(57)【要約】【課題】野外の広い貯留対象域においてガス濃度をモニタリングする場合、風等により漏洩した可燃性ガスが移動するため、天候（特に風）によっては可燃性ガスが漏洩した位置を正確に特定することは困難となるという問題点があった。【解決手段】１つの光源ユニットと、旋回傾斜機構と、ガス異常監視区域内の計測用フォトダイオードを有する複数のレーザ光受光用の固定局と、固定局に設けられた風向風速計とを備え、風向風速計にて計測された風向計測値及び風速計測値に基づき、演算されたガス濃度のガス噴出想定範囲を演算するようにした。これにより、可燃性ガスが漏洩した位置を正確に特定することができる。【選択図】図１
2008116263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス異常監視区域に配置され計測対象となるガスに固有な吸収波長のレーザ光を前記ガス異常監視区域に向けて発光するＬＤモジュールを有する少なくとも１つの光源ユニットと、
前記光源ユニットが発光する前記レーザ光の投光方向及び仰角を制御する旋回傾斜機構と、
前記ガス異常監視区域内の前記光源ユニットの周囲に配置され前記光源ユニットが発光する前記レーザ光を受光する計測用フォトダイオードを有する複数の固定局と、
前記固定局に設けられた風向風速計と、
前記固定局の前記計測用フォトダイオードにて計測されたレーザ光計測値に基づき前記光源ユニットと前記固定局との間の大気中のガス濃度を演算するガス濃度演算器及び、前記風向風速計にて計測された風向計測値及び風速計測値に基づき、演算された前記ガス濃度のガス噴出想定範囲を演算する重畳表示作成器を有する中央制御監視装置と、
前記計測値及び演算結果を記憶する記憶器と、
その演算結果を表示する表示器と
を備えたことを特徴とするガス濃度モニタリングシステム。
【請求項２】
前記光源ユニットは、
前記ＬＤモジュールと、
計測対象となるガスが所定のガス濃度で封入されると共に前記ＬＤモジュールから発光の一部を透過させる参照セルと、
前記参照セルを透過した透過光を受光する参照用フォトダイオードとを有し、
前記固定局は、
前記計測用フォトダイオードから離れた位置に背景光用フォトダイオードを有していることを特徴とする請求項１に記載のガス濃度モニタリングシステム。
【請求項３】
前記固定局は、
前記計測用フォトダイオード、前記背景光用フォトダイオード、前記風向風速計にて計測された各計測値を収集し、計測値送信信号を作成し発信させる制御監視装置と、
各機器の調整、故障原因の表示が可能な表示器付き操作パネルと、
を有していることを特徴とする請求項２に記載のガス濃度モニタリングシステム。
【請求項４】
前記中央制御監視装置の前記ガス濃度演算器は、次式により前記大気中のガス濃度Ｃを求めるものであることを特徴とする請求項２又は３に記載のガス濃度モニタリングシステム、
大気中のガス濃度Ｃ＝｛（レーザ光計測値ＤＸ−背景光計測値ＤＮ）／参照ガス濃度計測値Ｄｏ｝×（参照セル長さＬｏ／計測区間距離Ｌ）×参照セル内ガス濃度Ｃｏ、
但し、
レーザ光計測値ＤＸ：計測用フォトダイオードによる計測値、
背景光計測値ＤＮ：背景光用フォトダイオードによる計測値、
参照ガス濃度計測値Ｄｏ：参照用フォトダイオードによる計測値、
参照セル長さＬｏ：参照セルの長さ、
計測区間距離Ｌ：光源ユニットから計測用フォトダイオード迄の距離、
参照セル内ガス濃度Ｃｏ：参照セル内に封入されたガスの濃度。
【請求項５】
前記中央制御監視装置は、前記固定局の設置位置と前記光源ユニットの設置位置とから前記光源ユニットの向き及び仰角を演算して光源ユニットを前記固定局に向け、その後、光源ユニットの向き及び仰角を設定された所定の走査幅及び走査高さの範囲内で走査し、前記固定局の計測用フォトダイオードからのレーザ光計測値が最大となる位置を特定する特定位置演算器を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のガス濃度モニタリングシステム。
【請求項６】
前記中央制御監視装置は、前記所定の走査幅及び走査高さの範囲及びこれより小さな所定の走査幅及び走査高さの範囲にて、前記特定位置演算器による位置の特定を少なく共２回行なうものであることを特徴とする請求項５に記載のガス濃度モニタリングシステム。
【請求項７】
前記中央制御監視装置の重畳表示作成器は、任意の計測地点において演算された前記ガス濃度が複数個ある場合に、風上側の前記固定局での前記ガス濃度を選定するものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のガス濃度モニタリングシステム。
【請求項８】
前記固定局は、
電力を発生させる太陽電池と、電力を蓄える二次電池と、太陽電池で発生した電力を二次電池に充電すると共に固定局内の各種の装置に電力を供給する充放電盤とを有していることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のガス濃度モニタリングシステム。
【請求項９】
前記固定局は、
前記光源ユニットからのレーザ光を集光させる凹面鏡及び前記凹面鏡より小さい反射鏡を有していることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のガス濃度モニタリングシステム。
【請求項１０】
前記固定局は、
照度計と、
前記照度計にて計測された照度が所定値を超えた場合に閉じるシャッターと、
を有していることを特徴とする請求項９に記載のガス濃度モニタリングシステム。
【請求項１１】
更に、前記ガス異常監視区域に移動可能に配置され、前記光源ユニットが発光する前記レーザ光を受光する計測用フォトダイオード及び風向風速計を有するレーザ光受光用の移動局を備えたことを特徴とする請求項２〜１０のいずれかに記載のガス濃度モニタリングシステム。
【請求項１２】
前記移動局は、
前記光源ユニットからのレーザ光を集光させる凹面鏡及び前記凹面鏡より小さい反射鏡と、
風向風速計と、
前記光源ユニットの方位を探知する無線方位探知機用パラボラアンテナ及び無線方位探知機と、
を有していることを特徴とする請求項１１に記載のガス濃度モニタリングシステム。
【請求項１３】
前記移動局は、
前記移動局の設置位置を計測するＧＰＳ用アンテナ及びＧＰＳ受信機を有していることを特徴とする請求項１１又は１２に記載のガス濃度モニタリングシステム。
【請求項１４】
前記移動局は、
前記計測用フォトダイオード、前記背景光用フォトダイオード、前記風向風速計及びＧＰＳ受信機にて計測された各計測値を収集し、計測値送信信号を作成し発信させる制御監視装置と、
各機器の調整、故障原因の表示が可能な表示器付き操作パネルと、
を有していることを特徴とする請求項１３に記載のガス濃度モニタリングシステム。
【請求項１５】
前記中央制御監視装置の前記ガス濃度演算器は、前記移動局についても請求項３に規定する前記式により前記大気中のガス濃度を求めるものであることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれかに記載のガス濃度モニタリングシステム。
【請求項１６】
前記中央制御監視装置の前記特定位置演算器は、前記移動局の設置位置と前記光源ユニットの設置位置とから前記光源ユニットの向き及び仰角を演算して光源ユニットを前記移動局にも向け、その後、光源ユニットの向き及び仰角を設定された所定の走査幅及び走査高さの範囲内で走査し、前記レーザ光受光用の移動局の計測用フォトダイオードからのレーザ光計測値が最大となる位置を特定するものであることを特徴とする請求項１１〜１５のいずれかに記載のガス濃度モニタリングシステム。
【請求項１７】
光源ユニットが発光する前記レーザ光を受光する計測用フォトダイオードと、
前記光源ユニットからのレーザ光を集光させる凹面鏡及び前記凹面鏡より小さい反射鏡と、
前記計測用フォトダイオードから離れた位置に設置された背景光用フォトダイオードと、
周囲の風向風速を計測する風向風速計と、
照度計と、
前記照度計にて計測された照度が所定値を超えた場合に閉じるシャッターと、
前記計測用フォトダイオード、前記背景光用フォトダイオード、前記風向風速計にて計測された各計測値を収集し、計測値送信信号を作成し発信させる制御監視装置と、
電力を発生させる太陽電池と、
電力を蓄える二次電池と、
太陽電池で発生した電力を二次電池に充電すると共に固定局内の各種の装置に電力を供給する充放電盤と、
各機器の調整、故障原因の表示が可能な表示器付き操作パネルと、
を備えたことを特徴とするレーザ光受光用の固定局。
【請求項１８】
光源ユニットが発光する前記レーザ光を受光する計測用フォトダイオードと、
前記光源ユニットからのレーザ光を集光させる凹面鏡及び前記凹面鏡より小さい反射鏡と、
前記計測用フォトダイオードから離れた位置に設置された背景光用フォトダイオードと、
周囲の風向風速を計測する風向風速計と、
設置位置を計測するＧＰＳ用アンテナ及びＧＰＳ受信機と、
前記計測用フォトダイオードの向き及び仰角を制御する傾斜旋回駆動装置と、
前記計測用フォトダイオード、前記背景光用フォトダイオード、前記風向風速計、ＧＰＳ受信機にて計測された各計測値を収集し、計測値送信信号を作成し発信させる制御監視装置と、
各機器の調整、故障原因の表示が可能な表示器付き操作パネルと、
を備えたことを特徴とするレーザ光受光用の移動局。
【請求項１９】
ガス異常監視区域に配置され計測対象となるガスに固有な吸収波長のレーザ光を前記ガス異常監視区域に向けて発光するＬＤモジュールを有する少なくとも１つの光源ユニットと、
前記光源ユニットが発光する前記レーザ光の投光方向及び仰角を制御する旋回傾斜機構と、
前記ガス異常監視区域内の前記光源ユニットの周囲に配置され前記光源ユニットが発光する前記レーザ光を受光する計測用フォトダイオード及び風向風速計を有する複数のレーザ光受光用の固定局と、
前記ガス異常監視区域に移動可能に配置され、前記光源ユニットが発光する前記レーザ光を受光する計測用フォトダイオード及び風向風速計を有するレーザ光受光用の移動局とを備え、
