JP6442118B1 - 異常検知器 - Google Patents

異常検知器 Download PDF

Info

Publication number
JP6442118B1
JP6442118B1 JP2018541381A JP2018541381A JP6442118B1 JP 6442118 B1 JP6442118 B1 JP 6442118B1 JP 2018541381 A JP2018541381 A JP 2018541381A JP 2018541381 A JP2018541381 A JP 2018541381A JP 6442118 B1 JP6442118 B1 JP 6442118B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
detection element
band
value
detected
electrical signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018541381A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2018198504A1 (ja
Inventor
亮 石川
亮 石川
武士 高嶋
武士 高嶋
健二 木戸
健二 木戸
正憲 平澤
正憲 平澤
佑一朗 花井
佑一朗 花井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fukada Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Fukada Kogyo Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fukada Kogyo Co Ltd filed Critical Fukada Kogyo Co Ltd
Application granted granted Critical
Publication of JP6442118B1 publication Critical patent/JP6442118B1/ja
Publication of JPWO2018198504A1 publication Critical patent/JPWO2018198504A1/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/4228—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors arrangements with two or more detectors, e.g. for sensitivity compensation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G01J1/0488—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts with spectral filtering
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G01J1/0488—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts with spectral filtering
    • G01J1/0492—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts with spectral filtering using at least two different filters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/0014—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry for sensing the radiation from gases, flames
    • G01J5/0018—Flames, plasma or welding
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/60—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using determination of colour temperature
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/60—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using determination of colour temperature
    • G01J5/602—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using determination of colour temperature using selective, monochromatic or bandpass filtering
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/12—Actuation by presence of radiation or particles, e.g. of infrared radiation or of ions

Abstract

アレイセンサ１２Ｂの各検出素子によって、4.5μｍ近傍の帯域の赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する。アレイセンサ１４Ｂの各検出素子によって、4.5μｍ近傍の帯域の赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する。アレイセンサ１６Ｂの各検出素子によって、4.5μｍ近傍の帯域の赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する。第２の演算処理部３０によって、アレイセンサ１２Ｂの各検出素子によって検出された電気信号の移動平均値、アレイセンサ１４Ｂの各検出素子によって検出された電気信号の移動平均値、及びアレイセンサ１６Ｂの各検出素子によって検出された電気信号の移動平均値を算出し、移動平均値からの第一変化量、第二変化量、第三変化量に基づいて、検出素子毎に炎又は異常温度を検知したか否かを判定する。これにより、位置毎に精度よく炎又は異常温度を検知することができる。

