JPH0459676B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は、火災による煙、温度等の物理的現象
の変化に関する検出データを予測演算手法等によ
り予測演算し、迅速な火災判断を行うようにした
火災報知装置に関する。 （従来技術） 従来の火災警報装置は、一般に火災により生ず
る煙や熱等の単一の物理的現象の変化を火災感知
器で検出し、該検出値が予め設定した閾値レベル
以上になつたときに火災信号を受信機に送出して
火災警報を行うようにしていた。 しかしながら、このように検出値が閾値レベル
を越えたか否かの判断を行つて火災の発生の有無
を判断した場合には、火災原因以外の例えば、一
時的な雑音等によつても火災と判断し、誤つた火
災警報を発するという問題があつた。 そこで、本願発明者はこの様な問題点を解決す
るため、アナログセンサ等で検出した煙や温度等
に関する検出データをデイジタル信号に変換処理
し、この検出データを差分法や多項式近似法等の
予測演算手法にて火災の将来の状況を予測し、こ
の予測結果に基づいて火災警報等を発生するよう
にした。 そして、この様な将来の火災状況を予測する手
段にて火災を報知する場合、まず、差分法により
所定時間当たりの煙濃度や温度の上昇等の変化の
大きさを演算すると共に、危険な状態に達するま
での時間を予測し、この変化の大きさが所定値を
越える場合及び危険状態に達するまでの時間が所
定時間より短い場合は極めて危険であると判断し
て直ちに火災警報を出し、一方、この差分法だけ
では火災と非火災の判断がつきにくい場合には、
正確を期するために更に多数の検出データに基づ
いて多項式近似法により高精度の予測演算を行
い、火災の有無の判断と、危険状態に達するまで
の時間を予測判断し、誤火報の無い警報を行うよ
うにしている。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、明確に危険とわかる火災を除
き、通常のようにいずれの場合か判断しにくい状
況では、火災警報が出されるまでに差分法と多項
式近似法との２度の予測演算処理が行なわれる。
周知のように、予測演算は極めて処理に時間がか
かるため、この演算処理にかかるマイクロコンピ
ユータの負担が大きくなり、また火災判断までの
処理時間が遅延するという問題があつた。 （問題を解決するための手段） 本発明はこの様な問題点に鑑みて成されたもの
で、センサより検出された物理的現象の変化を示
すサンプリングデータから、予め該サンプリング
データの特徴に応じて火災の場合と非火災の場合
と火災かどうか明確に判別しにくい場合とを識別
し、明らかに火災または非火災の場合には差分演
算処理することにより危険な状態に到達するまで
の時間を予測演算し、明確でない場合には多項式
近似法により精度よく予測演算して危険な状態に
到達するまでの時間を予測するようにして、差分
演算処理と多項式近似法による処理を選択するよ
うにした事を特徴とする。 （実施例） 以下、本発明の一実施例を図面と共に説明す
る。 まず第１図に基づいて構成を説明すると、点線
で示す受信機１には、各監視場所に設けた複数の
アナログセンサ２ａ，２ｂ〜２ｍが接続してい
る。 各アナログセンサ２ａ〜２ｍにて検出された煙
濃度や温度等の検出データは、所定時間ごとに不
図示のチヤンネル切換え手段で順次、受信機１内
のサンプリング回路３に供給され、Ａ／Ｄ変換器
４にてデイジタル信号に変換される。 デイジタルフイルタ５はこのデイジタル信号を
移動平均処理し不要な高域周波数成分を取り除い
た後のサンプリングデータを出力し、このサンプ
リングデータは記憶部６に記憶される。 比較部７は記憶部６に記憶したサンプリングデ
ータを所定の閾値と比較し、この閾値を越えたか
否かの結果を危険度判定部１３に出力する。 微分値演算部８は、記憶部６のサンプリングデ
ータの単位時間当たりの変化を演算し演算処理選
択部１０に出力する。 差分法演算部９は、記憶部６のサンプリングデ
ータの内から最も新しい方のデータ２点を選択し
て差分法に基づいて予測演算し、火災が危険状態
になるまでの大まかな時間予測をしてこの予測結
果を演算処理選択部１０に出力する。 演算処理選択部１０では、微分値演算部８から
