JP2013120114A - Ｃｏ２濃度のベースライン補正装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ベースライン補正後のＣＯ２濃度の測定値への誤差の重畳を防ぐ。
【解決手段】ＣＯ２濃度が測定される毎に、その測定されたＣＯ２濃度の測定値ｐｖｉとその測定されたＣＯ２濃度の移動平均値ｐｖｉmavとの差Δｐｖｉを求め、その差Δｐｖｉが所定時間Ｔ（例えば、１２時間）継続して許容範囲±α（例えば、α＝２５ｐｐｍ）内に入り続けた場合、ＣＯ２濃度の測定値ｐｖｉが飽和したと判断し、その時のＣＯ２濃度の測定値ｐｖｉを基準値（外気のＣＯ２濃度として定められた所定の値（４００ｐｐｍ））に置き換える（ベースラインを補正する）。これにより、ＣＯ２濃度の測定値が外気濃度付近まで低下した環境下でしかベースライン補正が行われず、ベースライン補正後のＣＯ２濃度の測定値ｐｖｉ’への誤差の重畳が防がれる。
【選択図】 図２

Description

この発明は、ＣＯ２の濃度の測定値のベースラインを基準値を用いて補正するＣＯ２濃度のベースライン補正装置および方法に関するものである。

従来より、ＣＯ２の濃度を測定するセンサとして、固体電解型などのＣＯ２センサが用いられている。このＣＯ２センサでは、センサ信号に経時的なドリフトがあり、このドリフトを基準値を用いて補正するようにしている。この基準値を用いたセンサ信号の補正をベースライン補正と呼んでいる（例えば、特許文献１，２参照）。

このベースライン補正では、建物内は定期的にＣＯ２の発生源となる人がいない期間があり、外気による換気により建物内のＣＯ２濃度が外気濃度である４００ｐｐｍ付近まで低下するという傾向を利用し、ＣＯ２センサによってサンプリングされた一定時間（期間）内におけるＣＯ２濃度の最小値をベースラインとし、このベースラインを４００ｐｐｍに置き換えるようにする。この場合の４００ｐｐｍが基準値である。

特開平１１−１４６９１号公報 特開平１１−１４５８３号公報

しかしながら、従来のベースライン補正では、建物の気密性が高く、あるいは２４時間人が常駐しているような環境下では、建物内（測定対象空間）のＣＯ２濃度が外気濃度付近まで低下しない場合があり、逆にベースラインを補正したＣＯ２濃度の測定値（以下、ベースライン補正後のＣＯ２濃度の測定値と呼ぶ）に誤差を重畳してしまうという虞があった。

例えば、最低濃度が６００ｐｐｍまでしか低下しない環境下だと、ベースライン補正によって６００ｐｐｍが４００ｐｐｍ（基準値）とされ、ベースライン補正後のＣＯ２濃度の測定値に−２００ｐｐｍの誤差が生じてしまう。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ベースライン補正後のＣＯ２濃度の測定値への誤差の重畳を防ぐことが可能なＣＯ２濃度のベースライン補正装置および方法を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明に係るベースライン補正装置は、測定対象空間におけるＣＯ２濃度を定周期で測定するＣＯ２濃度測定手段と、外気のＣＯ２濃度として定められた所定の値を基準値として記憶する基準値記憶手段と、測定対象空間におけるＣＯ２濃度が測定される毎に、その測定されたＣＯ２濃度の測定値とその測定されたＣＯ２濃度の移動平均値との差を求め、その差が所定時間継続して予め定められた許容範囲内に入り続けた場合、ＣＯ２濃度の測定値が飽和したと判断するＣＯ２濃度飽和判断手段と、ＣＯ２濃度飽和判断手段によって飽和したと判断されたＣＯ２濃度の測定値をベースラインとし、このベースラインを基準値に置き換えるベースライン補正手段とを備えることを特徴とする。

