WO2020026589A1 - 受信器、火災検知システム及び火災検知方法 - Google Patents

受信器、火災検知システム及び火災検知方法 Download PDF

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WO2020026589A1
WO2020026589A1 PCT/JP2019/022457 JP2019022457W WO2020026589A1 WO 2020026589 A1 WO2020026589 A1 WO 2020026589A1 JP 2019022457 W JP2019022457 W JP 2019022457W WO 2020026589 A1 WO2020026589 A1 WO 2020026589A1
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fire
optical signal
transmittance
concentration
receiver
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侑真 松田
聡寛 田中
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日本電気株式会社
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    • G01N21/314—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths

Definitions

  • the present disclosure relates to a receiver, a fire detection system, and a fire detection method.
  • Non-Patent Document 1 Should a fire or other disaster occur in the tunnel, it will be highly closed and filled with smoke. In a tunnel, evacuation and guidance are difficult due to the danger of inhaling smoke and poor visibility. In order not to spread the damage, evacuation and guidance must be started immediately. For that purpose, quick and accurate fire detection and alarm issuance are essential. In urban areas, land is being used at a high density, such as in elevated structures and underground spaces, making it difficult to secure land for the construction of new motorways. Therefore, the use of a deeper underground, which is a deeper underground, is expected. Even in such deep underground facilities, prompt and accurate fire detection and alarm issuance are indispensable for the same reason as the tunnel structure.
  • the method of detecting fire in tunnels in Japan is mainly flame detection. This method detects infrared light from a flame. Therefore, the fire can be detected only after the occurrence of the flame, and the initial response of the response is delayed, and the damage may be increased.
  • Overseas, temperature and smoke detectors have been introduced in Europe and are used for fire detection. However, there is a problem that the reaction speed is slow, and it is difficult to distinguish between an environmental change due to exhaust gas from a car, a truck, and the like and a fire. There is a need for a fire detection method that can distinguish fire from other environmental fluctuations and that is quick and has few false or unreported reports.
  • Patent Document 1 discloses an optical gas detection system that irradiates a measurement target space with an optical signal and measures the concentration and transmittance of the target gas in the measurement target space based on a change in the intensity of the optical signal after propagation.
  • a method of detecting a fire by using a fire alarm With this method, a wide range of monitoring can be performed by one detection system. The system issues a fire alarm when the concentration of the target gas exceeds the threshold and the transmittance falls below the threshold.
  • Patent Literature 2 discloses a system for performing a fire determination using a light emitting unit, a light receiving unit, and a fire determining unit.
  • the light emitting means emits at least two or more types of light having different emission wavelengths.
  • the light receiving means receives the attenuated light due to the smoke of the plurality of wavelength lights emitted from the light emitting means.
  • the fire judging means compares the temporal changes of the received light output for each of the different wavelength light obtained from the light receiving means and judges a fire when a predetermined correlation of the temporal changes is obtained.
  • Patent Document 3 discloses a method of determining non-smoke smoke and fire smoke from the ratio between the extinction coefficients of the respective wavelengths obtained based on the received light outputs of a plurality of wavelengths or the ratio between the extinction degrees of the respective wavelengths. Is disclosed. This method can discriminate the size of smoke particles, making it possible to distinguish between fire smoke and non-fire smoke.
  • a fire is determined using light attenuation caused by smoke.
  • the optical gas detection system utilizes the property of absorbing light of a specific wavelength for each substance.
  • the first method uses a light source in a narrow wavelength band that outputs a wavelength near the absorption wavelength and modulates the wavelength to perform gas detection.
  • An example of this is wavelength modulation spectroscopy (WMS: Wavelength Modulation Spectroscopy) disclosed in Non-Patent Document 2.
  • WMS Wavelength Modulation Spectroscopy
  • the second is a method of calculating a gas concentration from a known spectrum intensity using a light source in a wide wavelength band.
  • DOAS Differential Optical Absorption Spectroscopy
  • Patent Literature 1 The combustion of alcohol such as ethanol produces a small amount of smoke and carbon monoxide. For this reason, fire cannot be detected by the methods of Patent Literature 1, Patent Literature 2, and Patent Literature 3 using transmittance as an index.
  • An example is biofuel.
  • the world's biofuel production has increased more than six times in the decade from 2000 to 2010.
  • Some vehicles use 100% biodiesel or biodiesel fuel.
  • the methods of Patent Literature 1, Patent Literature 2, and Patent Literature 3 have a problem that it is not possible to accurately detect such an automobile fire.
  • An object of the present disclosure is to provide a receiver, a fire detection system, and a fire detection method that can cope with a wider range of scenarios and accurately detect a fire in a wide area sensor that propagates an optical signal and monitors a fire situation. Is to do.
  • a receiver receives a first optical signal having a wavelength included in an absorption band included in water molecules and a second optical signal having a wavelength included in an absorption band included in carbon dioxide molecules.
  • a detection unit having a sensor, a signal processing unit for calculating a water vapor concentration and a carbon dioxide concentration from a change in the intensity of the first and second optical signals, and a factor for burning alcohol based on the water vapor concentration and the carbon dioxide concentration.
  • a determining unit for determining whether there is a fire.
  • a fire detection system receives a first optical signal of a wavelength included in an absorption band of water molecules and a second optical signal of a wavelength included in an absorption band of carbon dioxide molecules.
  • a signal processing unit that calculates the water vapor concentration and the carbon dioxide concentration from changes in the intensities of the first and second optical signals, and performs the combustion of alcohol based on the water vapor concentration and the carbon dioxide concentration.
  • the receiver includes a determining unit that determines whether there is a fire as a factor, and a transmitter including at least one laser light source that transmits each of the first and second optical signals to the receiver.
  • the fire detection method receives a first optical signal having a wavelength included in an absorption band included in water molecules and a second optical signal having a wavelength included in an absorption band included in carbon dioxide molecules. Then, the water vapor concentration and the carbon dioxide concentration are calculated from the changes in the intensity of the first and second optical signals, and the presence or absence of a fire is determined based on the changes in the water vapor concentration and the carbon dioxide concentration.
  • a fire detection system uses a wide-area sensor that propagates an optical signal and monitors a fire condition.
  • a receiver In a wide-area sensor, a receiver, a fire detection system, and a fire detection method capable of responding to a wider range of scenarios and accurately performing fire detection are provided. Can be provided.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a flow of a process for determining the progress of a fire according to the second embodiment. It is a block diagram of the fire detection system concerning Embodiment 2.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a transmitter / receiver that integrally configures a transmitter and a receiver according to the second embodiment;
  • FIG. 9 is a configuration diagram of a fire detection system according to a third embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a relationship between a wavelength of an optical signal output from a laser light source according to the third embodiment and time.
  • FIG. 14 is a configuration diagram of a fire detection system according to a fourth embodiment.
  • FIG. 14 is a configuration diagram of a fire detection system according to a fourth embodiment.
  • FIG. 14 is a configuration diagram of a fire detection system according to a fourth embodiment.
  • FIG. 14 is a configuration diagram of a fire detection system according to a fourth embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a relationship between a wavelength of an optical signal output from a laser light source according to a fourth embodiment and time. It is a schematic diagram of change of the transmittance
  • FIG. 14 is a configuration diagram of a fire detection system according to a fifth embodiment.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a receiver according to the first exemplary embodiment;
  • the fire detection system may be used as a wide area sensor that propagates an optical signal to monitor a fire situation.
  • the receiver (10) may be a computer device operated by a processor executing a program stored in a memory.
  • the receiver (10) has a detection unit (11), a signal processing unit (12), and a determination unit (13).
  • the detection unit (11), the signal processing unit (12), and the determination unit (13) may be software or a module whose processing is executed by a processor executing a program stored in a memory.
  • the detection unit (11), the signal processing unit (12), and the determination unit (13) may be hardware such as a circuit or a chip.
  • the detection unit (11) has a sensor that receives a first optical signal of a wavelength included in an absorption band of water molecules and a second optical signal of a wavelength included in an absorption band of carbon dioxide molecules.
  • the sensor that receives the first optical signal may be different from the sensor that receives the second optical signal. Alternatively, one sensor may receive the first optical signal and the second optical signal.
  • An absorption band is an absorption that occurs in a wavelength range where light or the like hits a substance.
  • the signal processing unit (12) calculates the water vapor concentration and the carbon dioxide concentration using the change in the intensity of the first and second optical signals.
  • the intensity of the optical signal may be, for example, the amplitude or light amount of the optical signal.
  • the determining unit (13) determines the presence or absence of a fire caused by alcohol combustion based on the water vapor concentration and the carbon dioxide concentration. For example, when the water vapor concentration and the carbon dioxide concentration indicate values larger than a predetermined reference value or threshold value, the determination unit (13) may determine that a fire caused by burning of alcohol has occurred. .
  • the receiver (10) can determine the presence or absence of a fire based on the water vapor concentration and the carbon dioxide concentration. Thus, the receiver (10) can determine the presence or absence of a fire caused by alcohol combustion that does not generate much carbon monoxide and smoke.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the fire detection system according to the present embodiment.
  • the transmitter (21) has a laser light source (211, 212, 213), a laser driver (214, 215, 216), and a light collector (217, 218, 219).
  • the three laser light sources (211, 212, 213) output three optical signals.
  • Each of the three concentrators (217, 218, 219) converts an optical signal output from the laser light source (211, 212, 213) into a quasi-parallel ray. Further, the three condensers (217, 218, 219) transmit the optical signal converted into the quasi-parallel rays to the receiver (22).
  • the receiver (22) has a detection unit (221), a signal processing unit (2221, 2222, 2223), and a determination unit (2224).
  • the signal processing units (2221, 2222, 2223) and the determination unit (2224) may be software or modules that execute processing when the processor (222) executes a program stored in the memory.
  • the signal processing units (2221, 2222, 2223) and the determination unit (2224) may be hardware such as a circuit or a chip.
  • the processor (222) reads out the software (computer program) from the memory and performs processing described below using a flowchart and the like.
  • the processor (222) may be, for example, a microprocessor, an MPU (Micro Processing Unit), or a CPU (Central Processing Unit).
  • Processor (222) may include a plurality of processors.
  • the memory is composed of a combination of volatile memory and nonvolatile memory.
  • the memory may include storage located remotely from the processor (222). In this case, the processor (222) may access the memory via an I / O interface (not shown).
  • the memory is used to store software or software modules. The processor (222) reads out these software or software modules from the memory and executes them.
  • the detection unit (221) collects the three received optical signals using three light collectors (2211, 212, 2213).
  • the three detectors (2214, 2215, 2216) receive the optical signals collected by the light collectors (2211, 212, 2213), and convert the received optical signals into electrical signals.
  • the detector (2214, 2215, 2216) may be software or a module whose processing is executed by the processor (222) executing a program stored in the memory.
  • the detectors (2214, 2215, 2216) may be hardware such as a circuit or a chip.
  • the detectors (2214, 2215, 2216) may be software or modules whose processing is executed by a processor different from the processor (222) executing a program stored in a memory.
  • the signal processing units (2221, 2222, 2223) each have a gas concentration calculation unit (22211, 22221, 22231) and a transmittance calculation unit (22212, 2222, 22232).
  • the gas concentration calculator (22211, 22221, 22231) calculates the gas concentration using the electric signal generated in the detector (2214, 2215, 2216).
  • the transmittance calculator (22212, 2222, 22232) calculates the transmittance using the electric signal generated by the detector (2214, 2215, 2216).
  • the transmittance is a reduction rate of an optical signal from a state in which smoke of an intensity in a wavelength region around an absorption peak is not generated.
  • the determination unit (2224) determines the progress of the fire using the calculated gas concentration and the transmittance. For any of the optical signals used in this embodiment, smoke also reduces transmittance. Therefore, any one of the three values calculated by the transmittance calculators (22212, 2222, 22232) may be used as the transmittance used by the determiner (2224
  • the laser driver (214) controls the drive current and temperature of the optical signal output from the laser light source (211).
  • the laser light source (211) outputs an optical signal having a wavelength of ⁇ 1 ⁇ m.
  • the condenser (217) converts an optical signal output from the laser light source (211) into a quasi-parallel ray.
  • the optical signal converted into the quasi-parallel light beam propagates in the measurement target space and is transmitted to the receiver (22).
  • the light collector (2211) collects the received optical signal and outputs the collected optical signal to the detector (2214).
  • the detector (2214) receives the optical signal and converts the received optical signal into an electric signal.
  • the detector (2214) outputs an electric signal to the signal processing unit (2221).
  • the first gas concentration calculator (22211) and the transmittance calculator (22212) determine the average carbon dioxide (CO2) in the section between the transmitter (21) and the receiver (22) based on the change in the intensity of the optical signal.
  • the concentration and the average transmittance at a wavelength of ⁇ 1 ⁇ m are calculated.
  • the laser driver (215) controls the drive current and temperature of the optical signal output from the laser light source (212).
  • the laser light source (212) outputs an optical signal having a wavelength of ⁇ 2 ⁇ m.
  • the condenser (218) converts the optical signal output from the laser light source (212) into a quasi-parallel ray.
  • the optical signal converted into the quasi-parallel light beam propagates in the measurement target space and is transmitted to the receiver (22).
  • the light collector (2212) collects the received optical signal and outputs the collected optical signal to the detector (2215).
  • the detector (2215) receives the optical signal and converts the received optical signal into an electric signal.
  • the detector (2215) outputs an electric signal to the signal processing unit (2222).
  • the second gas concentration calculator (22221) and the transmittance calculator (22222) determine the average carbon monoxide (CO2) in the section between the transmitter (21) and the receiver (22) based on the change in the intensity of the optical signal. ) Calculate the concentration and the average transmittance at a wavelength of ⁇ 2 ⁇ m.
  • the laser driver (216) controls the drive current and temperature of the optical signal output from the laser light source (213).
  • the laser light source (213) outputs an optical signal having a wavelength of ⁇ 3 ⁇ m.
  • the condenser (219) converts an optical signal output from the laser light source (213) into a quasi-parallel ray.
  • the optical signal converted into the quasi-parallel light beam propagates in the measurement target space and is transmitted to the receiver (22).
  • the light collector (2213) collects the received optical signal, and outputs the collected optical signal to the detector (2216).
  • the detector (2216) receives the optical signal and converts the received optical signal into an electric signal.
  • the detector (2216) outputs an electric signal to the signal processing unit (2223).
  • the third gas concentration calculator (22131) and the transmittance calculator (22232) calculate the average water vapor (H2O) concentration in the section between the transmitter (21) and the receiver (22) based on the change in the intensity of the optical signal. And the average transmittance at the wavelength ⁇ 3 ⁇ m is calculated. Note that ⁇ 1 is the wavelength included in the absorption band of the CO2 molecule, ⁇ 2 is the wavelength included in the absorption band of the CO molecule, and ⁇ 3 is the wavelength included in the absorption band of the H2O molecule.
  • the detectors (2214, 2215, 2216) receive an optical signal (Step S01).
  • the gas concentration calculator (22211) calculates the concentration Cg1 of the gas (CO2) based on the optical signal received by the detector # (2214) (step S02).
  • the gas concentration calculation units (2221, 22231) determine the concentration Cg2 of gas (CO) based on the optical signal received by the detector (2215) and the optical signal received by the detector (2216).
  • the concentration Cg3 of the gas (H2O) is calculated (step S02).
  • At least one of the transmittance calculators (22212, 22222, 22232) calculates the transmittance T from the optical signal (step S02). Since an optical signal having a shorter wavelength is easily scattered, the amount of decrease in transmittance is large. Therefore, the transmittance calculator (22212) may calculate the transmittance T using the optical signal of ⁇ 1, which is the shortest wavelength among the three optical signals.
