JPH05303690A - 火災性状把握システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】実火災の事象と、非火災の事象とを確実に判断
して非火災発報を低減することができる火災性状把握シ
ステムを提供するにある。 【構成】複合感知器からの感知部の出力信号と、ファジ
ィ表現として採用したメンバーシップ関数と、推論エン
ジンと、エキスパートシステムの判断基準たる知識源と
でファジィ・エキスパートシステムを構成する。推論エ
ンジンは感知部の出力信号からメンバーシップ関数に基
づいて各事象のファジィ値を求めるとともに、知識源の
判断基準により火災、非火災を判断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、火災性状把握システム
に関する。

【０００２】

【従来の技術】自火報システムには火災感知器として散
乱光式煙感知器を用いたものがあるが、散乱光式煙感知
器では湯気、タバコの煙等火災発生によらないものを検
出して誤報、非火災発報を発することがあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところがこのような非
火災発報が起きても、実火災と受信装置側では識別が困
難であるため、管理人は現場確認に行かなければならな
かった。その為非火災の事象と、実火災の事象とを確実
に識別することが要求されおり、特にバスルームやベッ
ドなどを有するホテル用ビルでは非火災発報が比較的多
く発生するためその対策が望まれている。

【０００４】本発明は、上述の問題点に鑑みて為された
もので、その目的とするところは実火災の事象と、非火
災の事象とを確実に識別して非火災発報を低減すること
ができる火災性状把握システムを提供するにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、火災発生事象を夫々異な
る物理的手段により検出する複数の火災感知器と、ファ
ジィ・エキスパートシステムとを用い、実火災発生事
象、非火災発生事象に対する各感知器の出力信号に対す
るメンバーシップ関数の値と、エキスパートシステムの
判断基準とにより、各感知器の出力信号で検出した事象
を推論判断するものである。

【０００６】請求項２記載の発明は、火災感知器として
散乱光式煙感知部と、イオン式煙感知部と、熱感知部と
で構成された複合感知器を用いている。また請求項３記
載の発明は、上記火災発生事象としては、紙屑の発煙燃
焼と、布のくん焼の状態とを用い、非火災発生事象とし
ては、喫煙状態と、湯気発生状態とを用いる。

【０００７】

【作用】本発明によれば、火災発生事象を夫々異なる物
理的手段により検出する複数の火災感知器と、ファジィ
・エキスパートシステムとを用い、火災発生事象、非火
災発生事象に対する各感知器の出力信号に対するメンバ
ーシップ関数の値と、エキスパートシステムの判断基準
とにより、各感知器の出力信号で検出した事象を推論判
断するものであるから、各感知器の出力信号に対するメ
ンバーシップ関数の値から事象の発生確率を求めてこの
発生確率と、エクスパートシステムの判断基準により非
火災事象による感知器出力なのか、実火災の事象による
感知器出力なのかを判断することができ、そのため非火
災発報を低減することができることになり、結果信頼性
の高い自火報システムを構築することも可能となる。

【０００８】

【実施例】図２は実施例のシステム全体の概略構成を示
しており、この実施例では散乱光式煙感知部１Ａと、熱
感知部１Ｂと、イオン式煙感知部１Ｃとを複合化した複
合感知器１を用い、この複合感知器１を例えば図３に示
すようにホテルの室内Ｒの天井中央Ｘに設置している。
尚エントランスに近い天井隅Ｙにも本発明システムの説
明のために参考として同様な複合感知器１を設けてい
る。

【０００９】各複合感知器１の出力をＡ／Ｄ変換装置２
によりＡ／Ｄ変換した後、ファジィ・エキスパートシス
テムからなる受信装置３により１秒毎にサンプリングし
て複合感知器１の各感知部１Ａ〜１Ｃの出力信号が非火
災事象によるものなのか、実火災事象によるものかを判
断して、実火災要因によると判断した場合に火災発報を
行う。

【００１０】受信装置３は概念構成は図１に示すように
なっており、上記複合感知器１からの感知部１Ａ〜１Ｃ
の信号と、ファジィ表現として採用したメンバーシップ
関数と、推論エンジンと、エキスパートシステムの判断
基準たる知識源とからなり、推論エンジンは感知部信号
からメンバーシップ関数に基づいて各事象のファジィ値
を求め、知識源の判断基準により実火災、非火災を推論
判断するファジィ・エキスパートシステムを構成する。

