JP6598385B2 - Early fire detection system and early fire detection method - Google Patents
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Description
本発明は、トンネル内の火災を早期に検知する早期火災検知システムおよび早期火災検知方法に関するものである。 The present invention relates to an early fire detection system and an early fire detection method for early detection of a fire in a tunnel.
自動車用トンネルで火災が発生すると、通行車両は逃げ道が少なく、また、有毒ガスがトンネル内に充満するおそれがあるため火災を早期に鎮圧する必要がある。そこで、火災発生の早期検知が求められる。
その火災を早期に検知するために、トンネルの側壁面等に所定間隔ごとに火災検知器が配備されており、火災を検知した場合には自動車用トンネルを管理する管理センタ等に発報する。火災を検知した火災検知器のトンネル内での位置が既知であるため、トンネル内の火災箇所が概ね把握できる仕組みとなっている。
When a fire breaks out in an automobile tunnel, it is necessary to suppress the fire at an early stage because a passing vehicle has few escape routes and toxic gas may fill the tunnel. Therefore, early detection of fire occurrence is required.
In order to detect the fire at an early stage, fire detectors are provided at predetermined intervals on the side wall surface of the tunnel, and when a fire is detected, the fire is reported to a management center that manages the tunnel for automobiles. Since the position of the fire detector that detects the fire in the tunnel is known, the fire location in the tunnel can be generally grasped.
火災検知器には様々なものがある。
例えば、赤外線カメラ式の火災検知器がある。火災の炎から放射される光を受光素子によって検出し、受光素子で基準値以上の光を検出した場合に火災と検知する。
また、例えば、監視カメラを利用した火災検知器もある（特許文献１参照）。自動車用トンネルに配備されている監視カメラを利用してトンネル内の画像を撮像し、その画像データに基づいて火災を検出する。
我が国のトンネルでは火災から放射される赤外線を検知する火災検知システムが既に広く採用されており、その火災検知時間は３０秒とされている。
しかし、赤外線カメラによる検知システム構築には大きなコストがかかることが問題である。トンネルは数百ｍから数キロにおよぶことがあり、多数の赤外線カメラを設置しなければ確実は火災検知はできない。
There are various types of fire detectors.
For example, there is an infrared camera type fire detector. The light emitted from the flame of the fire is detected by the light receiving element, and when the light receiving element detects light above the reference value, a fire is detected.
Also, for example, there is a fire detector using a surveillance camera (see Patent Document 1). An image inside the tunnel is taken using a surveillance camera installed in the automobile tunnel, and a fire is detected based on the image data.
Fire detection systems that detect infrared radiation emitted from fires have already been widely adopted in Japanese tunnels, and the fire detection time is 30 seconds.
However, it is a problem that the construction of a detection system using an infrared camera is expensive. Tunnels can range from hundreds of meters to several kilometers, and fire detection is not possible without a large number of infrared cameras.
また、赤外線カメラや監視カメラを利用した火災検知器の場合、火災の早期検知が難しい場合もある。火災の中には、初期段階では炎を発しない煙火災となる場合もある。従来の赤外線カメラや監視カメラを利用した火災検知器の場合、火災による放射光を検出するため、煙火災を検知することができない。さらに、トンネル内への黒煙の充満等によってトンネル内が視界不良となった場合には炎を発していてもその火災を検知することができない。 In the case of a fire detector using an infrared camera or a surveillance camera, it may be difficult to detect fire early. Some fires may be smoke fires that do not emit flames at an early stage. In the case of a fire detector that uses a conventional infrared camera or surveillance camera, it cannot detect a smoke fire because it detects the emitted light from the fire. In addition, when the tunnel has poor visibility due to the black smoke filling the tunnel, the fire cannot be detected even if a flame is emitted.
そこで、比較的コストが安く、初期段階では炎が小さい煙火災に対しても有効な火災検知器として、温度検知センサを利用した火災検知器が知られている。
温度検知センサを利用した火災検知器は、温度センサによって設置個所の温度上昇を検出し、その検出した温度が基準値以上の場合に火災と検知するものである。
代表的な温度検知センサとしては、ヨーロッパで広く採用されている温度センサケーブルを利用したものがある。既にヨーロッパでは温度ケーブルセンサが広く採用されており使用実績がある。温度センサケーブルは、ケーブル内部に一定間隔（標準５ｍまたは８ｍ）で組み込まれた半導体温度センサの測定データから火点の位置を特定することができるものである。従来の火災報知器が５０ｍ間隔で設置されていたが、温度センサケーブルは５ｍきざみであるので、より精密な火災制御ができる。
Therefore, a fire detector using a temperature detection sensor is known as a fire detector that is relatively inexpensive and effective for a smoke fire with a small flame in the initial stage.
A fire detector using a temperature detection sensor detects a temperature rise at an installation location by a temperature sensor, and detects a fire when the detected temperature is equal to or higher than a reference value.
As a typical temperature detection sensor, there is one using a temperature sensor cable widely used in Europe. Temperature cable sensors have already been widely used in Europe and have been used. The temperature sensor cable can identify the position of a fire point from the measurement data of a semiconductor temperature sensor incorporated in the cable at regular intervals (standard 5 m or 8 m). Conventional fire alarms are installed at intervals of 50 m. However, since the temperature sensor cable is in steps of 5 m, more precise fire control can be performed.
図１０は、温度検出センサケーブル１０の構成例を示す図である。図１０は温度センサが組み込まれている部分を拡大して示している。図１０に示した構成例では、温度検出センサケーブル１０は、ケーブルジャケット１１、アルミニウムシールド１２、充填材１３、温度センサ１４、フレキシブルフラットケーブル１５、充填材１６を備えた例となっている。実際の温度検出センサケーブル１０は、例えば、数百ｍや数キロの長さのケーブルであり、５ｍきざみに図１０に示した温度センサ１４が組み込まれている。 FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of the temperature detection sensor cable 10. FIG. 10 shows an enlarged portion where the temperature sensor is incorporated. In the configuration example shown in FIG. 10, the temperature detection sensor cable 10 is an example including a cable jacket 11, an aluminum shield 12, a filler 13, a temperature sensor 14, a flexible flat cable 15, and a filler 16. The actual temperature detection sensor cable 10 is, for example, a cable with a length of several hundred meters or several kilometers, and the temperature sensor 14 shown in FIG. 10 is incorporated in increments of 5 meters.
それぞれの温度センサ１３は、設置個所の温度を計測し、その情報が制御装置へと送信される。ここで注目すべき情報は計測温度の過去のある時点からの変化であり、この変化量をもって設置個所に熱源が存在するか否かの推定に用いられる。トンネルで火災が発生すると、複数の温度センサ１４がロバスト性を持って温度変化を検知するので一定の精度をもって火災検知を行うことができる。さらに、この火災検知システムによれば火災の大きさが大きくなってゆく様も捉えることができる。
このように、従来の温度ケーブルセンサを用いた火災検知にはアルゴリズムも提供されており、欧州で普及しているシステムによれば火災発生から１分以内に高い精度で検知することができるものとなっている。
Each temperature sensor 13 measures the temperature of the installation location, and the information is transmitted to the control device. Information to be noted here is a change in the measured temperature from a certain point in the past, and this amount of change is used to estimate whether or not a heat source exists at the installation location. When a fire occurs in the tunnel, the plurality of temperature sensors 14 detect the temperature change with robustness, so that the fire can be detected with a certain accuracy. Furthermore, according to this fire detection system, it is possible to capture the situation where the size of the fire increases.
Thus, an algorithm is also provided for fire detection using a conventional temperature cable sensor, and according to a system prevailing in Europe, it can be detected with high accuracy within one minute from the occurrence of a fire. It has become.