  • the determination unit (2224) compares the calculated transmittance T with a preset threshold Th_T (step S03). When the transmittance is higher than the threshold, the determination unit (2224) determines that smoke due to fire has not occurred. In this case, it is estimated that no fire has occurred or a fire due to alcohol or the like has occurred. To determine these, the determination unit (2224) compares the gas concentration Cg1 with the threshold Th_Cg1 (step S04), and compares the gas concentration Cg3 with the threshold Th_Cg3 (step S07). When both of them exceed the threshold value, the determination unit (2224) determines that the fire is caused by alcohol combustion and issues a warning (step S11). The discriminating unit (2224) determines that there is no abnormality when either one is below the threshold (Step S12).
  • the determination unit (2224) compares the gas concentration Cg3 with the threshold value Th_Cg3 (step S06).
  • the determination unit (2224) uses water vapor as an index for determining whether or not a normal fire has occurred because the water vapor (H2O) is generated by a normal fire.
  • the normal fire is, for example, a fire other than a fire caused by alcohol combustion. Therefore, the determination unit (2224) may use carbon dioxide (CO2) generated by a normal fire as an index for determining whether or not a normal fire has occurred, similarly to water vapor.
  • CO2 carbon dioxide
  • the determination unit (2224) compares the gas concentration ratio Cg2 / Cg1 with the threshold Th_Cg2 / Cg1 (step S05). As disclosed in Non-Patent Document 4 and the like, a large amount of carbon monoxide (CO) is generated before a flame is generated, and carbon dioxide (CO2) is not generated so much. That is, before a fire occurs, the ratio of the concentration of carbon monoxide (CO) to the concentration of carbon dioxide (CO2) increases. Therefore, when Cg2 / Cg1 exceeds the threshold value, the determination unit (2224) determines that a normal fire is about to occur soon and issues a warning (step S09). When the difference is smaller than the threshold, the determination unit (2224) determines that there is no abnormality (step S08).
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a change in transmittance with time in a normal fire and a non-fire.
  • FIG. 11 shows a schematic diagram of a change in CO2 concentration over time during a fire and during a non-fire.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing a change in H2O concentration over time during a fire and during a non-fire.
  • FIG. 13 shows a schematic diagram of a change in the CO / CO2 concentration ratio over time during a fire and during a non-fire.
  • FIG. 15 is a schematic diagram showing a change in transmittance with time in the case of alcohol fire and in the case of non-fire.
  • the determining unit (2224) determines that a fire has occurred when both the gas concentration and the transmittance change and determines that a fire has occurred, and issues an alarm. As shown in FIG. 13, the CO / CO2 concentration ratio rises faster than other gases. Utilizing this, when the determination unit (2224) determines that the fire is based on both the change in the CO / CO2 concentration ratio and the change in the transmittance, the determination unit (2224) determines that the state is the smoldering state and alerts the user to the fire. As shown in FIG. 15, the transmittance does not decrease during an alcohol fire. Therefore, if the transmittance has not decreased, the determination unit (2224) determines that an alcohol fire has occurred when it is determined that both the carbon dioxide concentration and the change in water vapor concentration that occur during an alcohol fire are a fire. I do.
  • a wide-area sensor that propagates an optical signal and monitors a fire condition can cope with a wide range of scenarios.
  • Typical wide area sensors use smoke and carbon monoxide to detect fires.
  • a general wide-area sensor cannot accurately detect a fire by using smoke or a change in the concentration of carbon monoxide when burning alcohol or the like that does not emit smoke or carbon monoxide during a fire.
  • the determination unit (2224) performs strong detection against other environmental fluctuations in a wide scenario by using both the carbon dioxide and water vapor concentration changes that are generated even in the combustion of alcohol or the like as a reference. be able to.
  • a wide-area sensor that propagates an optical signal and monitors a fire condition can quickly perform normal fire detection.
  • a sign of the occurrence of the flame can be obtained before the occurrence of the flame.
  • Io is the intensity of the optical signal output from the transmitter (21)
  • Is is the intensity of the optical signal received by the receiver (22)
  • D is between the transmitter (21) and the receiver (22). Is the distance.
  • the transmitter (21) and the receiver (22) are used separately has been described.
  • a transmitter / receiver configured integrally with the transmitter and the receiver is used.
  • (31) may be used.
  • the optical signal output from the transceiver (31) may be reflected toward the transceiver (31) using the reflector (32) and received by the transceiver (31).
  • the number of devices requiring power supply can be reduced to one, and the number of devices requiring explosion-proof measures can be reduced.
  • the optical signal output from the transceiver (31) may be reflected a plurality of times and then received by the transceiver (31) to extend the propagation distance. By doing so, the measurement accuracy can be improved.
  • the signal processing unit is divided into three, but two of the three may be one signal processing unit, or three may be one signal processing unit. .
  • a laser light source is used as the three light sources.
  • a broadband light source such as an LED (Light Emitting Diode) may be used. Accordingly, the gas concentration may be calculated using DOAS.
  • a third embodiment will be described with reference to FIGS.
  • three gas sources are used to calculate the concentrations and transmittances of three gases, and the progress of a fire is determined based on these.
  • the output wavelength of one light source is switched at regular intervals, the concentrations and transmittances of the three gases are calculated, and a distinction is made between a fire, a normal fire sign, and a non-fire.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of the fire detection system according to the present embodiment.
  • the transmitter (41) includes a laser light source (411), a laser driver (412), a controller (414), and a light collector (413).
  • the laser light source (411) outputs an optical signal.
  • the condenser (413) converts the optical signal output from the laser light source (411) into a quasi-parallel ray. Further, the light collector (413) transmits the optical signal converted into the quasi-parallel ray to the receiver (42).
  • the receiver (42) includes a detection unit (421), a signal processing unit (4221, 4222, 4223), a determination unit (4224), and a controller (426).
  • the signal processing unit (4221, 4222, 4223), the determination unit (4224), and the controller (426) are software or modules that execute processing by the processor (422) executing a program stored in the memory. There may be.
  • the signal processing units (4221, 4222, 4223), the determination unit (4224), and the controller (426) may be hardware such as a circuit or a chip.
  • the detecting unit (421) condenses the received optical signal using the condenser (4211).
  • the detector (4212) receives the light signal collected by the light collector (4211), and converts the received light signal into an electric signal.
  • the detector (4212) may be software or a module whose processing is executed by the processor (422) executing a program stored in the memory.
  • the detector (4212) may be hardware such as a circuit or a chip.
  • the detector (4212) may be software or a module whose processing is executed by a processor different from the processor (422) executing a program stored in the memory.
  • the signal processing units (4221, 4222, 4223) each have a gas concentration calculation unit (42211, 42221, 42231) and a transmittance calculation unit (42212, 42222, 42232).
  • the gas concentration calculator (42211, 42221, 42231) calculates the gas concentration using the electric signal generated by the detector (4212).
  • the transmittance calculator (42212, 42222, 42232) calculates the transmittance using the electric signal generated by the detector (4212).
  • the transmittance is a reduction rate of an optical signal from a state in which smoke of an intensity in a wavelength region around an absorption peak is not generated.
  • the time of each of the controller (414) and the controller (426) is synchronized.
  • the controller (414) transmits a switching signal to the controller (426) at the timing of switching the wavelength of the optical signal output from the laser light source (411). Upon receiving the switching signal, the controller (426) changes the output destination of the electric signal output from the detector (4212). A wired cable (43) connects the controller (414) and the controller (426).
  • the determining unit (4224) determines the progress of the fire from the calculated gas concentration and the transmittance. In any of the optical signals used in the present embodiment, the transmittance similarly decreases due to smoke. Therefore, the transmittance used in the determination unit (4224) is the three values calculated by the transmittance calculation units (42212, 42222, 42232). Any of these may be used.
  • the controller (414) outputs an optical signal having a wavelength of ⁇ 1 ⁇ m from the laser light source (411) whose driving current and temperature are controlled by the laser driver (412).
  • the condenser (413) converts an optical signal output from the laser light source (411) into a quasi-parallel ray.
  • the optical signal converted into the quasi-parallel ray propagates in the measurement target space and is transmitted to the receiver (42).
  • the condenser (4211) condenses the received optical signal and outputs the collected optical signal to the detector (4212).
  • the detector (4212) receives the optical signal and converts the received optical signal into an electric signal.
  • the detector (4212) outputs an electric signal to the signal processing unit (4221).
  • the first gas concentration calculator (42211) and the transmittance calculator (42212) determine the average carbon dioxide (CO2) in the section between the transmitter (41) and the receiver (42) based on the change in the intensity of the optical signal.
  • the concentration and the average transmittance at a wavelength of ⁇ 1 ⁇ m are calculated.
  • the controller (414) causes the laser light source (411) whose driving current and temperature are controlled by the laser driver (412) to output an optical signal having a wavelength of ⁇ 2 ⁇ m.
  • the condenser (413) converts an optical signal output from the laser light source (411) into a quasi-parallel ray.
  • the optical signal converted into the quasi-parallel ray propagates in the measurement target space and is transmitted to the receiver (42).
  • the condenser (4211) condenses the received optical signal and outputs the collected optical signal to the detector (4212).
  • the detector (4212) receives the optical signal and converts the received optical signal into an electric signal.
  • the detector (4212) outputs an electric signal to the signal processing unit (4222).
  • the second gas concentration calculator (42221) and the transmittance calculator (42222) determine the average carbon monoxide (CO2) in the section between the transmitter (41) and the receiver (42) based on the change in the intensity of the optical signal. ) Calculate the concentration and the average transmittance at a wavelength of ⁇ 2 ⁇ m.
  • the controller (414) causes the laser light source (411) whose driving current and temperature are controlled by the laser driver (412) to output an optical signal having a wavelength of ⁇ 3 ⁇ m.
  • the condenser (413) converts an optical signal output from the laser light source (411) into a quasi-parallel ray.
  • the optical signal converted into the quasi-parallel ray propagates in the measurement target space and is transmitted to the receiver (42).
  • the condenser (4211) condenses the received optical signal and outputs the collected optical signal to the detector (4212).
  • the detector (4212) receives the optical signal and converts the received optical signal into an electric signal.
  • the detector (4212) outputs an electric signal to the signal processing unit (4223).
  • the third gas concentration calculator (42231) and the transmittance calculator (42232) calculate the average water vapor (H2O) concentration in the section between the transmitter (41) and the receiver (42) based on the change in the intensity of the optical signal. And the average transmittance at the wavelength ⁇ 3 ⁇ m is calculated.
  • the controller (414) and the controller (426) switch T1, ⁇ T2, and ⁇ T3 at fixed time intervals, and are synchronized with each other via a wired cable (43).
  • ⁇ 1 is the wavelength included in the absorption band of the CO2 molecule
  • ⁇ 2 is the wavelength included in the absorption band of the CO molecule
  • ⁇ 3 is the wavelength included in the absorption band of the H2O molecule.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a change in transmittance with time in a normal fire and a non-fire.
  • FIG. 11 shows a schematic diagram of a change in CO2 concentration over time during a fire and during a non-fire.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing a change in H2O concentration over time during a fire and during a non-fire.
  • FIG. 13 shows a schematic diagram of a change in the CO / CO2 concentration ratio over time during a fire and during a non-fire.
  • FIG. 15 is a schematic diagram showing a change in transmittance with time in the case of alcohol fire and in the case of non-fire.
  • the determination unit (4224) determines that a fire has occurred when both the gas concentration and the change in the transmittance change, and issues an alarm. As shown in FIG. 13, the CO / CO2 concentration ratio rises faster than other gases. Utilizing this, when the determination unit (4224) determines that the fire is based on both the change in the CO / CO2 concentration ratio and the change in the transmittance, the determination unit (4224) determines that the state is the smoldering state and alerts the user to the fire. As shown in FIG. 15, the transmittance does not decrease during an alcohol fire. Therefore, when the transmittance is not reduced, the determination unit (4224) determines that an alcohol fire has occurred when it is determined that the fire is due to both the change in the carbon dioxide concentration and the change in the water vapor concentration that occur during the alcohol fire. .
  • the transmitter (41) can reduce the cost by reducing the number of laser light sources.
  • the use of three laser light sources generally adds significantly to cost.
  • the number of laser light sources can be reduced to one, so that the cost can be reduced as compared with the case where three laser light sources are used.
  • Io is the intensity of the optical signal output from the transmitter (41)
  • Is is the intensity of the optical signal received by the receiver (42)
  • D is between the transmitter (41) and the receiver (42). Is the distance.
  • the optical signal output from the transceiver (31) may be reflected toward the transceiver (31) using the reflector (32) and received by the transceiver (31).
  • the number of devices requiring power supply can be reduced to one, and the number of devices requiring explosion-proof measures can be reduced. Therefore, there is no need to synchronize controllers, and the wired cable can be removed.
  • the wired cable for synchronization between the controller (414) and the controller (426) may be changed to a wireless connection. By doing so, the wired cable can be removed. At this time, the optical signal output from the transceiver (31) may be reflected a plurality of times and then received by the transceiver (31) to extend the propagation distance. By doing so, the measurement accuracy can be improved.
  • the signal processing unit is divided into three, but two of the three may be one signal processing unit, or three may be one signal processing unit. .
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of the fire detection system according to the present embodiment.
  • the transmitter (61) has a laser light source (611, 612), a laser driver (613, 614), a controller (615), and a light collector (616, 617).
  • the laser light sources (611, 612) output optical signals.
  • the condenser (616, 617) converts the optical signal output from the laser light source (611, 612) into a quasi-parallel light beam. Further, the light collectors (616, 617) transmit the optical signals converted into the quasi-parallel rays to the receiver (62).
  • the receiver (62) includes a detection unit (621), a signal processing unit (6221, 6222, 6223), a determination unit (6224), and a controller (626).
  • the signal processing unit (6221, 6222, 6223), the determination unit (6224), and the controller (626) are software or modules whose processing is executed by the processor (622) executing the program stored in the memory. There may be.
  • the signal processing units (6221, 6222, 6223), the determination unit (6224), and the controller (626) may be hardware such as a circuit or a chip.
  • the detection unit (621) condenses the received optical signal using the light concentrators (6211, 6212).
  • the detectors (6213, 6214) receive the optical signals collected by the light collectors (6211, 6212), and convert the received optical signals into electrical signals.
  • the detectors (6213, 6214) may be software or modules whose processing is executed by the processor (622) executing a program stored in the memory.
  • the detectors (6213, 6214) may be hardware such as a circuit or a chip.
  • the detectors (6213, 6214) may be software or modules that execute processing by a processor different from the processor (622) executing a program stored in the memory.
  • the signal processing units (6221, 6222, 6223) each have a gas concentration calculation unit (62211, 62221, 62231) and a transmittance calculation unit (62212, 62222, 62232).
  • the gas concentration calculator (62211) calculates the gas concentration using the electric signal generated by the detector (6213).
  • the transmittance calculator (62212) calculates the transmittance using the electric signal generated by the detector (6213).
  • the gas concentration calculator (62221, 62231) calculates the gas concentration using the electric signal generated by the detector (6241).
  • the transmittance calculators (62222, 62232) calculate the transmittance using the electric signal generated by the detector (6214).
  • the transmittance is a reduction rate of an optical signal from a state in which smoke of an intensity in a wavelength region around an absorption peak is not generated.
  • the controller (615) and the controller (626) # have their respective times synchronized.
  • the controller (615) transmits a switching signal to the controller (626) at the timing of switching the wavelength of the optical signal output from the laser light source (612).
  • the controller (626) changes the output destination of the electric signal output from the detector (6214).
  • a wired cable (63) connects the controller (615) and the controller (626).
  • the determination unit (6224) determines the progress of the fire from the calculated gas concentration and transmittance. In any of the optical signals used in the present embodiment, the transmittance similarly decreases due to smoke. Therefore, the transmittance used in the determination unit (6224) is one of three values calculated in the transmittance calculation unit (62212, 62222, 62232). Any of these may be used.
  • the laser driver (613) controls the drive current and temperature of the optical signal output from the laser light source (611).
  • the laser light source (611) outputs an optical signal having a wavelength of ⁇ 1 ⁇ m.
