JP5183553B2 - Fire detector - Google Patents
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Description
この発明は、火災検出器に関し、特に旋回させることによって広い範囲を監視する火災検出器に関する。 The present invention relates to a fire detector, and more particularly to a fire detector that monitors a wide range by swiveling.
従来、紫外線センサと赤外線センサを、監視範囲の同一方向を監視できるように筐体内に並べて設けて、所定の範囲にわたって、その筐体を旋回させることによって広い範囲を監視する火災検出器があった。この火災検出器は、まず初めに筐体を水平方向に旋回させ、紫外線センサが火源候補を検出すると、その時点で筐体の旋回を停止させる。次に、紫外線センサが火源候補を検出した方向を向いている状態で、赤外線センサを動作させる。そして、一定時間の間に赤外線センサが所定量の赤外線を検出すると、その方向に火源があると判断する(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, there has been a fire detector in which an ultraviolet sensor and an infrared sensor are provided side by side in a casing so that the same direction of the monitoring range can be monitored, and a wide range is monitored by turning the casing over a predetermined range. . This fire detector first turns the casing in the horizontal direction, and when the ultraviolet sensor detects a fire source candidate, stops the turning of the casing at that time. Next, the infrared sensor is operated in a state where the ultraviolet sensor faces the direction in which the fire source candidate is detected. And if an infrared sensor detects a predetermined amount of infrared rays during a fixed time, it will be judged that there is a fire source in the direction (for example, refer to patent documents 1).
ところで、紫外線センサと赤外線センサを比較すると、紫外線センサのほうがセンサの特性上、火源に対する応答速度が速い。よって、両センサを同一速度で旋回させる場合、その旋回速度を紫外線センサの応答速度に対応させて早く旋回させると、赤外線センサの応答速度が追いつかず、赤外線センサによる火源検出が正確に行えなくなる。 By the way, when comparing the ultraviolet sensor and the infrared sensor, the ultraviolet sensor has a faster response speed to the fire source due to the characteristics of the sensor. Therefore, when turning both sensors at the same speed, if the turning speed is made to correspond to the response speed of the ultraviolet sensor and turn faster, the response speed of the infrared sensor cannot catch up and the fire source cannot be detected accurately by the infrared sensor. .
このため、従来の火災検出器では、まず紫外線センサで監視範囲に存在する火源候補を検出する段階と、その紫外線センサが検出した火源候補が本物の火災であるか否かを赤外線センサによって判断する段階の、2段階の処理動作が必要となり、火源の検出に時間が掛かっていた。 For this reason, in a conventional fire detector, an infrared sensor first detects a fire source candidate existing in the monitoring range with an ultraviolet sensor, and determines whether the fire source candidate detected by the ultraviolet sensor is a real fire. A two-stage processing operation, which is a judgment stage, is required, and it takes time to detect the fire source.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、監視範囲内の火源を早期に検出する火災検出器を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a fire detector that detects a fire source within a monitoring range at an early stage.
この発明に係る火災検出器は、特定の帯域に感度を有する紫外線センサおよび赤外線センサを備え、回転軸を中心に旋回し、監視範囲を監視する火災検出器において、上記紫外線センサおよび上記赤外線センサは、同一の監視範囲を向くように設けられ、上記赤外線センサの水平方向視野角が、上記紫外線センサの水平方向視野角より広く設定されている。 The fire detector according to the present invention includes an ultraviolet sensor and an infrared sensor having sensitivity in a specific band, and rotates around a rotation axis to monitor a monitoring range. The ultraviolet sensor and the infrared sensor are The horizontal viewing angle of the infrared sensor is set wider than the horizontal viewing angle of the ultraviolet sensor.
この発明に係る火災検出器によれば、紫外線センサの水平方向の視野角より赤外線センサの水平方向の視野角、即ち旋回する方向の視野角を広く設定した。このため、紫外線センサの応答速度に合わせた早い旋回速度で赤外線センサを旋回させることが可能となり、早い旋回速度でも監視範囲の火源を正確に検出することができ、よって火源を早期に検出できるという効果を奏する。 According to the fire detector of the present invention, the horizontal viewing angle of the infrared sensor, that is, the viewing angle in the turning direction is set wider than the horizontal viewing angle of the ultraviolet sensor. For this reason, it is possible to turn the infrared sensor at a fast turning speed that matches the response speed of the UV sensor, and it is possible to accurately detect the fire source in the monitoring range even at a fast turning speed, thus detecting the fire source early. There is an effect that can be done.
