JP3275065B2 - レーザによる大気汚染監視装置 - Google Patents

レーザによる大気汚染監視装置

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JP3275065B2 JP15900594A JP15900594A JP3275065B2 JP 3275065 B2 JP3275065 B2 JP 3275065B2 JP 15900594 A JP15900594 A JP 15900594A JP 15900594 A JP15900594 A JP 15900594A JP 3275065 B2 JP3275065 B2 JP 3275065B2
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  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は製鉄所等の多数の大型設
備が配置された工場内において発煙,発塵の虞れのある
複数個所に対し発煙,発塵の有無を自動的に監視可能と
したレーザによる大気汚染監視装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来製鉄所等による大気汚染防止のため
の発煙,発塵等は、ITVカメラ等を監視対象点近くに
設置し、その映像を受像機に映して監視員がこれを監視
し、また監視員を置く代わりに、映像を画像処理して発
煙,発塵の有無を自動的に判断するようにした監視装置
が提案されている(特開平4−358285号)。ただ
このような映像に基づく監視は霧,雨天等の影響を受け
易く、誤動作を生じることが多いという問題があった。
【0003】一方近年環境センシング技術としてレーザ
光を投射してその後方散乱光を利用して煙,塵等浮遊固
体粒子状物質の濃度,分布を監視する技術が知られてい
る(光技術コンタクトVol.29.No8 1991)。このレーザレ
ーダを用いる方式にはレーザ光源を固定したものと、車
等に搭載した移動型のものがあるがいずれの場合も大気
中の広範囲の環境監視を目的としたものであって、レー
ザライダを用いて走査を行い、大気中におけるエアロゾ
ル等の立体分布を得られるようになっている。
【0004】しかしこのようなレーザレーダを用いた場
合もオペレータが直接, 間接にレーザライダを操作する
必要があり、工場内の複数個所夫々に対する定期的な監
視を行なう場合への適用には自動化, 無人化が難しいの
が現状である。本発明は係る事情に鑑みなされたもので
あって、その目的とするところは複数の監視対象点夫々
における発煙等の有無を自動的に監視可能としたレーザ
による大気汚染監視装置を提供するにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係るレーザによ
る大気汚染監視装置は、予め定められた監視対象域にレ
ーザ光を照射し、監視対象域からの反射光を受光し、受
光出力に基づき前記監視対象域の汚染の有無を判断する
大気汚染監視装置において、レーザ発振器と、該レーザ
発振器からのレーザ光を監視対象域へ投射する掃引ミラ
ーを備えたスキャナと、監視対象域からの反射光を望遠
鏡を通して検出する検出器と、予め定めた複数の監視対
象域の夫々までの距離、並びに夫々の監視対象域に前記
掃引ミラーを対向させるための方位角及び仰角を含む
監視対象域の位置データを格納したメモリと、該メモリ
から前記監視対象域の位置データを順次読出し、読出さ
れた位置データに含まれる方位角及び仰角を得るべく、
前記掃引ミラーを移動位置決めする制御部と、該制御部
により移動位置決めされた掃引ミラーから投射された
ーザ光の各監視対象域からの反射光の検出信号を、各別
の位置データに含まれる距離に基づいて処理し、各監視
対象域からの信号のみを抽出する信号処理部とを備えた
ことを特徴とする。
【0006】
【作用】本発明にあってはこれによって、距離,方位
角,仰角夫々が異なる複数の監視対象点に対する浮遊固
体粒子状物質に対する監視を自動的に行い得る。
【0007】
【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づき
具体的に説明する。
【0008】図1は本発明に係るレーザによる大気汚染
監視装置の構成を示す斜視図であり、図中1はレーザラ
イダ、2はコンピュータ、3はコンピュータ2の表示部
である。レーザライダ1はボックス1a内に配置された
レーザ発振器11、全反射ミラー12、ハーフミラー1
3、望遠鏡14、光検出器15、トランジェットレコー
ダ16、電源17、並びにボックス1a上に設置したス
キャナ18等を備えている。レーザ発振器11からボッ
クス1a内の上方に向けて出射されたレーザ光は全反射
ミラー12で直角に反射され、ハーフミラー13に入射
して一部は更に直角に反射され、スキャナ18の掃引ミ