  • the condenser (616) converts the optical signal output from the laser light source (611) into a quasi-parallel ray.
  • the optical signal changed to the quasi-parallel ray propagates in the measurement target space and is transmitted to the receiver (62).
  • the light collector (6211) collects the received optical signal and outputs the collected optical signal to the detector (6213).
  • the detector (6213) receives the optical signal and converts the received optical signal into an electric signal.
  • the detector (6213) outputs an electric signal to the signal processing unit (6221).
  • the first gas concentration calculator (62211) and the transmittance calculator (62212) determine the average carbon dioxide (CO2) in the section between the transmitter (61) and the receiver (62) based on the intensity change of the optical signal.
  • the concentration and the average transmittance at a wavelength of ⁇ 1 ⁇ m are calculated.
  • the controller (615) causes the laser light source (612) whose driving current and temperature are controlled by the laser driver (614) to output an optical signal having a wavelength of ⁇ 2 ⁇ m.
  • the condenser (617) converts the optical signal output from the laser light source (612) into a quasi-parallel ray.
  • the optical signal converted into the quasi-parallel ray propagates in the measurement target space and is transmitted to the receiver (62).
  • the condenser (6212) collects the received optical signal and outputs the collected optical signal to the detector (6214).
  • the detector (6214) receives the optical signal and converts the received optical signal into an electric signal.
  • the detector (6214) outputs an electric signal to the signal processing unit (6222).
  • the second gas concentration calculator (62221) and the transmittance calculator (62222) determine the average carbon monoxide (CO) in the section between the transmitter (61) and the receiver (62) based on the change in the intensity of the optical signal. ) Calculate the concentration and the average transmittance at a wavelength of ⁇ 2 ⁇ m.
  • the controller (615) causes the laser light source (612) whose drive current and temperature are controlled by the laser driver (614) to output an optical signal having a wavelength of ⁇ 3 ⁇ m.
  • the condenser (617) converts an optical signal output from the laser light source (612) into a quasi-parallel ray.
  • the optical signal converted into the quasi-parallel ray propagates in the measurement target space and is transmitted to the receiver (62).
  • the condenser (6212) collects the received optical signal and outputs the collected optical signal to the detector (6214).
  • the detector (6214) receives the optical signal and converts the received optical signal into an electric signal.
  • the detector (6214) outputs an electric signal to the signal processing unit (6223).
  • the third gas concentration calculator (62231) and the transmittance calculator (62232) calculate the average water vapor (H2O) concentration in the section between the transmitter (61) and the receiver (62) based on the change in the intensity of the optical signal. And the average transmittance at the wavelength ⁇ 3 ⁇ m is calculated.
  • the controller (615) and the controller (626) switch T1 and ⁇ ⁇ T2 at regular intervals, and are synchronized with each other via a wired cable (63).
  • ⁇ 1 is the wavelength included in the absorption band of the CO2 molecule
  • ⁇ 2 is the wavelength included in the absorption band of the CO molecule
  • ⁇ 3 is the wavelength included in the absorption band of the H2O molecule.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a change in transmittance with time in a normal fire and a non-fire.
  • FIG. 11 shows a schematic diagram of a change in CO2 concentration over time during a fire and during a non-fire.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing a change in H2O concentration over time during a fire and during a non-fire.
  • FIG. 13 shows a schematic diagram of a change in the CO / CO2 concentration ratio over time during a fire and during a non-fire.
  • FIG. 15 is a schematic diagram showing a change in transmittance with time in the case of alcohol fire and in the case of non-fire.
  • the discriminating unit (6224) issues a warning when it is determined that a fire has occurred in both of the changes in the gas concentration and the transmittance, when it is determined that a fire has occurred.
  • the CO / CO2 concentration ratio rises faster than other gases.
  • the determination unit (6224) determines that the state is the smoldering state and alerts the user to the fire.
  • the transmittance does not decrease during an alcohol fire. Therefore, when the transmittance is not decreased, the determination unit (6224) determines that an alcohol fire has occurred when it is determined that the fire is due to both the change in the carbon dioxide concentration and the change in the water vapor concentration that occur during the alcohol fire. .
  • an optical signal having a wavelength of ⁇ 1 ⁇ m is output from the laser light source (611), and the wavelength of the optical signal output from the laser light source (612) is switched to ⁇ 2 ⁇ m and ⁇ 3 ⁇ m at regular intervals.
  • an optical signal having a wavelength of ⁇ 2 ⁇ m is output from the laser light source (711), and the wavelength of the optical signal output from the laser light source (712) is switched between ⁇ 1 ⁇ m and ⁇ 3 ⁇ m at regular intervals. You may. Alternatively, as shown in FIG.
  • an optical signal having a wavelength of ⁇ 3 ⁇ m may be output from the laser light source (811), and the wavelength of the optical signal output from the laser light source (812) may be switched between ⁇ 1 ⁇ m and ⁇ 2 ⁇ m at regular intervals. .
  • Io is the intensity of the optical signal output from the transmitter (61)
  • Is is the intensity of the optical signal received by the receiver (62)
  • D is between the transmitter (61) and the receiver (62). Is the distance.
  • a transmitter / receiver ( 31) may be used.
  • the optical signal output from the transceiver (31) may be reflected toward the transceiver (31) using the reflector (32) and received by the transceiver (31).
  • the number of devices requiring power supply can be reduced to one, and the number of devices requiring explosion-proof measures can be reduced. Therefore, there is no need to synchronize controllers, and the wired cable can be removed.
  • the wired cable for synchronization between the controller (615) and the controller (626) may be changed to a wireless connection. By doing so, the wired cable can be removed. At this time, the optical signal output from the transceiver (31) may be reflected a plurality of times and then received by the transceiver (31) to extend the propagation distance. By doing so, the measurement accuracy can be improved.
  • the signal processing unit is divided into three, but two of the three may be one signal processing unit, or three may be one signal processing unit. .
  • the progress of the fire is determined by comparing the concentrations and transmittances of the three gases with threshold values.
  • the gas concentration change and transmittance change pattern generated during a fire, and the gas concentration change and transmittance change pattern during a non-fire state are learned in large quantities, and the measured gas concentration and transmittance change patterns are measured. Judgment of the progress of the fire is made in comparison with.
  • FIG. 16 is a block diagram illustrating a configuration of the fire detection system according to the present embodiment.
  • the transmitter (161) includes a laser light source (1611, 1612, 1613), a laser driver (1614, 1615, 1616), and a light collector (1617, 1618, 1619).
  • the three laser light sources (1611, 1612, 1613) output three optical signals.
  • Each of the three condensers (1617, 1618, 1619) converts an optical signal output from the laser light source (1611, 1612, 1613) into a quasi-parallel ray. Further, the three condensers (1617, 1618, 1619) transmit the optical signal converted into the quasi-parallel rays to the receiver (162).
  • the receiver (162) includes a detection unit (1621), a signal processing unit (16221, 16222, 16223), and a machine learning unit (16224).
  • the signal processing units (16221, 16222, 16223) and the machine learning unit (16224) may be software or modules whose processing is executed by the processor (1622) executing a program stored in the memory.
  • the signal processing units (16221, 16222, 16223) and the machine learning unit (16224) may be hardware such as a circuit or a chip.
  • the detection unit (1621) condenses the received three optical signals by three concentrators (16211, 16212, 16213), and the three detectors (16214, 16215, 16216) receive the light signals, Convert to
  • the signal processing units (16221, 16222, 16223) each have a gas concentration calculation unit (162221, 162221, 162231) and a transmittance calculation unit (162212, 162222, 162232).
  • the gas concentration calculator (162221, # 162221, # 162231) calculates the gas concentration using the electric signals generated in the detectors (16214, # 16215, # 16216).
  • the transmittance calculator (162212, # 162222, # 162232) calculates the transmittance using the electrical signals generated in the detectors (16214, # 16215, # 16216).
  • the transmittance is a reduction rate of an optical signal from a state in which smoke of an intensity in a wavelength region around an absorption peak is not generated.
  • the machine learning unit (16224) stores the calculated changes in gas concentration and transmittance in the memory (16225). Further, the calculation unit (162241, # 162242, # 162243) learns the change pattern of the gas concentration and the transmittance stored in the memory (16225). The calculation unit (162241, # 162242, # 162243) stores the learning result in the memory (16225). In operation, the calculation unit (162241, # 162242, # 162243) performs calculation from the calculated gas concentration and transmittance change pattern and the learning result stored in the memory (16225), and the determination unit (162244) performs machine learning. Judges whether fire or non-fire.
  • the transmittance accumulated at the time of learning and the transmittance used at the time of operation during operation are calculated by the transmittance calculator (162212, # 162222). , $ 162232), any of the three values may be used.
  • the laser driver (1614) controls the drive current and the temperature of the optical signal output from the laser light source (1611).
  • the laser light source (1611) outputs an optical signal having a wavelength of ⁇ 1 ⁇ m.
  • the condenser (1617) converts an optical signal output from the laser light source (1611) into a quasi-parallel ray.
  • the optical signal converted into the quasi-parallel ray propagates in the measurement target space and is transmitted to the receiver (162).
  • the condenser (16211) collects the received optical signal and outputs the collected optical signal to the detector (16214).
  • the detector (16214) receives the optical signal and converts the received optical signal into an electric signal.
  • the detector (16214) outputs an electric signal to the signal processing unit (16221).
  • the first gas concentration calculator (162221) and the transmittance calculator (162212) determine the average carbon dioxide (CO2) in the section between the transmitter (161) and the receiver (162) based on the change in the intensity of the optical signal.
  • the concentration and the average transmittance at a wavelength of ⁇ 1 ⁇ m are calculated.
  • the laser driver (1615) controls the drive current and temperature of the optical signal output from the laser light source (1612).
  • the laser light source (1612) outputs an optical signal having a wavelength of ⁇ 2 ⁇ m.
  • the condenser (1618) converts the optical signal output from the laser light source (1612) into a quasi-parallel ray.
  • the optical signal converted into the quasi-parallel ray propagates in the measurement target space and is transmitted to the receiver (162).
  • the light collector (16212) collects the received optical signal and outputs the collected optical signal to the detector (16215).
  • the detector (16215) receives the optical signal and converts the received optical signal into an electric signal.
  • the detector (16215) outputs an electric signal to the signal processing unit (16222).
  • the second gas concentration calculator (162221) and the transmittance calculator (162222) determine the average carbon monoxide (CO) in the section between the transmitter (161) and the receiver (162) based on the change in the intensity of the optical signal. ) Calculate the concentration and the average transmittance at a wavelength of ⁇ 2 ⁇ m.
  • the laser driver (1616) controls the drive current and temperature of the optical signal output from the laser light source (1613).
  • the laser light source (1613) outputs an optical signal having a wavelength of ⁇ 3 ⁇ m.
  • the condenser (1619) converts an optical signal output from the laser light source (1613) into a quasi-parallel ray.
  • the optical signal converted into the quasi-parallel ray propagates in the measurement target space and is transmitted to the receiver (162).
  • the condenser (16213) collects the received optical signal and outputs the collected optical signal to the detector (16216).
  • the detector (16216) receives the optical signal and converts the received optical signal into an electric signal.
  • the detector (16216) outputs an electric signal to the signal processing unit (16233).
  • the third gas concentration calculator (162231) and the transmittance calculator (162232) calculate the average water vapor (H2O) concentration in the section between the transmitter (161) and the receiver (162) based on the change in the intensity of the optical signal. And the average transmittance at the wavelength ⁇ 3 ⁇ m is calculated. Note that ⁇ 1 is the wavelength included in the absorption band of the CO2 molecule, ⁇ 2 is the wavelength included in the absorption band of the CO molecule, and ⁇ 3 is the wavelength included in the absorption band of the H2O molecule.
  • the present embodiment is divided into two cases: a learning period for constructing a model for determining whether it is a fire or a non-fire, and an operation period for determining whether a fire or a non-fire is based on the calculated gas concentration or transmittance change.
  • the calculated changes in gas concentration and transmittance are accumulated in the memory (16225).
  • changes in gas concentration and transmittance during a fire are calculated separately from calculations of changes in gas concentration and transmittance during a non-fire, and are stored in the memory (16225). For example, changes in gas concentration and transmittance during a fire may be calculated using simulation, or may be calculated using gas concentration and transmittance calculated when a fire actually occurs.
  • the calculation unit (162241, # 162242, # 162243) learns the change pattern of the accumulated gas concentration and transmittance.
  • the learning result derived by the calculation is stored in the memory (16225) as a model configured by extracting the feature values at the time of fire / non-fire.
  • the calculation unit (162241, # 162242, # 162243) performs calculation using the learning result stored in the memory (16225) and the calculated change in gas concentration and transmittance.
  • the calculation unit (162241, # 162242, # 162243) calculates the likelihood of each of the fire and the non-fire, and the determination unit (162244) determines that the fire is a fire if the likelihood of the fire is larger and a non-fire if not. I do.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a change in transmittance with time in a normal fire and a non-fire.
  • FIG. 11 shows a schematic diagram of a change in CO2 concentration over time during a fire and during a non-fire.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing a change in H2O concentration over time during a fire and during a non-fire.
  • FIG. 13 shows a schematic diagram of a change in the CO / CO2 concentration ratio over time during a fire and during a non-fire.
  • FIG. 15 is a schematic diagram showing a change in transmittance with time in the case of alcohol fire and in the case of non-fire.
  • the transmittance is lower and the gas concentration is higher during normal fires.
  • the machine learning unit (162241) determines that a fire has occurred in both the change in the water vapor concentration and the change in the transmittance, and issues an alarm. As shown in FIG. 13, the CO / CO2 concentration ratio rises faster than other gases.
  • the machine learning unit (162241) determines that the state is the smoldering state and alerts the user to the fire. As shown in FIG. 15, the transmittance does not decrease during an alcohol fire. Therefore, if the transmittance has not decreased, the machine learning unit (162241) determines that an alcohol fire has occurred when it is determined that both the carbon dioxide concentration and the change in water vapor concentration that occur during an alcohol fire have caused a fire. .
  • FIG. 14 is a graph showing a change in the transmittance between a fire and a non-fire when the noise is large. As shown in FIG. 14, when the noise is larger than the amount of decrease in the transmittance at the time of fire, the threshold cannot be set appropriately. In the present embodiment, even in such a case, the progress of the fire can be grasped by machine learning of a large amount of accumulated information.
  • Io is the intensity of the optical signal output from the transmitter (161)
  • Is is the intensity of the optical signal received by the receiver (162)
  • D is the intensity between the transmitter (161) and the receiver (162). Is the distance.
  • the optical signal output from the transceiver (31) may be reflected a plurality of times and then received by the transceiver (31) to extend the propagation distance. By doing so, the measurement accuracy can be improved.
  • the signal processing unit is divided into three, but two of the three may be one signal processing unit, or three may be one signal processing unit. .
  • the ratio of the concentration of carbon monoxide to carbon dioxide is evaluated as an index for judging a sign of a fire, but instead, the concentration of carbon monoxide is evaluated without calculating the ratio. Is also good. By doing so, the processing can be simplified.
  • Non-transitory computer readable media include various types of tangible storage media.
  • Examples of non-transitory computer readable media include magnetic recording media (eg, flexible disks, magnetic tapes, hard disk drives), and magneto-optical recording media (eg, magneto-optical disks).
  • examples of the non-transitory computer-readable medium include a CD-ROM (Read Only Memory), a CD-R, and a CD-R / W.
  • examples of the non-transitory computer-readable medium include a semiconductor memory.
  • the semiconductor memory includes, for example, a mask ROM, a PROM (Programmable @ ROM), an EPROM (Erasable @ PROM), a flash ROM, and a RAM (Random @ Access @ Memory).
  • the program may be supplied to the computer by various types of transitory computer readable media. Examples of transitory computer readable media include electrical signals, optical signals, and electromagnetic waves. Transitory computer readable media can provide the program to a computer via a wired communication line such as an electric wire and an optical fiber, or a wireless communication line.
