JP4151530B2 - Disaster prevention system for underground space - Google Patents

Disaster prevention system for underground space Download PDF

Info

Publication number
JP4151530B2
JP4151530B2 JP2003315728A JP2003315728A JP4151530B2 JP 4151530 B2 JP4151530 B2 JP 4151530B2 JP 2003315728 A JP2003315728 A JP 2003315728A JP 2003315728 A JP2003315728 A JP 2003315728A JP 4151530 B2 JP4151530 B2 JP 4151530B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
optical
outgoing
optical fiber
laser light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2003315728A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005083876A (en
Inventor
勇人 中島
靖徳 濱野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IHI Corp filed Critical IHI Corp
Priority to JP2003315728A priority Critical patent/JP4151530B2/en
Publication of JP2005083876A publication Critical patent/JP2005083876A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4151530B2 publication Critical patent/JP4151530B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Fire-Detection Mechanisms (AREA)

Description

本発明は、地下駅構内等の地下空間の防災システムに関する。   The present invention relates to a disaster prevention system for an underground space such as an underground station.

地下駅における防災対策として、自動火災報知設備や排煙設備、防火戸などを設置すべきことが定められている。そのうち火災報知器は、火災発生時の炎、煙および熱を検知することにより火災発生を検知するものが主流であった。炎の検知は、火炎から発せられる紫外線や赤外線を検知することにより行われている。また煙の検知は、光の減衰量や散乱量などを検知することにより行われている。また熱の検知は、空気の膨張やバイメタルの変形などを検知することにより行われている。
特開平11−120457号公報
As disaster prevention measures at underground stations, it is stipulated that automatic fire alarm equipment, smoke exhaust equipment, fire doors, etc. should be installed. Among them, fire alarms mainly detect fires by detecting flames, smoke and heat at the time of the fire. Flame detection is performed by detecting ultraviolet rays and infrared rays emitted from a flame. The smoke is detected by detecting the amount of light attenuation or scattering. Heat detection is performed by detecting expansion of air, deformation of bimetal, and the like.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-120457

しかしながら、従来の火災報知器には、火災とともに発生するCOガスの濃度計が含まれていない。そのため、火災報知器が火災を検知する前に、COガスが人体に悪影響を及ぼすおそれがある。したがって、火災検知の能力に限界があるという問題がある。なお、COガス濃度計として赤外線分光計を利用することも考えられる。しかし赤外線分光計では、地下空間の空気をサンプリングして濃度を算出するため、時間遅れが大きいという問題がある。また赤外線分光計では、サンプリング地点における点計測となるため、地下空間の平均的な濃度評価が困難であるという問題がある。さらに、広範囲を監視するためには多数のCOガス濃度計を配置する必要がある。加えて、煙検知器とは別にCOガス濃度計を設けることになり、濃度計自体の費用のほかにも、濃度計の設置や保守、点検などに多くの費用を必要とするという問題がある。   However, the conventional fire alarm does not include a concentration meter for CO gas generated with a fire. For this reason, before the fire alarm detects a fire, the CO gas may adversely affect the human body. Therefore, there is a problem that the fire detection capability is limited. It is also conceivable to use an infrared spectrometer as the CO gas concentration meter. However, the infrared spectrometer has a problem that the time delay is large because the concentration is calculated by sampling the air in the underground space. In addition, since the infrared spectrometer is a point measurement at a sampling point, there is a problem that it is difficult to evaluate the average concentration of the underground space. Furthermore, in order to monitor a wide range, it is necessary to arrange a large number of CO gas concentration meters. In addition, a CO gas concentration meter will be installed separately from the smoke detector, and in addition to the cost of the concentration meter itself, there is a problem that a large amount of cost is required for installation, maintenance and inspection of the concentration meter. .

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、特定ガス濃度および煙霧透過率の測定が可能であり、また特定ガスの平均的な濃度を迅速に測定することが可能な、地下空間の防災システムの提供を目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and it is possible to measure the specific gas concentration and the haze transmittance, and to measure the average concentration of the specific gas quickly. The purpose is to provide a space disaster prevention system.

上記目的を達成するため、本発明の地下空間の防災システムは、少なくとも特定ガスによる吸収波長のレーザ光を発振可能な半導体レーザと、前記半導体レーザにより発振される前記レーザ光を、前記特定ガスによる吸収波長を中心に波長変調するレーザ制御部と、前記半導体レーザにより発振されたレーザ光を地下空間で照射するレーザ照射手段と、前記レーザ照射手段から照射された前記レーザ光を前記地下空間で受光する第1レーザ受光手段と、前記第1レーザ受光手段により受光された前記レーザ光の強度に相当する信号から、前記レーザ光の変調周波数の基本波成分を位相敏感検波して前記地下空間における煙霧透過率を算出するとともに、前記レーザ光の変調周波数の基本波成分および2倍波成分を位相敏感検波して前記地下空間における前記特定ガスの濃度を算出するデータ処理部と、を有する構成を採用する。この発明では、特定ガス濃度に加えて煙霧透過率の測定が可能である。また、サンプリングによる時間遅れがなく、特定ガス濃度の迅速な測定が可能である。また、レーザ照射手段と第1レーザ受光手段との距離を適当に設定することにより、所定区間における平均的な特定ガス濃度および煙霧透過率の測定が可能である。したがって、火災とともに発生する有害ガスや煙霧等が滞留し易い地下空間において、迅速かつ正確に火災発生を検知することが可能である。   In order to achieve the above object, a disaster prevention system for underground space according to the present invention includes a semiconductor laser capable of oscillating at least a laser beam having an absorption wavelength by a specific gas, and the laser beam oscillated by the semiconductor laser using the specific gas. A laser control unit that modulates a wavelength around an absorption wavelength; a laser irradiation unit that irradiates laser light oscillated by the semiconductor laser in an underground space; and the laser beam emitted from the laser irradiation unit is received in the underground space The first laser light receiving means, and the signal corresponding to the intensity of the laser light received by the first laser light receiving means, phase-sensitively detected the fundamental wave component of the modulation frequency of the laser light, and the haze in the underground space While calculating the transmittance, the fundamental wave component and the second harmonic component of the modulation frequency of the laser light are phase-sensitively detected to detect the underground sky It employs a structure having a data processing unit for calculating the concentration of the specific gas in to. In this invention, in addition to the specific gas concentration, it is possible to measure the haze transmittance. Moreover, there is no time delay due to sampling, and a specific gas concentration can be measured quickly. In addition, by appropriately setting the distance between the laser irradiation means and the first laser light receiving means, it is possible to measure the average specific gas concentration and the smoke transmittance in a predetermined section. Therefore, it is possible to detect the occurrence of a fire quickly and accurately in an underground space where harmful gases or fumes generated with a fire tend to stay.

また、前記レーザ照射手段と前記第1レーザ受光手段とが対向配置されている構成を採用する。この発明では、レーザ照射手段と第1レーザ受光手段との距離を自在に設定することが可能になり、所定区間における平均的な特定ガス濃度および煙霧透過率の測定が可能である。   Further, a configuration is adopted in which the laser irradiation means and the first laser light receiving means are arranged to face each other. In the present invention, it is possible to freely set the distance between the laser irradiation means and the first laser light receiving means, and it is possible to measure the average specific gas concentration and the smoke transmittance in a predetermined section.

また、前記レーザ照射手段から照射されたレーザ光を前記第1レーザ受光手段に向かって折返し反射する反射手段を有し、前記レーザ照射手段および前記第1レーザ受光手段と前記反射手段とが対向配置されている構成を採用する。この発明では、レーザ照射手段と第1レーザ受光手段との距離を相当程度に長く設定することが可能になり、所定区間における平均的な特定ガス濃度および煙霧透過率の測定が可能である。   And a reflecting means for reflecting the laser light emitted from the laser irradiating means back toward the first laser receiving means, wherein the laser irradiating means, the first laser receiving means, and the reflecting means are arranged to face each other. Adopt the configuration that is. In the present invention, it is possible to set the distance between the laser irradiation means and the first laser light receiving means to be considerably long, and it is possible to measure the average specific gas concentration and the smoke transmittance in a predetermined section.

また、前記レーザ照射手段と前記第1レーザ受光手段との光軸上に配置され、前記レーザ照射手段から照射されたレーザ光の一部を前記光軸から分岐する分岐手段と、前記分岐手段により分岐された前記レーザ光を前記地下空間で受光する第2レーザ受光手段とを有し、前記データ処理部は、前記第1レーザ受光手段により受光されたレーザ光の強度に相当する信号から前記煙霧透過率または前記特定ガス濃度のいずれか一方を算出するとともに、前記第2レーザ受光手段により受光されたレーザ光の強度に相当する信号から前記煙霧透過率または前記特定ガス濃度のいずれか他方を算出する構成を採用する。この発明では、特定ガス濃度を測定するためのレーザ光の光路長と、煙霧透過率を測定するためのレーザ光の光路長とを、それぞれ独立して設定することができるので、特定ガス濃度および煙霧透過率の正確な測定が可能である。   A branching unit disposed on the optical axis of the laser irradiating unit and the first laser receiving unit and branching a part of the laser beam irradiated from the laser irradiating unit from the optical axis; Second laser light receiving means for receiving the branched laser light in the underground space, and the data processing unit receives the smoke from a signal corresponding to the intensity of the laser light received by the first laser light receiving means. One of the transmittance and the specific gas concentration is calculated, and the other one of the haze transmittance and the specific gas concentration is calculated from a signal corresponding to the intensity of the laser beam received by the second laser receiving means. Adopt the configuration to do. In this invention, since the optical path length of the laser beam for measuring the specific gas concentration and the optical path length of the laser beam for measuring the fog transmittance can be set independently, the specific gas concentration and Accurate measurement of haze transmittance is possible.

また、前記レーザ照射手段および/または前記第1レーザ受光手段が、前記レーザ光の透過窓を有する筺体内部に収容されるとともに、前記透過窓に付着した粉塵により散乱された前記レーザ光を検出するセンサが設けられている構成を採用する。この発明では、センサが散乱光を受光することにより、透過窓に付着した粉塵を検出することができる。この粉塵を除去することにより、特定ガス濃度の測定精度の低下を防止することができる。また散乱光の強度により、レーザ透過率を補正することができる。   Further, the laser irradiation means and / or the first laser light receiving means is housed inside a housing having a transmission window for the laser light, and detects the laser light scattered by dust adhering to the transmission window. A configuration in which a sensor is provided is employed. In this invention, the dust adhering to the transmission window can be detected by the sensor receiving the scattered light. By removing this dust, it is possible to prevent a decrease in measurement accuracy of the specific gas concentration. Further, the laser transmittance can be corrected by the intensity of the scattered light.

また、前記半導体レーザから延設された主たる出射光ファイバに、複数の測定地点に対応した光スイッチが順次配設され、前記各光スイッチにより分岐された従たる出射光ファイバが、それぞれ前記各測定地点に配置された前記レーザ照射手段に接続され、前記データ処理部から延設された主たる入射光ファイバから、複数の従たる入射光ファイバが分岐されて、それぞれ前記各測定地点に配置された前記第1レーザ受光手段に接続されている構成を採用する。この発明では、1個の半導体レーザおよびデータ処理部を用いて複数の地点で測定を行うことが可能である。また、最小限の光スイッチの切り替えにより、簡単に測定を行うことが可能である。   In addition, an optical switch corresponding to a plurality of measurement points is sequentially arranged on the main outgoing optical fiber extending from the semiconductor laser, and the secondary outgoing optical fibers branched by the optical switches are respectively connected to the measurement optical fibers. A plurality of subordinate incident optical fibers are branched from a main incident optical fiber that is connected to the laser irradiation means disposed at a point and extends from the data processing unit, and is disposed at each measurement point, respectively. A configuration connected to the first laser light receiving means is adopted. In the present invention, it is possible to perform measurement at a plurality of points using one semiconductor laser and a data processing unit. In addition, measurement can be easily performed by switching the minimum optical switch.

また、前記半導体レーザから光アイソレータを介して延設された主たる出射光ファイバと、前記データ処理部から延設された主たる入射光ファイバとが、主たる出入射光分岐器に接続され、前記主たる出入射光分岐器から延設された主たる出入射光ファイバに、複数の測定地点に対応した光スイッチが順次配設され、前記各光スイッチにより分岐された従たる出入射光ファイバが、従たる出入射光分岐器を介することにより、一方は前記各測定地点の前記レーザ照射手段に接続されるとともに、他方は光アイソレータを介して前記各測定地点の前記第1レーザ受光手段に接続されている構成を採用する。この発明では、1本の主たる出入射光ファイバにより複数の測定地点を直列接続して、各地点での濃度測定を可能としたので、防災システムの設置コストを低減することができる。   Further, a main outgoing optical fiber extended from the semiconductor laser through an optical isolator and a main incident optical fiber extended from the data processing unit are connected to a main outgoing / incoming optical branching device, and the main outgoing / incident light An optical switch corresponding to a plurality of measurement points is sequentially arranged on the main outgoing / incoming optical fiber extended from the branching unit, and the outgoing outgoing / incoming optical fiber branched by each optical switch is connected to the outgoing outgoing / incoming optical branching unit. Therefore, one is connected to the laser irradiation means at each measurement point, and the other is connected to the first laser light receiving means at each measurement point via an optical isolator. In the present invention, since a plurality of measurement points are connected in series by one main light incident / incident optical fiber and concentration measurement is possible at each point, the installation cost of the disaster prevention system can be reduced.