Description

本発明は異常検知器に関する。
従来、輻射式の火災検知器としては、火炎から放射される特定波長帯の輻射エネルギーが一定量以上に達したことを検出する定輻射式、火炎特有のちらつきを検出するちらつき式、さらに複数の波長帯の輻射エネルギーの大きさを比較する２波長式、３波長式等の各種方式が存在する。そして、これらの輻射式火災検知器においては、火炎から放射される紫外線や赤外線等の輻射光を受光センサ（例えばフォトダイオード、焦電センサ、放電管等）で検出するものがある（特開平１−７４６９６号公報、特開平３−２６３１９７号公報、特開平８−１１５４８０号公報）。
赤外線式炎検知器の具体的構造としては、複数のセンサのうち炭酸ガス共鳴放射帯（4.3〜4.5μm 近傍）を捉えるセンサと、その長波長側、及び／又は短波長側に他のセンサを１ないし複数そなえており、それらの信号を増幅し、ＡＤ変換し、炎検出アルゴリズムを組み込んだ演算処理装置にて判定するように構成される。
受光した赤外線の変化量に応じた信号を出力するセンサであれば、背景信号の周波数成分から、炎特有の周波数成分（ちらつき）を抽出して火災判定に利用するものが知られている。
一方、受光した赤外線の絶対量に応じて信号を出力するものであれば、センサからの信号には環境変化によるもの（例えば背景にある赤外放射、朝夕の寒暖差など）が含まれるため、それらの環境ノイズ（比較的ゆっくり変化する信号）と、急激に変化する信号との差（変化量）を炎判定に利用する（特開平１０−３２６３９１号公報）。
各センサの変化量を信号として扱うことで、背景の環境に左右されない炎検出を行うことができる。その上で、基本的には炭酸ガス共鳴放射帯の信号変化量のみが大きい場合に、炎と判定する。
しかしながら、従来技術では、火災位置までは分からないため、ピンポイント消火を行うことができない。
本発明は上記問題点を解消するためになされたもので、位置毎に精度よく炎又は異常温度を検知することができる異常検知器を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、第１の態様に係る異常検知器は、炭酸ガス共鳴放射帯のピーク波長を含む第１帯域の赤外光を透過する第１帯域フィルター、前記第１帯域とは異なる第２帯域の赤外光を透過させると共に、帯域中心が前記炭酸ガス共鳴放射帯の帯域中心から離れた位置に設けられた第２帯域フィルター、及び前記第１帯域及び前記第２帯域とは異なる第３帯域の赤外光を透過させると共に、帯域中心が前記炭酸ガス共鳴放射帯の帯域中心から離れた位置に設けられた第３帯域フィルターを含む複数の帯域フィルターと、前記複数の帯域フィルターの各々に対して設けられた、前記帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する検出素子を含む検出部であって、前記複数の帯域フィルターの少なくとも１つに対して設けられた検出素子は、２次元状に配列されたアレイセンサとして構成されている検出部と、前記検出部の各検出素子によって検出された電気信号の値に基づいて、炎又は異常温度を検知したか否かを判定する判定部と、を含んで構成されている。
第２の態様に係る異常検知器の前記検出部は、前記第１帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第１検出素子が２次元状に配列された第１アレイセンサと、前記第２帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第２検出素子が２次元状に配列された第２アレイセンサと、前記第３帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第３検出素子が２次元状に配列された第３アレイセンサと、を含み、前記判定部は、前記第１アレイセンサの各第１検出素子によって検出された電気信号の値、前記第２アレイセンサの各第２検出素子によって検出された電気信号の値、及び前記第３アレイセンサの各第３検出素子によって検出された電気信号の値のいずれか複数に基づいて、炎又は異常温度を検知したか否かを判定する。
第３の態様に係る異常検知器の前記複数の帯域フィルターは、所定の帯域の赤外光を透過する第４帯域フィルターを更に含み、前記検出部は、前記第１帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第１検出素子と、前記第２帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第２検出素子と、前記第３帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第３検出素子と、前記第４帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第４検出素子が２次元状に配列されたアレイセンサと、を含み、前記判定部は、前記第１検出素子によって検出された電気信号の値、前記第２検出素子によって検出された電気信号の値、及び前記第３検出素子によって検出された電気信号の値のいずれか複数に基づいて、炎又は異常温度を検知したか否かを判定し、前記炎又は異常温度を検知したと判定した場合、前記アレイセンサの各第４検出素子によって検出された電気信号の値に基づいて、炎又は異常温度が検知された位置を判定する。
本発明の一態様である異常検知器によれば、位置毎に精度よく炎又は異常温度を検知することができる、という効果が得られる。
本発明の第１の実施の形態に係る異常検知器の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る異常検知器の第１の演算処理部及び第２の演算処理部の構成を示すブロック図である。 （Ａ）監視環境信号値とライブ値とを示す図、及び（Ｂ）変化量を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る異常検知器の第１の演算処理部及び第２の演算処理部における火災判定処理ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係る異常検知器の第１の演算処理部及び第２の演算処理部における火災判定処理ルーチンを示すフローチャートである。 黒体の波長別の放射エネルギーを示すグラフである。 第二変化量及び第三変化量の比と温度との関係を示すグラフである。 本発明の第２の実施の形態に係る異常検知器の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態に係る異常検知器の第１の演算処理部及び第２の演算処理部の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態に係る異常検知器の第１の演算処理部及び第２の演算処理部における火災判定処理ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る異常検知器の第１の演算処理部及び第２の演算処理部における火災判定処理ルーチンを示すフローチャートである。 窓汚れがない場合とある場合とにおける透過光強度と波長との関係を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る異常検知器の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態に係る異常検知器の演算処理部の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態に係る異常検知器の演算処理部における異常状態判定処理ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の第４の実施の形態に係る異常検知器の構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施の形態に係る異常検知器の演算処理部の構成を示すブロック図である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
＜本発明の実施の形態の概要＞
まず、炎を検知する原理について説明する。
ステファンボルツマンの法則より、黒体の波長別の放射エネルギーは図６のようになることが分かっている。この温度放射別のピークはWienの変位則に従うが、炭酸ガス共鳴放射帯付近では、波長とエネルギーとの関係は、直線で近似できることが分かる。
従って、4.0μm近傍と5.0μm近傍とを捉える帯域フィルター付き赤外センサの信号値から得られる近似直線で、黒煙などによる炭酸ガス共鳴放射帯での灰色放射量を求めることができる。この灰色放射量を雑音量として取り除けば、炭酸ガス共鳴放射による放射量だけ取り出すことができ、閾値と比較して、炎判定をすることができる。また、雑音量に応じて、検知感度を変更することにより、精度よく炎判定をすることができる。
また、検出素子が２次元状に配列されたアレイセンサを用いることにより、位置毎又はエリア毎に炎判定を行うことができる。
[第１の実施の形態]
＜システム構成＞
以下、本発明の第１の実施の形態に係る異常検知器について説明する。
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る異常検知器１０は、炎が発する炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm近傍の帯域の赤外光を検出する第１センサ１２と、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域の4.0μm近傍の帯域の赤外光を検出する第２センサ１４と、炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域の5.0μm近傍の帯域の赤外光を検出する第３センサ１６とを備えている。また、異常検知器１０は、第１センサ１２からの信号を増幅する増幅部１８と、第２センサ１４からの信号を増幅する増幅部２０と、第３センサ１６からの信号を増幅する増幅部２２と、増幅部１８、２０、２２からの信号を増幅するスイッチ２４と、スイッチ２４からの信号をディジタル値に変換するＡＤ変換部２６とを備えている。また、異常検知器１０は、炎検知のための前処理や外部出力部３２を制御する第１の演算処理部２８と、炎を検知する処理を行う第２の演算処理部３０と、外部出力部３２とを備えている。
第１センサ１２は、炎が発する炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm近傍の帯域の赤外光を透過するフィルター１２Ａと、フィルター１２Ａを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子を２次元状に配列させたアレイセンサ１２Ｂと、フィルター１２Ａの前に配置された光学レンズ１２Ｃとを備えている。
第２センサ１４は、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域の4.0μm近傍の帯域の赤外光を透過させるフィルター１４Ａと、フィルター１４Ａを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子を２次元状に配列させたアレイセンサ１４Ｂと、フィルター１４Ａの前に配置された光学レンズ１４Ｃとを備えている。
第３センサ１６は、炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域の5.0μm近傍の帯域の赤外光を透過させるフィルター１６Ａと、フィルター１６Ａを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子を２次元状に配列させたアレイセンサ１６Ｂと、フィルター１６Ａの前に配置された光学レンズ１６Ｃとを備えている。
アレイセンサ１２Ｂの各検出素子は、アレイセンサ１４Ｂの各検出素子及びアレイセンサ１６Ｂの各検出素子と対応するように配置されている。
また、アレイセンサ１２Ｂ、１４Ｂ、１６Ｂは、予め定められた監視角度（例えば、９０度）で、赤外光を検出しており、対応するアレイセンサ１２Ｂの検出素子、アレイセンサ１４Ｂの検出素子、及びアレイセンサ１６Ｂの検出素子は、予め定められた同じ領域からの赤外光を検出している。
また、光学レンズ１２Ｃ、１４Ｃ、１６Ｃは、各々１枚以上のレンズで構成されている。なお、光学レンズ１２Ｃ、１４Ｃ、１６Ｃは、各々２枚以上のレンズで構成されていることが望ましい。これは、アレイセンサ１２Ｂの検出素子、アレイセンサ１４Ｂの検出素子、及びアレイセンサ１６Ｂの検出素子の広い監視角度に対して、フラットな面にできる限り焦点を結ばせるためである。また、レンズの反射によりロスを少なくする為に、レンズに反射防止膜（ＡＲコート）を蒸着することにより、検出素子の感度を増加させることも可能である。レンズ材料は、サファイア、カルコゲナイドガラス、シリコン、ゲルマニウムなどである。
なお、炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm 近傍の帯域の赤外光を検出する弱い電気信号を確実に捉えるために、第１センサ１２と同じセンサを更に設けてもよい。
アレイセンサ１２Ｂ、１４Ｂ、１６Ｂの検出素子は、サーモパイルで構成されているが、ＩｎＡｓＳｂ素子など、他の光起電力タイプの素子や、抵抗変化を利用したマイクロボロメータ素子、ＰｂＳｅなどの光導電タイプの素子で構成することもある。なお、サーモパイルやマイクロボロメータと比較して、他の素子は、赤外線検出速度が極めて速い。このため、回路構成は同じでも、ＡＤ変換速度を速くする事で、極めて高速に炎を検出することが出来る異常検知器を構成することが可能となる。
増幅部１８、２０、２２は、第１センサ１２の各検出素子の電気信号、第２センサ１４の各検出素子の電気信号、及び第３センサ１６の各検出素子の電気信号をそれぞれ独立して増幅する。
スイッチ２４は、増幅部１８、２０、２２によって個別に増幅された電気信号を、一定の時間で順次切り替えて一つの電気信号に集約するスイッチ部（図示省略）を含み、当該スイッチ部により一つに集約された電気信号を出力する。なお、スイッチ２４を設けずに、増幅部１８、２０、２２のそれぞれに対して、ＡＤ変換部を設けて、増幅された電気信号をディジタル値に個別に変換して第１の演算処理部２８に出力するようにしてもよい。
第１の演算処理部２８及び第２の演算処理部３０は、それぞれＣＰＵで構成されている。第１の演算処理部２８及び第２の演算処理部３０を、機能実現手段毎に分割した機能ブロックで説明すると、図２に示すように、第１の演算処理部２８は、信号取得部４０、補正係数設定部４２、補正部４４、及び警報表示部４６Ａを備えている。また、第２の演算処理部３０は、平均算出部５０、変化量算出部５２、火災判定部５４、回数判定部５６、警報制御部５８、位置座標算出部６０、位置出力部６２、及び警報出力部４６Ｂを備えている。
信号取得部４０は、ＡＤ変換部２６から出力された信号から、第１センサ１２の各検出素子からの電気信号の値、第２センサ１４の各検出素子からの電気信号の値、第３センサ１６の各検出素子からの電気信号の値を取得する。
補正係数設定部４２は、第１センサ１２の各検出素子、第２センサ１４の各検出素子、及び第３センサ１６の各検出素子に対して、センサ間の感度のばらつきを均等化するための補正係数、異常検知器１０の個体間の感度のばらつきを均等化するための補正係数、及びオフセット補正を行うための補正係数を事前に設定する。なお、各補正係数は、黒体炉などの基準光源から赤外光の基準光を照射したときに、信号取得部４０によって取得された電気信号の各々の値に基づいて設定される。
補正部４４は、信号取得部４０によって取得された、第１センサ１２の各検出素子からの電気信号の値、第２センサ１４の各検出素子からの電気信号の値、及び第３センサ１６の各検出素子からの電気信号の値に対して、補正係数設定部４２によって設定された補正係数を用いて補正を行い、第２の演算処理部３０へ出力する。
平均算出部５０は、第１センサ１２の各検出素子に対し、補正部４４によって補正された当該検出素子からの電気信号の値の移動平均値（例えば過去１００秒間の平均値）を、第１センサ１２の当該検出素子の信号の監視環境信号値として算出する（図３（Ａ）参照）。また、平均算出部５０は、同様に、第２センサ１４の各検出素子に対し、補正部４４によって補正された当該検出素子からの電気信号の値の移動平均値を、第２センサ１４の当該検出素子の信号の監視環境信号値として算出する。また、平均算出部５０は、同様に、第３センサ１６の各検出素子に対し、補正部４４によって補正された当該検出素子からの電気信号の値の移動平均値を、第３センサ１６の当該検出素子の信号の監視環境信号値として算出する。
変化量算出部５２は、第１センサ１２の各検出素子に対し、補正部４４によって補正された当該検出素子からの電気信号のライブ値と、平均算出部５０によって算出された当該検出素子の信号の監視環境信号値との差を、第一変化量として算出する（図３（Ｂ）参照）。また、変化量算出部５２は、同様に、第２センサ１４の各検出素子に対し、補正部４４によって補正された当該検出素子からの電気信号のライブ値と、平均算出部５０によって算出された当該検出素子の信号の監視環境信号値との差を、第二変化量として算出する。また、変化量算出部５２は、同様に、第３センサ１６の各検出素子に対し、補正部４４によって補正された当該検出素子からの電気信号のライブ値と、平均算出部５０によって算出された当該検出素子の信号の監視環境信号値との差を、第三変化量として算出する。
ここで、炎を検知する原理について説明する。
一例として炎の赤外放射を受光したとすると火災判定は以下の（１）〜（３）のステップで行われる。
（１）4.0μｍ近傍の帯域の変化量と波長5.0μｍ近傍の帯域の変化量とを用いた近似直線より、炭酸ガス共鳴放射を無視した波長4.5μm近傍の帯域にあたる計算値を雑音量として算出する。
（２）雑音量と波長4.5μm近傍の帯域の変化量との比を判定比として算出する。
（３）求めた雑音量を参照値として火災判定のための閾値を選択し、判定値をあてはめ火災判定を行う。
このように、雑音量を、閾値テーブルの参照値として扱うことにより、火災を検出しにくい環境や監視対象の変化に対応した火災判断が可能となり製品仕様をより確実にしている。
4.5μm近傍の帯域では、判定比が閾値以上であるという条件を満たした場合、炎を検知したと判断する。なお、閾値テーブルでは、雑音量毎に、第一変化量（4.5μm 近傍）についての判定比の閾値が定められている。
