(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスセンサと２次電池とを備えたガス検出端を、情報処理装置のシリアルバスに接続した際に、該シリアルバスの電源線と接地線とを用いて前記２次電池に充電することにより、前記ガス検出端を前記情報処理装置から分離して使用できるようにしたガス検出システム。
【請求項２】
前記ガス検出端には、ガス検出端のＩＤとガス検出用のパラメータとを記憶する不揮発性メモリと、前記情報処理装置との通信用のインターフェースとを設けたことを特徴とする、請求項１のガス検出システム。
【請求項３】
ガス検出端を接続した情報処理装置を複数個設けて、ガス検出端から情報処理装置へガスの検出信号を送信し、情報処理装置から集中監視用のサーバへネットワークを介してガスの検出信号を送信するようにしたことを特徴とする、請求項２のガス検出システム。
【請求項４】
ガスセンサと２次電池とを備えたガス検出端を、情報処理装置のシリアルバスに接続した際に、該シリアルバスの電源線と接地線とを用いて前記２次電池に充電すると共に、ガス検出端からガス検出信号を該シリアルバスの信号線を用いて前記情報処理装置へ送信し、かつ前記ガス検出端を前記情報処理装置から分離してガスを検出するガス検出方法。
【請求項５】
ガス検出端を接続した情報処理装置を複数個設けて、ガス検出端から情報処理装置へガスの検出信号を送信し、情報処理装置から集中監視用のサーバへネットワークを介してガスの検出信号を送信する、ことを特徴とする、請求項４のガス検出方法。
【請求項６】
前記情報処理装置とガス検出端とを建物内に設け、前記ネットワークを該建物内のＬＡＮとし、ガスの検出信号をインドアエアクォリティに関する信号とし、かつ前記サーバで該建物の空調を制御するようにしたことを特徴とする、請求項５のガス検出方法。
【請求項７】
前記情報処理装置とガス検出端とをプラント内に設け、前記ネットワークを該プラント内のＬＡＮとし、ガスの検出信号をプラントで発生するガスに関する信号として、かつ前記サーバで該プラントからのガスの発生状況を監視するようにしたことを特徴とする、請求項５のガス検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の利用分野】
この発明は、パーソナルコンピュータなどに設けたシリアルバスを用いたガスの検出に関する。
【０００２】
【従来技術】
ガス検出装置を使用するには電源が必要で、コンセント等が必要である。またビル内やプラント内などに多数のガス検出装置を配置すると、ガス検出装置からの信号を集中監視室へ送信するための配線が必要である。これらの配線の設置や変更は面倒で、ガス検出装置の追加や変更も面倒である。
【０００３】
【発明の課題】
この発明の基本的課題は、パーソナルコンピュータなどの情報処理装置を用いてガス検出端を作動させることにある（請求項１〜７）。
請求項２の発明での追加の課題は、ガス検出端を１つの情報処理装置から別の情報処理装置へ移動させることができるようにすることにある。
請求項３，５の発明での追加の課題は、複数個のガス検出端からの信号をサーバで処理できるようにすることにある。
請求項６の発明での追加の課題は、インドアエアクォリティに関する信号を多数のガス検出端からサーバへ送信できるようにすることにある。
請求項７の発明での追加の課題は、プラント内のガスの発生状況の監視を容易にすることにある。
【０００４】
【発明の構成】
この発明は、ガスセンサと２次電池とを備えたガス検出端を、情報処理装置のシリアルバスに接続した際に、該シリアルバスの電源線と接地線とを用いて前記２次電池に充電することにより、前記ガス検出端を前記情報処理装置から分離して使用できるようにしたガス検出システムにある。
【０００５】