上記の他に、従来技術において温度センサケーブルを用いた例としては、特開２００４−１５２１３４号公報が知られている。図１１は特開２００４−１５２１３４号公報に開示された火災検知システムを示す図である。
図１１に示すように、特開２００４−１５２１３４号公報に記載された火災検知システムでは、ケーブルは光ファイバーケーブルとなっている。光ファイバー上に温度センサが所定間隔毎に設けられ、さらに、トンネル内を撮像する撮像手段が設けられている。このように、特開２００４−１５２１３４号公報に記載された火災検知装置では、温度センサによる温度データのみならず、画像データの２種類の検出データを利用して火災発生時の現象である熱、炎、煙の３つの観点から火災の状況を把握し、火災検知を行うものとされている。
In addition to the above, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-152134 is known as an example using a temperature sensor cable in the prior art. FIG. 11 is a diagram showing a fire detection system disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-152134.
As shown in FIG. 11, in the fire detection system described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-152134, the cable is an optical fiber cable. A temperature sensor is provided on the optical fiber at predetermined intervals, and an imaging means for imaging the inside of the tunnel is provided. As described above, in the fire detection device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-152134, not only the temperature data by the temperature sensor but also the heat that is a phenomenon at the time of fire occurrence using two types of detection data of the image data, It is assumed that the situation of the fire is grasped from the three viewpoints of flame and smoke and the fire is detected.
複数台の赤外線カメラをトンネル内に設置することはコストが掛かるため温度ケーブルセンサを用いた火災検知システムの導入が求められている。
上記したように、ヨーロッパなどで普及している温度ケーブルセンサを用いた火災検知システムは実績もあり有効なものである。
しかし、我が国のトンネルでは火災から放射される赤外線を検知する火災検知システムが広く採用されており、その火災検知時間は３０秒とされている。
上記したように、ヨーロッパなどで普及している温度ケーブルセンサを用いた従来の火災検知システムは火災発生から１分程度で火災検知が可能なものであり、火災発生から３０秒以内の検知というものはシステム仕様としては十分に担保されていない。そのために、温度ケーブルセンサを用いつつ、火災検知速度の高速化が求められる。しかし、図１１に示したように、温度センサがケーブルに内蔵されているため時定数が大きく、単独の温度センサごとの温度上昇の検出のみでは小規模な火災の３０秒以内という早期検出は難しいと考えられる。
It is costly to install multiple infrared cameras in the tunnel, so it is necessary to introduce a fire detection system using a temperature cable sensor.
As described above, a fire detection system using a temperature cable sensor that is widely used in Europe and the like has a proven record and is effective.
However, fire detection systems that detect infrared rays emitted from fires are widely used in Japanese tunnels, and the fire detection time is 30 seconds.
As mentioned above, the conventional fire detection system using a temperature cable sensor that is widespread in Europe and the like can detect a fire within about 1 minute from the occurrence of a fire, and it can be detected within 30 seconds from the occurrence of a fire. Is not adequately secured as a system specification. Therefore, it is required to increase the fire detection speed while using the temperature cable sensor. However, as shown in FIG. 11, since the temperature sensor is built in the cable, the time constant is large, and it is difficult to detect a small fire within 30 seconds only by detecting the temperature rise for each temperature sensor alone. it is conceivable that.
なお、特許文献１に示した従来の特開２００４−１５２１３４号公報に記載された火災検知システムでは、温度センサによる温度上昇の検出のみならず、撮像装置により得た画像を用いた画像解析の結果を組み合わせるものであるが、これでは、結局、複数の撮像装置をトンネル内に設置する必要があり、コストは低減されず却ってコスト増大となってしまうため問題が多い。また、複数の検知手段を組み合わせて火災検知の確実性を向上するものであり、火災検知の速度そのものを向上するものではない。 In the conventional fire detection system described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-152134 shown in Patent Document 1, not only the detection of the temperature rise by the temperature sensor but also the result of the image analysis using the image obtained by the imaging device. However, in this case, it is necessary to install a plurality of imaging devices in the tunnel, and there are many problems because the cost is not reduced but the cost is increased. Further, the reliability of fire detection is improved by combining a plurality of detection means, and the speed of fire detection itself is not improved.
本発明は、上記問題に鑑み、温度ケーブルセンサを用いつつ、早期に火災検知を推定することができる早期火災検知システムを提供することを目的としている。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an early fire detection system capable of estimating fire detection at an early stage while using a temperature cable sensor.
上記目的を達成するため、本発明の早期火災検知システムは、トンネル内の火災を検知する火災検知システムであって、所定間隔ごとに温度検出センサが配置され、前記トンネルの長手方向に沿って敷設され、前記トンネル内において前記所定間隔ごとに温度を検出する温度検出センサ群と、各々の前記温度検出センサごとの第１の所定時間における時間積分値の大きさと、前記時間積分値の大きさから火点に最も近い火点センサと仮定された前記温度検出センサを含む周辺の所定数の前記温度検出センサ群からなる火点包含センサ群の空間積分値の大きさと、前記空間積分値に占める前記火点センサと仮定された前記温度検出センサの検出値の大きさから計算した集中割合の３つの計算結果から火災の発生を推定する制御部を備えた早期火災検知システムである。 In order to achieve the above object, an early fire detection system of the present invention is a fire detection system for detecting a fire in a tunnel, wherein temperature detection sensors are arranged at predetermined intervals and are laid along the longitudinal direction of the tunnel. A temperature detection sensor group for detecting the temperature at each predetermined interval in the tunnel, a time integral value at a first predetermined time for each temperature detection sensor, and the time integral value The size of the spatial integration value of the fire point inclusion sensor group consisting of a predetermined number of the temperature detection sensor groups including the temperature detection sensor assumed to be the fire point sensor closest to the fire point, and the space integral value Early fire equipped with a control unit that estimates the occurrence of fire from three calculation results of concentration ratio calculated from the magnitude of the detected value of the temperature detection sensor assumed to be a fire point sensor A detection system.
温度検出センサケーブルを用いた火災検知にあたり、温度検出センサごとの第１の所定時間における時間積分値の大きさのみで判断しようとすると、第１の所定時間として十分な長さの時間積分が必要となるが、本発明の早期火災検知システムは、早期火災検知のため、第１の所定時間を短く収める代わりに、火点に最も近い火点センサと仮定された温度検出センサを含む前後にわたる所定数の温度検出センサ群からなる火点包含センサ群の「空間積分値」の大きさと、空間積分値に占める火点センサと仮定された温度検出センサの検出値の大きさから計算した「集中割合」の観点からふるいに掛けることにより、第１の所定時間を短く収めつつ、その火災検知精度を担保するものである。 In the fire detection using the temperature detection sensor cable, if it is determined only by the magnitude of the time integration value at the first predetermined time for each temperature detection sensor, it is necessary to integrate the time sufficiently long as the first predetermined time. However, the early fire detection system according to the present invention includes a predetermined temperature detection sensor including a temperature detection sensor assumed to be the closest fire point to the fire point sensor instead of shortening the first predetermined time for early fire detection. The “concentration ratio” calculated from the size of the “spatial integral value” of the fire point inclusion sensor group consisting of a number of temperature detection sensor groups and the detection value of the temperature detection sensor assumed to be the fire point sensor in the spatial integral value By sieving from the point of view, the fire detection accuracy is ensured while keeping the first predetermined time short.
例えば、制御部による各々の計算処理としては、時間積分値の大きさに基づく計算処理ステップが、各々の温度検出センサのうち時間積分値が第１のしきい値を超えているものを火点センサと仮定する時間積分検知処理ステップであり、空間積分値の大きさに基づく計算処理ステップが火点包含センサ群の第１の所定時間の温度変化の総和である空間積分値が第２のしきい値を超えている場合に時間積分検知処理ステップに基づく火点センサの仮定が正しいと判定する空間積分判定処理ステップであり、集中割合の大きさに基づく計算処理ステップにおいて、集中割合が第３のしきい値を超えている場合に時間積分検知処理ステップに基づく火点センサの仮定を正しいと検証する検証処理ステップである。 For example, as each calculation process by the control unit, a calculation process step based on the magnitude of the time integral value is a fire point in which each time detection value of the temperature detection sensors exceeds the first threshold value. It is a time integration detection processing step assumed to be a sensor, and the calculation processing step based on the magnitude of the spatial integration value is a second integrated value of the spatial integration value, which is the sum of temperature changes of the fire point inclusion sensor group for the first predetermined time. a spatial integration determination processing step of determining the correct assumption of fire spot sensor based on the time integration detection processing step if it exceeds the threshold, in the calculation processing steps based on the size of the concentration ratio, concentration ratio 3 This is a verification processing step for verifying that the assumption of the fire point sensor based on the time integration detection processing step is correct when the threshold value is exceeded.
