JP7161584B2

JP7161584B2 - 防災システム及び防災受信盤

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Publication number: JP7161584B2
Application number: JP2021112572A
Authority: JP
Inventors: 泰周杉山
Original assignee: Hochiki Corp
Current assignee: Hochiki Corp
Priority date: 2017-09-25
Filing date: 2021-07-07
Publication date: 2022-10-26
Anticipated expiration: 2037-09-25
Also published as: JP2019062590A; JP2021168593A; JP6910905B2

Description

本発明は、火災検出器等の端末機器を防災受信盤に接続して異常を監視する防災システム及びその防災受信盤に関する。

従来、自動車専用道路等のトンネルには、トンネル内で発生する火災事故から人身及び車両を守るため、非常用施設が設置されている。

このような非常用施設としては、火災の監視と通報のため火災検出器、手動通報装置、非常電話が設けられ、また火災の消火や延焼防止のために消火栓装置が設けられ、更にトンネル躯体を火災から防護するために水噴霧ヘッドから消火用水を散水させる水噴霧設備などが設置され、これらの非常用施設の端末機器を監視制御する防災受信盤を設けることで、トンネル防災システムを構築している。

防災受信盤と端末機器で構成するトンネル防災システムは、Ｒ型伝送方式とＰ型直送方式に大別される。Ｒ型伝送方式は、伝送回線にアドレスを設定した火災検出器等の端末機器を接続し、伝送制御により端末機器単位に検知と制御を行う個別管理を可能とする。Ｐ型直送方式は、端末機器の種別に応じて所定の区画単位に分け、区画単位に引き出した信号回線に同一区画に属する複数の端末機器を接続し、信号回線単位に検知と制御を行う。

このようなトンネル防災システムは、トンネルの完成に伴いトンネル内の監視を開始して車両通行が始まると、通常、トンネル内を通行止めとすることができないため、２４時間継続してトンネル内を監視し続ける。

また、非常用施設における設備機器の保守点検や故障などによりトンネル内を監視できなくなった場合には、トンネル内の監視員通路に人員を立たせるなどを実施することにより監視し、非常時に備える場合もある。このため防災受信盤は、監視ＣＰＵ基板や区画ＣＰＵ基板などの重要な主機能を二重化するなどして冗長化を図っている。

特開２００２－２４６９６２号公報特開平１１－１２８３８１号公報特開平５－２８４６４８号公報特開２００４－３５７４２３号公報

しかしながら、このように主機能については二重化が図られた従来の防災受信盤にあっては、電源部については、経年変化やコストを考慮して二重化は図られていない。

図５は従来の防災受信盤に設けられた電源部を示したブロック図である。図５に示すように、防災受信盤の電源系統は、ＤＣ５Ｖの盤内処理系統、ＤＣ１２Ｖの盤内表示系統、ＤＣ２４Ｖの盤外移報系統、２系統に分けられたＤＣ４８Ｖのトンネル内監視系統があり、非常電源となるＡＣ１００ボルトを電源スイッチ１００を介して引き込んで３系統のＡＣ／ＤＣ変換部１０２－１～１０２－３に入力して交流電力を直流電力に変換し、電源系統毎に設けられたＤＣ／ＤＣ変換部１０４－１～１０４－５に入力して系統毎に必要な直流電圧に変換して出力するようにしている。

このような構成の電源部に故障が発生した場合には、故障した変換部を交換するために電源スイッチ１００をオフする必要があり、電源スイッチ１００をオフすると全ての電源系統が停止してトンネル内の監視機能が失われることから、トンネル内の監視員通路に人員を立たせて監視するといった非常対応が必要となる。

また、電源部の故障に対処するため予備品を納品して管理するようにした場合、運用期間が長くなると予備品も経年劣化し、故障した変換部を予備品に交換しても正常に機能しない場合も想定される。

このため防災受信盤の電源部についても主系と予備系を設けて二重化を図ることが考えられるが、従来の電源部に比べ回路規模が２倍に増え、防災受信盤の設置スペースが制約されると共にコスト面で問題がある。

また、電源部を二重化した場合、主系の故障により予備系に切り替えたときに、経年変化により予備系が正常に動作しない恐れがあり、これを防止するために主系に加えて予備系の定期的な動作確認が必要となり、予備系の維持管理に手間と時間がかかる問題がある。

本発明は、電源部の回路規模を増加させたり、予備系としての管理を必要としたりすることなく、電源部の故障に対し迅速な仮復旧を可能として防災受信盤による監視機能が失われることを確実に防止する防災システム及びその防災受信盤を提供することを目的とする。

（防災受信盤の電源二重化）
本発明は、防災受信盤に端末機器を接続して異常を監視する防災システムであって、
防災受信盤はバックアップ用の電源を備えず、
防災受信盤の電源部には、
入力電圧を所定電圧に変換して出力する電圧変換部と、
防災受信盤の外部に設けられ、外部からのＡＣ電源の供給を受けて動作して電圧変換部の出力電圧と同じ電圧を出力する外部電源装置を電気的に接続可能な外部接続部と、
電圧変換部が故障した場合に、電圧変換部からの電源供給経路を外部接続部を介した外部電源装置からの電源供給経路に切替え可能な切替部と、
が設けられ、
防災受信盤は、外部電源装置に対する外部からのＡＣ電源の供給と供給停止とを切り替えることによって、外部電源装置の起動と停止とを制御可能であることを特徴とする。

（複数の電源系統）
防災受信盤の電源部は、複数の電源系統を備え、
電圧変換部及び切替部は、複数の電源系統毎に設けられ、
外部接続部は、複数の電源系統に対して共通に設けられ、電源系統の各々に設けられた電圧変換部の出力電圧の各々の電圧に調整可能な外部電源装置に接続可能である。

（切替制御部）
電圧変換部からの出力停止と外部電源装置からの出力とを検出した場合に、切替部により電圧変換部からの電源供給経路を外部接続端子を介した外部電源装置からの電源供給経路に切替えさせる切替制御部が設けられる。