また、前記半導体レーザから光アイソレータを介して延設された主たる出射光ファイバと、前記データ処理部から延設された主たる入射光ファイバとが、主たる出入射光分岐器に接続され、前記主たる出入射光分岐器から延設された主たる出入射光ファイバに多チャンネル光スイッチが接続され、前記多チャンネル光スイッチの各チャンネルから延設された従たる出入射光ファイバが、従たる出入射光分岐器を介することにより、一方は複数の測定地点に配置された前記レーザ照射手段に接続されるとともに、他方は光アイソレータを介して前記各測定地点の前記第1レーザ受光手段に接続されている構成を採用する。この発明では、多チャンネル光スイッチにより複数の測定地点を並列接続して、各地点での濃度測定を可能としたので、一の測定地点において光ファイバが断線しても、他の測定地点では測定を行うことができる。したがって、信頼性の高い地下空間の防災システムを提供することができる。   Further, a main outgoing optical fiber extended from the semiconductor laser through an optical isolator and a main incident optical fiber extended from the data processing unit are connected to a main outgoing / incoming optical branching device, and the main outgoing / incident light A multi-channel optical switch is connected to the main outgoing / incoming optical fiber extended from the branching unit, and the outgoing outgoing / incoming optical fiber extended from each channel of the multi-channel optical switch passes through the outgoing outgoing / incoming optical branching unit. One is connected to the laser irradiation means arranged at a plurality of measurement points, and the other is connected to the first laser receiving means at each measurement point via an optical isolator. In the present invention, a plurality of measurement points are connected in parallel by a multi-channel optical switch to enable concentration measurement at each point. Therefore, even if an optical fiber is disconnected at one measurement point, measurement is performed at other measurement points. It can be performed. Therefore, a highly reliable underground disaster prevention system can be provided.

また、前記半導体レーザから延設された主たる出射光ファイバから、複数の従たる出射光ファイバが分岐されて、それぞれ複数の測定地点に配置された前記レーザ照射手段に接続されるとともに、前記データ処理部から延設された主たる入射光ファイバから、複数の従たる入射光ファイバが分岐されて、それぞれ前記各測定地点に配置された前記第1レーザ受光手段に接続され、前記各測定地点に配置された前記レーザ照射手段と前記第1レーザ受光手段との光軸上に、前記レーザ照射手段から照射されたレーザ光の透過および遮断を切り替え可能なシャッタが設けられている構成を採用する。この発明では、光スイッチの代わりにシャッタを用いて測定地点の切り替えを行うので、防災システムの耐久性を向上させることができる。また、最小限のシャッタの切り替えにより、簡単に測定を行うことが可能である。   Further, a plurality of subordinate outgoing optical fibers are branched from a main outgoing optical fiber extending from the semiconductor laser and connected to the laser irradiation means disposed at a plurality of measurement points, respectively, and the data processing A plurality of subordinate incident optical fibers are branched from the main incident optical fiber extending from the section, and are connected to the first laser receiving means disposed at the respective measurement points, and are disposed at the respective measurement points. Further, a configuration is adopted in which a shutter is provided on the optical axis of the laser irradiating means and the first laser light receiving means, which can switch between transmission and blocking of the laser light emitted from the laser irradiating means. In this invention, since the measurement point is switched using a shutter instead of the optical switch, the durability of the disaster prevention system can be improved. In addition, measurement can be easily performed with minimal switching of the shutter.

また、前記半導体レーザから光アイソレータを介して延設された主たる出射光ファイバと、前記データ処理部から延設された主たる入射光ファイバとが、主たる出入射光分岐器に接続され、前記主たる出入射光分岐器から延設された主たる出入射光ファイバに多チャンネル光分岐器が接続され、前記多チャンネル光分岐器の各チャンネルから延設された従たる出入射光ファイバが、従たる出入射光分岐器を介することにより、一方は複数の測定地点に配置された前記レーザ照射手段に接続されるとともに、他方は光アイソレータを介して前記各測定地点の前記第1レーザ受光手段に接続され、前記各測定地点に配置された前記レーザ照射手段と前記第1レーザ受光手段との光軸上に、前記レーザ照射手段から照射されたレーザ光の透過および遮断を切り替え可能なシャッタが設けられている構成を採用する。この発明では、光スイッチの代わりにシャッタを用いて測定地点の切り替えを行うので、防災システムの耐久性を向上させることができる。   Further, a main outgoing optical fiber extended from the semiconductor laser through an optical isolator and a main incident optical fiber extended from the data processing unit are connected to a main outgoing / incoming optical branching device, and the main outgoing / incident light A multi-channel optical splitter is connected to the main outgoing / incoming optical fiber extending from the branching device, and the outgoing outgoing / incoming optical fiber extended from each channel of the multi-channel optical branching device passes through the outgoing outgoing / incoming optical branching device. Thus, one is connected to the laser irradiating means arranged at a plurality of measurement points, and the other is connected to the first laser receiving means at each measurement point via an optical isolator. Transmission of laser light emitted from the laser irradiation means on the optical axes of the laser irradiation means and the first laser light receiving means arranged and To adopt a configuration capable shutter switch the disconnection is provided. In this invention, since the measurement point is switched using a shutter instead of the optical switch, the durability of the disaster prevention system can be improved.

また、前記半導体レーザから延設された主たる出射光ファイバに、複数の測定地点に対応した光分岐器が順次配設され、前記各光分岐器により分岐された従たる出射光ファイバが、それぞれ前記各測定地点に配置された前記レーザ照射手段に接続され、前記各測定地点に配置された前記第1レーザ受光手段は光検出器を備え、前記各光検出器から延設された電気配線がそれぞれ前記データ処理部に接続されている構成を採用する。この発明では、複数の測定地点において特定ガス濃度を同時に計測することができるので、特定ガス濃度の迅速な測定が可能である。   Further, in the main outgoing optical fiber extended from the semiconductor laser, optical branching devices corresponding to a plurality of measurement points are sequentially arranged, and the secondary outgoing optical fibers branched by the respective optical branching devices are respectively The first laser receiving means connected to the laser irradiation means arranged at each measurement point, and the first laser light receiving means arranged at each measurement point includes a photodetector, and electrical wirings extending from the respective photodetectors are respectively provided. A configuration connected to the data processing unit is adopted. In the present invention, the specific gas concentration can be simultaneously measured at a plurality of measurement points, so that the specific gas concentration can be quickly measured.

また、前記煙霧透過率および前記特定ガス濃度の測定値が所定値を超えた場合に警報を発令する構成を採用する。この発明では、煙霧透過率および特定ガス濃度の測定値に基づいて迅速に火災発生を検知し、警報を発令することができる。   Moreover, the structure which issues a warning when the measured value of the said fog transmission rate and the said specific gas concentration exceeds predetermined value is employ | adopted. In the present invention, it is possible to quickly detect the occurrence of a fire and issue an alarm based on the measured values of the haze transmittance and the specific gas concentration.

本発明の地下空間の防災システムは、レーザ吸収法を利用するので、特定ガス濃度に加えて煙霧透過率の測定が可能である。また、サンプリングによる時間遅れがなく、特定ガス濃度の迅速な測定が可能である。また、レーザ照射手段とレーザ受光手段との距離を適当に設定することにより、所定区間における平均的な特定ガス濃度の測定が可能である。   Since the underground space disaster prevention system of the present invention uses the laser absorption method, it is possible to measure the haze transmittance in addition to the specific gas concentration. Moreover, there is no time delay due to sampling, and a specific gas concentration can be measured quickly. Further, by setting an appropriate distance between the laser irradiation means and the laser light receiving means, it is possible to measure an average specific gas concentration in a predetermined section.

以下、図面を参照して、本発明にかかる地下空間の防災システムの一実施形態について説明する。なお、以下には地下空間の具体例として地下駅を適宜取り上げて説明するが、本発明の地下空間の防災システムは地下駐車場や地下商店街などあらゆる地下空間に対して適応可能である。   Hereinafter, an embodiment of a disaster prevention system for an underground space according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, an underground station is taken up as a specific example of the underground space. The disaster prevention system for an underground space according to the present invention can be applied to any underground space such as an underground parking lot and an underground shopping street.

図2は、本実施形態にかかる地下駅の防災システムのブロック図である。本実施形態にかかる地下駅の防災システム5は、特定ガスによる吸収波長近傍のレーザ光を発振する半導体レーザ10と、レーザ光を波長変調するレーザ制御部20と、変調したレーザ光を地下駅構内で照射するレーザ照射手段30と、レーザ光を地下駅構内で受光するレーザ受光手段40と、受光したレーザ光の強度を電気信号に変換して位相敏感検波することにより地下駅構内における特定ガス濃度および煙霧透過率を算出するデータ処理部50と、を有するものである。   FIG. 2 is a block diagram of an underground station disaster prevention system according to the present embodiment. The underground station disaster prevention system 5 according to this embodiment includes a semiconductor laser 10 that oscillates laser light in the vicinity of an absorption wavelength of a specific gas, a laser control unit 20 that modulates the wavelength of the laser light, and the modulated laser light within the underground station The laser irradiation means 30 for irradiating the laser beam, the laser light receiving means 40 for receiving the laser beam in the underground station, and the specific gas concentration in the underground station by converting the intensity of the received laser light into an electric signal and performing phase sensitive detection. And a data processing unit 50 for calculating the haze transmittance.

図2に示すように、制御盤8の内部には、半導体レーザ10およびレーザ制御部20が設けられている。半導体レーザ10は、少なくとも濃度を測定すべき特定ガスによる吸収率が最大となる波長のレーザ光を発振しうるものであり、例えばCOガスの濃度測定を行う場合には、波長1.567μmおよびその周辺波長のレーザ光を発振しうるものが採用されている。一方のレーザ制御部20には、半導体レーザの電源22の他に、外部変調器26が設けられている。この外部変調器26は、電源22から半導体レーザ10に供給される駆動電流を変調して、半導体レーザが発振するレーザ光の波長を変調するものである。これにより半導体レーザ10は、特定ガスによる吸収波長を中心に一定の周期と振幅で波長が変化するレーザ光を発振しうるようになっている。また、レーザ制御部20には温度制御器24が設けられている。この温度制御器24は、ペルチェ素子(不図示)等の半導体レーザ10を冷却する機構の駆動電流を制御して半導体レーザ10を所定温度に保持し、半導体レーザ10が発振するレーザ光の波長を安定化させるものである。そして、半導体レーザ10から制御盤8の外部に出射光ファイバ62が延設されている。   As shown in FIG. 2, a semiconductor laser 10 and a laser control unit 20 are provided inside the control panel 8. The semiconductor laser 10 is capable of oscillating a laser beam having a wavelength that maximizes the absorption rate of the specific gas whose concentration is to be measured. For example, when measuring the concentration of CO gas, the wavelength is 1.567 μm and A laser that can oscillate laser light having a peripheral wavelength is employed. One laser control unit 20 is provided with an external modulator 26 in addition to the power supply 22 of the semiconductor laser. The external modulator 26 modulates the drive current supplied from the power source 22 to the semiconductor laser 10 to modulate the wavelength of the laser light oscillated by the semiconductor laser. As a result, the semiconductor laser 10 can oscillate laser light whose wavelength changes with a constant period and amplitude around the absorption wavelength of the specific gas. The laser controller 20 is provided with a temperature controller 24. The temperature controller 24 controls the drive current of a mechanism that cools the semiconductor laser 10 such as a Peltier element (not shown) to maintain the semiconductor laser 10 at a predetermined temperature, and sets the wavelength of the laser light that the semiconductor laser 10 oscillates. Stabilize. An outgoing optical fiber 62 extends from the semiconductor laser 10 to the outside of the control panel 8.

図1は、本実施形態にかかる地下駅の防災システムを設置した状態の側面図である。制御盤8から延設された出射光ファイバ62は、レーザ照射手段(以下、照射手段と呼ぶ)30に接続されている。この照射手段30は、半導体レーザが発振したレーザ光を地下駅構内1で照射するものである。また、照射手段30に対向して、第1レーザ受光手段(以下、受光手段と呼ぶ)40が配置されている。受光手段40は、照射手段30から照射されて地下駅構内1の空気を透過したレーザ光を地下駅構内1で受光するものである。照射手段30および受光手段40は、特定ガスの濃度測定を行うべき地下駅構内1の線路と平行に対向配置されている。これにより、照射手段30と受光手段40との距離を自在に設定することが可能になり、特定ガス濃度および煙霧透過率の測定を行う場所的範囲を自在に設定することができる。また照射手段30および受光手段40は、地下駅のプラットホームの天井部分に設置するのが望ましい。これにより、電車の交通を妨げることなく照射手段30および受光手段40のアライメント調整を行うことができる。   FIG. 1 is a side view of a state where an underground station disaster prevention system according to the present embodiment is installed. The outgoing optical fiber 62 extended from the control panel 8 is connected to laser irradiation means (hereinafter referred to as irradiation means) 30. The irradiating means 30 irradiates the underground station 1 with laser light oscillated by a semiconductor laser. Further, a first laser light receiving means (hereinafter referred to as a light receiving means) 40 is disposed facing the irradiation means 30. The light receiving means 40 receives the laser light irradiated from the irradiation means 30 and transmitted through the air in the underground station 1 at the underground station 1. The irradiating means 30 and the light receiving means 40 are arranged opposite to each other in parallel with the track of the underground station 1 where the concentration of the specific gas is to be measured. Thereby, it becomes possible to freely set the distance between the irradiation means 30 and the light receiving means 40, and it is possible to freely set a local range for measuring the specific gas concentration and the smoke transmittance. Further, it is desirable that the irradiation means 30 and the light receiving means 40 are installed on the ceiling portion of the platform of the underground station. Thereby, alignment adjustment of the irradiation means 30 and the light-receiving means 40 can be performed without obstructing the traffic of a train.

