JPH09115073A - 火災の種類を判断する装置および方法 - Google Patents

火災の種類を判断する装置および方法

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JPH09115073A
JPH09115073A JP8236473A JP23647396A JPH09115073A JP H09115073 A JPH09115073 A JP H09115073A JP 8236473 A JP8236473 A JP 8236473A JP 23647396 A JP23647396 A JP 23647396A JP H09115073 A JPH09115073 A JP H09115073A
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detector
circuit
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fire
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JP8236473A
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James F Wiemeyer
エフ ウィーマイアー ジェームズ
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    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B29/00—Checking or monitoring of signalling or alarm systems; Prevention or correction of operating errors, e.g. preventing unauthorised operation
    • G08B29/18—Prevention or correction of operating errors
    • G08B29/183—Single detectors using dual technologies
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/10—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means

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  • Emergency Management (AREA)
  • Fire Alarms (AREA)
  • Fire-Detection Mechanisms (AREA)
  • Alarm Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 様々な種類の火災を検出することを目的とす
る。 【解決手段】 多重センサの煙検出器が、少なくともイ
オン型センサと光電型センサを含む。センサからの出力
が、連続的に可変の係数を生成する回路に送られる。１
つの係数は、各センサ出力に対応する。それぞれの係数
およびセンサ出力が、マルチプライヤ回路で乗じられ、
処理された出力を形成する。処理された出力は、加算回
路で結合され、検出された煙のレベルを示す少なくとも
１つの出力値を生成する。係数生成回路、マルチプライ
ヤ回路および結合回路が、プログラムされたマイクロプ
ロセッサでインプリメントされることができる。係数生
成回路が、様々な種類の火災を示す予め記憶したメンバ
ーシップ関数を用いてインプリメントされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、火災検出システム
に関し、特に、警報を発する状況の発生を判定する際に
種々のタイプの火災の特性を考慮にいれるシステムに関
する。
【０００２】
【従来の技術】様々なタイプの火災検出システムが知ら
れている。その一つに、タイス (Tice) 等により開示さ
れ、本願の譲受人に譲渡された米国特許第 4,916,432号
の "Smoke and Fire Detection System Communication"
がある。タイス等による特許の記述は、本明細書の記述
の一部とする。発生する煙の特徴によって、異なる種類
の火災の発生を判定できることが時によっては望ましい
と認識されてきた。例えば、炎の出る火災(flaming fir
es) における煙は、くすぶった火の火災(smoldering fi
res)における煙とは全く異なる特性を示す。炎の出る火
災は、くすぶった火の火災よりも、その煙が小さい傾向
にある。
【０００３】様々なタイプの煙センサが、その火災のタ
イプによって異なった反応をすることも知られている。
例えば、光電検出器は、イオン型検出器と比べて、くす
ぶった火の火災に、より速く反応することが知られてい
る。同様に、イオン型検出器は、光電検出器と比べて、
炎の出る火災に、より速く反応することが知られてい
る。従って、様々な種類の火災に適切に反応する煙セン
サに対する必要性が存在し続ける。この点において、イ
オン型検出器と光電検出器とを組み合わせて、両方のタ
イプの検出器の利点を１つの検出器で得ることが知られ
