Search

JP-2026077864-A - 炎検知方法及び炎検知システム

JP2026077864AJP 2026077864 AJP2026077864 AJP 2026077864AJP-2026077864-A

Abstract

【課題】従来技術と比較し誤検知の少ない多波長炎センサを実現するための手段を提供する。 【解決手段】本発明に係る炎検知方法においては、光の第１波長帯の成分のエネルギー量に応答する第１センサから出力された信号の振幅を示す第１振幅経時変化データと、光の第２波長帯の成分のエネルギー量に応答する第２センサから出力された信号の振幅を示す第２振幅経時変化データの取得が行われる。続いて、複数の時点の各々における第１振幅経時変化データが示す振幅と第２振幅経時変化データが示す振幅の組合せを線形近似した一次関数が特定される。そのように特定された一次関数の傾きは、第１波長帯の振幅に対する第２波長帯の振幅の比（分光比）を示す。続いて、分光比を示す一次関数の傾きが所定範囲内であるか否かによって、監視領域における炎の有無が判定される。 【選択図】図４

Inventors

  • 小田島 徹

Assignees

  • 能美防災株式会社

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20260225

Claims (9)

  1. 或る期間に、光の第１の波長帯の成分のエネルギー量に応答する第１センサから出力された一連の信号が示す振幅の経時変化を表す第１振幅経時変化データと、前記期間に、光の第２の波長帯の成分のエネルギー量に応答する第２センサから出力された一連の信号が示す振幅の経時変化を表す第２振幅経時変化データとを取得するステップと、 前記第１振幅経時変化データが表す波の周波数振幅特性を第１周波数振幅特性とし、前記第２振幅経時変化データが表す波の周波数振幅特性を第２周波数振幅特性とするとき、複数の周波数の各々に関する、前記第１周波数振幅特性が示す当該周波数の振幅と前記第２周波数振幅特性が示す当該周波数の振幅との組合せにおける振幅間の関係を線形近似した一次関数を特定するステップと、 前記一次関数の傾きに基づき炎の有無を判定するステップと を備える炎検知方法。
  2. 前記組合せにおける振幅間の相関係数を算出するステップを備え、 前記炎の有無を判定するステップにおいて、前記一次関数の傾きに加え、前記相関係数に基づき炎の有無を判定する 請求項１に記載の炎検知方法。
  3. 前記第１振幅経時変化データが表す波の周波数位相特性を第１周波数位相特性とし、前記第２振幅経時変化データが表す波の周波数位相特性を第２周波数位相特性とするとき、複数の周波数の各々に関する、前記第１周波数位相特性が示す当該周波数の位相と前記第２周波数位相特性が示す当該周波数の位相との組合せにおける位相間の相関係数を算出するステップを備え、 前記炎の有無を判定するステップにおいて、前記一次関数の傾きに加え、前記相関係数に基づき炎の有無を判定する 請求項１に記載の炎検知方法。
  4. 前記一次関数を第１の一次関数とするとき、 前記第１振幅経時変化データが表す波の周波数位相特性を第１周波数位相特性とし、前記第２振幅経時変化データが表す波の周波数位相特性を第２周波数位相特性とするとき、複数の周波数の各々に関する、前記第１周波数位相特性が示す当該周波数の位相と前記第２周波数位相特性が示す当該周波数の位相との組合せにおける位相間の関係を線形近似した一次関数を第２の一次関数として特定するステップを備え、 前記炎の有無を判定するステップにおいて、前記第１の一次関数の傾きに加え、前記第２の一次関数の傾きに基づき炎の有無を判定する 請求項１に記載の炎検知方法。
