JP7754752B2 - 火災感知器 - Google Patents

Description

本開示は、火災が発生したことに伴って変化する特徴量を抽出し、特徴量と火災閾値との比較結果により火災が発生したか否かを判断する火災感知器に関する。

火災感知器としては、例えば、投光部から出射された光が、火災に起因して発生した煙の粒子によって散乱した散乱光を受光部内の受光素子によって受光することで、その受光量から火災が発生したか否かを判断するものがある。

ここで、受光量は、火災が発生したことに伴って変化する特徴量に相当する。従って、このような火災感知器では、特徴量があらかじめ設定された火災閾値を超えたことで火災が発生したと判断することができる。

火災感知器が設置される環境によっては、湯気、埃、たばこの煙などに起因して、火災が発生していないにもかかわらず、火災が発生したと誤認識してしまい、「非火災報」を発生させてしまうことがある。

そこで、非火災報を頻発する感知器を自動判別し、非火災報を低減するための対応策をガイダンスする従来技術がある（例えば、特許文献１参照）。具体的には、特許文献１は、１つの感知器における非火災報の回数が一定以上となった場合、その旨の表示や警報を出すことで適切な保守対策をとることができる機能を備えている。

さらに、特許文献１は、火災監視に対する建物固有データや法的基準に基づく共通基準データとして蓄積した非火災報の原因を比較解析し、非火災報を低減するための最適感知器のガイダンスなどの対応策を告知し、非火災報を効果的に減らすことができる機能を備えている。

特開平８ー７７４８３号公報

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
上述したように、特許文献１によれば、非火災報の回数が一定以上となることで非火災報を頻発する感知器を自動判別するとともに、必要に応じて、非火災報を低減するための最適感知器のガイダンスなどの対応策を告知する機能を備えている。

ただし、特許文献１では、非火災報を頻発する感知器を自動判別する機能は備えているものの、非火災報を低減する対応策は、ガイダンスを行うに過ぎない。

従って、具体的な低減策は、ガイダンスを見たオペレータに依存するとともに、低減策を実施できる者は、低減策を実行できるオペレータに限定されてしまう。さらに、このようなオペレータによる操作が行われるまでは、非火災報を頻発する状況が継続してしまう。従って、特許文献１による従来技術では、非火災報を頻発する感知器を自動判別することまではできるが、低減策を迅速に反映することが困難であった。

さらに、特許文献１では、現状の設置環境が、非火災報が頻発してしまう環境であることを事後的に判断しているに過ぎない。しかしながら、本来は、非火災報が実際に発生する前に、現状の設置環境が非火災報を発生しやすい環境であることを判断し、不要な非火災報の発生を未然に防ぐことが重要となる。

本開示は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、現状の設置環境が非火災報を発生しやすい環境であるか否かを定量的に判断するとともに、非火災報の低減策をオペレータの介在なしに迅速に反映することができる火災感知器を得ることを目的とする。

本開示に係る火災感知器は、火災が発生したことに伴って変化する特徴量を抽出し、特徴量が火災閾値を超えたことで火災が発生したか否かを判断する制御部を備えた火災感知器であって、制御部は、火災閾値に到達するよりも低い値の特徴量の発生状況を監視するために、火災閾値よりも低い値である上限値と、上限値よりも低い値である下限値とによって規定される環境判定領域が設定されており、特徴量を順次取得することで時系列データを生成し、時系列データによる特徴量の遷移状態に関して、あらかじめ設定された判定期間にわたって下限値未満の値から環境判定領域内に特徴量が変化した回数を環境判定回数としてカウントし、環境判定回数があらかじめ設定された環境判定閾値を超えた場合には、火災閾値を初期値よりも高い更新値に設定変更し、設置環境に応じて火災閾値を動的に変更することで火災発生の検知感度を変更する環境監視機能を備えるものである。

本開示によれば、現状の設置環境が非火災報を発生しやすい環境であるか否かを定量的に判断するとともに、非火災報の低減策をオペレータの介在なしに迅速に反映することができる火災感知器を得ることができる。

本開示の実施の形態１における火災感知器の機能ブロック図である。 本開示の実施の形態１における火災感知器に含まれる制御部の内部構成を示した機能ブロック図である。 本開示の実施の形態１における環境監視処理部によって実行される火災閾値更新のための環境監視機能の一連処理に関するフローチャートである。 本開示の実施の形態１における火災閾値更新のための環境監視機能に関する説明図である。 本開示の実施の形態１における環境監視処理部によって実行される火災閾値復帰のための環境監視機能の一連処理に関するフローチャートである。 本開示の実施の形態１における火災閾値復帰のための環境監視機能に関する説明図である。

