JPH0610835B2

JPH0610835B2 - 火災感知器

Info

Publication number: JPH0610835B2
Application number: JP7519685A
Authority: JP
Inventors: 弘允石井
Original assignee: Hochiki Corp
Current assignee: Hochiki Corp
Priority date: 1985-04-09
Filing date: 1985-04-09
Publication date: 1994-02-09
Anticipated expiration: 2009-02-09
Also published as: JPS61233897A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、火災に伴なう温度や煙濃度のアナログ信号に
基づいて火災データの将来の変化を予測して火災を判断
するようにした火災感知器に関する。

（従来技術）従来の火災報知装置は、火災による温度や煙濃度が閾値
を越えたときスイッチオンして受信機に発報信号を送出
するオン・オフ型の火災感知器を使用していたが、近
年、このオン・オフ型火災感知器に代え、火災に伴なう
温度や煙濃度をアナログセンサで検出して感知器で火災
を判断することなく受信機へ送り、受信機側でＣＰＵに
よる演算処理をもってアナログデータから火災を判断す
るようにした所謂アナログ火災報知装置が提案されてい
る。

このアナログ火災報知装置にあっては、受信機ＣＰＵに
よるプログラム処理で火災判断ができるため、従来の感
知器回路で火災を判断していたオン・オフ型火災感知器
を使用した火災報知装置に比べ、誤報の低減と火災の早
期発見が可能である。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、受信機側で火災を判断するアナログ火災
報知装置にあっては、受信機ＣＰＵによって精度が高く
且つ迅速な火災判断ができるものの、アナログセンサか
らのアナログデータの伝送につき受信機からのポーリン
グが必要であり、また従来のオン・オフ型火災感知器を
使用した所謂Ｐ型火災報知装置を利用することができな
いため、既設の火災報知装置に適用することが困難であ
り、経済性の点で問題があった。

また、通常の火災報知装置にあっても、アナログシステ
ムにより正確で且つ迅速な火災判断が要求される場所は
限られており、火気を使用しない場所や明らかに火災の
恐れの少ない場所にアナログセンサを設置して火災判断
を行なっても経済効率の点から不利であった。

（問題点を解決するための手段）本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、感知器自体で火災判断を正確且つ迅速にできるよ
うにした火災感知器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にあっては、火災に伴う
１又は複数の物理的現象の変化をアナログ的に検出する
アナログセンサと、アナログセンサの検出出力を一定周
期毎にサンプリングするサンプリング手段と、サンプリ
ングデータが予め設定された所定の演算起動レベルを越
えたときに、サンプリングデータに基づいて将来の火災
データの変化を予測する予測演算を開始し、演算された
予測データが予め定めた火災条件を満足したとき火災判
断出力を生ずる火災判断手段と、火災判断出力に基づい
て火災信号を受信機に送出する信号出力手段とを設け、
火災判断出力に基づいて火災信号を受信機に送出するよ
うにしたものである。

（実施例）第１図は本発明の一実施例を示したブロック図である。

まず構成を説明すると、１はアナログセンサであり、火
災に伴う物理的現象の変化、例えば温度煙濃度、ＣＯガ
ス濃度等をアナログ的に検知する。２はサンプリング回
路であり、アナログセンサ１からのアナログ検出信号を
一定周期毎にサンプリングする。３はＡ／Ｄ変換器であ
り、サンプリングデータをデジタルデータに変換する。
Ａ／Ｄ変換器３でデジタルデータに変換された火災デー
タは、破線で示す火災判断部４に与えられる。この火災
判断部４は平均化計算部５、予測火災判断部６を有し、
予測火災判断部６に於ける演算は、平均化計算部５の出
力を入力したコンパレータ７の基準電源８で設定された
所定の演算起動レベルを越えた時、コンパレータ７のＨ
レベル出力に基づいて予測演算を開始する。更に予測火
災判断部６の予測データは、コンパレータ９に与えられ
ており、コンパレータ９には基準電圧源10によって予測
データを火災と判断するための閾値が設定され、基準電
源10による閾値レベルを予測データが上回った時、コン
パレータの９のＨレベル出力として火災判断出力を生ず
る。火災判断部４の出力は、火災信号出力部11に与えら
れており、火災信号出力部11は火災判断出力に基づいて
スイッチング素子をオンし、受信機から引出された信号
線に発報電流を流すことで火災信号を送出する。また火
災信号出力部11としては、発報電流による火災信号の送
出の他に、受信機側からのポーリングを受けて応答信号
として火災信号を返送する方式であっても良い。尚、12
は定電圧回路であり、受信機からの電源供給を受けて各
回路部に一定電圧を供給している。

