(57)【要約】【課題】空間に放出されたガスの２次元座標を高精度かつ高効率に得る。【解決手段】ガス位置検出装置１００は、移動体１に支持されるガス検出手段１０及び位置情報取得手段２０と、情報処理手段３０とを備える。ガス検出手段は、目的のガスＧによって吸収される吸収波長帯域の光及び非吸収波長帯域の光を照射する照射部１１と、受光部１２と、受光部による吸収波長帯域の光と非吸収波長帯域の光との比率を演算する演算部３０と、照射部から照射された光を傾斜した入出射角により反射して受光部に導く反射部材１３ａ，１３ｂとを有する。照射部から受光部までの光路が移動体による移動方向Ｘに略直交する特定の面上に配置され、情報処理手段が、ガス検知手段によりガスが検知された時の位置情報取得手段により取得した位置情報に基づき、ガス位置を特定する情報を生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に支持されるガス検出手段と、前記移動体に支持される位置情報取得手段と、前記ガス検出手段のガス検知情報及び前記位置情報取得手段の位置情報に基づき演算する情報処理手段と、を備え、
前記ガス検出手段は、
目的のガスによって吸収される吸収波長帯域の光を照射する照射部と、
前記照射部から照射された前記吸収波長帯域の光を受光する受光部と、
前記受光部による前記吸収波長帯域の光の受光量に基づきガス検知に係る演算をする演算部と、
前記照射部から照射された光を傾斜した入出射角により反射して前記受光部に導く反射部材と、を有し、
前記照射部から前記受光部までの光路が前記移動体による移動方向に略直交する特定の面上に配置され、
前記情報処理手段が、前記ガス検知手段によりガスが検知された時の前記位置情報取得手段により取得した位置情報に基づき、ガス位置を特定する情報を生成するガス位置検出装置。
【請求項２】
前記情報処理手段は、前記ガス位置を特定する情報によるガス位置を含む地図画像上に、前記ガス位置を特定する情報に基づいてガス位置を示した表示用画像を生成する請求項１に記載のガス位置検出装置。
【請求項３】
前記移動体が車両である請求項１又は請求項２に記載のガス位置検出装置。
【請求項４】
前記ガス検出手段の前記照射部から前記受光部までの光路が当該車両の前部に配置される請求項３に記載のガス位置検出装置。
【請求項５】
前記反射部材の反射面は、前記移動体の高さ方向と平行に配置される請求項１から請求項４のうちいずれか一に記載のガス位置検出装置。
【請求項６】
前記反射部材は、２つの反射平面を９０°より大きい角度で交差させてなる請求項１から請求項４のうちいずれか一に記載のガス位置検出装置。
【請求項７】
前記照射部から前記受光部までの光路は前記反射部材により２回以上反射し、前記反射部材は互いに独立した複数の部品で各反射点に個別に設置される請求項１から請求項６のうちいずれか一に記載のガス位置検出装置。
【請求項８】
前記照射部は、目的のガスによって吸収される吸収波長帯域の光及び非吸収波長帯域の光を照射し、
前記受光部は、前記照射部から照射された前記吸収波長帯域の光及び前記非吸収波長帯域の光を受光し、
前記演算部は、前記受光部による前記吸収波長帯域の光と前記非吸収波長帯域の光との比率を演算する請求項１から請求項７のうちいずれか一に記載のガス位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、工業プラントでのガス漏れ発生時に、これに対処するためガス位置を検出する要請がある。
空間でガスを検出する方法としては、レーザーによる１点測定が知られている。この方法は、目的のガスの吸収帯と非吸収帯の波長のレーザーを測定器から発して同じ空間に通し、壁などの任意の反射物に反射させて測定器に戻し、受光光量の強度比をみることで、ガス検知を行う。レーザーの光路上に目的のガスが存在すれば、非吸収帯に対する吸収帯の強度比が低下するからである。
かかる方法によれば、高感度に検出できるものの、背景の影響を受けやすい。高反射物体であると高感度に検出できるが、低反射物だと戻り光がないので測定すらできない。
また、空間上のどの範囲にガスがあるか測定するために、測定作業者が手で測定器を振ることで広い範囲を数回に分けて測定することは可能であるが、測定に時間も労力もかかるし、人手によるので正確にガス位置を認識することは難しい。
【０００３】
特許文献１に記載のガス可視化装置にあっては、高感度化のために１点測定を行い、かつ、垂直及び水平の２次元走査を行うことでガスの２次元座標を特定する。
特許文献２に記載の排ガス分析装置にあっては、自動車の排ガス路に互いに対向させた反射鏡のペアを設置して照射部から受光部まで光路を構成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４２８９７０号公報