この発明によれば、測定対象空間におけるＣＯ２濃度が測定される毎に、その測定されたＣＯ２濃度の測定値とその測定されたＣＯ２濃度の移動平均値（例えば、１２時間の移動平均）との差が求められ、その差が所定時間（例えば、１２時間）継続して予め定められた許容範囲（例えば、−２５ｐｐｍ〜＋２５ｐｐｍ）内に入り続けた場合、ＣＯ２濃度の測定値が飽和したと判断され、この飽和したと判断されたＣＯ２濃度の測定値が外気のＣＯ２濃度として定められた所定の値（基準値）に置き換えられる。すなわち、飽和したと判断されたＣＯ２濃度の測定値をベースラインとし、このベースラインが基準値（例えば、４００ｐｐｍ）に置き換えられる。

測定対象空間におけるＣＯ２濃度が外気により希釈されて低下して行く様は、徐々にＣＯ２濃度が低下し、最終的に外気濃度に飽和して行くというようなＥＸＰ関数（指数関数）変化の形態となることが知られている。ここで、長期間飽和するほど一定で、かつ測定対象空間の濃度よりも低いＣＯ２濃度は外気以外には存在しないため、ＣＯ２濃度の変化が徐々に低下して長期間飽和している様相を呈することはつまり、その際の飽和濃度が外気のＣＯ２濃度であることを意味する。

本発明では、測定対象空間におけるＣＯ２濃度が測定される毎に、その測定されたＣＯ２濃度の測定値とその測定されたＣＯ２濃度の移動平均値との差を求め、その差が所定時間継続して許容範囲内に入り続けた場合、ＣＯ２濃度の測定値が飽和したと判断することによって、濃度変化が徐々に低下して長期間飽和している様相を呈している状態にあるとみなし、その時のＣＯ２濃度の測定値をベースラインとみなし、このベースラインを基準値に置き換えるようにする。これにより、ＣＯ２濃度の測定値が外気濃度付近まで低下しない環境下ではベースライン補正が行われず、すなわちＣＯ２濃度の測定値が外気濃度付近まで低下した環境下でしかベースライン補正が行われず、ベースライン補正後のＣＯ２濃度の測定値への誤差の重畳が防がれる。

本発明によれば、測定対象空間におけるＣＯ２濃度が測定される毎に、その測定されたＣＯ２濃度の測定値とその測定されたＣＯ２濃度の移動平均値との差を求め、その差が所定時間継続して許容範囲内に入り続けた場合、ＣＯ２濃度の測定値が飽和したと判断し、この飽和したと判断したＣＯ２濃度の測定値を基準値に置き換えるようにしたので、ＣＯ２濃度の測定値が外気濃度付近まで低下しない環境下でしかベースライン補正が行われないようにして、ベースライン補正後のＣＯ２濃度の測定値への誤差の重畳を防ぐことが可能となる。

本発明に係るＣＯ２濃度のベースライン補正装置の一実施の形態を用いたシステムの概略を示す図である。 このシステムにおいて用いられるＣＯ２濃度のベースライン補正装置の機能ブロック図である。 このベースライン補正装置におけるＣＰＵが実行する処理動作のフローチャートである。 測定対象空間におけるＣＯ２濃度が外気により希釈されて低下して行く様を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１はこの発明に係るＣＯ２濃度のベースライン補正装置の一実施の形態を用いたシステムの概略を示す図である。

図１において、１００はＣＯ２濃度の測定対象空間、２００は本発明に係るＣＯ２濃度のベースライン補正装置であり、測定対象空間１００にはその空間内のＣＯ２濃度を測定する手段としてＣＯ２センサＳ１が設置されている。なお、測定対象空間１００は人が活動する空間であればよく、建物内の空間に限られるものではない。

図２にＣＯ２濃度のベースライン補正装置（以下、単にベースライン補正装置と呼ぶ）２００の機能ブロック図を示す。このベースライン補正装置２００は、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現され、本実施の形態特有の機能ブロックとして、測定値取込部１と、測定値記憶部２と、基準値記憶部３と、移動平均算出部４と、差分算出部５と、飽和判断部６と、判断時間記憶部７と、許容範囲記憶部８と、ベースライン補正部９とを備えている。なお、この実施の形態において、ＣＯ２センサＳ１はベースライン補正装置２００の構成要素の１つとして設けられている。