常時、前記固定局により前記ガスの異常を計測し、
ガス異常が検出されたときに、ガス異常が検出された前記固定局の風上側につき前記移動局により前記ガスの異常を計測することを特徴とするガス濃度計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、天然ガスプラント、天然ガスパイプライン、化学プラントなどのガスを発生または排出する可能性のある施設及びその周辺、地下駐車場、トンネル、渋滞道路、高速道路の料金所、或いは温室効果ガスの地中処分対象領域等の天候の影響を受ける野外の広いガス異常監視区域において、大気中の異常ガスのガス濃度を分析し監視するガス濃度モニタリングシステム、レーザ光受光用の固定局及び移動局、並びにガス濃度計測方法に関する。
【０００２】
なお、大気（空気）中の異常ガスとは、二酸化炭素、メタン、ハロカーボン、地上オゾン、一酸化炭素等の温室効果ガス（ＧＨＧ）のみならず、一酸化窒素、二酸化窒素、二酸化硫黄、アンモニア、その他の可燃性ガス、亜酸化窒素、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）、パーフルオロカーボン（ＰＦＣ）、六フッ化硫黄（ＳＦ６）、車両或いは各種のプラントから排出される排ガス等の、通常の大気には含まれないガス、或いは通常の大気の成分より割合が多いガス等をいう。
【背景技術】
【０００３】
本願の出願人は、図１５、図１６に図示の近赤外波長を使用した可変半導体レーザ吸収分光（Ｔｕｎａｂｌｅ  Ｄｉｏｄｅ  Ｌａｓｅｒ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）法（以下、近赤外波長ＴＤＬＡＳ法という）を利用したガス濃度計測装置を提案した。（例えば、特許文献１。）
なお、このガス濃度計測装置については、三菱重工技報  Ｖｏｌ．４１  Ｎｏ．４（２００４−７）、２０８−２１１頁にも記載されている。（例えば、非特許文献１。）
【０００４】
この従来のガス濃度計測装置は、図１５、図１６に図示のように、光源ユニット２０にレーザ発振器が設けられている。
このレーザ発振器は、ＬＤモジュール２１と、ＬＤモジュール２１から発振されたレーザ光を反射するミラー２２ａと、ミラー２２ａで反射されたレーザ光の一部を光学窓２５に向けて反射するとともに一部を透過させるハーフミラー２２ｂと、ハーフミラー２２ｂを透過したレーザ光を参照セル２３に向けて反射するミラー２２ｃとを備えている。
【０００５】
また、受光部の光学窓の近傍には、計測用フォトダイオード４５及び背景光用フォトダイオード４６が設けられている。
計測用フォトダイオード４５は、レーザ光軸上に配置されると共に、計測域の上方を通過したレーザ光を受光するようになっている。
背景光用フォトダイオード４６は、レーザ光軸から外れたところに配置されると共に、計測域の背景光（バックグラウンド）を受光するようになっている。
これら計測用フォトダイオード４５，背景光用フォトダイオード４６は、計測ユニット２７を経由してＡＤ変換器ＡＤに受光信号をそれぞれ送るように接続されている。
ＡＤ変換器ＡＤは中央制御監視装置１０に接続され、さらに中央制御監視装置１０はディスプレイを備えた表示装置に接続されている。
【０００６】
従来のガス濃度計測装置は、上述のごとく構成されており、ＬＤモジュール２１から発振されたレーザ光は、ハーフミラー２２ｂで２つに分けられる。
このうち透過光は、参照セル２３を通り、参照用フォトダイオード２４で受光され、ガス濃度の検定と波長安定化とに用いられる。
一方、反射光は、計測域へ光学窓２５を介して導入され、計測域を通過した後に計測用フォトダイオード４５により受光される。
【０００７】
更に、計測用レーザ光の光軸から外れたところに配置された背景光用フォトダイオード４６により計測域から発される背景光を受光する。
これら参照用フォトダイオード２４、計測用フォトダイオード４５，背景光用フォトダイオード４６からの電気信号を計測ユニット２７で処理する。
計測ユニット２７は処理したアナログデータをＡＤ変換器ＡＤに送り、これをＡＤ変換器ＡＤはデジタルデータに変換し、これを中央制御監視装置１０に送る。
中央制御監視装置１０は、送られてきたデータをメモリに保存するとともに、これを数値化又はグラフ化して表示装置（図示せず）の画面に表示している。
さらに、中央制御監視装置１０は、計測用フォトダイオード４５で受光した光（レーザ光＋背景光）の強度と背景光用フォトダイオード４６で受光した光（背景光）の強度との差分を演算により求め、これも表示装置の画面に表示するようになっている。
【０００８】
なお、図１６中の、８０はランプ波発生器、８１、８２はサイン波発生器、８３は加算器、８４は増幅器、８５、８６、８８は位相敏感検波器、８７はローパスフィルタ、８９はアンプ／ローパスフィルタである。
【０００９】
しかしながら、特許文献１或いは非特許文献１には、天候の影響を受ける野外の広い領域においてどのようにして大気中の異常ガスのガス濃度を分析し監視するかについては何等開示されていない。
【００１０】
また、本願の出願人は、図１７、図１８に図示のガス濃度モニタリングシステムを提案した。（例えば、特許文献２。）
図１７に図示の特許文献２には、温室効果ガス地下処分場の貯留対象域の地表側において温室効果ガスの濃度を検出し、該温室効果ガス地下処分場貯留対象域１０３から地表に漏れ出してくる温室効果ガスを監視するガス濃度モニタリングシステムであって、前記温室効果ガス地下処分場貯留対象域１０３に立てたポール上に設けられ、計測対象となる温室効果ガス種に固有な吸収波長のレーザ光を前記温室効果ガス地下処分場貯留対象域１０３の地表近傍に存在する大気に向けて発振する少なくとも１つの光源部１００と、移動体１０２に搭載されて移動可能に設けられ、前記温室効果ガス地下処分場貯留対象域１０３の地表近傍に存在する大気中を通過した前記光源部から発振されたレーザ光を受光する少なくとも１つの受光部１０１と、前記光源部１００から発振されるレーザ光の発振波長を変調し、前記受光部１０１で受光した信号の中から変調された信号を復調し、復調信号に基いて前記計測対象温室効果ガス種の濃度を求める波長可変半導体レーザ吸収分光手段と、を具備したものが記載されている。
また、特許文献２には、図１８に図示のように、貯留対象域１０３に、反射部１０４を固定配置したものも記載されている。
【００１１】
しかしながら、図１７、図１８に図示のものでは、天候の影響を受ける野外においては、地表に漏れ出した温室効果ガスが風等によって移動するため、温室効果ガスの噴出位置を特定するためには更なる改善が必要である。
【００１２】
なお、図１７に図示のものでは、野外の広い領域において常時監視するためには常に移動体１０２を可動させる必要があり、計測作業が煩雑になる。
また、図１８に図示のものでは、例えば半径２ｋｍの野外の広い貯留対象域１０３においてガス濃度をモニタリングする場合、漏れ出してくる温室効果ガスの位置を特定するためには、例えば、１００ｍピッチで反射部１０４を配置する場合、合計数百個の反射部１０４が必要である。
【００１３】
一方、図１９に図示のように、可燃性ガスの貯蔵設備等を備えた地域において、複数のタンク１１０の中央に検出ユニット１１１を配置し、エリア周辺に反射鏡１１２を設けて、複数の往復計測光路１１３を設定して、１組のユニットで赤外線レーザの投光方向を順次切換えて、ガス漏洩を検出するものが提案されている。（例えば、特許文献３。）
しかしながら、図１９に図示のものも、風等により漏洩した可燃性ガスが移動するため、天候（特に風）によっては可燃性ガスが漏洩した位置を正確に特定することは困難となる。
【００１４】
【特許文献１】特開２００１−７４６５３公報
【特許文献２】特開２００４−２１９３７９公報
【特許文献３】特開昭５６−１４７０３４号公報
【非特許文献１】三菱重工技報  Ｖｏｌ．４１  Ｎｏ．４（２００４−７）、２０８−２１１頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、このような問題点を解決すべく提案されたものであり、大気（空気）中の異常ガスのガス濃度を、天候による影響を考慮して分析し監視することのできるガス濃度モニタリングシステム、レーザ光受光用の固定局及び移動局、並びにガス濃度計測方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたもので、特許請求の範囲に記載された各発明は、ガス濃度モニタリングシステム、これに使用されるレーザ光受光用の固定局及び移動局、並びにガス濃度計測方法として、それぞれ以下に述べる各手段を採用したものである。
【００１７】
（１）第１の手段に係るガス濃度モニタリングシステムは、
ガス異常監視区域に配置され計測対象となるガスに固有な吸収波長のレーザ光を前記ガス異常監視区域に向けて発光するＬＤモジュールを有する少なくとも１つの光源ユニットと、
前記光源ユニットが発光する前記レーザ光の投光方向及び仰角を制御する旋回傾斜機構と、
前記ガス異常監視区域内の前記光源ユニットの周囲に配置され前記光源ユニットが発光する前記レーザ光を受光する計測用フォトダイオードを有する複数の固定局と、
前記固定局に設けられた風向風速計と、
前記固定局の前記計測用フォトダイオードにて計測されたレーザ光計測値に基づき前記光源ユニットと前記固定局との間の大気中のガス濃度を演算するガス濃度演算器及び、前記風向風速計にて計測された風向計測値及び風速計測値に基づき、演算された前記ガス濃度のガス噴出想定範囲を演算する重畳表示作成器を有する中央制御監視装置と、
前記計測値及び演算結果を記憶する記憶器と、
その演算結果を表示する表示器と
を備えたことを特徴とする。
【００１８】
（２）第２の手段に係るガス濃度モニタリングシステムは、第１の手段において、
前記光源ユニットは、
前記ＬＤモジュールと、
計測対象となるガスが所定のガス濃度で封入されると共に前記ＬＤモジュールから発光の一部を透過させる参照セルと、
