JP6682147B2 - Flame detector - Google Patents
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Description
本発明は炎検知器に関する。 The present invention relates to flame detectors.
従来、輻射式の火災検知器としては、火炎から放射される特定波長帯の輻射エネルギーが一定量以上に達したことを検出する定輻射式、火炎特有のちらつきを検出するちらつき式、さらに複数の波長帯の輻射エネルギーの大きさを比較する2波長式、3波長式等の各種方式が存在する。そして、これらの輻射式火災検知器においては、火炎から放射される紫外線や赤外線等の輻射光を受光センサ(例えばフォトダイオード、焦電センサ、放電管等)で検出するものがある。 Conventionally, as a radiation type fire detector, a constant radiation type that detects that the radiant energy of a specific wavelength band emitted from a flame has reached a certain amount, a flicker type that detects a flicker peculiar to a flame, and more than one There are various methods such as a two-wavelength method and a three-wavelength method for comparing the magnitude of radiant energy in a wavelength band. Some of these radiant fire detectors detect radiant light such as ultraviolet rays and infrared rays emitted from the flame by a light receiving sensor (for example, a photodiode, a pyroelectric sensor, a discharge tube, etc.).
赤外線式炎検知器の具体的構造としては、複数のセンサのうち炭酸ガス共鳴放射帯(4.3〜4.5μm 近傍)を捉えるセンサと、その長波長側、及び/又は短波長側に他のセンサを1ないし複数そなえており、それらの信号を増幅し、AD変換し、炎検出アルゴリズムを組み込んだ演算処理装置にて判定するように構成される。 As a specific structure of the infrared flame detector, a sensor that captures the carbon dioxide resonance radiation band (near 4.3 to 4.5 μm) among multiple sensors and another sensor on the long wavelength side and / or the short wavelength side is used. One or a plurality of them are provided, and these signals are amplified, AD-converted, and judged by an arithmetic processing device incorporating a flame detection algorithm.
受光した赤外線の変化量に応じた信号を出力するセンサであれば、背景信号の周波数成分から、炎特有の周波数成分(ちらつき)を抽出して火災判定に利用するものが知られている。 It is known that a sensor that outputs a signal in accordance with the amount of change in the received infrared light extracts a frequency component (flicker) peculiar to the flame from the frequency component of the background signal and uses it for fire determination.
一方、受光した赤外線の絶対量に応じて信号を出力するものであれば、センサからの信号には環境変化によるもの(例えば背景にある赤外放射、朝夕の寒暖差など)が含まれるため、それらの環境ノイズ(比較的ゆっくり変化する信号)と、急激に変化する信号との差(変化量)を炎判定に利用する。 On the other hand, if a signal is output according to the absolute amount of received infrared light, the signal from the sensor includes those due to environmental changes (for example, infrared radiation in the background, difference in temperature between morning and evening, etc.), The difference (amount of change) between the environmental noise (a signal that changes relatively slowly) and the signal that changes abruptly is used for flame determination.
各センサの変化量を信号として扱うことで、背景の環境に左右されない炎検出を行うことができる。その上で、基本的には炭酸ガス共鳴放射帯の信号変化量のみが大きい場合に、炎と判定する。 By treating the amount of change of each sensor as a signal, it is possible to perform flame detection independent of the background environment. In addition, basically, when only the signal change amount of the carbon dioxide resonance radiation band is large, the flame is determined.
しかしながら、炭酸ガス共鳴放射帯の信号変化量のみが大きいときに炎と判定するアルゴリズムの場合、炭酸ガスを含む熱風からの放射、或いは排気ガスなどの燃焼ガスでも、炎を誤検知してしまう場合がある。 However, in the case of an algorithm that determines a flame when only the amount of signal change in the carbon dioxide resonance radiation band is large, if the flame is erroneously detected even when emitted from hot air containing carbon dioxide or combustion gas such as exhaust gas. There is.
本発明は上記問題点を解消するためになされたもので、精度よく炎を検知することができる炎検知器を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a flame detector capable of accurately detecting a flame.
上記目的を達成するために、本発明に係る炎検知器は、炎が発する炭酸ガス共鳴放射帯の赤外光を透過する第1帯域フィルターと、前記炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域を含む帯域の赤外光を透過させると共に、帯域中心が前記炭酸ガス共鳴放射帯の帯域中心から離れた位置に設けられた第2帯域フィルターと、前記炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域を含む帯域の赤外光を透過させると共に、帯域中心が前記炭酸ガス共鳴放射帯の帯域中心から離れた位置に設けられた第3帯域フィルターと、前記第1帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第1検出素子と、前記第2帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第2検出素子と、前記第3帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第3検出素子と、前記第1検出素子によって検出された電気信号の値、前記第2検出素子によって検出された電気信号の値、及び前記第3検出素子によって検出された電気信号の値を比較して、炎を検知したか否かを判定する判定部と、を含み、前記判定部は、前記第2検出素子によって検出された電気信号の値、及び前記第3検出素子によって検出された電気信号の値から求められる近似直線から得られる、前記第1検出素子によって検出された電気信号の値に対応する計算値を、雑音量として算出し、前記算出された雑音量に応じて検知感度を変更して、炎を検知したか否かを判定する。 In order to achieve the above object, a flame detector according to the present invention includes a first band filter that transmits infrared light of a carbon dioxide resonance radiation band emitted by a flame and a band having a wavelength shorter than the carbon dioxide resonance radiation band. A second bandpass filter that transmits infrared light in a band including the band and has a band center at a position apart from the band center of the carbon dioxide resonance radiation band, and a band having a wavelength longer than the carbon dioxide resonance radiation band Infrared light transmitted through the first band-pass filter and the third band-pass filter provided at a position where the band center is distant from the band center of the carbon dioxide resonance radiation band are detected while transmitting the infrared light in the band. A first detection element for converting into an electric signal, a second detection element for detecting infrared light transmitted through the second band filter and converting it into an electric signal, and an infrared light transmitted through the third band filter. To detect A third detection element for converting into an air signal, a value of an electric signal detected by the first detection element, a value of an electric signal detected by the second detection element, and an electric value detected by the third detection element A determination unit that determines whether or not flame is detected by comparing signal values, the determination unit including a value of the electrical signal detected by the second detection element and the third detection element. The calculated value corresponding to the value of the electric signal detected by the first detection element, which is obtained from the approximate straight line obtained from the value of the electric signal detected by, is calculated as the noise amount, and the calculated noise amount is set to the calculated noise amount. Accordingly, the detection sensitivity is changed to determine whether or not the flame is detected.
本発明に係る炎検知器によれば、第1検出素子によって、炭酸ガス共鳴放射帯の赤外光を透過する第1帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する。第2検出素子によって、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域の赤外光を透過させる第2帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する。第3検出素子によって、炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域の赤外光を透過させる第3帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する。 According to the flame detector of the present invention, the first detection element detects the infrared light that has passed through the first band-pass filter that transmits infrared light in the carbon dioxide resonance radiation band and converts the infrared light into an electric signal. The second detection element detects infrared light that has passed through the second bandpass filter that transmits infrared light in a wavelength band shorter than the carbon dioxide resonance radiation band, and converts the infrared light into an electric signal. The third detection element detects infrared light that has passed through the third bandpass filter that transmits infrared light in a wavelength band longer than the carbon dioxide resonance radiation band, and converts the infrared light into an electric signal.
そして、判定部によって、前記第1検出素子によって検出された電気信号の値、前記第2検出素子によって検出された電気信号の値、及び前記第3検出素子によって検出された電気信号の値を比較して、炎を検知したか否かを判定する。このとき、前記第2検出素子によって検出された電気信号の値、及び前記第3検出素子によって検出された電気信号の値から求められる近似直線から得られる、前記第1検出素子によって検出された電気信号の値に対応する計算値を、雑音量として算出し、前記算出された雑音量に応じて検知感度を変更して、炎を検知したか否かを判定する。 Then, the determination unit compares the value of the electrical signal detected by the first detection element, the value of the electrical signal detected by the second detection element, and the value of the electrical signal detected by the third detection element. Then, it is determined whether or not the flame is detected. At this time, the electricity detected by the first detection element, which is obtained from the approximate straight line obtained from the value of the electric signal detected by the second detection element and the value of the electric signal detected by the third detection element, The calculated value corresponding to the value of the signal is calculated as the noise amount, and the detection sensitivity is changed according to the calculated noise amount to determine whether or not the flame is detected.
本発明の炎検知器によれば、炭酸ガス共鳴放射帯の赤外光、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域の赤外光、及び炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域の赤外光の各々を検出して電気信号に変換し、それぞれの電気信号の値を比較して、炎を検知したか否かを判定することにより、精度よく炎を検知することができる、という効果が得られる。 According to the flame detector of the present invention, the infrared light in the carbon dioxide resonance radiation band, the infrared light in the wavelength band shorter than the carbon dioxide resonance radiation band, and the infrared light in the wavelength band longer than the carbon dioxide resonance radiation band. By detecting each of them, converting them into an electric signal, and comparing the values of the respective electric signals to determine whether or not the flame is detected, it is possible to detect the flame with high accuracy. To be
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<本発明の実施の形態の概要>
焦電センサを使用した従来方式(例えば、特許文献1、2)によれば、ノイズカットや周波数分解の信号処理が必要であり、処理の高速化や検知時間の遅延が課題である。
<Outline of Embodiment of the Present Invention>
According to the conventional method using a pyroelectric sensor (for example, Patent Documents 1 and 2), signal processing such as noise cutting and frequency decomposition is required, and there are problems in speeding up the processing and delaying detection time.
本実施の形態の炎検知器は、サーモパイルセンサを用いており、赤外信号の強さに応じた直流成分の電気信号を処理するため、周波数分解処理が不要であり、高感度かつ早期検知が可能である。 The flame detector of the present embodiment uses a thermopile sensor and processes an electric signal of a direct current component according to the strength of an infrared signal, so that frequency decomposition processing is unnecessary, and high sensitivity and early detection are possible. It is possible.
しかし、サーモパイルセンサを用いた従来方式(例えば、特許文献4)では、高温の熱風で誤作動する事例もあった。そこで、検知する赤外波長の数を少なくとも3つ以上備えるようにして、炭酸ガス共鳴放射帯以外の二つ(以上)のセンサの信号を比較して、熱風か否かを判定するようにした。 However, in the conventional method using the thermopile sensor (for example, Patent Document 4), there is a case where malfunction occurs due to high temperature hot air. Therefore, the number of infrared wavelengths to be detected is provided at least three, and the signals of two (or more) sensors other than the carbon dioxide resonance radiation band are compared to determine whether or not hot air is present. .
具体的には、4.0μm近傍、4.5μm近傍、5.0μm近傍の帯域のみを透過する帯域フィルター(バンドパスフィルター)を装着した三つの赤外線センサから出力される信号を増幅し、AD変換を経てCPUに信号入力する。 Specifically, the signals output from three infrared sensors equipped with bandpass filters (bandpass filters) that transmit only the bands near 4.0 μm, 4.5 μm, and 5.0 μm are amplified, and the signals are subjected to AD conversion and then processed by the CPU. Input the signal to.