の演算結果と差分演算部９からの予測結果に基づ
いて火災の危険度を判断し、次の多項式演算部１
２による予測を実施するかあるいは前記差分法演
算部９の予測結果を選択するかどうかの選択判断
を行う。 多項式演算部１２は多項式近似法に基づいてサ
ンプリングデータを処理し、現在から将来的に危
険な状態になるまでの所要時間（以下、危険度と
いう）を予測演算する。 尚、多項式演算部１２では20個程度のサンプリ
ングデータを夫々用いて、より正確な予測演算を
行う。 危険度判定部１３は、比較部７、演算処理選択
部１０並びに多項式演算部１２からの処理結果に
基づいて、現状が危険な状態にあるか否か等の判
定を行い、警報部１４に所定の警報動作等を指示
する。 次に、かかる構成の火災警報装置の作動を第２
図ないし第４図と共に説明する。 まず、第２図ないし第４図のフローチヤートに
示す動作のスタートは不図示のタイマーによる所
定周期毎の割込み動作で行なわれる。ルーチン
100において、アナログセンサ２ａ〜２ｍで検出
された各アナログ検出信号は、サンプリング回路
３でサンプリングされ、Ａ／Ｄ変換器４にてデイ
ジタル信号に変換された後、デイジタルフイルタ
５にて移動平均演算が行なわれ、その結果得られ
たサンプリングデータのデータ列D1，D2，D3…
…Dnをルーチン110にて記憶部６に記憶する。 即ち、Ａ／Ｄ変換器４から得られるデイジタル
信号の各データの順番をずらせながら一定の個数
ずつ平均していき、例えば、デイジタル信号のｋ
個（ｋは整数）ずつの移動平均を夫々D1，D2…
…Dnとする。尚、この移動平均の結果は、各ア
ナログセンサ２ａ〜２ｍより検出される検出デー
タ毎に求めるのは勿論のことであり、同図には一
例としてアナログセンサ２ａよりもサンプリング
データを示している。 又、この実施例では、デイジタルフイルタ５で
移動平均演算を行うが、Ａ／Ｄ変換器４からのデ
イジタル信号を直接にサンプリングデータとして
用いてもよい。 次に、ルーチン120ないしルーチン140へに移行
する。比較部７は、予め設定されているアラーム
設定値Cs1を各サンプリングデータD1，D2〜Dn
の夫々のデータ値が越えるか否かの比較判断を行
い、例えば、ある時点Tiにおけるサンプリング
データDiがアラーム設定値Cs1を越えるときは論
理値“１”を、越えないときは論理値“０”を出
力し、ルーチン130，140にてＥ×１＝１あるいは
Ｅ×１＝０として危険度判定部１３に出力する。 ここで、アラーム設定値Cs1はアラームを発す
べきか否かの判断の基準となる閾値であり、Ｅ×
１＝１はアラームを発すべきことを、Ｅ×１＝０
はアラームを発しないことを意味する。 次に、ルーチン150に移行する。ここでは、微
分値演算部８が、一定時間ごとのサンプリングデ
ータD1〜Dnの変化分を演算する。即ち、一定時
間ΔTとし、この時間ΔTにおけるサンプリング
データの変化量をΔDsとすると、変化分ΔDs／
ΔTを演算する。 次に、ルーチン160ないしルーチン190へ移行す
る。微分値演算部８は、変化分ΔDs／ΔTが、予
め設定してある閾値Ds0を越えた場合には論理値
“１”を、越えない場合には論理値“０”を発生
し、夫々Ｅ×２＝１あるいはＥ×２＝０とし、
ΔT時間毎に所定の期間Ｔ（Ｔ≧ΔT）の間で得ら
れるＥ×２の論理値データ列を記憶する。 ここで、ΔDs／ΔTは煙の温度等の物理的現像
の単位時間当たりの変化分を示し、この変化分が
閾値Cs0よりも大きいときにＥ×２＝１、小さい
ときにＥ×２＝０となる。即ち、この変化分が大
きくてＥ×２＝１となるときは火災の進行が速い
等の危険な状態を意味する。 尚、ルーチン160からルーチン180では、算出し
た変化分ΔDs／ΔT毎にＥ×２の設定を行うよう
にしているが、これに限らず、例えば、変化分
ΔDs／ΔTを３個算出し、これらのうちΔDs／
ΔT≧Cs0の場合が２個以上あればＥ×１＝１と
し、１個以下の時はＥ×１＝０としてもよい。即
ち、複数の変化分ΔDs／ΔTの内の所定数が
ΔDs／ΔT≧Cs0を満足するかでＥ×２を設定す
れば、サンプリングデータに一時的に特殊な変動
が含まれているような場合であつても判断の誤り
を除去することができ、該変化分の全体的な変化
