JPS61237194A - 火災報知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、火災による煙、温度等の物理的現象の変化に
関する検出データを予測演算手法等により予測演算し、
迅速な火災判断を行うようにした火災報知装置に関する
。

（従来技術） 従来の火災警報装置は、一般に火災により生ずる煙や熱
等の単一の物理的現象の変化を火災感知器で検出し、該
検出値が予め設定した閾値レベル以上になったときに火
災信号を受信機に送出して火災警報を行うようにしてい
た。

しかしながら、このように検出値が閾値レベルを越えた
か否かの判断を行って火災の発生の有無を判断した場合
には、火災原因以外の例えば、一時的な雑音等によって
も火災と判断し、誤った火災警報を発するという問題が
あった。

そこで、本願発明者はこの様な問題点を解決するため、
アナログセンサ等で検出した煙や温度等に関する検出デ
ータをディジタル信号に変換処理し、この検出データを
差分法や多項式近似法等の予測演算手法にて火災の将来
の状況を予測し、この予測結果に基づいて火災警報等を
発生するようにした。

そして、この様な将来の火災状況を予測する手段にて火
災を報知する場合、まず、差分法により所定時間当たり
の煙濃度や温度の上昇等の変化の大きざを演算すると共
に、危険な状態に達するまでの時間を予測し、この変化
の大きざが所定値を越える場合及び危険状態に達するま
での時間が所定時間より短い場合は極めて危険でおると
判断して直ちに火災警報を出し、一方、この差分法だけ
では火災と非火災の判断がつきにくい場合には、正確を
期するために更に多数の検出データに基づいて多項式近
似法により高精度の予測演算を行い、火災の有無の判断
と、危険状態に達するまでの時間を予測判断し、誤火報
の無い警報を行うようにしている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、明確に危険とわかる火災を除き、通常の
ようにいずれの場合か判断しにくい状況では、火災警報
が出されるまでに差分法と多項式近似法との２度の予測
演算処理が行なわれる。周知のように、予測演算は極め
て処理に時間がかかるため、この演算処理にかかるマイ
クロコンピュータの負担が大きくなり、また火災判断ま
での処理時間が遅延するという問題があった。

（問題を解決するための手段） 本発明はこの様な問題点に鑑みて成されたもので、セン
サより検出された物理的現象の変化を示すサンプリング
データから、予め該サンプリングデータの特徴に応じて
火災の場合と非火災の場合と火災かどうか明確に判別し
にくい場合とを識別し、明らかに火災または非火災の場
合には差分演算処理することにより危険な状態に到達す
るまでの時間を予測演算し、明確でない場合には多項式
近似法により精度よく予測演算して危険な状態に到達す
るまでの時間を予測するようにして、差分演算処理と多
項式近似法による処理を選択するようにした事を特徴と
する。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面と共に説明する。

まず第１図に基づいて構成を説明すると、点線で示す受
信機１には、各監視場所に設けた複数のアナログセンサ
２ａ、２ｂ〜２ｍが接続している。

各アナログセンサ２ａ〜２ｍにて検出された煙濃度や温
度等の検出データは、所定時間ごとに不図示のチャンネ
ル切換え手段で順次、受信数１内のサンプリング回路３
に供給され、Ａ／Ｄ変換器４にてディジタル信号に変換
される。

ディジタルフィルタ５はこのディジタル信号を移動平均
処理し不要な高域周波数成分を取り除いた後のサンプリ
ングデータを出力し、このサンプリングデータは記憶部
６に記憶される。

比較部７は記憶部６に記゛践したサンプリングデータを
所定の閾値と比較し、この閾値を越えたか否かの結果を
危険度判定部１３に出力する。

微分値演算部８は、記憶部６のサンプリングデータの単
位時間当たりの変化を演算し演算処理選択部１０に出力
する。

差分演算処理 ータの内から最も新しい方のデータ２点を選択して差分
法に基づいて予測演算し、火災が危険状態になるまでの
大まかな時間予測をしてこの予測結果を演算処理選択部
１０に出力する。

演算処理選択部１０では、微分値演算部８からの演算結
果と差分法演算部９からの予測結果に基づいて火災の危
険度を判断し、次の多項式演算部１２による予測を実施
するかあるいは前記差分法演算部９の予測結果を採択す
るかどうかの選択判断を行う。

多項式演算部１２は多項式近似法に基づいてサンプリン
グデータを処理し、現在から将来的に危険な状態になる
までの所要時間（以下、危険度という）を予測演算する
。

尚、多項式演算部１２では２０個程度のサンプリングデ
ータを夫々用いて、より正確な予測演算を行う。

危険度判定部１３は、比較部７、演算処理選択部１０並
びに多項式演算部１２からの処理結果に基づいて、現状
が危険な状態にあるか否か等の判定を行い、警報部１４
に所定の警報動作等を指示する。