図3は、照射手段の側面断面図である。照射手段30は、出射光ファイバからレーザ光を出射する出射端子32と、レーザ光を平行光に変換するレンズ34と、両者を収容する筐体38と、筐体38外にレーザ光を取り出す透過窓36と、レーザ出射口のガイド39とで構成されている。一方、図1に示す受光手段40も同様に、レーザ光を入射光ファイバに入射する入射端子42と、レーザ光を集光するレンズ44と、両者を収容する筐体48と、筐体48内にレーザ光を取り入れる透過窓46と、レーザ入射口のガイド49とで構成されている。ところで、照射手段30は粉塵の多い環境下に設置されるため、図3に示すように、透過窓36の表面に粉塵37が付着する場合がある。この場合、入射端子32から照射されたレーザ光が粉塵37により散乱されて、レーザ光の一部が光軸から外れることになり、特定ガス濃度や煙霧透過率の測定精度が低下するおそれがある。そこで、レーザ光の光軸から外れた位置に、上述した散乱光の集光レンズ35および受光センサ33を設けることが望ましい。なお、集光レンズ35および受光センサ33は筐体38の内部に配置することができる。そして、この受光センサ33が上述した散乱光を受光し、所定の出力値に上昇した場合に、透過窓36に付着した粉塵37を除去すればよい。また所定の出力値以下の場合には、信号強度によりレーザ透過率を補正する。これにより、特定ガス濃度や煙霧透過率の測定精度の低下を防止することができる。なお、受光手段にも同様の集光レンズおよび受光センサを設けることが望ましい。   FIG. 3 is a side sectional view of the irradiation means. The irradiation means 30 includes an emission terminal 32 that emits laser light from the emission optical fiber, a lens 34 that converts the laser light into parallel light, a housing 38 that houses both, and a transmission that extracts the laser light outside the housing 38. The window 36 and a laser emission guide 39 are configured. On the other hand, the light receiving means 40 shown in FIG. 1 similarly includes an incident terminal 42 for entering laser light into an incident optical fiber, a lens 44 for condensing the laser light, a housing 48 for housing both, and a housing 48. A transmission window 46 for taking in laser light and a guide 49 for a laser incident port. By the way, since the irradiation means 30 is installed in an environment with much dust, as shown in FIG. 3, the dust 37 may adhere to the surface of the transmission window 36. In this case, the laser light irradiated from the incident terminal 32 is scattered by the dust 37, and a part of the laser light is off the optical axis, which may reduce the measurement accuracy of the specific gas concentration and the fog transmittance. . Therefore, it is desirable to provide the above-described scattered light condensing lens 35 and light receiving sensor 33 at a position off the optical axis of the laser light. The condensing lens 35 and the light receiving sensor 33 can be disposed inside the housing 38. Then, when the light receiving sensor 33 receives the scattered light described above and rises to a predetermined output value, the dust 37 adhering to the transmission window 36 may be removed. If the output value is less than the predetermined value, the laser transmittance is corrected based on the signal intensity. Thereby, the fall of the measurement precision of specific gas density | concentration and haze transmittance | permeability can be prevented. Note that it is desirable to provide a similar condensing lens and light receiving sensor in the light receiving means.

なお上述した照射手段30および受光手段40に代えて、図2に示すように、照射手段31と受光手段41とを隣接配置してもよい。この場合には、照射手段31から照射されたレーザ光を受光手段41に向かって折返し反射する反射手段29を設ける。そして、隣接配置した照射手段31および受光手段41と、上述した反射手段29とを、地下駅構内の線路と平行に対向配置する。これにより、照射手段31および受光手段41を1個の筐体の内部に収容することが可能になり、上述した散乱光の受光センサを共用化することができるので、製造コストを低減することができる。さらに、地下駅構内に照射されるレーザ光の光路長を長く設定することが可能になり、地下駅構内の平均的な特定ガス濃度および煙霧透過率を求めることができる。逆に光路長を短く設定した場合には、地下駅構内に特定ガス濃度や煙霧の分布が存在する場合でも、特定地点での特定ガス濃度および煙霧透過率を正確に求めることができる。   Instead of the irradiation unit 30 and the light receiving unit 40 described above, as shown in FIG. 2, an irradiation unit 31 and a light receiving unit 41 may be disposed adjacent to each other. In this case, there is provided a reflection means 29 that reflects the laser light emitted from the irradiation means 31 back toward the light receiving means 41. And the irradiation means 31 and the light-receiving means 41 which were arrange | positioned adjacently, and the reflection means 29 mentioned above are opposingly arranged in parallel with the track | line in an underground station premises. As a result, the irradiation means 31 and the light receiving means 41 can be accommodated in a single housing, and the above-described scattered light receiving sensor can be shared, so that the manufacturing cost can be reduced. it can. Furthermore, it becomes possible to set the optical path length of the laser beam irradiated to the underground station premises to be long, and the average specific gas concentration and the smoke transmittance in the underground station premises can be obtained. On the contrary, when the optical path length is set short, the specific gas concentration and the haze transmittance at a specific point can be accurately obtained even when the specific gas concentration and the distribution of the haze exist in the underground station.

そして図2に示すように、受光手段40から入射光ファイバ68が延設され、制御盤8のデータ処理部50に接続されている。このデータ処理部50は、受光手段40により受光されたレーザ光の強度に相当する信号を解析して、地下駅構内の特定ガス濃度および煙霧透過率を算出するものである。データ処理部50には、フォトダイオード等の光検出器53が設けられている。この光検出器53は、受光手段40により受光されたレーザ光の強度を電気信号に変換するものである。なお受光手段40において、受光端子42の代わりに、光検出器を配置してもよい。これにより、受光されたレーザ光の強度を電気信号に変換してからデータ処理部50に伝送することが可能になり、入射光ファイバ68が不要となって製造コストを低減することができる。データ処理部50には、第1ロックインアンプ(以下、第1アンプと呼ぶ)52および第2ロックインアンプ(以下、第2アンプと呼ぶ)54が設けられている。この第1アンプ52は、受光手段40が受光し光検出器53で電気信号に変換されたレーザ光強度に相当する信号から、半導体レーザ10が発振したレーザ光の変調周波数の基本波成分(同じ周波数の成分)を位相敏感検波するものである。また第2アンプ54は、受光手段40が受光し光検出器53で電気信号に変換されたレーザ光強度に相当する信号から、半導体レーザ10が発振したレーザ光の変調周波数の2倍波成分(2倍の周波数の成分)を位相敏感検波するものである。そして、第1アンプ52および第2アンプ54はパーソナルコンピュータ(PC)58に接続されて、自動的に検波が行われるようになっている。このPC58は、第1アンプ52の検波結果から煙霧透過率を算出するとともに、第1アンプ52の検波結果および第2アンプ54の検波結果から特定ガスの濃度を算出するものである。さらにPC58は、算出した煙霧透過率および特定ガス濃度を中央制御システムに出力するようになっている。   As shown in FIG. 2, an incident optical fiber 68 extends from the light receiving means 40 and is connected to the data processing unit 50 of the control panel 8. The data processing unit 50 analyzes a signal corresponding to the intensity of the laser beam received by the light receiving means 40, and calculates a specific gas concentration and a fog transmission rate in the underground station. The data processing unit 50 is provided with a photodetector 53 such as a photodiode. The photodetector 53 converts the intensity of the laser beam received by the light receiving means 40 into an electric signal. In the light receiving means 40, a photodetector may be arranged instead of the light receiving terminal 42. As a result, the intensity of the received laser beam can be converted into an electrical signal and then transmitted to the data processing unit 50, and the incident optical fiber 68 is not required and the manufacturing cost can be reduced. The data processing unit 50 is provided with a first lock-in amplifier (hereinafter referred to as a first amplifier) 52 and a second lock-in amplifier (hereinafter referred to as a second amplifier) 54. The first amplifier 52 receives a fundamental component (same as the modulation frequency of the laser light oscillated by the semiconductor laser 10) from a signal corresponding to the laser light intensity received by the light receiving means 40 and converted into an electric signal by the photodetector 53. Frequency-sensitive component). The second amplifier 54 receives a second harmonic component of the modulation frequency of the laser light oscillated by the semiconductor laser 10 from a signal corresponding to the laser light intensity received by the light receiving means 40 and converted into an electric signal by the photodetector 53 ( Phase-sensitive detection of a component having twice the frequency). The first amplifier 52 and the second amplifier 54 are connected to a personal computer (PC) 58 so that detection is automatically performed. The PC 58 calculates the fog transmittance from the detection result of the first amplifier 52 and calculates the concentration of the specific gas from the detection result of the first amplifier 52 and the detection result of the second amplifier 54. Further, the PC 58 outputs the calculated haze transmittance and specific gas concentration to the central control system.

なお上述した構成は、1個の受光手段40が受光したレーザ光に相当する信号から、特定ガス濃度および煙霧透過率の両方を算出するものである。これに対して、特定ガス濃度を求めるための受光手段と、煙霧透過率を求めるための受光手段とを別個に設けてもよい。図4は、複数の受光手段を設けた場合のブロック図である。この場合には、照射手段30と第1受光手段70とを対向配置するとともに、照射手段30と第2受光手段72とを隣接配置する。さらに、照射手段30と第1受光手段70との光軸上に、照射手段30から照射されたレーザ光の一部を光軸から分岐して、第2受光手段72に向かって反射する分岐手段79を設ける。そしてデータ処理部50は、第1受光手段70が受光したレーザ光の強度に相当する信号から特定ガス濃度または煙霧透過率のいずれか一方を算出し、第2受光手段72が受光したレーザ光の強度に相当する信号から特定ガス濃度または煙霧透過率のいずれか他方を算出するように構成する。このように、複数の受光手段を設けることにより、煙霧透過率および特定ガス濃度の測定に最適な光路長を個別に設定することができる。   Note that the above-described configuration calculates both the specific gas concentration and the fog transmittance from a signal corresponding to the laser beam received by one light receiving means 40. On the other hand, you may provide separately the light-receiving means for calculating | requiring specific gas concentration, and the light-receiving means for calculating | requiring haze transmittance | permeability. FIG. 4 is a block diagram when a plurality of light receiving means are provided. In this case, the irradiating unit 30 and the first light receiving unit 70 are arranged to face each other, and the irradiating unit 30 and the second light receiving unit 72 are arranged adjacent to each other. Further, a branching unit that branches a part of the laser beam emitted from the irradiation unit 30 on the optical axis of the irradiation unit 30 and the first light receiving unit 70 from the optical axis and reflects it toward the second light receiving unit 72. 79 is provided. Then, the data processing unit 50 calculates either the specific gas concentration or the fume transmittance from the signal corresponding to the intensity of the laser light received by the first light receiving means 70, and the laser light received by the second light receiving means 72. One of the specific gas concentration and the haze transmittance is calculated from the signal corresponding to the intensity. In this way, by providing a plurality of light receiving means, it is possible to individually set the optical path length optimal for the measurement of the fog transmittance and the specific gas concentration.

一方、同じ地下駅構内における複数の地点で特定ガス濃度および煙霧透過率の測定を行う場合や、近接する複数の地下駅構内でそれぞれ測定を行う場合などには、各測定地点に上述した地下駅の防災システム5を設ければよい。もっとも、1個の制御盤8により複数の地点で、特定ガス濃度の測定を行うことも可能である。図5は、複数の地点で測定を行う第1配線例の説明図である。図5において、制御盤8内の半導体レーザ10から延設された主たる出射光ファイバ62上に、第1光スイッチ64および第2光スイッチ164が順次配設されている。なお各光スイッチ64,164の動作は、信号ケーブル(電気配線)80を通してデータ処理部50により制御しうるようになっている。この第1光スイッチ64および第2光スイッチ164は、第1測定地点Aおよび第2測定地点Bに対応して配設されている。そして、第1光スイッチ64により分岐された従たる出射光ファイバ65は、第1測定地点Aの照射手段30に接続されている。また、第2光スイッチ164により分岐された従たる出射光ファイバ165は、第2測定地点Bの照射手段130に接続されている。一方、制御盤8のデータ処理部50から延設された主たる入射光ファイバ68上に、光導波路等からなる第1光合流器67および第2光合流器167が順次配設されている。そして、第1光合流器67から従たる入射光ファイバ66が分岐されて、第1測定地点Aの受光手段40に接続されている。また、第2光合流器167から従たる入射光ファイバ166が分岐されて、第2測定地点Bの受光手段140に接続されている。なお、3箇所以上で測定を行う場合には、主たる出射光ファイバ62および主たる入射光ファイバ68を延設して、上記と同様に配線すればよい。   On the other hand, when measuring specific gas concentration and haze transmittance at multiple points in the same underground station, or when measuring at multiple adjacent underground stations, the above-mentioned underground station The disaster prevention system 5 may be provided. However, it is also possible to measure the specific gas concentration at a plurality of points by one control panel 8. FIG. 5 is an explanatory diagram of a first wiring example in which measurement is performed at a plurality of points. In FIG. 5, a first optical switch 64 and a second optical switch 164 are sequentially arranged on a main outgoing optical fiber 62 extending from the semiconductor laser 10 in the control panel 8. The operation of each of the optical switches 64 and 164 can be controlled by the data processing unit 50 through a signal cable (electrical wiring) 80. The first optical switch 64 and the second optical switch 164 are arranged corresponding to the first measurement point A and the second measurement point B. The subordinate outgoing optical fiber 65 branched by the first optical switch 64 is connected to the irradiation means 30 at the first measurement point A. The subordinate outgoing optical fiber 165 branched by the second optical switch 164 is connected to the irradiation means 130 at the second measurement point B. On the other hand, on the main incident optical fiber 68 extended from the data processing part 50 of the control board 8, the 1st optical combiner 67 and the 2nd optical combiner 167 which consist of an optical waveguide etc. are arrange | positioned one by one. The incident optical fiber 66 that follows from the first optical combiner 67 is branched and connected to the light receiving means 40 at the first measurement point A. Further, the incident optical fiber 166 following from the second optical combiner 167 is branched and connected to the light receiving means 140 at the second measurement point B. When measurement is performed at three or more locations, the main outgoing optical fiber 62 and the main incident optical fiber 68 may be extended and wired in the same manner as described above.

