JP2018061686A - 消火システム - Google Patents

Abstract

【課題】事前の設定を要することなく家屋内に火災が発生した火災を消火することができる消火システムを提供することを目的とする。【解決手段】火熱検出部が火熱を検出すると、駆動制御部は撮像方向が火熱の方向である警戒方向を向くように駆動手段を制御し、火災判定部は撮像方向を警戒方向に向けた撮像手段が撮像した画像を基に火熱が火災であるか否かを判定する。火災が発生したと判定されると、消火剤が噴射されるように消火装置が作動する。【選択図】図１１

Description

本発明は、家屋内に発生した火災を検出して消火する消火システムに関するものである。

近年高齢化が急速に進む中、在宅看護などで要介護者のそばに介護を担う関係者がおらず、家屋内に要介護者が一人で暮らしているケースが増加している。このような状況で火災が発生すると、手足が不自由であったり複雑な操作が困難であったりする要介護者だけでは消火活動ができない場合がある。また、火災に気づいた関係者が現場に駆けつけたとしても、その間に火災が広がってしまう可能性がある。そこで、発生した火が燃え広がる前の初期段階で消火（以下「初期消火」と称す）できる消火システムが提案されている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１に示す先行技術の消火システムでは、予め家屋内に複数の消火対象領域を設定しておき、各消火対象領域に対して消火剤を噴射する噴射口を備えた消火装置を設置している。また、家屋内に配置されているストーブなどを火災の判定から除外する除外領域として予め記憶しておき、カメラによって家屋内を撮像した画像を基に、除外領域の外に火熱を検出すると火災が発生したと判定している。

そして火災が発生したと判定すると、登録されている携帯端末（スマートフォンなど）に家屋内の画像を送信し、携帯端末からの消火指令を受信すると消火剤を指定された消火対象領域に噴射して火災を消火するようにしている。

特開２０１６―１１２０３６号公報

しかしながら上述の特許文献の消火システムでは、火災を消火するために予め消火対象領域を登録し、その消火対象領域に消火剤が散布されるように噴射口の方向を調整しておく必要があるため、事前設定の手間と設定のための技能を要するという問題があった。

そこで本発明は、事前の設定を要することなく家屋内に発生した火災を消火することができる消火システムを提供することを目的とする。

本発明の消火システムは、家屋内に発生した火災を検出して消火する消火システムであって、消火剤を家屋内に噴射する噴射口を有する消火装置と、前記噴射口の方向を水平回転方向および上下回転方向に動かす駆動手段と、撮像方向が前記噴射口の方向と同じで、前記噴射口と一体となって前記撮像方向が移動する撮像手段と、前記駆動手段を制御する駆動制御部と、前記撮像手段が撮像した画像を基に、火熱を検出する火熱検出部と、前記火熱検出部が検出した前記火熱が火災であるか否かを判定する火災判定部と、を備え、前記火熱検出部が前記火熱を検出すると、前記駆動制御部は、前記撮像方向が前記火熱の方向である警戒方向を向くように前記駆動手段を制御し、前記火災判定部は、前記撮像方向を前記警戒方向に向けた前記撮像手段が撮像した画像を基に、前記火熱が火災であるか否かを判定し、前記火災判定部によって火災が発生したと判定されると、前記消火剤が噴射されるように前記消火装置を作動させる。

本発明によれば、事前の設定を要することなく家屋内に発生した火災を消火することができる。

本発明の一実施の形態の消火システムが設置される部屋の斜視図 本発明の一実施の形態の消火システムが備える消火装置の斜視図 本発明の一実施の形態の消火システムが備える消火装置の構成説明図 本発明の一実施の形態の消火システムの制御系統を示すブロック図 本発明の一実施の形態の消火システムが監視する部屋の中に設定された監視領域の一例を示す説明図 本発明の一実施の形態の消火システムによって監視領域に検出された火熱の一例を示す説明図 本発明の一実施の形態の消火システムによって設定された警戒領域の一例を示す説明図 （ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態の消火システムにおける火熱割合の算出の説明図 （ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態の消火システムにおいて抽出される基準図形の例を示す説明図 （ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態の消火システムにおける火災判定の説明図 本発明の一実施の形態の消火システムにおける消火剤の噴射方法の説明図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態の消火システムにおける消火剤の噴射方法の説明図 本発明の一実施の形態の消火システムによる消火方法を説明するフローチャート 本発明の一実施の形態の消火システムによる警戒情報記憶処理を説明するフローチャート 本発明の一実施の形態の消火システムによる火災判定処理を説明するフローチャート

図１は、本発明の一実施の形態における消火システム１が設置される家屋の部屋２の一例を示している。消火システム１は、家屋内（部屋２の中）に発生した火災を検出して消火する機能を有している。部屋２は、壁２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄに囲まれている。部屋２内には要介護者３が静養するベッド４の他、ファックス付き電話機５、テレビ６、ストーブ７、仏壇８などが設置されている。ファックス付き電話機５やテレビ６などの電化製品の電源コードは電源タップに接続されている（図示省略）。ストーブ７の燃焼筒７ａ、仏壇８に供えられたロウソク８ａ、電源タップなどは火災の火元となり得る。

次に図２、図３を参照して、消火システム１の構成について説明する。消火システム１は、消火装置１０、制御装置３１を備えて構成されている。消火装置１０は、その本体部１１が壁２Ｂに固定されたブラケット１２にバンド１３を用いて取り付けられている。本体部１１の内部にはサイフォン管１４が配設され、消火剤１５が加圧封入されている。サイフォン管１４の上端は、本体部１１の外で電磁弁１６に接続されている。電磁弁１６は、制御装置３１が備える消火制御部３９（図４参照）によって開閉制御されており、消火時以外は閉状態が保持されている。

本体部１１の上部には、本体部１１に固定された基部１７が配設されている。なお、基部１７は、ブラケット１２に固定して配設するようにしてもよい。制御装置３１は、基部１７の内部に配置されている。基部１７の上部には、水平回転台１８が配設されている。水平回転台１８は、水平回転モータ１８ａ（図４参照）を駆動することによって、水平面に直交するＺ方向（上下方向）の回転軸１８ｂを回転中心として、基部１７に対して水平回転方向θｘｙに回転する。

