JPH0218758B2

JPH0218758B2 -

Info

Publication number: JPH0218758B2
Application number: JP58156050A
Authority: JP
Inventors: Akira Kitajima; Yasaburo Adachi; Yukio Yamauchi; Shigeru Ootani; Tokuo Muroi; Hiromitsu Ishii; Takashi Ono
Original assignee: HOOCHIKI KK
Current assignee: HOOCHIKI KK
Priority date: 1983-08-26
Filing date: 1983-08-26
Publication date: 1990-04-26
Also published as: JPS6048596A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、煙、温度等の火災により生ずる異な
つた物理的現象の変化をアナログ的に検出し、こ
の検出データに基づく予測演算により火災の危険
度を求め、異なつた検出データに基づく予測演算
結果の総合判断により火災を判別するようにした
火災報知装置に関する。

従来の火災報知装置では、一般に火災により生
ずる煙、熱等の単一の物理的現象の変化を火災感
知器で検出し、検出値が設定した閾値レベル以上
となつたときに火災信号を受信機に送出して火災
警報を行なうようにしている。

しかしながら、火災の判断を単に閾値レベルを
越えるか越えないかにより判断していたのでは、
火災以外の原因により閾値レベルを越える検出値
が得られたときにも火災と判断してしまい、これ
を見分ける手段がなかつた。

このような従来の火災報知装置における本質的
な問題点を解決するため本願発明者等は、常時得
られる煙、温度等のアナログ検出データをサンプ
リングし、複数のサンプリングデータから差分値
算出法または関数近似法にによる予測計算をもつ
て現時点での危険度を算出し、火災を予測判断す
る装置を提案している（特願昭58−29976号、同
58−119855号等）。この予測演算による火災判別
によれば、火災判断を従来装置に比べより早い段
階で且つ正確に行なうことを可能にしている。

ところが、上記の装置では火災による単一の物
理的現象の変化を捕えて火災を予測判断していた
ため、燻焼火災、着火火災、爆発火災等の火災の
種類を考慮すると、火災の種類によつて煙、熱等
の変化状態が異なり、全ての火災に対して適確な
火災の予測判断をすることが困難であり、検出デ
ータの種類に応じて火災判断にバラツキを起すと
いう問題が残されていた。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされた
もので、火災により生ずる物理的現象の変化の内
の少なくとも２種類以上の物理的現象の変化の
各々について火災を予測判断し、この判断結果の
総合判断により火災を判別し、火災の予測判断に
おける信頼性を更に向上させるようにした火災報
知装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するため本発明は、火災により
生ずる物理的現象の変化のうち少なくとも２以上
の異なつた物理的現象の変化を複数の検出部でア
ナログ的に検出し、この検出データから火災と判
断する閾値に達するまでの時間または所定時間経
過したときのアナログ値を予測演算し、演算した
時間が設定時間以内であるとき又はアナログ値が
設定値以上であるときに危険と判断して危険信号
を送出し、種類の異なる物理的現象の変化毎に得
られる危険信号の論理判断により総合的に火災を
判別するようにしたものである。

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例を示した回路ブロツ
ク図である。

まず、構成を説明すると、１は火災による温度
をアナログ的に検出する温度センサ、２は火災に
より発生するCOガスのガス濃度を検出するガス
センサ、３は火災による煙濃度を検出する煙セン
サであり、温度センサ１からは温度検出信号Ｔ
が、ガスセンサ２からはガス濃度信号Ｇが、更に
煙センサからは煙濃度信号Ｓのそれぞれアナログ
検出信号として出力される。

４は差分値演算判別部であり、温度センサ１、
ガスセンサ２、煙センサ３の各々で検出したアナ
ログ検出信号のそれぞれを一定周期毎にサンプリ
ングし、例えばｍ個のサンプリングデータが得ら
れる毎に差分値の演算を実行して火災と判断する
閾値に達するまでの時間を算出し、算出した時間
から危険、不確実、安全を判断する。

