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JP7580939B2 - Fire Detection Systems - Google Patents
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Description

本発明は、火災検知システムに関する。 The present invention relates to a fire detection system.

高天井空間は、例えば、複数階に跨がる空間を有する建築物、展示会場、アリーナ等においてよく見られる。複数階に跨がる空間としては、例えば、アトリウム(内部公開空地)、吹き抜け等を挙げることができる。高天井空間において火災を検知する火災感知器について、特許文献1では、天井又は壁面に配置することが記載されている。 High-ceiling spaces are often found in buildings, exhibition halls, arenas, and the like that have spaces spanning multiple floors. Examples of spaces spanning multiple floors include atriums (internal public open spaces) and stairwells. Regarding fire detectors that detect fires in high-ceiling spaces, Patent Document 1 describes that they are placed on the ceiling or walls.

特開2019-194826号公報JP 2019-194826 A

高天井空間では、天井又は壁面に設置した火災感知器が、通常の建築物よりも床面から大きく離れた位置に配置される可能性がある。このため、特に、床面付近で火災が発生した場合に、火災感知器が、熱、煙、輝度温度、赤外線等により火災を検知するのに、通常の建築物の火災感知器よりも時間がかかる可能性がある。 In high-ceiling spaces, fire detectors installed on the ceiling or walls may be placed farther away from the floor than in normal buildings. For this reason, particularly when a fire breaks out near the floor, it may take longer for the fire detector to detect the fire using heat, smoke, brightness temperature, infrared rays, etc. than it would for a fire detector in a normal building.

本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、高天井空間における早期の火災検知を可能にすることにある。 The present invention has been developed in consideration of the above circumstances, and its object is to enable early fire detection in high-ceiling spaces.

上記目的を達成するために本発明の一つの態様による火災検知システムは、
低天井部よりも天井高が高い高天井部の屋内空間の画像に対するニューラルネットワークの画像認識結果に基づいて、前記屋内空間に燃焼炎が存在する確率を推定する推定部と、
前記確率が火災発生の判断基準とする火災閾値以上となった場合に火災推定信号を出力する通知部と、
を備える。
In order to achieve the above object, a fire detection system according to one aspect of the present invention comprises:
an estimation unit that estimates the probability that a combustion flame exists in an indoor space based on an image recognition result of a neural network for an image of the indoor space in a high ceiling area where the ceiling height is higher than that of a low ceiling area;
a notification unit that outputs a fire prediction signal when the probability becomes equal to or exceeds a fire threshold that is a criterion for determining whether a fire has occurred;
Equipped with.

本発明によれば、高天井空間における早期の火災検知を可能にすることができる。 The present invention makes it possible to detect fires early in high-ceiling spaces.

実施形態に係る火災検知システムの概略構成を示す説明図である。1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a fire detection system according to an embodiment; 図1の監視装置の電気的構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the electrical configuration of the monitoring device of FIG. 1 . 図2の前処理部が行う処理の手順を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a procedure of processing performed by a preprocessing unit in FIG. 2 . (a)は図1の各監視カメラがそれぞれ出力する画像信号のRGBの色空間を示す説明図、(b)は図2の前処理部により変換された各画像信号のHSVの色空間を示す説明図である。3A is an explanatory diagram showing the RGB color space of the image signals output by each surveillance camera in FIG. 1 , and FIG. 3B is an explanatory diagram showing the HSV color space of each image signal converted by the pre-processing unit in FIG. 2 . (a)は図1の監視カメラが出力する画像信号による監視領域の元画像を示す説明図、(b)は元画像を2値化したマスク画像を示す説明図である。2A is an explanatory diagram showing an original image of a monitoring area based on an image signal output by the monitoring camera of FIG. 1, and FIG. 2B is an explanatory diagram showing a mask image obtained by binarizing the original image. (a)は図5(b)のマスク画像中の燃焼炎に該当する部分について特定したXY座標の最大値及び最小値をそれぞれ示す説明図、(b)は(a)のXY座標値から設定した燃焼炎部分に外接する矩形領域を示す説明図である。5A is an explanatory diagram showing the maximum and minimum values of the XY coordinates identified for the portion corresponding to the combustion flame in the mask image of FIG. 5B, and FIG. 5B is an explanatory diagram showing a rectangular area circumscribing the combustion flame portion set from the XY coordinate values of FIG. 5A. 図2の監視装置上に仮想的に構築される火災推定部が行う処理の手順を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a procedure of a process performed by a fire estimation unit virtually constructed on the monitoring device of FIG. 2 . 図2の火災推定部が行う燃焼炎の特徴抽出に関する処理の手順を模式的に示す説明図である。3 is an explanatory diagram illustrating a schematic procedure of a process for extracting characteristics of a combustion flame performed by the fire estimation unit in FIG. 2 . FIG. 図2の火災推定部が燃焼炎の存在確率の推定に用いるニューラルネットワークを示す説明図である。3 is an explanatory diagram showing a neural network used by the fire estimation unit in FIG. 2 to estimate the probability of the existence of a combustion flame; FIG. (a),(b)は図5(a)の元画像に存在するゆらぎを伴う燃焼炎を示す説明図、(c)は(a),(b)の燃焼炎のゆらぎによる形状変化を示す説明図である。5A and 5B are explanatory diagrams showing a fluctuating combustion flame present in the original image of FIG. 5A, and FIG. 5C is an explanatory diagram showing the shape change due to the fluctuating combustion flames of (a) and (b). 図9のニューラルネットワークの中間層の後段部分に用いる長・短期記憶ユニットネットワークの構成を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing the configuration of a long-short-term memory unit network used in the rear stage of the intermediate layer of the neural network of FIG. 9 . 図2の学習処理部が行う処理の手順を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a procedure of a process performed by a learning processing unit in FIG. 2 .

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。各図面を通じて同一もしくは同等の部位や構成要素には、同一もしくは同等の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。 Below, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The same or equivalent parts and components are given the same or equivalent reference numerals throughout the drawings. However, it should be noted that the drawings are schematic and may differ from the actual product. In addition, the drawings may of course include parts with different dimensional relationships and ratios.

また、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置等を例示するものであって、この発明の技術的思想は、各構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。 The embodiments shown below are merely examples of devices that embody the technical ideas of this invention, and the technical ideas of this invention do not specify the materials, shapes, structures, arrangements, etc. of each component part to those described below. The technical ideas of this invention may be modified in various ways within the scope of the claims.

図1に示す本実施形態の火災検知システム1は、高天井部3及び低天井部5を有する建築物の屋内空間7において、燃焼炎による火災の発生を検知する。 The fire detection system 1 of this embodiment shown in FIG. 1 detects the outbreak of a fire caused by a combustion flame in an indoor space 7 of a building having a high ceiling section 3 and a low ceiling section 5.

高天井部3は、例えば、建築物のエントランス部に設けることができる。高天井部3の空間7は建築物の複数階に跨がっており、高天井部3の天井高は、空間7が階毎に区画された低天井部5の天井高よりも高い。 The high ceiling section 3 can be provided, for example, in the entrance area of a building. The space 7 of the high ceiling section 3 spans multiple floors of the building, and the ceiling height of the high ceiling section 3 is higher than the ceiling height of the low ceiling section 5 in which the space 7 is divided by floors.

火災検知システム1は、一定の面積以下の空間を1つの警戒区域として、各警戒区域毎に火災の発生を検知する。本実施形態の火災検知システム1では、それぞれが1つの警戒区域に該当する高天井部3及び低天井部5の各空間7の火災を検知するために、火災感知器11及び監視カメラ13を各空間7にそれぞれ配置している。 The fire detection system 1 detects the occurrence of a fire in each alert zone, which is a space with a certain area or less. In the fire detection system 1 of this embodiment, a fire detector 11 and a surveillance camera 13 are placed in each space 7 in the high ceiling section 3 and the low ceiling section 5, each of which corresponds to a single alert zone, in order to detect fires in these spaces 7.

また、火災検知システム1は、各空間7の火災感知器11及び監視カメラ13の他、建築物内の管理事務所9に配置された受信機15、モニタ盤17、監視装置19及び表示盤21を有している。表示盤21は、メッセージ表示部(図示せず)を有している。メッセージ表示部では、例えば、火災検知システム1による火災の検知状況を表示することができる。 The fire detection system 1 also includes a receiver 15, a monitor panel 17, a monitoring device 19, and a display panel 21 located in the management office 9 within the building, in addition to the fire detectors 11 and surveillance cameras 13 in each space 7. The display panel 21 includes a message display section (not shown). The message display section can display, for example, the status of fire detection by the fire detection system 1.

なお、本実施形態では、少なくとも、火災感知器11、受信機15、その他機器の発信機、表示灯及び地区音響装置(いずれも図示せず)で構成される公知の自動火災報知設備と、監視カメラ13、モニタ盤17及び表示盤21とによって、自動火災報知設備を構成することができる。また、受信機15、モニタ盤17、監視装置19及び表示盤21は、各々独立した装置で構成することができる。あるいは、受信機15、モニタ盤17、監視装置19及び表示盤21の一部又は全部を1つの装置によって構成することもできる。 In this embodiment, the automatic fire alarm system can be configured by a known automatic fire alarm system consisting of at least the fire detector 11, the receiver 15, other equipment transmitters, indicator lights, and local sound devices (none of which are shown), together with the surveillance camera 13, the monitor panel 17, and the display panel 21. Also, the receiver 15, the monitor panel 17, the monitoring device 19, and the display panel 21 can each be configured as an independent device. Alternatively, some or all of the receiver 15, the monitor panel 17, the monitoring device 19, and the display panel 21 can be configured as a single device.