水平回転台１８の上面には、一対の回転体支持部１９が立設されている。一対の回転体支持部１９の間には、回転体２０が配設されている。回転体２０は、上下回転モータ２０ａ（図４参照）を駆動することによって、一対の回転体支持部１９間を貫く水平回転軸２０ｂを回転中心として、一対の回転体支持部１９に対して上下回転方向θｚに回転する。水平回転モータ１８ａおよび上下回転モータ２０ａは、制御装置３１が備える駆動制御部３２（図４参照）によって駆動制御されている。

図３において、回転体２０には、回転体２０の外周面に開口する噴射口２１を有するノズル２２が配設されている。ノズル２２は、自在継手２３、接続管２４を介して電磁弁１６に接続されている。消火制御部３９によって電磁弁１６が開けられる（開状態となる）と、消火装置１０の本体部１１に加圧封入されている消火剤１５が、サイフォン管１４、電磁弁１６、接続管２４、自在継手２３、ノズル２２を経由して噴射口２１から噴射方向２１ａ（噴射口２１の方向）に向かって噴射される。

このように、消火装置１０は、消火剤１５を家屋内（部屋２の中）に噴射する噴射口２１を有している。そして、水平回転モータ１８ａおよび上下回転モータ２０ａは、噴射方向２１ａ（噴射口２１の方向）を水平回転方向θｘｙおよび上下回転方向θｚに動かす駆動手段２５（図４参照）を構成する。そして、駆動制御部３２は、駆動手段２５を駆動制御する。なお、自在継手２３と接続管２４の代わりに、柔軟性のあるフレキシブル管を用いてノズル２２と電磁弁１６の間を接続するようにしてもよい。

図３において、回転体２０の外周面には撮像口２６が開口している。回転体２０には、撮像口２６を光軸２７ａが貫くように可視光カメラ２７が配設されている。可視光カメラ２７は、撮像口２６を通して光軸２７ａを撮像の中心として家屋内（部屋２の中）の可視光画像を撮像する。可視光カメラ２７は、ノズル２２の上方に光軸２７ａが噴射方向２１ａと同じ方向となるように配設されている。

回転体２０には、可視光カメラ２７と撮像口２６の間に赤外線透過フィルタ２８を出し入れする（矢印ａ）フィルタ挿抜手段２９（図４参照）が配設されている。赤外線透過フィルタ２８は、可視光に含まれる赤外線を選択的に透過するフィルタである。赤外線透過フィルタ２８を透して可視光カメラ２７で撮像することで、可視光カメラ２７において赤外線画像を取得することができる。

フィルタ挿抜手段２９は、赤外線透過フィルタ２８を可視光カメラ２７の前に出し入れ可能な構成であればよい。例えば、回転型モータ（図示省略）によって赤外線透過フィルタ２８を揺動移動させる構成であっても、直動型モータ（図示省略）によって赤外線透過フィルタ２８を往復移動させる構成であってもよい。フィルタ挿抜手段２９による赤外線透過フィルタ２８の出し入れ（挿抜）は、制御装置３１が備える撮像制御部３３（図４参照）によって制御される。

このように、可視光カメラ２７と可視光カメラ２７の前に赤外線透過フィルタ２８を出し入れするフィルタ挿抜手段２９は、家屋内（部屋２の中）を撮像する撮像手段３０（図４参照）を構成する。この構成によって、撮像手段３０が撮像する可視光画像と赤外線画像は、特別な位置合わせ手段を用いることなく視野が一致する。そして、撮像手段３０は、光軸２７ａ（撮像方向）が噴射方向２１ａ（噴射口２１の方向）と同じで、噴射口２１と一体となって光軸２７ａ（撮像方向）が移動する。この構成によって、撮像方向を火災の方向に向ける（消火対象を画像の中心に合わせる）ことで、噴射口２１の方向を消火対象に合わせることができる。

次に図４を参照して、消火システム１の制御系統について説明する。消火システム１は、制御装置３１、消火装置１０、駆動手段２５、撮像手段３０を備えている。制御装置３１は、駆動制御部３２、撮像制御部３３、監視制御部３４、火熱検出部３５、基準図形抽出部３６、火熱割合算出部３７、火災判定部３８、消火制御部３９、監視情報記憶部４０、初期火熱記憶部４１、警戒情報記憶部４２を備えている。

駆動制御部３２は、駆動手段２５が備える水平回転モータ１８ａ、上下回転モータ２０ａを駆動制御して、噴射口２１の方向（噴射方向２１ａ）を監視制御部３４より指定された水平回転方向θｘｙおよび上下回転方向θｚを向くように動かす。撮像制御部３３は、撮像手段３０が備える可視光カメラ２７、フィルタ挿抜手段２９を制御して、可視光画像および赤外線画像を撮像させる。

具体的には可視光画像を撮像する場合、撮像制御部３３は、可視光カメラ２７の前に赤外線透過フィルタ２８を挿入しない状態で可視光カメラ２７によって撮像させる。また赤外線画像を撮像する場合、撮像制御部３３は、可視光カメラ２７の前に赤外線透過フィルタ２８を挿入した状態で可視光カメラ２７によって撮像させる。すなわち、赤外線透過フィルタ２８を前に挿入した可視光カメラ２７は赤外線画像を撮像する赤外線撮像手段となり、赤外線透過フィルタ２８を前に挿入しない可視光カメラ２７は可視光画像を撮像する可視光撮像手段となる。

このように、撮像手段３０は、赤外線撮像手段と可視光撮像手段を有している。なお、撮像手段３０は上記の構成に限定されることなく、例えば、共通の光軸から入射する映像をハーフミラーなどで２つに分割し、それぞれを赤外線カメラと可視光カメラに入射させて赤外線画像と可視光画像を撮像するものであってもよい。

図４において、監視制御部３４は、駆動制御部３２を介して駆動手段２５を制御して、監視情報記憶部４０に記憶される複数の監視方向（可視光カメラ２７の光軸２７ａの方向）に基づいて、撮像手段３０の撮像方向（可視光カメラ２７の光軸２７ａの方向）を順に移動させながら家屋内（部屋２の中）を撮像する監視処理を実行させる。すなわち、監視処理において駆動制御部３２は、撮像方向が予め設定された複数の監視方向を順に向くように駆動手段２５を駆動制御する。そして監視制御部３４は、撮像制御部３３を介して撮像手段３０を制御して、監視方向の赤外線画像を撮像させる。

