JP4673162B2

JP4673162B2 - 防災システム

Info

Publication number: JP4673162B2
Application number: JP2005242678A
Authority: JP
Inventors: 大浅田
Original assignee: Nohmi Bosai Ltd
Current assignee: Nohmi Bosai Ltd
Priority date: 2005-08-24
Filing date: 2005-08-24
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2025-08-24
Also published as: JP2007058530A

Description

この発明は、火災が発生した位置を特定して火災を消火する防災システムに関する。

従来、ある空間に存在する消火防護対象施設や装置類の火災などの異常とその位置を正確に検出するためには、その空間を細かく分割して、分割したエリア毎にスポット的なセンサを数多く設置するか、赤外線画像を取り込んで光学的画像処理を用いている。
例えば、立体駐車場などの上部に火災感知器を設置するとともに、車を立体駐車場内で運搬するエレベータ上に画像認識装置を設置し、火災感知器が作動すると、それからの火災信号によりエレベータが動いてカメラにより格納庫の写真を撮って行き、その映像が予め撮っておいた正常状態のときの映像と比較し、異なっていればその異なる映像の格納庫を火災位置と特定する（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−６７５６２号公報

しかし、センサを数多く設置する方式では、センサの物理的設置スペース、配線スペース、配線コストなどの要因により設置数に制限が生じるという問題がある。
また、例えば、立体駐車場のエレベータのような施設や装置内の可動部分に画像認識装置を設置すると、画像認識装置からの信号を取り出す配線が難しいという問題がある。
また、光学処理方式では、障害物による検知死角に対応するため、画像を取り込む装置を複数設置しなければならないし、装置自体のコストが高く且つ光学的構造の維持管理に費用や労力がかさむという問題がある。

この発明の目的は、火災の火元を特定し、火元を消火できる消火ノズルを火元に照準を合わせて消火する簡素で安価な防災システムを提供することである。

この発明に係わる防災システムは、防護エリア内に配置された防護対象物に貼付され、上記防護対象物に関わる物理量を検出してそのまま該物理量のデータを無線信号に変換して送信するセンサタグと、該物理量のデータが変換された無線信号を受信して該物理量のデータに戻し、該物理量のデータに基づいて火災の発生を判断する受信機と、を備えた防災システムであって、上記防護エリア内に、上記センサタグから送信される上記無線電波を受信する３本以上のアンテナを設け、上記防護対象物は、上記防護エリア内を移動可能に配置され、上記受信機は、各上記アンテナで受信した上記無線電波の電界強度を計測して送信する電界強度計測回路と、上記物理量のデータに基づいて火災の発生を判断する火災発生判定部と、上記火災発生判定部が火災の発生を判断したとき、上記電界強度計測回路が計測して送信した電界強度に基づいて、上記物理量のデータを検出した上記センサタグの位置を求めて火元位置とみなす火元位置特定部と、を備えた。

この発明に係わる防災システムの効果は、防護対象物に複数のセンサタグが貼付されており、それらからの物理量、例えば温度データに基づいて火災の発生を判定するので、正確に火災の発生の判定を行うことができる。また、貼り付けるセンサタグのサイズが小さいので、防護対象物の部分的な発熱を検出することにより大きな火災に至る前に防護対象物を停止して対策を施すことができる。

この発明に係わる防災システムは、防護エリア内を移動することのできる配置されている位置が固定されていない防護対象物に貼り付けられ、貼付された防護対象物に関する物理量のデータを検出するとともに検出した防護対象物に関する物理量のデータを無線電波に載せて送信するセンサタグ、防護対象物に関する物理量のデータに基づき防護対象物における火災の発生を検出するとともに３本のアンテナで受信した無線電波の電界強度から火災の火元位置を特定する受信機、消火用ノズルの向きを火元位置に向けて消火剤を放射する消火制御盤を備えることを特徴とする。