当該CPUには炎検知アルゴリズムが組み込まれており、当該炎検知アルゴリズムは、当該三つの赤外センサから出力される信号変化の特徴から炎判定を行う。また、当該CPUには熱風と炎とを判別するアルゴリズムも組み込まれている。 A flame detection algorithm is incorporated in the CPU, and the flame detection algorithm performs flame determination based on the characteristics of signal changes output from the three infrared sensors. Further, an algorithm for discriminating between hot air and flame is also incorporated in the CPU.
有機物が炎を伴って燃焼するときに、二酸化炭素の共鳴放射帯(4.5μm)の赤外線を放射することが知られている。よって4.5μm近傍の帯域とそれ以外の4.0μm近傍の帯域及び5.0μm近傍の帯域の信号の強さを比較することで、炎を検知したか否かを判定できる。 It is known that when organic matter burns with a flame, it emits infrared rays in the resonance radiation band (4.5 μm) of carbon dioxide. Therefore, by comparing the signal intensities of the band near 4.5 μm, the other bands near 4.0 μm and the bands near 5.0 μm, it is possible to determine whether or not the flame is detected.
しかし、二酸化炭素を含む高温の気流からも、4.5μm近傍の帯域の放射があり、高感度、早期検知の炎判定アルゴリズムにあっては、高温の熱風で誤作動する事例があった。 However, even in the case of high-temperature airflow containing carbon dioxide, radiation in the band near 4.5 μm was emitted, and in the flame detection algorithm for high-sensitivity and early detection, there was a case where malfunction occurred due to high-temperature hot air.
そこで、本実施の形態では、4.0μm近傍の帯域及び5.0μm近傍の帯域の信号も比較し、4.0μm近傍の帯域の信号が5.0μm 近傍の帯域の信号よりも大きい(高温の放射を伴う)場合と、そうでない場合の少なくとも二つの場合に分けて炎判定を行う手段を備えることとした。 Therefore, in the present embodiment, signals in the band near 4.0 μm and in the band near 5.0 μm are also compared, and the signal in the band near 4.0 μm is larger than the signal in the band near 5.0 μm (with high-temperature radiation). It was decided to provide a means for performing flame judgment in at least two cases, that is, the case and the other case.
すなわち、4.0μm 近傍の帯域の信号変化量≦5.0μm 近傍の帯域の信号変化量の場合は火災判定を厳しく行うようにした。 That is, if the signal change amount in the band near 4.0 μm ≦ 5.0 μm, the fire judgment is made strictly.
<第1の実施の形態>
<システム構成>
以下、本発明の第1の実施の形態に係る炎検知器について説明する。
<First Embodiment>
<System configuration>
The flame detector according to the first embodiment of the present invention will be described below.
図1に示すように、第1の実施の形態に係る炎検知器10は、炎が発する炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm近傍の帯域の赤外光を検出する第1センサ12と、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域の4.0μm近傍の帯域の赤外光を検出する第2センサ14と、炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域の5.0μm近傍の帯域の赤外光を検出する第3センサ16と、第1センサ12からの信号を増幅する増幅部18と、第2センサ14からの信号を増幅する増幅部20と、第3センサ16からの信号を増幅する増幅部22と、増幅部18、20、22からの信号を増幅する増幅部24と、増幅部24からの信号をディジタル値に変換するAD変換部26と、炎検知のための前処理や外部出力部32を制御する第1の演算処理部28と、炎を検知する処理を行う第2の演算処理部30と、外部出力部32とを備えている。 As shown in FIG. 1, the flame detector 10 according to the first embodiment includes a first sensor 12 for detecting infrared light in a band near 4.5 μm of a carbon dioxide resonance radiation band generated by a flame, and a carbon dioxide gas. A second sensor 14 for detecting infrared light in a band near 4.0 μm in a wavelength band shorter than the resonance radiation band, and an infrared light in a band near 5.0 μm in a band wavelength longer than the carbon dioxide resonance radiation band. A third sensor 16, an amplification unit 18 that amplifies the signal from the first sensor 12, an amplification unit 20 that amplifies the signal from the second sensor 14, and an amplification unit 22 that amplifies the signal from the third sensor 16. An amplifier 24 for amplifying the signals from the amplifiers 18, 20, 22; an AD converter 26 for converting the signal from the amplifier 24 into a digital value; and a preprocessing and external output unit 32 for flame detection. The first arithmetic processing unit 28 for controlling and the processing for detecting a flame are performed. And second arithmetic processing unit 30, and an external output unit 32.
第1センサ12は、炎が発する炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm近傍の帯域の赤外光を透過するフィルター12Aと、フィルター12Aを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子12Bとを備えている。 The first sensor 12 detects a filter 12A that transmits infrared light in a band near 4.5 μm of the carbon dioxide resonance radiation band generated by the flame and infrared light that has passed through the filter 12A and converts the infrared light into a DC component electric signal. And a detection element 12B that operates.
第2センサ14は、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域の4.0μm近傍の帯域の赤外光を透過させるフィルター14Aと、フィルター14Aを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子14Bとを備えている。 The second sensor 14 includes a filter 14A that transmits infrared light in a band near 4.0 μm, which is a wavelength band shorter than the carbon dioxide resonance radiation band, and an infrared signal that has passed through the filter 14A to detect a DC component electric signal. And a detection element 14B for converting into.
第3センサ16は、炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域の5.0μm近傍の帯域の赤外光を透過させるフィルター16Aと、フィルター16Aを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する検出素子16Bとを備えている。 The third sensor 16 detects the infrared light transmitted through the filter 16A, which transmits infrared light in the band near 5.0 μm, which is a wavelength band longer than the carbon dioxide resonance radiation band, and detects the infrared light transmitted through the filter 16A, and detects the DC component electric signal. And a detection element 16B for converting into.
なお、炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm 近傍の帯域の赤外光を検出する弱い電気信号を確実に捉えるために、第1センサ12と同じセンサを更に設けてもよい。 It should be noted that the same sensor as the first sensor 12 may be further provided in order to reliably capture a weak electric signal for detecting infrared light in the band near 4.5 μm of the carbon dioxide resonance radiation band.
検出素子12B、14B、16Bは、サーモパイルで構成されているが、InAsSb素子など、他の光起電力タイプの素子にて構成することもある。 The detection elements 12B, 14B, 16B are composed of thermopiles, but may be composed of other photovoltaic type elements such as InAsSb elements.
増幅部18、20、22は、第1センサ12、第2センサ14、及び第3センサ16の各々の電気信号をそれぞれ独立して増幅する。 The amplification units 18, 20, and 22 independently amplify the electric signals of the first sensor 12, the second sensor 14, and the third sensor 16, respectively.
増幅部24は、増幅部18、20、22によって個別に増幅された電気信号を、一定の時間で順次切り替えて一つの電気信号に集約するスイッチ部(図示省略)を含み、当該スイッチ部により一つに集約された電気信号を、当該電気信号の強さに応じて選択的(信号が小さいときは高利得、信号が大きいときは低利得)に増幅する。 The amplifying unit 24 includes a switch unit (not shown) that sequentially switches the electric signals individually amplified by the amplifying units 18, 20, and 22 into a single electric signal by switching the electric signals at a fixed time. The electric signals collected into one are selectively amplified according to the strength of the electric signals (high gain when the signal is small, low gain when the signal is large).
第1の演算処理部28及び第2の演算処理部30は、それぞれCPUで構成されており、第1の演算処理部28及び第2の演算処理部30を、機能実現手段毎に分割した機能ブロックで説明すると、図2に示すように、第1の演算処理部28は、信号取得部40、補正係数設定部42、補正部44、及び警報表示部46Aを備えている。また、第2の演算処理部30は、平均算出部50、変化量算出部52、火災判定部54、回数判定部56、警報制御部58、及び警報出力部46Bを備えている。 The first arithmetic processing unit 28 and the second arithmetic processing unit 30 are each configured by a CPU, and the functions obtained by dividing the first arithmetic processing unit 28 and the second arithmetic processing unit 30 for each function realizing unit. Explaining in blocks, as shown in FIG. 2, the first arithmetic processing unit 28 includes a signal acquisition unit 40, a correction coefficient setting unit 42, a correction unit 44, and an alarm display unit 46A. In addition, the second arithmetic processing unit 30 includes an average calculation unit 50, a change amount calculation unit 52, a fire determination unit 54, a number of times determination unit 56, an alarm control unit 58, and an alarm output unit 46B.
信号取得部40は、AD変換部26から出力された信号から、第1センサ12からの電気信号の値、第2センサ14からの電気信号の値、第3センサ16からの電気信号の値を取得する。 The signal acquisition unit 40 calculates the value of the electric signal from the first sensor 12, the value of the electric signal from the second sensor 14, and the value of the electric signal from the third sensor 16 from the signal output from the AD conversion unit 26. get.
補正係数設定部42は、図3に示すように、第1センサ12、第2センサ14、及び第3センサ16に対して、黒体炉などの基準光源から赤外光の基準光を照射したときに、信号取得部40によって取得された電気信号の各々の値(図4(A)参照)に基づいて、以下の第1の補正ステップ〜第3の補正ステップにより、補正係数を事前に設定する。 As shown in FIG. 3, the correction coefficient setting unit 42 irradiates the first sensor 12, the second sensor 14, and the third sensor 16 with reference light of infrared light from a reference light source such as a blackbody furnace. Sometimes, based on each value (refer to FIG. 4A) of the electric signal acquired by the signal acquisition unit 40, the correction coefficient is set in advance by the following first to third correction steps. To do.
第1の補正ステップでは、図4(B)に示すように、センサ間の感度のばらつきを均等化するための補正係数を設定する。例えば、第1センサ12からの電気信号の値の最大値及び最小値の差分と、第2センサ14からの電気信号の値の最大値及び最小値の差分と、第3センサ16からの電気信号の値の最大値及び最小値の差分とが同一になるように処理するための補正係数を設定する。 In the first correction step, as shown in FIG. 4B, a correction coefficient for equalizing variations in sensitivity among the sensors is set. For example, the difference between the maximum and minimum values of the electric signal from the first sensor 12, the difference between the maximum and minimum values of the electric signal from the second sensor 14, and the electric signal from the third sensor 16. The correction coefficient for processing is set so that the difference between the maximum value and the minimum value of the values of is the same.