なお、複数の監視方向は、可視光カメラ２７の視野角、家屋内に設置された消火システム１の撮像手段３０の位置を考慮して設定される。すなわち、監視方向を設定するにあたり、家屋内のレイアウト（部屋２の家具の位置など）を考慮する必要はなく、消火システム１を設置した後は、部屋２の中の家具の位置を変更しても監視方向を再設定（変更）する必要がない。

ここで、図５を参照して監視処理における監視方向について説明する。図５の例では、部屋２に設置された消火システム１の撮像手段３０の位置から見える全視野５０を、水平方向に３分割、垂直方向に２分割して、上部左から監視領域Ａ１、監視領域Ａ２、監視領域Ａ３、下部左から監視領域Ｂ１、監視領域Ｂ２、監視領域Ｂ３と定義して監視方向を設定している。すなわち、可視光カメラ２７の光軸２７ａが各監視領域Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３の中心を向く方向がそれぞれ監視方向として監視情報記憶部４０に記憶されている。

監視処理において監視制御部３４は、例えば、監視領域Ａ１→監視領域Ａ２→監視領域Ａ３→監視領域Ｂ３→監視領域Ｂ２→監視領域Ｂ１→監視領域Ａ１→監視領域Ａ２→・・・の順に１０秒間隔で撮像手段３０の撮像方向を移動させて、各監視領域Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３の赤外線画像を撮像させる。すなわち、撮像方向が一の監視方向を向く度に、赤外線画像が撮像される。これによって、６０秒間で全視野５０の最新の赤外線画像が撮像されることになる。

図４において、火熱検出部３５は、撮像手段３０によって撮像された赤外線画像を画像処理して、予め定めた所定の温度よりも高い領域（高温領域）を抽出して火熱として検出する火熱検出処理を実行する。より具体的には、監視処理において火熱検出部３５は、各監視領域Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３の赤外線画像を基に、火熱の有無を検出する。つまり、火熱検出部３５は、赤外線撮像手段（撮像手段３０）によって撮像された赤外線画像（画像）より、火熱を火熱画像として抽出する。

このように、火熱検出部３５は、撮像方向（光軸２７ａ）が一の監視方向を向く度に、撮像手段３０が可視光カメラ２７の前に赤外線透過フィルタ２８を挿入した状態で撮像した赤外線画像を基に、火熱を検出し、または、火熱がないかを判断する。また、赤外線撮像手段（撮像手段３０）と、赤外線撮像手段によって撮像された赤外線画像より火熱Ｈを検出する火熱検出部３５は、家屋内（部屋２の中）に火熱Ｈがあるか否かを監視する火熱監視手段を構成する。

ここで図６を参照して、火熱検出処理において火熱検出部３５によって抽出された火熱画像５１の例について説明する。図６には、監視領域Ｂ２を撮像した赤外線画像を基に、火熱検出部３５によって抽出された火熱Ｈ１が示されている。この火熱Ｈ１は、燃焼中のストーブ７において高温となった燃焼筒７ａが赤外線で撮像されたものである。

図４において、火熱検出部３５によって火熱Ｈ１が検出されると、監視制御部３４は、可視光カメラ２７の光軸２７ａが火熱Ｈ１の中心を向く方向を算出し、火熱Ｈ１が検出された監視領域Ｂ１と紐付けて算出された方向を警戒方向として警戒情報記憶部４２に記憶させる。監視制御部３４は、警戒方向が記憶されると、監視方向に加えて警戒方向も向くように駆動制御部３２を介して駆動手段２５を制御する。すなわち、火熱検出部３５が火熱Ｈ１を検出すると、駆動制御部３２は、複数の監視方向に加えて撮像方向が火熱Ｈ１の方向である警戒方向も順に向くように駆動手段２５を制御する。

ここで図７を参照して、警戒方向について説明する。監視領域Ｂ２に火熱Ｈ１が検出されると（図６参照）、撮像手段３０の撮像方向が火熱Ｈ１（ストーブ７の燃焼筒７ａ）の中心を向く方向が警戒方向として設定される。図７には、撮像手段３０の撮像方向を警戒方向に向けた状態で、可視光カメラ２７によって撮像される画像範囲を、警戒領域Ｃ１として全視野５２に重ねて表示している。すなわち、警戒領域Ｃ１は、ストーブ７の燃焼筒７ａが中心となるように設定されている。

警戒領域Ｃ１が追加（記憶）されると、監視処理において監視制御部３４は、例えば、監視領域Ｂ１→警戒領域Ｃ１→監視領域Ａ１→警戒領域Ｃ１→監視領域Ａ２→警戒領域Ｃ１→監視領域Ａ３→警戒領域Ｃ１→監視領域Ｂ３→警戒領域Ｃ１→監視領域Ｂ２→警戒領域Ｃ１→・・・の順に撮像手段３０の撮像方向を移動させて、各監視領域Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３および警戒領域Ｃ１の画像を撮像させる。

すなわち、各監視領域Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３が撮像される間に、少なくとも一度は、警戒領域Ｃ１が撮像されて、後述する火災判定処理が実行される。例えば、次の監視領域Ａ１〜Ａ３、Ｂ１〜Ｂ３に向けて１０秒間隔で撮像方向を移動させている場合は、その１０秒間の間に少なくとも一度は警戒領域Ｃ１が（複数の警戒方向が設定されている場合は全ての警戒方向が）撮像される。監視制御部３４は、警戒領域Ｃ１の撮像では、赤外線画像と可視光画像の両方を撮像させる。

図４において、基準図形抽出部３６は、撮像手段３０によって撮像された可視光画像および赤外線画像を画像処理して、火熱Ｈの画像（以下「火熱画像」と称する）と関連付けされる図形である基準図形を抽出する基準図形抽出処理を実行する。すなわち、基準図形抽出部３６は、撮像手段３０によって撮像された画像（可視光画像、赤外線画像）に含まれる図形に基づいて、火熱画像と関連付けされる図形である基準図形を抽出する。