（電圧変換部の接続）
電圧変換部は、防災受信盤の電源部に対して着脱自在に設けられる。

（電圧変換部の二段構成）
電圧変換部は、
入力電圧を第１の出力電圧に変換して出力する第１の電圧変換部と、
第１の電圧変換部の出力が入力され、第１の出力電圧を所定電圧に変換して出力する第２の電圧変換部と、
で構成され、
外部接続部は、
第１電圧変換部の出力電圧と同じ電圧を出力し、外部電源装置を構成する第１の外部電源装置に接続可能な第１の外部接続部と、
第２電圧変換部の出力電圧と同じ電圧を出力し、外部電源装置を構成する第２の外部電源装置に接続可能な第２の外部接続部と、
で構成され、
切替部は、
第１の電圧変換部が故障した場合に、第１の電圧変換部からの電源供給経路を第１の外部接続部を介した第１の外部電源装置からの電源供給経路に切替え可能な第１の切替部と、
第２の電圧変換部が故障した場合に、第２の電圧変換部からの電源供給経路を第２の外部接続部を介した第２の外部電源装置からの電源供給経路に切替え可能な第２の切替部と、
で構成される。

（防災受信盤の電源二重化による効果）
本発明は、防災受信盤に端末機器を接続して異常を監視する防災システムであって、防災受信盤はバックアップ用の電源を備えず、防災受信盤の電源部には、入力電圧を所定電圧に変換して出力する電圧変換部と、防災受信盤の外部に設けられ、外部からのＡＣ電源の供給を受けて動作し電圧変換部の出力電圧と同じ電圧を出力する外部電源装置を電気的に接続可能な外部接続部と、電圧変換部が故障した場合に、電圧変換部からの電源供給経路を外部接続部を介した外部電源装置からの電源供給経路に切替え可能な切替部と、が設けられ、防災受信盤は、外部電源装置に対する外部からのＡＣ電源の供給と供給停止とを切り替えることによって、外部電源装置の起動と停止とを制御可能であるため、電圧変換部が故障した場合には、外部接続部に外部電源装置を接続した状態で切替部により電源供給経路を外部接続部側に切り替えることで、接続した外部電源装置により電圧変換部からの電源供給がバックアップされ、電圧変換部の故障に対し電源を迅速に仮復旧させ、故障した電圧変換部による電源系統の監視機能の喪失を最小限に抑え、実質的に電源部を二重化することができる。

また、外部電源装置は、外部接続部に常時接続としても良く、この場合には電圧変換部の故障に対し切替部による切替えを行うことで、更に迅速に電源を仮復旧させることができる。

（複数の電源系統による効果）
また、防災受信盤の電源部は、複数の電源系統を備え、電圧変換部及び切替部は、複数の電源系統毎に設けられ、外部接続部は、複数の電源系統に対して共通に設けられ、電源系統の各々に設けられた電圧変換部の出力電圧の各々の電圧に調整可能な外部電源装置に接続可能であるため、複数系統の電圧変換部に対し、外部電源装置は１台準備するだけでバックアップすることができ、電源部の二重化に必要な回路規模を大幅に低減してコストを低減可能とする。

また、外部電源装置は、電源部の故障時に外部接続部に外付けされることから、防災受信盤の盤内に外部電源装置の設置スペースを確保する必要がない。

（切替制御部による効果）
また、電圧変換部からの出力停止と外部電源装置からの出力とを検出した場合に、切替部により電圧変換部からの電源供給経路を外部接続端子を介した外部電源装置からの電源供給経路に切替えさせる切替制御部が設けられたため、電圧変換部が故障した場合には、外部接続部に外部電源装置を接続すると、切替制御部が電圧変換部からの出力停止と外部電源装置からの出力とを検出して切替部を自動的に切り替え、故障した電源系統を迅速にバックアップして仮復旧させることができる。

また、外部接続部に外部電源装置を予め接続している場合には、電圧変換部が故障すると切替制御部が切替部を自動的に切り替え、故障した電源系統をバックアップして迅速に仮復旧させることができる。

（電圧変換部の接続による効果）
また、電圧変換部は、防災受信盤の電源部に対して着脱自在に設けられているため、電圧変換部が故障して外部電源装置の接続により故障した電源系統を仮復旧させた状態で、故障品から電源部から取り外して予備品に付け替えるという簡単な作業で交換修理を行うことができる。

（電圧変換部の二段構成による効果）
電圧変換部が２段構成である場合も、前述した電圧変換部の場合と同じに効果を有する。

トンネル防災システムの概要を示した説明図防災受信盤の基板構成を端末回線接続と共に示したブロック図防災受信盤に設けられた二重化された電源部の実施形態を示した回路ブロック図防災受信盤に設けられた二重化された電源部の他の実施形態を示した回路ブロック図防災受信盤に設けられた従来の電源部を示した回路ブロック図

［トンネル防災システムの概要］
図１はトンネル防災システムの概要を示した説明図であり、Ｐ型直送方式を例にとっている。図１に示すように、自動車専用道路のトンネルとして、上り線トンネル１ａと下り線トンネル１ｂが構築され、上り線トンネル１ａと下り線トンネル１ｂは避難連絡坑２でつながっている。

上り線トンネル１ａと下り線トンネル１ｂの内部には、トンネル長手方向の壁面に沿って例えば５０メートル間隔で端末機器として機能する火災検知器１６が設置されている。火災検知器１６は左右５０メートルとなる両側に監視エリアを設定し、火災による炎を検知して火災発報し、火災検知信号を出力する。

また、上り線トンネル１ａと下り線トンネル１ｂの内部には、トンネル長手方向の監視員通路の壁面に沿って例えば５０メートル間隔で消火栓装置１８と自動弁装置２３が設置されている。消火栓装置１８には端末機器として機能する手動通報装置２０と消火栓スイッチ２２が設けられている。