ラー18dに入射され、ここから各監視対象点に向けて
順次的に投射される。一方角監視対象点からの後方散乱
光の一部は掃引ミラー18dにて反射され、望遠鏡14
にて集光され、光検出器15にて電気信号に変更されて
トランジエントレコーダ16に記録されるようにしてあ
る。
【0009】スキャナ18はボックス1aの上板に開口
した窓1bに面して軸支され、図示しないモータにて回
転駆動される回転台18a上に支持枠18bを設け、こ
の支持枠18bの相対向する両側板18c,18c間に
掃引ミラー18dを軸支すると共に、この軸に仰角調整
モータMを設けて構成されており、前記コンピュータ2
から指令に基づき回転台18aのモータ,仰角調整モー
タMを駆動して回転台18aの水平回転角θ(以下真北
を0°とする方位角)、掃引ミラー18dの仰角αを適
宜に設定し、角監視対象点に向けてレーザ光を投射し得
るようにしてある。
【0010】コンピュータ2は予め定めた複数の監視対
象点夫々に対する距離(レーザライダ1設定位置である
監視所Oから各監視対象点までの距離)L、方位角θ、
仰角αのデータを記憶させた外部記憶装置等からこれら
データを読込みこれに基づき前記スキャナ18を制御す
る外、前記トランジェントレコーダ16からデータを読
出し、これに対するフィルタリング処理を行なって、各
監視対象点のデータに基づき監視対象点夫々における発
煙,発塵等の有無を判定するようになっている。この判
定は発煙,発塵が無いときの光検出器15の検出信号と
発煙,発塵が有るときの光検出器15の検出信号との対
比によって行なう。
【0011】図2は監視対象点までの距離と後方散乱光
の検出信号強度との関係を示すグラフであり、横軸に距
離を、また縦軸に信号強度をとって示してある。図2
(a)はレーザ光の投射域中に汚染が存在しない場合
の、また図2(b)は汚染が存在する場合の関係を示し
ている。図2(a)から明らかなように監視所から監視
対象点に向けてレーザ光を投射した場合、発煙がない場
合には監視所からの距離が遠くなるに従って検出信号強
度は一旦強くなるが、その後は距離が遠くなるに従って
略反比例の関係で低下する。これに対し途中に煙突等の
汚染発生源があり、これから発煙がある場合には図2
(b)に示す如く、監視所から汚染発生源までの距離に
相当する位置で検出信号強度が山状に突出する。従って
検出信号中の監視対象点までの距離に相当する位置でこ
のような信号強度の急増が存在するか否かによって発煙
等の有無が検出できることとなる。
【0012】なお、監視所から煙突位置までの中間に、
例えば水蒸気、発塵が存在する場合にも同様に夫々の距
離に対応する位置で検出信号強度が強くなるから、これ
を排除するために監視対象点までの距離に相当する位置
以外の信号を除去するフィルタリング処理を施し、フィ
ルタリング処理後の検出信号に基づいて発煙等の有無判
定する。
【0013】図3は本発明に係るレーザによる大気汚染
監視装置による監視態様を示す説明図であり、図中Oは
図1に示した如き監視装置を設置した監視所、,〜
は予じめ設定した発煙、発塵等の発生の虞れのある場
所、即ち監視対象点である。監視対象点としては特には
発煙、発塵の虞れのある場所にのみ限るものではなく、
例えば水蒸気等の発生場所を含めてもよい。監視所Oは
ここから観測して各監視対象点〜が出来るだけ重な
らない位置、換言すれば各監視対象点〜の方位角θ
が異なるような場所を選定する。
【0014】各監視対象点〜については監視所Oか
ら距離L、方位角θ、仰角αを測定し、これをテーブル
化しておく。表1はその一例を示している。
【0015】
【表1】
【0016】監視所Oに設置したレーザライダ1からは
自動的に各監視対象点〜夫々に対して定期的にレー
ザ光が投射され、各監視対象点〜夫々からの後方散
乱光を監視所Oにて検出し、この検出信号に基づいて各
監視対象点〜夫々において煙、塵等の発生があるか
否かを判断し、その結果を表示部3に表示する外、煙、
塵の発生のある監視対象点〜に対しては発煙、発塵
を抑制すべく自動的に警報が発せられるようにしてあ
る。
【0017】図4は本発明装置による監視手順を示すフ
ローチャートである。先ず掃引ミラー18dを方位角θ
=0、仰角α=0に初期化し(ステップS1)、監視対
象点No.n=1とし (ステップS2)、監視対象点N
o.1の監視対象点データをコンピュータ2に読込む
(ステップS3)。コンピュータ2からの制御信号に基
づいてモータを制御し、掃引ミラー18dを所定の方位
角θ、仰角αに設定し (ステップS4)、レーザ発振器
11を動作させる (ステップS5)。
【0018】監視対象点からの反射光を検出器15にて
検出し、この検出信号から監視対象点までの距離に対応
する部分の信号のみを抽出する (ステップS6)。抽出
した信号を予め求めてある基準信号と比較し、基準値>
抽出値か否かを判断する (ステップS7)。基準値>抽
