JP7103419B2 - 受信器、火災検知システム及び火災検知方法 - Google Patents

受信器、火災検知システム及び火災検知方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7103419B2
JP7103419B2 JP2020534082A JP2020534082A JP7103419B2 JP 7103419 B2 JP7103419 B2 JP 7103419B2 JP 2020534082 A JP2020534082 A JP 2020534082A JP 2020534082 A JP2020534082 A JP 2020534082A JP 7103419 B2 JP7103419 B2 JP 7103419B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical signal
fire
concentration
transmittance
receiver
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.)
Active
Application number
JP2020534082A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2020026589A1 (ja
Inventor
侑真 松田
聡寛 田中
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC 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 NEC Corp filed Critical NEC Corp
Publication of JPWO2020026589A1 publication Critical patent/JPWO2020026589A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7103419B2 publication Critical patent/JP7103419B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
    • G01N33/004—CO or CO2
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/49—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
    • G01N21/53—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke
    • G01N21/534—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid within a flowing fluid, e.g. smoke by measuring transmission alone, i.e. determining opacity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
    • G01N33/0059—Avoiding interference of a gas with the gas to be measured
    • G01N33/006—Avoiding interference of water vapour with the gas to be measured
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/10—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means
    • G08B17/103—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using a light emitting and receiving device
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/314—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Fire-Detection Mechanisms (AREA)