消火栓装置１８は消火栓扉内にノズル付きホースが収納されており、火災時には消火栓扉を開いてノズル付きホースを引き出し、消火栓弁開閉レバーを開操作すると消火用水が放水され、また、消火栓弁開閉検出スイッチがオンしてポンプ起動信号を出力して消火ポンプを起動させる。

また、消火栓装置１８には消火器扉が設けられ、その中に消火器を収納している。また、消火栓装置１８には消防隊が使用する給水栓が設けられ、これに合わせて消防隊員が操作するとポンプ起動信号を出力するポンプ起動スイッチが設けられている。消火栓弁開閉検出スイッチとポンプ起動スイッチは並列接続されており、これが図示の消火栓スイッチ２２として機能する。

更に、消火栓装置１８には通報装置扉が設けられており、通報装置扉には発信機として機能する手動通報装置２０が設けられている。手動通報装置２０が操作されると火災通報信号が防災受信盤１０に出力され、防災受信盤１０からの応答信号により応答ランプが点灯される。

また、上り線トンネル１ａと下り線トンネル１ｂの内部には、トンネル長手方向の監視員通路の壁面に沿って例えば５０メートル間隔で水噴霧設備の自動弁装置２３が設置されており、自動弁装置２３は作動用電動弁の遠隔開制御により主弁を開駆動し、トンネル壁面の上部の長手方向に設置した複数の水噴霧ヘッドから消火用水を放水してトンネル躯体を火災から防護する。水噴霧設備の自動弁装置２３には端末機器として水噴霧ヘッドからの水噴霧開始を検出する水噴霧スイッチ２４が設けられている。水噴霧スイッチ２４は自動弁の開作動による放水圧力を検出してオンする圧力スイッチが用いられる。

トンネル内に設置している火災検知器１６、手動通報装置２０、消火栓スイッチ２２及び水噴霧スイッチ２４などの端末機器を接続してトンネル内の異常を監視するため、監視センター等に防災受信盤１０が設置されている。

防災受信盤１０からは上り線トンネル１ａと下り線トンネル１ｂ内に、Ｐ型の信号回線群１１，１２が引き出され、トンネル内に設置している火災検知器１６、手動通報装置２０、消火栓スイッチ２２及び水噴霧スイッチ２４が接続されている。

本実施形態にあっては、トンネル内を所定長さ、例えば８００メートルを１区間として例えば２グループに分けており、各グループの火災検知器１６に対して個別に引き出された信号回線が接続され、それ以外の手動通報装置２０、消火栓スイッチ２２及び水噴霧スイッチ２４については、８００メートルの１区間を例えば２００メートルのブロック区間に分け、グロック区間単位に引き出された信号回線に接続されている。なお、以下の説明では、トンネル長を１６００メートルとして２区間に分けた場合を例にとって説明する。

ここで、Ｐ型の信号回線は信号線とコモン線で構成され、火災検知器１６、手動通報装置２０、消火栓スイッチ２２及び水噴霧スイッチ２４は、それぞれの作動に基づき回線電流を流すことで、火災検知信号、火災通報信号、ポンプ起動信号、水噴霧開始信号を防災受信盤１０に送るようにしている。

また、防災受信盤１０からトンネル内に設置している火災検知器１６、手動通報装置２０、消火栓スイッチ２２及び水噴霧スイッチ２４などの端末機器に対しては電源ラインが引き出され、例えばＤＣ４８Ｖが供給されている。

トンネルの非常用施設としては、これ以外に、消火ポンプ設備２５、換気設備２８、警報表示板設備３０、ラジオ再放送設備３２、ＴＶ監視設備３４及び照明設備３６、ＩＧ子局設備３８等が設けられており、ＩＧ子局設備３８がデータ伝送回線で接続される点を除き、それ以外の設備はＰ型の信号回線群１４により防災受信盤１０に個別に接続されている。

ここで、ＩＧ子局設備３８は、防災受信盤１０と遠方管理設備４２を、ネットワーク４０を経由して結ぶ通信設備である。換気設備２８は、トンネル内の天井側に設置しているジェットファンの運転による高い吹き出し風速によってトンネル内の空気にエネルギーを与えて、トンネル長手方向に換気の流れを起こす設備である。

また、警報表示板設備３０は、トンネル内の利用者に対して、トンネル内の火災発生や水噴霧開始等を電光表示板に表示して知らせる設備である。ラジオ再放送設備３２は、トンネル内で運転者等が道路管理者からの情報を受信できるようにするための設備である。ＴＶ監視設備３４は、火災の規模や位置を確認したり、水噴霧設備の作動、避難誘導を行う場合のトンネル内の状況を把握するための設備である。照明設備３６はトンネル内の照明機器を駆動して管理する設備である。

［防災受信機の基板構成］
図２は防災受信盤の基板構成を端末回線接続と共に示したブロック図である。図２に示すように、防災受信盤１０には、制御ラック４６と区画ラック５２が設けられている。制御ラック４６には制御ＣＰＵ基板４８と制御ＣＰＵ予備基板５０が設けられ、制御ＣＰＵ基板が二重化されている。

制御ＣＰＵ基板４８と制御ＣＰＵ予備基板５０は二重化された主制御部として機能し、火災検知器１６からの火災検知信号又は手動通報装置２０からの火災通報信号を受信した場合は所定の火災警報制御を行い、消火栓スイッチ２２からのポンプ起動信号を受信した場合は消火ポンプ設備２５の起動制御を行い、更に、水噴霧スイッチ２４からの水噴霧開始信号を受信した場合は警報表示板設備３０に水噴霧開始に伴うトンネル侵入禁止の警告表示等の制御を行わせる。

区画ラック５２には区画ＣＰＵ基板５４と区画ＣＰＵ予備基板５６が設けられ、区画ＣＰＵ基板も二重化されている。また、区画ラック５２には、上り線トンネル１ａの８００メートルの２区間の端末機器に対応して区画基板６０－１，６０－２が設けられ、また、下り線トンネル１ｂの８００メートルの２区間の端末機器に対応して２枚の区画基板６０－３，６０－４が設けられ、区画基板６０－１，６０－２には上り線トンネル１ａに設置された端末機器が信号回線群１１により接続され、区画基板６０－３，６０－４には下り線トンネル１ｂに設置された端末機器が信号回線群１２により接続されている。更に、区画ラック５２にはＰ型出力基板６２が設けられている。