この第1配線例において、各測定地点では、時分割方式で交互に測定を行うようになっている。第1測定地点Aで測定を行うには、第1光スイッチ64を切り替えて、半導体レーザ10から延設された主たる出射光ファイバ62を、従たる出射光ファイバ65に接続する。これにより、半導体レーザ10が発振したレーザ光を照射手段30から照射することができる。また、受光手段40が受光したレーザ光を第1光合流器67により入射光ファイバ68へ導光し、データ処理部50に入力することができる。一方、第2測定地点Bで測定を行うには、第1光スイッチ64を切り替えて、主たる出射光ファイバ62を延長する。さらに第2光スイッチ164を切り替えて、主たる出射光ファイバ62を、従たる出射光ファイバ165に接続すればよい。なお、2箇所のみで測定を行う場合には、第2光スイッチ164および第2光合流器167を設ける必要はない。また3箇所以上で測定を行う場合でも、データ処理部50に1個の光検出器53を設けるだけで、各受光手段により受光されたレーザ光を電気信号に変換することができる。なお、光合流器は光導波路としたが、光スイッチなどを用いてもよい。このように、半導体レーザ10から延設された出射光ファイバ62上に各測定地点に対応した光スイッチ64,164を配設することにより、1個の半導体レーザ10およびデータ処理部50を用いて複数の地点で測定を行うことが可能になる。また第1配線例では、最小限の光スイッチ64,164の切り替えによって簡単に測定を行うことができる。   In this first wiring example, measurement is performed alternately in a time division manner at each measurement point. In order to perform measurement at the first measurement point A, the first optical switch 64 is switched to connect the main outgoing optical fiber 62 extended from the semiconductor laser 10 to the secondary outgoing optical fiber 65. Thereby, the laser beam oscillated by the semiconductor laser 10 can be irradiated from the irradiation means 30. Further, the laser light received by the light receiving means 40 can be guided to the incident optical fiber 68 by the first optical combiner 67 and input to the data processing unit 50. On the other hand, to perform measurement at the second measurement point B, the first optical switch 64 is switched to extend the main outgoing optical fiber 62. Further, the second optical switch 164 may be switched to connect the main outgoing optical fiber 62 to the secondary outgoing optical fiber 165. Note that when the measurement is performed at only two locations, the second optical switch 164 and the second optical combiner 167 do not need to be provided. Further, even when measurement is performed at three or more locations, the laser light received by each light receiving means can be converted into an electrical signal only by providing one data detector 53 in the data processing unit 50. Although the optical combiner is an optical waveguide, an optical switch or the like may be used. As described above, by arranging the optical switches 64 and 164 corresponding to the respective measurement points on the outgoing optical fiber 62 extended from the semiconductor laser 10, one semiconductor laser 10 and the data processing unit 50 are used. Measurements can be made at multiple points. In the first wiring example, the measurement can be easily performed by switching the minimum optical switches 64 and 164.

図6は、各測定地点における透過光を主たる出入射光ファイバに戻して配線する例の説明図である。制御盤8内の半導体レーザ10から延設された主たる出射光ファイバ62には、半導体レーザ10に戻ってくるレーザ光を遮断するための光アイソレータ62iと、送受信分岐用の光分岐器(主たる出入射光分岐器)63とが順次配設されている。この光分岐器63の一方は、半導体レーザ10で発生したレーザ光を第1光スイッチ64に接続するために、また光分岐器63の他方は、各測定地点を透過してきた入射光をデータ処理部50に接続するために使用される。光分岐器63から延設された主たる出入射光ファイバ63aには、第1光スイッチ64および第2光スイッチ164が順次配設されている。なお各光スイッチ64,164の動作は、信号ケーブル(電気配線)80を通してデータ処理部50により制御しうるようになっている。この第1光スイッチ64および第2光スイッチ164は、第1測定地点Aおよび第2測定地点Bに対応して配設されている。そして、第1光スイッチ64により分岐された従たる出入射光ファイバ64aは、第1光分岐器(従たる出入射光分岐器)67を介することにより、一方は第1測定地点Aの照射手段30に接続され、他方は光アイソレータ66iを挟んで受光手段40に接続されている。この光アイソレータ66iは、受光手段40へのレーザ光の導光を遮断するものである。一方、第2光スイッチ164により分岐された従たる出入射光ファイバ164aは、第2光分岐器167を介することにより、一方は第2測定地点Bの照射手段130に接続され、他方は光アイソレータ166iを挟んで受光手段140に接続されている。なお、3箇所以上で測定を行う場合には、主たる出入射光ファイバ63aを延設して、上記と同様に配線すればよい。   FIG. 6 is an explanatory diagram of an example in which the transmitted light at each measurement point is returned to the main outgoing / incoming optical fiber and wired. The main outgoing optical fiber 62 extended from the semiconductor laser 10 in the control panel 8 includes an optical isolator 62i for blocking the laser light returning to the semiconductor laser 10 and an optical branching device for transmission / reception branching (main incoming / outgoing). (Irradiating branching device) 63 are sequentially arranged. One of the optical splitters 63 connects the laser light generated by the semiconductor laser 10 to the first optical switch 64, and the other of the optical splitters 63 processes the incident light transmitted through each measurement point as data processing. Used to connect to section 50. A first optical switch 64 and a second optical switch 164 are sequentially disposed in a main light incident / incident optical fiber 63 a extending from the optical splitter 63. The operation of each of the optical switches 64 and 164 can be controlled by the data processing unit 50 through a signal cable (electrical wiring) 80. The first optical switch 64 and the second optical switch 164 are arranged corresponding to the first measurement point A and the second measurement point B. Then, the secondary light incident / incident optical fiber 64a branched by the first optical switch 64 passes through the first optical branching device (secondary light incident / incident light branching device) 67, and one of them is applied to the irradiation means 30 at the first measurement point A. The other is connected to the light receiving means 40 with the optical isolator 66i interposed therebetween. The optical isolator 66i blocks light guide of the laser light to the light receiving means 40. On the other hand, the secondary incident optical fiber 164a branched by the second optical switch 164 is connected to the irradiation means 130 at the second measurement point B through the second optical splitter 167, and the other is the optical isolator 166i. Is connected to the light receiving means 140. When measurement is performed at three or more locations, the main outgoing / incoming optical fiber 63a may be extended and wired in the same manner as described above.

そして、各測定地点では、時分割方式で交互に測定を行うようになっている。第1測定地点Aで測定を行うには、第1光スイッチ64を切り替えて、半導体レーザ10から延設された主たる出入射光ファイバ63aを、従たる出入射光ファイバ64aに接続する。これにより、半導体レーザ10が発振したレーザ光を照射手段30から照射することができる。このとき、従たる出入射光ファイバ64aに配設された第1光分岐器67から受光手段40に分岐されるレーザ光は、光アイソレータ66iによって遮断される。逆に、受光手段40が受光したレーザ光は、光アイソレータ66i、第1光分岐器67、第1光スイッチ64、および送受信分岐用の光分岐器63を介して、データ処理部50に入力される。一方、第2測定地点Bで測定を行うには、第1光スイッチ64を切り替えて、主たる出入射光ファイバ63aを延長する。さらに、第2光スイッチ164を切り替えて、主たる出入射光ファイバ63aを、従たる出入射光ファイバ164aに接続すればよい。なお、2箇所のみで測定を行う場合には、第2光スイッチ164を設ける必要はない。また、3箇所以上で測定を行う場合でも、データ処理部50に1個の光検出器53を設けるだけで、各受光手段により受光されたレーザ光を電気信号に変換することができる。さらに、図5における主たる出射光ファイバ62および主たる入射光ファイバ68を、図6では1本の出入射光ファイバ63aに統合することができるため、光ファイバの敷設の省力化や光ファイバの削減が可能となる。なお光分岐器には、光導波路やファイバ型方向性結合器、ビームスプリッタ等を用いることが可能である。   At each measurement point, measurement is performed alternately in a time division manner. To perform measurement at the first measurement point A, the first optical switch 64 is switched to connect the main outgoing / incoming optical fiber 63a extended from the semiconductor laser 10 to the outgoing outgoing / incoming optical fiber 64a. Thereby, the laser beam oscillated by the semiconductor laser 10 can be irradiated from the irradiation means 30. At this time, the laser beam branched to the light receiving means 40 from the first optical splitter 67 disposed in the incident light incident / incident optical fiber 64a is blocked by the optical isolator 66i. Conversely, the laser light received by the light receiving means 40 is input to the data processing unit 50 via the optical isolator 66i, the first optical branching device 67, the first optical switch 64, and the transmission / reception branching optical branching device 63. The On the other hand, in order to perform measurement at the second measurement point B, the first optical switch 64 is switched to extend the main outgoing / incoming optical fiber 63a. Furthermore, the second optical switch 164 may be switched to connect the main outgoing / incoming optical fiber 63a to the outgoing outgoing / incoming optical fiber 164a. Note that the second optical switch 164 need not be provided when measurement is performed at only two locations. Further, even when measurement is performed at three or more locations, the laser light received by each light receiving means can be converted into an electric signal only by providing one data detector 53 in the data processing unit 50. Furthermore, since the main outgoing optical fiber 62 and the main incident optical fiber 68 in FIG. 5 can be integrated into one outgoing / incoming optical fiber 63a in FIG. 6, it is possible to save labor and reduce the number of optical fibers. It becomes. An optical waveguide, a fiber-type directional coupler, a beam splitter, or the like can be used for the optical branching unit.

図7は、光スイッチを多チャンネル化することで光スイッチの台数を低減した配線例の説明図である。制御盤8内の半導体レーザ10から延設された主たる出射光ファイバ62には、半導体レーザ10に戻ってくるレーザ光を遮断するための光アイソレータ62iと、送受信分岐用の光分岐器(主たる出入射光分岐器)63とが順次配設されている。この光分岐器63の一方は、半導体レーザ10で発生したレーザ光を多チャンネル光スイッチ64に接続するために、また光分岐器63の他方は、各測定地点を透過してきた入射光をデータ処理部50に接続するために使用される。送受信分岐用の光分岐器63から延設された主たる出入射光ファイバ63aは、多チャンネル光スイッチ64に接続されている。なお多チャンネル光スイッチ64の動作は、信号ケーブル(電気配線)80を通してデータ処理部50により制御しうるようになっている。この多チャンネル光スイッチ64は、測定地点の数と同数以上のチャンネル数を備えている。その各チャンネルから延設された従たる出入射光ファイバ64a,164aは、各測定地点A,Bの光分岐器(従たる出入射光分岐器)67,167に接続されている。そして、第1光分岐器67の一方は第1測定地点Aの照射手段30に接続され、他方は光アイソレータ66iを挟んで受光手段40に接続されている。この光アイソレータ66iは、受光手段40へのレーザ光の導光を遮断するものである。また、第2光分岐器167の一方は第2測定地点Bの照射手段130に接続され、他方は光アイソレータ166iを挟んで受光手段140に接続されている。なお、3箇所以上で測定を行う場合には、多チャンネル光スイッチ64から延設された他の従たる出入射光ファイバに対して、上記と同様の配線を行えばよい。   FIG. 7 is an explanatory diagram of an example of wiring in which the number of optical switches is reduced by providing multi-channel optical switches. The main outgoing optical fiber 62 extended from the semiconductor laser 10 in the control panel 8 includes an optical isolator 62i for blocking the laser light returning to the semiconductor laser 10 and an optical branching device for transmission / reception branching (main incoming / outgoing). (Irradiating branching device) 63 are sequentially arranged. One of the optical splitters 63 connects laser light generated by the semiconductor laser 10 to the multichannel optical switch 64, and the other of the optical splitters 63 performs data processing on incident light transmitted through each measurement point. Used to connect to section 50. A main light incident / incident optical fiber 63 a extending from the optical branching device 63 for transmission / reception branching is connected to the multichannel optical switch 64. The operation of the multi-channel optical switch 64 can be controlled by the data processing unit 50 through a signal cable (electrical wiring) 80. The multi-channel optical switch 64 has the same number of channels as the number of measurement points. Subordinate outgoing and incoming optical fibers 64a and 164a extending from the respective channels are connected to optical splitters (subsequent outgoing and incoming optical splitters) 67 and 167 at the respective measurement points A and B. One of the first optical splitters 67 is connected to the irradiation means 30 at the first measurement point A, and the other is connected to the light receiving means 40 with the optical isolator 66i interposed therebetween. The optical isolator 66i blocks light guide of the laser light to the light receiving means 40. One of the second optical splitters 167 is connected to the irradiation means 130 at the second measurement point B, and the other is connected to the light receiving means 140 with the optical isolator 166i interposed therebetween. In the case where measurement is performed at three or more locations, the same wiring as described above may be performed on other incident light incident / incident optical fibers extended from the multichannel optical switch 64.

そして、各測定地点では、時分割方式で交互に測定を行うようになっている。第1測定地点Aで測定を行うには、多チャンネル光スイッチ64を従たる出入射光ファイバ64aに切り替えて、半導体レーザ10から延設された主たる出入射光ファイバ63aを、従たる出入射光ファイバ64aに接続する。これにより、半導体レーザ10が発振したレーザ光を、第1測定地点Aの照射手段30から照射することができる。このとき、第1光分岐器67から受光手段40に分岐されるレーザ光は、光アイソレータ66iにより遮断される。逆に、受光手段40が受光したレーザ光は、光アイソレータ66i、第1光分岐器67、多チャンネル光スイッチ64、および送受信分岐用の光分岐器63を介して、データ処理部50に入力される。一方、第2測定地点Bで測定を行うには、多チャンネル光スイッチ64を従たる出入射光ファイバ164aに切り替えて、半導体レーザ10から延設された主たる出入射光ファイバ63aを、従たる出入射光ファイバ164aに接続すればよい。上記の場合、各測定地点への伝送ファイバが独立であるため、一本が切れても他に影響を与えない利点がある。なお、複数地点で測定を行う場合でも、データ処理部50に1個の光検出器53を設けるだけで、各受光手段により受光されたレーザ光を電気信号に変換することができる。また、光分岐器には、光導波路やファイバ型方向性結合器、ビームスプリッタ等を用いることが可能である。   At each measurement point, measurement is performed alternately in a time division manner. In order to perform measurement at the first measurement point A, the multi-channel optical switch 64 is switched to the outgoing / incoming optical fiber 64a, and the main outgoing / incoming optical fiber 63a extended from the semiconductor laser 10 is changed to the outgoing outgoing / incoming optical fiber 64a. Connecting. Thereby, the laser beam oscillated by the semiconductor laser 10 can be irradiated from the irradiation means 30 at the first measurement point A. At this time, the laser beam branched from the first optical splitter 67 to the light receiving means 40 is blocked by the optical isolator 66i. Conversely, the laser light received by the light receiving means 40 is input to the data processing unit 50 via the optical isolator 66i, the first optical branching device 67, the multichannel optical switch 64, and the transmission / reception branching optical branching device 63. The On the other hand, in order to perform measurement at the second measurement point B, the multi-channel optical switch 64 is switched to the outgoing / incoming optical fiber 164a, and the main outgoing / incoming optical fiber 63a extended from the semiconductor laser 10 is changed to the outgoing / incoming optical fiber. What is necessary is just to connect to 164a. In the above case, since the transmission fiber to each measurement point is independent, there is an advantage that even if one is cut, the other is not affected. Even when measurement is performed at a plurality of points, the laser light received by each light receiving means can be converted into an electrical signal by providing only one photodetector 53 in the data processing unit 50. Moreover, an optical waveguide, a fiber type directional coupler, a beam splitter, etc. can be used for the optical branching unit.