以上説明した原理にしたがって、本実施の形態では、火災判定部５４は、アレイセンサ１２Ｂの各検出素子に対し、炎を検知したか否かを判定する。具体的には、火災判定部５４は、変化量算出部５２によって算出された当該検出素子の第一変化量（4.5μm 近傍）の値、当該検出素子に対応するアレイセンサ１４Ｂの検出素子の第二変化量（4.0μm近傍）の値、及び当該検出素子に対応するアレイセンサ１６Ｂの検出素子の第三変化量（5.0μm 近傍）の値の少なくとも１つが閾値Ｅ以上であり、かつ、第二変化量の値及び第三変化量の値の近似直線から得られる4.5μm 近傍の計算値（雑音量）と、第一変化量との比について、閾値と比較した結果が、予め定められた条件を満たした場合に、炎を検知したと判定する。
ここで、火災判定部５４は、第二変化量の値が、第三変化量の値より大きい場合、第一変化量の計算値を雑音量として、雑音量と第一変化量との比に対する閾値を、閾値テーブルから取得して、判定を行う。一方、火災判定部５４は、第二変化量の値が前記第三変化量の値以下である場合、厳しく判定するための予め定められた比に対する閾値を用いて、判定を行う。厳しく判定するための比に対する閾値としては、例えば、雑音量が０の場合に対応する閾値を用いればよい。
上述した火災判定部５４による判定は、一定周期で繰り返し実行される。
回数判定部５６は、アレイセンサ１２Ｂの各検出素子に対し、以下の処理を行う。
回数判定部５６は、火災判定部５４により連続で炎を検知したと判定された回数が予め定められた連続回数以上の場合、又は火災判定部５４により一定の時間内に炎を検知したと判定された回数が予め定められた累積回数以上の場合に、移動平均値を固定値とするとともに、火災信号を出力し、更に、当該検出素子に対して予め定められた位置を、火災位置として出力する。なお、火災位置が複数ある場合には、複数の火災位置を出力する。
本実施の形態では、雑音量及び／又は第一変化量と雑音量の差分に応じて、火災信号を出力するまでの火災判定速度を変化させるように回数に関する閾値を変更する。例えば、雑音量が大きいほど、又は第一変化量と雑音量の差分が大きいほど、火災信号を出力するまでの火災判定速度を速くように回数に関する閾値を小さく変更する。
警報制御部５８は、回数判定部５６から火災信号が出力された場合、火災位置を報知するように警報表示部４６Ａ及び警報出力部４６Ｂを制御する。例えば、警報表示部４６Ａは赤色ＬＥＤを点灯させ、警報出力部４６Ｂはフォトカプラを導通状態にさせ、外部出力部３２を構成する接点出力を作動させる。
位置座標算出部６０は、回数判定部５６により出力された火災位置に対応する、実空間上の位置座標を算出する。位置出力部６２は、位置座標算出部６０により算出された火災位置の位置座標を、外部装置へ出力する。外部装置では、出力された位置座標を用いて、ピンポイント消火を行う。この際、複数の火災位置が存在する場合には、優先順位をつけてピンポイント消火を行うようにしてもよい。例えば、火災規模が大きい順に、ピンポイント消火を行うようにしてもよい。
＜異常検知器の作用＞
次に、本発明の第１の実施の形態に係る異常検知器１０の作用について説明する。
まず、設置前の異常検知器１０に対して、事前に補正係数を設定する。具体的には、黒体炉などの基準光源から、第１センサ１２、第２センサ１４、及び第３センサ１６に対して赤外光の基準光を照射しているときに、異常検知器１０の補正係数設定部４２が、第１センサ１２の各検出素子、第２センサ１４の各検出素子、及び第３センサ１６の各検出素子に対して、補正係数を設定する。
補正係数が設定された異常検知器１０が、火災判定を行うべき場所に設置される。そして、異常検知器１０の第１センサ１２の各検出素子、第２センサ１４の各検出素子、及び第３センサ１６の各検出素子から電気信号が出力され、増幅部１８、２０、２２、スイッチ２４、ＡＤ変換部２６を介して各信号の値が、第１の演算処理部２８に入力されているときに、異常検知器１０の第１の演算処理部２８及び第２の演算処理部３０によって、図４、図５に示す火災判定処理ルーチンが一定の周期毎に繰り返し実行される。なお、火災判定処理ルーチンは、第１センサ１２の検出素子毎に実行される。
ステップＳ１００では、信号取得部４０が、ＡＤ変換部２６から出力された信号から、第１センサ１２の対象の検出素子からの電気信号の値、第２センサ１４の、対応する検出素子からの電気信号の値、及び第３センサ１６の、対応する検出素子からの電気信号の値を取得する。
次のステップＳ１０２では、補正部４４が、上記ステップＳ１００で取得した第１センサ１２の対象の検出素子からの電気信号の値、第２センサ１４の、対応する検出素子からの電気信号の値、及び第３センサ１６の、対応する検出素子からの電気信号の値に対して、事前に設定された補正係数を用いて補正を行う。
そして、ステップＳ１０４では、平均算出部５０は、第１センサ１２の対象の検出素子からの電気信号の値、第２センサ１４の、対応する検出素子からの電気信号の値、及び第３センサ１６の、対応する検出素子からの電気信号の値の各々に対して、上記ステップＳ１０２で補正されたセンサ値と、過去に上記ステップＳ１０２で補正されたセンサ値とに基づいて、移動平均値を算出する。
ステップＳ１０６では、変化量算出部５２は、第１センサ１２の、対象の検出素子からの電気信号の値、第２センサ１４の、対応する検出素子からの電気信号の値、及び第３センサ１６の、対応する検出素子からの電気信号の値の各々に対して、上記ステップＳ１０２で補正されたセンサ値と、上記ステップＳ１０４で算出された移動平均値とに基づいて、第一変化量、第二変化量、及び第三変化量を算出する
そして、ステップＳ１０８では、火災判定部５４は、上記ステップＳ１０６で算出された第一変化量、第二変化量、及び第三変化量と、過去に上記ステップＳ１０６で算出された第一変化量、第二変化量、及び第三変化量とに基づいて、移動平均値を所定値に下げるか否かを判定する。第一変化量、第二変化量、及び第三変化量のいずれかの値が、一定の時間、負の基準値以下となる状態を継続した場合には、移動平均値を下げると判定する。移動平均値を下げる場合には、ステップＳ１１０へ移行し、上記ステップＳ１０２で補正されたセンサ値を用いて、第１センサ１２からの電気信号の値、第２センサ１４からの電気信号の値、及び第３センサ１６からの電気信号の値の各々に対して、移動平均値を所定値に下げる。
一方、移動平均値を所定値に下げない場合には、ステップＳ１１２へ移行する。
ステップＳ１１２では、火災判定部５４は、上記ステップＳ１０６で算出された第一変化量、第二変化量、及び第三変化量の全てが、予め定められた閾値Ｅ未満であるか否かを判定する。第一変化量、第二変化量、及び第三変化量の全てが、予め定められた閾値Ｅ未満であると判定された場合には、ステップＳ１１４において、現時点で火災モード又は注意出力モードであれば、通常モードへ移行し、火災判定処理ルーチンを終了する。なお、現時点で通常モードであれば、そのまま通常モードを継続する。
第一変化量、第二変化量、及び第三変化量の少なくとも１つが、予め定められた閾値Ｅ以上であると判定された場合には、ステップＳ１１６において、火災判定部５４は、第二変化量が第三変化量以下か否かを判定する。第二変化量が第三変化量以下である場合には、ステップＳ１１８において、熱風により炎を誤判定する可能性があることを示す疑惑フラグを成立させる。一方、第二変化量が第三変化量より大きい場合に、ステップＳ１２２へ移行する。
そして、ステップＳ１２２では、火災判定部５４は、上記ステップＳ１０６で算出された第二変化量及び第三変化量から近似直線を導出し、導出した近似直線を用いて、第一変化量に対応する計算値を、雑音量として算出する。
ステップＳ１２４では、火災判定部５４は、上記ステップＳ１１８で設定された疑惑フラグ、及び／又は上記ステップＳ１２２で算出された雑音量に応じて、第一変化量に関する判定比の閾値を取得する。
そして、ステップＳ１２５では、火災判定部５４は、上記ステップＳ１２２で算出された雑音量、及び／又は第一変化量と雑音量との差分に応じて、連続回数に関する閾値Ｎ及び累積回数に関する閾値Ｍを設定する。
次のステップＳ１２６では、火災判定部５４は、上記ステップＳ１０６で算出された第一変化量と、上記ステップＳ１２２で算出された雑音量とに基づいて、第一変化量に関する判定比を算出し、上記ステップＳ１２４で取得した閾値を用いて、第一変化量に関する判定比が、対応する閾値以上であるか否かを判定する。第一変化量に関する判定比が、対応する閾値未満である場合には、炎を検知しないと判定し、現時点のモードを継続したまま、火災判定処理ルーチンを終了する。
一方、第一変化量に関する判定比が、対応する閾値以上である場合には、炎を検知したと判定し、ステップＳ１２８へ移行する。
ステップＳ１２８では、回数判定部５６は、上記ステップＳ１２６の判定結果と、過去の上記ステップＳ１２６の判定結果と、上記ステップＳ１２５で設定された連続回数に関する閾値Ｎとに基づいて、連続で炎を検知したと判定された回数が予め定められた連続回数Ｎ以上であるか否かを判定する。連続で炎を検知したと判定された回数が連続回数Ｎ以上である場合には、火災が発生したと判断し、ステップＳ１３４へ移行する。一方、連続で炎を検知したと判定された回数が連続回数Ｎ未満である場合には、ステップＳ１３０へ移行する。
ステップＳ１３０では、回数判定部５６は、上記ステップＳ１２６の判定結果と、過去の上記ステップＳ１２６の判定結果と、上記ステップＳ１２５で設定された累積回数に関する閾値Ｍとに基づいて、一定の時間内に炎を検知したと判定された回数が予め定められた累積回数Ｍ以上であるか否かを判定する。一定の時間内に炎を検知したと判定された回数が累積回数Ｍ以上である場合には、火災が発生したと判断し、ステップＳ１３４へ移行する。一方、連続で炎を検知したと判定された回数が累積回数Ｍ未満である場合には、ステップＳ１３２へ移行し、注意出力モードへ移行して、火災判定処理ルーチンを終了する。
ステップＳ１３４では、回数判定部５６は、第１センサ１２の対象の検出素子からの電気信号の値、第２センサ１４からの対応する検出素子の電気信号の値、第３センサ１６の対応する検出素子からの電気信号の値の各々に対する移動平均値を、現時点の移動平均値に固定するように設定する。そして、ステップＳ１３６において、警報制御部５８は、火災モードへ移行して、火災信号、及び火災位置としての、対象の検出素子に対して予め定められた位置を、警報表示部４６Ａ、警報出力部４６Ｂ、及び位置座標算出部６０に対して出力し、火災判定処理ルーチンを終了する。
以上説明したように、本発明の実施の形態に係る異常検知器によれば、３つのアレイセンサによって、炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μｍ近傍の帯域の赤外光、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域の4.0μｍ近傍の帯域の赤外光、及び炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域の5.0μｍ近傍の帯域の赤外光の各々を検出して直流成分の電気信号に変換する。異常検知器は、それぞれの電気信号の、移動平均値からの変化量である第一変化量、第二変化量、及び第三変化量に基づいて、炎を検知したか否かを判定する。これにより、熱風による誤作動を解消し、位置毎に精度よく炎を検知することができる。
また、赤外光の各々を検出して直流成分の電気信号に変換するサーモパイルを用いるため、周波数分解処理が不要であり、早期検知が可能である。
＜変形例＞
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
例えば、上記の実施の形態では、異常検知器は、各検出素子毎に、火災判定を行う場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。異常検知器は、アレイセンサのブロック毎に、火災判定を行うようにしてもよい。この場合には、異常検知器は、アレイセンサ１２Ｂの各ブロックに対し、当該ブロックに含まれるアレイセンサ１２Ｂの検出素子の各々によって検出された電気信号の値、当該ブロックに対応するアレイセンサ１４Ｂのブロックの検出素子の各々によって検出された電気信号の値、及び当該ブロックに対応するアレイセンサ１６Ｂのブロックの検出素子の各々によって検出された電気信号の値に基づいて、炎を検知したか否かを判定すると共に、炎を検知したと判定されたブロックに対して予め定められた領域を、炎が検知された位置として判定すればよい。具体的には、異常検知器は、ブロック毎に、当該ブロックに含まれる各検出素子によって検出された電気信号の値の平均値を、ブロックの値とする。平均算出部５０は、アレイセンサ１２Ｂの各ブロックに対し、当該ブロックの値についての移動平均値を算出し、アレイセンサ１４Ｂの各ブロックに対し、当該ブロックの値についての移動平均値を算出し、アレイセンサ１６Ｂの各ブロックに対し、当該ブロックの値についての移動平均値を算出する。また、変化量算出部５２は、第１センサ１２の各ブロックに対し、当該ブロックのライブ値と、当該ブロックの移動平均値との差を、第一変化量として算出する。また、変化量算出部５２は、同様に、第２センサ１４の各ブロックに対し、当該ブロックのライブ値と、平均算出部５０によって算出された当該ブロックの移動平均値との差を、第二変化量として算出する。また、変化量算出部５２は、同様に、第３センサ１６の各ブロックに対し、当該ブロックのライブ値と、平均算出部５０によって算出された当該ブロックの移動平均値との差を、第三変化量として算出する。
また、異常検知器は、上記の実施の形態と同様に、各検出素子毎に、第一変化量、第二変化量、第三変化量を算出して、アレイセンサのブロック毎に、火災判定を行うようにしてもよい。この場合には、異常検知器は、各検出素子毎に、第一変化量、第二変化量、第三変化量に基づいて、炎を検知したか否かを判定し、ブロック毎に、当該ブロックに含まれる検出素子のうち、炎を検知したと判定された検出素子の数が、閾値以上であれば、当該ブロックで炎を検知したと判定すればよい。
また、異常検知器は、アレイセンサの検出素子毎に、火災判定を行うと共に、アレイセンサのブロック毎に、火災判定を行うようにしてもよい。
また、上記の実施の形態では、異常検知器は、火災判定部５４により連続で炎を検知したと判定された回数が予め定められた連続回数以上の場合、又は火災判定部５４により一定の時間内に炎を検知したと判定された回数が予め定められた累積回数以上の場合に、火災信号を出力する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。異常検知器は、火災判定部５４により連続で炎を検知したと判定された回数が予め定められた連続回数以上の場合であって、かつ、火災判定部５４により一定の時間内に炎を検知したと判定された回数が予め定められた累積回数以上の場合に、火災信号を出力するようにしてもよい。
また、炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm近傍の帯域以外に、4.0μｍ近傍の帯域の赤外線および5.0μｍ近傍の帯域の赤外線を検出する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm近傍の帯域以外として、炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm近傍の帯域とは異なる２つ以上の帯域の赤外線であれば、他の帯域の赤外線を検出してもよい。例えば、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の２つ以上の帯域の赤外線を各々検出してもよい。
また、炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の２つ以上の帯域の赤外線を各々検出してもよい。この場合であっても、炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の２つの帯域（例えば、5.0μｍ近傍の帯域と6.0μｍ近傍の帯域）について第二変化量の値及び第三変化量の値を計算し、第二変化量の値及び第三変化量の値の近似直線から得られる4.5μm 近傍の計算値（雑音量）を計算すればよい。
また、平均算出部５０は、各センサからの電気信号の値の移動平均値を、各センサの信号の監視環境信号値として算出する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。異常検知器は、各センサからの電気信号の値の加重平均値を、各センサの信号の監視環境信号値として算出するようにしてもよい。
また、上記の実施の形態において、閾値テーブルから、閾値を取得する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。閾値を求める関数を導出しておき、当該関数から、閾値を取得するようにしてもよい。
また、火災判定部５４は、第一変化量と雑音量との判定比が、判定閾値以上であるか否かを判定して、炎を検知したか否かを判定する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、火災判定部５４は、第一変化量と雑音量との差分が、判定閾値以上であるか否かを判定して、炎を検知したか否かを判定するようにしてもよい。また、例えば、火災判定部５４は、第一変化量と雑音量との差分が、判定閾値以上であるか否か、及び第一変化量と雑音量との判定比が、判定閾値以上であるか否かを判定して、炎を検知したか否かを判定するようにしてもよい。
また、第１センサ１２、第２センサ１４、及び第３センサ１６の全てにおいて、アレイセンサを用いる場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。第１センサ１２、第２センサ１４、及び第３センサ１６の少なくとも一つにおいて、アレイセンサを用いるようにしてもよい。例えば、第１センサ１２を、アレイセンサ１２Ｂを用いて構成し、第２センサ１４、及び第３センサ１６では、アレイセンサではなく、１つの検出素子を用いて構成してもよい。この場合には、アレイセンサ１２Ｂの各検出素子毎に、第一変化量、第二変化量、第三変化量を算出して、火災判定を行う際に、第二変化量として、第２センサ１４の１つの検出素子について算出されるものを共通して使用し、第三変化量として、第３センサ１６の１つの検出素子について算出されるものを共通して使用するようにすればよい。
