(57)【要約】【課題】自動車が走行できない領域でもガス濃度を測定することができ、また、所望の領域を自由に三次元でガス濃度を測定することができる飛翔体を用いたガス測定装置を提供することを目的とする。【解決手段】第１の飛翔体と、第２の飛翔体と、上記第１の飛翔体に設けられ、単一波長光を射出する単一波長光光源と、上記第２の飛翔体に設けられている再帰性反射体と、上記単一波長光光源が射出し、上記再帰性反射体で反射した上記単一波長光を受光する単一波長光受光手段であって、上記第１の飛翔体に設けられている単一波長光受光手段と、上記単一波長光受光手段が受光した単一波長光に基づいてガス濃度を測定するガス濃度測定手段とを有することを特徴とする。【選択図】図１
2016050813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の飛翔体と；
第２の飛翔体と；
上記第１の飛翔体に設けられ、単一波長光を射出する単一波長光光源と；
上記第２の飛翔体に設けられている再帰性反射体と；
上記単一波長光光源が射出し、上記再帰性反射体で反射した上記単一波長光を受光する単一波長光受光手段であって、上記第１の飛翔体に設けられている単一波長光受光手段と；
上記単一波長光受光手段が受光した単一波長光に基づいてガス濃度を測定するガス濃度測定手段と；
を有することを特徴とする飛翔体を用いたガス測定装置。
【請求項２】
第１の飛翔体と；
第２の飛翔体と；
上記第１の飛翔体に設けられ、単一波長光を射出する単一波長光光源と；
上記単一波長光光源が射出した上記単一波長光を受光する単一波長光受光手段であって、上記第２の飛翔体に設けられている単一波長光受光手段と；
上記単一波長光受光手段が受光した単一波長光に基づいてガス濃度を測定するガス濃度測定手段と；
を有することを特徴とする飛翔体を用いたガス測定装置。
【請求項３】
第１の飛翔体と；
第２の飛翔体と；
上記第１の飛翔体に設けられ、波長連続光を射出する波長連続光光源と；
上記第２の飛翔体に設けられている再帰性反射体と；
上記波長連続光光源が射出し上記再帰性反射体で反射された上記波長連続光を受光する分光器であって、上記第１の飛翔体に設けられている分光器と；
上記分光器が受光した波長連続光に基づいてガス濃度を測定するガス濃度測定手段と；
を有することを特徴とする飛翔体を用いたガス測定装置。
【請求項４】
第１の飛翔体と；
第２の飛翔体と；
上記第１の飛翔体に設けられ、波長連続光を射出する波長連続光光源と；
上記波長連続光光源が射出した上記波長連続光を受光する分光器であって、上記第２の飛翔体に設けられている分光器と；
上記分光器が受光した波長連続光に基づいてガス濃度を測定するガス濃度測定手段と；
を有することを特徴とする飛翔体を用いたガス測定装置。
【請求項５】
請求項１、２、３、４のうちのいずれか１項において、
上記第１、２の飛翔体が所定の高度でガス濃度を測定し、その後に、上記第１、２の飛翔体の高度を変え、この変えた高度でガス濃度を測定することを特徴とする飛翔体を用いたガス測定装置。
【請求項６】
請求項５において、
上記第１、２の飛翔体がそれぞれ所定の高度を維持しつつ周回しながら、二次元ＣＴスキャン技術を利用して、その高度のガス濃度二次元分布を測定することを特徴とする飛翔体を用いたガス測定装置。
【請求項７】
請求項６において、
上記第１、２の飛翔体が高度を変化しながら周回するようにヘリカルスキャンしながら、三次元ＣＴスキャン技術を利用してガス濃度三次元分布を測定することを特徴とする飛翔体を用いたガス測定装置。
【請求項８】
請求項１、２、３、４のうちのいずれか１項において、
上記第１の飛翔体の代わりに、地上に直接的または間接的に固定されているプラットフォームを用いることを特徴とする飛翔体を用いたガス測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飛翔体を用いたガス測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車にメタン濃度測定装置を搭載し、自動車を走行させつつ、メタンを検出する装置が知られている（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
この従来例は、レーザーと、複数のリトロリフレクターと、受光素子と、データ処理手段とを自動車に設け、レーザーが射出したレーザービームを複数のリトロリフレクターで反射した後に、受光素子で受光し、この受光したデータに基づいて、メタンの濃度を測定する装置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−３２０６８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来例は、自動車を走行させながらメタン濃度を測定できるので、自動車が走行できる領域であれば、どんな領域でもメタンの濃度を測定することができる。
【０００６】
しかし、自動車が走行できないたとえば水の上や、ごみ集積地や、自動車の車高＋メタン濃度測定装置の高さよりも高い領域では、メタン濃度を測定することができないという問題がある。
【０００７】
つまり、上記従来装置は、自動車が走行できない領域ではメタン濃度を測定することができず、また、所望の領域を自由に三次元でメタン濃度を測定することができないという問題がある。
