(57)【要約】【課題】泡放射の軌跡を正確に測定することができる泡放射軌跡の測定方法を提供する。【解決手段】放水砲から空中に放射され地面に着地する泡放射の軌跡を測定する泡放射軌跡の測定方法である。泡放射の軌跡を、地面に平行な方向から撮影して、泡放射画像を取得するステップと、泡放射が地面に着地する着地面における流量範囲を測定し、流量範囲から着地面における泡放射の放射範囲を決定するステップと、泡放射画像における泡放射の放射範囲の輝度に基づいて、泡放射画像における泡放射の軌跡の範囲の輝度の閾値を定めるステップと、泡放射画像における泡放射の軌跡の空中側の縁である上限ラインを定めるステップと、輝度の閾値に基づいて、泡放射画像における泡放射の軌跡の地面側の縁である下限ラインを定めるステップを有し、泡放射の軌跡を上限ラインと下限ラインにより決定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放水砲から空中に放射され地面に着地する泡放射の軌跡を測定する泡放射軌跡の測定方法であって、
前記泡放射の軌跡を、前記地面に平行な方向から撮影して、泡放射画像を取得するステップと、
前記泡放射が地面に着地する着地面における流量範囲を測定し、前記流量範囲から前記着地面における前記泡放射の放射範囲を決定するステップと、
前記泡放射画像における前記泡放射の放射範囲の輝度に基づいて、前記泡放射画像における前記泡放射の軌跡の範囲の輝度の閾値を定めるステップと、
前記泡放射画像における前記泡放射の軌跡の空中側の縁である上限ラインを定めるステップと、
前記輝度の閾値に基づいて、前記泡放射画像における前記泡放射の軌跡の地面側の縁である下限ラインを定めるステップを有し、
前記泡放射の軌跡を前記上限ラインと前記下限ラインにより決定する
ことを特徴とする泡放射軌跡の測定方法。
【請求項２】
請求項１記載の泡放射軌跡の測定方法において、
前記泡放射画像の撮影の際に、高さの基準となる高さ基準物体を設置し、前記泡放射の軌跡と前記高さ基準物体とをあわせて撮影する
ことを特徴とする泡放射軌跡の測定方法。
【請求項３】
請求項２記載の泡放射軌跡の測定方法において、
前記泡放射画像中に、前記高さ基準物体の撮影画像に基づいた縮尺で、前記泡放射の対象となる対象物を描き、前記対象物への前記泡放射の放射状態を検証する
ことを特徴とする泡放射軌跡の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放水砲から空中に放射され地面に着地する泡放射の軌跡を測定する泡放射軌跡の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大容量の石油タンクなどに火災が発生した場合の消火方法は、新たに配備された大容量泡放水砲から燃えさかる火炎に向けて消火用泡を放射投入する方法が主たるものである。
【０００３】
非常時に備え、泡放水砲などの消防設備が所定の性能を有しているか、実際に放水して確認することが性能試験として必要である。
【０００４】
大型タンク用の大容量放水砲の場合には、放水砲からの泡（水）の放射軌跡を実測して、大型タンクへの消火能力を検証しようとしている。
【０００５】
従来は放射着地点での放射分布濃度の測定を行っていたが、放射軌跡、特に下限ラインを測定する方法が無かった。放射軌跡が分からないとタンク側壁にぶつかることもあり、タンク内へ放射されているかの確認が重要である。
【０００６】
従来の方法で確認するとすれば、放水砲からの泡放射の測定するために、泡放射の代表点を、三角測量等の方法により測定して、泡放射の軌跡を推測する。その推測した泡放射の軌跡に基づいて、大型タンクへの放水性能を検証しようとしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５５−１１３４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、多数の代表点を三角測量等の方法で計測し、泡放射軌跡を推測する従来の方法では、検証しようとしても、場所、時間、お金の制約が有り、実行することは極めて困難であった。
