JPH04203100A - トンネルの異常検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、トンネル内の落盤事故や火災の発生等の種々
の異常発生を検知するためのトンネルの異常検知装置に
関するものである。

１発明の目的コ トンネル内に火災感知器等を設置して火災の発生を監視
することは一般に行われているが、本発明は距離を測定
する型の投受光手段、特に測距計を用い、火災の発生に
限らすトンネル内の種々の異常の発生を総合的かつきめ
細やかに監視しようとするものである。

［目的達成のための手段〕 この目的を達成するため１本発明では、トンネル内の車
道部以外の見通しのきく部分に配置され、ビーム状の光
線を発光すると共に該ビーム状の光線の反射戻り光を受
光する投受光手段と、前記ビーム状の光線の対向面での
反射戻り光から、該対向面までの距離並びに反射受光量
を算出する算出手段と、該算出手段により算出された前
記距離並びに反射受光量からトンネル内の落盤事故ない
し火災の発生を検知する判別手段と、を備えたトンネル
の異常検知装置が提供される。

前記判別手段は、火災の発生を検知した際、煙の性状を
も判別するようにすることが好ましい。

［作用］ 実施例に詳細に説明するように、距離を測定するための
投受光手段もしくは光線式測距計により測定される距離
及び反射受光量（もしくは反射率）は、距離を測定して
いる対向面までの間に、物体や煙等の障害物が存在した
場合には、その障害物の性状に依存して距離並びに反射
受光量の測定値に成る決まった変化を呈することが実験
の結果として分かった。本発明ではその決まった変化を
検知することによりトンネル内の種々の異常状態を判別
監視するものである。

［実施例コ 以下、本発明の実施例について説明する。

本発明の一実施例として、第１図に示すようにトンネル
内の車道部３の上方、例えば天井面の空間４に、光線式
（レーザ式）測距計のような投受光手段１及び反射板２
を設置しておき、第２図に示すようなトンネル内の天井
面の落盤や、第３図に示すような煙く白色灯または黒色
煙）の発生を監視するものについて説明する。なお、反
射板２としては、ミラー、リフレク゛ター、金属板等が
用いられ得るが、対向面が安定した例えば壁等の反射体
である場合には用いなくても良い。

原理的には、投光部から放射した光が対向面に有る物体
や壁もしくは反射板等で反射し、その反射光を受光部で
受光することにより対向面までの距離を測定する光線式
の測距計を用い、該測距計から対向面までの間に侵入し
た煙や落盤した物体等を検出することにより火災や落盤
等の監視を行うものであり、最初に、その基礎を為す作
用について説明する。

実験によれば、第４図に示すように、例えば点Ｆに炎や
煙が存在する環境中でレーザ式測距計のような光線式測
距計ＲＦにより距離測定を行うと、黒色煙や白色灯及び
炎の存在により距離測定値並びに反射受光量に次のよう
な変化が表われることが判明している（本件出願人によ
り平成２年８月２３日付けで名称「火災検出不法及び装
置」として出願された特願平２−２１９９１８号）。

光線式測距計としてレーザ式測距計ＲＦを用い、測距計
ＲＦから対向面にレーザ光を照射して対向面までの距離
を測定する状態て、測距計ＲＦと対向面との闇の点Ｆに
火皿を配ｆｆＬ、火皿で木片や油を燃やす実験を行った
。

火皿で木片を燃やして白色灯を測定光線中に発生させた
ところ、測距計ＲＦは、煙のないときの対向面までの距
離より短く、しかも煙の存在位置に近い距離を示した（
第５図参照）。

一方、火皿で油を燃やし、測定光線中に黒色煙を発生さ
せたところ、測距計ＲＦは、白色灯の場合とは異なり、
対向面、すなわち煙が無いときの測定光線の反射面より
遠い距離（特定の実験では無限大の距離）を示した（第
７図参照）。

また、この実験から、測距計によって受光される測定用
光線の反射受光量は、すなわち戻り受光量は、白色灯の
場合は煙までの距離によって異なるものの低下しく第６
図参照）、黒色煙の場合はＯに近付く（第８図参照）こ
とが判明した。

これらの実験結果を第５図〜第８図に示す。

第５図は、白色灯の場合の距離変化（縦軸）を、該白色
灯の発生後の時間経過（横軸）に対して示しており、 第６図は、白色灯の場合の反射受光量の変化（縦軸〉を
、同じく時間経過（横軸）に対して示しており、 第７図は、黒色煙の場合の距離変化（縦軸）を、該黒色
煙の発生後の時間経過（横軸）に対して示しており、そ
して 第８図は、黒色煙の場合の反射受光量の変化（縦軸）を
、同じく時間経過（横軸）に対して示している。