【特許文献２】特許第４５９４２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の発明にあっては、高さ座標及び水平座標に対応した垂直面上の２次元座標を得るためには好ましいが、工業プラントなどの広い土地において経度緯度に対応した２次元座標を得ることは難しい。工業プラントでガス漏れ事故が発生した場合には、ガスの経度緯度に対応した２次元座標を得たい場合がある。
特許文献２に記載の発明にあっては、自動車の排ガス路に設けられて排ガス分析を目的とするので、自動車の外界のガスを検知することができず、当然に、経度緯度に対応した２次元座標を得ることはできない。
【０００６】
本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、空間に放出されたガスの２次元座標を高精度かつ高効率に得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、移動体に支持されるガス検出手段と、前記移動体に支持される位置情報取得手段と、前記ガス検出手段のガス検知情報及び前記位置情報取得手段の位置情報に基づき演算する情報処理手段と、を備え、
前記ガス検出手段は、
目的のガスによって吸収される吸収波長帯域の光を照射する照射部と、
前記照射部から照射された前記吸収波長帯域の光を受光する受光部と、
前記受光部による前記吸収波長帯域の光の受光量に基づきガス検知に係る演算をする演算部と、
前記照射部から照射された光を傾斜した入出射角により反射して前記受光部に導く反射部材と、を有し、
前記照射部から前記受光部までの光路が前記移動体による移動方向に略直交する特定の面上に配置され、
前記情報処理手段が、前記ガス検知手段によりガスが検知された時の前記位置情報取得手段により取得した位置情報に基づき、ガス位置を特定する情報を生成するガス位置検出装置である。
【０００８】
請求項２記載の発明は、前記情報処理手段は、前記ガス位置を特定する情報によるガス位置を含む地図画像上に、前記ガス位置を特定する情報に基づいてガス位置を示した表示用画像を生成する請求項１に記載のガス位置検出装置である。
【０００９】
請求項３記載の発明は、前記移動体が車両である請求項１又は請求項２に記載のガス位置検出装置である。
【００１０】
請求項４記載の発明は、前記ガス検出手段の前記照射部から前記受光部までの光路が当該車両の前部に配置される請求項３に記載のガス位置検出装置である。
なお、照射部と受光部の前に、照射部と受光部に導く吸気用の筒を付けてもよい。その場合、吸気用の筒が車両前部にあり、吸気用の筒の後に照射部と受光部が配置され、照射部と受光部が車両後部にあってもよい。
【００１１】
請求項５記載の発明は、前記反射部材の反射面は、前記移動体の高さ方向と平行に配置される請求項１から請求項４のうちいずれか一に記載のガス位置検出装置である。
【００１２】
請求項６記載の発明は、前記反射部材は、２つの反射平面を９０°より大きい角度で交差させてなる請求項１から請求項４のうちいずれか一に記載のガス位置検出装置である。
【００１３】
請求項７記載の発明は、前記照射部から前記受光部までの光路は前記反射部材により２回以上反射し、前記反射部材は互いに独立した複数の部品で各反射点に個別に設置される請求項１から請求項６のうちいずれか一に記載のガス位置検出装置である。
【００１４】
請求項８記載の発明は、前記照射部は、目的のガスによって吸収される吸収波長帯域の光及び非吸収波長帯域の光を照射し、
前記受光部は、前記照射部から照射された前記吸収波長帯域の光及び前記非吸収波長帯域の光を受光し、
前記演算部は、前記受光部による前記吸収波長帯域の光と前記非吸収波長帯域の光との比率を演算する請求項１から請求項７のうちいずれか一に記載のガス位置検出装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ガス検出手段及び位置情報取得手段を支持した移動体が地表面に沿って縦横に移動することにより、空間に放出されたガスの地表面に沿った２次元座標を得ることができる。
また本発明によれば、反射時の入出射角が傾斜した受光部までの光路が移動体による移動方向に略直交する特定の面上に配置されているので、この面の光路形成範囲に存在するガスを一度に検出することができ効率的である。
さらに本発明によれば、照射部から照射された光を受光部に導く反射部材を有するので、反射による損失が低く、そのため外乱に強く、反射回数により空間上に広がるガスを上記光路形成範囲において検出光が何度も透過するのでよりガスの検知率を上げることができる。
以上により本発明によれば、高精度かつ高効率にガスの２次元座標を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るガス位置検出装置を示す正面図(a)及び左側面図(b)である。