即ち、差分値演算判別部４における検出データ
に基づいた予測演算による火災の判断は、例えば
温度センサ１で検出した温度データＴを例にとる
と、第２図のフローチヤートに示す演算ルーチン
に従つて行なわれる。

まず、ブロツクａでｍ個の温度データのサンプ
リングが行なわれる毎に、 Ta＝１／ｍ_n 〓ⁿ⁼¹ として、平均値Taを演算する。続いて、ブロツ
クｂに進んで前周期で求めている平均値Ta−１
から差分値（Ta−Ta−１）を計算する。続いて
ブロツクｃにおいて差分値（Ta−Ta−１）をサ
ンプリング時間to（−定値）で割ることにより、
温度変化の傾きαを演算する。次に、ブロツクｄ
で予め定められた火災と判断される危険温度の閾
値T_Dへの到達時間ｔを T_D＝αt＋Ta …(1) ｔ＝（T_D−Ta）／α …(2) として計算する。

次に、判別ブロツクｅにおいて、現時点から危
険温度閾値T_Dに達する危険時間ｔ１とブロツク
ｄで計算した到達時間ｔとを比較し、到達時間ｔ
が危険時間ｔ１以下であれば火災と判断してブロ
ツクｆで危険信号を出力する。

一方、判別ブロツクｅで到達時間ｔが危険時間
ｔ１より大きいときには、次の判別ブロツクｇに
おいて危険温度T_Dへの到達時間ｔが火災とはい
えない安全な時間であるか火災の蓋然性が高い不
確実な時間であるかを判別するための閾値時間ｔ
２とは比較判別し、到達時間ｔが閾値時間ｔ２以
下であればブロツクｈに進んで不確実信号を出力
し、ブロツクｉで不確実信号が出力された場合に
は、後の説明で明らかにする関数近似演算ルーチ
ンへ移行する。また、判別ブロツクｇで到達時間
ｔが閾値時間ｔ２を上回つているときには、火災
以外の原因による温度上昇であることからブロツ
クｉにおいて安全と判断される。

このような一連の差分値に基づく火災判断が終
了すると、ブロツクｊにおいて今回の平均値Ta
を前回の平均値T_a-1に置き換え、再びブロツク
ａの処理に戻る。

この第２図のフローチヤートに示す差分値に基
づく火災判断の演算処理は、第３図のタイムチヤ
ートに示すように、演算時刻を“０”とすると、
前回の演算時刻“−１”における温度サンプリン
グデータの平均値T_a-1と現在の温度サンプリン
グデータの平均値Taとの間の傾きを求め、縦軸
に物理量として示す危険信号閾値T_Dに達するま
での到達時間ｔを予測演算しているものであり、
時刻“０”を起点として時間軸に対しては、危険
と不確実を判断するための閾値時間ｔ１と、不確
実と安全とを判断するための閾値時間ｔ２が設定
されている。従つて、例えば時刻“０”で温度デ
ータの平均値がTa１であつたとすると、危険温
度閾値T_Dまでの到達時間は時間閾値ｔ１以下と
なり、この場合には、危険と判断されて危険信号
が出力される。また、時刻“０”における温度デ
ータの平均値がTa２であつた場合には、危険温
度閾値T_Dへの到達時間は時間閾値ｔ１とｔ２の
間にあり、従つて不確実信号が出力される。更
に、時刻“０”における温度データの平均値が
Ta３であつたとすると、危険温度閾値T_Dへの到
達時間は閾値時間ｔ２を上回り、この場合には安
全と判断される。

このような差分値演算判別部４による演算処理
は温度センサ１の検出データのみならず、ガスセ
ンサ２および煙センサ３の各検出データについて
も同様にして個別に行なわれ、安全、不確実、危
険のいずれかが判断され、危険信号もしくは不確
実信号の出力が行なわれる。