Description

本開示は、受信器、火災検知システム及び火災検知方法に関する。
近年、自動車専用道路のトンネル構造の割合が増加している。２０１０年当時、首都高速道路では、供用済みの区間のトンネル構造比率が９．４％であるのに対し、建設中の区間は７０％がトンネル構造である（非特許文献１）。トンネル内で万が一火災等の災害が発生した場合、閉鎖性が高く、煙が充満する。トンネル内においては、煙を吸い込む恐れや視界が悪くなるといった理由から、避難・誘導が困難である。被害を拡大させないためには、速やかに避難・誘導を始めなければならない。そのためには、迅速かつ正確な火災検知と警報発令が必須である。また都市部では、高架構造や地下空間等、高い密度で土地活用されており、新規の自動車専用道路を整備するための用地の確保が困難となっている。そこで、さらに深い地下である大深度地下の利用が期待されている。このような大深度地下施設においても、トンネル構造と同様の理由から、迅速かつ正確な火災検知と警報発令が必須である。
国内のトンネル内における火災の検知手法は主に火炎検知である。この方法は、火炎からの赤外光を検知するものである。そのため、火炎発生後にしか火災を検知できず、対応の初動が遅れてしまい被害が拡大する恐れがある。海外では、欧州で温度検知器や煙検知器が導入されており、火災検知に使用される。しかし、反応速度が遅い、乗用車やトラック等の排ガス等による環境変化と火災との切り分けが困難であるといった問題がある。他の環境変動と火災を切り分けることができ、迅速かつ誤報・失報の少ない火災検知方法が必要である。
このような背景の下、特許文献１では、光信号が測定対象空間に照射され、伝搬後の光信号の強度変化から、測定対象空間中の対象ガス濃度と透過率を測定する光ガス検知システムを用いて火災検知を行う方法が開示されている。この方法により、広い範囲の監視を１つの検知システムで行える。このシステムは、対象ガスの濃度が閾値を超過し、透過率が閾値を下回った時に火災警報を発令する。特許文献２では、発光手段と、受光手段と、火災判断手段とを用いて火災判断を行うシステムが開示されている。発光手段は、発光波長が異なる少なくとも２種類以上の波長光を発光する。受光手段は、発光手段から発光された複数の波長光の煙による減衰光を受光する。火災判断手段は、受光手段から得られた異なる波長光毎の受光出力の時間変化を比較して所定の時間変化の相互関係が得られたときに火災と判断する。火災判断手段を設けることで、火災時のみに生ずる異なる波長光の煙による光量の時間変化の相違を捉え、より正確な火災判断を行うことができる。特許文献３では、複数波長の受光出力に基づいて求めた各波長の減光係数の波長間の比、若しくは各波長の減光度の波長間の比から非火災煙と火災煙とを判断する方法が開示されている。この方法は、煙の粒子のサイズを弁別することができ、火災煙と非火災煙を判別可能とする。特許文献１から３では、煙による減光を用いて火災の判別を行っている。
光ガス検知システムは物質ごとに固有の波長の光を吸収するという性質を利用している。ガス濃度を算出する方式は一般的に２種類ある。１つ目は、吸収波長近傍の波長を出力する狭い波長帯域の光源を用い、波長を変調してガス検知を行う方式である。この例として、非特許文献２に示される波長変調分光法（ＷＭＳ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）が挙げられる。２つ目は、広い波長帯域の光源を用いて既知のスペクトル強度からガス濃度を算出する方式である。この例として非特許文献３に示される差分吸収分光法（ＤＯＡＳ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）が挙げられる。
特開２００５－８３８７６号公報 特開昭６３－１６７２４２号公報 特開平０４－０２４７９７号公報
佐々木政彦 他、"大深度地下道路トンネルの技術と調達，"第２１回日韓建設技術セミナー（２０１０） 井関孝弥、"近赤外半導体レーザを用いた微量気体検出技術,"日本機械学会誌，Ｖｏｌ．１０７，Ｎｏ．１０２２，ｐ．５１（２００４） 齊藤隼人 他、"近赤外領域の差分吸収分光法を応用した大気中二酸化炭素の吸収測定，"第３１回レーザセンシングシンポジウム、Ｄ－３（２０１３） Ｙｏｎｇｇａｎｇ Ｃｈｅｎ 他、"Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａ Ｆｉｒｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｕｓｉｎｇ ＦＴ－ＩＲ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ａｎｄ Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｎｅｕｒａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，"ＦＩＲＥ ＳＡＦＥＴＹ ＳＣＩＥＮＣＥ－Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ Ｓｉｘｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ，ｐｐ．７９１－８０２
エタノール等のアルコールの燃焼では、煙や一酸化炭素の発生量が少ない。そのため、透過率を指標とする特許文献１、特許文献２、及び特許文献３の方法では火災検知することができない。例としてバイオ燃料が挙げられる。世界のバイオ燃料の生産量が２０００年から２０１０年の１０年で６倍以上となっており、環境へ配慮して、一般的な燃料よりも煙や一酸化炭素の排出の少ないバイオ燃料を自動車の燃料に混ぜて使っている国も多い。バイオ燃料であるバイオエタノールやバイオディーゼル１００％の燃料を使用している自動車もある。特許文献１、特許文献２、及び特許文献３の方法では、このような自動車の火災を正確に検知が行えないという問題がある。
本開示の目的は、光信号を伝搬させ火災状況を監視する広域センサにおいて、より広い範囲のシナリオに対応でき、正確に火災検知を行うことができる受信器、火災検知システム及び火災検知方法を提供することにある。
本開示の第１の態様にかかる受信器は、水分子が有する吸収帯に含まれる波長の第１の光信号および二酸化炭素分子が有する吸収帯に含まれる波長の第２の光信号を受光するセンサを備えた検出部と、前記第１及び第２の光信号の強度の変化より水蒸気濃度および二酸化炭素濃度を算出する信号処理部と、水蒸気濃度および二酸化炭素濃度に基づいてアルコールの燃焼を要因とする火災の有無を判断する判別部と、を備える。
本開示の第２の態様にかかる火災検知システムは、水分子が有する吸収帯に含まれる波長の第１の光信号および二酸化炭素分子が有する吸収帯に含まれる波長の第２の光信号を受光するセンサを備えた検出部と、前記第１及び第２の光信号の強度の変化より水蒸気濃度および二酸化炭素濃度を算出する信号処理部と、水蒸気濃度および二酸化炭素濃度に基づいてアルコールの燃焼を要因とする火災の有無を判断する判別部と、を備えた受信器と、前記第１及び第２の光信号それぞれを受信器に送信する少なくとも１つのレーザ光源を備えた送信器とを有する。
本開示の第３の態様にかかる火災検知方法は、水分子が有する吸収帯に含まれる波長の第１の光信号および二酸化炭素分子が有する吸収帯に含まれる波長の第２の光信号を受光し、前記第１及び第２の光信号の強度の変化より水蒸気濃度および二酸化炭素濃度を算出し、水蒸気濃度および二酸化炭素濃度の変化に基づいて火災の有無を判断する。
本願発明による火災検知システムにより、光信号を伝搬させ火災状況を監視する広域センサにおいて、より広い範囲のシナリオに対応でき正確に火災検知を行うことができる受信器、火災検知システム及び火災検知方法を提供することができる。
実施の形態２にかかる火災の進行を判断する処理の流れを示す図である。 実施の形態２にかかる火災検知システムの構成図である。 実施の形態２にかかる送信器と受信器とを一体として構成する送受信器を示す図である。 実施の形態３にかかる火災検知システムの構成図である。 実施の形態３にかかるレーザ光源より出力される光信号の波長と時刻との関係を示す図である。 実施の形態４にかかる火災検知システムの構成図である。 実施の形態４にかかる火災検知システムの構成図である。 実施の形態４にかかる火災検知システムの構成図である。 実施の形態４にかかるレーザ光源より出力される光信号の波長と時刻との関係を示す図である。 通常の火災時と非火災時の時間経過による透過率の変化の模式図である。 火災時と非火災時の時間経過によるＣＯ２濃度の変化の模式図である。 火災時と非火災時の時間経過によるＨ２Ｏ濃度の変化の模式図である。 火災時と非火災時の時間経過によるＣＯ／ＣＯ２濃度比の変化の模式図である。 ノイズが大きい場合の火災と非火災の透過率の変化の模式図である。 アルコール火災時と非火災時の時間経過による透過率の変化の模式図である。 実施の形態５にかかる火災検知システムの構成図である。 実施の形態１にかかる受信器の構成図である。
（第一の実施形態）
以下、図面を参照して本開示の第一の実施形態について説明する。図１７を用いて第一の実施形態にかかる火災検知システムが有する受信器の構成例について説明する。火災検知システムは、光信号を伝搬させ火災状況を監視する広域センサとして用いられてもよい。受信器（１０）は、プロセッサがメモリに格納されたプログラムを実行することによって動作するコンピュータ装置であってもよい。受信器（１０）は、検出部（１１）、信号処理部（１２）、及び判別部（１３）を有する。検出部（１１）、信号処理部（１２）、及び判別部（１３）は、プロセッサがメモリに格納されたプログラムを実行することによって処理が実行されるソフトウェアもしくはモジュールであってもよい。または、検出部（１１）、信号処理部（１２）、及び判別部（１３）は、回路もしくはチップ等のハードウェアであってもよい。
検出部（１１）は、水分子が有する吸収帯に含まれる波長の第１の光信号および二酸化炭素分子が有する吸収帯に含まれる波長の第２の光信号を受光するセンサを有する。第１の光信号を受光するセンサは、第２の光信号を受光するセンサと異なっていてもよい。もしくは、一つのセンサが、第１の光信号及び第２の光信号を受光してもよい。吸収帯とは光などが物質にあたることである波長域に生じる吸収のことである。
信号処理部（１２）は、第１及び第２の光信号の強度の変化を用いて水蒸気濃度および二酸化炭素濃度を算出する。光信号の強度は、例えば、光信号の振幅もしくは光量等であってもよい。
判別部（１３）は、水蒸気濃度および二酸化炭素濃度に基づいてアルコールの燃焼を要因とする火災の有無を判断する。例えば、判別部（１３）は、水蒸気濃度及び二酸化炭素濃度が、予め定められた基準値もしくは閾値よりも大きい値を示す場合、アルコールの燃焼を要因とする火災が発生したと判断してもよい。
以上説明したように、受信器（１０）は、水蒸気濃度及び二酸化炭素濃度に基づいて火災の有無を判断することができる。これより、受信器（１０）は、一酸化炭素及び煙が多く発生しないアルコール燃焼を要因とする火災の有無を判断することができる。
（第二の実施形態）
図１，２，３を用いて本願発明の第二の実施形態の説明を行う。
(実施形態の構成)
図２に本実施形態の火災検知システムの構成を表すブロック図を示す。送信器（２１）は、レーザ光源（２１１, ２１２, ２１３）と、レーザドライバ（２１４， ２１５， ２１６）と、集光器（２１７,２１８,２１９）と、を有する。３つのレーザ光源（２１１, ２１２, ２１３）は、３つの光信号を出力する。それぞれ３つの集光器（２１７,２１８,２１９）は、レーザ光源（２１１, ２１２, ２１３）から出力された光信号を準平行光線に変換する。さらに、３つの集光器（２１７,２１８,２１９）は、準平行光線に変換した光信号を受信器（２２）に送信する。
受信器（２２）は、検出部（２２１）、信号処理部（２２２１,２２２２,２２２３）、及び判別部（２２２４）を有している。信号処理部（２２２１,２２２２,２２２３）、及び判別部（２２２４）は、プロセッサ（２２２）がメモリに格納されたプログラムを実行することによって処理が実行されるソフトウェアもしくはモジュールであってもよい。もしくは、信号処理部（２２２１,２２２２,２２２３）、及び判別部（２２２４）は、回路もしくはチップ等のハードウェアであってもよい。
プロセッサ（２２２）は、メモリからソフトウェア（コンピュータプログラム）を読み出して、以降においてフローチャート等を用いて説明される処理を行う。プロセッサ（２２２）は、例えば、マイクロプロセッサ、MPU（Micro Processing Unit）、又はCPU（Central Processing Unit）であってもよい。プロセッサ（２２２）は、複数のプロセッサを含んでもよい。
メモリは、揮発性メモリ及び不揮発性メモリの組み合わせによって構成される。メモリは、プロセッサ（２２２）から離れて配置されたストレージを含んでもよい。この場合、プロセッサ（２２２）は、図示されていないI/Oインタフェースを介してメモリにアクセスしてもよい。メモリは、ソフトウェアもしくはソフトウェアモジュール群を格納するために使用される。プロセッサ（２２２）は、これらのソフトウェアもしくはソフトウェアモジュール群をメモリから読み出して実行する。
