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JP2019205180A - Hydrogen flame monitoring apparatus and hydrogen handling facility - Google Patents

Hydrogen flame monitoring apparatus and hydrogen handling facility Download PDF

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JP2019205180A JP2019124056A JP2019124056A JP2019205180A JP 2019205180 A JP2019205180 A JP 2019205180A JP 2019124056 A JP2019124056 A JP 2019124056A JP 2019124056 A JP2019124056 A JP 2019124056A JP 2019205180 A JP2019205180 A JP 2019205180A
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啓史 三木
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一平 朝日
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Toshiyuki Hanabusa
敏行 花房
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Abstract

【課題】 太陽光が多い環境下でも、発光強度が少ない小さな水素火炎を高精度で検知して可視化できる水素火炎監視装置と、かかる水素火炎監視装置を設置した水素取扱施設を提案する。【解決手段】 1340〜1500nmの波長領域内で設定された波長を含む近赤外線画像を撮像する近赤外線画像撮像手段、および可視光線画像を撮像する可視光線画像撮像手段を備え、さらに、撮像した近赤外線画像と可視光線画像との差分を取り、二値化し、着色して火炎画像とし、これを可視光線画像からなる背景画像に重畳した合成画像を作成する演算装置と、得られた合成画像を画面に表示する表示装置を備える。かかる構成によれば、水素火炎に多く含まれるが、太陽光にはわずかしか含まれない1340〜1500nmの波長領域の近赤外線を使って火炎画像を作成できるため、発光強度が低い小さな水素火炎であっても可視化できる水素火炎監視装置を提供できる。【選択図】 図2PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydrogen flame monitoring device capable of highly accurately detecting and visualizing a small hydrogen flame having a small emission intensity even in an environment with a lot of sunlight, and a hydrogen handling facility equipped with such a hydrogen flame monitoring device. A near infrared image capturing means for capturing a near infrared image including a wavelength set within a wavelength range of 1340 to 1500 nm, and a visible light image capturing means for capturing a visible light image are further provided, and the captured near infrared image is further provided. The difference between the infrared image and the visible light image is taken, binarized, and colored to form a flame image, and a calculation device that creates a composite image by superimposing this on a background image consisting of the visible light image, and the obtained composite image A display device for displaying on the screen is provided. According to this configuration, a flame image can be created using near infrared rays in the wavelength range of 1340 to 1500 nm, which is contained in a large amount in hydrogen flames but little in sunlight, so that a small hydrogen flame with a low emission intensity can be used. It is possible to provide a hydrogen flame monitoring device that can be visualized. [Selection diagram]

Description

本発明は、肉眼で見えない水素火炎を可視化して火炎の発生を監視する技術に関し、より詳しくは、燃料電池自動車に水素ガスを供給する水素供給ステーションや、水素ガスを製造・利用する化学工場などの水素取扱施設における火炎の発生の監視に適している水素火炎監視装置と、かかる水素火炎監視装置を設置した水素取扱施設に関する。   The present invention relates to a technique for visualizing a hydrogen flame that is invisible to the naked eye and monitoring the generation of the flame. More specifically, the present invention relates to a hydrogen supply station that supplies hydrogen gas to a fuel cell vehicle, and a chemical factory that produces and uses hydrogen gas. The present invention relates to a hydrogen flame monitoring device suitable for monitoring the occurrence of a flame in a hydrogen handling facility such as, and a hydrogen handling facility provided with such a hydrogen flame monitoring device.

一般的な物質の燃焼時においては、成分中の炭素が燃えて可視光線を発するため、その火炎を肉眼で視認することができるが、水素ガスは燃焼してもほぼ無色透明であり、肉眼で視認することはできない。したがって、例えば水素取扱施設において水素ガスの漏出を伴う火災が生じた場合に、消火作業を的確かつ安全に進めるためには、水素火炎を可視化して、火炎の大きさや位置を確認できる技術が必要である。
かかる要請に応じ、本発明の出願人は、無色透明の水素火炎を画像処理によって可視化する技術の研究開発に努め、例えば、特許文献1(特開2013−36974号公報)および特許文献2(特開2006−267097号公報)に記載された水素火炎可視化装置を提案した。
When burning a general substance, carbon in the component burns and emits visible light, so the flame can be seen with the naked eye, but hydrogen gas is almost colorless and transparent even when burned, and with the naked eye It cannot be seen. Therefore, for example, in the event of a fire involving hydrogen gas leakage at a hydrogen handling facility, a technology that can visualize the hydrogen flame and confirm the size and position of the flame is necessary in order to accurately and safely perform the fire fighting operation. It is.
In response to such a request, the applicant of the present invention has made efforts to research and develop a technique for visualizing a colorless and transparent hydrogen flame by image processing. No. 2006-267097), a hydrogen flame visualization device was proposed.

特許文献1に記載の水素火炎可視化装置は、930〜950nmの範囲で設定された波長を含む近赤外線画像および熱線(遠赤外線)画像に、同時に同位置に近赤外線波長および熱線波長が検出された領域を水素火炎領域と判定し、水素火炎の画像を作成し、可視光線画像からなる背景画像に重畳させて表示することで、水素火炎を可視化するものである。   In the hydrogen flame visualization apparatus described in Patent Document 1, the near-infrared wavelength and the heat ray wavelength were simultaneously detected at the same position in the near-infrared image and the heat ray (far-infrared) image including the wavelength set in the range of 930 to 950 nm. The region is determined to be a hydrogen flame region, an image of the hydrogen flame is created, and the hydrogen flame is visualized by superimposing it on a background image made up of a visible light image.

また、特許文献2に記載の水素火炎可視化装置は、水素火炎の発する紫外線(309nm)や近赤外線(950nm)をCCDカメラで撮像し、これらの特定波長の画像と近接する波長の画像との差分画像を抽出することで水素火炎の画像を作成し、紫外線背景画像や近赤外線背景画像と重畳させて表示することで、水素火炎を可視化するものである。   Moreover, the hydrogen flame visualization apparatus described in Patent Document 2 captures ultraviolet rays (309 nm) and near infrared rays (950 nm) emitted by a hydrogen flame with a CCD camera, and the difference between these specific wavelength images and adjacent wavelength images. By extracting an image, an image of a hydrogen flame is created, and the hydrogen flame is visualized by superimposing it on an ultraviolet background image or a near infrared background image.

しかし、これら特許文献1および2に記載された水素火炎可視化措置には、次の(a)〜(c)に示すような問題がある。   However, the hydrogen flame visualization measures described in Patent Documents 1 and 2 have the following problems (a) to (c).

(a) 特許文献1および2に記載に記載された水素火炎可視化装置は、いずれも930〜950nmの波長領域の近赤外線画像を撮像するものであるが、水素火炎が発する光に含まれる930〜950nmの近赤外線の光量は少ない。しかも、水素火炎が発する同波長領域の近赤外線だけを検知するには、太陽光に多く含まれる同波長領域に近接する波長の近赤外線を取り除く必要があるが、そのために、水素火炎の発する近赤外線だけを透過させる光学バンドパスフィルターを使用すると、そのバンド幅(透過波長の範囲)は極めて狭いものとなるため、太陽光の近赤外線の光量だけでなく、水素火炎の近赤外線の光量までもが減少してしまい、小さな水素火炎など発光強度が低い火炎を検知することが難しくなるという問題がある。 (A) The hydrogen flame visualization devices described in Patent Documents 1 and 2 both capture near-infrared images in the wavelength region of 930 to 950 nm, but 930 to be included in the light emitted by the hydrogen flame. The amount of near infrared light at 950 nm is small. Moreover, in order to detect only near-infrared rays in the same wavelength region emitted by a hydrogen flame, it is necessary to remove near-infrared rays having a wavelength close to the same wavelength region contained in sunlight. If an optical bandpass filter that transmits only infrared light is used, the bandwidth (transmission wavelength range) becomes extremely narrow, so not only the near-infrared light amount of sunlight but also the near-infrared light amount of hydrogen flames. Is reduced, making it difficult to detect flames with low emission intensity, such as small hydrogen flames.

(b) 水素火炎可視化装置が使用される水素取扱施設では、水素ガスの漏出事故に備えて、水素供給装置、水素輸送配管あるいは水素貯蔵タンクなどが存在する一定の区域について、発火源となり得るものを設置することができない「防爆区域」が設けてある。
したがって、例えば、特許文献1および2に記載の水素火炎可視化装置では、電源を使用する水素火炎撮像用のCCDカメラなどは発火源となり得るので、防爆区域内に設置することができず、監視対象領域から相当に離れた非防爆区域内に設置せざるを得なかった。そのため、小さな水素火炎の検知が難しく、また火災などによって煙が生じた場合には、水素火炎の発する光が煙で遮られ検知できなくなるといった問題がある。
(B) In hydrogen handling facilities where hydrogen flame visualization equipment is used, in preparation for hydrogen gas leakage accidents, certain areas where hydrogen supply equipment, hydrogen transport pipes, hydrogen storage tanks, etc. may become ignition sources There is an “explosion-proof area” where it cannot be installed.
Therefore, for example, in the hydrogen flame visualization apparatus described in Patent Documents 1 and 2, a CCD camera for imaging a hydrogen flame using a power source can be an ignition source, so it cannot be installed in an explosion-proof area and is a monitoring target. It had to be installed in a non-explosion-proof area that was quite far from the area. For this reason, it is difficult to detect a small hydrogen flame, and when smoke is generated by a fire or the like, there is a problem that light emitted from the hydrogen flame is blocked by the smoke and cannot be detected.

また逆に、電源を使用するCCDカメラなどを防爆区域内に設置したい場合には、CCDカメラなどに厚い金属製のフードを取り付けたりして防爆仕様にする必要があり、装置が大型化して価格が高くなるという問題がある。   Conversely, if you want to install a CCD camera that uses a power supply in an explosion-proof area, you must attach a thick metal hood to the CCD camera, etc. to make it an explosion-proof specification, which increases the size and price of the device. There is a problem that becomes high.

(c) 水素火炎可視化装置が使用される水素取扱施設は、事故の発生を未然に防ぐために、水素火炎の発生のみならず、不審者の侵入などの異常を検知するための連続監視手段が必要とされている。
不審者の侵入を連続監視する汎用の侵入者監視装置は、その多くの機種において概ね800〜950nmの波長領域を含む近赤外線画像を撮像する近赤外線画像撮像機と、同波長領域の近赤外線を照射する近赤外線照射機を備えている。その理由は、800〜950nmの比較的波長が短い近赤外線であれば、近赤外線検知機として汎用の安価なCCDカメラを用いることができるため、侵入者監視装置の価格を低く抑えることができるからである。
(C) Hydrogen handling facilities where hydrogen flame visualization equipment is used require continuous monitoring means to detect not only hydrogen flames but also abnormalities such as suspicious person intrusions in order to prevent accidents. It is said that.
A general-purpose intruder monitoring device that continuously monitors the intrusion of a suspicious person has a near-infrared image pickup device that picks up a near-infrared image including a wavelength region of approximately 800 to 950 nm and a near-infrared ray in the same wavelength region in many models. A near infrared irradiator for irradiating is provided. The reason is that a near-infrared ray having a relatively short wavelength of 800 to 950 nm can use a general-purpose and inexpensive CCD camera as a near-infrared detector, so that the price of the intruder monitoring device can be kept low. It is.

ここで、特許文献1および2に記載の水素火炎可視化装置は、930〜950nmの波長領域の近赤外線画像を撮像するものであるから、上記の汎用の侵入者監視装置の近赤外線照射機による照射光やその反射光を、水素火炎による近赤外線と誤検知する恐れがある。したがって、このような水素火炎可視化装置は、汎用の侵入者監視装置と併用することができないという問題がある。   Here, since the hydrogen flame visualization apparatus described in Patent Documents 1 and 2 captures a near-infrared image in a wavelength region of 930 to 950 nm, irradiation by the near-infrared irradiator of the general-purpose intruder monitoring apparatus described above. There is a risk of misdetecting light and its reflected light as near-infrared rays from a hydrogen flame. Therefore, there is a problem that such a hydrogen flame visualization device cannot be used together with a general-purpose intruder monitoring device.

特開2013−36974号公報JP 2013-36974 A 特開2006−267097号公報JP 2006-267097 A

そこで、本発明は、太陽光が多い環境下でも、発光強度が低い小さな水素火炎を高精度で検知して可視化できる水素火炎監視装置を提供することを課題とする。
また、水素ガスが漏出する恐れのある防爆区域内において、監視対象領域を間近で監視でき、しかも小型でコスト性に優れた水素火炎監視装置を提供することを課題とする。
さらに、汎用の近赤外線照射機を備えた侵入者監視装置から照射される近赤外線を誤検知することなく、かかる侵入者監視装置と併用することができる水素火炎監視装置を提供することを課題とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a hydrogen flame monitoring device that can detect and visualize a small hydrogen flame with low emission intensity with high accuracy even in an environment with a lot of sunlight.
It is another object of the present invention to provide a hydrogen flame monitoring apparatus that can monitor a monitoring target area in an explosion-proof area where hydrogen gas may leak, and that is small in size and excellent in cost.
Furthermore, it is an object to provide a hydrogen flame monitoring device that can be used in combination with such an intruder monitoring device without erroneously detecting near infrared rays emitted from an intruder monitoring device equipped with a general-purpose near infrared irradiator. To do.

また、本発明は、水素ガスが漏出する恐れのある防爆区域内において監視対象領域を監視できる水素火炎監視装置が設置された水素取扱施設を提供することを課題とする。
さらに、汎用の近赤外線照射機を備えた侵入者監視装置と、水素火炎監視装置の両方が設置された水素取扱施設を提供することを課題とする。
It is another object of the present invention to provide a hydrogen handling facility in which a hydrogen flame monitoring device capable of monitoring a monitoring target area is installed in an explosion-proof area where hydrogen gas may leak.
It is another object of the present invention to provide a hydrogen handling facility in which both an intruder monitoring device equipped with a general-purpose near infrared irradiator and a hydrogen flame monitoring device are installed.

上記課題は以下の手段により解決された。
[1] 水素火炎を可視化する水素火炎監視装置であって、
1340〜1500nmの波長領域内で設定された波長を含む近赤外線画像を撮像する近赤外線画像撮像手段、
および可視光線画像を撮像する可視光線画像撮像手段を備える撮像部と、
該撮像部で撮像した監視対象領域の近赤外線画像および可視光線画像を記録する記憶装置、
上記近赤外線画像と上記可視光線画像との差分画像を抽出し、設定した閾値を基準に二値化して二値画像とし、さらに着色して火炎画像とし、該火炎画像を上記可視光線画像からなる背景画像に重畳した合成画像を作成する演算装置、
および上記合成画像を画面に表示する表示装置を備える情報処理部を具備することを特徴とする水素火炎監視装置。
The above problems have been solved by the following means.
[1] A hydrogen flame monitoring device for visualizing a hydrogen flame,
A near-infrared image capturing means for capturing a near-infrared image including a wavelength set within a wavelength region of 1340 to 1500 nm;
And an imaging unit comprising visible light image imaging means for imaging a visible light image,
A storage device for recording a near-infrared image and a visible light image of a monitoring target area imaged by the imaging unit;
A difference image between the near-infrared image and the visible light image is extracted, binarized based on a set threshold value to obtain a binary image, further colored to form a flame image, and the flame image is composed of the visible light image. A computing device for creating a composite image superimposed on a background image;
And a hydrogen flame monitoring apparatus comprising: an information processing unit including a display device that displays the composite image on a screen.

[2] 演算装置は、上記二値画像に基づき水素火炎の有無を判別する判別手段を有することを特徴とする上記[1]に記載の水素火炎監視装置。 [2] The hydrogen flame monitoring device according to [1], wherein the arithmetic unit includes a determination unit that determines presence or absence of a hydrogen flame based on the binary image.

[3] 撮像部は単一の集光手段と、該集光手段に入射した光を近赤外線と可視光線に分配する分光手段を備え、
該分光手段によって分配された近赤外線が近赤外線画像撮像手段に導かれ、可視光線が可視光線画像撮像手段へ導かれるように構成されていることを特徴とする上記[1]または[2]に記載の水素火炎監視装置。
[3] The imaging unit includes a single condensing unit and a spectroscopic unit that distributes light incident on the condensing unit into near infrared rays and visible rays,
In the above [1] or [2], the near infrared light distributed by the spectroscopic means is guided to the near infrared image capturing means, and the visible light is guided to the visible light image capturing means. The hydrogen flame monitoring device described.

[4] 集光手段は発火源を有しておらず、該集光手段と分光手段とは光伝送ケーブルを介して接続されていることを特徴とする上記[3]に記載の水素火炎監視装置。 [4] The hydrogen flame monitoring as set forth in [3], wherein the condensing means does not have an ignition source, and the condensing means and the spectroscopic means are connected via an optical transmission cable. apparatus.

[5] 水素火炎の発する紫外線の波長領域内で設定された波長を含む紫外線を検知する紫外線検知手段、
および水素火炎の発する遠赤外線の波長領域内で設定された波長を含む遠赤外線を検知する遠赤外線検知手段を備える検知部を具備し、
情報処理部の演算装置は、検知部において上記の設定された波長を含む紫外線および上記の設定された波長を含む遠赤外線が同時に検知された場合に、水素火炎の発生と判定する判定手段を有することを特徴とする上記[1]から[4]のいずれかに記載の水素火炎監視装置。
[5] UV detection means for detecting UV including a wavelength set within a wavelength range of UV emitted by a hydrogen flame,
And a detection unit including a far-infrared detection means for detecting far-infrared light including a wavelength set within a wavelength range of far-infrared emitted by a hydrogen flame,
The arithmetic unit of the information processing unit includes a determination unit that determines that a hydrogen flame has occurred when the detection unit simultaneously detects ultraviolet rays including the set wavelength and far infrared rays including the set wavelength. The hydrogen flame monitoring device according to any one of [1] to [4] above, wherein:

[6] 遠赤外線検知手段には集光手段が光伝送ケーブルを介して接続されており、該集光手段は発火源を有しないことを特徴とする上記[5]に記載の水素火炎監視装置。 [6] The hydrogen flame monitoring device according to the above [5], wherein the far-infrared detecting means is connected to a condensing means via an optical transmission cable, and the condensing means has no ignition source. .

[7] 遠赤外線検知手段は、遠赤外線画像を撮像する遠赤外線画像撮像機からなることを特徴とする上記[5]に記載の水素火炎監視装置。 [7] The hydrogen flame monitoring device according to [5], wherein the far-infrared detecting means includes a far-infrared imaging device that captures a far-infrared image.

[8] 紫外線検知手段には集光手段が光伝送ケーブルを介して接続されており、該集光手段は発火源を有しないことを特徴とする上記[5]から[7]のいずれかに記載の水素火炎監視装置。 [8] In any one of [5] to [7], the light collecting means is connected to the ultraviolet ray detecting means via an optical transmission cable, and the light collecting means does not have an ignition source. The hydrogen flame monitoring device described.

[9] 集光手段は紫外線を可視光線に変換する波長変換器を備えることを特徴とする請求項8に記載の水素火炎監視装置。 [9] The hydrogen flame monitoring device according to claim 8, wherein the condensing means includes a wavelength converter that converts ultraviolet rays into visible rays.

[10] 防爆区域と非防爆区域が設けられた水素取扱施設であって、
上記[4]、[6]、[8]または[9]のいずれかに記載の水素火炎監視装置が設置されており、
これらの水素火炎監視装置の構成要素のうち、各集光手段が防爆区域内に配置され、
該集光手段と光伝送ケーブルを介して接続された分光手段、遠赤外線検知手段または紫外線検知手段を含む他の構成要素が非防爆区域内に配置されていることを特徴とする水素取扱施設。
[10] A hydrogen handling facility with explosion-proof and non-explosion-proof areas,
The hydrogen flame monitoring device according to any one of the above [4], [6], [8] or [9] is installed,
Among the components of these hydrogen flame monitoring devices, each condensing means is arranged in an explosion-proof area,
A hydrogen handling facility characterized in that other components including a spectroscopic means, a far-infrared detecting means or an ultraviolet detecting means connected to the condensing means via an optical transmission cable are arranged in a non-explosion-proof area.

[11] 上記[1]から[9]のいずれかに記載の水素火炎監視装置と侵入者監視装置とが設置された水素取扱施設であって、
上記水素火炎監視装置の監視対象領域と上記侵入者監視装置の監視対象領域の少なくとも一部が重複しており、
上記侵入者監視装置は、1340nm未満の波長領域内で設定された波長を含む近赤外線であって、かつ上記水素火炎監視装置の近赤外線画像撮像手段によって撮像される近赤外線画像の波長領域と実質的に重ならない波長領域の近赤外線を照射する近赤外線照射機を備えることを特徴とする水素取扱施設。
[11] A hydrogen handling facility in which the hydrogen flame monitoring device and the intruder monitoring device according to any one of [1] to [9] are installed,
At least part of the monitoring target area of the hydrogen flame monitoring device and the monitoring target area of the intruder monitoring device overlap,
The intruder monitoring device includes a near infrared ray including a wavelength set within a wavelength region of less than 1340 nm and substantially equal to a wavelength region of a near infrared image captured by the near infrared image capturing unit of the hydrogen flame monitoring device. A hydrogen handling facility comprising a near-infrared irradiator that emits near-infrared rays in a wavelength region that does not overlap.

本発明における上記[1]に記載の水素火炎監視装置は、近赤外線画像撮像手段と可視光線画像撮像手段を備える撮像部を具備するため、その近赤外線画像撮像手段によって、水素火炎の発光がある近赤外線の波長領域の近赤外線画像を撮像することができ、可視光線画像撮像手段によって、水素火炎の発光がない可視光線の波長領域の可視光線画像を撮像することができる。   The hydrogen flame monitoring device according to the above [1] in the present invention includes an imaging unit including a near-infrared image capturing unit and a visible light image capturing unit, and therefore the near-infrared image capturing unit emits a hydrogen flame. A near-infrared image in the near-infrared wavelength region can be captured, and a visible-light image in the visible-wavelength region without a hydrogen flame emission can be captured by the visible-light image capturing means.

そして、記憶装置、演算装置および表示装置を備える情報処理部を具備するため、その記憶装置によって、上記撮像部により撮像された近赤外線画像と可視光線画像を記録することができる。
また、演算装置によって、上記近赤外線画像と上記可視光線画像との差分を求めることで、両画像に写り込んだ各種照明機器から発せられる照明光などの外乱光の成分を差し引いて消去した差分画像を抽出し、かかる差分画像を設定した閾値を基準に二値化して二値画像とし、さらに着色することで火炎画像とし、得られた火炎画像を上記可視光線画像による背景画像上に重畳して合成画像を作成することができる。
そして、表示装置によって上記合成画像を画面に表示することで、水素火炎を可視化して、その火炎の大きさや発生位置を特定することができる。
And since the information processing part provided with a memory | storage device, a calculating device, and a display apparatus is comprised, the near-infrared image and visible light image which were imaged by the said imaging part can be recorded with the memory | storage device.
In addition, the difference image between the near infrared image and the visible light image obtained by the arithmetic device is subtracted from the disturbance light components such as illumination light emitted from the various illumination devices reflected in the two images and deleted. Is extracted and binarized with reference to the threshold value set as the difference image, and further colored to form a flame image, and the obtained flame image is superimposed on the background image by the visible light image. A composite image can be created.
Then, by displaying the composite image on the screen by the display device, the hydrogen flame can be visualized, and the size and generation position of the flame can be specified.

さらに、本発明の水素火炎監視装置によれば、その近赤外線画像撮像手段は、1340〜1500nmの波長領域内で設定された波長を含む近赤外線画像を撮像するものであるところ、水素火炎には、1340〜1500nmの波長領域の近赤外線が非常に多く含まれているため、発光強度が低い小さな水素火炎であっても鮮明に画像化して可視化することができる。また、1340〜1500nmの波長領域の近赤外線は、太陽光にはわずかしか含まれていないため、太陽光を水素火炎と誤検知するという誤作動を防ぐことができる。   Furthermore, according to the hydrogen flame monitoring apparatus of the present invention, the near-infrared image capturing means captures a near-infrared image including a wavelength set within a wavelength region of 1340 to 1500 nm. , 1430-1500 nm wavelength region is contained in a very large amount, so even a small hydrogen flame with low emission intensity can be clearly imaged and visualized. Moreover, since near infrared rays in the wavelength region of 1340 to 1500 nm are only slightly contained in sunlight, it is possible to prevent a malfunction in which sunlight is erroneously detected as a hydrogen flame.