次に、かかる構成の火災警報装置の作動を第２図ないし
第４図と共に説明する。

まず、第２図ないし第４図のフローチャートに示す動作
のスター°トは不図示のタイマーによる所定周期毎の割
込み動作で行なわれる。ルーチン１００において、アナ
ログセンサ２ａ〜２ｍで検出された各アナログ検出信号
は、サンプリング回路３でサンプリングされ、Ａ／Ｄ変
換器４にてディジタル信号に変換された後、ディジタル
フィルタ５にて移動平均演算が行なわれ、その結果得ら
れたサンプリングデータのデータ列Ｄ１．Ｄ２．Ｄ３・
・・［）ｎをルーチン１１０にて記憶部６に記憶する。

即ち、Ａ／Ｄ変換器４から得られるディジタル信号の各
データの順番をずらせながら一定の個数ずつ平均してい
き、例えば、ディジタル信号のに個（ｋは整数）ずつの
移動平均を夫々Ｄ１．Ｄ２・・Ｄｎとする。尚、この移
動平均の結果は、各アナログセンサ２ａ〜２ｍより検出
される検出データ毎に求めるのは勿論のことであり、同
図には一例としてアナログセンサ２ａよりのサンプリン
グデータを示している。

又、この実施例では、ディジタルフィルタ５で移動平均
演算を行うが、Ａ／Ｄ変換器４からのディジタル信号を
直接にサンプリングデータとして用いてもよい。

次に、ルーチン１２０ないしルーチン１４０へに移行す
る。比較部７は、予め設定されているアラーム設定値Ｃ
５１を各サンプリングデータＤ１゜Ｄ２〜Ｄｎの夫々の
データ値が越えるか否かの比較判断を行い、例えば、お
る時点ＴｉにおけるサンプリングデータＤｉがアラーム
設定値Ｃ８１を越えるときは論理値（（／ｌ　Ｉｔを、
越えないときは論理値“ＯＩｔを出力し、ルーチン１３
０，１４０にてＥｘｌ＝１あるいはＥｘｌ＝Ｏとして危
険度判定部１３に出力する。

ここで、アラーム設定値Ｃｓ１はアラームを発すべきか
否かの判断の基準となる閾値であり、ＥＸ１＝１はアラ
ームを発すべきことを、ＥＸ１＝Ｏはアラームを発しな
いことを意味する。

次に、ルーチン１５０に移行する。ここでは、微分値演
算部８が、一定時間ごとのサンプリングデータＤ１〜［
）ｎの変化分を演算する。即ち、一定時間をΔＴとし、
この時間５丁におけるサンプリングデータの変化量をΔ
ＤＳとすると、変化分ΔＤＳ／Δ丁を演算する。

次に、ルーチン１６０ないしルーチン１９０へ移行する
。微分値演算部８は、変化分ΔＤＳ／Δ丁が、予め設定
しである閾値ＣｓＯを越えた場合には論理値“１″を、
越えない場合には論理値“ＯｆＦを発生し、夫々ＥＸ２
＝’ｌ必るいはＥＸ２＝Ｏとし、へＴ時間毎に所定の期
間Ｔ（Ｔ≧Δ丁）の間で得られるＥｘ２の論理値データ
列を記憶する。

ここで、ΔＤｓ／ΔＴは煙や温度等の物理的現象の単位
時間当たりの変化分を示し、この変化分が閾値Ｃ８Ｏよ
りも大きいときにＥＸ２＝１、小さいときにＥＸ２＝Ｏ
となる。即ち、この変化分が大きくてＥＸ２＝１となる
ときは火災の進行が速い等の危険な状態を意味する。

尚、ルーチン１６０からルーチン１８０では、算出した
変化分ΔＤｓ／Δ丁毎にＥＸ２の設定を行うようにして
いるが、これに限らず、例えば、変化分ΔＤｓ／Δ丁を
３個算出し、これらのうちΔＤｓ／ΔＴ≧Ｃ５Ｏの場合
が２個以上あればＥｘ１＝１とし、１個以下の時はＥＸ
１＝Ｏとしてもよい。即ち、複数の変化分ΔＤＳ／Δ丁
の内の所定数がΔＤｓ／ΔＴ≧ＣｓＯを満足するかでＥ
Ｘ２を設定すれば、サンプリングデータに一時的に特殊
な変動が含まれているような場合であっても判断の誤り
を除去することができ、該変化分の全体的な変化傾向を
知ることが出来る。