以下、本開示の火災感知器の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。なお、以下の実施の形態１では、火災に起因して発生した煙の粒子によって散乱した散乱光を受光し、受光量を特徴として火災閾値と比較することで火災が発生したか否かを判断する火災感知器を例に説明する。

しかしながら、本開示に係る火災感知器は、このような構成に限定されるものではなく、火災が発生したことに伴って変化する特徴量と火災閾値との比較結果に基づいて火災が発生したか否かを判断するような火災感知器に対して適用可能である。

そして、本開示に係る火災感知器は、設置環境に応じて火災閾値を動的に変更することで火災発生の検知感度を変更する環境監視機能を備えることを技術的特徴とし、現状の設置環境が非火災報を発生しやすい環境であることを定量的に判断でき、非火災報の低減策をオペレータの介在なしに迅速に反映することで、不要な非火災報の発生を未然に防ぐことができるという顕著な効果を実現するものである。

実施の形態１．
図１は、本開示の実施の形態１における火災感知器の機能ブロック図である。本実施の形態１に係る火災感知器１は、発光素子１１、受光素子１２、増幅部２０、制御部３０、および発報部４０を備えて構成されている。

発光素子１１は、火災により発生した煙を検出するために、信号成分として、あらかじめ決められた波長、光量の光を所定のタイミングで出射する。一方、受光素子１２は、発光素子１１が出射する光が、直接は入射しない位置に設けられている。そして、受光素子１２は、発光素子１１から出射され、煙の粒子により散乱した光を受光し、電気信号、具体的には電圧値として出力する。

あらかじめ決められた波長、光量の光を出射する発光素子１１の一例としては、火災検出のために２０ｋＨｚの光信号を発光するＬＥＤ、あるいは発光パルス１００マイクロ秒、発光周期２秒の間欠発光するＬＥＤを用いることができる。

増幅部２０は、受光素子１２から出力された電圧値を増幅し、制御部３０に対して出力する。

制御部３０は、煙感知を行う場合には、発光素子１１から光を所定のタイミングで出射させるように制御する。そして、制御部３０は、発光素子１１から光を出射したことに伴って、受光素子１２および増幅部２０を介して受信した電圧値を、火災が発生したことに起因して変化する特徴量として受信する。さらに、制御部３０は、特徴量が、あらかじめ設定された火災閾値を超えることで煙の発生を検知し、火災が発生したと判断する。

また、制御部３０は、火災が発生したと判断した場合には、火災が発生したことを、発報部４０を介して外部に通報することが可能となっている。制御部３０は、このような一連処理を実行することにより、火災判定処理を実行することとなる。

次に、本開示における火災感知器が技術的特徴として有している環境監視機能について、詳細に説明する。図２は、本開示の実施の形態１における火災感知器１に含まれる制御部３０の内部構成を示した機能ブロック図である。制御部３０は、火災判定処理部３１と環境監視処理部３２とを備えている。

火災判定処理部３１は、火災監視時において、上述した一連の火災判定処理を実行する。一方、環境監視処理部３２は、設置環境に応じて火災閾値を動的に変更することで火災発生の検知感度を変更する環境監視機能を実行する。

設置環境の具体例としては、喫煙ルーム、ホテルのバスルームなど、湯気、埃、たばこの煙などに起因して、火災が発生していないにもかかわらず、火災が発生したと誤認識してしまい、「非火災報」を発生させやすい環境が挙げられる。

図３は、本開示の実施の形態１における環境監視処理部３２によって実行される火災閾値更新のための環境監視機能の一連処理に関するフローチャートである。また、図４は、本開示の実施の形態１における火災閾値更新のための環境監視機能に関する説明図である。図３および図４を用いて、火災閾値を動的に変更する環境監視機能について詳細に説明する。

まず始めに、火災閾値更新のための環境監視機能を実行する際に使用される図４に示した各用語について、技術的意味を以下に列挙する。
「時系列データ」：あらかじめ決められた間隔で、火災が発生したことに伴って変化する特徴量のデータとして、制御部３０によって生成されるデータ列である。図１の例では、制御部３０は、増幅部２０を介して、煙の粒子により散乱した光の強度に相当する電圧値を、特徴量として順次取得することとなる。