ている。検知される火災の種類を考慮に入れるそのよう
な二重の検出器からの出力を処理できることが望まし
い。
【０００４】ブールあるいは二進法信号処理技術に加え
て、いわゆるファジー論理の技術を用いて、変数の範囲
を拡張することが考慮に入れられる。ファジー論理およ
び関連設計技術は、１９９３年にプレンティス・ホール
(Prentice Hall)により発表されたファジー論理および
制御(Fuzzy Logic and Control) で全般に包括的に説明
される。ファジー論理生成規則およびメンバーシップ関
数が、ブール論理で与えられるよりも異なる信号処理の
形態を提供するのに使用される。ファジー論理処理技術
は、複数の入力変数の組合せにおいて使用される。複数
の制御出力値は、処理される入力変数から生成される。
それから制御出力変数は、伝統的なブール論理を使用し
て処理されることができる。
【０００５】ファジー論理システムの特性が、火または
煙センサの出力を信号処理するために検出器に組み込ま
れることが好ましい。そのような処理部が、高価になる
ことなく改良された性能を与えるように検出器に組み込
まれることが好ましい。
【０００６】
【発明の概要】可変感度検出器が、少なくとも第１およ
び第２の異なる周囲状況センサを含む。それらのセンサ
は、各々検知した周囲の状況を示す第１および第２出力
をそれぞれ生成する。それらのセンサは、本発明の１つ
の態様において、イオン型センサおよび光電センサであ
る。代わりに、それらのセンサは、ガスセンサおよび温
度センサ、また光学消光および散乱センサ、またはマル
チプルな波長炎検出器でもよい。電子回路が、各出力を
処理し、各出力に関連する第１および第２の連続的に可
変な重み係数を生成するために与えられる。発明の１つ
の態様において、各々の係数は、各々の出力を掛けら
れ、それによって、第１および第２の重み付けされた出
力を形成する。
【０００７】本発明の別の態様において、重み付けされ
た出力は、必要ではないが、加算されて、最終的な出力
値を作る。最終的な出力値は、さらに処理される。警報
を発する状況であるかどうかを判断するために、１つ以
上の閾値と比較する制御パネルで、局部的あるいは遠隔
的な処理が行われる。代わって、重み付けされた出力
が、１つ以上の予め設けられた閾値と比較されることが
できる。本発明の別の態様において、係数が、連続的に
可変の係数出力値を生成する予め記憶された生成規則お
よびメンバーシップ関数の結果として定められる。生産
規則およびメンバーシップ関数は、プログラムされたマ
イクロプロセッサのメモリユニットに記憶される。マイ
クロプロセッサは、検知された周囲の状況の入力に応答
して、第１および第２係数値を順に生成することができ
る。
【０００８】さらに本発明の別の態様において、検出器
が適切な係数を生成し、要素のセンサのデータを算術的
に処理し、全体の合成のセンサ出力を作る。検出器の閾
値と比較されるとき、合成のセンサ出力は、感度プロフ
ィールを、煙の種類の関数として本質的に適応させる。
設計者およびユーザは、刺激、リスクおよび機関の認可
要求の予期される範囲を検討するために、検出器をファ
クトリープログラムすることができる。同様のシナリオ
が、ガスセンサ、温度センサ等に当てはまる。本発明の
別の特徴および利点が、以下の実施の形態、添付図面等
から容易に明らかになるであろう。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明は、様々な形態において具
現されることができるが、図面および以下に示すものは
好適な実施例であり、本願明細書の開示は、本発明の例
として考えるべきであって、本発明を特定の実施例に限
定するものと意図するものではないことを理解された
い。火災検出システムにおいて、複数の種類の火災セン
サを配置することが、火災のシナリオの広い範囲にわた
るシステムの応答を与える。例えば、熱、イオン型およ
び光学火災検出器の組の中で、熱検出器が、完全に燃え
さかるだけの火災をよく検知し、イオン型検出器は、炎
もでて煙もでる火災をよく検知し、光学検出器は、くす
ぶった火による火災をよく検知する。異なるタイプのセ
ンサを使用するのは、異なる燃焼の流れに対する様々な
タイプのセンサの応答プロフィールが異なることによ
る。
【００１０】最初の実施例の記載は、光学検出器とイオ
ン型検出器の組合せを中心とする。図１は、コットンウ
ィック(cotton wick) をくすぶらせるのに等しい応答を
正規化して、イオン型センサの相対的な応答曲線１０ａ
と、光学的な拡散型センサの曲線１０ｂを、対数関数の
形態で示す。任意の対（Ｙion ，Ｙphoto ）の縦座標値
の比較が、関連する横座標値すなわちエーロゾルタイプ
を示す。図２は、エーロゾルタイプすなわち粒子サイズ
をｘ軸に、感度をｙ軸にプロットしたグラフである。三
つの存在しうる感度が火災の各タイプに現れ、三つの起
こりうる火災のタイプがｘ軸を細分する。本発明は、火
災のタイプの関数として感度の選択を可能にする。示さ
れる細分により、３3 ＝２７の存在しうる感度プロフィ
ールが、ユーザに役立つ。曲線１２ａと曲線１２ｂは、
存在しうるプロフィールのうちの２つを示す。
【００１１】図３は、三つの感度レベルと５つの可能な
エーロゾルタイプのグラフである。その構成は、３5 ＝
２４３の存在しうる感度プロフィールを作る。曲線１４
ａおよび曲線１４ｂは、２４３の存在しうるプロフィー
ルのうちの２つだけを示す。一般にｙx の存在しうるプ