さらに、近赤外線を検知するタイプの汎用の侵入者監視装置は、その多くの機種において概ね800〜950nmの波長領域の近赤外線を照射する近赤外線照射機を備えているが、本発明の水素火炎監視装置の近赤外線画像撮像手段は、1340〜1500nmの波長領域内で設定された波長を含む近赤外線画像を撮像するものであるから、800〜950nmの波長領域の近赤外線は撮像しない。したがって、本発明の水素火炎監視装置によれば、上記の汎用の侵入者監視装置の近赤外線照射機から照射される近赤外線やその反射光を、水素火炎の発光と誤検知する恐れがないため、上記の汎用の侵入者監視装置と併用することが可能であり便利である。   Furthermore, the general-purpose intruder monitoring device of the type that detects near infrared rays is provided with a near infrared irradiator that irradiates near infrared rays in a wavelength region of approximately 800 to 950 nm in many models, but the hydrogen flame of the present invention. Since the near-infrared image capturing means of the monitoring device captures a near-infrared image including a wavelength set in the wavelength region of 1340 to 1500 nm, the near-infrared image in the wavelength region of 800 to 950 nm is not imaged. Therefore, according to the hydrogen flame monitoring apparatus of the present invention, there is no possibility of misdetecting the near infrared ray or the reflected light emitted from the near infrared irradiator of the general-purpose intruder monitoring apparatus as the emission of the hydrogen flame. It can be used in combination with the above-mentioned general-purpose intruder monitoring device and is convenient.

また、本発明における上記[2]に記載の水素火炎監視装置は、上記[1]に記載の水素火炎監視装置において、演算装置が上記二値画像に基づき水素火炎の有無を判別する判別手段を有する。上記二値画像は、設定した閾値以上の値を示す領域を水素火炎が存在する領域と判断し、二値化処理して画像作成されるものであるため、かかる二値画像によれば水素火炎の有無を容易かつ高精度に判別することができる。
したがって、本発明の水素火炎監視装置によれば、判別手段によって水素火炎が検知された場合に、水素火炎発生の警報を発報するように構成することができる。また、判別手段による水素火炎の検知をトリガーとして、記憶装置に水素火炎発生の前後にわたる所定時間の近赤外線画像および可視光線画像を保存するように構成することができる。
Further, the hydrogen flame monitoring apparatus according to the above [2] in the present invention is the hydrogen flame monitoring apparatus according to the above [1], wherein the arithmetic unit includes a discriminating means for discriminating the presence or absence of the hydrogen flame based on the binary image. Have. In the binary image, an area showing a value equal to or greater than the set threshold value is determined as an area where a hydrogen flame exists, and binarized to create an image. It is possible to easily and accurately determine the presence or absence.
Therefore, according to the hydrogen flame monitoring apparatus of the present invention, when a hydrogen flame is detected by the discriminating means, an alarm for generating a hydrogen flame can be issued. Further, it is possible to configure the storage device to store a near-infrared image and a visible light image for a predetermined time before and after the occurrence of the hydrogen flame, using the detection of the hydrogen flame by the determination unit as a trigger.

また、本発明における上記[3]に記載の水素火炎監視装置は、上記[1]または[2]に記載の水素火炎監視装置において、撮像部に単一の集光手段と、その集光手段に入射した光を近赤外線と可視光線に分ける分光手段を備えるため、近赤外線画像と可視光線画像の画角を同一にすることができる。したがって、上記火炎画像を背景画像に重畳した合成画像において、水素火炎の発生位置を正確に表示することができる。   Further, the hydrogen flame monitoring apparatus according to the above [3] in the present invention is the hydrogen flame monitoring apparatus according to the above [1] or [2], wherein the imaging unit has a single condensing means and its condensing means. Since the spectroscopic means for dividing the light incident on the light into a near infrared ray and a visible light ray is provided, the angle of view of the near infrared image and the visible light image can be made the same. Therefore, the generation position of the hydrogen flame can be accurately displayed in the composite image in which the flame image is superimposed on the background image.

さらに、本発明における上記[4]に記載の水素火炎監視装置は、上記[3]に記載の水素火炎監視装置において、集光手段は発火源を有しておらず、その集光手段と分光手段とが光伝送ケーブルを介して接続されているため、水素火炎監視装置から集光手段だけを離して、発火源となり得るものを配置できないような場所に配置することができる。
したがって、例えば、防爆区域と非防爆区域が設けられた水素取扱施設に本発明の水素火炎監視装置を設置する場合には、集光手段を防爆区域内に配置することができるため、水素ガスが漏出する恐れのある箇所の近傍に集光手段を配置することによって、水素火炎の検知を高精度で行うことができる。
Furthermore, the hydrogen flame monitoring apparatus according to the above [4] in the present invention is the hydrogen flame monitoring apparatus according to the above [3], in which the condensing means does not have an ignition source, and the condensing means Since the means is connected via the optical transmission cable, it is possible to dispose only the condensing means away from the hydrogen flame monitoring device and to place it where it is not possible to place anything that can be an ignition source.
Therefore, for example, when the hydrogen flame monitoring device of the present invention is installed in a hydrogen handling facility provided with an explosion-proof area and a non-explosion-proof area, the condensing means can be arranged in the explosion-proof area, By arranging the light condensing means in the vicinity of a place where there is a possibility of leakage, the hydrogen flame can be detected with high accuracy.

さらに、防爆区域内に配置された集光手段と光伝送ケーブルを介して接続された分光手段を含む他の構成要素を非防爆区域内に配置することができるため、水素火炎監視装置の構成要素のうち、電源を使用するため発火源となり得る近赤外画像撮像手段や可視画像撮像手段などを防爆仕様とする必要がなく、水素火炎監視装置を小型でコスト性に優れたものとすることができる。   In addition, since other components including the light collecting means arranged in the explosion-proof area and the spectroscopic means connected via the optical transmission cable can be arranged in the non-explosion-proof area, the components of the hydrogen flame monitoring device Among them, it is not necessary to use explosion-proof specifications for near-infrared image capturing means and visible image capturing means that can be an ignition source because a power source is used, and the hydrogen flame monitoring device should be small and cost-effective. it can.

また、集光手段は、例えば集光のためのレンズと、そのレンズと光伝送ケーブルを繋ぐ部材だけで構成することができるため、その場合には、集光手段を極めて小さく形成することができ、狭い場所に設置することが可能となる。   In addition, since the condensing means can be composed of, for example, a lens for condensing light and a member connecting the lens and the optical transmission cable, the condensing means can be formed extremely small in that case. It becomes possible to install in a narrow place.

また、本発明における上記[5]に記載の水素火炎監視装置は、上記[1]から[4]のいずれかに記載の水素火炎監視装置において、水素火炎の発する紫外線の波長領域内で設定された波長を含む紫外線を検知する紫外線検知手段、および水素火炎の発する遠赤外線の波長領域内で設定された波長を含む遠赤外線を検知する遠赤外線検知手段を備える検知部を具備するため、かかる紫外線検知手段によって、水素火炎の発する紫外線を検知することができ、また、遠赤外線検知手段によって、水素火炎の発する遠赤外線を検知することができる。   In addition, the hydrogen flame monitoring apparatus according to the above [5] in the present invention is set in the wavelength range of ultraviolet rays emitted from the hydrogen flame in the hydrogen flame monitoring apparatus according to any one of the above [1] to [4]. The ultraviolet ray detecting means for detecting the ultraviolet ray including the different wavelength, and the detection unit including the far infrared ray detecting means for detecting the far infrared ray including the wavelength set in the wavelength region of the far infrared ray emitted from the hydrogen flame, the ultraviolet ray is provided. The detection means can detect ultraviolet rays emitted by the hydrogen flame, and the far infrared detection means can detect far infrared rays emitted by the hydrogen flame.

そして、情報処理部の演算装置は、上記検知部において上記の設定された波長を含む紫外線および上記の設定された波長を含む遠赤外線が同時に検知された場合に水素火炎の発生と判定する判定手段を有するため、水素火炎の発生を高精度で検知することができる。例えば、紫外線検知手段が太陽光に含まれる紫外線を水素火炎から発せられた紫外線と誤検知した場合や、あるいは、遠赤外線検知手段が水素火炎以外の原因による監視対象領域の温度上昇を水素火炎によるものと誤検知した場合においても、両検知手段による検知が同時に行われない限りは水素火炎の発生と判定されないため、本発明の水素火炎監視装置は、水素火炎の発生を高精度で検知することができるものである。   Then, the arithmetic unit of the information processing unit determines that a hydrogen flame is generated when the detection unit simultaneously detects the ultraviolet ray including the set wavelength and the far infrared ray including the set wavelength. Therefore, the occurrence of a hydrogen flame can be detected with high accuracy. For example, when the ultraviolet ray detection means mistakenly detects the ultraviolet ray contained in the sunlight as the ultraviolet ray emitted from the hydrogen flame, or the far infrared ray detection means causes the temperature rise in the monitored area due to a cause other than the hydrogen flame due to the hydrogen flame. Even if it is mistakenly detected, it is not determined that hydrogen flame is generated unless detection by both detection means is performed at the same time. Therefore, the hydrogen flame monitoring device of the present invention can detect the occurrence of hydrogen flame with high accuracy. It is something that can be done.

したがって、本発明の水素火炎監視装置によれば、演算装置の判定手段によって水素火炎の発生が検知された場合に警報を発報するようにできる。また、判定手段による水素火炎発生の検知をトリガーとして、記憶装置への水素火炎発生の前後にわたる所定時間の近赤外線画像および可視光線画像の保存を開始するようにし、あるいは、演算装置による一連の画像処理を開始するようにできる。   Therefore, according to the hydrogen flame monitoring apparatus of the present invention, it is possible to issue an alarm when the occurrence of a hydrogen flame is detected by the determination means of the arithmetic unit. In addition, with the detection of the occurrence of hydrogen flame by the determination means as a trigger, storage of a near-infrared image and a visible light image for a predetermined time before and after the occurrence of a hydrogen flame in the storage device is started, or a series of images by an arithmetic device You can start the process.

さらに、水素火炎発生の検知精度をより高めるために、かかる演算装置の「判定手段」と、上記の二値画像に基づき水素火炎の有無を判別する「判別手段」とを組み合わせてもよい。例えば、「判定手段」によって水素火炎の発生が検知された場合であって、かつ「判別手段」によって水素火炎の存在が検知された場合に、水素火炎が発生したものと判断して、上記のように警報を発報したり、記憶装置への画像の保存を開始したりしてもよい。   Furthermore, in order to further improve the detection accuracy of the occurrence of hydrogen flame, the “determination unit” of the arithmetic device may be combined with the “determination unit” that determines the presence or absence of hydrogen flame based on the binary image. For example, when the occurrence of a hydrogen flame is detected by the “determination unit” and the presence of the hydrogen flame is detected by the “determination unit”, it is determined that the hydrogen flame has occurred, As described above, an alarm may be issued, or image storage in the storage device may be started.

また、本発明における上記[6]に記載の水素火炎監視装置は、上記[5]に記載の水素火炎監視装置において、遠赤外線検知手段には集光手段が光伝送ケーブルを介して接続されており、該集光手段は発火源を有しないため、水素火炎監視装置から集光手段だけを離して、発火源となり得るものを配置できないような場所に配置することができる。
したがって、例えば、防爆区域と非防爆区域が設けられた水素取扱施設に本発明の水素火炎監視装置を設置する場合には、集光手段を防爆区域内に配置することができるため、水素ガスが漏出する恐れのある箇所の近傍に集光手段を配置することによって、水素火炎の検知を高精度で行うことができる。
The hydrogen flame monitoring apparatus according to [6] in the present invention is the hydrogen flame monitoring apparatus according to [5], wherein the far-infrared detecting means is connected to a condensing means via an optical transmission cable. In addition, since the condensing means does not have an ignition source, it is possible to dispose only the condensing means from the hydrogen flame monitoring device and place the condensing means in a place where an ignition source cannot be arranged.
Therefore, for example, when the hydrogen flame monitoring device of the present invention is installed in a hydrogen handling facility provided with an explosion-proof area and a non-explosion-proof area, the condensing means can be arranged in the explosion-proof area, By arranging the light condensing means in the vicinity of a place where there is a possibility of leakage, the hydrogen flame can be detected with high accuracy.

さらに、防爆区域内に配置された集光手段と光伝送ケーブルを介して接続された遠赤外線検知手段を含む他の構成要素を非防爆区域内に配置することができるため、水素火炎監視装置の構成要素のうち、電源を使用するため発火源となり得る遠赤外線検知手段などを防爆仕様とする必要がなく、水素火炎監視装置を小型でコスト性に優れたものにすることができる。   Furthermore, other components including the far-infrared detection means connected via the optical transmission cable and the light collecting means arranged in the explosion-proof area can be arranged in the non-explosion-proof area. Of the components, it is not necessary to make the far-infrared detection means, which can be an ignition source because of the use of a power source, an explosion-proof specification, and the hydrogen flame monitoring device can be made small and cost-effective.

また、集光手段は、例えば集光のためのレンズと、そのレンズと光伝送ケーブルを繋ぐ部材だけで構成することができるため、その場合には、集光手段を極めて小さく形成することができ、狭い場所にも設置することが可能となる。   In addition, since the condensing means can be composed of, for example, a lens for condensing light and a member connecting the lens and the optical transmission cable, the condensing means can be formed extremely small in that case. It can be installed in a narrow place.

また、本発明における上記[7]に記載の水素火炎監視装置は、上記[5]に記載の水素火炎監視装置において、遠赤外線検知手段が、遠赤外線画像を撮像する遠赤外線画像撮像機からなるので、遠赤外線検知手段を、水素火炎の発生の検知用のみならず、夜間の侵入者監視用の撮影機として使用することができる。
さらに、かかる遠赤外線画像撮像機によって取得した遠赤外線画像に基づいて、監視対象領域内の最高温度の位置表示と温度表示を行うことや、機器の温度上昇を検知し電気的に温度を出力するサーモグラフィーとして使用するなど、監視対象領域における温度監視を行うことも可能である。
なお、遠赤外線画像撮像機を防爆仕様にして発火源にならないようにした場合には、水素ガスが漏出する恐れのある箇所の近傍に設置することが可能となり、より水素火炎や侵入者の検知精度を高めることができる。
Moreover, the hydrogen flame monitoring apparatus according to [7] in the present invention is the hydrogen flame monitoring apparatus according to [5], wherein the far infrared detection means includes a far infrared imaging device that captures a far infrared image. Therefore, the far-infrared detection means can be used not only for detecting the occurrence of hydrogen flame but also as a camera for monitoring intruders at night.
Furthermore, based on the far-infrared image acquired by such a far-infrared image pick-up device, the position display and the temperature display of the highest temperature in the monitoring target area are performed, and the temperature rise of the device is detected and the temperature is electrically output. It is also possible to monitor the temperature in the monitored region, such as using as a thermography.
If the far-infrared imaging device is made explosion-proof so that it does not become an ignition source, it can be installed in the vicinity of a location where hydrogen gas may leak, and more hydrogen flames and intruders can be detected. Accuracy can be increased.

さらに、本発明における上記[8]に記載の水素火炎監視装置は、上記[5]から[7]のいずれかに記載の水素火炎監視装置において、集光手段が光伝送ケーブルを介して紫外線検知手段に接続されており、該集光手段は発火源を有しないため、水素火炎監視装置から集光手段だけを離して、発火源となり得るものを配置できないような場所に配置することができる。
したがって、水素ガスが漏出する恐れのある箇所の近傍に集光手段を配置することによって、水素火炎の検知を高精度で行うことができる。さらに、集光手段以外の構成要素を非防爆区域内に配置することができるため、それらを防爆仕様とする必要がなく水素火炎監視装置を小型でコスト性に優れたものにすることができる。
Furthermore, the hydrogen flame monitoring apparatus according to the above [8] in the present invention is the hydrogen flame monitoring apparatus according to any one of the above [5] to [7], wherein the light collecting means detects ultraviolet rays via an optical transmission cable. Since the condensing means has no ignition source, it is possible to dispose only the condensing means away from the hydrogen flame monitoring device, and to place the condensing source in a place where it cannot be arranged.
Therefore, the hydrogen flame can be detected with high accuracy by arranging the light condensing means in the vicinity of a place where hydrogen gas may leak. Furthermore, since components other than the light condensing means can be arranged in the non-explosion-proof area, it is not necessary to make them explosion-proof, and the hydrogen flame monitoring device can be made small and cost-effective.

また、集光手段は、例えば集光のためのレンズと、そのレンズと光伝送ケーブルを繋ぐ部材だけで構成することができるため、その場合には、集光手段を相当に小さく形成することができ、狭い場所にも設置することが可能となる。   In addition, since the light condensing means can be composed of, for example, a lens for condensing light and a member connecting the lens and the optical transmission cable, in this case, the light condensing means can be formed to be considerably small. It can be installed in a narrow place.

さらに、本発明における上記[9]に記載の水素火炎監視装置は、上記[8]に記載の水素火炎監視装置において、その集光手段が紫外線を可視光線に変換する波長変換器を備えるため、集光手段に入射した監視対象領域からの紫外線を、可視光線に変換することができる。したがって、集光手段と紫外線検知手段とを接続する光伝送ケーブルとして、高価な紫外線伝送用の専用品ではなく、安価な可視光線伝送用の汎用品を使用することが可能となり、水素火炎監視装置をコスト性に優れたものにすることができる。   Furthermore, the hydrogen flame monitoring device according to the above [9] in the present invention is the hydrogen flame monitoring device according to the above [8], because the condensing means includes a wavelength converter that converts ultraviolet rays into visible rays. Ultraviolet rays from the monitoring target area incident on the light collecting means can be converted into visible light. Therefore, it is possible to use an inexpensive general-purpose product for visible light transmission instead of an expensive special product for ultraviolet transmission as an optical transmission cable for connecting the light collecting means and the ultraviolet detection means. Can be made cost-effective.

本発明における上記[10]に記載の水素取扱施設は、上記[4]、[6]、[8]または[9]のいずれかに記載の水素火炎監視装置が設置されており、これらの水素火炎監視装置の構成要素のうち、各集光手段が防爆区域内に配置され、該集光手段と光伝送ケーブルを介して接続された分光手段、遠赤外線検知手段または紫外線検知手段を含む他の構成要素が非防爆区域内に配置されているので、防爆区域内に配置された各集光手段によって、水素ガスの漏出の恐れがある箇所の近傍において水素火炎の検知を行うことができる。
したがって、本発明の水素取扱施設では、小さな水素火炎であっても検知でき、また、水素火炎の大きさや位置を正確に特定できるので、水素ガスの漏出を伴う火災が発生した場合には、消火作業を的確かつ安全に行うことが可能となる。
In the hydrogen handling facility according to the above [10] in the present invention, the hydrogen flame monitoring device according to any one of the above [4], [6], [8] or [9] is installed. Among the components of the flame monitoring device, each condensing means is disposed in an explosion-proof area, and other condensing means including a spectroscopic means, a far-infrared detecting means or an ultraviolet detecting means connected to the condensing means via an optical transmission cable. Since the components are arranged in the non-explosion-proof area, the hydrogen flame can be detected in the vicinity of a place where there is a risk of leakage of hydrogen gas by the respective light collecting means arranged in the explosion-proof area.
Therefore, in the hydrogen handling facility of the present invention, even a small hydrogen flame can be detected, and the size and position of the hydrogen flame can be accurately identified. Work can be performed accurately and safely.

また、本発明の水素取扱施設は、水素火炎監視装置の構成要素のうち、電源を使用するなど発火源となり得る構成要素を非防爆区域に配置してあるので、かかる構成要素を防爆仕様にする必要がないためコスト性に優れており、また、漏出した水素ガスへの着火による火災が生じ難く安全性に優れている。   In the hydrogen handling facility of the present invention, among the components of the hydrogen flame monitoring device, components that can be ignition sources such as using a power source are arranged in a non-explosion-proof area. Since it is not necessary, it is excellent in cost. In addition, fire due to ignition of leaked hydrogen gas hardly occurs, and it is excellent in safety.

さらに、本発明における上記[11]に記載の水素取扱施設は、上記[1]から[9]のいずれかに記載の水素火炎監視装置と侵入者監視装置とが設置された水素取扱施設であって、上記水素火炎監視装置の監視対象領域と上記侵入者監視装置の監視対象領域の少なくとも一部が重複しており、上記侵入者監視装置は、1340nm未満の波長領域内で設定された波長を含む近赤外線であって、かつ、上記水素火炎監視装置の近赤外線画像撮像手段によって撮像される近赤外線画像の波長領域と実質的に重ならない波長領域の近赤外線を照射する近赤外線照射機を備えるので、本発明の水素火炎監視装置は、汎用の侵入者監視装置の近赤外線照射機から照射される近赤外線やその反射光を、水素火炎の発する近赤外線であると誤検知することはない。
したがって、本発明の水素火炎監視装置と共に汎用の安価な侵入者監視装置を設置して、両装置によって同時に同じ監視対象区域を監視することができるため、便利でありコスト性にも優れている。
Furthermore, the hydrogen handling facility described in [11] in the present invention is a hydrogen handling facility in which the hydrogen flame monitoring device and the intruder monitoring device described in any of [1] to [9] are installed. And at least part of the monitoring target area of the hydrogen flame monitoring device and the monitoring target area of the intruder monitoring device overlap, and the intruder monitoring device has a wavelength set within a wavelength region of less than 1340 nm. A near-infrared irradiator that irradiates near-infrared rays in a wavelength region that is near-infrared and that does not substantially overlap the wavelength region of the near-infrared image captured by the near-infrared image capturing means of the hydrogen flame monitoring device Therefore, the hydrogen flame monitoring device of the present invention erroneously detects the near infrared ray and the reflected light emitted from the near infrared irradiator of the general-purpose intruder monitoring device as the near infrared ray emitted by the hydrogen flame. No.
Therefore, a general-purpose inexpensive intruder monitoring device can be installed together with the hydrogen flame monitoring device of the present invention, and the same monitoring target area can be monitored simultaneously by both devices, which is convenient and excellent in cost.

なお、水素火炎監視装置の近赤外線画像撮像手段が検知する近赤外線の波長領域と、侵入者監視装置の近赤外線照射機が照射する近赤外線の波長領域とが「実質的に重ならない」とは、たとえ両者に一部重なる波長領域があったとしても、それが、侵入者監視装置の近赤外線照射機から発せられた近赤外線を、火炎監視装置が水素火炎から発せられた近赤外線であると誤検知しない範囲内であれば、両波長領域は「実質的に重ならない」状態と解する趣旨である。   The near-infrared wavelength region detected by the near-infrared imaging device of the hydrogen flame monitoring device and the near-infrared wavelength region irradiated by the near-infrared irradiator of the intruder monitoring device are “substantially not overlapping”. Even if there is a wavelength region that overlaps both, it is a near infrared ray emitted from the near infrared irradiator of the intruder monitoring device, and a near infrared ray emitted from the hydrogen flame by the flame monitoring device. If it is within a range where no erroneous detection is made, the two wavelength regions are understood to be in a state of “substantially not overlapping”.

本発明の第1実施形態にかかる水素火炎監視装置の全体システム図である。1 is an overall system diagram of a hydrogen flame monitoring apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態にかかる水素火炎監視装置の全体システム図である。It is a whole system figure of the hydrogen flame monitoring device concerning a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の水素取扱施設の説明図である。It is explanatory drawing of the hydrogen handling facility of this invention. 近赤外線の波長領域における水素火炎と太陽光の発光強度を示すグラフである。It is a graph which shows the emission intensity of a hydrogen flame and sunlight in the near infrared wavelength region.

≪水素火炎監視装置の第1実施形態≫
まず、本発明の水素火炎監視装置の第1実施形態を説明する。
図1に示す水素火炎監視装置1は、撮像部2と情報処理部3を具備する。
撮像部2は、主に、監視対象領域からの光を受け取る集光手段23と、集光手段23で受け取った光を近赤外線と可視光線に分ける分光手段24と、分光手段24から導かれた近赤外線による画像を撮像する近赤外線画像撮像手段21と、分光手段24から導かれた可視光線による画像を撮像する可視光線画像撮像手段22とからなる。
<< First Embodiment of Hydrogen Flame Monitoring Apparatus >>
First, a first embodiment of the hydrogen flame monitoring device of the present invention will be described.
A hydrogen flame monitoring apparatus 1 illustrated in FIG. 1 includes an imaging unit 2 and an information processing unit 3.
The imaging unit 2 is mainly guided by the light collecting unit 23 that receives light from the monitoring target region, the spectral unit 24 that divides the light received by the light collecting unit 23 into near infrared rays and visible light, and the spectral unit 24. It comprises a near-infrared image capturing means 21 that captures an image by near-infrared light and a visible light image capturing means 22 that captures an image by visible light guided from the spectroscopic means 24.

