(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
火災による温度及び侵入を検知する少なくとも1本の光ファイバケーブルを有した1本のワイヤーを備え、前記ワイヤーは監視する所定の箇所に敷設され、また、前記光ファイバケーブルと接続する防災受信機を備え、
前記防災受信機は、前記光ファイバケーブルに接続されて火災による温度を検知する火災検知手段及び侵入を検知する侵入検知手段と、前記火災検知手段及び前記侵入検知手段で検知した異常信号を受け、警報を発する警報発生手段と、異常信号に応じた異常内容及び異常発生箇所を外部へ報知する報知手段を有し、
前記光ファイバケーブルが、火災による温度の検知用の光ファイバケーブルと侵入の検知用の光ファイバケーブルがバンドルされて1本に構成され、火災温度検知用の光ファイバケーブルにブリルアン散乱を利用した火災検知手段が接続され、侵入検知用の光ファイバケーブルに歪によるレイリー散乱の伝送損失を利用した侵入検知手段が接続され、前記光ファイバケーブルが、検知の感度と検知箇所の位置の特定のためにシングルモードファイバからなり、前記ワイヤーが、引っ張り強度を得るためにテンションメンバまたは外層の被覆を有していることを特徴とする火災及び侵入の検知並びに報知システム。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記のように、従来は、火災や侵入を検知する機能を統合した検知と報知に関するシステムはなかった。そのため1つの建造物に火災や侵入を検知する検知と報知に関するシステムを備えようとする場合は、それぞれ検知システムを別々の作業で敷設しなければならず、また、それらの検知システムを統合して報知するシステムもないため、個別に報知システムを構築しなければならず、構成が複雑になるばかりではなく、敷設作業が複雑となり、システムの占有面積が大きくなり、有効面積が狭められることになるといった問題があった。
【0006】
本発明者は、かかる問題を解決すべく研究を重ねた結果、光ファイバの機能に着目した。
光ファイバの機能を利用した検知手段として、例えば、後方散乱光を受光し、光ファイバに加わった熱により変化したラマン散乱光強度によって温度を測定し温度を検知するとともに、ラマン散乱光が入射端に戻ってくるまでの時間をOTDR(Optical Time Domain Reflect-meter)の手法で測定することにより熱が加わった光ファイバ中の位置を特定する光ファイバ式分布形温度センサーが知られており(特開平7−167717号公報)、火災の熱を検知する機能を利用することにより火災の検知が可能となる。
【0007】
また、光ファイバ中のブリルアン散乱光の強度より温度を測定し後方散乱光が入射端に戻ってくるまでの時間より光ファイバ中の位置を特定し、さらに、ブリルアン散乱光の周波数のシフトによって、光ファイバに触れることによる光ファイバの歪みを検知するとともに、ブリルアン散乱光が入射端に戻ってくるまでの時間より歪みが発生した箇所を特定できることが知られている(特開平4−248426号公報)。
【0008】
また、光ファイバをループ状に敷設し、光ファイバに光分岐結合素子を接続し、光ファイバに光源から発せられた光を時計回り及び反時計回りに伝播させ、伝播光の遅延時間の差を位相変位として検出し(光ファイバリング干渉型)光ファイバの振動を検知するとともに、振動が発生した場所を特定できることが知られている(特開2000−46564号公報)。この機能を侵入者の検知装置として光ファイバ中の干渉光の強度変化から光ファイバの振動と振動位置を検知し侵入を検知する光ファイバリングリング干渉型センサーによる侵入者検知装置が知られている(特開2005−345137号公報)。
【0009】
また、レイリー散乱による光ファイバに加わった曲げ歪を光ファイバの後方散乱光の損失から検知し、光ファイバの歪量を位相差測定手段で測定するOTDRについては特開平3−68825号公報に開示されている。また、OTDRについてはレイリー散乱をヘテロダイン受信して感度を向上させるC−OTDR(Coherent-Optical Time Domain Reflectometer)と光ファイバの歪によるブリルアン散乱現象によるB−OTDR(Brillouin Optical Time Domain Reflectometer)が特開2011−17652号公報に開示されている。
【0010】