好ましくは、前記ガス検出端には、ガス検出端のＩＤとガス検出用のパラメータとを記憶する不揮発性メモリと、前記情報処理装置との通信用のインターフェースとを設ける。
特に好ましくは、ガス検出端を接続した情報処理装置を複数個設けて、ガス検出端から情報処理装置へガスの検出信号を送信し、情報処理装置から集中監視用のサーバへネットワークを介してガスの検出信号を送信する。
【０００６】
またこの発明は、ガスセンサと２次電池とを備えたガス検出端を、情報処理装置のシリアルバスに接続した際に、該シリアルバスの電源線と接地線とを用いて前記２次電池に充電すると共に、ガス検出端からガス検出信号を該シリアルバスの信号線を用いて前記情報処理装置へ送信し、かつ前記ガス検出端を前記情報処理装置から分離してガスを検出するガス検出方法にある。
【０００７】
好ましくは、ガス検出端を接続した情報処理装置を複数個設けて、ガス検出端から情報処理装置へガスの検出信号を送信し、情報処理装置から集中監視用のサーバへネットワークを介してガスの検出信号を送信する。
例えば、前記情報処理装置とガス検出端とを建物内に設け、前記ネットワークを該建物内のＬＡＮとし、ガスの検出信号をインドアエアクォリティに関する信号とし、かつ前記サーバで該建物の空調を制御する。
例えば、前記情報処理装置とガス検出端とをプラント内に設け、前記ネットワークを該プラント内のＬＡＮとし、ガスの検出信号をプラントで発生するガスに関する信号として、かつ前記サーバで該プラントからのガスの発生状況を監視する。プラントはガスの監視を必要とする施設を意味するものとし、半導体工場も製鉄所も発電所も、ゴミ焼却場も鉱山も、プラントである。
【０００８】
【発明の作用と効果】
この発明では、パーソナルコンピュータなどの情報処理装置のシリアルバスからガス検出端に電力を供給してガスセンサを駆動する。このためパーソナルコンピュータなどがある場所であれば、ガス検出端を設置できる。
【０００９】
ここでガス検出端から、シリアルバスを介して情報処理装置へガス検出信号を送信すれば、適宜の位置のパーソナルコンピュータにガス検出信号を取り込むことができる。
またガス検出端に、検出端のＩＤとガスの検出用のパラメータとを不揮発に記憶させれば、情報処理装置からのガス検出端の独立性が増して、ガス検出端を接続する情報処理装置を適宜に変更できる。
【００１０】
情報処理装置からガス検出信号を集中監視用のサーバに送信すれば、任意の情報処理装置にガス検出端を適宜に接続して、ガスの集中監視ができる。この場合は、ガス監視用の専用配線が不要で、検出端の設置位置が固定されず、検出端を変えれば検出するガスの種類も変更できる。
【００１１】
例えばビル内のインドアエアクォリティをガスセンサで求めて、空調の集中監視に用いれば、居住者や執務者の望む位置のパーソナルコンピュータなどにガス検出端を接続し、構内ＬＡＮなどを用いて簡易に空調用の信号をサーバに集めることができる。
またプラント構内のＬＡＮに接続した情報処理装置にガス検出端を接続して、ＬＡＮから集中監視用のサーバへ信号を送れば、ガス検出端とＬＡＮと情報処理装置とを用いて、ガスの集中監視ができる。
【００１２】
【実施例】
図１〜図３に実施例を示す。図１において２はＬＡＮで、インターネット等のネットワークでも良く、４はパーソナルコンピュータで、パーソナルコンピュータ本体６とガス検出端のドライバ８ならびにＵＳＢハブ(ユニバーサル・シリアルバスのハブで、ここではルートハブ)１０を備えている。なおＵＳＢに代えて、ＩＥＥＥ１３９４等の、電源線と接地線ならびに信号線を備えたシリアルバスでもよく、パーソナルコンピュータに代えてプログラマブルコントローラなどでも良い。１２はガス検出端で、ガスセンサとその駆動回路とを備え、ＵＳＢハブ１０からの電源線と接地線とを用いてガスセンサを駆動する。