前記参照セルを透過した透過光を受光する参照用フォトダイオードとを有し、
前記固定局は、
前記計測用フォトダイオードから離れた位置に背景光用フォトダイオードを有していることを特徴とする。
【００１９】
（３）第３の手段に係るガス濃度モニタリングシステムは、第２の手段において、
前記固定局は、
前記計測用フォトダイオード、前記背景光用フォトダイオード、前記風向風速計にて計測された各計測値を収集し、計測値送信信号を作成し発信させる制御監視装置と、
各機器の調整、故障原因の表示が可能な表示器付き操作パネルと、
を有していることを特徴とする。
【００２０】
（４）第４の手段に係るガス濃度モニタリングシステムは、第２又は３の手段において、
前記中央制御監視装置の前記ガス濃度演算器は、次式により前記大気中のガス濃度Ｃを求めるものであることを特徴とする、
大気中のガス濃度Ｃ＝｛（レーザ光計測値ＤＸ−背景光計測値ＤＮ）／参照ガス濃度計測値Ｄｏ｝×（参照セル長さＬｏ／計測区間距離Ｌ）×参照セル内ガス濃度Ｃｏ、
但し、
レーザ光計測値ＤＸ：計測用フォトダイオードによる計測値、
背景光計測値ＤＮ：背景光用フォトダイオードによる計測値、
参照ガス濃度計測値Ｄｏ：参照用フォトダイオードによる計測値、
参照セル長さＬｏ：参照セルの長さ、
計測区間距離Ｌ：光源ユニットから計測用フォトダイオード迄の距離、
参照セル内ガス濃度Ｃｏ：参照セル内に封入されたガスの濃度。
【００２１】
（５）第５の手段に係るガス濃度モニタリングシステムは、第１〜４のいずれかの手段において、
前記中央制御監視装置は、前記固定局の設置位置と前記光源ユニットの設置位置とから前記光源ユニットの向き及び仰角を演算して光源ユニットを前記固定局に向け、その後、光源ユニットの向き及び仰角を設定された所定の走査幅及び走査高さの範囲内で走査し、前記固定局の計測用フォトダイオードからのレーザ光計測値が最大となる位置を特定する特定位置演算器を有していることを特徴とする。
【００２２】
（６）第６の手段に係るガス濃度モニタリングシステムは、第５の手段において、
前記中央制御監視装置は、前記所定の走査幅及び走査高さの範囲及びこれより小さな所定の走査幅及び走査高さの範囲にて、前記特定位置演算器による位置の特定を少なく共２回行なうものであることを特徴とする。
【００２３】
（７）第７の手段に係るガス濃度モニタリングシステムは、第１〜６のいずれかの手段において、
前記中央制御監視装置の重畳表示作成器は、任意の計測地点において演算された前記ガス濃度が複数個ある場合に、風上側の前記固定局での前記ガス濃度を選定するものであることを特徴とする。
【００２４】
（８）第８の手段に係るガス濃度モニタリングシステムは、第１〜７のいずれかの手段において、
前記固定局は、
電力を発生させる太陽電池と、電力を蓄える二次電池と、太陽電池で発生した電力を二次電池に充電すると共に固定局内の各種の装置に電力を供給する充放電盤とを有していることを特徴とする。
【００２５】
（９）第９の手段に係るガス濃度モニタリングシステムは、第１〜８のいずれかの手段において、
前記固定局は、
前記光源ユニットからのレーザ光を集光させる凹面鏡及び前記凹面鏡より小さい反射鏡を有していることを特徴とする。
【００２６】
（１０）第１０の手段に係るガス濃度モニタリングシステムは、第９の手段において、
前記固定局は、
照度計と、
前記照度計にて計測された照度が所定値を超えた場合に閉じるシャッターと、
を有していることを特徴とする。
【００２７】
（１１）第１１の手段に係るガス濃度モニタリングシステムは、第２〜１０のいずれかの手段において、
更に、前記ガス異常監視区域に移動可能に配置され、前記光源ユニットが発光する前記レーザ光を受光する計測用フォトダイオード及び風向風速計を有するレーザ光受光用の移動局を備えたことを特徴とする。
【００２８】
（１２）第１２の手段に係るガス濃度モニタリングシステムは、第１１の手段において、
前記移動局は、
前記光源ユニットからのレーザ光を集光させる凹面鏡及び前記凹面鏡より小さい反射鏡と、
風向風速計と、
前記光源ユニットの方位を探知する無線方位探知機用パラボラアンテナ及び無線方位探知機と、
を有していることを特徴とする。
【００２９】
（１３）第１３の手段に係るガス濃度モニタリングシステムは、第１１又は１２の手段において、
前記移動局は、
前記移動局の設置位置を計測するＧＰＳ用アンテナ及びＧＰＳ受信機を有していることを特徴とする。
【００３０】
（１４）第１４の手段に係るガス濃度モニタリングシステムは、第１３の手段において、
前記移動局は、
前記計測用フォトダイオード、前記背景光用フォトダイオード、前記風向風速計及びＧＰＳ受信機にて計測された各計測値を収集し、計測値送信信号を作成し発信させる制御監視装置と、
各機器の調整、故障原因の表示が可能な表示器付き操作パネルと、
を有していることを特徴とする。
【００３１】
（１５）第１５の手段に係るガス濃度モニタリングシステムは、第１１〜１４のいずれかの手段において、
前記中央制御監視装置の前記ガス濃度演算器は、前記移動局についても第３の手段に規定する前記式により前記大気中のガス濃度を求めるものであることを特徴とする。
【００３２】
（１６）第１６の手段に係るガス濃度モニタリングシステムは、第１１〜１５のいずれかの手段において、
前記中央制御監視装置の前記特定位置演算器は、前記移動局の設置位置と前記光源ユニットの設置位置とから前記光源ユニットの向き及び仰角を演算して光源ユニットを前記移動局にも向け、その後、光源ユニットの向き及び仰角を設定された所定の走査幅及び走査高さの範囲内で走査し、前記レーザ光受光用の移動局の計測用フォトダイオードからのレーザ光計測値が最大となる位置を特定するものであることを特徴とする。
【００３３】
（１７）第１７の手段に係るレーザ光受光用の固定局は、
光源ユニットが発光する前記レーザ光を受光する計測用フォトダイオードと、
前記光源ユニットからのレーザ光を集光させる凹面鏡及び前記凹面鏡より小さい反射鏡と、
前記計測用フォトダイオードから離れた位置に設置された背景光用フォトダイオードと、
周囲の風向風速を計測する風向風速計と、
照度計と、
前記照度計にて計測された照度が所定値を超えた場合に閉じるシャッターと、
前記計測用フォトダイオード、前記背景光用フォトダイオード、前記風向風速計にて計測された各計測値を収集し、計測値送信信号を作成し発信させる制御監視装置と、
電力を発生させる太陽電池と、
電力を蓄える二次電池と、
太陽電池で発生した電力を二次電池に充電すると共に固定局内の各種の装置に電力を供給する充放電盤と、
各機器の調整、故障原因の表示が可能な表示器付き操作パネルと、
を備えたことを特徴とする。
【００３４】
（１８）第１８の手段に係るレーザ光受光用の移動局は、
光源ユニットが発光する前記レーザ光を受光する計測用フォトダイオードと、
前記光源ユニットからのレーザ光を集光させる凹面鏡及び前記凹面鏡より小さい反射鏡と、
前記計測用フォトダイオードから離れた位置に設置された背景光用フォトダイオードと、
周囲の風向風速を計測する風向風速計と、
設置位置を計測するＧＰＳ用アンテナ及びＧＰＳ受信機と、
前記計測用フォトダイオードの向き及び仰角を制御する傾斜旋回駆動装置と、
前記計測用フォトダイオード、前記背景光用フォトダイオード、前記風向風速計、ＧＰＳ受信機にて計測された各計測値を収集し、計測値送信信号を作成し発信させる制御監視装置と、
各機器の調整、故障原因の表示が可能な表示器付き操作パネルと、
を備えたことを特徴とする。
【００３５】
（１９）第１９の手段に係るガス濃度計測方法は、
ガス異常監視区域に配置され計測対象となるガスに固有な吸収波長のレーザ光を前記ガス異常監視区域に向けて発光するＬＤモジュールを有する少なくとも１つの光源ユニットと、
前記光源ユニットが発光する前記レーザ光の投光方向及び仰角を制御する旋回傾斜機構と、
前記ガス異常監視区域内の前記光源ユニットの周囲に配置され前記光源ユニットが発光する前記レーザ光を受光する計測用フォトダイオード及び風向風速計を有する複数のレーザ光受光用の固定局と、
前記ガス異常監視区域に移動可能に配置され、前記光源ユニットが発光する前記レーザ光を受光する計測用フォトダイオード及び風向風速計を有するレーザ光受光用の移動局とを備え、
常時、前記固定局により前記ガスの異常を計測し、
ガス異常が検出されたときに、ガス異常が検出された前記固定局の風上側につき前記移動局により前記ガスの異常を計測することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３６】
特許請求の範囲に記載の各請求項に係る発明は、上記の各手段を採用しているので、大気（空気）中の異常ガスのガス濃度を、天候、特に風向風速による影響を考慮して分析し監視することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明の第１の実施の形態を図１〜図１１に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るガス濃度モニタリングシステムの全体配置図である。
図２は、図１に図示の光源ユニット２０を備えたガス投入・監視センター６の模式図である。
図３は、図１に図示のレーザ光受信用の固定局８の模式図である。
図４は、図１に図示のレーザ光受信用の移動局９の模式図である。
図５は、図２に図示の中央制御監視装置１０における固定局８による計測の場合の制御ブロック図である。
図６は、図５に図示の特定位置の特定の詳細制御ブロック図である。
図７は、図５に図示のガス濃度の検出・演算の詳細制御ブロック図である。
図８は、図２に図示の中央制御監視装置１０における移動局９による計測の場合の制御ブロック図である。
図９は、図６に図示の特定位置を特定する方法を示す図である。
図１０は、図２に図示の表示器１２の表示例を示す図である。
図１１は、本発明の第１の実施の形態に係る漏洩ガスの位置を特定する方法を示す模式図である。