傾向を知ることが出来る。 次に、ルーチン200に移行し、差分法演算部９
において、例えば現時点Tpにおけるサンプリン
グデータDpと現時点から時間ΔTs前のサンプリ
ングデータとの差分演算をして火災による物理的
現象の変化を予測し、この予測した結果が予め設
定してある閾値Csdに至るまでに要する時間ｔを
算出し演算処理選択部１０に出力する。 即ち、第５図に示すように現時点Tpにおいて、
時間ΔTs以前に実線で示すようなサンプリング
データが得られ、このデータに基づいて現時点
Tpより以後の変化を点線に示すように予測する。 そして、この予測結果が閾値Csdに到達するま
での所要時間ｔを算出する。 また、閾値Csdは煙濃度や温度等が危険な状態
にあると判断する際の基準値であり、所要時間ｔ
が短いほど危険度は高いことになる。 演算処理選択部１０では、ルーチン210ないし
ルーチン270の処理を行う。これら一連のルーチ
ンではルーチン200にて算出した危険度を示す時
間ｔに基づいて危険の程度を判別する。 まず、ルーチン210において予め設定してある
閾値td1よりも差分法演算部９で算出された時間
ｔのほうが短いときはルーチン220へ移行して論
理値“00”を発生しＥ×３＝00とし、ルーチン
230へ移行する。一方、ルーチン210においてtd1
＜ｔならばルーチン240へ移行する。 ここで、閾値td1は最も短い時間が設定され、
例えば第６図の曲線Ｌ１のように現時点Tpから
閾値Csdに達するまでの予測時間txがtd1≧txな
らば明らかに火災であると判断出来るようにして
いる。 ルーチン240では、明らかに火災ではないと判
断することができる程度の長時間に設定してある
閾値tnと比較し、第６図の曲線Ｌ２のように現時
点Tpから時間tnが経過しても閾値csdに至らない
ような予測結果が得られた場合は、tn＜ｔである
から論理値“11”を発生しルーチン250にてＥ×
３＝11とし、次にルーチン260へ移行する。 一方、ルーチン240において、tn≧ｔならば、
ルーチン270へ移行し、論理値“01”を出力して
Ｅ×３＝01とし、ルーチンＢへ移行する。 即ち、Ｅ×３＝00は、Td1≧ｔの関係にあるこ
とを示し、Ｅ×３＝01は、td1＜ｔ≦tnの関係に
あることを、Ｅ×３＝11は、tn＜ｔの関係にある
ことを夫々示している。 ここで、td1＜thの関係にあり、例えば、第６
図の曲線Ｌ３やＬ４のような場合はルーチン240
ないしルーチン270で識別される。 次に、ルーチン230では、前記ルーチン160ない
し180にて記憶された論理値Ｅ×２が連続して
“１”であるかを判別し、連続する場合はルーチ
ン290で警報部１４にてアラームが出されると共
に危険度τが表示される。 一方、連続しない場合はルーチンＢへ移行す
る。 ここで、Ｅ×２＝１が続くということは、第６
図の曲線Ｌ１のように、単位時間当たりの変化が
大きく、それが常に増加傾向にあることを示し、
迅速な警報を必要とる事を意味する。 この迅速な警報に対処する為、前記ルーチン
200の差分法演算部９で、サンプリングデータに
基づいて差分法により将来の火災の状況を予測演
算し、危険度判定部１３はこの予測結果が閾値
Csdに達するまでの予測到達時間ｔを危険度τと
して利用することにより演算処理の迅速化を図つ
ている。 一方、ルーチン230で、Ｅ×２＝１が連続しな
い場合は、第６図の曲線Ｌ１のような単調増加す
る場合と異なり、変化の途中に変極点を有するよ
うな場合であり、この様に変極点があると差分法
では予測演算する時点によつては予測結果が異な
ることがあることから多項式近似法により更に精
度良く予測演算を行うためにルーチンＢへ移行す
る。 前記のルーチン240でtn≧ｔとなる場合は、第
６図の曲線Ｌ３あるいはＬ４のような場合であ
り、火災が非火災かの判断をつけにくいため、ル
ーチンＢへ移行して多項式近似法による演算処理
を行う。 ルーチン260では、Ｅ×２＝０が連続した場合
には、ルーチンＣへ移行し、Ｅ×２＝０が連続し
ない場合はルーチンＢへ移行する。 ここで、ルーチンＣへ移行するような場合とし
ては、第６図の曲線Ｌ２のように長時間経過して
も閾値Csdに達しない場合であつて、差分法演算
部９で求めた予測到達時間ｔを危険度τとしてル