  5. 或る期間に、光の第１の波長帯の成分のエネルギー量に応答する第１センサから出力された一連の信号が示す振幅の経時変化を表す第１振幅経時変化データと、前記期間に、光の第２の波長帯の成分のエネルギー量に応答する第２センサから出力された一連の信号が示す振幅の経時変化を表す第２振幅経時変化データとを取得するステップと、 前記第１振幅経時変化データが表す波の周波数位相特性を第１周波数位相特性とし、前記第２振幅経時変化データが表す波の周波数位相特性を第２周波数位相特性とするとき、複数の周波数の各々に関する、前記第１周波数位相特性が示す当該周波数の位相と前記第２周波数位相特性が示す当該周波数の位相との組合せにおける位相間の相関係数を算出するステップと、 前記相関係数に基づき炎の有無を判定するステップと を備える炎検知方法。
  6. 或る期間に、光の第１の波長帯の成分のエネルギー量に応答する第１センサから出力された一連の信号が示す振幅の経時変化を表す第１振幅経時変化データと、前記期間に、光の第２の波長帯の成分のエネルギー量に応答する第２センサから出力された一連の信号が示す振幅の経時変化を表す第２振幅経時変化データとを取得するステップと、 前記第１振幅経時変化データが表す波の周波数位相特性を第１周波数位相特性とし、前記第２振幅経時変化データが表す波の周波数位相特性を第２周波数位相特性とするとき、複数の周波数の各々に関する、前記第１周波数位相特性が示す当該周波数の位相と前記第２周波数位相特性が示す当該周波数の位相との組合せにおける位相間の関係を線形近似した一次関数を特定するステップと、 前記一次関数の傾きに基づき炎の有無を判定するステップと を備える炎検知方法。
  7. 或る期間に、光の第１の波長帯の成分のエネルギー量に応答する第１センサから出力された一連の信号が示す振幅の経時変化を表す第１振幅経時変化データと、前記期間に、光の第２の波長帯の成分のエネルギー量に応答する第２センサから出力された一連の信号が示す振幅の経時変化を表す第２振幅経時変化データとを取得する取得手段と、 前記第１振幅経時変化データが表す波の周波数振幅特性を第１周波数振幅特性とし、前記第２振幅経時変化データが表す波の周波数振幅特性を第２周波数振幅特性とするとき、複数の周波数の各々に関する、前記第１周波数振幅特性が示す当該周波数の振幅と前記第２周波数振幅特性が示す当該周波数の振幅との組合せにおける振幅間の関係を線形近似した一次関数を特定する一次関数特定手段と、 前記一次関数の傾きに基づき炎の有無を判定する判定手段と を備える炎検知システム。
  8. 或る期間に、光の第１の波長帯の成分のエネルギー量に応答する第１センサから出力された一連の信号が示す振幅の経時変化を表す第１振幅経時変化データと、前記期間に、光の第２の波長帯の成分のエネルギー量に応答する第２センサから出力された一連の信号が示す振幅の経時変化を表す第２振幅経時変化データとを取得する取得手段と、 前記第１振幅経時変化データが表す波の周波数位相特性を第１周波数位相特性とし、前記第２振幅経時変化データが表す波の周波数位相特性を第２周波数位相特性とするとき、複数の周波数の各々に関する、前記第１周波数位相特性が示す当該周波数の位相と前記第２周波数位相特性が示す当該周波数の位相との組合せにおける位相間の相関係数を算出する相関係数算出手段と、 前記相関係数に基づき炎の有無を判定する判定手段と を備える炎検知システム。
  9. 或る期間に、光の第１の波長帯の成分のエネルギー量に応答する第１センサから出力された一連の信号が示す振幅の経時変化を表す第１振幅経時変化データと、前記期間に、光の第２の波長帯の成分のエネルギー量に応答する第２センサから出力された一連の信号が示す振幅の経時変化を表す第２振幅経時変化データとを取得する取得手段と、 前記第１振幅経時変化データが表す波の周波数位相特性を第１周波数位相特性とし、前記第２振幅経時変化データが表す波の周波数位相特性を第２周波数位相特性とするとき、複数の周波数の各々に関する、前記第１周波数位相特性が示す当該周波数の位相と前記第２周波数位相特性が示す当該周波数の位相との組合せにおける位相間の関係を線形近似した一次関数を特定する一次関数特定手段と、 前記一次関数の傾きに基づき炎の有無を判定する判定手段と を備える炎検知システム。