なお、外部から取得した物理量に基づいて、制御部３０内で特徴量の時系列データを生成することも可能である。すなわち、特徴量は、火災が発生したことに伴って変化する値として、制御部３０によって抽出される。

「火災閾値（初期値）」：時系列データである各特徴量との大小関係を比較するために用いられる、初期設定された値であり、この値よりも大きな特徴量が検出された場合に、火災が発生したと判断するための閾値である。

「火災閾値（更新値）」：後述する火災閾値更新のための環境監視機能を実行することで、火災発生の検知感度を変更するために、設置環境に応じて動的に更新される火災閾値である。

「上限値」：「環境判定領域」の上限を特定するための値であり、火災閾値よりも低い値としてあらかじめ設定される値である。
「下限値」：「環境判定領域」の下限を特定するための値であり、上限値よりも低い値としてあらかじめ設定される値である。

「環境判定領域」：「上限値」と「下限値」とで規定される範囲の値であり、火災閾値に到達するよりも低い値の特徴量の発生状況を監視し、非火災報が実際に発生することはないが、非火災報が発生しやすい環境であることを定量的に示す回数をカウントするために使用される領域である。

「判定期間」：非火災報が発生しやすい環境であることを定量的に示す回数をカウントするための期間としてあらかじめ設定される値である。

「環境判定閾値」：図４では示されていないが、「火災閾値（初期値）」から「火災閾値（更新値）」に変更するか否かの判定に用いられる閾値であり、具体的には、後述する環境判定回数との比較に用いられる閾値である。

これらの用語、および図４の説明図を用いて、図３のフローチャートの各ステップを順次説明する。ステップＳ３０１において、環境監視処理部３２は、特徴量を順次取得することで時系列データを生成する。図４においては、２５日間を判定期間とした際の、特徴量に関する時系列データが例示されている。

図４では、特徴量の時系列データが、判定期間にわたって、火災閾値以下の値で遷移しているものの、非火災報の発生を未然に防ぎ、現状の設置環境が非火災報を発生しやすい環境であるか否かを定量的に判断するために設けられた環境判定領域の範囲内となる値が含まれて遷移している状態を例示している。

次に、ステップＳ３０２において、環境監視処理部３２は、時系列データによる特徴量の遷移状態に関して、あらかじめ設定された判定期間にわたって、下限値未満の値から環境判定領域内に特徴量が変化した回数を環境判定回数としてカウントする。図４に示した判定期間、および時系列データの遷移状態と環境判定領域との関係からは、２５日間の判定期間で環境判定回数が４回としてカウントされることとなる。

このようにして、環境監視処理部３２は、火災閾値に到達するよりも低い値の特徴量の発生状況を監視するために設けられた環境判定領域内に、特徴量が突入した回数をカウントすることで、現状の環境が非火災報を発生しやすい環境であるか否かを定量的に判断することが可能となる。

次に、ステップＳ３０３において、環境監視処理部３２は、ステップＳ３０２でのカウント結果である環境判定回数が、あらかじめ設定された環境判定閾値を超えたか否かを判定する。ここでは、説明を簡単にするために、環境判定閾値が３回として設定されていると仮定すると、ステップＳ３０３においてＹＥＳと判定されることとなる。

ステップＳ３０３においてＹＥＳと判定された場合には、ステップＳ３０４の処理に進み、環境監視処理部３２は、火災閾値を初期値よりも高い更新値に設定変更する。そして、ステップＳ３０４の処理を終えた場合、あるいは、ステップＳ３０３においてＮＯと判定された場合には、環境監視処理部３２は、一連処理を終了する。

このような一連処理を実行することで、環境監視処理部３２は、設置環境に応じて火災閾値を動的に変更することで、火災発生の検知感度を変更することができる。換言すると、このような一連処理を実行することで、環境監視処理部３２は、非火災報が発生しやすい設置環境であるか否かを定量的に判断するとともに、非火災報が発生しやすい設置環境であると判断した場合には、火災閾値を初期値よりも高い更新値に設定変更することで、火災発生の検知感度を低下させ、非火災報の発生を未然に防ぐことが可能となる。

なお、ステップＳ３０４における更新処理を実行するにあたり、環境監視処理部３２は、判定期間における環境判定回数のカウント値に応じて、回数が多いほど火災閾値をより高い更新値に設定変更することも可能である。