また、炎ではなく、異常温度を検知するようにしてもよい。この場合には、３つのアレイセンサによって、炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μｍ近傍の帯域の赤外光、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域の4.0μｍ近傍の帯域の赤外光、及び炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域の5.0μｍ近傍の帯域の赤外光の各々を検出して直流成分の電気信号に変換する。異常検知器は、アレイセンサの各検出素子に対し、それぞれの電気信号の、移動平均値からの変化量である第一変化量、第二変化量、及び第三変化量のいずれか複数に基づいて、異常温度を検知したか否かを判定する。例えば、アレイセンサの各検出素子に対し、図７に示すよう、第二変化量及び第三変化量の比と温度との関係に基づいて、第二変化量及び第三変化量の比から温度を推定し、異常温度を検知したか否かを判定する。なお、第一変化量及び第二変化量の比に基づいて温度を推定し、異常温度を検知したか否かを判定してもよいし、第一変化量及び第三変化量の比に基づいて温度を推定し、異常温度を検知したか否かを判定してもよい。また、アレイセンサの各検出素子に対し、第一変化量、第二変化量、及び第三変化量に基づいて、炎を検知したか否かを判定すると共に、第一変化量、第二変化量、及び第三変化量のいずれか複数に基づいて、温度を推定し、異常温度を検知したか否かを判定してもよい。
[第２の実施の形態]
＜システム構成＞
以下、本発明の第２の実施の形態に係る異常検知器について説明する。
図８に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る異常検知器２１０は、炎が発する炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm近傍の帯域の赤外光を検出する第１センサ２１２と、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域の4.0μm近傍の帯域の赤外光を検出する第２センサ２１４と、炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域の5.0μm近傍の帯域の赤外光を検出する第３センサ２１６と、2.0μm近傍から5.0μm近傍までの帯域の赤外光を検出する第４センサ２１７とを備えている。異常検知器２１０は、第１センサ２１２からの信号を増幅する増幅部２１８と、第２センサ２１４からの信号を増幅する増幅部２２０と、第３センサ２１６からの信号を増幅する増幅部２２２と、第４センサ２１７からの信号を増幅する増幅部２２３と、増幅部２１８、２２０、２２２、２２３からの信号を増幅するスイッチ２２４と、スイッチ２２４からの信号をディジタル値に変換するＡＤ変換部２２６とを備えている。異常検知器２１０は、炎検知のための前処理や外部出力部２３２を制御する第１の演算処理部２２８と、炎を検知する処理を行う第２の演算処理部２３０と、外部出力部２３２とを備えている。
第１センサ２１２は、炎が発する炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm近傍の帯域の赤外光を透過するフィルター２１２Ａと、フィルター２１２Ａを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子２１２Ｂとを備えている。
第２センサ２１４は、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域の4.0μm近傍の帯域の赤外光を透過させるフィルター２１４Ａと、フィルター２１４Ａを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子２１４Ｂとを備えている。
第３センサ２１６は、炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域の5.0μm近傍の帯域の赤外光を透過させるフィルター２１６Ａと、フィルター２１６Ａを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子２１６Ｂとを備えている。
第４センサ２１７は、2.0μm近傍から5.0μm近傍までの帯域の赤外光を透過させるフィルター２１７Ａと、フィルター２１７Ａを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子を２次元状に配列させたアレイセンサ２１７Ｂと、フィルター２１７Ａの前に配置された光学レンズ２１７Ｃとを備えている。
また、アレイセンサ２１７Ｂは、予め定められた監視角度（例えば、９０度）で、赤外光を検出しており、アレイセンサ２１７Ｂの検出素子は、予め定められた領域からの赤外光を検出している。
また、光学レンズ２１７Ｃは、１枚以上のレンズで構成されている。なお、光学レンズ２１７Ｃは、アレイセンサ２１７Ｂの広い監視角度に対して、フラットな面にできる限り焦点を結ばせるためには、２枚以上のレンズで構成されていることが望ましい。また、レンズの反射によりロスを少なくする為に、レンズに反射防止膜（ＡＲコート）を蒸着することにより、検出素子の感度を増加させることも可能である。レンズ材料は、サファイア、カルコゲナイドガラス、シリコン、ゲルマニウムなどである。
なお、炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm 近傍の帯域の赤外光を検出する弱い電気信号を確実に捉えるために、第１センサ２１２と同じセンサを更に設けてもよい。また、フィルター２１２Ａ、２１４Ａ、２１６Ａの前にも、光学レンズを配置してもよい。
検出素子２１２Ｂ、２１４Ｂ、２１６Ｂ、及びアレイセンサ２１７Ｂの検出素子は、サーモパイルで構成されているが、ＩｎＡｓＳｂ素子、マイクロボロメータなど、他の光起電力タイプの素子や、抵抗変化を利用したマイクロボロメータ素子、ＰｂＳｅなどの光導電タイプの素子で構成することもある。なお、サーモパイルやマイクロボロメータと比較して、他の素子は、赤外線検出速度が極めて速い。このため、回路構成は同じでも、ＡＤ変換速度を速くする事で、極めて高速に炎を検出することが出来る異常検知器を構成することが可能となる。
増幅部２１８、２２０、２２２、２２３は、第１センサ２１２の検出素子２１２Ｂの電気信号、第２センサ２１４の検出素子２１４Ｂの電気信号、第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂの電気信号、及び第４センサ２１７の各検出素子の電気信号をそれぞれ独立して増幅する。
スイッチ２２４は、増幅部２１８、２２０、２２２、２２３によって個別に増幅された電気信号を、一定の時間で順次切り替えて一つの電気信号に集約するスイッチ部（図示省略）を含み、当該スイッチ部により一つに集約された電気信号を、当該電気信号の強さに応じて選択的に増幅する。例えば、信号が小さいときは高利得とし、信号が大きいときは低利得として増幅する。なお、スイッチ２２４を設けずに、増幅部２１８、２２０、２２２、２２３のそれぞれに対して、ＡＤ変換部を設けて、増幅された電気信号をディジタル値に個別に変換して第１の演算処理部２２８に出力するようにしてもよい。
第１の演算処理部２２８及び第２の演算処理部２３０は、それぞれＣＰＵで構成されている。第１の演算処理部２２８及び第２の演算処理部２３０を、機能実現手段毎に分割した機能ブロックで説明すると、図９に示すように、第１の演算処理部２２８は、信号取得部２４０、補正係数設定部２４２、補正部２４４、及び警報表示部２４６Ａを備えている。また、第２の演算処理部２３０は、平均算出部２５０、変化量算出部２５２、火災判定部２５４、回数判定部２５６、位置判定部２５７、警報制御部２５８、位置座標算出部２６０、位置出力部２６２、及び警報出力部２４６Ｂを備えている。
信号取得部２４０は、ＡＤ変換部２２６から出力された信号から、第１センサ２１２の検出素子２１２Ｂからの電気信号の値、第２センサ２１４の検出素子２１４Ｂからの電気信号の値、第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂからの電気信号の値、及び第４センサ２１７の各検出素子からの電気信号の値を取得する。
補正係数設定部２４２は、第１センサ２１２の検出素子２１２Ｂ、第２センサ２１４の検出素子２１４Ｂ、及び第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂに対して、センサ間の感度のばらつきを均等化するための補正係数、異常検知器２１０の個体間の感度のばらつきを均等化するための補正係数、及びオフセット補正を行うための補正係数を事前に設定する。各補正係数は、黒体炉などの基準光源から赤外光の基準光を照射したときに、信号取得部２４０によって取得された電気信号の各々の値に基づいて設定される。
補正部２４４は、信号取得部２４０によって取得された、第１センサ２１２の検出素子２１２Ｂからの電気信号の値、第２センサ２１４の検出素子２１４Ｂからの電気信号の値、及び第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂからの電気信号の値に対して、補正係数設定部２４２によって設定された補正係数を用いて補正を行い、第２の演算処理部２３０へ出力する。
平均算出部２５０は、第１センサ２１２の検出素子２１２Ｂに対し、補正部２４４によって補正された当該検出素子２１２Ｂからの電気信号の値の移動平均値（例えば過去１００秒間の平均値）を、当該検出素子２１２Ｂの信号の監視環境信号値として算出する（図３（Ａ）参照）。また、平均算出部２５０は、同様に、第２センサ２１４の検出素子２１４Ｂに対し、補正部２４４によって補正された当該検出素子２１４Ｂからの電気信号の値の移動平均値を、当該検出素子２１４Ｂの信号の監視環境信号値として算出する。また、平均算出部２５０は、同様に、第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂに対し、補正部２４４によって補正された当該検出素子２１６Ｂからの電気信号の値の移動平均値を、当該検出素子２１６Ｂの信号の監視環境信号値として算出する。
変化量算出部２５２は、第１センサ２１２の検出素子２１２Ｂに対し、補正部２４４によって補正された当該検出素子２１２Ｂからの電気信号のライブ値と、平均算出部２５０によって算出された当該検出素子２１２Ｂの信号の監視環境信号値との差を、第一変化量として算出する（図３（Ｂ）参照）。また、変化量算出部２５２は、同様に、第２センサ２１４の検出素子２１４Ｂに対し、補正部２４４によって補正された当該検出素子２１４Ｂからの電気信号のライブ値と、平均算出部２５０によって算出された当該検出素子２１４Ｂの信号の監視環境信号値との差を、第二変化量として算出する。また、変化量算出部２５２は、同様に、第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂに対し、補正部２４４によって補正された当該検出素子２１６Ｂからの電気信号のライブ値と、平均算出部２５０によって算出された当該検出素子２１６Ｂの信号の監視環境信号値との差を、第三変化量として算出する。
火災判定部２５４は、変化量算出部２５２によって算出された検出素子２１２Ｂの第一変化量（4.5μm 近傍）の値、検出素子２１４Ｂの第二変化量（4.0μm近傍）の値、及び検出素子２１６Ｂの第三変化量（5.0μm 近傍）の値の少なくとも１つが閾値Ｅ以上であり、かつ、第二変化量の値及び第三変化量の値の近似直線から得られる4.5μm 近傍の計算値（雑音量）と、第一変化量との比について、閾値と比較した結果が、予め定められた条件を満たした場合に炎を検知したと判定する。
ここで、火災判定部２５４は、第二変化量の値が、第三変化量の値より大きい場合、第一変化量の計算値を雑音量として、雑音量と第一変化量との比に対する閾値を、閾値テーブルから取得して、判定を行う。一方、火災判定部２５４は、第二変化量の値が前記第三変化量の値以下である場合、厳しく判定するための予め定められた比に対する閾値を用いて、判定を行う。厳しく判定するための比に対する閾値としては、例えば、雑音量が０の場合に対応する閾値を用いる。
上述した火災判定部２５４による判定は、一定周期で繰り返し実行される。
回数判定部２５６は、火災判定部２５４により連続で炎を検知したと判定された回数が予め定められた連続回数以上の場合、又は火災判定部２５４により一定の時間内に炎を検知したと判定された回数が予め定められた累積回数以上の場合に、移動平均値を固定値とするとともに、火災信号を出力する。
位置判定部２５７は、火災判定部２５４により連続で炎を検知したと判定された回数が予め定められた連続回数以上の場合、又は火災判定部２５４により一定の時間内に炎を検知したと判定された回数が予め定められた累積回数以上の場合、アレイセンサ２１７Ｂの各検出素子によって検出された電気信号の値に基づいて、電気信号の値が最大となる検出素子に対して予め定められた位置を、火災位置として判定し、出力する。なお、火災位置が複数ある場合には、複数の火災位置を出力する。
本実施の形態では、雑音量及び／又は第一変化量と雑音量の差分に応じて、火災信号を出力するまでの火災判定速度を変化させるように回数に関する閾値を変更する。例えば、雑音量が大きいほど、又は第一変化量と雑音量の差分が大きいほど、火災信号を出力するまでの火災判定速度を速くように回数に関する閾値を小さく変更する。
警報制御部２５８は、回数判定部２５６から火災信号が出力された場合、火災位置を報知するように警報表示部２４６Ａ及び警報出力部２４６Ｂを制御する。例えば、警報表示部２４６Ａは赤色ＬＥＤを点灯させ、警報出力部２４６Ｂはフォトカプラを導通状態にさせ、外部出力部２３２を構成する接点出力を作動させる。
位置座標算出部２６０は、位置判定部２５７により出力された火災位置に対応する、実空間上の位置座標を算出する。位置出力部２６２は、位置座標算出部２６０により算出された火災位置の位置座標を、外部装置へ出力する。外部装置では、出力された位置座標を用いて、ピンポイント消火を行う。この際、複数の火災位置が存在する場合には、優先順位をつけてピンポイント消火を行うようにしてもよい。例えば、火災規模が大きい順に、ピンポイント消火を行うようにしてもよい。
＜異常検知器の作用＞
次に、本発明の第２の実施の形態に係る異常検知器２１０の作用について説明する。
まず、設置前の異常検知器２１０に対して、事前に補正係数を設定する。具体的には、黒体炉などの基準光源から、第１センサ２１２、第２センサ２１４、及び第３センサ２１６に対して赤外光の基準光を照射しているときに、異常検知器２１０の補正係数設定部２４２が、第１センサ２１２の検出素子２１２Ｂ、第２センサ２１４の検出素子２１４Ｂ、及び第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂに対して、補正係数を設定する。
補正係数が設定された異常検知器２１０が、火災判定を行うべき場所に設置される。そして、異常検知器２１０の第１センサ２１２の検出素子２１２Ｂ、第２センサ２１４の検出素子２１４Ｂ、第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂ、及び第４センサ２１７の各検出素子から電気信号が出力され、増幅部２１８、２２０、２２２、２２３、スイッチ２２４、ＡＤ変換部２２６を介して各信号の値が、第１の演算処理部２２８に入力されているときに、異常検知器２１０の第１の演算処理部２２８及び第２の演算処理部２３０によって、図１０、図１１に示す火災判定処理ルーチンが一定の周期毎に繰り返し実行される。
ステップＳ２００では、信号取得部２４０が、ＡＤ変換部２２６から出力された信号から、第１センサ２１２の検出素子２１２Ｂからの電気信号の値、第２センサ２１４の検出素子２１４Ｂからの電気信号の値、第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂからの電気信号の値を取得する。
次のステップＳ２０２では、補正部２４４が、上記ステップＳ２００で取得した第１センサ２１２の検出素子２１２Ｂからの電気信号の値、第２センサ２１４の検出素子２１４Ｂからの電気信号の値、第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂからの電気信号の値に対して、事前に設定された補正係数を用いて補正を行う。
そして、ステップＳ２０４では、平均算出部２５０は、第１センサ２１２の検出素子２１２Ｂからの電気信号の値、第２センサ２１４の検出素子２１４Ｂからの電気信号の値、第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂからの電気信号の値の各々に対して、上記ステップＳ２０２で補正されたセンサ値と、過去に上記ステップＳ２０２で補正されたセンサ値とに基づいて、移動平均値を算出する。
ステップＳ２０６では、変化量算出部２５２は、第１センサ２１２の検出素子２１２Ｂからの電気信号の値、第２センサ２１４の検出素子２１４Ｂからの電気信号の値、第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂからの電気信号の値の各々に対して、上記ステップＳ２０２で補正されたセンサ値と、上記ステップＳ２０４で算出された移動平均値とに基づいて、第一変化量、第二変化量、第三変化量を算出する
そして、ステップＳ２０８では、火災判定部２５４は、上記ステップＳ２０６で算出された第一変化量、第二変化量、第三変化量と、過去に上記ステップＳ２０６で算出された第一変化量、第二変化量、第三変化量とに基づいて、移動平均値を所定値に下げるか否かを判定する。例えば、第一変化量、第二変化量、第三変化量のいずれかの値が、一定の時間、負の基準値以下となる状態を継続した場合に、移動平均値を所定値に下げると判定する。移動平均値を所定値に下げる場合には、ステップＳ２１０へ移行し、上記ステップＳ２０２で補正されたセンサ値を用いて、第１センサ２１２からの電気信号の値、第２センサ２１４からの電気信号の値、第３センサ２１６からの電気信号の値の各々に対して、移動平均値を所定値に下げる。
一方、移動平均値を所定値に下げない場合には、ステップＳ２１２へ移行する。