本発明の早期火災検知システムは、さらに火災検知精度を向上させるため、下記の計算処理も行ってその充足を確認する。
火災検知精度の向上策の１つは、第１の所定時間に比べて短い第２の所定時間を設定する。その秒数は限定されないが、例えば、第１の所定時間が３０秒間であり、第２の所定時間が１０秒間から２０秒間、例えば１０秒とする。
制御部が空間積分判定処理ステップとして火点包含センサ群の第１の所定時間の温度変化の総和である空間積分値が第２のしきい値を超えていることに加えて、火点包含センサ群の第２の所定時間の温度変化の総和である空間積分値が第４のしきい値を超えている場合に空間積分判定の充足と判断する。
このように、空間積分判定処理ステップでの充足確認を追加した上で、空間積分判定処理ステップと検証処理ステップの両方で充足が成立した場合に、時間積分検知処理ステップに基づく火点センサの仮定を正しいと検証する。
In order to further improve the fire detection accuracy, the early fire detection system of the present invention performs the following calculation process to confirm its satisfaction.
One measure for improving the accuracy of fire detection is to set a second predetermined time that is shorter than the first predetermined time. Although the number of seconds is not limited, for example, the first predetermined time is 30 seconds, and the second predetermined time is 10 seconds to 20 seconds, for example, 10 seconds.
In addition to the fact that the spatial integral value, which is the sum of temperature changes in the first predetermined time period of the fire point inclusion sensor group, exceeds the second threshold value as a spatial integration determination processing step, It is determined that the spatial integration determination is sufficient when the spatial integration value, which is the sum of the temperature changes of the group for the second predetermined time, exceeds the fourth threshold value.
As described above, when the satisfaction is confirmed in both the spatial integration determination processing step and the verification processing step after the satisfaction check in the spatial integration determination processing step is added, the assumption of the fire point sensor based on the time integration detection processing step Verify that is correct.
他の火災検知精度の向上策は、火点隣接センサ群の温度検出センサの数が火点包含センサ群の温度検出センサの数より少なく設定する。その個数は限定されないが、例えば、火点包含センサ群の数が１１個であり、火点隣接センサ群の数が３個とする。
制御部が検証処理ステップにおいて、集中割合が第３のしきい値を超えていることに加えて、火点包含センサ群の第１の所定時間の温度変化の総和に占める火点隣接センサ群の第１の所定時間の温度変化の総和の割合が第５のしきい値を超えている場合に、検証処理ステップの充足と判断する。
このように、検証処理ステップでの充足確認を追加した上で、空間積分判定処理ステップと検証処理ステップの両方で充足が成立した場合に、時間積分検知処理ステップに基づく火点センサの仮定を正しいと検証する。
As another measure for improving the accuracy of fire detection, the number of temperature detection sensors in the fire point adjacent sensor group is set to be smaller than the number of temperature detection sensors in the fire point inclusion sensor group. Although the number is not limited, for example, the number of fire point inclusion sensor groups is 11, and the number of fire point adjacent sensor groups is three.
In addition to the concentration ratio exceeding the third threshold value in the verification processing step, the control unit includes the hot spot adjacent sensor group that occupies the sum of the temperature changes of the hot spot inclusion sensor group for the first predetermined time. When the ratio of the sum of temperature changes in the first predetermined time exceeds the fifth threshold, it is determined that the verification processing step is satisfied.
In this way, after the satisfaction check at the verification processing step is added and the satisfaction is established at both the spatial integration determination processing step and the verification processing step, the assumption of the fire point sensor based on the time integration detection processing step is correct. And verify.
トンネル内の火災を検知する火災検知方法は、所定間隔ごとに温度検出センサが配置され、トンネルの長手方向に沿って敷設され、トンネル内において所定間隔ごとに温度を検出する温度検出センサ群を用い、各々の温度検出センサごとの第１の所定時間における時間積分値の大きさと、時間積分値の大きさから火点に最も近い火点センサと仮定された温度検出センサを含む前後にわたる所定数の温度検出センサ群からなる火点包含センサ群の空間積分値の大きさと、空間積分値に占める火点センサと仮定された温度検出センサの検出値の大きさから計算した集中割合の３つの計算結果から火災の発生を推定することを特徴とする早期火災検知方法である。 A fire detection method for detecting a fire in a tunnel uses a temperature detection sensor group in which temperature detection sensors are arranged at predetermined intervals, are laid along the longitudinal direction of the tunnel, and detect temperatures at predetermined intervals in the tunnel. , A predetermined number of times including before and after the magnitude of the time integration value at a first predetermined time for each temperature detection sensor and the temperature detection sensor assumed to be a fire point sensor closest to the fire point from the magnitude of the time integration value. Three calculation results of the concentration ratio calculated from the magnitude of the spatial integral value of the fire point inclusion sensor group consisting of the temperature detection sensor group and the magnitude of the detected value of the temperature sensor assumed to be the fire point sensor in the spatial integral value It is an early fire detection method characterized by estimating the occurrence of fire from the above.
本発明の早期火災検知システムは、温度検出センサの上昇値を測る第１の所定時間を短く収める代わりに、火点に最も近い火点センサと仮定された温度検出センサを含む前後にわたる所定数の温度検出センサ群からなる火点包含センサ群の「空間積分値」の大きさと、空間積分値に占める火点センサと仮定された温度検出センサの検出値の大きさから計算した「集中割合」の観点からふるいに掛けることにより、第１の所定時間を短く収めつつ、その火災検知精度を担保することができる。 Instead of shortening the first predetermined time for measuring the rising value of the temperature detection sensor, the early fire detection system according to the present invention has a predetermined number of points including the temperature detection sensor assumed to be the closest to the fire point. The "concentration ratio" calculated from the magnitude of the "space integration value" of the fire point inclusion sensor group consisting of the temperature detection sensor group and the detection value of the temperature detection sensor assumed to be the fire point sensor in the space integration value By sieving from the viewpoint, the fire detection accuracy can be ensured while keeping the first predetermined time short.
以下、図面を参照しつつ、本発明の早期火災検知システムの実施例を説明する。ただし、本発明の範囲は以下の実施例に示した具体的な用途、形状、個数などには限定されないことは言うまでもない。 Hereinafter, embodiments of the early fire detection system of the present invention will be described with reference to the drawings. However, it goes without saying that the scope of the present invention is not limited to the specific application, shape, number, etc. shown in the following examples.
以下、本発明の早期火災検知システム１００の構成例を説明する。
図１は、本発明の早期火災検知システム１００の構成例を示す図である。
図１に示すように、早期火災検知システム１００は、温度検出センサ１１０、温度検出センサケーブル１２０、制御部１３０を備えて構成となっている。
Hereinafter, a configuration example of the early fire detection system 100 of the present invention will be described.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an early fire detection system 100 of the present invention.
As shown in FIG. 1, the early fire detection system 100 includes a temperature detection sensor 110, a temperature detection sensor cable 120, and a control unit 130.
温度検出センサ１１０は、温度を検知できるセンサである。例えば、半導体温度センサである。温度検出センサケーブル１２０に所定間隔で設けられている。 The temperature detection sensor 110 is a sensor that can detect the temperature. For example, a semiconductor temperature sensor. The temperature detection sensor cable 120 is provided at a predetermined interval.