ロフィールが、ユーザの役に立つことに気付かれたい。
ここで、ｙは感度レベルの数で、ｘはエーロゾルの分類
の数を示す。図４は、本発明に従ったシステムすなわち
検出器２０のブロック図である。検出器２０は、感度プ
ロフィールの予め定められた一つを実行する。イオン型
煙センサ及び／又は光学煙センサのような複数の周囲状
況センサ２２の各々が、検知された周囲の状況を示す出
力信号Ｓ1 ．．Ｓn を作る。センサ出力信号Ｓ1 ．．Ｓ
n の各々が、複数の調整回路２４のうちの各々で任意的
な信号調整を受ける。
【００１２】信号調整は、４μＨｚから１０ｍＨｚのバ
ンドパスフィルタからなり、各トランスデューサの速度
を等しくし、オフセットを取り除く。信号調整は、各セ
ンサの出力を正規化し、そのように調整された出力の各
々は、くすぶったウィック(wick)の煙（あるいは他の選
ばれたエーロゾル）の光学密度１％／ftにより刺激され
るときに、値１．０（あるいは等価な値）を生成する。
実際の正規化の数値および信号処理のタイプは、経験的
なテストデータおよび全体の設計対象を通じて決定され
る。複数の調整されたセンサ出力Ｄ1 ．．Ｄn が、さら
に処理されることができる。検出器２０は、複数のセン
サ２２の各々から、調整された出力Ｄ1 ．．Ｄn の関数
として可変重み付け係数Ｃ1 ．．Ｃn を生成する回路２
６を含む。重み付け係数Ｃ1 ．．Ｃn は、調整されたセ
ンサ値Ｄ1 ．．Ｄn の各一つを用いて、複数のマルチプ
ライヤ回路２８の各々において結合され、複数の重み付
けされた出力Ｘ1 ．．Ｘn を形成する。
【００１３】重み付けされた出力Ｘ1 ．．Ｘn は、加算
回路３０で加算される。任意的なオフセット値３０ａが
組み込まれる。加算回路３０からの出力は、３０ｂ上
で、火災あるいはセンサのタイプの関数として、曲線１
４ａまたは１４ｂのような予め選択された感度曲線を示
す。その出力は、順に検出器２０で、検出器２０でイン
プリメントされ、あるいは遠隔の警報制御ユニット又は
パネルに組み込まれる１つ以上の基準値と比較されるこ
とができる。後者のインプリメンテーションにおいて、
検出器２０は、タイス(Tice)等の'432特許において開示
されたタイプの通信システムで使用することができる複
数の検出器の一部であることができる。図５は、入力が
２つのセンサからのみである場合の、係数生成回路２６
−１の一例をより詳細にしたダイアグラムである。この
例において、光電型の信号Ｄ１およびイオン型の信号Ｄ
２だけが、２−センサ検出器において与えられる。
【００１４】信号の比較が、線形の方法で信号の相対的
な大きさを示すのが好ましい。言い換えると、１／２お
よび２のセンサ比が、等しい結果および反対の結果を与
える。後述するように、図５が２−センサ係数回路を図
示しているが、付加的センサ入力が、含まれることも可
能で、それは本発明の精神および範囲を逸脱するもので
はないことを理解されたい。図５に関して、先ず要素２
６−２によりインプリメントされた好適な関数を“火災
モードインデックス”、ｆＭとして、デシベル（ｄＢ）
と同様に定める： ｆＭ＝１０ｌｏｇ（Ｄ1 ／Ｄ2 ） ここでＤ1 ＝フィルタ処理され正規化された光電型セン
サからの出力信号 Ｄ2 ＝フィルタ処理され正規化されたイオン型センサか
らの出力信号 If D1/D2＝1/2, then fM＝-3.0; but if (D1/D2)＝2, then fM＝+3.0. そのため、Ｄ1 およびＤ2 の大きさが、いずれかの方向
において任意の要素だけ異なっているとき、すなわちく
すぶった火災か炎の火災であるときには、関数ｆＭが等
しい結果および反対の結果を生成する。
【００１５】要素２６−３および２６−４は、Ｍａｘ
（０．０１，Ｄn ）の関数をインプリメントし、比の対
数関数が存在することを保証する。要素２６−２の IF/
THEN/ELSE 論理は、ｆＭのデフォルト値を定め、そして
小さい入力信号の大きさに対するデフォルト感度を定め
る。図２を再び参照して、以下の場合に対する火災のシ
ナリオを定める。 ｆＭ＜ -3.0 炎のでる火災 (FLAMING) -3.0≦ｆＭ≦+3.0 中間の火災(MEDIUM) +3.0＜ｆＭ くすぶった火の火災 (SMOLDERING) 図５は、図２で示される曲線１２ｂのインプリメンテー
ションを例示する。回路２６−１は、適切な火災のタイ
プに基づいて、所望の値を係数Ｃ１、Ｃ２に割り当て
る。例えば、 If ｆＭ＜ -3.0 then 炎のでる火災 (FLAMING)
のシナリオ。全ての係数に2.0 を与える。
【００１６】 If -3.0≦ｆＭ≦+3.0 then 中間の火災(MEDIUM)のシ
ナリオ。全ての係数に0.5 を与える。 If +3.0＜ｆＭ then くすぶった火の火災 (SM
OLDERING) のシナリオ。全ての係数に0.5 を与える。 中間の火災のシナリオの係数は、1.0 の全体の感度を作
るために0.5 の値を受け取った。この割り当ては、セン
サの特性に基づく。イオン型および光学センサは、中間
の火災のエーロゾルに対して、同様に粗い反応を示す。
係数回路２６−１が全ての係数に対して1.0 を割り当て
た場合、図４に示される加算回路３０における重み付け
されたセンサ値を加算する最終的なステージは、単一の
センサの二倍の信号を出力する。0.5 を割り当てること
が、この効果を保証する。
【００１７】代わりとして、回路２６−１が、中間の場