再び、第１図を参照するに差分値演算判別部４
に続いては関数近似演算判別部５が設けられ、関
数近似演算判別部５は第２図のタイムチヤートに
示したように差分値演算判別部４より不確実信号
が出力された場合にのみ各センサの検出データに
基づいて関数近似法による火災かどうかの演算判
別処理が実行される。

次に、この関数近似演算判別部５における関数
近似法による火災判断を温度センサ１の温度デー
タを例にとつて詳細に説明する。

今、関数近似に用いる近似式Ｆ（ｔ）をＦ（ｔ）＝at²＋bt＋ｃ …(3) とすると、ｍ個の検出データに基づいて前記第(3)
式の計数ａ、ｂ、ｃを求めることにより温度変化
を予測することができる。

ここで、ｍ個の検出データＴ１，Ｔ２，…Tm
から得られるデータ関数をｆ（ｔ）すると、前記
第(3)式の近似式Ｆ（ｔ）を得るには、 ∫｛Ｆ（ｔ）−ｆ（ｔ）｝²dt …(4) を最少とするようなＦ（ｔ）の係数ａ、ｂ、ｃを
求めればよい。しかし、実際のデータ関数ｆ（ｔ）
は連続した関数でなくｍ個の離散的な値として得
られることから、ａ、ｂ、ｃの関数Ｑ（ａ、ｂ、
ｃ）を次式のように表わすと、Ｑ（ａ、ｂ、ｃ）＝_n 〓^k=0 ｛Ｆ（t_k）−ｆ（t_k）｝² …(5) となり、このＱ（ａ、ｂ、ｃ）が最小となる係数
ａ、ｂ、ｃを求めればよい。従つて、この第(6)式を書き直すと、となり、更に近似式はＦ（ｔ）＝at²＋bt＋ｃ …(3) であることから第(3)式と第(7)式から次の連立方程
式が得られる。

従つて、この第(8)式の連立方程式をGauss−
Jordan法で解くことにより、実際のデータ関数
ｆ（ｔ）の近似式である２次関数Ｆ（ｔ）の係数
ａ、ｂ、ｃを求めることができる。このようにし
て得られた近似式Ｆ（ｔ）の係数ａ、ｂ、ｃとし
ては例えば、ａ＝0.00238 ｂ＝−0.300 ｃ＝44.7 の値が得られる。

このようなｍ個の検出データに基づいた検出デ
ータ、即ち温度変化を近似する近似式の決定に基
づく関数近似の演算ルーチンは第４図のフローチ
ヤートで更に明らかにされる。

即ち、第４図のブロツクａで、まずｍ個の温度
データＴ１，Ｔ２，…Tmをサンプリングし、次
のブロツクｂで近似式Ｆ（ｔ）の係数ａ、ｂ、ｃ
を前記第(8)式の連立方程式から算出して近似式Ｆ
（ｔ）を特定する。

続いて、ブロツクｃにおいてブロツクｂで得ら
れた近似式Ｆ（ｔ）から予め定めた閾値時間ｔ３
後の物理量、即ち温度Ｔを演算する。当然のこと
ながら、この温度Ｔの演算は係数ａ、ｂ、ｃの定
まつた近似式Ｆ（ｔ）に閾値時間ｔ３を代入する
ことにより算出され、算出されたＦ（ｔ）の値や
現時点から閾値時間ｔ３経過後の到達温度Ｔを表
わす。

続いて、判別ブロツクｄにおいて演算した到達
温度Ｔと予め定められた危険温度閾値T_Dを比較
し、演算温度Ｔが危険温度閾値T_D以上のときに
はブロツクｅに進んで危険信号を送出し、一方、
演算温度Ｔが危険温度閾値T_Dを下回つていると
きにはブロツクｆに進んで不確実信号を送出す
る。

この第４図のフローチヤートで示す関数近似演
算ルーチンによる火災判別は第５図のタイムチヤ
ートにより更に明らかにされる。

即ち、現在時刻“０”で求めた近似式Ｆ（ｔ）
に閾値時間ｔ３を代入し、ｔ３時間後の到達温度
Ｔを予測演算した場合、例えば第５図の曲線Ａを
与える近似式Ｆ（ｔ）の場合には、ｔ３時間後の
到達温度Ｔは危険温度閾値T_Dを上回つており危
険と判断される。