第2の補正ステップでは、第1の補正ステップで設定された補正係数を用いた上で、図4(C)に示すように、炎検知器10の個体間の感度のばらつきを均等化するための補正係数を設定する。例えば、第1センサ12からの電気信号の値の最大値及び最小値の差分と、第2センサ14からの電気信号の値の最大値及び最小値の差分と、第3センサ16からの電気信号の値の最大値及び最小値の差分との各々が、それぞれの基準値と同一になるように処理するための補正係数を設定する。 In the second correction step, the correction coefficient set in the first correction step is used, and as shown in FIG. 4C, in order to equalize the variations in sensitivity among the individual flame detectors 10. Set the correction coefficient of. For example, the difference between the maximum and minimum values of the electric signal from the first sensor 12, the difference between the maximum and minimum values of the electric signal from the second sensor 14, and the electric signal from the third sensor 16. A correction coefficient for processing is set so that each of the difference between the maximum value and the minimum value of the value of is the same as the respective reference value.
第3の補正ステップでは、第1の補正ステップ及び第2の補正ステップで設定された補正係数を用いた上で、図4(D)に示すように、第1センサ12、第2センサ14、及び第3センサ16の各々からの電気信号の値に対して、オフセット補正を行うための補正係数を設定する。 In the third correction step, using the correction coefficient set in the first correction step and the second correction step, as shown in FIG. And a correction coefficient for performing offset correction is set for the value of the electric signal from each of the third sensors 16.
補正部44は、信号取得部40によって取得された、第1センサ12からの電気信号の値、第2センサ14からの電気信号の値、及び第3センサ16からの電気信号の値に対して、補正係数設定部42によって設定された補正係数を用いて補正を行い、第2の演算処理部30へ出力する。 The correction unit 44 compares the value of the electric signal from the first sensor 12, the value of the electric signal from the second sensor 14, and the value of the electric signal from the third sensor 16 acquired by the signal acquisition unit 40. The correction coefficient is set using the correction coefficient set by the correction coefficient setting unit 42, and is output to the second arithmetic processing unit 30.
平均算出部50は、補正部44によって補正された第1センサ12からの電気信号の値の移動平均値(例えば過去100秒間の平均値)を、第1センサ12の信号の監視環境信号値として算出する(図5(A)参照)。また、平均算出部50は、同様に、補正部44によって補正された第2センサ14からの電気信号の値の移動平均値を、第2センサ14の信号の監視環境信号値として算出する。また、平均算出部50は、同様に、補正部44によって補正された第3センサ16からの電気信号の値の移動平均値を、第3センサ16の信号の監視環境信号値として算出する。 The average calculation unit 50 uses the moving average value (for example, the average value of the past 100 seconds) of the values of the electric signals from the first sensor 12 corrected by the correction unit 44 as the monitoring environment signal value of the signal of the first sensor 12. Calculate (see FIG. 5A). Similarly, the average calculation unit 50 calculates the moving average value of the values of the electric signal from the second sensor 14 corrected by the correction unit 44 as the monitoring environment signal value of the signal of the second sensor 14. Similarly, the average calculation unit 50 calculates the moving average value of the values of the electrical signals from the third sensor 16 corrected by the correction unit 44 as the monitoring environment signal value of the signal of the third sensor 16.
変化量算出部52は、補正部44によって補正された第1センサ12からの電気信号のライブ値と、平均算出部50によって算出された第1センサ12の信号の監視環境信号値との差を、第一変化量として算出する(図5(B)参照)。また、変化量算出部52は、同様に、補正部44によって補正された第2センサ14からの電気信号のライブ値と、平均算出部50によって算出された第2センサ14の信号の監視環境信号値との差を、第二変化量として算出する。また、変化量算出部52は、同様に、補正部44によって補正された第3センサ16からの電気信号のライブ値と、平均算出部50によって算出された第3センサ16の信号の監視環境信号値との差を、第三変化量として算出する。 The change amount calculation unit 52 calculates the difference between the live value of the electric signal from the first sensor 12 corrected by the correction unit 44 and the monitoring environment signal value of the signal of the first sensor 12 calculated by the average calculation unit 50. , As the first change amount (see FIG. 5B). In addition, the change amount calculation unit 52 similarly monitors the live value of the electric signal from the second sensor 14 corrected by the correction unit 44 and the monitoring environment signal of the signal of the second sensor 14 calculated by the average calculation unit 50. The difference from the value is calculated as the second change amount. In addition, the change amount calculation unit 52 similarly monitors the live environment value of the electric signal from the third sensor 16 corrected by the correction unit 44 and the monitoring environment signal of the signal of the third sensor 16 calculated by the average calculation unit 50. The difference from the value is calculated as the third change amount.
ここで、炎を検知する原理について説明する。 Here, the principle of detecting a flame will be described.
まず、図6に示すように、炎が発する炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm 近傍の帯域の赤外光を検出した信号、4.0μm 近傍の帯域の赤外光を検出した信号、5.0μm 近傍の帯域の赤外光を検出した信号を比較すると、熱放射の場合には、ウィーンの変位則により、温度別でスペクトル分布線の傾きが変わる。370℃で約4.5μm近傍の帯域が緩やかにピークを持ち、370℃より高温の場合は左上がりとなり、370℃より低温の場合は右上がりとなる。 First, as shown in FIG. 6, a signal detected by infrared light in the band near 4.5 μm of the carbon dioxide resonance radiation band emitted by the flame, a signal detected by infrared light in the band near 4.0 μm, and a signal near 5.0 μm Comparing the signals obtained by detecting the infrared light in the band, in the case of thermal radiation, the slope of the spectrum distribution line changes depending on the temperature due to the Wien's displacement law. At 370 ° C, the band around 4.5 μm has a gentle peak, and when the temperature is higher than 370 ° C, it rises to the left, and when it is lower than 370 ° C, it rises to the right.
炎の場合には、炭酸ガス共鳴放射により、4.5μm近傍の帯域にピークを持つ波形となる。また、高温生成物(煙等)により高温側(左上がり)の放射が複合する。 In the case of a flame, due to carbon dioxide resonance radiation, the waveform has a peak in the band near 4.5 μm. Further, radiation on the high temperature side (upward to the left) is compounded by high temperature products (such as smoke).
熱風の場合には、4.5μm近傍の帯域にピークを持つ波形となるが、高温生成物(煙等)を含まないので低温側(右上がり)の放射が複合する。 In the case of hot air, the waveform has a peak in the band near 4.5 μm, but since it does not contain high-temperature products (such as smoke), radiation on the low-temperature side (upward to the right) is compounded.
本実施の形態の火災判定における判定比の導出概要図を図7に示す。また、火災判定に用いる閾値テーブルの例を図8に示す。 FIG. 7 shows a schematic diagram for deriving the determination ratio in the fire determination according to the present embodiment. 8 shows an example of a threshold table used for fire determination.
一例として炎の赤外放射を受光し、図7(A)のような信号の変化量が各帯域において得られたとすると火災判定は以下の(1)〜(5)のステップで行われる。 As an example, if infrared radiation of a flame is received and the amount of change in signal as shown in FIG. 7A is obtained in each band, fire determination is performed in the following steps (1) to (5).
(1)三つの帯域の変化量を使用した一次関数式を導出する。 (1) Derive a linear function expression using the amount of change in the three bands.
(2)導出した一次関数式を使用して、各帯域における計算値を算出する。(図7(B)における星プロットを参照) (2) A calculated value in each band is calculated using the derived linear function formula. (See the star plot in Figure 7B)
(3)各帯域における計算値と変化量の比を判定比として算出する。 (3) The ratio between the calculated value and the amount of change in each band is calculated as the determination ratio.
(4)雑音量を算出する。雑音量は、高温体もしくは何らかの赤外放射体の存在を考慮したパラメータである。 (4) Calculate the noise amount. The amount of noise is a parameter that considers the presence of a high temperature body or some infrared radiator.
本実施の形態では、4.0μm近傍の帯域の変化量と波長5.0μm近傍の帯域の変化量とを用いた近似直線より、炭酸ガス共鳴放射を無視した波長4.5μm近傍の帯域にあたる計算値を雑音量として算出することで、火災以外の赤外放射体の影響の大きさを表すこととしている。 In the present embodiment, a calculated value corresponding to a band near the wavelength of 4.5 μm ignoring carbon dioxide resonance radiation is calculated from the approximation line using the amount of change in the band near 4.0 μm and the amount of change in the band near wavelength 5.0 μm. By calculating the quantity, the magnitude of the influence of infrared radiators other than fire is expressed.
求めた雑音量を、閾値テーブルの参照値として扱うことにより、火災を検出しにくい環境や監視対象の変化に対応した火災判断が可能となり製品仕様をより確実にしている。 By treating the calculated noise amount as a reference value in the threshold table, it is possible to make a fire judgment that corresponds to changes in the environment where it is difficult to detect a fire or changes in the monitoring target, thus making product specifications more reliable.
(5)求めた雑音量を参照値として火災判定のための3つの閾値を選択し、判定値をあてはめ火災判定を行う。 (5) Three thresholds for fire determination are selected using the obtained noise amount as a reference value, and the determination values are applied to perform fire determination.
4.0μm近傍の帯域および5.0μm近傍の帯域にあっては、判定比が閾値以下であり、4.5μm近傍の帯域では、判定比が閾値以上であるという条件を満たした場合、炎を検知したと判断する。なお、閾値テーブルでは、第一変化量(4.5μm 近傍)の値と、第二変化量(4.0μm近傍)の値と、第三変化量(5.0μm近傍)の値との三点より求まる近似直線から得られる第一変化量(4.5μm 近傍)の計算値、第二変化量(4.0μm近傍)の計算値、及び第三変化量(5.0μm近傍)の計算値についての3つの判定比の閾値が定められている。 In the band near 4.0 μm and the band near 5.0 μm, the judgment ratio is below the threshold, and in the band near 4.5 μm, the flame is detected when the condition that the judgment ratio is above the threshold is satisfied. to decide. In the threshold table, the approximation obtained from the three points of the value of the first variation (near 4.5 μm), the value of the second variation (near 4.0 μm), and the value of the third variation (near 5.0 μm) Of the three judgment ratios for the calculated value of the first variation (near 4.5 μm), the calculated value of the second variation (near 4.0 μm), and the calculated value of the third variation (near 5.0 μm) obtained from the straight line A threshold is set.
以上説明した原理にしたがって、本実施の形態では、火災判定部54は、変化量算出部52によって算出された第一変化量(4.5μm 近傍)の値、第二変化量(4.0μm近傍)の値、及び第三変化量(5.0μm 近傍)の値の少なくとも1つが閾値E以上であり、かつ、三つの変化量の値の近似直線から得られる帯域別の計算値と、第一変化量、第二変化量、第三変化量とのそれぞれの比について、それぞれの閾値と比較した結果が、予め定められた条件を満たした場合に炎を検知したと判定する。なお、閾値Eは、炎判定を行うか否かの最小の信号変化量であり、共通閾値の一例である。一方、炎判定のための閾値テーブルでは、それぞれの比の閾値が、第1閾値、第2閾値、及び第3閾値の一例である。 According to the principle described above, in the present embodiment, the fire determination unit 54 sets the value of the first change amount (near 4.5 μm) calculated by the change amount calculation unit 52 and the second change amount (near 4.0 μm). Value, and at least one of the values of the third variation (near 5.0 μm) is equal to or greater than the threshold value E, and the calculated value for each band obtained from the approximate straight line of the values of the three variations, and the first variation, It is determined that the flame is detected when the result of comparing the respective ratios of the second change amount and the third change amount with the respective threshold values satisfies a predetermined condition. The threshold value E is the minimum signal change amount of whether or not to perform the flame determination, and is an example of a common threshold value. On the other hand, in the threshold table for flame determination, the threshold values of the respective ratios are examples of the first threshold value, the second threshold value, and the third threshold value.