【００３８】
〔第１の実施の形態における全体の構成〕
先ず、図１に基づき、本発明の第１の実施の形態に係るガス濃度モニタリングシステムの全体の構成につき説明する。
図１に図示のものは、大気（空気）中の異常ガスの一つであるＣＯ２ガスを地中に貯留するＣＯ２ガス地中処分プラントの例である。
図１に図示のように、天候の影響を受ける野外の広い、例えば半径が２ｋｍのＣＯ２ガス地中処分プラントの貯留対象域であるガス異常監視区域４の適所には鋼管杭等からなる複数の貯留投入ポート５が地中深くに打ち込まれている。
【００３９】
貯留投入ポート５の下端は、地下数百メートルから数キロメートルに存在する閉塞帯水層１または準化石塩水層２に達している。
貯留投入ポート５には、図示略のＣＯ２分離回収装置（図示せず）、ガス圧入機が連通し、ＣＯ２ガスが貯留投入ポート５を介して閉塞帯水層１または準化石塩水層２に所定の圧力で圧入されるようになっている。
閉塞帯水層１に圧入されたＣＯ２ガスは、ＣＯ２超臨界流体の形態で貯留される。
また、準化石塩水層２に圧入されたＣＯ２ガスは、塩淡境界を超えて海中３に流入し、海水成分と反応して固定化される。
【００４０】
ガス異常監視区域４の中央或いは適宜箇所には、ガス投入・監視センター６が設置されている。
このガス投入・監視センター６上にはポール或いは鉄塔が設置され、鉄塔の頂部にはレーザ光送光局７の光源ユニット２０が設置されている。
また、ガス投入・監視センター６内には、後述する中央制御監視装置１０、記憶器１１、表示器１２（図２参照）、上述のＣＯ２分離回収装置、ガス圧入機、ガス圧入機制御盤等も設置されている。
なお、ポール或いは鉄塔及び光源ユニット２０をガス異常監視区域４の全範囲が見渡せるような場所に設置し、ガス投入・監視センター６を交通の便利な場所に、分離して設置するようにしても良い。
【００４１】
ガス異常監視区域４の周縁の適宜箇所には、レーザ光受光用の固定局８が設置されている。
また、ガス異常監視区域４においてＣＯ２が滞留しやすい窪んだ箇所、低い箇所等には、必要に応じて適宜、レーザ光受光用の固定局８が設置されている。
更に、車両等に搭載されたレーザ光受光用の移動局９を少なくとも１台備えている。
【００４２】
〔レーザ光送光局の構成〕
次に、図２に基づき、光源ユニット２０、ガス投入・監視センター６等により構成されたレーザ光送光局７の構成につき詳細に説明する。
なお、図２において、図１５、図１６と同じ符号のものは同一の部材であり、先に提案した特許文献１（図１５、図１６参照）に記載の近赤外波長ＴＤＬＡＳ法を利用したガス濃度計測装置を使用している。
【００４３】
図２に図示のように、レーザ光送光局７において、ガス投入・監視センター６上のポール２８の頂部には、旋回傾斜機構３０を介して光源ユニット２０が設置されている。
この旋回駆動機構３０は、光源ユニット２０の向きを上下左右に駆動するものであり、ポール２８の頂部に旋回可能に設けられたターンテーブル３４、旋回軸３３、ターンテーブル３４を左右に旋回駆動するブレーキ付きギヤーモータ等の旋回用駆動機３６、光源ユニット２０の下部に設けられた垂直部材３２、垂直部材３２とターンテーブル３４とを連結する水平軸３１、及び光源ユニット２０を上下方向に駆動（傾斜駆動）するブレーキ付きギヤーモータ等の傾斜用駆動機３５とにより構成されている。
【００４４】
（光源ユニット）
光源ユニット２０内には、図１５、図１６に図示のものと同様に、ＬＤモジュール２１と、ＬＤモジュール２１から発振されたレーザ光を反射するミラー２２ａと、ミラー２２ａで反射されたレーザ光の一部を光学窓２５に向けて反射するとともに一部を透過させるハーフミラー２２ｂと、ハーフミラー２２ｂを透過したレーザ光を参照セル２３に向けて反射するミラー２２ｃと、参照セル２３を透過したレーザ光を受光する参照用フォトダイオード２４が設けられている。
参照セル２３は所定の参照セル長さＬｏを有しており、参照セル２３内には、計測対象であるＣＯ２が所定のガス濃度Ｃｏで封入されている。
参照用フォトダイオード２４にて検出された参照ガス濃度計測値Ｄｏは、図１６に図示のように、計測ユニット２７に入力されてガス濃度の検定と波長安定化とに用いられる。
【００４５】
なお、光源としてのＬＤモジュール２１は、例えば、半導体レーザ素子、半導体レーザ素子の温度調節を行うためのペルチェ素子等を備えている。
この半導体レーザ素子は、これに限定されるものではなく、その他の波長変調が可能なレーザ発振器のすべてに適用可能であり、さらに、レーザ以外の光・電磁波の場合も、波長変調が可能な場合には、すべて適用可能である。
これに加えて、光源ユニット２０の前面には、光源ユニット２０が向いている方向の照度を計測する照度計４４ｐが設けられている。
【００４６】
更に、光源ユニット２０の上部には、後述する移動局９が光源ユニット２０の方向を探知するために、無線方位探知用電波を発信する無線方位探知用電波発信アンテナ３８が設けられている。
なお、無線方位探知用電波発信アンテナ３８及び後述する無線方位探知用電波発信器３９は、必ずしも必要なものではなく、後述するデータ送受信用アンテナ４１ｐ及び無線送受信機４２ｐから発信される電波を利用して、移動局９が光源ユニット２０の方向を探知するようにしても良い。
【００４７】
（ガス投入・監視センター）
ガス投入・監視センター６内には、各種計測器にて計測されたデータを処理すると共に旋回傾斜機構３０等を制御する中央制御監視装置１０、各種計測器にて計測されたデータ及び演算された各種のデータを記憶する記憶器１１、表示器１２、キーボード１３が設けられている。
また、ガス投入・監視センター６には、図１に図示のレーザ光受光用の固定局８又は移動局９と交信するデータ送受信用アンテナ４１ｐ及び無線送受信機４２ｐ、無線送受信機４２ｐにて受信した信号を変換して後述する計測ユニット２７にデータを送信するためのＤＡ変換器ＤＡが設けられている。
【００４８】
更に、ガス投入・監視センター６には、風向風速計４０ｐ、温度計４３ｐ、及び中央制御監視装置１０に送信するデータを変換するＡＤ変換器ＡＤも設けられている。
そして、風向風速計４０ｐ、温度計４３ｐにより計測された光源ユニット２０近傍の風向計測値ＷＤｏ、風速計測値ＷＶｏ、温度Ｔｏは、ＡＤ変換器ＡＤを介して中央制御監視装置１０に送信される。
中央制御監視装置１０では、これらのデータを、データ番号ｊ及び計測年月日時間ＴＭｊと共に、記憶器１１の所定のメモリエリアに記憶する。
【００４９】
ガス投入・監視センター６内には、中央制御監視装置１０からの送信開始信号に基づき、無線方位探知用電波発信アンテナ３８に無線方位探知用電波を発信する無線方位探知用電波発信器３９も設けられている。
ガス投入・監視センター６内には、傾斜用駆動機３５、旋回用駆動機３６を制御する旋回傾斜制御装置３７も設けられている。
また、ガス投入・監視センター６内には、光源ユニット２０内の照度計４４ｐにて計測された照度の信号を変換するＡＤ変換器ＡＤも設けられている。
【００５０】
ガス投入・監視センター６内には、図１５、図１６に図示のものと同様に、ＬＤドライバユニット２６、計測ユニット２７、ＡＤ変換器ＡＤも設けられている。
ＬＤドライバユニット２６は、光源ユニット２０内のＬＤモジュール２１に接続されており、ＬＤモジュール２１の温度設定、電流設定を行い、レーザ光の発信波長を設定するようになっている。
【００５１】
（計測ユニット）
計測ユニット２７には、光源ユニット２０内の参照用フォトダイオード２４にて計測された参照ガス濃度計測値Ｄｏが入力される。
更に、計測ユニット２７には、データ送受信用アンテナ４１ｐ、無線送受信機４２ｐ、ＤＡ変換器ＤＡを介して、後述するレーザ光受光用の固定局８内の計測用フォトダイオード４５ｆ及び背景光用フォトダイオード４６ｆにて計測されたレーザ光計測値ＤＸｊ及び背景光計測値ＤＮｊ、或いは、後述する移動局９内の計測用フォトダイオード４５ｍ及び背景光用フォトダイオード４６ｍにて計測されたレーザ光計測値ＤＸｊ及び背景光計測値ＤＮｊが入力される。
【００５２】
そして、入力された参照ガス濃度計測値Ｄｏ、レーザ光計測値ＤＸｊ及び背景光計測値ＤＮｊは、計測ユニット２７内のローパスフィルタ８７にて高周波成分が除去された後、ＡＤ変換器ＡＤにてデジタル信号に変換されて、中央制御監視装置１０に送信される。
中央制御監視装置１０では、これらのデータを、データ番号ｊ及び計測年月日時間ＴＭｊと共に、記憶器１１の所定のメモリエリアに記憶する。
【００５３】
（記憶器）
記憶器１１には、次のデータが記憶されるメモリエリアを有している。
ａ）共通データ（キーボード１３により修正可能）
ガス異常監視区域４の地形図、参照セル長さＬｏ、光源ユニット２０の位置Ｐｏ（緯度ｘｏ、経度ｙｏ、標高Ｈｏ）、レーザ光受光用の固定局８の番号ｉ及び位置情報Ｐｉ（番号ｉ、緯度ｘｉ、経度ｙｉ、標高Ｈｉ、固定局８迄の距離Ｌｉ）：但しｉ＝１〜ｎ。
【００５４】
ｂ）レーザ光受光用の固定局８用或いは移動局９用のデータ
・データ番号ｊ、計測年月日時刻ＴＭｊ、参照ガス濃度計測値Ｄｏｊ
・計測した固定局８或いは移動局９の位置情報Ｐｊ（計測した固定局８の番号ｉ、或いは計測した位置の緯度ｘｊ、経度ｙｊ、標高Ｈｊ、固定局８或いは移動局９迄の計測区間距離Ｌｊ）
・固定局８或いは移動局９における風向計測値ＷＤｊ、風速計測値ＷＶｊ、温度Ｔｊ
・ガス投入・監視センター６における風向計測値ＷＤｏｊ、風速計測値ＷＶｏｊ、温度Ｔｏｊ
・レーザ光計測値ＤＸｊ、背景光計測値ＤＮｊ、演算した大気中のガス濃度Ｃｊ
【００５５】
なお、固定局８用のデータ番号ｉ及び移動局９用のデータ番号ｊは、重複しない一貫番号とする。
また、本明細書、図面において、符号中のｉは、固定局８の通し番号であり、また、符号中のｊは、固定局８或いは移動局９にて計測したときの計測データ群の一貫番号であり、明細書、図面中において省略することもある。
本明細書において、各種の計測値、演算された値の符号は、高周波成分が除去された後のもの、ＡＤ変換器前（アナログ信号）のもの、ＡＤ変換後（デジタル信号）のもの、等、同じ符号を使用するものとする。