検出部（２２１）は、受信した３つの光信号をそれぞれ３つの集光器（２２１１，２２１２，２２１３）を用いて集光する。３つの検出器（２２１４,２２１５,２２１６）は、集光器（２２１１，２２１２，２２１３）において集光された光信号を受光し、受光した光信号を電気信号へと変換する。検出器（２２１４,２２１５,２２１６）は、プロセッサ（２２２）がメモリに格納されたプログラムを実行することによって処理が実行されるソフトウェアもしくはモジュールであってもよい。もしくは、検出器（２２１４,２２１５,２２１６）は、回路もしくはチップ等のハードウェアであってもよい。また、検出器（２２１４,２２１５,２２１６）は、プロセッサ（２２２）とは異なるプロセッサがメモリに格納されたプログラムを実行することによって処理が実行されるソフトウェアもしくはモジュールであってもよい。
信号処理部（２２２１,２２２２,２２２３）は、それぞれガス濃度算出部（２２２１１,２２２２１,２２２３１）及び透過率算出部（２２２１２,２２２２２,２２２３２）を有する。ガス濃度算出部（２２２１１,２２２２１,２２２３１）は、検出器（２２１４,２２１５,２２１６）において生成された電気信号を用いてガス濃度を算出する。透過率算出部（２２２１２,２２２２２,２２２３２）は、検出器（２２１４,２２１５,２２１６）において生成された電気信号を用いて透過率を算出する。透過率は吸収ピーク周辺の波長域の強度の煙が発生していない状態からの光信号の減少率である。判別部(２２２４)は、算出されたガス濃度と透過率とを用いて火災の進行を判断する。本実施形態で使用するどの光信号においても煙によって透過率が同様に減少する。そのため、判別部（２２２４）で用いる透過率は透過率算出部（２２２１２,２２２２２,２２２３２）で算出された３つの値のうち、どれを使ってもよい。
(実施形態の動作)
続いて、送信器（２１）及び受信器（２２）に関する動作について説明する。レーザドライバ(２１４)は、レーザ光源（２１１）から出力される光信号の駆動電流及び温度を制御する。レーザ光源(２１１)は、波長λ１μｍの光信号を出力する。集光器（２１７）は、レーザ光源（２１１）から出力された光信号を準平行光線に変換する。準平行光線に変換された光信号は、測定対象空間を伝搬し、受信器(２２)に送信される。
集光器(２２１１)は、受信した光信号を集光し、集光した光信号を検出器(２２１４)へ出力する。検出器（２２１４）は、光信号を受光し、受光した光信号を電気信号へと変換する。検出器（２２１４）は、電気信号を信号処理部（２２２１）へ出力する。
第１ガス濃度算出部(２２２１１)と透過率算出部(２２２１２)とは、光信号の強度変化から送信器(２１)と受信器(２２)との間の区間の、平均二酸化炭素(ＣＯ２)濃度と波長λ１μｍにおける平均透過率を算出する。
レーザドライバ(２１５)は、レーザ光源（２１２）から出力される光信号の駆動電流及び温度を制御する。レーザ光源(２１２)は、波長λ２μｍの光信号を出力する。集光器（２１８）は、レーザ光源（２１２）から出力された光信号を準平行光線に変換する。準平行光線に変換された光信号は、測定対象空間を伝搬し、受信器(２２)に送信される。
集光器(２２１２)は、受信した光信号を集光し、集光した光信号を検出器(２２１５)へ出力する。検出器（２２１５）は、光信号を受光し、受光した光信号を電気信号へと変換する。検出器（２２１５）は、電気信号を信号処理部（２２２２）へ出力する。
第２ガス濃度算出部(２２２２１)と透過率算出部(２２２２２)とは、光信号の強度変化から送信器(２１)と受信器(２２)との間の区間の、平均一酸化炭素(ＣＯ)濃度と波長λ２μｍにおける平均透過率を算出する。
レーザドライバ(２１６)は、レーザ光源（２１３）から出力される光信号の駆動電流及び温度を制御する。レーザ光源(２１３)は、波長λ３μｍの光信号を出力する。集光器(２１９)は、レーザ光源（２１３）から出力された光信号を準平行光線に変換する。準平行光線に変換された光信号は、測定対象空間を伝搬し、受信器(２２)に送信される。
集光器(２２１３)は、受信した光信号を集光し、集光した光信号を検出器(２２１６)へ出力する。検出器（２２１６）は、光信号を受光し、受光した光信号を電気信号へと変換する。検出器（２２１６）は、電気信号を信号処理部（２２２３）へ出力する。
第３ガス濃度算出部(２２２３１)と透過率算出部(２２２３２)とは、光信号の強度変化から送信器(２１)と受信器(２２)との間の区間の、平均水蒸気(Ｈ２Ｏ)濃度と波長λ３μｍにおける平均透過率を算出する。なお、λ１はＣＯ２分子が有する吸収帯に含まれる波長であり、λ２はＣＯ分子が有する吸収帯に含まれる波長であり、λ３はＨ２Ｏ分子が有する吸収帯に含まれる波長である。
続いて、図１のフローチャートを用いて、受信器２２が、上記の動作によって算出されたガス濃度と透過率とを用いて火災の進行を判断する方法について説明する。まず、検出器(２２１４,２２１５,２２１６)が光信号を受信する(ステップＳ０１)。次に、ガス濃度算出部（２２２１１）は、検出器 (２２１４)で受信した光信号をもとにガス(ＣＯ２)の濃度Ｃｇ１を算出する(ステップＳ０２)。同様に、ガス濃度算出部（２２２２１，２２２３１）は、検出器(２２１５)で受信した光信号をもとにガス(ＣＯ)の濃度Ｃｇ２、検出器(２２１６)で受信した光信号をもとにガス(Ｈ２Ｏ)の濃度Ｃｇ３を算出する(ステップＳ０２)。さらに、透過率算出部（２２２１２,２２２２２,２２２３２）のうち少なくとも一つが、光信号より透過率Ｔを算出する(ステップＳ０２)。波長のより短い光信号は、散乱されやすいため、透過率の減少量が大きい。そのため透過率算出部（２２２１２）は、３つの光信号のうち最も短波長であるλ１の光信号を用いて透過率Ｔを算出してもよい。
次に、判別部（２２２４）は、算出した透過率Ｔと事前に設定した閾値Ｔｈ＿Ｔとの比較を行う(ステップＳ０３)。判別部（２２２４）は、透過率が閾値より高い場合、火災による煙が発生していないと判断する。この場合、火災が発生していない、もしくは、アルコール等による火災が発生していることが推定される。これらを判別するために、判別部（２２２４）は、ガス濃度Ｃｇ１と閾値Ｔｈ＿Ｃｇ１(ステップＳ０４)、ガス濃度Ｃｇ３と閾値Ｔｈ＿Ｃｇ３(ステップＳ０７)とを比較する。判別部（２２２４）は、両方が閾値を超えている場合、アルコール燃焼を要因とする火災と判断し警報を発令する(ステップＳ１１)。判別部（２２２４）は、どちらか一方でも閾値を下回っている場合は異常なしと判断する(ステップＳ１２)。
ステップＳ０３において透過率Ｔが閾値Ｔｈ＿Ｔを下回っている場合、判別部（２２２４）は、ガス濃度Ｃｇ３と閾値Ｔｈ＿Ｃｇ３(ステップＳ０６)とを比較する。判別部（２２２４）は、水蒸気(Ｈ２Ｏ)が通常の火災によって発生するため、通常の火災が発生しているか否かを判定するための指標として水蒸気を用いている。通常の火災は、例えば、アルコール燃焼を要因とする火災以外の火災である。そのため、判別部（２２２４）は、水蒸気と同様に通常の火災によって発生する二酸化炭素(ＣＯ２)を通常の火災が発生しているか否かを判定するための指標としてもよい。判別部（２２２４）は、ガス濃度Ｃｇ３が閾値を超えている場合、通常の火災と判断し、警報を発令する(ステップＳ１０)。
ステップＳ０６において、ガス濃度Ｃｇ３が閾値を下回っている場合、判別部（２２２４）は、ガス濃度比Ｃｇ２／Ｃｇ１と閾値Ｔｈ＿Ｃｇ２/Ｃｇ１とを比較する(ステップＳ０５)。非特許文献４等に開示されているように、火炎が発生する前では一酸化炭素(ＣＯ)が多く発生し、二酸化炭素(ＣＯ２)はそれほど発生しない。つまり、火災が発生する前では、二酸化炭素(ＣＯ２)の濃度に対する一酸化炭素(ＣＯ)の濃度の比率は大きくなる。そのため、Ｃｇ２／Ｃｇ１が閾値を超えている場合、判別部（２２２４）は、通常の火災がもうすぐ発生する火災予兆と判断して、注意喚起を行う(ステップＳ０９)。判別部（２２２４）は、閾値を下回っている場合、異常なしと判断する(ステップＳ０８)。
図１０に通常の火災時と非火災時の時間経過による透過率の変化の模式図を示す。さらに、図１１に火災時と非火災時の時間経過によるＣＯ２濃度の変化の模式図を示す。さらに、図１２に火災時と非火災時の時間経過によるＨ２Ｏ濃度の変化の模式図を示す。さらに、図１３に火災時と非火災時の時間経過によるＣＯ／ＣＯ２濃度比の変化の模式図を示す。さらに、図１５にアルコール火災時と非火災時の時間経過による透過率の変化の模式図を示す。
非火災時と比べ、通常の火災時は透過率が低下し、ガス濃度は上昇している。判別部（２２２４）は、ガス濃度及び透過率の変化の両方において、火災と判断した場合に火災が発生していると判断して、警報を出す。図１３に示すように、ＣＯ／ＣＯ２濃度比は他のガスと比べ、立ち上がりが早い。これを利用して、判別部（２２２４）は、ＣＯ／ＣＯ２濃度比及び透過率の変化の両方で火災と判断した場合、燻焼状態と判断して、火災の注意喚起を行う。図１５に示すように、アルコール火災時は透過率が減少しない。そのため、透過率が減少していない場合、判別部（２２２４）は、アルコール火災時にも発生する二酸化炭素濃度と水蒸気濃度の変化の両方で火災と判断した場合にアルコール火災が発生していると判断する。
(実施形態の効果)
本実施形態により、以下のような２つの効果が実現できる。１つ目は、光信号を伝搬させ火災状況を監視する広域センサにおいて、広範囲のシナリオに対応できることである。一般的な広域センサは、煙及び一酸化炭素を用いて火災を検知する。そのため、一般的な広域センサは、火災時に煙及び一酸化炭素の出ないアルコール等の燃焼では、煙や一酸化炭素濃度変化を用いて正確に火災を検知できない。本実施形態では、アルコール等の燃焼においても発生する二酸化炭素と水蒸気の濃度変化の両方を基準とすることで、判別部（２２２４）は、広いシナリオにおいて他の環境変動に対して強い検知を行うことができる。
２つ目は、光信号を伝搬させ火災状況を監視する広域センサにおいて、迅速に通常の火災検知を行うことができることである。本実施形態では火炎発生前に上昇する二酸化炭素に対する一酸化炭素の濃度比と煙による透過率の低下とを組み合わせることで、火炎発生前に火炎発生の予兆を捉えることができる。
なお、本実施形態の内容は、上述した説明に限定されない。上述の説明においては、判別部（２２２４）が、判断の指標として、透過率が閾値を下回っているかどうか評価している。これに代わり、判別部（２２２４）は、以下の式に基づいて算出される煙濃度Ｃｓが閾値を超えているかどうかを評価しても良い。
Ｉｓ＝Ｉｏ×ｅ－ＣｓＤ・・・式（１）
ここでＩｏは送信器(２１)より出力された光信号の強度、Ｉｓは受信器(２２)で受信された光信号の強度、Ｄは送信器(２１)と受信器(２２)との間の距離である。
また、上述の説明においては、送信器(２１)と受信器(２２)とを分けて使用する例を示したが、図３のように、送信器と受信器とを一体として構成する送受信器（３１）を用いてもよい。送受信器（３１）から出力された光信号を、反射板（３２）を用いて送受信器（３１）方向に反射させ、送受信器（３１）で受信しても良い。このようにすることで、給電が必要な装置を１つにし、防爆対策が必要な装置を減らすことができる。この時、送受信器(３１)から出力された光信号を複数回反射させてから送受信器(３１)で受信させ、伝搬距離をのばしても良い。このようにすることで、測定精度を向上させることができる。
また、上述の説明においては、信号処理部を３つに分ける例を示したが、３つのうちの２つを１つの信号処理部としても良いし、３つを１つの信号処理部としても良い。
また、上述の説明においては、通常の火災の予兆を判断する指標として、二酸化炭素(ＣＯ２)に対する一酸化炭素(ＣＯ)の濃度比が閾値を超えているかどうか評価している。これに代わり、比を算出せず一酸化炭素(ＣＯ)の濃度が閾値を超えているかどうか評価しても良い。このようにすることで、処理を簡易化することができる。
また、上述の説明においては、３つの光信号をもとに、３つの透過率を算出し利用する例を示したが、３つの透過率を平均化、もしくは、３つのうち２つの透過率を平均化して精度を向上させても良い。または、３つのうち１つの透過率のみを利用して、システムを簡易化しても良い。また、新たにレーザ光源を導入して、出力される光信号をもとに透過率を算出しても良い。
また、上述の説明においては、３つの光源にレーザ光源を利用する例を示したが、代わりに、ＬＥＤ(Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ)など広帯域の光源を用いても良い。これに応じてＤＯＡＳを用いてガス濃度を算出しても良い。
（第三の実施形態）
続いて、図４,５を用いて、第三の実施形態の説明を行う。第二の実施形態では、３つの光源を用いて、３つのガスの濃度と透過率とを算出し、これらをもとに、火災の進行を判断した。本実施形態では、１つの光源を一定時間ごとに出力波長を切り替え、３つのガスの濃度と透過率とを算出し、火災と通常の火災予兆、非火災の区別を行う。
(実施形態の構成)
図４に本実施形態の火災検知システムの構成を表すブロック図を示す。送信器（４１）は、レーザ光源（４１１）と、レーザドライバ（４１２）と、制御器（４１４）と、集光器（４１３）と、を有する。レーザ光源（４１１）は、光信号を出力する。集光器（４１３）は、レーザ光源（４１１）から出力された光信号を準平行光線に変換する。さらに、集光器（４１３）は、準平行光線に変換した光信号を受信器（４２）に送信する。
受信器（４２）は、検出部（４２１）、信号処理部（４２２１,４２２２,４２２３）、判別部（４２２４）、及び制御器（４２６）を有している。信号処理部（４２２１,４２２２,４２２３）、判別部（４２２４）、及び制御器（４２６）は、プロセッサ（４２２）がメモリに格納されたプログラムを実行することによって処理が実行されるソフトウェアもしくはモジュールであってもよい。もしくは、信号処理部（４２２１,４２２２,４２２３）、判別部（４２２４）、及び制御器（４２６）は、回路もしくはチップ等のハードウェアであってもよい。