次に、ルーチン２００に移行し、差分法演算部９におい
て、例えば現時点ＴｐにおけるサンプリングデータＤｐ
と現時点から時間ΔＴｓ前のサンプリングデータとの差
分演算をして火災による物理的現象の変化を予測し、こ
の予測した結果が予め設定しである閾値Ｃｓｄに至るま
でに要する時間ｔを算出し演算処理選択部１０に出力す
る。

即ち、第５図に示すように現時点Ｔｐにおいて、時間Δ
ＴＳ以前に実線で示すようなサンプリングデータが得ら
れ、このデータに基づいて現時点Ｔｐより以後の変化を
点線に示すように予測する。

そして、この予測結果が閾値Ｃｓｄに到達するまでの所
要時間ｔを算出する。

また、閾値Ｃｓｄは煙濃度や温度等が危険な状態にある
と判断する際の基準値であり、所要時間ｔが短いほど危
険度は高いことになる。

演算処理選択部１０では、ルーチン２１０ないしルーチ
ン２７０の処理を行う。これら一連のルーチンではルー
チン２００にて算出した危険度を示す時間主に基づいて
危険の程度を判別する。

まず、ルーチン２１０において予め設定しである閾値ｔ
ｄｌよりも差分法演算部９で算出された時間ｔのほうが
短いときはルーチン２２０へ移行して論理値“ｏ　ｏ　
”を発生しＥＸ３＝ＯＯとし、ルーチン２３０へ移行す
る。一方、ルーチン２１０においてｔｄｌ＜ｔならばル
ーチン２４０へ移行する。

ここで、閾値ｔｄ１は最も短い時間が設定され、例えば
第６図の曲線Ｌ１のように現時点ＴＤから閾値Ｃｓｄに
達するまでの予測時間ｔｘがｔｄ１≧ｔｘならば明らか
に火災であると判断出来るようにしている。

ルーチン２４０では、明らかに火災ではないと判断する
ことができる程度の長時間に設定しである閾値ｉｎと比
較し、第６図の曲線Ｌ２のように現時点Ｔｐから時間ｔ
ｎが経過しても閾値Ｃ５ｄに至らないような予測結果が
得られた場合は、ｔｎ＜ｔであるから論理値“１１″を
発生しルーチン２５０にてＥｘ３＝１１とし、次にルー
チン２６０へ移行する。

一方、ルーチン２４０において、ｔｎ≧ｔならば、ルー
チン２７０へ移行し、論理値“０１″を出力してＥＸ３
＝０１とし、ルーチンＢへ移行する。

即ち、Ｅ　ｘ　３　＝　ＯＯハ、ｔ　ｄ　１　≧ｔ　（
７）関係ニすることを示し、ＥＸ３＝０１は、ｔｄｌ＜
ｔ≦ｔｎの関係にめることを、ＥＸ３＝１１は、ｔｎ＜
ｔの関係にあることを夫々示している。

ココテ、ｔｄｌ＜ｔｎの関係にあり、例えば、第６図の
曲線Ｌ３やＬ４のような場合はルーチン２４０ないしル
ーチン２７０で識別される。

次に、ルーチン２３０では、前記ルーチン１６０ないし
１８０にて記憶された論理値ＥＸ２が連続して“１″で
あるかを判別し、連続する場合はルーチン２９０で警報
部１４にてアラームが出ざれると共に危険度τが表示さ
れる。

一方、連続しない場合はルーチンＢへ移行する。

ここで、ＥＸ２＝１が続くということは、第６図の曲線
Ｌ１のように、単位時間当たりの変化が大きく、それが
常に増加傾向にあることを示し、迅速な警報を必要とす
る事を意味する。

この迅速な警報に対処する為、前記ルーチン２００の差
分法演算部９で、サンプリングデータに基づいて差分法
により将来の火災の状況を予測演算し、危険度判定部１
３はこの予測結果が閾値Ｃｓｄに達するまでの予測到達
時間ｔを危険度τとして利用することにより演算処理の
迅速化を図っている。

一方、ルーチン２３０で、Ｅｘ２＝１が連続しない場合
は、第６図の曲線Ｌ１のような単調増加する場合と異な
り、変化の途中に変極点を有するような場合であり、こ
の様に変極点があると差分法では予測演算する時点によ
っては予測結果が異なることがあることから多項式近似
法により更に精度良く予測演算を行うためにルーチンＢ
へ移行する。