Description

本発明は、炎を検知する技術に関する。 各々が異なる波長帯の光に応答する複数の受光センサから出力される信号の強さに基づき、監視領域における炎の有無を判定する装置（以下、「多波長炎センサ」という）がある。 多波長炎センサに関する技術を開示している特許文献として、例えば特許文献１がある。特許文献１には、各々が異なる波長帯を観測した受光信号を出力する２つの受光ユニットを備え、それらの受光ユニットが出力する受光信号の相互相関が強い場合はそれらの受光信号の積分値の比に基づき炎の有無を判定し、相互相関が弱い場合は炎の有無の判定を行わない構成の炎検出装置が記載されている。特許文献１には、異なる受光ユニットから出力される受光信号の時間的変化の同時性に基づき燃焼炎の有無を判定することで、より確実な判定を行うことができる、と記載されている。 特開２０１６－１２８７９６号公報 一実施形態に係る炎検知システムの全体構成を示した図。一実施形態に係るデータ処理ユニットの機能構成を示した図。一実施形態に係るデータ処理ユニットの処理を説明するためのグラフ。一実施形態に係るデータ処理ユニットの処理を説明するためのグラフ。一実施形態に係るデータ処理ユニットの処理を説明するためのグラフ。一変形例に係るデータ処理ユニットの処理を説明するためのグラフ。一変形例に係るデータ処理ユニットの処理を説明するためのグラフ。一変形例に係るデータ処理ユニットの処理を説明するためのグラフ。従来技術の一例に係る多波長炎センサの処理を説明するためのグラフ。 ［実施形態］ 以下に本発明の一実施形態に係る炎検知システム１を説明する。図１は、炎検知システム１の全体構成を示した図である。炎検知システム１は、センサユニット１１とデータ処理ユニット１２を備える。 センサユニット１１は、第１センサ１１１と、第２センサ１１２と、通信インタフェース１１３を備える。 第１センサ１１１は、受光素子１１１１と、フィルタ１１１２を備える。受光素子１１１１は、受けた光のエネルギー量に応じたアナログ信号を出力する素子である。フィルタ１１１２は光に含まれる所定の波長帯の成分を透過しその他の波長帯の成分を透過しないバンドパスフィルタである。 第２センサ１１２は、受光素子１１２１と、フィルタ１１２２を備える。受光素子１１２１は、受光素子１１１１と同様に、受けた光のエネルギー量に応じたアナログ信号を出力する素子である。フィルタ１１２２は、フィルタ１１１２と同様に、光に含まれる所定の波長帯の成分を透過しその他の波長帯の成分を透過しないバンドパスフィルタである。ただし、フィルタ１１１２とフィルタ１１２２は、透過する光の成分の波長帯が異なっている。以下、フィルタ１１１２が透過する光の成分の波長帯（第１の波長帯の一例）を第１波長帯と呼び、フィルタ１１２２が透過する光の成分の波長帯（第２の波長帯の一例）を第２波長帯と呼ぶ。 通信インタフェース１１３は、受光素子１１１１から出力されるアナログ信号をデジタルデータ（以下、「第１振幅データ」という）に変換し、第１振幅データを継続的に、有線又は無線により、データ処理ユニット１２に送信する。以下、センサユニット１１がデータ処理ユニット１２に継続的に送信する一連の第１振幅データを第１振幅経時変化データという。第１振幅経時変化データは、光の第１波長帯の成分のエネルギー量に応答する第１センサ１１１から出力された一連の信号が示す振幅の経時変化を表す。 また、通信インタフェース１１３は、受光素子１１２１から出力されるアナログ信号をデジタルデータ（以下、「第２振幅データ」という）に変換し、第２振幅データを継続的に、有線又は無線により、データ処理ユニット１２に送信する。以下、センサユニット１１がデータ処理ユニット１２に継続的に送信する一連の第２振幅データを第２振幅経時変化データという。