出値である場合は監視対象点No.をインクリメントし
(ステップS8)、基準値>抽出値でない場合は監視対
象点No.1へ警報を発する (ステップS9)。n>6
か否かを判断し (ステップS10)、n>6の場合は監
視対象点No.nを1とし (ステップS11)、またn
>6でない場合はステップS1に戻って前述した過程を
反復する。
【0019】なお上述の実施例では各監視対象点〜
の距離L,方位角θ,仰角αを外部メモリに記憶させた
場合を示したがコンピュータ2の内部メモリに記憶させ
てもよい。また上記した実施例では各監視対象点を点と
して捉えた場合を説明したが、所定の広さの領域として
もよく、この場合はスキャナ18の掃引ミラー18dを
各監視対象点を中心に所定角度上,下及び/又は水平方
向に首振り動作させることとしてもよい。
【0020】
【発明の効果】以上の如く本発明装置にあっては、複数
の監視対象域それぞれに対し順次レーザ光を投射し、夫
々からの反射光を検出し、その検出信号から監視対象域
の信号のみを抽出して監視対象域夫々における汚染の有
無を判断することとしたから、複数の監視対象域夫々に
対する正確な監視を自動的に、しかも雨等天候に左右さ
れることなしに監視が出来、また検出信号から監視対象
域の信号のみを抽出することで信頼性が高い等、本発明
は優れた効果等を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るレーザによる大気汚染監視装置の
斜視図である。
【図2】本発明の監視対象点までの距離と反射光の検出
信号強度との関係を示すグラフである。
【図3】本発明に係るレーザによる大気汚染監視装置に
よる監視態様を示す説明図である。
【図4】本発明に係るレーザによる大気汚染監視装置に
よる監視手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 レーザライダ 2 コンピュータ 3 表示部 11 レーザ発振器 12 全反射ミラー 13 ハーフミラー 14 望遠鏡 15 光検出器 16 トランジェントレコーダ 17 電源 18 スキャナ 18a 回転台 18b 支持枠 18d 掃引ミラー M 仰角調整モータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 000001199 株式会社神戸製鋼所 兵庫県神戸市中央区脇浜町1丁目3番18 号 (72)発明者 原木 裕 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金属工業株式会社内 (72)発明者 旗手 崇文 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 井野 勝己 岡山県倉敷市水島川崎通1丁目(番地な し) 川崎製鉄株式会社 水島製鉄所内 (72)発明者 東 洵 兵庫県加古川市金沢町1番地 株式会社 神戸製鋼所 加古川製鉄所内 (72)発明者 寺井 克浩 兵庫県加古川市金沢町1番地 株式会社 神戸製鋼所 加古川製鉄所内 (56)参考文献 特開 昭48−96193(JP,A) 特開 昭49−48348(JP,A) 特開 昭56−33572(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/00 - 21/01 G01N 21/17 - 21/61 G08B 21/00 実用ファイル(PATOLIS) 特許ファイル(PATOLIS)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 予め定められた監視対象域にレーザ光を
    照射し、監視対象域からの反射光を受光し、受光出力に
    基づき前記監視対象域の汚染の有無を判断する大気汚染
    監視装置において、レーザ発振器と、該レーザ発振器か
    らのレーザ光を監視対象域へ投射する掃引ミラーを備え
    たスキャナと、監視対象域からの反射光を望遠鏡を通し
    て検出する検出器と、予め定めた複数の監視対象域
    までの距離、並びに夫々の監視対象域に前記掃引ミラ
    ーを対向させるための方位角及び仰角を含む監視対象
    の位置データを格納したメモリと、該メモリから前記
    監視対象域の位置データを順次読出し、読出された位置
    データに含まれる方位角及び仰角を得るべく、前記掃引
    ミラーを移動位置決めする制御部と、該制御部により移
    動位置決めされた掃引ミラーから投射されたレーザ光の
    各監視対象域からの反射光の検出信号を、各別の位置デ
    ータに含まれる距離に基づいて処理し、各監視対象域か
    らの信号のみを抽出する信号処理部とを備えたことを特
    徴とするレーザによる大気汚染監視装置。
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