ステップＳ２１２では、火災判定部２５４は、上記ステップＳ２０６で算出された第一変化量、第二変化量、第三変化量の全てが、予め定められた閾値Ｅ未満であるか否かを判定する。第一変化量、第二変化量、第三変化量の全てが、予め定められた閾値Ｅ未満であると判定された場合には、ステップＳ２１４において、現時点で火災モード又は注意出力モードであれば、通常モードへ移行し、火災判定処理ルーチンを終了する。なお、現時点で通常モードであれば、そのまま通常モードを継続する。
第一変化量、第二変化量、第三変化量の少なくとも１つが、予め定められた閾値Ｅ以上であると判定された場合には、ステップＳ２１６において、火災判定部２５４は、第二変化量が第三変化量以下か否かを判定する。第二変化量が第三変化量以下である場合には、ステップＳ２１８において、熱風により炎を誤判定する可能性があることを示す疑惑フラグを成立させる。一方、第二変化量が第三変化量より大きい場合に、ステップＳ２２２へ移行する。
そして、ステップＳ２２２では、火災判定部２５４は、上記ステップＳ２０６で算出された第二変化量、第三変化量から近似直線を導出し、導出した近似直線を用いて、第一変化量に対応する計算値を、雑音量として算出する。
ステップＳ２２４では、火災判定部２５４は、上記ステップＳ２１８で設定された疑惑フラグ、及び／又は上記ステップＳ２２２で算出された雑音量に応じて、第一変化量に関する判定比の閾値を取得する。
そして、ステップＳ２２５では、火災判定部２５４は、上記ステップＳ２２２で算出された雑音量、及び／又は第一変化量と雑音量との差分に応じて、連続回数に関する閾値Ｎ及び累積回数に関する閾値Ｍを設定する。
次のステップＳ２２６では、火災判定部２５４は、上記ステップＳ２０６で算出された第一変化量と、上記ステップＳ２２２で算出された雑音量とに基づいて、第一変化量に関する判定比を算出し、上記ステップＳ２２４で取得した閾値を用いて、第一変化量に関する判定比が、対応する閾値以上であるか否かを判定する。第一変化量に関する判定比が、対応する閾値未満である場合には、炎を検知しないと判定し、現時点のモードを継続したまま、火災判定処理ルーチンを終了する。
一方、第一変化量に関する判定比が、対応する閾値以上である場合には、炎を検知したと判定し、ステップＳ２２８へ移行する。
ステップＳ２２８では、回数判定部２５６は、上記ステップＳ２２６の判定結果と、過去の上記ステップＳ２２６の判定結果と、上記ステップＳ２２５で設定された連続回数に関する閾値Ｎとに基づいて、連続で炎を検知したと判定された回数が予め定められた連続回数Ｎ以上であるか否かを判定する。連続で炎を検知したと判定された回数が連続回数Ｎ以上である場合には、火災が発生したと判断し、ステップＳ２３４へ移行する。一方、連続で炎を検知したと判定された回数が連続回数Ｎ未満である場合には、ステップＳ２３０へ移行する。
ステップＳ２３０では、回数判定部２５６は、上記ステップＳ２２６の判定結果と、過去の上記ステップＳ２２６の判定結果と、上記ステップＳ２２５で設定された累積回数に関する閾値Ｍとに基づいて、一定の時間内に炎を検知したと判定された回数が予め定められた累積回数Ｍ以上であるか否かを判定する。一定の時間内に炎を検知したと判定された回数が累積回数Ｍ以上である場合には、火災が発生したと判断し、ステップＳ２３４へ移行する。一方、連続で炎を検知したと判定された回数が累積回数Ｍ未満である場合には、ステップＳ２３２へ移行し、注意出力モードへ移行して、火災判定処理ルーチンを終了する。
ステップＳ２３４では、回数判定部２５６は、第１センサ２１２の検出素子２１２Ｂからの電気信号の値、第２センサ２１４の検出素子２１４Ｂからの電気信号の値、第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂからの電気信号の値の各々に対する移動平均値を、現時点の移動平均値に固定するように設定する。そして、ステップＳ２３６において、警報制御部２５８は、火災モードへ移行して、火災信号を警報表示部２４６Ａ及び警報出力部２４６Ｂに対して出力する。
ステップＳ２３８では、信号取得部２４０が、ＡＤ変換部２２６から出力された信号から、第４センサ２１７の各検出素子からの電気信号の値を取得する。
そして、ステップＳ２４０において、第４センサ２１７の各検出素子によって検出された電気信号の値に基づいて、電気信号の値が最大となる検出素子に対して予め定められた位置を、火災位置として判定し、位置座標算出部２６０に対して出力し、火災判定処理ルーチンを終了する。
以上説明したように、本発明の第２の実施の形態に係る異常検知器によれば、炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μｍ近傍の帯域の赤外光、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域の4.0μｍ近傍の帯域の赤外光、及び炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域の5.0μｍ近傍の帯域の赤外光の各々を検出して直流成分の電気信号に変換する。異常検知器は、それぞれの電気信号の、移動平均値からの変化量である第一変化量、第二変化量、及び第三変化量に基づいて、炎を検知したか否かを判定する。これにより、熱風による誤作動を解消し、精度よく炎を検知することができる。また、アレイセンサの各検出素子によって検出された電気信号の値に基づいて、炎が検知された位置を判定することができる。
また、赤外光の各々を検出して直流成分の電気信号に変換するサーモパイルを用いるため、周波数分解処理が不要であり、早期検知が可能である。
＜変形例＞
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
例えば、上記の実施の形態では、アレイセンサ２１７Ｂの各検出素子によって検出された電気信号の値に基づいて、火災位置を判定する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。平均算出部２５０が、アレイセンサ２１７Ｂの各検出素子によって検出された電気信号の値についても、第１センサ２１２の検出素子２１２Ｂからの電気信号の値、第２センサ２１４の検出素子２１４Ｂからの電気信号の値、第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂからの電気信号の値と同様に、移動平均値を算出してもよい。また、変化量算出部２５２が、アレイセンサ２１７Ｂの各検出素子に対し、移動平均値に対するライブ値の変化量を算出し、アレイセンサ２１７Ｂの各検出素子によって検出された電気信号の値に対する変化量に基づいて、火災位置を判定するようにしてもよい。この場合には、変化量が最大値となる検出素子に対して予め定められた位置を、火災位置として判定すればよい。
また、上記の実施の形態では、異常検知器は、アレイセンサ２１７Ｂの各検出素子によって検出された電気信号の値に基づいて、火災位置を判定する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。異常検知器は、アレイセンサ２１７Ｂのブロック毎の電気信号の値に基づいて、火災位置を判定するようにしてもよい。この場合には、アレイセンサ２１７Ｂの各ブロックに対し、当該ブロックに含まれる検出素子の各々によって検出された電気信号の値の平均値を、当該ブロックの値とする。そして、異常検知器は、ブロックの値が最大値となるブロックに対して予め定められた領域を、火災位置として判定すればよい。
また、異常検知器は、アレイセンサの検出素子毎に、火災位置の判定を行うと共に、アレイセンサのブロック毎に、火災位置の判定を行うようにしてもよい。
また、上記の実施の形態では、火災判定部２５４により連続で炎を検知したと判定された回数が予め定められた連続回数以上の場合、又は火災判定部２５４により一定の時間内に炎を検知したと判定された回数が予め定められた累積回数以上の場合に、火災信号を出力する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。火災判定部２５４により連続で炎を検知したと判定された回数が予め定められた連続回数以上の場合であって、かつ、火災判定部５４により一定の時間内に炎を検知したと判定された回数が予め定められた累積回数以上の場合に、火災信号を出力するようにしてもよい。
また、炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm近傍の帯域以外に、4.0μｍ近傍の帯域の赤外線および5.0μｍ近傍の帯域の赤外線を検出する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm近傍の帯域以外として、炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm近傍の帯域とは異なる２つ以上の帯域の赤外線であれば、他の帯域の赤外線を検出してもよい。例えば、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の２つ以上の帯域の赤外線を各々検出してもよい。
また、炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の２つ以上の帯域の赤外線を各々検出してもよい。この場合であっても、炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の２つの帯域（例えば、5.0μｍ近傍の帯域と6.0μｍ近傍の帯域）について第二変化量の値及び第三変化量の値を計算し、第二変化量の値及び第三変化量の値の近似直線から得られる4.5μm 近傍の計算値（雑音量）を計算すればよい。
また、平均算出部２５０は、各センサからの電気信号の値の移動平均値を、各センサの信号の監視環境信号値として算出する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。平均算出部２５０は、各センサからの電気信号の値の加重平均値を、各センサの信号の監視環境信号値として算出するようにしてもよい。
また、上記の実施の形態において、閾値テーブルから、閾値を取得する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。閾値を求める関数を導出しておき、当該関数から、閾値を取得するようにしてもよい。
また、火災判定部２５４は、第一変化量と雑音量との判定比が、判定閾値以上であるか否かを判定して、炎を検知したか否かを判定する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、火災判定部２５４は、第一変化量と雑音量との差分が、判定閾値以上であるか否かを判定して、炎を検知したか否かを判定するようにしてもよい。また、例えば、火災判定部２５４は、第一変化量と雑音量との差分が、判定閾値以上であるか否か、及び第一変化量と雑音量との判定比が、判定閾値以上であるか否かを判定して、炎を検知したか否かを判定するようにしてもよい。
アレイセンサ２１７Ｂに対応するフィルター２１７Ａが、2.0μm近傍から5.0μm近傍までの帯域の赤外線を透過する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、2.0μm近傍から5.0μm近傍までの帯域の一部を透過するフィルターを用いてもよい。
また、炎ではなく、異常温度を検知するようにしてもよい。この場合には、炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μｍ近傍の帯域の赤外光、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域の4.0μｍ近傍の帯域の赤外光、及び炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域の5.0μｍ近傍の帯域の赤外光の各々を検出して直流成分の電気信号に変換する。異常検知器は、それぞれの電気信号の、移動平均値からの変化量である第一変化量、第二変化量、及び第三変化量のいずれか複数に基づいて、異常温度を検知したか否かを判定する。例えば、図７に示すような、第二変化量及び第三変化量の比と温度との関係に基づいて、第二変化量及び第三変化量の比から温度を推定し、異常温度を検知したか否かを判定する。なお、第一変化量及び第二変化量の比に基づいて温度を推定し、異常温度を検知したか否かを判定してもよいし、第一変化量及び第三変化量の比に基づいて温度を推定し、異常温度を検知したか否かを判定してもよい。また、第一変化量、第二変化量、及び第三変化量に基づいて、炎を検知したか否かを判定すると共に、第一変化量、第二変化量、及び第三変化量のいずれか複数に基づいて、温度を推定し、異常温度を検知したか否かを判定してもよい。
[第３の実施の形態]
＜第３の実施の形態の概要＞
第３の実施の形態は、異常検知器の点検機能及び監視窓の汚れ検出機能を追加したものである。本発明の実施の形態の特徴は、窓の汚染度合を点検するために設けられていた点検光源の代わりに、自然光を利用して窓の汚染度合、および光学系の異常状態を点検する点にある。自然光を利用することにより、従来用いていた点検光源を取り除くことができ、筐体設計の自由度が増すばかりでなく、消費電力の削減やコスト削減にもつながる。更には、点検時に光源の点灯又は点滅時間を必要としないため、より安心度の高い監視環境を実現できる。
本発明の実施の形態では、異常検知器の点検機能及び監視窓の汚れ検出機能について、外部からの自然光を取り込む監視窓と、波長域の異なる最低２種類の検出素子とを最小構成要件とする。上記異常検知器では、２種類の検出素子の波長域に対応した自然光１、２のうち、監視窓を透過した光(透過光１、２)を各検出素子により検出する。ここで、監視窓に汚れが付着している場合、自然光１、２は汚れにより一部吸収され、透過光１、２の強度は減衰する。この際、自然光１と自然光２では、波長域によって各々の減衰率に差が生じる(図１２)。ここで、自然光は種々の外的要因で光量が変化するため、それに伴って透過光１、２の強度は変動する。そこで透過光１、２の強度の比を算出し、その比の大きさから汚れの程度を判断することにより、光量の大小に関係なく汚れ量を判定することが可能である。なお、異常検知器の点検機能及び監視窓の汚れ検出機能の構成要件である検出素子については、異常検知器の本来の目的のために用いられる検出素子を窓汚れ検知用と併用することも可能である。
＜システム構成＞
以下、本発明の第３の実施の形態に係る異常検知器について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
図１３に示すように、第３の実施の形態に係る異常検知器３１０は、筐体３１０Ａの一部に監視窓３３０が設けられている。また、異常検知器３１０は、炭酸ガス共鳴放射帯より短い帯域の4.0μm近傍のバンドの赤外光を監視窓３３０を介して検出する第１センサ１２と、炎が発する炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm近傍のバンドの赤外光を監視窓３３０を介して検出する第２センサ１４と、炭酸ガス共鳴放射帯より長い帯域の5.0μm近傍のバンドの赤外光を監視窓３３０を介して検出する第３センサ１６と、上記の３つの帯域より短い帯域の3.0μm近傍のバンドの光を監視窓３３０を介して検出する第４センサ３１８とを備えている。異常検知器３１０は、増幅部１８、２０、２２と、第４センサ３１８からの信号を増幅する増幅部３２２と、増幅部１８、２０、２２、３２２からの信号を増幅するスイッチ２４と、ＡＤ変換部２６と、第１の演算処理部２８と、第２の演算処理部３０と、外部出力部３２とを備えている。なお、スイッチ２４を設けずに、増幅部１８、２０、２２、３２２のそれぞれに対して、ＡＤ変換部を設けて、増幅された電気信号をディジタル値に個別に変換して第１の演算処理部２８に出力するようにしてもよい。
第４センサ３１８は、監視窓３３０を透過した自然光のうち、4.0μm以下の可視光域を含む範囲の少なくとも一部である短波長域の光を透過させるフィルター３１８Ａと、フィルター３１８Ａを透過した光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子３１８Ｂとを備えている。
第１センサ１２〜第４センサ３１８の各検出素子は、サーモパイルで構成されているが、ＩｎＡｓＳｂ素子など、他の光起電力タイプの素子や、抵抗変化を利用したマイクロボロメータ素子、ＰｂＳｅなどの光導電タイプの素子で構成することもある。なお、サーモパイルやマイクロボロメータと比較して、他の素子は、赤外線検出速度が極めて速い。このため、回路構成は同じでも、ＡＤ変換速度を速くする事で、極めて高速に炎を検出することが出来る異常検知器を構成することが可能となる。
第１の演算処理部２８及び第２の演算処理部３０は、それぞれＣＰＵで構成されている。第１の演算処理部２８及び第２の演算処理部３０を、機能実現手段毎に分割した機能ブロックで説明すると、図１４に示すように、第１の演算処理部２８は、信号取得部４０、補正係数設定部４２、補正部４４、及び警報表示部４６Ａを備えている。また、第２の演算処理部３０は、平均算出部５０、変化量算出部５２、火災判定部５４、回数判定部５６、警報制御部５８、位置座標算出部６０、位置出力部６２、異常判定部３６４、及び警報出力部４６Ｂを備えている。
平均算出部５０は、第１センサ１２の各検出素子に対し、補正部４４によって補正された当該検出素子からの電気信号の値の移動平均値を算出する。また、平均算出部５０は、同様に、第２センサ１４の各検出素子に対し、補正部４４によって補正された当該検出素子からの電気信号の値の移動平均値を算出する。また、平均算出部５０は、同様に、第３センサ１６の各検出素子に対し、補正部４４によって補正された当該検出素子からの電気信号の値の移動平均値を算出する。平均算出部５０は、同様に、第４センサ３１８の検出素子３１８Ｂからの電気信号の値の移動平均値を算出する。
次に、窓汚れを判定する原理について説明する。
ここで自然光が強度I0にて異常検知器３１０の監視窓３３０に入射し、一部が汚れに吸収されたのち、透過光強度Iにて検出素子で検出される系を考える。すると、強度Iはベールの法則によって以下の式で表される。
なお、αは吸収係数、xは汚れ厚さである。またαは消衰係数kと光の波長λにより
と表されるため、強度Iは光の波長λを用いて以下のように表される。
ここでkxは監視窓の汚れ量に関係する因子のため、透過光は汚れ量及び波長の関係式として表現できる。
ここで、汚れがない場合(k0、x0)について、自然光のうち波長λ1の強度をI1,0、波長λ2の強度をI2,0とすると透過光強度I1、I2は以下で表される。