情報処理部3は、撮像部2から伝送されてきた近赤外線画像と可視光線画像とを記録する記憶装置31と、かかる近赤外線画像と可視光線画像とを用いて火炎画像が背景画像に重畳して表される合成画像を作成する演算装置32と、その合成画像を画面に表示する表示装置33とからなる。   The information processing unit 3 uses the storage device 31 that records the near-infrared image and the visible light image transmitted from the imaging unit 2, and the flame image is superimposed on the background image using the near-infrared image and the visible light image. And a display device 33 for displaying the composite image on the screen.

情報処理部3の基本的な動作は、水素火炎の発する特定波長の近赤外線画像と可視光線画像との差分を求めることで、両画像に写り込んだ照明光などの外乱光の成分を差し引いて消去した差分画像を抽出し、かかる差分画像を設定した閾値を基準に二値化して二値画像とし、さらに着色して火炎画像とし、得られた火炎画像を上記可視光線画像による背景画像上に重畳した合成画像として画面に表示することで、水素火炎を可視化するものである。   The basic operation of the information processing unit 3 is to obtain a difference between a near-infrared image of a specific wavelength emitted by a hydrogen flame and a visible light image, and subtract disturbance light components such as illumination light reflected in both images. The erased difference image is extracted, binarized with reference to the threshold value set for the difference image to obtain a binary image, further colored to form a flame image, and the obtained flame image is placed on the background image by the visible light image. The hydrogen flame is visualized by displaying it on the screen as a superimposed composite image.

<撮像部>
集光手段23は、分光手段24と光伝送ケーブル25を介して接続されており、集光手段23に備えられたレンズ(図示せず)に入射した監視対象領域からの光が、光伝送ケーブル25を通過して分光手段24へ導かれるように構成されている。
<Imaging unit>
The condensing unit 23 is connected to the spectroscopic unit 24 via the optical transmission cable 25, and light from the monitoring target region incident on a lens (not shown) provided in the condensing unit 23 is converted into the optical transmission cable. It is configured to pass through 25 and be guided to the spectroscopic means 24.

集光手段23は、レンズおよびレンズと光伝送ケーブル25とを繋ぐ部材だけで構成できるため、発火源にならないものであり、また極めて小さく形成することができる。したがって、通常の電源を利用するCCDカメラなどの設置が困難な、発火源となり得るものを設置できない場所や、極めて狭い場所にも設置することができ、例えば、水素供給ステーションの防爆区域内の蓄圧器室や圧縮機室などの狭隘部にも設置することができる。   The condensing means 23 can be composed of only a lens and a member that connects the lens and the optical transmission cable 25, and therefore does not become a source of ignition, and can be formed extremely small. Therefore, it is difficult to install a CCD camera that uses a normal power source, it can be installed in places where it cannot be ignited, or in extremely narrow places. For example, pressure accumulation in an explosion-proof area of a hydrogen supply station It can also be installed in narrow spaces such as instrument rooms and compressor rooms.

分光手段24は、公知の分光鏡を使用することができる。分光鏡は、可視光線線(概ね400〜700nm)を反射し、近赤外線(概ね800〜1800nm)を透過する鏡であり、あるいは、逆に可視光線線を透過し近赤外線を反射する鏡であってもよい。かかる分光鏡は、例えば、板ガラスに屈折率の異なる誘電体物質を多層状にコーティングすることにより製造することができる。   As the spectroscopic means 24, a known spectroscopic mirror can be used. The spectroscopic mirror is a mirror that reflects visible rays (approximately 400 to 700 nm) and transmits near infrared rays (approximately 800 to 1800 nm), or conversely, is a mirror that transmits visible rays and reflects near infrared rays. May be. Such a spectroscope can be manufactured, for example, by coating a plate glass with dielectric materials having different refractive indexes in a multilayer form.

また、分光手段24には、外乱光の影響を減らすために、後述する光学バンドパスフィルターとしての機能を付与してもよい。その場合には、1340〜1500nmの波長領域内で任意に設定された波長を含む近赤外線を透過または反射する分光鏡を使用すればよい。
このような分光手段24の具体例としては、透過波長の中心が1350〜1450nmであって、バンド幅が半値全幅70〜90nmである光学バンドパスフィルターとして機能する分光鏡を好適に使用することができる。
Further, the spectroscopic unit 24 may be provided with a function as an optical bandpass filter described later in order to reduce the influence of disturbance light. In that case, a spectroscope that transmits or reflects near infrared light including a wavelength arbitrarily set within a wavelength region of 1340 to 1500 nm may be used.
As a specific example of such a spectroscopic means 24, a spectroscope that functions as an optical bandpass filter having a transmission wavelength center of 1350 to 1450 nm and a full width at half maximum of 70 to 90 nm is preferably used. it can.

光伝送ケーブル25は、一本の光ファイバー素線からなるケーブル、複数本の光ファイバー素線を束ねた光ファイバーバンドルケーブル、または、複数本の光ファイバー素線を束ねて溶着させたイメージファイバーケーブルなどを使用することができるが、画素度の高い鮮明な近赤外画像や可視光線画像を得るためには、イメージファイバーケーブルを使用することが望ましい。
かかる光伝送ケーブル25により集光手段23から分光手段24に導かれた光は、分光手段24によって近赤外線と可視光線に分光され、それぞれ近赤外線画像撮像手段21と可視光線画像撮像手段22へと導かれる。
As the optical transmission cable 25, a cable made of a single optical fiber, an optical fiber bundle cable in which a plurality of optical fibers are bundled, an image fiber cable in which a plurality of optical fibers are bundled and welded, or the like is used. However, it is desirable to use an image fiber cable in order to obtain a clear near-infrared image or a visible light image having a high pixel degree.
The light guided from the condensing means 23 to the spectroscopic means 24 by the optical transmission cable 25 is split into near infrared rays and visible light rays by the spectroscopic means 24, and to the near infrared image capturing means 21 and the visible light image capturing means 22, respectively. Led.

近赤外線画像撮像手段21は、分光手段24から導かれた近赤外線によって、監視対象領域の水素が燃焼する際に生じるHOの発光スペクトルによる近赤外線画像を撮像するための手段であり、例えば、1340〜1500nmの波長領域内で任意に設定された波長を含む近赤外線画像を、静止画撮像または動画撮像することができる撮像素子を備えたCCDカメラを使用することができる。
かかるCCDカメラが静止画を撮像するものである場合には、例えば、自動的に数秒毎に撮像できるものであれば連続監視が可能となるため好ましい。さらに、多様な監視用画像を取得するために、広角から望遠まで幅広い画角をカバーできるものであることが好ましい。
The near-infrared image capturing means 21 is a means for capturing a near-infrared image based on the emission spectrum of H 2 O generated when hydrogen in the monitoring target region is burned by the near-infrared light guided from the spectroscopic means 24. For example, , A CCD camera equipped with an imaging device capable of capturing a still image or a moving image of a near-infrared image including a wavelength arbitrarily set within a wavelength region of 1340 to 1500 nm.
When such a CCD camera captures a still image, for example, it is preferable if it can automatically capture every few seconds because continuous monitoring is possible. Furthermore, in order to acquire a variety of monitoring images, it is preferable to be able to cover a wide field angle from wide angle to telephoto.

また、近赤外線画像撮像手段21には、外乱光の影響を減らすために、特定波長の近赤外線だけを透過させる光学バンドパスフィルターを装着してもよい。この光学バンドパスフィルターは、照明光などの外乱光の影響を減らし、しかも水素火炎の輝度値を低下させないように、バンド幅が半値全幅10〜100nmのものが好適であり、さらには半値全幅50〜90nmのものがより好ましい。
なお、上記の分光手段24に光学バンドパスフィルターの機能を付与する場合には、別途に光学バンドパスフィルターを設ける必要はない。
The near-infrared image capturing means 21 may be provided with an optical bandpass filter that transmits only near-infrared light having a specific wavelength in order to reduce the influence of disturbance light. This optical band-pass filter preferably has a full width at half maximum of 10 to 100 nm and further has a full width at half maximum of 50 so that the influence of disturbance light such as illumination light is reduced and the luminance value of the hydrogen flame is not lowered. The thing of -90 nm is more preferable.
In addition, when the function of an optical bandpass filter is given to the spectroscopic means 24, it is not necessary to provide an optical bandpass filter separately.

かかる近赤外線画像撮像手段21の具体例としては、浜松ホトニクス社製のInGaAsカメラ(型番C10633−13)を好適に使用することができる。   As a specific example of the near-infrared image capturing means 21, an InGaAs camera (model number C10633-13) manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd. can be suitably used.

このように、近赤外線画像撮像手段21は、1340〜1500nmの波長領域内で設定された波長を含む近赤外線画像を撮像するものであるが、図4のグラフに示すとおり、水素火炎には、1340〜1500nmの波長領域の近赤外線が非常に多く含まれている。例えば、水素火炎が発する同波長領域の近赤外線の発光強度は、800〜950nmの波長領域の発光強度よりも数倍も強い。したがって、水素火炎監視装置1によれば、発光強度が低い小さな水素火炎であっても精度よく撮像して鮮明に可視化することができる。   As described above, the near-infrared image capturing means 21 captures a near-infrared image including a wavelength set within the wavelength region of 1340 to 1500 nm. As shown in the graph of FIG. A very large amount of near infrared rays in the wavelength region of 1340 to 1500 nm are contained. For example, the near-infrared emission intensity in the same wavelength region emitted by the hydrogen flame is several times stronger than the emission intensity in the wavelength region of 800 to 950 nm. Therefore, according to the hydrogen flame monitoring apparatus 1, even a small hydrogen flame with low emission intensity can be imaged accurately and visualized clearly.

また、図4のグラフに示すとおり、1340〜1500nmの波長領域の近赤外線は、太陽光にはわずかしか含まれていない。したがって、水素火炎監視装置1は、太陽光を水素火炎と誤検知するという不具合がほとんど発生しないものである。   Moreover, as shown in the graph of FIG. 4, the near infrared rays of a wavelength range of 1340-1500 nm are contained only a little in sunlight. Therefore, the hydrogen flame monitoring device 1 hardly causes the problem of erroneously detecting sunlight as a hydrogen flame.

図4は、本発明者らの実験によって得られた、近赤外線の波長領域における水素火炎と太陽光の発光強度を示すグラフである。
折れ線Q1は、晴天の野外において、1分間あたり1L量で噴出する水素ガスを燃焼させ、直近位置から近赤外線の発光強度を測定した結果を示しており、水素火炎の発する近赤外線の発光強度と、太陽光に含まれる近赤外線の発光強度との合算値を表している。
また、折れ線Q2は、水素ガスを遮断して水素火炎が存在しない状態とし、その他はQ1の測定と同じ条件で近赤外線の発光強度を測定した結果を示しており、太陽光に含まれる近赤外線の発光強度のみを表している。
なお、グラフの横軸(X軸)は波長(単位:nm)を示しており、縦軸(Y軸)は、相対的な発光強度(任意単位)を示している。
FIG. 4 is a graph showing the emission intensity of hydrogen flame and sunlight in the near-infrared wavelength region obtained by the inventors' experiment.
The polygonal line Q1 shows the result of measuring the near-infrared light emission intensity from the nearest position by burning hydrogen gas spouted at a volume of 1 L per minute in the clear sky. The total value with the near-infrared emission intensity contained in sunlight is represented.
A broken line Q2 shows a result of measuring the near-infrared emission intensity under the same conditions as the measurement of Q1, in which hydrogen gas is shut off and no hydrogen flame is present, and the near-infrared light contained in sunlight is shown. Only the emission intensity of is shown.
The horizontal axis (X axis) of the graph indicates the wavelength (unit: nm), and the vertical axis (Y axis) indicates the relative light emission intensity (arbitrary unit).

水素火炎監視装置1が使用される水素供給ステーションなどの水素取扱施設は、事故の発生を未然に防ぐために、水素火炎の発生のみならず、不審者の侵入などの異常を検知するための連続監視手段が必要とされている。
不審者の侵入を連続監視する汎用の侵入者監視装置は、その多くの機種において概ね800〜950nmの波長領域の近赤外線を検知する近赤外線検知機と、同波長領域の近赤外線を照射する近赤外線照射機を備えている。このように800〜950nmの比較的波長が短い近赤外線であれば、近赤外線検知機として汎用の安価なCCDカメラを用いることができるため、侵入者監視装置のコストを低く抑えることができるからである。
In order to prevent accidents from occurring, hydrogen handling facilities such as hydrogen supply stations where the hydrogen flame monitoring device 1 is used are continuously monitored to detect not only hydrogen flames but also abnormalities such as suspicious person intrusions. Means are needed.
A general-purpose intruder monitoring device that continuously monitors the intrusion of a suspicious person includes a near-infrared detector that detects a near-infrared ray in a wavelength region of approximately 800 to 950 nm and a near-infrared ray that emits a near-infrared ray in the same wavelength region. An infrared irradiator is provided. If near infrared rays having a relatively short wavelength of 800 to 950 nm are used as described above, a general-purpose inexpensive CCD camera can be used as a near-infrared detector, and the cost of the intruder monitoring device can be kept low. is there.

ここで、水素火炎監視装置1の近赤外線画像撮像手段21は、1340〜1500nmの波長領域内で設定された波長を含む近赤外線画像を撮像するものであるから、800〜950nmの波長領域の近赤外線は撮像しない。したがって、水素火炎監視装置1によれば、上記の汎用の侵入者監視装置の近赤外線照射機から照射される近赤外線やその反射光を水素火炎の発光と誤検知することがないため、上記の汎用の侵入者監視装置と併用することが可能であり便利である。   Here, since the near-infrared image capturing means 21 of the hydrogen flame monitoring apparatus 1 captures a near-infrared image including a wavelength set within the wavelength region of 1340 to 1500 nm, the near-infrared image capturing unit 21 in the wavelength region of 800 to 950 nm. Infrared is not imaged. Therefore, according to the hydrogen flame monitoring device 1, the near infrared ray or the reflected light emitted from the near infrared irradiator of the general-purpose intruder monitoring device is not erroneously detected as the emission of the hydrogen flame. It can be used together with a general-purpose intruder monitoring device and is convenient.

次に、可視光線画像撮像手段22は、分光手段24から導かれた可視光線によって、監視対象領域の可視光線画像を撮像するための手段であり、例えば、可視光線領域(400〜700nm)の波長を含む可視光線画像を、静止画撮像または動画撮像することができる撮像素子を備えた汎用的なCCDカメラを使用することができる。静止画を撮像するCCDカメラである場合には、例えば、自動的に数秒毎に撮像できるものであれば連続監視が可能となるため好ましい。さらに、多様な監視用画像を取得するために、広角から望遠まで幅広い画角をカバーできることが好ましい。   Next, the visible light image capturing unit 22 is a unit for capturing a visible light image of the monitoring target region with the visible light guided from the spectroscopic unit 24. For example, the wavelength of the visible light region (400 to 700 nm) is used. It is possible to use a general-purpose CCD camera equipped with an image sensor that can capture a still light image or a moving image of a visible light image including In the case of a CCD camera that captures a still image, for example, any camera that can automatically capture images every few seconds is preferable because continuous monitoring is possible. Furthermore, in order to acquire various monitoring images, it is preferable that a wide angle of view from a wide angle to a telephoto can be covered.

また、可視光線画像撮像用のカメラは、カラー画像撮像用またはモノクロ画像撮像用のいずれのタイプでも使用できるが、一般にカラー画像は見易く、水素火炎の発生位置の特定もし易いため、カラー画像撮像用のカメラを使用することが望ましい。   In addition, a visible light image capturing camera can be used for either color image capturing or monochrome image capturing. However, in general, a color image is easy to see and a hydrogen flame occurrence position can be easily specified. It is desirable to use a camera.

可視光線画像撮像用のカメラがカラーCCDカメラの場合は、RGBフィルターを備えたものを使用することができる。RGBフィルターについては、赤色の波長領域が近赤外線の波長領域と近いため、赤色の信号を差分画像の抽出のために使用することが好ましい。また、植物は近赤外線を強く散乱するため、植物の多い環境では葉の反射率の高い波長領域である緑色の信号を利用することが好ましい。画像処理ソフトに、用途に応じて抽出する単色成分(赤色、緑色または青色)を選択できるよう色選択機能を持たせてもよい。   When the camera for capturing a visible light image is a color CCD camera, a camera equipped with an RGB filter can be used. For the RGB filter, since the red wavelength region is close to the near-infrared wavelength region, it is preferable to use a red signal for extracting the difference image. In addition, since plants scatter strongly near infrared rays, it is preferable to use a green signal that is a wavelength region with high leaf reflectance in an environment with many plants. The image processing software may have a color selection function so that a single color component (red, green, or blue) to be extracted can be selected according to the application.

かかる可視光線画像撮像手段22の具体例としては、ワテック社製のカラーCCDカメラ(型番WT−250D)を好適に使用することができる。
なお、可視光線画像撮像手段22は、昼間の侵入者監視用の撮像機としても利用することが可能である。
As a specific example of the visible light image capturing means 22, a color CCD camera (model number WT-250D) manufactured by Watec can be preferably used.
The visible light image capturing means 22 can also be used as an image capturing device for daytime intruder monitoring.

<情報処理部>
情報処理部3はハードディスクなどの記憶装置31と、CPUなどの演算装置32と、ディスプレイ画面などの表示装置33を備えており、例えば、パーソナルコンピュータにより構成することができる。
<Information Processing Department>
The information processing unit 3 includes a storage device 31 such as a hard disk, an arithmetic device 32 such as a CPU, and a display device 33 such as a display screen, and can be configured by a personal computer, for example.

撮像部2によって同じ監視対象領域を同時に撮像された近赤外線画像と可視光線画像は、情報処理部3に伝送されて記憶装置31に記録される。
記憶装置31は、平常時には、近赤外線画像と可視光線画像を時系列で連続的に記録し、新しい画像を取り込む度に過去の古い画像を消去するようにしてある。ただし、水素火炎が検知された場合には、火炎検知の前後にわたる所定時間の画像(例えば、火炎発生前後の24時間の画像)を保存する。そうすることで、ガス遮断を行った後に火炎発生箇所(水素ガスの漏出箇所)を特定したり、火炎発生の原因究明に役立てたりすることができるため便宜である。そのためには、水素火炎の検知後から所定時間の画像を取得し画像更新を停止するか、火炎検知前後の所定時間の画像を別領域に移動し上書き不可とした上で画像更新を継続するようにすればよい。
A near-infrared image and a visible light image obtained by simultaneously imaging the same monitoring target area by the imaging unit 2 are transmitted to the information processing unit 3 and recorded in the storage device 31.
The storage device 31 normally records a near-infrared image and a visible light image in time series, and erases an old image every time a new image is captured. However, when a hydrogen flame is detected, an image of a predetermined time before and after the flame detection (for example, an image of 24 hours before and after the occurrence of the flame) is stored. By doing so, it is convenient because it is possible to specify a flame occurrence location (hydrogen gas leakage location) after gas shutoff, or to find out the cause of the flame occurrence. To do so, either acquire an image for a predetermined time after the detection of a hydrogen flame and stop updating the image, or move the image for a predetermined time before and after the detection of the flame to another area so that it cannot be overwritten and continue the image update. You can do it.

演算装置32は、記憶装置31に保存された画像処理ソフトウェアに基づいて、近赤外線画像と可視光線画像との差分画像を抽出し、二値化し、着色して火炎画像とし、それを可視光線画像からなる背景画像に重畳して合成画像を作成するといった一連の画像処理を行うように構成されている。   The computing device 32 extracts a difference image between the near-infrared image and the visible light image based on the image processing software stored in the storage device 31, binarizes it, colors it into a flame image, and converts it into a visible light image. A series of image processing is performed such that a composite image is created by superimposing the background image on the image.

かかる画像処理の手順としては、まず、近赤外線画像と可視光線画像との差分画像を抽出する。
ここで、近赤外線画像と可視光線画像との差分を取る理由は、水素火炎の発する近赤外線を捉えるときにその波長領域において照明光などの外乱光が存在するので、この外乱光の成分を可視光線の波長で検知して、近赤外線画像から外乱光の成分を差し引いて消去するためである。
なお、可視光線画像がカラー画像である場合には、そのカラー画像から単色成分画像を抽出して、近赤外線画像と単色成分画像との差分を取ればよい。
As a procedure for such image processing, first, a difference image between a near-infrared image and a visible light image is extracted.
Here, the reason for taking the difference between the near-infrared image and the visible light image is that when the near-infrared light emitted by the hydrogen flame is captured, disturbance light such as illumination light exists in the wavelength region, and thus the disturbance light component is visible. This is because the detection is performed using the wavelength of the light beam, and the disturbance light component is subtracted from the near-infrared image to be erased.
When the visible light image is a color image, a single color component image is extracted from the color image and a difference between the near infrared image and the single color component image may be obtained.

次に、得られた差分画像を設定した閾値と比較し、閾値以上の値を示す領域を水素火炎が存在する領域と判断して二値化処理することで二値画像を取得する。
二値化処理に用いる閾値は、演算装置32によって、差分画像の濃度ヒストグラムを作成し、そのヒストグラムから公知の閾値自動決定方法によって自動的に算出する。
なお、閾値の設定は、上記のように演算装置が自動的に算出して設定する方法に限られず、例えば、現場でユーザーが差分画像の表示を見ながら手動で調整して適宜に値を入力設定する方法であってもよい。
Next, the obtained difference image is compared with a set threshold value, a region showing a value equal to or greater than the threshold value is determined as a region where a hydrogen flame exists, and binarization processing is performed to obtain a binary image.
The threshold value used for the binarization process is automatically calculated by a calculation device 32 by creating a density histogram of the difference image and using the known threshold automatic determination method from the histogram.
Note that the threshold setting is not limited to the method in which the arithmetic device automatically calculates and sets as described above. For example, the user manually adjusts the value while viewing the display of the difference image and inputs the value appropriately. A setting method may be used.

次に、得られた二値画像の高輝度部分を圧縮し、続いて膨張させて細かいノイズ(高輝度面積の少ない部分)を除去した後に着色することで火炎画像を取得する。そして、かかる火炎画像を上記可視光線画像による背景画像上に重畳して合成画像を作成する。   Next, a high-luminance portion of the obtained binary image is compressed, and subsequently expanded to remove fine noise (a portion having a small high-luminance area) and then colored to obtain a flame image. Then, a composite image is created by superimposing the flame image on the background image of the visible light image.

また、演算装置32は、上記二値画像に基づき水素火炎の有無を判別する判別手段を有する。上記二値画像は、設定した閾値以上の値を示す領域を水素火炎が存在する領域と判断して作成されるため、かかる二値画像によれば水素火炎の有無を容易かつ確実に判別することができる。
かかる判別手段によって水素火炎が検知された場合、情報処理部3は、水素火炎発生の警報を発報すると共に、記憶装置31に水素火炎発生の前後にわたる所定時間の近赤外線画像および可視光線画像を保存するように作動する。
The computing device 32 also has a discriminating means for discriminating the presence or absence of a hydrogen flame based on the binary image. Since the binary image is created by determining an area showing a value equal to or greater than the set threshold as an area where a hydrogen flame exists, the binary image can easily and reliably determine the presence or absence of a hydrogen flame. Can do.
When a hydrogen flame is detected by such a discriminating means, the information processing section 3 issues an alarm for the occurrence of a hydrogen flame, and also stores a near-infrared image and a visible light image for a predetermined time before and after the occurrence of the hydrogen flame in the storage device 31. Operates to save.

表示装置33はディスプレイ画面であり、上記合成画像をほぼリアルタイムで表示することができるため、迅速かつ適切な消火作業に資することができる。   Since the display device 33 is a display screen and can display the composite image in almost real time, it can contribute to a quick and appropriate fire fighting operation.

