(57)【要約】【課題】ガス検知を良好且つ精度良く行う。【解決手段】複数の移動体１０Ａ，１０Ｂと、複数の移動体の間を渡る検知対象のガスの吸収波長帯域の測定光の投光及び受光により、複数の移動体の間のガス検知を行う検知制御部６０とを備えるガス検知システム１００であり、これにより上記課題の解決を図っている。  この場合、上記移動体の一つが測定光を投光する投光部２１を備え、移動体の他の一つが測定光を受光する受光部２２を備える構成としても良いし、移動体の一つが測定光を投光する投光部と測定光を受光する受光部の双方を備え、移動体の他の一つが測定光を反射する反射部２０Ｂを備える構成としても良い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の移動体と、
前記複数の移動体の間を渡る検知対象のガスの吸収波長帯域の測定光の投光及び受光により、前記複数の移動体の間のガス検知を行う検知制御部とを備えることを特徴とするガス検知システム。
【請求項２】
前記移動体の一つは、前記測定光を投光する投光部を備え、
前記移動体の他の一つは、前記測定光を受光する受光部を備えることを特徴とする請求項１記載のガス検知システム。
【請求項３】
前記移動体の一つは、前記測定光を投光する投光部と前記測定光を受光する受光部とを備え、
前記移動体の他の一つは、前記測定光を反射する反射部を備えることを特徴とする請求項１記載のガス検知システム。
【請求項４】
前記検知制御部は、波長変調分光法によりガス検知を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のガス検知システム。
【請求項５】
前記移動体の一つは、移動ルートを記憶するルート記憶部を備え、
前記移動ルート上でガス検知を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のガス検知システム。
【請求項６】
前記移動体の一つは、
検知エリアの情報を記憶するエリア記憶部と、
前記検知エリア内を自律移動させる移動制御部とを備え、
前記検知エリア内でガス検知を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のガス検知システム。
【請求項７】
前記検知制御部は、二つの前記移動体の間でガスが検知されると、当該二つの移動体の相互間距離を縮めてガス検知を行うことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のガス検知システム。
【請求項８】
前記移動体は、いずれも飛行体であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のガス検知システム。
【請求項９】
前記検知制御部は、二つの前記飛行体の間でガスが検知されると、当該二つの飛行体の高さを変えてガス検知を行うことを特徴とする請求項８記載のガス検知システム。
【請求項１０】
前記移動体の一つは、飛行体であり、
前記移動体の他の一つは、走行車両であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のガス検知システム。
【請求項１１】
前記測定光の投光方向を調整する投光方向調整機構を備えることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のガス検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体を用いたガス検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
都市ガスや化学プラント等の配管の劣化等によるガス漏洩の検出の手法として、ガスセンサを搭載した走行車両をガス検知エリア内で自律走行させ、ガスが検知されると、さらに走行車両を360°回転させてガス発生源の向きを特定し、より正確にガス発生源の位置を検出する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、ガス検知の他の手法として、走行車両や飛行機にガス吸収波長帯域の測定光を投光する投光手段と受光手段とを搭載し、背景物体や地上に照射した測定光の反射光を受光して、ガスの吸収による受光量の低下からガス検知を行う方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、ガス検知のさらに他の手法として、ガス検知エリアの高所に設置され、ガス吸収波長帯域の測定光を投光する光源ユニットと、測定光の投光方向及び仰角を可変とする旋回傾斜機構と、ガス検知エリア内を移動して測定光の受光を行う移動局とを備え、ガス検知エリアの各所において測定光を受光して、ガスの吸収による受光量の低下からガス検知を行う方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３６２０８８６号公報
【特許文献２】特許第４６９５８２７号公報