本発明の実施形態を図1〜6により説明する。
図1に示すように火災検出器Sの筐体4には、赤外線センサ1a、1b、紫外線センサ2、および検出部3が備えられている。筐体4は回転軸5に固定され、旋回装置6によって回転軸5が回転することで、筐体4が所定の範囲にわたって旋回するよう構成されている。筐体4の旋回角度は、旋回装置6に設けられた角度センサ7によって計測される。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the case 4 of the fire detector S includes
赤外線センサ1a、1bおよび紫外線センサ2は、図1に示すように、火災検出器Sの中心線C上であって、筐体4に垂直方向に一列に並べて固定されている。赤外線センサ1a、1bは、図3に示すように、それぞれ赤外線検出素子9、赤外線検出素子9の前面に配置されるバンドパスフィルタ10、赤外線検出素子9に入射する赤外線を部分的に遮り、視野角を決める視野制限部11、赤外線検出素子9からの出力信号が出力される信号線12を備える。
As shown in FIG. 1, the
赤外線センサ1a、1bは、それぞれ異なる特定の帯域に感度を有している。例えば、赤外線センサ1aでは、バンドパスフィルタ10としてサファイアを使用しており、例えば4.4μmを中心とした周波数帯の赤外線を検出する。また、赤外線センサ1bでは、バンドパスフィルタ10としてゲルマニウムを使用しており、例えば3.9μmを中心とした周波数帯の赤外線を検出する。
The
赤外線センサ1a、1bの水平方向、即ち旋回する方向の視野角は、視野制限部11によって、例えば10度に制限されている。なお、ここで言う視野角とは、外部からの光が赤外線センサ1a、1bへ入射される角度の範囲を意味する。また本実施例では、赤外線センサ1a、1bの視野角を10度としたが、この値は1度から100度の範囲内で適宜定めればよい。
The viewing angle of the
紫外線センサ2は、図1に示すように、赤外線センサ1a、1b同様筐体4に固定されており、さらにその前面には、垂直方向に接するように一列に並べられた例えば8個の紫外線検出素子8を有する。紫外線検出素子8は、特定の帯域、例えば150nm〜260nmの紫外線の帯域に感度を有する。
As shown in FIG. 1, the
紫外線検出素子8の水平方向、即ち旋回する方向の視野角は、赤外線センサ1a、1bと同様図示しない視野制限部11によって例えば1度に設定されている。なお、上述の例では紫外線センサ2の水平方向の視野角は1度としたが、この値は0.1度から10度の範囲内で適宜定めれば良い。
また本実施例では、赤外線センサ1a、1b、および紫外線センサ2の視野角を、視野制限部11によって制限したが、赤外線センサ1a、1b、および紫外線センサ2の前面にレンズ等の光学系を設け、所定の視野角になるようにしても良い。
The viewing angle of the
In this embodiment, the viewing angles of the
紫外線センサ2と赤外線センサ1a、1bの水平方向の視野角の比は、1:10である。なお、視野角の比は、1:1.1〜1:100、好ましくは1:5〜1:20である。
The ratio of the viewing angle in the horizontal direction between the
図4は、紫外線センサ2および赤外線センサ1a、1bの視野を示す平面図である。
紫外線センサ2の視野Uは、火災検出器Sを頂点として扇状に広がっており、視野角αは1度である。一方、赤外線センサ1a、1bの視野Ia、Ibは、火災検出器Sを頂点として扇状に広がっており、視野角βは10度で、紫外線センサ2の視野角αよりも広く設定されている。また図4に示すように、紫外線センサ2の視野Uおよび赤外線センサ1a、1bの視野Ia、Ibは重なっている。
FIG. 4 is a plan view showing the field of view of the
The field of view U of the
より詳しく述べると、赤外線センサ1a、1bは、図1に示すように、火災検出器Sの中心線C上であって、筐体4に垂直方向に一列に並べて固定されているので、赤外線センサ1a、1bの視野Ia、Ibは完全に重なる。
また、紫外線センサ2と赤外線センサ1a、1bも筐体4に垂直方向に一列に並べて固定されているので、紫外線センサ2の視野Uおよび赤外線センサ1a、1bの視野Ia、Ibは重なる。具体的には、赤外線センサ1a、1bの視野角βの二等分線(中心線)と紫外線センサ2の視野角αの二等分線(中心線)は、それぞれ火災検出器Sの中心線Cと重なるように設けられている。
More specifically, as shown in FIG. 1, the
Further, since the
次に、図2を使用して検出部3の構成について説明する。
検出部3は、赤外線センサ1a、1bおよび紫外線センサ2のアナログ出力を増幅する増幅器15、増幅されたアナログ出力をデジタル出力に変換するA/D変換器16、各センサの出力を予め定めた周期で取り込み、火源候補の位置および火源候補が本物の火災であるか否かを判断するMPU17を有する。
Next, the configuration of the
The
次に、本発明の動作について説明する。
図5は、火災検出器Sを監視範囲Eに対して水平に旋回させた状態を示す平面図面で、火災検出器Sが旋回するにあたって、時間経過に伴う各センサ1a,1b,2の視野Ia,Ib,Uの状態を示している。監視範囲Eは、火災検出器Sを中心として、0度から180度までの範囲であり、この範囲を、例えば1秒間に10度の旋回速度で旋回させ、18秒をかけて180度の旋回を行う場合について説明する。
なお、1例として、旋回角度rが90度から100度の間に、火源Fが存在することを示している。ここで、旋回角度rとは、0度を基準として、0度からどれだけ火災検出器Sが旋回しているかを示す角度であって、その値は、角度センサ7で検出され、火源Fの位置特定を判断する情報として使用される。
Next, the operation of the present invention will be described.