第２振幅経時変化データは、光の第２波長帯の成分のエネルギー量に応答する第２センサ１１２から出力された一連の信号が示す振幅の経時変化を表す。 センサユニット１１は、受光素子１１１１と受光素子１１２１が監視領域から向かってくる光を受光するように配置される。なお、監視領域とは、炎の有無を監視する対象の領域である。 データ処理ユニット１２はコンピュータである。データ処理ユニット１２は、データを記憶するメモリ１２１と、メモリ１２１に記憶されているプログラムに従い各種データ処理を行うプロセッサ１２２を備える。また、データ処理ユニット１２は、センサユニット１１から送信されてくる第１振幅データと第２振幅データを受信する通信インタフェース１２３と、外部装置が接続される入出力インタフェース１２４を備える。入出力インタフェース１２４には、ユーザに対し各種情報を表示するディスプレイ、ユーザに対し各種情報を発音するスピーカ等の通知装置（図示略）が接続される。 なお、センサユニット１１とデータ処理ユニット１２は、図１に示した構成部の他にバッテリ等の構成部を備えるが、図１には炎検知システム１の特徴の説明に必要な構成部のみが示されており、他の構成部は省略されている。 図２は、データ処理ユニット１２の機能構成を示した図である。すなわち、データ処理ユニット１２のプロセッサ１２２が本実施形態に係るプログラムに従うデータ処理を実行することにより、図２に示す構成部を備える装置として機能する。データ処理ユニット１２は、機能構成部として、取得手段１２０１と、記憶手段１２０２と、一次関数特定手段１２０３と、相関係数算出手段１２０４と、判定手段１２０５を備える。 取得手段１２０１は、センサユニット１１から送信されてくる第１振幅経時変化データと第２振幅経時変化データを取得する。記憶手段１２０２は各種データを記憶する。例えば、取得手段１２０１が取得した第１振幅経時変化データと第２振幅経時変化データは記憶手段１２０２に記憶される。 一次関数特定手段１２０３は、或る期間内の複数の時点の各々に関する、第１振幅経時変化データが表す当該時点における振幅と第２振幅経時変化データが表す当該時点における振幅との組合せにおける振幅間の関係を線形近似した一次関数を特定する。 図３は、或る期間における第１振幅経時変化データが表す振幅の経時変化と第２振幅経時変化データが表す振幅の経時変化を示したグラフである。グラフＥ１が第１振幅経時変化データにより表される振幅の経時変化を示し、グラフＥ２が第２振幅経時変化データにより表される振幅の経時変化を示している。 一次関数特定手段１２０３は、時点ｔ１、ｔ２、・・・、ｔｎ（ただし、ｎは任意の自然数）の各々における第１振幅経時変化データが表す振幅、すなわち、振幅ｅ１（ｔ１）、ｅ１（ｔ２）、・・・、ｅ１（ｔｎ）を特定する。また、一次関数特定手段１２０３は、時点ｔ１、ｔ２、・・・、ｔｎ（ただし、ｎは任意の自然数）の各々における第２振幅経時変化データが表す振幅、すなわち、振幅ｅ２（ｔ１）、ｅ２（ｔ２）、・・・、ｅ２（ｔｎ）を特定する。 続いて、一次関数特定手段１２０３は、同じ時点に応じた第１振幅経時変化データが表す振幅と第２振幅経時変化データが表す振幅を以下のように組み合わせる。 （ｅ１（ｔ１），ｅ２（ｔ１）） （ｅ１（ｔ２），ｅ２（ｔ２）） ・・・ ・・・ ・・・ （ｅ１（ｔｎ），ｅ２（ｔｎ）） 続いて、一次関数特定手段１２０３は、上記の組合せにおける振幅間の関係を線形近似した一次関数を特定する。図４は、上記の組合せに応じたプロットの集まりで構成される散布図と、それらのプロットを近似する直線Ｌ１を示したグラフである。図４のグラフにおいて、横軸は第１振幅経時変化データが示す振幅、すなわち、時間領域における第１波長帯の振幅を示し、縦軸は第２振幅経時変化データが示す振幅、すなわち、時間領域における第２波長帯の振幅を示す。