【図２】本発明の一実施形態に係るガス位置検出装置に適用される２つの反射平面を９０°より大きい角度で交差させてなる反射部材の特性を説明するための模式図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るガス位置検出装置によるガス検出の様子を示す被検査地の平面図(a)と、ガス検出後に生成される表示用画像(b)である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態のガス位置検出装置１００は、移動体としての車両１と、ガス検出手段１０と、位置情報取得手段２０と、コンピューター３０とを備える。なお、図１及び図２に共通の直交３軸ＸＹＺを示す。
ガス検出手段１０は、照射部１１と、受光部１２と、反射部材１３ａ，１３ｂとを有し、支持部材１４ａ，１４ｂを介して車両１に支持されている。
照射部１１は、レーザーダイオード等の発光器から構成され、目的のガスＧによって吸収される吸収波長帯域の光及び非吸収波長帯域の光を照射する。非吸収波長帯域とは、目的のガスＧについて吸収波長帯域に比べ吸収率が低い帯域をいう。受光部１２は、フォトトランジスター等の光検出器で構成され、照射部１１から照射された吸収波長帯域の光及び非吸収波長帯域の光を受光する。本実施形態においては図１に示すように照射部１１が支持部材１４ｂの下部に固定され、受光部１２が支持部材１４ｂの上部に固定されている。
【００１９】
反射部材１３ａ，１３ｂは、それぞれ平板状の一枚のミラーで図１に示すように上下方向Ｚに長く延設されるために長尺なものか、互いに独立した複数の部品で照射部１１から受光部１２までの間における各反射点に個別に設置された平面型ミラーである。複数の部品で構成し個別に設置することによって、材料を削減できるとともに、長尺なミラーを精度よく形成することから解放される。平面型ミラーの場合、反射部材１３ａ，１３ｂの反射面は、車両１の高さ方向Ｚと平行に配置される。また反射部材１３ａと反射部材１３ｂとは、互いに反射面を対向させて平行に配置されたものである。反射部材１３ａ及び反射部材１３ｂは、車両１の前後方向Ｘの同じ位置において幅方向Ｙに隔てて配置されている。反射部材１３ａは支持部材１４ａに支持され、反射部材１３ｂは支持部材１４ｂに支持される。反射部材１３ａ及び反射部材１３ｂは、照射部１１から照射された光を傾斜した入出射角（すなわち、９０°でない入出射角）により反射して受光部１２に導く。
したがって、図１に示すように反射点が変遷し、車両１の前部において、照射部１１から受光部１２までの光路が車両１による移動方向Ｘに直交するＹ軸及びＺ軸に平行な特定の面上に配置される。
反射部材１３ａ，１３ｂの反射面が車両１の高さ方向Ｚと平行に配置されるために、支持部材１４ａ，１４ｂも高さ方向Ｚに長く形成されるので、支持部材１４ａ，１４ｂを所望の長さに形成、延設することで、高さ方向Ｚの光路形成範囲を所望の範囲に確保することが容易である。
【００２０】
反射部材１３ａ，１３ｂとして平面型ミラーに代え、図２に示すようなコーナーキューブ１５を適用することもできる。コーナーキューブ１５は、２つの反射平面１５ａ，１５ｂを９０°より大きい角度で交差させたものである。すなわち、反射平面１５ａ，１５ｂとの公差角αは９０°より大きい。そのため、コーナーキューブ１５が傾いても、入射角θ１及び出射角をθ２は、互いに平行でない角度で不変であるという特性を有する。なお、公差角αを９０°とするときは、入射角θ１と出射角θ２とが平行な角度となる。
コーナーキューブ１５は、各反射点に個別に設置される。個別に設置するためにそれぞれに設置誤差が生じても、コーナーキューブ１５の上記特性によって出射角θ２に影響することがないという利点がある。  
【００２１】
位置情報取得手段２０は、ＧＰＳ受信器等の経度緯度に対応した位置座標を検出できるものである。コンピューター３０は、少なくとも受光部１２及び位置情報取得手段２０に接続される。コンピューター３０は、受光部１２による吸収波長帯域の光の受光光量値と非吸収波長帯域の光の受光光量値とに基づき、その比率を演算する演算部（ガス検知手段１０の演算部）として機能する。この比率の変化により、少なくともガスＧの有無判断、好ましくは濃度測定を行う
また、コンピューター３０は、ガス検知手段１０によりガスＧが検知された時の位置情報取得手段２０により取得した位置情報に基づき、ガス位置を特定する情報を生成する情報処理手段としても機能する。かかるガス位置を特定する情報は、ＸＹ座標とガスＧの有無（又は濃度）の識別情報とを結び付けたマップ形式で構成される。
なお、上記比率の演算部や上記情報処理手段は、車両１に組み込まれていなくてもよく、例えばコンピューター３０の送信機能により車両１外部のタブレット、ノート型等の他のコンピューターにデータを送信し、当該他のコンピューターに構成してもよい。