各火災感知器11は、高天井部3及び低天井部5の各空間7において火災をそれぞれ検知する。自動火災報知設備の設置基準によれば、火災感知器11が炎感知器の場合は、警戒区域の床面から1.2mの高さの各部分を監視できるように設置することが求められている。また、火災感知器11がスポット型の熱感知器又は煙感知器の場合は、床面を監視できるように設置することが求められている。そこで、各火災感知器11は、上述した設置基準を満たす各空間7の天井又は天井付近の壁面にそれぞれ設置することができる。また、火災感知器11は、例えば、燃焼炎が二酸化炭素共鳴放射により放射する特定波長の赤外線を検出して火災を検知し、火災検知信号を出力する方式とすることができる。 Each fire detector 11 detects a fire in each space 7 in the high ceiling section 3 and the low ceiling section 5. According to the installation standards for automatic fire alarm systems, if the fire detector 11 is a flame detector, it is required to be installed so that it can monitor each part of the warning area at a height of 1.2 m from the floor. If the fire detector 11 is a spot-type heat detector or smoke detector, it is required to be installed so that it can monitor the floor. Therefore, each fire detector 11 can be installed on the ceiling or a wall near the ceiling of each space 7 that meets the above-mentioned installation standards. Also, the fire detector 11 can be a type that detects a fire by detecting infrared rays of a specific wavelength emitted by a combustion flame through carbon dioxide resonance radiation, and outputs a fire detection signal.

火災感知器11が検出する赤外線の波長は、例えば、4μm台とすることができる。4μm台の波長の赤外線は、燃焼炎が二酸化炭素共鳴放射によって放射する赤外線として一般的に知られている。各空間7、即ち、各警戒区域の火災感知器11がそれぞれ出力する火災検知信号は、通信線23によって建築物内の管理事務所9の受信機15に個別に伝送される。 The wavelength of infrared light detected by the fire detector 11 can be, for example, in the 4 μm range. Infrared light with a wavelength in the 4 μm range is generally known as infrared light emitted by combustion flames through carbon dioxide resonance radiation. The fire detection signals output by the fire detectors 11 in each space 7, i.e., each security zone, are individually transmitted via communication line 23 to a receiver 15 in the management office 9 within the building.

各監視カメラ13は、対応する高天井部3及び低天井部5の各空間7を含む撮影範囲のフルカラー画像をそれぞれ撮影する。 Each surveillance camera 13 captures full-color images of the shooting range including each space 7 in the corresponding high ceiling section 3 and low ceiling section 5.

天井高が低い低天井部5の監視カメラ13は、火災感知器11と同じく、低天井部5の天井又は天井付近の壁面に設置される。天井高が低天井部5よりも高い高天井部3の監視カメラ13は、高天井部3の天井よりも床面に近い所定高さの壁面に設置される。 The surveillance cameras 13 in the low ceiling section 5, which has a low ceiling height, are installed on the ceiling of the low ceiling section 5 or on a wall near the ceiling, just like the fire detectors 11. The surveillance cameras 13 in the high ceiling section 3, which has a higher ceiling height than the low ceiling section 5, are installed on a wall at a specified height closer to the floor than the ceiling of the high ceiling section 3.

高天井部3の監視カメラ13は、天井又は天井付近の壁面に設置すると、高天井部3の空間7の床面を上方から見下ろす角度で、空間7の画像を撮影することになる。この角度の画像では、例えば、床面付近で火災が発生した場合に、火災の燃焼炎のゆらぎによる形状変化を画像上で認識することが困難である。 When the surveillance camera 13 in the high ceiling section 3 is installed on the ceiling or on a wall near the ceiling, it captures an image of the space 7 at an angle looking down from above onto the floor of the space 7 in the high ceiling section 3. With an image taken at this angle, for example, if a fire breaks out near the floor, it is difficult to recognize changes in shape due to the flickering of the burning flames of the fire in the image.

そのため、高天井部3の監視カメラ13は、高天井部3の天井又は天井付近の高さよりも低い所定高さの壁面に設置されている。この高さに監視カメラ13を設置することで、例えば、床面付近で火災が発生した場合に、高天井部3の空間7で発生した燃焼炎の形状及びゆらぎを画像上で認識しやすい角度から、空間7の画像を監視カメラ13で撮影することができる。高天井部3の監視カメラ13の設置位置は、高天井部3の空間7の画像を撮影する所定高さの撮影点に該当する。 Therefore, the surveillance camera 13 in the high ceiling section 3 is installed on the wall surface at a predetermined height that is lower than the height of the ceiling or near the ceiling of the high ceiling section 3. By installing the surveillance camera 13 at this height, for example, if a fire breaks out near the floor surface, the surveillance camera 13 can capture an image of the space 7 in the high ceiling section 3 from an angle that makes it easy to recognize the shape and fluctuation of the burning flames occurring in the space 7 in the high ceiling section 3 on the image. The installation position of the surveillance camera 13 in the high ceiling section 3 corresponds to an imaging point at a predetermined height for capturing an image of the space 7 in the high ceiling section 3.

高天井部3及び低天井部5の各監視カメラ13がそれぞれ出力する画像信号は、モニタ線25によって建築物内の管理事務所9のモニタ盤17に個別に伝送される。 The image signals output by each of the surveillance cameras 13 in the high ceiling section 3 and the low ceiling section 5 are individually transmitted to the monitor panel 17 in the management office 9 within the building via the monitor line 25.

なお、火災感知器11は、必ずしも監視カメラ13よりも高い位置に設置されるとは限らない。火災感知器11の中には、床面に近い位置に設置されるタイプのものもある。このタイプの火災感知器11を用いる場合は、高天井部3及び低天井部5の各監視カメラ13よりも低い位置の壁面に火災感知器11を設置する場合もある。 The fire detector 11 is not necessarily installed at a higher position than the surveillance camera 13. Some types of fire detectors 11 are installed closer to the floor. When using this type of fire detector 11, the fire detector 11 may be installed on a wall at a lower position than each of the surveillance cameras 13 in the high ceiling section 3 and low ceiling section 5.

また、高天井部3及び低天井部5の各空間7が、1つの警戒区域として扱うことが許された面積よりも広い場合は、各空間7を複数の警戒区域に分割し、火災感知器11及び監視カメラ13を各警戒区域にそれぞれ設置することができる。 In addition, if each space 7 in the high ceiling section 3 and the low ceiling section 5 is larger than the area permitted to be treated as a single security zone, each space 7 can be divided into multiple security zones, and fire detectors 11 and surveillance cameras 13 can be installed in each security zone.

受信機15は、各火災感知器11からの火災検知信号を受信すると、火災の発生をインジケータ(図示せず)等によって表示することができる。このインジケータは、例えば、各火災感知器11にそれぞれ対応する各空間7、即ち、各警戒区域別に設けることができる。 When the receiver 15 receives a fire detection signal from each fire detector 11, it can display the occurrence of a fire using an indicator (not shown) or the like. For example, this indicator can be provided for each space 7 corresponding to each fire detector 11, i.e., for each alert area.

各空間7別にインジケータをそれぞれ設ける場合、受信機15は、受信した火災検知信号の出力元の火災感知器11に対応するインジケータにおいて、各空間7の火災の発生を表示することができる。即ち、受信機15は、インジケータによる火災発生の表示によって、火災の発生と共に火災が発生した空間7を知らせることができる。 When an indicator is provided for each space 7, the receiver 15 can display the occurrence of a fire in each space 7 on an indicator corresponding to the fire detector 11 that output the received fire detection signal. In other words, the receiver 15 can notify the user of the occurrence of a fire and the space 7 in which the fire has occurred by displaying the occurrence of a fire on an indicator.

また、受信機15は、各火災感知器11からの火災検知信号又は後述する監視装置19からの火災推定信号を受信すると、火災移報信号を出力する。火災移報信号は、火災が発生したこと及び火災が発生した空間7等を他の設備に伝達する信号である。受信機15が出力する火災移報信号は、一般的には、移報先に出力することができる。移報先は、例えば、建物設備全般を統括管理する中央監視設備、高天井部3及び低天井部5を有する建築物の防排煙設備、空調設備、各空間7を防護する消火設備等である。 Furthermore, when the receiver 15 receives a fire detection signal from each fire detector 11 or a fire presumption signal from the monitoring device 19 described below, it outputs a fire report signal. The fire report signal is a signal that notifies other equipment that a fire has occurred and the space 7 in which the fire has occurred. The fire report signal output by the receiver 15 can generally be output to a report destination. Examples of report destinations include a central monitoring facility that manages all building equipment, smoke control and exhaust equipment for buildings with high ceilings 3 and low ceilings 5, air conditioning equipment, and fire extinguishing equipment that protects each space 7.

モニタ盤17は、各監視カメラ13からの画像信号を受信して、受信した画像信号により各空間7の画像をモニタ(図示せず)等に表示することができる。モニタの画面は、例えば、各監視カメラ13にそれぞれ対応する複数のエリアに分割することができる。モニタの画面を各監視カメラ13に対応する複数のエリアに分割する場合、モニタ盤17は、例えば、モニタの各エリアにおいて、対応する監視カメラ13で撮影した各空間7の画像をリアルタイムで表示することができる。 The monitor panel 17 can receive image signals from each surveillance camera 13 and display images of each space 7 on a monitor (not shown) or the like based on the received image signals. The monitor screen can be divided, for example, into multiple areas corresponding to each surveillance camera 13. When the monitor screen is divided into multiple areas corresponding to each surveillance camera 13, the monitor panel 17 can display, for example, in each area of the monitor, images of each space 7 captured by the corresponding surveillance camera 13 in real time.

また、モニタ盤17は、各監視カメラ13から受信した画像信号を分配器(図示せず)により複数に分配することができる。画像信号を複数に分配する場合、モニタ盤17は、例えば、分配した画像信号の1つをモニタに供給し、他の1つを監視装置19に出力することができる。 The monitor board 17 can also distribute the image signals received from each surveillance camera 13 to multiple signals using a distributor (not shown). When distributing image signals to multiple signals, the monitor board 17 can, for example, supply one of the distributed image signals to a monitor and output the other to the surveillance device 19.

監視装置19には、各監視カメラ13からの画像信号がモニタ盤17を介して入力される。監視装置19は、火災感知器11による空間7の火災発生の検知とは別に、空間7の撮影画像中に燃焼炎が存在する確率を推定する。 Image signals from each surveillance camera 13 are input to the surveillance device 19 via the monitor panel 17. The surveillance device 19 estimates the probability that a burning flame is present in the captured image of the space 7, separately from the detection of a fire in the space 7 by the fire detector 11.