【０００９】
泡放射は束になって放射されるが、実際に放射されると少量の泡が簾状に垂れて放射束範囲の下限ラインの測定が技術的に困難であるという問題があった。
【００１０】
また、風などの外乱により泡放射が時間的に変化するので、瞬時の放射軌跡ではなく、外乱の影響を無くし泡放射の軌跡を正確に把握することが困難であるという問題があった。
【００１１】
また、従来のように泡放射の代表点の測定だけでは、全体の泡放射軌跡は代表点から推定するしかなく、大型タンクに適切に放射できるかどうかを正確に検証することが困難であるという問題があった。
【００１２】
本発明の目的は、泡放射の軌跡を正確に測定することができる泡放射軌跡の測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一態様による泡放射状態の測定方法は、放水砲から空中に放射され地面に着地する泡放射の軌跡を測定する泡放射軌跡の測定方法であって、前記泡放射の軌跡を、前記地面に平行な方向から撮影して、泡放射画像を取得するステップと、前記泡放射が地面に着地する着地面における流量範囲を測定し、前記流量範囲から前記着地面における前記泡放射の放射範囲を決定するステップと、前記泡放射画像における前記泡放射の放射範囲の輝度に基づいて、前記泡放射画像における前記泡放射の軌跡の範囲の輝度の閾値を定めるステップと、前記泡放射画像における前記泡放射の軌跡の空中側の縁である上限ラインを定めるステップと、前記輝度の閾値に基づいて、前記泡放射画像における前記泡放射の軌跡の地面側の縁である下限ラインを定めるステップを有し、前記泡放射の軌跡を前記上限ラインと前記下限ラインにより決定することを特徴とする。
【００１４】
上述した泡放射軌跡の測定方法において、前記泡放射画像の撮影の際に、高さの基準となる高さ基準物体を設置し、前記泡放射の軌跡と前記高さ基準物体とをあわせて撮影するようにしてもよい。
【００１５】
上述した泡放射軌跡の測定方法において、前記泡放射画像中に、前記高さ基準物体の撮影画像に基づいた縮尺で、前記泡放射の対象となる対象物を描き、前記対象物への前記泡放射の放射状態を検証するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
以上の通り、本発明によれば、泡放射の軌跡を、地面に平行な方向から撮影して、泡放射画像を取得するステップと、泡放射が地面に着地する着地面における流量範囲を測定し、流量範囲から着地面における泡放射の放射範囲を決定するステップと、泡放射画像における泡放射の放射範囲の輝度に基づいて、泡放射画像における泡放射の軌跡の範囲の輝度の閾値を定めるステップと、泡放射画像における泡放射の軌跡の空中側の縁である上限ラインを定めるステップと、輝度の閾値に基づいて、泡放射画像における泡放射の軌跡の地面側の縁である下限ラインを定めるステップを有し、泡放射の軌跡を上限ラインと下限ラインにより決定するようにしたので、泡放射の軌跡を正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】泡放射消火システムの一例を示す説明図である。
【図２】泡放水砲からの泡放射のモデルの説明図である。
【図３】本発明の一実施形態よる泡放射軌跡の測定方法を説明するための図（その１）であり、泡放射の状態を撮影した写真である。
【図４】本発明の一実施形態よる泡放射軌跡の測定方法を説明するための図（その２）であり、図３の写真に画像処理を施した写真である。