ベースライン補正装置２００において、測定値取込部１は、ＣＯ２センサＳ１からのＣＯ２濃度の測定値ｐｖｉを定周期で取り込む。測定値記憶部２には、定周期で取り込まれたＣＯ２センサＳ１からのＣＯ２濃度の測定値ｐｖｉが時系列に記憶される。基準値記憶部３には外気のＣＯ２濃度として定められた所定の値が基準値として記憶されている。この実施の形態では、外気のＣＯ２濃度として定められた所定の値を４００ｐｐｍとし、この４００ｐｐｍを基準値として基準値記憶部３に記憶させている。

移動平均算出部４は、ＣＯ２センサＳ１からのＣＯ２濃度の測定値ｐｖｉが入力される毎に、その入力されたＣＯ２濃度の測定値ｐｖｉも含めて過去１２時間のＣＯ２濃度の測定値を測定値記憶部２から読み出して、この１２時間のＣＯ２濃度の測定値の平均を測定値ｐｖｉの移動平均値ｐｖｉmavとして算出する。

差分算出部５は、ＣＯ２センサＳ１からのＣＯ２濃度の測定値ｐｖｉが入力される毎に、その入力されたＣＯ２濃度の測定値ｐｖｉを現在値とし、このＣＯ２濃度の現在値ｐｖｉと移動平均算出部４によって算出されたＣＯ２濃度の移動平均値ｐｖｉmavとの差Δｐｖｉ（Δｐｖｉ＝ｐｖｉmav−ｐｖｉ）を求め、現在値と移動平均値との差分Δｐｖｉとして出力する。

飽和判断部６は、差分算出部５からの差分Δｐｖｉを次々に入力とし、この差分Δｐｖｉが所定時間Ｔ継続して予め定められた許容範囲±αに入り続けた場合、ＣＯ２濃度の測定値が飽和したと判断する。判断時間記憶部７には、飽和判断部６で使用する所定時間Ｔが記憶されており、本実施の形態ではＴ＝１２時間とされている。許容範囲記憶部８には、飽和判断部６で使用する許容範囲±αが記憶されており、本実施の形態ではα＝２５ｐｐｍとされている。

ベースライン補正部９は、飽和判断部６からのＣＯ２濃度の測定値が飽和したか否かの判断結果を入力とし、ＣＯ２濃度の測定値が飽和したと判断された場合、その時のＣＯ２センサＳ１からのＣＯ２濃度の測定値ｐｖｉをベースラインとし、このベースラインを基準値記憶部３に記憶されている基準値（４００ｐｐｍ）に置き換える。そして、このベースラインが基準値に置き換えられたＣＯ２濃度の測定値ｐｖｉを、すなわちベースラインが補正されたＣＯ２濃度の測定値ｐｖｉを、ベースライン補正後のＣＯ２濃度の測定値ｐｖｉ’として出力する。

図２に示した機能ブロック図において、ＣＯ２センサＳ１と測定値取込部１とによって、本発明でいうＣＯ２濃度測定手段が構成されており、移動平均算出部４と差分算出部５と飽和判断部６とによって、ＣＯ２濃度飽和判断手段が構成されている。また、基準値記憶部３が基準値記憶手段に対応し、ベースライン補正部９がベースライン補正手段に対応する。また、測定値取込部１、移動平均算出部４、差分算出部５、飽和判断部６およびベースライン補正部９の機能は、プログラムに従うＣＰＵ１０の処理機能として実現される。

図３にベースライン補正装置２００におけるＣＰＵ１０が実行する処理動作のフローチャートを示す。ＣＰＵ１０は、ＣＯ２センサＳ１からのＣＯ２濃度の測定値ｐｖｉを取り込み（ステップＳ１０１）、この取り込んだＣＯ２濃度の測定値ｐｖｉを測定値記憶部２に記憶させる（ステップＳ１０２）。