  • the present invention is applicable to fire detection in a wide area.
  • the present invention can be applied to fire detection in a scene such as a road tunnel where there are changes in gas and smoke concentrations, temperature, humidity, and the like due to various external factors, and there is a large environmental change other than a fire.
  • the present disclosure is not limited to the above embodiment, and can be appropriately modified without departing from the gist.
  • a detection unit including a sensor that receives a first optical signal of a wavelength included in an absorption band of water molecules and a second optical signal of a wavelength included in an absorption band of carbon dioxide molecules, A signal processing unit that calculates a water vapor concentration and a carbon dioxide concentration from a change in the intensity of the first and second optical signals; A determination unit that determines the presence or absence of a fire caused by alcohol combustion based on the water vapor concentration and the carbon dioxide concentration.
  • the detection unit A sensor that receives a third optical signal having a wavelength included in the absorption band of the carbon monoxide molecule,
  • the signal processing unit Calculating a carbon monoxide concentration from a change in the intensity of the third optical signal and calculating a transmittance of at least one of the first to third optical signals;
  • the determination unit includes: The receiver according to claim 1, wherein when the calculated transmittance is lower than a predetermined threshold, a sign of a fire is determined based on the carbon monoxide concentration.
  • the front detector is A sensor for receiving the first optical signal, the second optical signal, and the third optical signal;
  • the signal processing unit A gas concentration calculator for calculating first to third gas concentrations from the intensities of the first to third optical signals, and a transmittance from at least one intensity of the first to third optical signals;
  • a transmittance calculator for calculating first to third gas concentrations from the intensities of the first to third optical signals, and a transmittance from at least one intensity of the first to third optical signals; And a transmittance calculator.
  • the determination unit includes: 3. The receiver according to claim 2, wherein the progress of the fire is determined based on the first to third gas concentrations and the transmittance.
  • a memory unit configured to store the first to third gas concentrations and the feature value at the time of fire and the feature value at the time of non-fire learned using the transmittance as a learning result;
  • a machine learning unit comprising: a determination unit configured to determine the progress of a fire based on a result obtained by performing an operation using the first to third gas concentrations and the change patterns of the transmittance and the feature amount.
  • the determination unit includes: The receiver according to any one of Supplementary Notes 2 to 4, wherein a fire is determined based on the carbon dioxide concentration and the water vapor concentration when the calculated transmittance is higher than a predetermined threshold.
  • a detection unit including a sensor that receives a first optical signal having a wavelength included in an absorption band of a water molecule and a second optical signal having a wavelength included in an absorption band of a carbon dioxide molecule;
  • a signal processing unit for calculating the water vapor concentration and the carbon dioxide concentration from the change in the intensity of the optical signal, and a discriminating unit for judging the presence or absence of a fire caused by alcohol combustion based on the water vapor concentration and the carbon dioxide concentration.
  • a transmitter comprising at least one laser light source for transmitting each of the first and second optical signals to a receiver.
  • the transmitter is A variable wavelength light source that switches between the first and second optical signals and transmits the same to a receiver, and a controller that synchronizes the timing of switching between the first and second optical signals with the receiver;
  • the receiver comprises: A controller that synchronizes the switching timing of the first and second optical signals with a transmitter, and a gas concentration calculator that calculates first and second gas concentrations from the intensities of the first and second optical signals, respectively. And having The gas concentration calculator, The first gas concentration is calculated when the variable wavelength light source is outputting the first optical signal, based on the switching timing of the first and second optical signals, and the variable wavelength light source is 7.

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Abstract

光信号を伝搬させ火災状況を監視する広域センサにおいて、より広い範囲のシナリオに対応でき、正確に火災検知を行うことができる火災検知システム及び火災検知方法を提供することを目的とする。本開示にかかる受信器（１０）は、水分子が有する吸収帯に含まれる波長の第１の光信号および二酸化炭素分子が有する吸収帯に含まれる波長の第２の光信号を受光するセンサを備えた検出部（１１）と、第１及び第２の光信号の強度の変化より水蒸気濃度および二酸化炭素濃度を算出する信号処理部（１２）と、水蒸気濃度および二酸化炭素濃度に基づいてアルコールの燃焼を要因とする火災の有無を判断する判別部（１３）と、を備える。

Description

受信器、火災検知システム及び火災検知方法
　本開示は、受信器、火災検知システム及び火災検知方法に関する。
　近年、自動車専用道路のトンネル構造の割合が増加している。２０１０年当時、首都高速道路では、供用済みの区間のトンネル構造比率が９．４％であるのに対し、建設中の区間は７０％がトンネル構造である（非特許文献１）。トンネル内で万が一火災等の災害が発生した場合、閉鎖性が高く、煙が充満する。トンネル内においては、煙を吸い込む恐れや視界が悪くなるといった理由から、避難・誘導が困難である。被害を拡大させないためには、速やかに避難・誘導を始めなければならない。そのためには、迅速かつ正確な火災検知と警報発令が必須である。また都市部では、高架構造や地下空間等、高い密度で土地活用されており、新規の自動車専用道路を整備するための用地の確保が困難となっている。そこで、さらに深い地下である大深度地下の利用が期待されている。このような大深度地下施設においても、トンネル構造と同様の理由から、迅速かつ正確な火災検知と警報発令が必須である。
　国内のトンネル内における火災の検知手法は主に火炎検知である。この方法は、火炎からの赤外光を検知するものである。そのため、火炎発生後にしか火災を検知できず、対応の初動が遅れてしまい被害が拡大する恐れがある。海外では、欧州で温度検知器や煙検知器が導入されており、火災検知に使用される。しかし、反応速度が遅い、乗用車やトラック等の排ガス等による環境変化と火災との切り分けが困難であるといった問題がある。他の環境変動と火災を切り分けることができ、迅速かつ誤報・失報の少ない火災検知方法が必要である。
　このような背景の下、特許文献１では、光信号が測定対象空間に照射され、伝搬後の光信号の強度変化から、測定対象空間中の対象ガス濃度と透過率を測定する光ガス検知システムを用いて火災検知を行う方法が開示されている。この方法により、広い範囲の監視を１つの検知システムで行える。このシステムは、対象ガスの濃度が閾値を超過し、透過率が閾値を下回った時に火災警報を発令する。特許文献２では、発光手段と、受光手段と、火災判断手段とを用いて火災判断を行うシステムが開示されている。発光手段は、発光波長が異なる少なくとも２種類以上の波長光を発光する。受光手段は、発光手段から発光された複数の波長光の煙による減衰光を受光する。火災判断手段は、受光手段から得られた異なる波長光毎の受光出力の時間変化を比較して所定の時間変化の相互関係が得られたときに火災と判断する。火災判断手段を設けることで、火災時のみに生ずる異なる波長光の煙による光量の時間変化の相違を捉え、より正確な火災判断を行うことができる。特許文献３では、複数波長の受光出力に基づいて求めた各波長の減光係数の波長間の比、若しくは各波長の減光度の波長間の比から非火災煙と火災煙とを判断する方法が開示されている。この方法は、煙の粒子のサイズを弁別することができ、火災煙と非火災煙を判別可能とする。特許文献１から３では、煙による減光を用いて火災の判別を行っている。
　光ガス検知システムは物質ごとに固有の波長の光を吸収するという性質を利用している。ガス濃度を算出する方式は一般的に２種類ある。１つ目は、吸収波長近傍の波長を出力する狭い波長帯域の光源を用い、波長を変調してガス検知を行う方式である。この例として、非特許文献２に示される波長変調分光法（ＷＭＳ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）が挙げられる。２つ目は、広い波長帯域の光源を用いて既知のスペクトル強度からガス濃度を算出する方式である。この例として非特許文献３に示される差分吸収分光法（ＤＯＡＳ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）が挙げられる。
特開２００５－８３８７６号公報 特開昭６３－１６７２４２号公報 特開平０４－０２４７９７号公報
佐々木政彦 他、"大深度地下道路トンネルの技術と調達，"第２１回日韓建設技術セミナー（２０１０） 井関孝弥、"近赤外半導体レーザを用いた微量気体検出技術,"日本機械学会誌，Ｖｏｌ．１０７，Ｎｏ．１０２２，ｐ．５１（２００４） 齊藤隼人 他、"近赤外領域の差分吸収分光法を応用した大気中二酸化炭素の吸収測定，"第３１回レーザセンシングシンポジウム、Ｄ－３（２０１３） Ｙｏｎｇｇａｎｇ　Ｃｈｅｎ 他、"Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ａ　Ｆｉｒｅ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｕｓｉｎｇ　ＦＴ－ＩＲ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ　ａｎｄ　Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ　Ｎｅｕｒａｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，"ＦＩＲＥ　ＳＡＦＥＴＹ　ＳＣＩＥＮＣＥ－Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　Ｓｉｘｔｈ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ，ｐｐ．７９１－８０２