【０００８】
メタンに限らず、他のガスを測定する場合も、上記と同様の問題がある。
【０００９】
本発明は、自動車が走行できない領域でもガス濃度を測定することができ、また、所望の領域を自由に三次元でガス濃度を測定することができる飛翔体を用いたガス測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の飛翔体を用いたガス測定装置は、第１の飛翔体と、第２の飛翔体と、上記第１の飛翔体に設けられ、単一波長光を射出する単一波長光光源と、上記第２の飛翔体に設けられている再帰性反射体と、上記単一波長光光源が射出し、上記再帰性反射体で反射した上記単一波長光を受光する単一波長光受光手段であって、上記第１の飛翔体に設けられている単一波長光受光手段と、上記単一波長光受光手段が受光した単一波長光に基づいてガス濃度を測定するガス濃度測定手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、自動車が走行できない領域でもガス濃度を測定することができ、また、所望の領域を自由に三次元でガス濃度を測定することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１であるメタン測定装置１００を示す図である。
【図２】第１のマルチコプターＭＣ１のメタン濃度分布測定手段３０、第２のマルチコプターＭＣ２の補助手段４０の具体例を示すブロック図である。
【図３】レーザービーム受光手段３２の具体例を示す図である。
【図４】マルチコプターＭＣ１、ＭＣ２が位置する位置Ｐ１〜Ｐ４、Ｐ１’〜Ｐ４’と、メタン濃度を測定する被測定領域Ｒ１との関係を示す図である。
【図５】マルチコプターＭＣ１とＭＣ２とによって構成される組をヘリカル移動する動作の説明図である。
【図６】本発明の実施例２であるメタン測定装置２００を示す図である。
【図７】メタン測定装置２００における補助手段３０ａ、メタン濃度分布測定手段４０ａの具体例を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施例３であるメタン測定装置３００を示す図である。
【図９】メタン測定装置３００におけるメタン濃度分布測定手段３０ｂ、補助手段４０の具体例を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施例４であるメタン測定装置４００を示す図である。
【図１１】メタン測定装置４００における補助手段３０ｃ、メタン濃度分布測定手段４０ｃの具体例を示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施例５であるメタン測定装置５００を示す図である。
【図１３】本発明の実施例６であるメタン測定装置６００を示す図である。
【図１４】メタン測定装置６００におけるメタン濃度情報測定手段１３０、補助手段１４０を具体的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
発明を実施するための形態は、以下の実施例である。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の実施例１であるメタン測定装置１００を示す図である。
【００１５】
メタン測定装置１００は、マルチコプターＭＣ１、ＭＣ２と、コントローラＣＴ１とを有する。
【００１６】
メタン測定装置１００は、マルチコプターＭＣ１がレーザービームを射出し、このレーザービームをマルチコプターＭＣ２が反射し、この反射したレーザービームをマルチコプターＭＣ１が受光する。そして、この受光したレーザービームに基づいて、マルチコプターＭＣ１とＭＣ２との間の領域におけるメタン濃度を測定し、マルチコプターＭＣ１、ＭＣ２が移動しながら、メタン濃度を測定し、このようにして得た複数のメタン濃度データに基づいて、メタン濃度分布を測定する。また、所定の手段によって、マルチコプターＭＣ１がマルチコプターＭＣ２を追尾する。なお、マルチコプターを、マルチヘリコプター、マルチローター、ドローンともいう。
【００１７】
マルチコプターＭＣ１は、プロペラＰＰ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４と、駆動部１０と、メタン濃度分布測定手段３０とを有する。プロペラＰＰ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４が所定の回転をすることによって、マルチコプターＭＣ１が、上昇、下降し、左右、前後へ移動し、また向きを変える。
【００１８】
マルチコプターＭＣ２は、プロペラＰＰ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４と、駆動部２０と、補助手段４０とを有する。プロペラＰＰ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４が所定の回転をすることによって、マルチコプターＭＣ２が、上昇、下降し、左右、前後へ移動し、また向きを変える。なお、プロペラの数は４つに限定されるものではなく、いくつであってもよい。
【００１９】
コントローラＣＴ１は、無線でマルチコプターＭＣ１、ＭＣ２を制御する。
【００２０】