より具体的には、基準図形抽出部３６は、撮像手段３０によって撮像された可視光画像（画像）に含まれる図形のうち、少なくとも火熱画像における火熱Ｈを囲う図形、または、火熱Ｈの周辺にある図形のいずれかの輪郭を含んで基準図形を抽出する。すなわち、基準図形抽出部３６は、基準図形を可視光撮像手段（撮像手段３０）によって撮像された可視光画像より抽出する。

ここで図８を参照して、基準図形の例について説明する。図８（ａ）は、ストーブ７の燃焼筒７ａが火熱Ｈ１として検出された後に設定された、警戒領域Ｃ１の可視光画像５３を示している。図８（ｂ）は、図８（ａ）に示す可視光画像５３を基に基準図形抽出部３６が抽出した基準図形Ｆ１（第１の例）を示している。この例では、可視光画像５３に含まれる図形のうち、ストーブ７の燃焼筒７ａの周囲にある反射板の輪郭が、火熱Ｈ１を囲う基準図形Ｆ１として抽出されている。図８（ｃ）には、抽出された基準図形Ｆ１に火熱画像の火熱Ｈ１を重ねて表示してある。この例では、可視光画像５３に含まれる図形のうち、１つの火熱Ｈ１を囲う１つの図形が基準図形Ｆ１として抽出されている。

次に図９を参照して、基本図形のその他の例について説明する。図９（ａ）は、仏壇８に供えられた２本のロウソク８ａに灯された炎８ｂがそれぞれ火熱Ｈ２ａ、火熱Ｈ２ｂとして検出された後に設定された警戒領域Ｃ２の可視光画像５６を示している。図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す可視光画像５６を基に基準図形抽出部３６が抽出した基準図形Ｆ２（第２の例）に、火熱画像の火熱Ｈ２ａ、火熱Ｈ２ｂを重ねて表示している。この例では、可視光画像５６に含まれる図形のうち、２つの火熱Ｈ２ａ、火熱Ｈ２ｂを囲う１つの図形が基準図形Ｆ２として抽出されている。

図９（ｃ）は、図９（ａ）に示す可視光画像５６を基に基準図形抽出部３６が抽出した基準図形Ｆ３ａ、基準図形Ｆ３ｂ（第２の例）に、火熱画像の火熱Ｈ２ａ、火熱Ｈ２ｂを重ねて表示している。この例では、可視光画像５６に含まれる図形のうち、２つの火熱Ｈ２ａ、火熱Ｈ２ｂの周辺（下方）にあるロウソク８ａの輪郭が、それぞれ基準図形Ｆ３ａ、基準図形Ｆ３ｂとして抽出されている。すなわち、火熱Ｈ２ａ、火熱Ｈ２ｂに隣接する位置に、それぞれに対応する２つの基準図形Ｆ３ａ、基準図形Ｆ３ｂが火熱画像と関連付けされて抽出されている。

図４において、火熱割合算出部３７は、基準図形抽出部３６が抽出した基準図形Ｆの面積に対する火熱画像における火熱Ｈの面積の割合を火熱割合として算出する。

ここで図８（ｃ）を参照して、火熱割合の例について説明する。図８（ｃ）は、図８（ｂ）に示す基準図形Ｆ１に、火熱画像の火熱Ｈ１（図６も参照）が重ねて表示されている。火熱割合算出部３７は、基準図形Ｆ１の面積に対する火熱Ｈ１の面積の割合を火熱割合として算出する。

図４において、初期火熱記憶部４１には、初期火熱画像、初期基準図形、初期火熱割合を含む初期火熱情報が記憶されている。初期火熱画像は、監視処理において火熱Ｈが検出され、撮像方向を監視方向に向けられた赤外線撮像手段（撮像手段３０）によって撮像された赤外線画像から抽出された火熱Ｈの画像である。初期基準図形は、初期火熱画像の火熱Ｈと関連付けされる基準図形Ｆである。そして、初期火熱割合は、初期基準図形の面積に対する初期火熱画像における火熱Ｈの割合である。

図４において、火災判定部３８は、火熱割合を基に、火災の発生を判定する。より具体的には、火災判定部３８は、監視処理において撮像された警戒領域Ｃ１（Ｃ２）の現在の赤外線画像と可視光画像（警戒画像）と、初期火熱記憶部４１に記憶されている初期火熱画像、初期基準図形、初期火熱割合を基に、火熱Ｈが火災であるか否かを判定する火災判定処理を実行する。すなわち、火災判定部３８は、撮像方向（光軸２７ａの方向）を警戒方向に向けた撮像手段３０が撮像した赤外線画像と可視光画像とを基に、火熱検出部３５が検出した火熱Ｈが火災であるか否かを判定する。また、撮像手段３０、火熱検出部３５、火災判定部３８は、屋内（部屋２の中）に発生した火災を検出する火災検出手段を構成する。

ここで図１０を参照して、火災判定部３８による火災判定処理についてより具体的に説明する。図１０（ａ）〜１０（ｃ）には、最初に火熱Ｈ１が検出されてからある程度の時間が経過した現在の警戒領域Ｃ１の赤外線画像と可視光画像（警戒画像）から抽出された、基準図形Ｆと火熱画像の火熱Ｈとが重ねて表示されている。

図１０（ａ）の例では、基準図形Ｆ１（１）は、図８（ｃ）の基準図形Ｆ１（初期基準図形）と一致している。この場合、火災判定部３８は、基準図形Ｆ１（１）と火熱画像の火熱Ｈ１（１）から火熱割合算出部３７が算出する火熱割合が、初期火熱割合より所定の割合以上に増加していると火災が発生したと判定する。すなわち、火災判定部３８は、現在の警戒領域Ｃ１の画像（警戒画像）における火熱割合が、火熱監視手段（赤外線撮像手段、火熱検出部３５）によって火熱Ｈ１が最初に検出された際に算出された火熱割合である初期火熱割合より所定の割合以上に増加している場合に火災が発生したと判断する。