温度検出センサケーブル１２０は、トンネル内にトンネルの長さ方向に沿って敷設されており、ケーブル内部には温度検出センサ１１０が一定間隔（標準５ｍまたは８ｍ）で組み込まれ、トンネル内の長さ方向の空間的拡がりをもって温度検出センサ１１０から測定データを収集できるものである。従来の火災報知器が５０ｍ間隔で設置されていたが、温度センサケーブルは５ｍきざみであるので、より精密な火災制御ができる。 The temperature detection sensor cable 120 is laid in the tunnel along the length direction of the tunnel, and the temperature detection sensor 110 is incorporated in the cable at regular intervals (standard 5 m or 8 m), and the length direction in the tunnel It is possible to collect measurement data from the temperature detection sensor 110 with a spatial extent of. Conventional fire alarms are installed at intervals of 50 m. However, since the temperature sensor cable is in steps of 5 m, more precise fire control can be performed.
図２は、温度検出センサケーブル１２０の構成例を示す図である。図２は温度センサが組み込まれている部分を拡大して示している。図２に示した構成例では、温度ケーブルセンサ１２０は、ケーブルジャケット１２１、アルミニウムシールド１２２、充填材１２３、温度センサ１２４、フレキシブルフラットケーブル１２５、充填材１２６を備えた例となっている。実際の温度ケーブルセンサ１２０は、例えば、数百ｍや数キロの長さのケーブルであり、５ｍきざみに図２に示した温度センサ１２３が組み込まれている。
それぞれの温度センサ１２３は、設置個所の温度を計測し、それら温度計測データが設置個所データ、つまり、空間的な拡がりと紐付けられ、制御装置１３０へと送信される。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the temperature detection sensor cable 120. FIG. 2 is an enlarged view of a portion where the temperature sensor is incorporated. In the configuration example shown in FIG. 2, the temperature cable sensor 120 is an example including a cable jacket 121, an aluminum shield 122, a filler 123, a temperature sensor 124, a flexible flat cable 125, and a filler 126. The actual temperature cable sensor 120 is, for example, a cable with a length of several hundred meters or several kilometers, and the temperature sensor 123 shown in FIG. 2 is incorporated in increments of 5 meters.
Each temperature sensor 123 measures the temperature of the installation location, and the temperature measurement data is associated with the installation location data, that is, spatial expansion, and is transmitted to the control device 130.
制御部１３０は、温度検出センサケーブル１２０の各々の温度検出センサ１２４から収集した温度計測データからトンネル内の火災の発生を推定する部分である。
制御部１３０に搭載された火災発生の推定処理は、各々の温度検出センサ１２４ごとの時間積分値の大きさと、時間積分値の大きさから火点に最も近い火点センサと仮定された温度検出センサ１２３を含む前後にわたる所定数の温度検出センサ群からなる火点包含センサ群の空間積分値の大きさと、空間積分値に占める火点センサと仮定された温度検出センサ１２４の検出値の大きさから計算した集中割合の３つの計算結果から火災の発生を推定するものである。
The control unit 130 is a part that estimates the occurrence of a fire in the tunnel from the temperature measurement data collected from each temperature detection sensor 124 of the temperature detection sensor cable 120.
The fire occurrence estimation process installed in the control unit 130 is performed by detecting the magnitude of the time integral value for each temperature detection sensor 124 and the temperature detection that is assumed to be the fire point sensor closest to the fire point from the magnitude of the time integral value. The magnitude of the spatial integration value of the fire point inclusion sensor group consisting of a predetermined number of temperature detection sensor groups including the sensor 123 before and after, and the magnitude of the detection value of the temperature detection sensor 124 assumed to be a fire point sensor in the spatial integration value The occurrence of fire is estimated from the three calculation results of the concentration ratio calculated from.
以下、制御部１３０における種々の処理ステップについて説明する。
制御部１３０は、まず、各々の温度検出センサ１２３ごとの時間積分値の大きさに基づいて、火災発生の可能性のある個所を推測する。
なお、後述するように、本発明の早期火災検知システム１００は、早期火災検知のため、時間積分を行う時間の範囲、つまり第１の所定時間を短く収める代わりに、火災でないのに火災発生の候補として挙がってしまうものを他の評価方法を複数組み合わせて排除してゆく。
Hereinafter, various processing steps in the control unit 130 will be described.
First, the control unit 130 estimates a place where a fire may occur based on the magnitude of the time integration value for each temperature detection sensor 123.
As will be described later, the early fire detection system 100 according to the present invention detects an early fire in order to detect the fire early, but instead of shortening the time range for performing time integration, that is, the first predetermined time , a fire does not occur. Eliminate those that are listed as candidates by combining multiple other evaluation methods.
例えば、火災発生の推定を３０秒以内に収めようとすると、時間積分を行う時間の範囲、つまり第１の所定時間を３０秒以内とする必要がある。ここでは、一例として第１の所定時間を３０秒とする。
この３０秒間にわたり、各々の温度検出センサ１２３の測定結果の時間積分値を求め、その中で第１のしきい値を超えたものを選出する。
ここで、第１のしきい値の設定であるが、トンネルの大きさ（横幅）、トンネルの高さ、トンネルの長さ、季節、時刻、天候、交通量、など、火災発生時の温度上昇の積分値に与える要素が複数あるため、それら諸条件を踏まえて設定する必要がある。
ここでは、以下のトンネル火災実験を行い、第１のしきい値を設定する。
For example, if it is attempted to keep the estimated fire occurrence within 30 seconds, the time range for time integration, that is, the first predetermined time must be within 30 seconds. Here, as an example, the first predetermined time is 30 seconds.
Over this 30 seconds, the time integral value of the measurement result of each temperature detection sensor 123 is obtained, and the one exceeding the first threshold value is selected.
Here, the first threshold is set, but the temperature rises in the event of a fire, such as tunnel size (width), tunnel height, tunnel length, season, time, weather, traffic volume, etc. Since there are multiple elements to be given to the integral value of, it is necessary to set them based on these conditions.
Here, the following tunnel fire experiment is performed to set the first threshold value.
［トンネル疑似火災実験］
開口面積１ｍ２、容量１２リットルの火皿を用いて、断面積７０ｍ2のトンネル壁面上部に温度センサケーブル（温度検知センサ間隔４ｍ）を取り付けて疑似火災実験を行った。本実験では、発煙の少ないノルマルヘプタンを用いた。ノルマルヘプタン１２リットルの熱量はガソリン１０リットルの熱量に相当する。
疑似火災の火点となる火皿の設置場所は、温度検出センサの番号１３直下でトンネル中央（センターライン上）となるよう調整した。ここで、疑似火災の火点位置に最も近い温度検出センサを「火点センサ」と略記することがある。
[Tunnel simulated fire experiment]
Using a fire pan with an opening area of 1 m 2 and a capacity of 12 liters, a pseudo fire experiment was conducted by attaching a temperature sensor cable (temperature detection sensor interval: 4 m) to the upper part of the tunnel wall surface with a cross-sectional area of 70 m 2 . In this experiment, normal heptane with less fuming was used. The amount of heat of 12 liters of normal heptane corresponds to the amount of heat of 10 liters of gasoline.
The installation location of the pan serving as the fire point of the simulated fire was adjusted to be in the center of the tunnel (on the center line) just below the temperature detection sensor number 13. Here, the temperature detection sensor closest to the fire point position of the pseudo fire may be abbreviated as “fire point sensor”.
図３に温度センサケーブル出力の時間・空間の温度変化を示す。
図３に示すように、初めは穏やかに温度が上昇してゆき、３００秒程度に達するとそれ以上の温度上昇はほぼ無くなりほぼ一定の温度を維持している。図３を見ると、火点センサ近辺に大きなピークが見られ、離れた位置ではそれほど温度は上昇していないことが分かる。このことから火点センサ近辺の温度上昇は他の場所より卓越しているため、温度センサケーブル１２０を用いた火災検知の妥当性が認められる。
FIG. 3 shows temperature and time temperature changes of the temperature sensor cable output.