そして、火元位置の特定は、センサタグの位置を特定することにより行われ、センサタグの位置は、３本のアンテナで受信した同一のセンサタグからの無線電波の電界強度に基づき特定される。センサタグから方向に関わりなく均一に無線電波が放射されると、アンテナで受信する無線電波の電界強度はセンサタグとアンテナとの間の距離に反比例する。そこで、計測された電界強度から距離を算出し、アンテナを中心とし、距離を半径とする３つの円が求められる。そして、３つの円が交わる点が求められ、これがセンサタグの位置である。このセンサタグの識別情報は、センサタグ毎に予め定められており、受信機から各センサタグに順次防護対象物に関する物理量のデータを送るように要求し、センサタグから送られてきた防護対象物に関する物理量のデータを収集するときに使用されており、受信機では受信した防護対象物に関する物理量のデータと識別情報とを関連付けて処理する。

この発明に係わるセンサタグは、防護対象物の所望の位置に貼り付けることができる位に小形であり、名刺より小さい平板であり、貼り付けられた位置の防護対象物に関する物理量、例えば温度、煙、炎、匂い、光などを検出することができる。さらに、検出した物理量のデータを一旦記憶して受信機からの要求に基づいて受信機に送信することができるように、無線による送受信機能を内部に備えられている。このために平板状のアンテナや小型のパワーアンプが組み込まれている。なお、以下の説明においては、防護対象物に関する物理量として温度を取り上げて説明する。

この発明に係わる消火用ノズルは、防護エリア内に発生する火災を消火するために消火剤を放射するとき、放射方向を可変することのできるものである。そして、放射方向を可変するために消火用ノズルを直線運動または回動運動する駆動機能が消火用ノズルに具備している。なお、以下の説明においては、基準となる点を中心として消火用ノズルを水平および鉛直方向に回動する駆動機構を取り上げて説明する。

上述した技術思想を具体化した防災システムについて以下に説明する。図１は、この発明の実施の形態に係わる防災システムが配備されている防護エリアの様子を示す図である。図２は、この発明の実施の形態に係わる防災システムの構成図である。図３は、この発明の実施の形態に係わるポーリング部のブロック図である。図４は、この発明の実施の形態に係わるセンサタグのブロック図である。

この発明の実施の形態に係わる防災システムが配備されている防護エリア２には、周回するレール５が配置され、そのレール５上を移動する防護対象物３としてのＡ対象３ａ、Ｂ対象３ｂ、Ｃ対象３ｃが配置されている。そして、Ａ対象３ａ、Ｂ対象３ｂおよびＣ対象３ｃにセンサタグ４が貼り付けられている。なお、防護エリア２内を自由に移動可能な防護対象物３に対しても本発明を適用することができる。また、センサタグ４を貼り付ける位置は特に限定する訳ではないが、機械的または電気的負荷が集中して加わり発火の危険性が大きい位置が好ましい。例えば、防護エリア２は工場のフロアであり、防護対象物は搬送運搬装置などである。

消火用ノズル６は、防護エリア２の４隅に水平に中心軸が４隅の内角を等分し、防護エリア２の内側に放射方向が向かうように配備されている。そして、消火用ノズル６は、基準点を中心として中心軸から水平方向に左右４５°の範囲で放射方向を制御することができる。また、鉛直方向に水平から下向きに０°から４５°の範囲で放射方向を制御することができる。なお、中心軸から基準点を中心とした中心軸と消火用ノズル６の放射方向との成す角度を水平放射角、鉛直放射角と称する。
また、消火用ノズル６の基準点が設計図面からまたは計測され、関連位置情報として記憶されている。