【００５６】
記憶器１１に記憶されているデータは、キーボード１３から入力された指令に基づき、最新の計測値の表示のみならず、ある特定位置における過去から現在迄の大気中のガス濃度Ｃｊの推移も、中央制御監視装置１０を介して、表示器１２に表示できるようになっている。
固定局８を増設、廃止する場合には、キーボード１３により、増設した固定局８の上記データを追加し、廃止した固定局８のデータを削除できるようになっている。
【００５７】
（中央制御監視装置）
中央制御監視装置１０は、地形図照合器１４、ガス濃度演算器１５、特定位置走査器１６、重畳表示作成器１７等の演算サブブロックを備えている。
そして、中央制御監視装置１０により、計測された各種のデータの管理、記憶器１１への書き込み、読出し、表示器１２への表示等が行なわれるが、その詳細は後述する。
また、中央制御監視装置１０は、大型コンピュータの形態をなしており、中央制御監視装置１０には、ガス圧入機制御盤としての機能も演算プログラムとして組み込まれている。
しかしながら、中央制御監視装置１０を、ガス濃度モニタリングシステム専用のコンピュータとしても良い。
【００５８】
〔レーザ光受信用の固定局の構成〕
次に、図３に基づき、レーザ光受光用の固定局８の構成につき詳細に説明する。
なお、図３に図示のものは、先に提案した特許文献１（図１５、図１６参照）に記載の近赤外波長ＴＤＬＡＳ法を利用したガス濃度計測装置における受光部を備えている。
【００５９】
レーザ光受光用の固定局８は、図１に図示のように、ガス異常監視区域４の周縁、或いはＣＯ２が滞留しやすい窪んだ箇所、低い箇所等に、各々前面が光源ユニット２０に向くように適宜設置されている。
図３に図示のように、固定局８には、固定局８内の各種の計測器からの各計測値の収集、各機器の制御、計測値送信信号の作成、レーザ光送光局７との交信の制御を行なう制御監視装置４７ｆが設けられている。
【００６０】
固定局８には、図１、図２に図示のガス投入・監視センター６と交信するデータ送受信用アンテナ４１ｆ及び無線送受信機４２ｆが設けられている。
更に、固定局８には、風向風速計４０ｆ、温度計４３ｆ、照度計４４ｆ、及び制御監視装置４７ｆに送信するデータを変換するＡＤ変換器ＡＤが設けられている。
そして、風向風速計４０ｆ、温度計４３ｆ、或いは照度計４４ｆにより計測された固定局８近傍の風向計測値ＷＤｊ、風速計測値ＷＶｊ、温度Ｔｊ、或いは照度は、ＡＤ変換器ＡＤを介して制御監視装置４７ｆに送信される。
【００６１】
固定局８内には、図１５或いは図１６に図示のものと同様の、計測用フォトダイオード４５ｆ、背景光用フォトダイオード４６ｆも設けられている。
なお、背景光用フォトダイオード４６ｆは、計測用レーザ光Ｒの光軸（或いは、計測用フォトダイオード４５）からできるだけ離れたところに、計測用フォトダイオード４５ｆと同じ向きに向くように配置されている。
また、計測用フォトダイオード４５ｆの前方には、光源ユニット２０から出射されたレーザ光Ｒを集光するために、中央部にレーザ光通過用の孔の空いた大きな凹面鏡５１と、凹面鏡５１より前方の小さな反射鏡５２（凸面鏡或いは平面鏡）とが設けられている。
計測用フォトダイオード４５ｆ、背景光用フォトダイオード４６ｆにて計測されたレーザ光計測値ＤＸｊ及び背景光計測値ＤＮｊは、ＡＤ変換器ＡＤを介して制御監視装置４７ｆに送信される。
【００６２】
また、北向き以外の固定局８の内、太陽光が凹面鏡５１及び凹面鏡５１より集光して計測用フォトダイオード４５ｆ当たる可能性のあるものについては、固定局８の前面に、必要に応じてシャッター４８及びシャッター駆動装置４９が設けられている。
なお、固定局８の前面には、日や雨を防ぐために庇７０が設けられている。
そして、照度計４４ｆにより計測された照度が所定値を超えた場合、制御監視装置４７ｆからの指令に基づき自動的にシャッター駆動装置４９によりシャッター４８を閉鎖するようになっている。
【００６３】
また、固定局８には、固定局８内の各種の装置の駆動用電源として、電力を発生させる太陽電池５３、電力を蓄える二次電池５５、太陽電池５３で発生した電力を二次電池５５に充電すると共に固定局８内の各種の装置に電力を供給する充放電盤５４が設けられている。
なお、この駆動用電源は、ガス投入・監視センター６等から電力供給電線により供給するようにしても良い。
【００６４】
制御監視装置４７ｆは、固定局８内の各種の機器の故障診断機能、二次電池５５の電圧異常低下判定機能等も備えており、機器の故障、電圧異常低下、シャッター４８遮蔽中の場合は、固定局異常と判定するようになっている。
そして、レーザ光送光局７からのデータ送信要求に応じて、制御監視装置４７ｆは、レーザ光計測値ＤＸｊ、背景光計測値ＤＮｊ、風向計測値ＷＤｊ、風速計測値ＷＶｊ、温度Ｔｊ、及び固定局異常のデータを、無線送受信機４２ｆ及びデータ送受信用アンテナ４１ｆを介してレーザ光送光局７に送信する。
【００６５】
また、固定局８の側壁には、表示器付き操作パネル６６ｆが備えられている。
この表示器付き操作パネル６６ｆにより、機側にて固定局８内の各機器の調整、故障原因の分析、表示等ができるようになっている。
【００６６】
〔レーザ光受信用の移動局の構成〕
次に、図４に基づき、レーザ光受光用の移動局９の構成につき詳細に説明する。
レーザ光受光用の移動局９は、基本的にレーザ光受光用の固定局８のものと同じ装置を供えている。
固定局８と異なる点は、ＧＰＳ用アンテナ５６、ＧＰＳ受信機５７、無線方位探知機用パラボラアンテナ５８、無線方位探知機５９、傾斜軸６０、傾斜軸駆動機６１、旋回軸６２、旋回駆動機６３、及び傾斜旋回駆動装置６４を備えている点にある。
そして、移動局９は、ガス異常監視区域４において任意の箇所に、移動体６９（車両等）に搭載して移動、或いは人が持ち運びできるようになっている。
【００６７】
電源については、固定局８（図３参照）のように、太陽電池５３、充放電盤５４及び二次電池５５を必ずしも設ける必要はなく、搭載する移動体６９等から電源用コネクタ６７を介して電力を供給するようにしても良いが、固定局８と同様に太陽電池５３、充放電盤５４及び二次電池５５、或いは別置き型の電池を設けても良い。
また、移動局９は、操作員が操作するため、必ずしも図３に図示のシャッター駆動装置４９、レーザ光透過板５０を設ける必要はないが、誤操作時或いは移動中に、太陽光が集光しないようにシャッター駆動装置４９、レーザ光透過板５０を設けても良い。
【００６８】
図４に図示のように、移動局９には、移動局９内の各種の計測器からの各計測値の収集、各機器の制御、計測値送信信号の作成、レーザ光送光局７との交信の制御を行なう制御監視装置４７ｆが設けられている。
また、移動局９には、キャブタイヤケーブル、信号線用コネクタを介して表示器付き操作パネル６６ｍが接続されている。
この表示器付き操作パネル６６ｍにより、機側にて移動局９内の各機器の調整、操作を行なえるようになっている。
なお、移動局９の前面には、日や雨を防ぐために庇７０が設けられている。
【００６９】
移動局９には、図４に図示のように、図１、図２に図示のガス投入・監視センター６と交信するデータ送受信用アンテナ４１ｍ及び無線送受信機４２ｍが設けられている。
更に、移動局９には、風向風速計４０ｍ、温度計４３ｍ、照度計４４ｍ、及び制御監視装置４７ｍに送信するデータを変換するＡＤ変換器ＡＤが設けられている。
そして、風向風速計４０ｍ、温度計４３ｍ、或いは照度計４４ｍにより計測された移動局９近傍の風向計測値ＷＤ、風速計測値ＷＶ、温度Ｔ、或いは照度は、ＡＤ変換器ＡＤを介して制御監視装置４７ｍに送信される。
【００７０】
そして、移動局９内には、図１５、図１６に図示のものと同様の、計測用フォトダイオード４５ｍ及び背景光用フォトダイオード４６ｍが設けられている。
また、計測用フォトダイオード４５ｍの前方には、光源ユニット２０から出射されたレーザ光を集光するために、中央部にレーザ光通過用の孔の空いた大きな凹面鏡５１と、凹面鏡５１より前方の小さな反射鏡５２（凸面鏡或いは平面鏡）とが設けられている。
計測用フォトダイオード４５ｍ、或いは背景光用フォトダイオード４６ｍにて計測されたレーザ光計測値ＤＸｊ或いは背景光計測値ＤＮｊは、ＡＤ変換器ＡＤを介して制御監視装置４７ｍに送信される。
【００７１】
また、移動局９には、ＧＰＳ用アンテナ５６及びＧＰＳ受信機５７が設けられており、移動局９を設置した場所の位置（緯度ｘ、経度ｙ）を計測できるようになっている。
なお、ＧＰＳ用アンテナ５６及びＧＰＳ受信機５７は、移動局９とは切り離して設け、計測した位置を表示器付き操作パネル６６ｍから入力するようにしても良い。
【００７２】
移動局９には、無線方位探知機用パラボラアンテナ５８及び無線方位探知機５９が設けられている。
また、移動局９の下部には、傾斜軸６０、傾斜軸駆動機６１、旋回軸６２、旋回駆動機６３、及び傾斜旋回駆動装置６４が備えられている。
【００７３】
上述の構成の移動局９を計測したい場所に移動し設置する。
そして、無線方位探知機用パラボラアンテナ５８及び無線方位探知機５９により、光源ユニット２０に設けられた無線方位探知用電波発信アンテナ３８から発信される無線方位探知用電波を受信する。
次に、傾斜旋回駆動装置６４により傾斜軸駆動機６１及び旋回駆動機６３を駆動して、無線方位探知用電波が最も強くなる方向（光源ユニット２０の方向）に、凹面鏡５１、反射鏡５２及び計測用フォトダイオード４５ｍを向ける。
移動局９の設置及び凹面鏡５１、反射鏡５２及び計測用フォトダイオード４５ｍの向きの設定が完了したら、制御監視装置４７ｍによる計測を開始する。
【００７４】
そして、制御監視装置４７ｍは、移動局９を設置した場所の位置（緯度ｘｉ、経度ｙｉ）、レーザ光計測値ＤＸｊ及び背景光計測値ＤＮｊ、風向計測値ＷＤｊ、風速計測値ＷＶｊ、及び温度Ｔｊのデータを、無線送受信機４２ｍ及びデータ送受信用アンテナ４１ｍを介してレーザ光送光局７に送信する。
【００７５】
〔中央制御監視装置における制御〕