区画ＣＰＵ基板５４と区画ＣＰＵ予備基板５６は二重化された区画制御部として機能し、トンネル内に設置した端末機器からの回線信号を受信した場合、回線信号の種別と受信した信号回線を特定する回線番号を制御ＣＰＵ基板４８と制御ＣＰＵ予備基板５０により二重化された主制御部に送って所定の制御を行わせる。

二重化された区画ＣＰＵ基板５４と区画ＣＰＵ予備基板５６は、二重化されたＲＳ－４８５などのシリアル伝送路５８，５９を介して二重化された制御ＣＰＵ基板４８と制御ＣＰＵ予備基板５０に接続されている。

また、二重化された区画ＣＰＵ基板５４と区画ＣＰＵ予備基板５６は信号回線を介して区画基板６０－１～６０－４及びＰ型出力基板６２に接続されている。Ｐ型出力基板６２は図１に示した外部の消火ポンプ設備２５、換気設備２８、警報表示板設備３０、ラジオ再放送設備３２、ＴＶ監視設備３４及び照明設備３６に接続される。

区画基板６０－１からは上り線トンネル１ａの０～８００メートル区間に設置されたグループＧ１の火災検知器１６、手動通報装置２０、消火栓スイッチ２２及び水噴霧スイッチ２４に対しＰ型の信号回線群８０－１，８２－１，８４－１，８６－１が引き出されており、火災検知器１６が回線単位に接続され、手動通報装置２０、消火栓スイッチ２２及び水噴霧スイッチ２４がブロック単位に接続されている。

区画基板６０－２からは上り線トンネル１ａの８００～１６００メートル区間に設置されたグループＧ２の火災検知器１６、手動通報装置２０、消火栓スイッチ２２及び水噴霧スイッチ２４に対しＰ型の信号回線群８０－２，８２－２，８４－２，８６－２が引き出されており、火災検知器１６が回線単位に接続され、手動通報装置２０、消火栓スイッチ２２及び水噴霧スイッチ２４がブロック単位に接続されている。

ここで、火災検知器１６は８００メートルの１区間で１６台、それ以外の端末機器は８００メートルを２００メートルの４ブロックにわけていることから、信号回線群８０－１，８０－２は各々１６回線、信号回線群８２－１～８６－２は各々４回線となり、信号回線群１１は５６回線を束ねている。

区画基板６０－３，６０－４からは下り線トンネル１ｂに対しＰ型の信号回線群８０－３，８２－３，８４－３，８６－３，８０－４，８２－４，８４－４，８６－４（合計５６回線）が引き出されており、火災検知器１６が回線単位に接続され、手動通報装置２０、消火栓スイッチ２２及び水噴霧スイッチ２４がブロック単位に接続されている。

なお、区画ラック５２には、火災検知器１６に対して渡り配線となる試験信号回線により試験信号を送る検知器試験基板が設けられるが、図示を省略している。

また、防災受信盤１０には操作表示ＣＰＵ基板６４が設けられ、タッチパネルや各種の操作スイッチを備えた操作部６６及びスピーカを備えた音響部６８が接続されると共に、表示制御基板７０を介して液晶ディスプレイや各種表示灯を備えた表示部７２が接続される。更に、防災受信盤１０にはシリアルＣＰＵ基板７４が設けられ、図１に示したＩＧ子局設備３８が接続される。

更に、防災受信盤１０には電源ラック７６と電源監視ラック７８が設けられている。電源ラック７６には後の説明で明らかにする電源部が設けられており、非常電源ＡＣ１００Ｖによる交流電力を入力して系統毎に異なる所定電圧の直流電力に変換し、各系統の電源ラインに出力している。

図２にあっては、電源ラック７６から上り線トンネル１ａ及び下り線トンネル１ｂに対しトンネル内監視系統として電源ライン１２２が引き出されてＰ型の信号回線群１１，１２に束ねられており、トンネル内に設置された火災検知器１６、手動通報装置２０、消火栓スイッチ２２及び水噴霧スイッチ２４に対しＤＣ４８Ｖの直流電力を供給している。電源ラック７６はトンネル内監視系統以外に、盤内処理系統、盤内表示系統、盤外移報系統に分けて、所定電圧の直流電力を供給している。

更に、電源ラック７６に設けられた電源部は二重化されており、電源部の故障時に、想像線で示すように安定化電源装置１１０－１，１１０－２を外付けするための外部コネクタ１１２－１，１１２－２と、安定化電源装置１１０－１，１１０－２に非常電源ＡＣ１００Ｖを供給するための外部ＡＣ電源コネクタ１１４が設けられている。

電源監視ラック７８には、電源切替回路、電圧監視回路、蓄電池回路等が設けられ、電源ラック７６に設けられた電源部の監視制御やトンネル内の消火栓装置に設けられた赤色表示灯や応答ランプの表示制御等を行うようにしている。

［防災受信盤電源部の実施形態］
図３は防災受信盤に設けられた二重化された電源部の実施形態を示した回路ブロック図である。

図３に示すように、電源ラック７６に設けられた本実施形態の電源部は、非常電源ＡＣ１００Ｖが交流電源として入力され、電源スイッチ１００を介して３系統に分けられたＡＣ／ＤＣ変換部１０２－１，１０２－２，１０２－３に供給されている。

ＡＣ／ＤＣ変換部１０２－１，１０２－２，１０２－３は、ＡＣ１００Ｖの交流電力を入力し所定電圧の直流電力に変換して出力するものであり、電源トランス、整流回路、平滑回路を備えた電源回路が使用され、例えばＤＣ２４Ｖの直流電力を出力する。また、ＡＣ／ＤＣ変換部１０２－１，１０２－２，１０２－３の電源容量は２次側に接続される電源系統に必要とされる最大電力に対応して設定されている。