【００１３】
ガス検出端１２内のガスセンサには、ＣＯ2センサや臭いセンサ等のインドアエアクオリティ用のセンサや、酸素センサや塩素ガスセンサ、シランガスセンサ、ＣＯセンサ等のセンサ、あるいはメタンセンサやＬＰＧセンサなどの可燃性ガスセンサ、湿度センサなどを用い、ガス検出端１２には検出端の固有番号(ＩＤ)とガスの検出に必要な種々のパラメータを不揮発性メモリに記憶させておく。ガス検出用のパラメータとしては、ガスセンサの種類（検出対象ガスと信号の処理方法に対応）や、所定の雰囲気中でのガスセンサの抵抗値等の基準となる出力、ガスセンサの信号を学習により定めた基準値からの差分等で処理する場合の基準値等を記憶させておく。このようにするとガス検出端１２は、パーソナルコンピュータ４から独立した存在となり、ＵＳＢハブ１０とドライバ８を備えていればどのパーソナルコンピュータ４にも接続できる。
【００１４】
ＵＳＢはパーソナルコンピュータ等の情報処理装置のシリアルバスに関する規格で、プリンタやモデム、デジタルカメラ等との接続に用い、５Ｖ等の電源線を備え、外部機器に１００mＡ以下の範囲で電流を供給できる。またＵＳＢでは外部機器をカスケード接続でき、さらにパーソナルコンピュータ４の動作を止めずに、かつＵＳＢに接続した他の機器の動作を停止させずに、新たにガス検出端１２をＵＳＢに接続／切り離しできる。
【００１５】
ＵＳＢでは、パーソナルコンピュータ４側に、接続する外部機器に対応するドライバが必要である。ドライバ８は、ガス検出端１２から送信された信号（センサ抵抗や起電力等）を処理して、ガス濃度や、換気の必要性の程度、あるいはプラント等からのガス漏れの有無等の信号に換算し、これらをＬＡＮ２を介して集中監視用のサーバ１４へと送信する。ＵＳＢを用いるためには、ガス検出端１２を接続するパーソナルコンピュータ４にドライバ８が必要であるが、これはサーバ１４等から送信して、パーソナルコンピュータのハードディスク等に記憶させておく。
【００１６】
ＬＡＮ２に沿って多数のパーソナルコンピュータ４が設けられ、これらのＵＳＢハブにガス検出端１２を接続する。前記のようにガス検出端１２は、どのパーソナルコンピュータに接続しても良い。１６は空調制御用のサーバで、たとえばガス検出端１２でＣＯ2濃度や室内の臭気濃度等を測定した場合、パーソナルコンピュータ４はＬＡＮ２を介して集中監視用のサーバ１４にＣＯ2濃度や臭気の程度を送信し、集中監視用のサーバ１４はビル内でのＣＯ2濃度の分布や臭気濃度の分布を算出する。そしてサーバ１４はこれらに基づいて空調要求信号をサーバ１６に送信し、サーバ１６は空調機器２０を駆動して、インドアエアクオリティを制御する。
【００１７】
ガス検出端１２が、ＣＯや塩素、水素、シラン、酸素等の工業用のプロセスガス等のセンサである場合、サーバ１４はパーソナルコンピュータ４からガス検出端１２でのガス検出信号を受信し、これらに基づいてプラント内のガス濃度の分布を求めて、プラント制御用のサーバ１８に送信し、サーバ１８はコントローラ２４を介してプラントを制御する。プラントの制御の場合、ＬＡＮ２はプラントの構内ＬＡＮが好ましく、パーソナルコンピュータ４に代えてＰＬＣ(プログラマブルコントローラ)を用いても良い。
【００１８】
実施例ではＬＡＮ２を介しての集中監視を主に説明したが、ガス検出端１２に赤外線送信機等を設ければ、１台ずつ独立して設けた空調機器２２に対する、リモートコントローラとして用いることもできる。またガス検出端１２に、２次電池を設けて、ＵＳＢハブ１０に接続した際に充電すると、ガス検出端１２をパーソナルコンピュータ４から分離して携帯使用できる。このような場合たとえば、半導体処理装置や工業用炉、ボイラー等のガス発生源２６の付近にガス検出端１２を近づけてガス濃度を検出し、ＵＳＢハブ１０に再度接続した際に、パーソナルコンピュータ４へ検出信号を送信すればよい。