ここで、火災判定部54は、第二変化量の値が、前記第三変化量の値より大きい場合、第一変化量の計算値を雑音量として、各帯域の比に対する閾値を、閾値テーブルから取得して、判定を行う。一方、火災判定部54は、第二変化量の値が前記第三変化量の値以下である場合、厳しく判定するための予め定められた各帯域の比に対する閾値(例えば、雑音量が0の場合に対応する閾値)を用いて、判定を行う。 Here, when the value of the second amount of change is larger than the value of the third amount of change, the fire determination unit 54 uses the calculated value of the first amount of change as the amount of noise and sets the threshold value for the ratio of each band to the threshold value table. And make a decision. On the other hand, when the value of the second amount of change is less than or equal to the value of the third amount of change, the fire determination unit 54 sets a threshold value (for example, when the noise amount is 0 when the amount of noise is 0) for a predetermined ratio of each band for strict determination. The determination is performed using a threshold value corresponding to the case).
上述した火災判定部54による判定は、一定周期で繰り返し実行される。 The determination by the fire determination unit 54 described above is repeatedly executed at regular intervals.
回数判定部56は、図9に示すように、火災判定部54により連続で炎を検知したと判定された回数が予め定められた連続回数以上の場合、又は火災判定部54により一定の時間内に炎を検知したと判定された回数が予め定められた累積回数以上の場合に、監視環境信号値(移動平均値)を固定値とするとともに、火災信号を出力する。 As shown in FIG. 9, the number-of-times determination unit 56 determines whether the number of times the fire determination unit 54 has continuously detected a flame is equal to or greater than a predetermined number of consecutive times, or within a certain time by the fire determination unit 54. When the number of times that it is determined that the flame has been detected is equal to or greater than a predetermined cumulative number, the monitoring environment signal value (moving average value) is set to a fixed value and a fire signal is output.
警報制御部58は、回数判定部56から火災信号が出力された場合、火災を報知するように警報表示部46A及び警報出力部46Bを制御する。例えば、警報表示部46Aは赤色LEDを点灯させ、警報出力部46Bはフォトカプラを導通状態にさせ、外部出力部32を構成する接点出力を作動させる。 When the fire signal is output from the number-of-times determination unit 56, the alarm control unit 58 controls the alarm display unit 46A and the alarm output unit 46B to notify the fire. For example, the alarm display unit 46A turns on the red LED, the alarm output unit 46B brings the photocoupler into a conductive state, and activates the contact output forming the external output unit 32.
<炎検知器の作用>
次に、第1の実施の形態に係る炎検知器10の作用について説明する。
<Operation of flame detector>
Next, the operation of the flame detector 10 according to the first embodiment will be described.
まず、設置前の炎検知器10に対して、事前に補正係数を設定する。具体的には、黒体炉などの基準光源から、第1センサ12、第2センサ14、及び第3センサ16に対して赤外光の基準光を照射しているときに、炎検知器10の補正係数設定部42が、上記の第1の補正ステップ〜第3の補正ステップにより、補正係数を設定する。 First, a correction coefficient is set in advance for the flame detector 10 before installation. Specifically, when the reference light source such as the black body furnace irradiates the first sensor 12, the second sensor 14, and the third sensor 16 with the reference light of infrared light, the flame detector 10 The correction coefficient setting unit 42 sets the correction coefficient by the above-described first to third correction steps.
補正係数が設定された炎検知器10が、火災判定を行うべき場所に設置され、炎検知器10の第1センサ12、第2センサ14、及び第3センサ16の各々から電気信号が出力され、増幅部18、20、22、24、AD変換部26を介して各信号の値が、第1の演算処理部28に入力されているときに、炎検知器10の第1の演算処理部28及び第2の演算処理部30によって、図10、図11に示す火災判定処理ルーチンが一定の周期毎に繰り返し実行される。 The flame detector 10 for which the correction coefficient is set is installed at a place where a fire judgment should be made, and an electric signal is output from each of the first sensor 12, the second sensor 14, and the third sensor 16 of the flame detector 10. When the value of each signal is input to the first arithmetic processing unit 28 via the amplification units 18, 20, 22, 24 and the AD conversion unit 26, the first arithmetic processing unit of the flame detector 10 28 and the second arithmetic processing unit 30 repeatedly execute the fire determination processing routine shown in FIGS. 10 and 11 at regular intervals.
ステップ100では、信号取得部40が、AD変換部26から出力された信号から、第1センサ12からの電気信号の値、第2センサ14からの電気信号の値、第3センサ16からの電気信号の値を取得する。 In step 100, the signal acquisition unit 40 determines the value of the electric signal from the first sensor 12, the value of the electric signal from the second sensor 14, the electric value from the third sensor 16 from the signal output from the AD conversion unit 26. Get the value of a signal.
次のステップ102では、補正部44が、上記ステップ100で取得した第1センサ12からの電気信号の値、第2センサ14からの電気信号の値、第3センサ16からの電気信号の値に対して、事前に設定された補正係数を用いて補正を行う。 In the next step 102, the correction unit 44 sets the value of the electric signal from the first sensor 12, the value of the electric signal from the second sensor 14, and the value of the electric signal from the third sensor 16 acquired in step 100. On the other hand, the correction is performed using the correction coefficient set in advance.
そして、ステップ104では、平均算出部50は、第1センサ12からの電気信号の値、第2センサ14からの電気信号の値、第3センサ16からの電気信号の値の各々に対して、上記ステップ102で補正されたセンサ値と、過去に上記ステップ102で補正されたセンサ値とに基づいて、移動平均値を算出する。 Then, in step 104, the average calculation unit 50, for each of the value of the electrical signal from the first sensor 12, the value of the electrical signal from the second sensor 14, the value of the electrical signal from the third sensor 16, A moving average value is calculated based on the sensor value corrected in step 102 and the sensor value previously corrected in step 102.
ステップ106では、変化量算出部52は、第1センサ12からの電気信号の値、第2センサ14からの電気信号の値、第3センサ16からの電気信号の値の各々に対して、上記ステップ102で補正されたセンサ値と、上記ステップ104で算出された移動平均値とに基づいて、第一変化量、第二変化量、第三変化量を算出する In step 106, the change amount calculation unit 52 performs the above operation on each of the value of the electric signal from the first sensor 12, the value of the electric signal from the second sensor 14, and the value of the electric signal from the third sensor 16. The first change amount, the second change amount, and the third change amount are calculated based on the sensor value corrected in step 102 and the moving average value calculated in step 104.
そして、ステップ108では、火災判定部54は、上記ステップ106で算出された第一変化量、第二変化量、第三変化量と、過去に上記ステップ106で算出された第一変化量、第二変化量、第三変化量とに基づいて、第一変化量、第二変化量、第三変化量のいずれかの値が、一定の時間、負の基準値以下となる状態を継続したか否かに応じて、移動平均値をリセットするか否かを判定する。移動平均値をリセットする場合には、ステップ110へ移行し、上記ステップ102で補正されたセンサ値を用いて、第1センサ12からの電気信号の値、第2センサ14からの電気信号の値、第3センサ16からの電気信号の値の各々に対して、移動平均値をリセットする。 Then, in step 108, the fire determination unit 54 determines the first change amount, the second change amount, and the third change amount calculated in step 106, the first change amount calculated in step 106 in the past, and the first change amount. Whether the value of any one of the first change amount, the second change amount, and the third change amount has remained below the negative reference value for a certain period of time based on the second change amount and the third change amount. Depending on whether or not the moving average value is reset, it is determined. When resetting the moving average value, the process proceeds to step 110, and the sensor value corrected in step 102 is used to determine the value of the electric signal from the first sensor 12 and the value of the electric signal from the second sensor 14. , The moving average value is reset for each value of the electrical signal from the third sensor 16.
一方、移動平均値をリセットしない場合には、ステップ112へ移行する。 On the other hand, if the moving average value is not reset, the process proceeds to step 112.
ステップ112では、火災判定部54は、上記ステップ106で算出された第一変化量、第二変化量、第三変化量の全てが、予め定められた閾値E未満であるか否かを判定する。第一変化量、第二変化量、第三変化量の全てが、予め定められた閾値E未満であると判定された場合には、ステップ114において、現時点で火災モード又は注意出力モードであれば、通常モードへ移行し、火災判定処理ルーチンを終了する。なお、現時点で通常モードであれば、そのまま通常モードを継続する。
なお、図12に示すように、火炎を伴わない環境変化が発生し、ライブ値がバイアス値から乖離した場合は、環境変化の雑音量による誤作動を防止するために、感度を低感度に切り替える。なお、感度の変更は、最小検出感度(閾値E)の変更により行う。
In step 112, the fire determination unit 54 determines whether or not all of the first change amount, the second change amount, and the third change amount calculated in step 106 are less than a predetermined threshold value E. . When it is determined that all of the first change amount, the second change amount, and the third change amount are less than the predetermined threshold value E, in step 114, if the current mode is the fire mode or the caution output mode. , Shifts to the normal mode and ends the fire determination processing routine. If the current mode is the normal mode, the normal mode is continued.
Note that, as shown in FIG. 12, when an environment change without a flame occurs and the live value deviates from the bias value, the sensitivity is switched to a low sensitivity in order to prevent malfunction due to the noise amount of the environment change. . The sensitivity is changed by changing the minimum detection sensitivity (threshold value E).
第一変化量、第二変化量、第三変化量の少なくとも1つが、予め定められた閾値E以上であると判定された場合には、ステップ116において、火災判定部54は、第二変化量が第三変化量以下か否かを判定する。第二変化量が第三変化量以下である場合には、ステップ118において、熱風により炎を誤判定する可能性があることを示す疑惑フラグを成立させる。一方、第二変化量が第三変化量より大きい場合に、ステップ120へ移行する。 When it is determined that at least one of the first change amount, the second change amount, and the third change amount is equal to or greater than the predetermined threshold value E, in step 116, the fire determination unit 54 causes the second change amount. Is less than or equal to the third change amount. If the second change amount is less than or equal to the third change amount, in step 118, a suspicion flag indicating that the flame may be erroneously determined by hot air is established. On the other hand, if the second variation is larger than the third variation, the process proceeds to step 120.
ステップ120において、火災判定部54は、上記ステップ106で算出された第一変化量、第二変化量、第三変化量から一次関数式を導出し、導出した一次関数式を用いて、第一変化量、第二変化量、第三変化量の各々に対する計算値を算出する。 In step 120, the fire determination unit 54 derives a linear function formula from the first change amount, the second change amount, and the third change amount calculated in step 106, and uses the derived linear function formula Calculated values for each of the change amount, the second change amount, and the third change amount are calculated.
