JP7060371B2

JP7060371B2 - 移動ロボット及び防災システム

Info

Publication number: JP7060371B2
Application number: JP2017241842A
Authority: JP
Inventors: 寛之山中; 英聖森田
Original assignee: Nohmi Bosai Ltd
Current assignee: Nohmi Bosai Ltd
Priority date: 2017-12-18
Filing date: 2017-12-18
Publication date: 2022-04-26
Anticipated expiration: 2037-12-18
Also published as: JP2019107225A

Description

本発明は、火災発生時にスプリンクラヘッドを作動させるための技術に関する。

従来、閉鎖型スプリンクラヘッドを用いたスプリンクラ設備が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００－２３７３４０号公報

閉鎖型スプリンクラヘッドは、周囲の温度が火災の熱により上昇し、ヘッド内部の感熱体が変形して、ヘッドの放水を阻止している栓が外れることで放水する。そのため、火災の火によりあぶられるまでは放水を行わない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、スプリンクラヘッドを強制的に作動させることで、延焼を抑制することを目的とする。

（１）上記の課題を解決するため、本発明に係る移動ロボットは、建物に設置されたスプリンクラヘッドを作動させるための制御手段を備える。

（２）前記制御手段は、前記スプリンクラヘッドを加熱するための熱源又は前記スプリンクラヘッドに打撃を与えるための打撃手段である。

（３）好ましい態様において、前記移動ロボットは、移動手段を備える本体と、前記本体から延びるように設けられた支持部材であって、前記本体から水平方向または鉛直方向に離れた位置において前記制御手段を支持するための支持部材とをさらに備える。

（４）本発明に係る防災システムは、建物内で発生した火災を感知するための火災感知手段と、前記火災感知手段が火災を感知した場合に、前記火災感知手段の設置位置から避難口に至る避難経路を設定する避難経路設定手段と、前記設定された避難経路上に設置されたスプリンクラヘッドを作動させるための制御手段とを備える。

（５）本発明に係る防災システムは、建物内で発生した火災を感知するための火災感知手段と、前記火災感知手段が火災を感知した場合に、前記火災感知手段の近傍に設置されたスプリンクラヘッドを作動させるための制御手段とを備える。

本発明に係る移動ロボット又は防災システムによれば、スプリンクラヘッドを強制的に作動させることで、延焼を抑制することができる。

防災システム１の構成の一例を示す図である。無人航空機５の構成の一例を示すブロック図である。サーバ６の構成の一例を示すブロック図である。飛行要求動作の一例を示すフロー図である。飛行動作の一例を示すフロー図である。

１．実施形態
１－１．防災システム１の構成
図１は、本発明の一実施形態に係る防災システム１の構成の一例を示す図である。同図に例示する防災システム１は、火災感知機２と、火災受信機３と、スプリンクラヘッド４と、スプリンクラヘッド４を強制的に作動（散水）させるための無人航空機５（本発明に係る「移動ロボット」の一例）と、無人航空機５に対してスプリンクラヘッド４を強制的に作動させるよう指示するサーバ６とを備える。

１－１－１．火災感知機２の構成
火災感知機２は、建物内で発生した火災を感知するための火災感知手段である。具体的には、煙感知器、熱感知器、炎感知器等の感知器である。火災感知機２は、建物の各所に設置され、火災を感知すると、自己のアドレスを含む火災感知信号を、図示せぬ信号線を介して火災受信機３に送信する。

１－１－２．火災受信機３の構成
火災受信機３は、建物内の防災センタ等に設置され、火災感知機２から送信される火災感知信号に基づいて火災の発生を判定する。火災が発生したと判定すると、火災の発生を通知する火災確定信号を、無線ＬＡＮ等の通信回線７を介してサーバ６に送信する。この火災確定信号には、火災の発生場所情報が含まれる。

１－１－３．スプリンクラヘッド４の構成
スプリンクラヘッド４は、閉鎖型スプリンクラヘッドであり、建物の各所に設置される。スプリンクラヘッド４の周囲の温度が火災の熱により上昇すると、当該ヘッド内部の感熱体が変形し、当該ヘッドの放水を阻止している栓が外れて、放水口から加圧された水が流出する。流出した水は、デフレクタに当たって散水される。