As shown in FIG. 3, the temperature rises gently at the beginning, and when it reaches about 300 seconds, the temperature rise no longer occurs and the temperature is maintained at a substantially constant level. As can be seen from FIG. 3, a large peak is observed in the vicinity of the fire point sensor, and the temperature does not increase so much at a distant position. From this, the temperature rise in the vicinity of the fire point sensor is superior to other places, and therefore the validity of fire detection using the temperature sensor cable 120 is recognized.
さらに、図３に示したデータから、点火３０秒後から６０秒後の火点近辺の温度検出センサの温度上昇の変化をまとめたものを図４に示す。
図４は、疑似火災の温度上昇のパターンと、火災ではない別の要因にて３０秒の間の積分値が０．４℃に達してしまったパターンにおける、火点センサを含む近辺の温度検出センサの積分値を並べた図である。
両者とも開口面積７１ｍ2、長さ２９９０ｍのトンネルで得たデータである。図４の図中のかっこ内はセンサ番号である。
Furthermore, FIG. 4 shows a summary of changes in the temperature rise of the temperature detection sensor near the fire point from 30 seconds after ignition to 60 seconds after the data shown in FIG.
Figure 4 shows the temperature detection in the vicinity including the fire point sensor in the simulated fire temperature rise pattern and the pattern in which the integrated value for 30 seconds reached 0.4 ° C due to another non-fire factor. It is the figure which arranged the integral value of the sensor.
Both are data obtained with a tunnel having an opening area of 71 m 2 and a length of 2990 m. The numbers in parentheses in FIG. 4 are sensor numbers.
図４（ａ）は、模擬火災発生時を起点として火点近辺の温度検出センサの温度上昇の変化をまとめたものである。
図４（ａ）に示すように、点火後６０秒経過すると、明確なピークが見て取れるため、火災検知に充分な温度上昇が得られていると言える。そのため、もし、時間積分を行う時間の範囲、つまり第１の所定時間を６０秒と仮定できれば、第１のしきい値は３度や４度とすれば良いことが分かる。しかし、上記したように、第１の所定時間を３０秒とする場合、図４（ａ）に示すように、ピークが小さく、わずか０．５度程度しかないことが分かる。
FIG. 4A summarizes changes in temperature rise of the temperature detection sensor in the vicinity of the fire point, starting from the occurrence of a simulated fire.
As shown in FIG. 4A, since a clear peak can be seen after 60 seconds have elapsed since ignition, it can be said that a sufficient temperature rise for fire detection is obtained. Therefore, if the time range for time integration, that is, the first predetermined time can be assumed to be 60 seconds, it can be understood that the first threshold value may be 3 degrees or 4 degrees. However, as described above, when the first predetermined time is 30 seconds, as shown in FIG. 4A, it can be seen that the peak is small and is only about 0.5 degrees.
トンネルの大きさ（横幅）、トンネルの高さ、トンネルの長さ、季節、時刻、天候、交通量など火災発生時の温度上昇に与える要素が複数あるため、それら諸条件を踏まえて設定する必要があるが、ここでは、例えば、第１の所定時間を３０秒とし、第１のしきい値を０．３度と想定する。
しかし、３０秒経過後の火災検知を達成するために、３０秒間の温度検出センサ１１０の温度上昇の積分値が０．３℃を超えたときに火災検知とみなした場合、図４（ａ）に示すように、疑似火災の場合のパターンもあれば、図４（ｂ）に示すように、火災が発生していない他の要因による温度上昇のパターンも火災とみなしてしまうおそれがあることが分かる。
There are multiple factors that affect the temperature rise in the event of a fire, such as tunnel size (width), tunnel height, tunnel length, season, time, weather, and traffic volume. Here, for example, it is assumed that the first predetermined time is 30 seconds and the first threshold is 0.3 degrees.
However, in order to achieve fire detection after 30 seconds has elapsed, when the integral value of the temperature rise of the temperature detection sensor 110 for 30 seconds exceeds 0.3 ° C., it is assumed that fire detection has occurred, FIG. As shown in Fig. 4, there is a pattern in the case of a pseudo fire, and as shown in Fig. 4 (b), a pattern of temperature rise due to other factors that do not cause a fire may be considered as a fire. I understand.
このことは、本発明の早期火災検知システム１００は、早期火災検知のため、第１の所定時間を３０秒間と短く収めると、火災でないのに火災発生の候補として挙がってしまうものが混在することを示しており、そのため、３０秒間の温度変化（時間積分値）だけでなく、他の評価方法を複数組み合わせて排除してゆく。 This means that the early fire detection system 100 according to the present invention includes a mixture of items that are not fires but are candidates for fire occurrence if the first predetermined time is shortened to 30 seconds for early fire detection. Therefore, not only the temperature change (time integration value) for 30 seconds but also a combination of other evaluation methods are eliminated.
以下、この評価方法について検討してゆく。
図４の２つのパターンを見比べると、火災パターンの場合、下記の特徴が見られ、以下の特徴にてパターン分けができそうであることが分かる。
（特徴１）火点センサである温度検出センサ１１０の温度上昇が、他の温度検出センサ１１０より卓越している。
（特徴２）火点センサを含む前後の温度検出センサ群（火点包含センサ群）が空間的な拡がりを持って温度上昇がみられる。
（特徴３）火点センサを含む近接の温度検出センサ群（火点隣接センサ群）の温度上昇が卓越している．
（特徴４）火点センサから離れた他の温度検出センサ１１０の温度変化はほとんどない。
上記した４つの特徴のいずれか、またはそれらの組み合わせにより、火災検知と仮定したものが火災パターンであるか否かを判定する。
In the following, this evaluation method will be examined.
Comparing the two patterns in FIG. 4, in the case of the fire pattern, the following characteristics are seen, and it can be seen that the patterns can be divided by the following characteristics.
(Feature 1) The temperature rise of the temperature detection sensor 110 which is a fire point sensor is superior to the other temperature detection sensors 110.
(Characteristic 2) The temperature detection sensor group (fire point inclusion sensor group) before and after including the fire point sensor has a spatial expansion and a temperature rise is observed.
(Characteristic 3) The temperature rise of the adjacent temperature detection sensor group (fire point adjacent sensor group) including the fire point sensor is outstanding.
(Characteristic 4) There is almost no temperature change of the other temperature detection sensors 110 apart from the fire point sensor.
It is determined whether or not what is assumed to be fire detection is a fire pattern based on any of the above four characteristics or a combination thereof.
これらの各々の特徴を数式化し、早期火災検知処理で使用する変数・定数は以下のとおりである。
センサ番号の現在の温度と１ステップ前の温度変化を温度差分値として、以下の数式２で定義する。
一般化し、センサ番号温度変化を、以下の数式３で定義する。つまり、３０秒前を起点とした温度変化の積分値を意味する。
この数式３が、上記の（特徴１）を算出する数式である。
一例として、各々の温度検出センサ１１０について、直近３０秒間の温度変化の積分値を求め、その値が０．３℃を超えれば特徴１が満たされたと判断し、該当する温度検出センサ１１０を火点センサの候補として注目する。
Generalizing, the sensor number temperature change is defined by Equation 3 below. That is, it means an integrated value of temperature change starting from 30 seconds before.
Formula 3 is a formula for calculating the above (Feature 1).
As an example, for each temperature detection sensor 110, the integrated value of the temperature change over the last 30 seconds is obtained, and if the value exceeds 0.3 ° C., it is determined that feature 1 is satisfied, and the corresponding temperature detection sensor 110 is fired. Pay attention as a candidate point sensor.
ここで、温度上昇が火災を原因とするものか、トンネル内の対流など他の原因によるものかを判別するためには、ただ１つの温度検出センサに注目するだけでなく周辺の温度検出センサの温度変化を検証することが有益である。そこで、ある温度センサの中で最も温度上昇が大きいセンサが火災発生地点に最も近い火点センサの番号をとする。そして、下記の数式５に示すように、その片側個のセンサを「火点包含センサ群」として検証対象に用いる。 Here, in order to determine whether the temperature rise is caused by fire or other causes such as convection in the tunnel, not only one temperature detection sensor but also the surrounding temperature detection sensors It is useful to verify temperature changes. Therefore, a sensor having the largest temperature rise among certain temperature sensors is designated as the number of the fire point sensor closest to the fire occurrence point. Then, as shown in the following Equation 5, the sensor on one side is used as a verification target as a “fire point inclusion sensor group”.