図8は、機械式シャッタを用いて測定地点の切り替えを行う方式の説明図である。制御盤8内の半導体レーザ10から延設された主たる出射光ファイバ62には、ファイバ型方向性結合器等からなる第1光分岐器64および第2光分岐器164が順次配設されている。この第1光分岐器64および第2光分岐器164は、第1測定地点Aおよび第2測定地点Bに対応して配設されている。そして、第1光分岐器64により分岐された従たる出射光ファイバ65は、第1測定地点Aの照射手段30に接続されている。また、第2光分岐器164により分岐された従たる出射光ファイバ165は、第2測定地点Bの照射手段130に接続されている。一方、制御盤8のデータ処理部50から延設された主たる入射光ファイバ68上に、光導波路等からなる第1光合流器67および第2光合流器167が順次配設されている。そして、第1光合流器67から従たる入射光ファイバ66が分岐されて、第1測定地点Aの受光手段40に接続されている。また、第2光合流器167から従たる入射光ファイバ166が分岐されて、第2測定地点Bの受光手段140に接続されている。そして、各測定地点A,Bにおける照射手段30,130と受光手段40,140との間には、機械式シャッタ85,185が配設されている。この機械式シャッタ85,185は、開放時にレーザ光を透過し、閉鎖時にレーザ光を遮断し得るように形成されている。この機械式シャッタ85,185の動作は、信号ケーブル(電気配線)80を通してデータ処理部50により制御しうるようになっている。なお、3箇所以上で測定を行う場合には、主たる出射光ファイバ62および主たる入射光ファイバ68を延設して、上記と同様に配線すればよい。   FIG. 8 is an explanatory diagram of a method for switching measurement points using a mechanical shutter. A main outgoing optical fiber 62 extended from the semiconductor laser 10 in the control panel 8 is provided with a first optical branching device 64 and a second optical branching device 164 made up of a fiber-type directional coupler or the like. . The first optical branching device 64 and the second optical branching device 164 are arranged corresponding to the first measurement point A and the second measurement point B. The subordinate outgoing optical fiber 65 branched by the first optical branching device 64 is connected to the irradiation means 30 at the first measurement point A. The subordinate outgoing optical fiber 165 branched by the second optical splitter 164 is connected to the irradiation means 130 at the second measurement point B. On the other hand, on the main incident optical fiber 68 extended from the data processing part 50 of the control board 8, the 1st optical combiner 67 and the 2nd optical combiner 167 which consist of an optical waveguide etc. are arrange | positioned one by one. The incident optical fiber 66 that follows from the first optical combiner 67 is branched and connected to the light receiving means 40 at the first measurement point A. Further, the incident optical fiber 166 following from the second optical combiner 167 is branched and connected to the light receiving means 140 at the second measurement point B. Mechanical shutters 85 and 185 are disposed between the irradiation means 30 and 130 and the light receiving means 40 and 140 at the measurement points A and B, respectively. The mechanical shutters 85 and 185 are formed so as to transmit laser light when opened and to block laser light when closed. The operations of the mechanical shutters 85 and 185 can be controlled by the data processing unit 50 through a signal cable (electrical wiring) 80. When measurement is performed at three or more locations, the main outgoing optical fiber 62 and the main incident optical fiber 68 may be extended and wired in the same manner as described above.

そして、各測定地点では、時分割方式で交互に測定を行うようになっている。測定地点の切り替えは、各測定地点に配設された機械式シャッタ85,185で行う。第1測定地点Aで測定を行うには、第1測定地点Aの機械式シャッタ85を開にするとともに、他の測定地点の機械式シャッタ185を閉にする。これにより、照射手段30から照射されたレーザ光を受光手段40に導光することが可能になり、また受光手段40が受光したレーザ光のみをデータ処理部50に入力することができる。一方、第2測定地点Bで測定を行うには、第2測定地点Bの機械式シャッタ185を開にするとともに、他の測定地点の機械式シャッタ85を閉にすればよい。このように、機械式シャッタ85,185により測定地点の切り替えを行うので、図5に示す光スイッチ64,164に代えて、図8では耐久性に優れた光分岐器64,164を採用することができる。したがって、防災システムの耐久性を向上させることができる。なお、2箇所のみで測定を行う場合には、第2光分岐器164および第2光合流器167を設ける必要はない。また、3箇所以上で測定を行う場合でも、データ処理部50に1個の光検出器53を設けるだけで、各受光手段により受光されたレーザ光を電気信号に変換することができる。なお、各光分岐器はファイバ型方向性結合器としたが、光導波路やビームスプリッタ等でもよい。また、n個の測定地点のうち第m測定地点に配設された光分岐器(64)が、従たる出射光ファイバ(65)と主たる出射光ファイバ(62)とに分岐するレーザ光の比率は、1:(n−m)とすることが望ましい。これにより、各測定地点に対して均等にレーザ光を伝送することができる。   At each measurement point, measurement is performed alternately in a time division manner. Switching between measurement points is performed by mechanical shutters 85 and 185 disposed at each measurement point. In order to perform measurement at the first measurement point A, the mechanical shutter 85 at the first measurement point A is opened and the mechanical shutter 185 at the other measurement point is closed. As a result, the laser light emitted from the irradiation unit 30 can be guided to the light receiving unit 40, and only the laser light received by the light receiving unit 40 can be input to the data processing unit 50. On the other hand, in order to perform measurement at the second measurement point B, the mechanical shutter 185 at the second measurement point B may be opened and the mechanical shutter 85 at another measurement point may be closed. As described above, since the measurement points are switched by the mechanical shutters 85 and 185, the optical branching units 64 and 164 having excellent durability are adopted in FIG. 8 instead of the optical switches 64 and 164 shown in FIG. Can do. Therefore, the durability of the disaster prevention system can be improved. Note that when the measurement is performed at only two locations, it is not necessary to provide the second optical splitter 164 and the second optical combiner 167. Further, even when measurement is performed at three or more locations, the laser light received by each light receiving means can be converted into an electric signal only by providing one data detector 53 in the data processing unit 50. Each optical branching device is a fiber type directional coupler, but may be an optical waveguide, a beam splitter, or the like. In addition, the ratio of the laser beam that the optical branching device (64) disposed at the m-th measuring point among the n measuring points branches into the subordinate outgoing optical fiber (65) and the main outgoing optical fiber (62). Is preferably 1: (nm). Thereby, a laser beam can be transmitted equally to each measurement point.

図9は、他チャンネルの光分岐器を用いて各測定地点へレーザ光を分配する方式の説明図である。これは、図8の各光分岐器を一つにまとめ、送信側および受信側の光ファイバを統合したものである。図9では、制御盤8内の半導体レーザ10から延設された主たる出射光ファイバ62に、半導体レーザ10に戻ってくるレーザ光を遮断するための光アイソレータ62iと、ファイバ型方向性結合器等からなる送受信分岐用の光分岐器(主たる出入射光分岐器)63とが、順次配設されている。この光分岐器63の一方は、半導体レーザ10で発生したレーザ光を多チャンネル光分岐器63に接続するために、また光分岐器63の他方は、各測定地点を透過してきた入射光をデータ処理部50に接続するために使用される。送受信分岐用の光分岐器63から延設された主たる出入射光ファイバ63aは、多チャンネル光分岐器64に接続されている。この多チャンネル光分岐器64は、測定地点の数と同数以上のチャンネル数を備えている。その各チャンネルから延設された従たる出入射光ファイバ64a,164aは、各測定地点A,Bの光分岐器(従たる出入射光分岐器)67,167に接続されている。そして、第1光分岐器67の一方は第1測定地点Aの照射手段30に接続され、他方は光アイソレータ66iを挟んで受光手段40に接続されている。この光アイソレータ66iは、受光手段40へのレーザ光の導光を遮断するものである。また、第2光分岐器167の一方は第2測定地点Bの照射手段130に接続され、他方は光アイソレータ166iを挟んで受光手段140に接続されている。そして、各測定地点A,Bにおける照射手段30,130と受光手段40,140との間には、機械式シャッタ85,185が配設されている。この機械式シャッタ85,185は、開放時にレーザ光を透過し、閉鎖時にレーザ光を遮断し得るように形成されている。この機械式シャッタ85,185の動作は、信号ケーブル(電気配線)80を通してデータ処理部50により制御しうるようになっている。なお、3箇所以上で測定を行う場合には、多チャンネル光分岐器64から延設された他の従たる出入射光ファイバに対して、上記と同様の配線を行えばよい。   FIG. 9 is an explanatory diagram of a system for distributing laser light to each measurement point using an optical branching device of another channel. This is a combination of the optical branching devices shown in FIG. 8 and the transmission side and reception side optical fibers integrated. In FIG. 9, an optical isolator 62i for blocking the laser light returning to the semiconductor laser 10 and a fiber-type directional coupler, etc., on a main outgoing optical fiber 62 extended from the semiconductor laser 10 in the control panel 8 A transmission / reception branching optical branching unit (main outgoing / incoming optical branching unit) 63 is sequentially disposed. One of the optical branching units 63 connects laser light generated by the semiconductor laser 10 to the multichannel optical branching unit 63, and the other of the optical branching units 63 uses incident light transmitted through each measurement point as data. Used to connect to the processing unit 50. The main light incident / incident optical fiber 63 a extending from the optical branching device 63 for transmission / reception branching is connected to the multichannel optical branching device 64. The multi-channel optical branching device 64 has the same number of channels as the number of measurement points. Subordinate outgoing and incoming optical fibers 64a and 164a extending from the respective channels are connected to optical splitters (subsequent outgoing and incoming optical splitters) 67 and 167 at the respective measurement points A and B. One of the first optical splitters 67 is connected to the irradiation means 30 at the first measurement point A, and the other is connected to the light receiving means 40 with the optical isolator 66i interposed therebetween. The optical isolator 66i blocks light guide of the laser light to the light receiving means 40. One of the second optical splitters 167 is connected to the irradiation means 130 at the second measurement point B, and the other is connected to the light receiving means 140 with the optical isolator 166i interposed therebetween. Mechanical shutters 85 and 185 are disposed between the irradiation means 30 and 130 and the light receiving means 40 and 140 at the measurement points A and B, respectively. The mechanical shutters 85 and 185 are formed so as to transmit laser light when opened and to block laser light when closed. The operations of the mechanical shutters 85 and 185 can be controlled by the data processing unit 50 through a signal cable (electrical wiring) 80. In the case where the measurement is performed at three or more locations, the same wiring as described above may be performed for other incident light incident / incident optical fibers extended from the multi-channel optical splitter 64.

そして、各測定地点では、時分割方式で交互に測定を行うようになっている。測定地点の切り替えは、各測定地点に配設された機械式シャッタ85,185で行う。第1測定地点Aで測定を行うには、第1測定地点Aの機械式シャッタ85を開にするとともに、他の測定地点の機械式シャッタ185を閉にする。これにより、照射手段30から照射されたレーザ光を受光手段40に導光することが可能になり、また受光手段40が受光したレーザ光のみをデータ処理部50に入力することができる。このとき、第1光分岐器67から受光手段40に分岐されるレーザ光は、光アイソレータ66iにより遮断される。逆に、受光手段40が受光したレーザ光は、光アイソレータ66i、第1光分岐器67、多チャンネル光分岐器64、および送受信分岐用の光分岐器63を介して、データ処理部50に入力される。一方、第2測定地点Bで測定を行うには、第2測定地点Bの機械式シャッタ185を開にするとともに、他の測定地点の機械式シャッタ85を閉にして回線を遮断すればよい。このように、機械式シャッタ85,185により測定地点の切り替えを行うので、図7に示す多チャンネル光スイッチ64に代えて、図9では耐久性に優れた多チャンネル光分岐器64を採用することができる。したがって、防災システムの耐久性を向上させることができる。また、各測定地点への伝送ファイバが独立であるため、一本が切れても他に影響を与えない利点もある。なお、3箇所以上で測定を行う場合でも、データ処理部50に1個の光検出器53を設けるだけで、各受光手段により受光されたレーザ光を電気信号に変換することができる。また、光分岐器はファイバ型方向性結合器としたが、光導波路やビームスプリッタ等でもよい。さらに、多チャンネル光分岐器は光導波路としたが、ビームスプリッタ等でもよい。   At each measurement point, measurement is performed alternately in a time division manner. Switching between measurement points is performed by mechanical shutters 85 and 185 disposed at each measurement point. In order to perform measurement at the first measurement point A, the mechanical shutter 85 at the first measurement point A is opened and the mechanical shutter 185 at the other measurement point is closed. As a result, the laser light emitted from the irradiation unit 30 can be guided to the light receiving unit 40, and only the laser light received by the light receiving unit 40 can be input to the data processing unit 50. At this time, the laser beam branched from the first optical splitter 67 to the light receiving means 40 is blocked by the optical isolator 66i. Conversely, the laser light received by the light receiving means 40 is input to the data processing unit 50 via the optical isolator 66i, the first optical branching device 67, the multichannel optical branching device 64, and the transmission / reception branching optical branching device 63. Is done. On the other hand, in order to perform measurement at the second measurement point B, the mechanical shutter 185 at the second measurement point B may be opened and the mechanical shutter 85 at the other measurement point may be closed to cut off the line. As described above, since the measurement points are switched by the mechanical shutters 85 and 185, the multi-channel optical splitter 64 having excellent durability is adopted in FIG. 9 instead of the multi-channel optical switch 64 shown in FIG. Can do. Therefore, the durability of the disaster prevention system can be improved. In addition, since the transmission fiber to each measurement point is independent, there is an advantage that even if one is cut, the other is not affected. Even when the measurement is performed at three or more locations, the laser light received by each light receiving means can be converted into an electrical signal only by providing one data detector 53 in the data processing unit 50. The optical branching device is a fiber type directional coupler, but may be an optical waveguide, a beam splitter, or the like. Furthermore, although the multi-channel optical branching device is an optical waveguide, it may be a beam splitter or the like.