前記のルーチン２４０でｔｎ≧ｔとなる場合は、第６図
の曲線Ｌ３あるいはＬ４のような場合であり、火災か非
火災かの判断をつけにくいため、ルーチンＢへ移行して
多項式近似法による演算処理を行う。

ルーチン２６０では、ＥＸ２＝Ｏが連続した場合には、
ルーチンＣへ移行し、Ｅｘ２＝Ｏが連続しない場合はル
ーチンＢへ移行する。

ここで、ルーチンＣへ移行するような場合としては、第
６図の曲線Ｌ２のように長時間経過しても閾値Ｃ５ｄに
達しない場合であって、差分法演算部９で求めた予測到
達時間ｔを危険度τとしてルーチン３５０では警報を行
なわない。

一方、ルーチン２６０からルーチンＢに移行する場合は
、第６図の曲線Ｌ２のような場合と異なり、変化の途中
に変極点を有するような場合であり、この様に変極点が
あると予測が困難であることから多項式近似法により更
に精度良く予測演算を行うためにルーチンＢへ移行する
。

以上、ルーチン２１０からルーチン２７０までの判別条
件についてまとめると次表となる。

次に、ルーチン３００ないしルーチン３７０を説明する
。ここでは、多項式近似法により予測して得られる予測
結果が閾値Ｃｓｄに到達するまでの時間τ（危険度）を
算出し、この危険度τの値に応じて警報するか否か等の
判断を行なう。　まず、ルーチン３００において多項式
演算部１２は、サンプリングデータＤ１〜［）ｎに基づ
き多項式近似法により将来的の火災の物理的現象の変化
状況を予測し、この予測結果が閾値Ｃ８ｄに達するまで
の予測到達時間τ（危険度）を算出する。例えば第６図
において、曲線Ｌ３が現時点Ｔｐより閾値Ｃｓｄに達す
るまでの時間τＸが危険度となる。

尚、前記ルーチン２００で演算した時間ｔも危険度を示
すが、危険度τは多項式近似法にて、より正確に求めら
れる。この危険度では危険度判定部１３に出力され、危
険度判定部１３はルーチン３１０ないしルーチン３７０
の処理を行う。

まず、ルーチン３１０では、予め設定しである閾値ｔｄ
１と危険度τとの関係において、ｔｄ１≧τの関係にあ
る時はルーチン３５０へ移行して警報部１４へ警報動作
の指示する。

即ち、第６図のように閾値ｔｄ１は火災であると判断す
るための基準でおりそれより小さく危険な状態でおるの
でルーチン３５０にて警報を出す３一方、ルーチン３１
０において、ｔｄｌ＜τの場合にはルーチン３２０へ移
行し、ルーチン３２０において所定の閾値ｔｄ２と危険
度τとの関係がｔｄ２≧τの時はルーチン３３０へ移行
する。

このｔｄ２は閾値ｔｄ１とｔｎの間の所定値に設定して
あり、例えば第６図において、曲線Ｌ３のように火災の
危険性の高い場合に警報を出し、曲線Ｌ４のように火災
の危険性は低いが可能性のある場合にはプリアラームを
出す為の判別の基準値である。

ルーチン３３０においてＥＸ１＝１の場合は、火災と判
断してルーチン３５０へ移行し、警報部１４へ警報動作
の指示する。

即ち、ルーチン３２０とルーチン３３０を介してルーチ
ン３５０へ移行する場合は、確実に拡大傾向にある火災
であることを意味するのでルーチン３５０にて警報を出
す。

ルーチン３３０においてＥｘ１＝１でない場合としては
、煙濃度や温度等の変化が不連続な場合であって、将来
の火災の傾向が掴みにくく火災の危険があるので、ルー
チン３６．０にてプリアラームを発生する。

又、ルーチン３２０において、ｔｄ２＜τの場合にはル
ーチン３４０へ移行し、ルーチン３４０において所定の
閾値ｔｄ３と予測到達時間τとを比較してｔｄ３≧τの
時はルーチン３６０へ移行し警報部１４ヘプリアラ一ム
動作の指示をし、ｔｄ３＜τならばルーチン３７０へ移
行して警報部１４の警報動作を行なわない。

ここでｔｄ３は閾値ｔｄ２とｔｎとの間の所定の値であ
り、この閾値ｔｄ３を基準としてプリアラームとすべき
か警報を発しないとすべきかの判断することで更に正確
さを期している。