ＡＣ／ＤＣ変換部１０２－１～１０２－３に続いては、５系統に分けられてＤＣ／ＤＣ変換部１０４－１～１０４－５が設けられる。ＡＣ／ＤＣ変換部１０２－１の出力はＤＣ／ＤＣ変換部１０４－１の入力に接続されるが、ＡＣ／ＤＣ変換部１０２－２の出力は２分岐されてＤＣ／ＤＣ変換部１０４－２，１０４－３の入力に接続され、同様に、ＡＣ／ＤＣ変換部１０２－３の出力も２分岐されてＤＣ／ＤＣ変換部１０４－４，１０４－５の入力に接続されている。

ＤＣ／ＤＣ変換部１０４－１はＤＣ６０Ｖの直流入力電力を盤内処理系統に必要なＤＣ５Ｖの直流電力に変換して電源ライン１２２－１に出力する。ＤＣ／ＤＣ変換部１０４－２はＤＣ６０Ｖの直流入力電力を盤内表示系統に必要なＤＣ１２Ｖの直流電力に変換して電源ライン１２２－２に出力する。

ＤＣ／ＤＣ変換部１０４－３はＤＣ６０Ｖの直流入力電力を盤外移報系統に必要なＤＣ２４Ｖの直流電力に変換して電源ライン１２２－３に出力する。更に、ＤＣ／ＤＣ変換部１０４－４，１０４－５はＤＣ６０Ｖの直流入力電力をトンネル内監視系統に必要なＤＣ４８Ｖの直流電力に変換して電源ライン１２２－４，１２２－５のそれぞれに出力する。

このようなＤＣ／ＤＣ変換部１０４－１～１０４－５としては、所定のＤＣ入力電圧を所定の電圧変換比率に従って所定のＤＣ出力電圧に変換する非安定型コンバータを用いたスイッチング電源装置等を使用することができる。

また、ＡＣ／ＤＣ変換部１０２－１～１０２－３及びＤＣ／ＤＣ変換部１０４－１～１０４－５の入力と出力は、電源ラインに対しコネクタ１２０により着脱自在に接続されており、故障した場合の予備品との交換作業が簡単且つ容易にできるようにしている。

（ＡＣ／ＤＣ変換部の二重化）
このような電源部の構成は図５に示した従来例と同じになるが、本実施形態にあっては、電源部を二重化するため、ＤＣ／ＤＣ変換部１０４－１～１０４－５に対するＡＣ／ＤＣ変換部１０２－１～１０２－３からの電源ラインに第１の切替スイッチとして機能する手動切替スイッチ１０６－１～１０６－５が設けられている。

手動切替スイッチ１０６－１～１０６－５は、切替端子ａ，ｂとコモン端子ｃを持ち、切替切片によりコモン端子ｃに対し切替端子ａ，ｂの接続を手動操作により切り替える。なお、切替端子ａ，ｂとコモン端子ｃは手動切替スイッチ１０６－１にのみ示しているが、残りの手動切替スイッチ１０６－２～１０６－５も同じになる。

手動切替スイッチ１０６－１の切替端子ａにはＡＣ／ＤＣ変換部１０２－１からの電源ラインが接続され、手動切替スイッチ１０６－２，１０６－３の切替端子ａにはＡＣ／ＤＣ変換部１０２－２からの分岐された電源ラインが接続され、手動切替スイッチ１０６－４，１０６－５の切替端子ａにはＡＣ／ＤＣ変換部１０２－３からの分岐された電源ラインが接続されている。

電源ラック７６には第１の外部接続端子として機能する外部コネクタ１１２－１が設けられ、外部コネクタ１１２－１には、ＡＣ／ＤＣ変換部１０２－１～１０２－３の何れかが故障した場合に電源を仮復旧させるために、第１の外部電源装置として機能する安定化電源装置１１０－１が出力プラグ１１６の差込みにより外付けして接続され、故障したＡＣ／ＤＣ変換部に替わって所定電圧の直流電力を供給する。

また、電源監視ラック７８の外部コネクタ１１２－１の近傍には、電源スイッチ１００を介して非常電源ＡＣ１００Ｖが供給される外部ＡＣ電源コネクタ１１４が設けられており、ここに安定化電源装置１１０－１の電源プラグ１１８を差し込んで接続することにより、安定化電源装置１１０－１を動作させること可能としている。

安定化電源装置１１０－１としては、設定操作により出力電圧を可変設定することのできる市販されている安定型コンバータを用いたスイッチング電源装置等を使用することができる。

ここで、ＡＣ／ＤＣ変換部１０２－２の出力は２系統に分岐されてＤＣ／ＤＣ変換部１０４－２，１０４－３に共通に入力されていることから、手動切替スイッチ１０６－２，１０６－３は連動型のスイッチとしている。この点はＡＣ／ＤＣ変換部１０２－３からの分岐ラインに設けられた手動切替スイッチ１０６－４，１０６－５も同様に連動型のスイッチとしている。

（ＡＣ／ＤＣ変換部の故障対応）
トンネル防災システムの運用中に、例えば、ＡＣ／ＤＣ変換部１０２－１が故障したとすると、ＡＣ／ＤＣ変換部１０２－１の出力が停止し、これによりＤＣ／ＤＣ変換部１０４－１の出力も停止し、盤内処理系統となる電源ライン１２２－１による電源供給が停止する。

このようなＡＣ／ＤＣ変換部１０２－１の故障は、図２に示した電源監視ラック７８の電源監視機能により検知され、表示部７２に電源故障が故障部分を特定して表示され、また、音響部６８から電源障害の警報音が出力される。この場合、盤内処理系統の電源停止であるから、制御ラック４６に対する電源供給も停止するが、電源監視ラック７８の蓄電池回路によるバックアップが行われるため、主制御部の機能が直ぐに失われることはない。