また、照射部１１から受光部１２までの光路長と反射部材１３ａ，１３ｂの反射率が既知であるので、必ずしも基準となる非吸収波長帯域の光を利用する必要はない。より精度を向上するために非吸収波長帯域の光を用い比較することが好ましい。
【００２２】
以上の構成を有するガス位置検出装置１００は、例えば図３(a)に示すように被検査地２００を符号１００Ａの位置から符号１００Ｂの位置まで走行しながら、ガス検出を実行して、図３(b)に示すような表示用画像３００を生成する。被検査地２００上にガスＧが分布している。反射部材１３ａ，１３ｂを車両１の前部に配置しているために、車両１によってガスＧが乱されて検出不良となることが防がれる。
ガス位置検出装置１００は、被検査地２００の地図画像３０１を背景画像として、検出したガスＧを示す画像パターン３０２を、ガス位置を特定する情報に基づきそのガスＧが検出された位置に重ね合わせた表示用画像３００を生成する。
ガスＧの濃度を検出している場合は、画像パターン３０２を、ガスＧの濃度に応じた濃淡の諧調パターンとすることで、ガスＧの濃度分布の表示性を良好にすることができる。なお、被検査地２００上にガスＧが無い間は、画像パターン３０２は表示されない。
コンピューター３０に接続された画像表示モニターや、コンピューター３０と通信する他のコンピューターに接続された画像表示モニターに表示用画像３００が表示される。コンピューター３０が車両１に搭載されているので、コンピューター３０と他のコンピューターとの通信には無線通信を介在させ、他のコンピューターは管理室等に設置される。
【００２３】
以上の実施形態のガス位置検出装置１００によれば、ガス検出手段１０及び位置情報取得手段２０を支持した移動体（車両１）が被検査地２００の地表面に沿って縦横に移動することにより、被検査地２００上の空間に放出されたガスＧの地表面に沿った２次元座標を得ることができる。
また、反射時の入出射角が傾斜した、従って反射点が変遷する照射部１１から受光部１２までの光路が移動体（車両１）による移動方向Ｘに直交する特定の面上に配置されているので、この面の光路形成範囲に存在するガスＧを一度に検出することができ、３次元空間を対象に効率的に走査することができる。検出目的のガスＧが空気より比重が軽く空気中で上昇するガスである場合にも、光路形成範囲が設けられた高さまではこれを逃さず検出することができ、光路形成範囲を低い位置から高い位置まで設けることも容易である。
さらに、照射部１１から照射された光を受光部１２に導く反射部材１３ａ，１３ｂを有するので、反射による損失が低く、そのため外乱に強く、反射回数により空間上に広がるガスＧを光路形成範囲において検出光が何度も透過するのでよりガスＧの検知率を上げることができる。
以上により本実施形態のガス位置検出装置１００によれば、高精度かつ高効率にガスＧの２次元座標を得ることができる。
【００２４】
以上の実施形態に拘わらず、照射部１１から受光部１２までの光路における反射回数は、１回としてもよい。この場合、反射部材１３ａのみを用い、照射部１１及び受光部１２と同じ側に設置される図１に示す反射部材１３ｂは不要である。したがって、この場合は、対向する反射部材のペアを設けなくてよい。
しかし、上述したようにガスＧの検知率を上げるには、対向する反射部材のペアを設けて、反射回数を２回、３回、それ以上と多くし、ＹＺ平面上に光路を張り巡らせることが好ましい。
照射部１１及び受光部１２の配置の上下関係は任意であり、また、反射回数によって照射部１１及び受光部１２を図１に示すように同じ側に配置したり、互いに反対側に配置したりすることができる。
【００２５】
またガス検出手段１０を支持する移動体は、操縦者による搭乗操縦又は遠隔操縦に限らず、ＧＰＳや各種センサー技術を利用した自動操縦で実施してよい。自動操縦の場合は予め決められたルートを循環運転させることも容易であり、２４時間常時運転も容易である。
なお、本発明はガスの水平面上の２次元座標を得ることに限定されるものではない。垂直面や任意の傾きや曲率を持った面上を移動体が移動して検出を行えば、その面に沿った２次元座標を得ることができる。
【符号の説明】
【００２６】
１     車両（移動体）
１０   ガス検出手段
１１   照射部
１２   受光部
１３ａ，１３ｂ 反射部材
１４ａ，１４ｂ 支持部材
１５   コーナーキューブ
２０   位置情報取得手段
３０   コンピューター
１００ ガス位置検出装置
２００ 被検査地
３００ 表示用画像
３０１ 地図画像
３０２ ガスを示す画像パターン
Ｇ     ガス
【図１】
2016176824.tif 000003
【図２】
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【図３】
2016176824.tif 000005