合において、イオン型係数に1.0 を、光電型係数に0.0
を割り当てることができる。係数に別の数字を割り当て
ても、同様の補償結果を生成する。ライン３０ｂ上の出
力値が、図４において、１つ以上の予め定められた閾値
と比較され、火災を示す信号を生成する。上述したプロ
セスは、図２の中の２７の存在しうる感度プロフィール
のいずれかを生成することができる。上述したプロセス
および装置は、極度の炎、炎、くすぶっている煙、極度
にくすぶっている煙および塵埃(dust)のシナリオの境界
に対する適当なｆＭインデックスの割り当てに従って、
図３の中の２４３の存在しうる組合せのいずれかを生成
することができる。当業者であれば、上述の観点からこ
れらの組合せのいずれか又は全てを発展することができ
ることを理解されたい。
【００１８】図６は、マルチプルセンサユニットすなわ
ち検出器４０−１のマイクロプロセッサに基づいたハー
ドウェアブロック図である。別の検出器４０−２．．４
０−ｍは、検出器４０−１と同じであり、検出器４０−
１に沿って火災警報制御装置すなわちパネル４２に連結
される。警報装置４２は、検出器４０−１．．４０−ｍ
と、双方向通信リンク４４を介して連絡する。リンク４
４は、例えば前述したタイス等の特許に記されているタ
イプのものであってもよい。一例として検出器４０−１
は、複数１−ｎのセンサ５０を含む。各センサは、電気
的、光学的、または組合せ回路を介してマイクロプロセ
ッサ（μＰ）５２に情報を伝える。
【００１９】この実施例において、μＰ５２は、図４に
示される任意的な信号調整要素２４、係数生成要素２
６、増倍要素２８、および加算要素３０の性能を示す。
μＰ５２は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５２
ａ、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）５２ｂ、および電
気的に消去可能なプログラマブルリードオンリーメモリ
（ＥＥＰＲＯＭ）５２ｃを含むのが好ましい。複数のラ
イン５４上のセンサ出力Ｓ1 ．．Ｓn に対するμＰのＡ
／Ｄデータ入力が、周囲状況センサがアナログデータを
出力する場合に、アナログからディジタルへの必要なデ
ータ変換を行う。代わって、センサ５０が、ディジタル
インターフェースを組み込んで、μＰのディジタル入力
ラインに直接入力することができる。
【００２０】ｆＭ方程式、火災の分類、および係数の割
り当てを含む作動プログラムが、ＲＯＭ５２ｃに記憶さ
れる。所望のデフォルト感度プロフィールが、ＲＯＭに
同様に記憶される。ＲＡＭ５２ａは、計算空間、データ
構造の空間として役立ち、また中間のレジスタ値に対す
る一時的な記憶としても役立つ。ＥＥＰＲＯＭ５２ｂ
は、校正／正規化の定数を記憶し、長期間の動特性を有
する必要なフィルタまたは信号処理定数を記憶する。Ｅ
ＥＰＲＯＭ５２ｂは、所望の工場またはフィールドで選
択された感度プロフィールも記憶することができる。μ
Ｐ５２は、図４に示される加算を実行した後に、ライン
３０ｂ上の出力と比較可能なエーロゾル量を示す合成出
力値を作る。μＰ５２は、アナログまたはディジタル情
報、またはその両方を出力できる。
【００２１】適切なインターフェース５４、および連絡
ライン５６によって、合成出力値は、リンク４４によっ
て制御ユニットすなわちパネル４２に連絡できる。制御
パネル４２は、合成信号値を、火災の状態を定めるため
の所定の閾値と比較できる。図４に示される合成出力値
は、ライン３０ｂ上で、局所的なμＰ５２の内部の所定
の閾値との比較されることができる。それから、局所的
μＰ５２からの出力が、可聴の又は可視の火災の指示を
直接することができる。図７および８は、システムハー
ドウェアの代替的な構成を例示する。図７および８の構
成において、上述の処理が、制御ユニットすなわちパネ
ル４２−１および４２−２で実行されることに気付かれ
たい。本発明の別の実施の形態において、代替的な方法
が、図２および３の示される感度プロフィールのインプ
リメンテーションに対して使用される。特に、検出器２
０のような周囲状況検出器が、係数Ｃ１．．Ｃｎを生成
するためにファジー論理を利用する。
【００２２】図９は、感度プロフィールがファジー論理
を用いてインプリメントされる検出器６０の実施の形態
を示す。検出器６０において、イオン型煙センサおよび
光学煙センサのような複数の周囲状況センサ２２の各々
が、任意的な信号調整を行う。信号調整は、４μＨｚか
ら１０ｍＨｚまでのバンドパスフィルタを含み、各トラ
ンスデューサの速度を等しくし、オフセットを取り除
く。各センサまたはトランスデューサに対する信号調整
は、各センサの出力を正規化し、調整された出力Ｄ
１．．Ｄｎの各々は、光学密度１％／ftのくすぶったウ
ィックの煙（または他の選択されたエーロゾル）により
刺激されるとき、値1.0 （または別の等価な値）を生成
する。
【００２３】正規化および信号処理のタイプに対する実
際の数値が、経験上のテストデータおよび全体の設計対
象を通じて容易に定められる。この選択および決定は、
本発明を限定するものではない。調整された信号Ｄ
１．．Ｄｎは、ファジー論理係数生成回路６２への入力
である。後述するように、回路６２は、複数の連続的に
変化する係数Ｃ１．．Ｃｎを生成する。各係数Ｃi は、
結合回路６４で各々の調整された信号値Ｄi に結合さ
れ、数学的に処理され、出力を生成する。出力Ｐｏ