検出部（４２１）は、受信した光信号を集光器（４２１１）を用いて集光する。検出器（４２１２）は、集光器（４２１１）において集光された光信号を受光し、受光した光信号を電気信号へと変換する。検出器（４２１２）は、プロセッサ（４２２）がメモリに格納されたプログラムを実行することによって処理が実行されるソフトウェアもしくはモジュールであってもよい。もしくは、検出器（４２１２）は、回路もしくはチップ等のハードウェアであってもよい。また、検出器（４２１２）は、プロセッサ（４２２）とは異なるプロセッサがメモリに格納されたプログラムを実行することによって処理が実行されるソフトウェアもしくはモジュールであってもよい。
信号処理部（４２２１,４２２２,４２２３）は、それぞれガス濃度算出部（４２２１１,４２２２１,４２２３１）及び透過率算出部（４２２１２,４２２２２,４２２３２）を有する。ガス濃度算出部（４２２１１,４２２２１,４２２３１）は、検出器（４２１２）において生成された電気信号を用いてガス濃度を算出する。透過率算出部（４２２１２,４２２２２,４２２３２）は、検出器（４２１２）において生成された電気信号を用いて透過率を算出する。透過率は吸収ピーク周辺の波長域の強度の煙が発生していない状態からの光信号の減少率である。制御器(４１４)と制御器(４２６)とは、それぞれの時刻が同期されている。制御器（４１４）は、レーザ光源（４１１）から出力する光信号の波長を切り替えるタイミングで切替信号を制御器（４２６）へ送信する。制御器（４２６）は、切替信号を受信すると、検出器（４２１２）から出力される電気信号の出力先を変更する。有線ケーブル(４３)は制御器(４１４)と制御器(４２６)とを接続している。判別部(４２２４)は、算出されたガス濃度と透過率より火災の進行を判断する。本実施形態で使用するどの光信号においても煙によって透過率が同様に減少するため、判別部（４２２４）で用いる透過率は透過率算出部（４２２１２,４２２２２,４２２３２）で算出された３つの値のうち、どれを使ってもよい。
(実施形態の動作)
続いて、図５を用いて、レーザ光源より出力される光信号の波長と時刻との関係について説明する。制御器(４１４)は、時刻が期間Ｔ１である時、レーザドライバ(４１２)により駆動電流及び温度が制御されたレーザ光源(４１１)から波長λ１μｍの光信号を出力させる。集光器(４１３)は、レーザ光源（４１１）から出力された光信号を準平行光線に変換する。準平行光線に変換された光信号は、測定対象空間を伝搬し、受信器(４２)に送信される。
集光器(４２１１)は、受信した光信号を集光し、集光した光信号を検出器(４２１２)へ出力する。検出器（４２１２）は、光信号を受光し、受光した光信号を電気信号へと変換する。検出器（４２１２）は、電気信号を信号処理部（４２２１）へ出力する。
第１ガス濃度算出部(４２２１１)と透過率算出部(４２２１２)とは、光信号の強度変化から送信器(４１)と受信器(４２)との間の区間の、平均二酸化炭素(ＣＯ２)濃度と波長λ１μｍにおける平均透過率を算出する。
制御器(４１４)は、時刻が期間Ｔ２である時、レーザドライバ(４１２)により駆動電流及び温度が制御されたレーザ光源(４１１)から、波長λ２μｍの光信号を出力させる。集光器(４１３)は、レーザ光源（４１１）から出力された光信号を準平行光線に変換する。準平行光線に変換された光信号は、測定対象空間を伝搬し、受信器(４２)に送信される。
集光器(４２１１)は、受信した光信号を集光し、集光した光信号を検出器(４２１２)へ出力する。検出器（４２１２）は、光信号を受光し、受光した光信号を電気信号へと変換する。検出器（４２１２）は、電気信号を信号処理部（４２２２）へ出力する。
第２ガス濃度算出部(４２２２１)と透過率算出部(４２２２２)とは、光信号の強度変化から送信器(４１)と受信器(４２)との間の区間の、平均一酸化炭素(ＣＯ)濃度と波長λ２μｍにおける平均透過率を算出する。
制御器(４１４)は、時刻が期間Ｔ３である時、レーザドライバ(４１２)により駆動電流及び温度が制御されたレーザ光源(４１１)から、波長λ３μｍの光信号を出力させる。集光器(４１３)は、レーザ光源（４１１）から出力された光信号を準平行光線に変換する。準平行光線に変換された光信号は、測定対象空間を伝搬し、受信器(４２)に送信される。
集光器(４２１１)は、受信した光信号を集光し、集光した光信号を検出器(４２１２)へ出力する。検出器（４２１２）は、光信号を受光し、受光した光信号を電気信号へと変換する。検出器（４２１２）は、電気信号を信号処理部（４２２３）へ出力する。
第３ガス濃度算出部(４２２３１)と透過率算出部(４２２３２)とは、光信号の強度変化から送信器(４１)と受信器(４２)との間の区間の、平均水蒸気(Ｈ２Ｏ)濃度と波長λ３μｍにおける平均透過率を算出する。
制御器(４１４)及び制御器(４２６)は一定時間ごとにＴ１, Ｔ２, Ｔ３を切り替え、有線ケーブル(４３)を介して、互いに同期されている。なお、λ１はＣＯ２分子が有する吸収帯に含まれる波長であり、λ２はＣＯ分子が有する吸収帯に含まれる波長であり、λ３はＨ２Ｏ分子が有する吸収帯に含まれる波長である。
図１０に通常の火災時と非火災時の時間経過による透過率の変化の模式図を示す。さらに、図１１に火災時と非火災時の時間経過によるＣＯ２濃度の変化の模式図を示す。さらに、図１２に火災時と非火災時の時間経過によるＨ２Ｏ濃度の変化の模式図を示す。さらに、図１３に火災時と非火災時の時間経過によるＣＯ／ＣＯ２濃度比の変化の模式図を示す。さらに、図１５にアルコール火災時と非火災時の時間経過による透過率の変化の模式図を示す。
非火災時と比べ、通常の火災時は透過率が低下し、ガス濃度は上昇している。判別部（４２２４）は、ガス濃度及び透過率の変化の両方において、火災と判断した場合に火災が発生していると判断して、警報を出す。図１３に示すように、ＣＯ／ＣＯ２濃度比は他のガスと比べ、立ち上がりが早い。これを利用して、判別部（４２２４）は、ＣＯ／ＣＯ２濃度比及び透過率の変化の両方で火災と判断した場合、燻焼状態と判断して、火災の注意喚起を行う。図１５に示すように、アルコール火災時は透過率が減少しない。そのため、透過率が減少していない場合、判別部（４２２４）は、アルコール火災時にも発生する二酸化炭素濃度と水蒸気濃度の変化の両方で火災と判断した場合にアルコール火災発生していると判断する。
(実施形態の効果)
本実施形態により、第二の実施形態において説明した効果に加えて、以下のような効果も実現できる。送信器（４１）は、レーザ光源を減らしてコストを下げることができる。３つのレーザ光源を使用すると、一般的に、コストが大きく増えてしまう。本実施形態により、レーザ光源を１つにできるため、３つのレーザ光源を使用する場合と比較して低コストを実現できる。
なお、本実施形態の内容は上述した説明に限定されない。上述の説明においては、判別部（４２２４）が、判断の指標として、透過率が閾値を下回っているかどうか評価している。これに代わり、判別部（４２２４）は、以下の式に基づいて算出される煙濃度Ｃｓが閾値を超えているかどうかを評価しても良い。
Ｉｓ＝Ｉｏ×ｅ－ＣｓＤ・・・式（１）
ここでＩｏは送信器(４１)より出力された光信号の強度、Ｉｓは受信器(４２)で受信された光信号の強度、Ｄは送信器(４１)と受信器(４２)との間の距離である。
また、上述の説明においては、送信器(４１)と受信器(４２)を分けて使用する例を示したが、図３のように、送信器と受信器とを一体として構成する送受信器（３１）を用いてもよい。送受信器（３１）から出力された光信号を、反射板（３２）を用いて送受信器（３１）方向に反射させ、送受信器（３１）で受信しても良い。このようにすることで、給電が必要な装置を１つにし、防爆対策が必要な装置を減らすことができ、制御器を同期する必要がなくなり、有線ケーブルを取り外すことができる。
また、制御器(４１４)と制御器(４２６)との同期のための有線ケーブルを無線接続に変更しても良い。このようにすることで、有線ケーブルを取り外すことができる。この時、送受信器(３１)から出力された光信号を複数回反射させてから送受信器(３１)で受信させ、伝搬距離をのばしても良い。このようにすることで、測定精度を向上させることができる。
また、上述の説明においては、信号処理部を３つに分ける例を示したが、３つのうちの２つを１つの信号処理部としても良いし、３つを１つの信号処理部としても良い。
また、上述の説明においては、通常の火災の予兆を判断する指標として、二酸化炭素に対する一酸化炭素の濃度比が閾値を超えているかどうか評価している。これに代わり、比を算出せず一酸化炭素の濃度が閾値を超えているかどうか評価しても良い。このようにすることで、処理を簡易化することができる。
また、上述の説明においては、３つの光信号をもとに、３つの透過率を算出し利用する例を示したが、３つの透過率を平均化、もしくは、３つのうち２つの透過率を平均化して精度を向上させても良い。または、３つのうち１つのみを利用して、システムを簡易化しても良い。また、新たに光源を導入して、出力される光信号をもとに透過率を算出しても良い。
（第四の実施形態）
続いて、図６,９を用いて、第四の実施形態の説明を行う。第二の実施形態では、３つの光源を用いて、３つのガスの濃度と透過率を算出し、これらをもとに、火災の進行を判断した。本実施形態では、２つの光源を用いて、そのうち１つを一定時間ごとに出力波長を切り替え、３つのガスの濃度と透過率を算出し、火災と通常の火災予兆、非火災の区別を行う。
(実施形態の構成)
図６に本実施形態の火災検知システムの構成を表すブロック図を示す。送信器（６１）は、レーザ光源（６１１、６１２）と、レーザドライバ（６１３、６１４）と、制御器（６１５）と、集光器（６１６、６１７）とを有する。レーザ光源（６１１，６１２）は、光信号を出力する。集光器（６１６，６１７）は、レーザ光源（６１１，６１２）から出力された光信号を準平行光線に変換する。さらに、集光器（６１６，６１７）は、準平行光線に変換した光信号を受信器（６２）に送信する。
受信器（６２）は、検出部（６２１）、信号処理部（６２２１,６２２２,６２２３）、判別部（６２２４）、及び制御器（６２６）を有している。信号処理部（６２２１,６２２２,６２２３）、判別部（６２２４）、及び制御器（６２６）は、プロセッサ（６２２）がメモリに格納されたプログラムを実行することによって処理が実行されるソフトウェアもしくはモジュールであってもよい。もしくは、信号処理部（６２２１,６２２２,６２２３）、判別部（６２２４）、及び制御器（６２６）は、回路もしくはチップ等のハードウェアであってもよい。
検出部（６２１）は、受信した光信号を集光器（６２１１，６２１２）を用いて集光する。検出器（６２１３，６２１４）は、集光器（６２１１，６２１２）において集光された光信号を受光し、受光した光信号を電気信号へと変換する。検出器（６２１３，６２１４）は、プロセッサ（６２２）がメモリに格納されたプログラムを実行することによって処理が実行されるソフトウェアもしくはモジュールであってもよい。もしくは、検出器（６２１３，６２１４）は、回路もしくはチップ等のハードウェアであってもよい。また、検出器（６２１３，６２１４）は、プロセッサ（６２２）とは異なるプロセッサがメモリに格納されたプログラムを実行することによって処理が実行されるソフトウェアもしくはモジュールであってもよい。
信号処理部（６２２１,６２２２,６２２３）は、それぞれガス濃度算出部（６２２１１,６２２２１,６２２３１）及び透過率算出部（６２２１２,６２２２２,６２２３２）を有する。ガス濃度算出部（６２２１１）は、検出器（６２１３）において生成された電気信号を用いてガス濃度を算出する。透過率算出部（６２２１２）は、検出器（６２１３）において生成された電気信号を用いて透過率を算出する。ガス濃度算出部（６２２２１、６２２３１）は、検出器（６２１４）において生成された電気信号を用いてガス濃度を算出する。透過率算出部（６２２２２、６２２３２）は、検出器（６２１４）において生成された電気信号を用いて透過率を算出する。透過率は吸収ピーク周辺の波長域の強度の煙が発生していない状態からの光信号の減少率である。制御器(６１５)と制御器(６２６) とは、それぞれの時刻が同期されている。制御器（６１５）は、レーザ光源（６１２）から出力する光信号の波長を切り替えるタイミングで切替信号を制御器（６２６）へ送信する。制御器（６２６）は、切替信号を受信すると、検出器（６２１４）から出力される電気信号の出力先を変更する。有線ケーブル(６３)は制御器(６１５)と制御器(６２６)を接続している。判別部(６２２４)は、算出されたガス濃度と透過率より火災の進行を判断する。本実施形態で使用するどの光信号においても煙によって透過率が同様に減少するため、判別部（６２２４）で用いる透過率は透過率算出部（６２２１２,６２２２２,６２２３２）で算出された３つの値のうち、どれを使ってもよい。
(実施形態の動作)
続いて、図９を用いて、レーザ光源より出力される光信号の波長と時刻の関係をについて説明する。レーザドライバ(６１３)は、レーザ光源（６１１）から出力される光信号の駆動電流及び温度を制御する。レーザ光源(６１１)は、波長λ１μｍの光信号を出力する。集光器（６１６）は、レーザ光源（６１１）から出力された光信号を準平行光線に変換する。準平行光線に変更された光信号は、測定対象空間を伝搬し、受信器(６２)に送信される。