一方、曲線Ｂで示す近似式Ｆ（ｔ）が得られた
ときには、閾値時間ｔ３における到達温度Ｔは危
険温度閾値T_Dを下回つており、この場合には不
確実と判断される。

尚、上記の関数近似法は温度データを例にとる
ものあつたが、ガスセンサ２および煙センサ３に
よる検出データについても同様にして関数近似法
に基づく演算処理が行なわれる。

再び、第１図を参照するに差分値演算判別部４
および関数近似演算判別部５による危険信号は論
理判別部６に入力される。この論理判別部６は少
なくとも２つのセンサに基づく異なつた検出デー
タにより危険信号の送出が行なわれたときに火災
信号を出力する論理判断を行なう。

即ち、差分値演算判別部４より出力される温度
データに基づく危険信号をｄ１、ガス濃度に基づ
く危険信号をｄ２、煙濃度に基づく危険信号をｄ
３とし、また関数近似演算判別部５より出力され
る温度に基づく危険信号をｄ１０、ガス濃度に基
づく危険信号をｄ２０、更に煙濃度に基づく危険
信号をｄ３０とすると、オアゲート７，８，９で
同じ検出データに基づく危険信号ｄ１とｄ１０，
ｄ２とｄ２０，ｄ３とｄ３０との論理和を取り出
し、この結果、オアゲート７よりは温度危険信号
Et、オアゲート８よりはガス危険信号Eg、更に
オアゲート９よりは煙危険信号Esが出力される。
オアゲート７〜９の出力はアンドゲート１０，１
１，１２に入力され、アンドゲート１０は温度危
険信号Etとガス危険信号Egが得られたときにＨ
レベル出力、即ちHtg信号を出力し、また、オア
ゲート１１はガス危険信号Egと煙危険信号Esが
得られたときにＨレベル出力、即ちEgs信号を出
力し、更にアンドゲート１２は煙危険信号Esと
温度危険信号Etが得られたときにＨレベル出力、
即ちEts信号を出力する。

このアンドゲート１０〜１２の出力はオアゲー
ト１３で取りまとめられ、オアゲート１３のＨレ
ベル出力としてオアゲート１４を介して火災信号
を出力している。

尚、差分値演算判別部４および関数近似演算判
別部５よりの不確実信号はそれぞれオアゲート１
５，１６で取りまとめられ、遅延回路１７，１
８，２４およびオアゲート１９，２０，２３、更
にアンドゲート２１，２２を備えた論理判別部２
５の論理出力を作り出すようにしている。この論
理判別部２５の機能は、後の説明で明らかにする
ように、危険信号の出力に基づいて火災信号が送
出された後に一時的に安全と判断されることで火
災信号の出力が中断されてしまうことを防止する
ために設けている。

次に、第１図の実施例の動作を説明する。

まず、温度センサ１、ガスセンサ２および煙セ
ンサ３のそれぞれは、温度、COガス濃度および
煙濃度に応じたアナログ検出信号を出力してお
り、この各検出信号は一定周期毎にサンプリング
されて差分値演算判別部４に入力される。このサ
ンプリング周期に同期してｍ個のサンプリングデ
ータが得られたときから火災判断の演算処理が実
行され、第２図に示した差分値演算ルーチンによ
り、例えば温度危険信号ｄ１と煙危険信号ｄ３が
送出された場合には、論理判別部６におけるオア
ゲート７，９のＨレベル出力によりアンドゲート
１２がEts信号としてＨレベル出力を生じ、オア
ゲート１３，１４を介して火災信号が送出され
る。

一方、差分値演算判別部４で不確実信号が送出
された場合には、第４図のフローチヤートで示す
関数近似演算判別部５による演算処理が実行さ
れ、関数近似演算判別部５より少なくとも２種類
の危険信号が出力されたときに論理判別部６より
火災信号が送出される。