マルチコプターＭＣ１、ＭＣ２は、それぞれ飛翔体の例である。マルチコプターＭＣ１、ＭＣ２の代わりに、プロペラを使用せず、気体噴射等による他の飛翔体を使用するようにしてもよい。また、飛翔体は、無人の飛翔体であっても、有人の飛翔体であってもよい。
【００２１】
図２は、第１のマルチコプターＭＣ１のメタン濃度分布測定手段３０、第２のマルチコプターＭＣ２の補助手段４０の具体例を示すブロック図である。
【００２２】
なお、同一の機能を有する部材については同一の符号を付してある。他の図においても同様である。
【００２３】
メタン濃度分布測定手段３０は、レーザー３１と、レーザービーム受光手段３２と、位置情報取得手段３３と、時計３４と、メタン濃度分布測定部３５と、メモリ３６と、無線通信手段３７と、駆動制御手段３８と、カメラ３９とを有する。
【００２４】
レーザー３１は、メタンガスに最も吸収され易い波長の一つである波長１．６５３７μｍ等のレーザービームＬＢ１を発生する半導体レーザーであり、レーザービームＬＢ１をマルチコプターＭＣ２に向けて射出する。レーザービームは、単一波長光の例である。
【００２５】
図３は、レーザービーム受光手段３２の具体例を示す図である。
【００２６】
レーザービーム受光手段３２は、穴あき平面ミラー３２１と、結像レンズ３２２と、受光素子３２３とを有する。そして、レーザービーム受光手段３２は、マルチコプターＭＣ２で反射したレーザービームＬＢ２を受光する。
【００２７】
位置情報取得手段３３は、ＧＰＳから現在の位置情報を取得する。ＧＰＳは、全地球測位システムであり、ＧＰＳからの電波を位置情報取得手段３３が受信し、この受信した電波に基づいて、位置情報取得手段３３が存在している位置のデータを、位置情報取得手段３３が測定する。時計３４は、現在の時刻情報を出力する。
【００２８】
メタン濃度分布測定部３５は、受光素子３２３が測定した光量に基づいて、後述の被測定領域Ｒ１におけるメタンガスの濃度を演算し、被測定領域Ｒ１について別の角度からメタン濃度を演算し、被測定領域Ｒ１についてさらに別の角度からメタン濃度を演算し、このようにして得た複数のメタン濃度に基づいて、被測定領域Ｒ１におけるメタン濃度分布を求める。
【００２９】
メモリ３６は、メタン濃度分布測定部３５が測定したメタン濃度測定データ、メタン濃度分布測定データを記憶する。
【００３０】
無線通信手段３７は、メタン濃度分布測定部３５が測定したメタン濃度測定データ、メタン濃度分布測定データをコントローラＣＴ１に送信する。
【００３１】
駆動制御手段３８は、コントローラＣＴ１からの制御信号に基づいて、マルチコプターＭＣ２との間隔をある程度維持しつつ、マルチコプターＭＣ２に追従するように、プロペラＰＰ１１、ＰＰ１２、ＰＰ１３、ＰＰ１４を制御する。カメラ３９は、マルチコプターＭＣ１の周囲を撮影する。
【００３２】
第２のマルチコプターＭＣ２の補助手段４０は、コーナーキューブ４１と、メモリ４２と、駆動制御手段４３と、無線通信手段４４とを有する。
【００３３】
コーナーキューブ４１は、３枚の平面鏡を直角に組み合わせ、射入光の方向がどの方向であっても、射入光と同じ経路に光を反射する装置であり、レーザー３１が射出したレーザービームＬＢ１を反射し、この反射したレーザービームＬＢ２を射出する。
【００３４】
なお、コーナーキューブは、リトロリフレクターともいわれ、再帰性反射体の例である。また、コーナーキューブの代わりに、ビーズ、プリズム、微細なリトロリフレクターを塗布した再帰性反射板（再帰性反射体）を使用するようにしてもよい。メモリ４２は、マルチコプターＭＣ２が航行するルートなどを記憶する。
【００３５】
駆動制御手段４３は、メモリ４２に記憶されている航行ルートまたは無線通信手段４４が受信した航行ルートに基づいて、駆動部２０を介して、プロペラＰＰ２１、ＰＰ２２、ＰＰ２３、ＰＰ２４を制御する。無線通信手段４４は、コントローラＣＴ１と無線交信する。
【００３６】
次に、メタン測定装置１００の動作について説明する。
【００３７】
図４は、マルチコプターＭＣ１、ＭＣ２が位置する位置Ｐ１〜Ｐ４、Ｐ１’〜Ｐ４’と、メタン濃度を測定する被測定領域Ｒ１との関係を示す図である。
【００３８】
（１）操作開始
まず、コントローラＣＴ１を操作して、マルチコプターＭＣ１、ＭＣ２を所定の高さに上昇させる。そして、コントローラＣＴ１の制御レバー（図示せず）を操作して、マルチコプターＭＣ１を、前後、左右、上下方向に移動させることによって、マルチコプターＭＣ１を第１の位置Ｐ１に移動し、マルチコプターＭＣ２を第１の位置Ｐ１’に移動し、マルチコプターＭＣ２の方向にマルチコプターＭＣ１の方向を合わせる。なお、逆に、マルチコプターＭＣ１の方向にマルチコプターＭＣ２の方向を合わせる
（２）マルチコプターの位置、方向制御
コントローラＣＴ１に設けられているメタン濃度測定開始スイッチ（図示せず）をオンし、マルチコプターＭＣ１がマルチコプターＭＣ２に正対するように、マルチコプターＭＣ１、ＭＣ２のそれぞれを制御し、つまり、マルチコプターＭＣ１が第１位置Ｐ１に位置するときに、マルチコプターＭＣ２が位置Ｐ１’に位置し、マルチコプターＭＣ１とＭＣ２とが互いに正対する（向き合う）。
【００３９】
このように、マルチコプターＭＣ１が第１の位置Ｐ１に位置し、マルチコプターＭＣ２が第１の位置Ｐ１’に位置し、互いに正対している状態で、マルチコプターＭＣ１とＭＣ２との間における被測定領域Ｒ１であって、第１の位置Ｐ１とＰ１’とを結ぶ線（ａ）上におけるメタン濃度の測定に備える。