集光器(６２１１)は、受信した光信号を集光し、集光した光信号を検出器(６２１３)へ出力する。検出器（６２１３）は、光信号を受光し、受光した光信号を電気信号へと変換する。検出器（６２１３）は、電気信号を信号処理部（６２２１）へ出力する。
第１ガス濃度算出部(６２２１１)と透過率算出部(６２２１２)とは、光信号の強度変化から送信器(６１)と受信器(６２)との間の区間の、平均二酸化炭素(ＣＯ２)濃度と波長λ１μｍにおける平均透過率を算出する。
制御器(６１５)は、時刻が期間Ｔ１である時、レーザドライバ(６１４)により駆動電流及び温度が制御されたレーザ光源(６１２)から、波長λ２μｍの光信号を出力させる。集光器（６１７）は、レーザ光源（６１２）から出力された光信号を準平行光線に変換する。準平行光線に変換された光信号は、測定対象空間を伝搬し、受信器(６２)に送信される。
集光器(６２１２)は、受信した光信号を集光し、集光した光信号を検出器(６２１４)へ出力する。検出器（６２１４）は、光信号を受光し、受光した光信号を電気信号へと変換する。検出器（６２１４）は、電気信号を信号処理部（６２２２）へ出力する。
第２ガス濃度算出部(６２２２１)と透過率算出部(６２２２２)とは、光信号の強度変化から送信器(６１)と受信器(６２)との間の区間の、平均一酸化炭素(ＣＯ)濃度と波長λ２μｍにおける平均透過率とを算出する。
制御器(６１５)は、時刻が期間Ｔ２である時、レーザドライバ(６１４)により駆動電流及び温度が制御されたレーザ光源(６１２)から、波長λ３μｍの光信号を出力させる。集光器(６１７)は、レーザ光源（６１２）から出力された光信号を準平行光線に変換する。準平行光線に変換された光信号は、測定対象空間を伝搬し、受信器(６２)に送信される。
集光器(６２１２)は、受信した光信号を集光し、集光した光信号を検出器(６２１４)へ出力する。検出器（６２１４）は、光信号を受光し、受光した光信号を電気信号へと変換する。検出器（６２１４）は、電気信号を信号処理部（６２２３）へ出力する。
第３ガス濃度算出部(６２２３１)と透過率算出部(６２２３２)とは、光信号の強度変化から送信器(６１)と受信器(６２)との間の区間の、平均水蒸気(Ｈ２Ｏ)濃度と波長λ３μｍにおける平均透過率を算出する。
制御器(６１５)及び制御器(６２６)は一定時間ごとにＴ１, Ｔ２を切り替え、有線ケーブル(６３)を介して、互いに同期されている。なお、λ１はＣＯ２分子が有する吸収帯に含まれる波長であり、λ２はＣＯ分子が有する吸収帯に含まれる波長であり、λ３はＨ２Ｏ分子が有する吸収帯に含まれる波長である。
図１０に通常の火災時と非火災時の時間経過による透過率の変化の模式図を示す。さらに、図１１に火災時と非火災時の時間経過によるＣＯ２濃度の変化の模式図を示す。さらに、図１２に火災時と非火災時の時間経過によるＨ２Ｏ濃度の変化の模式図を示す。さらに、図１３に火災時と非火災時の時間経過によるＣＯ／ＣＯ２濃度比の変化の模式図を示す。さらに、図１５にアルコール火災時と非火災時の時間経過による透過率の変化の模式図を示す。
非火災時と比べ、通常の火災時は透過率が低下し、ガス濃度は上昇している。判別部（６２２４）は、ガス濃度及び透過率の変化の両方において、火災と判断した場合に火災が発生していると判断して、警報を出す。図１３に示すように、ＣＯ／ＣＯ２濃度比は他のガスと比べ、立ち上がりが早い。これを利用して、判別部（６２２４）は、ＣＯ／ＣＯ２濃度比及び透過率の変化の両方で火災と判断した場合、燻焼状態と判断して、火災の注意喚起を行う。図１５に示すように、アルコール火災時は透過率が減少しない。そのため、透過率が減少していない場合、判別部（６２２４）は、アルコール火災時にも発生する二酸化炭素濃度と水蒸気濃度の変化の両方で火災と判断した場合にアルコール火災発生していると判断する。
(実施形態の効果)
本実施形態により、第三の実施形態と同様の効果が実現できる。
なお、本実施形態の内容は上述した説明に限定されない。上述の説明においては、レーザ光源(６１１)から波長λ１μｍの光信号を出力し、レーザ光源(６１２)から出力される光信号の波長を一定時間ごとにλ２μｍとλ３μｍに切り替えている例を示した。これに対して、図７に示すように、レーザ光源 (７１１)から波長λ２μｍの光信号を出力し、レーザ光源(７１２)から出力される光信号の波長を一定時間ごとにλ１μｍとλ３μｍに切り替えてもよい。または、図８に示すように、レーザ光源(８１１)から波長λ３μｍの光信号を出力し、レーザ光源(８１２)から出力される光信号の波長を一定時間ごとにλ１μｍとλ２μｍに切り替えても良い。
また、上述の説明においては、判別部（６２２４）が、判断の指標として、透過率が閾値を下回っているかどうか評価している。これに代わり、判別部（６２２４）は、以下の式に基づいて算出される煙濃度Ｃｓが閾値を超えているかどうかを評価しても良い。
Ｉｓ＝Ｉｏ×ｅ－ＣｓＤ・・・式（１）
ここでＩｏは送信器(６１)より出力された光信号の強度、Ｉｓは受信器(６２)で受信された光信号の強度、Ｄは送信器(６１)と受信器(６２)との間の距離である。
また、上述の説明においては、送信器(６１)と受信器(６２)を分けて使用する例を示したが、図３のように、送信器と受信器とを一体として構成する送受信器（３１）を用いてもよい。送受信器（３１）から出力された光信号を、反射板（３２）を用いて送受信器（３１）方向に反射させ、送受信器（３１）で受信しても良い。このようにすることで、給電が必要な装置を１つにし、防爆対策が必要な装置を減らすことができ、制御器を同期する必要がなくなり、有線ケーブルを取り外すことができる。
また、制御器(６１５)と制御器(６２６)との同期のための有線ケーブルを無線接続に変更しても良い。このようにすることで、有線ケーブルを取り外すことができる。この時、送受信器(３１)から出力された光信号を複数回反射させてから送受信器(３１)で受信させ、伝搬距離をのばしても良い。このようにすることで、測定精度を向上させることができる。
また、上述の説明においては、信号処理部を３つに分ける例を示したが、３つのうちの２つを１つの信号処理部としても良いし、３つを１つの信号処理部としても良い。
また、上述の説明においては、通常の火災の予兆を判断する指標として、二酸化炭素に対する一酸化炭素の濃度比が閾値を超えているかどうか評価している。これに代わり、比を算出せず一酸化炭素の濃度が閾値を超えているかどうか評価しても良い。このようにすることで、処理を簡易化することができる。
また、上述の説明においては、３つの光信号をもとに、３つの透過率を算出し利用する例を示したが、３つの透過率を平均化、もしくは、３つのうち２つの透過率を平均化して精度を向上させても良い。または、３つのうち１つの透過率のみを利用して、システムを簡易化しても良い。また、新たに光源を導入して、出力される光信号をもとに透過率を算出しても良い。
（第五の実施形態）
続いて、図１６を用いて、本願発明の第五の実施形態の説明を行う。第二の実施形態、第三の実施形態、第四の実施形態では、３つのガスの濃度と透過率を閾値と比較して火災の進行を判断した。本実施形態では、火災時に発生するガスの濃度変化や透過率変化、非火災時のガスの濃度変化や透過率変化のパターンを大量に学習させ、計測しているガス濃度や透過率の変化パターンと比較して、火災の進行の判断を行う。
(実施形態の構成)
図１６に本実施形態の火災検知システムの構成を表すブロック図を示す。送信器（１６１）は、レーザ光源（１６１１,１６１２,１６１３）と、レーザドライバ（１６１４，１６１５，１６１６）と、集光器（１６１７,１６１８,１６１９）と、を有する。３つのレーザ光源（１６１１, １６１２, １６１３）は、３つの光信号を出力する。それぞれの３つの集光器（１６１７, １６１８, １６１９）は、レーザ光源（１６１１,１６１２,１６１３）から出力された光信号を準平行光線に変換する。さらに、３つの集光器（１６１７, １６１８, １６１９）は、準平行光線に変換した光信号を受信器（１６２）に送信する。
受信器（１６２）は、検出部（１６２１）、信号処理部（１６２２１,１６２２２,１６２２３）、及び機械学習部（１６２２４）を有している。信号処理部（１６２２１,１６２２２,１６２２３）、及び機械学習部（１６２２４）は、プロセッサ（１６２２）がメモリに格納されたプログラムを実行することによって処理が実行されるソフトウェアもしくはモジュールであってもよい。もしくは、信号処理部（１６２２１,１６２２２,１６２２３）、及び機械学習部（１６２２４）は、回路もしくはチップ等のハードウェアであってもよい。
検出部（１６２１）は、受信した３つの光信号をそれぞれ３つの集光器（１６２１１, １６２１２, １６２１３）によって集光し、３つの検出器（１６２１４, １６２１５, １６２１６）が受光して、電気信号へと変換する。
信号処理部（１６２２１,１６２２２,１６２２３）は、それぞれガス濃度算出部(１６２２１１, １６２２２１, １６２２３１）及び透過率算出部（１６２２１２, １６２２２２, １６２２３２）を有する。ガス濃度算出部(１６２２１１, １６２２２１, １６２２３１）は、検出器（１６２１４, １６２１５, １６２１６）において生成された電気信号を用いてガス濃度を算出する。透過率算出部（１６２２１２, １６２２２２, １６２２３２）は、検出器（１６２１４, １６２１５, １６２１６）において生成された電気信号を用いて透過率を算出する。透過率は吸収ピーク周辺の波長域の強度の煙が発生していない状態からの光信号の減少率である。学習時には、機械学習部(１６２２４)は、算出されたガス濃度と透過率の変化をメモリ(１６２２５)に蓄積させる。さらに、演算部(１６２２４１, １６２２４２, １６２２４３)は、メモリ（１６２２５)に蓄積されたガス濃度と透過率の変化パターンを学習する。演算部(１６２２４１, １６２２４２, １６２２４３)は、学習結果をメモリ(１６２２５)に保存する。運用時には、演算部(１６２２４１, １６２２４２, １６２２４３)は、算出されたガス濃度及び透過率の変化パターンとメモリ(１６２２５)に保存した学習結果とから演算を行い、判別部(１６２２４４)が機械学習により火災、非火災の判定を行う。本実施形態で使用するどの光信号においても煙によって透過率が同様に減少するため、学習時に蓄積する透過率、および運用時に演算の際に利用する透過率は、透過率算出部（１６２２１２, １６２２２２, １６２２３２）で算出された３つの値のうち、どれを使ってもよい。
(実施形態の動作)
続いて、送信器（１６１）及び受信器（１６２）に関する動作について説明する。レーザドライバ(１６１４)は、レーザ光源（１６１１）から出力される光信号の駆動電流及び温度を制御する。レーザ光源(１６１１)は、波長λ１μｍの光信号を出力する。集光器（１６１７）は、レーザ光源(１６１１)から出力された光信号を準平行光線に変換する。準平行光線に変換された光信号は、測定対象空間を伝搬し、受信器(１６２)に送信される。
集光器(１６２１１)は、受信した光信号を集光し、集光した光信号を検出器(１６２１４)へ出力する。検出器（１６２１４）は、光信号を受光し、受光した光信号を電気信号へと変換する。検出器（１６２１４）は、電気信号を信号処理部（１６２２１）へ出力する。
第１ガス濃度算出部(１６２２１１)と透過率算出部(１６２２１２)とは、光信号の強度変化から送信器(１６１)と受信器(１６２)との間の区間の、平均二酸化炭素(ＣＯ２)濃度と波長λ１μｍにおける平均透過率を算出する。
レーザドライバ(１６１５)は、レーザ光源（１６１２）から出力される光信号の駆動電流及び温度を制御する。レーザ光源(１６１２)は、波長λ２μｍの光信号を出力する。集光器(１６１８)は、レーザ光源（１６１２）から出力された光信号を準平行光線に変換する。準平行光線に変換された光信号は、測定対象空間を伝搬し、受信器(１６２)に送信される。
集光器(１６２１２)は、受信した光信号を集光し、集光した光信号を検出器(１６２１５)へ出力する。検出器（１６２１５）は、光信号を受光し、受光した光信号を電気信号へと変換する。検出器（１６２１５）は、電気信号を信号処理部（１６２２２）へ出力する。
第２ガス濃度算出部(１６２２２１)と透過率算出部(１６２２２２)とは、光信号の強度変化から送信器(１６１)と受信器(１６２)との間の区間の、平均一酸化炭素(ＣＯ)濃度と波長λ２μｍにおける平均透過率を算出する。
レーザドライバ(１６１６)は、レーザ光源（１６１３）から出力される光信号の駆動電流及び温度を制御する。レーザ光源(１６１３)は、波長λ３μｍの光信号を出力する。集光器(１６１９)は、レーザ光源（１６１３）から出力された光信号を準平行光線に変換する。準平行光線に変換された光信号は、測定対象空間を伝搬し、受信器(１６２)に送信される。
集光器(１６２１３)は、受信した光信号を集光し、集光した光信号を検出器(１６２１６)へ出力する。検出器（１６２１６）は、光信号を受光し、受光した光信号を電気信号へと変換する。検出器（１６２１６）は、電気信号を信号処理部（１６２３３）へ出力する。
第３ガス濃度算出部(１６２２３１)と透過率算出部(１６２２３２)とは、光信号の強度変化から送信器(１６１)と受信器(１６２)との間の区間の、平均水蒸気(Ｈ２Ｏ)濃度と波長λ３μｍにおける平均透過率を算出する。なお、λ１はＣＯ２分子が有する吸収帯に含まれる波長であり、λ２はＣＯ分子が有する吸収帯に含まれる波長であり、λ３はＨ２Ｏ分子が有する吸収帯に含まれる波長である。