図５〜図７、及び図９〜図１１に基づいて、中央制御監視装置１０により、固定局８を用いて計測する場合の制御につき説明する。
【００７６】
（固定局による計測）
図５に図示のように、例えば１日に１回等、定期的に（或いはキーボード１３から入力された指令に基づき）、固定局８による計測を開始する（ステップＳ０）。
なお、この時点で、記憶器１１から、光源ユニット２０の位置Ｐｏ（緯度ｘｏ、経度ｙｏ、標高Ｈｏ）を読み出しておく。
先ず、計測すべき固定局番号ｉを０（ゼロ）とし（ステップＳ１）、固定局番号ｉをｉ＝ｉ＋１とする（ステップＳ２）。
次に、記憶器１１から、ｉ番目の固定局８（以下、固定局８ｉと称する）の位置情報Ｐｉ（緯度ｘｉ、経度ｙｉ、標高Ｈｉ、計測区間距離Ｌｉ）を読み出す（ステップＳ３）。
【００７７】
なお、計測区間距離Ｌｉは必ずしも必要なものではなく、光源ユニット２０の位置情報Ｐｏ（緯度ｘｏ、経度ｙｏ、標高Ｈｏ）と固定局８ｉの位置情報Ｐｉ（緯度ｘｉ、経度ｙｉ、標高Ｈｉ）とから算出するようにしても良い。
また、計測区間距離Ｌを演算する場合、参照セル長さＬｏが数十ｃｍであるのに対し、計測区間距離Ｌは数百ｍ〜数ｋｍであり、計測区間距離Ｌの計測起点（或いは後述するＬｍ）がＬＤモジュール２１の出口であっても光学窓２５の出口であっても、これによる誤差は１％以下である。
【００７８】
次に、データ送受信用アンテナ４１ｐ、無線送受信機４２ｐを介して、固定局８ｉに計測開始信号を発信する（ステップＳ４）。
そして、所定時間、固定局８ｉより準備完了信号を待つ。
もし、所定時間経過しても固定局８ｉからの応答が無かったり、固定局８ｉから固定局異常の信号を受信した場合（ステップＳ５）は、固定局８ｉ異常と判定し、固定局８ｉでの計測を終了し（ステップＳ１６）、ステップＳ２に戻る。
固定局８ｉが正常な場合、固定局８ｉからデータ送受信用アンテナ４１ｐ及び無線送受信機４２ｐを介して、レーザ光計測値ＤＸｊ、背景光計測値ＤＮｊ、風向計測値ＷＤｊ、風速計測値ＷＶｊ及び温度Ｔｊを受信する（ステップＳ５）。
【００７９】
光源ユニット２０の位置Ｐｏ（緯度ｘｏ、経度ｙｏ、標高Ｈｏ）と固定局８ｉの位置Ｐｉ（緯度ｘｉ、経度ｙｉ、標高Ｈｉ）とから、光源ユニット２０の初期の向き及び仰角を演算する（ステップＳ６）。
この場合、光源ユニット２０と固定局８ｉとは、約２ｋｍ離れているものもあり、上記の演算された向き及び仰角により光源ユニット２０の向き及び仰角を制御したのみでは、光源ユニット２０から送光された計測用レーザ光Ｒが固定局８ｉで受光できるとは限らない。
【００８０】
そこで、特定位置走査器１６（図２参照）により、上記の演算された初期の向き及び仰角を基準として、計測用フォトダイオード４５ｆにて計測されたレーザ光計測値ＤＸが最大となる特定位置への向き及び仰角が走査され、特定位置が特定され、光源ユニット２０の前面が固定局８ｉの方向に向くように、旋回傾斜制御装置３７を介して傾斜用駆動機３５及び旋回用駆動機３６が駆動される（第１の位置走査ステップＳ７ａ、第２の位置走査ステップＳ７ｂ）。
【００８１】
第１の位置走査ステップＳ７ａでは、図６に図示のように、先ず、上記の初期の向き及び仰角を中心とした、所定の横方向の走査幅ｂ、高さ方向走査幅ａ、高さ方向ピッチΔＨを設定する（ステップＳ４１）。
なお、横方向の走査幅ｂ、高さ方向の走査高さａ、高さ方向ピッチΔＨは、プログラムに定数として設定しても良く、記憶器１１に記憶しておき記憶器１１から読み出すようにしても良い。
また、第１の位置走査ステップＳ７ａにおいては、例えば、横方向の走査幅ｂ＝１０ｍ、高さ方向の走査高さａ＝１０ｍ、高さ方向ピッチΔＨ＝１ｍが設定される。
【００８２】
次に、走査開始の範囲の高さを、最大のＨ＋ａとする（ステップＳ４２）。
そして、この高さＨにおいて、旋回軸３３を駆動（ステップＳ４３）して横方向走査幅＝±ｂの範囲における横方向走査を行い（ステップＳ４４）、固定局８の計測用フォトダイオード４５ｆにて計測されたレーザ光計測値ＤＸを入手する（ステップＳ４５）。
【００８３】
次に、水平軸３１を駆動して走査開始の範囲の高さＨ＝Ｈ−高さ方向ピッチΔＨとする（ステップＳ４６）。
そして、走査開始の範囲の高さＨ＜Ｈ−ａか否かを判定し、否の場合にはステップＳ４３に戻り、次の高さにおけるレーザ光計測値ＤＸを入手する（ステップＳ４３〜Ｓ４７）。
【００８４】
走査開始の範囲の高さＨ＜Ｈ−ａと判断した場合には、走査を終了し、図９に図示のようなグラフ或いはデータを得る。
そして、レーザ光計測値ＤＸが最大となる特定位置の横方向位置（ｘ，ｙ）及び高さＨ（即ち、向き及び仰角）を演算する（ステップＳ４８）。
この特定位置へ水平軸３１及び旋回軸３３を駆動して（ステップＳ４９）、第１の位置走査（ステップＳ７ａ）を終了する。
【００８５】
この第１の位置走査は、高さ方向ピッチΔＨ＝１ｍでありピッチが荒い。
そこで、次に範囲を絞って、図６に図示のように、第２の走査を行なう（第２の位置走査ステップＳ７ｂ）。
第２の位置走査ステップＳ７ｂにおいては、例えば、横方向の走査幅ｂ＝１．５ｍ、高さ方向の走査高さａ＝１．５ｍ、高さ方向ピッチΔＨ＝０．３ｍが設定される。
そして、再度図６に図示のように、ステップＳ４１〜ステップＳ４９により特定位置が演算される。
このようにして、光源ユニット２０の前面は、正確に固定局８ｉに向けられる。
【００８６】
次に、図５に図示のように、計測を開始し、固定局８ｉからデータ送受信用アンテナ４１ｐ及び無線送受信機４２ｐを介して、レーザ光計測値ＤＸ、背景光計測値ＤＮ、風向計測値ＷＤ、風速計測値ＷＶ及び温度Ｔを受信する。
そして、ガス濃度演算器１５（図２参照）により、レーザ光計測値ＤＸ、背景光計測値ＤＮと、参照ガス濃度計測値Ｄｏと、計測区間距離Ｌと、記憶器１１からの参照セル長さＬｏとに基づき、大気中のガス濃度Ｃが演算され、データ番号ｊ、計測年月日時刻ＴＭｊと共に記憶器１１に記憶される（ステップＳ８）。
【００８７】
ステップＳ８では、図７に図示のように、先ず、光源ユニット２０の参照用フォトダイオード２４からの参照ガス濃度計測値Ｄｏを入手する（ステップＳ５１）。
これと並行或いは前後して、固定局８ｉから計測用フォトダイオード４５ｆにて計測されたレーザ光計測値ＤＸ及び背景光用フォトダイオード４６ｆにて計測された背景光計測値ＤＮ、風向計測値ＷＤ、風速計測値ＷＶ及び温度Ｔを入手する（ステップＳ５２）。
【００８８】
これらのデータに基づき、次式により大気中のガス濃度Ｃが演算される（ステップＳ５３）。
大気中のガス濃度Ｃ＝｛（レーザ光計測値ＤＸ−背景光計測値ＤＮ）／参照ガス濃度計測値Ｄｏ｝×（参照セル長さＬｏ／計測区間距離Ｌ）×参照セル内ガス濃度Ｃｏ
【００８９】
例えば、図１０に図示の例では、レーザ光送光局７と各固定局８ｉとを結ぶ計測線Ｍ１の濃度Ｄｉ＝０．１％、レーザ光送光局７と各固定局８ｉ＋１とを結ぶ計測線Ｍ２の濃度Ｄｉ＋１＝０．２％、レーザ光送光局７と各固定局８ｉ＋２とを結ぶ計測線Ｍ３の濃度Ｄｉ＋２＝０．１５％、レーザ光送光局７と各固定局８ｉ＋３とを結ぶ計測線Ｍ４の濃度Ｄｉ＋３＝０．１％、レーザ光送光局７と各固定局８ｉ＋４とを結ぶ計測線Ｍ５の濃度Ｄｉ＋４＝０．１％という値が演算される。
【００９０】
その後、データ番号ｊ、計測年月日時刻ＴＭｊと共に、固定局８の位置Ｐｉ（固定局８の番号ｉ、或いは計測した位置の緯度ｘｉ、経度ｙｉ、標高Ｈｉ、固定局８迄の計測区間距離Ｌｉ）、レーザ光計測値ＤＸｊ（＝ＤＸ）、背景光計測値ＤＮｊ（＝ＤＮ）、演算した大気中のガス濃度Ｃｊ（＝Ｃ）、風向計測値ＷＤｊ（＝ＷＤ）、風速計測値ＷＶｊ（＝ＷＶ）及び温度Ｔｊ（＝Ｔ）が、記憶器１１に記憶される（ステップＳ５４）。
【００９１】
そして、記憶器１１に記憶されたデータに基づき、図１０に図示のように、表示器１２に、レーザ光送光局７と固定局８ｉ（ｉ＝ｉ〜ｉ＋４）とを結ぶ計測線Ｍ１〜Ｍ５における大気中の各ガス濃度Ｃｉ（ｉ＝ｉ〜ｉ＋４）（ｉ＝ｊ−α）が表示される（ステップＳ９）。
【００９２】
全ての固定局８ｉにつき、計測が終了（ｉ＝ｎ）したか否かを判定し（ステップＳ１０）、否の場合はステップＳ２に戻り、次の固定局８ｉにつき、ステップＳ２〜Ｓ９にて大気中のガス濃度Ｃを演算し、結果を表示器１２に追加表示する。
そして、ガス濃度Ｃｉが異常な固定局８ｉが有るか否かを判定し（ステップＳ１１）、なかった場合には、計測を終了する（ステップＳ１２）。
【００９３】
一方、ガス濃度が異常な固定局８ｉが有ると判定（ステップＳ１１）された場合には、重畳表示作成器１７（図２参照）により、ガス濃度Ｃｊが異常な固定局８ｉの風向計測値ＷＤｊ、風速計測値ＷＶｊ、温度Ｔｊのデータに基づき、計測した濃度のガス噴出想定範囲Ｚｉが演算される。
即ち、図１０に図示の例では、固定局８ｉ＋１、固定局８ｉ＋２が規定値異常と判定される。
そして、固定局８ｉ＋１、固定局８ｉ＋２における、風速計測値ＷＶｉ＋１、風速計測値ＷＶｉ＋２から、その濃度の風上側の上限線Ｍ８、Ｍ９を得る。
また、また、風向計測値ＷＤｉ＋１、風向計測値ＷＤｉ＋２から、周囲の限界線Ｍ６、Ｍ７を得る。
【００９４】
このようにして、ガス濃度Ｃｉ＝０．２％のガス噴出想定範囲Ｚｉ＋１は、レーザ光送光局７と各固定局８ｉ＋１とを結ぶ計測線Ｍ２、レーザ光送光局７と各固定局８ｉとを結ぶ計測線Ｍ１、上限線Ｍ８、限界線Ｍ６で囲まれた範囲となる。
また、ガス濃度Ｃｉ＋１＝０．１５％のガス噴出想定範囲Ｚｉ＋２は、レーザ光送光局７と固定局８ｉ＋２とを結ぶ計測線Ｍ３、レーザ光送光局７と固定局８ｉ＋１とを結ぶ計測線Ｍ２、上限線Ｍ９、限界線Ｍ７で囲まれた範囲となる（ステップＳ１３）。
【００９５】
このとき、レーザ光送光局７と固定局８ｉ＋１とを結ぶ計測線Ｍ２のレーザ光送光局７付近は、ガス濃度＝０．１５％のガス噴出想定範囲Ｚｉ＋２にも入っているが、重複した範囲については、風上側のガス濃度Ｃｉを選定する。
【００９６】
計測線Ｍ１、計測線Ｍ２、上限線Ｍ８及び限界線Ｍ６で囲まれたガス濃度が０．２％のガス噴出想定範囲ｉ＋１、計測線Ｍ２、計測線Ｍ３、上限線Ｍ９及び限界線Ｍ７で囲まれたガス濃度が０．１５％のガス噴出想定範囲Ｚｉ＋２は、図１０に図示のように、重複した範囲については風上側のガス濃度Ｃｉが選定されて表示器１２に重畳表示され（ステップＳ１４）、移動局９による計測に移行する（ステップＳ１５）。