そして、ステップ122では、火災判定部54は、上記ステップ106で算出された第二変化量、第三変化量から近似直線を導出し、導出した近似直線を用いて、第一変化量に対応する計算値を、雑音量として算出する。 Then, in step 122, the fire determination unit 54 derives an approximate straight line from the second change amount and the third change amount calculated in step 106, and uses the derived approximate straight line to correspond to the first change amount. The calculated value is calculated as the noise amount.
ステップ124では、火災判定部54は、上記ステップ118で設定された疑惑フラグ、及び/又は上記ステップ122で算出された雑音量に応じて、第一変化量、第二変化量、第三変化量に関する判定比の閾値を取得する。 In step 124, the fire determination unit 54 determines the first change amount, the second change amount, and the third change amount according to the suspicion flag set in step 118 and / or the noise amount calculated in step 122. Acquire a threshold value of the determination ratio for.
次のステップ126では、火災判定部54は、上記ステップ106で算出された第一変化量、第二変化量、第三変化量と、上記ステップ120で算出された第一変化量、第二変化量、第三変化量の各々に対する計算値とに基づいて、第一変化量、第二変化量、第三変化量に関する判定比を算出し、上記ステップ124で取得した閾値を用いて、第一変化量に関する判定比が、対応する閾値以上であり、第二変化量に関する判定比が、対応する閾値以下であり、かつ、第三変化量に関する判定比が、対応する閾値以下であるか否かを判定する。第一変化量に関する判定比が、対応する閾値未満であるか、第二変化量に関する判定比が、対応する閾値より大きいか、又は第三変化量に関する判定比が、対応する閾値より大きい場合には、炎を検知しないと判定し、現時点のモードを継続したまま、火災判定処理ルーチンを終了する。 In the next step 126, the fire determination unit 54 determines the first change amount, the second change amount, and the third change amount calculated in step 106, and the first change amount and the second change amount calculated in step 120. Amount, the calculated value for each of the third change amount, the first change amount, the second change amount, the determination ratio for the third change amount is calculated, using the threshold obtained in step 124, the first Whether the determination ratio for the amount of change is equal to or greater than the corresponding threshold value, the determination ratio for the second amount of change is less than or equal to the corresponding threshold value, and the determination ratio for the third amount of change is less than or equal to the corresponding threshold value. To judge. If the determination ratio for the first change amount is less than the corresponding threshold value, the determination ratio for the second change amount is greater than the corresponding threshold value, or the determination ratio for the third change amount is greater than the corresponding threshold value. Determines that no flame is detected, and terminates the fire determination processing routine while continuing the current mode.
一方、第一変化量に関する判定比が、対応する閾値以上であり、第二変化量に関する判定比が、対応する閾値以下であり、かつ、第三変化量に関する判定比が、対応する閾値以下である場合には、炎を検知したと判定し、ステップ128へ移行する。 On the other hand, the determination ratio for the first change amount is greater than or equal to the corresponding threshold value, the determination ratio for the second change amount is less than or equal to the corresponding threshold value, and the determination ratio for the third change amount is less than or equal to the corresponding threshold value. If there is, it is determined that the flame is detected, and the process proceeds to step 128.
ステップ128では、回数判定部56は、上記ステップ126の判定結果と、過去の上記ステップ126の判定結果とに基づいて、連続で炎を検知したと判定された回数が予め定められた連続回数N以上であるか否かを判定する。連続で炎を検知したと判定された回数が連続回数N以上である場合には、火災が発生したと判断し、ステップ134へ移行する。一方、連続で炎を検知したと判定された回数が連続回数N未満である場合には、ステップ130へ移行する。 In step 128, the number-of-times determination unit 56 determines the number of times that the flame has been detected continuously based on the determination result of step 126 and the determination result of step 126 in the past. It is determined whether or not the above. If the number of times it is determined that the flame is continuously detected is the number of times N or more in succession, it is determined that a fire has occurred, and the process proceeds to step 134. On the other hand, when the number of times it is determined that the flame is continuously detected is less than the continuous number N, the process proceeds to step 130.
ステップ130では、回数判定部56は、上記ステップ126の判定結果と、過去の上記ステップ126の判定結果とに基づいて、一定の時間内に炎を検知したと判定された回数が予め定められた累積回数M以上であるか否かを判定する。一定の時間内に炎を検知したと判定された回数が累積回数M以上である場合には、火災が発生したと判断し、ステップ134へ移行する。一方、連続で炎を検知したと判定された回数が累積回数M未満である場合には、ステップ132へ移行し、注意出力モードへ移行して、火災判定処理ルーチンを終了する。 In step 130, the number-of-times determination unit 56 determines in advance the number of times it is determined that the flame has been detected within a certain period of time, based on the determination result of step 126 and the past determination result of step 126. It is determined whether or not the number of accumulations is M or more. When the number of times that it is determined that the flame is detected within the fixed time is the cumulative number M or more, it is determined that a fire has occurred, and the process proceeds to step 134. On the other hand, when the number of times it is determined that the flame has been detected continuously is less than the cumulative number M, the process proceeds to step 132, the caution output mode is entered, and the fire determination processing routine is ended.
ステップ134では、回数判定部56は、第1センサ12からの電気信号の値、第2センサ14からの電気信号の値、第3センサ16からの電気信号の値の各々に対する移動平均値を、現時点の移動平均値に固定するように設定する。そして、ステップ136において、警報制御部58は、火災モードへ移行して、火災信号を警報制御部46A及び警報出力部46Bに対して出力し、火災判定処理ルーチンを終了する。警報出力部46Bに出力された火災信号は、外部出力部32を構成する接点出力を作動させる。 In step 134, the number-of-times determination unit 56 determines the moving average value for each of the value of the electric signal from the first sensor 12, the value of the electric signal from the second sensor 14, and the value of the electric signal from the third sensor 16. Set to fix to the current moving average value. Then, in step 136, the alarm control unit 58 shifts to the fire mode, outputs a fire signal to the alarm control unit 46A and the alarm output unit 46B, and ends the fire determination processing routine. The fire signal output to the alarm output unit 46B activates the contact output forming the external output unit 32.
以上説明したように、第1の実施の形態に係る炎検知器によれば、炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm近傍の帯域の赤外光、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域の4.0μm近傍の帯域の赤外光、及び炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域の5.0μm近傍の帯域の赤外光の各々を検出して直流成分の電気信号に変換し、それぞれの電気信号の、移動平均値からの変化量である第一変化量、第二変化量、及び第三変化量に基づいて、炎を検知したか否かを判定することにより、熱風による誤作動を解消し、精度よく炎を検知することができる。 As described above, according to the flame detector of the first embodiment, infrared light in the band near 4.5 μm of the carbon dioxide resonance radiation band and 4.0 μm in the wavelength band shorter than the carbon dioxide resonance radiation band. Each of the infrared light in the near band and the infrared light in the band near 5.0 μm of the wavelength band longer than the carbon dioxide resonance radiation band is detected and converted into an electric signal of a direct current component, Based on the first change amount, which is the change amount from the moving average value, the second change amount, and the third change amount, by determining whether or not a flame is detected, malfunction due to hot air is eliminated, and accuracy is improved. Can detect flames well.
また、赤外光の各々を検出して直流成分の電気信号に変換するサーモパイルを用いるため、周波数分解処理が不要であり、早期検知が可能である。 Further, since a thermopile that detects each infrared light and converts it into an electric signal of a DC component is used, frequency decomposition processing is unnecessary and early detection is possible.
なお、上記の第1の実施の形態において、補正された第1センサ12からの電気信号のセンサ値、補正された第2センサ14からの電気信号のセンサ値、補正された第3センサ16からの電気信号のセンサ値に応じて、最小検出感度を表す閾値Eを変更するようにしてもよい。
例えば、火災判定部54が、補正部44によって補正された、第1センサ12からの電気信号のセンサ値、第2センサ14からの電気信号のセンサ値、及び第3センサ16からの電気信号のセンサ値の少なくとも一つが、予め定められた範囲外である場合、火災判定で用いられる閾値Eを高くするように変更する。
In the first embodiment, the corrected sensor value of the electric signal from the first sensor 12, the corrected sensor value of the electric signal from the second sensor 14, and the corrected third sensor 16 are used. The threshold value E indicating the minimum detection sensitivity may be changed according to the sensor value of the electric signal of.
For example, the fire determination unit 54 detects the sensor value of the electric signal from the first sensor 12, the sensor value of the electric signal from the second sensor 14, and the electric signal from the third sensor 16 corrected by the correction unit 44. If at least one of the sensor values is outside the predetermined range, the threshold value E used in the fire determination is changed to be high.
ここで、最小検出感度を表す閾値Eを変更する原理について図12を用いて説明する。 Here, the principle of changing the threshold value E representing the minimum detection sensitivity will be described with reference to FIG.
火炎を伴わない急な環境変化が起きた場合、環境変化雑音による誤作動(移動平均がライブ値に近づくときの問題)を防止するための措置として、バイアス値を基準として定められた範囲内のライブ値であれば、高感度(標準感度)とし、範囲外であれば、低感度とする。感度の変更は、最小検出感度(閾値E)の変更により行う。なお、感度切り替えの基準となる範囲は、補正係数を用いた補正の影響を考慮して決定すればよい。 When a sudden environmental change that does not accompany a flame occurs, as a measure to prevent malfunction (problem when the moving average approaches the live value) due to environmental change noise, within the range defined based on the bias value. If it is a live value, it is set to high sensitivity (standard sensitivity), and if it is out of the range, it is set to low sensitivity. The sensitivity is changed by changing the minimum detection sensitivity (threshold value E). It should be noted that the range that serves as the reference for switching the sensitivity may be determined in consideration of the influence of the correction using the correction coefficient.
このように、火炎を伴わない急な環境変化が起きた場合に、最小検出感度に対応する閾値Eを変更して低感度とすることにより、環境変化雑音による誤作動を解消し、更に精度よく炎を検知することができる。 In this way, when a sudden environmental change that does not accompany a flame occurs, the threshold E corresponding to the minimum detection sensitivity is changed to a low sensitivity to eliminate malfunction due to environmental change noise, and more accurately. The flame can be detected.
<第2の実施の形態>
<システム構成>
次に、第2の実施の形態に係る炎検知器について説明する。なお、第1の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
<Second Embodiment>
<System configuration>
Next, the flame detector according to the second embodiment will be described. In addition, about the part which becomes the same structure as 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
第2の実施の形態では、移動平均や移動平均からの変化量を計算せずに、第1センサ12からの電気信号の値、第2センサ14からの電気信号の値、及び第3センサ16からの電気信号の値を比較して、炎を検知したか否かを判定している点と、補正部を設けていない点とが、第1の実施の形態と異なっている。 In the second embodiment, the value of the electric signal from the first sensor 12, the value of the electric signal from the second sensor 14, and the third sensor 16 are calculated without calculating the moving average or the amount of change from the moving average. The difference from the first embodiment is that the value of the electric signal from the device is compared to determine whether or not the flame is detected, and that the correction unit is not provided.