一次関数特定手段１２０３は、例えば最小二乗法により、直線Ｌ１により表される一次関数（以下、「一次関数Ｌ１」という）（第１の一次関数の一例）を特定する。そのように特定される一次関数Ｌ１は、第１波長帯の時間領域における振幅と第２波長帯の時間領域における振幅の関係を表す。 一次関数特定手段１２０３が特定した一次関数Ｌ１を示すデータは記憶手段１２０２に記憶される。 相関係数算出手段１２０４は、複数の周波数の各々に関する、第１振幅経時変化データが表す波の周波数位相特性（以下、「第１周波数位相特性」という）が示す当該周波数の位相と、第２振幅経時変化データが表す波の周波数位相特性（以下、「第２周波数位相特性」という）が示す当該周波数の位相との組合せにおける位相間の相関係数を算出する。 図５は、第１周波数位相特性と第２周波数位相特性を示したグラフである。グラフＦ１が第１周波数位相特性、すなわち、第１振幅経時変化データが表す波の周波数位相特性を示し、グラフＦ２が第２周波数位相特性、すなわち、第２振幅経時変化データが表す波の周波数位相特性を示している。グラフＦ１及びグラフＦ２の横軸は周波数を示し、縦軸は位相を示す。 相関係数算出手段１２０４は、或る期間の第１振幅経時変化データを、例えば高速フーリエ変換し、図５のグラフＦ１に示される第１周波数位相特性を特定する。また、相関係数算出手段１２０４は、同じ期間の第２振幅経時変化データを、例えば高速フーリエ変換し、図５のグラフＦ２に示される第２周波数位相特性を特定する。 相関係数算出手段１２０４は、周波数ｆ１、ｆ２、・・・、ｆｍ（ただし、ｍは任意の自然数）の各々における第１周波数位相特性が示す位相、すなわち、位相ｇ１（ｆ１）、ｇ１（ｆ２）、・・・、ｇ１（ｆｍ）を特定する。また、相関係数算出手段１２０４は、周波数ｆ１、ｆ２、・・・、ｆｍ（ただし、ｍは任意の自然数）の各々における第２周波数位相特性が示す位相、すなわち、位相ｇ２（ｆ１）、ｇ２（ｆ２）、・・・、ｇ２（ｆｍ）を特定する。 続いて、相関係数算出手段１２０４は、同じ周波数に応じた第１周波数位相特性が示す位相と第２周波数位相特性が示す位相を以下のように組み合わせる。 （ｇ１（ｆ１），ｇ２（ｆ１）） （ｇ１（ｆ２），ｇ２（ｆ２）） ・・・ ・・・ ・・・ （ｇ１（ｆｍ），ｇ２（ｆｍ）） 続いて、相関係数算出手段１２０４は、上記の組合せにおける位相間の相関係数（以下、「相関係数Ｃ」という）を算出する。相関係数算出手段１２０４が算出した相関係数Ｃは記憶手段１２０２に記憶される。 判定手段１２０５は、一次関数特定手段１２０３により特定された一次関数Ｌ１の傾きと、相関係数算出手段１２０４により算出された相関係数Ｃとに基づき、監視領域における炎の有無を判定する。 なお、一次関数Ｌ１の傾きは第１波長帯の振幅に対する第２波長帯の振幅の比（以下、「分光比」という）を示す。 また、相関係数Ｃは第１波長帯の振幅の経時変化と第２波長帯の振幅の経時変化の同期性を示す。すなわち、相関係数Ｃが１に十分に近ければ、第１波長帯の振幅の経時変化と第２波長帯の振幅の経時変化が同期しており、第１センサ１１１と第２センサ１１２が同じ光源からの光を受光していることが分かる。 判定手段１２０５は、例えば、一次関数Ｌ１の傾きが炎の分光比に応じた所定範囲内であり、かつ、相関係数Ｃが1を上限とする所定範囲（例えば、0.8～1.0等）内である場合、監視領域に炎が有ると判定し、それ以外の場合、監視領域に炎は無いと判定する。 以上がデータ処理ユニット１２の機能構成の説明である。 データ処理ユニット１２は、監視領域における炎の有無の判定結果、すなわち、炎感知の結果の通知を、データ処理ユニット１２に接続されているディスプレイ、スピーカ等の通知装置に指示する。通知装置は、データ処理ユニット１２からの指示に従い、監視領域における炎の有無をユーザに通知する。 上述した炎検知システム１によれば、