≪水素火炎監視装置の第2実施形態≫
次に、本発明の水素火炎監視装置の第2実施形態を説明する。
図2に示す水素火炎監視装置10は、上記の水素火炎監視装置1に検知部4を付加して構成されており、検知部4は、監視対象領域からの紫外線を受け取り可視光線に変換する集光手段43と、集光手段43から導かれた可視光線から特定波長の紫外線を検知する紫外線検知手段41を備える。また、検知部4は、監視対象領域からの遠赤外線を受け取る集光手段44と、集光手段44から導かれた特定波長の遠赤外線を検知する遠赤外線検知手段42を備える。
以下、検知部4および情報処理部3について説明するが、撮像部2は上記第1実施形態の撮像部2と同じものなので、ここでは説明を省略する。
<< Second Embodiment of Hydrogen Flame Monitoring Apparatus >>
Next, a second embodiment of the hydrogen flame monitoring device of the present invention will be described.
A hydrogen flame monitoring apparatus 10 shown in FIG. 2 is configured by adding a detection unit 4 to the hydrogen flame monitoring apparatus 1 described above, and the detection unit 4 receives ultraviolet rays from the monitoring target region and converts them into visible light. The light means 43 and the ultraviolet-ray detection means 41 which detects the ultraviolet-ray of a specific wavelength from the visible light guide | induced from the condensing means 43 are provided. The detection unit 4 includes a condensing unit 44 that receives far infrared rays from the monitoring target region, and a far infrared ray detecting unit 42 that detects far infrared rays having a specific wavelength guided from the condensing unit 44.
Hereinafter, although the detection part 4 and the information processing part 3 are demonstrated, since the imaging part 2 is the same as the imaging part 2 of the said 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted here.

<検知部>
集光手段43は、監視対象領域からの光を受け取るレンズ(図示せず)と、200〜400nmの波長領域の紫外線を可視光線に変換する波長変換器(図示せず)を備えており、紫外線検知手段41と光伝送ケーブル45を介して接続されている。かかる構成により、水素火炎が発する上記波長領域の紫外線がレンズに入射すると、波長変換器によって可視光線に変換されて光伝送ケーブル45を通過して紫外線検知手段41へと導かれる。
なお、光伝送ケーブル45で伝送された可視光線が微弱である場合には、増幅器(図示せず)によって増幅した後に紫外線検知手段41へと導くようにすればよい。
<Detector>
The condensing means 43 includes a lens (not shown) that receives light from the monitoring target area, and a wavelength converter (not shown) that converts ultraviolet light in the wavelength region of 200 to 400 nm into visible light. It is connected to the detection means 41 via the optical transmission cable 45. With this configuration, when ultraviolet rays in the above-described wavelength region emitted by the hydrogen flame enter the lens, the wavelength converter converts the ultraviolet rays into visible light, passes through the optical transmission cable 45, and is guided to the ultraviolet detection means 41.
When visible light transmitted through the optical transmission cable 45 is weak, it may be guided to the ultraviolet ray detection means 41 after being amplified by an amplifier (not shown).

ここで、紫外線を可視光線に変換する理由は、紫外線をそのまま光伝送ケーブルで伝送するには、紫外線伝送用の専用品が必要であるが、可視光線に変換すれば、可視光線伝送用の安価な汎用品を使用することができるからである。   Here, the reason for converting ultraviolet light to visible light is that a special product for ultraviolet light transmission is required to transmit ultraviolet light as it is with an optical transmission cable, but if it is converted to visible light, it is inexpensive for visible light transmission. This is because a general-purpose product can be used.

また、波長変換器は、例えば、蛍光物質を分散させたガラスからなり、その樹脂に入射した紫外線が蛍光物質を励起させて可視光線を生じさせることで、紫外線から可視光線への波長変換が行われるようになっている。
かかる可視光線変換器の具体例としては、住田光学ガラス社製の機能性蛍光ガラス「ルミラス」(型番ルミラス−G9)を好適に使用することができる。
The wavelength converter is made of, for example, glass in which a fluorescent material is dispersed, and ultraviolet light incident on the resin excites the fluorescent material to generate visible light, thereby converting the wavelength from ultraviolet light to visible light. It has come to be.
As a specific example of such a visible light converter, functional fluorescent glass “Lumilas” (model number Lumilas-G9) manufactured by Sumita Optical Glass Co., Ltd. can be preferably used.

集光手段43は、レンズ、波長変換器、およびこれらと光伝送ケーブル45とを繋ぐ部材だけで構成できるため、発火源にならないものであり、また小さく形成することができる。したがって、通常の電源を利用するCCDカメラなどの設置が困難な、発火源となり得るものを設置できない場所や、極めて狭い場所にも設置することができ、例えば、水素供給ステーションの防爆区域内の狭い蓄圧器室や圧縮機室などにも設置することができる。   Since the condensing means 43 can be composed of only a lens, a wavelength converter, and a member that connects these and the optical transmission cable 45, it does not become an ignition source and can be formed small. Therefore, it is difficult to install a CCD camera using a normal power source, it can be installed in a place where an ignition source cannot be installed, or in an extremely narrow place. For example, it is narrow in an explosion-proof area of a hydrogen supply station. It can also be installed in an accumulator room or a compressor room.

紫外線検知手段41は、水素火炎が発する200〜400nmの波長領域の紫外線を検知するセンサであるが、かかる紫外線は、集光手段43に備えられた波長変換器によって特定波長領域の可視光線に変換されるので、紫外線検知手段41に使用するセンサとしては、その特定波長領域の可視光線を検知できるものである必要がある。
したがって、紫外線検知手段41のセンサは、特定波長領域の可視光線にのみ感度を有する受光素子により構成することができ、また、特定領域の可視光線のみを透過させる光学バンドパスフィルターとフォトダイオードの組み合わせにより構成してもよい。
The ultraviolet ray detection means 41 is a sensor that detects ultraviolet rays in a wavelength region of 200 to 400 nm emitted by a hydrogen flame. The ultraviolet rays are converted into visible light in a specific wavelength region by a wavelength converter provided in the light collecting means 43. Therefore, the sensor used for the ultraviolet ray detection means 41 needs to be able to detect visible light in the specific wavelength region.
Therefore, the sensor of the ultraviolet ray detection means 41 can be constituted by a light receiving element having sensitivity only to visible light in a specific wavelength region, and a combination of an optical bandpass filter and a photodiode that transmits only visible light in a specific region. You may comprise by.

水素火炎の発する紫外線は、285nm、306nmおよび309nmの波長に発光強度のピークが存在するため、これらのピークを示す波長のいずれかを含む波長領域を検知するように構成することが好ましい。例えば、309nmの波長の紫外線を検知したい場合には、かかる紫外線は集光手段43の波長変換器によって可視光線に変換されるので、かかる可視光線を紫外線検知手段41のセンサで検知できるようにすればよい。
かかる紫外線検知手段41の具体例としては、住田光学ガラス社製の紫外センサ(型番UV−200)を好適に使用することができる。
Since the ultraviolet rays emitted by the hydrogen flame have emission intensity peaks at wavelengths of 285 nm, 306 nm, and 309 nm, it is preferable to detect the wavelength region including any of the wavelengths indicating these peaks. For example, when it is desired to detect ultraviolet light having a wavelength of 309 nm, the ultraviolet light is converted into visible light by the wavelength converter of the condensing means 43, so that the visible light can be detected by the sensor of the ultraviolet light detecting means 41. That's fine.
As a specific example of the ultraviolet detection means 41, an ultraviolet sensor (model number UV-200) manufactured by Sumita Optical Glass Co., Ltd. can be preferably used.

次に、集光手段44は、監視対象領域からの光を受け取るレンズ(図示せず)を備えており、遠赤外線検知手段42と光伝送ケーブル46を介して接続されている。かかる構成により、レンズに入射した水素火炎が発する遠赤外線は、光伝送ケーブル46を通過して遠赤外線検知手段42へ導かれる。   Next, the condensing unit 44 includes a lens (not shown) that receives light from the monitoring target region, and is connected to the far-infrared detecting unit 42 via the optical transmission cable 46. With this configuration, the far infrared rays emitted from the hydrogen flame incident on the lens are guided to the far infrared detection means 42 through the optical transmission cable 46.

集光手段44は、レンズおよびレンズと光伝送ケーブル46とを繋ぐ部材だけで構成できるため、発火源にならないものであり、また、極めて小さく形成することができる。したがって、防爆区域や極めて狭い場所にも設置することができる。   The condensing means 44 can be constituted only by a lens and a member that connects the lens and the optical transmission cable 46, and therefore does not become a source of ignition, and can be formed extremely small. Therefore, it can be installed in an explosion-proof area or an extremely narrow place.

遠赤外線検知手段42は、水素火炎の熱に起因する遠赤外線を検知する手段であり、概ね7〜14μmの波長領域内で設定された波長を含む遠赤外線を検知できる遠赤外センサなどを使用することができる。
かかる遠赤外線検知手段42(遠赤外線センサ)の具体例としては、ニッタン社製の赤外線式炎検知器(型番:1RB−EW)を好適に使用することができる。
The far-infrared detecting means 42 is a means for detecting far-infrared rays caused by the heat of the hydrogen flame, and uses a far-infrared sensor that can detect far-infrared rays including wavelengths set within a wavelength range of approximately 7 to 14 μm. can do.
As a specific example of the far-infrared detector 42 (far-infrared sensor), an infrared flame detector (model number: 1RB-EW) manufactured by NITTAN can be suitably used.

また、遠赤外線検知手段42として遠赤外線画像撮像機を使用する場合、水素火炎と水素火炎によって加熱された周辺部から発せられる遠赤外線画像を撮像できると共に、人の体温に起因する遠赤外線画像を撮像できるので、夜間の侵入者監視用の撮像機として利用することができる。
さらに、かかる遠赤外線画像撮像機によって取得した遠赤外線画像に基づいて、監視対象領域中の最高温度の位置表示と温度表示を行うことや、機器の温度上昇を検知し電気的に温度を出力するサーモグラフィーとして使用するなど、監視対象領域における温度監視を行うことも可能である。
Moreover, when using a far-infrared image pick-up machine as the far-infrared detection means 42, while being able to image the far-infrared image emitted from the hydrogen flame and the peripheral part heated with the hydrogen flame, the far-infrared image resulting from a human body temperature can be imaged. Since it can image, it can be used as an imager for nighttime intruder monitoring.
Furthermore, based on the far-infrared image acquired by such a far-infrared image pick-up device, the position display and the temperature display of the maximum temperature in the monitoring target area are performed, and the temperature rise of the device is detected and the temperature is electrically output. It is also possible to monitor the temperature in the monitored region, such as using as a thermography.

かかる遠赤外線検知手段42(線赤外線画像撮像機)の具体例としては、フレアシステム社製長波赤外線カメラ(型番QUARK2,透過波長7.5〜13.5μm)を好適に使用することができる。   As a specific example of the far-infrared detecting means 42 (linear infrared imaging device), a long wave infrared camera (model number QUARK2, transmission wavelength 7.5 to 13.5 μm) manufactured by Flare Systems, Inc. can be suitably used.

<情報処理部>
水素火炎監視装置10の情報処理部3は、上記第1実施形態の水素火炎監視装置1の情報処理部3と同様に、記憶装置31と演算装置32と表示装置33を備えており、例えばパーソナルコンピュータによって構成することができる。
かかる演算装置32には、上記第1実施形態の演算装置32の構成要素に加えて、検知部4において、水素火炎の発する波長の紫外線と、水素火炎の熱に起因する波長の遠赤外線とを同時に検知した場合に水素火炎が発生したものと判定する判定手段が設けられている。
<Information Processing Department>
The information processing unit 3 of the hydrogen flame monitoring device 10 includes a storage device 31, an arithmetic device 32, and a display device 33, like the information processing unit 3 of the hydrogen flame monitoring device 1 of the first embodiment. It can be configured by a computer.
In the arithmetic device 32, in addition to the components of the arithmetic device 32 of the first embodiment, in the detection unit 4, ultraviolet light having a wavelength emitted by the hydrogen flame and far infrared light having a wavelength caused by the heat of the hydrogen flame are included. Determining means for determining that a hydrogen flame has occurred when detected at the same time is provided.

そのため、水素火炎監視装置10は、水素火炎の発生を高精度で検知することができるものである。その理由は、例えば、紫外線検知手段41が太陽光に含まれる紫外線を水素火炎から発せられた紫外線と誤検知した場合や、遠赤外線検知手段42が水素火炎以外の原因による監視対象領域の温度上昇を水素火炎によるものと誤検知した場合においても、両検知手段41、42による検知が同時に行われない限りは水素火炎の発生と判定しないからである。   Therefore, the hydrogen flame monitoring device 10 can detect the occurrence of a hydrogen flame with high accuracy. The reason is, for example, when the ultraviolet ray detection means 41 erroneously detects the ultraviolet ray contained in the sunlight as the ultraviolet ray emitted from the hydrogen flame, or when the far infrared ray detection means 42 causes a temperature rise in the monitoring target region due to a cause other than the hydrogen flame. This is because it is not determined that a hydrogen flame has occurred unless the detection by both the detection means 41 and 42 is performed at the same time.

水素火炎監視装置10は、演算装置32の判定手段によって水素火炎の発生が検知された場合に警報を発報するようになっている。
さらに、かかる水素火炎発生の検知をトリガーとして、記憶装置31への水素火炎発生の前後における所定時間の近赤外線画像および可視光線画像の保存を開始すると共に、演算装置32による近赤外線画像と可視光線画像との差分画像抽出から水素火炎画像と背景画像との合成画像作成までの一連の画像処理を開始するようになっている。
The hydrogen flame monitoring device 10 issues an alarm when the determination means of the arithmetic device 32 detects the occurrence of a hydrogen flame.
Further, using the detection of the occurrence of hydrogen flame as a trigger, the storage device 31 starts to store near-infrared images and visible light images for a predetermined time before and after the occurrence of hydrogen flame, and the near-infrared image and visible light by the computing device 32 are started. A series of image processing from extraction of a difference image from an image to creation of a composite image of a hydrogen flame image and a background image is started.

また、水素火炎の検知精度をより高めるために、演算装置32の「判定手段」と、上記の二値画像に基づき水素火炎の有無を判別する「判別手段」の両方を組み合わせることができる。
例えば、「判定手段」によって水素火炎の発生が検知された場合であって、かつ「判別手段」によって水素火炎の存在が検知された場合に、水素火炎が発生したものと判断して、警報を発報したり、記憶装置31への近赤外線画像および可視光線画像の保存を開始したりすることができる。
Further, in order to further improve the accuracy of detection of the hydrogen flame, both the “determination unit” of the calculation device 32 and the “determination unit” that determines the presence or absence of the hydrogen flame based on the above binary image can be combined.
For example, when the occurrence of a hydrogen flame is detected by the “determination unit” and the presence of the hydrogen flame is detected by the “determination unit”, it is determined that a hydrogen flame has occurred, and an alarm is issued. It is possible to issue a notification or to start storing a near-infrared image and a visible light image in the storage device 31.

また、水素火炎監視装置10は、その遠赤外線検知手段42が遠赤外線画像撮像機である場合には、夜間の侵入者監視用の撮像機として使用することができるため、昼間の侵入者監視用の撮像機として使用できる可視光線画像撮像手段22と相まって、防犯用の監視装置として使用できるものである。例えば、移動物体の検出を行わない水素火炎監視モードと、移動物体の検出を行う侵入者検知モードを設け、後者においては可視光線画像または遠赤外線画像に基づき、あるいは両画像に基づいて、移動物体(侵入者)を検知した場合に発報するようにしてもよい。
このように、水素火炎監視装置10を防犯用の監視装置として利用する場合には、同じ監視対象領域について別の防犯用の監視装置を設けることが不要となり便宜である。
Moreover, since the hydrogen flame monitoring device 10 can be used as an imaging device for monitoring an intruder at night when the far-infrared detecting means 42 is a far-infrared imaging device, it can be used for monitoring an intruder during the daytime. Together with the visible light image capturing means 22 that can be used as an image pickup device, it can be used as a security monitoring device. For example, a hydrogen flame monitoring mode in which no moving object is detected and an intruder detection mode in which a moving object is detected are provided. In the latter case, the moving object is based on a visible light image or far-infrared image, or based on both images. A notification may be issued when (intruder) is detected.
Thus, when the hydrogen flame monitoring device 10 is used as a crime prevention monitoring device, it is not necessary to provide another crime prevention monitoring device for the same monitored area.

≪水素取扱施設≫
次に、本発明の水素取扱施設を説明する。
図3に示す水素取扱施設5は、燃料電池自動車Cに水素ガスを充填するための水素供給ステーションであり、水素供給装置53とその周辺に配置された図示しない水素輸送配管や水素貯蔵タンクなどの水素取扱機器を備え、さらに管理棟51とこれらを覆うキャノピー(屋根)52が設置されている。
水素取扱施設5の水素供給装置53の付近には、発火源となり得るものの設置が禁止されている防爆区域E1が設けられており、かかる防爆区域E1以外の区域は非防爆区域E2とされている。
≪Hydrogen handling facility≫
Next, the hydrogen handling facility of the present invention will be described.
The hydrogen handling facility 5 shown in FIG. 3 is a hydrogen supply station for filling the fuel cell vehicle C with hydrogen gas, and includes a hydrogen supply device 53 and a hydrogen transport pipe and a hydrogen storage tank (not shown) arranged around the hydrogen supply device 53. A management building 51 and a canopy (roof) 52 that covers these are provided with hydrogen handling equipment.
In the vicinity of the hydrogen supply device 53 of the hydrogen handling facility 5, there is an explosion-proof area E1 that is prohibited from being set up that can be an ignition source, and areas other than the explosion-proof area E1 are non-explosion-proof areas E2. .

キャノピー52の下面側の防爆区域E1内には、水素火炎監視装置10の集光ユニット54が設置されており、集光ユニット54は光伝送ケーブルユニット55によって、非防爆区域E2内の管理棟1の中に配置された水素火炎監視装置10の本体部分と接続されている。
なお、集光ユニット54は、図2に示す3つの集光手段23、43および44を、まとめて1つの小さな筐体内に配置したものであり、また、光伝送ケーブルユニット55は、図2に示す3本の光伝送ケーブル25、45および46を一体に束ねて形成したケーブルである。
A condensing unit 54 of the hydrogen flame monitoring device 10 is installed in the explosion-proof area E1 on the lower surface side of the canopy 52, and the condensing unit 54 is controlled by the optical transmission cable unit 55 in the non-explosion-proof area E2. It is connected to the main body portion of the hydrogen flame monitoring device 10 arranged in the inside.
The light collecting unit 54 is a unit in which the three light collecting means 23, 43 and 44 shown in FIG. 2 are collectively arranged in one small casing, and the optical transmission cable unit 55 is shown in FIG. The three optical transmission cables 25, 45 and 46 shown are bundled together.

また、キャノピー52の下面側の非防爆区域E2内には、近赤外線照射機を備えた侵入者監視装置56が設置されており、その侵入者監視装置56による監視対象領域(図示せず)は、水素火炎監視装置10の集光ユニット54による監視対象領域Sと、多くの範囲において重複している。   An intruder monitoring device 56 equipped with a near-infrared irradiator is installed in the non-explosion-proof area E2 on the lower surface side of the canopy 52, and a monitoring target area (not shown) by the intruder monitoring device 56 is The region to be monitored S by the light collecting unit 54 of the hydrogen flame monitoring device 10 overlaps in many areas.

水素取扱施設5の監視対象領域Sにおいて水素火炎Fが発生した場合には、集光ユニット54が水素火炎Fからの光を捉え、光伝送ケーブルユニット55によって、撮像部2の分光手段24と、検知部4の紫外線検知手段41および遠赤外線検知手段42に伝送される。すると、紫外線検知手段41が水素火炎の発する特定波長の紫外線を検知し、遠赤外線検知手段42が水素火炎の熱に起因する特定波長の遠赤外線を検知することで、演算手段32の判定手段によって水素火炎が発生したものと判定され、警報が発報される。また、分光手段24によって分光された特定波長の近赤外線による近赤外線画像と可視光線による可視光線画像とが、記憶装置31に水素火炎Fの発生の前後にわたって24時間保存されると共に、演算手段32により近赤外線画像と可視光線画像を用いて水素火炎を可視化する一連の画像処理が開始される。   When the hydrogen flame F is generated in the monitoring target area S of the hydrogen handling facility 5, the condensing unit 54 captures the light from the hydrogen flame F, and the optical transmission cable unit 55 and the spectroscopic means 24 of the imaging unit 2 It is transmitted to the ultraviolet detection means 41 and the far infrared detection means 42 of the detection unit 4. Then, the ultraviolet ray detecting means 41 detects ultraviolet rays having a specific wavelength emitted by the hydrogen flame, and the far infrared ray detecting means 42 detects far infrared rays having a specific wavelength caused by the heat of the hydrogen flame. It is determined that a hydrogen flame has occurred, and an alarm is issued. Further, a near-infrared image by a near-infrared ray of a specific wavelength and a visible light image by a visible ray that are spectrally separated by the spectroscopic unit 24 are stored in the storage device 31 for 24 hours before and after the generation of the hydrogen flame F, and the calculation unit 32 Thus, a series of image processing for visualizing the hydrogen flame using the near infrared image and the visible light image is started.

ここで、集光ユニット54は、発火源となり得るものを有しないので、防爆区域E1内に配置されて、監視対象領域Sの全体を、ほぼ5m以内の近距離から監視できるようにしてある。したがって、発光強度が低い小さな水素火炎であっても検知でき、鮮明な火炎画像を作成することができる。
また、水素火炎監視装置10のうち、集光ユニット54と光伝送ケーブルユニット55以外の本体部分は、非防爆区域E2にある管理棟51内に配置されているので、かかる本体部分を防爆仕様にする必要がなく、水素取扱施設5をコスト性に優れたものとすることができる。
Here, since the condensing unit 54 does not have anything that can be an ignition source, it is arranged in the explosion-proof area E1 so that the entire monitoring target area S can be monitored from a short distance within approximately 5 m. Therefore, even a small hydrogen flame with low emission intensity can be detected, and a clear flame image can be created.
Further, in the hydrogen flame monitoring device 10, the main body part other than the light collecting unit 54 and the optical transmission cable unit 55 is disposed in the management building 51 in the non-explosion-proof area E2, so that the main body part has an explosion-proof specification. Therefore, it is possible to make the hydrogen handling facility 5 excellent in cost.

水素取扱施設5の非防爆区域E2に設置された侵入者監視装置56は、概ね800〜950nmの波長領域を含む近赤外線画像を撮像する近赤外線画像撮像機と、同波長領域の近赤外線を照射する近赤外線照射機を備えている。
この侵入者監視装置56は、一般に普及している侵入者監視装置であり、侵入者を近赤外線画像撮像機で捉えて監視するものであるが、夜間は近赤外線照射機から概ね800〜950nmの波長領域の近赤外線を照射して、その反射光を近赤外線画像撮像機で捉えるようになっている。
The intruder monitoring device 56 installed in the non-explosion-proof area E2 of the hydrogen handling facility 5 irradiates a near-infrared image pickup device that picks up a near-infrared image including a wavelength region of approximately 800 to 950 nm and a near-infrared ray in the same wavelength region. It has a near infrared irradiator.
The intruder monitoring device 56 is a widely used intruder monitoring device that monitors and monitors an intruder with a near-infrared image pickup device. At night, the intruder monitoring device 56 is approximately 800 to 950 nm from the near-infrared irradiator. A near infrared ray in the wavelength region is irradiated, and the reflected light is captured by a near infrared image pickup device.

水素取扱施設5に設置されている水素火炎監視装置10は、近赤外線画像撮像手段21を備えているが、1340〜1500nmの波長領域内の近赤外線画像を撮像するものなので、侵入者監視装置56の近赤外線照射機から照射される800〜950nmの近赤外線は撮像しない。
したがって、侵入者監視装置56の近赤外線照射機による照射光やその反射光を、水素火炎による近赤外線であると誤検知する恐れがないため、水素火炎監視装置10は、汎用の侵入者監視装置56と併用することができるものであり便利である。
The hydrogen flame monitoring device 10 installed in the hydrogen handling facility 5 includes the near-infrared image capturing means 21, but captures a near-infrared image in the wavelength region of 1340 to 1500 nm. The near-infrared rays of 800 to 950 nm irradiated from the near infrared irradiator are not imaged.
Accordingly, the hydrogen flame monitoring device 10 is a general-purpose intruder monitoring device because there is no possibility of erroneously detecting the irradiation light from the near infrared irradiator of the intruder monitoring device 56 and the reflected light thereof as near infrared light from the hydrogen flame. It can be used together with 56, and is convenient.

本発明は、燃焼時に火炎が見えない水素を扱う水素取扱施設における火災の監視に適しており、特に水素火炎を可視化することで、消火作業の的確性と安全性を確保する場合に好適である。   The present invention is suitable for monitoring a fire in a hydrogen handling facility that handles hydrogen in which a flame is not visible during combustion, and is particularly suitable for ensuring the accuracy and safety of a fire fighting operation by visualizing a hydrogen flame. .