この発明に係わる防災システム１は、図１のような防護エリア２に配備されており、図２に示すように、防護対象物３に貼り付けられているセンサタグ４、センサタグ４から放射される無線電波を受信する３本のアンテナ１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、アンテナ１９ａ、１９ｂ、１９ｃを介してセンサタグ４との間で情報の送受を行い、火災の発生の検出を行うとともに火元位置を特定する受信機８、火元位置に関する情報に基づいて消火用ノズル６の放射方向を求めて消火用ノズル６を制御する消火制御盤９、放射方向に向けられて火元位置に消火剤を放射する消火用ノズル６を備える。
アンテナ１９ａ、１９ｂ、１９ｃは、放射電体がループ状に形成されたループ状アンテナや線状アンテナやマイクロストリップアンテナやスロットアンテナ等各種のアンテナが用いられる。なお、防護対象物３にはそれぞれ１つのセンサタグ４を貼付している例について説明するが、長いものには複数のセンサタグ４を貼付してもよい。また、３本のアンテナ１９ａ、１９ｂ、１９ｃを防護エリア２内に配備しているが、４本以上のアンテナを配備してもよい。

そして、受信機８は、センサタグ４に対してポーリングリストに基づいてセンサタグ４が検出した温度データを収集するポーリング部１１、収集した温度データに基づいて火災の発生を判定する火災発生判定部１２、火災が発生と判定されたとき火元の位置を特定する火元位置特定部１３、センサタグ４に関わる位置情報が識別情報と関連付けられて記憶されているデータベース１４、防護対象物３の運転を停止する運転停止スイッチ１７を有している。
また、受信機８は、警報灯１５とスピーカ１６が備えられている。

ポーリング部１１は、図３に示すように、３つのアンテナ１９ａ、１９ｂ、１９ｃでそれぞれ受信する無線電波の電界強度を計測する電界強度計測回路１８ａ、１８ｂ、１８ｃを有しており、各電界強度計測回路１８ａ、１８ｂ、１８ｃで計測された電界強度のデータは火元位置特定部１３に送られる。
また、ポーリング部１１は、アンテナ１９ａに接続された受信用増幅回路２１および復調回路２２を有している。受信用増幅回路２１は、アンテナ１９ａで受信した無線信号を増幅する回路でＦＥＴ等が用いられ、復調回路２２は、受信した信号を検波して温度データと識別情報を再生するフィルタ等を有する回路である。再生された温度データと識別情報は火災発生判定部１２に送られる。
また、ポーリング部１１は、アンテナ１９ａに接続された変調回路２３および送信用増幅回路２４を有している。変調回路２３は、ポーリング対象のセンサタグ４の識別情報を送信する無線信号に変調し、送信用増幅回路２４は、送信する信号を増幅してアンテナ１９ａから送信する。
また、ポーリング部１１は、制御回路２５を有し、制御回路２５は定められた順番に従ってセンサタグ４に対して温度データおよび識別情報の送信を要求する。センサタグ４は送信の要求があった場合にのみ温度データおよび識別情報を送信することができる。

ここで、アンテナ１９ａから放射される電波は、例えば、消費電力が２００ｍＷ等の微弱電波であり、送受信可能な範囲は、数１０ｍ以内である。また、アンテナ１９ａから放射される電波は、例えば２．１ＧＨｚ〜５．８ＧＨｚの周波数帯域のマイクロ波や３１５ＭＨｚを中心周波数を周波数帯域とする極超短波である。このような極超短波域やマイクロ波帯域の電波を用いることで、ポーリング部１１のサイズを小型化できる。

データベース１４には、消火用ノズル６の基準点の位置情報、センサタグ４毎の過去に遡る所定の間の温度データが記憶されている。
火災発生判定部１２は、ポーリング部１１で再生された温度データおよび識別情報に基づいて、センサタグ４毎の温度データに分類し、その温度データを予め定められている火災閾値と対比し、温度データが火災閾値を超えたとき火災発生と判定し、識別情報を添付して位置特定指令を火元位置特定部１３に発する。