ーチン350では警報を行なわない。 一方、ルーチン260からルーチンＢに移行する
場合は、第６図の曲線Ｌ２のような場合と異な
り、変化の途中に変極点を有するような場合であ
り、この様な変極点があると予測が困難であるこ
とから多項式近似法により更に精度良く予測演算
を行うためにルーチンＢへ移行する。 以上、ルーチン210からルーチン270までの判別
条件についてまとめると次表となる。

【表】 次に、ルーチン300ないしルーチン370を説明す
る。ここでは、多項式近似法により予測して得ら
れる予測結果が閾値Csdに到達するまでの時間τ
（危険度）を算出し、この危険度τの値に応じて
警報するか否か等の判断を行なう。まず、ルーチ
ン300において多項式演算部１２は、サンプリン
グデータD1〜Dnに基づき多項式近似法により将
来的の火災の物理的現象の変化状況を予測し、こ
の予測結果が閾値Csdに達するまでの予測到達時
間τ（危険度）を算出する。例えば第６図におい
て、曲線Ｌ３が現時点Tpより閾値Csdに達する
までの時間τxが危険度となる。尚、前記ルーチ
ン200で演算した時間ｔも危険度を示すが、危険
度τは多項式近似法にて、より正確に求められ
る。この危険度τは危険度判定部１３に出力さ
れ、危険度判定部１３はルーチン310ないしルー
チン370の処理を行う。 まず、ルーチン310では、予め設定してある閾
値td1と危険度τとの関係において、td1≧τの関
係にある時はルーチン350へ移行して警報部１４
へ警報動作の指示する。 即ち、第６図のように閾値td1は火災であると
判断するための基準でありそれより小さく危険な
状態であるのでルーチン350にて警報を出す。 一方、ルーチン310において、td1＜τの場合に
はルーチン320へ移行し、ルーチン320において所
定の閾値td2と危険度τとの関係がtd2≧τの時は
ルーチン330へ移行する。 このtd2は閾値td1とtnの間の所定値に設定して
あり、例えば第６図において、曲線Ｌ３のように
火災の危険性の高い場合に警報を出し、曲線Ｌ４
のように火災の危険性は低いが可能性のある場合
にはプリアラームを出す為の判別の基準値であ
る。 ルーチン330においてＥ×１＝１の場合は、火
災と判断してルーチン350へ移行し、警報部１４
へ警報動作の指示する。 即ち、ルーチン320とルーチン330を介してルー
チン350へ移行する場合は、確実に拡大傾向にあ
る火災であることを意味するのでルーチン350に
て警報を出す。 ルーチン330においてＥ×１＝１でない場合と
しては、煙濃度や温度等の変化が不連続な場合で
あつて、将来の火災の傾向が掴みにくく火災の危
険があるので、ルーチン360にてプリアラームを
発生する。 又、ルーチン320において、td2＞τの場合には
ルーチン340へ移行し、ルーチン340において所定
の閾値td3と予測到達時間τとを比較してtd3≧τ
の時はルーチン360へ移行し警報部１４へプリア
ラーム動作の指示をし、td3＜τならばルーチン
370へ移行して警報部１４の警報動作を行なわな
い。 ここでtd3は閾値td2とtnとの間の所定の値であ
り、この閾値td3を基準としてプリアラームとす
べきか警報を発しないとすべきかの判断すること
で更に正確さを期している。 以上、警報方法の選択ルーチン310ないしルー
チン370をまとめると次表となる。

【表】 尚、多項式近似法で得られた危険度τはルーチ
ン290，350，360，370において不図示の表示装置
にも表示される。 以上、特にルーチン150ないしルーチン270にて
説明したように、この実施例によれば、ルーチン
150，160において火災の進行状況を調べ、ルーチ
ン200において差分法演算で将来の火災状況の概
要を予測し、この予測に基づいて火災の危険度τ
を差分法演算部９で算出するかあるいは多項式演
算部１２で算出するかを判別するようにしたの
で、アナログセンサ２ａ〜２ｍからの検出データ
の特徴に応じて予測演算することができて、演算
処理時間の短縮が可能となる。 又、演算処理時間の短縮によりマイクロコンピ
ユータの処理負担の軽減を図ることができる。 又、第１図に示す受信機１内において、Ａ／Ｄ
変換器４の出力をデイジタルフイルタ５に直接供