ｋステップ時における対象センサ組に含まれる個センサの温度変化の空間和を以下の数式６と表現できる。
The spatial sum of the temperature changes of the individual sensors included in the target sensor set at the k step can be expressed as the following Expression 6.
これは、上記した（特徴２）を確認する数式である。
This is a mathematical expression for confirming the above (Characteristic 2).
ここで、仮定した火点センサを含む周辺のセンサ群として、前後５個のセンサ群、つまり、火点センサを包含する１１個のセンサ群（火点包含センサ群）の１０秒間の温度変化量の空間積分値に対する第２のしきい値を下記の数式７に示す値に設定し、さらに、火点包含センサ群の３０秒間の温度変化量の空間積分値に対する第３のしきい値を下記の数式８に示す第３のしきい値に設定する。
これらのいずれかまたは双方が成立すれば特徴２が充足されたものとする。
Here, as the surrounding sensor group including the assumed fire point sensor, the temperature change amount for 10 seconds of the front and rear five sensor groups, that is, the 11 sensor groups including the fire point sensors (fire point inclusion sensor group). The second threshold value for the spatial integral value is set to the value shown in Equation 7 below, and the third threshold value for the spatial integral value of the temperature change amount for 30 seconds of the fire point inclusion sensor group is set as follows: Is set to the third threshold value shown in Equation 8 below.
If either or both of these are established, it is assumed that the feature 2 is satisfied.
この特徴２は、火点センサと仮定した温度検出センサ１１０のみが温度上昇している場合、当該温度検出センサ１１０の異常値に基づくものであり、火災の場合は前記１１個の温度検出センサ１１０が空間的な拡がりをもって上昇しているということが検証に役立つという考えを織り込んだものである。 This feature 2 is based on an abnormal value of the temperature detection sensor 110 when only the temperature detection sensor 110 assumed to be a fire point sensor has risen in temperature. In the case of a fire, the eleven temperature detection sensors 110 are used. It incorporates the idea that the fact that is rising with spatial expansion is useful for verification.
（特徴３）によるチェック
火災を仮定した場合、火点に最も近い火点センサの温度検出センサ１１０は、いわば火点の中央付近のピークが現れるはずであり、その火点センサのみの積分値と、火点センサを含む前後５個ずつの１１個にわたる火点包含センサ群の空間積分値との比率を検証すれば、ピーク値が出ているのか否かが確認できる。ここでは、例えば、その比率が数式９に示すように、第３のしきい値が０．３以上あることを条件とする。
（特徴４）によるチェック
また、上記したように、火点センサと仮定した温度検出センサ１１０のみがピーク値を持つが、隣接するすぐ隣の温度検出センサ１１０が他よりも低い場合、火点センサと仮定した温度検出センサ１１０のみが異常値を示しており、火点とするような中心のエネルギー放射が見られないと考えることができる。つまり、火点センサの前後１つずつ、つまり３個の火点隣接センサ群の空間積分値と、火点センサを含む前後５個ずつの１１個にわたる火点包含センサ群の空間積分値との比率を検証すれば、中央に火点とするような中心のエネルギー放射が見られることが検証できる。
Check by (Characteristic 4) Also, as described above, only the temperature detection sensor 110 assumed to be a fire point sensor has a peak value, but if the adjacent temperature detection sensor 110 is lower than the other, the fire point sensor It can be considered that only the temperature detection sensor 110 assumed to have an abnormal value indicates that no central energy emission such as a fire point is observed. That is, the spatial integral value of one sensor point before and after the fire point sensor, that is, three spatial sensor points adjacent to the fire point sensor, and the spatial integral value of the eleven sensor point inclusion sensor groups including five before and after the fire point sensor. If the ratio is verified, it can be verified that a central energy emission such as a fire point is seen in the center.
これは、火点に最も近い火点センサと仮定された温度検出センサを含む前後にわたる所定数の温度検出センサ群からなる火点包含センサ群の「空間積分値」の大きさと、空間積分値に占める火点センサと仮定された温度検出センサの検出値の大きさから計算した「集中割合」の観点からふるいに掛けることにより、第１の所定時間を短く収めつつ、その火災検知精度を担保するものである。ここでは、例えば、その比率が数式１０に示すように、第４のしきい値が０．５４以上あることを条件とする。
上記に示したように、［数式４］、［数式７］、［数式８］、［数式９］、［数式１０］を用いた火災検知処理を行えば、早期火災検知が可能となる。なお、［数式７］と［数式８］は、両方充足を条件としても良く、択一充足でも良い。
次に、上記得た各式を用いて、火災時のパターンと非火災時のパターンを適用し、火災検知処理のシミュレーションを行ってみる。
As shown above, early fire detection is possible by performing fire detection processing using [Formula 4], [Formula 7], [Formula 8], [Formula 9], and [Formula 10]. [Equation 7] and [Equation 8] may be both satisfied or may be alternative.
Next, the fire detection process is simulated by applying the fire pattern and the non-fire pattern using each of the obtained equations.
実際の火皿の位置は、Ｎｏ．１３の温度検出センサ１１０の直下とするが、トンネル風の影響でＮｏ．１５の温度検出センサ１１０が最も温度が上昇した火点センサと仮定されている例である。つまり、ここでは、Ｎｏ．１５が火点センサとして想定される例である。
以下、トンネル火災実験データを制御部１３０に与えた。
The actual location of the pan is No. 13 is directly under the temperature detection sensor 110. However, no. In this example, fifteen temperature detection sensors 110 are assumed to be the hot spot sensors having the highest temperature. That is, in this case, no. 15 is an example assumed as a fire point sensor.
Hereinafter, the tunnel fire experiment data was given to the control unit 130.
図５が各々の温度検出センサから得られるデータの例である。
この例では、温度検出センサ番号１０〜２０番に関する或る時間から１０秒間の時間積分値データ、３０秒間の時間積分値データとなっている。
FIG. 5 is an example of data obtained from each temperature detection sensor.
In this example, the time integration value data for 10 seconds from a certain time concerning the temperature detection sensor numbers 10 to 20 and the time integration value data for 30 seconds.
制御部１３０は、時間積分検知処理ステップを開始する。
時間積分検知処理ステップにおいて検出される、温度検出センサ（Ｎｏ．１５）およびその前後の温度検出センサ（（Ｎｏ．１４およびＮｏ．１５））の３０秒間の温度上昇（時間積分値）を図６に示す。サンプル時間は１秒である。
図６は、或る時刻から火点センサの３０秒間の温度変化の積分値と、その両側の３０秒間の温度変化の積分値およびと、さらに火点包含センサ群の平均温度の３０秒間の温度変化の積分値を示す図である。
図６に示す各々の時間積分値を得た制御部１３０は、時間積分検知処理ステップにおいて、１５番における温度検出センサ１１０を火点センサとして仮定する。
The control unit 130 starts a time integration detection processing step.
FIG. 6 shows the temperature rise (time integration value) for 30 seconds of the temperature detection sensor (No. 15) and the temperature detection sensors before and after the temperature detection sensor ((No. 14 and No. 15)) detected in the time integration detection processing step. Shown in The sample time is 1 second.
FIG. 6 shows the integrated value of the temperature change for 30 seconds from a certain time, the integrated value of the temperature change for 30 seconds on both sides thereof, and the temperature for 30 seconds of the average temperature of the fire point inclusion sensor group. It is a figure which shows the integrated value of a change.
The control unit 130 that has obtained each time integral value shown in FIG. 6 assumes that the temperature detection sensor 110 in No. 15 is a fire point sensor in the time integral detection processing step.