【図５】本発明の一実施形態よる泡放射軌跡の測定方法を説明するための図（その３）であり、泡放射の着地面における流量範囲の測定方法の説明図（その１）である。
【図６】本発明の一実施形態よる泡放射軌跡の測定方法を説明するための図（その４）であり、泡放射の着地面における流量範囲の測定方法の説明図（その２）である。
【図７】本発明の一実施形態よる泡放射軌跡の測定方法を説明するための図（その５）であり、泡放射の着地面における流量範囲の測定方法の説明図（その３）である。
【図８】本発明の一実施形態よる泡放射軌跡の測定方法により測定された泡放射状態を用いた検証方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の一実施形態による泡放射軌跡の測定方法について図面を用いて説明する。
【００１９】
図１に泡放射消火システムの一例を示す。大容量の石油タンク１０に火災が発生した場合、泡放水砲１２を装備した放水車１４を、石油タンク１０から所定距離Ｌ離れた予め決めておいた消火位置に停車させる。泡放水砲１２の向きを所定角度θに設定し、所定の圧力で、所定の水量を放射する。それにより、図１に示すように、泡放水砲１２からの泡放射が石油タンク１０に達し、火災を消火する。
【００２０】
このとき、泡放水砲１２からの泡放射が適切に石油タンク１０に放射することが望ましい。そのためには、泡放水砲１２の性能（泡放射の砲基部圧力、放水量）に応じて、泡放水砲１２の放射角度θ、泡放水砲１２の石油タンク１０からの距離Ｌが適切でなければならない。また、泡放射が石油タンク１０の壁により阻止されないような放射軌跡となることが望ましい。そのためには、泡放水砲１２からの泡放射の軌跡を正確に測定することが必要である。
【００２１】
図２に泡放水砲１２からの泡放射のモデルを示す。
【００２２】
泡放水砲１２から上方に放射された泡放射は、上昇すると共に徐々に拡がり、最高点に達した後に更に拡がる放射軌跡Ｔを描き、地面に到達する。
【００２３】
泡放射の放射軌跡Ｔは、図２に示すように、次のようなパラメータにより特定される。
（１）泡放射の地面に到達したランディングゾーンＺの放射方向の長さＺ１
（２）泡放射の地面に到達したランディングゾーンＺの放射方向と垂直方向の長さＺ２
（３）泡放射の放射軌跡Ｔの最短放射距離Ｌ３、すなわち、泡放水砲１２から泡放射の放射軌跡Ｔの下限ラインＴ１の着地点までの距離Ｌ３
（４）泡放射の放射軌跡Ｔの最長放射距離Ｌ４、すなわち、泡放水砲１２から泡放射の放射軌跡Ｔの上限ラインＴ２の着地点までの距離Ｌ４
（５）放射軌跡の下限ラインＴ１
（６）放射軌跡の上限ラインＴ２
次のパラメータは、放射軌跡の下限ラインＴ１及び放射軌跡の上限ラインＴ２により、特定される。
（１）泡放射の放射軌跡Ｔの下限ラインＴ１の最高射高Ｈ１
（２）泡放水砲１２から最高射高Ｈ１に達するまでに距離Ｌ１
（３）泡放射の放射軌跡Ｔの上限ラインＴ２の最高射高Ｈ２
（４）泡放水砲１２から最高射高Ｈ２に達するまでに距離Ｌ２
これらパラメータにより特定された泡放射の放射軌跡Ｔにより、泡放射が大型タンクに適切に放射できるかどうかを検証する。
【００２４】
本発明の一実施形態による泡放射軌跡の測定方法の概要について説明する。
【００２５】
本実施形態では、石油タンク基地と同様な平地に泡放水砲１２を装備した放水車１４を設置する。模擬の石油タンクを設ける必要はない。なお、放水車１４から放水方向の所定位置に既知の高さの基準物体、例えば、クレーンを設置する。泡放射を撮影した画像における高さの基準とするためである。
【００２６】
まず、泡放水砲１２を所定の放射角度θに設定し、所定の放射性能（泡放射の砲基部圧力、放水量）で実際に泡放射し、放射軌跡Ｔが安定した状態にする。
【００２７】
その状態で、泡放射の状態を撮影する。同時に、泡放射が地面に着地する着地面における流量範囲を測定する。
【００２８】