火元位置特定部１３は、位置特定指令を受け取ると添付されている識別情報により特定されたセンサタグ４からの無線電波の電界強度Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃを用いて識別情報に対応するセンサタグ４が貼付されている防護対象物の３次元の位置座標を求める。センサタグから放射される無線電波の電界強度は距離に反比例するので、この関係を用いてセンサタグ４とアンテナ１９ａ、１９ｂ、１９ｃそれぞれとの距離が求まる。そして、アンテナ１９ａ、１９ｂ、１９ｃの基準点から求められた距離だけ離れた位置が一致する点がセンサタグ４の３次元の位置座標であり、これが火元位置情報である。そして、火元位置情報を添付して消火指令を消火制御盤９に送る。なお、４本以上のアンテナを配備しているときは、電界強度の大きい方から３つの電界強度を採用してセンサタグ４の位置を特定する。
火元位置特定部１３は、求められた防護対象物３の運転を運転停止スイッチ１７で停止する。
また、火元位置特定部１３は、求められた防護対象物３に該当する警報灯１５を点灯して火災が発生した防護対象物３を周囲にいる人に知らしめる。また、火元位置特定部１３は、求められた防護対象物３に火災が発生した旨スピーカ１６から報知する。

センサタグ４は、図４に示すように、火災による温度の上昇を探知するための温度データを出力する温度センサ部３１、温度センサ部３１から出力された温度データをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路３２、Ａ／Ｄ変換された温度データの無線送信を制御する制御回路３３、受信機８との間で無線により送受信を行う送受信回路３４、デジタルデータを一旦記憶するメモリ部３５を有する。
また、センサタグ４は、図示しない一次電池が備えられている。そして、このセンサタグ４は自前の電源を有しているので、アクティブ式のセンサ機能を内蔵し、無線通信を行える「センサＲＦＩＤタグ」と呼ばれる。

温度センサ部３１は、火災による温度の上昇を探知するための温度データを出力するセンサで、−４０℃〜＋１２０℃の範囲の温度計測を行うことができる。サイズが数ｍｍの半導体温度センサあるいは抵抗素子型温度センサによって形成される。
そして、温度センサ部３１は、図示しない実装基板の面上に構成された他の回路と反対側の面に取り付けられ、実装基板の略中心に穿孔された孔を通して実装基板の他の回路と接続されて固定されている。これにより、温度センサ部３１で温度計測を正確に行うことができる。

Ａ／Ｄ変換回路３２は、温度データを、例えば８ビットのデジタル信号とする公知の変換回路である。
ここで、Ａ／Ｄ変換回路３２、制御回路３３、送受信回路３４は、Ｇａ−Ａｓ基板等のチップ上に、公知のＩＣ設計技術であるモノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）技術を用いて作製されて回路がＩＣ化されている。

消火制御盤９は、火元位置への消火指令を火元位置特定部１３から受信すると、防護エリア２に備えられている消火用ノズル６のうち火元位置に消火剤を放射できるものを選択し、選択した消火用ノズル６の放射方向を求める。そして、消火用ノズル６の放射方向を制御して照準を合わせてから消火剤の放射を開始する。
また、消火制御盤９には、防護対象物３が防護エリア２を占有している占有エリアの情報が格納されている。
そして、消火制御盤９は、火元位置と各消火用ノズル６の基準点とを結ぶ線分を算出し、各線分のうち占有エリアに掛からない線分を抽出することにより、使用する消火用ノズル６を選択する。
さらに、消火制御盤９は、選択した消火用ノズル６の放射方向が線分上に一致するように、消火用ノズル６の水平放射角および鉛直放射角を算出する。そして、算出した水平放射角および鉛直放射角に基づいて消火用ノズル６の放射方向を制御する。最後に放射方向の制御が完了したら消火剤を放射して火災を消火する。