1,10 ・・水素火炎監視装置
2 ・・撮像部
21 ・・近赤外線画像撮像手段
22 ・・可視光線画像撮像手段
23 ・・集光手段
24 ・・分光手段
25 ・・光伝送ケーブル
3 ・・情報処理部
31 ・・記憶装置
32 ・・演算装置
33 ・・表示装置
4 ・・検知部
41 ・・紫外線検知手段
42 ・・遠赤外線検知手段
43,44 ・・集光手段
45,46 ・・光伝送ケーブル
5 ・・水素取扱施設(水素供給ステーション)
51 ・・管理棟
52 ・・キャノピー
53 ・・水素供給装置
54 ・・集光ユニット
55 ・・光伝送ケーブルユニット
56 ・・侵入者監視装置
C ・・燃料電池自動車
F ・・水素火炎
E1 ・・防爆区域
E2 ・・非防爆区域
S ・・監視対象領域
1, 10 .. Hydrogen flame monitoring device 2 .. Imaging unit 21 .. Near-infrared image imaging means 22 .. Visible light image imaging means 23 .. Condensing means 24 .. Spectroscopic means 25 .. Optical transmission cable 3. Information processing unit 31 .. Storage device 32 .. Arithmetic device 33 .. Display device 4 .. Detection unit 41 .. Ultraviolet detection means 42 .. Far-infrared detection means 43, 44 .. Condensing means 45, 46. Transmission cable 5 ・ ・ Hydrogen handling facility (hydrogen supply station)
51 .. Management building 52 .. Canopy 53 .. Hydrogen supply device 54 .. Light condensing unit 55 .. Optical transmission cable unit 56 .. Intruder monitoring device C .. Fuel cell vehicle F .. Hydrogen flame E1. Area E2 ・ ・ Non-explosion-proof area S ・ ・ Monitoring area

本発明は、肉眼で見えない水素火炎を可視化して火炎の発生を監視する技術に関し、より詳しくは、燃料電池自動車に水素ガスを供給する水素供給ステーションや、水素ガスを製造・利用する化学工場などの水素取扱施設における火炎の発生の監視に適している水素火炎監視装置と、かかる水素火炎監視装置を設置した水素取扱施設に関する。   The present invention relates to a technique for visualizing a hydrogen flame that is invisible to the naked eye and monitoring the generation of the flame. More specifically, the present invention relates to a hydrogen supply station that supplies hydrogen gas to a fuel cell vehicle, and a chemical factory that produces and uses hydrogen gas. The present invention relates to a hydrogen flame monitoring device suitable for monitoring the occurrence of a flame in a hydrogen handling facility such as, and a hydrogen handling facility provided with such a hydrogen flame monitoring device.

一般的な物質の燃焼時においては、成分中の炭素が燃えて可視光線を発するため、その火炎を肉眼で視認することができるが、水素ガスは燃焼してもほぼ無色透明であり、肉眼で視認することはできない。したがって、例えば水素取扱施設において水素ガスの漏出を伴う火災が生じた場合に、消火作業を的確かつ安全に進めるためには、水素火炎を可視化して、火炎の大きさや位置を確認できる技術が必要である。
かかる要請に応じ、本発明の出願人は、無色透明の水素火炎を画像処理によって可視化する技術の研究開発に努め、例えば、特許文献1(特開2013−36974号公報)および特許文献2(特開2006−267097号公報)に記載された水素火炎可視化装置を提案した。
When burning a general substance, carbon in the component burns and emits visible light, so the flame can be seen with the naked eye, but hydrogen gas is almost colorless and transparent even when burned, and with the naked eye It cannot be seen. Therefore, for example, in the event of a fire involving hydrogen gas leakage at a hydrogen handling facility, a technology that can visualize the hydrogen flame and confirm the size and position of the flame is necessary in order to accurately and safely perform the fire fighting operation. It is.
In response to such a request, the applicant of the present invention has worked on research and development of a technique for visualizing a colorless and transparent hydrogen flame by image processing. For example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2013-36974) and Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-36974) No. 2006-267097), a hydrogen flame visualization device was proposed.

特許文献1に記載の水素火炎可視化装置は、930〜950nmの範囲で設定された波長を含む近赤外線画像および熱線(遠赤外線)画像に、同時に同位置に近赤外線波長および熱線波長が検出された領域を水素火炎領域と判定し、水素火炎の画像を作成し、可視光線画像からなる背景画像に重畳させて表示することで、水素火炎を可視化するものである。   In the hydrogen flame visualization apparatus described in Patent Document 1, the near-infrared wavelength and the heat ray wavelength were simultaneously detected at the same position in the near-infrared image and the heat ray (far-infrared) image including the wavelength set in the range of 930 to 950 nm. The region is determined to be a hydrogen flame region, an image of the hydrogen flame is created, and the hydrogen flame is visualized by superimposing it on a background image made up of a visible light image.

また、特許文献2に記載の水素火炎可視化装置は、水素火炎の発する紫外線(309nm)や近赤外線(950nm)をCCDカメラで撮像し、これらの特定波長の画像と近接する波長の画像との差分画像を抽出することで水素火炎の画像を作成し、紫外線背景画像や近赤外線背景画像と重畳させて表示することで、水素火炎を可視化するものである。   Moreover, the hydrogen flame visualization apparatus described in Patent Document 2 captures ultraviolet rays (309 nm) and near infrared rays (950 nm) emitted by a hydrogen flame with a CCD camera, and the difference between these specific wavelength images and adjacent wavelength images. By extracting an image, an image of a hydrogen flame is created, and the hydrogen flame is visualized by superimposing it on an ultraviolet background image or a near infrared background image.

しかし、これら特許文献1および2に記載された水素火炎可視化措置には、次の(a)〜(c)に示すような問題がある。   However, the hydrogen flame visualization measures described in Patent Documents 1 and 2 have the following problems (a) to (c).

(a) 特許文献1および2に記載に記載された水素火炎可視化装置は、いずれも930〜950nmの波長領域の近赤外線画像を撮像するものであるが、水素火炎が発する光に含まれる930〜950nmの近赤外線の光量は少ない。しかも、水素火炎が発する同波長領域の近赤外線だけを検知するには、太陽光に多く含まれる同波長領域に近接する波長の近赤外線を取り除く必要があるが、そのために、水素火炎の発する近赤外線だけを透過させる光学バンドパスフィルターを使用すると、そのバンド幅(透過波長の範囲)は極めて狭いものとなるため、太陽光の近赤外線の光量だけでなく、水素火炎の近赤外線の光量までもが減少してしまい、小さな水素火炎など発光強度が低い火炎を検知することが難しくなるという問題がある。 (A) The hydrogen flame visualization devices described in Patent Documents 1 and 2 both capture near-infrared images in the wavelength region of 930 to 950 nm, but 930 to be included in the light emitted by the hydrogen flame. The amount of near infrared light at 950 nm is small. Moreover, in order to detect only near-infrared rays in the same wavelength region emitted by a hydrogen flame, it is necessary to remove near-infrared rays having a wavelength close to the same wavelength region contained in sunlight. If an optical bandpass filter that transmits only infrared light is used, the bandwidth (transmission wavelength range) becomes extremely narrow, so not only the near-infrared light amount of sunlight but also the near-infrared light amount of hydrogen flames. Is reduced, making it difficult to detect flames with low emission intensity, such as small hydrogen flames.

(b) 水素火炎可視化装置が使用される水素取扱施設では、水素ガスの漏出事故に備えて、水素供給装置、水素輸送配管あるいは水素貯蔵タンクなどが存在する一定の区域について、発火源となり得るものを設置することができない「防爆区域」が設けてある。
したがって、例えば、特許文献1および2に記載の水素火炎可視化装置では、電源を使用する水素火炎撮像用のCCDカメラなどは発火源となり得るので、防爆区域内に設置することができず、監視対象領域から相当に離れた非防爆区域内に設置せざるを得なかった。そのため、小さな水素火炎の検知が難しく、また火災などによって煙が生じた場合には、水素火炎の発する光が煙で遮られ検知できなくなるといった問題がある。
(B) In hydrogen handling facilities where hydrogen flame visualization equipment is used, in preparation for hydrogen gas leakage accidents, certain areas where hydrogen supply equipment, hydrogen transport pipes, hydrogen storage tanks, etc. may become ignition sources There is an “explosion-proof area” where it cannot be installed.
Therefore, for example, in the hydrogen flame visualization apparatus described in Patent Documents 1 and 2, a CCD camera for imaging a hydrogen flame using a power source can be an ignition source, so it cannot be installed in an explosion-proof area and is a monitoring target. It had to be installed in a non-explosion-proof area that was quite far from the area. For this reason, it is difficult to detect a small hydrogen flame, and when smoke is generated by a fire or the like, there is a problem that light emitted from the hydrogen flame is blocked by the smoke and cannot be detected.

また逆に、電源を使用するCCDカメラなどを防爆区域内に設置したい場合には、CCDカメラなどに厚い金属製のフードを取り付けたりして防爆仕様にする必要があり、装置が大型化して価格が高くなるという問題がある。   Conversely, if you want to install a CCD camera that uses a power supply in an explosion-proof area, you must attach a thick metal hood to the CCD camera, etc. to make it an explosion-proof specification, which increases the size and price of the device. There is a problem that becomes high.

(c) 水素火炎可視化装置が使用される水素取扱施設は、事故の発生を未然に防ぐために、水素火炎の発生のみならず、不審者の侵入などの異常を検知するための連続監視手段が必要とされている。
不審者の侵入を連続監視する汎用の侵入者監視装置は、その多くの機種において概ね800〜950nmの波長領域を含む近赤外線画像を撮像する近赤外線画像撮像機と、同波長領域の近赤外線を照射する近赤外線照射機を備えている。その理由は、800〜950nmの比較的波長が短い近赤外線であれば、近赤外線検知機として汎用の安価なCCDカメラを用いることができるため、侵入者監視装置の価格を低く抑えることができるからである。
(C) Hydrogen handling facilities where hydrogen flame visualization equipment is used require continuous monitoring means to detect not only hydrogen flames but also abnormalities such as suspicious person intrusions in order to prevent accidents. It is said that.
A general-purpose intruder monitoring device that continuously monitors the intrusion of a suspicious person has a near-infrared image pickup device that picks up a near-infrared image including a wavelength region of approximately 800 to 950 nm and a near-infrared ray in the same wavelength region in many models. A near infrared irradiator for irradiating is provided. The reason is that a near-infrared ray having a relatively short wavelength of 800 to 950 nm can use a general-purpose and inexpensive CCD camera as a near-infrared detector, so that the price of the intruder monitoring device can be kept low. It is.

ここで、特許文献1および2に記載の水素火炎可視化装置は、930〜950nmの波長領域の近赤外線画像を撮像するものであるから、上記の汎用の侵入者監視装置の近赤外線照射機による照射光やその反射光を、水素火炎による近赤外線と誤検知する恐れがある。したがって、このような水素火炎可視化装置は、汎用の侵入者監視装置と併用することができないという問題がある。   Here, since the hydrogen flame visualization apparatus described in Patent Documents 1 and 2 captures a near-infrared image in a wavelength region of 930 to 950 nm, irradiation by the near-infrared irradiator of the general-purpose intruder monitoring apparatus described above. There is a risk of misdetecting light and its reflected light as near-infrared rays from a hydrogen flame. Therefore, there is a problem that such a hydrogen flame visualization device cannot be used together with a general-purpose intruder monitoring device.

特開2013−36974号公報JP 2013-36974 A 特開2006−267097号公報JP 2006-267097 A

そこで、本発明は、太陽光が多い環境下でも、発光強度が低い小さな水素火炎を高精度で検知して可視化できる水素火炎監視装置を提供することを課題とする。
また、水素ガスが漏出する恐れのある防爆区域内において、監視対象領域を間近で監視でき、しかも小型でコスト性に優れた水素火炎監視装置を提供することを課題とする。
さらに、汎用の近赤外線照射機を備えた侵入者監視装置から照射される近赤外線を誤検知することなく、かかる侵入者監視装置と併用することができる水素火炎監視装置を提供することを課題とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a hydrogen flame monitoring device that can detect and visualize a small hydrogen flame with low emission intensity with high accuracy even in an environment with a lot of sunlight.
It is another object of the present invention to provide a hydrogen flame monitoring apparatus that can monitor a monitoring target area in an explosion-proof area where hydrogen gas may leak, and that is small in size and excellent in cost.
Furthermore, it is an object to provide a hydrogen flame monitoring device that can be used in combination with such an intruder monitoring device without erroneously detecting near infrared rays emitted from an intruder monitoring device equipped with a general-purpose near infrared irradiator. To do.

また、本発明は、水素ガスが漏出する恐れのある防爆区域内において監視対象領域を監視できる水素火炎監視装置が設置された水素取扱施設を提供することを課題とする。
さらに、汎用の近赤外線照射機を備えた侵入者監視装置と、水素火炎監視装置の両方が設置された水素取扱施設を提供することを課題とする。
It is another object of the present invention to provide a hydrogen handling facility in which a hydrogen flame monitoring device capable of monitoring a monitoring target area is installed in an explosion-proof area where hydrogen gas may leak.
It is another object of the present invention to provide a hydrogen handling facility in which both an intruder monitoring device equipped with a general-purpose near infrared irradiator and a hydrogen flame monitoring device are installed.

上記課題は以下の手段により解決された。
[1] 水素火炎を可視化する水素火炎監視装置であって、
1340〜1500nmの波長領域内で設定された波長を含む近赤外線画像を撮像する近赤外線画像撮像手段、
および可視光線画像を撮像する可視光線画像撮像手段を備える撮像部と、
水素火炎の発する紫外線の波長領域内で設定された波長を含む紫外線を検知する紫外線検知手段、
および水素火炎の発する遠赤外線の波長領域内で設定された波長を含む遠赤外線を検知する遠赤外線検知手段を備える検知部と、
上記撮像部で撮像した監視対象領域の近赤外線画像および可視光線画像を記録する記憶装置、
上記検知部において上記の設定された波長を含む紫外線および上記の設定された波長を含む遠赤外線が同時に検知された場合に、水素火炎の発生と判定する判定手段を有するとともに、上記近赤外線画像と上記可視光線画像との差分画像を抽出し、設定した閾値を基準に二値化して二値画像とし、さらに着色して火炎画像とし、該火炎画像を上記可視光線画像からなる背景画像に重畳した合成画像を作成する演算装置、
および上記合成画像を画面に表示する表示装置を備える情報処理部を具備することを特徴とする水素火炎監視装置。
The above problems have been solved by the following means.
[1] A hydrogen flame monitoring device for visualizing a hydrogen flame,
A near-infrared image capturing means for capturing a near-infrared image including a wavelength set within a wavelength region of 1340 to 1500 nm;
And an imaging unit comprising visible light image imaging means for imaging a visible light image,
UV detection means for detecting ultraviolet rays including wavelengths set within the wavelength range of ultraviolet rays emitted by hydrogen flames,
And a detection unit comprising a far-infrared detection means for detecting far-infrared light including a wavelength set within a wavelength region of far-infrared emitted by a hydrogen flame,
Storage device for recording the near infrared image and visible light image of the monitored area captured by the imaging unit,
When the detection unit simultaneously detects ultraviolet rays including the set wavelength and far infrared rays including the set wavelength, the determination unit determines that a hydrogen flame is generated, and the near infrared image Extracting the difference image from the visible light image, binarizing it based on the set threshold value to make a binary image, further coloring it to make a flame image, and superimposing the flame image on the background image made up of the visible light image A computing device for creating a composite image,
And a hydrogen flame monitoring apparatus comprising: an information processing unit including a display device that displays the composite image on a screen.

[2] 演算装置は、上記二値画像に基づき水素火炎の有無を判別する判別手段を有することを特徴とする上記[1]に記載の水素火炎監視装置。 [2] The hydrogen flame monitoring device according to [1], wherein the arithmetic unit includes a determination unit that determines presence or absence of a hydrogen flame based on the binary image.

[3] 遠赤外線検知手段は、遠赤外線画像を撮像する遠赤外線画像撮像機からなることを特徴とする上記[1]または[2]に記載の水素火炎監視装置。 [3] The hydrogen flame monitoring device according to the above [1] or [2] , wherein the far-infrared detecting means includes a far-infrared imaging device that captures a far-infrared image.

[4] 撮像部は単一の集光手段と、該集光手段に入射した光を近赤外線と可視光線とに分ける分光手段を備え、
該分光手段によって分けられた近赤外線が近赤外線画像撮像手段に導かれ、可視光線が可視光線画像撮像手段へ導かれるように構成されていることを特徴とする上記[1]から[3]のいずれかに記載の水素火炎監視装置。
[4] The imaging unit includes a single condensing unit and a spectroscopic unit that divides the light incident on the condensing unit into a near infrared ray and a visible ray,
The above-mentioned [1] to [3], wherein the near infrared rays divided by the spectroscopic means are guided to the near infrared image capturing means, and the visible light is guided to the visible light image capturing means. The hydrogen flame monitoring apparatus in any one .

[5] 上記集光手段は発火源を有しておらず、該集光手段と分光手段とは光伝送ケーブルを介して接続されていることを特徴とする上記[4]に記載の水素火炎監視装置。 [5] The hydrogen flame according to [4] , wherein the light collecting means does not have an ignition source, and the light collecting means and the spectroscopic means are connected via an optical transmission cable. Monitoring device.

[6] 遠赤外線検知手段および紫外線検知手段には、それぞれ集光手段が光伝送ケーブルを介して接続されており、該集光手段は発火源を有しないことを特徴とする上記[5]に記載の水素火炎監視装置。 [6] In the above [5], the light collecting means is connected to the far infrared detecting means and the ultraviolet light detecting means via an optical transmission cable , respectively, and the light collecting means has no ignition source. The hydrogen flame monitoring device described.

[7] 防爆区域と非防爆区域が設けられた水素取扱施設であって、
上記[6]に記載の水素火炎監視装置が設置されており、
これらの水素火炎監視装置の構成要素のうち、各集光手段が防爆区域内に配置され、
該集光手段と光伝送ケーブルを介して接続された分光手段、遠赤外線検知手段および紫外線検知手段を含む他の構成要素が非防爆区域内に配置されていることを特徴とする水素取扱施設。
[7] A hydrogen handling facility with an explosion-proof area and a non-explosion-proof area,
The hydrogen flame monitoring device according to [6] above is installed,
Among the components of these hydrogen flame monitoring devices, each condensing means is arranged in an explosion-proof area,
A hydrogen handling facility characterized in that other components including a spectroscopic means, a far-infrared detecting means and an ultraviolet detecting means connected to the condensing means via an optical transmission cable are arranged in a non-explosion-proof area.

本発明における上記[1]に記載の水素火炎監視装置は、近赤外線画像撮像手段と可視光線画像撮像手段を備える撮像部を具備するため、その近赤外線画像撮像手段によって、水素火炎の発光がある近赤外線の波長領域の近赤外線画像を撮像することができ、可視光線画像撮像手段によって、水素火炎の発光がない可視光線の波長領域の可視光線画像を撮像することができる。   The hydrogen flame monitoring device according to the above [1] in the present invention includes an imaging unit including a near-infrared image capturing unit and a visible light image capturing unit, and therefore the near-infrared image capturing unit emits a hydrogen flame. A near-infrared image in the near-infrared wavelength region can be captured, and a visible-light image in the visible-wavelength region without a hydrogen flame emission can be captured by the visible-light image capturing means.

そして、記憶装置、演算装置および表示装置を備える情報処理部を具備するため、その記憶装置によって、上記撮像部により撮像された近赤外線画像と可視光線画像を記録することができる。
また、演算装置によって、上記近赤外線画像と上記可視光線画像との差分を求めることで、両画像に写り込んだ各種照明機器から発せられる照明光などの外乱光の成分を差し引いて消去した差分画像を抽出し、かかる差分画像を設定した閾値を基準に二値化して二値画像とし、さらに着色することで火炎画像とし、得られた火炎画像を上記可視光線画像による背景画像上に重畳して合成画像を作成することができる。
そして、表示装置によって上記合成画像を画面に表示することで、水素火炎を可視化して、その火炎の大きさや発生位置を特定することができる。
And since the information processing part provided with a memory | storage device, a calculating device, and a display apparatus is comprised, the near-infrared image and visible light image which were imaged by the said imaging part can be recorded with the memory | storage device.
In addition, the difference image between the near infrared image and the visible light image obtained by the arithmetic device is subtracted from the disturbance light components such as illumination light emitted from the various illumination devices reflected in the two images and deleted. Is extracted and binarized with reference to the threshold value set as the difference image, and further colored to form a flame image, and the obtained flame image is superimposed on the background image by the visible light image. A composite image can be created.
Then, by displaying the composite image on the screen by the display device, the hydrogen flame can be visualized, and the size and generation position of the flame can be specified.

さらに、本発明の水素火炎監視装置によれば、その近赤外線画像撮像手段は、1340〜1500nmの波長領域内で設定された波長を含む近赤外線画像を撮像するものであるところ、水素火炎には、1340〜1500nmの波長領域の近赤外線が非常に多く含まれているため、発光強度が低い小さな水素火炎であっても鮮明に画像化して可視化することができる。また、1340〜1500nmの波長領域の近赤外線は、太陽光にはわずかしか含まれていないため、太陽光を水素火炎と誤検知するという誤作動を防ぐことができる。   Furthermore, according to the hydrogen flame monitoring apparatus of the present invention, the near-infrared image capturing means captures a near-infrared image including a wavelength set within a wavelength region of 1340 to 1500 nm. , 1430-1500 nm wavelength region is contained in a very large amount, so even a small hydrogen flame with low emission intensity can be clearly imaged and visualized. Moreover, since near infrared rays in the wavelength region of 1340 to 1500 nm are only slightly contained in sunlight, it is possible to prevent a malfunction in which sunlight is erroneously detected as a hydrogen flame.

さらに、近赤外線を検知するタイプの汎用の侵入者監視装置は、その多くの機種において概ね800〜950nmの波長領域の近赤外線を照射する近赤外線照射機を備えているが、本発明の水素火炎監視装置の近赤外線画像撮像手段は、1340〜1500nmの波長領域内で設定された波長を含む近赤外線画像を撮像するものであるから、800〜950nmの波長領域の近赤外線は撮像しない。したがって、本発明の水素火炎監視装置によれば、上記の汎用の侵入者監視装置の近赤外線照射機から照射される近赤外線やその反射光を、水素火炎の発光と誤検知する恐れがないため、上記の汎用の侵入者監視装置と併用することが可能であり便利である。   Furthermore, the general-purpose intruder monitoring device of the type that detects near infrared rays is provided with a near infrared irradiator that irradiates near infrared rays in a wavelength region of approximately 800 to 950 nm in many models, but the hydrogen flame of the present invention. Since the near-infrared image capturing means of the monitoring device captures a near-infrared image including a wavelength set in the wavelength region of 1340 to 1500 nm, the near-infrared image in the wavelength region of 800 to 950 nm is not imaged. Therefore, according to the hydrogen flame monitoring apparatus of the present invention, there is no possibility of misdetecting the near infrared ray or the reflected light emitted from the near infrared irradiator of the general-purpose intruder monitoring apparatus as the emission of the hydrogen flame. It can be used in combination with the above-mentioned general-purpose intruder monitoring device and is convenient.

また、本発明における上記[1]に記載の水素火炎監視装置は、水素火炎の発する紫外線の波長領域内で設定された波長を含む紫外線を検知する紫外線検知手段、および水素火炎の発する遠赤外線の波長領域内で設定された波長を含む遠赤外線を検知する遠赤外線検知手段を備える検知部を具備するため、かかる紫外線検知手段によって、水素火炎の発する紫外線を検知することができ、また、遠赤外線検知手段によって、水素火炎の発する遠赤外線を検知することができる。 The hydrogen flame monitoring apparatus according to [1] in the present invention, far-infrared emitting ultraviolet detector means for detecting the ultraviolet radiation including a wavelength set in the wavelength region of the ultraviolet emitted from the hydrogen flame, and the hydrogen flame In this case, the ultraviolet ray emitted by the hydrogen flame can be detected by the ultraviolet ray detecting means, and the far infrared ray detecting means for detecting the far infrared ray including the wavelength set in the wavelength region of Far infrared rays emitted by a hydrogen flame can be detected by the infrared detection means.