　エタノール等のアルコールの燃焼では、煙や一酸化炭素の発生量が少ない。そのため、透過率を指標とする特許文献１、特許文献２、及び特許文献３の方法では火災検知することができない。例としてバイオ燃料が挙げられる。世界のバイオ燃料の生産量が２０００年から２０１０年の１０年で６倍以上となっており、環境へ配慮して、一般的な燃料よりも煙や一酸化炭素の排出の少ないバイオ燃料を自動車の燃料に混ぜて使っている国も多い。バイオ燃料であるバイオエタノールやバイオディーゼル１００％の燃料を使用している自動車もある。特許文献１、特許文献２、及び特許文献３の方法では、このような自動車の火災を正確に検知が行えないという問題がある。
　本開示の目的は、光信号を伝搬させ火災状況を監視する広域センサにおいて、より広い範囲のシナリオに対応でき、正確に火災検知を行うことができる受信器、火災検知システム及び火災検知方法を提供することにある。
　本開示の第１の態様にかかる受信器は、水分子が有する吸収帯に含まれる波長の第１の光信号および二酸化炭素分子が有する吸収帯に含まれる波長の第２の光信号を受光するセンサを備えた検出部と、前記第１及び第２の光信号の強度の変化より水蒸気濃度および二酸化炭素濃度を算出する信号処理部と、水蒸気濃度および二酸化炭素濃度に基づいてアルコールの燃焼を要因とする火災の有無を判断する判別部と、を備える。
　本開示の第２の態様にかかる火災検知システムは、水分子が有する吸収帯に含まれる波長の第１の光信号および二酸化炭素分子が有する吸収帯に含まれる波長の第２の光信号を受光するセンサを備えた検出部と、前記第１及び第２の光信号の強度の変化より水蒸気濃度および二酸化炭素濃度を算出する信号処理部と、水蒸気濃度および二酸化炭素濃度に基づいてアルコールの燃焼を要因とする火災の有無を判断する判別部と、を備えた受信器と、前記第１及び第２の光信号それぞれを受信器に送信する少なくとも１つのレーザ光源を備えた送信器とを有する。
　本開示の第３の態様にかかる火災検知方法は、水分子が有する吸収帯に含まれる波長の第１の光信号および二酸化炭素分子が有する吸収帯に含まれる波長の第２の光信号を受光し、前記第１及び第２の光信号の強度の変化より水蒸気濃度および二酸化炭素濃度を算出し、水蒸気濃度および二酸化炭素濃度の変化に基づいて火災の有無を判断する。
　本願発明による火災検知システムにより、光信号を伝搬させ火災状況を監視する広域センサにおいて、より広い範囲のシナリオに対応でき正確に火災検知を行うことができる受信器、火災検知システム及び火災検知方法を提供することができる。
実施の形態２にかかる火災の進行を判断する処理の流れを示す図である。 実施の形態２にかかる火災検知システムの構成図である。 実施の形態２にかかる送信器と受信器とを一体として構成する送受信器を示す図である。 実施の形態３にかかる火災検知システムの構成図である。 実施の形態３にかかるレーザ光源より出力される光信号の波長と時刻との関係を示す図である。 実施の形態４にかかる火災検知システムの構成図である。 実施の形態４にかかる火災検知システムの構成図である。 実施の形態４にかかる火災検知システムの構成図である。 実施の形態４にかかるレーザ光源より出力される光信号の波長と時刻との関係を示す図である。 通常の火災時と非火災時の時間経過による透過率の変化の模式図である。 火災時と非火災時の時間経過によるＣＯ２濃度の変化の模式図である。 火災時と非火災時の時間経過によるＨ２Ｏ濃度の変化の模式図である。 火災時と非火災時の時間経過によるＣＯ／ＣＯ２濃度比の変化の模式図である。 ノイズが大きい場合の火災と非火災の透過率の変化の模式図である。 アルコール火災時と非火災時の時間経過による透過率の変化の模式図である。 実施の形態５にかかる火災検知システムの構成図である。 実施の形態１にかかる受信器の構成図である。
　（第一の実施形態）
　以下、図面を参照して本開示の第一の実施形態について説明する。図１７を用いて第一の実施形態にかかる火災検知システムが有する受信器の構成例について説明する。火災検知システムは、光信号を伝搬させ火災状況を監視する広域センサとして用いられてもよい。受信器（１０）は、プロセッサがメモリに格納されたプログラムを実行することによって動作するコンピュータ装置であってもよい。受信器（１０）は、検出部（１１）、信号処理部（１２）、及び判別部（１３）を有する。検出部（１１）、信号処理部（１２）、及び判別部（１３）は、プロセッサがメモリに格納されたプログラムを実行することによって処理が実行されるソフトウェアもしくはモジュールであってもよい。または、検出部（１１）、信号処理部（１２）、及び判別部（１３）は、回路もしくはチップ等のハードウェアであってもよい。
　検出部（１１）は、水分子が有する吸収帯に含まれる波長の第１の光信号および二酸化炭素分子が有する吸収帯に含まれる波長の第２の光信号を受光するセンサを有する。第１の光信号を受光するセンサは、第２の光信号を受光するセンサと異なっていてもよい。もしくは、一つのセンサが、第１の光信号及び第２の光信号を受光してもよい。吸収帯とは光などが物質にあたることである波長域に生じる吸収のことである。
　信号処理部（１２）は、第１及び第２の光信号の強度の変化を用いて水蒸気濃度および二酸化炭素濃度を算出する。光信号の強度は、例えば、光信号の振幅もしくは光量等であってもよい。
　判別部（１３）は、水蒸気濃度および二酸化炭素濃度に基づいてアルコールの燃焼を要因とする火災の有無を判断する。例えば、判別部（１３）は、水蒸気濃度及び二酸化炭素濃度が、予め定められた基準値もしくは閾値よりも大きい値を示す場合、アルコールの燃焼を要因とする火災が発生したと判断してもよい。
　以上説明したように、受信器（１０）は、水蒸気濃度及び二酸化炭素濃度に基づいて火災の有無を判断することができる。これより、受信器（１０）は、一酸化炭素及び煙が多く発生しないアルコール燃焼を要因とする火災の有無を判断することができる。
　（第二の実施形態）
　図１，２，３を用いて本願発明の第二の実施形態の説明を行う。
　(実施形態の構成)
　図２に本実施形態の火災検知システムの構成を表すブロック図を示す。送信器（２１）は、レーザ光源（２１１, ２１２, ２１３）と、レーザドライバ（２１４， ２１５， ２１６）と、集光器（２１７,２１８,２１９）と、を有する。３つのレーザ光源（２１１, ２１２, ２１３）は、３つの光信号を出力する。それぞれ３つの集光器（２１７,２１８,２１９）は、レーザ光源（２１１, ２１２, ２１３）から出力された光信号を準平行光線に変換する。さらに、３つの集光器（２１７,２１８,２１９）は、準平行光線に変換した光信号を受信器（２２）に送信する。
　受信器（２２）は、検出部（２２１）、信号処理部（２２２１,２２２２,２２２３）、及び判別部（２２２４）を有している。信号処理部（２２２１,２２２２,２２２３）、及び判別部（２２２４）は、プロセッサ（２２２）がメモリに格納されたプログラムを実行することによって処理が実行されるソフトウェアもしくはモジュールであってもよい。もしくは、信号処理部（２２２１,２２２２,２２２３）、及び判別部（２２２４）は、回路もしくはチップ等のハードウェアであってもよい。
　プロセッサ（２２２）は、メモリからソフトウェア（コンピュータプログラム）を読み出して、以降においてフローチャート等を用いて説明される処理を行う。プロセッサ（２２２）は、例えば、マイクロプロセッサ、MPU（Micro Processing Unit）、又はCPU（Central Processing Unit）であってもよい。プロセッサ（２２２）は、複数のプロセッサを含んでもよい。
　メモリは、揮発性メモリ及び不揮発性メモリの組み合わせによって構成される。メモリは、プロセッサ（２２２）から離れて配置されたストレージを含んでもよい。この場合、プロセッサ（２２２）は、図示されていないI/Oインタフェースを介してメモリにアクセスしてもよい。メモリは、ソフトウェアもしくはソフトウェアモジュール群を格納するために使用される。プロセッサ（２２２）は、これらのソフトウェアもしくはソフトウェアモジュール群をメモリから読み出して実行する。
　検出部（２２１）は、受信した３つの光信号をそれぞれ３つの集光器（２２１１，２２１２，２２１３）を用いて集光する。３つの検出器（２２１４,２２１５,２２１６）は、集光器（２２１１，２２１２，２２１３）において集光された光信号を受光し、受光した光信号を電気信号へと変換する。検出器（２２１４,２２１５,２２１６）は、プロセッサ（２２２）がメモリに格納されたプログラムを実行することによって処理が実行されるソフトウェアもしくはモジュールであってもよい。もしくは、検出器（２２１４,２２１５,２２１６）は、回路もしくはチップ等のハードウェアであってもよい。また、検出器（２２１４,２２１５,２２１６）は、プロセッサ（２２２）とは異なるプロセッサがメモリに格納されたプログラムを実行することによって処理が実行されるソフトウェアもしくはモジュールであってもよい。
　信号処理部（２２２１,２２２２,２２２３）は、それぞれガス濃度算出部（２２２１１,２２２２１,２２２３１）及び透過率算出部（２２２１２,２２２２２,２２２３２）を有する。ガス濃度算出部（２２２１１,２２２２１,２２２３１）は、検出器（２２１４,２２１５,２２１６）において生成された電気信号を用いてガス濃度を算出する。透過率算出部（２２２１２,２２２２２,２２２３２）は、検出器（２２１４,２２１５,２２１６）において生成された電気信号を用いて透過率を算出する。透過率は吸収ピーク周辺の波長域の強度の煙が発生していない状態からの光信号の減少率である。判別部(２２２４)は、算出されたガス濃度と透過率とを用いて火災の進行を判断する。本実施形態で使用するどの光信号においても煙によって透過率が同様に減少する。そのため、判別部（２２２４）で用いる透過率は透過率算出部（２２２１２,２２２２２,２２２３２）で算出された３つの値のうち、どれを使ってもよい。
　(実施形態の動作)
　続いて、送信器（２１）及び受信器（２２）に関する動作について説明する。レーザドライバ(２１４)は、レーザ光源（２１１）から出力される光信号の駆動電流及び温度を制御する。レーザ光源(２１１)は、波長λ１μｍの光信号を出力する。集光器（２１７）は、レーザ光源（２１１）から出力された光信号を準平行光線に変換する。準平行光線に変換された光信号は、測定対象空間を伝搬し、受信器(２２)に送信される。
　集光器(２２１１)は、受信した光信号を集光し、集光した光信号を検出器(２２１４)へ出力する。検出器（２２１４）は、光信号を受光し、受光した光信号を電気信号へと変換する。検出器（２２１４）は、電気信号を信号処理部（２２２１）へ出力する。
　第１ガス濃度算出部(２２２１１)と透過率算出部(２２２１２)とは、光信号の強度変化から送信器(２１)と受信器(２２)との間の区間の、平均二酸化炭素(ＣＯ２)濃度と波長λ１μｍにおける平均透過率を算出する。
　レーザドライバ(２１５)は、レーザ光源（２１２）から出力される光信号の駆動電流及び温度を制御する。レーザ光源(２１２)は、波長λ２μｍの光信号を出力する。集光器（２１８）は、レーザ光源（２１２）から出力された光信号を準平行光線に変換する。準平行光線に変換された光信号は、測定対象空間を伝搬し、受信器(２２)に送信される。
　集光器(２２１２)は、受信した光信号を集光し、集光した光信号を検出器(２２１５)へ出力する。検出器（２２１５）は、光信号を受光し、受光した光信号を電気信号へと変換する。検出器（２２１５）は、電気信号を信号処理部（２２２２）へ出力する。
　第２ガス濃度算出部(２２２２１)と透過率算出部(２２２２２)とは、光信号の強度変化から送信器(２１)と受信器(２２)との間の区間の、平均一酸化炭素(ＣＯ)濃度と波長λ２μｍにおける平均透過率を算出する。
　レーザドライバ(２１６)は、レーザ光源（２１３）から出力される光信号の駆動電流及び温度を制御する。レーザ光源(２１３)は、波長λ３μｍの光信号を出力する。集光器(２１９)は、レーザ光源（２１３）から出力された光信号を準平行光線に変換する。準平行光線に変換された光信号は、測定対象空間を伝搬し、受信器(２２)に送信される。
　集光器(２２１３)は、受信した光信号を集光し、集光した光信号を検出器(２２１６)へ出力する。検出器（２２１６）は、光信号を受光し、受光した光信号を電気信号へと変換する。検出器（２２１６）は、電気信号を信号処理部（２２２３）へ出力する。
　第３ガス濃度算出部(２２２３１)と透過率算出部(２２２３２)とは、光信号の強度変化から送信器(２１)と受信器(２２)との間の区間の、平均水蒸気(Ｈ２Ｏ)濃度と波長λ３μｍにおける平均透過率を算出する。なお、λ１はＣＯ２分子が有する吸収帯に含まれる波長であり、λ２はＣＯ分子が有する吸収帯に含まれる波長であり、λ３はＨ２Ｏ分子が有する吸収帯に含まれる波長である。
　続いて、図１のフローチャートを用いて、受信器２２が、上記の動作によって算出されたガス濃度と透過率とを用いて火災の進行を判断する方法について説明する。まず、検出器(２２１４,２２１５,２２１６)が光信号を受信する(ステップＳ０１)。次に、ガス濃度算出部（２２２１１）は、検出器 (２２１４)で受信した光信号をもとにガス(ＣＯ２)の濃度Ｃｇ１を算出する(ステップＳ０２)。同様に、ガス濃度算出部（２２２２１，２２２３１）は、検出器(２２１５)で受信した光信号をもとにガス(ＣＯ)の濃度Ｃｇ２、検出器(２２１６)で受信した光信号をもとにガス(Ｈ２Ｏ)の濃度Ｃｇ３を算出する(ステップＳ０２)。さらに、透過率算出部（２２２１２,２２２２２,２２２３２）のうち少なくとも一つが、光信号より透過率Ｔを算出する(ステップＳ０２)。波長のより短い光信号は、散乱されやすいため、透過率の減少量が大きい。そのため透過率算出部（２２２１２）は、３つの光信号のうち最も短波長であるλ１の光信号を用いて透過率Ｔを算出してもよい。
　次に、判別部（２２２４）は、算出した透過率Ｔと事前に設定した閾値Ｔｈ＿Ｔとの比較を行う(ステップＳ０３)。判別部（２２２４）は、透過率が閾値より高い場合、火災による煙が発生していないと判断する。この場合、火災が発生していない、もしくは、アルコール等による火災が発生していることが推定される。これらを判別するために、判別部（２２２４）は、ガス濃度Ｃｇ１と閾値Ｔｈ＿Ｃｇ１(ステップＳ０４)、ガス濃度Ｃｇ３と閾値Ｔｈ＿Ｃｇ３(ステップＳ０７)とを比較する。判別部（２２２４）は、両方が閾値を超えている場合、アルコール燃焼を要因とする火災と判断し警報を発令する(ステップＳ１１)。判別部（２２２４）は、どちらか一方でも閾値を下回っている場合は異常なしと判断する(ステップＳ１２)。
　ステップＳ０３において透過率Ｔが閾値Ｔｈ＿Ｔを下回っている場合、判別部（２２２４）は、ガス濃度Ｃｇ３と閾値Ｔｈ＿Ｃｇ３(ステップＳ０６)とを比較する。判別部（２２２４）は、水蒸気(Ｈ２Ｏ)が通常の火災によって発生するため、通常の火災が発生しているか否かを判定するための指標として水蒸気を用いている。通常の火災は、例えば、アルコール燃焼を要因とする火災以外の火災である。そのため、判別部（２２２４）は、水蒸気と同様に通常の火災によって発生する二酸化炭素(ＣＯ２)を通常の火災が発生しているか否かを判定するための指標としてもよい。判別部（２２２４）は、ガス濃度Ｃｇ３が閾値を超えている場合、通常の火災と判断し、警報を発令する(ステップＳ１０)。
　ステップＳ０６において、ガス濃度Ｃｇ３が閾値を下回っている場合、判別部（２２２４）は、ガス濃度比Ｃｇ２／Ｃｇ１と閾値Ｔｈ＿Ｃｇ２/Ｃｇ１とを比較する(ステップＳ０５)。非特許文献４等に開示されているように、火炎が発生する前では一酸化炭素(ＣＯ)が多く発生し、二酸化炭素(ＣＯ２)はそれほど発生しない。つまり、火災が発生する前では、二酸化炭素(ＣＯ２)の濃度に対する一酸化炭素(ＣＯ)の濃度の比率は大きくなる。そのため、Ｃｇ２／Ｃｇ１が閾値を超えている場合、判別部（２２２４）は、通常の火災がもうすぐ発生する火災予兆と判断して、注意喚起を行う(ステップＳ０９)。判別部（２２２４）は、閾値を下回っている場合、異常なしと判断する(ステップＳ０８)。
　図１０に通常の火災時と非火災時の時間経過による透過率の変化の模式図を示す。さらに、図１１に火災時と非火災時の時間経過によるＣＯ２濃度の変化の模式図を示す。さらに、図１２に火災時と非火災時の時間経過によるＨ２Ｏ濃度の変化の模式図を示す。さらに、図１３に火災時と非火災時の時間経過によるＣＯ／ＣＯ２濃度比の変化の模式図を示す。さらに、図１５にアルコール火災時と非火災時の時間経過による透過率の変化の模式図を示す。
　非火災時と比べ、通常の火災時は透過率が低下し、ガス濃度は上昇している。判別部（２２２４）は、ガス濃度及び透過率の変化の両方において、火災と判断した場合に火災が発生していると判断して、警報を出す。図１３に示すように、ＣＯ／ＣＯ２濃度比は他のガスと比べ、立ち上がりが早い。これを利用して、判別部（２２２４）は、ＣＯ／ＣＯ２濃度比及び透過率の変化の両方で火災と判断した場合、燻焼状態と判断して、火災の注意喚起を行う。図１５に示すように、アルコール火災時は透過率が減少しない。そのため、透過率が減少していない場合、判別部（２２２４）は、アルコール火災時にも発生する二酸化炭素濃度と水蒸気濃度の変化の両方で火災と判断した場合にアルコール火災が発生していると判断する。