FIG. 5 is a plan view showing a state in which the fire detector S is horizontally swiveled with respect to the monitoring range E. When the fire detector S is swung, the field of view Ia of each
As an example, it is indicated that the fire source F exists when the turning angle r is between 90 degrees and 100 degrees. Here, the turning angle r is an angle indicating how much the fire detector S is turning from 0 degree with reference to 0 degree. The value is detected by the
図6は、図5の旋回角度rが90度から100度の間の紫外線センサ2、および赤外線センサ1a、1bからの出力状態を簡易的に示したもので、図6(a)が紫外線センサ2の出力、図6(b)が赤外線センサ1a、1bの出力である。
各センサ1a、1b、2の出力は、検出部3が所定の周期で取り込み、予め設定された閾値と比較する。そして、所定の閾値以上である場合には、その出力を黒塗りの状態で示した。
FIG. 6 simply shows the output state from the
The outputs of the
ここで、紫外線センサ2のサンプリング周波数は、40Hzに設定され、赤外線センサのサンプリング周波数は、4Hzに設定されている。従って、旋回角度rが90度から100度の間は、旋回速度が10度/secとなっているから、1秒で旋回可能であり、その1秒の間に、前述したサンプリング周波数の場合、紫外線センサ2は40回信号を取り込むことができ、赤外線センサ1a、1bは4回の信号を取り込むことができる。
Here, the sampling frequency of the
図6で示される各センサから得られる出力図は、旋回速度と各センサのサンプリング周波数に大きく関連しており、サンプリング周波数の低い赤外線センサ1a、1bでも、旋回速度を遅くすることで、紫外線センサ2と同じように、監視範囲Eを細かく監視した高解像度の出力図を得ることができる。しかし、そのようにすると、広い監視範囲E全体を監視するのには、時間がかかってしまい、早期に火源Fを検出することができなくなってしまう。
The output diagram obtained from each sensor shown in FIG. 6 is largely related to the turning speed and the sampling frequency of each sensor. Even in the
そこで、本実施形態では、紫外線センサ2に対応した旋回速度で、火災検出器Sを旋回させるようにする。この「紫外線センサ2に対応した旋回速度」とは、紫外線センサ2から得られる出力図から十分に火源候補の位置を特定できる旋回速度であればよく、サンプリング周波数が高く設定される紫外線センサ2であれば、それだけ旋回速度は速くすることができる。
Therefore, in this embodiment, the fire detector S is turned at a turning speed corresponding to the
図6に示すように、赤外線センサ1a、1bは、応答速度が遅く、サンプリング周波数が低いことから、10度の監視範囲Eでは4回の出力、180度全体の監視範囲Eでは72回の出力しか得ることができない。これに対して、紫外線センサ2は、10度の監視範囲Eでは40回の出力、180度全体の監視範囲Eでは720回の出力を得ることができる。つまり、紫外線センサ2では高解像度の出力図を得ることができ、監視範囲Eのどこに火源候補があるのかを細かく特定することができる。ただし、この紫外線センサ2は、火源F以外の紫外線を検出することによっても動作するので、この紫外線センサ2だけの出力図をもとに、火源候補が本物の火災であるかどうかを判断することは難しい。
As shown in FIG. 6, since the
そこで、本実施形態では、赤外線センサ1a、1bを同時に使用することで、火源候補が本物の火災であるか否かを判断させるようにしている。例えば、赤外線センサ1a、1bの視野角βが、紫外線センサ2の視野角αと同じであって、狭い監視視野角(1度)の場合を考える。この場合、サンプリング周波数の低さから、旋回速度が早いままであると、赤外線センサ1a、1bの出力図は、歯抜け状態となって監視範囲E全体をカバーできないものとなってしまう。
Therefore, in this embodiment, the
そこで、赤外線センサ1a、1bの視野角βを紫外線センサ2の視野角αより広く設定することで、紫外線センサ2に対応した旋回速度で火災検出器Sが早く旋回しても十分に監視範囲Eをカバーできるようにしてある。この場合、赤外線センサ1a、1bでは、サンプリング周波数が低いことから、解像度の粗い出力図しか得られないが、おおよその位置で火源候補があるかどうかは判断することができる。よって、紫外線センサ2の高解像度の出力図と赤外線センサ1a、1bの低解像度の出力図との論理積を検出部3で演算することで、監視範囲Eの火源F及びその位置を検出することが可能となる。
Therefore, by setting the viewing angle β of the