そして、情報処理部の演算装置は、上記検知部において上記の設定された波長を含む紫外線および上記の設定された波長を含む遠赤外線が同時に検知された場合に水素火炎の発生と判定する判定手段を有するため、水素火炎の発生を高精度で検知することができる。例えば、紫外線検知手段が太陽光に含まれる紫外線を水素火炎から発せられた紫外線と誤検知した場合や、あるいは、遠赤外線検知手段が水素火炎以外の原因による監視対象領域の温度上昇を水素火炎によるものと誤検知した場合においても、両検知手段による検知が同時に行われない限りは水素火炎の発生と判定されないため、本発明の水素火炎監視装置は、水素火炎の発生を高精度で検知することができるものである。   Then, the arithmetic unit of the information processing unit determines that a hydrogen flame is generated when the detection unit simultaneously detects the ultraviolet ray including the set wavelength and the far infrared ray including the set wavelength. Therefore, the occurrence of a hydrogen flame can be detected with high accuracy. For example, when the ultraviolet ray detection means mistakenly detects the ultraviolet ray contained in the sunlight as the ultraviolet ray emitted from the hydrogen flame, or the far infrared ray detection means causes the temperature rise in the monitored area due to a cause other than the hydrogen flame due to the hydrogen flame. Even if it is mistakenly detected, it is not determined that hydrogen flame is generated unless detection by both detection means is performed at the same time. Therefore, the hydrogen flame monitoring device of the present invention can detect the occurrence of hydrogen flame with high accuracy. It is something that can be done.

したがって、本発明の水素火炎監視装置によれば、演算装置の判定手段によって水素火炎の発生が検知された場合に警報を発報するようにできる。また、判定手段による水素火炎発生の検知をトリガーとして、記憶装置への水素火炎発生の前後にわたる所定時間の近赤外線画像および可視光線画像の保存を開始するようにし、あるいは、演算装置による一連の画像処理を開始するようにできる。   Therefore, according to the hydrogen flame monitoring apparatus of the present invention, it is possible to issue an alarm when the occurrence of a hydrogen flame is detected by the determination means of the arithmetic unit. In addition, with the detection of the occurrence of hydrogen flame by the determination means as a trigger, storage of a near-infrared image and a visible light image for a predetermined time before and after the occurrence of a hydrogen flame in the storage device is started, or a series of images by an arithmetic device You can start the process.

また、本発明における上記[2]に記載の水素火炎監視装置は、上記[1]に記載の水素火炎監視装置において、演算装置が上記二値画像に基づき水素火炎の有無を判別する判別手段を有する。上記二値画像は、設定した閾値以上の値を示す領域を水素火炎が存在する領域と判断し、二値化処理して画像作成されるものであるため、かかる二値画像によれば水素火炎の有無を容易かつ高精度に判別することができる。
したがって、本発明の水素火炎監視装置によれば、かかる演算装置の「判別手段」と、上記の「判定手段」とを組み合わせることで、水素火炎発生の検知精度をより高めることができる。例えば、「判定手段」によって水素火炎の発生が検知された場合であって、かつ「判別手段」によって水素火炎の存在が検知された場合に、水素火炎が発生したものと判断して、上記のように警報を発報したり、記憶装置への画像の保存を開始したりしてもよい。
Further, the hydrogen flame monitoring apparatus according to the above [2] in the present invention is the hydrogen flame monitoring apparatus according to the above [1], wherein the arithmetic unit includes a discriminating means for discriminating the presence or absence of the hydrogen flame based on the binary image. Have. In the binary image, an area showing a value equal to or greater than the set threshold value is determined as an area where a hydrogen flame exists, and binarized to create an image. It is possible to easily and accurately determine the presence or absence.
Therefore, according to the hydrogen flame monitoring apparatus of the present invention, the detection accuracy of the occurrence of hydrogen flame can be further enhanced by combining the “discriminating means” of the arithmetic device and the “determining means”. For example, when the occurrence of a hydrogen flame is detected by the “determination unit” and the presence of the hydrogen flame is detected by the “determination unit”, it is determined that the hydrogen flame has occurred, As described above, an alarm may be issued, or image storage in the storage device may be started.

また、本発明における上記[3]に記載の水素火炎監視装置は、上記[1]または[2]に記載の水素火炎監視装置において、遠赤外線検知手段が、遠赤外線画像を撮像する遠赤外線画像撮像機からなるので、遠赤外線検知手段を、水素火炎の発生の検知用のみならず、夜間の侵入者監視用の撮影機として使用することができる。
さらに、かかる遠赤外線画像撮像機によって取得した遠赤外線画像に基づいて、監視対象領域内の最高温度の位置表示と温度表示を行うことや、機器の温度上昇を検知し電気的に温度を出力するサーモグラフィーとして使用するなど、監視対象領域における温度監視を行うことも可能である。
なお、遠赤外線画像撮像機を防爆仕様にして発火源にならないようにした場合には、水素ガスが漏出する恐れのある箇所の近傍に設置することが可能となり、より水素火炎や侵入者の検知精度を高めることができる。
Moreover, the hydrogen flame monitoring apparatus according to [3] in the present invention is the far-infrared image in which the far-infrared detection means captures a far-infrared image in the hydrogen flame monitoring apparatus according to [1] or [2]. Since it consists of an imager, the far-infrared detector can be used not only for detecting the occurrence of hydrogen flame but also as a camera for monitoring intruders at night.
Furthermore, based on the far-infrared image acquired by such a far-infrared image pick-up device, the position display and the temperature display of the highest temperature in the monitoring target area are performed, and the temperature rise of the device is detected and the temperature is electrically output. It is also possible to monitor the temperature in the monitored region, such as using as a thermography.
If the far-infrared imaging device is made explosion-proof so that it does not become an ignition source, it can be installed in the vicinity of a location where hydrogen gas may leak, and more hydrogen flames and intruders can be detected. Accuracy can be increased.

また、本発明における上記[4]に記載の水素火炎監視装置は、上記[1]から[3]のいずれかに記載の水素火炎監視装置において、撮像部に単一の集光手段と、その集光手段に入射した光を近赤外線と可視光線に分ける分光手段を備えるため、近赤外線画像と可視光線画像の画角を同一にすることができる。したがって、上記火炎画像を背景画像に重畳した合成画像において、水素火炎の発生位置を正確に表示することができる。 Moreover, the hydrogen flame monitoring apparatus according to the above [4] in the present invention is the hydrogen flame monitoring apparatus according to any one of the above [1] to [3]. Since the spectroscopic unit that divides the light incident on the condensing unit into near infrared rays and visible rays is provided, the angle of view of the near infrared image and the visible ray image can be made the same. Therefore, the generation position of the hydrogen flame can be accurately displayed in the composite image in which the flame image is superimposed on the background image.

さらに、本発明における上記[5]に記載の水素火炎監視装置は、上記[4]に記載の水素火炎監視装置において、集光手段は発火源を有しておらず、その集光手段と分光手段とが光伝送ケーブルを介して接続されているため、水素火炎監視装置から集光手段だけを離して、発火源となり得るものを配置できないような場所に配置することができる。
したがって、例えば、防爆区域と非防爆区域が設けられた水素取扱施設に本発明の水素火炎監視装置を設置する場合には、集光手段を防爆区域内に配置することができるため、水素ガスが漏出する恐れのある箇所の近傍に集光手段を配置することによって、水素火炎の検知を高精度で行うことができる。
Furthermore, the hydrogen flame monitoring apparatus according to the above [5] in the present invention is the hydrogen flame monitoring apparatus according to the above [4] , wherein the condensing means has no ignition source, and the condensing means and the spectroscopic means Since the means is connected via the optical transmission cable, it is possible to dispose only the condensing means away from the hydrogen flame monitoring device and to place it where it is not possible to place anything that can be an ignition source.
Therefore, for example, when the hydrogen flame monitoring device of the present invention is installed in a hydrogen handling facility provided with an explosion-proof area and a non-explosion-proof area, the condensing means can be arranged in the explosion-proof area, By arranging the light condensing means in the vicinity of a place where there is a possibility of leakage, the hydrogen flame can be detected with high accuracy.

さらに、防爆区域内に配置された集光手段と光伝送ケーブルを介して接続された分光手段を含む他の構成要素を非防爆区域内に配置することができるため、水素火炎監視装置の構成要素のうち、電源を使用するため発火源となり得る近赤外画像撮像手段や可視画像撮像手段などを防爆仕様とする必要がなく、水素火炎監視装置を小型でコスト性に優れたものとすることができる。   In addition, since other components including the light collecting means arranged in the explosion-proof area and the spectroscopic means connected via the optical transmission cable can be arranged in the non-explosion-proof area, the components of the hydrogen flame monitoring device Among them, it is not necessary to use explosion-proof specifications for near-infrared image capturing means and visible image capturing means that can be an ignition source because a power source is used, and the hydrogen flame monitoring device should be small and cost-effective. it can.

また、集光手段は、例えば集光のためのレンズと、そのレンズと光伝送ケーブルを繋ぐ部材だけで構成することができるため、その場合には、集光手段を極めて小さく形成することができ、狭い場所に設置することが可能となる。   In addition, since the condensing means can be composed of, for example, a lens for condensing light and a member connecting the lens and the optical transmission cable, the condensing means can be formed extremely small in that case. It becomes possible to install in a narrow place.

また、本発明における上記[6]に記載の水素火炎監視装置は、上記[5]に記載の水素火炎監視装置において、遠赤外線検知手段および紫外線検知手段には、それぞれ集光手段が光伝送ケーブルを介して接続されており、該集光手段は発火源を有しないため、水素火炎監視装置から集光手段だけを離して、発火源となり得るものを配置できないような場所に配置することができる。
したがって、例えば、防爆区域と非防爆区域が設けられた水素取扱施設に本発明の水素火炎監視装置を設置する場合には、集光手段を防爆区域内に配置することができるため、水素ガスが漏出する恐れのある箇所の近傍に集光手段を配置することによって、水素火炎の検知を高精度で行うことができる。
Further, the hydrogen flame monitoring apparatus according to the above [6] in the present invention is the hydrogen flame monitoring apparatus according to the above [5], wherein the condensing means is an optical transmission cable for the far infrared detecting means and the ultraviolet detecting means , respectively. Since the condensing means does not have an ignition source, it is possible to dispose only the condensing means away from the hydrogen flame monitoring device and place it where an ignition source cannot be placed. .
Therefore, for example, when the hydrogen flame monitoring device of the present invention is installed in a hydrogen handling facility provided with an explosion-proof area and a non-explosion-proof area, the condensing means can be arranged in the explosion-proof area, By arranging the light condensing means in the vicinity of a place where there is a possibility of leakage, the hydrogen flame can be detected with high accuracy.

さらに、防爆区域内に配置された集光手段と光伝送ケーブルを介して接続された遠赤外線検知手段および紫外線検知手段を含む他の構成要素を非防爆区域内に配置することができるため、水素火炎監視装置の構成要素のうち、電源を使用するため発火源となり得る遠赤外線検知手段や紫外線検知手段などを防爆仕様とする必要がなく、水素火炎監視装置を小型でコスト性に優れたものにすることができる。 In addition, other components including far-infrared detection means and ultraviolet detection means connected via a light transmission cable to the light-collecting means arranged in the explosion-proof area can be arranged in the non-explosion-proof area. Of the components of the flame monitoring device, it is not necessary to make the far-infrared detection means and ultraviolet detection means that can become ignition sources because of the use of a power source, and the hydrogen flame monitoring device is small and cost-effective. can do.

また、集光手段は、例えば集光のためのレンズと、そのレンズと光伝送ケーブルを繋ぐ部材だけで構成することができるため、その場合には、集光手段を極めて小さく形成することができ、狭い場所にも設置することが可能となる。   In addition, since the condensing means can be composed of, for example, a lens for condensing light and a member connecting the lens and the optical transmission cable, the condensing means can be formed extremely small in that case. It can be installed in a narrow place.

さらに、上記[6]に記載の水素火炎監視装置において、上記の紫外線の集光手段が紫外線を可視光線に変換する波長変換器を備えるものであれば、集光手段に入射した監視対象領域からの紫外線を、可視光線に変換することができるため好ましいそのようにすると、集光手段と紫外線検知手段とを接続する光伝送ケーブルとして、高価な紫外線伝送用の専用品ではなく、安価な可視光線伝送用の汎用品を使用することが可能となり、水素火炎監視装置をコスト性に優れたものにすることができる。 Further, in the hydrogen flame monitoring apparatus according to [6], if it has a wavelength converter condensing means of the ultraviolet converts the ultraviolet into visible light, from the monitoring target area incident on the condensing means The ultraviolet rays can be converted into visible rays, which is preferable . In this case, it is possible to use an inexpensive general-purpose product for visible light transmission instead of an expensive special product for ultraviolet transmission as an optical transmission cable for connecting the light collecting means and the ultraviolet detection means. The flame monitoring device can be made cost-effective.

本発明における上記[7]に記載の水素取扱施設は、上記[6]に記載の水素火炎監視装置が設置されており、これらの水素火炎監視装置の構成要素のうち、各集光手段が防爆区域内に配置され、該集光手段と光伝送ケーブルを介して接続された分光手段、遠赤外線検知手段および紫外線検知手段紫外線検知手段を含む他の構成要素が非防爆区域内に配置されているので、防爆区域内に配置された各集光手段によって、水素ガスの漏出の恐れがある箇所の近傍において水素火炎の検知を行うことができる。
したがって、本発明の水素取扱施設では、小さな水素火炎であっても検知でき、また、水素火炎の大きさや位置を正確に特定できるので、水素ガスの漏出を伴う火災が発生した場合には、消火作業を的確かつ安全に行うことが可能となる。
In the hydrogen handling facility described in [7] in the present invention, the hydrogen flame monitoring device described in [6] is installed, and among the components of these hydrogen flame monitoring devices, each condensing means is explosion-proof. Other components are disposed in the non-explosion-proof area, including the spectroscopic means, far-infrared detecting means and ultraviolet detecting means arranged in the area and connected to the light collecting means via an optical transmission cable. Therefore, the hydrogen flame can be detected in the vicinity of a location where there is a risk of leakage of hydrogen gas by each condensing means arranged in the explosion-proof area.
Therefore, in the hydrogen handling facility of the present invention, even a small hydrogen flame can be detected, and the size and position of the hydrogen flame can be accurately identified. Work can be performed accurately and safely.

また、本発明の水素取扱施設は、水素火炎監視装置の構成要素のうち、電源を使用するなど発火源となり得る構成要素を非防爆区域に配置してあるので、かかる構成要素を防爆仕様にする必要がないためコスト性に優れており、また、漏出した水素ガスへの着火による火災が生じ難く安全性に優れている。   In the hydrogen handling facility of the present invention, among the components of the hydrogen flame monitoring device, components that can be ignition sources such as using a power source are arranged in a non-explosion-proof area. Since it is not necessary, it is excellent in cost. In addition, fire due to ignition of leaked hydrogen gas hardly occurs, and it is excellent in safety.

参考形態にかかる水素火炎監視装置の全体システム図である。It is a whole system diagram of a hydrogen flame monitoring device concerning a reference form. 本発明の実施形態にかかる水素火炎監視装置の全体システム図である。It is an overall system diagram of a hydrogen flame monitoring apparatus according to implementation embodiments of the present invention. 本発明の水素取扱施設の説明図である。It is explanatory drawing of the hydrogen handling facility of this invention. 近赤外線の波長領域における水素火炎と太陽光の発光強度を示すグラフである。It is a graph which shows the emission intensity of a hydrogen flame and sunlight in the near infrared wavelength region.

≪水素火炎監視装置の参考形態≫
まず、水素火炎監視装置の参考形態を説明する。
図1に示す水素火炎監視装置1は、撮像部2と情報処理部3を具備する。
撮像部2は、主に、監視対象領域からの光を受け取る集光手段23と、集光手段23で受け取った光を近赤外線と可視光線に分ける分光手段24と、分光手段24から導かれた近赤外線による画像を撮像する近赤外線画像撮像手段21と、分光手段24から導かれた可視光線による画像を撮像する可視光線画像撮像手段22とからなる。
«Reference embodiment of the hydrogen flame monitoring equipment»
First, the reference embodiment of the hydrogen flame monitoring device.
A hydrogen flame monitoring apparatus 1 illustrated in FIG. 1 includes an imaging unit 2 and an information processing unit 3.
The imaging unit 2 is mainly guided by the light collecting unit 23 that receives light from the monitoring target region, the spectral unit 24 that divides the light received by the light collecting unit 23 into near infrared rays and visible light, and the spectral unit 24. It comprises a near-infrared image capturing means 21 that captures an image by near-infrared light and a visible light image capturing means 22 that captures an image by visible light guided from the spectroscopic means 24.

情報処理部3は、撮像部2から伝送されてきた近赤外線画像と可視光線画像とを記録する記憶装置31と、かかる近赤外線画像と可視光線画像とを用いて火炎画像が背景画像に重畳して表される合成画像を作成する演算装置32と、その合成画像を画面に表示する表示装置33とからなる。   The information processing unit 3 uses the storage device 31 that records the near-infrared image and the visible light image transmitted from the imaging unit 2, and the flame image is superimposed on the background image using the near-infrared image and the visible light image. And a display device 33 for displaying the composite image on the screen.

情報処理部3の基本的な動作は、水素火炎の発する特定波長の近赤外線画像と可視光線画像との差分を求めることで、両画像に写り込んだ照明光などの外乱光の成分を差し引いて消去した差分画像を抽出し、かかる差分画像を設定した閾値を基準に二値化して二値画像とし、さらに着色して火炎画像とし、得られた火炎画像を上記可視光線画像による背景画像上に重畳した合成画像として画面に表示することで、水素火炎を可視化するものである。   The basic operation of the information processing unit 3 is to obtain a difference between a near-infrared image of a specific wavelength emitted by a hydrogen flame and a visible light image, and subtract disturbance light components such as illumination light reflected in both images. The erased difference image is extracted, binarized with reference to the threshold value set for the difference image to obtain a binary image, further colored to form a flame image, and the obtained flame image is placed on the background image by the visible light image. The hydrogen flame is visualized by displaying it on the screen as a superimposed composite image.

<撮像部>
集光手段23は、分光手段24と光伝送ケーブル25を介して接続されており、集光手段23に備えられたレンズ(図示せず)に入射した監視対象領域からの光が、光伝送ケーブル25を通過して分光手段24へ導かれるように構成されている。
<Imaging unit>
The condensing unit 23 is connected to the spectroscopic unit 24 via the optical transmission cable 25, and light from the monitoring target region incident on a lens (not shown) provided in the condensing unit 23 is converted into the optical transmission cable. It is configured to pass through 25 and be guided to the spectroscopic means 24.

集光手段23は、レンズおよびレンズと光伝送ケーブル25とを繋ぐ部材だけで構成できるため、発火源にならないものであり、また極めて小さく形成することができる。したがって、通常の電源を利用するCCDカメラなどの設置が困難な、発火源となり得るものを設置できない場所や、極めて狭い場所にも設置することができ、例えば、水素供給ステーションの防爆区域内の蓄圧器室や圧縮機室などの狭隘部にも設置することができる。   The condensing means 23 can be composed of only a lens and a member that connects the lens and the optical transmission cable 25, and therefore does not become a source of ignition, and can be formed extremely small. Therefore, it is difficult to install a CCD camera that uses a normal power source, it can be installed in places where it cannot be ignited, or in extremely narrow places. For example, pressure accumulation in an explosion-proof area of a hydrogen supply station It can also be installed in narrow spaces such as instrument rooms and compressor rooms.

分光手段24は、公知の分光鏡を使用することができる。分光鏡は、可視光線線(概ね400〜700nm)を反射し、近赤外線(概ね800〜1800nm)を透過する鏡であり、あるいは、逆に可視光線線を透過し近赤外線を反射する鏡であってもよい。かかる分光鏡は、例えば、板ガラスに屈折率の異なる誘電体物質を多層状にコーティングすることにより製造することができる。   As the spectroscopic means 24, a known spectroscopic mirror can be used. The spectroscopic mirror is a mirror that reflects visible rays (approximately 400 to 700 nm) and transmits near infrared rays (approximately 800 to 1800 nm), or conversely, is a mirror that transmits visible rays and reflects near infrared rays. May be. Such a spectroscope can be manufactured, for example, by coating a plate glass with dielectric materials having different refractive indexes in a multilayer form.

また、分光手段24には、外乱光の影響を減らすために、後述する光学バンドパスフィルターとしての機能を付与してもよい。その場合には、1340〜1500nmの波長領域内で任意に設定された波長を含む近赤外線を透過または反射する分光鏡を使用すればよい。
このような分光手段24の具体例としては、透過波長の中心が1350〜1450nmであって、バンド幅が半値全幅70〜90nmである光学バンドパスフィルターとして機能する分光鏡を好適に使用することができる。
Further, the spectroscopic unit 24 may be provided with a function as an optical bandpass filter described later in order to reduce the influence of disturbance light. In that case, a spectroscope that transmits or reflects near infrared light including a wavelength arbitrarily set within a wavelength region of 1340 to 1500 nm may be used.
As a specific example of such a spectroscopic means 24, a spectroscope that functions as an optical bandpass filter having a transmission wavelength center of 1350 to 1450 nm and a full width at half maximum of 70 to 90 nm is preferably used. it can.

光伝送ケーブル25は、一本の光ファイバー素線からなるケーブル、複数本の光ファイバー素線を束ねた光ファイバーバンドルケーブル、または、複数本の光ファイバー素線を束ねて溶着させたイメージファイバーケーブルなどを使用することができるが、画素度の高い鮮明な近赤外画像や可視光線画像を得るためには、イメージファイバーケーブルを使用することが望ましい。
かかる光伝送ケーブル25により集光手段23から分光手段24に導かれた光は、分光手段24によって近赤外線と可視光線に分光され、それぞれ近赤外線画像撮像手段21と可視光線画像撮像手段22へと導かれる。
As the optical transmission cable 25, a cable made of a single optical fiber, an optical fiber bundle cable in which a plurality of optical fibers are bundled, an image fiber cable in which a plurality of optical fibers are bundled and welded, or the like is used. However, it is desirable to use an image fiber cable in order to obtain a clear near-infrared image or a visible light image having a high pixel degree.
The light guided from the condensing means 23 to the spectroscopic means 24 by the optical transmission cable 25 is split into near infrared rays and visible light rays by the spectroscopic means 24, and to the near infrared image capturing means 21 and the visible light image capturing means 22, respectively. Led.

近赤外線画像撮像手段21は、分光手段24から導かれた近赤外線によって、監視対象領域の水素が燃焼する際に生じるHOの発光スペクトルによる近赤外線画像を撮像するための手段であり、例えば、1340〜1500nmの波長領域内で任意に設定された波長を含む近赤外線画像を、静止画撮像または動画撮像することができる撮像素子を備えたCCDカメラを使用することができる。
かかるCCDカメラが静止画を撮像するものである場合には、例えば、自動的に数秒毎に撮像できるものであれば連続監視が可能となるため好ましい。さらに、多様な監視用画像を取得するために、広角から望遠まで幅広い画角をカバーできるものであることが好ましい。
The near-infrared image capturing means 21 is a means for capturing a near-infrared image based on the emission spectrum of H 2 O generated when hydrogen in the monitoring target region is burned by the near-infrared light guided from the spectroscopic means 24. For example, , A CCD camera equipped with an imaging device capable of capturing a still image or a moving image of a near-infrared image including a wavelength arbitrarily set within a wavelength region of 1340 to 1500 nm.
When such a CCD camera captures a still image, for example, it is preferable if it can automatically capture every few seconds because continuous monitoring is possible. Furthermore, in order to acquire a variety of monitoring images, it is preferable to be able to cover a wide field angle from wide angle to telephoto.

また、近赤外線画像撮像手段21には、外乱光の影響を減らすために、特定波長の近赤外線だけを透過させる光学バンドパスフィルターを装着してもよい。この光学バンドパスフィルターは、照明光などの外乱光の影響を減らし、しかも水素火炎の輝度値を低下させないように、バンド幅が半値全幅10〜100nmのものが好適であり、さらには半値全幅50〜90nmのものがより好ましい。
なお、上記の分光手段24に光学バンドパスフィルターの機能を付与する場合には、別途に光学バンドパスフィルターを設ける必要はない。
The near-infrared image capturing means 21 may be provided with an optical bandpass filter that transmits only near-infrared light having a specific wavelength in order to reduce the influence of disturbance light. This optical band-pass filter preferably has a full width at half maximum of 10 to 100 nm and further has a full width at half maximum of 50 so that the influence of disturbance light such as illumination light is reduced and the luminance value of the hydrogen flame is not lowered. The thing of -90 nm is more preferable.
In addition, when the function of an optical bandpass filter is given to the spectroscopic means 24, it is not necessary to provide an optical bandpass filter separately.

かかる近赤外線画像撮像手段21の具体例としては、浜松ホトニクス社製のInGaAsカメラ(型番C10633−13)を好適に使用することができる。   As a specific example of the near-infrared image capturing means 21, an InGaAs camera (model number C10633-13) manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd. can be suitably used.