このように、対向面までの距離に比べ、白色灯では近い
距離を、黒色煙では遠い距離を示すのは、白色灯の場合
には、白色灯がレーザ光を反射し、その僅かな反射レー
ザ光を測距計が検出することにより、また、黒色煙の場
合には、黒色煙がレーザ光を吸収し、測距計が反射レー
ザ光を検出できないことによるものと思われる。

さらに、レーザ光を炎に向けて照射したところ、測距計
は炎の無いときのその地点までの距離とは異なる距離を
示し、かつその距離が煙の場合とは異なりふらつく変動
を示した。

この場合の実験結果を、炎発生からの時間経過（横軸）
に対する被測定距離変化（縦軸）を表わす第９図に示す
。なお、炎が近い場合（例えば１５ｍ）には、第９図の
例とは逆に、炎の地点より遠い距離を中心にふらつく変
動を示した。

また、レーザ光を炎を透過するようにして対向面に向は
照射した場合も、測距計は同様に、炎が無いときの距離
に比へ異なる距離を示した。

このように、炎によって測定距離が変化するのは、測距
計から照射したレーザ光の位相が炎によって変化するこ
とによるものと思われる。

ところで、測距計に対する太陽光や照明灯の影響を調べ
るため、太陽光や照明灯の光を鏡で反射させて測距計に
入力させたり、照明灯や回転灯の光を直接入力させたが
、測距計の対向面までの距離には変化が見られなかった
。

なお、これらの実験は、対向面に反射鏡もしくは反射板
を用いずに、し−ザ式測距計からの光線を壁面に反射さ
せることにより行ったが、反射鏡もしくは反射板を用い
て投光部から反射板までの距離を測定する状態にしてお
いて行っても同し結果が得られる。また、実験は、波長
が０６〜３ミクロン前後のレーザ光を用いて行われた。

以上のことから、光線式測距計で建造物、特に、トンネ
ル内の壁面、天井面あるいは床面等の対向面、もしくは
それら対向面の位置に反射板等を設置することにより、
対向面もしくは反射板等までの距離を測定する状態にし
ておき、測定距離及び／または測定光線の反射受光量（
反射率）に変化が生じたときを判別すれば、従来の散乱
光式や減光式とは異なる方法で火災による煙や炎並びに
その他の落盤等の異常も検出可能である。

以上のことを踏まえて、第２図の落盤事故並びに第３図
の煙の発生の場合について考察すると第１０図の表のよ
うになる。第１０図においてし。

及びＲｏは、事故の無い正常時における測距計１から反
射板２まてのそれぞれ距離及び反射受光量であり、これ
らは基準距離データＬ０及び基準反射受光量データＲ０
として最初に設定される。また、Ｌ及びＲは、距離及び
反射受光量のその時々の測定値である。なお、第１０図
において、反射受光量Ｒが基準反射受光量Ｒ６よりも大
きくなる場合はあり得す、通過した自動車のヘッドライ
ト等の何等かのエラーによるものとしており、さらに、
距離の測定値が変化しないのに反射受光量だけが変化し
た場合、並びに反射受光量の測定値が変化しないのに距
離の測定値が増大した場合も何等かのエラーによるもの
としており、この場合はエラー表示した後、システムは
停止される。

従って、第１０図の表に従って、測距計の測定距離及び
／または反射受光量の受光出力を基準距離及び／または
基準反射受光量と比較判別する判別手段を、測距計本体
または測距計が接続される火災受信機あるいは中継器等
の監視制御部に設けることにより、煙や炎並びに落盤事
故等を監視することができる。

なお、基準距離及び／または基準反射受光量は、事前に
、測距計から反射物体までの距離、反射物体の反射率等
を測定して基準値として記憶装置等に記憶させることに
より設定され、該設定された基準値を測定値と比較して
差を監視することにより、それが、煙や炎、落盤事故等
の事故もしくは異常によるものか、または通過した自動
車のヘッドライトや電気的ノイズ等の誤報によるものか
の判別も可能となり、誤報による警報の発生を阻止する
ことができ、また、煙による場合でも、その煙の種類も
しくは性状をも知ることが可能である。

事故発生時にはトンネル内に容易に立ち入れなくなる場
合があるが、トンネル外部からトンネル内で発生した煙
の性状をも知ることができれば、内部の状況を把握する
上で非常に有利である。