i は、必要ではないが、結合して、単一の合成出力信号
を形成することができる。係数生成器６２は、２つの入
力に対して図１０で示されるように、“火災モードイン
デックス”ｆＭをまず定める。
【００２４】ｆＭ＝１０ｌｏｇ（Ｄ1 ／Ｄ2 ） ここで、Ｄ1 ＝フィルタ処理され正規化されたフォト信
号 Ｄ2 ＝フィルタ処理され正規化されたイオン信号 前述のように、回路２６−３、２６−４は、Ｍａｘ
（０．０１，Ｄn ）動作をインプリメントし、対数の比
の存在を保証する。IF/THEN/ELSE論理要素２６−２が、
デフォルトｆＭを定め、小さい信号の大きさに対するデ
フォルト感度を定める。図１１は、火災のモードの分類
に対するメンバーシップ関数を定める。例えば、 -3.0
のｆＭ値が、0.5 のFLAMING メンバーシップと、0.5 の
MEDIUMメンバーシップと、0.0 のSMOLDER メンバーシッ
プを有する。0.0 のデフォルトｆＭ値が、0.0 のFLAMIN
G メンバーシップと、1.0 のMEDIUMメンバーシップと、
0.0 のSMOLDER メンバーシップを有する。
【００２５】図１２は、信号レベルの分類に対するメン
バーシップ関数を定める。信号Ｄ1またはＤ2 は、横座
標によって評価されるZEROおよびNONZERO のメンバーシ
ップ関数を用いて、縦座標として現れる。信頼性の高い
検出閾値ＤＴより大きい信号は、ＤＴより小さい信号よ
りも高いNONZERO メンバーシップ値を有する。特定の縦
座標値は、環境および設計の両方に依存する。実際に
は、これらの値の決定は、当業者によく知られるように
これらの制御的要素のいずれか又は両方の経験的知識か
ら行われる。これらの２つの分類は、長期間にわたる動
特性を有することができ、これらの特性は、図６のＥＥ
ＰＲＯＭ５２ｂに記憶される。
【００２６】図１３は、結果の感度を分類するメンバー
シップ関数を示す。図２で示される曲線１２ｂのインプ
リメンテーションは、規則ベースすなわち生成モジュー
ルの集合を必要とする。例えば、 規則１ IF [fM is FLAMING] AND [PHOTO(D1) is NONZERO] THEN PHOTO SENSITIVITY(S1) is MEDIUM ION SENSITIVITY(S2) is HIGH OR 規則２ IF [fM is FLAMING] AND [PHOTO(D1) is ZERO] THEN PHOTO SENSITIVITY(S1) is MEDIUM ION SENSITIVITY(S2) is MEDIUM OR 規則３ IF fM is MEDIUM THEN PHOTO SENSITIVITY(S1) is LOW ION SENSITIVITY(S2) is LOW 規則４ IF fM is SMOLDER THEN PHOTO SENSITIVITY(S1) is LOW ION SENSITIVITY(S2) is LOW 用語“前件”は、与えられた規則のＩＦ部に適用され
る。同様に用語“後件”は、与えられた規則のＴＨＥＮ
部に適用される。
【００２７】２−センサ検出器に対して、論理が最後に
独自の光電およびイオン係数出力Ｃ１およびＣ２を生成
するために、各規則が２つの帰結を含む。規則の全て
が、ＯＲ演算子をともに経由する。規則に基づいた構造
は、継続する火災プロセスに従って、それ自身に直観に
より認識する(intuitive) 言語の解釈を与える。各規則
の前件が、0.0 から1.0 の間に真、あるいはメンバーシ
ップのある度合いを含む。各ステートメントに関するメ
ンバーシップ関数は、各前件の真の度合いを示す。前件
の中に論理的な結合子を伴う規則が、集合演算子が、そ
の規則に対する信号の結果としてのメンバーシップ値を
計算することを要求する。論理的なＡＮＤ結合子は、
“最小”または“交わり”集合演算子を特定し、論理的
なＯＲ結合子は、“最大”または“和集合”集合演算子
を特定する。
【００２８】ＴＨＥＮのような含意が、この例において
“最小”または“交わり”演算子を特定する。多くのタ
イプの結合子または集合体が、文献の中で公になってい
る。本発明を説明し、最良のモードを開示するために
は、以下に説明するように僅かな結合子だけが必要であ
る。１つ以上の規則が、0.0 より大きいメンバーシップ
値を有することができる。例えば、入力が図９のファジ
ー論理係数生成回路６２で現れる場合に、それぞれ0.2
と0.4 のフォト（Ｄ1 ）およびイオン（Ｄ2 ）信号値を
仮定する。そのとき、ｆＭ＝-3.0。図１２に示されるよ
うに、0.2 が、メンバーシップ1.0 のNONZERO 信号レベ
ル、およびメンバーシップ0.0 のZERO信号レベルを表す
と仮定する。規則の評価は、以下のとおりである。 規則１ IF [fM is FLAMING] AND [PHOTO(D1) is NONZERO] μ=0.5 μ=1.0 μRULE1=0.5 OR 規則２ IF [fM is FLAMING] AND [PHOTO(D1) is ZERO] μ=0.5 μ=0.0 μRULE2=0.0 OR 規則３ IF fM is MEDIUM μ=0.5 μRULE3=0.5 OR 規則４ IF fM is SMOLDER μ=0.0 μRULE4=0.0 今、この論理は、これらのメンバーシップを各規則の後
件に割り当てる。規則ベースに対する（NONZERO のメン