このように、近赤外線画像撮像手段21は、1340〜1500nmの波長領域内で設定された波長を含む近赤外線画像を撮像するものであるが、図4のグラフに示すとおり、水素火炎には、1340〜1500nmの波長領域の近赤外線が非常に多く含まれている。例えば、水素火炎が発する同波長領域の近赤外線の発光強度は、800〜950nmの波長領域の発光強度よりも数倍も強い。したがって、水素火炎監視装置1によれば、発光強度が低い小さな水素火炎であっても精度よく撮像して鮮明に可視化することができる。   As described above, the near-infrared image capturing means 21 captures a near-infrared image including a wavelength set within the wavelength region of 1340 to 1500 nm. As shown in the graph of FIG. A very large amount of near infrared rays in the wavelength region of 1340 to 1500 nm are contained. For example, the near-infrared emission intensity in the same wavelength region emitted by the hydrogen flame is several times stronger than the emission intensity in the wavelength region of 800 to 950 nm. Therefore, according to the hydrogen flame monitoring apparatus 1, even a small hydrogen flame with low emission intensity can be imaged accurately and visualized clearly.

また、図4のグラフに示すとおり、1340〜1500nmの波長領域の近赤外線は、太陽光にはわずかしか含まれていない。したがって、水素火炎監視装置1は、太陽光を水素火炎と誤検知するという不具合がほとんど発生しないものである。   Moreover, as shown in the graph of FIG. 4, the near infrared rays of a wavelength range of 1340-1500 nm are contained only a little in sunlight. Therefore, the hydrogen flame monitoring device 1 hardly causes the problem of erroneously detecting sunlight as a hydrogen flame.

図4は、本発明者らの実験によって得られた、近赤外線の波長領域における水素火炎と太陽光の発光強度を示すグラフである。
折れ線Q1は、晴天の野外において、1分間あたり1L量で噴出する水素ガスを燃焼させ、直近位置から近赤外線の発光強度を測定した結果を示しており、水素火炎の発する近赤外線の発光強度と、太陽光に含まれる近赤外線の発光強度との合算値を表している。
また、折れ線Q2は、水素ガスを遮断して水素火炎が存在しない状態とし、その他はQ1の測定と同じ条件で近赤外線の発光強度を測定した結果を示しており、太陽光に含まれる近赤外線の発光強度のみを表している。
なお、グラフの横軸(X軸)は波長(単位:nm)を示しており、縦軸(Y軸)は、相対的な発光強度(任意単位)を示している。
FIG. 4 is a graph showing the emission intensity of hydrogen flame and sunlight in the near-infrared wavelength region obtained by the inventors' experiment.
The polygonal line Q1 shows the result of measuring the near-infrared light emission intensity from the nearest position by burning hydrogen gas spouted at a volume of 1 L per minute in the clear sky. The total value with the near-infrared emission intensity contained in sunlight is represented.
A broken line Q2 shows a result of measuring the near-infrared emission intensity under the same conditions as the measurement of Q1, in which hydrogen gas is shut off and no hydrogen flame is present, and the near-infrared light contained in sunlight is shown. Only the emission intensity of is shown.
The horizontal axis (X axis) of the graph indicates the wavelength (unit: nm), and the vertical axis (Y axis) indicates the relative light emission intensity (arbitrary unit).

水素火炎監視装置1が使用される水素供給ステーションなどの水素取扱施設は、事故の発生を未然に防ぐために、水素火炎の発生のみならず、不審者の侵入などの異常を検知するための連続監視手段が必要とされている。
不審者の侵入を連続監視する汎用の侵入者監視装置は、その多くの機種において概ね800〜950nmの波長領域の近赤外線を検知する近赤外線検知機と、同波長領域の近赤外線を照射する近赤外線照射機を備えている。このように800〜950nmの比較的波長が短い近赤外線であれば、近赤外線検知機として汎用の安価なCCDカメラを用いることができるため、侵入者監視装置のコストを低く抑えることができるからである。
In order to prevent accidents from occurring, hydrogen handling facilities such as hydrogen supply stations where the hydrogen flame monitoring device 1 is used are continuously monitored to detect not only hydrogen flames but also abnormalities such as suspicious person intrusions. Means are needed.
A general-purpose intruder monitoring device that continuously monitors the intrusion of a suspicious person includes a near-infrared detector that detects a near-infrared ray in a wavelength region of approximately 800 to 950 nm and a near-infrared ray that emits a near-infrared ray in the same wavelength region. An infrared irradiator is provided. If near infrared rays having a relatively short wavelength of 800 to 950 nm are used as described above, a general-purpose inexpensive CCD camera can be used as a near-infrared detector, and the cost of the intruder monitoring device can be kept low. is there.

ここで、水素火炎監視装置1の近赤外線画像撮像手段21は、1340〜1500nmの波長領域内で設定された波長を含む近赤外線画像を撮像するものであるから、800〜950nmの波長領域の近赤外線は撮像しない。したがって、水素火炎監視装置1によれば、上記の汎用の侵入者監視装置の近赤外線照射機から照射される近赤外線やその反射光を水素火炎の発光と誤検知することがないため、上記の汎用の侵入者監視装置と併用することが可能であり便利である。   Here, since the near-infrared image capturing means 21 of the hydrogen flame monitoring apparatus 1 captures a near-infrared image including a wavelength set within the wavelength region of 1340 to 1500 nm, the near-infrared image capturing unit 21 in the wavelength region of 800 to 950 nm. Infrared is not imaged. Therefore, according to the hydrogen flame monitoring device 1, the near infrared ray or the reflected light emitted from the near infrared irradiator of the general-purpose intruder monitoring device is not erroneously detected as the emission of the hydrogen flame. It can be used together with a general-purpose intruder monitoring device and is convenient.

次に、可視光線画像撮像手段22は、分光手段24から導かれた可視光線によって、監視対象領域の可視光線画像を撮像するための手段であり、例えば、可視光線領域(400〜700nm)の波長を含む可視光線画像を、静止画撮像または動画撮像することができる撮像素子を備えた汎用的なCCDカメラを使用することができる。静止画を撮像するCCDカメラである場合には、例えば、自動的に数秒毎に撮像できるものであれば連続監視が可能となるため好ましい。さらに、多様な監視用画像を取得するために、広角から望遠まで幅広い画角をカバーできることが好ましい。   Next, the visible light image capturing unit 22 is a unit for capturing a visible light image of the monitoring target region with the visible light guided from the spectroscopic unit 24. For example, the wavelength of the visible light region (400 to 700 nm) is used. It is possible to use a general-purpose CCD camera equipped with an image sensor that can capture a still light image or a moving image of a visible light image including In the case of a CCD camera that captures a still image, for example, any camera that can automatically capture images every few seconds is preferable because continuous monitoring is possible. Furthermore, in order to acquire various monitoring images, it is preferable that a wide angle of view from a wide angle to a telephoto can be covered.

また、可視光線画像撮像用のカメラは、カラー画像撮像用またはモノクロ画像撮像用のいずれのタイプでも使用できるが、一般にカラー画像は見易く、水素火炎の発生位置の特定もし易いため、カラー画像撮像用のカメラを使用することが望ましい。   In addition, a visible light image capturing camera can be used for either color image capturing or monochrome image capturing. However, in general, a color image is easy to see and a hydrogen flame occurrence position can be easily specified. It is desirable to use a camera.

可視光線画像撮像用のカメラがカラーCCDカメラの場合は、RGBフィルターを備えたものを使用することができる。RGBフィルターについては、赤色の波長領域が近赤外線の波長領域と近いため、赤色の信号を差分画像の抽出のために使用することが好ましい。また、植物は近赤外線を強く散乱するため、植物の多い環境では葉の反射率の高い波長領域である緑色の信号を利用することが好ましい。画像処理ソフトに、用途に応じて抽出する単色成分(赤色、緑色または青色)を選択できるよう色選択機能を持たせてもよい。   When the camera for capturing a visible light image is a color CCD camera, a camera equipped with an RGB filter can be used. For the RGB filter, since the red wavelength region is close to the near-infrared wavelength region, it is preferable to use a red signal for extracting the difference image. In addition, since plants scatter strongly near infrared rays, it is preferable to use a green signal that is a wavelength region with high leaf reflectance in an environment with many plants. The image processing software may have a color selection function so that a single color component (red, green, or blue) to be extracted can be selected according to the application.

かかる可視光線画像撮像手段22の具体例としては、ワテック社製のカラーCCDカメラ(型番WT−250D)を好適に使用することができる。
なお、可視光線画像撮像手段22は、昼間の侵入者監視用の撮像機としても利用することが可能である。
As a specific example of the visible light image capturing means 22, a color CCD camera (model number WT-250D) manufactured by Watec can be preferably used.
The visible light image capturing means 22 can also be used as an image capturing device for daytime intruder monitoring.

<情報処理部>
情報処理部3はハードディスクなどの記憶装置31と、CPUなどの演算装置32と、ディスプレイ画面などの表示装置33を備えており、例えば、パーソナルコンピュータにより構成することができる。
<Information Processing Department>
The information processing unit 3 includes a storage device 31 such as a hard disk, an arithmetic device 32 such as a CPU, and a display device 33 such as a display screen, and can be configured by a personal computer, for example.

撮像部2によって同じ監視対象領域を同時に撮像された近赤外線画像と可視光線画像は、情報処理部3に伝送されて記憶装置31に記録される。
記憶装置31は、平常時には、近赤外線画像と可視光線画像を時系列で連続的に記録し、新しい画像を取り込む度に過去の古い画像を消去するようにしてある。ただし、水素火炎が検知された場合には、火炎検知の前後にわたる所定時間の画像(例えば、火炎発生前後の24時間の画像)を保存する。そうすることで、ガス遮断を行った後に火炎発生箇所(水素ガスの漏出箇所)を特定したり、火炎発生の原因究明に役立てたりすることができるため便宜である。そのためには、水素火炎の検知後から所定時間の画像を取得し画像更新を停止するか、火炎検知前後の所定時間の画像を別領域に移動し上書き不可とした上で画像更新を継続するようにすればよい。
A near-infrared image and a visible light image obtained by simultaneously imaging the same monitoring target area by the imaging unit 2 are transmitted to the information processing unit 3 and recorded in the storage device 31.
The storage device 31 normally records a near-infrared image and a visible light image in time series, and erases an old image every time a new image is captured. However, when a hydrogen flame is detected, an image of a predetermined time before and after the flame detection (for example, an image of 24 hours before and after the occurrence of the flame) is stored. By doing so, it is convenient because it is possible to specify a flame occurrence location (hydrogen gas leakage location) after gas shutoff, or to find out the cause of the flame occurrence. To do so, either acquire an image for a predetermined time after the detection of a hydrogen flame and stop updating the image, or move the image for a predetermined time before and after the detection of the flame to another area so that it cannot be overwritten and continue the image update. You can do it.

演算装置32は、記憶装置31に保存された画像処理ソフトウェアに基づいて、近赤外線画像と可視光線画像との差分画像を抽出し、二値化し、着色して火炎画像とし、それを可視光線画像からなる背景画像に重畳して合成画像を作成するといった一連の画像処理を行うように構成されている。   The computing device 32 extracts a difference image between the near-infrared image and the visible light image based on the image processing software stored in the storage device 31, binarizes it, colors it into a flame image, and converts it into a visible light image. A series of image processing is performed such that a composite image is created by superimposing the background image on the image.

かかる画像処理の手順としては、まず、近赤外線画像と可視光線画像との差分画像を抽出する。
ここで、近赤外線画像と可視光線画像との差分を取る理由は、水素火炎の発する近赤外線を捉えるときにその波長領域において照明光などの外乱光が存在するので、この外乱光の成分を可視光線の波長で検知して、近赤外線画像から外乱光の成分を差し引いて消去するためである。
なお、可視光線画像がカラー画像である場合には、そのカラー画像から単色成分画像を抽出して、近赤外線画像と単色成分画像との差分を取ればよい。
As a procedure for such image processing, first, a difference image between a near-infrared image and a visible light image is extracted.
Here, the reason for taking the difference between the near-infrared image and the visible light image is that when the near-infrared light emitted by the hydrogen flame is captured, disturbance light such as illumination light exists in the wavelength region, and thus the disturbance light component is visible. This is because the detection is performed using the wavelength of the light beam, and the disturbance light component is subtracted from the near-infrared image to be erased.
When the visible light image is a color image, a single color component image is extracted from the color image and a difference between the near infrared image and the single color component image may be obtained.

次に、得られた差分画像を設定した閾値と比較し、閾値以上の値を示す領域を水素火炎が存在する領域と判断して二値化処理することで二値画像を取得する。
二値化処理に用いる閾値は、演算装置32によって、差分画像の濃度ヒストグラムを作成し、そのヒストグラムから公知の閾値自動決定方法によって自動的に算出する。
なお、閾値の設定は、上記のように演算装置が自動的に算出して設定する方法に限られず、例えば、現場でユーザーが差分画像の表示を見ながら手動で調整して適宜に値を入力設定する方法であってもよい。
Next, the obtained difference image is compared with a set threshold value, a region showing a value equal to or greater than the threshold value is determined as a region where a hydrogen flame exists, and binarization processing is performed to obtain a binary image.
The threshold value used for the binarization process is automatically calculated by a calculation device 32 by creating a density histogram of the difference image and using the known threshold automatic determination method from the histogram.
Note that the threshold setting is not limited to the method in which the arithmetic device automatically calculates and sets as described above. For example, the user manually adjusts the value while viewing the display of the difference image and inputs the value appropriately. A setting method may be used.

次に、得られた二値画像の高輝度部分を圧縮し、続いて膨張させて細かいノイズ(高輝度面積の少ない部分)を除去した後に着色することで火炎画像を取得する。そして、かかる火炎画像を上記可視光線画像による背景画像上に重畳して合成画像を作成する。   Next, a high-luminance portion of the obtained binary image is compressed, and subsequently expanded to remove fine noise (a portion having a small high-luminance area) and then colored to obtain a flame image. Then, a composite image is created by superimposing the flame image on the background image of the visible light image.

また、演算装置32は、上記二値画像に基づき水素火炎の有無を判別する判別手段を有する。上記二値画像は、設定した閾値以上の値を示す領域を水素火炎が存在する領域と判断して作成されるため、かかる二値画像によれば水素火炎の有無を容易かつ確実に判別することができる。
かかる判別手段によって水素火炎が検知された場合、情報処理部3は、水素火炎発生の警報を発報すると共に、記憶装置31に水素火炎発生の前後にわたる所定時間の近赤外線画像および可視光線画像を保存するように作動する。
The computing device 32 also has a discriminating means for discriminating the presence or absence of a hydrogen flame based on the binary image. Since the binary image is created by determining an area showing a value equal to or greater than the set threshold as an area where a hydrogen flame exists, the binary image can easily and reliably determine the presence or absence of a hydrogen flame. Can do.
When a hydrogen flame is detected by such a discriminating means, the information processing section 3 issues an alarm for the occurrence of a hydrogen flame, and also stores a near-infrared image and a visible light image for a predetermined time before and after the occurrence of the hydrogen flame in the storage device 31. Operates to save.

表示装置33はディスプレイ画面であり、上記合成画像をほぼリアルタイムで表示することができるため、迅速かつ適切な消火作業に資することができる。   Since the display device 33 is a display screen and can display the composite image in almost real time, it can contribute to a quick and appropriate fire fighting operation.

≪水素火炎監視装置の実施形態≫
次に、本発明の水素火炎監視装置の実施形態を説明する。
図2に示す水素火炎監視装置10は、上記の水素火炎監視装置1に検知部4を付加して構成されており、検知部4は、監視対象領域からの紫外線を受け取り可視光線に変換する集光手段43と、集光手段43から導かれた可視光線から特定波長の紫外線を検知する紫外線検知手段41を備える。また、検知部4は、監視対象領域からの遠赤外線を受け取る集光手段44と、集光手段44から導かれた特定波長の遠赤外線を検知する遠赤外線検知手段42を備える。
以下、検知部4および情報処理部3について説明するが、撮像部2は上記参考形態の撮像部2と同じものなので、ここでは説明を省略する。
«Implementation form of hydrogen flame monitoring equipment»
Next, the implementation form of the hydrogen flame monitoring device of the present invention.
A hydrogen flame monitoring apparatus 10 shown in FIG. 2 is configured by adding a detection unit 4 to the hydrogen flame monitoring apparatus 1 described above, and the detection unit 4 receives ultraviolet rays from the monitoring target region and converts them into visible light. The light means 43 and the ultraviolet-ray detection means 41 which detects the ultraviolet-ray of a specific wavelength from the visible light guide | induced from the condensing means 43 are provided. The detection unit 4 includes a condensing unit 44 that receives far infrared rays from the monitoring target region, and a far infrared ray detecting unit 42 that detects far infrared rays having a specific wavelength guided from the condensing unit 44.
Hereinafter, although the detection part 4 and the information processing part 3 are demonstrated, since the imaging part 2 is the same as the imaging part 2 of the said reference form, description is abbreviate | omitted here.

<検知部>
集光手段43は、監視対象領域からの光を受け取るレンズ(図示せず)と、200〜400nmの波長領域の紫外線を可視光線に変換する波長変換器(図示せず)を備えており、紫外線検知手段41と光伝送ケーブル45を介して接続されている。かかる構成により、水素火炎が発する上記波長領域の紫外線がレンズに入射すると、波長変換器によって可視光線に変換されて光伝送ケーブル45を通過して紫外線検知手段41へと導かれる。
なお、光伝送ケーブル45で伝送された可視光線が微弱である場合には、増幅器(図示せず)によって増幅した後に紫外線検知手段41へと導くようにすればよい。
<Detector>
The condensing means 43 includes a lens (not shown) that receives light from the monitoring target area, and a wavelength converter (not shown) that converts ultraviolet light in the wavelength region of 200 to 400 nm into visible light. It is connected to the detection means 41 via the optical transmission cable 45. With this configuration, when ultraviolet rays in the above-described wavelength region emitted by the hydrogen flame enter the lens, the wavelength converter converts the ultraviolet rays into visible light, passes through the optical transmission cable 45, and is guided to the ultraviolet detection means 41.
When visible light transmitted through the optical transmission cable 45 is weak, it may be guided to the ultraviolet ray detection means 41 after being amplified by an amplifier (not shown).

ここで、紫外線を可視光線に変換する理由は、紫外線をそのまま光伝送ケーブルで伝送するには、紫外線伝送用の専用品が必要であるが、可視光線に変換すれば、可視光線伝送用の安価な汎用品を使用することができるからである。   Here, the reason for converting ultraviolet light to visible light is that a special product for ultraviolet light transmission is required to transmit ultraviolet light as it is with an optical transmission cable, but if it is converted to visible light, it is inexpensive for visible light transmission. This is because a general-purpose product can be used.

また、波長変換器は、例えば、蛍光物質を分散させたガラスからなり、その樹脂に入射した紫外線が蛍光物質を励起させて可視光線を生じさせることで、紫外線から可視光線への波長変換が行われるようになっている。
かかる可視光線変換器の具体例としては、住田光学ガラス社製の機能性蛍光ガラス「ルミラス」(型番ルミラス−G9)を好適に使用することができる。
The wavelength converter is made of, for example, glass in which a fluorescent material is dispersed, and ultraviolet light incident on the resin excites the fluorescent material to generate visible light, thereby converting the wavelength from ultraviolet light to visible light. It has come to be.
As a specific example of such a visible light converter, functional fluorescent glass “Lumilas” (model number Lumilas-G9) manufactured by Sumita Optical Glass Co., Ltd. can be preferably used.

集光手段43は、レンズ、波長変換器、およびこれらと光伝送ケーブル45とを繋ぐ部材だけで構成できるため、発火源にならないものであり、また小さく形成することができる。したがって、通常の電源を利用するCCDカメラなどの設置が困難な、発火源となり得るものを設置できない場所や、極めて狭い場所にも設置することができ、例えば、水素供給ステーションの防爆区域内の狭い蓄圧器室や圧縮機室などにも設置することができる。   Since the condensing means 43 can be composed of only a lens, a wavelength converter, and a member that connects these and the optical transmission cable 45, it does not become an ignition source and can be formed small. Therefore, it is difficult to install a CCD camera using a normal power source, it can be installed in a place where an ignition source cannot be installed, or in an extremely narrow place. For example, it is narrow in an explosion-proof area of a hydrogen supply station. It can also be installed in an accumulator room or a compressor room.

紫外線検知手段41は、水素火炎が発する200〜400nmの波長領域の紫外線を検知するセンサであるが、かかる紫外線は、集光手段43に備えられた波長変換器によって特定波長領域の可視光線に変換されるので、紫外線検知手段41に使用するセンサとしては、その特定波長領域の可視光線を検知できるものである必要がある。
したがって、紫外線検知手段41のセンサは、特定波長領域の可視光線にのみ感度を有する受光素子により構成することができ、また、特定領域の可視光線のみを透過させる光学バンドパスフィルターとフォトダイオードの組み合わせにより構成してもよい。
The ultraviolet ray detection means 41 is a sensor that detects ultraviolet rays in a wavelength region of 200 to 400 nm emitted by a hydrogen flame. The ultraviolet rays are converted into visible light in a specific wavelength region by a wavelength converter provided in the light collecting means 43. Therefore, the sensor used for the ultraviolet ray detection means 41 needs to be able to detect visible light in the specific wavelength region.
Therefore, the sensor of the ultraviolet ray detection means 41 can be constituted by a light receiving element having sensitivity only to visible light in a specific wavelength region, and a combination of an optical bandpass filter and a photodiode that transmits only visible light in a specific region. You may comprise by.

水素火炎の発する紫外線は、285nm、306nmおよび309nmの波長に発光強度のピークが存在するため、これらのピークを示す波長のいずれかを含む波長領域を検知するように構成することが好ましい。例えば、309nmの波長の紫外線を検知したい場合には、かかる紫外線は集光手段43の波長変換器によって可視光線に変換されるので、かかる可視光線を紫外線検知手段41のセンサで検知できるようにすればよい。
かかる紫外線検知手段41の具体例としては、住田光学ガラス社製の紫外センサ(型番UV−200)を好適に使用することができる。
Since the ultraviolet rays emitted by the hydrogen flame have emission intensity peaks at wavelengths of 285 nm, 306 nm, and 309 nm, it is preferable to detect the wavelength region including any of the wavelengths indicating these peaks. For example, when it is desired to detect ultraviolet light having a wavelength of 309 nm, the ultraviolet light is converted into visible light by the wavelength converter of the condensing means 43, so that the visible light can be detected by the sensor of the ultraviolet light detecting means 41. That's fine.
As a specific example of the ultraviolet detection means 41, an ultraviolet sensor (model number UV-200) manufactured by Sumita Optical Glass Co., Ltd. can be preferably used.

次に、集光手段44は、監視対象領域からの光を受け取るレンズ(図示せず)を備えており、遠赤外線検知手段42と光伝送ケーブル46を介して接続されている。かかる構成により、レンズに入射した水素火炎が発する遠赤外線は、光伝送ケーブル46を通過して遠赤外線検知手段42へ導かれる。   Next, the condensing unit 44 includes a lens (not shown) that receives light from the monitoring target region, and is connected to the far-infrared detecting unit 42 via the optical transmission cable 46. With this configuration, the far infrared rays emitted from the hydrogen flame incident on the lens are guided to the far infrared detection means 42 through the optical transmission cable 46.

集光手段44は、レンズおよびレンズと光伝送ケーブル46とを繋ぐ部材だけで構成できるため、発火源にならないものであり、また、極めて小さく形成することができる。したがって、防爆区域や極めて狭い場所にも設置することができる。   The condensing means 44 can be constituted only by a lens and a member that connects the lens and the optical transmission cable 46, and therefore does not become a source of ignition, and can be formed extremely small. Therefore, it can be installed in an explosion-proof area or an extremely narrow place.

遠赤外線検知手段42は、水素火炎の熱に起因する遠赤外線を検知する手段であり、概ね7〜14μmの波長領域内で設定された波長を含む遠赤外線を検知できる遠赤外センサなどを使用することができる。
かかる遠赤外線検知手段42(遠赤外線センサ)の具体例としては、ニッタン社製の赤外線式炎検知器(型番:1RB−EW)を好適に使用することができる。
The far-infrared detecting means 42 is a means for detecting far-infrared rays caused by the heat of the hydrogen flame, and uses a far-infrared sensor that can detect far-infrared rays including wavelengths set within a wavelength range of approximately 7 to 14 μm. can do.
As a specific example of the far-infrared detector 42 (far-infrared sensor), an infrared flame detector (model number: 1RB-EW) manufactured by NITTAN can be suitably used.