図１０（ｂ）の例では、基準図形Ｆ１（２）は、図８（ｃ）の基準図形Ｆ１（初期基準図形）より大きくて一致していない。また、火熱画像の火熱Ｈ１（２）は図８（ｃ）の火熱Ｈ１（初期火熱画像の火熱Ｈ１）より大きくて一致していない。しかしながら、図１０（ｂ）の基準図形Ｆ１（２）および火熱画像の火熱Ｈ１（２）と、図８（ｃ）の基準図形Ｆ１（初期基準図形）および初期火熱画像の火熱Ｈ１とは、相似の関係にある。すなわち、図１０（ｂ）から算出される火熱割合は、図８（ｃ）から算出される初期火熱割合を同じである。この場合、火災判定部３８は、ストーブ７が消火システム１の撮像手段３０に近づく位置に移動されたが、火災は発生していないと判断する。

図１０（ｃ）の例では、基準図形Ｆ１（３）は、図８（ｃ）の基準図形Ｆ１（初期基準図形）と形は同じであるが位置が一致していない。また、火熱画像の火熱Ｈ１（３）は図８（ｃ）の火熱Ｈ１（初期火熱画像の火熱Ｈ１）と形は同じであるが位置が一致していない。しかしながら、基準図形Ｆ１（３）に対する火熱画像の火熱Ｈ１（３）の相対関係と基準図形Ｆ１（初期基準図形）に対する初期火熱画像の火熱Ｈ１の相対関係は一致している。そして、図１０（ｃ）から算出される火熱割合は、図８（ｃ）から算出される初期火熱割合と同じである。この場合、火災判定部３８は、ストーブ７が消火システム１の撮像手段３０対して横方向に移動されたが、火災は発生していないと判断する。

このように、火災判定部３８は、現在の警戒領域Ｃ１の画像（警戒画像）から抽出された基準図形Ｆが初期基準図形（火熱監視手段によって火熱Ｈが最初に検出された際に抽出された基準図形Ｆ）とは異なるが、火熱画像における火熱Ｈと基準図形Ｆの相対的な関係が初期火熱画像における火熱Ｈと初期基準図形の相対的な関係と同じ（火熱監視手段によって火熱Ｈが最初に検出された際と同じ）場合は、火熱割合が初期火熱割合より所定の割合以上に増加している場合に火災が発生したと判断する。

上記説明したように、消火システム１において、火熱監視手段、撮像手段３０、火熱検出部３５、基準図形抽出部３６、火熱割合算出部３７、火災判定部３８は、家屋内（部屋２の中）に火災が発生したか否かを判断する火災判断システムを構成する。そして、火災判断システムにおいて、火災判定部３８は、火熱割合が初期火熱割合より所定の割合以上に増加している場合に火災は発生したと判定している。これによって、事前の設定を要することなく家屋内（部屋２の中）に火災が発生したか否かを判断することができる。

図４において、消火制御部３９は、火災判定部３８によって火災が発生したと判定されると、消火剤１５が噴射されるように消火装置１０を作動させる（電磁弁１６を開ける）消火処理を実行させる。消火処理において消火制御部３９は、火災判定部３８（火災検出手段）が火災を検出すると、検出した火災の方向を向いた噴射口２１の方向が駆動手段２５によって所定の範囲内で上下方向に動くように駆動制御部３２によって制御させながら、その噴射口２１より消火剤１５を噴射させる。このように噴射口２１を上下方向に動かしながら消火剤１５を噴射させることによって、消火剤１５の散布先を広げて家屋内（部屋２の中）に発生した火災を確実に消火することができる。

ここで図１１、図１２を参照して、噴射口２１を動かしながら消火剤１５を噴射させる消火処理について説明する。図１１は、図１０（ａ）に示すように警戒領域Ｃ１内の火熱Ｈ１（１）が火災判定部３８によって火災と判定されたため、消火システム１の噴射口２１を上下方向（矢印ｂ）に動かしながら消火剤１５を火元のストーブ７の燃焼筒７ａ付近に噴射している様子を横から見た状態を示している。図１２（ａ）は、図１１を消火システム１の撮像手段３０の位置から見た状態を示している。

図１１において、撮像手段３０が警戒領域Ｃ１を撮像している際は、噴射口２１は噴射方向２１ａ（０）（撮像時の噴射方向２１ａ）を向いている。この状態から火災判定部３８によって火災が発生したと判定されると、駆動手段２５は噴射方向２１ａを、撮像時の噴射方向２１ａ（０）より下方に消火剤１５を散布する下端の噴射方向２１ａ（Ｂ）と、撮像時の噴射方向２１ａ（０）より上方に消火剤１５を散布する上端の噴射方向２１ａ（Ｕ）との間の噴射範囲Ｒ１（所定の範囲）で上下方向に動かす。これによって、消火剤１５は図１２（ａ）に示す複数の散布範囲６４を包含する領域に散布される。

このように、駆動制御部３２は、噴射範囲Ｒ１（所定の範囲）に少なくとも火熱検出部３５が検出した火熱Ｈの下方が含まれるように駆動手段２５を制御している。火災の火元は、赤外線画像より検出される火熱Ｈの下端部か火熱Ｈの下方にあることが多く、また、部屋２の中に煙が充満している状態では火熱Ｈの位置が正しく検出されない場合もある。このような場合でも、噴射範囲Ｒ１に火熱検出部３５が検出した火熱Ｈの下方が含まれるように、噴射口２１を上下方向に動かしながら消火剤１５を噴射させることで、家屋内（部屋２の中）に発生した火災を確実に消火することができる。

図１２（ｂ）は、消火剤１５を噴射している際に噴射口２１の噴射方向２１ａを動かすその他の実施例を示している。この例では、消火処理において消火制御部３９は、噴射方向２１ａ（Ｒ）が、撮像時の噴射方向２１ａ（０）を中心とする横倒しにした「８」の字（∞）の軌跡を描くように、駆動制御部３２を介して駆動手段２５を制御する。すなわち、噴射口２１より消火剤１５が噴射されると、駆動制御部３２は、噴射方向２１ａ（噴射口２１の方向）を所定の範囲（噴射範囲Ｒ１）内で上下方向に動かすことに加えて、噴射方向２１ａ（噴射口２１の方向）を所定の範囲（噴射範囲Ｒ２）内で水平方向にも動かすように駆動手段２５を制御する。

これによって、部屋２の中に煙が充満していて火熱Ｈの位置が正確に検出できない状態であっても、家屋内（部屋２の中）に発生した火災を確実に消火することができる。なお、噴射方向２１ａ（Ｒ）の軌跡は横倒しにした「８」の字に限定されることはなく、上下方向に加えて水平方向にも噴射口２１が動くものであればよい。