そして、取り込んだＣＯ２濃度の測定値ｐｖｉも含めて過去１２時間のＣＯ２濃度の測定値を測定値記憶部２から読み出して、この１２時間のＣＯ２濃度の測定値の平均を測定値ｐｖｉの移動平均値ｐｖｉmavとして算出する（ステップＳ１０３）。

次に、ＣＰＵ１０は、ステップＳ１０１で取り込んだＣＯ２濃度の測定値ｐｖｉを現在値とし、このＣＯ２濃度の現在値ｐｖｉとステップＳ１０３で算出したＣＯ２濃度の移動平均値ｐｖｉmavとの差Δｐｖｉ（Δｐｖｉ＝ｐｖｉmav−ｐｖｉ）を現在値と移動平均値との差分として求める（ステップＳ１０４）。

そして、この求めた差分Δｐｖｉが許容範囲記憶部８に記憶されている許容範囲±αに入っているか否か、すなわち−２５ｐｐｍ〜＋２５ｐｐｍの許容範囲内に入っているか否かを確認する（ステップＳ１０５）。ここで、許容範囲±αに入っていなければ（ステップＳ１０５のＮＯ）、ソフトタイマの計時値ＴＸを０としたうえ（ステップＳ１０６）、ステップＳ１０１へ戻り、ＣＯ２濃度の測定値ｐｖｉの取り込みを繰り返す。なお、ソフトタイマの計時値ＴＸは、初期状態において０とされている。

これに対し、差分Δｐｖｉが許容範囲±αに入れば（ステップＳ１０５のＹＥＳ）、ソフトタイマの計時動作を開始させて（ステップＳ１０８）、ステップＳ１０１へ戻り、ＣＯ２濃度の測定値ｐｖｉの取り込みを繰り返す。これにより、上述と同様にして、次々に差分Δｐｖｉが求められる。

この場合、ソフトタイマの計時動作が開始されていれば（ステップＳ１０７のＮＯ）、その計時動作をそのまま続けて、ＣＯ２濃度の測定値ｐｖｉの取り込みを繰り返す。なお、差分Δｐｖｉが許容範囲±αから外れれば（ステップＳ１０５のＮＯ）、ソフトタイマの計時動作を中止させてその計時値ＴＸを０に戻して（ステップＳ１０６）、ＣＯ２濃度の測定値ｐｖｉの取り込みを繰り返す。

ここで、差分Δｐｖｉが許容範囲±αに入り続け（ステップＳ１０５のＹＥＳ）、ソフトタイマの計時値ＴＸが判断時間記憶部７に記憶されている所定時間Ｔ以上となると（ステップＳ１０９のＹＥＳ）、ＣＰＵ１０は、その時のＣＯ２濃度の測定値ｐｖｉを基準値記憶部３に記憶されている基準値（４００ｐｐｍ）に置き換える（ステップＳ１１０）。すなわち、ＣＯ２濃度の測定値のベースラインを補正する。

測定対象空間１００におけるＣＯ２濃度が外気により希釈されて低下して行く様を図４に示す。図４に示す縦軸はＣＯ２濃度、横軸は時間である。この図に示されるように、測定対象空間１０におけるＣＯ２濃度が外気により希釈されて低下して行く様は、徐々にＣＯ２濃度が低下し、最終的に外気濃度に飽和して行くというようなＥＸＰ関数（指数関数）変化の形態となることが知られている。ここで、長期間飽和するほど一定で、かつ測定対象空間１０の濃度よりも低いＣＯ２濃度は外気以外には存在しないため、ＣＯ２濃度の変化が徐々に低下して長期間飽和している様相を呈することはつまり、その際の飽和濃度が外気のＣＯ２濃度であることを意味する。