もちろん、論理判別部６は差分値演算判別部４
と関数近似演算判別部５よりの種類の異なる２以
上の危険信号の組み合せについても、同様にして
火災信号を出力する。

一方、不確実信号を入力した論理判別部２５の
機能は、例えば第６図のグラフに示すように、燻
焼火災の段階では破線で示す温度は略常温付近に
ある。一方、煙あるいはCOガス濃度は実線で示
すように燻焼火災の進行に応じて増加するが、燻
焼火災から発火に移行した場合には、温度につい
ては略直線的な上昇変化を生ずるが、煙あるいは
COガス濃度については発火により一時的に濃度
の低下する現象を生ずる。

従つて、第６図に示すような火災現象が生じた
場合には、発火直後の検出データに基づく差分値
あるいは関数近似法に基づく予測判断では、これ
までの危険信号の送出から不確実もしくは安全の
判断が一時的に行なわれ、温度データに基づく火
災信号の送出が行なわれるまでの間に火災信号の
出力が断たれてしまう恐れがある。

ここで、論理判別部２５にあつては、論理判別
部６より火災信号が得られた後に不確実信号の入
力を受けたときには、その後２回連続して不確実
信号が出力されなかつたとき、即ち２回連続して
安全と判断されたときにのみ火災信号の出力を遮
断し、第６図に示すような発火による一時的な煙
あるいはガス濃度の低下で火災信号の出力が断た
れることを防止している。

即ち、論理判別部６のＨレベル出力でオアゲー
ト１４よりＨレベルとなる火災信号が出力される
と、この火災信号は遅延回路２４に入力され、遅
延回路２４は１サンプリング周期分遅れてＨレベ
ル出力をアンドゲート２１，２２に出力する。従
つて、次の周期でオアゲート１５または１６より
不確実信号が出力されると、遅延回路２４の遅延
出力によりアンドゲート２１，２２が許容状態に
あることから、不確実信号はオアゲート１９また
は２０よりアンドゲート２１または２２を介して
出力され、オアゲート２３，１４より不確実信号
の送出時においても火災信号を出力するようにな
る。

このように、不確実信号に基づいて火災信号の
送出が行なわれた後、次の周期で安全と判断され
て不確実信号の送出がなかつたとすると、遅延回
路１７，１８は前回の不確実信号を１周期分遅延
して出力することから、オアゲート１９または３
０より遅延された不確実信号が出力され、このと
き遅延回路２４は前回の不確実信号に基づく火災
信号の遅延出力を生じていることからアンドゲー
ト２１，２２が許容状態にあり、１回目の安全判
断、即ち不確実信号の送出が行なわれなくとも火
災信号の出力か継続される。

次に、再び安全と判断されて２回目の不確実信
号が送出されなかつたとすると、１回目の安全判
断による火災信号により遅延回路２４は遅延出力
を生じてアンドゲート２１，２２を許容状態とし
ているが、オアゲート１９，２よりの不確実信号
および遅延された不確実信号のいずれの出力も得
られないことから火災信号の出力がなくなる。

要約するならば、論理判別部２５は火災信号が
出力された後に不確実信号が出力され、その後、
安全と２回判断されない限り不確実信号に基づい
た火災信号の出力を継続するようになり、第６図
に示す発火による一時的な煙あるいはCOガス濃
度の低下で安全と判断されても、火災信号の送出
が遮断される誤動作を防止することができる。

第７図は第１図の実施例における論理判別部６
の他の実施例を示した回路ブロツク図であり、こ
の実施例は温度危険信号を優先させる論理判別と
したことを特徴とする。

即ち、第１図の実施例では種類の異なる危険信
号が少なくとも２つ得られたときに火災信号を出
力する論理判別を行なつているが、第７図の実施
例にあつては、オアゲート７よりの温度危険信号
Etを直接オアゲート１３に入力し、温度危険信
号Etをそのまま火災信号として送出させ、一方、
オアゲート８，９よりのガス危険信号Egおよび
煙危険信号Esについてはアンドゲート１２で両
方が得られたときに火災信号として出力するよう
にしている。