本発明の目的は、火災や侵入を検知する機能を1本の光ファイバケーブルで統合して行うことにより、建造物への配線などの敷設作業を容易にするとともに、システムの簡素化、小型化、省スペース化を図ることができる火災及び侵入の検知並びに報知システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記の目的を達成するために、
本発明の特徴は、火災による温度及び侵入を検知する少なくとも1本の光ファイバケーブルを有した1本のワイヤーを備え、前記ワイヤーは監視する所定の箇所に敷設され、また、前記光ファイバケーブルと接続する防災受信機を備え、
前記防災受信機は、前記光ファイバケーブルに接続されて火災による温度を検知する火災検知手段及び侵入を検知する侵入検知手段と、前記火災検知手段及び前記侵入検知手段で検知した異常信号を受け、警報を発する警報発生手段と、異常信号に応じた異常内容及び異常発生箇所を外部へ報知する報知手段を有し
、前記光ファイバケーブルが、火災による温度の検知用の光ファイバケーブルと侵入の検知用の光ファイバケーブルがバンドルされて1本に構成され、火災温度検知用の光ファイバケーブルにブリルアン散乱を利用した火災検知手段が接続され、侵入検知用の光ファイバケーブルに歪によるレイリー散乱の伝送損失を利用した侵入検知手段が接続され、前記光ファイバケーブルが、検知の感度と検知箇所の位置の特定のためにシングルモードファイバからなり、前記ワイヤーが、引っ張り強度を得るためにテンションメンバまたは外層の被覆を有していること
である。
【0013】
本発明の他の特徴は、火災による温度及び侵入を検知する少なくとも1本の光ファイバケーブルを有した1本のワイヤーを備え、前記ワイヤーは監視する所定の箇所に敷設され、また、前記光ファイバケーブルと接続する防災受信機を備え、前記防災受信機は、前記光ファイバケーブルに接続されて火災による温度を検知する火災検知手段及び侵入を検知する侵入検知手段と、前記火災検知手段及び前記侵入検知手段で検知した異常信号を受け、警報を発する警報発生手段と、異常信号に応じた異常内容及び異常発生箇所を外部へ報知する報知手段を有し、前記光ファイバケーブルが、火災による温度の検知用の光ファイバケーブルと侵入の検知用の光ファイバケーブルがバンドルされて1本に構成され、火災温度検知用の光ファイバケーブルにブリルアン散乱を利用した火災検知手段が接続され、侵入検知用の光ファイバケーブルにブリルアン散乱を利用した侵入検知手段が接続され、前記光ファイバケーブルが、検知の感度と検知箇所の位置の特定のためにシングルモードファイバからなり、前記ワイヤーが、引っ張り強度を得るためにテンションメンバまたは外層の被覆を有していることである。
【0015】
本発明の他の特徴は、前記光ファイバケーブルが、1本の光ファイバケーブルからなり、前記防災受信機に備えられたブリルアン散乱検知手段により、前記火災検知手段と前記侵入検知手段を兼ねることである。
【発明の効果】
【0027】
本発明に係る火災及び侵入の検知並びに報知システムは、火災や侵入を検知する機能を1本のワイヤーとして光ファイバケーブルで統合して行えるようにしたので、建造物への配線などの敷設作業を容易にするとともに、システムの簡素化、小型化、省スペース化を図ることができる。
【発明を実施するための形態】
【0029】
以下、本発明に係る火災及び侵入の検知並びに報知システムの実施の形態の一例を
図1乃至
図4を参照して詳細に説明する。
本発明に係る火災及び侵入の検知並びに報知システムは、火災による温度及び侵入を検知する検知用の少なくとも1本の光ファイバケーブル1と、光ファイバケーブル1と接続する防災受信機2とを備えている。防災受信機2は、光ファイバケーブル1に接続されて火災による温度を検知する火災検知手段及び侵入を検知する侵入検知手段5と、火災検知手段4及び侵入検知手段5で検知した異常信号を受け、警報を発する警報発生手段6と、異常信号に応じた異常内容及び異常発生箇所を外部へ報知する報知手段7を有している。
【0030】
防災受信機2に備えている火災検知手段4は、光ファイバケーブル1の光ファイバケーブルからの後方散乱光を受光し、光ファイバケーブルに加わった火災の熱により変化した後方散乱光の強度によって温度を測定し火災の熱を検知するとともに、後方散乱光が入射端に戻ってくるまでの時間を測定することにより熱が加わった光ファイバの箇所から火災の場所を特定する機能を有する火災による温度検知器が使用される。火災による温度検知器は、例えば、40℃〜100℃の範囲で異常温度とする閾値温度を設定しておき、測定した温度が短時間で異常温度に上昇したら火災と判断するとともに、検知した光ファイバの箇所から火災の場を特定する。火災検知手段3における後方散乱光の検知方法では、ブリルアン散乱、ラマン散乱のアンチストークス光が利用される。