本実施形態は、火災か非火災かを判断するためのモデルを構築する学習時と算出されたガス濃度や透過率変化から火災か非火災かを判断する運用時の２つに分けられる。学習時には、算出されたガス濃度や透過率の変化をメモリ(１６２２５)に蓄積していく。また、火災時のガス濃度や透過率の変化も非火災時におけるガス濃度や透過率の変化の算出とは別に算出しメモリ(１６２２５)に蓄積していく。例えば、火災時のガス濃度や透過率の変化は、シミュレーションを用いて算出してもよく、もしくは実際に火災が発生した際に算出したガス濃度や透過率等を用いて算出してもよい。演算部(１６２２４１, １６２２４２, １６２２４３)は、蓄積されたガス濃度や透過率の変化パターンを学習する。演算により導き出された学習結果は、火災・非火災時の特徴量を抽出して構成したモデルとしてメモリ(１６２２５)に保存される。運用時には、メモリ(１６２２５)に保存された学習結果と算出されたガス濃度や透過率の変化を用いて、演算部(１６２２４１, １６２２４２, １６２２４３)が演算を行う。演算部(１６２２４１, １６２２４２, １６２２４３)は、火災と非火災それぞれの尤度を算出し、判別部（１６２２４４）は、火災の尤度の方が大きい場合に火災、そうでない場合に非火災と判定する。
図１０に通常の火災時と非火災時の時間経過による透過率の変化の模式図を示す。さらに、図１１に火災時と非火災時の時間経過によるＣＯ２濃度の変化の模式図を示す。さらに、図１２に火災時と非火災時の時間経過によるＨ２Ｏ濃度の変化の模式図を示す。さらに、図１３に火災時と非火災時の時間経過によるＣＯ／ＣＯ２濃度比の変化の模式図を示す。さらに、図１５にアルコール火災時と非火災時の時間経過による透過率の変化の模式図を示す。
非火災時と比べ、通常の火災時は透過率が低下し、ガス濃度は上昇している。機械学習部（１６２２４１）は、水蒸気濃度及び透過率の変化の両方において、火災と判断した場合に火災が発生していると判断して、警報を出す。図１３に示すように、ＣＯ／ＣＯ２濃度比は他のガスと比べ、立ち上がりが早い。これを利用して、機械学習部（１６２２４１）は、ＣＯ／ＣＯ２濃度比及び透過率の変化の両方で火災と判断した場合、燻焼状態と判断して、火災の注意喚起を行う。図１５に示すように、アルコール火災時は透過率が減少しない。そのため、透過率が減少していない場合機械学習部（１６２２４１）は、アルコール火災時にも発生する二酸化炭素濃度と水蒸気濃度の変化の両方で火災と判断した場合にアルコール火災発生していると判断する。
(実施形態の効果)
本実施形態により、第二の実施形態において説明した効果に加えて、以下のような効果も実現できる。具体的には、閾値が設定できない場合でも火災の進行を判断することができることである。図１４に、ノイズが大きい場合の火災と非火災の透過率の変化を表したグラフを示す。図１４のように、火災時の透過率の減少量よりもノイズが大きい場合は適切に閾値を設定することができない。本実施形態では、そのような場合にも、大量に蓄積された情報を機械学習することによって、火災の進行を捉えることができる。
本願発明の内容は上述した説明に限定されない。上述の説明においては、判別部（１６２２４４）が、判断の指標として、透過率の減少を評価している．これに代わり、判別部（１６２２４４）は、以下の式に基づいて算出される煙濃度Ｃｓが閾値を超えているかどうかを評価しても良い。
Ｉｓ＝Ｉｏ×ｅ－ＣｓＤ・・・式（１）
ここでＩｏは送信器(１６１)より出力された光信号の強度、Ｉｓは受信器(１６２)で受信された光信号の強度、Ｄは送信器(１６１)と受信器(１６２)との間の距離である。
また、上述の説明においては、送信器(１６１)と受信器(１６２)を分けて使用する例を示したが、図３のように、送信器と受信器を一体として構成する送受信器（３１）を用いてもよい。送受信器（３１）から出力された光信号を、反射板（３２）を用いて送受信器（３１）方向に反射させ、送受信器（３１）で受信する構成のものを使用しても良い。このようにすることで、給電が必要な装置を１つにし、防爆対策が必要な装置を減らすことができる。
送受信器(３１)から出力された光信号を複数回反射させてから送受信器(３１)で受信させ、伝搬距離をのばしても良い。このようにすることで、測定精度を向上させることができる。
また、上述の説明においては、信号処理部を３つに分ける例を示したが、３つのうちの２つを１つの信号処理部としても良いし、３つを１つの信号処理部としても良い。
また、上述の説明においては、火災の予兆を判断する指標として、二酸化炭素に対する一酸化炭素の濃度比を評価しているが、代わりに、比を算出せず一酸化炭素の濃度を評価しても良い。このようにすることで、処理を簡易化することができる。
また、上述の説明においては、３つの光信号をもとに、３つの透過率を算出し利用する例を示したが、３つの透過率を平均化、もしくは、３つのうち２つの透過率を平均化して精度を向上させても良いし、３つのうち１つの透過率のみを利用して、システムを簡易化しても良い。また、新たに光源を導入して、出力される光信号をもとに透過率を算出しても良い。
上述の例において、プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）を含む。さらに、非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、ＣＤ－ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗを含む。さらに、非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、半導体メモリを含む。半導体メモリは、例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
本願発明は、広域の火災検知に適用可能である。特に、道路トンネル等、様々な外部要因によるガスや煙濃度、温度、湿度等の変化があり、火災以外による環境変動が大きい場面での火災検知に適用できる。
なお、本開示は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
水分子が有する吸収帯に含まれる波長の第１の光信号および二酸化炭素分子が有する吸収帯に含まれる波長の第２の光信号を受光するセンサを備えた検出部と、
前記第１及び第２の光信号の強度の変化より水蒸気濃度および二酸化炭素濃度を算出する信号処理部と、
水蒸気濃度および二酸化炭素濃度に基づいてアルコールの燃焼を要因とする火災の有無を判断する判別部と、を備えた受信器。
（付記２）
前記検出部は、
一酸化炭素分子が有する吸収帯に含まれる波長の第３の光信号を受光するセンサをさらに備え、
前記信号処理部は、
前記第３の光信号の強度の変化より一酸化炭素濃度を算出するとともに前記第１乃至第３の光信号のうち少なくとも１つの光信号の透過率を算出し、
前記判別部は、
算出された透過率が予め定められた閾値よりも低い場合に前記一酸化炭素濃度に基づいて火災の予兆を判断する、付記１に記載の受信器。
（付記３）
前検出部は、
前記第１の光信号、前記第２の光信号、及び、前記第３の光信号を受光するセンサを備え、
前記信号処理部は、
前記第１乃至第３の光信号の強度からそれぞれ第１乃至第３のガス濃度を算出するガス濃度算出部と、前記第１乃至第３の光信号の少なくとも１つの強度から透過率を算出する透過率算出部とを備え、
前記判別部は、
前記第１乃至第３のガス濃度と前記透過率に基づいて火災の進行を判断する、付記２に記載の受信器。
（付記４）
前記第１乃至第３のガス濃度、及び、前記透過率を用いて学習された火災時の特徴量及び非火災時の特徴量を学習結果として保存するメモリ部と、
前記第１乃至第３のガス濃度及び前記透過率の変化パターンと、前記特徴量とを用いて演算を行った結果に基づいて火災の進行を判断する判別部と、を備えた機械学習部をさらに有する、付記３に記載の受信器。
（付記５）
前記判別部は、
算出された透過率が予め定められた閾値よりも高い場合に前記二酸化炭素濃度及び前記水蒸気濃度に基づいて火災を判断する、付記２乃至４のいずれか１項に記載の受信器。
（付記６）
水分子が有する吸収帯に含まれる波長の第１の光信号および二酸化炭素分子が有する吸収帯に含まれる波長の第２の光信号を受光するセンサを備えた検出部と、前記第１及び第２の光信号の強度の変化より水蒸気濃度および二酸化炭素濃度を算出する信号処理部と、水蒸気濃度および二酸化炭素濃度に基づいてアルコールの燃焼を要因とする火災の有無を判断する判別部と、を備えた受信器と、
前記第１及び第２の光信号それぞれを受信器に送信する少なくとも１つのレーザ光源を備えた送信器とを有する、記載の火災検知システム。
（付記７）
前記送信器は、
前記第１及び第２の光信号を切り替えて受信器に送信する可変波長光源と、前記第１及び第２の光信号を切り替えるタイミングを受信器と同期する制御器とを有し、
前記受信器は、
前記第１及び第２の光信号の切り替えタイミングを送信器と同期する制御器と、前記第１及び第２の光信号の強度からそれぞれ第１及び第２のガス濃度を算出するガス濃度算出部と、を有し、
前記ガス濃度算出部は、
前記第１及び第２の光信号の切り替えタイミングに基づいて、前記可変波長光源が前記第１の光信号を出力している際に、前記第１のガス濃度を算出し、前記可変波長光源が前記第２の光信号を出力している際に、前記第２のガス濃度を算出する付記６に記載の火災検知システム。
（付記８）
前記送信器と前記受信器が一体となった送受信器と、前記送受信器から出力される光信号を前記送受信器に反射させるための、測定対象空間を挟むように配置した反射板とを有する、付記６又は７に記載の火災検知システム。
（付記９）
水分子が有する吸収帯に含まれる波長の第１の光信号および二酸化炭素分子が有する吸収帯に含まれる波長の第２の光信号を受光し、
前記第１及び第２の光信号の強度の変化より水蒸気濃度および二酸化炭素濃度を算出し、
水蒸気濃度および二酸化炭素濃度の変化に基づいて火災の有無を判断する、受信器において実行される火災検知方法。
（付記１０）
一酸化炭素分子が有する吸収帯に含まれる波長の第３の光信号を受光し、
前記第３の光信号の強度の変化より一酸化炭素濃度を算出するとともに前記第１乃至第３の光信号のうち少なくとも１つの光信号の透過率を算出し、
算出された透過率が予め定められた閾値よりも低い場合に一酸化炭素濃度に基づいて火災の予兆を判断する、付記９に記載の火災検知方法。
（付記１１）
前記第１乃至第３の光信号を受光し、
前記第１乃至第３の光信号の強度からそれぞれ第１乃至第３のガス濃度を算出し、
前記第１乃至第３の光信号の少なくとも１つの強度から透過率を算出し、
前記第１乃至第３のガス濃度と前記透過率とに基づいて火災の進行を判断する、付記１０に記載の火災検知方法。
（付記１２）
前記第１乃至第３のガス濃度、及び、前記透過率を用いて学習された火災時の特徴量及び非火災時の特徴量を学習結果として保存し、
前記第1乃至第３のガス濃度及び前記透過率の変化パターンと、前記特徴量とを用いて演算を行った結果に基づいて火災の進行を判断する、付記１１に記載の火災検知方法。
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
この出願は、２０１８年７月３１日に出願された日本出願特願２０１８－１４４３１０を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
２１, ４１, ６１, ７１, ８１, １６１ 送信器
２２, ４２, ６２, ７２, ８２, １６２ 受信器
２１１, ２１２, ２１３, ４１１, ６１１, ６１２, ７１１,７１２, ８１１, ８１２, １６１１, １６１２, １６１３ レーザ光源
２１７, ２１８, ２１９, ２２１１, ２２１２, ２２１３, ４１３, ４２１１, ６１６, ６１７, ６２１１, ６２１２,７１６, ７１７, ７２１１, ７２１２, ８１６, ８１７, ８２１１,８２１２, １６１７, １６１８, １６１９, １６２１１, １６２１２, １６２１３ 集光器
２１４, ２１５, ２１６, ４１２, ６１２, ６１４, ７１３,７１４, ８１３, ８１４, １６１４, １６１５, １６１６ レーザドライバ
２２１, ４２１, ６２１, ７２１, ８２１, １６２１ 検出部
２２１４, ２２１５, ２２１６, ４２１２, ６２１３, ６２１４,７２１３, ７２１４, ８２１３, ８２１４, １６２１４, １６２１５, １６２１６ 検出器
２２２, ４２２, ６２２, ７２２, ８２２, １６２２ プロセッサ
２２２１，２２２２，２２２３，４２２１，４２２２，４２２３，６２２１，６２２２，６２２３，７２２１，７２２２，７２２３，８２２１，８２２２，８２２３，１６２２１，１６２２２，１６２２３ 信号処理部
１６２２４ 機械学習部
２２２４, ４２２４, ６２２４, ７２２４, ８２２４, １６２２４４ 判別部
２２２１１, ２２２２１, ２２２３１, ４２２１１，４２２２１,４２２３１, ６２２１１, ６２２２１, ６２２３１, ７２２１１, ７２２２１,７２２３１, ８２２１１, ８２２２１, ８２２３１, １６２２１１, １６２２２１,１６２２３１ ガス濃度算出部
２２２１２, ２２２２２, ２２２３２, ４２２１２, ４２２２２,４２２３２, ６２２１２, ６２２２２, ６２２３２, ７２２１２, ７２２２２,７２２３２, ８２２１２, ８２２２２, ８２２３２, １６２２１２, １６２２２２,１６２２３２ 透過率算出部
１６２２４１, １６２２４２, １６２２４３ 演算部
１６２２５ メモリ
４１４，４２６, ６１５, ６２６, ７１５, ７２６, ８１５, ８２６ 制御器
４３, ６３, ７３, ８３ 有線ケーブル
３１ 送受信器
３２ 反射板