尚、第１図の実施例における差分値演算判別部
４においては、第３図のタイムチヤートから明ら
かなように差分値算出法で求めた前記第(2)式から
危険温度閾値T_Dへの到達時間ｔを演算して危険、
不確実、安全と判断しているが、他の実施例とし
て所定時間後における物理量を算出し、この算出
した物理量と閾値との比較により危険、不確実、
安全と判断するようにしてもよい。

この点は第５図のタイムチヤートに示した関数
近似法についても同様であり、上記の実施例では
前記第(3)式の近似式Ｆ（ｔ）から閾値時間ｔ３後
の物理量を算出して閾値との比較により危険、不
確実を判断しているが、逆に前記第(3)式に危険物
理量、例えば危険温度T_Dを代入し、危険温度閾
値T_Dへの到達時間ｔを演算し、この到達時間ｔ
を閾値時間と比較することにより危険、不確実を
判断するようにしてもよい。

更に、関数近似法による演算判別では、単一の
閾値時間ｔ３の設定により危険と不確実の２つを
判断しているが、差分値の演算判別と同様に、２
つの閾値時間を設定することにより、危険、不確
実、安全の３つを判断するようにしてもよい。

更にまた、差分値演算判別部４における差分値
法としては、本願発明者らがすでに提案している
特願昭58−135379号（特開昭60−100296号）にお
ける少なくとも連続する３つのデータの差分を２
回とつた２回差分値法による危険、不確実、安全
の判断を行なうようにしてもよい。

更にまた、第１図の実施例では差分値法と関数
近似法の組み合せにより得られる危険信号に基づ
いて論理判断を行なつているが、差分値法または
関数近似法のみによる火災判断で得られる種類の
異なる検出データからの少なくとも２以上の危険
信号が得られたときに火災と判断するようにして
もよい。

次に、本発明の効果を説明すると、火災により
生ずる２以上の異なつた物理的現象の変化を検出
し、各検出データに基づいた差分値法または関数
近似法による予測演算から火災の危険信号を送出
し、複数の検出データに基づく危険信号の総合判
断により火災と判別するようにしたため、単一の
物理的現象の変化に基づく予測演算に従つた火災
判別に比べ極めて高い信頼性を得ることができ、
また火災判断も早期に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示した回路ブロツ
ク図、第２図は第１図の実施例における差分値演
算処理を示したフローチヤート、第３図は第１図
の差分値演算処理による火災判断を示したタイム
チヤート、第４図は第１図の実施例における関数
近似演算処理を示したフローチヤート、第５図は
第１図の関数近似演算処理による火災判断を示し
たタイムチヤート、第６図は火災時の温度、煙ま
たはCOガス濃度の変化を示したタイムチヤート、
第７図は本発明で用いる論理判別部の他の実施例
を示した回路ブロツク図である。１：温度センサ、２：COガスセンサ、３：煙
センサ、４：差分値演算判別部、５：関数近似演
算判別部、６，２５：論理判別部、７，８，９，
１３，１４，１５，１６，１９，２０，２３：オ
アゲート、１０，１１，１２，２１，２２：アン
ドゲート。

Claims

【特許請求の範囲】１火災により生ずる２以上の異なつた物理的現
象の変化をアナログ的に検出する複数の検出部
と、該検出部からのアナログ検出データに基づい
て、火災と判断する閾値に達するまでの時間また
は所定時間経過したときの到達値を予測演算し、
演算した時間が設定時間以内であるとき又は到達
値が設定値以上であるとき危険と判断して危険信
号を送出する演算判別部と、該演算判別部により送出される各検出部ごとの
種類の異なる危険信号の論理積出力が得られたと
きに火災信号を送出する論理判断部とを設けたこ
とを特徴とする火災報知装置。