【００１９】
図２にガス検出端１２の構成を示す。３０はケーブルで、ＵＳＢハブ１０との接続に用い、ケーブル３０はたとえば４本線で、その１本が電源線ＶP（例えば５Ｖ）で、１本が接地線ＧＮＤで、２本のツイスティッドペアからなる信号線ＴＰを備えている。３４は電源で、電源線ＶPと接地線ＧＮＤ間の電圧を安定化あるいは電圧変換する場合や、２次電池に充電する場合に用い、その出力をＶDDとする。電源３４は設けなくても良い。３６はガスセンサで、３８はヒータで、４０は金属酸化物半導体で、４２は負荷抵抗、４４はヒータ３８を駆動するためのスイッチである。ガスセンサ３６はここでは金属酸化物半導体ガスセンサとするが、ＣＯ2センサや酸素センサ等の場合、固体電解質ガスセンサが好ましく、これ以外にも接触燃焼式ガスセンサや水晶振動子ガスセンサ等を用途に応じて使い分ければ良い。また１つのガス検出端１２に通常のガスセンサと湿度センサ等のように、ガスセンサを複数個搭載しても良い。４６はサーミスタで、４８は負荷抵抗である。
【００２０】
５０はＩＣで、たとえばＰＩＣ(ペリフェラルインターフェースチップ)等を用い、ＡＤコンバータ５２により、ガスセンサ３６の信号やサーミスタ４６からの信号をＡ／Ｄ変換する。５４はヒータ駆動部で、スイッチ４４を駆動して、ヒータ３８のオン／オフのデューティ比を制御し、５６はＣＰＵで、５８はプログラム等を記憶したＲＯＭで、６０はフラッシュメモリである。また６２はＲＡＭである。フラッシュメモリ６０を設ける代わりにＲＡＭ６２の規模を拡大し、バックアップ電池等によりＲＡＭのデータが蒸発しないようにしてもよい。
【００２１】
６４はインターフェースで、コネクタ３２を介してＵＳＢとの接続を担当する。６６は表示部で、６８は赤外線通信部で、これらは設けなくても良い。表示部６６はＬＥＤや液晶ディスプレイ等で構成し、ガス検出信号を何らかの形で表示する。赤外線通信部６８は、図１に示したように独立した空調機器２２等を制御する場合に用い、ガス検出信号をリモートコントロール信号として送信するために用いる。またこれ以外に、カスケード接続のため、コネクタ３２にＵＳＢハブのカスケード接続用のハブを追加しても良い。
【００２２】
図３にフラッシュメモリ６０のデータを模式的に示すと、ガス検出端１２のＩＤを記憶すると共に、ＣＯ2センサや臭いセンサ、ＮＯxセンサ、酸素センサ、水素センサ、塩素センサ等のセンサの種類を記憶する。センサの種類は、これと同時にパーソナルコンピュータのドライバでの、ガス検出信号の処理の条件をも、指定することになる。たとえばセンサの抵抗値をサーミスタの抵抗値で温度補正し、これからガスを検出すればよいのか、あるいはガスセンサの抵抗値の微分等を用いるのか等の処理の種類である。固有抵抗の欄には、所定濃度のガス中でのガスセンサの抵抗値等の、ガスセンサの出力をガス濃度やガス漏れの有無等の検出信号に変換するための基準となるデータを記憶させる。
【００２３】
補正係数には、たとえば周囲温度依存性等の補正係数を記憶させ、サーミスタ４６で求めた周囲温度とこの補正係数とを用いて、温度補正等を行う。基準値の欄には、ガスセンサの抵抗値や起電力等の基準値を学習により定めて、これらの基準値との差分等によりガスを検出する場合の、基準値を記憶させる。延べ使用時間の欄には、たとえばガス検出端１２をＵＳＢハブに接続して駆動した延べ時間を記憶し、この延べ時間が対応時間を上回ると、パーソナルコンピュータ内のドライバがこれを検出して、集中監視用のサーバ１４等にガスセンサの交換を要求する。前回較正日の欄にはガス検出端を前回較正した日時等を記憶する。較正はガス検出端１２を集めて、所定濃度のガス中にセットし、パーソナルコンピュータ４のドライバ８で出力を評価して、固有抵抗や基準値などを変更し、フラッシュメモリに書き戻せばよい。これ以外に、その他の欄を設けて所要事項を記憶する。以上のデータの内、ＩＤはフラッシュメモリ６０ではなく、ＲＯＭ５８等に記憶させても良い。