【００１１】ところで本実施例システムでは複合感知器
１の設置場所をホテルの室内Ｒと想定しており、この想
定に基づいて判断の対象となる実火災発生の事象と、非
火災発生の事象として夫々２種類の状態を設定し、夫々
の状態を実験により発生させて、上記複合感知器１（尚
天井隅Ｙの複合感知器１は動作説明用の参考に設けたも
のであるため、ここでは天井中央Ｘの複合感知器１を対
象とする）の各感知部１Ａ〜１Ｃの出力信号を得、この
信号出力信号によりメンバーシップ関数を定義してい
る。

【００１２】つまり実火災発生の事象としては紙屑の発
炎燃焼の状態、ベッドシーツや毛布のくん焼の状態を、
また非火災発生の事象としては喫煙が行われれている状
態、バスルームｒの湯気が室内Ｒに流入する状態を夫々
設定しており、メンバーシップ関数を定義するために、
例えばＡ４大の紙を２０枚程度丸めた紙屑を絨毯張りの
室内床上のアルミ板上においてライターにより着火させ
て燃焼させて発炎燃焼状態を作り、室内Ｒに設置したベ
ッドの上で木綿ベッドシーツ（１０ｃｍ角のものを８枚
重ね）及びアクリル毛布（１０ｃｍ角のものを３枚重
ね）を電熱によって加熱させくん焼させてくん焼状態を
作り、更に複合感知器１の直下にて喫煙をして意図的に
複合感知器１に煙を吹きかけた。またバスルームｒを遮
蔽させた状態で４５℃程度の湯をシャワーヘッドから噴
出させて湯気を溜め、測定開始時点からバスルームｒの
ドアｄｒを開けて室内Ｒに湯気を発生させる状態を作っ
た。

【００１３】このような実験によって得られた複合感知
器１の各感知部１Ａ〜１Ｃの出力信号により図４〜図８
に示すメンバーシップ関数をエキスパートシステムのル
ールに矛盾しないように定義したのである。ここで図４
〜図７の各（ａ）は散乱光式煙感知部１Ａの出力信号に
基づく各事象のメンバーシップ関数を、また各（ｂ）は
熱感知部１Ｂの出力信号に基づく各事象のメンバーシッ
プ関数を、更に（ｃ）はイオン式煙感知部１Ｃの出力信
号に基づく各事象のメンバーシップ関数を夫々示してい
る。また湯気に対する散乱光式煙感知部１Ａの出力信号
が、他の火災煙の場合と著しく異なって時間的に大きく
変動する点に鑑みて、例えば散乱光式煙感知部１Ａの出
力信号が５％／ｍの値を継続して超えている時間、１５
％／ｍの値を継続して超えている時間に対する情報を採
用して、喫煙状態、湯気発生状態のメンバーシップ関数
を図８の（ａ）（ｂ）のように定義した。

【００１４】尚図４〜図７の各（ａ）の横軸は散乱光式
煙感知部１Ａの出力（％／ｍ）を、また各（ｂ）の横軸
は熱感知部１Ｂの温度上昇値ΔＴ（Ｋ）を、更に各
（ｃ）の横軸はイオン式煙感知部１Ｃの出力電流変化率
ΔＩ／Ｉ₀を夫々示し、又図８の（ａ）（ｂ）の横軸は
時間（ｓｅｃ）を示し、各図４〜図８の縦軸には横軸の
信号出力が発生する可能性が示される。

【００１５】例えば図５の（ｂ）のメンバーシップ関数
はくん焼時の温度上昇に関する、「くん焼時には天井付
近の温度上昇は一般に小さく、くん焼初期において煙感
知部が作動するまでに、温度上昇値ΔＴが２０℃も増加
する可能性は極めて小さい。また、くん焼である可能性
は、温度上昇値とともに減少する。」というエキスパー
トシステムのルールに対応している。

【００１６】また図４、図５、図６の場合における各
（ｃ）のメンバーシップ関数は「発炎燃焼においては、
火災感知器が作動する前後におけるイオン式煙感知部出
力は大きい場合が多く、０．１程度である可能性は小さ
い場合が多く、０．３程度の出力になる可能性は殆どな
い。」というエキスパートシステムのルールに対応して
いる。

【００１７】このようにして各事象における各感知部１
Ａ〜１Ｃの出力毎に図４〜図８に示すメンバーシップ関
数の値を求め、下記のように３種類の感知部１Ａ〜１Ｃ
に対応する値の積を各事象の発生確率とするのである。
また実施例では湯気である確率を求める方法として、
〔湯気−１〕、〔湯気−２〕の二通りを用意し、散乱光
式煙感知部１Ａの出力信号が感知部１Ａの測定限界であ
る２０％／ｍの値を超えるか否かと散乱光式煙感知部１
Ａの信号出力に４〜６秒周期の変動があるか否かに応じ
てどちらかの方法を選択するようにしている。