その後、泡放射を撮影した画像を解析して、放射軌跡Ｔの下限ラインＴ１、上限ラインＴ２を決定する。泡放射が地面に着地する着地面における流量範囲から、ランディングゾーンＺの大きさＺ１、Ｚ２、Ｌ３、Ｌ４を決定する。
【００２９】
これら下限ラインＴ１、上限ラインＴ２、及びランディングゾーンＺの大きさＺ１、Ｚ２に基づいて、パラメータＨ１、Ｈ２、Ｌ１、Ｌ２を決定する。
【００３０】
このようにして、放水砲から空中に放射され地面に着地する泡放射の軌跡を測定する。
【００３１】
次に、本発明の一実施形態による泡放射軌跡の測定方法の詳細について説明する。
【００３２】
まず、図３及び図４を用いて、泡放射を撮影した動画画像から放射軌跡Ｔの下限ラインＴ１、上限ラインＴ２を測定する方法を説明する。
【００３３】
図３は、泡放射を撮影した画像の一例である。
【００３４】
放射軌跡を放射の側面と後方から動画を撮影し、それぞれ三秒間程度を画像ファイルに変換し、計測範囲の輝度を算出し、放射前の画像の輝度を差し引いたものを積算していく。
【００３５】
図３のような泡放射を撮影した画像を用いて、放射の距離・高さ方向の平面に対して輝度を計算、積算する。絶対的な高さはクレーンＣＲを基準にして計算する。
【００３６】
輝度を測定することにより、放射軌跡Ｔのうち、水流が集中する範囲を特定することができ、輝度の割合によって最短放射距離Ｌ３を決定することが可能である。
【００３７】
輝度はグレイスケール表示に変換され、グレイスケールの白黒の濃淡をさらにシェードカラー表示に変換する。シェードカラー画像では、濃淡を紫〜緑〜赤のように色彩の変化で表し、輝度の変化を容易に知ることができる。
【００３８】
図４は、図３の画像をシェードカラー表示に変換した画像である。シェードカラー表示とは、人間の視覚が濃淡より色彩の変化に鋭敏な点を利用し、画像の濃淡を色彩に相違に変換した表示である。本実施形態では、泡放射の境目の認識しやすいように、画像の濃淡に対してシェードカラーを試行錯誤により設定する。
【００３９】
図３及びシェードカラー表示の図４を用いて、放射軌跡Ｔの上限及び下限と認識される点をプロットし、それらプロットした点を結んで、放射軌跡Ｔの下限ラインＴ１及び上限ラインＴ２を決定する。
【００４０】
上限ラインＴ２は、図３又は図４の画像からプロットし、それらプロットを結んで曲線Ｔ２を作成する。
【００４１】
下限ラインＴ１は、図３又は図４の画像の輝度と、図４のシェードカラー画像の色彩の変化からプロットし、それらプロットを結んで曲線Ｔ１を作成する。
【００４２】
これら曲線Ｔ１、Ｔ２は、例えば、次のように高次関数として数式化することができる。
【００４３】
上限ラインＴ２：y=14.789458+0.218653x-0.020047x2+0.000328x3-0.000005x4
下限ラインＴ１：y=13.567322+0.214103x-0.026259x2+0.000492x3-0.000014x4
このようにして作成した下限ラインＴ１、上限ラインＴ２により定まる放射軌跡Ｔを用いて、計画している対象物であるタンクから放水砲の距離、放射角度において放水の放射範囲とタンクの位置関係を確認する。計画との差異が見られる場合には計画の見直しを行うようにする。
【００４４】
次に、図５乃至図７を用いて、泡放射が地面に着地する着地面における流量範囲を測定する方法を説明する。
【００４５】
放水砲からの泡放射の放射軌跡Ｔの状態が安定したことを確認して、図５に示すように、放射軌跡ＴのランディングゾーンＺの所定位置に集水升２０Ｃ、２０Ｗ、２０Ｎ、２０Ｅ、２０Ｓを置く。ランディングゾーンＺに対して対称となるように、集水升２０Ｃ、２０Ｗ、２０Ｎ、２０Ｅ、２０Ｓを配置する。
【００４６】
集水升２０ＣはランディングゾーンＺの中央に、集水升２０ＮはランディングゾーンＺの正面からみて左側に、集水升２０ＳはランディングゾーンＺの正面からみて右側に、集水升２０ＷはランディングゾーンＺの側面から見て左側に、集水升２０ＷはランディングゾーンＺの側面から見て右側に置く（図６（ａ）、図７（ａ）参照）。