図10は、光検出器を各測定地点に配設した場合の説明図である。制御盤8内の半導体レーザ10から延設された主たる出射光ファイバ62には、ファイバ型方向性結合器等からなる第1光分岐器64および第2光分岐器164が順次配設されている。この第1光分岐器64および第2光分岐器164は、第1測定地点Aおよび第2測定地点Bに対応して配設されている。そして、第1光分岐器64により分岐された従たる出射光ファイバ65は、第1測定地点Aの照射手段30に接続されている。また、第2光分岐器164により分岐された従たる出射光ファイバ165は、第2測定地点Bの照射手段130に接続されている。一方、各照射手段30,130に対向配置された各受光手段40,140は、それぞれフォトダイオード等の光検出器40a,140aを備えている。そして、各光検出器40a,140aから延設された信号ケーブル(電気配線)80,180が、それぞれ前記データ処理部50に接続されている。なお、3箇所以上で測定を行う場合には、主たる出射光ファイバ62を延設するとともに、信号ケーブルを増設して、上記と同様に配線すればよい。   FIG. 10 is an explanatory diagram when a photodetector is disposed at each measurement point. A main outgoing optical fiber 62 extended from the semiconductor laser 10 in the control panel 8 is provided with a first optical branching device 64 and a second optical branching device 164 made up of a fiber-type directional coupler or the like. . The first optical branching device 64 and the second optical branching device 164 are arranged corresponding to the first measurement point A and the second measurement point B. The subordinate outgoing optical fiber 65 branched by the first optical branching device 64 is connected to the irradiation means 30 at the first measurement point A. The subordinate outgoing optical fiber 165 branched by the second optical splitter 164 is connected to the irradiation means 130 at the second measurement point B. On the other hand, the light receiving means 40 and 140 disposed opposite to the irradiation means 30 and 130 are provided with photodetectors 40a and 140a such as photodiodes, respectively. Signal cables (electrical wiring) 80 and 180 extending from the photodetectors 40a and 140a are connected to the data processing unit 50, respectively. When measuring at three or more locations, the main outgoing optical fiber 62 may be extended, and a signal cable may be added and wired in the same manner as described above.

そして、各測定値点では、同時に測定を行うようになっている。例えば、第1測定地点Aにおいて光分岐器64により分岐されたレーザ光は、照射手段30から照射され、受光手段40により受光されて、光検出器40aに入射される。光検出器40aにより電気信号に変換されたレーザ光の強度信号は、信号ケーブル80を通してデータ処理部50に伝送される。なお他の測定地点からも同様に、電気信号がデータ処理部50に伝送される。データ処理部50では、各測定地点からの電気信号をメモリ(不図示)に記録し、記録した電気信号を逐次読み出して、各測定地点における特定ガス濃度の算出を行う。このように、複数の測定地点において特定ガス濃度を同時に計測することができるので、特定ガス濃度の迅速な測定が可能になる。なお、2箇所のみで測定を行う場合には、第2光分岐器164を設ける必要はない。また、n個の測定地点のうち第m測定地点に配設された光分岐器(64)が、従たる出射光ファイバ(65)と主たる出射光ファイバ(62)とに分岐するレーザ光の比率は、1:(n−m)とすることが望ましい。これにより、各測定地点に対して均等にレーザ光を伝送することができる。   And at each measured value point, it measures simultaneously. For example, the laser beam branched by the optical branching device 64 at the first measurement point A is irradiated from the irradiation unit 30, received by the light receiving unit 40, and incident on the photodetector 40a. The intensity signal of the laser beam converted into an electrical signal by the photodetector 40 a is transmitted to the data processing unit 50 through the signal cable 80. Similarly, electrical signals are transmitted to the data processing unit 50 from other measurement points. The data processing unit 50 records an electrical signal from each measurement point in a memory (not shown), sequentially reads the recorded electrical signal, and calculates a specific gas concentration at each measurement point. Thus, the specific gas concentration can be simultaneously measured at a plurality of measurement points, so that the specific gas concentration can be measured quickly. Note that the second optical branching device 164 need not be provided when measurement is performed at only two locations. In addition, the ratio of the laser beam that the optical branching device (64) disposed at the m-th measuring point among the n measuring points branches into the subordinate outgoing optical fiber (65) and the main outgoing optical fiber (62). Is preferably 1: (nm). Thereby, a laser beam can be transmitted equally to each measurement point.

次に、本実施形態の地下駅の防災システムの作用につき、図2および図11を用いて説明する。
図11は、波長変調の説明図である。一般に、特定ガスは特定波長の光を吸収する。そのため、特定ガスに入射したレーザ光の透過率はレーザ光の波長によって異なる。すなわち特定ガスは、図11の中央に示すようなレーザ光の透過率特性を有する。例えばCOガスでは、波長1.567μmに吸収線の一つを有しレーザ光の透過率が極小となる。そこで、特定ガスによる吸収波長を中心に、半導体レーザの駆動電流を変化させて、レーザ光の発振周波数の変調を行う。そして、地下駅構内に設置した照射手段から照射する。
Next, the operation of the disaster prevention system for an underground station according to this embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 11 is an explanatory diagram of wavelength modulation. In general, a specific gas absorbs light of a specific wavelength. Therefore, the transmittance of the laser light incident on the specific gas varies depending on the wavelength of the laser light. That is, the specific gas has a laser beam transmittance characteristic as shown in the center of FIG. For example, CO gas has one absorption line at a wavelength of 1.567 μm, and the transmittance of laser light is minimized. Therefore, the oscillation frequency of the laser beam is modulated by changing the driving current of the semiconductor laser around the absorption wavelength of the specific gas. And it irradiates from the irradiation means installed in the underground station yard.

一般に、半導体レーザの発振角周波数Ωは、温度と駆動電流との関数であるが、温度を一定として駆動電流を角周波数ωで変調すると、半導体レーザの発振角周波数Ωは、次式に従って角周波数ωで変調される。   In general, the oscillation angular frequency Ω of a semiconductor laser is a function of temperature and drive current. However, when the drive current is modulated by the angular frequency ω with the temperature kept constant, the oscillation angular frequency Ω of the semiconductor laser is determined according to the following equation: Modulated by ω.

Figure 0004151530
ただし、Ωは半導体レーザの中心発振角周波数であり、ΔΩは発振角周波数変調振幅であり、ω(=2πf、fは周波数)は変調角周波数である。
Figure 0004151530
However, Ω 0 is the central oscillation angular frequency of the semiconductor laser, ΔΩ is the oscillation angular frequency modulation amplitude, and ω (= 2πf, f is the frequency) is the modulation angular frequency.

このとき、レーザ出力Iinは、次式で表される強度変調を同時に受ける。   At this time, the laser output Iin is simultaneously subjected to intensity modulation represented by the following equation.

Figure 0004151530
ただし、Iは半導体レーザの強度変調の中心強度、ΔIは強度変調振幅、ωは変調角周波数である。
なお、レーザ出力が一定ならば図11の95に示すような信号となるが、実際には数式2で示す強度変調を受けるため、図11の92に示す波形と重なっている。
Figure 0004151530
However, I 0 is the central intensity of intensity modulation of the semiconductor laser, ΔI is the intensity modulation amplitude, and ω is the modulation angular frequency.
If the laser output is constant, a signal as shown at 95 in FIG. 11 is obtained. However, since the intensity modulation shown in Equation 2 is actually applied, it overlaps with the waveform shown at 92 in FIG.

そして、図2に示す照射手段30と受光手段40との間に特定ガスが存在する場合には、照射手段30から照射されたレーザ光の一部は特定ガスに吸収され、残りのレーザ光が特定ガスを透過して受光手段40により受光される。いま、照射手段30と受光手段40との距離をL、光路中に存在する特定ガスの濃度をN,特定ガスによるレーザ光の吸収係数をα、特定ガス以外の要因によるレーザ光の減衰率をRとする。すると、特定ガスに入射するレーザ光の強度Iinと、特定ガスを透過するレーザ光の強度Ioutとの間には、次式で表されるランベルト・ベールの法則が成立する。   And when specific gas exists between the irradiation means 30 and the light-receiving means 40 shown in FIG. 2, a part of laser beam irradiated from the irradiation means 30 is absorbed by specific gas, and the remaining laser light is absorbed. The specific gas passes through and is received by the light receiving means 40. Now, the distance between the irradiation means 30 and the light receiving means 40 is L, the concentration of the specific gas existing in the optical path is N, the absorption coefficient of the laser light by the specific gas is α, and the attenuation rate of the laser light due to factors other than the specific gas is Let R be. Then, the Lambert-Beer law expressed by the following equation is established between the intensity Iin of the laser light incident on the specific gas and the intensity Iout of the laser light transmitted through the specific gas.

Figure 0004151530
Figure 0004151530

ここで、レーザ発振角周波数変調振幅ΔΩは十分に小さいので、COガス等の特定ガスの吸収係数αは、大気中において一つの吸収線に着目すると、レーザ発振角周波数Ωの関数として次式で示される。   Here, since the laser oscillation angular frequency modulation amplitude ΔΩ is sufficiently small, the absorption coefficient α of a specific gas such as CO gas can be expressed by the following equation as a function of the laser oscillation angular frequency Ω when focusing on one absorption line in the atmosphere. Indicated.

Figure 0004151530
ただし、αは吸収線中心での吸収係数、Ωはレーザ発振角周波数、ωは吸収線の中心周波数、γは吸収線の半値幅である。
Figure 0004151530
Here, α 0 is the absorption coefficient at the center of the absorption line, Ω is the laser oscillation angular frequency, ω 0 is the center frequency of the absorption line, and γ is the half width of the absorption line.

レーザの中心発振角周波数Ωと、特定ガスの吸収線中心周波数ωとを一致させた場合には、数式4に数式1を代入して、次式となる。 When the center oscillation angular frequency Ω 0 of the laser and the absorption line center frequency ω 0 of the specific gas are matched, Equation 1 is substituted into Equation 4 to obtain the following equation.

Figure 0004151530
また、αNL≪1、ΔΩ/γ≪1と仮定し、数式3を変調周波数ωでフーリエ級数展開すると、そのうちのω成分Iωおよび2ω成分I2ωはそれぞれ次式となる。
Figure 0004151530
Further, assuming that αNL << 1 and ΔΩ / γ << 1, Equation 3 is expanded by Fourier series at the modulation frequency ω, and the ω component I ω and 2ω component I thereof are respectively expressed by the following equations.

Figure 0004151530
Figure 0004151530

Figure 0004151530
Figure 0004151530

これらの比を取ると、次式となる。   When these ratios are taken, the following equation is obtained.

Figure 0004151530
このように、粉塵等による減衰量Rを含まない量が得られる。そして、ロックインアンプにより変調周波数の基本波成分および2倍波成分を位相敏感検波すれば、数式8のIωおよびI2ωに比例した信号が得られる。すなわち、ロックインアンプで検出した基本波成分はレーザ光の強度に比例し、2倍波成分はレーザ光の強度および特定ガス濃度Nに比例する。
Figure 0004151530
In this way, an amount that does not include the attenuation amount R due to dust or the like is obtained. Then, if the fundamental component and the second harmonic component of the modulation frequency are phase-sensitively detected by the lock-in amplifier, signals proportional to I ω and I in Expression 8 are obtained. That is, the fundamental wave component detected by the lock-in amplifier is proportional to the intensity of the laser beam, and the second harmonic component is proportional to the intensity of the laser beam and the specific gas concentration N.

そこで、図2に示す第1ロックインアンプ52により、受光手段40が受光したレーザ光の強度に相当する信号から、変調周波数の基本波成分を位相敏感検波する。また第2ロックインアンプ54により、受光手段40が受光したレーザ光の強度に相当する信号から、変調周波数の2倍波成分を位相敏感検波する。そして、検波結果をPC58に出力する。PC58では、双方の比を計算し、あらかじめデータベース化された信号強度と濃度との関係を照合することにより、特定ガス濃度Nを求めることができる。   Therefore, the first lock-in amplifier 52 shown in FIG. 2 detects the fundamental component of the modulation frequency from the signal corresponding to the intensity of the laser beam received by the light receiving means 40. The second lock-in amplifier 54 performs phase-sensitive detection on the second harmonic component of the modulation frequency from the signal corresponding to the intensity of the laser beam received by the light receiving means 40. Then, the detection result is output to the PC 58. In the PC 58, the specific gas concentration N can be obtained by calculating the ratio between the two and collating the relationship between the signal intensity and concentration stored in advance in the database.