上記説明したように、本実施の形態の消火システム１は、消火剤１５を家屋内（部屋２の中）に噴射する噴射口２１を有する消火装置１０と、噴射口２１の方向（噴射方向２１ａ）を水平方向および上下方向に動かす駆動手段２５と、駆動手段２５を制御する駆動制御部３２と、家屋内に発生した火災を検出する火災検出手段と、を備えている。

そして消火システム１は、火災検出手段が火災を検出すると、検出した火災の方向を向いた噴射口２１の方向が駆動手段２５によって所定の範囲（噴射範囲Ｒ１）内で上下方向に動くように駆動制御部３２によって制御させながら、その噴射口２１より消火剤１５を噴射させて、家屋内に発生した火災を消火している。これによって、家屋内に発生した火災を確実に消火することができる。なお、火災検出手段は家屋内に発生した火災を検出できるものであればよく、例えば、温度センサによって家屋内に発生した火熱の温度を計測して火災を検出するものであってもよい。

また、本実施の形態の消火システム１は、消火装置１０と、駆動手段２５と、撮像方向（光軸２７ａ）が噴射口２１の方向と同じで、噴射口２１と一体となって撮像方向が移動する撮像手段３０と、駆動制御部３２と、撮像手段３０が撮像した画像を基に、火熱Ｈを検出する火熱検出部３５と、火熱検出部３５が検出した火熱Ｈが火災であるか否かを判定する火災判定部３８と、を備えている。

そして、火熱検出部３５が火熱Ｈを検出すると、駆動制御部３２は、撮像方向が火熱Ｈの方向である警戒方向を向くように駆動手段２５を制御し、火災判定部３８は、撮像方向を警戒方向に向けた撮像手段３０が撮像した画像を基に、火熱Ｈが火災であるか否かを判定し、火災判定部３８によって火災が発生したと判定されると、消火剤１５が噴射されるように消火装置１０を作動させて、家屋内に発生した火災を消火している。これによって、消火システム１を家屋に設置した後に特別の設定（事前の設定）を要することなく家屋内に発生した火災を消火することができる。

次に図１３〜１５を参照して、消火システム１によって家屋内に火災が発生したことを判定して消火する消火方法について説明する。図１３において、まず、撮像手段３０の撮像方向は、監視制御部３４が駆動制御部３２を介して駆動手段２５を制御することによって、予め設定された複数の監視方向のうち一の監視方向に向けられているとする（例えば、図５の監視領域Ｂ２）。この状態において、監視制御部３４は撮像制御部３３を介して撮像手段３０を制御して、フィルタ挿抜手段２９によって赤外線透過フィルタ２８を可視光カメラ２７の前に挿入した状態で赤外線画像を撮像させる（ＳＴ１：監視領域撮像工程）。すなわち、撮像手段３０によって家屋内（部屋２の中）が撮像される。

次いで火熱検出部３５は、撮像した赤外線画像を基に、火熱Ｈがあるか否かを判断する（ＳＴ２：火熱検出判断工程）。すなわち、監視領域撮像工程（ＳＴ１）と火熱検出判断工程（ＳＴ２）は、赤外線撮像手段（撮像手段３０）が家屋内（部屋２の中）の赤外線画像を撮像し、火熱検出部３５が赤外線画像に火熱Ｈがあるか否かを検出することにより、火熱監視手段（赤外線撮像手段、火熱検出部３５）が家屋内に火熱Ｈがあるか否かを監視する火熱監視工程となる。

火熱Ｈが検出された場合（ＳＴ２においてＹｅｓ）、監視制御部３４は、その監視領域で火熱Ｈが検出されたことがあるか否かを判断する（ＳＴ３）。すなわち、その監視領域に関する初期火熱情報が、初期火熱記憶部４１に記憶されているか否かが判断される。その監視領域で火熱Ｈが検出されたことがない場合、すなわち、初期火熱情報が記憶されていない場合（ＳＴ３においてＮｏ）は、初期火熱記憶処理が実行される（ＳＴ４：初期火熱記憶工程）。また、その監視領域で火熱Ｈが検出されたことがある場合、すなわち、初期火熱情報が記憶されている場合（ＳＴ３においてＹｅｓ）は、火災判定処理が実行される（ＳＴ５：火災判定処理工程）。

ここで図１４を参照して、初期火熱記憶処理（初期火熱記憶工程（ＳＴ４））のフローについて説明する。まず、監視制御部３４は駆動制御部３２を介して駆動手段２５を制御して、火熱Ｈが画像の中央になるように撮像手段３０の撮像方向（可視光カメラ２７の光軸２７ａ）を火熱Ｈの中心に向ける（ＳＴ１１）。次いで監視制御部３４は、この時の撮像手段３０の撮像方向を、警戒方向として警戒情報記憶部４２に記憶させる（ＳＴ１２）。なお、撮像方向を警戒方向に向けた撮像手段３０の撮像視野は、警戒領域（例えば、図７の警戒領域Ｃ１）となる。

次いで監視制御部３４は撮像制御部３３を介して撮像手段３０を制御して、赤外線画像と可視光画像を撮像させる（ＳＴ１３）（ＳＴ１３：初期画像撮像工程）。すなわち、火熱監視工程において火熱Ｈが検出されると（ＳＴ２においてＹｅｓ）、初期画像撮像工程（ＳＴ１３）において、撮像手段３０が家屋内（部屋２の中）を初期画像（初期赤外線画像、初期可視光画像）として撮像する。

次いで火熱検出部３５は、初期赤外線画像より火熱Ｈを抽出して初期火熱画像として初期火熱記憶部４１に記憶する（ＳＴ１４：初期火熱抽出工程）。すなわち、初期火熱抽出工程（ＳＴ１４）において、初期赤外線画像（初期画像）より火熱Ｈが初期火熱画像として抽出される。次いで基準図形抽出部３６は、初期可視光画像（例えば、図８（ａ）の可視光画像５３）に基づいて、初期火熱画像と関連付けされる基準図形Ｆ（例えば、図８（ｂ）の基準図形Ｆ１）を抽出して初期基準図形として初期火熱記憶部４１に記憶させる（ＳＴ１５：初期基準図形抽出工程）。すなわち、初期基準図形抽出工程（ＳＴ１５）において、初期可視光画像（初期画像）に含まれる図形に基づいて、初期火熱画像と関連付けされる図形である初期基準図形が抽出される。