【００４０】
（３）レーザービームＬＢ１の射出
マルチコプターＭＣ１とＭＣ２とが互いに正対すると、マルチコプターＭＣ１とＭＣ２との間における被測定領域Ｒ１であって、第１の位置Ｐ１とＰ１’とを結ぶ線（ａ）上におけるメタン濃度の測定を開始する。つまり、マルチコプターＭＣ１が、レーザービームＬＢ１をマルチコプターＭＣ２に射出し、レーザービームＬＢ１が、マルチコプターＭＣ２のコーナーキューブ４１で反射し、この反射したレーザービームＬＢ２を、マルチコプターＭＣ１のレーザービーム受光手段３２が受光する。
【００４１】
すなわち、メタンガスによって吸収され易い波長（例えば１．６５３７μｍ）のレーザービームＬＢ１をレーザー３１が射出し、図３に示す穴あき平面ミラー３２１の透孔を透過して、被測定領域Ｒ１を横切って、コーナーキューブ４１で反射したレーザービームＬＢ２は、穴あき平面ミラー３２１で反射し、結像レンズ３２２を介して受光素子３２３に到達する。
【００４２】
（４）第１の位置Ｐ１、Ｐ１’におけるメタン濃度の測定
レーザービーム受光手段３２における受光素子３２３が、レーザービームＬＢ２を受光し、受光データをメタン濃度分布測定部３５に送る。メタン濃度分布測定部３５は、受光データに基づいて、位相敏感検波することによって、メタン濃度を求める。この場合におけるレーザービームＬＢ１、ＬＢ２の通過ルートは、図４に示す線（ａ）である。
【００４３】
（５）マルチコプターＭＣ１、ＭＣ２の移動
第１の位置Ｐ１とＰ１’との間におけるメタン濃度を求めた後に、コントローラＣＴ１を操作者が操作することによって、マルチコプターＭＣ１、ＭＣ２を移動する。つまり、マルチコプターＭＣ１が図４に示す第２の位置Ｐ２に移動し、マルチコプターＭＣ２が図４に示す第２の位置Ｐ２’に移動する。この移動は、コントローラＣＴ１を操作者が操作することによって、実行するようにしてもよく、また、コントローラＣＴ１に記憶されているプログラムに応じて、実行するようにしてもよい。
【００４４】
（６）マルチコプターの方向制御
マルチコプターＭＣ１、ＭＣ２がそれぞれ第２の位置Ｐ２、Ｐ２’に移動した後に、マルチコプターＭＣ１、ＭＣ２を互いに対向させ、つまり、マルチコプターＭＣ１がマルチコプターＭＣ２に対向するように、プロペラＰＰ１１、ＰＰ１２、ＰＰ１３、ＰＰ１４を制御する。また、マルチコプターＭＣ２がマルチコプターＭＣ１に対向するように、プロペラＰＰ２１、ＰＰ２２、ＰＰ２３、ＰＰ２４を制御する。
【００４５】
これによって、マルチコプターＭＣ１とＭＣ２との間における被測定領域Ｒ１であって、第２の位置Ｐ２とＰ２’とを結ぶ線（ｂ）上におけるメタン濃度の測定に備える。
【００４６】
（７）第２の位置Ｐ２、Ｐ２’におけるメタン濃度の測定
マルチコプターＭＣ１が移動した第２の位置Ｐ２においてマルチコプターＭＣ１、ＭＣ２が互いに正対すると、マルチコプターＭＣ１がレーザービームＬＢ１を射出し、反射したレーザービームＬＢ２を、マルチコプターＭＣ１のレーザービーム受光手段３２が受光し、メタン濃度分布測定部３５が、受光データに基づいて、マルチコプターＭＣ１とＭＣ２との間における被測定領域Ｒ１であって、第２の位置Ｐ２とＰ２’とを結ぶ線（ｂ）上におけるメタン濃度を求める。
【００４７】
（８）第３の位置Ｐ３、Ｐ３’、第４の位置Ｐ４、Ｐ４’におけるメタン濃度の測定
マルチコプターＭＣ１、ＭＣ２のそれぞれが移動した第２の位置Ｐ２、Ｐ２’におけるメタン濃度の測定と同様の濃度測定を、第３の位置Ｐ３、Ｐ３’、第４の位置Ｐ４、Ｐ４’において実行する。これによって、第３の位置Ｐ３とＰ３’とを結ぶ線（ｃ）上におけるメタン濃度、第４の位置Ｐ４とＰ４’とを結ぶ線（ｄ）上におけるメタン濃度を求めることができる。
【００４８】
（９）メタン濃度分布の測定
これら各位置（線（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）上）で測定した複数のメタン濃度に基づいて、メタン濃度分布測定部３５が被測定領域Ｒ１におけるメタン濃度分布を求める。このメタン濃度分布を求める場合、被測定領域Ｒ１における各測定位置の数をより多く設定し、つまり、線（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）以外の線を設定し、この線上のメタン濃度を測定し、より多くのメタン濃度データに基づいてメタン濃度分布を測定するようにしてもよい。すなわち、マルチコプターＭＣ１、ＭＣ２を４５度よりも少ない角度毎にメタン濃度測定を実行するようにしてもよい。
【００４９】
（１０）マルチコプターＭＣ１、ＭＣ２の高さを変える
マルチコプターＭＣ１、ＭＣ２の高さを、所定高さ分、上昇させ、この上昇した高さにおいて、上記（１）〜（９）の処理と同様の処理を実行する。そして、マルチコプターＭＣ１、ＭＣ２の高さを、さらに変更して、上記（１）〜（９）の処理と同様の処理を実行する。
【００５０】
これによって、種々の高さにおけるメタン濃度分布を得ることができる。
【００５１】
（１１）メタン濃度分布データ等を記憶し、送信する
ＧＰＳ等を利用して位置情報取得手段３３が取得したマルチコプターＭＣ１のそのときどきの位置情報と、各位置における方向と、時計３４から得た各位置における時刻情報とともに、メタン濃度データ（またはメタン濃度分布データ）を、メモリ３６に記憶し、無線通信手段３７を介して、コントローラＣＴ１に送信する。