図７は、火点センサの仮定によって決まる火点包含センサ群の設定と火点隣接センサ群の設定を示す図である。
図７に示すように、制御部１３０は、火点センサを１５番と仮定し、火点包含センサ群を火点センサを含む前後５個（合計１１個）のセンサ群である１０番〜２０番と設定し、火点隣接センサ群を１４番から１６番と設定する。
FIG. 7 is a diagram illustrating the setting of the fire point inclusion sensor group and the setting of the fire point adjacent sensor group determined by the assumption of the fire point sensor.
As shown in FIG. 7, the control unit 130 assumes that the fire point sensor is No. 15, and the fire point inclusion sensor group is a sensor group of No. 10 to No. 20 which is a front and rear five sensor group including the fire point sensor (total 11). No., and the hot spot adjacent sensor group is set from No. 14 to No. 16.
次に、制御部１３０は、空間積分判定処理ステップを進める。
空間積分判定処理ステップは、火点包含センサ群の１０秒間の空間積分値の大きさが第２のしきい値を超えているか、または、火点包含センサ群の３０秒間の空間積分値の大きさが第３のしきい値を超えているかをチェックする。
Next, the control unit 130 proceeds with the spatial integration determination processing step.
In the spatial integration determination processing step, the magnitude of the spatial integral value of the fire point inclusion sensor group for 10 seconds exceeds the second threshold value, or the magnitude of the spatial integral value of the fire spot inclusion sensor group for 30 seconds. Check whether the value exceeds the third threshold.
上掲した数式７、数式８に従って、空間積分判定処理ステップを実行する。
この例では、火点包含センサ群の１１個のセンサの１０秒間の空間積分値の判定も、３０秒間の空間積分値の判定も、両方充足されていることが分かる。
The spatial integration determination processing step is executed according to the above-described mathematical expressions 7 and 8.
In this example, it can be seen that both the determination of the spatial integral value for 10 seconds and the determination of the spatial integral value for 30 seconds of the 11 sensors in the fire point inclusion sensor group are satisfied.
次に、制御部１３０は、検証処理ステップを進める。
制御部１３０は、図７のように設定された各々の温度検出センサで３０秒間得られているデータから１５番における火災発生の仮定を検証する。
Next, the control unit 130 proceeds with the verification processing step.
The control unit 130 verifies the assumption of fire occurrence at No. 15 from the data obtained for 30 seconds by each temperature detection sensor set as shown in FIG.
図８は、数式９で示される火点センサの時間積分値と火点包含センサ群の１１個のセンサの３０秒間の空間積分値の比率Ｒ1(ｋ,１５)と第３のしきい値との比較、および、数式１０で示される火点隣接センサ群の３個のセンサの空間積分値と火点包含センサ群の１１個のセンサの３０秒間の空間積分値の比率Ｒ3(ｋ,１５)と第５のしきい値との比較を示す図である。 FIG. 8 shows the ratio R 1 (k, 15) of the time integral value of the fire point sensor expressed by Equation 9 and the spatial integral value of 11 sensors of the fire point inclusion sensor group for 30 seconds and the third threshold value. And the ratio R 3 (k, k) of the spatial integral values of the three sensors in the fire point adjacent sensor group represented by Equation 10 and the spatial integral values of the eleven sensors in the fire point inclusion sensor group for 30 seconds. It is a figure which shows the comparison with 15) and a 5th threshold value.
図８に示すように、比率Ｒ1(ｋ,１５)および比率Ｒ3(ｋ,１５)とそれらのしきい値との比較に示すように、１０秒経過後に、比率Ｒ1(ｋ,１５)および比率Ｒ3(ｋ,１５)の両方がそれぞれの第３のしきい値と第５のしきい値を超えて、検知処理ステップが充足されている。
火災発生から１０秒経過後から１３秒経過後まで、両方の検知処理が充足されているが、１４秒経過後から１６秒経過後は、２番目の検証である比率Ｒ3(ｋ,１５)が充足されていないが、１７秒から１９秒まで再び比率Ｒ3(ｋ,１５)が充足され、また、２０秒から２１秒は比率Ｒ3(ｋ,１５)が充足されず、再び２２秒から２８秒まで充足されている。
１番目の検証である比率Ｒ1(ｋ,１５)は、２３秒の時刻のデータを除き、１０秒経過から３０秒まで充足されている。
As shown in FIG. 8, when the ratio R 1 (k, 15) and the ratio R 3 (k, 15) are compared with their thresholds, after 10 seconds, the ratio R 1 (k, 15 ) And the ratio R 3 (k, 15) both exceed the third and fifth threshold values, respectively, and the detection processing step is satisfied.
Both detection processes are satisfied from 10 seconds to 13 seconds after the occurrence of the fire, but the ratio R 3 (k, 15) is the second verification after 14 seconds and after 16 seconds. Although but unmet, until 19 seconds from 17 seconds is satisfied the ratio R 3 again (k, 15), also 21 seconds 20 seconds ratio R 3 (k, 15) is not satisfied, again 22 seconds To 28 seconds.
The ratio R 1 (k, 15), which is the first verification, is satisfied from the passage of 10 seconds to 30 seconds, except for data at a time of 23 seconds.
このように、検証処理ステップは、しきい値の設定の仕方で充足／不充足が入れ替わることがあるが、３０秒の間に最初の１０秒を除いて、概ね充足されており、充足されている期間が多いことをもって火災と検証することも可能である。
この例では、検証処理ステップでの充足が確認されたのでこの時点で警報を発報する。
以上より、１ｍ2火皿を用いた燃焼実験において，３０秒以内での火災発生検知を実現している。
In this way, the verification processing step may be switched between fulfillment / unsatisfaction depending on how the threshold is set, but it is generally satisfied and satisfied, except for the first 10 seconds in 30 seconds. It can also be verified as a fire due to the large number of periods.
In this example, since the satisfaction in the verification processing step is confirmed, an alarm is issued at this point.
From the above, fire detection within 30 seconds was realized in a combustion experiment using a 1m 2 fire pan.
次に、検証処理ステップを行う効果を示す。
早期火災検知アルゴリズムは，充分に温度が上昇しない状態で火災を判定するため、頻繁に誤報を発する懸念がある．その対策として，検証処理ステップで２つの検証１、２が導入されている。
Next, the effect of performing the verification processing step will be described.
Since the early fire detection algorithm judges fires in a state where the temperature does not rise sufficiently, there is a risk of frequent false alarms. As a countermeasure, two verifications 1 and 2 are introduced in the verification processing step.
図９は、火災仮定に検証処理ステップを組み合わせた場合の火災検知精度の向上を示す図である。トンネルに設置された温度センサケーブルの温度データログから再現した１日分のデータに本発明の火災検知処理ステップを適用した場合に想定できる誤報の数である。
検証処理ステップを適用しない場合、図９の左側に示すように、数式４のみの時間積分値のみの火災検知では誤報数は９０であった。図９の２番目に示すように検証処理ステップの検証１を適用すると誤報数は２、図９の３番目に示すように検証２を適用すると誤報数が１に減少した。図９の４番目に示すように検証処理ステップの検証１、２の両方を適用すると誤報がなくなる。この分析により、本発明の早期火災検知処理ステップは期待どおり機能していると言える。
FIG. 9 is a diagram showing an improvement in fire detection accuracy when a verification process step is combined with a fire assumption. This is the number of false alarms that can be assumed when the fire detection processing step of the present invention is applied to the data for one day reproduced from the temperature data log of the temperature sensor cable installed in the tunnel.
When the verification processing step is not applied, as shown on the left side of FIG. As shown in the second part of FIG. 9, the number of false alarms is reduced to 2 when verification 1 of the verification processing step is applied, and to the number of false alarms when verification 2 is applied as shown in the third part of FIG. As shown in the fourth part of FIG. 9, if both verifications 1 and 2 of the verification processing step are applied, there is no false alarm. From this analysis, it can be said that the early fire detection processing step of the present invention functions as expected.