【００４７】
各集水升２０Ｃ、２０Ｗ、２０Ｎ、２０Ｅ、２０Ｓは蓋付きの升である。単位時間、例えば、１分間だけ蓋を開き、その後閉じる。集水升２０Ｃ、２０Ｗ、２０Ｎ、２０Ｅ、２０Ｓの水量を計ることにより、その地点での単位時間当たりの水量を実測する。
【００４８】
図６（ｂ）に示すように、集水升２０Ｎ、２０Ｃ、２０Ｓにより測定された水量を二次関数でフィッティングし、正面から見た断面放水範囲を算出する。
【００４９】
図７（ｂ）に示すように、集水升２０Ｗ、２０Ｃ、２０Ｅにより測定された水量を二次関数でフィッティングし、側面から見た断面放水範囲を算出する。
【００５０】
図６（ｂ）に示す正面から見た断面放水範囲と、図７（ｂ）に示す側面からの断面放水範囲に基づいて、ランディングゾーンＺを算出する。
【００５１】
なお、集水升２０Ｃ、２０Ｗ、２０Ｎ、２０Ｅ、２０Ｓの個数及び設置位置は上述した具体例に限らず変更可能である。
【００５２】
このようにして、泡放射の放射軌跡Ｔの下限ラインＴ１、上限ラインＴ２、ランディングゾーンＺの大きさＺ１、Ｚ２等からなる泡放射の軌跡を測定する。
【００５３】
次に、このようにして測定した泡放射の軌跡から対象物であるタンクに対する放水砲配置計画を検証する。図８は、本実施形態よる泡放射軌跡の測定方法により測定された泡放射軌跡を用いた検証方法の説明図である。
【００５４】
図８では、泡放射の放射軌跡Ｔに、放射の対象物である石油タンク１０を重ね合わせて図示している。
【００５５】
図８において、軌跡Ｔ１は放射軌跡Ｔの下限ラインであり、軌跡Ｔ２は放射軌跡Ｔの上限ラインである。石油タンク１０は、高さ１８．２９６ｍ、半径１８．９ｍである。
【００５６】
図８に示すように、石油タンク１０から８０．５ｍの距離に放水砲１２を設置すれば、石油タンク１０の外壁で阻止されることなく、放水砲１２からの泡放射が石油タンク１０に放水できることができる。
【００５７】
放射軌跡が数式化されたことにより、表計算ソウトウェアを用いて簡便かつ正確に放射範囲を推定することができ、放水砲配置計画の妥当性の確認が行える。
【００５８】
なお、図８において、ＤＬとは敷地内の基準高さのことであり、側板高さとはタンク高さのことであり、地上高さとはＤＬ（敷地内の基準高さ）からのタンク高さ（タンク基礎を含めた高さ）のことである。
【００５９】
図中左の「ＤＬ＋０．０ｍ」は砲設置場所の基準高さとの差を示し、図中右の「ＤＬ＋０．０ｍ」はタンク設置場所の基準高さとの差を示している。図８では基準高さからの差はそれぞれ０．０ｍである。
【００６０】
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【００６１】
例えば、上記実施形態では、大容量の石油タンクに対する泡放射消火システムにおける放水砲からの泡放射軌跡の測定に本発明を適用したが、放射の目的、砲の種類、放射物の種類、放射対象はこれに限定されるものではない。例えば、石油タンク以外を目標としても良いし、消火以外の目的で水泡以外の流体を放射しても良い。
【符号の説明】
【００６２】
１０…石油タンク
１２…泡放水砲
１４…放水車
２０Ｃ、２０Ｗ、２０Ｎ、２０Ｅ、２０Ｓ…集水升
Ｔ…泡放射の放射軌跡
Ｔ１…放射軌跡の下限ライン
Ｔ２…放射軌跡の上限ライン
Ｚ…ランディングゾーン
ＣＲ…クレーン
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図３】
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【図４】
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