監視装置19は、例えば、図2に示すように、CPU27、ROM29、RAM31及び外部記憶装置33を有するパーソナルコンピュータによって構成することができる。CPU27は、例えば、外部記憶装置33に格納されたプログラムを実行することで、監視装置19上に、前処理部35、火災推定部37、後処理部39及び学習処理部41を仮想的に実装させることができる。 2, the monitoring device 19 can be configured by a personal computer having a CPU 27, a ROM 29, a RAM 31, and an external storage device 33. The CPU 27 can virtually implement a pre-processing unit 35, a fire estimation unit 37, a post-processing unit 39, and a learning processing unit 41 on the monitoring device 19 by executing a program stored in the external storage device 33, for example.

監視装置19は、火災推定部37が各監視カメラ13から受信した画像信号毎に行う処理の結果次第で、後処理部39から受信機15に、各監視カメラ13にそれぞれ対応する空間7毎の火災推定信号を出力することができる。 Depending on the results of the processing performed by the fire estimation unit 37 for each image signal received from each surveillance camera 13, the monitoring device 19 can output a fire estimation signal for each space 7 corresponding to each surveillance camera 13 from the post-processing unit 39 to the receiver 15.

前処理部35は、図1のモニタ盤17を介して入力された各監視カメラ13からの画像信号に、図3に示す処理をそれぞれ実行する。まず、前処理部35は、入力された監視カメラ13の画像信号の色空間を、図4(a)に示すRGBから図4(b)に示すHSVに変換する(ステップS11)。 The pre-processing unit 35 performs the processing shown in FIG. 3 on the image signals from each surveillance camera 13 input via the monitor panel 17 in FIG. 1. First, the pre-processing unit 35 converts the color space of the input image signals from the surveillance cameras 13 from RGB shown in FIG. 4(a) to HSV shown in FIG. 4(b) (step S11).

HSVは、色相(Hue)、彩度(Saturation・Chroma)、明度(Value・Brightness)の3成分で示す色空間である。以後の処理で扱う画像信号の色空間は、必ずしもHSVでなくてもよい。しかし、本実施形態では、色相を環状に展開できる利点を生かして、以後の処理でHSVの色空間の画像信号を扱うようにしている。 HSV is a color space expressed by three components: hue, saturation (saturation/chroma), and value (value/brightness). The color space of the image signal handled in subsequent processing does not necessarily have to be HSV. However, in this embodiment, taking advantage of the ability to expand hue in a circular fashion, image signals in the HSV color space are handled in subsequent processing.

なお、色空間を変換する際に、変換後の画像信号からノイズ成分を除去してもよい。ノイズ成分は、例えば、色空間の変換に伴って画像信号の各画素値に発生する突出成分である。ノイズ成分は、例えば、ガウシアンフィルタを用いたフィルタ処理を画像信号に施し、隣接画素間の突出した画素値変化を抑えることで除去することができる。 When converting the color space, noise components may be removed from the converted image signal. The noise components are, for example, prominent components that occur in each pixel value of the image signal as the color space is converted. The noise components can be removed, for example, by filtering the image signal using a Gaussian filter to suppress prominent pixel value changes between adjacent pixels.

次に、前処理部35は、図3に示すように、図1の監視カメラ13により撮影した図5(a)の元画像中の燃焼炎部分を抽出するための図5(b)のマスク画像を生成する(ステップS13)。マスク画像は、H、S、Vの各値に対してそれぞれ設定した閾値を用いて画像信号を2値化することで、生成することができる。H、S、Vの各値に対する閾値は、例えば、実験により得た燃焼炎の抽出に適した値に設定することができる。 Next, as shown in FIG. 3, the pre-processing unit 35 generates a mask image shown in FIG. 5(b) for extracting the combustion flame portion from the original image shown in FIG. 5(a) captured by the surveillance camera 13 shown in FIG. 1 (step S13). The mask image can be generated by binarizing the image signal using threshold values set for each of the H, S, and V values. The threshold values for each of the H, S, and V values can be set to values suitable for extracting the combustion flame obtained through experiments, for example.

続いて、前処理部35は、図3に示すように、図5(b)のマスク画像中の燃焼炎に該当する部分を抽出する(ステップS15)。その際に、前処理部35は、例えば、図6(a)に示すように、マスク画像中の燃焼炎部分のXY座標における最大値及び最小値をそれぞれ特定する。そして、前処理部35は、図6(b)に示すように、設定した各座標値をそれぞれ通るX軸方向及びY軸方向の各2本の直線により、燃焼炎部分に外接する矩形領域を設定する。 Then, as shown in FIG. 3, the pre-processing unit 35 extracts the portion corresponding to the combustion flame in the mask image in FIG. 5(b) (step S15). At that time, the pre-processing unit 35, for example, identifies the maximum and minimum values in the XY coordinates of the combustion flame portion in the mask image as shown in FIG. 6(a). Then, as shown in FIG. 6(b), the pre-processing unit 35 sets a rectangular area circumscribing the combustion flame portion by two straight lines in the X-axis direction and two straight lines in the Y-axis direction that pass through each of the set coordinate values.

なお、マスク画像に対して複数の矩形領域を設定できる場合に、前処理部35は、例えば、面積が一番大きい矩形領域を自動的に選択してもよい。あるいは、複数の矩形領域の中からユーザの確認操作によって1つの矩形領域を選択してもよい。また、マスク画像中から抽出できる燃焼炎部分が存在しない場合は、前処理部35は、ステップS15以降の各ステップを省略して図3に示す処理を終了してもよい。 When multiple rectangular regions can be set for the mask image, the pre-processing unit 35 may, for example, automatically select the rectangular region with the largest area. Alternatively, one rectangular region may be selected from the multiple rectangular regions through a user confirmation operation. Furthermore, when there is no combustion flame portion that can be extracted from the mask image, the pre-processing unit 35 may omit each step from step S15 onwards and end the process shown in FIG. 3.

また、前処理部35は、図3に示すように、図1の監視カメラ13により撮影した図5(a)の元画像中の、図6(b)の矩形領域の画像部分を拡大又は縮小し、火災推定部37の処理に適した大きさ及びアスペクト比の推定用画像を生成する(ステップS17)。そして、一連の処理を終了する。 The pre-processing unit 35 also enlarges or reduces the image portion of the rectangular area in FIG. 6(b) in the original image in FIG. 5(a) captured by the surveillance camera 13 in FIG. 1, as shown in FIG. 3, to generate an estimation image with a size and aspect ratio suitable for processing by the fire estimation unit 37 (step S17). Then, the series of processes ends.

なお、矩形領域の画像が拡大又は縮小によっても推定用画像の大きさ及びアスペクト比にならない場合は、前処理部35は、推定用画像の大きさに収まるサイズに矩形領域の画像部分を拡大又は縮小する。この場合、前処理部35は、拡大又は縮小後の画像における、アスペクト比の不一致により推定用画像の画素に対応する画素が存在しない部分に、ゼロパディングによってダミーの画素値を追加することができる。 If the size and aspect ratio of the rectangular image do not match those of the estimation image even after enlargement or reduction, the pre-processing unit 35 enlarges or reduces the image portion of the rectangular image to a size that fits within the size of the estimation image. In this case, the pre-processing unit 35 can add dummy pixel values by zero padding to parts of the enlarged or reduced image where there are no pixels corresponding to pixels of the estimation image due to a mismatch in aspect ratio.

前処理部35は、図1の各監視カメラ13から入力される画像信号の各フレームについて、上述した図3のフローチャートによる処理をそれぞれ実行し、火災推定部37に入力する各空間7の推定用画像の動画を生成する。推定用画像の動画は、例えば、燃焼炎に特有のゆらぎの周期以上の長さに亘るフレーム数とすることができる。 The pre-processing unit 35 executes the process according to the flowchart of FIG. 3 for each frame of the image signal input from each surveillance camera 13 in FIG. 1, and generates a video of the estimated image of each space 7 to be input to the fire estimation unit 37. The video of the estimated image can have a number of frames that is longer than the period of fluctuations specific to a combustion flame, for example.

火災推定部37は、前処理部35が生成した各空間7の推定用画像の動画に対し、図7に示す処理をそれぞれ実行する。まず、火災推定部37は、前処理部35が生成した推定用画像の動画の各フレームについて、図4(a)に示すRGBから図4(b)に示すHSVに色空間を変換する(ステップS31)。 The fire estimation unit 37 performs the process shown in FIG. 7 on the video of the estimation image of each space 7 generated by the pre-processing unit 35. First, the fire estimation unit 37 converts the color space from RGB shown in FIG. 4(a) to HSV shown in FIG. 4(b) for each frame of the video of the estimation image generated by the pre-processing unit 35 (step S31).

次に、火災推定部37は、ニューラルネットワークを用いて、HSVの色空間に変換した推定用画像の動画に対し、H、S、Vの成分毎の各フレーム、即ち、推定用画像からそれぞれの燃焼炎の形状、色の特徴マップを生成する(ステップS33)。 Next, the fire estimation unit 37 uses a neural network to generate feature maps of the shape and color of each combustion flame for each frame of the H, S, and V components of the estimation image video converted into the HSV color space, i.e., from the estimation image (step S33).

以上のステップS31及びステップS33において火災推定部37が行う処理は、図8に模式的に示す手順で行うことができる。火災推定部37は、特に、図7のステップS33における特徴マップの生成処理を、H、S、Vの成分毎に、例えば、フィルタを用いた畳み込み処理及びプーリングによる圧縮処理の組み合わせによって、実行することができる。 The above-mentioned processes performed by the fire estimation unit 37 in steps S31 and S33 can be performed according to the procedure shown in FIG. 8. In particular, the fire estimation unit 37 can perform the process of generating the feature map in step S33 in FIG. 7 for each of the H, S, and V components by, for example, a combination of a convolution process using a filter and a compression process by pooling.