このようにＡＣ／ＤＣ変換部１０２－１の故障が報知された場合に、担当者は準備されている安定化電源装置１１０－１を持ち出して外部ＡＣ電源コネクタ１１４に電源プラグ１１８を差し込んで動作状態とし、続いて、定化電源装置１１０－１の出力電圧の設定が故障したＡＣ／ＤＣ変換部１０２－１と同じ出力電圧ＤＣ６０Ｖの出力設定となっていることを確認してから外部コネクタ１１２－１に出力プラグ１１６を差し込む。

これにより安定化電源装置１１０－１からの直流電力が手動切替スイッチ１０６－１～１０６－５の切替端子ｂに供給された状態となり、担当者は、故障したＡＣ／ＤＣ変換部１０２－１に対応した手動切替スイッチ１０６－１を切替端子ａから切替端子ｂに切り替える操作を行う。

この手動切替スイッチ１０６－１の切替走査により、安定化電源装置１１０－１からの直流電力がＤＣ／ＤＣ変換部１０４－１に供給され、ＤＣ／ＤＣ変換部１０４－１は電源ライン１２２－１にＤＣ５Ｖの直流電力を供給し、これにより盤内処理系統の仮復旧が行われ、防災受信盤１０の制御機能が回復する。

このように外部付けした安定化電源装置１１０－１のバックアップによる仮復旧ができたならば、故障したＡＣ／ＤＣ変換部１０２－１のコネクタ１２０を抜いて電源ラック７６から取外し、もし、故障したＡＣ／ＤＣ変換部１０２－１と同じ予備品が準備されていれば、予備品にコネクタ１２０を接続して電源ラック７６に配置する。

一方、故障したＡＣ／ＤＣ変換部１０２－１の予備品が準備されていなかったり、予備品に交換しても、交換した予備品が正常に動作しなかったような場合には、ＡＣ／ＤＣ変換部１０２－１の予備品を製造元に発注して納品を待つこととなり、この場合には、ある程度の期間が必要になる。

しかしながら、予備品の納品に時間がかかっても、外部付けした安定化電源装置１１０－１による電源供給に問題が起きることはなく、予備品の準備に十分な余裕期間を確保することが可能となる。このため予備品を必ずしも保管しておく必要はなく、故障したときに予備品を発注するといった対応が可能となる。

また、ＡＣ／ＤＣ変換部１０２－１が故障した場合の対応は、ＡＣ／ＤＣ変換部１０２－２，１０２－３が故障した場合も同様となるが、安定化電源装置１１０－１を外付けした状態で連動型の手動切替スイッチ１０６－２，１０６－３又は手動切替スイッチ１０６－４，１０６－５を端子ｂ側に切替え操作する点が相違する。

（ＤＣ／ＤＣ変換部の二重化）
図３に示すように、本実施形態にあっては、ＡＣ／ＤＣ変換部１０２－１～１０２－３の二重化に加え、ＤＣ／ＤＣ変換部１０４－１～１０４－５を二重化するため、ＤＣ／ＤＣ変換部１０４－１～１０４－５の出力から引き出された電源ラインの各々に第２の切替スイッチとして機能する手動切替スイッチ１０８－１～１０８－５が設けられている。

手動切替スイッチ１０８－１～１０８－５は、手動切替スイッチ１０６－１～１０６－５と同じスイッチであり、切替端子ａにはＤＣ／ＤＣ変換部１０４－１～１０４－５からの電源ラインが接続され、切替端子ｂは共通に接続されて第２の外部接続端子として機能する外部コネクタ１１２－２に接続されている。

外部コネクタ１１２－２には、ＤＣ／ＤＣ変換部１０４－１～１０４－５の何れかが故障した場合に、電源を仮復旧させるために、第２の外部電源装置として機能する安定化電源装置１１０－２が出力プラグ１１６の差込みにより接続され、故障したＤＣ／ＤＣ変換部に替わって故障系統に必要な所定の直流電圧となる直流電力を供給する。

また、電源監視ラック７８の外部コネクタ１１２－２の近傍には、電源スイッチ１００を介して非常電源ＡＣ１００Ｖが供給される外部ＡＣ電源コネクタ１１４が設けられており、ここに安定化電源装置１１０－２の電源プラグ１１８を差し込んで接続することにより、安定化電源装置１１０－２を動作させること可能としている。

ＤＣ／ＤＣ変換部１０４－１～１０４－５の二重化に使用する安定化電源装置１１０－２としては、ＤＣ／ＤＣ変換部１０４－１～１０４－５からの電源ライン１２２－１～１２２－５により供給するＤＣ５Ｖ，ＤＣ１２Ｖ，ＤＣ２４Ｖ及びＤＣ４８Ｖの出力電圧を可変設定可能する必要があり、設定操作により出力電圧を可変設定することのできる市販されている安定型コンバータを用いたスイッチング電源装置等を使用することができる。

（ＤＣ／ＤＣ変換部の故障対応）
トンネル防災システムに運用中に、例えば、ＤＣ／ＤＣ変換部１０４－１が故障したとすると、ＤＣ／ＤＣ変換部１０４－１の出力が停止し、これにより盤内処理系統となる電源ライン１２２－１による電源供給が停止し、ＤＣ／ＤＣ変換部１０４－１の故障が報知される。

この場合、担当者は予め準備されている安定化電源装置１１０－２を持ち出して外部ＡＣ電源コネクタ１１４に電源プラグ１１８を差し込んで動作状態とし、続いて、定化電源装置１１０－２が故障したＤＣ／ＤＣ変換部１０４－１と同じ出力電圧ＤＣ５Ｖの出力設定となっていることを確認してから外部コネクタ１１２－２に出力プラグ１１６を差し込む。

これにより安定化電源装置１１０－２からの直流電力が手動切替スイッチ１０８－１～１０８－５の切替端子ｂに供給された状態となり、担当者は、故障したＤＣ／ＤＣ変換部１０４－１に対応した手動切替スイッチ１０８－１を切替端子ａから切替端子ｂに切り替える操作を行う。

