向の推定処理、及び、有効な避難経路の設定処理が行える。
センサノード10と管理用サーバ50とが前述した動作をすることにより、図7に示すように、火災発生時よりも前では、センサノード10から管理用サーバ50へ、温度情報と識別情報とが通常時取得間隔(1分〜5分)毎に送信される。そして、管理用サーバ50は、これらの情報を受信する毎に、測定温度情報とセンサノード10の設置位置情報とを、監視用コンピュータ60へ送信する。そして、監視用コンピュータ60は、測定温度情報と設置位置情報に基づく表示を行う。一方、火災発生後は、センサノード10から管理用サーバ50へ、温度情報と識別情報とが火災時取得間隔(1秒〜5秒)毎に送信される。そして、管理用サーバ50は、これらの情報を受信する毎に、火災情報、出火位置情報、測定温度情報、及び、設置位置情報とを、監視用コンピュータ60へ送信する。そして、監視用コンピュータ60は、これらの情報に基づく表示を行う。
次に、サーバ側コントローラ51で行われる出火位置情報の取得処理(S140)について説明する。ここで、図8は、空間RMで発生した火災を説明するための模式図である。図9は、出火位置と各センサノード10の位置関係を説明するための概念図である。この例では、図8に示すように、床面から天井面までの高さがHである箱状の空間を想定している。また、図9に示すように、空間RMの平面位置は、図の左下隅を原点(0,0)として示している。即ち、この平面位置は、空間RMの幅をx座標とし、空間RMの奥行きをy座標としたxy座標で表されている。
上記式(1)は、Alpertによる天井ジェットの温度減衰式から得られたものである。以下、Alpertの温度減衰式から上記式(1)を導出した過程について簡単に説明する。Alpertの温度減衰式は次式(2)で示され、測定点Pと出火位置Fとの距離rと天井高さHの比(r/H)が0.18以上の関係において、次式(3)を導くことができる。これらの式において、Qは出火位置における発熱速度(kW)、Hは天井高さ(m)、rは出火位置中心軸からの距離(m)、T∞は室温である。これらの式は、出火によって生じた熱気流が天井面への衝突によって同心円状に拡がり、出火位置の中心軸からの距離rが大きくなるに従って温度が減衰することを表している。
上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。
図10は、第2実施形態におけるセンサノード10Aの使用状態を説明する図である。図11は、第2実施形態におけるセンサノード10Aの電気系13Aを説明する図である。例示したセンサノード10Aは、複数種類のセンサ132,135,136を有している点、二次電池137を搭載している点、商用電源から電源電圧を得る電源部138を有している点に特徴を有している。
図12は、第3実施形態におけるセンサノードの電気系13Bの構成を説明する図である。例示したセンサノードは、太陽電池板139で二次電池137を充電し、この二次電池137を電源として各部を動作させている。第2実施形態で説明したように、建物内の空間RMには電灯が設置されているので、この電灯からの光によって二次電池137を充電することができる。このため、長期間に亘ってセンサノードを動作させることができ、使い勝手に優れる。
図13は、監視対象空間としてのトンネル内の空間TNを説明する図である。この図に示す例では、トンネル内の内壁面上部に、複数のセンサノード10が設置されている。このように、センサノード10が設置される場所は、天井面に限定されるものではなく、トンネル内の内壁面上部であってもよい。ここで、内壁面上部とは、トンネル高さの半分以上の部分を指す。具体的には、内壁面の最上部(湾曲面の頂部)から道路面までをトンネル高さとし、このトンネル高さの1/2以上の部分を指す。このように、センサノード10をトンネル内の内壁面上部に設置することにより、火災によって生じた熱気流や煙を早期に検出することができる。
前述した第1実施形態では、出火位置Fを取得するに際し、最高温度を測定したセンサノード10(基準センサノード)からの測定温度情報と、2つのセンサノード10(他のセンサノード)からの測定温度情報とを用いていた。つまり、基準センサノードを含む3つのセンサノード10からの測定温度情報を用いていた。ここで、前述した式(1)から明らかなように、測定温度情報の数は3つに限定されるものではない。4つ以上であってもよい。そして、測定温度情報を数(対象となるセンサノード10の数)を増やすことにより、出火位置Fの精度を向上させることができる。しかし、数を増やしすぎると処理速度の低下を招いてしまう。このため、測定温度情報の数は、処理速度と出火位置Fの精度とを考慮して定めることが望ましい。