第２図は第１図に示した本発明の火災感知器を使用した
火災報知装置の一例を示したもので、受信機13からは信
号線14とコモン線15で成る一対の電源兼用信号線が引出
されており、この信号線14とコモン線15の間に本発明の
火災感知器16を並列接続し、更に信号線の終端には、断
線検出用の終端抵抗17を接続している。従って、第１図
に示した火災感知器に於ける火災信号出力部11が火災判
断出力を受けて信号線14とコモン線15の間をスイッチン
グする出力形式をとっていれば、火災感知器16に於ける
火災判断で信号線14とコモン線15に流れる線路電流の増
加を受信機13で検知して火災の警報表示を行う様にな
る。

第３図は第１図の実施例に於ける火災判断処理を示した
フローチヤートであり、この火災判断は関数近似法によ
る予測演算で得られたデータについて火災を判断する様
にしている。

まずブロツク18でアナログセンサ１の検出データをサン
プリング回路２にてサンプリングし、ブロツク19で平均
化計算を行う。この平均化計算は３つのサンプリングデ
ータ毎の移動平均を第４図に示す様に順次計算し、続い
て６つの移動平均の単純平均を求める。この移動平均と
単純平均でなる平均化計算は、アナログセンサ１の検出
信号に含まれている煙や温度本来の基本周波数成分によ
って発生する高調波成分を除去する低域デジタルフィル
タとしての機能を実現し、この低域デジタルフィルタに
よりアナログセンサ１の原信号を忠実に再生することが
できる。

続いて判別ブロツク20で平均化計算で求めた最新のデー
タが演算起動レベルを越えたか否かチェックする。

ここで火災判断に使用される各閾値レベルはアナログレ
ベルに対し第５図に示す様に設定されている。即ち、ア
ナログデータの定常的な変化を上回る所定レベルに演算
起動レベルを設定し、更に後の説明で明らかにする予測
データから火災を判断するための危険レベルを設定して
おり、危険レベルとしては人間が生存することのできな
い環境条件となる温度や煙濃度に基づいて定めている。

平均化データが演算起動レベルを越えると、ブロック21
の非火災プロテクト処理に進む。この非火災プロテクト
処理は、平均化計算により例えば20個のデータＬＤ１〜
ＬＤ20を順次メモリに記憶していることから、最新のデ
ータＬＤ20が演算起動レベルを越えたならば、４つのデ
ータＬＤ17〜ＬＤ20の間の変化量、即ち、スロープｙ
１，ｙ２，ｙ３を例えば第６図に示す様に検出する。続
いで正のスロープｙ２，ｙ３について規定のスロープ値
ｙｋ以上か否かをチェックし、ｙｋ以上となるスロープ
の数Ｎをカウントする。このカウント数Ｎが２以上であ
れば火災の恐れありとしてブロック22に示す関数近似法
による予測演算を開始する。例えば第７図の検出スロー
プｙ１〜ｙ３については、規定スロープ値ｙｋ以上のス
ロープｙ２，ｙ３の２つがあることから、この様なスロ
ープ変化をもって演算起動レベルを越えた時に関数近似
法による予測演算を行う。一方、第６図の場合には、ｙ
ｋ以上となるスロープが１つしかないことから、煙草の
煙等によるデータの変化と判断して関係近似法による予
測演算は行わない。

ブロック21の非火災プロテクト処理を通過したデータが
得られた時には、ブロック22に於いて、２次関数近似法
による将来のデータ変化の予測演算を行う。この関数近
似法による予測演算の原理は次の通りである。

まず火災時の温度や煙濃度の時間変化をｙ＝ａｘ²＋ｂｘ＋ｃで近似する。そこで演算開始と同時に得られている20個
のデータLD1〜20を使用して最小２乗法により２次関数
式の係数ａ，ｂ，ｃの値を求める。この様に係数ａ，
ｂ，ｃが計算できれば第８図に示す様に将来のデータ変
化を知ることができる。