以上示すように、本発明の早期火災検知システムは、一定間隔で温度センサが配置されているという構造的な利点を活用し、空間的温度変化をモニタリングすることによって早期火災検知器を開発できた。 As described above, the early fire detection system of the present invention has been able to develop an early fire detector by utilizing the structural advantage that temperature sensors are arranged at regular intervals and monitoring spatial temperature changes. .
以上、本発明の早期火災検知システムの構成例における好ましい実施例を図示して説明してきたが、本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更が可能であることは理解されるであろう。 As mentioned above, although the preferred example in the example of composition of the early fire detection system of the present invention was illustrated and explained, it is understood that various changes are possible without departing from the technical scope of the present invention. Let's go.
本発明の早期火災検知システムは、トンネル内の早期火災検知システムとして広く適用することができる。 The early fire detection system of the present invention can be widely applied as an early fire detection system in a tunnel.
１００ 早期火災検知システム
１１０ 温度検出センサ
１２０ 温度検出センサケーブル
１３０ 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Early fire detection system 110 Temperature detection sensor 120 Temperature detection sensor cable 130 Control part
Claims (8)
所定間隔ごとに温度検出センサが配置され、前記トンネルの長手方向に沿って敷設され、前記トンネル内において前記所定間隔ごとに温度を検出する温度検出センサ群と、
各々の前記温度検出センサごとの第１の所定時間における時間積分値の大きさと、
前記時間積分値の大きさから火点に最も近い火点センサと仮定された前記温度検出センサを含む周辺の所定数の前記温度検出センサ群からなる火点包含センサ群の空間積分値の大きさと、
前記空間積分値に占める前記火点センサと仮定された前記温度検出センサの検出値の大きさから計算した集中割合の大きさの３つの計算結果から火災の発生を推定する制御部を備えた早期火災検知システム。 A fire detection system for detecting a fire in a tunnel,
A temperature detection sensor group is disposed at predetermined intervals, is laid along the longitudinal direction of the tunnel, and detects temperature at the predetermined intervals in the tunnel;
A magnitude of a time integral value in a first predetermined time for each of the temperature detection sensors;
The magnitude of the spatial integral value of the fire point inclusion sensor group consisting of a predetermined number of the temperature detection sensor groups including the temperature detection sensor assumed to be the fire point sensor closest to the fire point from the magnitude of the time integral value ,
An early stage equipped with a control unit for estimating the occurrence of a fire from three calculation results of the concentration ratio calculated from the detection value of the temperature detection sensor assumed as the fire point sensor in the space integral value Fire detection system.
前記制御部による、前記空間積分値の大きさに基づく計算処理ステップが、前記火点包含センサ群の前記第１の所定時間の温度変化の総和である前記空間積分値が第２のしきい値を超えている場合に、前記時間積分検知処理ステップに基づく前記火点センサの仮定が正しいと判定する空間積分判定処理ステップであり、
前記制御部による、前記集中割合の大きさに基づく計算処理ステップが、前記集中割合が第３のしきい値を超えている場合に、前記時間積分検知処理ステップに基づく前記火点センサの仮定を正しいと検証する検証処理ステップであることを特徴とする請求項１に記載の早期火災検知システム。 The calculation processing step based on the magnitude of the time integral value by the control unit is assumed to be the fire point sensor in which each of the temperature detection sensors has the time integral value exceeding a first threshold value. Time integration detection processing step to
The calculation processing step based on the magnitude of the spatial integral value by the control unit is such that the spatial integral value, which is a sum of temperature changes of the fire point inclusion sensor group for the first predetermined time, is a second threshold Is a spatial integration determination processing step for determining that the assumption of the fire point sensor based on the time integration detection processing step is correct,
The calculation processing step based on the magnitude of the concentration ratio by the control unit assumes the assumption of the fire point sensor based on the time integration detection processing step when the concentration ratio exceeds a third threshold value. The early fire detection system according to claim 1, wherein the early fire detection system is a verification processing step that verifies that the data is correct.
前記制御部が、前記空間積分判定処理ステップとして、前記火点包含センサ群の前記第１の所定時間の温度変化の総和である空間積分値が前記第２のしきい値を超えていることに加えて、前記火点包含センサ群の前記第２の所定時間の温度変化の総和である空間積分値が第４のしきい値を超えている場合に空間積分判定の充足と判断し、
前記空間積分判定処理ステップと前記検証処理ステップの両方で充足が成立した場合に、前記時間積分検知処理ステップに基づく前記火点センサの仮定を正しいと検証することを特徴とする請求項２に記載の早期火災検知システム。 Setting a second predetermined time shorter than the first predetermined time;
The control unit, as the spatial integration determination processing step, that a spatial integration value that is a sum of temperature changes of the fire point inclusion sensor group for the first predetermined time exceeds the second threshold value. In addition, it is determined that the spatial integration determination is sufficient when the spatial integration value, which is the sum of the temperature changes of the second point included sensor group, exceeds the fourth threshold value,
The verification of the assumption of the fire point sensor based on the time integration detection processing step is verified as correct when both the space integration determination processing step and the verification processing step are satisfied. Early fire detection system.
前記制御部が、前記検証処理ステップにおいて、前記集中割合が第３のしきい値を超えていることに加えて、前記火点包含センサ群の前記第１の所定時間の温度変化の総和に占める前記火点隣接センサ群の前記第１の所定時間の温度変化の総和の割合が第５のしきい値を超えている場合に、前記検証処理ステップの充足と判断し、
前記空間積分判定処理ステップと前記検証処理ステップの両方で充足が成立した場合に、前記時間積分検知処理ステップに基づく前記火点センサの仮定を正しいと検証することを特徴とする請求項２または３に記載の早期火災検知システム。 The temperature detection sensor group includes a predetermined number of the temperature detection sensor groups including the temperature detection sensor assumed to be the fire point sensor, and the number of the temperature detection sensors constituting the temperature detection sensor group constitutes the fire point inclusion sensor group. The number of sensors less than the number of sensors is the fire point adjacent sensor group,
In the verification processing step, the control unit occupies a total sum of temperature changes in the first predetermined time of the fire point inclusion sensor group in addition to the concentration ratio exceeding a third threshold value. When the ratio of the sum of temperature changes in the first predetermined time of the hot spot adjacent sensor group exceeds a fifth threshold, it is determined that the verification processing step is satisfied,
4. The assumption of the fire point sensor based on the time integration detection processing step is verified as being correct when both the space integration determination processing step and the verification processing step are satisfied. Early fire detection system as described in.
所定間隔ごとに温度検出センサが配置され、前記トンネルの長手方向に沿って敷設され、前記トンネル内において前記所定間隔ごとに温度を検出する温度検出センサ群を用い、
各々の前記温度検出センサごとの第１の所定時間における時間積分値の大きさと、
前記時間積分値の大きさから火点に最も近い火点センサと仮定された前記温度検出センサを含む周辺の所定数の前記温度検出センサ群からなる火点包含センサ群の空間積分値の大きさと、
前記空間積分値に占める前記火点センサと仮定された前記温度検出センサの検出値の大きさから計算した集中割合の大きさの３つの計算結果から火災の発生を推定することを特徴とする早期火災検知方法。 A fire detection method for detecting a fire in a tunnel,
Temperature detection sensors are arranged at predetermined intervals, and are laid along the longitudinal direction of the tunnel, and using a temperature detection sensor group that detects the temperature at the predetermined intervals in the tunnel,
A magnitude of a time integral value in a first predetermined time for each of the temperature detection sensors;
The magnitude of the spatial integral value of the fire point inclusion sensor group consisting of a predetermined number of the temperature detection sensor groups including the temperature detection sensor assumed to be the fire point sensor closest to the fire point from the magnitude of the time integral value ,
Early occurrence of fire is estimated from three calculation results of the concentration ratio calculated from the detection value of the temperature detection sensor assumed to be the fire point sensor in the space integral value Fire detection method.
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