【００５２】
なお、メタン濃度分布測定手段３５は、三次元ＣＴ（コンピュータ断層撮影）技術を利用するようにしてもよい。このようにすることによって、メタン濃度分布を、より緻密に把握することができる。なお、上記三次元ＣＴは、放射線等を利用して物体を走査し、コンピュータを用いて処理し、物体の内部画像を作成する技術である。本実施例では、この場合、三次元ＣＴにおいて、放射線の代わり、レーザービームを使用し、被測定領域Ｒ１のメタン濃度分布を作成する。
【００５３】
次に、マルチコプターＭＣ１、ＭＣ２の組をヘリカル移動する動作について説明する。
【００５４】
図５は、マルチコプターＭＣ１とＭＣ２とによって構成される組をヘリカル移動する動作の説明図である。
【００５５】
三次元でメタン濃度分布を測定する場合、マルチコプターＭＣ１、ＭＣ２を互いに対向させつつ、マルチコプターＭＣ１、ＭＣ２のそれぞれをヘリカル移動する。つまり、マルチコプターＭＣ１を螺旋状に上昇（下降）させ、この上昇（下降）とともに、マルチコプターＭＣ２も螺旋状に上昇（下降）させる。この動作の過程で、マルチコプターＭＣ１がマルチコプターＭＣ２に対向し、マルチコプターＭＣ１とＭＣ２との間におけるメタン濃度分布を測定する。
【００５６】
メタン測定装置１００によれば、自動車が走行できない領域でも、メタン濃度、メタン濃度の分布を測定することができ、また、所望の領域を自由に三次元で、メタン濃度、メタン濃度の分布を測定することができる。
【００５７】
また、実施例１において、コントローラＣＴ１に、表示手段を設けるようにしてもよい。この表示手段は、ＧＰＳが測定した位置データと、メタン濃度分布測定部３５が測定したメタンガスの濃度、濃度分布とを対応付けて表示する。たとえば、濃度測定を行っている位置が含まれている地図を表示するとともに、その地図上における濃度測定位置を、マーカー等で表示し、この表示されているマーカーとともに、測定した濃度値を表示する。また、測定した濃度値が所定の閾値以上である場合、測定した濃度値を目立つ色等で表示する。さらに、測定した濃度値をいくつかのランクに分け、各ランクに対応する色を予め決め、測定した濃度値に応じた色を、地図に表示するようにしてもよい。
【００５８】
地図を印刷するとともに、メタン濃度分布測定部３５で演算されたメタンガスの濃度を、上記地図の対応する位置に印刷する印刷装置を、コントローラＣＴ１に設けるようにしてもよい。
【００５９】
また、実施例１は、第１のマルチコプターＭＣ１がレーザー３１を有し、第２のマルチコプターＭＣ２がコーナーキューブ４１を有し、第１のマルチコプターＭＣ１がレーザービーム受光手段３２を有し、メタン濃度を測定する装置である。しかし、第１のマルチコプターＭＣ１と第２のマルチコプターＭＣ２との構成、機能が互いに逆であってもよい。つまり、第２のマルチコプターＭＣ２がレーザー３１を有し、第１のマルチコプターＭＣ１がコーナーキューブ４１を有し、第２のマルチコプターＭＣ２がレーザービーム受光手段３２を有するようにしてもよい。
【００６０】
さらに、実施例１において、メタン濃度分布を測定せずに、メタン濃度のみを測定する装置であってもよい。
【００６１】
また、上記実施例において、メタンの代わりに、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、二酸化窒素ガス、二酸化硫黄ガス、天然ガス、都市ガス、プロパンガスまたは他の有毒ガス等を測定するようにしてもよい。なお、他の実施例においても、上記各ガスを測定するようにしてもよい。また、上記各ガスを測定する場合、測定すべきガスに吸収されやすい波長のレーザーを使用する。たとえば、天然ガスを測定する場合、近赤外線の波長で測定する。
【００６２】
メタン、天然ガス、都市ガス、プロパンガス等の燃料ガスを上記実施例によって測定すれば、測定対象のガスの生産者、輸送業者がガス漏れを、確実かつ迅速に検出することができるので、損害を最小限に止めることができる。この場合、地上から１５０ｍ程度の高さまでの範囲で、ガスを測定すれば、測定範囲としては通常は足りる。また、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、二酸化窒素ガス、二酸化硫黄ガス等の有毒ガスを、上記実施例によって検出すれば、有毒ガスの発生源を迅速かつ確実に検出することができるので、有毒ガスによる被害を少なくすることができる。
【実施例２】
【００６３】
図６は、本発明の実施例２であるメタン測定装置２００を示す図である。
【００６４】
図７は、メタン測定装置２００における補助手段３０ａ、メタン濃度分布測定手段４０ａの具体例を示すブロック図である。
【００６５】
メタン測定装置２００は、実施例１（メタン測定装置１００）において、レーザービームを反射せずに、メタン濃度、メタン濃度分布を測定する装置である。
【００６６】
メタン測定装置２００において、マルチコプターＭＣ１ａは、マルチコプターＭＣ１に対応し、駆動部１０と、補助手段３０ａとを有する。補助手段３０ａは、レーザー３１と、メモリ３６と、無線通信手段３７と、駆動制御手段３８と、カメラ３９とを有する。
【００６７】