Claims (8)

  1. 水分子が有する吸収帯に含まれる波長の第１の光信号、二酸化炭素分子が有する吸収帯に含まれる波長の第２の光信号、及び一酸化炭素分子が有する吸収帯に含まれる波長の第３の光信号を受光するセンサを備えた検出手段と、
    前記第１の光信号の強度の変化より水蒸気濃度を算出し、前記第２の光信号の強度の変化より二酸化炭素濃度を算出し、前記第３の光信号の強度の変化より一酸化炭素濃度を算出するとともに、前記第１乃至第３の光信号のうち最も短波長である前記第２の光信号の透過率を算出する信号処理手段と、
    算出された前記第２の光信号の透過率が予め定められた閾値よりも高い場合、水蒸気濃度および二酸化炭素濃度に基づいてアルコールの燃焼を要因とする火災の有無を判断し、算出された前記第２の光信号の透過率が予め定められた閾値よりも低い場合、かつ、前記二酸化炭素濃度に対する前記一酸化炭素濃度の比率が予め定められた閾値よりも高い場合に火災の予兆があると判断する、判別手段と、を備えた受信器。
  2. 前検出手段は、
    前記第１の光信号、前記第２の光信号、及び、前記第３の光信号を受光するセンサを備え、
    前記信号処理手段は、
    前記第１乃至第３の光信号の強度からそれぞれ第１乃至第３のガス濃度を算出するガス濃度算出手段と、前記第１乃至第３の光信号の少なくとも１つの強度から透過率を算出する透過率算出手段とを備え、
    前記判別手段は、
    前記第１乃至第３のガス濃度と前記透過率に基づいて火災の進行を判断する、請求項１に記載の受信器。
  3. 前記第１乃至第３のガス濃度、及び、前記透過率を用いて学習された火災時の特徴量及び非火災時の特徴量を学習結果として保存するメモリ手段と、
    前記第１乃至第３のガス濃度及び前記透過率の変化パターンと、前記特徴量とを用いて演算を行った結果に基づいて火災の進行を判断する判別手段と、を備えた機械学習部をさらに有する、請求項２に記載の受信器。
  4. 前記判別手段は、
    算出された透過率が予め定められた閾値よりも高い場合に前記二酸化炭素濃度及び前記水蒸気濃度に基づいて火災を判断する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の受信器。
  5. 水分子が有する吸収帯に含まれる波長の第１の光信号、二酸化炭素分子が有する吸収帯に含まれる波長の第２の光信号、及び一酸化炭素分子が有する吸収帯に含まれる波長の第３の光信号を受光するセンサを備えた検出部と、前記第１の光信号の強度の変化より水蒸気濃度を算出し、前記第２の光信号の強度の変化より二酸化炭素濃度を算出し、前記第３の光信号の強度の変化より一酸化炭素濃度を算出するとともに、前記第１乃至第３の光信号のうち最も短波長である前記第２の光信号の透過率を算出する信号処理部と、算出された前記第２の光信号の透過率が予め定められた閾値よりも高い場合、水蒸気濃度および二酸化炭素濃度に基づいてアルコールの燃焼を要因とする火災の有無を判断し、算出された前記第２の光信号の透過率が予め定められた閾値よりも低い場合、かつ、前記二酸化炭素濃度に対する前記一酸化炭素濃度の比率が、予め定められた閾値よりも高い場合に火災の予兆があると判断する判別部と、を備えた受信器と、
    前記第１及び第２の光信号それぞれを受信器に送信する少なくとも１つのレーザ光源を備えた送信器とを有する、記載の火災検知システム。
  6. 前記送信器は、
    前記第１及び第２の光信号を切り替えて受信器に送信する可変波長光源と、前記第１及び第２の光信号を切り替えるタイミングを受信器と同期する制御器とを有し、
    前記受信器は、
    前記第１及び第２の光信号の切り替えタイミングを送信器と同期する制御器と、前記第１及び第２の光信号の強度からそれぞれ第１及び第２のガス濃度を算出するガス濃度算出手段と、を有し、
    前記ガス濃度算出手段は、
    前記第１及び第２の光信号の切り替えタイミングに基づいて、前記可変波長光源が前記第１の光信号を出力している際に、前記第１のガス濃度を算出し、前記可変波長光源が前記第２の光信号を出力している際に、前記第２のガス濃度を算出する請求項５に記載の火災検知システム。
  7. 前記送信器と前記受信器が一体となった送受信器と、前記送受信器から出力される光信号を前記送受信器に反射させるための、測定対象空間を挟むように配置した反射板とを有する、請求項５又は６に記載の火災検知システム。
  8. 水分子が有する吸収帯に含まれる波長の第１の光信号、二酸化炭素分子が有する吸収帯に含まれる波長の第２の光信号、及び一酸化炭素分子が有する吸収帯に含まれる波長の第３の光信号を受光し、
    前記第１の光信号の強度の変化より水蒸気濃度を算出し、前記第２の光信号の強度の変化より二酸化炭素濃度を算出し、前記第３の光信号の強度の変化より一酸化炭素濃度を算出するとともに、前記第１乃至第３の光信号のうち最も短波長である前記第２の光信号の透過率を算出し、
    算出された前記第２の光信号の透過率が予め定められた閾値よりも高い場合、水蒸気濃度および二酸化炭素濃度の変化に基づいてアルコールの燃焼を要因とする火災の有無を判断し、算出された前記第２の光信号の透過率が予め定められた閾値よりも低い場合、かつ、前記二酸化炭素濃度に対する前記一酸化炭素濃度の比率が、予め定められた閾値よりも高い場合に火災の予兆があると判断する、受信器において実行される火災検知方法。
JP2020534082A 2018-07-31 2019-06-06 受信器、火災検知システム及び火災検知方法 Active JP7103419B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018144310 2018-07-31
JP2018144310 2018-07-31
PCT/JP2019/022457 WO2020026589A1 (ja) 2018-07-31 2019-06-06 受信器、火災検知システム及び火災検知方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2020026589A1 JPWO2020026589A1 (ja) 2021-08-05
JP7103419B2 true JP7103419B2 (ja) 2022-07-20