【0031】
また、火災の判断方法としては温度の上昇する時間ではなく、光ファイバケーブル1が敷設されている部屋内の各箇所で気温を検知して平均気温を算出し、平均気温に対する温度の差分から火災の熱の異常温度と箇所を検知しても良い。また、光ファイバケーブル1が敷設されている部屋内の気温を感知する箇所を設けその温度との差分から火災の熱の異常温度と箇所を検知しても良い。これにより、徐々に温度が上昇するような火災の場合でも、速やかに火災を検知できる。
【0032】
また、侵入検知手段5は、光ファイバケーブル1のからの後方散乱光を受光し、後方散乱光の強度または周波数のシフトによって光ファイバに触れることによる光ファイバの歪みを検知するとともに、後方散乱光が入射端に戻ってくるまでの時間を測定することにより歪みが発生した箇所を特定する機能を有する侵入検知器が使用される。侵入者の歩行時に床にかかる体重による光ファイバの歪みを検知したら侵入検知器は侵入があったと判断するとともに、検知した光ファイバの箇所から場所を特定する。侵入検知手段4における後方散乱光の検知方法では、ブリルアン散乱による歪のブリルアン周波数シフト量、やレイリー散乱による後方散乱光強度の歪による伝送損失の低下が利用される。
【0033】
また、侵入検知手段5として、光ファイバケーブル1をループ状に敷設し、光ファイバケーブルに光分岐結合素子を接続し、光ファイバケーブルに光源から発せられた光を時計回り及び反時計回りに伝播させ、伝播光の時間変化の差を測定し、侵入者の歩行時の振動による光ファイバケーブルの振動を検知し、振動を検知したら侵入があったと判断するとともに、判断した箇所を特定する光ファイバリング干渉型を検知方法とする侵入検知器を使用することもできる。
【0034】
また、光ファイバケーブル1は、1本の光ファイバケーブルからなるものでもよく、また、火災による温度と侵入の検知用にそれぞれの光ファイバケーブルを用意し、これを一本に束ねたワイヤーとして光ファイバケーブル1としてもよい。光ファイバケーブル1が1本の光ファイバケーブルからなる場合は、光ファイバケーブル1に接続される火災検知手段4及び侵入検知手段5は光路分岐器(図示せず)を介してそれぞれ1本の光ファイバケーブルに接続され、また光ファイバケーブル1が火災による温度、侵入を別々に検知する複数の光ファイバケーブルからなる場合は、それぞれの光ファイバケーブル毎に火災検知手段4と侵入検知手段5が別々に接続される。
【0035】
なお、光ファイバケーブル1が1本の光ファイバケーブルからなる場合でも、ブリルアン散乱検知手段を利用する場合は、ブリルアン散乱検知手段が火災検知手段4、侵入検知手段5を兼ねるので、光路分岐器をつなげることなくブリルアン散乱検知手段を1本の光ファイバケーブルに接続すればよい。
【0036】
以上の光ファイバケーブル1はシングルモードファイバとすることが検知の感度と検知箇所の位置の特定のために好ましい。ワイヤーは引っ張り強度を得るためにテンションメンバを有しても良く、検知精度を著しく落とさない程度に外層を被覆しても良い。また、光ファイバケーブル自身も必要に応じてテンションメンバを有しても良い。
【0037】
また、防災受信機2の警報発生手段6は配線8で警報器9と接続され、火災検知手段4、侵入検知手段5で検知した異常信号を受けたとき、警報器9に警報発生を指示するようになっている。
また、異常内容及び異常発生箇所を外部へ報知する防災受信機2の報知手段7は外部にある警備員室、消防署、警察署等の関係部所と通信線10で接続され、異常信号を受けたとき、異常の内容及び異常箇所の情報を関係部所へ報知するようになっている。本例では、報知手段7による外部への報知は通信線10を介して行うようになっているが、無線で行われるようにしてもよい。
【0038】
なお、侵入を検知して警報を発する場合は、防災受信機において、人が立ち入らない時間帯あるいは許可された者が立ち入っていないときに侵入と判断して警報器9に警報発生を指示し、また、報知手段7は通信線10で接続された関係部所に報知する。
【0039】
このように構成された火災及び侵入の検知並びに報知システムの施工にあっては、防災受信機2をビル、家屋、工場、スマートハウス、データセンターなどの建造物の適宜の場所に設置し、光ファイバケーブル1を建造物内あるいは外における監視区域に、満遍なく且つ一筆書き状に敷設する。例えば、建造物の出入り口から続く監視の必要とされる通路、部屋などに、監視内容に応じて床、壁、天井といった箇所に張り巡らせるように敷設する。