次に、防災システム１において温度計測から消火に至る手順を図５を参照して説明する。図５は、温度の計測から消火作業に至る手順を示すフローチャートである。
Ｓ１０１で、各センサタグ４は、周期的に温度を計測する。
Ｓ１０２で、ポーリング部１１は、ポーリングリストに従って各センサタグ４に順次温度データを送信するように要求する。
Ｓ１０３で、ポーリング部１１は、各センサタグ４から順次送られてくる温度データを収集する。このとき電界強度計測回路１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、受信した無線電波の電界強度を計測し、計測した電界強度を識別情報と一緒にして火元位置特定部１３に送る。
Ｓ１０４で、火災発生判定部１２は、温度データを火災閾値に対比して火災発生の有無を判定する。火災が発生と判定したとき火元位置特定指令を火元位置特定部１３に発する。
Ｓ１０５で、火元位置特定部１３は、火災閾値を超えた温度データが計測されたセンサタグ４の識別情報に対応する３つの電界強度Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃから当該センサタグ４が貼り付けられている位置を火元位置とみなす。
Ｓ１０６で、火元位置特定部１３は、センサタグ４の識別情報により位置情報テーブルを検索して火災が発生と判定に関わった温度データを検出したセンサタグ４が貼り付けられている防護対象物３を特定し、運転停止スイッチ１７を介して該防護対象物３を停止するように指令する。
Ｓ１０７で、火元位置特定部１３は、警報灯１５の点灯およびスピーカ１６から音響警報を鳴らす。
Ｓ１０８で、消火制御盤９は、消火用ノズル６の位置情報と火元位置とから火元位置に消火剤を放射できる消火用ノズル６を選定する。
Ｓ１０９で、消火制御盤９は、選定された消火用ノズル６の放射方向に火元位置が含まれるように水平放射角と鉛直放射角を決定する。
Ｓ１１０で、消火制御盤９は、消火用ノズル６の駆動機構を操作して消火用ノズル６を放射角に合わせる。
Ｓ１１１で、消火制御盤９は、消火剤を放射する。

このような防災システム１は、防護対象物に複数のセンサタグ４が貼付されており、それらからの温度データに基づいて火災の発生を判定するので、正確に火災の発生の判定を行うことができる。
また、貼り付けるセンサタグ４のサイズが小さいので、防護対象物３の部分的な発熱を検出することにより大きな火災に至る前に防護対象物３を停止して対策を施すことができる。

また、防護エリア２内であれば移動していても、同一のセンサタグ４から放射され、３本のアンテナ１９ａ、１９ｂ、１９ｃで受信する無線電波の電界強度からアンテナ１９ａ、１９ｂ、１９ｃとセンサタグ４との間の距離が求められ、３点測量により現時点の防護対象物４の位置を特定することができる。
また、センサタグ４から無線通信により受信機８が温度データを収集するので、センサタグ４を防護対象物３の回転部など可動する部分にも貼付でき、防護対象物３に対する検知死角を減らすことができる。
また、センサタグ４から無線通信により受信機８が温度データを収集するので、配線に関わるコストが掛からずに安価にシステムを構築することができる。
また、火元位置に消火用ノズル６の照準を合わせてから消火剤を放射するので、正確に火元に消火剤が供給されることにより迅速な消火活動を行える。

なお、受信機８と消火制御盤９とは別々の装置として説明したが、受信機８と消火制御盤９は一体化された総合操作盤としてもよい。
また、センサタグ４は自前の電源を有してアクティブ式のセンサであるとして説明したが、これに限らずに自前の電源を有しないいわゆるパッシブセンサタグを使用してもよい。

実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２に係わるセンサタグのブロック図である。図７は、この発明の実施の形態２に係わる受信機の機能ブロック図である。
この発明の実施の形態２に係わる防災システムは、実施の形態１に係わる防災システム１では受信機８において行われている火災の発生の判定をセンサタグ４Ｂで行うことが異なっており、それ以外は同様であるので同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
実施の形態２に係わるセンサタグ４Ｂは、図６に示すように、火災による温度の上昇を探知するための温度データを出力する温度センサ部３１、温度センサ部３１から出力された温度データをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路３２、デジタルデータに変換された温度データを予め定められている火災閾値と対比し、温度データが火災閾値を超えたとき火災発生と判定する火災発生判定回路４０、火災が発生したことを受信機８Ｂに伝える火災信号の無線送信を制御する制御回路３３Ｂ、受信機８Ｂとの間で無線により送受信を行う送受信回路３４、デジタルデータを一旦記憶するメモリ部３５を有する。