続いて、火災推定部37は、ステップS33で生成したH、S、Vの成分毎の特徴マップに基づいて、ニューラルネットワークを用いて、推定用画像の動画中に燃焼炎が存在する確率を推定する(ステップS35)。そして、一連の処理を終了する。 Then, the fire estimation unit 37 uses a neural network to estimate the probability that a combustion flame is present in the video of the estimation image based on the feature maps for each of the H, S, and V components generated in step S33 (step S35). Then, the series of processes ends.

ステップS35で火災推定部37が行う処理には、例えば、図9のニューラルネットワークを用いることができる。このニューラルネットワークは、入力層と出力層との間に複数の中間層を有している。中間層の前段部分は、推定用画像に存在する物体の形状、色等を特徴マップから認識するための層である。また、中間層の後段部分は、前段部分で認識した形状、色の物体のフレーム間での変化から、燃焼炎のゆらぎに該当する動きを認識するための層である。 The process performed by the fire estimation unit 37 in step S35 can use, for example, the neural network in FIG. 9. This neural network has multiple intermediate layers between the input layer and the output layer. The first part of the intermediate layers is a layer for recognizing the shape, color, etc. of objects present in the estimation image from a feature map. The second part of the intermediate layers is a layer for recognizing movement corresponding to the fluctuation of a burning flame from the change between frames in the shape and color of the object recognized in the first part.

即ち、燃焼炎にはゆらぎが生じる。ゆらぎとは、時間の経過に伴う燃焼炎の強弱変化のことである。例えば、燃焼炎に生じるゆらぎが「1/fゆらぎ」である場合は、燃焼炎の強弱変化を周波数スペクトルに分解したときに、各周波数における強弱変化の強さ(振幅)Pが、周波数fの変化に対してP=a/f(aは正の定数)の関係で変化する。 In other words, fluctuations occur in a combustion flame. Fluctuations are changes in the strength of a combustion flame over time. For example, if the fluctuations occurring in a combustion flame are "1/f fluctuations," when the changes in the strength of a combustion flame are decomposed into a frequency spectrum, the strength (amplitude) P of the change in strength at each frequency changes with respect to the change in frequency f in the relationship P = a/f (a is a positive constant).

したがって、空間7に火災が発生すると、例えば、監視カメラ13で撮影した空間7の所定期間に亘る動画画像に対する画像認識結果に基づいて、空間7にゆらぎを伴う燃焼炎が存在する確率を推定することができる。そこで、火災推定部37のニューラルネットワークは、ゆらぎを伴う燃焼炎が空間7に存在する確率を、監視カメラ13の撮影画像を用いて推定する。 Therefore, when a fire breaks out in space 7, the probability that a fluctuating combustion flame exists in space 7 can be estimated based on the image recognition results of video images of space 7 taken by surveillance camera 13 over a specified period of time. The neural network of the fire estimation unit 37 estimates the probability that a fluctuating combustion flame exists in space 7 using the images taken by surveillance camera 13.

図9の入力層には、図7のステップS33で火災推定部37がH、S、Vの成分毎に生成した特徴マップを1列に展開した各マスの値が入力される。図9の中間層の前段部分では、火災推定部37は、全結合層の繰り返しによるニューラルネットワークにより、推定用画像に存在する物体の形状、色等を認識することができる。なお、中間層の前段部分に非全結合層又はドロップアウト層が存在してもよい。 The input layer in FIG. 9 receives the values of each square in a column of the feature map generated by the fire estimation unit 37 for each of the H, S, and V components in step S33 in FIG. 7. In the front part of the intermediate layer in FIG. 9, the fire estimation unit 37 can recognize the shape, color, etc. of objects present in the estimation image by using a neural network formed by repeating a fully connected layer. Note that a non-fully connected layer or a dropout layer may be present in the front part of the intermediate layer.

図9の中間層の後段部分では、火災推定部37は、例えば、推定用画像の各フレームに図10(a)に示す燃焼炎Fが存在する場合に、その燃焼炎Fがゆらぎを伴う燃焼炎Fであるか否かを認識することができる。図9の出力層には、推定用画像の動画中にゆらぎを伴う燃焼炎Fが存在する確率と存在しない確率とを示す値が、0~1の実数値でそれぞれ出力される。なお、本実施形態では、出力層に出力される2つの値の合計が常に1となる。 In the latter part of the intermediate layer in FIG. 9, for example, when a combustion flame F as shown in FIG. 10(a) is present in each frame of the estimation image, the fire estimation unit 37 can recognize whether the combustion flame F is a fluctuating combustion flame F. In the output layer in FIG. 9, values indicating the probability that a fluctuating combustion flame F exists or does not exist in the video of the estimation image are output as real numbers between 0 and 1. Note that in this embodiment, the sum of the two values output to the output layer is always 1.

図9の中間層の後段部分には、例えば、長・短期記憶ユニット(Long short-term memory、LSTM)のネットワークを用いることができる。長・短期記憶ユニットは、複数フレーム前から現在までの各推定用画像から火災推定部37が生成した特徴マップの値を用いて、ゆらぎを伴う燃焼炎Fを認識する処理を行うことができる。長・短期記憶ユニットは、例えば、図11の説明図に示す構成とすることができる。 For example, a network of long short-term memory units (LSTM) can be used in the latter part of the intermediate layer in FIG. 9. The long short-term memory unit can perform processing to recognize the fluctuating combustion flame F using the values of the feature map generated by the fire estimation unit 37 from each estimation image from several frames ago to the present. The long short-term memory unit can be configured, for example, as shown in the explanatory diagram in FIG. 11.

なお、図11では、説明をわかりやすくするために、現在のフレームtの入力xtに対して情報伝達する長・短期記憶ユニットを実線で示し、1つ前のフレームt-1の出力ht-1を得る長・短期記憶ユニットを破線で示している。破線で示す長・短期記憶ユニットは、実線で示す長・短期記憶ユニットと同一の構成を有している。 In FIG. 11, for ease of explanation, the long- and short-term memory units that transmit information for the input xt of the current frame t are shown with solid lines, and the long- and short-term memory units that obtain the output ht-1 of the previous frame t-1 are shown with dashed lines. The long- and short-term memory units shown with dashed lines have the same configuration as the long- and short-term memory units shown with solid lines.

まず、実線で示す長・短期記憶ユニットでは、今回のフレームtに対する入力xtと1つ前のフレームt-1の短期出力ht-1とを合計し、忘却、入力、出力の3つのゲートとハイボリックタンジェントtanhとに分配している。 First, the long-term and short-term memory units shown by solid lines sum the input xt for the current frame t and the short-term output ht-1 for the previous frame t-1, and distribute this to the three gates for forgetting, input, and output, and to the hyperbolic tangent tanh.

忘却ゲートでは、1つ前のフレームt-1の短期出力ht-1と今回のフレームtに対する入力xtとの合計から、1つ前のフレームt-1の長期出力ct-1に対するバイアスとする数値ftを、シグモイド関数σを用いて設定する。数値ftは、0~1の実数値である。数値ftは、1つ前のフレームt-1の長期出力ct-1に乗算される。 The forget gate uses a sigmoid function σ to set a value ft as a bias for the long-term output ct-1 of the previous frame t-1, based on the sum of the short-term output ht-1 of the previous frame t-1 and the input xt for the current frame t. The value ft is a real value between 0 and 1. The value ft is multiplied by the long-term output ct-1 of the previous frame t-1.

入力ゲートでは、1つ前のフレームt-1の短期出力ht-1と入力xtとのどれを更新するかを定める数値itを、シグモイド関数σを用いて設定する。数値itは、短期出力ht-1と入力xtとのどちらか又はそれらの合計値である。また、数値itに対するベクトル、即ち、正負の符号を含む数値ztを、ハイボリックタンジェントtanhを用いて設定する。数値ztは、-1~1の実数値である。数値ztは数値itに乗算された後、数値ftと1つ前のフレームt-1の長期出力ct-1との乗算値ft×(ct-1)に加算される。 In the input gate, a value it is set using a sigmoid function σ to determine whether to update the short-term output ht-1 or the input xt of the previous frame t-1. The value it is either the short-term output ht-1 or the input xt, or the sum of both. In addition, a vector for the value it, i.e., a value zt including a positive and negative sign, is set using the hyperbolic tangent tanh. The value zt is a real value between -1 and 1. The value zt is multiplied by the value it, and then added to the product ft x (ct-1) of the value ft and the long-term output ct-1 of the previous frame t-1.

数値ftと1つ前のフレームt-1の長期出力ct-1との乗算値ft×(ct-1)に、数値itと数値ztとの乗算値it×ztを加算した値ft×(ct-1)+it×ztは、今回のフレームtの長期出力ctとなる。また、値ft×(ct-1)+it×ztは、入力ゲート用とは別に設けられた出力ゲート用のハイボリックタンジェントtanhの入力となる。出力フレーム用のハイボリックタンジェントtanhは、今回のフレームtの短期出力htに対するベクトル、即ち、正負の符号を含む数値を設定するのに用いられる。 The value ft×(ct-1)+it×zt, which is the sum of the product ft×(ct-1) of the number ft and the long-term output ct-1 of the previous frame t-1 and the product it×zt of the number it and the number zt, becomes the long-term output ct of the current frame t. The value ft×(ct-1)+it×zt becomes the input to the hyperbolic tangent tanh for the output gate, which is provided separately from the input gate. The hyperbolic tangent tanh for the output frame is used to set a vector for the short-term output ht of the current frame t, i.e., a numerical value including positive and negative signs.

出力ゲートでは、1つ前のフレームt-1の短期出力ht-1と入力xtとの合計から出力する部分を値によって定義するためのバイアスとする数値otを、シグモイド関数σを用いて設定する。数値otは、1つ前のフレームt-1の短期出力ht-1と入力xtとの合計を最大値とする実数値である。数値otは、出力フレーム用のハイボリックタンジェントtanhが設定する数値と乗算される。この乗算値は、今回のフレームtの短期出力htとなる。 At the output gate, a sigmoid function σ is used to set a value ot, which is used as a bias to define the portion to be output from the sum of the short-term output ht-1 and the input xt of the previous frame t-1. The value ot is a real value whose maximum value is the sum of the short-term output ht-1 and the input xt of the previous frame t-1. The value ot is multiplied by the value set by the hyperbolic tangent tanh for the output frame. This multiplied value becomes the short-term output ht of the current frame t.