この手動切替スイッチ１０８－１の切替操作により、安定化電源装置１１０－２からの直流電力が電源ライン１２２－１に供給され、これにより盤内処理系統の電源の仮復旧が行われ、防災受信盤１０の制御機能が回復する。

このように外部付けした安定化電源装置１１０－２のバックアップによる仮復旧ができたならば、故障したＤＣ／ＤＣ変換部１０４－１のコネクタ１２０を抜いて電源ラック７６から取外し、故障したＤＣ／ＤＣ変換部１０４－１と同じ予備品にコネクタ１２０を接続して電源ラック７６に配置する。

ＤＣ／ＤＣ変換部１０４－２～１０２－５の何れかが故障した場合にも、外付けした安定化電源装置１１０－２の出力電圧を各故障系統に対応するように設定する点を除き、ＤＣ／ＤＣ変換部１０４－１が故障した場合と同様の対応となる。

［防災受信盤電源部の他の実施形態］
図４は防災受信盤に設けられた二重化された電源部の他の実施形態を示した回路ブロック図であり、電源部の故障を検出して自動的にバックアップ状態に切り替えるようにしたことを特徴とする。

図４に示すように、本実施形態にあっては、ＡＣ／ＤＣ変換部１０２－１～１０２－３の故障を監視するために切替制御部１３０（第１の切替制御部）が設けられ、また、ＤＣ／ＤＣ変換部１０４－１～１０４－５の故障を監視するため切替制御部１４０（第２の切替制御部）が設けられる。

また、図３に示した手動切替スイッチ１０６－１～１０６－５は、外部からの切替制御信号により端子ａ，ｂが切り替えられるスイッチ回路１３２－１～１３２－３としており、この内、ＡＣ／ＤＣ変換部１０２－２の出力ラインは分岐されてＤＣ／ＤＣ変換部１０４－２，１０４－３に入力されていることから、スイッチ回路部１３２－２は２回路とし、同様に、ＡＣ／ＤＣ変換部１０２－３の分岐された出力ラインに設けられたスイッチ回路部１３２－３も２回路としている。

更に、図３に示した手動切替スイッチ１０８－１～１０８－５は、外部からの切替制御信号により端子ａ，ｂが切り替えられるスイッチ回路１４２－１～１４２－５としている。

切替制御部１３０には、ＡＣ／ＤＣ変換部１０２－１～１０２－３の出力電圧及び外部コネクタ１１２－１に外付けされる安定化電源装置１１０－１の出力電圧が入力されており、ＡＣ／ＤＣ変換部１０２－１～１０２－３の何れかの出力電圧の停止が検出され、且つ、安定化電源装置１１０－１の出力電圧が検出された場合に、出力電圧が停止したＡＣ／ＤＣ変換部からの電源ラインに設けているスイッチ回路部に切替制御信号を出力して、切替端子ａから切替端子ｂに切り替えて仮復旧させる制御を行う。

切替制御部１４０には、ＤＣ／ＤＣ変換部１０４－１～１０４－５の出力電圧及び外部コネクタ１１２－２に外付けされる安定化電源装置１１０－２の出力電圧が入力されており、ＤＣ／ＤＣ変換部１０４－１～１０４－５の何れかの出力電圧の停止が検出され、且つ、安定化電源装置１１０－２の出力電圧が検出された場合に、出力電圧が停止したＤＣ／ＤＣ変換部からの電源ラインに設けているスイッチ回路部に切替制御信号を出力して、切替端子ａから切替端子ｂに切り替えて仮復旧させる制御を行う。

このように切替制御部１３０，１４０の電圧監視により故障を検出して自動的に仮復旧させるための制御行うためには、外部コネクタ１１２－１，１１２－２に対し安定化電源装置１１０－１，１１０－２を常時外付けしておくことが望ましい。

また、ＡＣ／ＤＣ変換部１０２－１～１０２－３の何れかの故障が報知された場合、外部コネクタ１１２－１に安定化電源装置１１０－１を外付けして直流電力を供給すると、切替制御部１３０が安定化電源装置１１０－１の出力電圧を検出して故障箇所に対応したスイッチ回路部を切り替えて自動的に仮復旧させることができる。

同様に、ＤＣ／ＤＣ変換部１０４－１～１０４－５の何れかの故障が報知された場合にも、外部コネクタ１１２－２に安定化電源装置１１０－２を外付けして直流電力を供給すると、切替制御部１４０が安定化電源装置１１０－２の出力電圧を検出して故障箇所に対応したスイッチ回路部を切り替えて自動的に仮復旧させることができる。

［本発明の変形例］
（Ｒ型伝送方式）
上記の実施形態は、Ｐ型直送方式のトンネル防災システムにおける防災受信盤の電源部を例にとっているが、伝送回線にアドレスを設定した火災検出器等の端末機器を接続し、伝送制御により端末機器単位に検知と制御を行う個別管理を可能とするＲ型伝送方式のトンネル防災システムにおける防災受信盤の電源部について、前述した実施形態と同じ電源部の二重化を行うようにしても良い。

（外部電源装置の外付け動作）
上記の実施形態にあっては、電源ラックに設けた外部ＡＣ電源コネクタに外部電源装置の電源プラグを接続して仮復旧のための直流電力の供給を行っているが、外部ＡＣ電源コネクタとして、電源スイッチ付きのコネクタを使用し、外部ＡＣ電源コネクタに設けられた電源スイッチの操作で外付けした外部電源装置の起動と停止を行うようにしても良い。これにより電源部が故障した場合には、外部電源装置の外付けが完了した後に、外部電源装置を起動して仮復旧させる操作をすれば良く、外付けした外部電源装置の起動と停止を必要に応じて簡単に行うことができる。

（端末機器）
上記の実施形態は、区画基板に信号回線により接続される端末機器として、火災検知器、手動通報装置、消火栓スイッチ、水噴霧スイッチを例にとっているが、これに限定されず、火災に関連して操作する適宜の端末機器の操作、例えば非常電話の通報操作、消火器の取出等を端末機器として区画基板に接続する場合にも適用できる。