また、実施の形態２に係わる受信機８Ｂは、図７に示すように、センサタグ４Ｂに対してポーリングリストに基づいてセンサタグ４Ｂが判定した火災の発生に係わる情報を収集するポーリング部１１Ｂ、火災の発生に係わる情報が収集されたとき火元の位置を特定する火元位置特定部１３Ｂ、センサタグ４Ｂに関わる位置情報が識別情報と関連付けられて記憶されているデータベース１４、防護対象物３の運転を停止する運転停止スイッチ１７を有している。
このように火災の発生の判定をセンサタグ４Ｂで行っても、受信機８Ｂで火災の発生の判定を行ったセンサタグ４Ｂの位置を特定することにより火元を確実に特定することができる。

この発明の実施の形態１に係わる防災システムが配備されている防護エリアの様子を示す図である。この発明の実施の形態１に係わる防災システムの構成図である。実施の形態１に係わるポーリング部の機能ブロック図である。この発明の実施の形態１に係わるセンサタグのブロック図である。温度の計測から消火作業に至る手順を示すフローチャートである。この発明の実施の形態２に係わるセンサタグのブロック図である。実施の形態２に係わる受信機の機能ブロック図である。

符号の説明

１防災システム、２防護エリア、３防護対象物、４センサタグ、５レール、６消火用ノズル、８受信機、９消火制御盤、１１ポーリング部、１２火災発生判定部、１３火元位置特定部、１４データベース、１５警報灯、１６スピーカ、１７運転停止スイッチ、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ電界強度計測回路、１９ａ、１９ｂ、１９ｃアンテナ、２１受信用増幅回路、２２復調回路、２３変調回路、２４送信用増幅回路、２５制御回路、３１温度センサ部、３２Ａ／Ｄ変換回路、３３制御回路、３４送受信回路、３５メモリ部、４０火災発生判定回路。

Claims

防護エリア内に配置された防護対象物に貼付され、上記防護対象物に関わる物理量を検出してそのまま該物理量のデータを無線信号に変換して送信するセンサタグと、
該物理量のデータが変換された無線信号を受信して該物理量のデータに戻し、該物理量のデータに基づいて火災の発生を判断する受信機と、
を備えた防災システムであって、
上記防護エリア内に、上記センサタグから送信される上記無線電波を受信する３本以上のアンテナを設け、
上記防護対象物は、上記防護エリア内を移動可能に配置され、
上記受信機は、各上記アンテナで受信した上記無線電波の電界強度を計測して送信する電界強度計測回路と、
上記物理量のデータに基づいて火災の発生を判断する火災発生判定部と、
上記火災発生判定部が火災の発生を判断したとき、上記電界強度計測回路が計測して送信した電界強度に基づいて、上記物理量のデータを検出した上記センサタグの位置を求めて火元位置とみなす火元位置特定部と、
を備えたことを特徴とする防災システム。
防護エリア内に配置された防護対象物に貼付され、上記防護対象物に関わる物理量を検出して、該物理量に基づいて火災の発生の有無を判断して火災の発生が有りと判定されたとき火災発生を示す無線信号を送信するセンサタグと、
上記火災発生を示す無線信号を受信する受信機と、
を備えた防災システムであって、
上記防護エリア内に、上記センサタグから無線電波を受信する３本以上のアンテナを設け、
上記防護対象物は、上記防護エリア内を移動可能に配置され、
上記受信機は、各上記アンテナで受信した上記無線電波の電界強度を計測して送信する電界強度計測回路と、
上記センサタグから火災発生を示す無線信号を受信したとき、上記電界強度計測回路が計測して送信した電界強度に基づいて、火災の発生を示す上記無線信号を送信した上記センサタグの位置を求めて火元位置とみなす火元位置特定部と、
を備えたことを特徴とする防災システム。
火元位置とみなされる上記センサタグの位置は、３次元の位置座標であることを特徴とする請求項１または２に記載の防災システム。