以下、本発明の一実施例として、白色灯、黒色煙、及び
落盤事故をトンネル内の異常として監視する場合につい
て説明する。

第１１図は、第１図に示したようなレーザ測距計１もし
くは第４図に示したような測距計ＲＦがらの信号を受け
てトンネル内の異常を監視し、異雷発生時には異常状愈
の報知を行う監視制御部ＭＣを概略的に示すブロンク回
路図であり、プログラム格納用記憶領域ＲＯＭ　１に格
納されているプログラムに基づくマイクロプロセッサＭ
ＰｔＪの動作により、レーザ式測距計ＲＦから出力され
る測距データをインターフェースＩ　、’Ｆ　、を介し
て取り込み、該測距データを各種定数格納用記憶領域Ｒ
ＯＭ２に格納されている基準値との比較判断等を行うこ
とにより、煙の発生や落盤等の異常発生を監視しており
、異常が発生したと判断された場合にはインターフェー
スＩ　、、’　Ｆ　２を介してＣＲＴ等への表示を行う
と共に、インターフェースＩ／Ｆ４を介して警報ベルを
鳴動させ、また、インターフェースＩ　ｙ’　Ｆ　ｓを
介して他場所、例えば火災受信機や消防署等に警報状態
を移報したりする。また、監視制御部ＭＣには、マイク
ロプロセッサＭＰＵと関連する作業用領域ＲＡ　Ｍも設
けられて示されており、さらに、他場所に移報を行う際
に他場所に自己の位置を知らせるための自己アドレス等
を必要に応じて設定したり、既に記憶されている基準値
を変更したりするために、オペし一夕等により外部から
の操作を可能とするキーボードＫＹがインターフェース
　Ｉ／′Ｆ、を介して監視制御部Ｍ　Ｃに接続されて示
されている。

また、測距計ＲＦそのものの動作については、通常のし
−ザ式測距計が用いられ得るので殊更説明はしないが、
測距計ＲＦは、本実施例ては、反射戻り受光データに基
ついて対向面までの距離データ並びに反射受光量データ
を算出する算出手段を含んでおり、該算出手段での算出
結果を監視制御部ＭＣに出力するものとする。勿論、測
距計が反射戻り受光データをそのまま監視制御部に出力
するようにすると共に監視制御部側に前記のような算出
手段を設け、距離及び反射受光量の計算は、監視制御部
ＭＣが測距計ＲＦから反射戻り受光データを受けること
により、監視制御部側で算出させるようにすることがで
きるのは容易に理解されよう。

監視制御部Ｍ　Ｃでの監視態様の一例が第１０図の表並
びに第１２図のフローチャートに示されており、測距計
ＲＦから読込まれた距離データＬ及び反射受光量データ
Ｒは作業用領域Ｒ４〜Ｍに格納されて基準距離データＬ
。及び基準反射受光量Ｒ８と比較され、距離並びに反射
受光量のいずれも変化しない場合は（ステップ１０４の
）′並びにステップ１０６のＹ）、何等異常が発生して
おらず正常状態であり、通常監視モード（ステップ１０
２）が続けられていく。

比較の結果、もし、距離データＬが基準距離データＬ。

よりも小さく（ステップ１１２のＹ）かつ反射受光量Ｒ
に変化が無ければくステップ１２４のＹ）、これは、落
盤事故の発生を示しくステン１１２６）、インターフェ
ースＩ／Ｆ４を介して警報ベルの鳴動、並びにインター
フェースＩ　／’　Ｆ　５を介して落盤事故の報知等の
処理が行われる。すなわち、測距計ＲＦから発射された
レーザ光は、−般に、煙量外の物体に当たった場合は全
反射して戻り測距計ＲＦ自身に受信されるので、反射受
光量Ｒに変化が無く、かつ距離りが短くなっていれば、
落盤事故と想定するものである。

また、距離データＬが基準距離データＬ０よりも−小さ
く（ステップ１１２の）′）、かつ反射受光量Ｒら基準
反射受光量Ｒ８より小さくなれば（ステップ１２８のＹ
）、第１０図からも分かる通り、これは白煙の発生を示
し、６℃って、警報ベルの鳴動、並びに白煙による火災
発生の報知等の処理か行われる（ステップ１３０）。

さらに、距離データＬが基準距離データＬ。より小さく
なく（ステップ１１２のＮ）、しかも反射受光量Ｒが基
準反射受光量Ｒ６よりも小さければ（ステップ１１４の
）′）、これは黒煙の発生を示し、同じく警報ベルの鳴
動並びに黒煙による火災発生の報知等の処理が行われる
（ステップ１１６）。