したがって、正常時の透過光強度の比は以下の式で表される。
ここで汚れがない場合、k0x0=0と近似できるため、上式は以下に簡略化される。
一方、窓汚れがある場合(k’、x’)について、自然光のうち波長λ1の強度をI1,0’、波長λ2の強度をI2,0’とすると透過光強度I1’、I2’の比は以下で表される。
ここで、固定環境における自然光強度の比はほぼ同等でありI1,0’/I2,0’≒ I1,0/I2,0と近似できるため、(8)式は以下で表すことができる。
ここで、窓汚れがない場合と窓汚れがある場合の透過光強度の比の比をとると、(7)式と(9)式より以下の式が導かれる。
（10)式より、透過光強度の比の比は監視窓の汚れ度合(k’ x’)の関係式として表され、汚れ度合と共に小さくなる。
したがって異常検知器について、初期設置時などの窓汚れがない状態と、任意時間経過後などの窓汚れがある状態とについてそれぞれの透過光強度の比を比較することにより、汚れ度合を判定することが可能となる。更には、透過光強度の比の比に閾値を設けることにより、一定以上の汚れとなった場合に窓掃除を喚起する注意出力等を発報することも可能となる。
本実施の形態では、第４センサ３１８の検出素子３１８Ｂ(波長域3.0[μm]=λ1)と第３センサ１６の検出素子(波長域5.0[μm]=λ2)から汚れ量を判定する場合を考える。前項(10)式より、汚れが僅かな場合の消衰係数kを0.02[-]、汚れ厚さxを10[μm]とし、汚れが多い場合の消衰係数kを0.1[-]、汚れ厚さxを10[μm]と仮定すると、各状況での透過光強度の比の比は以下の様になる。
まず、汚れが僅かな場合(k=0.02)は、透過光強度の比の比は以下の式のように算出される。
また、汚れが多い場合(k=0.1)は、透過光強度の比の比は以下の式のように算出される。
以上より、透過光強度の比の比は汚れ度合と共に小さくなり、例として本値が閾値である0.2を下回った場合に窓が汚れていると客観的に判断できる。なお、本条件で定義した消衰係数kや汚れ厚さxは汚れ条件(汚れの種類や色等)により変化するため、異常検知器を設置する場所に応じて閾値を変更することができる。
ここで第４センサ３１８の検出素子３１８Ｂで検出する自然光の波長域が、第１センサ１２の検出素子〜第３センサ１６の検出素子で検出する自然光の波長域に近い場合、汚れによる減衰率が第１センサ１２〜第３センサ１６の検出素子と同程度となり、汚れ検出が難しくなる。したがって、第４センサ３１８の検出素子３１８Ｂで検出する波長域は、第１センサ１２の検出素子〜第３センサ１６の検出素子で検出する自然光の波長域に対して可視光側に離れているほど好ましい。
以上説明した原理にしたがって、本実施の形態では、異常判定部３６４は、第３センサ１６の検出素子からの電気信号の値の移動平均値、及び第４センサ３１８の検出素子３１８Ｂからの電気信号の値の移動平均値を用いて、監視窓３３０、第３センサ１６、第４センサ３１８、増幅部１８、２０、２２、３２２、スイッチ２４、ＡＤ変換部２６、第１の演算処理部２８、又は第２の演算処理部３０が正常か否かを判定する。
具体的には、異常判定部３６４は、第３センサ１６の検出素子からの電気信号の値の移動平均値と、第４センサ３１８の検出素子３１８Ｂからの電気信号の値の移動平均値との比、及び予め求められた、正常時に第３センサ１６の検出素子からの電気信号の値と、正常時に第４センサ３１８の検出素子３１８Ｂからの電気信号の値との比の比を、上記（１０）式に従って算出する。異常判定部３６４は、算出した比の比を、窓汚警報閾値、異常警報閾値、及びセンサ不良・光源不良閾値と比較した結果が、予め定められた条件を満たした場合に、監視窓３３０、第３センサ１６、第４センサ３１８、増幅部１８、２０、２２、３２２、スイッチ２４、ＡＤ変換部２６、第１の演算処理部２８、又は第２の演算処理部３０が異常状態であると判定する。
本実施の形態では、異常判定部３６４は、上記（１０）式に従って算出した比の値が、窓汚警報閾値以上となった場合、又は異常警報閾値以上となった場合、監視窓３３０が窓汚れによる異常状態であると判定する。また、異常判定部３６４は、上記（１０）式に従って算出した比の値が、センサ不良・光源不良閾値以下となった場合、第３センサ１６、第４センサ３１８、増幅部１８、２０、２２、３２２、スイッチ２４、ＡＤ変換部２６、第１の演算処理部２８、又は第２の演算処理部３０が異常状態であると判定する。
警報制御部５８は、異常判定部３６４によって異常状態であると判定された場合、異常状態を報知するように警報表示部４６Ａ及び警報出力部４６Ｂを制御する。
＜異常検知器の作用＞
次に、本実施の形態に係る異常検知器３１０の作用について説明する。
まず、異常検知器３１０が火災判定を行うべき場所に設置される。そして、監視窓３３０、第３センサ１６、第４センサ３１８、増幅部１８、２０、２２、３２２、スイッチ２４、ＡＤ変換部２６、第１の演算処理部２８、及び第２の演算処理部３０が正常な初期状態において、異常検知器３１０は、第３センサ１６の検出素子からの電気信号の値と、第４センサ３１８の検出素子からの電気信号の値とを取得し、正常時の値として設定する。
また、異常検知器３１０の第１センサ１２、第２センサ１４、第３センサ１６、及び第４センサ３１８の各々から電気信号が出力され、増幅部１８、２０、２２、３２２、スイッチ２４、及びＡＤ変換部２６を介して各信号の値が、第１の演算処理部２８に入力される。このときに、異常検知器３１０の第１の演算処理部２８及び第２の演算処理部３０によって、上記図４、上記図５に示す火災判定処理ルーチンが一定の周期毎に繰り返し実行される。
また、異常検知器３１０の第１の演算処理部２８及び第２の演算処理部３０によって、図１５に示す異常状態判定処理ルーチンが一定期間毎に実行される。
ステップＳ３００では、信号取得部４０が、ＡＤ変換部２６から出力された信号から、第１センサ１２からの電気信号の値、第２センサ１４からの電気信号の値、第３センサ１６からの電気信号の値、及び第４センサ３１８からの電気信号の値を取得する。
そして、ステップＳ３０２では、平均算出部５０は、第３センサ１６からの電気信号の値、及び第４センサ３１８からの電気信号の値の各々に対して、上記ステップＳ３００で取得された電気信号の値と、過去に上記ステップＳ３００で取得された電気信号の値とに基づいて、移動平均値を算出する。
そして、ステップＳ３０４では、異常判定部３６４が、第３センサ１６からの電気信号の値の移動平均値と、第４センサ３１８からの電気信号の値の移動平均値とに基づいて、移動平均値の比を算出する。また、異常判定部３６４が、予め求められた、正常時における第３センサ１６からの電気信号の値と、正常時における第４センサ３１８からの電気信号の値との比を算出する。そして、異常判定部３６４が、移動平均値の比と、正常時の電気信号の値の比との比を算出する。
次のステップＳ３０６では、異常判定部３６４が、上記ステップＳ３０４で算出された、移動平均値の比と、正常時の電気信号の値の比との比と、窓汚警報閾値、異常警報閾値、及びセンサ不良・光源不良閾値とを比較して、監視窓３３０、第３センサ１６、第４センサ３１８、増幅部１８、２０、２２、３２２、スイッチ２４、ＡＤ変換部２６、第１の演算処理部２８、又は第２の演算処理部３０が正常か否かを判定する。
例えば、移動平均値の比と、正常時の電気信号の値の比との比とが、窓汚警報閾値又は異常警報閾値以上である場合には、監視窓３３０が窓汚れによる異常状態であると判定する。
また、移動平均値の比と、正常時の電気信号の値の比との比とが、センサ不良・光源不良閾値以下である場合には、第３センサ１６、第４センサ３１８、増幅部１８、２０、２２、３２２、スイッチ２４、ＡＤ変換部２６、第１の演算処理部２８、又は第２の演算処理部３０が異常状態であると判定する。
ステップＳ３０８では、上記ステップＳ３０６で、異常状態であると判定されたか否かを判定し、異常状態であると判定された場合には、ステップＳ３１０において、警報制御部４８は、異常信号を警報表示部４６Ａ及び警報出力部４６Ｂに対して出力し、異常状態判定処理ルーチンを終了する。一方、異常状態であると判定されなかった場合には、そのまま、異常状態判定処理ルーチンを終了し、火災判定が正常におこなわれていると判定する。
以上説明したように、本発明の第３の実施の形態に係る異常検知器によれば、外部から入射され、かつ、監視窓を透過する自然光のうち、帯域が異なる２つの光を各検出素子によって検出する。異常検知器は、各検出素子によって検出された電気信号の値に基づいて、監視窓が正常であるか否か、及び検出素子が正常であるか否かの少なくとも一方を判定する。これにより、簡易な構成で、監視窓又は検出素子の異常状態を判定することができる。
また、自然光を利用することにより、従来用いていた点検光源を取り除くことができ、筐体設計の自由度が増すばかりでなく、消費電力の削減やコスト削減にもつながる。更には、点検時に光源の点灯又は点滅時間を必要としないため、より安心度の高い監視環境を実現できる。
また、自然光を利用するという性質上、季節や時間、また車のヘッドランプ等のノイズをはじめ、多種多様に波長強度が変動する可能性があるが、本発明の実施の形態では、移動平均値を用いることで、透過光の強度の変動に対してロバストに異常判定を行うことができる。
＜変形例＞
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
例えば、光電式分離型の煙感知器に本発明を適用してもよい。この場合、光電式分離型の煙感知器は、外部から入射され、かつ筐体窓を透過する近赤外領域の自然光5(λ2=0.9[μm])を検出する検出素子と、自然光5より短い波長の自然光6に検出感度を有する検出素子(波長域λ1=0.5[μm])とを含むように構成される。
ここで、上述した異常検知器の例と同様の条件で透過光強度の比の比を算出すると、以下の通りとなる。
汚れが僅かな場合(k=0.02)、透過光強度の比の比は以下の式のように算出される。
汚れが多い場合(k=0.1)、透過光強度の比の比は以下の式のように算出される。
以上より、透過光強度の比の比は汚れ度合と共に小さくなり、光電式分離型の煙感知器において、窓汚れを判断できる。
また、赤外線カメラに本発明を適用してもよい。この場合、赤外線カメラは、外部から入射され、かつ筐体窓を透過する赤外領域の自然光7(λ2=15[μm])を検出する検出素子と、自然光7より短い波長の自然光8に検出感度を有する検出素子(波長域λ1=7[μm])とを含むように構成される。
ここで、上述した異常検知器の例と同様の条件で透過光強度の比の比を算出すると、以下の通りとなる。
汚れが僅かな場合(k=0.02)、透過光強度の比の比は以下の式のように算出される。
汚れが多い場合(k=0.1)、透過光強度の比の比は以下の式のように算出される。
以上より、透過光強度の比の比は汚れ度合と共に小さくなり、赤外線カメラにおいて窓汚れを判断できる。
また、異常検知器や煙感知器、赤外線カメラ以外の異常検知器に、本発明を適用することも可能である。
また、正常時に検出された電気信号の値を用いずに、異常判定を行ってもよい。この場合には、上記（９）式で算出された透過光強度の比と閾値とを比較して異常判定を行えばよい。
また、検出された電気信号の値の移動平均値を算出せずに、異常判定を行ってもよい。この場合には、第３センサ１６からの電気信号の値と、第４センサ３１８からの電気信号の値との比を算出して、異常判定を行えばよい。
また、上記では、λ1がλ2より小さいことを前提として、上記（１０）式に従って透過光強度の比の比を算出し、閾値と比較して、異常判定を行う場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。λ2がλ1により小さいことを前提として、上記（１０）式に従って透過光強度の比の比を算出してもよい。この場合には、閾値との大小関係が反転することを考慮して、異常判定を行えばよい。
また、第１センサ１２、第２センサ１４、及び第３センサ１６の全てにおいて、アレイセンサを用いる場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。第１センサ１２、第２センサ１４、及び第３センサ１６の少なくとも一つにおいて、アレイセンサを用いるようにしてもよい。例えば、第１センサ１２を、アレイセンサ１２Ｂを用いて構成し、第２センサ１４、及び第３センサ１６では、アレイセンサではなく、１つの検出素子を用いて構成してもよい。この場合には、アレイセンサ１２Ｂの各検出素子毎に、第一変化量、第二変化量、第三変化量を算出して、火災判定を行う際に、第二変化量として、第２センサ１４の１つの検出素子について算出されるものを共通して使用し、第三変化量として、第３センサ１６の１つの検出素子について算出されるものを共通して使用するようにすればよい。
[第４の実施の形態]
以下、本発明の第４の実施の形態に係る異常検知器について説明する。なお、第２の実施の形態及び第３の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
図１６に示すように、第４の実施の形態に係る異常検知器４１０は、筐体３１０Ａの一部に監視窓３３０が設けられている。また、異常検知器４１０は、炭酸ガス共鳴放射帯より短い帯域の4.0μm近傍のバンドの赤外光を監視窓３３０を介して検出する第１センサ２１２と、炎が発する炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm近傍のバンドの赤外光を監視窓３３０を介して検出する第２センサ２１４と、炭酸ガス共鳴放射帯より長い帯域の5.0μm近傍のバンドの赤外光を監視窓３３０を介して検出する第３センサ２１６と、2.0μm近傍から5.0μm近傍までの帯域の赤外光を監視窓３３０を介して検出する第４センサ２１７と、4.0μm以下の可視光域を含む範囲の少なくとも一部である短波長域の光を監視窓３３０を介して検出する第５センサ４１８と、増幅部２１８、２２０、２２２、２２３と、第５センサ４１８からの信号を増幅する増幅部４２２と、増幅部２１８、２２０、２２２、２２３、４２２からの信号を増幅するスイッチ２２４と、ＡＤ変換部２２６と、第１の演算処理部２２８と、第２の演算処理部２３０と、外部出力部２３２とを備えている。なお、スイッチ２２４を設けずに、増幅部２１８、２２０、２２２、２２３、４２２のそれぞれに対して、ＡＤ変換部を設けて、増幅された電気信号をディジタル値に個別に変換して第１の演算処理部２２８に出力するようにしてもよい。
第５センサ４１８は、監視窓３３０を透過した自然光のうち、4.0μm以下の可視光域を含む範囲の少なくとも一部である短波長域の光を透過させるフィルター４１８Ａと、フィルター４１８Ａを透過した光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子４１８Ｂとを備えている。
第１の演算処理部２２８及び第２の演算処理部２３０は、それぞれＣＰＵで構成されている。第１の演算処理部２２８及び第２の演算処理部２３０を、機能実現手段毎に分割した機能ブロックで説明すると、図１７に示すように、第１の演算処理部２２８は、信号取得部２４０、補正係数設定部２４２、補正部２４４、及び警報表示部２４６Ａを備えている。また、第２の演算処理部２３０は、平均算出部２５０、変化量算出部２５２、火災判定部２５４、回数判定部２５６、警報制御部２５８、位置座標算出部２６０、位置出力部２６２、異常判定部４６４、及び警報出力部２４６Ｂを備えている。
平均算出部２５０は、第１センサ２１２の検出素子２１２Ｂに対し、補正部２４４によって補正された当該検出素子２１２Ｂからの電気信号の値の移動平均値（例えば過去１００秒間の平均値）を算出する。また、平均算出部２５０は、同様に、第２センサ２１４の検出素子２１４Ｂに対し、補正部２４４によって補正された当該検出素子２１４Ｂからの電気信号の値の移動平均値を算出する。また、平均算出部２５０は、同様に、第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂに対し、補正部２４４によって補正された当該検出素子２１６Ｂからの電気信号の値の移動平均値を算出する。また、平均算出部２５０は、同様に、第５センサ４１８の検出素子４１８Ｂからの電気信号の値の移動平均値を算出する。
異常判定部４６４は、第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂからの電気信号の値の移動平均値、及び第５センサ４１８の検出素子４１８Ｂからの電気信号の値の移動平均値を用いて、監視窓３３０、第３センサ２１６、第５センサ４１８、増幅部２１８、２２０、２２２、２２３、４２２、スイッチ２２４、ＡＤ変換部２２６、第１の演算処理部２２８、又は第２の演算処理部２３０が正常か否かを判定する。
具体的には、異常判定部４６４は、第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂからの電気信号の値の移動平均値と、第５センサ４１８の検出素子４１８Ｂからの電気信号の値の移動平均値との比、及び予め求められた、正常時における第３センサ２１６の検出素子２１６Ｂからの電気信号の値と、正常時における第５センサ４１８の検出素子４１８Ｂからの電気信号の値との比の比を、上記（１０）式に従って算出する。異常判定部４６４は、算出した比の比を、窓汚警報閾値、異常警報閾値、及びセンサ不良・光源不良閾値と比較した結果が、予め定められた条件を満たした場合に、監視窓３３０、第３センサ１６、第５センサ４１８、増幅部２１８、２２０、２２２、２２３、４２２、スイッチ２２４、ＡＤ変換部２２６、第１の演算処理部２２８、又は第２の演算処理部２３０が異常状態であると判定する。
警報制御部２５８は、異常判定部４６４によって異常状態であると判定された場合、異常状態を報知するように警報表示部２４６Ａ及び警報出力部２４６Ｂを制御する。
なお、第４の実施の形態に係る異常検知器４１０の他の構成及び作用については、第２の実施の形態及び第３の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
日本出願２０１７−０８８９５３、日本出願２０１７−０８８９５４の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記載された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