次いで火熱割合算出部３７は、初期基準図形の面積に対する初期火熱画像における火熱Ｈの面積の割合を初期火熱割合として算出して初期火熱記憶部４１に記憶させる（ＳＴ１６：初期火熱割合算出工程）。すなわち、初期火熱割合算出工程（ＳＴ１６）において、抽出された初期基準図形の面積に対する初期火熱画像における火熱Ｈの面積の割合が初期火熱割合として算出される。初期火熱画像、初期基準図形、初期火熱割合などの初期火熱情報および警戒方向が記憶されると、一連の初期火熱記憶処理が終了する。

次に図１５を参照して、火災判定処理（火災判定処理工程（ＳＴ５））のフローについて説明する。まず、監視制御部３４は駆動制御部３２を介して駆動手段２５を制御して、撮像手段３０の撮像方向を警戒情報記憶部４２に記憶されている警戒方向に変更する（ＳＴ２１）。これによって、噴射口２１の方向（噴射方向２１ａ）が警戒領域の火熱Ｈの方向を向く。

次いで監視制御部３４は撮像制御部３３を介して撮像手段３０を制御して、現在の警戒領域の可視光画像と赤外線画像（以下「警戒画像」と称す）を撮像する（ＳＴ２２：警戒画像撮像工程）。すなわち、初期火熱記憶工程（ＳＴ４）において初期火熱割合が算出された後に（ＳＴ３においてＹｅｓ）、警戒画像撮像工程（ＳＴ２２）において撮像手段３０が家屋内（部屋２の中）を警戒画像として撮像する。

次いで火熱検出部３５は、警戒画像に含まれる赤外線画像より火熱Ｈを警戒火熱画像として抽出する（ＳＴ２３：警戒火熱抽出工程）。このように、初期火熱抽出工程（ＳＴ１４）および警戒火熱抽出工程（ＳＴ２３）において、初期火熱画像および警戒火熱画像は赤外線撮像手段（撮像手段３０）によって撮像された赤外線画像より抽出される。

次いで火災判定部３８は、警戒火熱画像に火熱Ｈがあるか否か、すなわち火熱Ｈが消滅したか否かを判断する（ＳＴ２４）。火熱Ｈが消滅している場合（ＳＴ２４においてＹｅｓ）、火熱検出部３５は、その火熱Ｈに関して初期火熱記憶部４１に記憶されていた初期火熱情報、および、警戒情報記憶部４２に記憶されていた警戒方向をクリアして（ＳＴ２５）、火災判定処理が完了する。

火熱Ｈが消滅していない場合（ＳＴ２４においてＮｏ）、基準図形抽出部３６は、警戒画像の可視光画像に含まれる図形に基づいて、警戒火熱画像と関連付けされる図形である基準図形Ｆを抽出する（ＳＴ２６：基準図形抽出工程）。このように、初期基準図形抽出工程（ＳＴ１５）および基準図形抽出工程（ＳＴ２６）において、初期基準図形および基準図形Ｆは可視光撮像手段（撮像手段３０）によって撮像された可視光画像より抽出される。

また、初期基準図形抽出工程（ＳＴ１５）および基準図形抽出工程（ＳＴ２６）における基準図形抽出処理では、初期基準図形または基準図形Ｆは、初期画像または警戒画像に含まれる図形のうち、少なくとも初期火熱画像または警戒火熱画像における火熱Ｈを囲う図形、または、火熱Ｈの周辺にある図形のいずれかの輪郭を含んで抽出される。

次いで火熱割合算出部３７は、基準図形抽出工程（ＳＴ２６）において抽出された基準図形Ｆの面積に対する警戒火熱画像（火熱Ｈ）の面積の割合を火熱割合として算出する（ＳＴ２７：火熱割合算出工程）。次いで火災判定部３８は、抽出された基準図形Ｆと記憶されている初期基準図形が一致するか否かを判定する（ＳＴ２８）。

抽出された基準図形Ｆが初期基準図形と一致する場合（ＳＴ２８においてＹｅｓ）、火災判定部３８は、算出された現在の火熱割合が記憶されている初期火熱割合より所定の割合以上に増加していないか判断する（ＳＴ２９：火災判断工程）。そして、火災判断工程（ＳＴ２９）において、算出された火熱割合が初期火熱割合より所定の割合以上に増加している場合に（Ｙｅｓ）、火災判定部３８は火災が発生したと判定する。

抽出された基準図形Ｆが初期基準図形と一致しない場合（ＳＴ２８においてＮｏ）、火災判定部３８は、警戒火熱画像の火熱Ｈが初期火熱画像の火熱Ｈと一致するか否かを判断する（ＳＴ３０）。具体的には、火災判定部３８は、抽出された基準図形Ｆと記憶されていた初期基準図形の相対的な関係と、警戒火熱画像と記憶されていた初期火熱画像の相対的な関係を基に、警戒火熱画像の火熱Ｈと初期火熱画像の火熱Ｈが同一であるか否かを判断する。

警戒火熱画像の火熱Ｈが初期火熱画像の火熱Ｈと一致しない場合（ＳＴ３０においてＮｏ）、別の火熱Ｈが検出されていると判断され、前述の初期火熱記憶処理（初期火熱記憶工程（ＳＴ４））が実行されて初期火熱情報と警戒方向が更新されると、火災判定処理が完了する。

警戒火熱画像の火熱Ｈが初期火熱画像の火熱Ｈと一致する場合（ＳＴ３０においてＹｅｓ）、火熱Ｈの不一致は火熱Ｈの位置が移動したことが原因と判断され、火災判断工程（ＳＴ２９）が実行される。すなわち、基準図形Ｆが初期基準図形とは異なるが、警戒火熱画像における火熱Ｈと基準図形Ｆの相対的な関係および初期火熱画像における火熱Ｈと初期基準図形の相対的な関係とが同じ場合は（ＳＴ３０においてＹｅｓ）、火災判断工程（ＳＴ２９）において、火熱割合算出工程（ＳＴ２７）において算出された火熱割合を初期火熱割合と比較して火災が発生したか否かを判定する。