　(実施形態の効果)
　本実施形態により、以下のような２つの効果が実現できる。１つ目は、光信号を伝搬させ火災状況を監視する広域センサにおいて、広範囲のシナリオに対応できることである。一般的な広域センサは、煙及び一酸化炭素を用いて火災を検知する。そのため、一般的な広域センサは、火災時に煙及び一酸化炭素の出ないアルコール等の燃焼では、煙や一酸化炭素濃度変化を用いて正確に火災を検知できない。本実施形態では、アルコール等の燃焼においても発生する二酸化炭素と水蒸気の濃度変化の両方を基準とすることで、判別部（２２２４）は、広いシナリオにおいて他の環境変動に対して強い検知を行うことができる。
　２つ目は、光信号を伝搬させ火災状況を監視する広域センサにおいて、迅速に通常の火災検知を行うことができることである。本実施形態では火炎発生前に上昇する二酸化炭素に対する一酸化炭素の濃度比と煙による透過率の低下とを組み合わせることで、火炎発生前に火炎発生の予兆を捉えることができる。
　なお、本実施形態の内容は、上述した説明に限定されない。上述の説明においては、判別部（２２２４）が、判断の指標として、透過率が閾値を下回っているかどうか評価している。これに代わり、判別部（２２２４）は、以下の式に基づいて算出される煙濃度Ｃｓが閾値を超えているかどうかを評価しても良い。
Ｉｓ＝Ｉｏ×ｅ－ＣｓＤ・・・式（１）
　ここでＩｏは送信器(２１)より出力された光信号の強度、Ｉｓは受信器(２２)で受信された光信号の強度、Ｄは送信器(２１)と受信器(２２)との間の距離である。
　また、上述の説明においては、送信器(２１)と受信器(２２)とを分けて使用する例を示したが、図３のように、送信器と受信器とを一体として構成する送受信器（３１）を用いてもよい。送受信器（３１）から出力された光信号を、反射板（３２）を用いて送受信器（３１）方向に反射させ、送受信器（３１）で受信しても良い。このようにすることで、給電が必要な装置を１つにし、防爆対策が必要な装置を減らすことができる。この時、送受信器(３１)から出力された光信号を複数回反射させてから送受信器(３１)で受信させ、伝搬距離をのばしても良い。このようにすることで、測定精度を向上させることができる。
　また、上述の説明においては、信号処理部を３つに分ける例を示したが、３つのうちの２つを１つの信号処理部としても良いし、３つを１つの信号処理部としても良い。
　また、上述の説明においては、通常の火災の予兆を判断する指標として、二酸化炭素(ＣＯ２)に対する一酸化炭素(ＣＯ)の濃度比が閾値を超えているかどうか評価している。これに代わり、比を算出せず一酸化炭素(ＣＯ)の濃度が閾値を超えているかどうか評価しても良い。このようにすることで、処理を簡易化することができる。
　また、上述の説明においては、３つの光信号をもとに、３つの透過率を算出し利用する例を示したが、３つの透過率を平均化、もしくは、３つのうち２つの透過率を平均化して精度を向上させても良い。または、３つのうち１つの透過率のみを利用して、システムを簡易化しても良い。また、新たにレーザ光源を導入して、出力される光信号をもとに透過率を算出しても良い。
　また、上述の説明においては、３つの光源にレーザ光源を利用する例を示したが、代わりに、ＬＥＤ(Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ)など広帯域の光源を用いても良い。これに応じてＤＯＡＳを用いてガス濃度を算出しても良い。
　（第三の実施形態）
　続いて、図４,５を用いて、第三の実施形態の説明を行う。第二の実施形態では、３つの光源を用いて、３つのガスの濃度と透過率とを算出し、これらをもとに、火災の進行を判断した。本実施形態では、１つの光源を一定時間ごとに出力波長を切り替え、３つのガスの濃度と透過率とを算出し、火災と通常の火災予兆、非火災の区別を行う。
　(実施形態の構成)
　図４に本実施形態の火災検知システムの構成を表すブロック図を示す。送信器（４１）は、レーザ光源（４１１）と、レーザドライバ（４１２）と、制御器（４１４）と、集光器（４１３）と、を有する。レーザ光源（４１１）は、光信号を出力する。集光器（４１３）は、レーザ光源（４１１）から出力された光信号を準平行光線に変換する。さらに、集光器（４１３）は、準平行光線に変換した光信号を受信器（４２）に送信する。
　受信器（４２）は、検出部（４２１）、信号処理部（４２２１,４２２２,４２２３）、判別部（４２２４）、及び制御器（４２６）を有している。信号処理部（４２２１,４２２２,４２２３）、判別部（４２２４）、及び制御器（４２６）は、プロセッサ（４２２）がメモリに格納されたプログラムを実行することによって処理が実行されるソフトウェアもしくはモジュールであってもよい。もしくは、信号処理部（４２２１,４２２２,４２２３）、判別部（４２２４）、及び制御器（４２６）は、回路もしくはチップ等のハードウェアであってもよい。
　検出部（４２１）は、受信した光信号を集光器（４２１１）を用いて集光する。検出器（４２１２）は、集光器（４２１１）において集光された光信号を受光し、受光した光信号を電気信号へと変換する。検出器（４２１２）は、プロセッサ（４２２）がメモリに格納されたプログラムを実行することによって処理が実行されるソフトウェアもしくはモジュールであってもよい。もしくは、検出器（４２１２）は、回路もしくはチップ等のハードウェアであってもよい。また、検出器（４２１２）は、プロセッサ（４２２）とは異なるプロセッサがメモリに格納されたプログラムを実行することによって処理が実行されるソフトウェアもしくはモジュールであってもよい。
　信号処理部（４２２１,４２２２,４２２３）は、それぞれガス濃度算出部（４２２１１,４２２２１,４２２３１）及び透過率算出部（４２２１２,４２２２２,４２２３２）を有する。ガス濃度算出部（４２２１１,４２２２１,４２２３１）は、検出器（４２１２）において生成された電気信号を用いてガス濃度を算出する。透過率算出部（４２２１２,４２２２２,４２２３２）は、検出器（４２１２）において生成された電気信号を用いて透過率を算出する。透過率は吸収ピーク周辺の波長域の強度の煙が発生していない状態からの光信号の減少率である。制御器(４１４)と制御器(４２６)とは、それぞれの時刻が同期されている。制御器（４１４）は、レーザ光源（４１１）から出力する光信号の波長を切り替えるタイミングで切替信号を制御器（４２６）へ送信する。制御器（４２６）は、切替信号を受信すると、検出器（４２１２）から出力される電気信号の出力先を変更する。有線ケーブル(４３)は制御器(４１４)と制御器(４２６)とを接続している。判別部(４２２４)は、算出されたガス濃度と透過率より火災の進行を判断する。本実施形態で使用するどの光信号においても煙によって透過率が同様に減少するため、判別部（４２２４）で用いる透過率は透過率算出部（４２２１２,４２２２２,４２２３２）で算出された３つの値のうち、どれを使ってもよい。
　(実施形態の動作)
　続いて、図５を用いて、レーザ光源より出力される光信号の波長と時刻との関係について説明する。制御器(４１４)は、時刻が期間Ｔ１である時、レーザドライバ(４１２)により駆動電流及び温度が制御されたレーザ光源(４１１)から波長λ１μｍの光信号を出力させる。集光器(４１３)は、レーザ光源（４１１）から出力された光信号を準平行光線に変換する。準平行光線に変換された光信号は、測定対象空間を伝搬し、受信器(４２)に送信される。
　集光器(４２１１)は、受信した光信号を集光し、集光した光信号を検出器(４２１２)へ出力する。検出器（４２１２）は、光信号を受光し、受光した光信号を電気信号へと変換する。検出器（４２１２）は、電気信号を信号処理部（４２２１）へ出力する。
　第１ガス濃度算出部(４２２１１)と透過率算出部(４２２１２)とは、光信号の強度変化から送信器(４１)と受信器(４２)との間の区間の、平均二酸化炭素(ＣＯ２)濃度と波長λ１μｍにおける平均透過率を算出する。
　制御器(４１４)は、時刻が期間Ｔ２である時、レーザドライバ(４１２)により駆動電流及び温度が制御されたレーザ光源(４１１)から、波長λ２μｍの光信号を出力させる。集光器(４１３)は、レーザ光源（４１１）から出力された光信号を準平行光線に変換する。準平行光線に変換された光信号は、測定対象空間を伝搬し、受信器(４２)に送信される。
　集光器(４２１１)は、受信した光信号を集光し、集光した光信号を検出器(４２１２)へ出力する。検出器（４２１２）は、光信号を受光し、受光した光信号を電気信号へと変換する。検出器（４２１２）は、電気信号を信号処理部（４２２２）へ出力する。
　第２ガス濃度算出部(４２２２１)と透過率算出部(４２２２２)とは、光信号の強度変化から送信器(４１)と受信器(４２)との間の区間の、平均一酸化炭素(ＣＯ)濃度と波長λ２μｍにおける平均透過率を算出する。
　制御器(４１４)は、時刻が期間Ｔ３である時、レーザドライバ(４１２)により駆動電流及び温度が制御されたレーザ光源(４１１)から、波長λ３μｍの光信号を出力させる。集光器(４１３)は、レーザ光源（４１１）から出力された光信号を準平行光線に変換する。準平行光線に変換された光信号は、測定対象空間を伝搬し、受信器(４２)に送信される。
　集光器(４２１１)は、受信した光信号を集光し、集光した光信号を検出器(４２１２)へ出力する。検出器（４２１２）は、光信号を受光し、受光した光信号を電気信号へと変換する。検出器（４２１２）は、電気信号を信号処理部（４２２３）へ出力する。
　第３ガス濃度算出部(４２２３１)と透過率算出部(４２２３２)とは、光信号の強度変化から送信器(４１)と受信器(４２)との間の区間の、平均水蒸気(Ｈ２Ｏ)濃度と波長λ３μｍにおける平均透過率を算出する。
　制御器(４１４)及び制御器(４２６)は一定時間ごとにＴ１, Ｔ２, Ｔ３を切り替え、有線ケーブル(４３)を介して、互いに同期されている。なお、λ１はＣＯ２分子が有する吸収帯に含まれる波長であり、λ２はＣＯ分子が有する吸収帯に含まれる波長であり、λ３はＨ２Ｏ分子が有する吸収帯に含まれる波長である。
　図１０に通常の火災時と非火災時の時間経過による透過率の変化の模式図を示す。さらに、図１１に火災時と非火災時の時間経過によるＣＯ２濃度の変化の模式図を示す。さらに、図１２に火災時と非火災時の時間経過によるＨ２Ｏ濃度の変化の模式図を示す。さらに、図１３に火災時と非火災時の時間経過によるＣＯ／ＣＯ２濃度比の変化の模式図を示す。さらに、図１５にアルコール火災時と非火災時の時間経過による透過率の変化の模式図を示す。
　非火災時と比べ、通常の火災時は透過率が低下し、ガス濃度は上昇している。判別部（４２２４）は、ガス濃度及び透過率の変化の両方において、火災と判断した場合に火災が発生していると判断して、警報を出す。図１３に示すように、ＣＯ／ＣＯ２濃度比は他のガスと比べ、立ち上がりが早い。これを利用して、判別部（４２２４）は、ＣＯ／ＣＯ２濃度比及び透過率の変化の両方で火災と判断した場合、燻焼状態と判断して、火災の注意喚起を行う。図１５に示すように、アルコール火災時は透過率が減少しない。そのため、透過率が減少していない場合、判別部（４２２４）は、アルコール火災時にも発生する二酸化炭素濃度と水蒸気濃度の変化の両方で火災と判断した場合にアルコール火災発生していると判断する。
　(実施形態の効果)
　本実施形態により、第二の実施形態において説明した効果に加えて、以下のような効果も実現できる。送信器（４１）は、レーザ光源を減らしてコストを下げることができる。３つのレーザ光源を使用すると、一般的に、コストが大きく増えてしまう。本実施形態により、レーザ光源を１つにできるため、３つのレーザ光源を使用する場合と比較して低コストを実現できる。
　なお、本実施形態の内容は上述した説明に限定されない。上述の説明においては、判別部（４２２４）が、判断の指標として、透過率が閾値を下回っているかどうか評価している。これに代わり、判別部（４２２４）は、以下の式に基づいて算出される煙濃度Ｃｓが閾値を超えているかどうかを評価しても良い。
Ｉｓ＝Ｉｏ×ｅ－ＣｓＤ・・・式（１）
　ここでＩｏは送信器(４１)より出力された光信号の強度、Ｉｓは受信器(４２)で受信された光信号の強度、Ｄは送信器(４１)と受信器(４２)との間の距離である。
　また、上述の説明においては、送信器(４１)と受信器(４２)を分けて使用する例を示したが、図３のように、送信器と受信器とを一体として構成する送受信器（３１）を用いてもよい。送受信器（３１）から出力された光信号を、反射板（３２）を用いて送受信器（３１）方向に反射させ、送受信器（３１）で受信しても良い。このようにすることで、給電が必要な装置を１つにし、防爆対策が必要な装置を減らすことができ、制御器を同期する必要がなくなり、有線ケーブルを取り外すことができる。
　また、制御器(４１４)と制御器(４２６)との同期のための有線ケーブルを無線接続に変更しても良い。このようにすることで、有線ケーブルを取り外すことができる。この時、送受信器(３１)から出力された光信号を複数回反射させてから送受信器(３１)で受信させ、伝搬距離をのばしても良い。このようにすることで、測定精度を向上させることができる。
　また、上述の説明においては、信号処理部を３つに分ける例を示したが、３つのうちの２つを１つの信号処理部としても良いし、３つを１つの信号処理部としても良い。
　また、上述の説明においては、通常の火災の予兆を判断する指標として、二酸化炭素に対する一酸化炭素の濃度比が閾値を超えているかどうか評価している。これに代わり、比を算出せず一酸化炭素の濃度が閾値を超えているかどうか評価しても良い。このようにすることで、処理を簡易化することができる。
　また、上述の説明においては、３つの光信号をもとに、３つの透過率を算出し利用する例を示したが、３つの透過率を平均化、もしくは、３つのうち２つの透過率を平均化して精度を向上させても良い。または、３つのうち１つのみを利用して、システムを簡易化しても良い。また、新たに光源を導入して、出力される光信号をもとに透過率を算出しても良い。
　（第四の実施形態）
　続いて、図６,９を用いて、第四の実施形態の説明を行う。第二の実施形態では、３つの光源を用いて、３つのガスの濃度と透過率を算出し、これらをもとに、火災の進行を判断した。本実施形態では、２つの光源を用いて、そのうち１つを一定時間ごとに出力波長を切り替え、３つのガスの濃度と透過率を算出し、火災と通常の火災予兆、非火災の区別を行う。
　(実施形態の構成)
　図６に本実施形態の火災検知システムの構成を表すブロック図を示す。送信器（６１）は、レーザ光源（６１１、６１２）と、レーザドライバ（６１３、６１４）と、制御器（６１５）と、集光器（６１６、６１７）とを有する。レーザ光源（６１１，６１２）は、光信号を出力する。集光器（６１６，６１７）は、レーザ光源（６１１，６１２）から出力された光信号を準平行光線に変換する。さらに、集光器（６１６，６１７）は、準平行光線に変換した光信号を受信器（６２）に送信する。
　受信器（６２）は、検出部（６２１）、信号処理部（６２２１,６２２２,６２２３）、判別部（６２２４）、及び制御器（６２６）を有している。信号処理部（６２２１,６２２２,６２２３）、判別部（６２２４）、及び制御器（６２６）は、プロセッサ（６２２）がメモリに格納されたプログラムを実行することによって処理が実行されるソフトウェアもしくはモジュールであってもよい。もしくは、信号処理部（６２２１,６２２２,６２２３）、判別部（６２２４）、及び制御器（６２６）は、回路もしくはチップ等のハードウェアであってもよい。
　検出部（６２１）は、受信した光信号を集光器（６２１１，６２１２）を用いて集光する。検出器（６２１３，６２１４）は、集光器（６２１１，６２１２）において集光された光信号を受光し、受光した光信号を電気信号へと変換する。検出器（６２１３，６２１４）は、プロセッサ（６２２）がメモリに格納されたプログラムを実行することによって処理が実行されるソフトウェアもしくはモジュールであってもよい。もしくは、検出器（６２１３，６２１４）は、回路もしくはチップ等のハードウェアであってもよい。また、検出器（６２１３，６２１４）は、プロセッサ（６２２）とは異なるプロセッサがメモリに格納されたプログラムを実行することによって処理が実行されるソフトウェアもしくはモジュールであってもよい。