１－１－４．無人航空機５の構成
無人航空機５は、航空の用に供することができる飛行機、回転翼航空機、滑空機又は飛行船であって構造上人が乗ることができないもののうち、遠隔操作又は自動操縦により飛行させることができるものである。本実施形態に係る無人航空機５は、その一例として、回転翼航空機（より具体的には、クアッドコプタ）である。無人航空機５は、主たる構成として、機体本体５０１と、機体本体５０１に取り付けられて、後述する駆動部５１０により回転駆動される４枚のプロペラ５０２と、機体本体５０１から延びるように設けられて、機体本体５０１から水平方向に離れた位置において熱源５０４を支持するための棒状の支持部材５０３とを備える。支持部材５０３の取り付け位置は、機体本体５０１の下部に限られず上部であってもよい。支持部材５０３の長さは、熱源５０４がスプリンクラヘッド４を加熱する際に、機体本体５０１が当該ヘッドの散水範囲に入らない程度の長さに設定される。支持部材５０３により支持される熱源５０４は、スプリンクラヘッド４を強制的に作動させるための制御手段である。具体的には、スプリンクラヘッド４を加熱するための電熱式又は燃焼式の点火装置である。

図２は、無人航空機５の構成の一例を示すブロック図である。無人航空機５は、制御部５０５と、記憶部５０６と、通信部５０７と、撮影部５０８と、測位部５０９と、駆動部５１０と、センサ部５１１と、電源部５１２とを備える。

制御部５０５は、ＣＰＵ等の演算処理装置とＲＡＭ等の揮発性メモリとを備え、記憶部５０６に記憶される飛行プログラムを実行する。記憶部５０６は、フラッシュメモリ等の記憶装置であり、制御部５０５により実行される飛行プログラムを記憶する。また、記憶部５０６は、サーバ６から提供される飛行経路情報を記憶する。この飛行経路情報は、無人航空機５がその待機場所を出発し、制御対象である複数のスプリンクラヘッド４の設置場所を経由して、再び待機場所に戻ってくるまでの飛行経路を示す情報である。この飛行経路情報には、制御対象であるスプリンクラヘッド４の設置場所（より正確には、設置場所の直下の位置）を示す位置情報が含まれる。通信部５０７は、サーバ６と通信回線７を介して通信を行うための通信インタフェースである。

撮影部５０８は、建物の天井に設置されたスプリンクラヘッド４を撮影するための撮影手段である。具体的には例えば、ＣＣＤカメラである。撮影部５０８は、鉛直方向上方を撮影可能なように機体本体５０１に取り付けられる。測位部５０９は、周知の屋内測位技術を用いて無人航空機５の現在位置を測定する測位手段である。具体的には例えば、ＵＷＢ（Ultra Wideband）を利用して位置を測定する。なお、変形例として、ＢＬＥ（Bluetooth（登録商標） Low Energy）やWi-Fi（登録商標）やＩＭＥＳ（Indoor Messaging System）を利用して位置を測定してもよい。なお、衛星からの電波を受信可能な環境であれば、衛星測位を行ってもよい。または、スプリンクラヘッド４に位置情報を知らせる機能、例えばBeaconを設けて現在地を無人航空機５に知らせるようにしても良い。

駆動部５１０は、各々、プロペラ５０２を回転駆動させるモータ及び駆動回路を４組備える。センサ部５１１は、無人航空機５の姿勢を制御するために利用されるセンサ群を備える。具体的には例えば、加速度センサと、ジャイロスコープと、高度センサと、磁気センサとを備える。電源部５１２は、リチウムポリマーバッテリ等のバッテリである。

無人航空機５の制御部５０５は、記憶部５０６に記憶される飛行プログラムを実行することにより、熱源制御部５０５１と、飛行制御部５０５２と、画像認識部５０５３という機能を実現する。

熱源制御部５０５１は、熱源５０４を制御して熱を発生させる。

飛行制御部５０５２は、記憶部５０６に記憶される飛行経路情報と、センサ部５１１により継続的に測定される各種のセンサ値と、測位部５０９により継続的に測定される位置とに基づいて、無人航空機５を所定の飛行経路に沿って自動的に飛行させる。その際、飛行制御部５０５２は、無人航空機５が制御対象のスプリンクラヘッド４の設置場所に到達する度に、スプリンクラヘッド４を探索するための探索飛行を行わせる。例えば、スプリンクラヘッド４の設置場所を中心として所定範囲内を渦巻き状に探索飛行させる。これは、飛行経路情報により示される位置から少しずれた位置にスプリンクラヘッド４が設置されている可能性があるからである。また、測位部５０９による測位結果に誤差が生じる可能性があるからである。探索飛行の結果、スプリンクラヘッド４が検出されると、飛行制御部５０５２は、熱源５０４が当該ヘッドの直下にくるように位置合わせを行い、当該ヘッドが作動するまでの所定時間、無人航空機５をホバリングさせる。