警報発生手段6に接続されている警報器10は建造物に設置しておく必要はなく、建造物から離れた場所、例えば警備員室などに設置してもよい。敷設した光ファイバケーブル1の先端には終端器11が取り付けられている。
このとき、ワイヤーは検知が速やかにかつ検知箇所の特定を高分解能に精度良く行われるように、通路に対して密に配線されるように蛇行して設けられてもよい。侵入者の歩行による床の振動や歪を感知するため床または通路へ配線し敷設するのがより好ましい。
【0040】
ワイヤーを敷設する場合は、火災と侵入を感知するためにできるだけ床や通路の表面に近いところに敷設するのがよい。床材の表層下部にワイヤーを敷設するとき、表層に固定されるように敷設する。このようにすることで、侵入者の振動や歪を高感度に感知できる。なお、温度変化による表層のストレスをワイヤーに伝達しないように表層に固定されていない箇所を設けても良い。
【0041】
図4は、本発明に係る火災及び侵入の検知並びに報知システムを建造物12へ施工した一例を示す説明図であり、本例では、防災受信機2及び警報器10を建造物12の適宜の場所に設置し、光ファイバケーブル1をバンドルしたワイヤーを建造物12の出入り口13から続く監視の必要とされる通路14に、満遍なく密に配線されるように蛇行し且つ一筆書き状に敷設している。
【0042】
以上のように構成される火災及び侵入の検知並びに報知システムは、光ファイバケーブル1を敷設した建造物内あるいは外における監視区域で、火災が発生した場合、光ファイバケーブル1からの後方散乱光を受光した火災検知手段4が温度を算出して火災と判断される温度を検知するとともに加熱された場所を特定することにより、火災と火災箇所を検知して異常信号を警報発生手段6および報知手段7に発信し、異常信号を受けた警報発生手段6は警報器9に警報発生を指示し、報知手段7は外部にある警備員室、消防署等の関係部所へ火災と火災箇所を報知する。
【0043】
また、侵入があった場合、光ファイバケーブル1からの後方散乱光を受光した侵入検知手段5が歪みを検知するとともに歪みが発生した場所を特定することにより、侵入と侵入箇所を検知して異常信号を警報発生手段6および報知手段7に発信し、異常信号を受けた警報発生手段6は警報器9に警報発生を指示し、報知手段7は外部にある警備員室、警察署等の関係部所へ侵入と侵入箇所を報知する。
【0044】
このように、火災及び侵入の検知並びに報知システムによれば、火災や侵入を確実に検知でき、火災検知手段4、侵入検知手段5で検知した異常信号を受け、警報発生手段6が警報器9に警報発生を指示し、報知手段7が異常信号に応じて異常内容及び異常発生箇所を外部へ報知するので、速やかな防災活動が可能となる。このとき、異常発生箇所を監視カメラ(図示せず)で撮影し警備員室でモニターすることで、異常発生箇所の状況を速やかに確認することができ、速やかに必要な防災対応をとることができ、また、誤報であった場合は警報を解除することができる。誤報であった場合は、通信線10を介して防災受信機を復旧することもできる。
【0045】
また、火災、不法侵入を検知する機能を少なくとも1本の光ファイバケーブルで統合してワイヤーとして行えるようにしたので、建造物への配線などの敷設作業を容易にするとともに、システムの簡素化、小型化、省スペース化が図れる。
【0046】
次に、本発明に係る火災及び侵入の検知並びに報知システムの実施例を説明する。
(第1実施例)
図1は本発明に係る火災及び侵入の検知並びに報知システムの第1実施例を示すものである。
本例では光ファイバケーブル1は、火災による温度と侵入の検知用の1本の光ファイバケーブル1aで構成され、防災受信機2に有する火災検知手段4、侵入検知手段5に接続されている。本例では、火災検知手段4、侵入検知手段5を有するブリルアン散乱を利用する検知方法であるブリルアン散乱検知手段3を利用しており、1本の光ファイバケーブル1aは1台のブリルアン散乱検知手段3に接続されている。
火災検知はブリルアン散乱の後方散乱光強度を測定して温度を検知する機能から火災を検知し、侵入検知はブリルアン周波数シフト量を測定して歪を検知し侵入者がワイヤーを踏んだときなどの光ファイバケーブル1aの歪から侵入を検知する。
【0047】
光ファイバケーブル1には、光ファイバケーブル1aに沿ってテンションメンバ(図示せず。)が配置されている。
【0048】