また、図３のフローチャートには示していないが、制御部３０内の環境監視処理部３２は、火災閾値を変更するための機能として、環境監視機能とは異なる別の機能を備えており、かつ、別の機能が環境監視機能よりも高い優先度が設定されている場合には、別の機能を有効とする期間においては、環境監視機能による火災閾値の設定変更を実行しないようにすることも可能である。

例えば、別の機能として、夜間における適切な火災閾値を設定するための夜間機能が、環境監視機能よりも高い優先度として設定されている場合には、環境監視処理部３２は、夜間機能を有効とする期間においては、環境監視機能による火災閾値の設定変更を実行しないようにする。

また、上限値は初期の火災閾値を超えない値で設けられるものとしたが、これは上限値を火災閾値と同じまたはそれ以上とすると、特徴量が火災閾値も超過することとなり、本来は火災判定すべき状態も非火災として判断することを防ぐためである。このとき、上限値を火災閾値よりも僅かに低いレベルとすることで、特徴量が上限値以上、火災閾値未満となった場合、環境監視を機能させつつも火災監視を強化したり、火災に近い非火災環境であると判断したりするなど、火災に近い状況として監視機能を変更させてもよい。

図３に示した一連処理は、火災閾値更新のための環境監視機能を有効とする期間において、順次、繰り返して実行することができる。

次に、火災閾値を初期値から更新値に変更した後に、再び初期値に戻す火災閾値復帰のための一連処理について説明する。図５は、本開示の実施の形態１における環境監視処理部３２によって実行される火災閾値復帰のための環境監視機能の一連処理に関するフローチャートである。また、図６は、本開示の実施の形態１における火災閾値復帰のための環境監視機能に関する説明図である。図５および図６を用いて、環境監視機能について詳細に説明する。

まず始めに、火災閾値復帰のための環境監視機能を実行する際に使用される図６に示した各用語について、技術的意味を以下に列挙する。なお、図４と同一の各用語については、説明を省略する。

「復帰判定期間」：図３に示した火災閾値更新のための環境監視機能を実行した結果として「火災閾値（初期値）」から変更された「火災閾値（更新値）」を、元の「火災閾値（初期値）」に戻すための判定を行うためにあらかじめ設定された期間である。

「復帰判定閾値」：図３に示した火災閾値更新のための環境監視機能を実行した結果として「火災閾値（初期値）」から変更された「火災閾値（更新値）」を、元の「火災閾値（初期値）」に戻すための復帰判定処理に使用される閾値であり、具体的には、後述する復帰判定回数との比較に用いられる閾値である。

これらの用語、および図６の説明図を用いて、図５のフローチャートの各ステップを順次説明する。ステップＳ５０１において、環境監視処理部３２は、特徴量を順次取得することで時系列データを生成する。図６においては、３０日間を復帰判定期間とした際の、特徴量に関する時系列データが例示されている。

図６では、特徴量の時系列データが、復帰判定期間にわたって、復帰判定閾値よりも小さい値で遷移し、特徴量が復帰判定閾値以下となる状態が継続している状態を例示している。

次に、ステップＳ５０２において、環境監視処理部３２は、時系列データによる特徴量の遷移状態に関して、あらかじめ設定された復帰判定期間にわたって、復帰判定閾値を超えるように特徴量が変化した回数を復帰判定回数としてカウントする。図６に示した復帰判定期間、および時系列データの遷移状態と復帰判定閾値との関係からは、３０日間の復帰判定期間で復帰判定回数が０回としてカウントされることとなる。

このようにして、環境監視処理部３２は、特徴量が復帰判定閾値を超える回数をカウントすることで、現状の環境が非火災報を発生しやすい環境でなくなったか否かを定量的に判断することが可能となる。

次に、ステップＳ５０３において、環境監視処理部３２は、ステップＳ５０２でのカウント結果である復帰判定回数が、０であるか否かを判定する。ここでは、先のステップＳ５０２において、復帰判定回数が０回としてカウントされているため、ステップＳ５０３においてＹＥＳと判定されることとなる。

ステップＳ５０３においてＹＥＳと判定された場合には、ステップＳ５０４の処理に進み、環境監視処理部３２は、火災閾値を更新値よりも低い初期値に戻す。そして、ステップＳ５０４の処理を終えた場合、あるいは、ステップＳ５０３においてＮＯと判定された場合には、環境監視処理部３２は、一連処理を終了する。