Family

ID=69232420

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020534082A Active JP7103419B2 (ja) 2018-07-31 2019-06-06 受信器、火災検知システム及び火災検知方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11761891B2 (ja)
JP (1) JP7103419B2 (ja)
WO (1) WO2020026589A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112489361B (zh) * 2020-11-18 2022-03-08 杭州华移技术有限公司 一种具有nas功能的林区智能消防***
KR102582105B1 (ko) * 2020-11-23 2023-09-25 한국전자통신연구원 이중 광학파장 기반 화재감지 및 특징추출 장치와 방법
US11747270B2 (en) 2020-11-23 2023-09-05 Electronics And Telecommunications Research Institute Fire detection and feature extraction apparatus and method based on dual optical wavelength
CN113009067B (zh) * 2021-02-25 2022-01-14 中国矿业大学 一种隧道结构多维空间加载火灾试验***及其实施方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000314700A (ja) 1999-04-30 2000-11-14 Nohmi Bosai Ltd 燃料識別方法および燃料識別装置
JP2003162778A (ja) 2001-11-27 2003-06-06 Matsushita Electric Works Ltd 火災警報システム
JP2007040891A (ja) 2005-08-04 2007-02-15 Toyota Motor Corp ガス分析装置
US20070114412A1 (en) 2005-11-21 2007-05-24 Wong Jacob Y Ultra low power NDIR gas sensor fire detector
JP2007316765A (ja) 2006-05-23 2007-12-06 New Cosmos Electric Corp 複合型火災警報器
JP2013024728A (ja) 2011-07-21 2013-02-04 Yokogawa Electric Corp レーザガス分析装置
JP2013096810A (ja) 2011-10-31 2013-05-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 光学式ガス計測装置および光学式ガス計測方法
JP2014229193A (ja) 2013-05-24 2014-12-08 能美防災株式会社 火災感知器
CN106448020A (zh) 2016-10-21 2017-02-22 中国矿业大学(北京) 矿井外因火灾监测报警***

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2585559B2 (ja) 1986-12-27 1997-02-26 ホーチキ株式会社 火災判断装置
JP2761083B2 (ja) 1990-05-15 1998-06-04 消防庁長官 多波長減光式煙感知器
ATE520972T1 (de) * 1999-06-17 2011-09-15 Smiths Detection Inc Vielfach-sensor-system, gerät und verfahren
DE60023005T2 (de) * 1999-06-17 2006-07-20 Smiths Detection Inc., Pasadena Vielfach-sensor-system und -gerät
JP3781982B2 (ja) * 2000-12-06 2006-06-07 三菱電機株式会社 半導体レーザ装置
JP4151530B2 (ja) 2003-09-08 2008-09-17 株式会社Ｉｈｉ 地下空間の防災システム
PT3632202T (pt) * 2014-02-21 2022-10-03 Syngenta Participations Ag Locais genéticos associados a fertilidade acrescida em milho
FR3056837B1 (fr) * 2016-09-27 2018-11-23 Centre National De La Recherche Scientifique Systeme laser avec retroaction optique

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000314700A (ja) 1999-04-30 2000-11-14 Nohmi Bosai Ltd 燃料識別方法および燃料識別装置
JP2003162778A (ja) 2001-11-27 2003-06-06 Matsushita Electric Works Ltd 火災警報システム
JP2007040891A (ja) 2005-08-04 2007-02-15 Toyota Motor Corp ガス分析装置
US20070114412A1 (en) 2005-11-21 2007-05-24 Wong Jacob Y Ultra low power NDIR gas sensor fire detector
JP2007316765A (ja) 2006-05-23 2007-12-06 New Cosmos Electric Corp 複合型火災警報器
JP2013024728A (ja) 2011-07-21 2013-02-04 Yokogawa Electric Corp レーザガス分析装置
JP2013096810A (ja) 2011-10-31 2013-05-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 光学式ガス計測装置および光学式ガス計測方法
JP2014229193A (ja) 2013-05-24 2014-12-08 能美防災株式会社 火災感知器
CN106448020A (zh) 2016-10-21 2017-02-22 中国矿业大学(北京) 矿井外因火灾监测报警***

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2020026589A1 (ja) 2021-08-05
US20210215604A1 (en) 2021-07-15
US11761891B2 (en) 2023-09-19
WO2020026589A1 (ja) 2020-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7103419B2 (ja) 受信器、火災検知システム及び火災検知方法
JP6766963B2 (ja) 火災検知システム、受信器及び火災検知方法
US10366590B2 (en) Smoke detector for event classification and methods of making and using same
RU2015100398A (ru) Устройство для обнаружения сигналов рассеянного света и способ их обнаружения
JP7201003B2 (ja) 火災検知システムおよび火災検知方法
CN104459817A (zh) 一种火灾征兆探测装置及方法
JP6954373B2 (ja) トンネル内火災時制御システム
US7638770B2 (en) Method for detecting a fire condition in a monitored region
JP7298627B2 (ja) 受信器、早期異常検知システム、方法、及びプログラム
CN106768330B (zh) 一种基于光谱的火焰检测装置
US9594011B2 (en) Method and instrumentation for determining a physical property of a particle
CN208253199U (zh) 检测天然气泄漏的巡检设备及***
CN206248213U (zh) 一种基于光谱的火焰检测装置
CN115482643B (zh) 火灾烟雾探测器及其探测方法
CN215833209U (zh) 一种双波长气溶胶粒子散射光传感结构
CN202994656U (zh) 开路激光甲烷气体检测***
CN206583799U (zh) 一种用于井下瓦斯气体自动检测装置
US11366048B2 (en) Smoke detector for aspiration smoke detector system
CN204422787U (zh) 一种火灾征兆探测装置
KR102582105B1 (ko) 이중 광학파장 기반 화재감지 및 특징추출 장치와 방법
CN102998282A (zh) 开路激光甲烷气体检测***
CN105190718A (zh) 火灾报警器
CN213456571U (zh) 一种分离式模块化织物燃烧烟气颗粒物浓度检测***
US20240233516A1 (en) Fire determination method and apparatus using multiple wavelengths
CN212779813U (zh) 一种燃气管网的一体化高敏感检测装置

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210115

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210115

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20211124

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220121

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: 20220607

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220620

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7103419

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151