これ以外の状況が発生した場合にはエラーが発生したこ
とを知らせる（ステップ１０８，１２０．１Ｂ２）。

第１１図では、ただ１つの測距計ＲＦからのデータを取
り込む場合を説明したが、第１３図に示すように測距計
及び反射板の複数組をトンネル内に縦列に配置して、蛇
行しているトンネルの全域を監視するようにすることが
できる。この場合、１つの監視制御部ＭＣが該複数組か
らのデータを収集して監視を行うようにすることもでき
るし、また、各組ごとに監視制御部を設けるようにする
ことらできる。

また、第１図では、投受光手段１すなわち測距計ＲＦは
天井面に設けた場合を示したが、天井面にてはなく、車
道部３内に設けるようにすることもでき、この場合には
、通行車両からの衝突を防ぐために第１４図に示すよう
に測距計ＲＦすなわち投受光手段１を防護カバーもしく
は保護カバー内に設けるようにするのが好ましい。

さらに、上記実施例では、基準距離及び基準反射受光量
を予め記憶領域ＲＯＭ１に格納しておくものについて示
したが、測距計ＲＦにより周期的に距離データ並びに反
射受光量データを読込んて各データのそれぞれを時系列
的に複数分記憶していき、各データについて、それら記
憶された複数分のデータの平均を取ることにより基準デ
ータを設定するようにすることもできる。このようにす
れば、測距計や反射板等の汚れにより正常時の反射受光
量が経時的に減少した場合にも基準反射受光量をそれに
追随させて変化させることとなり安定した監視を行うこ
とが可能となる。

［発明の効果　］ 以上、本発明のトンネ・ルの異常検知装置によれば、火
災や落盤事故等の各種の異常を同時に監視することがで
きるという効果がある。また、火災の場合は煙の種類等
も検知てきるのて、事故発生時に容易に内部に立ち入る
ことができないようなトンネル内部等においても、その
状況を外部から容易に把握することができるという効果
もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、トンネル内に測距計が配置された状態を示す
概略側面図、第２図及び第３図は、トンネル内で発生し
得る種々の異常状態を示す概略側面図、第４図〜第９図
は本発明で用いられる作用を説明するための図であり、
第４図は測距計ＲＦによる距離測定の実験を行った空間
を示す図、第５図は、実験の結果得られた白色煙に対す
る距離変化を示す図、第６図は、同じく実験の結果得ら
れた白色煙に対する反射受光量を示す図、第７図は、同
じく実験の結果得られた黒色煙に対する距離変化を示す
図、第８図は、同じく実験の結果得られた黒色煙に対す
る反射受光量を示す図、第９図は、同じく実験の結果得
られた炎に対する距離変化を示す図、第１０図は、第４
図〜第９図での実験の結果として得られたデータに基づ
いて種々の異常を判別すべく作成された、本実施例によ
り用いられる距離及び反射受光量対異常結果の表を示す
図、第１１図は、本発明によるトンネルの異常検知装置
の一実施例を示すブロック回路図、第１２図は、第１１
図の異常検知装置で行われる判別動作の一例を示すフロ
ーチャート、第１３図は、本発明の異常検知装置を蛇行
したトンネル内に複数個配置した状態を示す図、第１４
図は、投受光手段すなわち距離計を保護する保護カバー
もしくは防護カバーを概略的に示す図、である。 図において、１及びＲＦはレーザ式測距計（投受光手段
）、ＭＣは監視制御部、ＭＰＵはマイクロコンピュータ
、ＲＯＭ１はプログラム等を記憶する記憶領域、Ｒ、Ａ
　Ｍ　２は基準データを記憶する記憶領域、である。 特許出願人　　能美防災株式会社 代　　理　　人　　　曾　　我　　道　　照／−３ 第２図 へ３ 第３図 ＼ 一一一一一一二二一一一一一一 第５図 時間 第６図 日程　間 第７図 第８図 時間 時間 第１０図 第１３図 第１１図　　　７，６

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）トンネル内の車道部以外の見通しのきく部分に配
   置され、ビーム状の光線を発光すると共に該ビーム状の
   光線の反射戻り光を受光する投受光手段と、前記ビーム
   状の光線の対向面での反射戻り光から、該対向面までの
   距離並びに反射受光量を算出する算出手段と、該算出手
   段により算出された前記距離並びに反射受光量からトン
   ネル内の落盤事故ないし火災の発生を検知する判別手段
   と、を備えたトンネルの異常検知装置。
2. （２）前記判別手段は、火災の発生を検知した際、煙の
   性状をも判別する特許請求の範囲第１項記載のトンネル
   の異常検知装置。