ここで、数式8で示されるように、半導体レーザの発振強度の低下や、窓の汚れに起因する散乱減衰によるレーザ強度の低下などは誤差要因となる。そこで、半導体レーザの発振強度モニタの出力値および窓の汚れを検知するセンサの出力値を常時監視し、照射手段から照射され受光手段により受光されるまでの特定ガス以外の因子によるレーザ強度の減衰を補正させる手段を講じる。具体的には、半導体レーザのレーザカプラに設けられたフォトダイオード等により半導体レーザの発振強度をモニタし、発振強度が低下した場合には半導体レーザを交換するなどの措置をとる。また、窓の汚れに起因する散乱光を受光センサによって受光し、その信号強度が設定したしきい値以上に達した場合に、透過窓に付着した粉塵等を除去する。   Here, as shown in Equation 8, a decrease in the oscillation intensity of the semiconductor laser or a decrease in the laser intensity due to scattering attenuation caused by the dirt on the window is an error factor. Therefore, the output value of the oscillation intensity monitor of the semiconductor laser and the output value of the sensor that detects the dirt on the window are constantly monitored, and the laser intensity is attenuated by factors other than the specific gas that is emitted from the irradiation means and received by the light receiving means. Take measures to correct Specifically, measures are taken such as monitoring the oscillation intensity of the semiconductor laser with a photodiode or the like provided in the laser coupler of the semiconductor laser, and replacing the semiconductor laser when the oscillation intensity decreases. Further, the scattered light caused by the window dirt is received by the light receiving sensor, and when the signal intensity reaches a set threshold value or more, dust or the like adhering to the transmission window is removed.

一方の煙霧透過率は、数式6の減衰率Rで表されるものである。そこで、第1ロックインアンプ52により、受光手段40が受光したレーザ光の強度に相当する信号から、変調周波数の基本波成分を位相敏感検波する。数式6により、検波信号の強度は煙霧などによるレーザ光の減衰量に比例することから、あらかじめデータベース化された信号強度と煙霧透過率との関係を照合することにより、煙霧透過率を求めることができる。
ここで、数式6で示されるように、半導体レーザの発振強度の低下や、窓の汚れに起因する散乱減衰によるレーザ強度の低下などは誤差要因となる。そこで、半導体レーザの発振強度モニタの出力値および窓の汚れを検知するセンサの出力値を常時監視し、照射手段から照射され受光手段により受光されるまでの特定ガス以外の因子によるレーザ強度の減衰を補正させる手段を講じる。
One haze transmittance is represented by the attenuation rate R of Equation 6. Therefore, the first lock-in amplifier 52 performs phase-sensitive detection of the fundamental wave component of the modulation frequency from the signal corresponding to the intensity of the laser beam received by the light receiving means 40. Since the intensity of the detection signal is proportional to the amount of attenuation of the laser beam due to haze or the like, the haze transmittance can be obtained by checking the relationship between the signal intensity and the haze transmittance that are stored in a database in advance. it can.
Here, as shown in Equation 6, a decrease in the oscillation intensity of the semiconductor laser or a decrease in the laser intensity due to scattering attenuation caused by the dirt on the window is an error factor. Therefore, the output value of the oscillation intensity monitor of the semiconductor laser and the output value of the sensor that detects the dirt on the window are constantly monitored, and the laser intensity is attenuated by factors other than the specific gas that is emitted from the irradiation means and received by the light receiving means. Take measures to correct

また、図4に示すように複数の受光手段を設けた場合において、煙霧透過率を測定するには、煙霧透過率測定用の受光手段(例えば、第1受光手段70)により受光したレーザ光を、光検出器により電気信号に変換した後、第1ロックインアンプ52に入力する。第1ロックインアンプ52は、変調周波数の基本波成分を位相敏感検波し、検波結果をPCに入力する。そして、PCが上記と同様に煙霧透過率を算出する。一方、特定ガス濃度を測定するには、特定ガス濃度測定用の受光手段(例えば、第2受光手段72)により受光したレーザ光を光検出器により電気信号に変換した後、第1ロックインアンプ52および第2ロックインアンプ54に入力する。第1ロックインアンプ52は、変調周波数の基本波成分を位相敏感検波し、検波結果をPCに入力する。また第2ロックインアンプ54は、変調周波数の2倍波成分を位相敏感検波し、検波結果をPCに入力する。そして、PCにより特定ガス濃度を算出する。   Further, in the case where a plurality of light receiving means are provided as shown in FIG. 4, in order to measure the haze transmittance, the laser beam received by the light receiving means for measuring the haze transmittance (for example, the first light receiving means 70) is used. After being converted into an electric signal by the photodetector, it is input to the first lock-in amplifier 52. The first lock-in amplifier 52 performs phase-sensitive detection on the fundamental component of the modulation frequency, and inputs the detection result to the PC. Then, the PC calculates the haze transmittance as described above. On the other hand, in order to measure the specific gas concentration, the laser light received by the light receiving means for measuring the specific gas concentration (for example, the second light receiving means 72) is converted into an electrical signal by the photodetector, and then the first lock-in amplifier. 52 and the second lock-in amplifier 54. The first lock-in amplifier 52 performs phase-sensitive detection on the fundamental component of the modulation frequency, and inputs the detection result to the PC. The second lock-in amplifier 54 performs phase-sensitive detection on the second harmonic component of the modulation frequency, and inputs the detection result to the PC. And specific gas concentration is computed by PC.

このように算出された特定ガス濃度および煙霧透過率が所定値以上となった場合には、地下駅構内で火災が発生しているものと判断して、中央制御部が火災警報を発令する。火災警報の発令は、駅職員の事務所に設けたランプを点灯させたり、ブザーを鳴らしたりすることによって行う。また、地下駅構内を巡回中の駅職員の携帯電話に対して、火災警報のメッセージを自動的に発信してもよい。これらにより、地下駅構内に存在する利用客の避難誘導を早期に開始することができる。また、算出された特定ガス濃度および煙霧透過率に基づいて、中央制御部が、地下駅構内の天井面等に設置された排気手段の運転を制御する構成としてもよい。例えば、地下駅構内の特定ガス濃度および煙霧透過率が所定値以下の場合には排気手段を低速で運転し、特定ガス濃度または煙霧透過率が所定値以上となった場合には排気手段を高速で運転する。これにより、地下駅構内の平均的な特定ガス濃度および煙霧透過率の測定結果に基づいて、迅速に地下駅構内の特定ガスおよび煙霧を排気することが可能になり、火災にともなう被害を最小限に留めることができる。   When the specific gas concentration and the haze transmittance calculated in this way are equal to or higher than a predetermined value, it is determined that a fire has occurred in the underground station, and the central control unit issues a fire alarm. The fire alarm is issued by turning on a lamp provided in the station staff office or sounding a buzzer. In addition, a fire alarm message may be automatically transmitted to the mobile phone of a station staff traveling around the underground station. By these, the evacuation guidance of the user who exists in an underground station yard can be started early. Moreover, it is good also as a structure which a center control part controls the driving | operation of the exhaust means installed in the ceiling surface etc. in an underground station premises based on the calculated specific gas density | concentration and haze transmittance | permeability. For example, the exhaust means is operated at a low speed when the specific gas concentration and the haze permeability in the underground station are below a predetermined value, and the exhaust means is operated at a high speed when the specific gas concentration or the haze permeability exceeds a predetermined value. Drive on. This makes it possible to quickly exhaust specific gases and fumes in the underground station based on the measurement results of the average specific gas concentration and haze permeability in the underground station, minimizing damage caused by fire. Can be stopped.

以上に説明したように、本発明によれば、レーザ吸収法を用いたレーザ式ガス濃度計測機器を地下駅の防災システムに適用したので、特段のコストを要することなく、特定ガス濃度および煙霧透過率の測定が可能である。また、特定ガス濃度測定においてサンプリングによる時間遅れがなくなり、高速応答性を確保することができる。さらに、レーザ光路長を調整することにより、地下駅構内の任意範囲で平均的な特定ガス濃度を求めることが可能になる。したがって、火災とともに発生する有害ガスや煙霧等が滞留し易い地下空間において、迅速かつ正確に火災発生を検知することができる。一方、1個の半導体レーザおよびデータ処理部により、複数地点での測定が可能である。また測定装置が小型になるので、地下駅構内に最小限の加工を施して設置することが可能である。したがって、防災システムの設置コストを低減することができる。   As described above, according to the present invention, since the laser gas concentration measuring device using the laser absorption method is applied to the disaster prevention system of the underground station, the specific gas concentration and the smoke permeation are not required without any special cost. The rate can be measured. Further, there is no time delay due to sampling in the specific gas concentration measurement, and high-speed response can be ensured. Furthermore, by adjusting the laser beam path length, it is possible to obtain an average specific gas concentration in an arbitrary range within the underground station. Therefore, the occurrence of fire can be detected quickly and accurately in an underground space where toxic gas, fumes, etc. generated with a fire tend to stay. On the other hand, measurement at a plurality of points is possible with one semiconductor laser and a data processing unit. In addition, since the measuring device is small, it can be installed in the underground station with minimal processing. Therefore, the installation cost of the disaster prevention system can be reduced.

実施形態に係る地下駅の防災システムを設置した状態の地下駅構内の側面図である。It is a side view in the underground station yard of the state which installed the disaster prevention system of the underground station which concerns on embodiment. 実施形態に係る地下駅の防災システムのブロック図である。It is a block diagram of the disaster prevention system of the underground station which concerns on embodiment. レーザ照射手段の側面断面図である。It is side surface sectional drawing of a laser irradiation means. 複数のレーザ受光手段を設けた場合のブロック図である。It is a block diagram at the time of providing a several laser light-receiving means. 複数の地点で測定を行う第1配線例の説明図である。It is explanatory drawing of the example of the 1st wiring which measures in a some point. 各測定地点における透過光を主たる出入射光ファイバに戻して配線する例の説明図である。It is explanatory drawing of the example which returns and transmits the transmitted light in each measurement point to the main incident / incident optical fiber. 光スイッチを多チャンネル化することで光スイッチの台数を低減した配線例の説明図である。It is explanatory drawing of the example of wiring which reduced the number of optical switches by making an optical switch multi-channel. 機械式シャッタを用いて測定地点の切り替えを行う方式の説明図である。It is explanatory drawing of the system which switches a measurement point using a mechanical shutter. 他チャンネルの光分岐器を用いて各測定地点へレーザ光を分配する方式の説明図である。It is explanatory drawing of the system which distributes a laser beam to each measurement point using the optical branching device of another channel. 光検出器を各測定地点に配設した場合の説明図である。It is explanatory drawing at the time of arrange | positioning a photodetector at each measurement point. 波長変調の説明図である。It is explanatory drawing of wavelength modulation.

符号の説明Explanation of symbols

1……地下駅構内
30……レーザ照射手段
40……第1レーザ受光手段
1 ... Underground station 30 ... Laser irradiation means 40 ... First laser light receiving means

Claims (12)