次にブロック23に進んで危険レベル到達時間Ｔ_puを計算
する。この危険レベル到達時間Ｔ_puの計算は、予測演算
で得られた２次関数で与えられる将来のデータ変化の軌
跡が第９図に示す様に、危険レベルに達する時刻t_rを求
め、危険レベル到達時刻t_rから現在時刻t_nを引くことで
危険レベル到達予測時間Ｔ_puを求めることができる。

続いて判別ブロック24に於いて危険レベル到達予測時間
Ｔ_puが予め定めた危険時間、例えば800秒より小さいか
否かをチェックする。危険レベル到達予測時間が短い
程、火災の可能性が高い事から、800秒以下の時火災と
判断し、ブロック25に進んで受信機に火災信号を出力す
る。

尚、第３図のフローチャートでは２次関数近似による予
測演算を行っていたが、１次関数近似による予測演算で
あっても良い。また非火災プロテクト処理を行わずに平
均化データが演算起動レベルを越えたら直ちに関数近似
法による予測演算を実行する様にしても良い。

第10図は本発明の他の実施例を示したブロック図であ
り、この実施例は異った火災現象の物理的変化に基づい
て火災を予測判断する様にしたことを特徴とする。

第10図に於いて、1a〜1nはアナログセンサであり、それ
ぞれ異った火災に伴う物理的現象の変化、例えば温度、
煙濃度、ＣＯガス濃度等を検知する。アナログセンサ1a
〜1nの検出出力はサンプリング回路２に与えられ、更に
Ａ／Ｄ変換器３でデジタルデータに変換され、火災判断
部４に与えられる。火災判断部４は種類の異なるｎ個の
火災データで構成されるベクトルから将来のデータ変化
を予測するベクトル予測計算部26と、予測計算されたベ
クトルデータがｎ次空間に設定された閾値レベルを越え
た時に火災と判断するベクトル判断部27を有する。また
火災信号出力部11及び定電圧回路12は第１図の実施例と
同じになる。

第11図は第10図のベクトル予測計算部26及びベクトル判
断部27で行われる火災判断を示したフローチャートであ
る。

第11図に於いて、まずブロック30ではｎ種類の異ったア
ナログデータをサンプリングし、続いて平均化計算等に
よりノイズ除去を行い、各センサ毎に火災特有の異った
種類となる物理的変化量x₁，x₂，…x_nを得る。

続いてブロック31に於いて、t_r時間後のベクトル要素x_i
（t₀＋t_r）の予測演算を行う。このベクトル要素x₁〜x_n
の予測演算は、による１次関数的な予測の近似演算、またはによる２次的な予測の近似演算として実行される。勿
論、ｎ次の近似予測であっても良い。尚、前記第(1)、
第(2)式に於いて、現時点t₀からの予測時間t_rは予め設
定した危険レベルを与えるｎ種類のアナログ検出量を使
用したｎ次空間に設定した閉曲面に達するまでの一定時
間であり、その結果、閉曲面を貫く一定時間t_r前に火災
の予測警報ができる様にしている。

この様に現時点t₀からt_r時間後のベクトル要素xi（t₀＋
t_r）の予測演算が終了したならば、ブロック32に於いて
予測されたベクトルがｎ次空間に予め設定した危険レベルを与える閉曲面ｆ
（x₁，x₂，…x_n）＝０を突き破るかどうかのベクトル予
測計算を実行する。

具体的にはｆ（x₁，x₂，…x_n）にブロック31で求めたt_r
時間後のベクトル要素x₁（t₀＋t_r）〜x_n（t₀＋t_r）を代
入してその値を求める。

続いてブロック33に於いて、ブロック32で求めたt_r時間
後の予測ベクトルで与えられるｆ（x₁，x₂，…x_n）の値
が零より大きいか否かを判別する。即ち、危険レベルを
与える閉曲面を予測ベクトルが突き破っていれば、ブロ
ック12の演算値は零を越えた正の値を持ち、一方、危険
レベルを与える閉曲面に予測ベクトルが達していなけれ
ば、零より小さい負の値を持つ。従って、判別ブロック
33で零以上の時にはt_r時間後の予測ベクトルが危険レベ
ルを与える閉曲面に達したものと判断してブロック14で
火災信号を出力する。