なお、図１０に図示のものは、ガス異常監視区域４の一部を示したものであるが、ガス異常監視区域４を中心として周囲の全て（ｎ個）の固定局８を表示するようにしても良く、或いは全体表示と部分表示とを選択し表示するようにしても良い。
【００９７】
（移動局による計測）
次に、ガス濃度の異常が検出された場合には、図８に図示のように、車両等の移動体６９にレーザ光受光用の移動局９を搭載してガス濃度の計測を開始する（ステップＳ２０）。
先ず、レーザ光送光局７から、無線方位探知用電波発信アンテナ３８及び無線方位探知用電波発信器３９により無線方位探知用電波を発信する（ステップＳ２１）。
一方、移動局９は、計測の準備が完了したら、移動局９の位置Ｐ（緯度ｘ、経度ｙ）、計測の準備が完了したとの情報を送信する。
【００９８】
レーザ光送光局７の中央制御監視装置１０は、移動局９から位置Ｐ（緯度ｘ、経度ｙ）、計測の準備が完了したとの情報を、データ送受信用アンテナ４１ｐ及び無線送受信機４２ｐを介して受信する（ステップＳ２２）。
【００９９】
レーザ光送光局７の中央制御監視装置１０では、記憶器１１に記憶された地形図に基づき、地形図照合器１４（図２参照）にて、受信した移動局９の位置Ｐ（緯度ｘ、経度ｙ）における高さＨ（標高）を演算する。
そして、移動局９の位置Ｐ（緯度ｘ、経度ｙ、標高Ｈ）と、光源ユニット２０の位置情報Ｐｏ（緯度ｘｏ、経度ｙｏ、標高Ｈｏ）との関係から、移動局９迄の距離Ｌ、向き及び仰角を演算する（ステップＳ２３）。
その後、固定局８の場合と同様に、第１の位置走査ステップＳ２４ａ、第２の位置走査ステップＳ２４ｂ（詳細処理内容は図６に同じ）により、移動局９の計測用フォトダイオード４５ｍのデータが最大となる特定位置への向き及び仰角を演算し、光源ユニット２０の前面が特定位置に正確に向くように、傾斜用駆動機３５及び旋回用駆動機３６を駆動する。
【０１００】
次に、図８に図示のように、計測を開始し、移動局９からデータ送受信用アンテナ４１ｐ及び無線送受信機４２ｐを介して、レーザ光計測値ＤＸ、背景光計測値ＤＮ、風向計測値ＷＤ、風速計測値ＷＶ及び温度Ｔを受信する。
そして、レーザ光計測値ＤＸ、背景光計測値ＤＮと、光源ユニット２０の参照用フォトダイオード２４からの参照ガス濃度計測値Ｄｏと、記憶器１１からの参照セル長さＬｏ及び計測区間距離Ｌとに基づき、大気中のガス濃度Ｃが演算され、記憶器１１に記憶される（ステップＳ２５）。
【０１０１】
即ち、固定局８の場合と同様に、図７に図示のステップＳ５１〜Ｓ５４の処理により、次式により大気中のガス濃度Ｃｉが演算される。
大気中のガス濃度Ｃ＝（レーザ光計測値ＤＸ／参照ガス濃度計測値Ｄｏ）×（参照セル長さＬｏ／計測区間距離Ｌ）×参照セル内ガス濃度Ｃｏ
【０１０２】
その後、新たなデータ番号ｊ、計測年月日時刻ＴＭｊと共に、移動局９の位置Ｐｊ（計測した位置の緯度ｘ、経度ｙ、標高Ｈ、計測区間距離Ｌ）、レーザ光計測値ＤＸｊ（＝ＤＸ）、背景光計測値ＤＮｊ（＝ＤＮ）、演算した大気中のガス濃度Ｃｊ（＝Ｃ）、風向計測値ＷＤｊ（＝ＷＤ）、風速計測値ＷＶｊ（＝ＷＶ）及び温度Ｔｊ（＝Ｔ）が、記憶器１１に記憶される。
計測が終了すると、計測が終了した旨の信号を、無線送受信機４２ｐ、データ送受信用アンテナ４１ｐを介して移動局９に発信する（ステップＳ２６）。
【０１０３】
そして、記憶器１１に記憶されたデータに基づき、図１０に図示のように、表示器１２に、レーザ光送光局７と移動局９とを結ぶ計測線Ｍ１０における大気中のガス濃度Ｃが追加表示される（ステップＳ２７）。
そして、移動局９における、風速計測値ＷＶｊから、その濃度の風上側の上限線Ｍ１２を得る。
また、また、風向計測値ＷＤｊから、周囲の限界線Ｍ１１を得る。
なお、図１０に図示の例では、ガス濃度が０．１５％の上限線Ｍ１２は、ガス濃度が０．１％の計測線Ｍ１より風上にあるので使用しない。
【０１０４】
このようにして、ガス濃度＝０．２％のガス噴出想定範囲から、移動局９での計測によるガス濃度＝０．１５％のガス噴出想定範囲が除かれる（ガス濃度＝０．２％のガス噴出想定範囲が絞り込まれる）（ステップＳ２８）。
この演算結果は、図１０に図示のように、表示器１２に重畳表示される（ステップＳ２９）。
そして、計測が終了したか否かを判定し（ステップＳ３０）、否の場合は、レーザ光受光用の移動局９を次の計測場所に移動させ、ステップＳ２２に戻る。
そして、次の計測場所につき、ステップＳ２２〜Ｓ２９にて、新たに大気中のガス濃度Ｃを演算する。
計測が終了したら、記憶器１１に記憶された諸データに基づきガス濃度分布状況を演算、表示し（ステップＳ３１）、終了する（ステップＳ３２）。
【０１０５】
このガス噴出地点の、レーザ光送光局７から放射方向における探査状況を図１１に示す。
図１１に図示のように、レーザ光送光局７と固定局８との間にガス噴出地点がある場合、先ず、固定局８にてガス濃度の異常が検出される。
そこで、移動局９により、レーザ光送光局７から固定局８に向かって移動しつつ計測を行なうと、レーザ光送光局７近傍ではガス濃度の異常は検出されない。
そして、ガス噴出地点に近づくとガス濃度が高くなり、ガス噴出地点を過ぎると、次第にガス濃度が低くなっていく。
このようにして、ガス噴出地点は特定される。
【０１０６】
〔本発明の第２の実施の形態におけるレーザ光送光局の構成〕
次に、図１２に基づき、本発明の第２の実施の形態における光源ユニット２０ａ、ガス投入・監視センター６等により構成されたレーザ光送光局７の構成につき詳細に説明する。
図１２は、本発明の第２の実施の形態に係るガス濃度モニタリングシステムにおける光源ユニットを備えたガス投入・監視センターの模式図である。
なお、図１２において、本発明の第１の実施の形態（図２等参照）のものと同じ符号のものは同一の部材である。
【０１０７】
本発明の第１の実施の形態のものと異なる点は、光源ユニット２０ａを旋回駆動する旋回傾斜機構３０（図２等参照）に加えて、更に、微駆動用の旋回傾斜機構３０ａを追加した点にある。
即ち、レーザ光受信用の固定局８（或いは、移動局９）の凹面鏡５１の直径は１〜２ｍ前後である。
そして、例えば２ｋｍ先に設置された直径が１〜２ｍの凹面鏡５１、並びにレーザ光透過板５０、計測用フォトダイオード４５ｆ、４５ｍに、光源ユニット２０ａから発光するレーザ光Ｒを当てるためには、高精度な位置調整が必要となる。
【０１０８】
そこで、本発明の第１の実施の形態（図２等参照）のものと同様に光源ユニット２０ａとポール２８との間に旋回傾斜機構３０を設置すると共に、これに加えてミラー２２ｃの向き及び仰角をかえるための旋回傾斜機構３０ａが設けられている。
全方向用の旋回傾斜機構３０は、ガス異常監視区域４の全域に向くように光源ユニット２０ａを旋回、傾斜駆動する。
微駆動（或いは走査）用の旋回傾斜機構３０ａは、例えば、固定局８或いは移動局９における上述の横方向の走査幅ｂ＝１０ｍ、高さ方向の走査高さａ＝１０ｍの２倍の範囲内でミラー２２ｃを旋回、傾斜駆動する。
【０１０９】
上述の全方向用の旋回傾斜機構３０と微駆動（或いは走査）用の旋回傾斜機構３０ａとを兼ね備えた本発明の第２の実施の形態に係るガス濃度モニタリングシステムによれば、次の計測点（固定局８或いは移動局９）への旋回駆動は全方向用の旋回傾斜機構３０により高速で行われ、特定位置における走査は微駆動（或いは走査）用の旋回傾斜機構３０ａにより高精度に行なわれる。
【０１１０】
〔本発明の第３の実施の形態におけるレーザ光送光局の構成〕
次に、図１３に基づき、本発明の第３の実施の形態における光源ユニット２０ｂ、ガス投入・監視センター６等により構成されたレーザ光送光局７の構成につき詳細に説明する。
図１３は、本発明の第３の実施の形態に係るガス濃度モニタリングシステムにおける光源ユニットを備えたガス投入・監視センターの模式図である。
なお、図１３において、本発明の第１の実施の形態（図２等参照）のものと同じ符号のものは同一の部材である。
【０１１１】
本発明の第１の実施の形態のものと異なる点は、光源ユニット２０を旋回駆動する旋回傾斜機構３０（図２等参照）に代えて、微駆動用の旋回傾斜機構３０ｂを設けた点にある。
即ち、光源ユニット２０ｂは、ポール２８上に直に取り付けられている。
そして、レーザ光Ｒを照射させるためのミラー２２ｃを、ガス異常監視区域４の全域に向くように旋回、傾斜駆動する微駆動用の旋回傾斜機構３０ｂが、光源ユニット２０ｂ内に設けられている。
【０１１２】
上述の全方向用の旋回傾斜機構３０ｂを備えた本発明の第３の実施の形態に係るガス濃度モニタリングシステムによれば、次の計測点（固定局８或いは移動局９）への旋回駆動は遅くなるものの、本発明の第２の実施の形態のものと同様に、特定位置における走査は微駆動（或いは走査）用の旋回傾斜機構３０ａにより高精度に行なわれる。
なお、本発明の第３の実施の形態のものは、照度計４４ｐが不要の場合であるが、照度計４４ｐが必要な場合には、別途、照度計旋回駆動機構を設ける必要がある。
【０１１３】
〔本発明の第４の実施の形態における全体の構成〕
次に、本発明の第４の実施の形態を図１４に基づいて説明する。
図１４は、本発明の第４の実施の形態に係るガス濃度モニタリングシステムの全体配置図である。
本発明の第４の実施の形態のものは、本発明の第１の実施の形態のものに対し、移動局９は設けず、固定局８のみをガス異常監視区域４内に配置したものである。
【０１１４】
図１４に図示のように、ガス異常監視区域４の中央或いは適宜箇所には、光源ユニット２０（２０ａ，２０ｂ）を有するレーザ光送光局７ａが、少なくとも１組配置されている。
このレーザ光送光局７ａは、第１〜３の実施の形態（図２、図１２、図１３参照）におけるレーザ光送光局７と同様に、光源ユニット２０、旋回傾斜機構３０（及び／又は旋回傾斜機構３０ａ、旋回傾斜機構３０ｂ）、旋回傾斜制御装置３７、ポール２８、ＬＤドライバユニット２６、計測ユニット２７、無線方位探知用電波発信アンテナ３８、無線方位探知用電波発信器３９、風向風速計４０ｐ、データ送受信用アンテナ４１ｐ、無線送受信機４２ｐ、温度計４３ｐ、照度計４４ｐ、ＡＤ変換器ＡＤ、ＤＡ変換器ＤＡ等を備えている。