【特許文献３】特許第４８２３０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の先行技術は、金属酸化物半導体ガスセンサによるガス検知を行うことから、風等の影響を受けやすく、また、測定位置に存在するガスの１点での測定となるため、測定範囲が狭く、漏洩箇所の特定が困難となるという問題があった。
また、特許文献２の先行技術は、レーザー光によるガス吸収波長帯域の測定光を受光してガス検知を行っているが、背景物体や地上に照射した測定光の反射光を利用するので、照射物体の表面の状態や構造、材質等の影響を受けやすく、この場合も、ガス検知を精度良く行うことは困難であった。
さらに、特許文献３の先行技術は、光源ユニットが定位置に設置されているため、地上の起伏や建造物等に遮蔽されたエリアについてはガス検知を行うことができないという問題があった。
【０００７】
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、ガス検知を良好且つ精度良く行うことを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、ガス検知システムにおいて、
複数の移動体と、
前記複数の移動体の間を渡る検知対象のガスの吸収波長帯域の測定光の投光及び受光により、前記複数の移動体の間のガス検知を行う検知制御部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のガス検知システムにおいて、
前記移動体の一つは、前記測定光を投光する投光部を備え、
前記移動体の他の一つは、前記測定光を受光する受光部を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１記載のガス検知システムにおいて、
前記移動体の一つは、前記測定光を投光する投光部と前記測定光を受光する受光部とを備え、
前記移動体の他の一つは、前記測定光を反射する反射部を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載のガス検知システムにおいて、
前記検知制御部は、波長変調分光法によりガス検知を行うことを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載のガス検知システムにおいて、
前記移動体の一つは、移動ルートを記憶するルート記憶部を備え、
前記移動ルート上でガス検知を行うことを特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載のガス検知システムにおいて、
前記移動体の一つは、
検知エリアの情報を記憶するエリア記憶部と、
前記検知エリア内を自律移動させる移動制御部とを備え、
前記検知エリア内でガス検知を行うことを特徴とする。
【００１４】
請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載のガス検知システムにおいて、
前記検知制御部は、二つの前記移動体の間でガスが検知されると、当該二つの移動体の相互間距離を縮めてガス検知を行うことを特徴とする。
【００１５】
請求項８記載の発明は、請求項１から７のいずれか一項に記載のガス検知システムにおいて、
前記移動体は、いずれも飛行体であることを特徴とする。
【００１６】
請求項９記載の発明は、請求項８記載のガス検知システムにおいて、
前記検知制御部は、二つの前記飛行体の間でガスが検知されると、当該二つの飛行体の高さを変えてガス検知を行うことを特徴とする。
【００１７】
請求項１０記載の発明は、請求項１から７のいずれか一項に記載のガス検知システムにおいて、
前記移動体の一つは、飛行体であり、
前記移動体の他の一つは、走行車両であることを特徴とする。
【００１８】
請求項１１記載の発明は、請求項１から１０のいずれか一項に記載のガス検知システムにおいて、
前記測定光の投光方向を調整する投光方向調整機構を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、複数の移動体の間を渡る検知対象のガスの吸収波長帯域の測定光の投光及び受光により、複数の移動体の間でガス検知を行うので、風等の影響を低減し、漏洩位置を正確に推定することができる。さらに、測定光は移動体と移動体との間を渡るので、背景物体や地上に測定光を照射する場合と異なり、投光先の表面状態の影響を十分に低減して精度の高いガス検知を行うことが可能となる。
さらに、複数の移動体の間でガス検知を行うので、地上の起伏や建造物による遮蔽の影響を受け易い場所にも移動してガス検知を行うことができ、ガス検知を行うことが可能な範囲を飛躍的に拡大させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第一の実施形態のガス検知システムの概略構成の平面図である。
【図２】第一の実施形態のガス検知システムのブロック図である。
【図３】ガス検知システムの検知エリアと移動ルートを示す説明図である。
【図４】第一の詳細検知制御の動作説明図である。
【図５】第二の詳細検知制御の動作説明図である。
【図６】ガス検知システムのガス検知動作のフローチャートである。
【図７】第二の実施形態のガス検知システムのブロック図である。
【図８】第三の実施形態のガス検知システムの概略構成の側面図である。