第12図は第11図のフローチャートで実行されるベクトル
の予測演算に基づく火災判断を温度と煙濃度の２つのア
ナログ量について示した座標説明図であり、例えば温度
の危険レベルを100℃、煙濃度の危険レベルを減光率20
％ｍとすると、一点鎖線で示す絶対的な危険レベルの内
側に、例えば実線で示す扇形の危険レベル40が予め設定
されている。尚、危険レベル40は必ず絶対レベルの内側
に設定されることになる。

この様な温度と煙濃度の２次限空間に於いて、例えば、
現時点t₀のベクトルをとした場合、現時点からt_r時間後のベクトルが予測演算され、この予測演算されたベクトルが図示の様に危険レベル40を突き破っていれば、火災と
判断して火災信号の出力を行い、またベクトルが危険レベル40に達していなければ、火災信号の出力を
行わずに次のサンプリングデータに基づいたベクトルの
予測演算を実行する様になる。

（発明の効果）以上説明してきた様に本発明によれば、火災感知器自体
に１または複数の火災に伴う物理的現象の変化をアナロ
グ的に検出し、アナログ検出信号を一定周期毎にサンプ
リングして得たサンプリングデータが予め設定された所
定の演算起動レベルを越えたときに、サンプリングデー
タに基づいて関数近似法、若しくは複数種類のアナログ
量で定まるベクトルの予測演算にて将来の火災データの
変化を予測する予測演算を開始し、演算された予測デー
タが予め定めた危険レベル等の火災判断条件を満足した
時に火災判断出力に基づく火災信号を受信機に出力する
様にしたため、火災感知器に於いて正確で且つ迅速な火
災判断ができることとなり、例えば感知器の火災信号出
力部をスイッチング回路とした場合には、従来のオン・
オフ型火災感知器を接続しているＰ型火災報知装置をそ
のまま使用することができ、誤報がなく且つ極めて信頼
性の高い火災検出信号を得ることができる。

また、火災感知器自体が予測演算による火災判断機能を
持つことから、従来のアナログ火災報知装置の様に受信
機側からのポーリングでアナログデータを受信機に送出
させる伝送処理が不要となり、火災信号の出力と同時に
アドレス情報を送出する様にすれば、受信機からの１回
線当りに接続する火災感知器の台数を適宜に増やすこと
ができる。また既設のＰ型火災報知装置についても、従
来のオン・オフ型火災感知器の代りに本発明の火災感知
器を接続することができるため、コンピュータルームの
様な重要な場所や厨房の様に誤報の起き易い場所に本発
明の火災感知器を設置することで、火災報知装置の信頼
性を大幅に向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示したブロック図、第２図
は本発明の火災感知器を用いた火災報知装置の構成図、
第３図は第１図の火災感知器でおこなう火災判断処理を
示したフローチャート、第４図は第３図の平均化計算の
説明図、第５図は火災判断で使用する閾値レベルを示し
たグラフ図、第６，７図は第３図における非火災プロテ
クト処理を示したグラフ図、第８，９図は第３図におけ
る関数近似法による火災判断処理を示したグラフ図、第
10図は本発明の他の実施例を示したブロック図、第11図
は第10図の火災判断処理を示したフローチャート、第12
図は温度と煙濃度の２つのアナログ量を例にとって第10
図の実施例による火災判断を示したグラフ図である。１，１ａ，１ｎ……アナログセンサ２……サンプリング回路、３……Ａ／Ｄ変換器４……火災判断部、５……平均化計算部６……予測火災判断部、７，９……コンパレータ８，10……基準電圧源、11……火災信号出力部 12……定電圧回路、13……受信機 14……信号線、15……コモン線 16……火災感知器、17……終端抵抗 26……ベクトル予測計算部 27……予測ベクトル判断部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】火災に伴う１又は複数の物理的現象の変化
をアナログ的に検出するアナログセンサと、該アナログ
センサの検出出力を一定周期毎にサンプリングするサン
プリング手段と、該サンプリングデータが予め設定され
た所定の演算起動レベルを越えたときに、サンプリング
データに基づいて将来の火災データの変化を予測する予
測演算を開始し、演算された予測データが予め定めた火
災条件を満足したとき火災判断出力を生ずる火災判断手
段と、該火災判断出力に基づいて火災信号を受信機に送
出する信号出力手段とを備えたことを特徴とする火災感
知器。