バーシップの）後件の集合は、 規則１ THEN PHOTO SEHSITIVITY(S1) is MEDIUM μRULE1=0.5 ION SENSITIVITY(S2) is HIGH OR 規則３ THEN PHOTO SENSITIVITY(S1) is LOW μRULE3=0.5 ION SENSITIVITY(S2) is LOW となる。
【００２９】最終的な係数出力Ｃ１、Ｃ２を生成するた
めに、後件の集合は、セントロイド法(centroid metho
d) を介してデファジフィケーション(defuzzification)
を受ける。多くのデファジフィケーション方法が、文
献にある。本実施例はセントロイド法を使用するが、別
の方法も本発明の精神および範囲に属する。フォト後件
の集合が、 PHOTO SENSITIVITY(S1) is MEDIUM μ=0.5 （規則１より） OR PHOTO SENSITIVITY(S1) is LOW μ=0.5 （規則３より） を特定する。図１３−１５が、出力感度の分類に対する
メンバーシップ関数を示す。フォトに対する２つの THE
N 含意が、両方にμ＝0.5 を特定し、図１３で表される
MEDIUMおよびLOW 関数が、0.5 の最小の演算子を経る。
図１４は、-1.5のセントロイドの決定に沿ったこの動作
の結果を示す。縦座標が対数のスケールであるため、線
形的な係数への変換Ｃ1 ＝１０-1.5/10 ＝0.71である。
これにより、フォト係数の生成が終わる。
【００３０】イオン後件の集合が、 ION SENSITIVITY(S2) is HIGH μ=0.5 （規則１より） OR ION SENSITIVITY(S2) is LOW μ=0.5 （規則３より） を特定する。イオン型センサに対する２つの THEN 含意
は、両方にμ＝0.5 を定め、図１３に表される HIGH お
よびLOW 関数が、0.5 の最小演算子を経る。結果として
0.0のセントロイドが、最終的な係数Ｃ2 ＝１０0.0/10
＝1.0 を作る。これにより、イオン係数の生成が終わ
る。フォトに対する0.71の係数値およびイオンに対する
1.0 の係数値は、FLAMINGとMEDIUM火災モードの間の遷
移領域を意味し、図２の曲線１２ｂに一致する。特定の
火災モードに対してより中心となるデータの選択は、直
観(intuition) により一致する係数を作る。実際、最初
に記載した実施例はかなり急な移り変わりを示す傾向に
あるが、ファジー論理は、火災モードの移り変わりを滑
らかにするのに大きく役立つ。
【００３１】この例は、図１４および１５の対称的な図
形からセントロイド計算を行った。しかし、一般的な非
対称の図形は、算術的な評価を必要とする。一般的な場
合において、セントロイドは、 セントロイド＝（Σi ｘi μi ）／（Σi μi ） で表される。ここでｘi は、縦座標を表し、μi は、ｘ
i に関するメンバーシップ値を表す。セントロイド操作
のこの形態は、マイクロプロセッサのメモリ内部のルッ
クアップテーブルのような離散的な集合の処理を可能に
する。規則１は、好ましくは特定された THEN PHOTOSEN
SITIVITY is LARGE, ION SENSITIVITY is LARGE を有す
る。しかし検出器の性能は、炎のでる火災においてフォ
トセンサ信号が僅かに貢献することにより、ほんの少し
だけ変化する。任意の後件は、単に係数出力の独立を示
すためにだけ選択された。
【００３２】図１６は、図５を一般化したものであり、
本発明に従って、処理された入力Ｄ１．．Ｄｎの組から
係数Ｃ１．．Ｃｎの組を定める方法の流れ図を示す。図
１６の方法は、プログラマブル論理アレイのような配線
で接続された論理を用いて、またはプログラムされたマ
イクロプロセッサあるいは他の集積回路の組合せのいず
れかにおいてインプリメントされることができる。この
際、係数生成器６２が、ｎ個の離散的な係数と同様に、
火災のモードを表す出力情報を提供する。図９で示され
る係数Ｃ１−Ｃｎは、結合回路６４に流れる。この例に
対して、この結合は、ＣｎをそれぞれのＤｎに掛け合わ
して、続いてオフセット値に同調してΣn ＣｎＤｎを実
行する。処理された出力は、所定の閾値と比較を行うこ
とができ、火災またはそれと同様のものを示す信号を生
成する。回路６４からの出力は、インターフェース５４
のようなインターフェースを経由し、連絡リンク４４を
通ってシステム制御ユニットすなわちパネル４２に伝え
られる。
【００３３】上述した方法は、図２の中で２７の存在し
うる感度プロフィールのいずれかを生成することができ
る。この方法は、図３の中で２４３の存在しうる組合せ
の１つを生成することもでき、極度に炎がでる火災、炎
がでる火災、煙のでる火災、極度に煙のでる火災、塵埃
のシナリオの境界に対する適当なｆＭインデックスの割
り当てを行う。当業者であれば上述の内容に従ってこの
工程を容易に実行することができる。図６は、上述のフ
ァジー論理に基いて係数Ｃi を決定することができるシ
ステムハードウェアのブロック図を示す。ｎ個のセンサ
５０は、電気的、光学的あるいは組合せ回路およびライ
ン５４を通じて、マイクロプロセッサ（μＰ）５２に情
報を提供する。
【００３４】μＰ５２は、図９で示されるように、任意
的な信号調整、係数の生成および結合を行う。μＰ５２
は、好ましくはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リ