画像認識部５０５３は、無人航空機５がスプリンクラヘッド４の設置場所に到達し、探索飛行を開始すると、撮影部５０８により継続的に撮影される画像に対して周知の画像認識技術を適用して、スプリンクラヘッド４の検出を試みる。

１－１－５．サーバ６の構成
図３は、サーバ６の構成の一例を示すブロック図である。サーバ６は、制御部６１と、記憶部６２と、操作入力部６３と、通信部６４とを備える。

制御部６１は、ＣＰＵ等の演算処理装置とＲＡＭ等の揮発性メモリとを備え、記憶部６２に記憶される飛行要求プログラムを実行する。記憶部６２は、ＨＤＤ等の記憶装置であり、制御部６１により実行される飛行要求プログラムを記憶する。また、記憶部６２は、建物の平面図データを格納する平面図データベース６２１と、建物内に設置されている各スプリンクラヘッド４の設置位置を格納するスプリンクラヘッド情報データベース６２２とを記憶する。操作入力部６３は、操作ボタンやタッチパネル等の入力装置である。通信部６４は、無人航空機５と通信回線７を介して通信を行うための通信インタフェースである。

サーバ６の制御部６１は、記憶部６２に記憶される飛行要求プログラムを実行することにより、避難経路設定部６１１と、飛行経路情報生成部６１２と、送信部６１３という機能を実現する。

避難経路設定部６１１は、火災感知機２が火災を感知すると、当該感知器の設置位置から避難口に至る避難経路を設定する。その際、避難経路設定部６１１は、火災受信機３から送信される火災確定信号に基づいて、火災を感知した火災感知機２の設置位置を特定し、平面図データベース６２１を参照して、特定した設置位置から最寄りの避難口に至る最短の避難経路を設定する。

飛行経路情報生成部６１２は、避難経路設定部６１１により避難経路が設定されると、設定された避難経路に基づいて飛行経路情報を生成する。生成される飛行経路情報は、無人航空機５がその待機場所を出発し、設定された避難経路上の複数のスプリンクラヘッド４の設置場所を経由して、再び待機場所に戻ってくるまでの飛行経路を示す情報である。この飛行経路情報は、スプリンクラヘッド情報データベース６２２を参照して生成され、設定された避難経路上のスプリンクラヘッド４の設置場所（より正確には、設置場所の直下の位置）を示す位置情報が含まれる。

送信部６１３は、飛行経路情報生成部６１２により生成された飛行経路情報を含む飛行要求を無人航空機５に対して送信する。

１－２．防災システム１の動作
サーバ６により実行される飛行要求動作と、無人航空機５により実行される飛行動作について説明する。

１－２－１．飛行要求動作
図４は、飛行要求動作の一例を示すフロー図である。同図に例示する飛行要求動作は、火災受信機３から送信される火災確定信号がサーバ６により受信されて、サーバ６の制御部６１が飛行要求プログラムを実行すると開始される。または、火災確定信号の受信後、操作入力部６３を介して飛行要求を指示する操作が入力されて、サーバ６の制御部６１が飛行要求プログラムを実行すると開始される。

避難経路設定部６１１は、火災受信機３から送信された火災確定信号に基づいて、火災を感知した火災感知機２の設置位置を特定し、平面図データベース６２１を参照して、特定した設置位置から最寄りの避難口に至る最短の避難経路を設定する（Ｓａ１）。避難経路が設定されると、飛行経路情報生成部６１２は、無人航空機５がその待機場所を出発し、設定された避難経路上の複数のスプリンクラヘッド４の設置場所を経由して、再び待機場所に戻ってくるまでの飛行経路を示す飛行経路情報を生成する（Ｓａ２）。飛行経路情報は、スプリンクラヘッド情報データベース６２２を参照して生成され、設定された避難経路上のスプリンクラヘッド４の設置場所（より正確には、設置場所の直下の位置）を示す位置情報が含まれる。飛行経路情報が生成されると、送信部６１３は、生成された飛行経路情報を含む飛行要求を無人航空機５に対して送信する（Ｓａ３）。
以上が、飛行要求動作についての説明である。

１－２－２．飛行動作
図５は、飛行動作の一例を示すフロー図である。同図に例示する飛行動作は、サーバ６から送信された飛行要求が無人航空機５により受信されて、無人航空機５の制御部５０５が飛行プログラムを実行すると開始される。その際、無人航空機５により受信された飛行要求に含まれる飛行経路情報は、無人航空機５の記憶部５０６に記憶される。