マルチコプターＭＣ２ａは、マルチコプターＭＣ２に対応して、駆動部２０と、メタン濃度分布測定手段４０ａとを有する。メタン濃度分布測定手段４０ａは、メモリ４２と、駆動制御手段４３と、無線通信手段４４と、レーザービーム受光手段４５と、メタン濃度分布測定部４６とを有する。
【００６８】
メタン測定装置２００の動作は、基本的には、メタン測定装置１００の動作と同じである。ただ、レーザー３１が射出したレーザービームＬＢ１ａを、マルチコプターＭＣ２ａ側で反射せずに、レーザービームＬＢ１ａをマルチコプターＭＣ２ａ側のレーザービーム受光手段４５が受光し、この受光した光に基づいて、メタン濃度分布測定部４６がメタン濃度、メタン濃度分布を測定する。
【００６９】
つまり、コントローラＣＴ２の操作を開始する動作、マルチコプターＭＣ１ａを第１の位置Ｐ１に移動し、マルチコプターＭＣ２ａを第１の位置Ｐ１’に移動し、マルチコプターＭＣ２ａの方向にマルチコプターＭＣ１ａの方向を合わせ、互いに対向させる動作、レーザービームＬＢ１ａを射出する動作は、メタン測定装置１００における各動作と同様である。そして、マルチコプターＭＣ１ａ、ＭＣ２ａを、それぞれ、第２の位置Ｐ２、Ｐ２’に移動し、方向制御し、マルチコプターＭＣ１ａとＭＣ２ａとの間における被測定領域Ｒ１であって、第２の位置Ｐ２とＰ２’とを結ぶ線（ｂ）上におけるメタン濃度を求める。第３の位置Ｐ３、Ｐ３’、第４の位置Ｐ４、Ｐ４’でもメタン濃度を測定し、各位置（線（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）上）で測定した複数のメタン濃度に基づいて、メタン濃度分布測定部４６が被測定領域Ｒ１におけるメタン濃度分布を求める。
【００７０】
その後、マルチコプターＭＣ１ａ、ＭＣ２ａの高さを変え、メタン濃度分布データ等を記憶し、コントローラＣＴ２に送信する。
【００７１】
なお、第１のマルチコプターＭＣ１ａと第２のマルチコプターＭＣ２ａとの構成、機能が互いに逆であってもよい。
【実施例３】
【００７２】
図８は、本発明の実施例３であるメタン測定装置３００を示す図である。
【００７３】
図９は、メタン測定装置３００におけるメタン濃度分布測定手段３０ｂ、補助手段４０の具体例を示すブロック図である。
【００７４】
メタン測定装置３００は、実施例１（メタン測定装置１００）において、レーザービーム（単一波長光）を射出する代わりに、波長連続光を射出する点と、被測定領域を経由した波長連続光Ｌ２を分光器で分析する装置である。
【００７５】
メタン測定装置３００は、マルチコプターＭＣ１ｂ、ＭＣ２と、コントローラＣＴ３とを有する。
【００７６】
マルチコプターＭＣ１ｂは、駆動部１０と、メタン濃度分布測定手段３０ｂとを有する。メタン濃度分布測定手段３０ｂは、メタン濃度分布測定手段３０において、レーザー３１の代わりに、紫外線、可視光線、近赤外線、赤外線、遠赤外線の全て、またはその一部において、波長が連続性を有する光である波長連続光を射出する波長連続光光源３１ｂを有し、レーザービーム受光手段３２の代わりに、分光器３２ｂを有する。
【００７７】
メタン濃度分布装置３００の動作は、基本的には、メタン測定装置１００の動作と同じである。ただ、レーザー３１がレーザービームを射出する代わりに、波長連続光光源３１ｂが波長連続光Ｌ１を射出し、この波長連続光Ｌ１を、マルチコプターＭＣ２のコーナーキューブ４１が反射する。そして、この反射した波長連続光Ｌ２を、マルチコプターＭＣ１ｂ側の分光器３２ｂが受け、分光器３２ｂが受光した波長連続光Ｌ２のスペクトルのうちで、メタンに対応する波長成分が減衰していれば、メタンが、被測定領域Ｒ１において多く存在していると判断できる。そして、メタンに対応する波長成分の減衰量に基づいて、メタン濃度を測定する。
【００７８】
また、種々の位置で求めたメタン濃度に基づいて、メタン濃度分布測定部３５ｂがメタン濃度分布を測定する。
【００７９】
さらに、分光器３２ｂが受光した波長連続光Ｌ２のスペクトルのうちで、所定の波長の減衰が多ければ、この減衰している波長に対応するガスの濃度が高いと判断でき、つまり、減衰している波長に対応するガスの濃度を測定することができる。すなわち、メタン濃度分布測定部３５ｂの代わりに、ガス濃度分布測定部を設ければ、種々の位置で求めた所定のガス濃度に基づいて、所定のガス濃度の分布を得ることができる。
【００８０】
なお、第１のマルチコプターＭＣ１ｂと第２のマルチコプターＭＣ２との構成、機能が互いに逆であってもよい。
【実施例４】
【００８１】
図１０は、本発明の実施例４であるメタン測定装置４００を示す図である。
【００８２】
図１１は、メタン測定装置４００における補助手段３０ｃ、メタン濃度分布測定手段４０ｃの具体例を示すブロック図である。
【００８３】
メタン測定装置４００は、実施例３（メタン測定装置３００）において、波長連続光Ｌ１を反射せずに、メタン濃度、メタン濃度分布を測定する装置である。
【００８４】
メタン測定装置４００は、マルチコプターＭＣ１ｃ、ＭＣ２ｃと、コントローラＣＴ４とを有する。
【００８５】
マルチコプターＭＣ１ｃは、駆動部１０と、補助手段３０ｃとを有する。補助手段３０ｃは、波長連続光光源３１ｂと、メモリ３６と、無線通信手段３７と、駆動制御手段３８と、カメラ３９とを有する。
【００８６】
マルチコプターＭＣ２ｃは、駆動部２０と、メタン濃度分布測定手段４０ｃとを有する。メタン濃度分布測定手段４０ｃは、メモリ４２と、駆動制御手段４３と、無線通信手段４４と、分光器４５ｃと、メタン濃度分布測定部４６とを有する。