図13に示すように、第2の実施の形態に係る炎検知器の第2の演算処理部30は、火災判定部54、回数判定部56、警報制御部58、及び警報出力部46Bを備えている。 As shown in FIG. 13, the second arithmetic processing unit 30 of the flame detector according to the second embodiment includes a fire determination unit 54, a frequency determination unit 56, an alarm control unit 58, and an alarm output unit 46B. ing.
ここで、炎を検知する原理について説明する。 Here, the principle of detecting a flame will be described.
ステファンボルツマンの法則より、黒体の波長別の放射エネルギーは図14のようになることが分かっている。この温度放射別のピークはWienの変位則に従い、例えば4.0μmと5.0μmのエネルギーを比較すると、低温側の放射は右上がり、高温側の放射は左上がりとなることが分かる。 From Stefan Boltzmann's law, it is known that the radiant energy for each wavelength of a black body is as shown in FIG. The peaks for each temperature radiation follow Wien's displacement law. For example, when comparing the energies of 4.0 μm and 5.0 μm, it can be seen that the low temperature radiation rises to the right and the high temperature radiation rises to the left.
例えば、上記図14に示すように、炭酸ガス共鳴放射帯にピークを含む1000℃(高温)のガスと100℃(低温)のガスでは4.0μmと5.0μmのエネルギー値の傾きは異なる。 For example, as shown in FIG. 14, the slopes of the energy values of 4.0 μm and 5.0 μm are different between the gas at 1000 ° C. (high temperature) and the gas at 100 ° C. (low temperature) that have peaks in the carbon dioxide resonance radiation band.
従って、4.0μm近傍と5.0μm近傍とを捉える(帯域フィルター付き)赤外センサの信号値の近似直線の傾きを比較することで高温か低温かを区別することができる。すわなち、右上がりであれば低温と判断し、左上がりであれば高温と判断することができる。 Therefore, it is possible to discriminate between high temperature and low temperature by comparing the slopes of the approximate straight lines of the signal values of the infrared sensor (with a bandpass filter) that captures the vicinity of 4.0 μm and the vicinity of 5.0 μm. That is, if it goes up to the right, it can be judged to be low temperature, and if it goes up to the left, it can be judged to be high temperature.
次に、4.5μm近傍を捉える(帯域フィルター付き)赤外センサの信号値が、4.0μmと5.0μmとの信号値を結ぶ直線の計算値よりも高ければ、火災と判定することができる。但し、炎には高温の熱放射を伴わないもの(例えば煙が出ないLNGなど)もあるため、単純に4.0μmと5.0μmの信号値の傾き比較ではなく、傾きに応じて、炎判定する4.5μm の計算値に対する閾値を変化させることとする(図15参照)。 Next, if the signal value of the infrared sensor that captures the vicinity of 4.5 μm (with a band-pass filter) is higher than the calculated value of the straight line connecting the signal values of 4.0 μm and 5.0 μm, it can be determined as a fire. However, some flames do not emit high-temperature heat (such as LNG that does not emit smoke), so rather than simply comparing the slopes of the signal values of 4.0μm and 5.0μm, the flame is judged according to the slope. The threshold for the calculated value of 4.5 μm is changed (see FIG. 15).
すわなち、4.0μm近傍の帯域の信号値が、5.0μm近傍の帯域の信号値より大きい場合は、4.0μmと5.0μmの値を結ぶ直線の計算値よりも4.5μm近傍の帯域の信号値が閾値A以上大きい場合に炎と判定する。また、4.0μm近傍の帯域の信号値が、5.0μm近傍の帯域の信号値以下である場合は、4.0μmと5.0μmの値を結ぶ直線の計算値よりも4.5μm近傍の帯域の信号値が閾値B以上となった場合に炎と判定する。ただし、閾値Aと閾値Bの関係は閾値A<閾値Bである(図16)。 That is, when the signal value in the band near 4.0 μm is larger than the signal value in the band near 5.0 μm, the signal value in the band near 4.5 μm than the calculated value of the straight line connecting the values of 4.0 μm and 5.0 μm. Is larger than the threshold A, it is determined to be a flame. When the signal value in the band near 4.0 μm is less than or equal to the signal value in the band near 5.0 μm, the signal value in the band near 4.5 μm is smaller than the calculated value of the straight line connecting the values of 4.0 μm and 5.0 μm. When the threshold value is equal to or higher than B, it is judged as a flame. However, the relationship between the threshold A and the threshold B is threshold A <threshold B (FIG. 16).
また、閾値は信号全体の強さによっても変化させる(図17参照)。 The threshold value is also changed according to the strength of the entire signal (see FIG. 17).
以上説明した原理にしたがって、本実施の形態では、火災判定部54は、第1センサ12からの電気信号の値、第2センサ14からの電気信号の値、及び第3センサ16からの電気信号の値が閾値E以上であり、かつ、第2センサ14からの電気信号の値、及び第3センサ16からの電気信号の値の近似直線から得られる第1センサ12からの電気信号の計算値について、閾値A又は閾値Bと比較した結果が、予め定められた条件を満たした場合に炎を検知したと判定する。なお、閾値A、閾値Bが、判定閾値の一例である。 According to the principle described above, in the present embodiment, the fire determination unit 54 causes the value of the electric signal from the first sensor 12, the value of the electric signal from the second sensor 14, and the electric signal from the third sensor 16. Is greater than or equal to the threshold value E, and the calculated value of the electric signal from the first sensor 12 obtained from the approximate straight line of the value of the electric signal from the second sensor 14 and the value of the electric signal from the third sensor 16. For the result of comparison with the threshold value A or the threshold value B, it is determined that the flame is detected when the predetermined condition is satisfied. The threshold A and the threshold B are examples of determination thresholds.
また、第2センサ14によって検出された電気信号の値、及び第3センサ16によって検出された電気信号の値から求められる近似直線から得られる、第1センサ12によって検出された電気信号の値に対応する計算値を、雑音量として算出し、算出された雑音量に応じて定められた閾値A1、閾値A2、・・・、閾値Anのテーブルを用いることとする。 In addition, the value of the electric signal detected by the first sensor 12 is obtained from the approximate straight line obtained from the value of the electric signal detected by the second sensor 14 and the value of the electric signal detected by the third sensor 16. A corresponding calculated value is calculated as a noise amount, and a table of threshold values A 1 , threshold values A 2 , ..., Threshold value A n determined according to the calculated noise amount is used.
ここで、火災判定部54は、第2センサ14からの電気信号の値が第3センサ16からの電気信号の値より大きい場合、閾値Bより小さい閾値Aを用いて、判定を行う。一方、火災判定部54は、第2センサ14からの電気信号の値が第3センサ16からの電気信号の値以下である場合、厳しく判定するための、閾値Aより大きい閾値Bを用いて、判定を行う。 Here, when the value of the electrical signal from the second sensor 14 is larger than the value of the electrical signal from the third sensor 16, the fire determination unit 54 uses the threshold value A smaller than the threshold value B to perform the determination. On the other hand, when the value of the electric signal from the second sensor 14 is less than or equal to the value of the electric signal from the third sensor 16, the fire determination unit 54 uses a threshold value B that is larger than the threshold value A for severe determination, Make a decision.
<炎検知器の作用>
次に、第2の実施の形態に係る炎検知器の作用について説明する。なお、第1の実施の形態と同様の処理については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
<Operation of flame detector>
Next, the operation of the flame detector according to the second embodiment will be described. The same processes as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
第2の実施の形態における火災判定処理ルーチンについて、図18、図19を用いて説明する。 A fire determination processing routine according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 18 and 19.
ステップ100では、信号取得部40が、AD変換部26から出力された信号から、第1センサ12からの電気信号の値、第2センサ14からの電気信号の値、第3センサ16からの電気信号の値を取得する。 In step 100, the signal acquisition unit 40 determines the value of the electric signal from the first sensor 12, the value of the electric signal from the second sensor 14, the electric value from the third sensor 16 from the signal output from the AD conversion unit 26. Get the value of a signal.
そして、ステップ300で、火災判定部54は、上記ステップ100で取得した第1センサ12からの電気信号の値、第2センサ14からの電気信号の値、第3センサ16からの電気信号の値の全てが、予め定められた閾値E未満であるか否かを判定する。第1センサ12からの電気信号の値、第2センサ14からの電気信号の値、第3センサ16からの電気信号の値の全てが、予め定められた閾値E未満であると判定された場合には、ステップ114において、現時点で火災モード又は注意出力モードであれば、通常モードへ移行し、火災判定処理ルーチンを終了する。なお、現時点で通常モードであれば、そのまま通常モードを継続する。 Then, in step 300, the fire determination unit 54 determines the value of the electric signal from the first sensor 12, the value of the electric signal from the second sensor 14, and the value of the electric signal from the third sensor 16 acquired in step 100. Are all less than a predetermined threshold value E. When it is determined that the value of the electric signal from the first sensor 12, the value of the electric signal from the second sensor 14, and the value of the electric signal from the third sensor 16 are all less than a predetermined threshold value E. In step 114, if the current mode is the fire mode or the caution output mode, the normal mode is entered, and the fire determination processing routine is ended. If the current mode is the normal mode, the normal mode is continued.
第1センサ12からの電気信号の値、第2センサ14からの電気信号の値、及び第3センサ16からの電気信号の値の少なくとも1つが、予め定められた閾値E以上であると判定された場合には、ステップ302において、火災判定部54は、第2センサ14からの電気信号の値が第3センサ16からの電気信号の値以下である否かを判定する。第2センサ14からの電気信号の値が第3センサ16からの電気信号の値以下である場合には、ステップ118において、熱風により炎を誤判定する可能性があることを示す疑惑フラグをオンにする。一方、第2センサ14からの電気信号の値が第3センサ16からの電気信号の値より大きい場合に、ステップ120へ移行する。 It is determined that at least one of the value of the electric signal from the first sensor 12, the value of the electric signal from the second sensor 14, and the value of the electric signal from the third sensor 16 is equal to or greater than a predetermined threshold value E. In that case, in step 302, the fire determination unit 54 determines whether the value of the electric signal from the second sensor 14 is less than or equal to the value of the electric signal from the third sensor 16. If the value of the electrical signal from the second sensor 14 is less than or equal to the value of the electrical signal from the third sensor 16, in step 118, the suspicion flag indicating that the flame may be erroneously determined by hot air is turned on. To On the other hand, when the value of the electric signal from the second sensor 14 is larger than the value of the electric signal from the third sensor 16, the process proceeds to step 120.
