JPS61237195A - 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、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） 従来の火災報知装置は、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
めった。

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。

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、アナログセンサで検出した煙濃度や温度等の
検出データから将来危険な状態に達するまでの時間を予
測する。

例えば、第８図に示す曲線に１のように、現時点Ｔｐに
おいて、時間ＡＴＳ以前に実線部で示すように得られた
サンプリングデータに基づいて現時点Ｔｐより以後の変
化を点線部に示すように予測しこの点線部が閾値Ｃ５ｄ
に到達するまでの所要時間ｔｗを算出する。

ここで、閾値Ｃ５ｄは煙濃度や温度等が危険な状態にあ
ると判断する際の閾値レベルであり、例えば、温度の場
合は１００’Ｃに設定している。

したがって、時間ｔｗが短いほど危険度は高いことにな
り、この時間ｔｗを危険度とし、予め設定した時間に関
する閾値と比較し、火災の危険状態に応じた警報を行う
ようにしている。

第８図では、時間に関する閾値として予め３個の閾値ｔ
ｄ１．ｔｄ２．ｔｄ３を設定し、次表に示すような条件
で火災警報を出すようにしている。

尚、閾値ｔｄ１．ｔｄ２．ｔｄ３は夫々６００秒、８０
０秒、１２００秒などに設定し、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や非火災の場合
を除き、いずれの場合か判断しにくい状況、例えば、危
険度ｔｗと閾値ｔｄ１．ｔｄ２の関係において、ｔｄｌ
＜ｔｗ　＜ｔｄ２の場合では火災であるにもかかわらず
アラームが発せられないことがあり、プリアラームだけ
が発せられることになって警報の精度が高いとはいいが
たかった。

例えば、第８図の曲線に２のように現時点ＴＩ）におい
て、サンプリングデータは火災と判断されるべきレベル
に達しているにもかわらず、ΔＴｓ時間以前からのサン
プリングデータの単位時間当たりの変化が小さいため、
予測演算しても点線部が示すように閾値Ｃｓｄに達せず
、したがって、火災警報としてのアラームが発せられな
いで報知が遅れるという問題があった。

このように予測手段にて火災を予測する場合、上記のよ
うに、現時点から所定時間以前に採取したガンプリング
データの変化の傾向で予測することから上記のような問
題が生じている。

（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なされたもので、精度
の良い警報をすることの出来る火災警報装置を提供する
ことを目的とし、この目的を達成する為、センサより検
出された物理的現象の変化に関するサンプリングデータ
に基づいて現時点から将来の火災状況を予測演算し、こ
の演算による予測値が予め設定してある所定の閾値レベ
ルに到達するまでの時間を痺出し、この予測到達時間の
長短に応じて火災警報であるアラームを発生するものと
し、この到達時間が更に別に定めた時間に関する閾値よ
り短い時はアラームを発生し、長いときは安全であると
してアラームを発生しないように判断処理する火災警報
装置において、前記時間に関する閾値で設定される時間
領域の内、アラ−ムを発生すべきとする領域とアラーム
を発生しないとする領域との間に前記予測到達時間が予
測された場合、現時点での物理的現象の変化に関するサ
ンプリングデータの値が更に別の閾値レベルを越えるか
否かでアラームを発生するように判断する判断手段を備
えたことを特徴とする。

（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ｍ’ｒ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、受信機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債のサンプリ
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に記憶したサンプリングデータを所
定の閾値レベルと比較し、この閾値レベルを越えたか否
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。