【００８７】
メタン濃度分布装置４００の動作は、基本的には、メタン測定装置３００の動作と同じである。ただ、波長連続光光源３１ｂが波長連続光Ｌ１を射出し、この波長連続光Ｌ１を、マルチコプターＭＣ２ｃ側の分光器４５ｃが受け、分光器４５ｃが受光した波長連続光Ｌ１のスペクトルのうちで、メタンに対応する波長成分が減衰していれば、メタンが、被測定領域Ｒ１において多く存在していると判断できる。そして、メタンに対応する波長成分の減衰量に基づいて、メタン濃度を測定することができる。
【００８８】
また、種々の位置で求めたメタン濃度に基づいて、メタン濃度分布測定部４６がメタン濃度分布を測定する。
【００８９】
さらに、分光器４５ｃが受光した波長連続光Ｌ１のスペクトルのうちで、所定の波長の減衰が多ければ、この減衰している波長に対応するガスの濃度が高いと判断でき、つまり、減衰している波長に対応するガスの濃度を測定することができる。すなわち、メタン濃度分布測定部４６の代わりに、ガス濃度分布測定部を設ければ、種々の位置で求めた所定のガス濃度に基づいて、所定のガス濃度の分布を得ることができる。
【００９０】
なお、第１のマルチコプターＭＣ１ｃと第２のマルチコプターＭＣ２ｃとの構成、機能が互いに逆であってもよい。さらに、コントローラＣＴ１、ＣＴ２、ＣＴ３、ＣＴ４を、可搬性のある携帯型にしてもよい。
【実施例５】
【００９１】
図１２は、本発明の実施例５であるメタン測定装置５００を示す図である。
【００９２】
メタン測定装置５００は、１つのマルチコプターとプラットフォームとによって、被測定領域Ｒ５におけるメタン濃度、メタン濃度分布を測定する装置である。
【００９３】
メタン測定装置５００は、マルチコプターＭＣ１とプラットフォーム５０とを有する。
【００９４】
プラットフォーム５０は、地上に直接的にまたは間接的に設置され、コーナーキューブ５１を有する。コーナーキューブ５１は、地表Ｇの所定部位に設けられ、射入した光の光路とほぼ同じ光路に、射入した光を反射して射出する。
【００９５】
メタン測定装置５００の動作は、メタン測定装置１００において、マルチコプターＭＣ２の機能をプラットフォーム５０が担う。
【００９６】
また、メタン測定装置２００において、マルチコプターＭＣ２ａの代わりに、マルチコプターＭＣ２ａの機能が地上に固定されたプラットフォームを使用するようにしてもよい。
【００９７】
さらに、メタン測定装置３００において、マルチコプターＭＣ２の代わりに、マルチコプターＭＣ２の機能が地上に固定されたプラットフォームを使用するようにしてもよい。
【００９８】
そして、メタン測定装置４００において、マルチコプターＭＣ２ｃの代わりに、マルチコプターＭＣ２ｃの機能が地上に固定されたプラットフォームを使用するようにしてもよい。
【００９９】
すなわち、実施例１〜４のようにマルチコプターを２つ設ける代わりに、１つのマルチコプターとプラットフォームとを設けても、実施例１〜４における動作と同様の動作を実行することができる。１つのマルチコプターとプラットフォームとを設けた場合、マルチコプターが１つで足りるので、装置全体の費用を低く抑えることができる。
【０１００】
メタン測定装置５００を改良して、メタン以外のガスを測定するようにしてもよい。つまり、メタンを吸収し易い波長以外の波長のレーザー光を発生させたり、連続波長光光源と分光器との組み合わせによって、メタン以外のガスを測定するようにしてもよい。
【実施例６】
【０１０１】
図１３は、本発明の実施例６であるメタン測定装置６００を示す図である。
【０１０２】
メタン測定装置６００は、基本的には、図１に示すメタン測定装置１００と同じである。メタン測定装置６００は、メタン濃度の演算、メタン濃度分布の演算を地上のコントローラＣＴ１１で実行する点が、メタン測定装置１００とは異なる。
【０１０３】
図１４は、メタン測定装置６００におけるメタン濃度情報測定手段１３０、補助手段１４０を具体的に示す図である。
【０１０４】
メタン濃度情報測定手段１３０は、メタン測定装置１００におけるメタン濃度分布測定手段３０に対応する手段である。また、メタン濃度情報測定手段１３０は、レーザー３１と、レーザービーム受光手段３２と、位置情報取得手段３３と、無線通信手段３７と、駆動制御手段３８と、カメラ３９とを有する。これらは、メタン測定装置１００における同符号の部材と同機能を有する。
【０１０５】
また、メタン濃度情報測定手段１３０は、マルチコプターＭＣ１１用制御手段１３５を有する。マルチコプターＭＣ１１用制御手段１３５は、コンピュータで構成され、機上コンピュータともいうべきものであり、レーザービーム受光手段３２が出力したメタン濃度情報を入力し、位置情報取得手段３３が取得した位置情報を入力し、カメラ３０が撮影した画像情報を入力し、コントローラＣＴ１１からの指示情報を、無線通信手段３７を介して入力する。
【０１０６】
さらに、マルチコプターＭＣ１１用制御手段１３５は、位置情報取得手段３３が取得したマルチコプターＭＣ１１自身の位置情報と、カメラ３９が撮影した画像とに基づいて、相手のマルチコプターＭＣ２１がカメラ３９の画面の中央に来るように、駆動制御手段３８、駆動部１０を介して、プロペラＰＰ１１、ＰＰ１２、ＰＰ１３、ＰＰ１４を制御し、相手のマルチコプターＭＣ２１を追尾する。または、コントローラＣＴ１１からの無線指示を無線通信手段３７を介して入力し、この入力した無線指示に基づいて、駆動制御手段３８、駆動部１０を介して、プロペラＰＰ１１、ＰＰ１２、ＰＰ１３、ＰＰ１４を制御し、相手のマルチコプターＭＣ２１を追尾し、また、地上のコントローラＣＴ１１からの無線指示に応じた方向に移動する。