例示したセンサノード10,10Aは単体で構成されていたが、この構成に限定されず、照明装置等の設備と一体化してもよい。
13,13A,13B センサノードの電気系,
131 センサ側コントローラ,131a CPU,131b メモリ,
132 温度センサ,133 無線送受信部,133a 無線制御部,
133b アンテナ,134 電池,135 気流速度センサ,
136 煙濃度センサ,137 二次電池,138 電源部,
139 太陽電池板,20 基地局,21 アンテナ,30 中継局,
40 ゲートウェイ,50 管理用サーバ,51 サーバ側コントローラ,
52 記録再生装置,53 CPU,54 メモリ,
55 入出力インタフェース,60 監視用コンピュータ,
61 監視側コントローラ,62 表示装置,63 入力装置,
64 記録再生装置,65 CPU,66 メモリ,
67 入出力インタフェース,RM 建物内の空間,TN トンネル内の空間
Claims (9)
- (a)監視対象空間を区画する区画面に複数個設置されるセンサノードであって、
火災によって変化する物理量を検出するセンサと、
前記センサからの検出情報を無線で送信する無線送信部と、
を有するセンサノードと、
(b)前記無線送信部から送信された前記検出情報を受信する無線受信部と、
(c)前記無線受信部で受信された前記検出情報と前記センサノードの設置位置を示す設置位置情報の組を複数用い、出火位置を示す出火位置情報を取得する情報処理部と、
を備えた火災監視システムであって、
前記センサは、火災によって上昇する温度を検出する温度センサであり、
前記情報処理部は、最高温度を検出した基準センサノードの上昇温度と他のセンサノードの上昇温度とによる上昇温度比と、前記他のセンサノードの設置位置情報とに基づき、前記基準センサノードの設置位置情報を用いることなく前記出火位置情報を取得することを特徴とする火災監視システム。 - 請求項1に記載の火災監視システムにおいて、
前記センサノードは、
火災発生状態における前記検出情報の取得間隔が、火災非発生状態における前記検出情報の取得間隔よりも短いことを特徴とする火災監視システム。 - 請求項2に記載の火災監視システムにおいて、
前記センサノードは、
前記検出情報に基づいて前記火災発生状態か前記火災非発生状態かを判断し、前記火災発生状態における前記検出情報の取得間隔を、前記火災非発生状態における前記検出情報の取得間隔よりも短くするセンサ側コントローラを備えていることを特徴とする火災監視システム。 - 請求項1から請求項3の何れかに記載の火災監視システムにおいて、
前記センサノードは、
自律作動のための電池を備えていることを特徴とする火災監視システム。 - 請求項1から請求項3の何れかに記載の火災監視システムにおいて、
前記センサノードは、
商用電源を取得するための電源部と、
前記商用電源によって充電される二次電池と
を備えていることを特徴とする火災監視システム。 - 請求項1から請求項3の何れかに記載の火災監視システムにおいて、
前記センサノードは、
太陽電池板と、
前記太陽電池板によって充電される二次電池と、
を備えていることを特徴とする火災監視システム。 - 請求項1から請求項6の何れかに記載の火災監視システムにおいて、
前記情報処理部は、
前記基準センサノードを含む少なくとも3つのセンサノードについて取得した前記検出情報と前記設置位置情報の組を用い、前記出火位置情報を取得することを特徴とする火災監視システム。 - 請求項1から請求項7の何れかに記載の火災監視システムにおいて、
前記監視対象空間は、
建物内の空間であり、
前記センサノードは、
前記空間内の天井面に複数設置されることを特徴とする火災監視システム。 - 請求項1から請求項8の何れかに記載の火災監視システムにおいて、
前記監視対象空間は、
トンネル内の空間であり、
前記センサノードは、
前記トンネル内の内壁面上部に複数設置されることを特徴とする火災監視システム。
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