差分法演算部９は、記憶部６のサンプリングデータのう
ち新しい２個のデータから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
するかめるいは差分法演算部９の予測結果を採択するか
どうかので行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し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
８１を各サンプリングデータＤ１Ｄ２〜［）ｎ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、あ
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“１″を、越えない
ときは論理値゛ＯＩＵを出力し、ルーチン１３０，１４
０にてＥＸ１＝１あるいはＥＸ１＝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Ｃ５１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６丁とし、
この時間ΔＴにおけるサンプリングデータの変化量をΔ
［）Ｓとすると、変化分ΔＤｓ／ΔＴ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
してある閾値Ｃ６Ｏを越えた場合には論理値“′１″を
、越えない場合には論理値“′Ｏ″を発生し、夫々ＥＸ
２＝１あるいはＥｘ２＝Ｏとし、ΔＴ時間毎に所定の期
間Ｔ（Ｔ≧ΔＴ）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／Δ丁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ＣｓＯ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≧ＣｓＯ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≧Ｃ５Ｏ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ＴＤ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てある閾値Ｃ８ｄ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Ｃ５ｄ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尤に基づいて
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てある閾値ｔ
ｄ１よりも差分法演算部９で算出された時間尤のほうが
短いときはルーチン２２０へ移行して論理値４（ＯＯ＋
Ｆ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てある閾値ｔｎ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ＣＳｄ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Ｅ
Ｘ３＝０１とし、ルーチンＢへ移行する。

即ち、ＥＸ３＝ＯＯは、ｔｄ１≧ｔの関係にあることを
示し、ＥＸ３＝０１は、ｔｄｌ＜ｔ≦ｔｎの関係にある
ことを、ＥＸ３＝１１は、ｔｎ＜ｔの関係にあることを
夫々示している。

ここで、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にてアラームが出されると共に危険度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にお
いて差分法演算部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１３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おり、こ
の様に変極点がお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のような場合でおり、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Ｃ８ｄ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、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２”１０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〜Ｄｎ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Ｃｓｄ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τ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、予め設定してある閾値ｔｄ
ｌ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
の指示をする。

即ち、第６図のように閾値ｔｄ１は火災であると判断す
るための基準であ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。

一方、ルーチン３１０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ｔｄｌ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＝’ｌ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
でお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３６０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−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３００ないしルーチン３７０にて説
明したように、この実施例によれば、アラームと判断す
べきか否かの判断が困雑な場合であっても、ルーチン３
３０において、現時点て得られるサンプリングデータの
値が所定の閾値［）ｓｌより大きければアラームをは発
生し、該閾値より小さければプリアラームを発生するよ
うにしたので、火災警報の精度を向上させることが出来
る。

尚、以上の実施例では予測手段を受信機側に設けたがこ
れに限らず、感知器側に設けてもよい。

ところで、第１図に示す受信機１内において、Ａ／Ｄ変
換器４の出力をディジタルフィルタ５に直接供給するよ
うに構成して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レベルを所定の閾値レベルと比
較し、該ディジタル信号の内の一つのデータでもレベル
が該閾値レベルを越えた時には、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からディジタルフィルタ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
Ｃ６１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。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、予測した結果、ア
ラームを発生すべきか否かの判別しにくい場合、現時点
でのサンプリングデータの値が所定の閾値を越えたか否
かでアラームを発生するようにしたので、予測による欠
点を補って火災警報の精度を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、第８図は従来の警報動作の原理
を示す説明図である。 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 第１図 第２図 第５図 １　　　　　　　　　　マ 暑 ■

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 センサより検出された物理的現象の変化に関するサンプ
   リングデータに基づいて現時点から将来の火災状況を予
   測演算し、この演算にて得られた予測値が予め設定して
   ある所定の閾値レベルに到達するまでの時間を算出し、
   この予測到達時間が他の時間に関する閾値を越えるとき
   アラームを発生する火災検知装置において、 前記時間に関する閾値で設定される時間領域の内、アラ
   ームを発生すべきとする領域とアラームを発生しないと
   する領域との間に前記予測到達時間が予測演算された場
   合、現時点での物理的現象の変化に関するサンプリング
   データの値が更に別の閾値レベルを越えるか否かでアラ
   ームを発生するように判断する判断手段を備えたことを
   特徴とする火災報知装置。