以上に説明した長・短期記憶ユニットでは、忘却、入力、出力の3つのゲートの各シグモイド関数σと、入力ゲート用のハイボリックタンジェントtanhとが、学習の対象となる。 In the long- and short-term memory unit described above, the sigmoid functions σ of the three gates for forgetting, input, and output, and the hyperbolic tangent tanh for the input gate are the subjects of learning.

以上に説明した長・短期記憶ユニットにより、図2の火災推定部37は、長期依存性のあるゆらぎを伴う燃焼炎Fが推定用画像の動画中に存在する確率を、情報処理により見つかる解の数が増大し最適解が見つからなくなるのを防ぎつつ推定することができる。例えば、火災推定部37は、図10(a)のハッチ部分で示す燃焼炎Fが、時間の経過と共に図10(b)のハッチ部分で示す形状となった場合に、その燃焼炎Fがゆらぎを伴うものである確率を推定することができる。このとき、火災推定部37は、形状変化前後の燃焼炎Fを重ねた図10(c)中の矢印で示す燃焼炎Fの外形変化が、ゆらぎに該当する確率を推定することで、ゆらぎを伴う燃焼炎Fが存在する確率を推定する。 The long- and short-term memory unit described above allows the fire estimation unit 37 in FIG. 2 to estimate the probability that a combustion flame F with long-term dependency fluctuations exists in the video of the estimation image, while preventing the number of solutions found by information processing from increasing and making it impossible to find an optimal solution. For example, when the combustion flame F shown in the hatched portion of FIG. 10(a) changes over time to the shape shown in the hatched portion of FIG. 10(b), the fire estimation unit 37 can estimate the probability that the combustion flame F is fluctuating. At this time, the fire estimation unit 37 estimates the probability that a combustion flame F with fluctuating exists by estimating the probability that the change in the external shape of the combustion flame F shown by the arrow in FIG. 10(c), which shows the combustion flame F before and after the shape change, corresponds to fluctuating.

そして、火災推定部37は、図9のニューラルネットワークの出力層から出力される2つの実数値のうち、燃焼炎Fが存在する確率を示す値を、図7のステップS35において、火災確率値Pとして取得する。取得した火災確率値Pは、推定用画像の動画中に燃焼炎Fが存在する確率の火災推定部37による推定結果を示す値となる。 Then, in step S35 of FIG. 7, the fire estimation unit 37 acquires the value indicating the probability that a burning flame F exists from the two real values output from the output layer of the neural network in FIG. 9 as a fire probability value P. The acquired fire probability value P becomes a value indicating the estimation result by the fire estimation unit 37 of the probability that a burning flame F exists in the video of the estimation image.

後処理部39は、火災推定部37が取得した各空間7の火災確率値Pが、空間7における火災発生の判断基準とする火災閾値以上である場合に、火災確率値Pが火災閾値以上となった空間7の火災推定信号を受信機15に出力する。 When the fire probability value P for each space 7 acquired by the fire estimation unit 37 is equal to or greater than the fire threshold, which is the criterion for determining whether a fire has occurred in the space 7, the post-processing unit 39 outputs a fire estimation signal for the space 7 in which the fire probability value P is equal to or greater than the fire threshold to the receiver 15.

後処理部39から火災推定信号を受信した受信機15は、受信した火災推定信号がどの空間7に対応する信号であるかに基づいて、火災が発生したこと及び火災の発生場所等を、インジケータにおいて表示することができる。また、火災推定信号を受信した受信機15は、火災感知器11からの火災検知信号を受信した場合と同じく、移報先に火災移報信号を出力する。 The receiver 15 that receives the fire estimation signal from the post-processing unit 39 can display on an indicator the occurrence of a fire and the location of the fire, etc., based on which space 7 the received fire estimation signal corresponds to. In addition, the receiver 15 that receives the fire estimation signal outputs a fire notification signal to the notification destination, just as when it receives a fire detection signal from the fire detector 11.

学習処理部41は、各空間7の火災感知器11及び監視カメラ13に対応する火災推定部37の、図8に示す手順を実行するニューラルネットワーク及び図9のニューラルネットワークについて、図12に示す処理をそれぞれ実行する。まず、学習処理部41は、ニューラルネットワークの学習要求が入力されたか否かを確認する(ステップS51)。 The learning processing unit 41 executes the process shown in FIG. 12 for the neural network that executes the procedure shown in FIG. 8 and the neural network in FIG. 9 of the fire estimation unit 37 corresponding to the fire detector 11 and surveillance camera 13 in each space 7. First, the learning processing unit 41 checks whether a learning request for the neural network has been input (step S51).

学習要求は、ユーザの操作により入力されるものであってもよい。あるいは、学習要求は、空間7の火災の発生状態又は火災感知器11による火災検知信号の出力状態と火災推定部37が推定した火災確率値Pとの整合性が基準を下回るレベルに低下することで、自動的に入力されるものであってもよい。 The learning request may be input by a user operation. Alternatively, the learning request may be input automatically when the consistency between the fire occurrence state in the space 7 or the output state of the fire detection signal from the fire detector 11 and the fire probability value P estimated by the fire estimation unit 37 falls to a level below a standard.

ここで、火災感知器11は、火災の非発生時に誤って非火災報を行うことはあっても、火災の発生時に火災検知信号を出力しない失報を起こすことは無いように製造される。このため、火災感知器11が火災検知信号を出力していないときには、空間7に火災は発生していないことになる。したがって、火災推定部37が推定した火災確率値Pが火災閾値以上となった後、ある程度の時間が経過しても火災感知器11が火災検知信号を出力しない場合は、火災推定部37による火災確率値Pの推定結果が適切でないと考えられる。 Here, the fire detector 11 is manufactured so that it will not fail to output a fire detection signal when a fire has occurred, even if it may erroneously issue a non-fire alarm when there is no fire. For this reason, when the fire detector 11 is not outputting a fire detection signal, it means that no fire has occurred in the space 7. Therefore, if the fire detector 11 does not output a fire detection signal even after a certain amount of time has passed after the fire probability value P estimated by the fire estimation unit 37 becomes equal to or greater than the fire threshold, it is considered that the estimation result of the fire probability value P by the fire estimation unit 37 is inappropriate.

反対に、火災感知器11が火災検知信号を出力しているのに、火災推定部37が火災閾値未満の火災確率値Pを推定し続ける場合も、火災推定部37による火災確率値Pの推定結果が適切でないと考えられる。 Conversely, if the fire estimation unit 37 continues to estimate a fire probability value P that is below the fire threshold even though the fire detector 11 is outputting a fire detection signal, the estimation result of the fire probability value P by the fire estimation unit 37 is considered to be inappropriate.

このような状況が発生する場合は、火災推定部37のニューラルネットワークの学習処理を実行する必要がある。そこで、例えば、上述した状況が発生する頻度が一定以上となった時点で、ロジックにより発生した学習要求が学習処理部41に入力されるようにしてもよく、ユーザが操作を行って学習要求が学習処理部41に入力されるようにしてもよい。 When such a situation occurs, it is necessary to execute a learning process for the neural network of the fire estimation unit 37. Therefore, for example, when the frequency with which the above-mentioned situation occurs reaches a certain level or more, a learning request generated by logic may be input to the learning processing unit 41, or a learning request may be input to the learning processing unit 41 by a user operation.

なお、ニューラルネットワークの学習に用いる学習データは、例えば、火皿のノルマルヘプタン(n-heptane )又はアルコールの燃焼を開始させたときの、高天井部3及び低天井部5の各空間7の監視カメラ13による撮影動画とすることができる。火皿で燃焼させるのは、ノルマルヘプタン(n-heptane )又はアルコール以外の可燃性物質であってもよい。 The learning data used to train the neural network can be, for example, video footage taken by the surveillance cameras 13 in the high ceiling section 3 and low ceiling section 5 of each space 7 when normal heptane (n-heptane) or alcohol starts to burn in the pan. The substance burned in the pan may be a flammable substance other than normal heptane (n-heptane) or alcohol.

また、ニューラルネットワークの学習に用いる学習データは、上記の画像の他、高天井部3及び低天井部5の各空間7を模擬した火災試験場の空間(図示せず)における燃焼試験の撮影動画であってもよい。この動画では、火災試験場の各空間7に見立てた箇所において火皿の可燃性物質の燃焼を開始させたときを、高天井部3及び低天井部5の各空間7の監視カメラ13に見立てた火災試験場のカメラによって撮影する。 The learning data used to train the neural network may be, in addition to the above images, a video of a combustion test in a space (not shown) of a fire test facility that simulates each space 7 in the high ceiling section 3 and the low ceiling section 5. In this video, the moment when the combustion of the flammable material in the fire pan is started in the location that represents each space 7 in the fire test facility is captured by a camera in the fire test facility that represents the surveillance camera 13 in each space 7 in the high ceiling section 3 and the low ceiling section 5.

上述した動画を学習データに用いることで、高天井部3及び低天井部5の各空間7における火災発生の初期時点における燃焼炎Fのゆらぎによる形状変化の特徴を、火災推定部37のニューラルネットワークに効率よく学習させることができる。よって、学習後の火災推定部37が火災発生の初期の時点で火災閾値以上の火災確率値Pを推定する確度を、ニューラルネットワークの学習によって高めさせることができる。 By using the above-mentioned video as learning data, the neural network of the fire estimation unit 37 can efficiently learn the characteristics of the shape change due to the fluctuation of the burning flame F at the early stage of the outbreak of a fire in each space 7 of the high ceiling section 3 and the low ceiling section 5. Therefore, the accuracy with which the fire estimation unit 37 after learning estimates a fire probability value P equal to or greater than the fire threshold at the early stage of the outbreak of a fire can be increased by the learning of the neural network.