【０１１５】
本発明の第１の実施の形態のものと同様に、ガス異常監視区域４の周縁の適宜箇所には、レーザ光受光用の固定局８が設置されている。
また、ガス異常監視区域４においてＣＯ２が滞留しやすい窪んだ箇所、低い箇所等には、必要に応じて適宜、レーザ光受光用の固定局８が設置されている。
また、ガス異常監視区域４の周縁、或いは、貯留ガスの受け入れ箇所には、ガス投入・監視センター６ａが設置されている。
このガス投入・監視センター６ａには、図２に図示の、ガス濃度演算器１５、特定位置走査器１６及び重畳表示作成器１７を有する中央制御監視装置１０、記憶器１１、表示器１２、及びキーボード１３が備えられている。
【０１１６】
上述の本発明の第４の実施の形態に係るガス濃度モニタリングシステムによれば、本発明の第１の実施の形態のものに対して精度は粗くなるものの、本発明の第１の実施の形態のものと同様にガス濃度演算器１５、特定位置走査器１６及び重畳表示作成器１７を有しているため、大気（空気）中の異常ガスのガス濃度を、天候、特に風向風速による影響を考慮して分析し監視することができる。
【０１１７】
なお、レーザ光送光局７を図１４に図示のように、２組設けることにより、ガス噴出地点をより正確に特定することが可能となる。
但し、この場合、各固定局８は、レーザ光透過板５０、凹面鏡５１、反射鏡５２、計測用フォトダイオード４５ｆ、背景光用フォトダイオード４６ｆ等を２組設ける必要があるものの、制御監視装置４７ｆ、太陽電池５３、充放電盤５４、二次電池５５、ＧＰＳ用アンテナ５６、ＧＰＳ受信機５７、無線方位探知機用パラボラアンテナ５８、無線方位探知機５９等を共有することができる。
【０１１８】
〔本発明の第５の実施の形態における送受信データの構成〕
次に、ガス投入・監視センター６（６ａ）と、固定局８或いは移動局９との送受信データの構成につき説明する。
上述のごとく、固定局８からガス投入・監視センター６（６ａ）へは、
計測用フォトダイオード４５ｆにて計測されたレーザ光計測値ＤＸ、背景光用フォトダイオード４６ｆにて計測された背景光計測値ＤＮ、風向風速計４０ｆにて計測された風向計測値ＷＤ及び風速計測値ＷＶ、温度計４３ｆにて計測された温度Ｔ、及び故障の有無の信号が各々送信される。
また、移動局９からガス投入・監視センター６（６ａ）へは、
計測用フォトダイオード４５ｍにて計測されたレーザ光計測値ＤＸ、背景光用フォトダイオード４６ｍにて計測された背景光計測値ＤＮ、風向風速計４０ｍにて計測された風向計測値ＷＤ及び風速計測値ＷＶ、温度計４３ｍにて計測された温度Ｔ、ＧＰＳ受信機５７にて計測された移動局９を設置した場所の位置（緯度ｘ、経度ｙ）が各々送信される。
【０１１９】
この場合、各種のデータを時間分割により一つの共通する送信信号に纏めるようにしても良い。
この送信信号は、次のような構成となる。
ａ）送信信号の開始フラグ
ｂ）レーザ光計測値ＤＸ
ｃ）背景光計測値ＤＮ
ｄ）風向計測値ＷＤ
ｅ）風速計測値ＷＶ
ｆ）温度Ｔ
ｇ）故障の有無（移動局９の場合はブランク）
ｈ）緯度ｘ（固定局８の場合はブランク）
ｉ）経度ｙ（固定局８の場合はブランク）
ｊ）送信信号の終了フラグ
【０１２０】
このように、固定局８或いは移動局９からガス投入・監視センター６（６ａ）への送信信号を共通のフォーマットにすることにより、データの管理、運営が簡素になる。
【０１２１】
〔その他の実施の形態〕
以上、本発明の実施の各形態に係るガス濃度モニタリングシステムについて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
【０１２２】
例えば、固定局８或いは移動局９とガス投入・監視センター６（６ａ）との交信は、無線に限定されるものではなく、有線（電線又は光ファイバケーブル）を介して行なうようにしても良い。
また、固定局及び移動局には、計測用フォトダイオード４５ｆ及び背景光用フォトダイオード４６ｆを設けず反射鏡のみとし、光源ユニット２０に、計測用フォトダイオード４５ｆ及び背景光用フォトダイオード４６ｆを設けるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るガス濃度モニタリングシステムの全体配置図である。
【図２】図１に図示の光源ユニット２０を備えたガス投入・監視センターの模式図である。
【図３】図１に図示のレーザ光受光用の固定局の模式図である。
【図４】図１に図示のレーザ光受光用の移動局の模式図である。
【図５】図２に図示の中央制御監視装置における固定局による計測の場合の制御ブロック図である。
【図６】図５に図示の特定位置の特定の詳細制御ブロック図である。
【図７】図５に図示のガス濃度の検出・演算の詳細制御ブロック図である。
【図８】図２に図示の中央制御監視装置における移動局による計測の場合の制御ブロック図である。
【図９】図６に図示の特定位置を特定する方法を示す図である。
【図１０】図２に図示の表示器の表示例を示す図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態に係る漏洩ガスの位置を特定する方法を示す模式図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係るガス濃度モニタリングシステムにおける光源ユニットを備えたガス投入・監視センターの模式図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態に係るガス濃度モニタリングシステムにおける光源ユニットを備えたガス投入・監視センターの模式図である。
【図１４】本発明の第４の実施の形態に係るガス濃度モニタリングシステムの全体配置図である。
【図１５】従来のガス濃度計測装置の全体構成図である。
【図１６】図１５に図示のガス濃度計測装置の要部を示すブロック図である。
【図１７】従来の移動体によるガス濃度モニタリングシステムを模式的に示す斜視図である。
【図１８】従来の周囲に反射部を設置したガス濃度モニタリングシステムを模式的に示す斜視図である。
【図１９】従来のガス漏洩検出装置をＬＮＧ貯蔵基地に適用した場合の概念図である。
【符号の説明】
【０１２４】
１      閉塞帯水層
２      準化石塩水層
３      海洋
４      ガス異常監視区域
５      ガス投入配管
６、６ａ  ガス投入・監視センター
７、７ａ  レーザ光送光局
８      （レーザ光受信用の）固定局
９      （レーザ光受信用の）移動局
１０    中央制御監視装置
１１    記憶器
１２    表示器
１３    キーボード
１４    地形図照合器
１５    ガス濃度演算器
１６    特定位置走査器
１７    重畳表示作成器
２０，２０ａ，２０ｂ  光源ユニット
２１    ＬＤモジュール
２２ａ  ミラー
２２ｂ  ハーフミラー
２２ｃ  ミラー
２３    参照セル
２４    参照用フォトダイオード
２５    光学窓
２６    ＬＤドライバユニット
２７    計測ユニット
２８    ポール
３０、３０ａ、３０ｂ  旋回傾斜機構
３１    水平軸
３２    垂直部材
３３    旋回軸
３４    ターンテーブル
３５    傾斜用駆動機
３６    旋回用駆動機
３７    旋回傾斜制御装置
３８    無線方位探知用電波発信アンテナ
３９    無線方位探知用電波発信器
４０ｐ、４０ｆ、４０ｍ  風向風速計
４１ｐ、４１ｆ、４１ｍ  データ送受信用アンテナ
４２ｐ、４２ｆ、４２ｍ  無線送受信機
４３ｐ、４３ｆ、４３ｍ  温度計
４４ｐ、４４ｆ、４４ｍ  照度計
４５、４５ｆ、４５ｍ    計測用フォトダイオード
４６、４６ｆ、４６ｍ    背景光用フォトダイオード
４７ｆ、４７ｍ          制御監視装置
４８    シャッター
４９    シャッター駆動装置
５０    レーザ光透過板
５１    凹面鏡
５２    反射鏡
５３    太陽電池
５４    充放電盤
５５    二次電池
５６    ＧＰＳ用アンテナ
５７    ＧＰＳ受信機
５８    無線方位探知機用パラボラアンテナ
５９    無線方位探知機
６０    傾斜軸
６１    傾斜軸駆動機
６２    旋回軸
６３    旋回駆動機
６４    傾斜旋回駆動装置
６６ｆ、６６ｍ  表示器付き操作パネル
６７    電源用コネクタ
６８    信号線用コネクタ
６９    移動体
７０    庇
ＡＤ    ＡＤ変換器
ＤＡ    ＤＡ変換器
Ｒ      計測用レーザ光
Ｌｏ    参照セル長さ
Ｌ      計測区間距離
Ｌｏ    参照セル長さ
Ｄｏ    参照ガス濃度計測値
ｊ      データ番号
ＴＭ    計測年月日時刻
Ｐ      固定局の位置情報
ｉ      固定局の番号
ｘ      固定局の緯度
ｙ      固定局の経度
Ｈ      固定局の標高
ｘｏ    光源ユニットの緯度
ｙｏ    光源ユニットの経度
Ｈｏ    光源ユニットの標高
ＷＤｏ  ガス投入・監視センターにおける風向計測値
ＷＶｏ  ガス投入・監視センターにおける風速計測値
Ｔｏ    ガス投入・監視センターにおける温度
ＷＤ    固定局或いは移動局における風向計測値
ＷＶ    固定局或いは移動局における風速計測値
Ｔ      固定局或いは移動局における温度
Ｃ      大気中のガス濃度
Ｃｏ    参照セル内ガス濃度
ＤＸ    レーザ光計測値
ＤＮ    背景光計測値
Ｍ１〜Ｍ５  計測線
Ｍ６、Ｍ７  限界線
Ｍ８、Ｍ９  上限線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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