ードオンリーメモリ（ＲＯＭ）および電気的に消去可能
なプログラマブルリードオンリーメモリ（ＥＥＰＲＯ
Ｍ）を有する。Ｓn に対するμＰのＡ／Ｄデータ入力
は、周囲状況センサ５０がアナログデータを出力する場
合には、必要なデータ変換を行う。代わって、センサ
は、プロセッサ５０のディジタル入力ラインに直接入力
するディジタルインターフェースを組み込むことができ
る。ｆＭ方程式、火災の分類、係数の割り当て、および
結合論理を含んだ動作プログラムが、ＲＯＭメモリ５２
ｃに記憶される。所望のすなわちデフォルト感度プロフ
ィールが、同様にＲＯＭに記憶される。ＲＡＭメモリ５
２ａは、計算スペース、データ構造のスペースとして役
立ち、中間レジスタ値の一時的な記憶素子としても役立
つ。
【００３５】図１１−１３のメンバーシップ関数の表現
が、ＲＯＭメモリ５２ｃまたはＥＥＰＲＯＭメモリ５２
ｂに記憶される。ＥＥＰＲＯＭ記憶素子の利点は、関数
表現が任意的なインターフェース５２ｄを介してフィー
ルドでプログラム可能なことである。図１４、１５にお
いて、メンバーシップ関数の処理が、一時的な記憶用の
ＲＡＭメモリ５２ａを用いるマイクロプロセッサ５２に
よって実行されることができる。ＥＥＰＲＯＭメモリ５
２ｂが、校正／正規化の定数、および長期の動特性を有
する必要なフィルタすなわち信号処理定数を記憶する。
ＥＥＰＲＯＭは、所望の工場またはフィールドで選択さ
れる感度プロフィールを記憶することもできる。μＰ５
２は、図９の結合回路６４に対応して、各調整された信
号Ｄｎを、対応する係数Ｃｎに結合する。結合された出
力（Ｄｎ，Ｃｎ）は、μＰ５２により加算され、エーロ
ゾルの量、および可能性のある火災モードを示す処理さ
れた出力値を生成する。結合された出力（Ｄｎ，Ｃｎ）
は、加算せずに出力となることもある。
【００３６】μＰ５２は、アナログ又はディジタル情
報、あるいはその両方を出力することができる。インタ
ーフェース５４によって、情報が中央制御パネル４２に
伝えられる。制御パネル４２は、火災の状況を判断する
ために、合成信号値を１つ以上の所定の閾値と比較す
る。図９に示される処理された出力値は、局部的なμＰ
の内部の所定の閾値と比較されることができる。それか
ら、局部的なμＰからの出力が、火災等の聴覚または視
覚的な指示を直接発生してもよい。図１７は、１つ以上
の閾値が、１つ以上の検出器の出力ＰOiと比較されるの
を示す。そのような比較は、プロセッサ５２または警報
制御パネル４２において実行可能であることを理解され
たい。
【００３７】上述した内容から、数多くの修正および変
更が、本発明の新規な概念の精神および範囲から逸脱す
ることなく生じることが分かる。本明細書で記載した特
定の実施の形態は、それに限定することを意図するもの
ではなく、それに限定するものと推定すべきでないこと
を理解しなければならない。特許請求の範囲の記載が、
全てのそのような変更をカバーするものと意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】エーロゾルのタイプすなわち粒子サイズの関数
として、イオン型センサおよび光電型センサの応答特性
を示すグラフである。
【図２】エーロゾルのタイプすなわち粒子サイズの関数
として、変化する感度の第１例および第２例を示すグラ
フである。
【図３】エーロゾルのタイプすなわち粒子サイズの関数
として、変化する感度の第３例および第４例を示すグラ
フである。
【図４】本発明に従ったマルチプルセンサ検出器のブロ
ック図である。
【図５】本発明で使用可能な係数回路の一形態のブロッ
ク図である。
【図６】本発明に従ったマイクロプロセッサに基づく検
出器のブロック図である。
【図７】本発明に従った、検出器の代わりの形態のブロ
ック図である。
【図８】本発明に従った、更に別の検出器のブロック図
である。
【図９】本発明に従った、ファジー論理に基づくマルチ
プルセンサ検出器のブロック図である。
【図１０】火災モードインデックスを生成する装置のブ
ロック図である。
【図１１】火災モードインデックスの関数として火災モ
ードメンバーシップ関数を示すグラフである。
【図１２】入力信号レベルメンバーシップ関数を示すグ
ラフである。
【図１３】感度係数メンバーシップ関数を示すグラフで
ある。
【図１４】光電型センサに対する感度係数値の、セント
ロイドに基づく生成を示すグラフである。
【図１５】イオン型センサに対する感度係数値の、セン
トロイドに基づく生成を示すグラフである。
【図１６】図１０に従って係数を生成する流れ図を示
す。
【図１７】閾値と検出器の出力との比較を示す。

Claims (29)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 可変感度検出器であって、 周囲の状況を示す第１および第２の出力を生成する、少
    なくとも第１および第２の異なる周囲状況センサと；前
    記出力に応答して、連続的に変化する前記各出力に対す
    る第１および第２の重み係数を生成する係数回路と；前
    記重み係数を前記各出力に結合して、第１および第２の
    重み付けされた出力を形成する回路と；前記重み付けさ
    れた出力を加算して、処理された出力値を形成する回路
    を有する検出器。
  2. 【請求項２】 前記係数回路が、前記各出力に関する少
    なくとも第１のメンバーシップ関数回路を含む請求項１