【００１８】つまり〔湯気−１〕は散乱光式煙感知部１
Ａの出力信号に４〜６秒周期の変動が有る場合、同出力
信号が５％／ｍの値を継続して超えている時間、１０％
／ｍの値を継続して超えている時間、１５％の値を継続
して超えている時間夫々について図８の（ｂ）に示すメ
ンバーシップ関数の値を求め、その最大値を採用する方
法であり、散乱光式煙感知部１Ａの出力の湯気による変
動を捉える。

【００１９】〔湯気−２〕は散乱光式煙感知部１Ａの出
力信号が２０％／ｍの値を超え、飽和して変動が捉えら
れない場合の方法で、図７の各感知器１Ａ〜１Ｃの出力
信号のメンバーシップ関数の積の値を採用する。而して
図１に示すシステムにおいて、発炎燃焼、くん焼、喫煙
及び湯気の各事象の識別は、上記の方法で得られた各確
率値の中から最大値及び第２位の値を抽出し、最大値が
０．９５以上であり、第２位の値が０．７以下の状態が
３秒以上継続した時点で、最大値を示している事象であ
ると判断して行う。

【００２０】図９〜図１２（ａ）〜（ｃ）は各事象を実
験によって発生させた場合の感知部１Ａ〜１Ｃの出力信
号を示しており、図１３〜図１６はこの感知部１Ａ〜１
Ｃの出力信号を図１に示すファジィエキスパートシステ
ムにおいて求めた発炎燃焼、くん焼、喫煙、バスルーム
からの湯気の４種類の夫々の発生確率を示しており、こ
の図から本実施例システムにおけるファジィ・エキスパ
ートシステムは夫々の事象の発生確率と、上述した判断
基準に基づき夫々の事象の状態をほぼ的確に把握してい
ることが分かる。

【００２１】尚図１３〜図１６におけるイ線は発炎燃焼
を、ロ線はくん焼、ハ線は喫煙、ニ線はバスルームから
の湯気を夫々示している。また図中の▽はファジィ・エ
キスパートシステムが各事象であると判断した時刻を示
す。湯気及び発炎燃焼の場合は上記実験を複数回行って
みたが、本実施例システムは夫々湯気、発炎燃焼と正し
く判断し、１００％の正解率であった。

【００２２】またメンバーシップ関数の値を求める途上
において、くん焼ではその事象の発生確率の最大値０．
９５以上に対し、第２位の値として喫煙である発生確率
が０．７を越える傾向が現れ、また同様に、喫煙の場合
では、その事象の発生確率が０．９５以上に対して、第
２位の値としてくん焼である発生確率が０．７を越える
傾向が見られるため、喫煙の場合煙濃度が１０％／ｍを
継続して越えている時間が比較的短く、逆にくん焼の場
合は煙濃度が１０％／ｍを継続している時間が長く且つ
熱感知部１Ｂの出力信号が増大してくる点に鑑みて、図
８の（ｂ）に示す、散乱光式煙感知部１Ａの１０％／ｍ
の信号レベルを継続して越えている時間に関するメンバ
ーシップ関数を用いることにより高いパーセンテージの
正解率を得ることができた。

【００２３】ところで発炎燃焼、くん焼の場合、室内空
調により気流が乱されるが、ファジィ・エキスパートシ
ステムによる判断には大きな影響が見られなかった。ま
た空調が行われている室内へバスルームからの湯気が流
入する場合、エントランス付近の天井隅Ｙに設置した複
合感知器１の各感知部１Ａ〜１Ｃの出力信号が図１８
（ａ）〜（ｃ）に示すようになるのに対して、室内Ｒの
中央天井Ｘに設置した複合感知器１の各感知部１Ａ〜１
Ｃには湯気が殆ど到達せず、その出力信号は図１７
（ａ）〜（ｃ）に示すようになり、非火災報を発報する
場合もなかった。

【００２４】尚実施例の複合感知器１は散乱光式煙感知
部１Ａ、熱感知部１Ｂ、イオン式煙感知部１Ｃを用いた
が、イオン式煙感知部１Ｃの代わりにＣＯガスセンサを
用いても良く、この場合火災避難時のＣＯガス中毒回避
に有望となる。勿論その他の感知部の組み合わせでよく
実施例に特に限定されない。