上述した学習データは、例えば、火災発生時の火災確率値Pの目標値と関連付けて、外部記憶装置33の学習データ格納部(図示せず)に記憶させることができる。 The above-mentioned learning data can be stored in a learning data storage section (not shown) of the external storage device 33, for example, in association with a target value of the fire probability value P at the time of fire occurrence.

そして、学習要求が学習処理部41に入力されていない場合は(ステップS51でNO)、一連の処理を終了する。また、学習要求が学習処理部41に入力された場合は、外部記憶装置33の学習データ格納部に記憶された学習データを用いて、火災推定部37のニューラルネットワークの学習処理を実行する(ステップS53)。 If a learning request has not been input to the learning processing unit 41 (NO in step S51), the series of processes is terminated. If a learning request has been input to the learning processing unit 41, the learning process of the neural network of the fire estimation unit 37 is executed using the learning data stored in the learning data storage unit of the external storage device 33 (step S53).

この学習処理は、例えば、誤差逆伝播法を用いて行うことができる。その場合、学習処理部41は、外部記憶装置33から各学習データを読み出す。そして、学習処理部41は、各学習データの火災確率値Pと理想値との差分を求め、これを教師信号としてニューラルネットワークの出力層に入力する。 This learning process can be performed, for example, using the backpropagation method. In this case, the learning processing unit 41 reads each piece of learning data from the external storage device 33. The learning processing unit 41 then calculates the difference between the fire probability value P of each piece of learning data and the ideal value, and inputs this as a teacher signal to the output layer of the neural network.

そして、学習処理部41は、ステップS53の学習処理を外部記憶装置33の全ての学習データを用いて実行したら(ステップS55でYES)、一連の処理を終了する。 Then, when the learning processing unit 41 has executed the learning process of step S53 using all the learning data in the external storage device 33 (YES in step S55), the series of processes ends.

なお、外部記憶装置33の学習データは、火災検知システム1の運用後にニューラルネットワークの追学習を行う際に用いることができる。また、火災検知システム1の運用前のニューラルネットワークの初期学習に、外部記憶装置33の学習データを用いてもよい。 The learning data in the external storage device 33 can be used when performing follow-up training of the neural network after the operation of the fire detection system 1. The learning data in the external storage device 33 may also be used for initial training of the neural network before the operation of the fire detection system 1.

以上の説明からも明らかなように、本実施形態では、監視装置19の火災推定部37によって、空間7に燃焼炎Fが存在する確率を推定する推定部が実現されている。また、火災確率値Pが火災発生の判断基準とする火災閾値以上となった場合に、受信機15に対して火災推定信号を出力する通知部は、監視装置19の後処理部39によって実現されている。なお、火災閾値は、0~1の実数値とすることができる。 As is clear from the above description, in this embodiment, the fire estimation unit 37 of the monitoring device 19 realizes an estimation unit that estimates the probability that a burning flame F exists in the space 7. In addition, the post-processing unit 39 of the monitoring device 19 realizes a notification unit that outputs a fire estimation signal to the receiver 15 when the fire probability value P becomes equal to or greater than the fire threshold, which is the criterion for determining whether a fire has occurred. Note that the fire threshold can be a real number between 0 and 1.

さらに、本実施形態では、火災感知器11からの火災検知信号と、監視装置19の後処理部39からの火災推定信号とのうち少なくとも一方が入力されると、火災移報信号を出力する火災移報部が、受信機15によって実現されている。 Furthermore, in this embodiment, the receiver 15 realizes a fire notification unit that outputs a fire notification signal when at least one of a fire detection signal from the fire detector 11 and a fire estimation signal from the post-processing unit 39 of the monitoring device 19 is input.

以上に説明した本実施形態の火災検知システム1では、監視装置19の火災推定部37が、監視カメラ13による高天井部3及び低天井部5の空間7の動画画像を画像認識して火災確率値Pを推定する。そして、火災確率値Pが火災閾値以上ならば、監視カメラ13に対応する高天井部3又は低天井部5の空間7に火災が発生しているものとして、監視装置19が受信機15に火災推定信号を出力する。火災推定信号を受信した受信機15は、火災確率値Pが火災閾値以上となった空間7の火災感知器11からの火災検知信号を受信していなくても、移報先に火災移報信号を出力する。 In the fire detection system 1 of this embodiment described above, the fire estimation unit 37 of the monitoring device 19 estimates a fire probability value P by performing image recognition on video images of the space 7 in the high ceiling section 3 and low ceiling section 5 captured by the monitoring camera 13. If the fire probability value P is equal to or greater than the fire threshold, the monitoring device 19 outputs a fire estimation signal to the receiver 15, assuming that a fire has occurred in the space 7 in the high ceiling section 3 or low ceiling section 5 corresponding to the monitoring camera 13. The receiver 15 that receives the fire estimation signal outputs a fire notification signal to the notification destination, even if it does not receive a fire detection signal from the fire detector 11 in the space 7 where the fire probability value P is equal to or greater than the fire threshold.

このため、特に、高天井部3の火災感知器11が、火災による特定波長の赤外線の感知に長時間を要する場合でも、火災発生の可能性が高ければ、火災感知器11からの火災検知信号の受信前に、受信機15から移報先に火災移報信号を出力させることができる。したがって、特に、天井高が高い高天井部3の空間7における早期の火災検知を可能にすることができる。 For this reason, even if the fire detector 11 in the high ceiling section 3 takes a long time to detect infrared rays of a specific wavelength caused by a fire, if there is a high possibility of a fire breaking out, the receiver 15 can output a fire notification signal to the notification destination before receiving a fire detection signal from the fire detector 11. This makes it possible to detect a fire early, especially in the space 7 of the high ceiling section 3 where the ceiling height is high.

低天井部5でも、火災感知器11による特定波長の赤外線の感知に長時間を要するときには、火災発生の可能性が高い場合に、火災感知器11からの火災検知信号の受信前に、受信機15から移報先に監視装置19に火災移報信号を出力させることができる。 Even in the low ceiling area 5, if it takes a long time for the fire detector 11 to detect infrared rays of a specific wavelength, if there is a high possibility of a fire occurring, the receiver 15 can output a fire notification signal to the monitoring device 19 as the notification destination before receiving a fire detection signal from the fire detector 11.

なお、高天井部3及び低天井部5の空間7の画像として、監視カメラ13の撮影画像に代えて、サーモグラフィーによる熱分布画像を用いてもよい。この場合、熱分布画像はモノクロ画像であり単一の階調成分しか有していないため、色空間の変換を行わなくても閾値による画素信号の2値化を行うことができる。したがって、前処理部35が熱分布画像に対して行う前処理は、図3のステップS11の処理を省略した内容とすることができる。 In addition, as the image of the space 7 in the high ceiling section 3 and the low ceiling section 5, a thermal distribution image obtained by thermography may be used instead of an image captured by the surveillance camera 13. In this case, since the thermal distribution image is a monochrome image and has only a single gradation component, it is possible to binarize the pixel signal using a threshold value without converting the color space. Therefore, the preprocessing performed by the preprocessing unit 35 on the thermal distribution image can be one that omits the processing of step S11 in FIG. 3.

また、本実施形態の火災検知システム1では、火災検知信号を出力する検知器が、赤外線式の火災感知器11であるものとした。しかし、検知器は、赤外線のみで火災を検知するものに限らず、例えば、紫外線、紫外線と赤外線との両方、熱、煙、輝度温度等によって火災を検出するものでもよい。 In addition, in the fire detection system 1 of this embodiment, the detector that outputs the fire detection signal is an infrared fire detector 11. However, the detector is not limited to one that detects fires using only infrared rays, and may be one that detects fires using, for example, ultraviolet rays, both ultraviolet and infrared rays, heat, smoke, brightness temperature, etc.

さらに、本実施形態の火災検知システム1では、火災推定部37のニューラルネットワークに、ゆらぎを伴う燃焼炎Fを認識する処理に適した長・短期記憶ユニットのネットワークを用いた。 Furthermore, in the fire detection system 1 of this embodiment, a network of long- and short-term memory units suitable for processing to recognize a fluctuating combustion flame F is used in the neural network of the fire estimation unit 37.

しかし、火災推定部37のニューラルネットワークは、監視カメラ13の撮影画像から燃焼炎Fを認識できるものであれば、燃焼炎Fのゆらぎを認識できるものでなくてもよい。例えば、畳み込みニューラルネットワーク(Convolutional Neural Network、CNN)、リカレントニューラルネットワーク(Recurrent Neural Network、RNN)等のネットワークのみで、火災推定部37のニューラルネットワークを構成してもよい。その場合、ニューラルネットワークの学習データは、動画でなく静止画像であってもよい。 However, the neural network of the fire estimation unit 37 does not have to be capable of recognizing the fluctuations of the combustion flame F, so long as it can recognize the combustion flame F from the image captured by the surveillance camera 13. For example, the neural network of the fire estimation unit 37 may be configured only with a network such as a Convolutional Neural Network (CNN) or a Recurrent Neural Network (RNN). In that case, the learning data for the neural network may be still images instead of video.

また、本実施形態の火災検知システム1では、高天井部3及び低天井部5の両方に監視カメラ13を設置し、各空間7の画像を撮影して火災推定部37による火災確率値Pの推定に用いる構成とした。 In addition, in the fire detection system 1 of this embodiment, surveillance cameras 13 are installed in both the high ceiling section 3 and the low ceiling section 5, and images of each space 7 are captured and used by the fire estimation unit 37 to estimate the fire probability value P.