このように構成される第1実施例によれば、建造物への光ファイバケーブル1を有するワイヤーの敷設作業を容易にするとともに、システムの簡素化、小型化、小スペース化を図ることができる。
また、火災検知手段4及び侵入検知手段5はいずれもブリルアン散乱を検知方法に利用しているので、火災検知手段4及び侵入検知手段5を1台のブリルアン散乱検知手段として構成でき、これにより敷設が簡単となり、一層の省スペース化と、前記防災受信機の小型化が図れる。
【0049】
(第2実施例)
図2は本発明に係る火災及び侵入の検知並びに報知システムの第2実施例を示すものである。
本例では光ファイバケーブル1は、火災による温度の検知用の光ファイバケーブル1bと侵入の検知用の光ファイバケーブル1cがバンドルされて1本に構成され、火災による温度の検知用の光ファイバケーブル1bにラマン散乱を利用した火災検知手段4が接続され、侵入の検知用の光ファイバケーブル1cにレイリー散乱を利用した侵入検知手段5が接続されている。
【0050】
火災検知手段4はラマン散乱のアンチストークス光を検知方法に利用し、侵入検知手段5は歪によるレイリー散乱の伝送損失を検知方法に利用している。
また、本例にあっても、第1実施例と同様に、ワイヤーには、光ファイバケーブル1b、1cに沿ってテンションメンバ(図示せず。)を配置しても良いし、必要に応じて。光ファイバケーブル1b、1cに検知精度を落とさない程度にテンションメンバを配置しても良い。
【0051】
なお、図示しないが、火災検知手段4と侵入検知手段5は光路分岐器を介して光ファイバケーブル1cに接続して、光ファイバケーブル1cを光ファイバケーブル1bとして利用しても良いし、火災検知手段4と侵入検知手段5は光路分岐器を介して光ファイバケーブル1bに接続して、光ファイバケーブル1bを光ファイバケーブル1cとして利用しても良い。これらより、光ファイバケーブルの使用本数を減らし、省スペース、小型化ができる。
【0052】
他の構成は第1実施例と同様なので、同一の符号を付し、説明を省略する。
このように構成される第2実施例によれば、特に、火災の発生と発生箇所を速やかに且つより高分解能で検知でき、また、侵入の発生および発生箇所をより高分解能で検知できる。
【0053】
(第3実施例)
図3は本発明に係る火災及び侵入の検知並びに報知システムの第3実施例を示すものである。
本例では、光ファイバケーブル1は、第2実施例と同様に、火災による温度の検知用の光ファイバケーブル1bと侵入の検知用の光ファイバケーブル1fがバンドルされて1本に構成され、火災による温度の検知用の光ファイバケーブル1bに火災検知手段4がそれぞれ接続され、侵入の検知用の光ファイバケーブル1fに侵入検知手段5がそれぞれ接続されている。
【0054】
また、本例にあっても、第1実施例と同様に、光ファイバケーブル1には、、光ファイバケーブル1b、1fに沿ってテンションメンバ(図示せず。)が配置されていてもよい。
本例では、火災検知手段4はラマン散乱のアンチストークス光を検知方法に利用し、侵入検知手段5は光ファイバリング干渉型による検知方法に利用している。
また、2本の光ファイバケーブル1fの光ファイバリング型センサ終端器15の内部では、ボビン(図示せず)に巻回された所定の長さの光ファイバ16の両端に2本の光ファイバケーブル1fの各端部がそれぞれ接続されている。所定の長さの光ファイバ16は光ファイバリング干渉型において振動を感知する箇所の不感知箇所を発生させないために接続されている。所定の長さは敷設時の光ファイバケーブル1fの長さなどの条件による設計によって求められる。本例では2Kmの長さの光ファイバ16を接続する。また、本例では光ファイバリング型センサ終端器15の中に光ファイバボビンを設置しているが、設置場所は光ファイバリング型センサ終端器15に限らず不感知箇所をなくす位置であれば、どの位置でも良い。
【0055】
なお、本例において、2本の光ファイバケーブル1fの1本について光路分岐器を介して防災受信器2に有する火災検知手段4と侵入検知手段5に接続されていてもよい。この場合、ラマン散乱の火災検知手段4に接続される光ファイバケーブル1bを、光ファイバリング干渉型の侵入検知手段5に接続される光ファイバケーブル1fに置き換えて利用できるため、光ファイバの使用本数を減らし、敷設を容易にすることができる。
【0056】
他の構成は第1実施例と同様なので、同一の符号を付し、説明を省略する。
このように構成される第3実施例によれば、火災の発生と発生箇所を速やかに且つより高分解能で検知でき、また、侵入を速やかに且つより高分解能で検知できる。