Claims (17)

  1. 炭酸ガス共鳴放射帯のピーク波長を含む第１帯域の赤外光を透過する第１帯域フィルター、
    前記第１帯域とは異なる第２帯域の赤外光を透過させると共に、帯域中心が前記炭酸ガス共鳴放射帯の帯域中心から離れた位置に設けられた第２帯域フィルター、及び
    前記第１帯域及び前記第２帯域とは異なる第３帯域の赤外光を透過させると共に、帯域中心が前記炭酸ガス共鳴放射帯の帯域中心から離れた位置に設けられた第３帯域フィルターを含む複数の帯域フィルターと、
    前記第１帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第１検出素子が２次元状に配列された第１アレイセンサと、前記第２帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第２検出素子が２次元状に配列された第２アレイセンサと、前記第３帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第３検出素子が２次元状に配列された第３アレイセンサと、を含み、前記第１アレイセンサの各第１検出素子は、前記第２アレイセンサの各第２検出素子及び前記第３アレイセンサの各第３検出素子と対応するように配置された検出部と、
    各検出素子に対し、対応する前記第１検出素子によって検出された電気信号の値、対応する前記第２検出素子によって検出された電気信号の値、及び対応する前記第３検出素子によって検出された電気信号の値のいずれか複数に基づいて、炎又は異常温度を検知したか否かを判定すると共に、前記炎又は異常温度を検知したと判定された検出素子に対して予め定められた位置を、炎又は異常温度が検知された位置として判定する判定部と、
    を含む異常検知器。
  2. 炭酸ガス共鳴放射帯のピーク波長を含む第１帯域の赤外光を透過する第１帯域フィルター、
    前記第１帯域とは異なる第２帯域の赤外光を透過させると共に、帯域中心が前記炭酸ガス共鳴放射帯の帯域中心から離れた位置に設けられた第２帯域フィルター、及び
    前記第１帯域及び前記第２帯域とは異なる第３帯域の赤外光を透過させると共に、帯域中心が前記炭酸ガス共鳴放射帯の帯域中心から離れた位置に設けられた第３帯域フィルターを含む複数の帯域フィルターと、
    前記複数の帯域フィルターの各々に対して設けられた、前記帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する検出素子を含む検出部であって、前記複数の帯域フィルターの少なくとも１つに対して設けられた検出素子は、２次元状に配列されたアレイセンサとして構成されている検出部と、
    前記検出部の各検出素子によって検出された電気信号の値に基づいて、炎又は異常温度を検知したか否かを判定する判定部と、
    各検出素子に対し、前記検出素子によって検出された電気信号の平均値を算出する平均算出部と、
    各検出素子に対し、前記検出素子によって検出された電気信号の前記平均値からの変化量を算出する変化量算出部と、を含み、
    前記判定部は、
    前記変化量算出部によって各検出素子に対して算出された前記変化量のいずれか一つ又は複数を判定閾値と比較して、炎又は異常温度を検知したか否かを判定する
    異常検知器。
  3. 前記判定部は、更に、炎又は異常温度が検知された位置を判定する請求項２記載の異常検知器。
  4. 前記検出部は、
    前記第１帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第１検出素子が２次元状に配列された第１アレイセンサと、
    前記第２帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第２検出素子が２次元状に配列された第２アレイセンサと、
    前記第３帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第３検出素子が２次元状に配列された第３アレイセンサと、を含み、
    前記判定部は、
    前記第１アレイセンサの各第１検出素子によって検出された電気信号の値、前記第２アレイセンサの各第２検出素子によって検出された電気信号の値、及び前記第３アレイセンサの各第３検出素子によって検出された電気信号の値のいずれか複数に基づいて、炎又は異常温度を検知したか否かを判定する、
    を含む請求項２又は３記載の異常検知器。
  5. 前記第１アレイセンサの各第１検出素子は、前記第２アレイセンサの各第２検出素子及び前記第３アレイセンサの各第３検出素子と対応するように配置され、
    前記判定部は、各検出素子に対し、対応する前記第１検出素子によって検出された電気信号の値、対応する前記第２検出素子によって検出された電気信号の値、及び対応する前記第３検出素子によって検出された電気信号の値のいずれか複数に基づいて、炎又は異常温度を検知したか否かを判定すると共に、前記炎又は異常温度を検知したと判定された検出素子に対して予め定められた位置を、炎又は異常温度が検知された位置として判定する請求項４記載の異常検知器。
  6. 前記第１アレイセンサの各第１検出素子は、前記第２アレイセンサの各第２検出素子及び前記第３アレイセンサの各第３検出素子と対応するように配置され、
    前記判定部は、アレイセンサの各ブロックに対し、対応する前記第１アレイセンサの前記ブロックに含まれる前記第１検出素子の各々によって検出された電気信号の値、対応する前記第２アレイセンサの前記ブロックに含まれる第２検出素子の各々によって検出された電気信号の値、及び対応する前記第３アレイセンサの前記ブロックに含まれる第３検出素子の各々によって検出された電気信号の値のいずれか複数に基づいて、炎又は異常温度を検知したか否かを判定すると共に、前記炎又は異常温度を検知したと判定された前記ブロックに対して予め定められた位置を、炎又は異常温度が検知された位置として判定する請求項４又は５記載の異常検知器。
  7. 前記第１アレイセンサの各第１検出素子に対し、前記第１検出素子によって検出された電気信号の第一平均値を算出し、前記第２アレイセンサの各第２検出素子に対し、前記第２検出素子によって検出された電気信号の第二平均値を算出し、前記第３アレイセンサの各第３検出素子に対し、前記第３検出素子によって検出された電気信号の第三平均値を算出する平均算出部と、
    前記第１アレイセンサの各第１検出素子に対し、前記第１検出素子によって検出された電気信号の、前記第一平均値からの第一変化量を算出し、前記第２アレイセンサの各第２検出素子に対し、前記第２検出素子によって検出された電気信号の、前記第二平均値からの第二変化量を算出し、前記第３アレイセンサの各第３検出素子に対し、前記第３検出素子によって検出された電気信号の、前記第三平均値からの第三変化量を算出する変化量算出部と、を更に含み、
    前記判定部は、
    前記変化量算出部によって算出された前記第一変化量、前記第二変化量、及び前記第三変化量のいずれか一つ又は複数を判定閾値と比較して、炎又は異常温度を検知したか否かを判定する
    請求項４〜請求項６の何れか１項記載の異常検知器。
  8. 炭酸ガス共鳴放射帯のピーク波長を含む第１帯域の赤外光を透過する第１帯域フィルター、
    前記第１帯域とは異なる第２帯域の赤外光を透過させると共に、帯域中心が前記炭酸ガス共鳴放射帯の帯域中心から離れた位置に設けられた第２帯域フィルター、
    前記第１帯域及び前記第２帯域とは異なる第３帯域の赤外光を透過させると共に、帯域中心が前記炭酸ガス共鳴放射帯の帯域中心から離れた位置に設けられた第３帯域フィルター、及び
    所定の帯域の赤外光を透過する第４帯域フィルターを含む複数の帯域フィルターと、
    前記第１帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第１検出素子と、前記第２帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第２検出素子と、前記第３帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第３検出素子と、前記第４帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第４検出素子が２次元状に配列されたアレイセンサと、を含む検出部と、
    前記第１検出素子によって検出された電気信号の値、前記第２検出素子によって検出された電気信号の値、及び前記第３検出素子によって検出された電気信号の値のいずれか複数に基づいて、炎又は異常温度を検知したか否かを判定し、
    前記炎又は異常温度を検知したと判定した場合、前記アレイセンサの各第４検出素子によって検出された電気信号の値に基づいて、炎又は異常温度が検知された位置を判定する判定部と、
    を含む異常検知器。
  9. 前記判定部は、前記アレイセンサの各第４検出素子によって検出された電気信号の値に基づいて、前記電気信号の値が閾値以上となる前記第４検出素子に対して予め定められた位置を、炎又は異常温度が検知された位置として判定する請求項８記載の異常検知器。
  10. 前記判定部は、前記アレイセンサの各ブロックに対し、前記ブロックに含まれる前記第４検出素子の各々によって検出された電気信号の平均値を求め、前記電気信号の平均値が閾値以上となる前記ブロックに対して予め定められた領域を、炎又は異常温度が検知された位置として判定する請求項８又は９記載の異常検知器。
  11. 前記第１検出素子によって検出された電気信号の第一平均値を算出し、前記第２検出素子によって検出された電気信号の第二平均値を算出し、前記第３検出素子によって検出された電気信号の第三平均値を算出する平均算出部と、
    前記第１検出素子によって検出された電気信号の、前記第一平均値からの第一変化量を算出し、前記第２検出素子によって検出された電気信号の、前記第二平均値からの第二変化量を算出し、前記第３検出素子によって検出された電気信号の、前記第三平均値からの第三変化量を算出する変化量算出部と、を更に含み、
    前記判定部は、
    前記変化量算出部によって算出された前記第一変化量、前記第二変化量、及び前記第三変化量のいずれか一つ又は複数を判定閾値と比較して、炎又は異常温度を検知したか否かを判定する
    請求項８〜請求項１０の何れか１項記載の異常検知器。
  12. 前記アレイセンサの各第４検出素子に対し、前記第４検出素子によって検出された電気信号の平均値を算出する平均算出部と、
    前記アレイセンサの各第４検出素子に対し、前記第４検出素子によって検出された電気信号の、前記平均値からの変化量を算出する変化量算出部と、を更に含み、
    前記判定部は、
    前記炎又は異常温度を検知したと判定した場合、前記アレイセンサの各第４検出素子に対して算出された前記変化量に基づいて、炎又は異常温度が検知された位置を判定する請求項８〜請求項１１の何れか１項記載の異常検知器。
  13. 前記複数の帯域フィルターは、
    外部から入射され、かつ、監視窓を透過する自然光のうち、前記第１帯域、前記第２帯域、及び前記第３帯域とは異なる所定の帯域の光を透過させる異常判定用帯域フィルターを更に含み、
    前記検出部は、前記異常判定用帯域フィルターを透過した光を検出して電気信号に変換する検出素子を更に含み、
    前記検出部の各検出素子によって検出された電気信号の値に基づいて、前記監視窓が正常であるか否か、及び前記検出素子が正常であるか否かの少なくとも一方を判定する異常判定部を更に含む請求項１〜請求項１２の何れか１項記載の異常検知器。
  14. 前記異常判定部は、前記第１帯域フィルター、前記第２帯域フィルター、又は前記第３帯域フィルターに対応する前記検出素子によって検出された電気信号の値と、前記異常判定用帯域フィルターに対応する前記検出素子によって検出された電気信号の値との比に基づいて、前記監視窓が正常であるか否か、及び前記検出素子が正常であるか否かの少なくとも一方を判定する請求項１３記載の異常検知器。
  15. 前記異常判定部は、前記第１帯域フィルター、前記第２帯域フィルター、又は前記第３帯域フィルターに対応する前記検出素子によって検出された電気信号、及び前記異常判定用帯域フィルターに対応する前記検出素子によって検出された電気信号と、予め求められた、正常時に前記第１帯域フィルター、前記第２帯域フィルター、又は前記第３帯域フィルターに対応する前記検出素子によって検出された電気信号、及び正常時に前記異常判定用帯域フィルターに対応する前記検出素子によって検出された電気信号と、に基づいて、前記監視窓が正常であるか否か、及び前記検出素子が正常であるか否かの少なくとも一方を判定する請求項１３記載の異常検知器。
  16. 前記異常判定部は、前記第１帯域フィルター、前記第２帯域フィルター、又は前記第３帯域フィルターに対応する前記検出素子によって検出された電気信号の値と、前記異常判定用帯域フィルターに対応する前記検出素子によって検出された電気信号の値との比、及び正常時に前記第１帯域フィルター、前記第２帯域フィルター、又は前記第３帯域フィルターに対応する前記検出素子によって検出された電気信号の値と、正常時に前記異常判定用帯域フィルターに対応する前記検出素子によって検出された電気信号の値との比の比に基づいて、前記監視窓が正常であるか否か、及び前記検出素子が正常であるか否かの少なくとも一方を判定する請求項１５記載の異常検知器。
  17. 前記検出部の各検出素子の各々に対し、前記検出素子によって検出された電気信号の移動平均値を算出する平均算出部を更に含み、
    前記異常判定部は、前記第１帯域フィルター、前記第２帯域フィルター、又は前記第３帯域フィルターに対応する前記検出素子によって検出された電気信号の移動平均値と、前記異常判定用帯域フィルターに対応する前記検出素子によって検出された電気信号の移動平均値との比に基づいて、前記監視窓が正常であるか否か、及び前記検出素子が正常であるか否かの少なくとも一方を判定する請求項１３〜請求項１６の何れか１項記載の異常検知器。
JP2018541381A 2017-04-27 2018-02-21 異常検知器 Active JP6442118B1 (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017088954 2017-04-27
JP2017088953 2017-04-27
JP2017088954 2017-04-27
JP2017088953 2017-04-27
PCT/JP2018/006298 WO2018198504A1 (ja) 2017-04-27 2018-02-21 異常検知器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP6442118B1 true JP6442118B1 (ja) 2018-12-19
JPWO2018198504A1 JPWO2018198504A1 (ja) 2019-06-27