【００２４】
このようにすると、ガス検出端１２で得られた信号を評価するのに必要なパラメータは、ガス検出端内のフラッシュメモリに不揮発に記憶され、この結果、ガス検出端１２を１つのパーソナルコンピュータから別のパーソナルコンピュータへと移しても良いことになる。またセンサ種を記憶するパラメータを設けたので、たとえばＣＯ2センサと臭気センサ、酸素センサ、メタンセンサ等の種類の異なるセンサを同時に使用することができる。
【００２５】
ガス検出端１２の使用について、３つの例を示す。最も簡単な例では、ＵＳＢを電源として用い、ガス検出端１２は、赤外線通信部等からリモートコントロール信号を空調機器２２等に送信するために用いる。この場合は、ガス検出端１２は、パーソナルコンピュータ４の付近であれば、どこでも使用しうるリモートコントローラとなる。
【００２６】
第２の例では、ガス検出端１２にＣＯ2センサや臭気センサ等のインドアエアクオリティに関するセンサを搭載し、ビル内でのＣＯ2濃度の分布や臭気濃度の分布をサーバ１４へ送信する。そしてサーバ１４は、これらの信号と、ガス検出信号を送信してきたパーソナルコンピュータのＩＤから求めた位置とに基づき、ビル内でのＣＯ2濃度や臭気の程度の分布等を求めて、空調機器２０を駆動する。
【００２７】
第３の例では、発電所や半導体工場等の各種のプラントにおいて、ＬＡＮ２を構内ＬＡＮとし、パーソナルコンピュータ４やプログラマブルコントローラ等にＵＳＢハブを設けて、ガス検出端１２を接続する。そしてガス検出端１２からの信号を、構内ＬＡＮを介して集中監視用のサーバ１４へ送信し、プログラマブルコントローラのＩＤやパーソナルコンピュータのＩＤからガス検出端の位置を特定し、ガス検出端から送られてきたガスの検出信号により、ガス濃度あるいはガスの危険性を求める。そしてこれらのガス濃度等に基づいて、各種のコントローラ２４を制御して、プロセス管理を行う。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施例のガス検出システムのレイアウトを示すブロック図
【図２】  実施例で用いたガス検出端のブロック図
【図３】  実施例でのフラッシュメモリのデータを模式的に示す図
【符号の説明】
２          ＬＡＮ
４          パーソナルコンピュータ
６          パーソナルコンピュータ本体
８          ドライバ
１０        ＵＳＢハブ（ユニバーサル・シリアルバスのハブ）
１２        ガス検出端
１４〜１８  サーバ
２０，２２  空調機器
２４        コントローラ
２６        ガス発生源
３０        ケーブル
３２        コネクタ
３４        電源
３６        ガスセンサ
３８        ヒータ
４０        金属酸化物半導体
４２        負荷抵抗
４４        スイッチ
４６        サーミスタ
４８        負荷抵抗
５０        ＩＣ
５２        ＡＤコンバータ
５４        ヒータ駆動部
５６        ＣＰＵ
５８        ＲＯＭ
６０        フラッシュメモリ
６２        ＲＡＭ
６６        表示部
６８        赤外線通信部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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