ステップ304において、火災判定部54は、上記ステップ100で取得した第2センサ14からの電気信号の値、及び第3センサ16からの電気信号の値から近似直線を導出し、導出した近似直線を用いて、第1センサ12からの電気信号の値に対する計算値を算出する。算出した計算値は、雑音量としても用いられる。 In step 304, the fire determination unit 54 derives an approximate straight line from the value of the electric signal from the second sensor 14 and the value of the electric signal from the third sensor 16 acquired in step 100, and obtains the derived approximate straight line. The calculated value for the value of the electric signal from the first sensor 12 is calculated using the calculated value. The calculated value is also used as the noise amount.
ステップ306では、火災判定部54は、上記ステップ118で設定された疑惑フラグ、及び上記ステップ304で算出された計算量に応じて、第1センサ12からの電気信号の値に関する閾値として、閾値A又は閾値Bを取得する。ここで、閾値A及び閾値Bは、計算量毎に定められており、計算量が大きいほど、閾値A及び閾値Bが大きくなるように定められている。また、同一の計算量に対して、閾値A<閾値Bとなるように、閾値A、閾値Bが定められている。 In step 306, the fire determination unit 54 sets the threshold value A as the threshold value related to the value of the electric signal from the first sensor 12 according to the suspicion flag set in step 118 and the calculation amount calculated in step 304. Alternatively, the threshold B is acquired. Here, the threshold A and the threshold B are set for each calculation amount, and the threshold A and the threshold B are set to increase as the calculation amount increases. Further, the threshold value A and the threshold value B are set so that the threshold value A <the threshold value B for the same calculation amount.
次のステップ308では、火災判定部54は、上記ステップ100で取得した第1センサ12からの電気信号の値と、上記ステップ304で算出された第1センサ12からの電気信号の値に対する計算値とに基づいて、上記ステップ118の疑惑フラグが成立しておらず、かつ、上記ステップ306で取得した閾値A又は閾値Bを用いて、第1センサ12からの電気信号の値に対する計算値との差分が、閾値A又は閾値B以上であるか否かを判定する。第1センサ12からの電気信号の値に対する計算値との差分が、閾値A又は閾値B未満である場合には、炎を検知しないと判定し、現時点のモードを継続したまま、火災判定処理ルーチンを終了する。 In the next step 308, the fire determination unit 54 calculates the value of the electric signal from the first sensor 12 acquired in step 100 and the calculated value for the value of the electric signal from the first sensor 12 calculated in step 304. On the basis of the above, the suspicious flag in step 118 is not established, and the threshold value A or the threshold value B acquired in step 306 is used to determine the calculated value for the value of the electric signal from the first sensor 12. It is determined whether the difference is equal to or greater than the threshold A or the threshold B. When the difference between the calculated value and the value of the electric signal from the first sensor 12 is less than the threshold A or the threshold B, it is determined that the flame is not detected, and the fire determination processing routine is continued while the current mode is continued. To finish.
一方、第1センサ12からの電気信号の値と、第1センサ12からの電気信号の値に対する計算値との差分が、閾値A以上である場合には、炎を検知したと判定し、ステップ128へ移行する。一方、第1センサ12からの電気信号の値と、第1センサ12からの電気信号の値に対する計算値との差分が、閾値A未満である場合には、現時点のモードを継続したまま、火災判定処理ルーチンを終了する。 On the other hand, when the difference between the value of the electric signal from the first sensor 12 and the calculated value with respect to the value of the electric signal from the first sensor 12 is equal to or larger than the threshold value A, it is determined that flame is detected, and the step Move to 128. On the other hand, when the difference between the value of the electric signal from the first sensor 12 and the calculated value with respect to the value of the electric signal from the first sensor 12 is less than the threshold value A, the fire is continued while the current mode is continued. The determination processing routine ends.
ステップ128では、回数判定部56は、上記ステップ126の判定結果と、過去の上記ステップ126の判定結果とに基づいて、連続で炎を検知したと判定された回数が予め定められた連続回数N以上であるか否かを判定する。連続で炎を検知したと判定された回数が連続回数N以上である場合には、火災が発生したと判断し、ステップ136へ移行する。一方、連続で炎を検知したと判定された回数が連続回数N未満である場合には、ステップ130へ移行する。 In step 128, the number-of-times determination unit 56 determines the number of times that the flame has been detected continuously based on the determination result of step 126 and the determination result of step 126 in the past. It is determined whether or not the above. When the number of times it is determined that the flame has been continuously detected is equal to or more than the continuous number N, it is determined that a fire has occurred, and the process proceeds to step 136. On the other hand, when the number of times it is determined that the flame is continuously detected is less than the continuous number N, the process proceeds to step 130.
ステップ130では、回数判定部56は、上記ステップ126の判定結果と、過去の上記ステップ126の判定結果とに基づいて、一定の時間内に炎を検知したと判定された回数が予め定められた累積回数M以上であるか否かを判定する。一定の時間内に炎を検知したと判定された回数が累積回数M以上である場合には、火災が発生したと判断し、ステップ136へ移行する。一方、連続で炎を検知したと判定された回数が累積回数M未満である場合には、ステップ132へ移行し、注意出力モードへ移行して、火災判定処理ルーチンを終了する。 In step 130, the number-of-times determination unit 56 determines in advance the number of times it is determined that the flame has been detected within a certain period of time, based on the determination result of step 126 and the past determination result of step 126. It is determined whether or not the number of accumulations is M or more. When the number of times it is determined that the flame is detected within the fixed time is the cumulative number M or more, it is determined that a fire has occurred, and the process proceeds to step 136. On the other hand, when the number of times it is determined that the flame has been detected continuously is less than the cumulative number M, the process proceeds to step 132, the caution output mode is entered, and the fire determination processing routine is ended.
そして、ステップ136において、警報制御部58は、火災モードへ移行して、火災信号を外部出力部32に対して出力し、火災判定処理ルーチンを終了する。 Then, in step 136, the alarm control unit 58 shifts to the fire mode, outputs a fire signal to the external output unit 32, and ends the fire determination processing routine.
以上説明したように、第2の実施の形態に係る炎検知器によれば、炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm近傍の帯域の赤外光、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域の4.0μm近傍の帯域の赤外光、及び炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域の5.0μm近傍の帯域の赤外光の各々を検出して直流成分の電気信号に変換し、それぞれの電気信号の値を比較して、炎を検知したか否かを判定することにより、熱風による誤作動を解消し、精度よく炎を検知することができる。 As described above, according to the flame detector of the second embodiment, infrared light in the band near 4.5 μm of the carbon dioxide resonance radiation band and 4.0 μm in the wavelength band shorter than the carbon dioxide resonance radiation band. Infrared light in the near band and infrared light in the band near 5.0 μm, which is a longer wavelength band than the carbon dioxide resonance radiation band, are detected and converted into electric signals of DC component, and the value of each electric signal is detected. By comparing with each other to determine whether or not the flame is detected, the malfunction due to the hot air can be eliminated, and the flame can be accurately detected.
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and applications are possible without departing from the scope of the present invention.
例えば、上記第1の実施の形態では、第二変化量より第三変化量が大きい場合に、厳しく判定するための閾値を用いて、炎を検知したか否かを判定する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。第二変化量より第三変化量が小さい場合にのみ、判定比に関する条件を満たせば、炎を検知したと判定するようにしてもよい。この場合には、第二変化量より第三変化量が大きいと、炎を検知したとは判定されない。 For example, in the above-described first embodiment, a case where it is determined whether or not a flame is detected using a threshold for strict determination when the third variation is larger than the second variation is described as an example. However, the present invention is not limited to this. Only when the third change amount is smaller than the second change amount, it may be determined that the flame is detected if the condition regarding the determination ratio is satisfied. In this case, if the third change amount is larger than the second change amount, it is not determined that the flame is detected.
また、上記第1の実施の形態〜第2の実施の形態では、火災判定部54により連続で炎を検知したと判定された回数が予め定められた連続回数以上の場合、又は火災判定部54により一定の時間内に炎を検知したと判定された回数が予め定められた累積回数以上の場合に、火災信号を出力する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。火災判定部54により連続で炎を検知したと判定された回数が予め定められた連続回数以上の場合であって、かつ、火災判定部54により一定の時間内に炎を検知したと判定された回数が予め定められた累積回数以上の場合に、火災信号を出力するようにしてもよい。 Moreover, in the said 1st Embodiment-2nd Embodiment, when the number of times that it was determined by the fire determination part 54 that the flame was detected continuously is more than the predetermined continuous number of times, or the fire determination part 54. The case where the fire signal is output when the number of times that it is determined that the flame is detected within a predetermined time is equal to or greater than the predetermined cumulative number has been described as an example, but the present invention is not limited to this. It is determined that the number of times that the fire determination unit 54 has continuously detected flames is equal to or greater than a predetermined number of consecutive times, and that the fire determination unit 54 has detected flames within a certain period of time. The fire signal may be output when the number of times is equal to or greater than a predetermined cumulative number.
また、炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm近傍の帯域以外に、4.0μm近傍の帯域の赤外線および5.0μm近傍の帯域の赤外線を検出する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。炭酸ガス共鳴放射帯の4.5μm近傍の帯域以外として、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域の赤外線と、炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域の赤外線とであれば、他の帯域の赤外線を検出してもよいし、また、炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域として、2つ以上の帯域の赤外線を各々検出してもよいし、炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域として、2つ以上の帯域の赤外線を各々検出してもよい。 Further, the case where infrared rays in the band near 4.0 μm and infrared rays in the band near 5.0 μm other than the band near 4.5 μm of the carbon dioxide resonance radiation band are detected has been described as an example, but the invention is not limited to this. . In addition to the band near 4.5 μm of the carbon dioxide resonance radiation band, if the infrared ray has a wavelength shorter than the carbon dioxide resonance radiation band and the infrared ray has a wavelength longer than the carbon dioxide resonance radiation band, the infrared rays of other bands May be detected, or infrared rays in two or more bands may be respectively detected as a wavelength band shorter than the carbon dioxide resonance radiation band, or as a wavelength band longer than the carbon dioxide resonance radiation band, Infrared rays in two or more bands may be detected respectively.
また、平均算出部50は、各センサからの電気信号の値の移動平均値を、各センサの信号の監視環境信号値として算出する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、各センサからの電気信号の値の加重平均値を、各センサの信号の監視環境信号値として算出するようにしてもよい。 Further, the average calculator 50 has been described by taking as an example the case where the moving average value of the values of the electric signals from the respective sensors is calculated as the monitoring environment signal value of the signals of the respective sensors, but the present invention is not limited to this. The weighted average value of the values of the electric signals from the respective sensors may be calculated as the monitoring environment signal value of the signals of the respective sensors.