　信号処理部（６２２１,６２２２,６２２３）は、それぞれガス濃度算出部（６２２１１,６２２２１,６２２３１）及び透過率算出部（６２２１２,６２２２２,６２２３２）を有する。ガス濃度算出部（６２２１１）は、検出器（６２１３）において生成された電気信号を用いてガス濃度を算出する。透過率算出部（６２２１２）は、検出器（６２１３）において生成された電気信号を用いて透過率を算出する。ガス濃度算出部（６２２２１、６２２３１）は、検出器（６２１４）において生成された電気信号を用いてガス濃度を算出する。透過率算出部（６２２２２、６２２３２）は、検出器（６２１４）において生成された電気信号を用いて透過率を算出する。透過率は吸収ピーク周辺の波長域の強度の煙が発生していない状態からの光信号の減少率である。制御器(６１５)と制御器(６２６) とは、それぞれの時刻が同期されている。制御器（６１５）は、レーザ光源（６１２）から出力する光信号の波長を切り替えるタイミングで切替信号を制御器（６２６）へ送信する。制御器（６２６）は、切替信号を受信すると、検出器（６２１４）から出力される電気信号の出力先を変更する。有線ケーブル(６３)は制御器(６１５)と制御器(６２６)を接続している。判別部(６２２４)は、算出されたガス濃度と透過率より火災の進行を判断する。本実施形態で使用するどの光信号においても煙によって透過率が同様に減少するため、判別部（６２２４）で用いる透過率は透過率算出部（６２２１２,６２２２２,６２２３２）で算出された３つの値のうち、どれを使ってもよい。
　(実施形態の動作)
　続いて、図９を用いて、レーザ光源より出力される光信号の波長と時刻の関係をについて説明する。レーザドライバ(６１３)は、レーザ光源（６１１）から出力される光信号の駆動電流及び温度を制御する。レーザ光源(６１１)は、波長λ１μｍの光信号を出力する。集光器（６１６）は、レーザ光源（６１１）から出力された光信号を準平行光線に変換する。準平行光線に変更された光信号は、測定対象空間を伝搬し、受信器(６２)に送信される。
　集光器(６２１１)は、受信した光信号を集光し、集光した光信号を検出器(６２１３)へ出力する。検出器（６２１３）は、光信号を受光し、受光した光信号を電気信号へと変換する。検出器（６２１３）は、電気信号を信号処理部（６２２１）へ出力する。
　第１ガス濃度算出部(６２２１１)と透過率算出部(６２２１２)とは、光信号の強度変化から送信器(６１)と受信器(６２)との間の区間の、平均二酸化炭素(ＣＯ２)濃度と波長λ１μｍにおける平均透過率を算出する。
　制御器(６１５)は、時刻が期間Ｔ１である時、レーザドライバ(６１４)により駆動電流及び温度が制御されたレーザ光源(６１２)から、波長λ２μｍの光信号を出力させる。集光器（６１７）は、レーザ光源（６１２）から出力された光信号を準平行光線に変換する。準平行光線に変換された光信号は、測定対象空間を伝搬し、受信器(６２)に送信される。
　集光器(６２１２)は、受信した光信号を集光し、集光した光信号を検出器(６２１４)へ出力する。検出器（６２１４）は、光信号を受光し、受光した光信号を電気信号へと変換する。検出器（６２１４）は、電気信号を信号処理部（６２２２）へ出力する。
　第２ガス濃度算出部(６２２２１)と透過率算出部(６２２２２)とは、光信号の強度変化から送信器(６１)と受信器(６２)との間の区間の、平均一酸化炭素(ＣＯ)濃度と波長λ２μｍにおける平均透過率とを算出する。
　制御器(６１５)は、時刻が期間Ｔ２である時、レーザドライバ(６１４)により駆動電流及び温度が制御されたレーザ光源(６１２)から、波長λ３μｍの光信号を出力させる。集光器(６１７)は、レーザ光源（６１２）から出力された光信号を準平行光線に変換する。準平行光線に変換された光信号は、測定対象空間を伝搬し、受信器(６２)に送信される。
　集光器(６２１２)は、受信した光信号を集光し、集光した光信号を検出器(６２１４)へ出力する。検出器（６２１４）は、光信号を受光し、受光した光信号を電気信号へと変換する。検出器（６２１４）は、電気信号を信号処理部（６２２３）へ出力する。
　第３ガス濃度算出部(６２２３１)と透過率算出部(６２２３２)とは、光信号の強度変化から送信器(６１)と受信器(６２)との間の区間の、平均水蒸気(Ｈ２Ｏ)濃度と波長λ３μｍにおける平均透過率を算出する。
　制御器(６１５)及び制御器(６２６)は一定時間ごとにＴ１, Ｔ２を切り替え、有線ケーブル(６３)を介して、互いに同期されている。なお、λ１はＣＯ２分子が有する吸収帯に含まれる波長であり、λ２はＣＯ分子が有する吸収帯に含まれる波長であり、λ３はＨ２Ｏ分子が有する吸収帯に含まれる波長である。
　図１０に通常の火災時と非火災時の時間経過による透過率の変化の模式図を示す。さらに、図１１に火災時と非火災時の時間経過によるＣＯ２濃度の変化の模式図を示す。さらに、図１２に火災時と非火災時の時間経過によるＨ２Ｏ濃度の変化の模式図を示す。さらに、図１３に火災時と非火災時の時間経過によるＣＯ／ＣＯ２濃度比の変化の模式図を示す。さらに、図１５にアルコール火災時と非火災時の時間経過による透過率の変化の模式図を示す。
　非火災時と比べ、通常の火災時は透過率が低下し、ガス濃度は上昇している。判別部（６２２４）は、ガス濃度及び透過率の変化の両方において、火災と判断した場合に火災が発生していると判断して、警報を出す。図１３に示すように、ＣＯ／ＣＯ２濃度比は他のガスと比べ、立ち上がりが早い。これを利用して、判別部（６２２４）は、ＣＯ／ＣＯ２濃度比及び透過率の変化の両方で火災と判断した場合、燻焼状態と判断して、火災の注意喚起を行う。図１５に示すように、アルコール火災時は透過率が減少しない。そのため、透過率が減少していない場合、判別部（６２２４）は、アルコール火災時にも発生する二酸化炭素濃度と水蒸気濃度の変化の両方で火災と判断した場合にアルコール火災発生していると判断する。
　(実施形態の効果)
　本実施形態により、第三の実施形態と同様の効果が実現できる。
　なお、本実施形態の内容は上述した説明に限定されない。上述の説明においては、レーザ光源(６１１)から波長λ１μｍの光信号を出力し、レーザ光源(６１２)から出力される光信号の波長を一定時間ごとにλ２μｍとλ３μｍに切り替えている例を示した。これに対して、図７に示すように、レーザ光源 (７１１)から波長λ２μｍの光信号を出力し、レーザ光源(７１２)から出力される光信号の波長を一定時間ごとにλ１μｍとλ３μｍに切り替えてもよい。または、図８に示すように、レーザ光源(８１１)から波長λ３μｍの光信号を出力し、レーザ光源(８１２)から出力される光信号の波長を一定時間ごとにλ１μｍとλ２μｍに切り替えても良い。
　また、上述の説明においては、判別部（６２２４）が、判断の指標として、透過率が閾値を下回っているかどうか評価している。これに代わり、判別部（６２２４）は、以下の式に基づいて算出される煙濃度Ｃｓが閾値を超えているかどうかを評価しても良い。
Ｉｓ＝Ｉｏ×ｅ－ＣｓＤ・・・式（１）
　ここでＩｏは送信器(６１)より出力された光信号の強度、Ｉｓは受信器(６２)で受信された光信号の強度、Ｄは送信器(６１)と受信器(６２)との間の距離である。
また、上述の説明においては、送信器(６１)と受信器(６２)を分けて使用する例を示したが、図３のように、送信器と受信器とを一体として構成する送受信器（３１）を用いてもよい。送受信器（３１）から出力された光信号を、反射板（３２）を用いて送受信器（３１）方向に反射させ、送受信器（３１）で受信しても良い。このようにすることで、給電が必要な装置を１つにし、防爆対策が必要な装置を減らすことができ、制御器を同期する必要がなくなり、有線ケーブルを取り外すことができる。
　また、制御器(６１５)と制御器(６２６)との同期のための有線ケーブルを無線接続に変更しても良い。このようにすることで、有線ケーブルを取り外すことができる。この時、送受信器(３１)から出力された光信号を複数回反射させてから送受信器(３１)で受信させ、伝搬距離をのばしても良い。このようにすることで、測定精度を向上させることができる。
　また、上述の説明においては、信号処理部を３つに分ける例を示したが、３つのうちの２つを１つの信号処理部としても良いし、３つを１つの信号処理部としても良い。
　また、上述の説明においては、通常の火災の予兆を判断する指標として、二酸化炭素に対する一酸化炭素の濃度比が閾値を超えているかどうか評価している。これに代わり、比を算出せず一酸化炭素の濃度が閾値を超えているかどうか評価しても良い。このようにすることで、処理を簡易化することができる。
　また、上述の説明においては、３つの光信号をもとに、３つの透過率を算出し利用する例を示したが、３つの透過率を平均化、もしくは、３つのうち２つの透過率を平均化して精度を向上させても良い。または、３つのうち１つの透過率のみを利用して、システムを簡易化しても良い。また、新たに光源を導入して、出力される光信号をもとに透過率を算出しても良い。
　（第五の実施形態）
　続いて、図１６を用いて、本願発明の第五の実施形態の説明を行う。第二の実施形態、第三の実施形態、第四の実施形態では、３つのガスの濃度と透過率を閾値と比較して火災の進行を判断した。本実施形態では、火災時に発生するガスの濃度変化や透過率変化、非火災時のガスの濃度変化や透過率変化のパターンを大量に学習させ、計測しているガス濃度や透過率の変化パターンと比較して、火災の進行の判断を行う。
　(実施形態の構成)
　図１６に本実施形態の火災検知システムの構成を表すブロック図を示す。送信器（１６１）は、レーザ光源（１６１１,１６１２,１６１３）と、レーザドライバ（１６１４，１６１５，１６１６）と、集光器（１６１７,１６１８,１６１９）と、を有する。３つのレーザ光源（１６１１, １６１２, １６１３）は、３つの光信号を出力する。それぞれの３つの集光器（１６１７, １６１８, １６１９）は、レーザ光源（１６１１,１６１２,１６１３）から出力された光信号を準平行光線に変換する。さらに、３つの集光器（１６１７, １６１８, １６１９）は、準平行光線に変換した光信号を受信器（１６２）に送信する。
　受信器（１６２）は、検出部（１６２１）、信号処理部（１６２２１,１６２２２,１６２２３）、及び機械学習部（１６２２４）を有している。信号処理部（１６２２１,１６２２２,１６２２３）、及び機械学習部（１６２２４）は、プロセッサ（１６２２）がメモリに格納されたプログラムを実行することによって処理が実行されるソフトウェアもしくはモジュールであってもよい。もしくは、信号処理部（１６２２１,１６２２２,１６２２３）、及び機械学習部（１６２２４）は、回路もしくはチップ等のハードウェアであってもよい。
　検出部（１６２１）は、受信した３つの光信号をそれぞれ３つの集光器（１６２１１, １６２１２, １６２１３）によって集光し、３つの検出器（１６２１４, １６２１５, １６２１６）が受光して、電気信号へと変換する。
　信号処理部（１６２２１,１６２２２,１６２２３）は、それぞれガス濃度算出部(１６２２１１, １６２２２１, １６２２３１）及び透過率算出部（１６２２１２, １６２２２２, １６２２３２）を有する。ガス濃度算出部(１６２２１１, １６２２２１, １６２２３１）は、検出器（１６２１４, １６２１５, １６２１６）において生成された電気信号を用いてガス濃度を算出する。透過率算出部（１６２２１２, １６２２２２, １６２２３２）は、検出器（１６２１４, １６２１５, １６２１６）において生成された電気信号を用いて透過率を算出する。透過率は吸収ピーク周辺の波長域の強度の煙が発生していない状態からの光信号の減少率である。学習時には、機械学習部(１６２２４)は、算出されたガス濃度と透過率の変化をメモリ(１６２２５)に蓄積させる。さらに、演算部(１６２２４１, １６２２４２, １６２２４３)は、メモリ（１６２２５)に蓄積されたガス濃度と透過率の変化パターンを学習する。演算部(１６２２４１, １６２２４２, １６２２４３)は、学習結果をメモリ(１６２２５)に保存する。運用時には、演算部(１６２２４１, １６２２４２, １６２２４３)は、算出されたガス濃度及び透過率の変化パターンとメモリ(１６２２５)に保存した学習結果とから演算を行い、判別部(１６２２４４)が機械学習により火災、非火災の判定を行う。本実施形態で使用するどの光信号においても煙によって透過率が同様に減少するため、学習時に蓄積する透過率、および運用時に演算の際に利用する透過率は、透過率算出部（１６２２１２, １６２２２２, １６２２３２）で算出された３つの値のうち、どれを使ってもよい。
　(実施形態の動作)
　続いて、送信器（１６１）及び受信器（１６２）に関する動作について説明する。レーザドライバ(１６１４)は、レーザ光源（１６１１）から出力される光信号の駆動電流及び温度を制御する。レーザ光源(１６１１)は、波長λ１μｍの光信号を出力する。集光器（１６１７）は、レーザ光源(１６１１)から出力された光信号を準平行光線に変換する。準平行光線に変換された光信号は、測定対象空間を伝搬し、受信器(１６２)に送信される。
　集光器(１６２１１)は、受信した光信号を集光し、集光した光信号を検出器(１６２１４)へ出力する。検出器（１６２１４）は、光信号を受光し、受光した光信号を電気信号へと変換する。検出器（１６２１４）は、電気信号を信号処理部（１６２２１）へ出力する。
　第１ガス濃度算出部(１６２２１１)と透過率算出部(１６２２１２)とは、光信号の強度変化から送信器(１６１)と受信器(１６２)との間の区間の、平均二酸化炭素(ＣＯ２)濃度と波長λ１μｍにおける平均透過率を算出する。
　レーザドライバ(１６１５)は、レーザ光源（１６１２）から出力される光信号の駆動電流及び温度を制御する。レーザ光源(１６１２)は、波長λ２μｍの光信号を出力する。集光器(１６１８)は、レーザ光源（１６１２）から出力された光信号を準平行光線に変換する。準平行光線に変換された光信号は、測定対象空間を伝搬し、受信器(１６２)に送信される。
　集光器(１６２１２)は、受信した光信号を集光し、集光した光信号を検出器(１６２１５)へ出力する。検出器（１６２１５）は、光信号を受光し、受光した光信号を電気信号へと変換する。検出器（１６２１５）は、電気信号を信号処理部（１６２２２）へ出力する。
　第２ガス濃度算出部(１６２２２１)と透過率算出部(１６２２２２)とは、光信号の強度変化から送信器(１６１)と受信器(１６２)との間の区間の、平均一酸化炭素(ＣＯ)濃度と波長λ２μｍにおける平均透過率を算出する。
　レーザドライバ(１６１６)は、レーザ光源（１６１３）から出力される光信号の駆動電流及び温度を制御する。レーザ光源(１６１３)は、波長λ３μｍの光信号を出力する。集光器(１６１９)は、レーザ光源（１６１３）から出力された光信号を準平行光線に変換する。準平行光線に変換された光信号は、測定対象空間を伝搬し、受信器(１６２)に送信される。
　集光器(１６２１３)は、受信した光信号を集光し、集光した光信号を検出器(１６２１６)へ出力する。検出器（１６２１６）は、光信号を受光し、受光した光信号を電気信号へと変換する。検出器（１６２１６）は、電気信号を信号処理部（１６２３３）へ出力する。
　第３ガス濃度算出部(１６２２３１)と透過率算出部(１６２２３２)とは、光信号の強度変化から送信器(１６１)と受信器(１６２)との間の区間の、平均水蒸気(Ｈ２Ｏ)濃度と波長λ３μｍにおける平均透過率を算出する。なお、λ１はＣＯ２分子が有する吸収帯に含まれる波長であり、λ２はＣＯ分子が有する吸収帯に含まれる波長であり、λ３はＨ２Ｏ分子が有する吸収帯に含まれる波長である。
　本実施形態は、火災か非火災かを判断するためのモデルを構築する学習時と算出されたガス濃度や透過率変化から火災か非火災かを判断する運用時の２つに分けられる。学習時には、算出されたガス濃度や透過率の変化をメモリ(１６２２５)に蓄積していく。また、火災時のガス濃度や透過率の変化も非火災時におけるガス濃度や透過率の変化の算出とは別に算出しメモリ(１６２２５)に蓄積していく。例えば、火災時のガス濃度や透過率の変化は、シミュレーションを用いて算出してもよく、もしくは実際に火災が発生した際に算出したガス濃度や透過率等を用いて算出してもよい。演算部(１６２２４１, １６２２４２, １６２２４３)は、蓄積されたガス濃度や透過率の変化パターンを学習する。演算により導き出された学習結果は、火災・非火災時の特徴量を抽出して構成したモデルとしてメモリ(１６２２５)に保存される。運用時には、メモリ(１６２２５)に保存された学習結果と算出されたガス濃度や透過率の変化を用いて、演算部(１６２２４１, １６２２４２, １６２２４３)が演算を行う。演算部(１６２２４１, １６２２４２, １６２２４３)は、火災と非火災それぞれの尤度を算出し、判別部（１６２２４４）は、火災の尤度の方が大きい場合に火災、そうでない場合に非火災と判定する。
　図１０に通常の火災時と非火災時の時間経過による透過率の変化の模式図を示す。さらに、図１１に火災時と非火災時の時間経過によるＣＯ２濃度の変化の模式図を示す。さらに、図１２に火災時と非火災時の時間経過によるＨ２Ｏ濃度の変化の模式図を示す。さらに、図１３に火災時と非火災時の時間経過によるＣＯ／ＣＯ２濃度比の変化の模式図を示す。さらに、図１５にアルコール火災時と非火災時の時間経過による透過率の変化の模式図を示す。
　非火災時と比べ、通常の火災時は透過率が低下し、ガス濃度は上昇している。機械学習部（１６２２４１）は、水蒸気濃度及び透過率の変化の両方において、火災と判断した場合に火災が発生していると判断して、警報を出す。図１３に示すように、ＣＯ／ＣＯ２濃度比は他のガスと比べ、立ち上がりが早い。これを利用して、機械学習部（１６２２４１）は、ＣＯ／ＣＯ２濃度比及び透過率の変化の両方で火災と判断した場合、燻焼状態と判断して、火災の注意喚起を行う。図１５に示すように、アルコール火災時は透過率が減少しない。そのため、透過率が減少していない場合機械学習部（１６２２４１）は、アルコール火災時にも発生する二酸化炭素濃度と水蒸気濃度の変化の両方で火災と判断した場合にアルコール火災発生していると判断する。