（自火報受信機）
上記の実施形態は、トンネル防災システムの防災受信盤を例にとるものであったが、これに限定されず、例えば自火報受信機等のように、監視機能が失われることを確実に防止する必要があり、系統毎に電源を供給する必要のある他のシステムについても、本発明による電源部の構成を適用することができる。

（その他）
また、本発明は、その目的と利点を損なわない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。

１ａ：上り線トンネル
１ｂ：下り線トンネル
１０：防災受信盤
１１，１２，１４：信号回線群
１６：火災検知器
１８：消火栓装置
２０：手動通報装置
２２：消火栓スイッチ
２３：自動弁装置
２４：水噴霧スイッチ
２５：消火ポンプ設備
２８：換気設備
３０：警報表示板設備
３２：ラジオ再放送設備
３４：ＴＶ監視設備
３６：照明設備
３８：ＩＧ子局設備
４０：ネットワーク
４２：遠方管理設備
４６：制御ラック
４８：制御ＣＰＵ基板
５０：制御ＣＰＵ予備基板
５２：区画ラック
５４：区画ＣＰＵ基板
５６：区画ＣＰＵ予備基板
６０－１～６０－４：区画基板
６２：Ｐ型出力基板
６４：操作表示ＣＰＵ基板
６６：操作部
６８：音響部
７０：表示制御基板
７２：表示部
７４：シリアルＣＰＵ基板
７６：電源ラック
７８：電源監視ラック
８０－１～８６－４：信号回線群
１００：電源スイッチ
１０２－１～１０２－３：ＡＣ／ＤＣ変換部
１０４－１～１０４－５：ＤＣ／ＤＣ変換部
１０６－１～１０６－５，１０８－１～１０８－５：手動切替スイッチ
１１０－１，１１０－２：安定化電源装置
１１２－１，１１２－２：外部コネクタ
１１４：外部ＡＣ電源コネクタ
１１６：出力プラグ
１１８：電源プラグ
１２０：コネクタ
１２２－１～１２２－５：電源ライン
１３０，１４０：切替制御部
１３２－１～１３２－３，１４２－１～１４２－５：スイッチ回路部

Claims

防災受信盤に端末機器を接続して異常を監視する防災システムであって、
前記防災受信盤はバックアップ用の電源を備えず、
前記防災受信盤の電源部には、
入力電圧を所定電圧に変換して出力する電圧変換部と、
前記防災受信盤の外部に設けられ、外部からのＡＣ電源の供給を受けて動作して前記電圧変換部の出力電圧と同じ電圧を出力する外部電源装置を電気的に接続可能な外部接続部と、
前記電圧変換部が故障した場合に、前記電圧変換部からの電源供給経路を前記外部接続部を介した前記外部電源装置からの電源供給経路に切替え可能な切替部と、
が設けられ、
前記防災受信盤は、前記外部電源装置に対する前記外部からのＡＣ電源の供給と供給停止とを切り替えることによって、前記外部電源装置の起動と停止とを制御可能であることを特徴とする防災システム。
請求項１記載の防災システムであって、
前記防災受信盤の電源部は、複数の電源系統を備え、
前記電圧変換部及び前記切替部は、前記複数の電源系統毎に設けられ、
前記外部接続部は、前記複数の電源系統に対して共通に設けられ、前記電源系統の各々に設けられた電圧変換部の出力電圧の各々の電圧に調整可能な外部電源装置に接続可能であることを特徴とする防災システム。
請求項１又は２記載の防災システムであって、更に、
前記電圧変換部からの出力停止と前記外部電源装置からの出力とを検出した場合に、前記切替部により前記電圧変換部からの電源供給経路を前記外部接続端子を介した前記外部電源装置からの電源供給経路に切替えさせる切替制御部が設けられたことを特徴とする防災システム。
請求項１乃至３何れかに記載の防災システムであって、
前記電圧変換部は、前記防災受信盤の電源部に対して着脱自在に設けられたことを特徴とする防災システム。
請求項１乃至４何れかに記載の防災システムであって、
前記電圧変換部は、
前記入力電圧を第１の出力電圧に変換して出力する第１の電圧変換部と、
前記第１の電圧変換部の出力が入力され、前記第１の出力電圧を前記所定電圧に変換して出力する第２の電圧変換部と、
で構成され、
前記外部接続部は、
前記第１電圧変換部の出力電圧と同じ電圧を出力し、前記外部電源装置を構成する第１の外部電源装置に接続可能な第１の外部接続部と、
前記第２電圧変換部の出力電圧と同じ電圧を出力し、前記外部電源装置を構成する第２の外部電源装置に接続可能な第２の外部接続部と、
で構成され、
前記切替部は、
前記第１の電圧変換部が故障した場合に、前記第１の電圧変換部からの電源供給経路を前記第１の外部接続部を介した前記第１の外部電源装置からの電源供給経路に切替え可能な第１の切替部と、
前記第２の電圧変換部が故障した場合に、前記第２の電圧変換部からの電源供給経路を前記第２の外部接続部を介した前記第２の外部電源装置からの電源供給経路に切替え可能な第２の切替部と、
で構成されたことを特徴とする防災システム。
端末機器を接続して異常を監視する防災受信盤であって、
前記防災受信盤はバックアップ用の電源を備えず、
電源部には、
入力電圧を所定電圧に変換して出力する電圧変換部と、
前記防災受信盤の外部に設けられ、外部からのＡＣ電源の供給を受けて動作して前記電圧変換部の出力電圧と同じ電圧を出力する外部電源装置を電気的に接続可能な外部接続部と、
前記電圧変換部が故障した場合に、前記電圧変換部からの電源供給経路を前記外部接続部を介した前記外部電源装置からの電源供給経路に切替え可能な切替部と、
が設けられ、
前記防災受信盤は、前記外部電源装置に対する前記外部からのＡＣ電源の供給と供給停止とを切り替えることによって、前記外部電源装置の起動と停止とを制御可能であることを特徴とする防災受信盤。