また、上記第2の実施の形態において、第2センサ14によって検出された電気信号の値、及び第3センサ16によって検出された電気信号の値から求められる近似直線から得られる、第1センサ12によって検出された電気信号の値に対応する計算値を、雑音量として算出する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、第1センサ12によって検出された電気信号の値、第2センサ14によって検出された電気信号の値、及び第3センサ16によって検出された電気信号の値から求められる近似直線から得られる、第1センサ12によって検出された電気信号の値に対応する計算値を、雑音量として算出するようにしてもよい。 Further, in the second embodiment, the first sensor 12 obtained from the approximate straight line obtained from the value of the electric signal detected by the second sensor 14 and the value of the electric signal detected by the third sensor 16. Although the calculation value corresponding to the value of the electric signal detected by is calculated as the amount of noise has been described as an example, the present invention is not limited to this, and the value of the electric signal detected by the first sensor 12, It corresponds to the value of the electric signal detected by the first sensor 12, which is obtained from the approximate straight line obtained from the value of the electric signal detected by the second sensor 14 and the value of the electric signal detected by the third sensor 16. The calculated value may be calculated as the amount of noise.
また、上記第1の実施の形態において、閾値テーブルから、閾値を取得する場合を例に説明したが、閾値を求める関数を導出しておき、当該関数から、閾値を取得するようにしてもよい。 Further, in the first embodiment, the case where the threshold value is acquired from the threshold value table has been described as an example, but a function for obtaining the threshold value may be derived and the threshold value may be acquired from the function. .
また、上記第2の実施の形態において、上記第1の実施の形態と同様に、補正部により、第1センサ12によって検出された電気信号の値、第2センサ14によって検出された電気信号の値、及び第3センサ16によって検出された電気信号の値に対して、補正係数設定部42によって設定された補正係数を用いて補正を行い、第1センサ12によって検出された電気信号のセンサ値、第2センサ14によって検出された電気信号のセンサ値、及び第3センサ16によって検出された電気信号のセンサ値を用いて、火災判定を行ってもよい。 Further, in the second embodiment, as in the first embodiment, the correction unit calculates the value of the electric signal detected by the first sensor 12 and the electric signal detected by the second sensor 14. The sensor value of the electric signal detected by the first sensor 12 is corrected by using the correction coefficient set by the correction coefficient setting unit 42 with respect to the value and the value of the electric signal detected by the third sensor 16. The fire determination may be performed using the sensor value of the electric signal detected by the second sensor 14 and the sensor value of the electric signal detected by the third sensor 16.
また、上記第2の実施の形態において、上記第1の実施の形態と同様に、平均算出部50により、第1センサ12からの電気信号のセンサ値の移動平均値、第2センサ14からの電気信号のセンサ値の移動平均値、第3センサ16からの電気信号のセンサ値の移動平均値を算出するようにしてもよい。更に、変化量算出部52により、第1センサ12からの電気信号のライブ値と、平均算出部50によって算出された第1センサ12の信号の移動平均値との差を、第一変化量として算出し、第2センサ14からの電気信号のライブ値と、平均算出部50によって算出された第2センサ14の信号の移動平均値との差を、第二変化量として算出し、第3センサ16からの電気信号のライブ値と、平均算出部50によって算出された第3センサ16の信号の移動平均値との差を、第三変化量として算出するようにしてもよい。この場合、上記第1の実施の形態と同様に、第一変化量、第二変化量、及び第三変化量を用いて、火災判定を行ってもよい。更に、上記第1の実施の形態と同様に、信号の変化量が、負の基準値より小さい状態がとなった場合、移動平均値をリセットするようにしてもよい。 Further, in the second embodiment, similarly to the first embodiment, the average calculation unit 50 causes the moving average value of the sensor values of the electric signal from the first sensor 12 and the second sensor 14 to obtain the moving average value. The moving average value of the sensor value of the electric signal and the moving average value of the sensor value of the electric signal from the third sensor 16 may be calculated. Further, the difference between the live value of the electric signal from the first sensor 12 and the moving average value of the signal of the first sensor 12 calculated by the average calculating section 50 by the change amount calculating section 52 is set as the first change amount. The difference between the live value of the electric signal from the second sensor 14 and the moving average value of the signal of the second sensor 14 calculated by the average calculating unit 50 is calculated as the second change amount, and the third sensor is calculated. The difference between the live value of the electric signal from 16 and the moving average value of the signal of the third sensor 16 calculated by the average calculating unit 50 may be calculated as the third change amount. In this case, similarly to the first embodiment, the fire determination may be performed using the first change amount, the second change amount, and the third change amount. Further, as in the case of the above-described first embodiment, the moving average value may be reset when the change amount of the signal becomes smaller than the negative reference value.
また、上記第2の実施の形態において、火災判定部54が、補正部44によって補正された、第1センサ12からの電気信号のセンサ値、第2センサ14からの電気信号のセンサ値、及び第3センサ16からの電気信号のセンサ値の少なくとも一つが、予め定められた範囲外である場合、火災判定で用いられる閾値Eを高くするように変更してもよい。 In addition, in the second embodiment, the fire determination unit 54 causes the correction unit 44 to correct the sensor value of the electrical signal from the first sensor 12, the sensor value of the electrical signal from the second sensor 14, and When at least one of the sensor values of the electric signal from the third sensor 16 is outside the predetermined range, the threshold value E used in the fire determination may be increased.
10 炎検知器
12 第1センサ
12A、14A、16A フィルター
12B、14B、16B 検出素子
14 第2センサ
16 第3センサ
18、20、22、24 増幅部
26 AD変換部
28 第1の演算処理部
30 第2の演算処理部
32 外部出力部
40 信号取得部
42 補正係数設定部
44 補正部
46A 警報表示部
46B 警報出力部
50 平均算出部
52 変化量算出部
54 火災判定部
56 回数判定部
58 警報制御部
10 Flame detector 12 1st sensor 12A, 14A, 16A Filter 12B, 14B, 16B Detection element 14 2nd sensor 16 3rd sensor 18, 20, 22, 24 Amplification part 26 AD conversion part 28 1st arithmetic processing part 30 Second arithmetic processing unit 32 External output unit 40 Signal acquisition unit 42 Correction coefficient setting unit 44 Correction unit 46A Alarm display unit 46B Alarm output unit 50 Average calculation unit 52 Change amount calculation unit 54 Fire determination unit 56 Number of times determination unit 58 Alarm control Department
Claims (9)
前記炭酸ガス共鳴放射帯より短い波長の帯域を含む帯域の赤外光を透過させると共に、帯域中心が前記炭酸ガス共鳴放射帯の帯域中心から離れた位置に設けられた第2帯域フィルターと、
前記炭酸ガス共鳴放射帯より長い波長の帯域を含む帯域の赤外光を透過させると共に、帯域中心が前記炭酸ガス共鳴放射帯の帯域中心から離れた位置に設けられた第3帯域フィルターと、
前記第1帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第1検出素子と、
前記第2帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第2検出素子と、
前記第3帯域フィルターを透過した赤外光を検出して電気信号に変換する第3検出素子と、
前記第1検出素子によって検出された電気信号の第一平均値、前記第2検出素子によって検出された電気信号の第二平均値、及び前記第3検出素子によって検出された電気信号の第三平均値を算出する平均算出部と、
前記第1検出素子によって検出された電気信号の、前記第一平均値からの第一変化量、前記第2検出素子によって検出された電気信号の、前記第二平均値からの第二変化量、及び前記第3検出素子によって検出された電気信号の、前記第三平均値からの第三変化量を算出する変化量算出部と、
前記変化量算出部によって算出された前記第二変化量及び/又は前記第三変化量に基づいて雑音量を算出し、前記算出した雑音量が大きいほど判定閾値が小さくなるように前記判定閾値を変更し、前記第一変化量と前記雑音量との比又は差分が、前記判定閾値より大きい場合には、炎を検知したと判定する判定部と、
を含む炎検知器。 A first bandpass filter that transmits infrared light including the peak wavelength of the carbon dioxide resonance radiation band;
A second band-pass filter that transmits infrared light in a band including a band of a wavelength shorter than the carbon dioxide resonance radiation band and has a band center at a position apart from the band center of the carbon dioxide resonance radiation band;
A third band-pass filter that transmits infrared light in a band including a band having a wavelength longer than that of the carbon dioxide resonance radiation band and has a band center at a position apart from the band center of the carbon dioxide resonance radiation band;
A first detection element that detects infrared light transmitted through the first band-pass filter and converts the infrared light into an electric signal;
A second detection element for detecting infrared light transmitted through the second band filter and converting the infrared light into an electric signal;
A third detection element for detecting infrared light transmitted through the third band filter and converting the infrared light into an electric signal;
A first average value of the electrical signal detected by the first detection element, a second average value of the electrical signal detected by the second detection element, and a third average of the electrical signal detected by the third detection element. An average calculation unit for calculating values,
A first change amount of the electric signal detected by the first detection element from the first average value, a second change amount of the electric signal detected by the second detection element from the second average value, And a change amount calculation unit that calculates a third change amount of the electric signal detected by the third detection element from the third average value,
A noise amount is calculated based on the second change amount and / or the third change amount calculated by the change amount calculation unit, and the determination threshold value is set so that the determination threshold value decreases as the calculated noise amount increases. Change, the ratio or difference between the first change amount and the noise amount, when the determination threshold is larger than the determination threshold, a determination unit that determines that a flame is detected ,
Flame detector including .
前記第二変化量が、前記第三変化量以下である場合、前記判定閾値として、前記第1閾値より大きい第2閾値を用いて、炎を検知したか否かを判定する請求項3項記載の炎検知器。 When the second change amount is larger than the third change amount , the determination unit uses the first threshold value as the determination threshold value to determine whether or not flame is detected,
When the second variation amount is equal to or less than the third variation amount , a second threshold value larger than the first threshold value is used as the determination threshold value to determine whether or not flame is detected. Flame detector.
前記判定部は、一定周期で、炎を検知したか否かを繰り返し判定し、
前記回数判定部は、連続で炎を検出したと判定された回数が、予め定められた連続回数以上である場合、又は/及び一定期間内で炎を検出したと判定された回数が、予め定められた累積回数以上である場合、火災信号を出力する請求項1〜請求項6の何れか1項記載の炎検知器。 Further including a number of times determination unit,
The determination unit repeatedly determines whether or not a flame is detected in a constant cycle,
The number of times determination unit, if the number of times it is determined that the flame is continuously detected is equal to or more than a predetermined continuous number of times, and / or the number of times that it is determined that the flame is detected within a certain period is predetermined. The flame detector according to any one of claims 1 to 6, which outputs a fire signal when the accumulated number of times is equal to or more than the accumulated number of times.
前記第2検出素子は、前記第2帯域フィルターを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換し、
前記第3検出素子は、前記第3帯域フィルターを透過した赤外光を検出して直流成分の電気信号に変換する請求項1〜請求項7の何れか1項記載の炎検知器。 The first detection element detects infrared light transmitted through the first band-pass filter and converts the infrared light into a DC component electric signal,
The second detection element detects the infrared light transmitted through the second band filter and converts the infrared light into a DC component electric signal,
The flame detector according to any one of claims 1 to 7, wherein the third detection element detects infrared light that has passed through the third band filter and converts the infrared light into a DC component electric signal.
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