    に記載の検出器。
  3. 【請求項３】 前記係数回路が、第２のメンバーシップ
    関数回路を含む請求項２に記載の検出器。
  4. 【請求項４】 前記係数回路が、第１および第２のセン
    トロイド値を定める回路を含み、各セントロイド値が、
    前記各重み係数に関連する請求項２に記載の検出器。
  5. 【請求項５】 前記第１および第２のセンサが、第１お
    よび第２火災検出器をそれぞれ含む請求項１に記載の検
    出器。
  6. 【請求項６】 前記第１および第２のセンサが、少なく
    とも１つの煙センサを含む請求項１に記載の検出器。
  7. 【請求項７】 前記センサの少なくとも１つが、温度セ
    ンサを含む請求項１に記載の検出器。
  8. 【請求項８】 前記係数回路が、前記第１および第２出
    力の比を形成する回路を含む請求項１に記載の検出器。
  9. 【請求項９】 前記係数回路が、前記比を対数で形成す
    る回路を含む請求項８に記載の検出器。
  10. 【請求項１０】 火災の種類によって変化する感度パラ
    メータを有する火災検出器であって、 第１火災出力を生成する第１のタイプの火災センサと；
    第２火災出力を生成する少なくとも第２のタイプの火災
    センサと；前記センサに連結し、前記出力を処理し、第
    １および第２の変動係数を生成する処理回路であり、火
    災の種類を示す少なくとも１つのメンバーシップ関数を
    記憶する回路を含む処理回路と；前記出力を前記係数の
    それぞれに結合し、第１および第２の処理された出力を
    形成する回路とを備える検出器。
  11. 【請求項１１】 前記処理された出力の少なくとも１つ
    を閾値と比較する比較器を含む請求項１０に記載の検出
    器。
  12. 【請求項１２】 前記処理された出力が結合され、少な
    くとも１つの合成出力を形成する請求項１０に記載の検
    出器。
  13. 【請求項１３】 さらに、比較回路を含み、前記合成出
    力が、少なくとも１つの火災指示閾値と比較される請求
    項１２に記載の検出器。
  14. 【請求項１４】 前記センサが各々煙検出器を備える請
    求項１０に記載の検出器。
  15. 【請求項１５】 前記処理回路が、第２のメンバーシッ
    プ関数を記憶する回路を含む請求項１０に記載の検出
    器。
  16. 【請求項１６】 前記処理回路が、前記出力の少なくと
    も１つの比を形成する回路を含む請求項１０に記載の検
    出器。
  17. 【請求項１７】 前記処理回路が、少なくとも第１およ
    び第２のメンバーシップ関数を記憶する回路を含む請求
    項１０に記載の検出器。
  18. 【請求項１８】 前記処理回路が、プログラムされたデ
    ィジタルプロセッサを含む請求項１０に記載の検出器。
  19. 【請求項１９】 前記プログラムされたプロセッサが、
    第１および第２のメンバーシップ関数を記憶する回路を
    含む請求項１８に記載の検出器。
  20. 【請求項２０】 可変感度検出器であって、 周囲状況の出力をそれぞれ生成する複数の周囲状況セン
    サと；所定の生成モジュールの集合を記憶する記憶ユニ
    ットと；前記生成モジュールに応答して、前記出力を処
    理し、複数の連続的に可変の係数を生成する回路と；前
    記出力のそれぞれを前記係数のそれぞれに結合して、調
    整された複数の出力を生成する回路とを備える検出器。
  21. 【請求項２１】 さらに、前記調整された出力を結合す
    る回路を備える請求項２０に記載の検出器。
  22. 【請求項２２】 前記出力を結合する回路が、加算器を
    含む請求項２１に記載の検出器。
  23. 【請求項２３】 前記加算器が、ディジタル加算回路を
    含む請求項２２に記載の検出器。
  24. 【請求項２４】 前記結合回路が、マルチプライヤを含
    む請求項２０に記載の検出器。
  25. 【請求項２５】 周囲の異なる状況の存在を検出する方
    法であって、 少なくとも第１および第２の周囲の異なる状況に関係が
    ある所定の規則の集合を記憶し；少なくとも第１および
    第２の周囲の異なる状況を検知し、それらを示す第１お
    よび第２の指示を生成し；予め記憶された規則を検知
    し、指示を処理し、それによって第１および第２の係数
    を生成し、各係数が、他のものと相関的な周囲の状況の
    １つのレベルを示す方法。
  26. 【請求項２６】 係数を生成するステップが、セントロ
    イド値を予め定めるステップを有し、定められた値が、
    各出力を示す請求項２５に記載の方法。
  27. 【請求項２７】 処理された出力が、各指示に結合さ
    れ、それによって第１および第２の結合された出力を生
    成し、結合された出力が、各周囲状況のレベルを示す請
    求項２５に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 結合された出力を加算するステップを
    含む請求項２７に記載の方法。
  29. 【請求項２９】 加算された出力を閾値と比較するステ
    ップを含む請求項２８に記載の方法。
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