図6(a)において、紫外線センサ2の出力は、40/40秒間の中の「15」から「25」回目の部分で、所定の閾値以上の紫外線を検出している。また、図6(b)において、赤外線センサは、4/4秒間の中の「2」回目と「3」回目の部分で、所定の閾値以上の赤外線を検出している。検出された火源候補が本物の火災である場合、実施例の赤外線センサを用いた場合のセンサ出力比は、3.9μm<4.4μmとなり、一般的な光源や高温物体とは異なる出力比が得られる。よって、これらの出力の比を分析することで、本物の火災であると判断することが可能となる。以上の結果から、紫外線センサ2の「15」から「25」回目のサンプリング周波数に対応した旋回角度rの場所に火源Fがあると判断することが可能となり、また、この「15」から「25」回目の出力が、本物の火災であると判断できる。
なお、火源Fの位置が特定できれば、その後必要に応じて別途設けた消火装置の放水範囲を決定し、火源Fに放水を行うようにしてもよい。
In FIG. 6A, the output of the
In addition, if the position of the fire source F can be specified, the water discharge range of the fire extinguisher separately provided may be determined as necessary, and the fire source F may be discharged.
本実施例では、検出された火源候補が本物の火災であると判断するために、赤外線センサ1a、1bの出力比を利用したが、さらに、紫外線センサ2の出力値を利用しても良い。
また、本実施例では、赤外線センサ1a、1bの視野角βの二等分線(中心線)と紫外線センサ2の視野角αの二等分線(中心線)を、それぞれ火災検出器Sの中心線Cと重なるように設け、各センサの監視範囲が同一方向となるように設けたが、各センサは同一の監視範囲を監視していれば良く、各センサの中心線は必ずしも重なっていなくとも良い。
In this embodiment, in order to determine that the detected fire source candidate is a real fire, the output ratio of the
In the present embodiment, the bisector (center line) of the viewing angle β of the
本発明は、紫外線センサ2より赤外線センサ1a、1bの旋回方向での視野を広くしたので、紫外線センサ2の応答速度に合わせた旋回速度で赤外線センサ1a、1bを旋回させることが可能となり、監視範囲Eの火源Fを早期に検出することができる。
また、監視波長が異なる2種類の赤外線センサ1a、1bを備えたので、より正確に火源候補が本物の火災であると判断できる。
また、紫外線センサ2、赤外線センサ1a、1bを垂直に一列に並べて設け、且つ1つの中心軸によって同一方向に同一速度で旋回走査できるので、火災検出器の機構を簡単にすることができる。
Since the present invention has a wider field of view in the turning direction of the
Moreover, since the two types of
Moreover, since the
S 火災検出器、1a、1b 赤外線センサ、2 紫外線センサ、3 検出部、4 筐体、5 回転軸、6旋回装置、7 角度センサ、C 中心線、8 紫外線検出素子、9 赤外線検出素子、10 バンドパスフィルタ、11 視野制限部、12 信号線、15 増幅器、16 A/D変換器、U 紫外線センサ2の視野、Ia、Ib 赤外線センサ1a、1bの視野、α 紫外線センサ2の視野角、β 赤外線センサ1a、1bの視野角、X 防護領域、E 監視範囲、W 壁面、F 火源。
S fire detector, 1a, 1b infrared sensor, 2 ultraviolet sensor, 3 detector, 4 housing, 5 rotating shaft, 6 swivel device, 7 angle sensor, C center line, 8 ultraviolet detector, 9 infrared detector, 10 Bandpass filter, 11 Field limiter, 12 Signal line, 15 Amplifier, 16 A / D converter, U Field of view of
Claims (3)
上記紫外線センサおよび上記赤外線センサは、同一の監視範囲を向くように設けられ、 上記赤外線センサの水平方向視野角が、上記紫外線センサの水平方向視野角より広く設定されていることを特徴とする火災検出器。 In a fire detector that has an ultraviolet sensor and an infrared sensor that have sensitivity in a specific band, rotates around a rotation axis, and monitors a monitoring range.
The fire is characterized in that the ultraviolet sensor and the infrared sensor are provided to face the same monitoring range, and the horizontal viewing angle of the infrared sensor is set wider than the horizontal viewing angle of the ultraviolet sensor. Detector.
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