また、遠赤外線検知手段42として遠赤外線画像撮像機を使用する場合、水素火炎と水素火炎によって加熱された周辺部から発せられる遠赤外線画像を撮像できると共に、人の体温に起因する遠赤外線画像を撮像できるので、夜間の侵入者監視用の撮像機として利用することができる。
さらに、かかる遠赤外線画像撮像機によって取得した遠赤外線画像に基づいて、監視対象領域中の最高温度の位置表示と温度表示を行うことや、機器の温度上昇を検知し電気的に温度を出力するサーモグラフィーとして使用するなど、監視対象領域における温度監視を行うことも可能である。
Moreover, when using a far-infrared image pick-up machine as the far-infrared detection means 42, while being able to image the far-infrared image emitted from the hydrogen flame and the peripheral part heated with the hydrogen flame, the far-infrared image resulting from a human body temperature can be imaged. Since it can image, it can be used as an imager for nighttime intruder monitoring.
Furthermore, based on the far-infrared image acquired by such a far-infrared image pick-up device, the position display and the temperature display of the maximum temperature in the monitoring target area are performed, and the temperature rise of the device is detected and the temperature is electrically output. It is also possible to monitor the temperature in the monitored region, such as using as a thermography.

かかる遠赤外線検知手段42(線赤外線画像撮像機)の具体例としては、フレアシステム社製長波赤外線カメラ(型番QUARK2,透過波長7.5〜13.5μm)を好適に使用することができる。   As a specific example of the far-infrared detecting means 42 (linear infrared imaging device), a long wave infrared camera (model number QUARK2, transmission wavelength 7.5 to 13.5 μm) manufactured by Flare Systems, Inc. can be suitably used.

<情報処理部>
水素火炎監視装置10の情報処理部3は、上記第1実施形態の水素火炎監視装置1の情報処理部3と同様に、記憶装置31と演算装置32と表示装置33を備えており、例えばパーソナルコンピュータによって構成することができる。
かかる演算装置32には、上記参考形態の演算装置32の構成要素に加えて、検知部4において、水素火炎の発する波長の紫外線と、水素火炎の熱に起因する波長の遠赤外線とを同時に検知した場合に水素火炎が発生したものと判定する判定手段が設けられている。
<Information Processing Department>
The information processing unit 3 of the hydrogen flame monitoring device 10 includes a storage device 31, an arithmetic device 32, and a display device 33, like the information processing unit 3 of the hydrogen flame monitoring device 1 of the first embodiment. It can be configured by a computer.
In the arithmetic device 32, in addition to the constituent elements of the arithmetic device 32 of the reference embodiment, the detection unit 4 simultaneously detects ultraviolet rays having a wavelength generated by the hydrogen flame and far infrared rays having a wavelength caused by the heat of the hydrogen flame. In this case, determination means for determining that a hydrogen flame has occurred is provided.

そのため、水素火炎監視装置10は、水素火炎の発生を高精度で検知することができるものである。その理由は、例えば、紫外線検知手段41が太陽光に含まれる紫外線を水素火炎から発せられた紫外線と誤検知した場合や、遠赤外線検知手段42が水素火炎以外の原因による監視対象領域の温度上昇を水素火炎によるものと誤検知した場合においても、両検知手段41、42による検知が同時に行われない限りは水素火炎の発生と判定しないからである。   Therefore, the hydrogen flame monitoring device 10 can detect the occurrence of a hydrogen flame with high accuracy. The reason is, for example, when the ultraviolet ray detection means 41 erroneously detects the ultraviolet ray contained in the sunlight as the ultraviolet ray emitted from the hydrogen flame, or when the far infrared ray detection means 42 causes a temperature rise in the monitoring target region due to a cause other than the hydrogen flame. This is because it is not determined that a hydrogen flame has occurred unless the detection by both the detection means 41 and 42 is performed at the same time.

水素火炎監視装置10は、演算装置32の判定手段によって水素火炎の発生が検知された場合に警報を発報するようになっている。
さらに、かかる水素火炎発生の検知をトリガーとして、記憶装置31への水素火炎発生の前後における所定時間の近赤外線画像および可視光線画像の保存を開始すると共に、演算装置32による近赤外線画像と可視光線画像との差分画像抽出から水素火炎画像と背景画像との合成画像作成までの一連の画像処理を開始するようになっている。
The hydrogen flame monitoring device 10 issues an alarm when the determination means of the arithmetic device 32 detects the occurrence of a hydrogen flame.
Further, using the detection of the occurrence of hydrogen flame as a trigger, the storage device 31 starts to store near-infrared images and visible light images for a predetermined time before and after the occurrence of hydrogen flame, and the near-infrared image and visible light by the computing device 32 are started. A series of image processing from extraction of a difference image from an image to creation of a composite image of a hydrogen flame image and a background image is started.

また、水素火炎の検知精度をより高めるために、演算装置32の「判定手段」と、上記の二値画像に基づき水素火炎の有無を判別する「判別手段」の両方を組み合わせることができる。
例えば、「判定手段」によって水素火炎の発生が検知された場合であって、かつ「判別手段」によって水素火炎の存在が検知された場合に、水素火炎が発生したものと判断して、警報を発報したり、記憶装置31への近赤外線画像および可視光線画像の保存を開始したりすることができる。
Further, in order to further improve the accuracy of detection of the hydrogen flame, both the “determination unit” of the calculation device 32 and the “determination unit” that determines the presence or absence of the hydrogen flame based on the above binary image can be combined.
For example, when the occurrence of a hydrogen flame is detected by the “determination unit” and the presence of the hydrogen flame is detected by the “determination unit”, it is determined that a hydrogen flame has occurred, and an alarm is issued. It is possible to issue a notification or to start storing a near-infrared image and a visible light image in the storage device 31.

また、水素火炎監視装置10は、その遠赤外線検知手段42が遠赤外線画像撮像機である場合には、夜間の侵入者監視用の撮像機として使用することができるため、昼間の侵入者監視用の撮像機として使用できる可視光線画像撮像手段22と相まって、防犯用の監視装置として使用できるものである。例えば、移動物体の検出を行わない水素火炎監視モードと、移動物体の検出を行う侵入者検知モードを設け、後者においては可視光線画像または遠赤外線画像に基づき、あるいは両画像に基づいて、移動物体(侵入者)を検知した場合に発報するようにしてもよい。
このように、水素火炎監視装置10を防犯用の監視装置として利用する場合には、同じ監視対象領域について別の防犯用の監視装置を設けることが不要となり便宜である。
Moreover, since the hydrogen flame monitoring device 10 can be used as an imaging device for monitoring an intruder at night when the far-infrared detecting means 42 is a far-infrared imaging device, it can be used for monitoring an intruder during the daytime. Together with the visible light image capturing means 22 that can be used as an image pickup device, it can be used as a security monitoring device. For example, a hydrogen flame monitoring mode in which no moving object is detected and an intruder detection mode in which a moving object is detected are provided. In the latter case, the moving object is based on a visible light image or far-infrared image, or based on both images. A notification may be issued when (intruder) is detected.
Thus, when the hydrogen flame monitoring device 10 is used as a crime prevention monitoring device, it is not necessary to provide another crime prevention monitoring device for the same monitored area.

≪水素取扱施設≫
次に、本発明の水素取扱施設を説明する。
図3に示す水素取扱施設5は、燃料電池自動車Cに水素ガスを充填するための水素供給ステーションであり、水素供給装置53とその周辺に配置された図示しない水素輸送配管や水素貯蔵タンクなどの水素取扱機器を備え、さらに管理棟51とこれらを覆うキャノピー(屋根)52が設置されている。
水素取扱施設5の水素供給装置53の付近には、発火源となり得るものの設置が禁止されている防爆区域E1が設けられており、かかる防爆区域E1以外の区域は非防爆区域E2とされている。
≪Hydrogen handling facility≫
Next, the hydrogen handling facility of the present invention will be described.
The hydrogen handling facility 5 shown in FIG. 3 is a hydrogen supply station for filling the fuel cell vehicle C with hydrogen gas, and includes a hydrogen supply device 53 and a hydrogen transport pipe and a hydrogen storage tank (not shown) arranged around the hydrogen supply device 53. A management building 51 and a canopy (roof) 52 that covers these are provided with hydrogen handling equipment.
In the vicinity of the hydrogen supply device 53 of the hydrogen handling facility 5, there is an explosion-proof area E1 that is prohibited from being set up that can be an ignition source, and areas other than the explosion-proof area E1 are non-explosion-proof areas E2. .

キャノピー52の下面側の防爆区域E1内には、水素火炎監視装置10の集光ユニット54が設置されており、集光ユニット54は光伝送ケーブルユニット55によって、非防爆区域E2内の管理棟1の中に配置された水素火炎監視装置10の本体部分と接続されている。
なお、集光ユニット54は、図2に示す3つの集光手段23、43および44を、まとめて1つの小さな筐体内に配置したものであり、また、光伝送ケーブルユニット55は、図2に示す3本の光伝送ケーブル25、45および46を一体に束ねて形成したケーブルである。
A condensing unit 54 of the hydrogen flame monitoring device 10 is installed in the explosion-proof area E1 on the lower surface side of the canopy 52, and the condensing unit 54 is controlled by the optical transmission cable unit 55 in the non-explosion-proof area E2. It is connected to the main body portion of the hydrogen flame monitoring device 10 arranged in the inside.
The light collecting unit 54 is a unit in which the three light collecting means 23, 43 and 44 shown in FIG. 2 are collectively arranged in one small casing, and the optical transmission cable unit 55 is shown in FIG. The three optical transmission cables 25, 45 and 46 shown are bundled together.

また、キャノピー52の下面側の非防爆区域E2内には、近赤外線照射機を備えた侵入者監視装置56が設置されており、その侵入者監視装置56による監視対象領域(図示せず)は、水素火炎監視装置10の集光ユニット54による監視対象領域Sと、多くの範囲において重複している。   An intruder monitoring device 56 equipped with a near-infrared irradiator is installed in the non-explosion-proof area E2 on the lower surface side of the canopy 52, and a monitoring target area (not shown) by the intruder monitoring device 56 is The region to be monitored S by the light collecting unit 54 of the hydrogen flame monitoring device 10 overlaps in many areas.

水素取扱施設5の監視対象領域Sにおいて水素火炎Fが発生した場合には、集光ユニット54が水素火炎Fからの光を捉え、光伝送ケーブルユニット55によって、撮像部2の分光手段24と、検知部4の紫外線検知手段41および遠赤外線検知手段42に伝送される。すると、紫外線検知手段41が水素火炎の発する特定波長の紫外線を検知し、遠赤外線検知手段42が水素火炎の熱に起因する特定波長の遠赤外線を検知することで、演算手段32の判定手段によって水素火炎が発生したものと判定され、警報が発報される。また、分光手段24によって分光された特定波長の近赤外線による近赤外線画像と可視光線による可視光線画像とが、記憶装置31に水素火炎Fの発生の前後にわたって24時間保存されると共に、演算手段32により近赤外線画像と可視光線画像を用いて水素火炎を可視化する一連の画像処理が開始される。   When the hydrogen flame F is generated in the monitoring target area S of the hydrogen handling facility 5, the condensing unit 54 captures the light from the hydrogen flame F, and the optical transmission cable unit 55 and the spectroscopic means 24 of the imaging unit 2 It is transmitted to the ultraviolet detection means 41 and the far infrared detection means 42 of the detection unit 4. Then, the ultraviolet ray detecting means 41 detects ultraviolet rays having a specific wavelength emitted by the hydrogen flame, and the far infrared ray detecting means 42 detects far infrared rays having a specific wavelength caused by the heat of the hydrogen flame. It is determined that a hydrogen flame has occurred, and an alarm is issued. Further, a near-infrared image by a near-infrared ray of a specific wavelength and a visible light image by a visible ray that are spectrally separated by the spectroscopic unit 24 are stored in the storage device 31 for 24 hours before and after the generation of the hydrogen flame F, and the calculation unit 32 Thus, a series of image processing for visualizing the hydrogen flame using the near infrared image and the visible light image is started.

ここで、集光ユニット54は、発火源となり得るものを有しないので、防爆区域E1内に配置されて、監視対象領域Sの全体を、ほぼ5m以内の近距離から監視できるようにしてある。したがって、発光強度が低い小さな水素火炎であっても検知でき、鮮明な火炎画像を作成することができる。
また、水素火炎監視装置10のうち、集光ユニット54と光伝送ケーブルユニット55以外の本体部分は、非防爆区域E2にある管理棟51内に配置されているので、かかる本体部分を防爆仕様にする必要がなく、水素取扱施設5をコスト性に優れたものとすることができる。
Here, since the condensing unit 54 does not have anything that can be an ignition source, it is arranged in the explosion-proof area E1 so that the entire monitoring target area S can be monitored from a short distance within approximately 5 m. Therefore, even a small hydrogen flame with low emission intensity can be detected, and a clear flame image can be created.
Further, in the hydrogen flame monitoring device 10, the main body part other than the light collecting unit 54 and the optical transmission cable unit 55 is disposed in the management building 51 in the non-explosion-proof area E2, so that the main body part has an explosion-proof specification. Therefore, it is possible to make the hydrogen handling facility 5 excellent in cost.

水素取扱施設5の非防爆区域E2に設置された侵入者監視装置56は、概ね800〜950nmの波長領域を含む近赤外線画像を撮像する近赤外線画像撮像機と、同波長領域の近赤外線を照射する近赤外線照射機を備えている。
この侵入者監視装置56は、一般に普及している侵入者監視装置であり、侵入者を近赤外線画像撮像機で捉えて監視するものであるが、夜間は近赤外線照射機から概ね800〜950nmの波長領域の近赤外線を照射して、その反射光を近赤外線画像撮像機で捉えるようになっている。
The intruder monitoring device 56 installed in the non-explosion-proof area E2 of the hydrogen handling facility 5 irradiates a near-infrared image pickup device that picks up a near-infrared image including a wavelength region of approximately 800 to 950 nm and a near-infrared ray in the same wavelength region. It has a near infrared irradiator.
The intruder monitoring device 56 is a widely used intruder monitoring device that monitors and monitors an intruder with a near-infrared image pickup device. At night, the intruder monitoring device 56 is approximately 800 to 950 nm from the near-infrared irradiator. A near infrared ray in the wavelength region is irradiated, and the reflected light is captured by a near infrared image pickup device.

水素取扱施設5に設置されている水素火炎監視装置10は、近赤外線画像撮像手段21を備えているが、1340〜1500nmの波長領域内の近赤外線画像を撮像するものなので、侵入者監視装置56の近赤外線照射機から照射される800〜950nmの近赤外線は撮像しない。
したがって、侵入者監視装置56の近赤外線照射機による照射光やその反射光を、水素火炎による近赤外線であると誤検知する恐れがないため、水素火炎監視装置10は、汎用の侵入者監視装置56と併用することができるものであり便利である。
The hydrogen flame monitoring device 10 installed in the hydrogen handling facility 5 includes the near-infrared image capturing means 21, but captures a near-infrared image in the wavelength region of 1340 to 1500 nm. The near-infrared rays of 800 to 950 nm irradiated from the near infrared irradiator are not imaged.
Accordingly, the hydrogen flame monitoring device 10 is a general-purpose intruder monitoring device because there is no possibility of erroneously detecting the irradiation light from the near infrared irradiator of the intruder monitoring device 56 and the reflected light thereof as near infrared light from the hydrogen flame. It can be used together with 56, and is convenient.

本発明は、燃焼時に火炎が見えない水素を扱う水素取扱施設における火災の監視に適しており、特に水素火炎を可視化することで、消火作業の的確性と安全性を確保する場合に好適である。   The present invention is suitable for monitoring a fire in a hydrogen handling facility that handles hydrogen in which a flame is not visible during combustion, and is particularly suitable for ensuring the accuracy and safety of a fire fighting operation by visualizing a hydrogen flame. .

1,10 ・・水素火炎監視装置
2 ・・撮像部
21 ・・近赤外線画像撮像手段
22 ・・可視光線画像撮像手段
23 ・・集光手段
24 ・・分光手段
25 ・・光伝送ケーブル
3 ・・情報処理部
31 ・・記憶装置
32 ・・演算装置
33 ・・表示装置
4 ・・検知部
41 ・・紫外線検知手段
42 ・・遠赤外線検知手段
43,44 ・・集光手段
45,46 ・・光伝送ケーブル
5 ・・水素取扱施設(水素供給ステーション)
51 ・・管理棟
52 ・・キャノピー
53 ・・水素供給装置
54 ・・集光ユニット
55 ・・光伝送ケーブルユニット
56 ・・侵入者監視装置
C ・・燃料電池自動車
F ・・水素火炎
E1 ・・防爆区域
E2 ・・非防爆区域
S ・・監視対象領域
1, 10 .. Hydrogen flame monitoring device 2 .. Imaging unit 21 .. Near-infrared image imaging means 22 .. Visible light image imaging means 23 .. Condensing means 24 .. Spectroscopic means 25 .. Optical transmission cable 3. Information processing unit 31 .. Storage device 32 .. Arithmetic device 33 .. Display device 4 .. Detection unit 41 .. Ultraviolet detection means 42 .. Far-infrared detection means 43, 44 .. Condensing means 45, 46. Transmission cable 5 ・ ・ Hydrogen handling facility (hydrogen supply station)
51 .. Management building 52 .. Canopy 53 .. Hydrogen supply device 54 .. Light condensing unit 55 .. Optical transmission cable unit 56 .. Intruder monitoring device C .. Fuel cell vehicle F .. Hydrogen flame E1. Area E2 ・ ・ Non-explosion-proof area S ・ ・ Monitoring area

Claims (11)

水素火炎を可視化する水素火炎監視装置であって、
1340〜1500nmの波長領域内で設定された波長を含む近赤外線画像を撮像する近赤外線画像撮像手段、
および可視光線画像を撮像する可視光線画像撮像手段を備える撮像部と、
該撮像部で撮像した監視対象領域の近赤外線画像および可視光線画像を記録する記憶装置、
上記近赤外線画像と上記可視光線画像との差分画像を抽出し、設定した閾値を基準に二値化して二値画像とし、さらに着色して火炎画像とし、該火炎画像を上記可視光線画像からなる背景画像に重畳した合成画像を作成する演算装置、
および上記合成画像を画面に表示する表示装置を備える情報処理部を具備することを特徴とする水素火炎監視装置。
A hydrogen flame monitoring device for visualizing a hydrogen flame,
A near-infrared image capturing means for capturing a near-infrared image including a wavelength set within a wavelength region of 1340 to 1500 nm;
And an imaging unit comprising visible light image imaging means for imaging a visible light image,
A storage device for recording a near-infrared image and a visible light image of a monitoring target area imaged by the imaging unit;
A difference image between the near-infrared image and the visible light image is extracted, binarized based on a set threshold value to obtain a binary image, further colored to form a flame image, and the flame image is composed of the visible light image. A computing device for creating a composite image superimposed on a background image;
And a hydrogen flame monitoring apparatus comprising: an information processing unit including a display device that displays the composite image on a screen.
演算装置は、上記二値画像に基づき水素火炎の有無を判別する判別手段を有することを特徴とする請求項1に記載の水素火炎監視装置。   The hydrogen flame monitoring apparatus according to claim 1, wherein the arithmetic unit has a discriminating unit that discriminates the presence or absence of a hydrogen flame based on the binary image. 撮像部は単一の集光手段と、該集光手段に入射した光を近赤外線と可視光線とに分ける分光手段を備え、
該分光手段によって分けられた近赤外線が近赤外線画像撮像手段に導かれ、可視光線が可視光線画像撮像手段へ導かれるように構成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の水素火炎監視装置。
The imaging unit includes a single condensing unit and a spectroscopic unit that divides light incident on the condensing unit into a near infrared ray and a visible ray,
The near infrared ray divided by the spectroscopic means is guided to the near infrared image capturing means, and the visible light is guided to the visible light image capturing means. Hydrogen flame monitoring device.
集光手段は発火源を有しておらず、該集光手段と分光手段とは光伝送ケーブルを介して接続されていることを特徴とする請求項3に記載の水素火炎監視装置。   4. The hydrogen flame monitoring apparatus according to claim 3, wherein the condensing means does not have an ignition source, and the condensing means and the spectroscopic means are connected via an optical transmission cable. 水素火炎の発する紫外線の波長領域内で設定された波長を含む紫外線を検知する紫外線検知手段、
および水素火炎の発する遠赤外線の波長領域内で設定された波長を含む遠赤外線を検知する遠赤外線検知手段を備える検知部を具備し、
情報処理部の演算装置は、検知部において上記の設定された波長を含む紫外線および上記の設定された波長を含む遠赤外線が同時に検知された場合に、水素火炎の発生と判定する判定手段を有することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の水素火炎監視装置。
UV detection means for detecting ultraviolet rays including wavelengths set within the wavelength range of ultraviolet rays emitted by hydrogen flames,
And a detection unit including a far-infrared detection means for detecting far-infrared light including a wavelength set within a wavelength range of far-infrared emitted by a hydrogen flame,
The arithmetic unit of the information processing unit includes a determination unit that determines that a hydrogen flame has occurred when the detection unit simultaneously detects ultraviolet rays including the set wavelength and far infrared rays including the set wavelength. The hydrogen flame monitoring device according to any one of claims 1 to 4, wherein the hydrogen flame monitoring device is provided.
遠赤外線検知手段には集光手段が光伝送ケーブルを介して接続されており、該集光手段は発火源を有しないことを特徴とする請求項5に記載の水素火炎監視装置。   6. The hydrogen flame monitoring apparatus according to claim 5, wherein the far-infrared detecting means is connected to a condensing means via an optical transmission cable, and the condensing means has no ignition source. 遠赤外線検知手段は、遠赤外線画像を撮像する遠赤外線画像撮像機からなることを特徴とする請求項5に記載の水素火炎監視装置。   6. The hydrogen flame monitoring apparatus according to claim 5, wherein the far-infrared detector comprises a far-infrared image pickup device that picks up a far-infrared image. 紫外線検知手段には集光手段が光伝送ケーブルを介して接続されており、該集光手段は発火源を有しないことを特徴とする請求項5から請求項7のいずれかに記載の水素火炎監視装置。   The hydrogen flame according to any one of claims 5 to 7, wherein a condensing means is connected to the ultraviolet ray detecting means via an optical transmission cable, and the condensing means does not have an ignition source. Monitoring device. 集光手段は紫外線を可視光線に変換する波長変換器を備えることを特徴とする請求項8に記載の水素火炎監視装置。   9. The hydrogen flame monitoring apparatus according to claim 8, wherein the condensing means includes a wavelength converter that converts ultraviolet light into visible light. 防爆区域と非防爆区域が設けられた水素取扱施設であって、
請求項4、請求項6、請求項8または請求項9のいずれかに記載の水素火炎監視装置が設置されており、
これらの水素火炎監視装置の構成要素のうち、各集光手段が防爆区域内に配置され、
該集光手段と光伝送ケーブルを介して接続された分光手段、遠赤外線検知手段または紫外線検知手段を含む他の構成要素が非防爆区域内に配置されていることを特徴とする水素取扱施設。
A hydrogen handling facility with explosion-proof and non-explosion-proof areas,
The hydrogen flame monitoring device according to any one of claims 4, 6, 8, or 9 is installed,
Among the components of these hydrogen flame monitoring devices, each condensing means is arranged in an explosion-proof area,
A hydrogen handling facility characterized in that other components including a spectroscopic means, a far-infrared detecting means or an ultraviolet detecting means connected to the condensing means via an optical transmission cable are arranged in a non-explosion-proof area.
請求項1から請求項9のいずれかに記載の水素火炎監視装置と侵入者監視装置とが設置された水素取扱施設であって、
上記水素火炎監視装置の監視対象領域と上記侵入者監視装置の監視対象領域の少なくとも一部が重複しており、
上記侵入者監視装置は、1340nm未満の波長領域内で設定された波長を含む近赤外線であって、かつ上記水素火炎監視装置の近赤外線画像撮像手段によって撮像される近赤外線画像の波長領域と実質的に重ならない波長領域の近赤外線を照射する近赤外線照射機を備えることを特徴とする水素取扱施設。
A hydrogen handling facility in which the hydrogen flame monitoring device and the intruder monitoring device according to any one of claims 1 to 9 are installed,
At least part of the monitoring target area of the hydrogen flame monitoring device and the monitoring target area of the intruder monitoring device overlap,
The intruder monitoring device includes a near infrared ray including a wavelength set within a wavelength region of less than 1340 nm and substantially equal to a wavelength region of a near infrared image captured by the near infrared image capturing unit of the hydrogen flame monitoring device. A hydrogen handling facility comprising a near-infrared irradiator that emits near-infrared rays in a wavelength region that does not overlap.
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