熱源制御部５０５１は、熱源５０４を制御して熱を発生させる（Ｓｂ１）。熱の発生が開始されると、飛行制御部５０５２は、記憶部５０６に記憶される飛行経路情報と、センサ部５１１により継続的に測定される各種のセンサ値と、測位部５０９により継続的に測定される位置とに基づいて、無人航空機５を、その待機場所から制御対象のスプリンクラヘッド４の設置場所まで自動的に飛行させる（Ｓｂ２）。スプリンクラヘッド４の設置場所に到達すると、飛行制御部５０５２は、スプリンクラヘッド４を探索するために、無人航空機５に探索飛行を行わせる（Ｓｂ３）。その際、画像認識部５０５３は、撮影部５０８により継続的に撮影される画像に対して周知の画像認識技術を適用し、スプリンクラヘッド４の検出を試みる。探索飛行の結果、画像認識部５０５３がスプリンクラヘッド４を検出すると（Ｓｂ４）、飛行制御部５０５２は、熱源５０４が当該ヘッドの直下にくるように位置合わせを行い、当該ヘッドが作動するまでの所定時間、無人航空機５をホバリングさせる（Ｓｂ５）。所定時間が経過し、スプリンクラヘッド４が作動すると、まだ作動していない防災設備が残っている場合には（Ｓｂ６のＹＥＳ）、飛行制御部５０５２は、記憶部５０６に記憶される飛行経路情報に基づいて、無人航空機５を、次の制御対象のスプリンクラヘッド４の設置場所まで自動的に飛行させる（Ｓｂ２）。一方、避難経路上のすべてのスプリンクラヘッド４を作動させた場合には（Ｓｂ６のＮＯ）、熱源制御部５０５１は、熱源５０４を制御して熱の発生を停止させ（Ｓｂ７）、飛行制御部５０５２は、記憶部５０６に記憶される飛行経路情報に基づいて、無人航空機５を待機場所まで自動的に飛行させる（Ｓｂ８）。
以上が、飛行動作についての説明である。

なお、上記の飛行動作において、ステップＳｂ３の探索飛行の結果、スプリンクラヘッド４が検出されなかった場合には、ステップＳｂ４及びＳｂ５を省略して、ステップＳｂ６が実行されてもよい。

以上説明した防災システム１によれば、避難経路上のスプリンクラヘッド４を強制的に作動させることで、避難経路への延焼を抑制することができる。また、無人航空機５の熱源５０４が機体本体５０１から水平方向に離れた位置において支持されているため、スプリンクラヘッド４から散水される水が、電子機器を収容する機体本体５０１にかかるのを防止することができる。

２．変形例
上記の実施形態は、下記のように変形してもよい。なお、下記の２以上の変形例は互いに組み合わせてもよい。

２－１．変形例１
図３に例示するサーバ６の構成は、火災受信機３が備えてもよい。すなわち、火災受信機３が、図４に例示する飛行要求動作を実行してもよい。

２－２．変形例２
無人航空機５に、操縦用の送信機から発信される電波を受信可能な受信機を備えさせ、無人航空機５を手動により操縦可能としてもよい。その場合、上記の飛行動作の１以上のステップを手動操作により実行してもよい。なお、手動操縦するにあたり、ＦＰＶ（First Person View）用のカメラを無人航空機５に備えさせ、一人称視点で操縦してもよい。

２－３．変形例３
探索飛行の際、無人航空機５で行われる画像認識処理を、サーバ６側で行うようにしてもよい。その場合、無人航空機５は、撮影部５０８により継続的に撮影される画像をサーバ６に送信し、サーバ６は、送信されてくる画像に対して周知の画像認識技術を適用し、スプリンクラヘッド４の検出を試みる。そして、スプリンクラヘッド４を検出すると、検出した旨を無人航空機５に通知する。

２－４．変形例４
図５に例示する飛行動作において、無人航空機５は、スプリンクラヘッド４の作動を確認してから、当該ヘッドに対する加熱を終了するようにしてもよい。その場合、無人航空機５は、自機の周囲を撮影するための撮影部をさらに備え、画像認識部５０５３は、スプリンクラヘッド４の加熱中、当該撮影部により継続的に撮影される画像に対して周知の画像認識技術を適用して、散水の検出を試みる。そして、散水を検出すると、飛行制御部５０５２は、無人航空機５を、次の制御対象のスプリンクラヘッド４の設置場所まで自動的に飛行させる。

本変形例に係る無人航空機５は、スプリンクラヘッド４を探索するための探索飛行の際、スプリンクラヘッド４の散水を検出した場合には（言い換えると、スプリンクラヘッド４がすでに作動している場合には）、当該ヘッドに対する加熱を省略するようにしてもよい。