　(実施形態の効果)
　本実施形態により、第二の実施形態において説明した効果に加えて、以下のような効果も実現できる。具体的には、閾値が設定できない場合でも火災の進行を判断することができることである。図１４に、ノイズが大きい場合の火災と非火災の透過率の変化を表したグラフを示す。図１４のように、火災時の透過率の減少量よりもノイズが大きい場合は適切に閾値を設定することができない。本実施形態では、そのような場合にも、大量に蓄積された情報を機械学習することによって、火災の進行を捉えることができる。
　本願発明の内容は上述した説明に限定されない。上述の説明においては、判別部（１６２２４４）が、判断の指標として、透過率の減少を評価している．これに代わり、判別部（１６２２４４）は、以下の式に基づいて算出される煙濃度Ｃｓが閾値を超えているかどうかを評価しても良い。
Ｉｓ＝Ｉｏ×ｅ－ＣｓＤ・・・式（１）
　ここでＩｏは送信器(１６１)より出力された光信号の強度、Ｉｓは受信器(１６２)で受信された光信号の強度、Ｄは送信器(１６１)と受信器(１６２)との間の距離である。
　また、上述の説明においては、送信器(１６１)と受信器(１６２)を分けて使用する例を示したが、図３のように、送信器と受信器を一体として構成する送受信器（３１）を用いてもよい。送受信器（３１）から出力された光信号を、反射板（３２）を用いて送受信器（３１）方向に反射させ、送受信器（３１）で受信する構成のものを使用しても良い。このようにすることで、給電が必要な装置を１つにし、防爆対策が必要な装置を減らすことができる。
　送受信器(３１)から出力された光信号を複数回反射させてから送受信器(３１)で受信させ、伝搬距離をのばしても良い。このようにすることで、測定精度を向上させることができる。
　また、上述の説明においては、信号処理部を３つに分ける例を示したが、３つのうちの２つを１つの信号処理部としても良いし、３つを１つの信号処理部としても良い。
　また、上述の説明においては、火災の予兆を判断する指標として、二酸化炭素に対する一酸化炭素の濃度比を評価しているが、代わりに、比を算出せず一酸化炭素の濃度を評価しても良い。このようにすることで、処理を簡易化することができる。
　また、上述の説明においては、３つの光信号をもとに、３つの透過率を算出し利用する例を示したが、３つの透過率を平均化、もしくは、３つのうち２つの透過率を平均化して精度を向上させても良いし、３つのうち１つの透過率のみを利用して、システムを簡易化しても良い。また、新たに光源を導入して、出力される光信号をもとに透過率を算出しても良い。
　上述の例において、プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）を含む。さらに、非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、ＣＤ－ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗを含む。さらに、非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、半導体メモリを含む。半導体メモリは、例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
　本願発明は、広域の火災検知に適用可能である。特に、道路トンネル等、様々な外部要因によるガスや煙濃度、温度、湿度等の変化があり、火災以外による環境変動が大きい場面での火災検知に適用できる。
　なお、本開示は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
　上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
　（付記１）
　水分子が有する吸収帯に含まれる波長の第１の光信号および二酸化炭素分子が有する吸収帯に含まれる波長の第２の光信号を受光するセンサを備えた検出部と、
　前記第１及び第２の光信号の強度の変化より水蒸気濃度および二酸化炭素濃度を算出する信号処理部と、
　水蒸気濃度および二酸化炭素濃度に基づいてアルコールの燃焼を要因とする火災の有無を判断する判別部と、を備えた受信器。
　（付記２）
　前記検出部は、
　一酸化炭素分子が有する吸収帯に含まれる波長の第３の光信号を受光するセンサをさらに備え、
　前記信号処理部は、
　前記第３の光信号の強度の変化より一酸化炭素濃度を算出するとともに前記第１乃至第３の光信号のうち少なくとも１つの光信号の透過率を算出し、
　前記判別部は、
　算出された透過率が予め定められた閾値よりも低い場合に前記一酸化炭素濃度に基づいて火災の予兆を判断する、付記１に記載の受信器。
　（付記３）
　前検出部は、
　前記第１の光信号、前記第２の光信号、及び、前記第３の光信号を受光するセンサを備え、
　前記信号処理部は、
　前記第１乃至第３の光信号の強度からそれぞれ第１乃至第３のガス濃度を算出するガス濃度算出部と、前記第１乃至第３の光信号の少なくとも１つの強度から透過率を算出する透過率算出部とを備え、
　前記判別部は、
　前記第１乃至第３のガス濃度と前記透過率に基づいて火災の進行を判断する、付記２に記載の受信器。
　（付記４）
　前記第１乃至第３のガス濃度、及び、前記透過率を用いて学習された火災時の特徴量及び非火災時の特徴量を学習結果として保存するメモリ部と、
　前記第１乃至第３のガス濃度及び前記透過率の変化パターンと、前記特徴量とを用いて演算を行った結果に基づいて火災の進行を判断する判別部と、を備えた機械学習部をさらに有する、付記３に記載の受信器。
　（付記５）
　前記判別部は、
　算出された透過率が予め定められた閾値よりも高い場合に前記二酸化炭素濃度及び前記水蒸気濃度に基づいて火災を判断する、付記２乃至４のいずれか１項に記載の受信器。
　（付記６）
　水分子が有する吸収帯に含まれる波長の第１の光信号および二酸化炭素分子が有する吸収帯に含まれる波長の第２の光信号を受光するセンサを備えた検出部と、前記第１及び第２の光信号の強度の変化より水蒸気濃度および二酸化炭素濃度を算出する信号処理部と、水蒸気濃度および二酸化炭素濃度に基づいてアルコールの燃焼を要因とする火災の有無を判断する判別部と、を備えた受信器と、
　前記第１及び第２の光信号それぞれを受信器に送信する少なくとも１つのレーザ光源を備えた送信器とを有する、記載の火災検知システム。
　（付記７）
　前記送信器は、
　前記第１及び第２の光信号を切り替えて受信器に送信する可変波長光源と、前記第１及び第２の光信号を切り替えるタイミングを受信器と同期する制御器とを有し、
　前記受信器は、
　前記第１及び第２の光信号の切り替えタイミングを送信器と同期する制御器と、前記第１及び第２の光信号の強度からそれぞれ第１及び第２のガス濃度を算出するガス濃度算出部と、を有し、
　前記ガス濃度算出部は、
　前記第１及び第２の光信号の切り替えタイミングに基づいて、前記可変波長光源が前記第１の光信号を出力している際に、前記第１のガス濃度を算出し、前記可変波長光源が前記第２の光信号を出力している際に、前記第２のガス濃度を算出する付記６に記載の火災検知システム。
　（付記８）
　前記送信器と前記受信器が一体となった送受信器と、前記送受信器から出力される光信号を前記送受信器に反射させるための、測定対象空間を挟むように配置した反射板とを有する、付記６又は７に記載の火災検知システム。
　（付記９）
　水分子が有する吸収帯に含まれる波長の第１の光信号および二酸化炭素分子が有する吸収帯に含まれる波長の第２の光信号を受光し、
　前記第１及び第２の光信号の強度の変化より水蒸気濃度および二酸化炭素濃度を算出し、
　水蒸気濃度および二酸化炭素濃度の変化に基づいて火災の有無を判断する、受信器において実行される火災検知方法。
　（付記１０）
　一酸化炭素分子が有する吸収帯に含まれる波長の第３の光信号を受光し、
　前記第３の光信号の強度の変化より一酸化炭素濃度を算出するとともに前記第１乃至第３の光信号のうち少なくとも１つの光信号の透過率を算出し、
　算出された透過率が予め定められた閾値よりも低い場合に一酸化炭素濃度に基づいて火災の予兆を判断する、付記９に記載の火災検知方法。
　（付記１１）
　前記第１乃至第３の光信号を受光し、
　前記第１乃至第３の光信号の強度からそれぞれ第１乃至第３のガス濃度を算出し、
　前記第１乃至第３の光信号の少なくとも１つの強度から透過率を算出し、
　前記第１乃至第３のガス濃度と前記透過率とに基づいて火災の進行を判断する、付記１０に記載の火災検知方法。
　（付記１２）
　前記第１乃至第３のガス濃度、及び、前記透過率を用いて学習された火災時の特徴量及び非火災時の特徴量を学習結果として保存し、
　前記第1乃至第３のガス濃度及び前記透過率の変化パターンと、前記特徴量とを用いて演算を行った結果に基づいて火災の進行を判断する、付記１１に記載の火災検知方法。
　以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
　この出願は、２０１８年７月３１日に出願された日本出願特願２０１８－１４４３１０を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　２１, ４１, ６１, ７１, ８１, １６１　送信器
　２２, ４２, ６２, ７２, ８２, １６２　受信器
　２１１, ２１２, ２１３, ４１１, ６１１, ６１２, ７１１,７１２, ８１１, ８１２, １６１１, １６１２, １６１３　レーザ光源
　２１７, ２１８, ２１９, ２２１１, ２２１２, ２２１３, ４１３, ４２１１, ６１６, ６１７, ６２１１, ６２１２,７１６, ７１７, ７２１１, ７２１２, ８１６, ８１７, ８２１１,８２１２, １６１７, １６１８, １６１９, １６２１１, １６２１２, １６２１３　集光器
　２１４, ２１５, ２１６, ４１２, ６１２, ６１４, ７１３,７１４, ８１３, ８１４, １６１４, １６１５, １６１６　レーザドライバ
　２２１, ４２１, ６２１, ７２１, ８２１, １６２１　検出部
　２２１４, ２２１５, ２２１６, ４２１２, ６２１３, ６２１４,７２１３, ７２１４, ８２１３, ８２１４, １６２１４, １６２１５, １６２１６　検出器
　２２２, ４２２, ６２２, ７２２, ８２２, １６２２　プロセッサ
　２２２１，２２２２，２２２３，４２２１，４２２２，４２２３，６２２１，６２２２，６２２３，７２２１，７２２２，７２２３，８２２１，８２２２，８２２３，１６２２１，１６２２２，１６２２３　信号処理部
　１６２２４　機械学習部
　２２２４, ４２２４, ６２２４, ７２２４, ８２２４, １６２２４４　判別部
　２２２１１, ２２２２１, ２２２３１, ４２２１１，４２２２１,４２２３１, ６２２１１, ６２２２１, ６２２３１, ７２２１１, ７２２２１,７２２３１, ８２２１１, ８２２２１, ８２２３１, １６２２１１, １６２２２１,１６２２３１　ガス濃度算出部
　２２２１２, ２２２２２, ２２２３２, ４２２１２, ４２２２２,４２２３２, ６２２１２, ６２２２２, ６２２３２, ７２２１２, ７２２２２,７２２３２, ８２２１２, ８２２２２, ８２２３２, １６２２１２, １６２２２２,１６２２３２　透過率算出部
　１６２２４１, １６２２４２, １６２２４３　演算部
　１６２２５　メモリ  
　４１４，４２６, ６１５, ６２６, ７１５, ７２６, ８１５, ８２６　制御器
　４３, ６３, ７３, ８３　有線ケーブル
　３１　送受信器
　３２　反射板

Claims (12)

  1. 　水分子が有する吸収帯に含まれる波長の第１の光信号および二酸化炭素分子が有する吸収帯に含まれる波長の第２の光信号を受光するセンサを備えた検出手段と、
    　前記第１及び第２の光信号の強度の変化より水蒸気濃度および二酸化炭素濃度を算出する信号処理手段と、
    　水蒸気濃度および二酸化炭素濃度に基づいてアルコールの燃焼を要因とする火災の有無を判断する判別手段と、を備えた受信器。
  2. 　前記検出手段は、
    　一酸化炭素分子が有する吸収帯に含まれる波長の第３の光信号を受光するセンサをさらに備え、
    　前記信号処理手段は、
    　前記第３の光信号の強度の変化より一酸化炭素濃度を算出するとともに前記第１乃至第３の光信号のうち少なくとも１つの光信号の透過率を算出し、
    　前記判別手段は、
    　算出された透過率が予め定められた閾値よりも低い場合に前記一酸化炭素濃度に基づいて火災の予兆を判断する、請求項１に記載の受信器。
  3. 　前検出手段は、
    　前記第１の光信号、前記第２の光信号、及び、前記第３の光信号を受光するセンサを備え、
    　前記信号処理手段は、
    　前記第１乃至第３の光信号の強度からそれぞれ第１乃至第３のガス濃度を算出するガス濃度算出手段と、前記第１乃至第３の光信号の少なくとも１つの強度から透過率を算出する透過率算出手段とを備え、
    　前記判別手段は、
    　前記第１乃至第３のガス濃度と前記透過率に基づいて火災の進行を判断する、請求項２に記載の受信器。
  4. 　前記第１乃至第３のガス濃度、及び、前記透過率を用いて学習された火災時の特徴量及び非火災時の特徴量を学習結果として保存するメモリ手段と、
    　前記第１乃至第３のガス濃度及び前記透過率の変化パターンと、前記特徴量とを用いて演算を行った結果に基づいて火災の進行を判断する判別手段と、を備えた機械学習部をさらに有する、請求項３に記載の受信器。
  5. 　前記判別手段は、
    　算出された透過率が予め定められた閾値よりも高い場合に前記二酸化炭素濃度及び前記水蒸気濃度に基づいて火災を判断する、請求項２乃至４のいずれか１項に記載の受信器。
  6. 　水分子が有する吸収帯に含まれる波長の第１の光信号および二酸化炭素分子が有する吸収帯に含まれる波長の第２の光信号を受光するセンサを備えた検出部と、前記第１及び第２の光信号の強度の変化より水蒸気濃度および二酸化炭素濃度を算出する信号処理部と、水蒸気濃度および二酸化炭素濃度に基づいてアルコールの燃焼を要因とする火災の有無を判断する判別部と、を備えた受信器と、
    　前記第１及び第２の光信号それぞれを受信器に送信する少なくとも１つのレーザ光源を備えた送信器とを有する、記載の火災検知システム。
  7. 　前記送信器は、
    　前記第１及び第２の光信号を切り替えて受信器に送信する可変波長光源と、前記第１及び第２の光信号を切り替えるタイミングを受信器と同期する制御器とを有し、
    　前記受信器は、
    　前記第１及び第２の光信号の切り替えタイミングを送信器と同期する制御器と、前記第１及び第２の光信号の強度からそれぞれ第１及び第２のガス濃度を算出するガス濃度算出手段と、を有し、
    　前記ガス濃度算出手段は、
    　前記第１及び第２の光信号の切り替えタイミングに基づいて、前記可変波長光源が前記第１の光信号を出力している際に、前記第１のガス濃度を算出し、前記可変波長光源が前記第２の光信号を出力している際に、前記第２のガス濃度を算出する請求項６に記載の火災検知システム。
  8. 　前記送信器と前記受信器が一体となった送受信器と、前記送受信器から出力される光信号を前記送受信器に反射させるための、測定対象空間を挟むように配置した反射板とを有する、請求項６又は７に記載の火災検知システム。
  9. 　水分子が有する吸収帯に含まれる波長の第１の光信号および二酸化炭素分子が有する吸収帯に含まれる波長の第２の光信号を受光し、
    　前記第１及び第２の光信号の強度の変化より水蒸気濃度および二酸化炭素濃度を算出し、
    　水蒸気濃度および二酸化炭素濃度の変化に基づいて火災の有無を判断する、受信器において実行される火災検知方法。
  10. 　一酸化炭素分子が有する吸収帯に含まれる波長の第３の光信号を受光し、
    　前記第３の光信号の強度の変化より一酸化炭素濃度を算出するとともに前記第１乃至第３の光信号のうち少なくとも１つの光信号の透過率を算出し、
    　算出された透過率が予め定められた閾値よりも低い場合に一酸化炭素濃度に基づいて火災の予兆を判断する、請求項９に記載の火災検知方法。
  11. 　前記第１乃至第３の光信号を受光し、
    　前記第１乃至第３の光信号の強度からそれぞれ第１乃至第３のガス濃度を算出し、
    　前記第１乃至第３の光信号の少なくとも１つの強度から透過率を算出し、
    　前記第１乃至第３のガス濃度と前記透過率とに基づいて火災の進行を判断する、請求項１０に記載の火災検知方法。
  12. 　前記第１乃至第３のガス濃度、及び、前記透過率を用いて学習された火災時の特徴量及び非火災時の特徴量を学習結果として保存し、
    　前記第1乃至第３のガス濃度及び前記透過率の変化パターンと、前記特徴量とを用いて演算を行った結果に基づいて火災の進行を判断する、請求項１１に記載の火災検知方法。
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