【０１０７】
補助手段１４０は、コーナーキューブ４１と、駆動制御手段４３と、無線通信手段４４とを有する。これらは、メタン測定装置１００における同符号の部材と同機能を有する。
【０１０８】
また、補助手段１４０は、位置情報取得手段４８と、カメラ４９と、マルチコプターＭＣ２１用制御手段１４７を有する。位置情報取得手段４８は、マルチコプターＭＣ２１の位置をＧＰＳ等で取得し、カメラ４９は、マルチコプターＭＣ２１から撮影した画像を出力する。
【０１０９】
マルチコプターＭＣ２１用制御手段１４７は、機上コンピュータともいうべきものであり、コンピュータで構成され、位置情報取得手段４８が取得した位置情報を入力し、カメラ４９が撮影した画像を入力する。また、位置情報取得手段４８が取得したマルチコプターＭＣ２１自身の位置情報と、カメラ４９が撮影した画像とに基づいて、相手のマルチコプターＭＣ１１がカメラ４９の画面の中央に来るように、駆動制御手段４３、駆動部２０を介して、プロペラＰＰ２１、ＰＰ２２、ＰＰ２３、ＰＰ２４を制御し、相手のマルチコプターＭＣ１１を追尾し、また、地上のコントローラＣＴ１１からの無線指示に応じた方向に移動する。または、コントローラＣＴ１１からの無線指示を、無線通信手段４４を介して入力し、この入力した無線指示に基づいて、駆動制御手段４３、駆動部２０を介して、プロペラＰＰ２１、ＰＰ２２、ＰＰ２３、ＰＰ２４を制御し、相手のマルチコプターＭＣ１１を追尾する。この場合、制御手段１３５、１４７が三角測量技術を利用して、マルチコプターＭＣ１１、ＭＣ２１が自動的に追尾するようにしてもよく、または、カメラ３９、４９で撮影した画像を、地上のディスプレイ（図示せず）を人間が視認し、この視認した画像に応じて、人間が、マルチコプターＭＣ１１、ＭＣ２１を制御して、追尾するようにしてもよい。
【０１１０】
コントローラＣＴ１１は、地上に直接的にまたは間接的に設けられ、無線通信手段６１と、地上用制御手段６２と、メタン濃度分布演算手段６３とを有する。
【０１１１】
地上用制御手段６２は、地上コンピュータというべきものである。メタン濃度分布演算手段６３は、メタン濃度、メタン濃度分布を演算する。
【０１１２】
ところで、マルチコプターＭＣ１１とマルチコプターＭＣ２１とが対峙したときに、レーザー３１から射出されたレーザービームＬＢ１がコーナーキューブ４１で反射したレーザービームＬＢ２を、レーザービーム受光手段３２に返し、レーザービーム受光手段３２が出力したメタン濃度情報を、マルチコプターＭＣ１１用制御手段１３５が無線通信手段３７を介して、コントローラＣＴ１１に送信する。コントローラＣＴ１１の無線通信手段６１が受信したメタン濃度情報を、地上用制御手段６２を介してメタン濃度分布演算手段６３が入力し、メタン濃度分布演算手段６３が、マルチコプターＭＣ１１、ＭＣ２１の各位置におけるメタン濃度を演算し、マルチコプターＭＣ１１、ＭＣ２１の種々の位置で測定した複数のメタン濃度情報に基づいて、メタン濃度分布を演算する。メタン濃度分布演算手段６３がメタン濃度、メタン濃度分布を演算する場合、オンラインまたはオフラインで演算する。
【０１１３】
なお、無線通信手段３７、４４にそれぞれ固有のアドレスを付与し、無線通信手段６１が各アドレスを指定して、コントローラＣＴ１１が無線通信手段３７、４４を個々に呼び出して無線通信するポーリングを実行するようにしてもよい。
【０１１４】
また、メタン測定装置６００を、メタン測定装置１００、２００、３００、４００、５００のそれぞれに適用するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１１５】
１００、２００、３００、４００、５００，６００…メタン測定装置、
ＭＣ１、ＭＣ１ａ、ＭＣ１ｂ、ＭＣ１ｃ、ＭＣ２、ＭＣ２ａ、ＭＣ２ｃ、ＭＣ１１、ＭＣ２１…マルチコプター、
３０、３０ｂ、４０ａ、４０ｃ…メタン濃度分布測定手段、
３２…レーザービーム受光手段、
３１ｂ…波長連続光光源、
３５…メタン濃度分布測定部、
３９…駆動制御手段、
４０、３０ａ、３９ｃ…補助手段、
４１…コーナーキューブ、
３２ｂ、４５ｃ…分光器、
６３…メタン濃度分布演算手段。
【図１】
2016050813.tif 000003
【図２】
2016050813.tif 000004
【図３】
2016050813.tif 000005
【図４】
2016050813.tif 000006
【図５】
2016050813.tif 000007
【図６】
2016050813.tif 000008
【図７】
2016050813.tif 000009
【図８】
2016050813.tif 000010
【図９】
2016050813.tif 000011
【図１０】
2016050813.tif 000012
【図１１】
2016050813.tif 000013
【図１２】
2016050813.tif 000014
【図１３】
2016050813.tif 000015
【図１４】
2016050813.tif 000016