Family

ID=63919840

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018541381A Active JP6442118B1 (ja) 2017-04-27 2018-02-21 異常検知器

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11029201B2 (ja)
JP (1) JP6442118B1 (ja)
CN (1) CN110546693B (ja)
WO (1) WO2018198504A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7436019B2 (ja) 2020-04-21 2024-02-21 深田工業株式会社 本質安全防爆型検知システム

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7292701B2 (ja) * 2018-12-13 2023-06-19 深田工業株式会社 異常検知器
JP7207714B2 (ja) * 2019-02-06 2023-01-18 深田工業株式会社 消火システム
US11288951B2 (en) * 2019-11-13 2022-03-29 Carrier Corporation Identification of anomaly on a detector
JP2021117193A (ja) * 2020-01-29 2021-08-10 深田工業株式会社 光学監視装置
CN111123423B (zh) * 2020-03-27 2020-06-23 上海翼捷工业安全设备股份有限公司 火焰探测用双通道红外滤光片组合及其制备方法和应用

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6474696A (en) * 1987-09-17 1989-03-20 Nippon Mining Co Method and device for fire alarm
JPH03263197A (ja) * 1990-03-13 1991-11-22 Nikko Kyodo Co Ltd 火災検知方法
JPH08115480A (ja) * 1994-10-13 1996-05-07 Nittan Co Ltd 炎感知器
JPH08190680A (ja) * 1995-01-12 1996-07-23 Hochiki Corp 赤外線式火災検出装置
JPH10326391A (ja) * 1997-05-23 1998-12-08 Kokusai Gijutsu Kaihatsu Kk 炎感知器
JP2002042263A (ja) * 2000-07-28 2002-02-08 Hochiki Corp 火災検知器
JP2010175562A (ja) * 2010-04-28 2010-08-12 Hochiki Corp 炎検出装置およびその検知感度設定方法
JP2017076304A (ja) * 2015-10-16 2017-04-20 アズビル株式会社 火災検知システム

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6064064A (en) * 1996-03-01 2000-05-16 Fire Sentry Corporation Fire detector
GB9805949D0 (en) 1998-03-19 1998-05-20 Thorn Security A detector
CN2757144Y (zh) * 2004-09-15 2006-02-08 西北工业大学 一种故障隐患检测装置
JP5109079B2 (ja) * 2007-05-24 2012-12-26 ニッタン株式会社 炎感知器
CN101577033A (zh) 2009-05-26 2009-11-11 官洪运 多波段红外图像型火灾探测系统及其火灾预警方法
KR101245057B1 (ko) * 2012-10-16 2013-03-18 (주)아이아이에스티 화재 감지 방법 및 장치
US9990824B2 (en) 2013-12-17 2018-06-05 Tyco Fire & Security Gmbh System and method for detecting fire location
CN103745553A (zh) * 2013-12-25 2014-04-23 广西科技大学 一种火灾自动报警装置
CN106130506B (zh) * 2016-06-13 2019-10-25 国网上海市电力公司 一种通过遥控选频实施局放在线监测的带通滤波装置
CN205924780U (zh) * 2016-07-18 2017-02-08 金陵科技学院 一种基于移动终端的侦查灭火小车系统
CN106341911A (zh) * 2016-08-29 2017-01-18 无锡卓信信息科技股份有限公司 一种基于his‑07烟雾传感器的智能建筑消防监控系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6474696A (en) * 1987-09-17 1989-03-20 Nippon Mining Co Method and device for fire alarm
JPH03263197A (ja) * 1990-03-13 1991-11-22 Nikko Kyodo Co Ltd 火災検知方法
JPH08115480A (ja) * 1994-10-13 1996-05-07 Nittan Co Ltd 炎感知器
JPH08190680A (ja) * 1995-01-12 1996-07-23 Hochiki Corp 赤外線式火災検出装置
JPH10326391A (ja) * 1997-05-23 1998-12-08 Kokusai Gijutsu Kaihatsu Kk 炎感知器
JP2002042263A (ja) * 2000-07-28 2002-02-08 Hochiki Corp 火災検知器
JP2010175562A (ja) * 2010-04-28 2010-08-12 Hochiki Corp 炎検出装置およびその検知感度設定方法
JP2017076304A (ja) * 2015-10-16 2017-04-20 アズビル株式会社 火災検知システム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7436019B2 (ja) 2020-04-21 2024-02-21 深田工業株式会社 本質安全防爆型検知システム

Also Published As

Publication number Publication date
CN110546693A (zh) 2019-12-06
WO2018198504A1 (ja) 2018-11-01
JPWO2018198504A1 (ja) 2019-06-27
US11029201B2 (en) 2021-06-08
CN110546693B (zh) 2022-09-30
US20200141796A1 (en) 2020-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6442118B1 (ja) 異常検知器
AU2011280059B2 (en) Optically redundant fire detector for false alarm rejection
CN109155097B (zh) 具有用于感测环境光的光电二极管以基于其来加速发出潜在火警报的火检测器
US20210208001A1 (en) Intelligent flame thermogram detection apparatus and method using infrared
KR101549844B1 (ko) Ir/uv 검출에 의한 배전반의 아크 감시 열화 진단 시스템 및 방법
EP2571001B1 (en) Flame detector using optical sensing
US20130258335A1 (en) Smoke detector
JP3471342B2 (ja) 炎感知器
JP3313663B2 (ja) 炎感知器
JP2020523572A (ja) 室内空気の品質の検出および監視を備えたチャンバレス煙検出器
JP7292701B2 (ja) 異常検知器
JP7207714B2 (ja) 消火システム
JP2019067246A (ja) 光学監視装置
JP6682147B2 (ja) 炎検知器
JP3217014B2 (ja) 炎感知器
JP6826719B2 (ja) 炎検知器
JP2000187786A (ja) 火災検出装置及び火災検出装置における汚れ補償方法
JP2017162109A (ja) 炎検知器
CN113805159A (zh) 信号接收组件的失效检测方法、装置、设备及存储介质
JP2021117193A (ja) 光学監視装置
JP5848082B2 (ja) 炎感知器及び炎判定方法
JP2003227751A (ja) 炎感知器
JP6565932B2 (ja) 光学式検知装置

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180807

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180807

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20180807

AA64 Notification of invalidation of claim of internal priority (with term)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A241764

Effective date: 20180821

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180911

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20181019

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20181023

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20181122

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6442118

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250