以上、警報方法の選択ルーチン３１０ないしルーチン３
７０をまとめると次表となる。

尚、多式近似法で得られた危険度τはルーチン２９０．
３５０，３６０，３７０において不図示の表示装置にも
表示される。

以上、特にルーチン１５０ないしルーチン２７Ｏにて説
明したように、この実施例によれば、ルーチン１５０．
１６０において火災の進行状況を調べ、ルーチン２００
において差分法演算で将来の火災状況の概要を予測し、
この予測に基づいて火災の危険度τを差分法演算部９で
算出するかあるいは多項式演算部１２で算出するかを判
別するようにしたので、アナログセンサ２ａ〜２ｍから
の検出データの特徴に応じて予測演算することができて
、演算処理時間の短縮が可能となる。

又、演算処理時間の短縮によりマイクロコンピュータの
処理負担の軽減を図ることができる。

又、第１図に示す受信機１内において、Ａ／Ｄ変換器４
野出力をディジタルフィルタ５に直接供給するように構
成しであるがこれに限らず、第７図に示すように、Ａ／
Ｄ変換器４とディジタルフィルタ５との間に比較器１５
を設け、この比較器１５でもってＡ／Ｄ変換器４からの
ディジタル信号の内の一つのデータでもレベルが該閾値
を越えた時には、その時点から予測演算処理に必要な所
定の時間分のディジタル信号をＡ／Ｄ変換器４からディ
ジタルフルタ５に供給するようにしてもよい。この場合
の閾値レベルは、例えば第６図の閾値Ｃ８１に比べて低
いレベルに設定する。

この様に構成すると、アナログセンサ２ａ〜２ｍ毎に得
られるディジタル信号をディジタルフィルタ５で移動平
均演算するために記憶するためのメモリ（記憶装置）を
節約することができる。

尚、上記実施例の予測手段を感知器側に設けるようにし
てもよい。

更に、演算処理選択部は火災判断を予測する手段として
差分法と多項式との選択を差分法の結果と微分値の結果
に基づいて選択する構成であれば十分である。

更に又、前記差分法演算部９は、第５図あるいは第６図
に示すように、サンプリングデータに基づいて差分演算
し現時点から火災の危険状態に到達するまでの時間を予
測演算し、この到達時間の長短に基づいて、以後の演算
処理手順を選択するようにし、この到達時間を検出する
のに所定の閾値Ｃ８’ｌを設定している。しかし、この
手法に限らず、逆に、所定の時間を予め設定しておき、
予測演算してこの時間に達した時点での値、即ち煙や温
度等の物理的現象の変化の予測値を算出し、この予測値
に基づいて上記した以後の演算処理手順を選択するよう
にしてもよい。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、まず、火災と非火
災の場合と明確に判断しにくい場合を小数のサンプリン
グデータに基づいて予め予測判断し、明らかに火災また
は非火災の場合には差分演算処理することにより危険な
状態に到達するまでの時間（危険度）を予測演算し、明
瞭でない場合には各式近似法により精度よく予測演算し
て危険な状態に到達するまでの時間（危険度）を予測す
るようにして、差分演算処理と多項式近似法による処理
をサンプリングデータの特徴に応じて選択するようにし
たので、火災の有無の判断結果を得るまでに要する時間
を短縮する事ができ、又、演算処理時間の短縮によりマ
イクロコンピュータ等の演算処理手段の負担の軽減を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による火災報知装置の一実施例の構成を
示すブロック図、第２図、第３図、第４図は第１図の火
災報知装置の作動を説明するフローチャート、第５図、
第６図は作動原理を示す説明図、第７図は他の実施例の
構成を示すブロック図である。 １：受信機 ２ａ〜２ｍ：アナログセンサ ３：サンプリング回路 ４：Ａ／Ｄ変換器 ５：ディジタルフィルタ ６：記憶部 ７：比較部 ８：微分値演算部 ９：差分法演算部 １０：演算処理選択部 １２：多項式演算部 １３：危険度判定部 １４：警報部 １５：比較器 特許出願人　　ホーチキ株式会社 同　　上　　　石井　強光

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 火災にょる物理的現象の変化を検出して得たサンプリン
   グデータに基づいて予測手段により火災の予測判断を行
   う火災報知装置において、 前記サンプリングデータの単位時間当たりの変化分を算
   出する微分値演算部と、 該サンプリングデータに基づいて差分演算し現時点から
   火災の危険状態に達するまでの到達時間を予測演算する
   差分法演算部と、 前記差分法演算部の処理するサンプリングデータ数より
   多いサンプリングデータに基づいて予測演算を行い現時
   点から火災の危険状態に達するまでの危険度を算出する
   多項式近似法による予測演算部と、 前記微分演算部で算出された変化分と前記差分法演算部
   で算出された到達時間とに基づいて火災を予測し判断す
   るための予測演算手段を選択する演算処理選択部とを備
   えたことを特徴とする火災報知装置。