火災判断工程（ＳＴ２９）において火災が発生したと判断されると（Ｙｅｓ）、次いで消火制御部３９が消火処理を実行する（ＳＴ３１：消火処理工程）。これによって、噴射口２１より火熱Ｈに向かって消火剤１５が噴射される。火災判断工程（ＳＴ２９）において火災は発生していないと判断されると（Ｎｏ）、初期火熱情報、警戒方向は維持したまま火災判定処理が完了する。

図１３において、火熱検出判断処理（ＳＴ２）において火熱Ｈが検出されない場合（Ｎｏ）、または初期火熱記憶処理工程（ＳＴ４）が終了した場合、または火災と判定されずに火災判定処理工程（ＳＴ５）が終了した場合、監視制御部３４は、他に初期火熱情報が記憶されているか否かを判断する（ＳＴ６）。他に初期火熱情報が記憶されている場合、すなわち、他に火熱Ｈが検出されていた場合（ＳＴ６においてＹｅｓ）、他の火熱Ｈが火災になっていないかを判定するための火災判定処理工程（ＳＴ５）が実行される。

他に初期火熱情報が記憶されていない場合、すなわち、他に火熱Ｈが検出されていない場合（ＳＴ６においてＮｏ）、または他の火熱Ｈに対する火災判定処理工程（ＳＴ５）が火災と判定されずに終了した場合、監視制御部３４は駆動制御部３２を介して駆動手段２５を制御して、撮像手段３０の撮像方向を次の監視領域に変更し（ＳＴ７）、最初に戻って監視領域撮像工程（ＳＴ１）が実行される。

このように、全ての監視領域に火熱Ｈが検出されない場合は次の監視領域に火熱Ｈがあるか否かが監視され、火熱Ｈが検出されて警戒方向が記憶されている場合はその警戒領域の火熱Ｈが火災になっていないかを確認（火災判定処理）した後、次の監視領域を監視している。すなわち、撮像方向が一の監視方向を向く度に、撮像手段３０が画像を撮像して、火熱検出部３５が撮像された画像を基に火熱Ｈがないかを判断し、火熱Ｈが検出されると、複数の監視方向に加えて警戒方向も順に向くように制御している。

上記説明したように、本実施の形態の消火方法における家屋内（部屋２の中）に火災が発生したか否かを判断する火災判断方法は、火熱監視工程（監視領域撮像工程（ＳＴ１）、火熱検出判断工程（ＳＴ２））と、初期画像撮像工程（ＳＴ１３）と、初期火熱抽出工程（ＳＴ１４）と、初期基準図形抽出工程（ＳＴ１５）と、初期火熱割合算出工程（ＳＴ１６）と、警戒画像撮像工程（ＳＴ２２）と、警戒火熱抽出工程（ＳＴ２３）と、基準図形抽出工程（ＳＴ２６）と、火熱割合算出工程（ＳＴ２７）と、火災判断工程（ＳＴ２９）とを含んでいる。これによって、事前の設定を要することなく家屋内に火災が発生したか否かを判断することができる。

なお、消火システム１の制御装置３１は、基部１７の内部に設ける形態に限定されることなく、例えば部屋２の外に設置したコンピュータ（図示省略）で構成して無線ＬＡＮなどの通信手段を介して消火装置１０、駆動手段２５、撮像手段３０と接続するようにしてもよい。また、消火システム１の電源は、商用電源から供給しても、電池から供給するようにしてもよい。

本発明は事前の設定を要することなく家屋内に発生した火災を消火することができ、防災設備分野において有用である。

１ 消火システム
１０ 消火装置
１５ 消火剤
２１ 噴射口
２１ａ 噴射方向（噴射口の方向）
２７ 可視光カメラ
２７ａ 光軸（撮像方向）
２８ 赤外線透過フィルタ
Ｈ、Ｈ１、Ｈ２ａ、Ｈ２ｂ 火熱

Claims (4)

1. 家屋内に発生した火災を検出して消火する消火システムであって、
   消火剤を家屋内に噴射する噴射口を有する消火装置と、
   前記噴射口の方向を水平回転方向および上下回転方向に動かす駆動手段と、
   撮像方向が前記噴射口の方向と同じで、前記噴射口と一体となって前記撮像方向が移動する撮像手段と、
   前記駆動手段を制御する駆動制御部と、
   前記撮像手段が撮像した画像を基に、火熱を検出する火熱検出部と、
   前記火熱検出部が検出した前記火熱が火災であるか否かを判定する火災判定部と、を備え、
   前記火熱検出部が前記火熱を検出すると、前記駆動制御部は、前記撮像方向が前記火熱の方向である警戒方向を向くように前記駆動手段を制御し、
   前記火災判定部は、前記撮像方向を前記警戒方向に向けた前記撮像手段が撮像した画像を基に、前記火熱が火災であるか否かを判定し、
   前記火災判定部によって火災が発生したと判定されると、前記消火剤が噴射されるように前記消火装置を作動させることを特徴とする、消火システム。
2. 前記撮像手段は、
   可視光カメラと、
   前記可視光カメラの前に赤外線透過フィルタを出し入れするフィルタ挿抜手段と、を有し、
   前記火熱検出部は、前記撮像手段が前記可視光カメラの前に赤外線透過フィルタを挿入した状態で撮像した赤外線画像を基に、火熱を検出することを特徴とする、請求項１に記載の消火システム。
3. 前記火災判定部は、前記赤外線画像と、前記撮像手段が前記可視光カメラの前に赤外線透過フィルタを挿入しない状態で撮像した可視光画像とを基に、前記火熱が火災であるか否かを判定することを特徴とする、請求項２に記載の消火システム。
4. 前記駆動制御部は、前記撮像方向が予め設定された複数の監視方向を順に向くように前記駆動手段を制御し、
   前記撮像方向が一の監視方向を向く度に、前記撮像手段が画像を撮像して、前記火熱検出部が前記撮像された画像を基に火熱がないかを判断し、
   前記火熱検出部が前記火熱を検出すると、前記駆動制御部は、前記複数の監視方向に加えて前記警戒方向も順に向くように前記駆動手段を制御することを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の消火システム。

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