【００２５】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、火災発生事象を
夫々異なる物理的手段により検出する複数の火災感知器
と、ファジィ・エキスパートシステムとを用い、実火災
発生事象、非火災発生事象に対する各感知器の出力信号
に対するメンバーシップ関数の値と、エキスパートシス
テムの判断基準とにより、各感知器の出力信号で検出し
た事象を推論判断するものであるから、各感知器の出力
信号に対するメンバーシップ関数の値から事象の発生確
率を求めてこの発生確率と、エクスパートシステムの判
断基準により非火災事象による、感知器出力なのか実火
災の事象による感知器出力なのかを判断することがで
き、そのため非火災発報を低減することができ、その結
果信頼性の高い自火報システムを構築することも可能と
なるという効果がある。

【００２６】請求項２記載の発明は、散乱光式煙感知部
と、イオン式煙感知部と、熱感知部とからなる複合感知
器を用いるから、一つの感知器の設置スペースで複数の
感知器を設置することができ、また請求項３記載の発明
は、火災発生事象としては、紙屑の発煙燃焼と、布のく
ん焼の状態を用い、非火災発生事象としては、喫煙状態
と、湯気発生状態とを用いたので、ホテルの室内で発生
する火災発生事象である発炎燃焼と、非火災発生事象で
ある湯気の場合を１００パーセントの確率で判断するこ
とが可能となり、また喫煙とくん焼の判断も高い確率で
行え、ホテルのような室内の監視に適した自火報システ
ムを構築することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に用いるファジィ・エキスパー
トシステムの概念構成図である。

【図２】本発明の実施例のシステムの全体構成図であ
る。

【図３】本発明の実施例の設置場所の説明図である。

【図４】発炎燃焼状態における本発明の実施例に用いる
複合感知器の各感知部の出力信号のメンバーシップ関数
の説明図である。

【図５】くん焼状態における本発明の実施例に用いる複
合感知器の各感知部の出力信号のメンバーシップ関数の
説明図である。

【図６】喫煙状態における本発明の実施例に用いる複合
感知器の各感知部の出力信号のメンバーシップ関数の説
明図である。

【図７】湯気発生状態における本発明の実施例に用いる
複合感知器の各感知部の出力信号のメンバーシップ関数
の説明図である。

【図８】本発明の実施例に用いる複合感知器の散乱光式
煙感知部の出力信号の湯気発生状態と、喫煙状態の継続
時間に対応するメンバーシップ関数の説明図である。

【図９】本発明の実施例を用いた発炎燃焼実験時の複合
感知器の各感知部の出力信号の時間的経過を示す説明図
である。

【図10】本発明の実施例を用いたくん焼実験時の複合感
知器の各感知部の出力信号の時間的経過を示す説明図で
ある。

【図11】本発明の実施例を用いた喫煙実験時の複合感知
器の各感知部の出力信号の時間的経過を示す説明図であ
る。

【図12】本発明の実施例を用いた湯気発生実験時の複合
感知器の各感知部の出力信号の時間的経過を示す説明図
である。

【図13】本発明の実施例における発炎燃焼状態に於ける
各事象の発生確率の説明図である。

【図14】本発明の実施例におけるくん焼状態に於ける各
事象の発生確率の説明図である。

【図15】本発明の実施例における喫煙状態に於ける各事
象の発生確率の説明図である。

【図16】本発明の実施例における湯気発生状態に於ける
各事象の発生確率の説明図である。

【図17】本発明の実施例における空調影響の説明図であ
る。

【図18】本発明の実施例における空調影響の説明図であ
る。

【符号の説明】 １ 複合感知器 ２ Ａ／Ｄ変換装置 ３ 受信装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹元 昭夫 東京都三鷹市中原３−14−１ 自治省消防 庁消防研究所内 (72)発明者 野村 淳二 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 栗尾 孝 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 中西 慎治 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】火災発生事象を夫々異なる物理的手段によ
   り検出する複数の火災感知器と、ファジィ・エキスパー
   トシステムとを用い、実火災発生事象、非火災発生事象
   に対する各感知器の出力信号に対するメンバーシップ関
   数の値と、エキスパートシステムの判断基準とにより、
   各感知器の出力信号で検出した事象を推論判断すること
   を特徴とする火災性状把握システム。
2. 【請求項２】散乱光式煙感知部と、イオン式煙感知部
   と、熱感知部とで構成されている複合感知器を火災感知
   器として用いたことを特徴とする請求項１記載の火災性
   状把握システム。
3. 【請求項３】上記火災発生事象としては、紙屑の発煙燃
   焼と、布のくん焼の状態を用い、非火災発生事象として
   は、喫煙状態と、湯気発生状態とを用いたことを特徴と
   する請求項１記載の火災性状把握システム。