しかし、天井高が高天井部3に比べて低い低天井部5では、天井又は天井付近の火災感知器11が特定波長の赤外線を感知して火災検知信号を出力するのに、高天井部3の火災感知器11ほど長い時間を要しないことが考えられる。そこで、低天井部5には、火災発生の早期検出を目的として監視カメラ13を設置するのを省略してもよい。 However, in the low ceiling section 5, where the ceiling height is lower than in the high ceiling section 3, it is considered that it will not take as long for the fire detector 11 on or near the ceiling to detect infrared rays of a specific wavelength and output a fire detection signal as it does for the fire detector 11 in the high ceiling section 3. Therefore, it may be possible to omit installing a surveillance camera 13 in the low ceiling section 5 for the purpose of early detection of a fire outbreak.

さらに、本実施形態の火災検知システム1では、火災感知器11を高天井部3に配置して監視カメラ13と併用した。そして、火災感知器11からの火災検知信号と監視装置19の後処理部39からの火災推定信号とのどちらかが受信機15に入力されたら、受信機15が移報先に火災移報信号を出力するものとした。 Furthermore, in the fire detection system 1 of this embodiment, the fire detector 11 is placed in the high ceiling section 3 and used in conjunction with the surveillance camera 13. Then, when either a fire detection signal from the fire detector 11 or a fire estimation signal from the post-processing section 39 of the surveillance device 19 is input to the receiver 15, the receiver 15 outputs a fire notification signal to the notification destination.

しかし、火災感知器11及び受信機15を省略し、監視装置19の後処理部39が火災推定信号を出力すると、その出力をきっかけに、高天井部3の空間7における火災発生への対処を開始する構成としてもよい。 However, the fire detector 11 and receiver 15 may be omitted, and when the post-processing unit 39 of the monitoring device 19 outputs a fire estimation signal, the output may trigger the start of response to a fire outbreak in the space 7 of the high ceiling unit 3.

火災推定信号の出力をきっかけに開始する対処としては、例えば、火災感知器11からの火災検知信号を受信したときに受信機15が不図示のインジケータを用いて警戒区域別に行う火災発生の表示と同様の表示とすることができる。 The response that is initiated in response to the output of a fire prediction signal can be, for example, a display similar to the display of a fire occurrence by alert area that is performed by the receiver 15 using an indicator (not shown) when a fire detection signal is received from the fire detector 11.

また、火災感知器11及び受信機15を省略せず、別構成の火災検知システムとすることもできる。この場合は、例えば、監視装置19の後処理部39からの火災推定信号が受信機15に入力された際に、火災移報信号に先行して、受信機15のインジケータ又は表示盤21のメッセージ表示部において高天井部3の火災発生のアラームを出力させてもよい。受信機15から移報先への火災移報信号は、アラームの出力後、火災感知器11からの火災検知信号が受信機15に入力された際に出力させることができる。 Furthermore, the fire detector 11 and the receiver 15 may not be omitted, and a fire detection system with a different configuration may be used. In this case, for example, when a fire estimation signal from the post-processing unit 39 of the monitoring device 19 is input to the receiver 15, an alarm indicating a fire in the high ceiling section 3 may be output on the indicator of the receiver 15 or on the message display unit of the display panel 21 prior to the fire notification signal. The fire notification signal from the receiver 15 to the notification destination may be output when a fire detection signal from the fire detector 11 is input to the receiver 15 after the alarm is output.

[実施形態により開示される発明とその効果]
そして、以上に説明した実施形態によって、以下に示す各態様の発明が開示される。
[Invention disclosed by the embodiment and its effects]
The above-described embodiment discloses the invention in the following aspects.

まず、第1の態様による発明として、
低天井部よりも天井高が高い高天井部の屋内空間における火災を検出すると火災検知信号を出力する火災感知器と、
前記屋内空間の画像に対するニューラルネットワークの画像認識結果に基づいて、前記屋内空間に燃焼炎が存在する確率を推定する推定部と、
前記確率が火災発生の判断基準とする火災閾値以上となった場合に火災推定信号を出力する通知部と、
前記火災検知信号及び前記火災推定信号のうち少なくとも一方が出力された場合に、前記屋内空間における火災発生の報知先に対する火災移報信号を出力する火災移報部と、
を備える火災検知システムが開示される。
First, as a first aspect of the invention,
a fire detector that outputs a fire detection signal when detecting a fire in an indoor space having a high ceiling, the ceiling of which is higher than that of a low ceiling;
an estimation unit that estimates a probability that a combustion flame exists in the indoor space based on an image recognition result of a neural network for the image of the indoor space;
a notification unit that outputs a fire prediction signal when the probability becomes equal to or exceeds a fire threshold that is a criterion for determining whether a fire has occurred;
a fire notification unit that outputs a fire notification signal to a notification destination of a fire in the indoor space when at least one of the fire detection signal and the fire estimation signal is output;
A fire detection system is disclosed comprising:

第1の態様による発明によれば、火災の際に発生する燃焼炎は、二酸化炭素共鳴放射により特定波長の赤外線を放射する。したがって、高天井部の屋内空間に火災が発生すると、火災感知器は、例えば、燃焼炎から放射される特定波長の赤外線を検出して、火災発生を検知することができる。 According to the first aspect of the invention, the combustion flame that occurs during a fire emits infrared rays of a specific wavelength due to carbon dioxide resonance radiation. Therefore, when a fire breaks out in an indoor space with a high ceiling, a fire detector can, for example, detect infrared rays of a specific wavelength emitted from the combustion flame and detect the outbreak of the fire.

また、燃焼炎は、赤外線の状態を変化させるだけでなく、例えば、紫外線、紫外線と赤外線との両方、熱、煙、輝度温度等の要素についても状態を変化させることがある。したがって、高天井部の屋内空間に火災が発生すると、火災感知器は、例えば、燃焼炎の発生により状態が変化する紫外線、紫外線と赤外線との両方、熱、煙、輝度温度等の変化、あるいは、それらの存在自体を検出して、火災発生を検知することもできる。 Furthermore, a combustion flame not only changes the state of infrared rays, but can also change the state of other elements, such as ultraviolet rays, both ultraviolet and infrared rays, heat, smoke, and brightness temperature. Therefore, when a fire breaks out in an indoor space with a high ceiling, a fire detector can detect the start of a fire by detecting, for example, changes in ultraviolet rays, both ultraviolet and infrared rays, heat, smoke, brightness temperature, etc., whose states change due to the outbreak of a combustion flame, or by detecting the presence of these elements themselves.

また、高天井部の屋内空間に火災が発生すると、監視カメラで撮影した高天井部の屋内空間の画像中に燃焼炎が写る。したがって、推定部は、例えば、高天井部の屋内空間の所定期間の画像に対するニューラルネットワークの画像認識結果に基づいて、高天井部の屋内空間に燃焼炎が存在する確率を推定することができる。 Furthermore, when a fire breaks out in an indoor space with a high ceiling, a burning flame is captured in an image of the indoor space with a high ceiling captured by a surveillance camera. Therefore, the estimation unit can estimate the probability that a burning flame is present in the indoor space with a high ceiling, for example, based on the image recognition results of a neural network for images of the indoor space with a high ceiling taken over a specified period of time.

ここで、天井高が低天井部よりも高い高天井部では、天井又は壁面に設置した火災感知器が、通常の建築物よりも床面から大きく離れた位置に配置される可能性がある。このため、特に、床面付近で火災が発生した場合に、火災感知器が、赤外線、紫外線、紫外線と赤外線との両方、熱、煙、輝度温度等により火災を検知するのに、低天井部の火災感知器よりも時間がかかる可能性がある。 In high-ceiling areas where the ceiling height is higher than in low-ceiling areas, fire detectors installed on the ceiling or walls may be placed at a greater distance from the floor than in normal buildings. For this reason, particularly when a fire breaks out near the floor, it may take longer for the fire detector to detect the fire using infrared rays, ultraviolet rays, both ultraviolet and infrared rays, heat, smoke, brightness temperature, etc. than it would for a fire detector in a low-ceiling area.

一方、高天井部の屋内空間の画像には、例え床面付近の燃焼炎であっても、天井又は天井付近との高低差の大小に関係なく燃焼炎の存在が写る。したがって、推定部が推定する燃焼炎の存在確率は、高天井部の屋内空間に火災が発生していれば、高い確率になる。 On the other hand, images of indoor spaces with high ceilings show the presence of a burning flame, even if the flame is near the floor, regardless of the height difference between the ceiling or the area near the ceiling. Therefore, the probability of the presence of a burning flame estimated by the estimation unit is high if a fire has broken out in an indoor space with a high ceiling.

このため、火災感知器が火災検知信号を出力していなくても、高天井部の屋内空間に燃焼炎が存在する確率の推定部による推定結果が高ければ、高天井部において火災が発生した可能性が高いと類推することができる。 Therefore, even if the fire detector does not output a fire detection signal, if the estimation unit estimates the probability that a combustion flame exists in the indoor space of a high ceiling area, it can be inferred that there is a high possibility that a fire has broken out in the high ceiling area.

そこで、推定部が推定する燃焼炎の存在確率の値について、火災発生の基準となる値を火災閾値によって定義する。そして、推定部が推定する確率が火災閾値以上である場合は、通知部が火災推定信号を出力する。火災推定信号を通知部が出力すると、火災感知器が火災検知信号を出力していなくても、高天井部の屋内空間に火災が発生しているものとして、高天井部の屋内空間における火災発生への対処を開始するきっかけとして運用することができる。これにより、高天井部の屋内空間について、早期の火災検知を可能にすることができる。 Therefore, the value of the probability of the existence of a burning flame estimated by the estimation unit is defined as a standard value for the occurrence of a fire by a fire threshold. If the probability estimated by the estimation unit is equal to or greater than the fire threshold, the notification unit outputs a fire estimation signal. When the notification unit outputs a fire estimation signal, even if the fire detector does not output a fire detection signal, it can be assumed that a fire has occurred in the indoor space with a high ceiling, and it can be used as a trigger to start dealing with the occurrence of a fire in the indoor space with a high ceiling. This makes it possible to detect fires early in indoor spaces with high ceilings.