給するように構成してあるがこれに限らず、第７
図に示すように、Ａ／Ｄ変換器４とデイジタルフ
イルタ５との間に比較器１５を設け、この比較器
１５でもつてＡ／Ｄ変換器４からのデイジタル信
号の内の一つのデータでもレベルが該閾値を越え
た時には、その時点から予測演算処理に必要な所
定の時間分のデイジタル信号をＡ／Ｄ変換器４か
らデイジタルフルタ５に供給するようにしてもよ
い。この場合の閾値レベルは、例えば第６図の閾
値Cs1に比べて低いレベルに設定する。 この様に構成すると、アナログセンサ２ａ〜２
ｍ毎に得られるデイジタル信号をデイジタルフイ
ルタ５で移動平均演算するために記憶するための
メモリ（記憶装置）を節約することができる。 尚、上記実施例の予測手段を感知器側に設ける
ようにしてもよい。 更に、演算処理選択部は火災判断を予測する手
段として差分法と多項式との選択を差分法の結果
と微分値の結果に基づいて選択する構成であれば
十分である。 更に又、前記差分法演算部９は、第５図あるい
は第６図に示すように、サンプリングデータに基
づいて差分演算し現時点から火災の危険状態に到
達するまでの時間を予測演算し、この到達時間の
長短に基づいて、以後の演算処理手順を選択する
ようにし、この到達時間を検出するのに所定の閾
値Cs1を設定してある。しかし、この手法に限ら
ず、逆に、所定の時間を予め設定しておき、予測
演算してこの時間に達した時点での値、即ち煙や
温度等の物理的現象の変化の予測値を算出し、こ
の予測値に基づいて上記した以後の演算処理手順
を選択するようにしてもよい。 （発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、まず、火
災と非火災の場合と明確に判断しにくい場合を小
数のサンプリングデータに基づいて予め予測判断
し、明らかに火災または非火災の場合に差分演算
処理することにより危険な状態に到達するまでの
時間（危険度）を予測演算し、明瞭でない場合に
は多項式近似法により精度よく予測演算して危険
な状態に到達するまでの時間（危険度）を予測す
るようにして、差分演算処理と多項式近似法によ
る処理をサンプリングデータの特徴に応じて選択
するようにしたので、火災の有無の判断結果を得
るまでに要する時間を短縮する事ができ、又、演
算処理時間の短縮によりマイクロコンピユータ等
の演算処理手段の負担の軽減を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による火災報知装置の一実施例
の構成を示すブロツク図、第２図、第３図、第４
図は第１図の火災報知装置の作動を説明するフロ
ーチヤート、第５図、第６図は作動原理を示す説
明図、第７図は他の実施例の構成を示すブロツク
図である。 １……受信機、２ａ〜２ｍ……アナログセン
サ、３……サンプリング回路、４……Ａ／Ｄ変換
器、５……デイジタルフイルタ、６……記憶部、
７……比較部、８……微分値演算部、９……差分
法演算部、１０……演算処理選択部、１２……多
項式演算部、１３……危険度判定部、１４……警
報部、１５……比較器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 火災による物理的現象の変化を検出して得た
   サンプリングデータに基づいて予測手段により火
   災の予測判断を行う火災報知装置において、 前記サンプリングデータの単位時間当たりの変
   化分を算出する微分値演算部と、 該サンプリングデータに基づいて差分演算し現
   時点から火災の危険状態に達するまでの到達時間
   を予測演算する差分法演算部と、 前記差分法演算部の処理するサンプリングデー
   タ数より多いサンプリングデータに基づいて予測
   演算を行い現時点から火災の危険状態に達するま
   での危険度を算出する多項式近似法による多項式
   演算部と、 前記微分値演算部で算出された変化分の連続性
   と前記差分法演算部で算出された到達時間に基づ
   いて、火災を判断するために前記多項式演算部に
   よる予測演算を行うかあるいは前記差分法演算部
   の予測結果を採択するかどうかの選択判断を行う
   演算処理選択部とを備えたことを特徴とする火災
   報知装置。