このような一連処理を実行することで、環境監視処理部３２は、設置環境に応じて火災閾値を動的に変更することで、火災発生の検知感度を変更することができる。換言すると、このような一連処理を実行することで、環境監視処理部３２は、非火災報が発生しやすい設置環境でなくなったか否かを定量的に判断するとともに、非火災報が発生しにくい初期の設置環境に戻ったと判断した場合には、火災閾値を更新値よりも低い初期値に設定変更することで、火災発生の検知感度を元通りに向上させ、火災の発生を高精度に検出することが可能となる。

図５および図６を用いて説明した処理では、復帰判定期間は、判定期間よりも長い期間として設定されており、復帰判定閾値は、下限値よりも低い値として設定されている。この結果、火災閾値を更新値よりも低い初期値に設定変更する際に、ヒステリシス特性を持たせることができる。

なお、ステップＳ５０３における判断処理では、復帰判定回数を０回と比較していたが、１以上の値と比較することも可能である。

また、ステップＳ５０４における復帰処理を実行するにあたり、環境監視処理部３２は、復帰判定期間における復帰判定回数のカウント値に応じて、回数が少ないほど火災閾値を初期値により近づけるように設定変更することも可能である。

図５に示した一連処理は、火災閾値復帰のための環境監視機能を有効とする期間において、順次、繰り返して実行することができる。

また、図４では判定期間が２５日として設定され、図６では復帰判定期間が３０日として設定されていたが、これらの設定は一例であり、設置環境に応じて適切な期間を設定することができる。

以上のように、実施の形態１によれば、火災が発生したことに伴って変化する特徴量の遷移状態に基づいて火災閾値を動的に変更することで、火災発生の検知感度を設置環境に適したレベルに自動的に変更することが可能となる。すなわち、非火災報が実際に発生する前に、現状の設置環境が非火災報を発生しやすい環境であるか否かを定量的に判断できるとともに、非火災報の低減策をオペレータの介在なしに迅速に反映することができる火災感知器を実現できる。

なお、本実施の形態１では、火災感知器の時系列データをもとに火災閾値を変更するものとして説明をしたが、火災受信機側で同様の制御をするようにしてもよい。この場合には、火災感知器がアドレスとともに時系列データ（アナログデータ）を受信機に出力し、受信機側で時系列データが環境判定領域に入っているかを判断すればよい。

１ 火災感知器、１１ 発光素子、１２ 受光素子、２０ 増幅部、３０ 制御部、３１ 火災判定処理部、３２ 環境監視処理部、４０ 発報部。

Claims (4)

1. 火災が発生したことに伴って変化する特徴量を抽出し、前記特徴量が火災閾値を超えたことで火災が発生したか否かを判断する制御部を備えた火災感知器であって、
   前記制御部は、
   前記火災閾値に到達するよりも低い値の特徴量の発生状況を監視するために、前記火災閾値よりも低い値である上限値と、前記上限値よりも低い値である下限値とによって規定される環境判定領域が設定されており、
   前記特徴量を順次取得することで時系列データを生成し、
   前記時系列データによる特徴量の遷移状態に関して、あらかじめ設定された判定期間にわたって前記下限値未満の値から前記環境判定領域内に特徴量が変化した回数を環境判定回数としてカウントし、
   前記環境判定回数があらかじめ設定された環境判定閾値を超えた場合には、前記火災閾値を初期値よりも高い更新値に設定変更し、
   設置環境に応じて前記火災閾値を動的に変更することで火災発生の検知感度を変更する環境監視機能を備える火災感知器。
2. 前記制御部は、
   前記判定期間における前記環境判定回数のカウント値に応じて、回数が多いほど前記火災閾値をより高い更新値に設定変更する
   請求項１に記載の火災感知器。
3. 前記制御部は、
   前記更新値に設定変更された前記火災閾値を前記初期値に復帰させるために、前記判定期間よりも長い期間である復帰判定期間と、前記下限値よりも低い値である復帰判定閾値があらかじめ設定されており、
   前記時系列データによる特徴量の遷移状態に関して、特徴量が前記復帰判定閾値以下の状態が前記復帰判定期間にわたって継続した場合には、前記火災閾値を前記初期値に設定変更する
   請求項１または２に記載の火災感知器。
4. 前記制御部は、
   前記火災閾値を変更するための機能として前記環境監視機能とは異なる別の機能を備えており、かつ、前記別の機能が前記環境監視機能よりも高い優先度が設定されている場合には、前記別の機能を有効とする期間においては前記環境監視機能による前記火災閾値の設定変更を実行しないようにする
   請求項１から３のいずれか１項に記載の火災感知器。