また、第2の態様による発明として、前記屋内空間における火災を検出すると火災検知信号を出力する火災感知器と、前記火災検知信号及び前記火災推定信号のうち少なくとも一方が出力された場合に、前記屋内空間における火災発生の報知先に対する火災移報信号を出力する火災移報部とをさらに備える火災検知システムが開示される。 In addition, as an invention according to a second aspect, a fire detection system is disclosed that further includes a fire detector that outputs a fire detection signal when a fire is detected in the indoor space, and a fire notification unit that outputs a fire notification signal to a notification destination of a fire in the indoor space when at least one of the fire detection signal and the fire presumption signal is output.

第2の態様による発明によれば、高天井部の火災感知器が火災検知信号を出力することと、推定部の推定結果に基づいて通知部が火災推定信号を出力することとの、少なくとも一方が発生すると、火災移報部が火災発生の移報先に火災移報信号を出力する。このため、高天井部の屋内空間における火災の発生を、燃焼炎により発生する要素の状態変化又は要素自体の検出と、画像による燃焼炎の検出との2本立てで、より確実に検知することができる。 According to the invention according to the second aspect, when at least one of the following occurs: the fire detector in the high ceiling outputs a fire detection signal, and the notification unit outputs a fire estimation signal based on the estimation result of the estimation unit, the fire notification unit outputs a fire notification signal to the destination of the fire notification. Therefore, the occurrence of a fire in an indoor space in a high ceiling can be more reliably detected by detecting the element itself or a change in the state of an element caused by a burning flame, and detecting the burning flame by an image.

さらに、第3の態様による発明として、前記画像は、前記屋内空間を前記高天井部の天井高よりも低い所定高さの撮影点から撮影した画像であり、前記火災感知器は、前記高天井部の天井に設置されている火災検知システムが開示される。 Furthermore, as a third aspect of the invention, a fire detection system is disclosed in which the image is an image of the indoor space taken from a shooting point at a predetermined height lower than the ceiling height of the high ceiling section, and the fire detector is installed on the ceiling of the high ceiling section.

第3の態様による発明によれば、高天井部の天井又は天井付近から屋内空間を撮影すると、高天井部の屋内空間の床面を上方から見下ろす角度で、屋内空間の画像を撮影することになる。この角度の画像では、例えば、高天井部の床面付近で火災が発生した場合に、火災の燃焼炎のゆらぎによる形状変化を画像上で認識することが困難である。 According to the invention of the third aspect, when an indoor space is photographed from the ceiling of a high ceiling or near the ceiling, an image of the indoor space is taken at an angle looking down on the floor of the indoor space in the high ceiling from above. With an image taken at this angle, for example, if a fire breaks out near the floor of the high ceiling, it is difficult to recognize changes in shape due to the flickering of the burning flames of the fire in the image.

そのため、高天井部の屋内空間の画像は、高天井部の天井又は天井付近の高さよりも低い所定高さの撮影点から撮影する。この高さから高天井部の屋内空間の画像を撮影することで、例えば、高天井部の床面付近で火災が発生した場合でも、発生した火災の燃焼炎の形状及びゆらぎを画像上で認識しやすい角度から、高天井部の屋内空間の画像を撮影することができる。 Therefore, images of the indoor space in a high ceiling are captured from a shooting point at a specified height that is lower than the height of the ceiling or near the ceiling of the high ceiling. By capturing images of the indoor space in a high ceiling from this height, even if a fire breaks out near the floor of the high ceiling, for example, it is possible to capture images of the indoor space in a high ceiling from an angle that makes it easy to recognize the shape and flicker of the burning flames of the fire on the image.

また、第4の態様による発明として、前記ニューラルネットワークは、所定期間における燃焼炎のゆらぎを画像認識する長・短期記憶ユニット(Long short-term memory、LSTM)ネットワークを中間層に有しているニューラルネットワークが開示される。 In addition, as a fourth aspect of the invention, a neural network is disclosed in which the neural network has a long short-term memory unit (LSTM) network in the intermediate layer that performs image recognition of fluctuations in a combustion flame over a predetermined period of time.

第4の態様による発明によれば、高天井部の屋内空間に存在するゆらぎを伴う燃焼炎が、最新の過去所定期間分の画像を用いて、ニューラルネットワークの中間層にある長・短期記憶ユニットにおいて抽出される。このため、時間変動要素であるゆらぎを伴う燃焼炎を画像認識により精度良く抽出し、推定部による燃焼炎の存在確率の推定に利用することができる。 According to the fourth aspect of the invention, a fluctuating combustion flame present in an indoor space with a high ceiling is extracted in a long-term/short-term memory unit in the intermediate layer of a neural network using the most recent images from a specified period of time in the past. Therefore, a fluctuating combustion flame, which is a time-varying element, can be extracted with high accuracy by image recognition and used to estimate the probability of the existence of a combustion flame by the estimation unit.

なお、第5の態様による発明として、前記ニューラルネットワークは、火皿の可燃性物質の燃焼を開始した時点の前記屋内空間又は前記屋内空間を模擬した空間を撮影した画像を学習データとしたネットワークを有している火災検知システムが開示される。 In addition, as a fifth aspect of the invention, a fire detection system is disclosed in which the neural network has a network that uses as learning data images taken of the indoor space or a space simulating the indoor space at the time when the combustion of the flammable material in the fire pan begins.

第5の態様による発明によれば、高天井部の屋内空間における火災発生の初期時点における燃焼炎のゆらぎによる形状変化の特徴を、火災推定部のニューラルネットワークに効率よく学習させることができる。よって、学習後の火災推定部が高天井部の屋内空間における火災発生の初期の時点で火災閾値以上の確率を推定する確度を、ニューラルネットワークの学習によって高めさせることができる。 According to the invention of the fifth aspect, the neural network of the fire estimation unit can be efficiently trained on the characteristics of the shape change caused by the fluctuation of the burning flame at the early stage of the outbreak of a fire in an indoor space with a high ceiling. Therefore, the accuracy with which the trained fire estimation unit estimates the probability of a fire exceeding the fire threshold at the early stage of the outbreak of a fire in an indoor space with a high ceiling can be increased by training the neural network.

ここで、前記可燃性物質は、ノルマルヘプタン(n-heptane )又はアルコールであってもよい。 Here, the combustible substance may be normal heptane (n-heptane) or alcohol.

1 火災検知システム
3 高天井部
5 低天井部
7 空間
9 管理事務所
11 火災感知器(検知器)
13 監視カメラ
15 受信機(火災移報部)
17 モニタ盤
19 監視装置
21 表示盤
23 通信線
25 モニタ線
27 CPU
29 ROM
31 RAM
33 外部記憶装置
35 前処理部
37 火災推定部
39 後処理部
41 学習処理部
F 燃焼炎
P 火災確率値
1 Fire detection system 3 High ceiling area 5 Low ceiling area 7 Space 9 Management office 11 Fire detector (detector)
13 Surveillance camera 15 Receiver (fire alarm unit)
17 Monitor panel 19 Monitoring device 21 Display panel 23 Communication line 25 Monitor line 27 CPU
29 ROM
31 RAM
33 External storage device 35 Pre-processing unit 37 Fire estimation unit 39 Post-processing unit 41 Learning processing unit F Combustion flame P Fire probability value

Claims (4)

低天井部よりも天井高が高い高天井部の屋内空間の画像信号の色空間をRGBからHSVに変換し、H、S、Vの各値に対してそれぞれ設定した画像信号用閾値を用いて画像信号を2値化することでマスク画像を生成し、前記マスク画像中の燃焼炎部分に外接する矩形領域の画像部分を拡大又は縮小し、火災推定部のニューラルネットワークを用いた画像認識処理に適した大きさ及びアスペクト比の推定用画像を生成する前処理部と、
前記推定用画像に対する前記ニューラルネットワークの画像認識結果に基づいて、前記屋内空間に燃焼炎が存在する確率を推定する推定部と、
前記確率が火災発生の判断基準とする火災閾値以上となった場合に火災推定信号を出力する通知部と、
を備える火災検知システム。
a pre-processing unit that converts a color space of an image signal of an indoor space in a high-ceilinged area, which has a higher ceiling height than a low-ceilinged area, from RGB to HSV, binarizes the image signal using image signal thresholds set for each of the H, S, and V values, thereby generating a mask image, and enlarges or reduces an image portion of a rectangular area circumscribing a burning flame portion in the mask image, thereby generating an estimation image of a size and aspect ratio suitable for image recognition processing using a neural network of the fire estimation unit;
an estimation unit that estimates a probability that a combustion flame exists in the indoor space based on an image recognition result of the neural network for the estimation image;
a notification unit that outputs a fire prediction signal when the probability becomes equal to or exceeds a fire threshold that is a criterion for determining whether a fire has occurred;
A fire detection system comprising:
前記屋内空間における火災を検出すると火災検知信号を出力する火災感知器と、前記火災検知信号及び前記火災推定信号のうち少なくとも一方が出力された場合に、前記屋内空間における火災発生の報知先に対する火災移報信号を出力する火災移報部とをさらに備える請求項1記載の火災検知システム。 The fire detection system of claim 1 further comprises a fire detector that outputs a fire detection signal when it detects a fire in the indoor space, and a fire notification unit that outputs a fire notification signal to a notification destination of a fire in the indoor space when at least one of the fire detection signal and the fire presumption signal is output. 前記推定用画像は、前記屋内空間を前記高天井部の天井高よりも低い所定高さの撮影点から撮影した画像であり、前記火災感知器は、前記高天井部の天井に設置されている請求項2に記載の火災検知システム。 3. The fire detection system of claim 2, wherein the estimation image is an image of the indoor space photographed from a shooting point at a predetermined height lower than the ceiling height of the high ceiling section, and the fire detector is installed on a ceiling of the high ceiling section. 前記ニューラルネットワークは、所定期間における燃焼炎のゆらぎを画像認識する長・短期記憶ユニット(Long short-term memory、LSTM)ネットワークを中間層に有している請求項1~3のいずれか1項に記載の火災検知システム。 The fire detection system according to any one of claims 1 to 3, wherein the neural network has a long short-term memory (LSTM) network in an intermediate layer that performs image recognition of fluctuations in a combustion flame over a predetermined period of time.
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