【図９】投光部に投光方向調整機構を併設した例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［第一の実施形態］
本発明の第一の実施形態であるガス検知システムについて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。
図１は、本実施形態のガス検知システム１００の概略構成を上方から見た平面図であり、図中のＸ軸方向及びＹ軸方向は、互いに直交する水平な方向を示している。また、後述する他図に示したＺ軸方向はＸ軸方向とＹ軸方向の双方に直交する鉛直上下方向を示している。
【００２２】
上記ガス検知システム１００は、メタンや二酸化炭素等のガスの発生箇所を検知するためのものである。
図１〜図３に示すように、ガス検知システム１００は、二機の移動体としての飛行体１０Ａ，１０Ｂから構成されている。これら二基の飛行体１０Ａ，１０Ｂは、予め定められた検知エリアＡ内をくまなく移動しつつ、当該二機の飛行体１０Ａ，１０Ｂの間を渡る検知対象のガスＧの吸収波長帯域の測定光の投光及び受光によりガス検知を行う。つまり、飛行体１０Ａと飛行体１０Ｂの間の測定光の投受光方向（水平方向）を主走査方向、各飛行体１０Ａ，１０Ｂの移動方向（原則、投光方向に直角な水平方向）を副走査方向として、図３の移動ルートＲに沿った帯状に検知エリアＡ全体のガス検知を行う。
【００２３】
飛行体１０Ａ，１０Ｂは、いずれも、四つのローターを有し、各ローターの駆動源となるモーターの出力を制御することにより昇降動作、前後左右の移動、正逆の旋回等を自在に行うことが可能ないわゆるドローンと呼ばれる機体である。
飛行体１０Ａは検知エリアＡ内を予め定められた移動ルートＲに従って移動し、飛行体１０Ｂは飛行体１０Ａを追従する機能により当該飛行体１０Ａの隣で一定距離離れた状態で並んで移動する。即ち、飛行体１０Ａと飛行体１０Ｂとは、いわゆるマスターとスレーブの関係にある。
【００２４】
［飛行体（マスター）］
図２は飛行体１０Ａ，１０Ｂの制御系を示すブロックである。図示のように、飛行体１０Ａは、飛行体１０Ｂ側に向かって測定光を投光するための投光部２１と、飛行体１０Ｂ側で反射された測定光を受光する受光部２２と、前方の障害物を検出する障害物検出部としての一対の前視カメラＬ３１及び前視カメラＲ３２と、飛行体１０Ａの位置検出を行う測位部４１と、飛行体１０Ａの向いている方位を検出する方位センサー４２と、飛行体１０Ａの高さを検出する高さセンサー４３と、飛行体１０Ａの移動動作の駆動源となる四つのモーターからなる駆動部５０と、上記各構成を制御する制御部６０と、飛行体１０Ａの制御に関する各種の情報や制御プログラム記憶するデータ記憶部６１とを主に備えている。
【００２５】
投光部２１は、レーザーダイオード等の発光素子と、発光素子からの測定光を集光する投光光学系とから主に構成されている。
発光素子は、検知対象となるガスＧによって吸収される吸収波長帯域の測定光を側方に投光する。吸収波長帯域の測定光は、ガスＧの雰囲気内を通過すると吸収されて光量が低下する。検知対象となるガスＧの種類によって波長帯域は異なっている。
例えば、検知対象がメタンガスである場合には、波長が1.65372[μm]の測定光が望ましい吸収波長帯域となる。
【００２６】
投光部２１には変調部２３が併設されており、これにより、所定周波数（例えば、10MHz程度までの範囲）で変調された測定光が発光素子から投光される。なお、この測定光の変調は、後述する波長変調分光法によりガス検知を行うための処理である。
【００２７】
受光部２２は、フォトダイオード等の受光素子と、飛行体１０Ｂにより反射された投光部２１からの測定光を集光する受光光学系とから主に構成されている。
受光素子は、受光光学系を構成する集光レンズの焦点距離において受光面が発光素子と同じ方向に向けられて配置され、反射した測定光を側方から受光する。
【００２８】
受光部２２には復調部２４が併設されている。復調部２４は、受光した測定光の検出信号を変調部２３と同じ周波数で復調した信号と受光した測定光の検出信号を変調部２３の二倍の周波数で復調した信号とを生成する。さらに、復調部２４は、変調部２３と同じ周期で復調した信号を変調部２３の二倍の周期で復調した信号で除算することにより、検知対象となるガスの検知信号を生成し、制御部６０に入力する。
制御部６０では、復調部２４から入力されたガスの検知信号からガスの吸収による受光強度の低下の有無を判定し、受光強度の低下が生じている場合にはその低下度合いを求め、ガスの濃度を算出する。
即ち、制御部６０は、投光部２１、変調部２３、受光部２２及び復調部２４との協働により、波長変調分光法により飛行体１０Ａ，１０Ｂの間のガス検知を行う「検知制御部」として機能する。
【００２９】
前視カメラＬ３１及び前視カメラＲ３２は前方に向けて所定距離だけ離れて配置されており、飛行体１０Ａの飛行時に前方を撮像して障害物の認識に利用される。
前視カメラＬ３１及び前視カメラＲ３２の撮像画像データは画像処理部３３に入力される。この画像処理部３３では、前視カメラＬ３１と前視カメラＲ３２のそれぞれの撮像画像の中から障害物を抽出し、前視カメラＬ３１の撮像範囲内における障害物の位置と前視カメラＲ３２の撮像範囲内における障害物の位置とを特定し制御部６０に入力する。
【００３０】
制御部６０は、前視カメラＬ３１の撮像範囲内における障害物の位置と、前視カメラＲ３２の撮像範囲内における障害物の位置と、前視カメラＬ３１と前視カメラＲ３２の位置関係とから障害物の位置及び距離を算出する。
さらに、制御部６０は、算出した障害物の位置及び距離に基づいて駆動部５０を制御し、飛行体１０Ａが障害物を迂回するように飛行方向を制御する。
【００３１】
測位部４１は、ＧＰＳ(Global Positioning System)受信機であり、飛行体１０Ａの現在位置を測定する。
方位センサー４２は、三軸のジャイロ方位角センサーであり、飛行体１０Ａの進行方向及び機体の傾斜角度を検出する。
飛行体１０Ａは、測位部４１による位置検出と方位センサー４２による進行方向検出によって、規定の移動ルートＲに沿って、当該移動ルートＲの下流側に機体の前方を向けた状態で飛行を行う。
高さセンサー４３は、例えば光学式であり、垂直下方に投光し、その反射光に生じる位相差から高さを求める周知のものが使用される。
飛行体１０Ａは、移動ルートＲに沿って飛行する際には、高さセンサー４３で高さを検出し、規定の高さを維持するように飛行を行う。
【００３２】
制御部６０は、飛行体１０Ａのガス検知に要する複数の処理又は制御を行うためのコンピューターであり、図示しないプロセッサー、通信装置、インターフェイス等が搭載されている。
【００３３】
［飛行体（スレーブ）］
スレーブ側となる飛行体１０Ｂについて、マスター側の飛行体１０Ａと同一の構成については同符号を付して重複する説明は省略する。
図２に示すように、飛行体１０Ｂは、飛行体１０Ａから投光される測定光を反射する反射部としての反射板２０Ｂと、前方の障害物を検出する障害物検出部としての一対の前視カメラＬ３１及び前視カメラＲ３２と、側方の飛行体１０Ａに追従して飛行するために当該飛行体１０Ａを視界に捕らえる捕捉手段としての一対の追従カメラＬ３４Ｂ及び追従カメラＲ３５Ｂと、飛行体１０Ｂの位置検出を行う測位部４１と、飛行体１０Ｂの向いている方位を検出する方位センサー４２と、飛行体１０Ａの高さを検出する高さセンサー４３と、飛行体１０Ｂの移動動作の駆動源となる四つのモーターからなる駆動部５０と、上記各構成を制御する制御部６０Ｂと、飛行体１０Ｂの制御に関する各種の情報や制御プログラム記憶するデータ記憶部６１Ｂとを主に備えている。
【００３４】
反射板２０Ｂは、その反射面が側方（例えば左側）を向いた状態で飛行体１０Ｂに固定支持されており、飛行体１０Ａの投光部２１は反射板２０Ｂに対向する方角から測定光の投光を行うことでその受光部２２は反射した測定光を受光することができる。
なお、反射板２０Ｂは、いわゆるリフレクターであり、その反射面において測定光を散乱反射するので、当該反射面に対して正確に垂直に測定光が入射しなくとも飛行体１０Ａの受光部２２は反射した測定光を受光することができる。
これらの構成により、飛行体１０Ａと飛行体１０Ｂとの間にガスが存在する場合に、飛行体１０Ａから投光された測定光又は反射した測定光がガスの雰囲気内を通過して吸収され、受光強度の低下からガス検知を行うことができる。
【００３５】
追従カメラＬ３４Ｂ及び追従カメラＲ３５Ｂは側方に向けて所定距離だけ離れて配置されており、飛行体１０Ｂの飛行時に側方を撮像して飛行体１０Ａの認識に利用される。
追従カメラＬ３４Ｂ及び追従カメラＲ３５Ｂの撮像画像データは画像処理部３３Ｂに入力される。この画像処理部３３Ｂでは、追従カメラＬ３４Ｂ及び追従カメラＲ３５Ｂのそれぞれの撮像画像の中から飛行体１０Ａを抽出し、追従カメラＬ３４Ｂの撮像範囲内における飛行体１０Ａの位置と追従カメラＲ３５Ｂの撮像範囲内における飛行体１０Ａの位置とを特定し制御部６０に入力する。
【００３６】
飛行体１０Ｂは、原則として、飛行体１０Ａに対して定位置を維持し、飛行体１０Ａに対して一定の向きを維持するように追従移動を行うので、通常の飛行時には、測位部４１及び方位センサー４２は不要となるが、前視カメラＬ３１及び前視カメラＲ３２によって障害物を検出して迂回飛行を行った場合に、規定の移動ルートＲに飛行体１０Ｂを戻す際に、測位部４１及び方位センサー４２が使用される。
【００３７】
制御部６０Ｂは、飛行体１０Ａのガス検知に要する複数の処理又は制御を行うためのコンピューターであり、図示しないプロセッサー、通信装置、インターフェイス等が搭載されている。
【００３８】
［各飛行体の制御部における制御］
飛行体１０Ａの制御部６０は、主に、設定された検知エリアＡ内を予め定められた移動ルートＲに従って飛行しつつガス検知を行う巡航制御と、移動ルートＲ上でガスを検知した位置において、スレーブ側の飛行体１０Ｂ側に接近しつつガス検知を行い、ガス検知位置の絞り込みを行う第一の詳細検知制御と、移動ルートＲ上でガスを検知した位置において、スレーブ側の飛行体１０Ｂと共に上昇又は下降移動を行いつつガス検知を行い、ガス検知位置の絞り込みを行う第二の詳細検知制御とを行う。
これにより、制御部６０は「移動制御部」として機能する。
【００３９】
また、飛行体１０Ｂの制御部６０Ｂは、飛行体１０Ａの側方（例えば右側）の所定の位置及び所定の距離を維持するように飛行する追従制御を実行する。この追従制御では、高さについても追従を行い、飛行体１０Ａに対して飛行体１０Ｂも同じ高さを維持するように昇降動作も追従する。
【００４０】
［巡航制御］
図３は巡航制御における検知エリアＡと移動ルートＲとを示している。検知エリアＡと移動ルートＲに関するデータは制御部６０が有する通信装置を通じて外部から入力され、受信した検知エリアＡ及び移動ルートＲのデータはデータ記憶部６１に格納される。即ち、このデータ記憶部６１は「ルート記憶部」及び「エリア記憶部」として機能する。
なお、飛行体１０Ｂも、制御部６０Ｂが有する通信装置を通じて検知エリアＡと移動ルートＲに関するデータが外部から入力されてデータ記憶部６１に格納されるので、データ記憶部６１Ｂも「ルート記憶部」及び「エリア記憶部」として機能する。
【００４１】
検知エリアＡについては、エリア形状の基準点となる位置（例えば、多角形のエリア形状であれば各頂点）の位置を示す緯度と経度からなる位置データが入力される。
移動ルートＲについては、移動ルートＲ上の複数の通過ポイントの位置座標データが入力される。この位置座標データは、検知エリアＡ内に設定された座標系に基づく位置座標で各通過ポイントの位置を示すデータであるが、例えば、移動ルートＲの通過ポイントの位置座標を緯度と経度からなる位置座標で設定する場合には、検知エリアＡについては定めなくとも良い。
制御部６０は、巡航制御における飛行体１０Ａの移動時には、測位部４１と方位センサー４２から機体の現在位置及び機体の向きを認識し、決められた順番で各通過ポイントに向かって飛行するように駆動部５０を制御する。
また、移動中には、投光部２１による測定光の投光と受光部２２による測定光の受光とを継続的に実施し、所定のサンプリング周期で、現在位置と検出されたガス濃度とを記録する。さらに、制御部６０は、検出されたガス濃度からガスの有無を判定し、ガス有りと判定した場合には、ガス有りと判定したときの位置座標（または、緯度、経度）をガス検知位置としてデータ記憶部６１に記憶する。
【００４２】
また、巡航制御における移動ルートＲの移動中において、飛行体１０Ａの制御部６０は、ガス有りと判定した場合には、移動ルートＲに沿った移動を中止して第一の詳細検知制御及び第二の詳細検知制御を実行する。
【００４３】
［第一の詳細検知制御］
図４は第一の詳細検知制御における飛行体１０Ａ及び飛行体１０Ｂの動作を示している。
第一の詳細検知制御では、制御部６０は、移動ルートＲ上でガス有りと判定された位置において、飛行体１０Ａを飛行体１０Ｂ側に向かって接近移動させるよう駆動部５０を制御する。
飛行体１０Ｂは、前述したように、飛行体１０Ａに対して所定の位置で所定の距離を維持するように追従制御を行っている。
これに対して、飛行体１０Ａのデータ記憶部６１には、追従制御によって飛行体１０Ｂが飛行体１０Ａに対していずれの位置で追従しているかを示した所在データが格納されている。従って、第一の詳細検知制御の実行時には、所在データから飛行体１０Ｂの位置を特定し、特定された飛行体１０Ｂの位置に向かって飛行体１０Ａを移動させる。なお、飛行体１０Ａの移動量は飛行体１０Ｂと干渉を生じない範囲とする。そして、この移動中も、ガス検知を実行し、濃度の変化を記録する。
そして、制御部６０は、ガス濃度が最も高くなった時の飛行体１０Ａの位置と飛行体１０Ｂの位置の中間点を新たに絞り込んだガス検知位置として記録する。
【００４４】
なお、第一の詳細検知制御において、飛行体１０Ａが飛行体１０Ｂ側に移動すると、飛行体１０Ｂは追従制御によって飛行体１０Ａから離れる方向に移動して一定の距離を維持しようとする制御が行われるので、飛行体１０Ａの制御部６０は、飛行体１０Ｂの制御部６０Ｂに対して通信を行い、第一の詳細検知制御の実行中には追従制御を行わずに現在位置を維持するように指令を送信する。
【００４５】
［第二の詳細検知制御］
図５は第二の詳細検知制御における飛行体１０Ａ及び飛行体１０Ｂの動作を示している。
第二の詳細検知制御では、制御部６０は、移動ルートＲ上でガス有りと判定された位置において、飛行体１０Ａを所定の高さ範囲の中で上昇又は下降させるよう駆動部５０を制御する。
飛行体１０Ａが上昇又は下降移動を行うと、飛行体１０Ｂは、追従制御により、飛行体１０Ａと同じ高さを維持するように上昇又は下降を行う。
そして、第二の詳細検知制御の実行時には、制御部６０は、飛行体１０Ａの上昇中、下降中又はその両方においてガス検知を実行し、濃度の変化を記録する。
そして、制御部６０は、ガス濃度が最も高くなった時の飛行体１０Ａの高さをガス検知位置と共に記録する。
【００４６】
［追従制御］
飛行体１０Ｂの制御部６０Ｂは、飛行時において、追従カメラＬ３４Ｂと追従カメラＲ３５Ｂによる撮像を実行する。画像処理部３３Ｂは、追従カメラＬ３４Ｂの撮像範囲内における飛行体１０Ａの位置と、追従カメラＲ３５Ｂの撮像範囲内における飛行体１０Ａの位置とを求め、制御部６０Ｂに入力する。
制御部６０Ｂは、追従カメラＬ３４Ｂの撮像範囲内における飛行体１０Ａの位置と、追従カメラＲ３５Ｂの撮像範囲内における飛行体１０Ａの位置と、追従カメラＬ３４Ｂ及び追従カメラＲ３５Ｂの位置関係とから飛行体１０Ａに対して飛行体１０Ｂが何れの距離で何れに位置しているかを算出する。
さらに、制御部６０Ｂは、算出した飛行体１０Ａに対する飛行体１０Ｂの位置及び距離に基づいて追従移動制御を行う。即ち、制御部６０Ｂは、算出した飛行体１０Ａに対する飛行体１０Ｂの位置及び距離に基づいて、飛行体１０Ｂが飛行体１０Ａに対して所定の位置及び距離となるように駆動部５０を制御する。
【００４７】
なお、上述した飛行体１０Ｂの画像処理部３３Ｂ及び制御部６０Ｂは、飛行体１０Ａの画像処理部３３及び制御部６０と同様に、前視カメラＬ３１及び前視カメラＲ３２の撮像画像から障害物の位置及び距離を算出し、飛行体１０Ａが障害物を迂回するように駆動部５０を制御する迂回制御も実行する。
【００４８】
［ガス検知システムによるガス検知動作］
ガス検知システム１００によるガス検知動作を図１〜図５及び図６のフローチャートに基づいて説明する。
飛行体１０Ａ，１０Ｂの制御部６０，６０Ｂに対して検知エリアＡと移動ルートＲに関する設定が行われると（ステップＳ１）、飛行体１０Ａは巡航制御に基づいて移動ルートＲに沿って飛行を開始する。また、飛行体１０Ｂは、追従制御によって飛行体１０Ａの側方を飛行し、二機の飛行体１０Ａ、１０Ｂが移動ルートＲに沿って並進する（ステップＳ３）。
また、移動ルートＲに沿って並進している間、飛行体１０Ａは投光部２１から飛行体１０Ｂの反射板２０Ｂに向かって測定光を投光し、その反射光を受光部２２で受光して、周期的にガス検知を実行する。そして、飛行体１０Ａの制御部６０は、周期的なガス検知を実行したときの位置座標と検出されたガス濃度とを記録する。
【００４９】
さらに、飛行体１０Ａの制御部６０は、移動ルートＲの飛行中に検出されたガス濃度からガスの有無を判定する（ステップＳ５）。
そして、ガスなしと判断したときには、移動ルートＲの終点到達の判定に進み（ステップＳ１１）、ガス有りと判断したときには、飛行体１０Ａ、１０Ｂによる並進を停止して、第一の詳細検知制御を実行する（ステップＳ７）。即ち、飛行体１０Ａを飛行体１０Ｂ側に接近移動させながらガス検知を行い、ガス濃度の変化を監視する。
そして、飛行体１０Ａの接近移動の移動範囲内でガス濃度が最高値となったときの飛行体１０Ａと飛行体１０Ｂの中間点の位置座標と検出されたガス濃度とを記録する。
【００５０】
さらに、ガス有りと判断して飛行体１０Ａ、１０Ｂによる並進を停止した位置において、第二の詳細検知制御を実行する（ステップＳ９）。即ち、飛行体１０Ａと飛行体１０Ｂとを上昇又は下降移動させながらガス検知を行い、ガス濃度の変化を監視する。
そして、飛行体１０ＡのＺ軸方向に沿った移動範囲内でガス濃度が最高値となった高さと検出されたガス濃度とを記録する。
【００５１】
ついで、飛行体１０Ａの制御部６０は、移動ルートＲの終点に到達したか否かを判定し（ステップＳ１１）、終点に到達していない場合にはステップＳ３に戻り、飛行体１０Ａ，１０Ｂによる移動ルートＲの並進を続け、終点に到達したと判断した場合には検知エリアＡ全体についてガス検知が完了したものとして動作を終了する。
【００５２】
［ガス検知システムの技術的効果］
以上のように、ガス検知システム１００では、二機の飛行体１０Ａ，１０Ｂの間を渡る検知対象のガスの吸収波長帯域の測定光の投光及び受光により、二機の飛行体１０Ａ，１０Ｂの間でガス検知を行うので風等の影響を受けにくく、漏洩位置を正確に推定することができ、また、背景物体や地上に測定光を照射する場合と異なり、投光先の表面状態の影響を十分に低減して精度の高いガス検知を行うことが可能となる。
さらに、二機の飛行体１０Ａ，１０Ｂの間でガス検知を行うので、地上の起伏や建造物による遮蔽の影響を受け易い位置にも移動してガス検知を行うことができ、ガス検知を行うことが可能な範囲を飛躍的に拡大させることが可能となる。
また、移動体として飛行体１０Ａ，１０Ｂを利用するので、走行車両のように地表や地形の影響を受けにくく、より広範囲に且つ隈無くガス検知を行うことが可能となる。
【００５３】
また、飛行体１０Ａは測定光を投光する投光部２１と測定光を受光する受光部２２とを備え、飛行体１０Ｂは測定光を反射する反射板２０Ｂを備えているので、受光部は一定の反射状態で反射した測定光をガス検知に利用することができ、安定的に精度よくガス検知を行うことが可能となる。
【００５４】
さらに、飛行体１０Ａの制御部６０は、投光部２１、変調部２３、受光部２２及び復調部２４との協働により、波長変調分光法により飛行体１０Ａ，１０Ｂの間のガス検知を行うので、反射した測定光の受光強度が低い場合であっても、ガス検知による微弱な強度変化を検出することができ、より精度の高いガス検知を行うことが可能となる。
また、測定光の受光強度の微弱な変化を検出できるので、飛行体１０Ａ、１０Ｂの相互間距離を離すことができ、広範囲の検知エリアでも効率的にガス検知を行うことが可能となる。
【００５５】
また、飛行体１０Ａは、移動ルートＲを記憶するデータ記憶部６１を備え、移動ルートＲ上でガス検知を行うので、想定される検知範囲内を予定した通りにガス検知を行うことが可能となる。
また、飛行体１０Ａは、データ記憶部６１に検知エリアＡについても記憶しているので、想定される検知範囲内を逸脱することなくガス検知を行うことが可能となる。
【００５６】
さらに、飛行体１０Ａの制御部６０は、飛行体１０Ｂとの間でガスが検知されると、当該二つの飛行体１０Ａ，１０Ｂの相互間距離を縮めてガス検知を行う第一の詳細検知制御を行うので、ガス有りとした検知位置をより正確に絞り込むことが可能となる。
【００５７】
さらに、飛行体１０Ａの制御部６０は、飛行体１０Ｂとの間でガスが検知されると、当該二つの飛行体１０Ａ，１０Ｂの高さを変えてガス検知を行う第二の詳細検知制御を行うので、ガス有りとした検知位置について、さらに、何れの高さにガスが存在するかを検出することが可能となる。
【００５８】
［第二の実施形態］
本発明の第二の実施形態であるガス検知システム１００Ｃを図７のブロック図に示す。
このガス検知システム１００Ｃは、前述したガス検知システム１００の飛行体１０Ａ，１０Ｂの一部の構成に変更を加えた飛行体１０Ｃ，１０Ｄから構成されている。以下の説明では、主に、飛行体１０Ｃ，１０Ｄについて、飛行体１０Ａ，１０Ｂと異なる点について説明し、ガス検知システム１００と同一の構成については同符号を付して重複する説明は省略する。
【００５９】
マスター側となる飛行体１０Ｃは、飛行体１０Ａの投光部２１及び変調部２３を除去した構成となっている。即ち、飛行体１０Ｃは測定光の投光は行わず、測定光の受光のみを行う。
スレーブ側の飛行体１０Ｄは、飛行体１０Ｂから反射板２０Ｂを除去し、投光部２１及び変調部２３を付加した構成となっている。飛行体１０Ｄの投光部２１は、反射板２０Ｂの反射面が向けられている方向と同じ方向に向けられている。つまり、飛行体１０Ｄの投光部２１は、追従制御によって飛行体１０Ｃの追従移動を行う場合に、飛行体１０Ｃ側に向かって測定光の投光を行う。
【００６０】
飛行体１０Ｄは、飛行中において常に投光部２１から測定光の投光を行う。
そして、それ以外については、飛行体１０Ｃ及び１０Ｄは、飛行体１０Ａ及び１０Ｂと同じ制御を行ってガス検知を行う。
【００６１】
上記構成により、ガス検知システム１００Ｃは、ガス検知システム１００と同一の技術的効果を得ることができる。さらに、ガス検知システム１００Ｃは、反射板２０Ｂを使用しないので、測定光を反射板２０Ｂを介することなく直接的に受光することができ、受光強度の低下を抑え、より良好且つ高精度でガス検知を行うことが可能となる。また、反射が介在しないので、ガス検知の際の飛行体１０Ｃと飛行体１０Ｄの間隔を広くとることが可能となる。
【００６２】
［第三の実施形態］
本発明の第三の実施形態であるガス検知システム１００Ｅを図８の側面図に示す。
このガス検知システム１００Ｅは、前述したガス検知システム１００のマスター側の移動体を飛行体１０Ａから走行車両１０Ｅに変更し、走行車両１０Ｅと飛行体１０Ｂとによりガス検知を行う構成となっている。
以下の説明では、主に、走行車両１０Ｅについて、飛行体１０Ａと異なる点について説明し、ガス検知システム１００と同一の構成については同符号を付して重複する説明は省略する。
【００６３】
マスター側となる走行車両１０Ｅは、投光部２１及び受光部２２（図２参照）を上方に向けた状態で備えており、高さセンサー４３は備えていない。
スレーブ側の飛行体１０Ｂは、反射板２０Ｂ及び追従カメラＬ３４Ｂ、追従カメラＲ３５Ｂ（図２参照）を鉛直下方に向けて備えている。
このガス検知システム１００Ｅでは、走行車両１０Ｅと飛行体１０Ｂとが上下に並んだ状態でガス検知を行う。
従って、ガス検知システム１００の第一の詳細検知制御は実行されない。
また、第二の詳細検知制御の際には、スレーブ側の飛行体１０Ｂが上昇又は下降動作を行いつつガス検知を実行する。
【００６４】
上記ガス検知システム１００Ｅでは、車両の走行ができない場所ではガス検知を行うことができなくなること及び第一の詳細検知制御が実行できないことを除けば、ガス検知システム１００と同一の技術的効果を得ることができる。さらに、ガス検知システム１００Ｅは、一方の移動体が走行車両なので、双方が飛行体である場合に比べて、二つの移動体を連動させてガス検知を行うための動作制御を容易に実現することが可能となる。
【００６５】
［その他］
上記各実施形態では、飛行体としてローターを四つ有するマルチコプターを例示したが、ローターの数が異なるものであっても良い。また、シングルローター式又はツインローター式のヘリコプターを使用しても良い。
【００６６】
また、上記各実施形態では、投光部２１から投光する測定光を所定の周波数で変調し、受光部２２の受光信号を変調周波数の２倍の周波数で検波（2f検波）した信号成分を変調周波数で検波した信号成分で除してガス検知信号を得る、いわゆる、2f検波法（波長変調分光法）でガス検知を行っているが、２倍に限らず４倍又はその他の倍率の周波数で検波してもよい。また、波長変調分光法に限らず、投光部２１が吸収波長帯域の測定光と非吸収波長帯域の測定光の投光をそれぞれ行い、受光部２２が吸収波長帯域の測定光と非吸収波長帯域の測定光を受光して、制御部６０が吸収波長帯域の測定光と非吸収波長帯域の測定光の受光量の比率からガス検知を行う方式（差分吸収法）を採用してもよい。
【００６７】
また、上記各実施形態では、マスター側の移動体が規定の移動ルートＲに従って移動を行う場合を例示したが、このような自律移動に限らず、検知エリアＡ内を作業者が遠隔操縦によって移動させる構成としても良い。
また、自律移動を行う場合であっても、規定の移動ルートＲに従って移動を行う場合に限らず、現在位置を検出して検知エリアＡ内から逸脱しないように制御しつつ、検知エリアＡ内を端から順番に全域を塗りつぶすように移動しながらガス検知を行ってもよい。或いは、検知エリアＡ内から逸脱しないように制御しつつ、ランダムに方向変換を行いつつ全域を塗りつぶすように移動しながらガス検知を行ってもよい。
【００６８】
また、ガス検知システム１００では、飛行体１０Ａの制御部６０が、ガスが検知されると、移動ルートＲの途中であっても、第一の詳細検知制御及び第二の詳細検知制御を実行する場合を例示したが、これに限らず、巡航制御による移動ルートＲの全体のガス検知完了後に、ガスが検知された位置ごとに第一の詳細検知制御及び第二の詳細検知制御を実行してもよい。
また、第一の詳細検知制御と第二の詳細検知制御は、何れを先に行ってもよい。
【００６９】
また、各実施形態では、移動体が二機の場合を例示したが、より多くの移動体を使用してもよい。その場合、二機ずつの移動体の組を複数用意し、検知エリアＡを複数区画に分割して、各組ごとに個々の区画内のガス検知を行うようにすることが望ましい。
【００７０】
また、移動体をマルチコプターのような飛行体とした場合、飛行体の移動時には必然的に傾斜を生じる。
従って、各飛行体１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄにおいて、向きを一定に維持する必要がある構成、例えば、投光部２１，受光部２２，反射板２０Ｂ，前視カメラＬ３１，前視カメラＲ３２，追従カメラＬ３４Ｂ，追従カメラＲ３５Ｂ，高さセンサー４３等については、機体に対して任意に傾斜させることが可能なチルト機構を介して機体に設けてもよい。その場合、制御部６０が、飛行体の飛行時には方位センサー４２により機体の傾斜角度を検出し、投光部２１，受光部２２，反射板２０Ｂ，前視カメラＬ３１，前視カメラＲ３２，追従カメラＬ３４Ｂ，追従カメラＲ３５Ｂ，高さセンサー４３等が、機体が水平状態の時の向きを維持するようにチルト機構に対して制御を行ってもよい。
また、反射板２０Ｂについては、入射光が入射した方向と平行に反射光を射出する光学的な構造を有する反射体等を使用しても良い。
【００７１】
また、データ記憶部６１はメモリカードのような取り出し可能な記録媒体とその読み取り書き込み装置とから構成しても良い。
【００７２】
また、上記各実施形態では、一方の移動体の投光部２１から他方の移動体の反射板２０Ｂ又は受光部２２に対して投光を行っているが、この投光については、図９に示すように、投光部２１から測定光の投光方向を調整する投光方向調整機構２１１を介して投光を行う構成としても良い。投光方向調整機構２１１としては、反射又は屈折を行う光学素子の向きを任意に変更調節な機構が利用可能であり、具体的には、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)ミラー等が好適である。ＭＥＭＳミラーは、一軸又は二軸でミラーを傾動させることが可能であり、相手側の移動体の位置情報を取得した制御部６０（又は６０Ｂ）が当該位置情報に基づいてＭＥＭＳミラーのミラー角度を制御して、相手側の移動体の反射板２０Ｂ又は受光部２２に投光するように投光させる。また、制御部６０（又は６０Ｂ）が相手側の移動体の位置情報を取得しない場合には、一定の振り幅で投光を行うようにミラー角度を周期的に傾動させて投光範囲を拡大させる制御を行ってもよい。
上記投光方向調整機構２１１を設けることにより、測定光の受光をより良好に行うことができ、より安定的に精度よくガス検知を行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００７３】
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ  飛行体（移動体）
１０Ｅ  走行車両（移動体）
２０Ｂ  反射板（反射部）
２１  投光部
２１１  投光方向調整機構
２２  受光部
２３  変調部
２４  復調部
３３  画像処理部
３３Ｂ  画像処理部
４１  測位部
４２  方位センサー
４３  高さセンサー
５０  駆動部
６０  制御部（検知制御部，移動制御部）
６０Ｂ  制御部
６１，６１Ｂ  データ記憶部（ルート記憶部，エリア記憶部）
１００，１００Ｃ，１００Ｅ  ガス検知システム
Ａ  検知エリア
Ｇ  ガス
３１  前視カメラＬ
３２  前視カメラＲ
３４Ｂ  追従カメラＬ
３５Ｂ  追従カメラＲ
Ｒ  移動ルート
【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】
2017110984.tif 000009
【図８】
2017110984.tif 000010
【図９】
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