２－５．変形例５
無人航空機５の機体本体５０１を防水構造とし、熱源５０４を機体本体５０１の上部に取り付けるようにし、鉛直方向に支持部材５０３を伸ばして設けてもよいし、支持部材５０３の取り付けを省略しても良い。

２－６．変形例６
無人航空機５は、熱源５０４に代えて、スプリンクラヘッド４に打撃を与えるための打撃手段（本発明に係る「制御手段」の一例）を備え、スプリンクラヘッド４を破壊又は変形させることで強制的に作動させるようにしてもよい。打撃手段は、熱源５０４と同様に、機体本体５０１から水平方向に離れた位置において支持部材５０３により支持され、スプリンクラヘッド４に対して横方向から打撃を与えることで当該ヘッドを破壊又は変形させる。打撃手段は、一例として、モータの回転によって往復角運動するてこクランク機構と、てこクランク機構の往復角運動に合わせてハンマーを揺動するハンマー揺動機構とにより構成される（例えば、特開２０１７－１５０８８３号公報参照）。

２－７．変形例７
無人航空機５は、スプリンクラヘッド４を強制的に作動させるための移動ロボット（具体的には、遠隔操作又は自動操縦により移動させることができるロボット）の一例である。移動ロボットの移動手段はプロペラに限られず、車輪や無限軌道であってもよい。

２－８．変形例８
無人航空機５が備える熱源５０４を各スプリンクラヘッド４に備えさせ、サーバ６からの作動指示に応じて強制的に作動可能なようにしてもよい。その場合、スプリンクラヘッド４は、当該ヘッドを加熱して強制的に作動させるための制御手段として熱源５０４を備え、さらに、サーバ６と通信回線７を介して通信を行うための通信インタフェースである通信部と、熱源５０４を制御して熱を発生させるための制御部とを備える。この制御部は、設定された避難経路上のスプリンクラヘッド４に対してサーバ６から送信される作動要求を受信すると、熱源５０４を制御して熱を発生させ、当該ヘッドを強制的に作動させる。なお、サーバ６から作動要求が送信される対象は、避難経路上のスプリンクラヘッド４に限られず、火災を感知した火災感知機２の近傍（例えば、火元に隣接する防火区画）に設置されたスプリンクラヘッド４としてもよい。また、スプリンクラヘッド４に備えさせる制御手段として、熱源５０４に代えて、変形例６に記載の打撃手段や、スプリンクラヘッド４が開放型の場合は、水供給用配管に設けられてスプリンクラヘッド４の放水口を開閉（放水を開始又は停止）するための電磁弁を採用してもよい。
上記電磁弁を採用した場合、スプリンクラヘッド４に無人航空機５が近づいたことを認識することで、電磁弁を開放してもよい。

１…防災システム、２…火災感知機、３…火災受信機、４…スプリンクラヘッド、５…無人航空機、６…サーバ、７…通信回線、６１…制御部、６２…記憶部、６３…操作入力部、６４…通信部、５０１…機体本体、５０２…プロペラ、５０３…支持部材、５０４…熱源、５０５…制御部、５０６…記憶部、５０７…通信部、５０８…撮影部、５０９…測位部、５１０…駆動部、５１１…センサ部、５１２…電源部、６１１…避難経路設定部、６１２…飛行経路情報生成部、６１３…送信部、６２１…平面図データベース、６２２…スプリンクラヘッド情報データベース、５０５１…熱源制御部、５０５２…飛行制御部、５０５３…画像認識部

Claims

建物に設置されたスプリンクラヘッドを作動させるための制御手段と、
移動手段を備える本体と、
前記本体から延びるように設けられた支持部材であって、前記本体から水平方向に離れた位置において前記制御手段を支持するための支持部材と
を備え、
前記支持部材は、前記制御手段が前記スプリンクラヘッドを作動させる位置にある場合において、前記本体が前記スプリンクラヘッドの散水範囲に入らない長さを有する
移動ロボット。
前記制御手段は、前記スプリンクラヘッドを加熱するための熱源又は前記スプリンクラヘッドに打撃を与えるための打撃手段であることを特徴とする請求項１に記載の移動ロボット。
建物内で発生した火災を感知するための火災感知手段と、
前記火災感知手段が火災を感知した場合に、前記火災感知手段の設置位置から避難口に至る避難経路を設定する避難経路設定手段と、
前記設定された避難経路上に設置されたスプリンクラヘッドを作動させるための制御手段を備える移動ロボットと
を備える防災システム。