本実施の形態では、測定対象空間１００におけるＣＯ２濃度が測定される毎に、その測定されたＣＯ２濃度の測定値ｐｖｉとその測定されたＣＯ２濃度の移動平均値ｐｖｉmavとの差Δｐｖｉを求め、その差Δｐｖｉが所定時間Ｔ（１２時間）継続して許容範囲±α（−２５ｐｐｍ〜＋２５ｐｐｍ）に入り続けた場合、ＣＯ２濃度の測定値ｐｖｉが飽和したと判断することによって、濃度変化が徐々に低下して長期間飽和している様相を呈している状態にあるとみなし、その時のＣＯ２濃度の測定値ｐｖｉを基準値（４００ｐｐｍ）に置き換える。これにより、ＣＯ２濃度の測定値が外気濃度付近まで低下しない環境下ではベースライン補正が行われず、すなわちＣＯ２濃度の測定値が外気濃度付近まで低下した環境下でしかベースライン補正が行われず、ベースライン補正後のＣＯ２濃度の測定値ｐｖｉ’への誤差の重畳が防がれるものとなる。

なお、上述した実施の形態では、ＣＯ２濃度の現在値ｐｖｉと移動平均値ｐｖｉmavとの差Δｐｖｉ（Δｐｖｉ＝ｐｖｉmav−ｐｖｉ）が許容範囲±αに入ったか否かを確認するようにしたが、ＣＯ２濃度の現在値ｐｖｉと移動平均値ｐｖｉmavとの差Δｐｖｉの絶対値（｜Δｐｖｉ｜）を差分として求め、この差分｜Δｐｖｉ｜が許容値α以下となったか否かを確認するようにしてもよい。

また、上述した実施の形態では、ＣＯ２センサＳ１に対してベースライン補正装置２００を切り離して設けたが、ＣＯ２センサＳ１にベースライン補正装置２００の機能を組み込むようにしてもよい。

また、上述した実施の形態では、所定時間Ｔを１２時間としたが、所定時間Ｔは１２時間に限られるものではない。例えば、１日２４時間のうち、測定対象空間１００が無人となる時間帯が２２：００〜８：００の１０時間とした場合、所定時間を５時間とすれば、１日毎にベースラインの補正が自動的に行われるようになる。

〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

Ｓ１…ＣＯ２センサ、１…測定値取込部、２…測定値記憶部、３…基準値記憶部、４…移動平均算出部、５…差分算出部、６…飽和判断部、７…判断時間記憶部、８…許容範囲記憶部、９…ベースライン補正部、１０…ＣＰＵ、１００…測定対象空間、２００…ベースライン補正装置。

Claims (2)

1. 測定対象空間におけるＣＯ２濃度を定周期で測定するＣＯ２濃度測定手段と、
   外気のＣＯ２濃度として定められた所定の値を基準値として記憶する基準値記憶手段と、
   前記測定対象空間におけるＣＯ２濃度が測定される毎に、その測定されたＣＯ２濃度の測定値とその測定されたＣＯ２濃度の移動平均値との差を求め、その差が所定時間継続して予め定められた許容範囲内に入り続けた場合、前記ＣＯ２濃度の測定値が飽和したと判断するＣＯ２濃度飽和判断手段と、
   前記ＣＯ２濃度飽和判断手段によって飽和したと判断された前記ＣＯ２濃度の測定値をベースラインとし、このベースラインを前記基準値に置き換えるベースライン補正手段と
   を備えることを特徴とするＣＯ２濃度のベースライン補正装置。
2. 測定対象空間におけるＣＯ２濃度を定周期で測定するＣＯ２濃度測定ステップと、
   外気のＣＯ２濃度として定められた所定の値を基準値として記憶する基準値記憶ステップと、
   前記測定対象空間におけるＣＯ２濃度が測定される毎に、その測定されたＣＯ２濃度の測定値とその測定されたＣＯ２濃度の移動平均値との差を求め、その差が所定時間継続して予め定められた許容範囲内に入り続けた場合、前記ＣＯ２濃度の測定値が飽和したと判断するＣＯ２濃度飽和判断ステップと、
   前記ＣＯ２濃度飽和判断ステップによって飽和したと判断された前記ＣＯ２濃度の測定値をベースラインとし、このベースラインを前記基準値に置き換えるベースライン補正ステップと
   を備えることを特徴とするＣＯ２濃度のベースライン補正方法。

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