少なくとも特定ガスによる吸収波長のレーザ光を発振可能な半導体レーザと、前記半導体レーザにより発振される前記レーザ光を、前記特定ガスによる吸収波長を中心に波長変調するレーザ制御部と、前記半導体レーザにより発振されたレーザ光を地下空間で照射するレーザ照射手段と、前記レーザ照射手段から照射された前記レーザ光を前記地下空間で受光する第1レーザ受光手段と、
前記第1レーザ受光手段により受光された前記レーザ光の強度に相当する信号から、前記レーザ光の変調周波数の基本波成分を位相敏感検波して前記地下空間における煙霧透過率を算出するとともに、前記レーザ光の変調周波数の基本波成分および2倍波成分を位相敏感検波して前記地下空間における前記特定ガスの濃度を算出するデータ処理部と、を有することを特徴とする地下空間の防災システム。
A semiconductor laser capable of oscillating at least a laser beam having an absorption wavelength by a specific gas; a laser control unit that modulates the laser light oscillated by the semiconductor laser around an absorption wavelength by the specific gas; and the semiconductor laser Laser irradiation means for irradiating the oscillated laser light in the underground space; first laser light receiving means for receiving the laser light emitted from the laser irradiation means in the underground space;
From the signal corresponding to the intensity of the laser beam received by the first laser receiving means, phase-sensitive detection of the fundamental wave component of the modulation frequency of the laser beam to calculate the haze transmittance in the underground space, And a data processing unit for calculating a concentration of the specific gas in the underground space by phase-sensitive detection of a fundamental wave component and a second harmonic component of a modulation frequency of the laser light.
前記レーザ照射手段と前記第1レーザ受光手段とが対向配置されていることを特徴とする請求項1に記載の地下空間の防災システム。 The underground space disaster prevention system according to claim 1, wherein the laser irradiation means and the first laser light receiving means are arranged to face each other. 前記レーザ照射手段から照射されたレーザ光を前記第1レーザ受光手段に向かって折返し反射する反射手段を有し、前記レーザ照射手段および前記第1レーザ受光手段と前記反射手段とが対向配置されていることを特徴とする請求項1に記載の地下空間の防災システム。 A reflection unit configured to return and reflect the laser beam emitted from the laser irradiation unit toward the first laser receiving unit; and the laser irradiation unit, the first laser receiving unit, and the reflecting unit are disposed to face each other. The underground space disaster prevention system according to claim 1, wherein: 前記レーザ照射手段と前記第1レーザ受光手段との光軸上に配置され、前記レーザ照射手段から照射されたレーザ光の一部を前記光軸から分岐する分岐手段と、前記分岐手段により分岐された前記レーザ光を前記地下空間で受光する第2レーザ受光手段とを有し、
前記データ処理部は、前記第1レーザ受光手段により受光されたレーザ光の強度に相当する信号から前記煙霧透過率または前記特定ガス濃度のいずれか一方を算出するとともに、前記第2レーザ受光手段により受光されたレーザ光の強度に相当する信号から前記煙霧透過率または前記特定ガス濃度のいずれか他方を算出することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の地下空間の防災システム。
A branching unit that is disposed on the optical axis of the laser irradiation unit and the first laser light receiving unit and branches a part of the laser light emitted from the laser irradiation unit from the optical axis, and is branched by the branching unit. And second laser receiving means for receiving the laser light in the underground space,
The data processing unit calculates either the haze transmittance or the specific gas concentration from a signal corresponding to the intensity of the laser beam received by the first laser receiving unit, and the second laser receiving unit The disaster prevention of underground space according to any one of claims 1 to 3, wherein either the smoke transmittance or the specific gas concentration is calculated from a signal corresponding to the intensity of the received laser beam. system.
前記レーザ照射手段および/または前記第1レーザ受光手段が、前記レーザ光の透過窓を有する筺体内部に収容されるとともに、
前記透過窓に付着した粉塵により散乱された前記レーザ光を検出するセンサが設けられていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の地下空間の防災システム。
The laser irradiating means and / or the first laser light receiving means are housed inside a housing having a transmission window for the laser light,
5. The underground space disaster prevention system according to claim 1, further comprising a sensor that detects the laser light scattered by dust adhering to the transmission window. 6.
前記半導体レーザから延設された主たる出射光ファイバに、複数の測定地点に対応した光スイッチが順次配設され、前記各光スイッチにより分岐された従たる出射光ファイバが、それぞれ前記各測定地点に配置された前記レーザ照射手段に接続され、
前記データ処理部から延設された主たる入射光ファイバから、複数の従たる入射光ファイバが分岐されて、それぞれ前記各測定地点に配置された前記第1レーザ受光手段に接続されていることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の地下空間の防災システム。
An optical switch corresponding to a plurality of measurement points is sequentially arranged on the main outgoing optical fiber extended from the semiconductor laser, and the secondary outgoing optical fibers branched by the optical switches are respectively provided at the respective measuring points. Connected to the arranged laser irradiation means,
A plurality of subordinate incident optical fibers are branched from a main incident optical fiber extending from the data processing unit, and are respectively connected to the first laser receiving means disposed at each measurement point. The disaster prevention system for an underground space according to any one of claims 1 to 5.
前記半導体レーザから光アイソレータを介して延設された主たる出射光ファイバと、前記データ処理部から延設された主たる入射光ファイバとが、主たる出入射光分岐器に接続され、
前記主たる出入射光分岐器から延設された主たる出入射光ファイバに、複数の測定地点に対応した光スイッチが順次配設され、前記各光スイッチにより分岐された従たる出入射光ファイバが、従たる出入射光分岐器を介することにより、一方は前記各測定地点の前記レーザ照射手段に接続されるとともに、他方は光アイソレータを介して前記各測定地点の前記第1レーザ受光手段に接続されていることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の地下空間の防災システム。
A main outgoing optical fiber extended from the semiconductor laser via an optical isolator and a main incoming optical fiber extended from the data processing unit are connected to the main outgoing / incident optical branching unit,
An optical switch corresponding to a plurality of measurement points is sequentially arranged on the main outgoing / incoming optical fiber extending from the main outgoing / incoming optical branching unit, and the outgoing outgoing / incoming optical fiber branched by each optical switch is connected to the incoming / outgoing optical fiber. One is connected to the laser irradiating means at each measurement point by passing through the light splitter, and the other is connected to the first laser receiving means at each measuring point via an optical isolator. The underground disaster prevention system according to any one of claims 1 to 5, characterized in that:
前記半導体レーザから光アイソレータを介して延設された主たる出射光ファイバと、前記データ処理部から延設された主たる入射光ファイバとが、主たる出入射光分岐器に接続され、
前記主たる出入射光分岐器から延設された主たる出入射光ファイバに多チャンネル光スイッチが接続され、前記多チャンネル光スイッチの各チャンネルから延設された従たる出入射光ファイバが、従たる出入射光分岐器を介することにより、一方は複数の測定地点に配置された前記レーザ照射手段に接続されるとともに、他方は光アイソレータを介して前記各測定地点の前記第1レーザ受光手段に接続されていることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の地下空間の防災システム。
A main outgoing optical fiber extended from the semiconductor laser via an optical isolator and a main incoming optical fiber extended from the data processing unit are connected to the main outgoing / incident optical branching unit,
A multi-channel optical switch is connected to the main outgoing / incoming optical fiber extending from the main outgoing / incoming optical splitter, and the outgoing outgoing / incoming optical fiber extended from each channel of the multi-channel optical switch is provided as a secondary outgoing / incoming optical splitter. One is connected to the laser irradiation means arranged at a plurality of measurement points, and the other is connected to the first laser light receiving means at each measurement point via an optical isolator. The underground disaster prevention system according to any one of claims 1 to 5, characterized in that:
前記半導体レーザから延設された主たる出射光ファイバから、複数の従たる出射光ファイバが分岐されて、それぞれ複数の測定地点に配置された前記レーザ照射手段に接続されるとともに、前記データ処理部から延設された主たる入射光ファイバから、複数の従たる入射光ファイバが分岐されて、それぞれ前記各測定地点に配置された前記第1レーザ受光手段に接続され、
前記各測定地点に配置された前記レーザ照射手段と前記第1レーザ受光手段との光軸上に、前記レーザ照射手段から照射されたレーザ光の透過および遮断を切り替え可能なシャッタが設けられていることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の地下空間の防災システム。
From the main outgoing optical fiber extended from the semiconductor laser, a plurality of secondary outgoing optical fibers are branched and connected to the laser irradiating means disposed at a plurality of measurement points, respectively, and from the data processing unit A plurality of subordinate incident optical fibers are branched from the extended main incident optical fiber, and are connected to the first laser receiving means disposed at the respective measurement points,
On the optical axis of the laser irradiation means and the first laser light receiving means arranged at each measurement point, a shutter capable of switching between transmission and blocking of the laser light emitted from the laser irradiation means is provided. The disaster prevention system for an underground space according to any one of claims 1 to 5, wherein
前記半導体レーザから光アイソレータを介して延設された主たる出射光ファイバと、前記データ処理部から延設された主たる入射光ファイバとが、主たる出入射光分岐器に接続され、
前記主たる出入射光分岐器から延設された主たる出入射光ファイバに多チャンネル光分岐器が接続され、前記多チャンネル光分岐器の各チャンネルから延設された従たる出入射光ファイバが、従たる出入射光分岐器を介することにより、一方は複数の測定地点に配置された前記レーザ照射手段に接続されるとともに、他方は光アイソレータを介して前記各測定地点の前記第1レーザ受光手段に接続され、
前記各測定地点に配置された前記レーザ照射手段と前記第1レーザ受光手段との光軸上に、前記レーザ照射手段から照射されたレーザ光の透過および遮断を切り替え可能なシャッタが設けられていることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の地下空間の防災システム。
A main outgoing optical fiber extended from the semiconductor laser via an optical isolator and a main incoming optical fiber extended from the data processing unit are connected to the main outgoing / incident optical branching unit,
A multi-channel optical branching unit is connected to the main outgoing / incoming optical fiber extended from the main outgoing / incoming optical branching unit, and the secondary outgoing / incoming optical fiber extended from each channel of the multi-channel optical branching unit is connected to the outgoing outgoing / incoming light. Through the branching device, one is connected to the laser irradiation means arranged at a plurality of measurement points, and the other is connected to the first laser light receiving means at each measurement point via an optical isolator,
On the optical axis of the laser irradiation means and the first laser light receiving means arranged at each measurement point, a shutter capable of switching between transmission and blocking of the laser light emitted from the laser irradiation means is provided. The disaster prevention system for an underground space according to any one of claims 1 to 5, wherein
前記半導体レーザから延設された主たる出射光ファイバに、複数の測定地点に対応した光分岐器が順次配設され、前記各光分岐器により分岐された従たる出射光ファイバが、それぞれ前記各測定地点に配置された前記レーザ照射手段に接続され、
前記各測定地点に配置された前記第1レーザ受光手段は光検出器を備え、前記各光検出器から延設された電気配線がそれぞれ前記データ処理部に接続されていることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の地下空間の防災システム。
An optical branching device corresponding to a plurality of measurement points is sequentially arranged on the main outgoing optical fiber extended from the semiconductor laser, and the outgoing outgoing optical fibers branched by the respective optical branching units are respectively connected to the respective measuring devices. Connected to the laser irradiation means arranged at a point,
The first laser light receiving means disposed at each measurement point includes a photodetector, and electrical wiring extending from each photodetector is connected to the data processing unit, respectively. The disaster prevention system for an underground space according to any one of claims 1 to 5.
前記煙霧透過率および前記特定ガス濃度の測定値が所定値を超えた場合に警報を発令することを特徴とする請求項1ないし請求項11のいずれかに記載の地下空間の防災システム。 The disaster prevention system for an underground space according to any one of claims 1 to 11, wherein an alarm is issued when measured values of the haze transmittance and the specific gas concentration exceed predetermined values.
JP2003315728A 2003-09-08 2003-09-08 Disaster prevention system for underground space Expired - Fee Related JP4151530B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003315728A JP4151530B2 (en) 2003-09-08 2003-09-08 Disaster prevention system for underground space

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003315728A JP4151530B2 (en) 2003-09-08 2003-09-08 Disaster prevention system for underground space

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005083876A JP2005083876A (en) 2005-03-31
JP4151530B2 true JP4151530B2 (en) 2008-09-17

Family

ID=34415899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003315728A Expired - Fee Related JP4151530B2 (en) 2003-09-08 2003-09-08 Disaster prevention system for underground space

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4151530B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104637234A (en) * 2015-02-11 2015-05-20 中煤科工集团重庆研究院有限公司 Smoke detector certification device and calibration method based on laser light scattering measurement principle

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009229414A (en) * 2008-03-25 2009-10-08 Osaka Gas Co Ltd Detector
JP5286911B2 (en) * 2008-04-23 2013-09-11 富士電機株式会社 Multi-component laser gas analyzer
CN102071965B (en) * 2011-02-18 2013-06-19 三一重型装备有限公司 Mine disaster life-saving system and method
KR101304699B1 (en) 2011-11-28 2013-09-06 경성대학교 산학협력단 Laser transmitter and receiver system for detecting smoke
WO2019003288A1 (en) 2017-06-27 2019-01-03 日本電気株式会社 Fire detection system, receiver, and fire detection method
WO2019171482A1 (en) 2018-03-07 2019-09-12 日本電気株式会社 Fire sensing system, fire sensing method, and program
CN108765854A (en) * 2018-06-25 2018-11-06 东台市海鸥航海设备有限公司 A kind of fire detecting system
JP7081666B2 (en) 2018-07-23 2022-06-07 日本電気株式会社 Fire detection system and fire detection method
US11761891B2 (en) 2018-07-31 2023-09-19 Nec Corporation Receiver, fire detection system, and fire detection method
WO2020100197A1 (en) * 2018-11-12 2020-05-22 日本電気株式会社 Fire sensing system and fire sensing method
JP7298627B2 (en) 2019-01-31 2023-06-27 日本電気株式会社 Receiver, early anomaly detection system, method, and program
CN110500138B (en) * 2019-09-25 2024-05-24 中国矿业大学(北京) Colliery belt conflagration early warning system in pit

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6082945A (en) * 1983-10-14 1985-05-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd Device for measuring transmittance
JPH02247544A (en) * 1989-03-20 1990-10-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd Instrument for measuring fume transmissivity
JPH03277945A (en) * 1990-03-27 1991-12-09 Tokyo Gas Co Ltd Gas detecting apparatus
JP2904550B2 (en) * 1990-06-18 1999-06-14 株式会社日立製作所 Disaster prevention system
JPH04240554A (en) * 1991-01-25 1992-08-27 Fuji Electric Co Ltd Method and apparatus for measuring concentration of suspended particles
JPH04286917A (en) * 1991-03-15 1992-10-12 Hitachi Cable Ltd Multi-point type optical sensor system
JP3229391B2 (en) * 1992-11-05 2001-11-19 東京電力株式会社 Multipoint gas concentration measurement method and apparatus using optical fiber
JPH06281726A (en) * 1993-03-30 1994-10-07 Mitsubishi Electric Corp Distance measuring instrument
JPH11337483A (en) * 1998-05-28 1999-12-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Apparatus and method for measuring exhaust gas of running vehicle

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104637234A (en) * 2015-02-11 2015-05-20 中煤科工集团重庆研究院有限公司 Smoke detector certification device and calibration method based on laser light scattering measurement principle
CN104637234B (en) * 2015-02-11 2017-01-11 中煤科工集团重庆研究院有限公司 Smoke detector certification device and calibration method based on laser light scattering measurement principle

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005083876A (en) 2005-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4151530B2 (en) Disaster prevention system for underground space
AU2004227359B2 (en) Method and apparatus for the monitoring and control of combustion
US7005645B2 (en) Apparatus and methods for launching and receiving a broad wavelength range source
US6252689B1 (en) Networked photonic signal distribution system
CN102735633B (en) Light path online calibration type cavity enhanced atmosphere trace gas detection system
US10724945B2 (en) Laser detection system and method
JP7201003B2 (en) Fire detection system and fire detection method
JP6954373B2 (en) In-tunnel fire control system
JPH04253002A (en) Optical-fiber communication network
KR20190091593A (en) Raman lidar apparatus for monitoring status of optical axis arragement and method of monitoring status of optical axis arragement
JP4151529B2 (en) Device for measuring specific gas concentration in tunnel and exhaust method in tunnel
JP6364305B2 (en) Hydrogen gas concentration measuring apparatus and method
KR101159215B1 (en) Optics device for measuring gas temperature and density
CN215574634U (en) Portable gas sensing system
JP2540670B2 (en) Multi-type gas detector using optical fiber
CN112798562A (en) Transmission type tunnel fire monitoring device and monitoring method
CN113866112A (en) Portable gas sensing system
JP2005083874A (en) Measuring instrument for measuring concentration of specific gas in tunnel and exhaustion method in tunnel
US9244002B1 (en) Optical method and system for measuring an environmental parameter
CN209215210U (en) A kind of Tail gas measuring light path system
JPH0220936B2 (en)
EP1151275B1 (en) Remote emissions sensing system and method with a composite beam of ir and uv radiation that is not split for detection
KR20240036380A (en) Multi-gas sensor and measuring method using a gas detection cell based on fiber optics
US6524001B1 (en) Method and system for sensing optical fiber temperature
JPH08334436A (en) Wavelength dispersion measuring method for optical fiber

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060824

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080528

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080610

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080623

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4151530

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110711

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110711

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120711

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120711

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130711

Year of fee payment: 5

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees