JP4040595B2 - 大気汚染物質モニタリングシステム及びセンサ接続インタフェース制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、大気汚染の原因となる大気中の少なくとも１つ以上の汚染物質を分析してその濃度を計測する大気汚染物質センサ及びそれらを搭載するセンサステーション並びにそれらを接続するセンサ接続インタフェースに関する。

従来のガス状あるいは粒子状の大気汚染物質センサには、それぞれが携帯可能で独立に半自動的に測定できるように、電池等の電源を内蔵すると共に、測定器としての処理機能を行うためのマイクロプロセッサを内蔵した制御部が搭載されていた（図４参照、非特許文献１）。
これらの大気汚染物質センサは、センサ筺体に設置された電源スイッチ（図示せず）をオンした後、制御部に対してセンサ筺体設置のキーボード入力によりサンプリング（測定）条件の設定、サンプリング（測定）の開始あるいは停止を行い、さらにサンプリング（計測）結果を液晶画面等の表示器に出力することができた。また、これら携帯型大気汚染物質センサには、内部にデータ蓄積用メモリ（図示せず）が搭載されており、そこに蓄積された計測データを通信インタフェース部(RS-232Cのシリアルポート等で構成）を介して接続したコンピュータ等へ、データを送出するためだけに通信機能（通信インタフェース部）が備わっていた。

こうした半自動独立型の大気汚染物質センサは携帯に適する程に小型であるので、複数の大気汚染物質センサを、通信制御部を備えた中央処理装置に接続して、各大気汚染物質センサの測定データを収集管理し、通信ネットワークを介して通信ネットワーク上に接続されたデータ監視装置へ伝送するという用途に利用されることが多い（図５参照、非特許文献２）。
特に、半自動独立型の大気汚染物質センサ群と中央処理装置より構成される大気汚染モニタリング端末は、設置に大掛かりな設備を要しない程度の寸法に収納できると考えられるので、電力インフラや有線通信インフラ等のユーティリティのない屋外環境に設置して、大気汚染物質濃度の測定を遠隔で自動的に行うことが期待されている。
センサエージェント-２１世紀の環境・医療センシング，海文堂，２００３年９月１日刊，p102-105 自然計測機器総合カタログ，光進電気工業株式会社，p20

しかし、このような大気汚染物質センサ群と中央処理装置より構成される大気汚染モニタリング端末においては、測定条件の設定データの取り込みや測定の開始や停止には、センサ筺体に設けられた入力キーボードからの命令入力が必要なため、遠隔操作等によって、離れた場所から各センサを制御することが困難であるという問題点があった。
さらに、携帯型大気汚染物質センサの電源に関しては、各センサ筺体に設置された電源スイッチを用いてオン(on)／オフ(off)することしかできないため、大気汚染モニタリング端末全体の省エネのために中央処理装置が各センサの電源を集中的に管理することができず、設置環境によっては電源容量に制約のあるバッテリ駆動を必要とする場合に、モニタリング端末全体としての動作可能時間を延ばせないという問題があった。

また、それぞれの大気汚染物質センサは、設置現場での測定開始のキー入力以後は、内蔵タイマに従って、キー入力された測定周期で半自動的にデータを収集し、メモリに蓄積し続けるため、各センサの内部時計が互いに正確に同期されていないと、時間経過に従って、大気汚染物質センサ毎にデータの収集期間がずれてしまい、各時間の濃度の正確な同時測定が不可能となるという問題点もあった。
特に、大気汚染のモニタリングでは、１週間、１ヶ月単位など、非常に長期間に渡ってデータ収集がなされるため、計測開始時に各大気汚染物質センサの内部時計を正確に合わせた場合であっても、計測の終了時にはそれぞれの内部時計の狂いが大きくなり、時間的な計測誤差を避けることができないという問題があった。

これら従来の大気汚染物質センサ側接続インタフェースの制約の故に、複数の半自動独立型大気汚染物質センサを接続している中央処理装置では、各センサに蓄積された計測データを読み出して、通信制御部を介して通信ネットワークヘ該データを伝送するという中継装置としての機能しか利用できなかった。
以上説明したように、半自動独立型の携帯可能な複数の大気汚染物質センサを、データ伝送中継装置としての中央処理装置に接続して構築した大気汚染モニタリング端末では、本来この種の小型の自立可搬型モニタリング端末が備えるべき機能の多くが大気汚染物質センサ側の従来の接続インタフェースによって大きく制約されてしまうため、自立可搬型のモニタリング端末として期待される機能の実現が極めて困難なものとなってしまう。

そこで、このような不具合を解消する一構成として、中央処理装置に計測時間の一元管理（集中管理）や各センサの制御、センシングデータの処理等の機能を受け持たせるべく、大気汚染物質センサを中央処理装置に直接接続する接続形態が考えられる。
しかし、大気汚染物質センサは、その計測対象とする大気汚染物質によって測定原理が異なるため、センサの応答時間や測定のための制御方式がセンサ毎に異なり、さらに計測データの出力形式もアナログ電圧で出力するものもディジタル出力するものもあるなど多様である。
このため、複数の大気汚染物質センサを直接中央処理装置に単に接続しただけでは、大気汚染モニタリング端末としての機能は実現されず、機能を実現するには、各接続センサが個々に要求する複雑な処理内容に合わせて、上記中央処理装置の制御用マイクロプロセッサのファームウェアを一々再構築するという極めて非効率な修正・改造作業が必要であった。

ここにおいて、本発明の解決すべき主要な目的は以下の通りである。
すなわち、本発明の第一の目的は、上述した従来の技術が有する問題点を解消し、多様な大気汚染物質センサに対応可能なセンサ接続インタフェース及びネットワーク接続用通信制御インタフェースを備え、かつ情報伝達プロトコルを内蔵したセンサステーションと呼ばれる汎用的なセンサ搭載用のプラットフォームを提供することにある。
また、本発明の第二の目的は、このセンサステーション自体が小型でありかつ、センサステーション全体としての電源管理や遠隔操作機能を備えられるように、大気汚染物質センサおよびセンサステーション間の汎用的な接続インタフェース並びにその制御方法を提供することにある。
ここで、「センサステーション」とは、半自動独立型の携帯可能な大気汚染物質センサを、その機能を損なうことなく複数台、中央処理装置に単に接続して構築しただけの「大気汚染モニタリング端末」とは本質的に異なるものであることを強調するため、本明細書内において使用する用語である。

請求項１に記載の発明は、主に屋外環境に設置されるものであって、大気の汚染状況を測定する一つの大気汚染物質センサと該大気汚染物質センサを搭載するセンサステーションとから構成されるモニタリングシステムにおいて、該センサステーションが通信制御インタフェース，ステーション制御部及び該ステーション制御部が制御するセンサ電源制御部を介し、センサ電源供給口にセンサ電源を供給する手段を有するセンサ接続インタフェースを備えており、該通信制御インタフェース及び該ステーション制御部及び該センサ電源制御部及び該センサ接続インタフェースのそれぞれがセンサステーションに設けられたステーション電源部に接続されて駆動され、前記センサ接続インタフェースがセンサステーション及び大気汚染物質センサ間を接続することを特徴とするモニタリングシステムである。

請求項２に記載の発明は、前記センサステーションが複数の前記大気汚染物質センサを搭載していることを特徴とする請求項１記載のモニタリングシステムである。
請求項３に記載の発明は、前記大気汚染物質センサが、大気汚染物質検出部と通信部に接続されたセンサ制御部と、該大気汚染物質検出部及び該センサ制御部にそれぞれ電力を供給すべく接続され、かつ通信部に入力された信号により通電制御される電源制御部に接続されたセンサ電源受口と、を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモニタリングシステムである。

請求項４に記載の発明は、前記大気汚染物質センサが、大気汚染物質検出部と通信部に接続されたセンサ制御部と、該大気汚染物質検出部及び該センサ制御部にそれぞれ電力を供給すべく接続され、かつ通信部に入力された信号により通電制御される電源制御部に接続されたセンサ内蔵電源と、を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモニタリングシステムである。

請求項５に記載の発明は、前記大気汚染物質センサが、センサ内蔵電源に接続された大気汚染物質検出部と、センサ電源受口を介した電力投入により動作する継電器を含んだ通信部と、該検出部よりの出力信号が通信部内に設けられた継電器の接続接点を介して接続された信号接続口と、を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモニタリングシステムである。

請求項６に記載の発明は、前記大気汚染物質センサが、入出力信号フォーマットを含むインタフェース制御情報を記憶する手段を備え、前記センサステーションのセンサ接続インタフェースが、接続された前記大気汚染物質センサの制御手続きを記憶した手段からインタフェース制御手続きを読み出し、該大気汚染物質センサ及び該センサステーション間のデータ通信の際に、その制御手続きに従って相互のデータ通信を行うことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のモニタリングシステムである。

請求項７に記載の発明は、主に屋外環境に設置され、大気の汚染状況を測定する大気汚染物質センサと該大気汚染物質センサが接続されるセンサステーションであり、通信制御インタフェース，ステーション制御部及び該ステーション制御部が制御するセンサ電源制御部と、ステーション電源部から該センサ電源制御部を介して、前記大気汚染物質センサに対して電力を供給するセンサ電源供給口にセンサ電源を供給する手段を有する、センサステーション及び大気汚染物質センサ間を接続するセンサ接続インタフェースを有し、前記センサ接続インタフェースが該通信制御インタフェース，該ステーション制御部及び該センサ電源制御部それぞれとともに、前記ステーション電源部に接続されて駆動されることを特徴とするセンサステーションである。

請求項８に記載の発明は、前記大気汚染物質センサに対し、該大気汚染物質センサ内部の大気汚染物質検出部、該大気汚染物質検出部を制御するセンサ制御部及びデータの送受信を行う通信部に、前記ステーション電源部からそれぞれ電力を供給するか否かを制御する通電制御の信号を、前記センサ接続インターフェースを介して送信することを特徴とする請求項７記載のセンサステーションである。

請求項９に記載の発明は、前記大気汚染物質センサに対し、該大気汚染物質センサ内部の大気汚染物質検出部、該大気汚染物質検出部を制御するセンサ制御部及びデータの送受信を行う通信部に、これらに接続されたセンサ内蔵電源から、それぞれ電力を供給するか否かを制御する通電制御の信号を、前記センサ接続インターフェースを介して送信することを特徴とする請求項７記載のセンサステーションである。

請求項１０に記載の発明は、主に屋外環境に設置され、大気の汚染状況を測定する大気汚染物質センサであり、大気汚染物質検出部と通信部に接続されたセンサ制御部と、該大気汚染物質検出部及び該センサ制御部にそれぞれ電力を供給すべく接続され、かつ通信部に入力された信号により通電制御される電源制御部に接続されたセンサ電源受口と、を有することを特徴とする大気汚染物質センサである。

請求項１１に記載の発明は、大気汚染物質検出部と通信部に接続されたセンサ制御部と、該大気汚染物質検出部及び該センサ制御部にそれぞれ電力を供給すべく接続され、かつ通信部に入力された信号により通電制御される電源制御部に接続されたセンサ内蔵電源と、を有することを特徴とする大気汚染物質センサである。

請求項１２に記載の発明は、センサ内蔵電源に接続された大気汚染物質検出部と、センサ電源受口を介した電力投入により動作する継電器を含んだ通信部と、該検出部よりの出力信号が通信部内に設けられた継電器の接続接点を介して接続された信号接続口と、を有することを特徴とする大気汚染物質センサである。

請求項１３に記載の発明は、二酸化窒素、浮遊粒子状物質、光化学オキシダントあるいはオゾンそれぞれの大気中における濃度を測定対象とするものであることを特徴とする請求項１０から請求項１２のいずれかに記載の大気汚染物質センサである。

請求項１４に記載の発明は、大気中を浮遊する粒子状物質の質量濃度あるいは個数濃度を計測する光散乱方式の浮遊粉塵濃度センサを含むことを特徴とする請求項１０から請求項１２のいずれかに記載の大気汚染物質センサである。

請求項１５に記載の発明は、大気中のガス状物質濃度を選択的に計測する半導体薄膜式ガスセンサであることを特徴とする請求項１０から請求項１２のいずれかに記載の大気汚染物質センサである。

請求項１６に記載の発明は、多孔質ガラスを用いた光の透過率測定装置からなるガス状物質濃度検出センサであることを特徴とする請求項１０から請求項１２のいずれかに記載の大気汚染物質センサである。

請求項１７に記載の発明は、透明な多孔体の孔中に、前記汚染物質に対して発色反応をする検知材を配置したものであって、前記検知体の光透過率の変化を検出することで大気中の汚染物質濃度を測定するものからなることを特徴とする請求項１０から請求項１２のいずれかに記載の大気汚染物質センサである。

請求項１８に記載の発明は、前記多孔体が、硼珪酸ガラスにおいてアルカリ成分を溶出させて孔径が４ｎｍ以下の複数の孔から構成されている、ことを特徴とする請求項１７記載の大気汚染物質センサである。

請求項１９に記載の発明は、検知極と比較極とで構成され、汚染物質検出に適した電解液と共に隔膜で封止された汚染物質検出部を少なくとも含み、該検出部の電極間に電圧を印加した際に該電極間に流れる電流変化検出部を少なくとも含む、ことを特徴とする請求項１０から請求項１２のいずれかに記載の大気汚染物質センサである。

請求項２０に記載の発明は、インジウム酸化物等の金属酸化物半導体素子と、その表面に吸脱着した汚染物質と前記半導体表面間の電子交換によって生ずる前記表面の電気抵抗変化検出部を少なくとも含む、ことを特徴とする請求項１０から請求項１２のいずれかに記載の大気汚染物質センサである。

請求項２１に記載の発明は、暗視野中に光源からの光を集光させる集光部、その照明域に試料空気を導入する吸引部、照明域を通過した単一粒子による散乱光を捉える受光部、受光部内における光信号を電気信号に変換する変換素子部、変換素子部よりの電気信号から粒子個数濃度、粒子径を勘定するカウント部を含む大気汚染物質検出部からなる、ことを特徴とする請求項１０から請求項１２のいずれかに記載の大気汚染物質センサである。

請求項２２に記載の発明は、主に屋外環境に設置される、大気の汚染状況を測定する一つまたは複数の大気汚染物質センサと該大気汚染物質センサを搭載してデータを取得するセンサステーションとの接続に用いられるセンサ接続インタフェースであり、該センサステーションのステーション電源部から、センサ電源制御部を介して、大気汚染物質センサに電力を供給するセンサ電源供給口に対してセンサ電源を供給する手段を有し、前記センサステーション電源部に接続されて駆動されることを特徴とするセンサ接続インタフェースである。

請求項２３に記載の発明は、主に屋外環境に設置される、大気の汚染状況を測定する一つまたは複数の大気汚染物質センサと該大気汚染物質センサを搭載してデータを取得するセンサステーションとの接続に用いられ、前記大気汚染物質センサ側に設けられる接続インタフェースであり、前記大気汚染物質センサにおける大気汚染物質検出部，センサステーションとのデータの送受信を行う通信部，及びこれらの制御を行うセンサ制御部各々に電力を供給するものであり、通信部を介してセンサステーションから入力される制御信号により、電源制御部が通電制御を行うセンサ電源受口を有することを特徴とする接続インタフェースである。

請求項２４に記載の発明は、主に屋外環境に設置される、大気の汚染状況を測定する一つまたは複数の大気汚染物質センサと該大気汚染物質センサを搭載してデータを取得するセンサステーションとの接続に用いられ、前記大気汚染物質センサ側に設けられる接続インタフェースであり、前記大気汚染物質センサにおける大気汚染物質検出部，センサステーションとのデータの送受信を行う通信部，及びこれらの制御を行うセンサ制御部と、該大気汚染物質検出部及び該センサ制御部にそれぞれ電力を供給するものであり、通信部を介してセンサステーションから入力される制御信号により、電源制御部が通電制御を行うセンサ内蔵電源を有することを特徴とする接続インタフェースである。

請求項２５に記載の発明は、主に屋外環境に設置される、大気の汚染状況を測定する一つまたは複数の大気汚染物質センサと該大気汚染物質センサを搭載してデータを取得するセンサステーションとの接続に用いられ、前記大気汚染物質センサ側に設けられる接続インタフェースであり、前記大気汚染物質センサが、センサ内蔵電源に接続された大気汚染物質検出部と、前記センサステーションから供給される電力を受けるセンサ電源受口と、該センサ電源受口を介した電力投入により動作する継電器を含んだ通信部と、該検出部よりの出力信号が通信部内に設けられた継電器の接続接点を介して接続された信号接続口と、を有することを特徴とする接続インタフェースである。

請求項２６に記載の発明は、主に屋外環境に設置されるものであって、大気の汚染状況を測定する一つ乃至複数の大気汚染物質センサと、該大気汚染物質センサを搭載するセンサステーションとの間のデータの送受信を行うセンサ接続インターフェース制御方法であり、大気汚染物質センサ側の接続インタフェースが、該大気汚染物質センサの入出力信号フォーマットを含むインタフェース制御情報をセンサ記憶部に記憶する過程を有し、センサステーション側のセンサ接続インタフェースが、接続された大気汚染物質センサの前記センサ記憶部からインタフェース制御情報を読み出し、該大気汚染物質センサと該ステーション間のデータ通信の際に、そのインタフェース制御情報の手続きに従って、相互のデータ通信を行うことを特徴とするセンサ接続インタフェース制御方法である。

請求項２７に記載の発明は、主に屋外環境に設置されるものであって大気の汚染状況を測定する一つ乃至複数の大気汚染物質センサと、該大気汚染物質センサを搭載するセンサステーションとの間のデータの送受信を行うセンサ接続インタフェース制御方法であり、前記センサステーションにおけるステーション制御部が発する接続先センサ制御命令が、センサステータス要求命令、指定時間一回測定命令、指定時間間隔連続測定命令、測定停止命令、計測データ送出命令、センサ電源off命令を少なくとも含み、これら制御命令の組合わせにより、該センサ接続インタフェースに接続された該大気汚染物質センサを遠隔制御・動作させることを特徴とするセンサ接続インタフェース制御方法である。

請求項２８に記載の発明は、前記センサステーション側から指定測定時間の略半分の周期で発せられる計測データ送出命令に応じて、連続測定中の該大気汚染物質センサが、その最新計測データ列の先頭に一桁の最新シリアル番号を付与して送出する過程と、該最新計測データ列を受信した該ステーション側が、該最新計測データの先頭に付与された該最新シリアル番号を読出し、一回前に該センサより送出された旧データ列に添付されている旧シリアル番号と比較する過程と、該比較の結果、両者のシリアル番号が同一であれば該最新計測データ列を棄却し、両者の該シリアル番号が連番で異なっていれば該最新計測データ列をその時間の計測データとして記憶する過程とから構成されることを特徴とする請求項２７に記載のセンサ接続インタフェース制御方法である。

以上説明したように、本発明の接続インタフェースによれば、多数の大気汚染物質センサを接続しても、各大気汚染物質センサは、接続先のステーション制御部に搭載された中央処理装置（ＣＰＵ）を独占することを要求しないので、多数のセンサをリアルタイムに同時期に制御し、かつ該ＣＰＵを独占しないようなデータ転送制御が可能となる。
本発明によるモニタリングシステムは、センサステーションに搭載する各汚染物質センサが携帯可能な程度に小型であることを考慮し、センサステーションを含めた構成も小型化することが可能であり、さらに多様なセンサに対応可能なインタフェースとデータ通信のためのネットワーク接続部を備え、かつ該接続部には情報伝達プロトコルを内蔵することができる。

また、本発明のセンサ接続インタフェースによれば、大気汚染物質センサが半自動独立型であることを反映して、センサステーションもバッテリ駆動を前提として、センサステーションのみならず、大気汚染物質センサ側も省電力駆動を可能とする。
さらに、本発明のモニタリングシステムにおいては、ＣＰＵとＩ／Ｏインタフェースをワンチップ化したマイクロプロセッサを制御部として搭載することにより、センサステーション側の構成を小型化している。
加えて、本発明のモニタリングシステムは、センサステーションに搭載する大気汚染物質センサとして、特に小型化に適した検出原理に基づく大気汚染物質センサ（半導体薄膜式センサや光学式センサ等）を搭載し、センサステーション及びこれに搭載される大気汚染物質センサを含めた全体構成の小型化を達成している。

また、複数の大気汚染物質センサが、各大気汚染物質センサの電源制御も含めてステーション制御部により制御される構成とすることで、各大気汚染物質センサによる計測時間がステーション制御部のクロックにより一元管理される構成とした。これは、半自動独立型の大気汚染物質センサを搭載した場合のように、各大気汚染物質センサの内部時計が、各々ずれたタイミングで勝手に時を刻んでいき、長期間のデータ収集後において、各大気汚染物質センサの内部時計の狂いが蓄積されて時間的な誤差が拡大することを未然に防止する効果もある。
さらに、このように大気汚染物質センサ及びセンサステーション間のセンサ接続インタフェースを構築することにより、センサステーションに搭載した大気汚染物質センサからネットワーク経由で診断結果を伝送する機能、さらにセンサステーションの自己診断等の機能が実現可能となり、モニタリングシステム全体としてのリモートメンテナンスが可能となった。

従来のインタフェース技術による携帯型の半自動の大気汚染物質センサ群を、通信制御部を備えた中央処理装置に接続しただけで構築した大気汚染モニタリング端末に対し、本発明では以下に示すセンサステーション及びそれに搭載する大気汚染物質センサ間の接続インタフェースを構築することにより、すでに述べた従来例の課題の解決を行う。
以下に、センサステーションヘの要求仕様をまとめ、具体的な構成例を、図面を示しながら説明する。
センサステーションは、それに搭載する各汚染物質センサが携帯可能な程度に小型であることを反映して、第一の要求として、センサステーション自体も小型であることが要求され、第二の要求として、多様なセンサに接続可能なインタフェースとデータ通信のためのネットワーク接続部を備え、かつ該接続部には情報伝達プロトコルを内蔵する必要性がある。また、第三の要求として、大気汚染物質センサが半自動独立型であることを反映して、センサステーションもバッテリ駆動を前提として、その動作時間を長時間化するための、センサステーションのみならず、センサ側も省電力動作を実現するための構成及び制御方法の採用が必要となる。

上記第一の要求に対し、センサステーション自体の小型化のために、本発明においては、 ＣＰＵとセンサ接続インタフェース及び通信インタフェースを含めたＩ／Ｏインタフェースをワンチップ化したマイクロプロセッサ（またはマイコンと称す）をステーション制御部の中央制御装置（ＣＰＵ）として搭載する。図６に、上記ワンチップマイコンの概念図を示す。標準的なワンチップマイコンは消費電力が数mA程度で動作し、図６に示すように、数kbyteの不揮発性メモリ(例えば、Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory: EEPROM)を持ち、シリアルＩ／Ｏポート、パラレルＩ／〇ポート、数チャネルの１０ビットＡ／Ｄコンバータを内蔵する。

また、ハイエンド（高機能）のチップは１２ビットのＡ／Ｄコンバータを持つものもある。この種のマイクロプロセッサは、基本的に発振回路と電源さえあれば、データロガーとして機能させることができ、種々の計測器・制御機器などの汎用マイコンとして既に使用されている。
さらに、電源に余裕があれば、センサステーション搭載のマイクロプロセッサには高機能なものが利用でき、オペレーティング・システム（ＯＳ）も搭載可能なものを選定すれば、更なる高機能化も可能である。例えばWindows（登録商標） EmbeddedだけでなくμiTRON（登録商標）やLinux（登録商標）等の様々なＯＳにより動作するマイコンが利用可能である。

現在、センサステーションに利用可能なマイコンの一例としては、Microchip社のPICマイコン（登録商標），ATMEL社のAVRマイコン（登録商標），ルネサステクノロジー社のH8マイコン（登録商標）H8/300H，またはSHマイコン（登録商標）SH-4，ＮＥＣ社のVRマイコン（登録商標）VR4181A，Intel社のXScaleマイコン（登録商標）PXA250等の６種類があり、必要な機能に応じて選定することができる。
ここに列挙したマイコンは、一例として挙げたものに過ぎず、本発明に使用可能なマイコンはここに記載したものに限定されるものではないことは云うまでもない。

ここで、第一の要求条件に関連して、センサステーション全体の小型化を達成するために、本発明においては、センサステーションに搭載する大気汚染物質センサとして、特に小型化に適した検出原理に基づくセンサ（半導体薄膜式センサや光学式センサ等）を選択的に接続している。
次に、第二の要求条件は、接続する大気汚染物質センサとの接続インタフェースの汎用性に関する要求であるが、シリアル出力の大気汚染物質センサに対しては様々なセンサを容易に接続可能な例えばＵＳＢインタフェース等を採用することで実現可能である。他方、大気汚染物質センサによっては、アナログ電圧でしか出力しないものも存在する。この場合には、アナログセンサインタフェースとして、ワンチップマイコンに内蔵されている１０〜１２ビットのＡ／Ｄコンバータによりアナログ信号を変換することができる。
また、内蔵Ａ／Ｄコンバータではセンサ信号の分解能が不足する場合には、図７に示すように、１４ビット以上の高精度で変換を行う高分解能Ａ／Ｄコンバータ（〜２４ビット）を搭載することも可能である。なお、このＡ／Ｄコンバータとワンチップマイコンとはシリアル接続する構成となる。

さらに、センサステーションに蓄積されたデータを、通信ネットワークを介して外部へ伝送するために、上記ステーション制御部の中央制御装置には、有線・無線を問わず、様々な通信方式に対応可能な通信インタフェースを搭載することになる。この場合、ＯＳ搭載のマイコンを搭載すると、ネットワーク通信制御と大気汚染物質センサ制御とを同時並行的に実行することも可能となる。但し、この場合は、次に述べる第三の要求条件である低消費エネルギ化とは逆行する場合もありうる。
なお、上記の通信ネットワークに関しては、情報通信網であり、電話回線に限らず、インターネット、イントラネット、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）、専用通信回線、無線通信回線等を利用してもよい。

第三の要求条件は、センサステーション及び大気汚染物質センサ両者の省電力動作であるが、センサステーションの省電力化に関しては、それに搭載するマイコンにスリープ機能のあるものを選定することで実現することが可能である。例えば、典型的なマイコン（例えば、Microchip社のPICマイコン（登録商標）等）では、スリープ機能を使用することにより通常数mAの消費電流を数μＡに抑えることが可能となる。
但し、ＯＳを搭載可能なハイエンドのマイコンの場合、通常の消費電力は約数百mAに及び、スリープ機能を使用しても数十mA程度に低下するに留まる。

これらのマイコンを中央処理装置として搭載した本発明のセンサステーションにおいては、バッテリ駆動する場合、搭載したマイコンのスリープ機能を利用することにより待機電力を低減し、センサステーションとしての省電力化を実現できる。
さらに、複数のマイコンを利用することにより、センサステーションのみならず搭載センサ群をそれぞれ間欠動作させることが可能となり、このことにより更に駆動時間を延ばすことが可能となる。
上記第一及び第二の要求に対する解決策はほぼ自明であるので、上記第三の要求に対する解決策を中心に説明する。
以下、図面を参照して本発明の実施形態における大気汚染物質センサ及びセンサステーション間のセンサ接続インタフェース構成例並びに接続インタフェース制御方法について説明する。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明の一実施形態によるセンサシステム及び大気汚染物質センサから構成されるモニタリングシステムを図面を参照して説明する。図１は第１の実施形態による「電源がセンサステーションから供給される大気汚染物質センサを一つ搭載可能なセンサステーション」の一構成例を示している。
上述したように、モニタリングシステム全体の省エネ動作を実現するため、センサステーション１の駆動電源（駆動電力）のみならず、センサの駆動電源も、ステーション電源部１４からの駆動電力供給をステーション制御部１２により制御可能な構成とする必要がある。

したがって、本発明の大気汚染物質センサ２においては、その駆動電源を、その必要とする消費電力量に応じ、センサステーション１のステーション電源部１４より電力供給させる接続形態と、センサステーション１のステーション電源部１４からは給電させない接続形態の二つの形態によりセンサステーション１に接続している。後者の場合には大気汚染物質センサ自体がセンサ駆動用電源を内蔵することとなり、これに関しては第２の実施形態において説明する。
また、センサステーション１において、通信制御インタフェース１１，ステーション制御部１２，センサ電源制御部１３及びセンサ接続インタフェース１５各々は、ステーション電源部１４から駆動電力を供給される。

図１は、上述したように、本発明の第１の実施形態におけるセンサステーション１及び一つの大気汚染物質センサ２間をそれぞれセンサ接続インタフェース１５及び接続インタフェース２１により接続したモニタリングシステムの一構成例を示している。
この第１の実施形態においては、センサステーション１のセンサ接続インタフェース１５におけるセンサ電源供給口１６と、大気汚染物質センサ２の接続インタフェース２１におけるセンサ電源受口２４とを接続することにより、大気汚染物質センサ２の駆動電源を、センサステーション１より供給される構成としている。

本第１の実施形態に示すセンサステーション１は、通信ネットワークを介して外部機器と各種データの送受信を行う通信制御インタフェース１１と、センサステーション１内の各回路部の制御を行うステーション制御部１２、及び該ステーション制御部１２が制御するセンサ電源制御部１３と、このセンサ電源制御部１３を介してセンサ電源供給口１６にステーション電源部１４からセンサ電源を供給する手段を有するセンサ接続インタフェース１５を備えている。

また、上記通信制御インタフェース１１及びステーション制御部１２及びセンサ電源制御部１４及びセンサ接続インタフェース１５のそれそれが、ステーション電源部１４に接続されている。この図１において、白抜き両矢印は双方向データ通信を、矢印線は電源の流れを示している。
大気汚染物質センサ２は、接続インタフェース２１，センサ内の各回路部の駆動制御を行うセンサ制御部２５，大気中に浮遊する汚染物質を検出するための大気汚染物質検出部２６とを有している。
また、接続インターフェース２１は、センサステーション１と各種データの送受信を行う通信部と、センタステーション１のセンサ電源供給口１６に接続され駆動電力を入力するセンサ電源受口２４と、センサ制御部２５及び大気汚染物質検出部２６に対して、センサ電源受口２４から入力される駆動電力の供給の有無を制御する電源制御部２３を有している。

大気汚染物質センサ２とセンサステーション１との間の接続インタフェース２１及びセンサ接続インタフェース１５をこのような構成にすることにより、ステーション制御部１２により、ステーション電源部１４から大気汚染物質センサ２に供給するセンサ電源の供給の有無を制御することが可能となり、大気汚染物質センサ２を含めたモニタリングシステム全体の消費電力を低くするよう制御できる。
また、従来の大気汚染物質センサ２に対する連続通電による連続測定に加え、ステーション制御部１２により、ステーション電源部１４からのセンサ電源を、間欠通電するように制御することで、大気汚染物質センサ２による間欠測定が可能となり、センサモジュール全体の低消費電力化が可能となる。

本第１の実施形態による構成においては、通信制御インタフェース１１ヘの、通信ネットワークを介して、外部機器からのアクセスがない場合、マイクロプロセッサのスリープ機能によりステーション制御部１２以外の回路部の電源を落として、すなわちセンサ電源制御部１３，センサ接続インタフェース１５に対するステーション電源部１４からの駆動電力の供給を停止させ、ステーション１をスタンバイ状態に保持し、消費電力を低減させることも可能である。このとき、通信制御インタフェース１１には、ステーション電源部１４から駆動電力が供給され、通信ネットワークを介しての外部機器とのデータの送受信が行える状態である。

上記センサ電源制御部１３及びセンサ接続インタフェース１５が駆動電力を供給されずに停止状態にあるとき、センサ接続インタフェース１５は、ステーション電源部１４から接続インタフェース２１に対する、すなわち大気汚染物質センサ２に対する駆動電力の供給を行わない構成となっている。
また、複数のマイクロプロセッサを使用することで、ステーション１本体の間欠動作に加え、大気汚染物質センサ２に対しての駆動電力の供給の有無、すなわちセンサ電源の制御も可能となり、このような全体的な省エネ化により、大気汚染物質センサ２を含むモニタリングシステムの駆動時間をバッテリ駆動の場合においても、例えば一週間程度に延ばすこともできる。

＜第２の実施形態＞
以下、本発明の第２の実施形態によるセンサステーション１及び大気汚染物質センサ２Ｂから構成されるモニタリングシステムを図面を参照して説明する。図２は第２の実施形態による「センサ電源を内蔵した大気汚染物質センサを一つ搭載可能なセンサステーション」の一構成例を示している。図２においては、図１と同様な構成に対して、同一の符号を付してある。
本第２の実施形態においては、大気汚染物質センサ２Ｂ側の接続インタフェース２１Ｂのセンサ電源受口２４Ｂは、電気的に未接続な状態である。
このため、大気汚染物質センサ２Ｂは、センサステーション１より供給されるセンサ電源によって、すなわち、センサステーション１のステーション電源部１４からの駆動電力により駆動されない構成となっている。

すなわち、この大気汚染物質センサ２Ｂは、センサステーション１より供給される定格消費電力以上の電力を消費するため、センサ内蔵電源２７により、駆動電力の供給を受ける構成となっている。
しかし、この場合においても、大気汚染物質センサ２Ｂの動作時間を間欠動作により延長させるため、本大気汚染物質センサ２Ｂの電源は、ステーション制御部１２による制御を受ける構成としている。
すなわち、上記制御手法は、後の第４の実施形態において示すが、センサステーション１のステーション制御部１２から出力される間欠動作を行わせる制御信号を、通信部２２により入力して、電源制御部２３Ｂがこの制御信号により通電制御され、センサ制御部２５及び大気汚染物質検出部２６に対して、センサ内蔵電源２７からの駆動電力を供給するか否かの構成としている。

＜第３の実施形態＞
以下、本発明の第３の実施形態によるセンサステーション１Ｂ，大気汚染物質センサ２及び大気汚染物質センサ２Ｂから構成されるモニタリングシステムを図面を参照して説明する。図３は第３の実施形態による「複数の大気汚染物質センサを搭載可能なセンサステーション」の一構成例を示している。図３においては、図１と同様な構成に対して、同一の符号を付してある。
本第３の実施形態は、センサステーション１Ｂのセンサ接続インタフェース１５Ａに大気汚染物質センサ２が接続され、センサ接続インタフェース１５Ｂに大気汚染物質センサ２Ｂが接続されており、複数の大気汚染物質センサ（駆動電力の供給方法の異なるセンサ）を有するモニタリングシステムである。

すなわち、第３の実施形態によるモニタリングシステムは、センサ接続インタフェース１５Ａ，１５Ｂ各々のセンサ電源供給口１６Ａ，１６Ｂ，及び大気汚染物質センサ２，２Ｂ各々のセンサ電源受口２４，２４Ｂとを、それぞれ接続することにより、大気汚染物質センサ２の駆動電源が、センサステーション１より供給される構成（大気汚染物質センサ２）と、大気汚染物質センサ２Ｂにおけるセンサ内蔵電源２７により供給される構成（大気汚染物質センサ２Ｂ）との二つ（複数）を同時に接続した形態を示している。

本第３の実施形態に示すセンサステーション１Ｂは、ネットワークを介して外部機器とデータの送受信を行う通信制御インタフェース１１と、センサステーション１Ｂ内の各回路部の制御を行うステーション制御部１２Ｂ、及び該ステーション制御部１２Ｂが制御するセンサ電源制御部１３Ｂを介してセンサ電源供給口１６Ａ，１６Ｂにセンサ電源を供給する手段を有するセンサ接続インタフェース１５Ａ，１５Ｂ、すなわちセンサ接続インタフェースを複数備えている点が第１及び第２の実施形態において示した図の構成と異なる。
ステーション制御部１２Ｂは、大気汚染物質センサ２の電源制御部２３に対し、センサ電源受口２４から入力される、ステーション電源部１４からのセンサ電源を、センサ制御部２５及び大気汚染物質検出部２６へ、供給するか否かの制御信号を出力する。
同様に、ステーション制御部１２Ｂは、大気汚染物質センサ２Ｂの電源制御部２３Ｂに対し、センサ内蔵電源２７から、センサ制御部２５及び大気汚染物質検出部２６へ、駆動電力を供給するか否かの制御信号を出力する。

そして、上記通信制御インタフェース１１及びステーション制御部１２Ｂ及びセンサ電源制御部１３Ｂ及び複数のセンサ接続インタフェース（１５Ａ，１５Ｂ）のそれそれがステーション電源部１４に接続されている点も第１及び第２の実施形態の構成とは異なる。
複数の大気汚染物質センサ（２，２Ｂ）とセンサステーション１Ｂとの間の接続インタフェース（２１，２１Ｂ）及びセンサ接続インタフェース（１５Ａ，１５Ｂ）を、それぞれこのような構成にすることにより、ステーション制御部１２Ｂにより、センサ電源を制御することが可能となり、複数の大気汚染物質センサ（２，２Ｂ）を含めたモニタリングシステム全体の電力を制御できる。

各大気汚染物質センサに対する連続通電による連続測定に加え、ステーション制御部１２Ｂにより、各々の大気汚染物質センサ（２，２Ｂ）に対して、センサ電源を間欠通電するように制御することで、各大気汚染物質センサを、各々の給電方法に対応させて、間欠動作させることが可能となり、モニタリングシステム全体の低消費電力化が可能となる。
この構成においては、各大気汚染物質センサヘの給電が独立に実施可能なため、搭載される大気汚染物質センサ全てに対して同時に通電を開始したり、停止したりできるばかりでなく、各大気汚染物質センサヘの通電を、順繰りに（または交互に）逐次行うことにより、常時測定状態に置かれたモニタリングシステム全体においても、通電状態に保持されているのは複数ある大気汚染物質センサのいずれか一つを選択して、この選択された大気汚染物質センサに限ることも可能となる。

本第３の実施形態に示すように、大気汚染物質センサ２Ｂの駆動電源をセンサ内蔵電源２７より供給させる場合でも、センサ内蔵電源２７の供給が通信部２２により制御された電源制御部２３Ｂを介して行われる。
このため、大気汚染物質センサ２Ｂの駆動電源も、ステーション制御部１２Ｂの制御下にあることとなり、モニタリングシステム全体の低消費エネルギでの動作が可能となる。
さらに、複数の大気汚染物質センサが、各大気汚染物質センサの電源制御も含めてステーション制御部１２Ｂにより制御される構成となるため、各大気汚染物質センサによる計測時間がステーション制御部１２Ｂに内蔵されるタイマの出力するクロックにより、センサステーション，及び各大気汚染物質センサが測定時刻の同期を取り、測定時間が一元管理される。これは、半自動独立型の大気汚染物質センサを搭載した場合のように、各大気汚染物質センサの内部時計がそれぞれ勝手に時を刻んでいって、長期間のデータ収集後において、各大気汚染物質センサ間における内部時計の狂いが蓄積され、各大気汚染物質センサの測定結果の時間的な誤差が拡大することを未然に防止する効果もある。

＜第４の実施形態＞
以下、本発明の第４の実施形態による大気汚染物質センサ２または２Ｂの接続インタフェース２１，２１Ｂから構成されるモニタリングシステムを図面を参照して説明する。図８は第４の実施形態による「大気汚染物質センサ側において、センサ電源の制御を行う接続インタフェース」の一構成例を示している。図８においては、図１と同様な構成に対して、同一の符号を付してある。ここで、（ ）内は、大気汚染物質センサ２Ｂにおける接続インタフェース２１Ｂにおける符号を示している。
図８は、本発明の第４の実施形態のセンサステーション１におけるセンサ電源供給口１６に接続される大気汚染物質センサ２（または２Ｂ）の接続インタフェースの一構成例を示す図である。

本第４の実施形態は、第１〜第３の実施形態により構築されたセンサステーション１側のセンサ接続インタフェース１５に接続する、大気汚染物質センサ２（２Ｂ）側の接続インタフェース２１（２１Ｂ）において、ステーション制御部１２からセンサ電源を制御可能とする大気汚染物質センサ２（２Ｂ）側における接続インタフェース２１（２１Ｂ）の一構成例を示すものである。
第４の実施形態においては、大気汚染物質検出器部２６に対し、センサ制御部２５が接続され、そのセンサ制御部２５は通信部２２に接続されている。

大気汚染物質検出部２６及びセンサ制御部２５は、ステーション制御部１２から通信部２２に入力された制御信号により、通電制御される電源制御部２３（２３Ｂ）を介して、センサ電源受口２４またはセンサ内蔵電源２７からの駆動電力の供給を受ける構成となっている。
ここで、大気汚染物質センサ２（２Ｂ）側の接続インタフェース２１（２１Ｂ）に含まれるセンサ電源受口２４（２４Ｂ）には、これら接続インタフェースに接続されるセンサステーション１側のセンサ接続インタフェース１５（１５Ａ，１５Ｂ）に含まれるセンサ電源供給口１６（１６Ａ，１６Ｂ）が接続され、このセンサ電源供給口１６（１６Ａ，１６Ｂ）にはステーション制御部１２（１２Ｂ）により通電制御され、大気汚染物質センサに対して駆動電源である駆動電力が供給される。

以下、図８を参照して、本発明の第４の実施形態における電源制御の動作フローについて説明する。
センサ電源受口２４またはセンサ内蔵電源２７より、センサ制御部２５及び大気汚染物質検出部２６に対して、駆動電力が供給されている限り、電源制御部２３（２３Ｂ）に接続されている通信部２２は常時動作状態にある。
一方、通信部２２の制御下にある電源制御部２３（２３Ｂ）は、通信部２２に対して給電開始の信号が転送されない限り、基本状態において、大気汚染物質検出部２６やセンサ制御部２５への電力供給を行わない。

そして、通信部２２に対して、接続インタフェース２１（２１Ｂ）を介して、大気汚染物質センサ２（２Ｂ）から、外部（例えば、センサステーション１やダイレクト接続されたパソコン等）より任意の信号が入力されると、通信部２２は電源制御部２３（２３Ｂ）を起動し、大気汚染物質検出部２６及びセンサ制御部２５への給電を開始する。
次に、センサ制御部２５は、給電（通電）が開始されると、搭載されたＣＰＵが起動され、起動シーケンスを、同ＣＰＵに接続されているＥＥＰＲＯＭ（図示せず）より読み出し、大気汚染物質センサにおける起動シーケンスを開始する。

そして、センサ制御部２５において、ＣＰＵはＥＥＰＲＯＭ内蔵のイニシャルプログラムロード（ＩＰＬ）を行い、内蔵メモリ（図示せず）の消去（クリア）及び初期化を行う。
これと、同時に、大気汚染物質検出部２６が起動して安定化するまでの時間（予め、予熱時間として上記ＥＥＰＲＯＭに書き込まれている）、ＣＰＵは大気汚染物質センサ２（２Ｂ）の外部から通信部２２を介して供給される各種制御命令（コマンド）を受け付けない。

一方、センサ制御部２５と同時に通電が開始された大気汚染物質検出部２６においては、大気汚染物質検出に必要な各種構成機器（レーザ光源や受光用素子、半導体薄膜式ガスセンサの電流電圧変換回路等）への通電が開始され、ＥＥＰＲＯＭに予め設定されて書き込まれた各大気汚染物質センサの予熱時間の間、それぞれが安定化するべく動作を開始する。
予熱時間の経過後、ＣＰＵは通信部２２より入力された制御命令（コマンド）の解釈を開始する。
このように、センサ制御部２５が起動した後、接続されているセンサステーション１から、通信部２２を介して入力される各種制御命令（コマンド）に応じて、センサ制御部２５のＣＰＵは処理を実行する。

また、通信部２２は無通信時間管理の無通信時間管理タイマ（図示せず）を内蔵しており、センサ外部（センサステーション１やパソコン等）より何らかの信号が入力されると、その瞬間に上記無通信時間管理タイマをリセットする。
しかし、通信部２２に対して、センサ外部よりの制御命令（コマンド）が送られてこないと、上記無通信時間管理タイマはリセットされずに、経過時間を継続してカウントする。
上記無通信時間管理タイマのカウントする経過時間が、予め設定された閾値である給電停止設定時間を超えると、通信部２２から電源制御部２３へ信号が出力される。

そして、電源制御部２３は、この信号が入力されると、大気汚染物質検出部２６及びセンサ制御部２５への給電を停止し、通信部２２以外の大気汚染物質センサ内の回路部の動作を停止する。これによって、大気汚染物質センサ２（２Ｂ）の低エネルギ化（低消費電力化）を実現する。
また、センサ制御部２５は、通信部２２を介して、センサ外部（センサステーション１やパソコン等）より大気汚染物質センサ２（２Ｂ）の電源offの制御命令（コマンド）を受信すると、通信部２２における無通信時間管理タイマを一気に給電停止設定時間にまで進めることにより、電源制御部２３に対して、大気汚染物質検出部２６及びセンサ制御部２５に対する給電を停止させる。

＜第５の実施形態＞
以下、本発明の第５の実施形態によるセンサステーション１Ｃ及び大気汚染物質センサ２Ｃ，２Ｄ，２Ｅを有するモニタリングシステムを図面を参照して説明する。図９は、本発明の第５の実施形態における「センサステーションヘの複数の大気汚染物質センサの直接接続型の接続インタフェース（ワンチップマイコンによる大気汚染物質センサの直接制御の一構成例）」の一構成例を示す図である。図９においては、図１と同様な構成に対して、同一の符号を付してある。
本第５の実施形態においては、ステーション制御部１２に搭載したワンチップマイコンにより、複数の大気汚染物質センサ（２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ）を直接制御する形態の一構成例を示している。

このような構成形態を取る結果、各大気汚染物質センサによる計測データの測定時刻は、上記ワンチップマイコン（ステーション制御部１２）の内蔵するクロックにより刻まれる時刻により一元管理される。
本第５の実施形態に示すセンサステーション１Ｃは、通信制御インタフェース１１と、ワンチップマイコンで構成されたステーション制御部１２、及び該ステーション制御部１２が制御するセンサ電源制御部１３を備え、該通信制御インタフェース１１、該ステーション制御部１２及び該センサ電源制御部１３のそれぞれがステーション電源部１４に接続され、駆動電力を得ている。

第５の実施形態の構成の特徴は、測定原理が異なる様々な大気汚染物質センサ（２Ｃ、２Ｄ，２Ｅ）を、各大気汚染物質センサの駆動電源をセンサステーション１Ｃ側から供給させる接続形態であり、ステーション制御部１２が搭載するワンチップマイコンに、各大気汚染物質センサが直接接続され、測定データ及び制御信号を含む各種データの送受信を行う構成としている点である。
ただし、第５の実施形態の構成のセンサステーション１Ｃに接続する大気汚染物質センサ２Ｃ、２Ｄ，２Ｅは、何れもその駆動電源を上記ステーション制御部１２が制御するセンサ電源供給口１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅから供給される部分のみが共通となっている。以下、各大気汚染物質センサ（２Ｃ、２Ｄ，２Ｅ）の計測の概要と構成について記載する。

先ず、上記大気汚染物質センサ２Ｃは、多孔質ガラスセンサによる蓄積型センサである。
大気汚染物質センサ２Ｃにおいては、大気汚染物質と反応して呈色する色素を含浸させた多孔質ガラスの光の透過率を計測する透過率測定器２６Ｃからの電圧信号が、Ｖ−Ｆ変換されてセンサステーション１Ｃ側、すなわちセンサ接続インタフェース１５Ｃを介して、ステーション制御部１２へ伝送される。
上記透過率測定器２６Ｃは、発光素子と受光素子とにより構成され、その発光素子からの光を受光素子へ伝達させる光経路中に、上記呈色色素が含浸された多孔質ガラスを挿入することにより、光の透過率を計測するものであり、測定結果として、発光素子の光強度と受光素子の光強度を光電変換した電圧値が出力される。

そして、Ｖ−Ｆ変換器２９は、透過率測定器（大気汚染物質センサ）２Ｃより出力される上記電圧値を、Ｖ−Ｆ変換することにより、この電圧値に対応した周波数の周波数パルス信号に変換して、大気汚染物質センサ２Ｃのセンサ出力としている。
上記周波数パルス信号は、ステーション制御部１２に搭載されたワンチップマイコンに内蔵されているパルスカウンタにより計数される。
そして、ステーション制御部１２は、パルスカウンタの計数結果のＦ−Ｖ変換を行い、この計数結果を電圧値に換算し、図示しない内蔵メモリに、透過率測定器２６Ｃよりの計測データとして蓄積する。

この大気汚染物質センサ２Ｃは、蓄積型センサであり、大気中に多孔質ガラスセンサ素子を暴露する（直接に曝す）ことで、多孔質ガラスのナノ孔内で呈色反応が進み、その発色の進行度を透過率測定器２６Ｃ（大気汚染物質検出部）により検出する。
このため、大気汚染物質センサ２Ｃは、常時通電させて、動作させる必要はなく、一定間隔毎に、透過率測定器２６Ｃに通電して光学系を起動し、発光素子と受光素子との光量変化を光電変換した電圧を、Ｖ／Ｆ変換器２９を用いてＶ−Ｆ変換することにより、周波数パルス信号として出力すれば、一回の測定は完結する。

従って、上記大気汚染物質センサ２Ｃは、センサステーション１Ｃのステーション電源部１４から、ステーション制御部１２により駆動電力を供給するか否かの制御を含め、供給可能な制限のある駆動電力により駆動される。
図９に示す第５の実施形態によるモニタリングシステムの構成例においても、本大気汚染物質センサ２Ｃでの透過率測定器２６Ｃ及びＶ／Ｆ変換器２９の駆動電力が、センサ接続インタフェース１５Ｃのセンサ電源供給口１６Ｃに接続されるセンサ電源受口２４Ｃより供給される形態としている。

次に、大気汚染物質センサ２Ｄは、浮遊粒子状物質センサ２６Ｄを用いて構成され、ステーション制御部１２による制御により、通電期間中にのみ浮遊粒子状物質の個数濃度を計数するセンサである（あるいは質量濃度を検出するセンサである）。
また、大気汚染物質センサ２Ｄは、駆動に必要な駆動電力を、センサステーション１Ｃから供給可能な制限のある電力の供給により、センサ内の各回路を動作させる駆動電力を供給の処理を行う。
すなわち、ステーション制御部１２は、センサ電源制御部１３に対して、制御信号を送信して、ステーション電源部１４からセンサ電源供給口１６Ｄに対し、駆動電力の供給の有無の制御を含め、大気汚染物質センサ２Ｄ内の各回路を動作させる駆動電力を供給の処理を行う。

上記大気汚染物質センサ２Ｄは、浮遊粒子状物質センサ２６Ｄが浮遊粒子状物質を含んだ試料空気を一定流量で吸引し、センサ制御部２５が浮遊粒子状物質センサ２６Ｄ（大気汚染物質検出部）において、その吸引した試料空気中に浮遊する粒子を計数する（浮遊する粒子の質量を積算して質量濃度を算出する）などの汚染物質検出処理を実施する。
そして、センサ制御部２５により計数された計数値は、通信部２２及びセンサ接続インタフェース１５Ｃを介して、ステーション制御部１２に対し、シリアル出力される。
ステーション制御部１２は、センサ制御部２５からシリアル出力された計数データを、そのまま内蔵メモリに浮遊粒子状物質センサ２６Ｄによる計測データとして蓄積する。

最後に、大気汚染物質センサ２Ｅは、半導体薄膜式ガスセンサ等のアナログ出力センサ２６Ｅにより、大気汚染物質検出部が構成されている。
一般的に、温度センサや静電容量式湿度センサなどの瞬間通電型アナログセンサは、駆動電力が小さく、センサステーション１Ｃのステーション電源部１４から供給可能な電力制限のある駆動電力により充分駆動可能である。
ここで、複数の大気汚染物質センサ２Ｅ各々のオン・オフ（駆動させるか否か）は、それが接続されたステーション制御部１２がセンサ電源制御部１３を介して管理するセンサ電源供給口１６Ｅにより制御できる。

そして、センサ電源制御部１３は、ステーション制御部１２からの通電命令により、センサ電源供給口１６Ｅを通電状態として、大気汚染物質センサ２Ｅヘの通電を開始する。
これにより、大気汚染物質センサ２Ｅ各々は、大気汚染物質を測定し、指定されたサンプリング時間経過後、測定結果であるアナログ出力（アナログ出力電圧）を、ステーション制御部１２に搭載されている信号処理部１７へ送信する。
ここで、信号処理部１７は、ステーション制御部１２を構成するワンチップマイコンが内蔵しているＡ／Ｄコンバータを用い、大気汚染物質センサ２Ｅの出力するアナログ出力を、１０ビット〜１２ビットのディジタルデータヘ変換し、内蔵メモリヘ計測データとして保存する。

しかしながら、大気汚染物質センサ２Ｅにおいて、半導体薄膜式のガスセンサであるアナログ出力センサ２６Ｅには、その駆動のための駆動電力を、継続して、常時供給し続ける必要のあるものも存在する。
特に、上記ガスセンサにおいて、ガス濃度を検出する感応部を、電気ヒータにより過熱し続けているものに対して、短い周期でセンサ駆動電源（センサに対する駆動電力）をオン／オフすることは、検出原理上もセンサ取扱い上も適切でない。
上記半導体薄膜式ガスセンサ（アナログ出力センサ２６Ｅ）は、一般に、金属酸化物半導体の表面へのガス分子の吸着や反応に伴う電子の移動による半導体内のキャリア密度の変化、あるいはガス分子の吸着に伴う半導体結晶粒界におけるポテンシャルバリアの変化を電気抵抗の変化として検出するものである。

例えば、ｎ型の金属酸化物半導体を、オゾンなどの酸化性ガスを含む空気中に置くと、一般に抵電気抵抗は大きくなり、一方、ｐ型半導体を酸化性ガス中に置くと、逆に電気抵抗は小さくなる。
ガス濃度と抵抗変化とは、線型関係に必ずしもないが、上記半導体薄膜の抵抗変化を検出することにより、大気汚染物質センサ２Ｅの設置されている周囲の大気中のガス濃度を演算により算出することが可能となっている。 そして、半導体薄膜式ガスセンサにおいては、ガス検出感度が最大となる動作温度が、ガス種によって異なっていることを利用して、検出対象のガス選択性を持たせており、そのため、ガス濃度を関知する感応部を一定温度になるように加熱し続けている。

従って、上記ヒータ加熱は大気汚染物質センサ２Ｅにおける消費電力の大半を占めるものの、その温度管理がアナログ出力センサ２６Ｅのガス検知感度に決定的に影響するため、ヒータ部分の通電を間欠的に行うことはガス検知器としては、測定結果に致命的な影響を与えることになりかねないのである。
このことを反映して、図９に示す第５の実施形態によるモニタリングシステムにおいては、半導体薄膜式ガスセンサ等のアナログ出力センサ２６Ｅの駆動電力を、ステーション制御部１２による通電制御を受けないセンサ内蔵電源２７から供給される構成となっている。

一方、大気汚染物質センサ２Ｅにおいて、ステーション制御部１２により通電制御を受けるセンサ電源受口２４Ｅを介して、通信部２２はステーション制御部１２によりオン／オフ制御を受ける。
すなわち、ステーション制御部１２は、センサ電源制御部１３に対して、測定周期毎に制御信号を出力し、センサ電源供給口２４Ｅを通電状態とするか否かの制御を行い、ステーション電源１４からの駆動電力の大気汚染物質センサ２Ｅへの供給の制御を行う。
上述した大気汚染物質センサ２Ｅへの駆動電力のオン／オフ制御は、センサ自体に対する低消費電力化が目的ではなく、本アナログ出力センサ２６Ｅより常時出力される電圧が、センサ電源オフの制御を行った際に、ステーション制御部１２のアナログ信号入力回路に逆流して、サージ電圧破壊等を生じないようにアナログ出力のステーションヘの伝送を遮断する。

図１０に、上記機能を備えた大気汚染物質センサ２Ｅの例として、半導体薄膜式ガスセンサ及びこのセンサに設けられている接続インタフェースの一構成例を示す。
一方、大気汚染物質センサ２Ｅにおいて、ステーション制御部１２により通電制御を受けるセンサ電源受口２４Ｅを介して、通信部２２はステーション制御部１２によりオン／オフ制御を受ける。
第５の実施形態においては、半導体薄膜式ガスセンサ等により構成される大気汚染物質検出部２６Ｅへの給電は、センサ内蔵電源２７により行う。
そして、ステーション電源部１４から供給される駆動電源が接続されるセンサ電源受口２４Ｅは、通信部２２の内部にあるアナログ出力の継電器の駆動部（電磁石等）に接続され、アナログ信号線の導通を、ステーション制御部１２により制御可能としている。

上記大気汚染物質検出部２６Ｅからのアナログ信号線は、上記通信部２２内に設置された継電器を介して、接続インタフェース２１Ｅを構成する信号接続口へと接続される。
上述した構成により、大気汚染物質センサ２Ｅにおいては、半導体薄膜式ガスセンサの電気ヒータヘの通電が、センサ内蔵電源２７により常時行われる。
また、他方、半導体薄膜式センサ２６Ｅよりのアナログ出力は、継電器を介して信号接続口へ接続され、ステーション制御部１２により、本大気汚染物質センサ２Ｅヘの通電が開始または停止された際に、上記構成の継電器の駆動部が動作または停止するので、アナログ出力も信号接続口へ伝達または遮断されることになる。
従って、本大気汚染物質センサ２Ｅへの通電停止時において、継電器が停止して半導体薄膜式ガスセンサ２６Ｅからのアナログ出力が遮断されるため、半導体薄膜式ガスセンサ２６Ｅからのアナログ出力がアナログ信号線を介して接続先のステーション制御部１２へ到達することが無くなり、ステーション制御部１２の入力回路等の破壊を防止できる。

＜第６の実施形態＞
以下、本発明の第６の実施形態による、ＵＳＢインタフェースにより大気汚染物質センサとセンサステーションとが接続されたモニタリングシステムを図面を参照して説明する。
第５の実施形態または図９に示した構例においては、計測原理の異なる大気汚染物質センサ（２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ）を複数、ステーション制御部１２のワンチップマイコンに接続して制御する構成である。
しかしながら、各大気汚染物質センサは、その計測対象とする大気汚染物質によって測定原理が異なるため、センサの応答時間や測定のための制御方式がセンサ毎に異なり、さらに計測データの出力形式もアナログ電圧により出力するものや、デジタルデータにより出力するものなど多様である。

このため、複数の大気汚染物質センサをステーション制御部１２のワンチップマイコンに単に接続しただけでは、センサステーションもしくはモニタリングシステムとしての機能は実現されない。
その機能を実現するには、接続された大気汚染物質センサが個々に要求する複雑な処理内容に合わせて、上記ステーション制御部１２のマイクロプロセッサのファームウェアを構築する必要がある。
この点の不具合を多少なりとも解消し、様々な大気汚染物質センサを容易に接続するためには、ＵＳＢインタフェースの採用が有効である。

以下、本発明の第６の実施形態によるセンサステーション１Ｄ及び大気汚染物質センサ２Ｆ，２Ｇ，２Ｈを有するモニタリングシステムを図面を参照して説明する。図１１は、本発明の第６の実施形態を示すものであり、センサ接続インターフェースにＵＳＢインタフェースを利用した接続概念図を示す。すでに述べた実施形態と同様な構成については、同一の符号を付して、この説明を省略する。
この場合、センサステーション側はワンチップマイコンのＵＳＢホスト機能を使用する。
大気汚染物質センサ（２Ｆ，２Ｇ，２Ｈ）側は、通常はＵＳＢポートが設けられていないため、マイコンとＵＳＢ-シリアル変換チップとを用いてＵＳＢ接続可能としている。

ＵＳＢホストは、本規格が許容する制限内であれば電源供給をも許すので、図１、図２、図３及び図９などに示されていたセンサステーションより供給されるセンサ電源周りの構成（すなわち、センサ接続インターフェース）をＵＳＢポート化することで、簡略化することが可能である。
センサ接続インターフェース（１５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ）をＵＳＢホスト１５Ｄとした以外、センサステーション１Ｄの構成及び動作は、センサステーション（１，１Ｂ，１Ｃ）の通信制御インターフェース，ステーション制御部，センサ電源制御部及びステーション電源部の構成及び動作と同様の構成が搭載されている。

図１１においては、図９の構成と異なり、多孔質ガラスセンサ用の透過率測定器２６Ｃからの電圧出力を、信号処理部２９ＦによりＶ-Ｆ変換（電圧-周波数変換）した後の周波数パルス信号を、センサ制御部２５Ｆに搭載されているワンチップマイコン内蔵パルスカウンタによりディジタル化する構成が示されている。
例えば、ワンチップマイコンが内蔵パルスカウンタにより、所定期間のパルス数を積算して、このパルス数を測定結果のデジタル信号として、ＵＳＢシリアル変換チップ２１Ｆおよびホスト１５Ｄを介して、センサステーション１Ｄの図示しないステーション制御部へ出力している。
このステーション制御部は、他の実施形態と同様に、センサ制御部２５Ｆからシリアル出力された測定結果のデジタル信号を、そのまま内蔵メモリに透過率測定器２６Ｃによる計測データとして蓄積する。

また、大気汚染物質センサ２Ｇにおいて、浮遊粒子状物質センサ２６Ｄが図９の浮遊粒子状物質センサ２６Ｄと同様に浮遊粒子状物質を検出して、検出された浮遊粒子状物質による散乱パルスの個数（濃度）がセンサ制御部２５Ｇにより計数され、この計数された計数値が、ＵＳＢシリアル変換チップ２１ＧおよびＵＳＢホスト１５Ｄを介して、図示しないステーション制御部に対し、シリアル出力される。
このステーション制御部は、他の実施形態と同様に、センサ制御部２５Ｇからシリアル出力された計数データを、そのまま内蔵メモリに浮遊粒子状物質センサ２６Ｄによる計測データとして蓄積する。

また、大気汚染物質センサ２Ｈに示す、すでに述べた半導体薄膜式ガスセンサ等のアナログ出力センサを用いる際、大気汚染物質センサ２Ｈから出力されるアナログ出力を、センサ制御部２５Ｈに併設された信号処理部１７Ｈなどの高分解能Ａ／Ｄコンバータによりデジタル化する構成が用いられる。
そして、デジタル化された測定結果がＵＳＢシリアル変換チップ２１ＨおよびＵＳＢホスト１５Ｄを介して、センサステーション１Ｄのステーション制御部へ送信される。
このステーション制御部は、他の実施形態と同様に、アナログ出力センサ２６Ｅからシリアル出力されるデジタル化された測定結果を、そのまま内蔵メモリにアナログ出力センサ２６Ｅ（半導体薄膜式ガスセンサ）による計測データとして蓄積する。

図１２は、図１１に示したセンサステーションのＵＳＢによるセンサ接続インタフェース１５Ｄを複数備えた構成例を示している。すなわち、図では１つの構成として記載されているが、各大気汚染物質センサおのおのに対して、独立したＵＳＢポートを有している。この図１２において、すでに述べた実施形態と同様な構成については、同一の符号を付して、この説明を省略する。
また、浮遊粒子状物質センサ２６Ｄヘの駆動電力は、ＵＳＢによる接続インタフエース２１Ｇを介して、電力容量が制限されているステーション電源部１４より、ステーション制御部１２のセンサ電源制御部１３を介した電力制御により供給するのではなく、センサ内蔵電源２７Ｇより供給する形態としている。

すなわち、電源制御部２３Ｇは、接続インターフェース２１Ｇを介して入力される、ステーション制御部１２からの駆動電力供給のオン／オフを示す制御情報により、センサ内蔵電源２７Ｇから浮遊粒子状物質センサ２６Ｄへ駆動電力を供給するか否かの制御を行う。
従って、浮遊粒子状物質センサ２６Ｄの間欠動作時のオン／オフ制御は、接続インターフェース２１Ｇ（ＵＳＢインタフェース；ＵＳＢクライアント）により制御される電源制御部２３Ｇを介して行うことになる。

＜第７の実施形態＞
以下、本発明の第７の実施形態による、ＵＳＢインタフェースにより大気汚染物質センサとセンサステーションとが接続されたモニタリングシステムにおける汎用的センサ接続インターフェース制御方法を図面を参照して説明する。
図１１及び図１２に示す構成例において、各大気汚染物質センサ（２Ｆ，２Ｇ，２Ｈ）側の接続インタフェース（２１Ｆ，２１Ｇ，２１Ｈ；ＵＳＢクライアント）は、対応する各大気汚染物質センサが要求する入出力信号フォーマット等のインタフェース制御手続きを記憶する記憶部などの手段を備えている。

また、センサステーション１Ｄ側のセンサ接続インタフェース１５Ｄ（ＵＳＢホスト）は、接続された大気汚染物質センサ（２Ｆ，２Ｇ，２Ｈ）の各大気汚染物質センサが要求する入出力信号フォーマット等のインタフェース制御手続きを記憶した手段（各大気汚染物質センサの記憶部）から、各大気汚染物質センサを駆動させ、測定結果の測定データ取得するための制御手続き内容を読み出し、大気汚染物質センサ（２Ｆ，２Ｇ，２Ｈ）とセンサステーション１５Ｄとの間のデータ通信の際にその制御手続きに従って接続インタフェースを制御することにより接続センサとデータ通信を行う。
このようなＵＳＢインタフェースを採用することにより、データ形式や制御形態の異なる数種のセンサを容易にステーションに接続することが可能となる。

＜第８の実施形態＞
以下、本発明の第８の実施形態による、ＵＳＢインタフェースにより大気汚染物質センサとセンサステーションとが接続されたモニタリングシステムにおける大気汚染物質センサの制御方法を図面を参照して説明する。
図１１及び図１２に示す構成例において、各大気汚染物質センサ（２Ｆ，２Ｇ，２Ｈ）側の接続インタフェース（２１Ｆ，２１Ｇ，２１Ｈ；ＵＳＢクライアント）は、対応する各大気汚染物質センサが要求する入出力信号フォーマット等のインタフェース制御手続きを記憶する記憶部などの手段を備えている。

以下、本発明によるセンサ接続インタフェース（ＵＳＢホスト）１５Ｄを介したセンサステーション１Ｄによる搭載大気汚染物質センサ（２Ｆ，２Ｇ，２Ｈ）の制御方法について説明する。
その前に、従来の技術における問題点を簡単に要約する。
図１３は、従来の大気汚染物質センサにおけるデータ通信インタフェースの構成例を示す。従来の構成では、大気汚染物質センサヘの電源の投入、切断はセンサ本体に設けられた電源スイッチにより行われる。
スイッチ・オンにより通電が開始されると、中央演算処理装置（ＣＰＵ）が起動し、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）より初期化プログラムが読み出される。

初期化プログラムにおいては、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）のメモリクリアや自己診断シーケンスを実行し、大気汚染物質センサ各部に異常が無いか否かの検査を行う。
同時に、大気汚染物質検出部にも通電が開始され、大気汚染物質の検出に必要な検出器（例えば、半導体薄膜式ガスセンサのセンサヘッド部や粒子検出のためのレーザ光学系等）がスタンバイする。
通常、すでに述べたように、こうした検出器は動作が安定するまで指定された予熱時間を必要とする。

大気汚染物質検出部が安定動作し、自己診断プログラムにより異常が無いことが確認されると、大気汚染物質センサは、「外部操作可能状態」（準備ＯＫ、Ｒｅａｄｙモード）となり、例えば、筺体に設けられた入力キーボードよりの入力を受け付けるようになる。
この段階で、サンプリング時間やサンプリング間隔、出力の形式や頻度など、本大気汚染物質センサの仕様に規定された各項目の設定を行い、測定開始のキー入力を入力キーボードから行うことにより、各大気汚染物質センサごとの大気汚染物質のサンプリングが開始される。
ＣＰＵは内蔵のクロックにより管理された時間に従い、入力キーボードからのキー入力された設定に従って計測を行い、計測データを設定条件に従い処理して、液晶パネル等で構成された表示器に表示すると共に、内蔵メモリに蓄積してゆく。

通常、この種の大気汚染物質センサには、プリンタ等が接続インタフェースを介して接続され、計測データが逐次印刷出力される。
多くの場合、サンプリングは測定停止のキー入力により停止するが、仕様によっては、サンプリング回数を、入力キーボードからキー入力で指定することにより、指定回数のサンプリング終了後に自動的に停止するものもある。

さて、このような従来の大気汚染物質センサに対して、センサ接続インタフェースを介して通信により、遠隔にて各大気汚染物質センサを制御し、計測データを収集する場合、以下に示す問題がある。
(1) 大気汚染物質センサの電源のオン／オフが、センサ自体に設けられた電源スイッチにより行われているため、センサ接続インタフェースを介して、大気汚染物質センサへの駆動電力の制御が遠隔においては行えない。
(2) 大気汚染物質センサによる測定開始及び停止が、やはり各大気汚染物質センサの筐体に設けられた入力キーボードの入力キーにより行われているため、センサ接続インタフェースを介した測定開始・停止の制御が遠隔においては行えない。
(3) 大気汚染物質センサによる計測時間、計測間隔などの設定が、やはり各大気汚染物質センサの筐体に設けられた入力キーボードの入カキーにより行われているため、センサ接続インタフェースを介した計測時間や計測間隔の設定が遠隔においては行えない。

(4) 大気汚染物質センサにより計測された計測データは、逐次メモリに蓄積され続けるとともに、プリンタ接続を前提とした接続インタフェースヘ、データフロー制御されることなく逐次送出され続ける。このため、本大気汚染物質センサに外部接続した中央処理装置では、計測デ ータを取りこぼさないため、常時、該センサ接続インタフェースを監視し続ける必要がある。
すなわち、上記中央処理装置の通信ポートが、接続されているいずれか一つの大気汚染物質センサのみに独占されてしまい、複数の大気汚染物質センサを接続しても、他の大気汚染物質センサに対して同様な制御をすることが実質的にできない。

(5) 大気汚染物質センサが異常動作した際、その状況は表示器に直接表示される。また、機種によっては、該センサ接続インタフェースを介して、異常動作の状況がプリンタ出力するものもある。
また、こうした異常動作に対するステータス情報の表示は、これら大気汚染物質センサ筺体に設けられた入力ボードのキー入力により行われため、センサ接続インタフェースを介してステータス情報の読出の制御が遠隔においては行えない。

上述した（１）〜（５）の各問題点のうち、特に(４)の問題点は大気汚染物質センサの制御において致命的である。
センサステーションは、搭載されている複数の大気汚染物質センサを、各々の機能に対応して適切に制御して、大気汚染物質センサの設けられている周囲の大気の汚染状況を測定し、各大気汚染物質センサによる計測データを、接続インタフェースを介してステーション制御部へ伝送し、このステーション制御部に内蔵されたメモリ（記憶部）に蓄積する。

そのためには、ステーション制御部に搭載されたマイクロプロセッサが、大気汚染物質センサの制御あるいはデータ伝送の間に、搭載した大気汚染物質センサのどれか一つに占有され続けるようなセンサ接続インタフェースの通信制御形態は好ましくないのである。
上記（１）の問題点は、本発明の第１から第４までの実施形態及び図１〜３と図８に示すように、センサステーション（１，１Ｂ，１Ｃ）側にセンサ電源制御部１３，１３Ｂを設けると共に、大気汚染物質センサ（２，２Ｂ）側にも電源制御部（２３，２３Ｂ）を設ける構成とすることで解決できる。

あるいは、第５の実施形態及び図９に示すように、もっと直接的に、ステーション制御部１２により管理されたセンサ電源制御部１３から、各大気汚染物質センサが直接給電を受ける（すなわちセンサ電源制御部１３により駆動電力の供給の有無が制御される）形態にすることで解決することができる。
また、上記（２）及び（３）及び（５）の問題点も、同様に、本発明の第１から第４の実施形態及び図１〜３と図８に示すように、大気汚染物質センサ側において、接続インタフェースを介して入力されるステーション制御部１２からの命令を、解釈し実行するセンサ制御部２５を設ける構成とすることで解決できる。

また、より汎用的にＵＳＢインタフェースを用いた第６及び第７の実施形態及び図１１〜１２に示す構成でも同様である。
あるいは、第５の実施形態及び図９に示すように、もっと直接的に、ステーション制御部１２が各大気汚染物質センサ（２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ）を管理する構成でも解決可能である。
何れの場合も、ステーション制御部１２乃至はセンサ制御部２５が、各大気汚染物質センサによる測定開始や停止、あるいはこの大気汚染物質センサによる測定時間や測定間隔等の制御情報を指定する制御命令を解釈し実行する機能を備えることにより、上記（２）及び（３）の問題点は解決可能である。

同様に、ステーション制御部１２乃至はセンサ制御部２５が、各大気汚染物質センサの起動時における自己診断結果を、各大気汚染物質センサのステータス情報として保持し、かつこれらの大気汚染物質センサのステータス情報を要求する制御命令を、解釈して処理した後に応答する機能を備えることにより、上記（５）の問題点も解決可能である。
しかし、上記（４）の問題点を解決するには、センサステーション及び大気汚染物質センサ間の計測データ伝送の際に、センサ接続インタフェースに対し、データハンドシェークの機能を持たせる必要がある。

このデータハンドシェークの実現方法として、信号転送のタイミング調整（同期やウェイト）の手順を接続インタフェースを伝送するキャラクタコードのみにより行うソフトウェアによる制御方法と、物理的な制御線を用いて信号転送のタイミング調整を行うハードウェアスイッチによる制御方式の二つがある。
上記（１）〜（５）の問題点を解決するに当たり、センサステーションによる搭載大気汚染物質センサの制御形態として、ここでは、ソフトウェア制御方法による構成を中心に示す。（ハードウェアスイッチによる制御方法は後の第９の実施形態において説明する）。

本発明の第８の実施形態による大気汚染物質センサの制御方法においては、大気の汚染状況を測定する一つ乃至複数の大気汚染物質センサと、この大気汚染物質センサ（１つまたは複数）を搭載するセンサステーションにおいて、ステーション制御部１２がこれら大気汚染物質センサを制御するため、ステーション制御部１２が接続先の大気汚染物質センサに送出すべきセンサ制御命令は、以下の少なくとも６つを含むものから構成されている。
すなわち、センサ制御命令は、センサステータス要求命令、指定時間一回測定命令、指定時間間隔連続測定命令、測定停止命令、計測データ送出命令、センサ電源off命令の６つを含み、さらにこれら制御命令の組合わせにより、該センサ接続インタフェースに接続された各大気汚染物質センサを遠隔制御・動作させることになる。

以下、具体的に説明するため、ＲＳ−２３２Ｃ規格のシリアル通信インタフェースを念頭に記述するが、同様な機能を持つ実施の形態であるならば如何なる通信インタフェースでもよく、ＲＳ−２３２Ｃのシリアルインタフェースに限定されるものではない。
センサステーションと大気汚染物質センサ間のセンサ接続インタフェースにおけるデータ通信には、ＲＳ−２３２Ｃのデータ通信線（ＧＮＤ、ＲＸ及びＴＸ）を用いる無手順シリアル通信とし、通信内容は全てＡＳＣＩＩコードのキャラクタで記述される。そして、送信コマンドに対しては、必ず何らかの応答キャラクタを返すことで、擬似的データハンドシェークを実現する。
より具体的に記載すると、データ通信の形式は、a.データ長は８bit、b.通信速度は9600bps乃至38400bps(ディップスイッチによる切替えを可とする）、c.パリティビットは無し、d.ストップビットは１、e.フローコントロールは無し、のａ〜eを想定している。即ち、制御線やXon-offを用いない無手順方式である。

本発明の大気汚染物質センサの制御方法においては、上述した５つの課題を解決するため、以下に示す制御命令を準備し、各大気汚染物質センサのセンサ制御部２５がそれらの制御命令を受信して実行するように構成する。図９における大気汚染物質センサ２Ｃ，２Ｅにも、図示しないがＶ／Ｆ変換器２９の制御、アナログ出力センサ２６Ｅの制御を各々行うセンサ制御部が設けられている。
課題（１）に対応して、大気汚染物質センサの起動に間する手順、及びセンサ電源off 命令（例えば、”sO”）を準備する。

具体的には、センサ電源オン（大気汚染物質検出部へのセンサ電源（駆動電力）電源供給開始）については、各大気汚染物質センサがセンサ電源オフの状態においては、センサ制御部自体が動作を停止しているため、受信したセンサ電源オンの命令を入力し、認識することはできない。
従って、大気汚染物質センサ各々においては、別回路にてＲｘを監視し、任意信号の入力の有無を検知し、これを認識してセンサ電源をオンにする。
Ｒｘへ任意信号が入力されることにより、大気汚染物質センサの電源をオンにすることにより、大気汚染物質検出部及びセンサ制御部にセンサ電源が供給されるように構成すれば、電源オンのための「センサ電源on命令」は特に必要あるものではない。

一方、電源オフの処理については、以下のように行う。
すなわち、センサステーションと大気汚染物質センサとの間において、数分間命令（コマンド）のやり取りが無い場合に（設定時間として5〜10分を想定するが、その無通信時間の管理は大気汚染物質センサ側の通信部にて行う）、電源をオフにする。
すなわち、通信部がタイマを有しており、データの送受信があると計数値をリセットして、新たに計数を開始し、計数値が所定の設定時間（最大無通信時間）を超えた場合に、大気汚染物質センサの電源をオフ状態とする。この機能により、通信不良の場合にも、電源オフとするための制御が行えなくなるということが無くなり、無駄な電力消費を省くことができる。
また、大気汚染物質センサの電源を切り、次に電源をオン状態にすることにより、上記センサ制御部をリブートすることができる。無通信時の電源オフに至るまでの設定時間の設定は、ハードウェアスイッチ等により適宜行い、最大無通信時間を定めている。

次に、課題（２）及び（３）に対応して、指定時間を指定して一回測定を実施する「指定時間一回測定命令（間欠測定に対応）」（例えば、”sm”＋05「指定時間」、単位は分など）、及び指定時間間隔を指定して、この指定時間間隔毎に継続して測定を実施する「指定時間間隔連続測定命令（連続測定に対応）」（例えば、”sn”＋01「指定時間間隔」、単位は分など）を準備する。
さらに、間欠測定あるいは連続測定の何れの場合においても、各大気汚染物質センサが測定のためのサンプリングを開始した時点で、センサ電源をオフすることなく、サンプリングを強制終了させるために、「測定停止命令」（例えば、”se”）を準備する。

具体的には、センサ制御部に測定時間を計数する内蔵タイマ、及び一時的に計測データを保持するバッファメモリを設け、「指定時間一回測定命令」においては、このセンサ制御部が内蔵タイマをリセットして測定を開始し、「指定時間一回測定命令」にて指定された指定時間の間測定を行い、測定終了後に計測データを、バッファメモリヘ保持し、測定を停止する（一回測定命令）という一連の制御を行う。

一方、「指定時間間隔連続測定命令」においては、センサ制御部は「指定時間間隔連続測定命令」における指定の時間測定後、バッファメモリにデータを記録（上書き）する動作を、指定された指定時間間隔毎に繰り返す。
そして、センサ制御部は、バッファメモリに計測データを書き込む際、データ列の先頭には１桁のシリアル番号を付与して、バッファメモリにデータを保持する。このシリアル番号は桁上げしないで繰り返す（連続測定命令）。
特に、後者の連続測定を確実にするため、大気汚染物質センサ側は、測定中でも通信可能とすべく、計測データ保持用のバッファメモリを管理する通信部とセンサ制御部にはそれぞれ別のマイコンを搭載する構成としている。
すなわち、センサ制御部が大気汚染物質検出部にて測定された計測データをバッファメモリに格納する処理と、通信部が上記格納された計測データをバッファメモリから読み出しセンサステーションに送信する処理とを、別々のマイコンにより同期させて行う。

課題（４）に対応して、本接続インタフェース（例えば、２１、２１Ｂ等）においては、上述したように、センサステーションからの送信コマンドに対して、必ず何らかの応答キャラクタを返す構成を設け、擬似的データハンドシェーク機能を持たせている。
具体的には、「計測データ送出命令」（例えば、”sr”）を受信すると、大気汚染物質センサは、通信部により、バッファメモリに保持している計測データを送出する。その計測データのフォーマットは、上記「指定時間一回測定命令」及び「指定時間間隔連続測定」の項に記載した通りである

そして、課題（５）に対応して、センサテーションに接続された大気汚染物質センサのステータス情報として、例えば、センサ制御部が該センサ起動時に行う自己診断に対する自己診断結果を、センサ制御部のメモリに蓄積しておくとともに、ステーション制御部には「センサステータス要求命令」（例えば、”ss”）を準備しておく。
この自己診断結果は、各大気汚染物質センサが異常動作した際などのアラームとしても有効であり、アラームとして代用可能である。
具体的には、センサステーションからの「センサステータス要求命令」に対し、各大気汚染物質センサのセンサ制御部は、現在のステータス状態に応じた数字、例えば、ステータス状態を示す２桁番号を、ステータスコードとして送出する。そのステータスコードは、例えば、以下のように定義する。
応答ステータスコード:00‐‐‐未測定、準備OK
01‐‐‐測定中
02‐‐‐測定終了
04‐‐‐大気汚染物質検知部不良等
08‐‐‐制御部処理異常
16‐‐‐通信部不良
32‐‐‐起動予熱中
等、00〜32までの数字とし、また、必要に応じて、自己診断結果を加算して（付加して）、出力（最大６４）される。

大気汚染物質センサのステータス状態と、上記各制御命令との関係を、「指定時間一回測定命令」を一例として、以下に説明する。
センサ制御部のＣＰＵは、大気汚染物質検知部が測定中の場合、ステータスコードを「測定中」（”01”）に設定する。
この測定中の場合、センサ制御部は、「センサステータス要求命令」（“ss”）や「計測データ送出命令」（”sr”）、及び「測定停止命令」（”spe”）以外は受け付けない。
一方、ステータスコードが「準備OK」（”00”）の際、センサ制御部が「指定時間一回測定命令」を受信することにより、センサ制御部のＣＰＵは、内蔵タイマのクロックをリセットして、測定を開始する。

リセットしたタイマに従い、指定時間だけ計測を実施した後、該ＣＰＵは大気汚染物質検出器部より計測データを収集し、時間平均を取るなど、そのセンサが必要とする内部演算処理を行って、演算結果をバッファメモリヘ移し、ステータスコードを「測定終了」（”02”）に設定する。通信部より「計測データ送出命令」（“sr”）を受信すると、センサ制御部のＣＰＵは、該バッファメモリにある計測データを、通信部を介して送出する、と同時にステータスコードを「準備OK」（”00”）に変更する。
以上の操作を繰り返すことにより、ステーション制御部のＣＰＵにより測定時間を一元管理したセンサ計測データの収集が可能となる。

以下、図を参照しながら、本第８の実施形態に示す大気汚染物質センサの制御方法について、図１のモニタリングシステムの構成を用いて説明する。
図１４は、本制御方法により、センサステーション１による大気汚染物質センサ２の制御の典型的一動作フローを、間欠測定の場合に対応して示すフロー図である。ここで、ステーション制御部１２側では、以下のような制御フローで処理を行うこととなる。

＜間欠測定の場合＞
先ず、間欠測定の処理の場合について述べる。ステップＳ１において、センサステーション制御部１２においては、その構成するＣＰＵで管理している指定された測定周期時刻に、指定の大気汚染物質センサ２に接続されたシリアル信号線（ＲＸ線を想定）へ任意の信号を送信して、対応する大気汚染物質センサ２を起動する。
このとき、この大気汚染物質センサ２においては、初期状態ではセンサ制御部２５のＣＰＵが動作していなため、センサステーション１側に応答を返すことはしないが、上記制御信号の受信を以って、センサ制御部２５及び大気汚染物質検出部２６に対し、すでに述べた上記別回路、例えば電源制御部２３が通電を開始する。
この通電開始により、センサ制御部２５は自己診断プログラムを開始すると共に、該大気汚染物質検出部２６は動作が安定するまで予熱時間だけ待機する。

ステップＳ２において、ステーション制御部１２は、「センサステータス要求命令」（例えば、”ss”）を、大気汚染物質センサ２に対して送信する。
これにより、この大気汚染物質センサ２は、この「センサステータス要求命令」に対して、「準備ＯＫ」を意味するステータスコード（例えば、”00”）等の応答のデータを送信する。
この段階において、ステーション制御部１２は、「準備ＯＫ」以外の応答（例えば、「起動予熱中」を意味するステータスコード:”32”等）が、大気汚染物質センサ２から返送された場合、予め指定された時間だけウエイトした後（待った後）、再度、大気汚染物質センサ２に対して、センサステータス要求命令（”ss”）を送信する。
そして、ステーション制御部１２は、大気汚染物質センサ２からステータスコード（”00”）を受信することにより、次のステップＳ３ヘ処理を進める。

次に、ステップＳ３において、ステーション制御部１２は、大気汚染物質センサ２に対して、「指定時間一回測定命令」（例えば、”sm”＋“05”「指定時間」、単位は「分」など）を送信する。
これにより、大気汚染物質センサ２においては、上記「指定時間一回測定命令」に対応して、ステーション制御部１２に対して、「命令受領」を意味する「ＯＫ」を応答すると共に、センサ制御部２５が内蔵タイマをリセットし、大気汚染物質検出部２６により、指定時間（上記の場合、５分）測定を行う。
そして、センサ制御部２５は、大気汚染物質検出部２６による測定が終了すると、バッファメモリにこの測定の結果の計測データを保持する。
また、センサ制御部２５は、ステータスコードを「測定終了」（“02”）に変更する。

次に、ステーション制御部１２は、予め設定されている指定測定時間（上記例では、５分）待機した後、再び、大気汚染物質センサ２に対して、「センサステータス要求命令」（”ss”）を送信する。
これにより、大気汚染物質センサ２が、この入力される「センサステータス要求命令」に対応して、「測定中」を意味するステータスコード（例えば、”01”）を応答した場合、ステーション制御部１２は、さらに上記指定時間待機して、再度、「センサステータス要求命令」（”ss”）を、大気汚染物質センサ２に対して送信する。
そして、該大気汚染物質センサ１２がこれに対し、「測定終了」を意味するステータスコード（例えば、”02”）を応答した場合、ステーション制御部１２はこのステータスコードを受信することにより、次のステップＳ４ヘ処理を進める。

次に、ステップＳ４において、ステーション制御部１２は、該大気汚染物質センサ２に対して、「計測データ送出命令」（例えば、”sr”）を送信する。
これにより、該大気汚染物質センサ２は、この「計測データ送出命令」に応答して、通信部２２によりバッファメモリの計測データを読み出し、指定フォーマットに従ってセンサステーション１側へ送出すると共に、ステータスコードを「準備OK」（”00”）に変更する。
そして、ステーション制御部１２は、上記「準備OK」のステータスコードを入力すると、処理をステップＳ５へ進める。

次に、ステップＳ５において、ステーション制御部１２は、該大気汚染物質センサ２に対して、「センサ電源off命令」（例えば、”sO”）を送出する。
これにより、該大気汚染物質センサ２のセンサ制御部２５においては、「命令受領」を意味する「ＯＫ」を、ステーション制御部１２に対して応答するとともに、電源制御部２３を制御して、センサ制御部２５及び大気汚染物質検出部２６に対する駆動電力の供給をオフする。
ステーション制御部１２及び大気汚染物質センサ２において、以上のセンサ起動、センサステータス要求、指定時間一回測定、データ読出及びセンサ電源オフの一連のステップを逐次実行し、これを繰り返すことにより、間欠測定を実現する。

＜連続測定＞
次に、指定時間（本例では１分）毎の連続測定の場合について述べる。この連続測定の場合も、ステーション制御部１２が大気汚染物質センサを起動するステップＳ１と、ステーション制御部１２が大気汚染物質センサ２に対してセンサステータス要求を行うステップＳ２については、すでに説明した間欠測定の場合と同様である。

次に、ステップＳ３において、ステーション制御部１２は、大気汚染物質センサ１２ヘ、「指定時間間隔連続測定命令」（例えば、”sn”＋“01”「指定時間」、単位は「分」など）を送信する。
これにより、該大気汚染物質センサ２においては、ステーション制御部１２に対して、上記「指定時間間隔連続測定命令」に対応した「命令受領」を意味する「ＯＫ」を応答するとともに、センサ制御部２５が内蔵タイマをリセットし、指定時間間隔（上記の場合、１分）にて、大気汚染物質検出部２６により測定を行う。

そして、センサ制御部２５は、大気汚染物質検出部２６により計測値が求まると、バッファメモリに計測データを上書きするとともに、内蔵タイマをリセットする。
ここで、センサ制御部２５は、ステーション制御部１２からこの連続測定の停止を示す命令の信号が入力されない限り、この大気汚染物質の操作を無限に繰り返すことになる。
上記バッファにて上書きされるデータ列を、ステーション制御部１２側で区別するため、センサ制御部２５においてはデータ列の先頭には１桁のシリアル番号を付与する。このシリアル番号は桁上げしないで、上書きする都度、”0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9”を繰り返すものとする。

そして、ステップＳ４において、ステップＳ３と同時並行的に、ステーション制御部１２は、測定周期の略半分の周期で、「計測データ送出命令」（例えば、”sr”）を、大気汚染物質センサ２に対して送信する。
これにより、該大気汚染物質センサ２においては、この「計測データ送出命令」に応答して、通信部２２がバッファメモリ中の計測データを読み出し、指定フォーマットに従ってステーション制御部１２へ送信する。
但し、このとき、センサ制御部２５は、ステータスコードを変更せず、「測定中」（”01”）のままとする。

次に、ステーション制御部１２においては、該大気汚染物質センサ２より受信した最新の計測データのデータ列を、バッファメモリに一時保管し、その最新データ列の先頭のシリアル番号が、一つ前に受信した旧データ列の旧シリアル番号と同一であれば、その最新データ列を廃棄し、最新データ列の最新シリアル番号が前回のそれと異なれば、その最新データを新たな計測データとして、バッファメモリから読み出し、すでに述べた内蔵メモリに蓄積する。
そして、ステーション制御部１２においては、このステップＳ４のループを必要回数だけ繰り返す。（例えば、60分にわたる１分間隔連続測定値が必要ならば、60回繰り返す）。

次に、ステップＳ５において、ステーション制御部１２は、連続測定を電源offと共に停止させるため、間欠測定の場合のステップＳ５と同様に、該大気汚染物センサ２に対して、「センサ電源off命令」（例えば、”sO”）を送出する。
これにより、該大気汚染物質センサ２におけるセンサ制御部２５は、上記「センサ電源off命令」に対応して、「命令受領」を意味する「ＯＫ」を、ステーション制御部１２へ応答するとともに、通信部２２が電源制御部２３を制御して電源をoffする。

また、間欠測定あるいは連続測定の何れの場合においても、該大気汚染物質センサ２が測定のためのサンプリングを開始した時点で、サンプリングを強制終了させたい場合に、ステーション制御部１２が「測定停止命令」（例えば、”se”）を送信して、連続測定を停止させる。
この場合には、大気汚染物質検出部２６における大気汚染物質の測定が停止されるのみで、該大気汚染物質センサ２の電源がoffされないことは云うまでもない。

また、図１の１つの大気汚染物質センサを有するモニタリングシステムを例に取り制御方法について説明したが、図３に示すように複数の大気汚染物質センサが設けられたモニタリングシステムにおいても、ステーション制御部が各大気汚染物質センサに対して、上述した計測等の制御を個々に行うことも当然に行われる。
以上説明したように、本発明の第８の実施形態に示す大気汚染物質センサの制御方法を採用することにより、複数の大気汚染物質センサを搭載したセンサステーションにおいて、ステーション制御部から該大気汚染物質センサの電源制御の処理も含めて、いずれの制御部における処理においてもＣＰＵを占有することなく計測データの伝送を行うセンサ接続インタフェースが実現される。

＜第９の実施形態＞
以下、本発明の第９の実施形態による、センサステーション及び大気汚染物質センサ間の計測データ伝送の際に必要とされるセンサ接続インタフェースのデータハンドシェーク機能を、ハードウェアスイッチにより実現する制御方式を図面を参照して説明する。本方式では、物理的に追加の制御線を用いて信号転送のタイミング調整を行う。
図１５には本発明の第９の実施形態によるセンサステーションを構成する各部について詳細に記載されている。

ステーション電源部１４においては、センサステーション１２に供給されているステーション駆動電圧Ｖccを、内部のＤＣ-ＤＣ変換器により、センサ電源として使用する電圧レベルに変換（例えば、昇圧）して、センサ電源制御部１３のフォトＭＯＳ（金属酸化物半導体）スイッチ（アナログスイッチ）の接点端子Ｒ１へ、このセンサ電源を供給している。ここで、上記接点端子Ｒ１は接点端子Ｒ２と対になっている。上記接点端子Ｒ２は、センサ接続インタフェース１５におけるステーション供給センサ電源Ｖsup端子へ接続されており、このステーション供給センサ電源Ｖsup端子と大気汚染物質センサ２の接続インタフェース２１におけるセンサ電源受口２４とは電気的に接続される。

上記フォトＭＯＳスイッチは、水晶発振器，ワンチップマイコン，制御信号Ｉ／Ｏバッファ及びＲＳ２３２Ｃバッファを含むステーション制御部１２によりオン／オフ制御（導通制御）される。
制御信号Ｉ／Ｏバッファには、センサ接続インタフェース１５におけるアナログ制御線ＶTRIG及びＶRESPが接続され、ＲＳ２３２Ｃバッファにはセンサ接続インタフェース１５におけるシリアルデータ信号線ＲＸ，ＴＸ及びＧＮＤが接続されている。
大気汚染物質センサ２側においては、詳細に図示してはいないが、上記Ｒ２３２Ｃ信号線による各種データの送信に対して、センサステーション１側より送出されるアナログ信号線ＶTRIG、ＶRESPに載った制御信号を受けて、センサ制御部はセンサ側のＲＳ２３２Ｃバッファに蓄積された計測データをハンドシェークする。ここで、上記センサ制御部は、ＣＰＵ，発振器及びＲＳ２３２Ｃバッファから構成されている。

次に、図１６は、上記センサ接続インタフェースにより構成されたハードウェアスイッチにより、各種データのデータハンドシェークを実施する方法の一例を説明するタイミングチャートである。
このデータハンドシェークの方法は、従来の携帯型半自動独立の大気汚染物質センサにおいて広く実施されている計測データ伝送方式に、ハードウェアスイッチを用いることにより、データハンドシェーク機能を持たせたものである。

まず、従来のインタフェースにおいては、設定された一定周期（図１６では１周期１分として表示）毎に、プリンタ等に計測データを一方的に伝送している。
図１６の一番下に示されている信号波形(ＲＳ２３２Ｃの信号線）が、その一方的に伝送されたシリアル信号波形である。
しかしながら、このままの通信方式においては、本センサ接続インタフェースに接続されたステーション制御部における中央演算処理装置（ＣＰＵ）が、大気汚染物質センサから送出される計測データを取りこぼさないために、常時、このシリアル信号を監視し続けなくてはならず、従って、該中央演算装置はモニタリングシステムに搭載されている複数有る大気汚染物質センサのいずれか一つに占有されてしまう。
そこで、この上記中央演算装置の大気汚染物質センサによる占有を回避するため、図１６に示す構成例においては、本発明の特徴としてアナログ制御線ＶTRIG及びＶRESPが付加されている。

図１６を参照しながら、本第９の実施形態によるモニタリングシステムの構成例の動作について説明する。
先ず、ステーション制御部１２は、アナログ制御線ＶTRIGに対して、図１６に示すようなタイミングｔ1において、測定開始トリガ電圧パルスＰTRIGを送信する。
なお、トリガパルスの幅（100msと図示）については、その制御系が必要とする時間幅にとれば如何なる値であってもよいことは言うまでもない。
大気汚染物質センサ２のセンサ制御部は上記トリガパルスＰTRIGを受信することにより、計測のためのサンプリングを開始すると共に、トリガパルスＰTRIGに対する応答として、アナログ制御線ＶRESPに対して、タイミングｔ2において図１６に示すような応答電圧パルスＰRESPを送信する。

そして、指定サンプリング時間（58秒として図示）経過後に、上記センサ制御部は計測データが準備できたことをステーション制御部１２に通知するため、応答電圧パルスＰRESPを、タイミングｔ3においてセンサステーション１へ送信する。
次に、ステーション制御部１２は、上記応答電圧パルスＰRESPが入力されることにより、シリアルデータ信号線Ｔxにより、大気汚染物質センサの測定した計測データを受信するとともに、データ受信の通知信号をアナログ信号線ＶTRIGに対して、タイミングｔ4において送信し、タイミングｔ5に入力される計測データを受信する。

そして、センサ制御部は、上記データ受信の通知信号の送信により、大気汚染物質センサ２側の内蔵タイマをリセットし、シリアルデータ信号線（Ｒx，Ｔx）に接続された計測データ蓄積用のバッファメモリが開放されて、次の測定開始トリガパルスを受信できる状態にリセットされる。
このような信号制御方法を繰り返すことで、連続測定を行う大気汚染物質センサ２からの計測データの伝送に関するデータハンドシェーク機能を実現する。

なお、本第９の実施形態による構成の大気汚染物質センサ２を間欠動作させたい場合、センサステーション１が制御するセンサ駆動電源を投入する。
これにより、ステーション制御部１２が該大気汚染物質センサ２を起動し、設定された予熱時間経過後に、上記データハンドシェークの手続きを経て、計測データを受信したのち、センサ駆動電源（センサ制御部及び大気汚染物質検出部）に対する駆動電力の供給を切ることによって、大気汚染物質センサを間欠動作させつつ、計測データを収集することが可能であることは云うまでもない。

本第９の実施形態においては、既存のＣＰＵ占有型接続インタフェースに、アナログ制御信号線を二本追加してデータハンドシェーク機能を実現するハードウェアスイッチの一構成例を示した。
このようなハードウェアスイッチの追加は、あまり一般的ではないが、携帯型独立半自動式の大気汚染物質センサの多くは、こうしたＣＰＵ占有型接続インタフェースを持ち、それらをどうしてもセンサステーションに接続して、その制御下に置くためには、追加しなくてはならない制御線であるといえる。

＜第１０の実施形態＞
以下、本発明の第１０の実施形態において、本発明によるモニタリングシステムの構成要素の一つであるセンサステーションに搭載する多孔体を用いた大気汚染物質センサ（例えば、図９の透過率測定器（多孔質ガラスセンサ２６Ｃ））について説明する。
大気汚染物質センサ２６Ｃ（例えば、二酸化窒素(Ｎ０_２)センサ）は、透明な多孔体の孔中に特定のガス等に反応する検知材を配置したものである。
例えば、この検知材は、大気汚染物質に対して発色反応をする。そして、大気汚染物質センサは、検知材を配置した多孔体における光透過率の変化を検出することにより、上記大気汚染物センサが配置されている周囲の大気の汚染状況を測定する。

次に、上記汚染物質センサの製造方法につき説明する。ここでは、二酸化窒素ガスを検出対象とする大気汚染物質センサについて説明する。
まず、ジアゾ化試薬として芳香族アミンであるスルファミル酸(Sulfanilic acid: SA) とカップリング試薬としてＮ、Ｎ−ジメチルナフチルアミン(Ｎ、Ｎ−dimethylnaphthyl amine:DMNA)とを、水及びエタノールの混合液に溶解した検知材溶液を、容器中に作成する。ここで、スルファニル酸の濃度は0.02[mol/l]とする。

その後、この検知材溶液に、平均孔径4nmの多孔質ガラスである多孔体を浸漬する。
この多孔体としては、例えば、コーニング社製のバイコール７９３０（登録商標）を用いる。バイコール７９３０（登録商標）は平均孔径４ｎｍである。多孔体は、幅８[mm]、長さ８[mm]で厚さ１[mm]の板形状とする。
また、バイコール７９３０（登録商標）は、硼珪酸ガラスからなっており、硼珪酸ガラスを加熱することでアルカリ成分とシリコンを中心とする他の成分とを分離させ、この状態で酸処理することでアルカリ成分を溶出させて、多孔体とする。

このように、多孔体であるバイコール７９３０（登録商標）は、製造過程で酸処理されているため、孔内は酸性環境となっており、すなわち、予め、孔内に酸が存在した状態となっている。
一方、多孔体の孔内が酸性状態となっていない場合、前もって酸洗浄することなどにより、孔内を酸性状態とすればよい。このとき、多孔体の孔内がｐＨ１となっていればよい。
また、ここで、透明な多孔体としては、有機高分子からなる多孔体を用いてもよい。
これらの多孔体を上述の検知材溶液に２時間浸漬し、多孔体の孔内に検知材溶液を含侵させた後に、その多孔体を風乾する。
そして、多孔体を窒素ガス気流中に半日間放置して乾燥させて、当該多孔体を汚染物質センサ(検知素子)とする。
上述において多孔体は板形状としたが、これに限るものではなく、多孔体をファイバ状に形成してもよい。

次に、上述のようにして作成した多孔体のセンサを用いて二酸化窒素ガスの濃度を測定する大気汚染物質センサについて具体的に説明する。
大気汚染物質センサのセンサ部（大気汚染物質検出部）たる多孔体の孔中に配置された検知材は、二酸化窒素ガスに対して発色反応をする。
この発色反応の量（程度）は、多孔体の光透過率の関数となるので、多孔体の光透過率は二酸化窒素ガスの濃度の関数となる。
そこで、各大気汚染物質センサは、センサたる多孔体（大気汚染物質検出部）の吸光度を観測して、その吸光度の変化量に基づいて二酸化窒素の大気中における濃度を測定する。

なお、多孔体に対する入射光の光強度をＩo、当該入射光についての多孔体から出る透過光の光強度をＩとすると、吸光度= log10(Ｉo／Ｉ)となる。この吸光度は、透過率測定器により計測することが可能である。
ここで、大気汚染物質センサにおける透明な多孔体の孔中に配置される検知材を、オゾン等に発色反応するものにすれば、オゾン等の濃度が測定可能となる。
以上、本発明の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。

また、上記大気汚染物質センサ、例えば、図９の浮遊粒子状物質（ＳＰＭ）センサ２６Ｄ（大気汚染物質検出部）が、暗視野中に光源からの光を集光させる集光部、その照射域にサンプリング大気を導入する吸引部、照明域を通過した単一粒子による散乱光を捕らえる受光部、受光部内において光信号を電気信号に変換する変換素子部、変換素子部よりの電気信号から粒子数濃度、粒子径を勘定するカウンタ部を含んで構成され、粒子径毎の汚染物質の数をカウンタ部により計数することにより、汚染物質の数に基づいて、大気中の汚染物質の粒子濃度を測定する光散乱式センサであってもよい。

さらに、大気汚染物質センサ２６Ｃ（例えば、オキシダント（あるいはオゾン）センサ）は、透明な多孔体の孔中に検知材を配置したものである。
そして、大気汚染物質センサは、検知材を配置した多孔体における光透過率の変化を検出することで、大気の汚染状況を測定する光吸光度式センサである。
この検知材は、オキシダントあるいはオゾンに対して発色あるいは脱色反応をするものを用いる。
例えば、検知材として、ジエチルパラフェニレンジアミン（DPD）を用いると、オゾンガスに対して波長530nm近傍で発色反応をする。

同様に、大気汚染物質センサ２６Ｃにおいて、オゾンに対して発色する検知材として、オルトトリジンを用いると、オゾンガスに対して波長440nm近傍で発色反応をする。
これらの発色反応の量は多孔体の光透過率の関数となるので、多孔体の光透過率はオゾンガスの濃度の関数となる。
そこで、各検知材を含んだセンサたる多孔体の吸光度を測定して、その吸光度の変化量に基づいて、大気中におけるオゾンの濃度を算出する。

あるいは、上記オキシダント（あるいはオゾン）センサは、検知極と比較極とで構成され、オゾン検出に適した電解液と共に隔膜で封止された検出部を少なくとも含むものであり、上記検出部の電極間（検知極と比較極との間）に電圧を印加した際に該電極間に流れる、オゾン量に対応して流れる電流に基づいて、オキシダント（あるいはオゾン）の大気中の濃度を測定する定電位電解式センサである。

あるいは、アナログ出力センサ２６Ｅであるオキシダント（あるいはオゾン）センサは、インジウム酸化物等の半導体素子と、その表面に吸肌着した汚染物質と前記半導体表面間の電子交換によって生ずる前記表面の電気抵抗変化検出部を少なくとも含むものであり、電気抵抗に基づきオキシダント（あるいはオゾン）の大気中の濃度を測定する半導体式センサであってもよい。

＜第１１の実施形態＞
以下、本発明の第１１の実施形態において、本発明によるモニタリングシステムの構成要素の一つであるセンサステーションに搭載する光学式検出法を用いた大気汚染物質センサ（例えば、図９の浮遊粒子状物質センサ２６Ｄ）について説明する。
本第１１の実施形態においては、大気中に浮遊する粒子状物質の検出器として、光散乱方式の粒子検出器を採用している。本方式は、粒子群に光線を照射して、その散乱光のパルス波高値から粒径を判定し、パルス数から粒子数を求める方式である。
レーザ照射時の粒子濃度を計測する光散乱法は、ポンプ吸引している際の粒子個数濃度の瞬時値を計測している。蓄積型センサではないため、常時ポンプを連続運転する必要がなく、間欠測定により測定時にのみポンプ吸引しその時の粒子個数濃度を計測することが可能である。つまり、小型でありかつ省エネ動作に向いた大気汚染物質センサであると云える。

以下、図面を参照しながら説明を行う。図１７は光散乱法による粒子検出のための粒子検出光学系の一構成例を示した図である。
まず、測定対象の微小粒子を含んだ試料空気が吸気パイプを通して、楕円面鏡で構成された検出光学系へと導入される。
そして、上記吸気パイプの長手方向及び図の面の双方に対して、直角方向から図示しないレーザ光源より発したレーザ光ビームを、吸引試料空気に照射させる。
これにより、上記レーザ光ビームは、試料空気中の微小粒子により散乱されることになる。

そして、上記散乱光を楕円面鏡により集光して受光素子（フォトダイオード）に照射され、この照射された散乱光が上記受光素子により電気信号へ変換される。
散乱光強度は粒子の粒径と対応関係にあるため、大きな粒子の散乱光パルス強度は強くなり、小さな粒子の散乱光パルス強度は弱くなる。
そこで、この散乱光パルスを波高分析することにより、各閾値毎のパルス数を計数することで、粒径毎に粒子数を計数することができる。
図１８には、この原理に基づき、散乱光パルスの波高（散乱強度）分析によって粒径を弁別する方法を示す。

粒径を弁別するための閾値は、既知粒径としてポリスチレンラテックス粒子等の標準粒子をこの粒子検出光学系に導入し、その際の光散乱パルス強度により決定する。
すなわち、浮遊粒子状物質センサ２６Ｄは、複数の既知粒径から、複数の粒径を弁別するための閾値を準備しておき、入力される散乱光パルスの波高から、粒子の粒径を推定して、各粒径毎にカウントしていく。
図１９に、浮遊粒子状物質センサの配管構成と信号処理ブロックの構成を示す。
この図１９に示すように、粒子センサは大きく分けて、流体制御系の部分と、光学検出・電子回路処理系とに分けられる。

流体制御系は、低流量ポンプにより、吸気パイプにより試料空気を吸引し、粒子検出器（図１７に示す構成）であるレーザ光学系に導くと共に、光学系が汚れないように、フィルタで浮遊粒子を除去した清浄空気によるシースエアを流すことにより、レーザ光学系の防塵エアシースを張っている。（試料空気の吸引量は、流量計により数値を見つつ、バルブを調整することで制御する。）
単位体積中の粒子数を高い精度で正確に計数するため、上述したように、低流量ポンプ，バルブ及び流量計を用いて、吸引する試料空気の流量は厳密に管理・制御される。

レーザ光学検出系からの光電変換信号は、前置増幅器で増幅された後、パルス強度を波高分析部により閾値電圧毎にすでに述べた閾値により弁別される。
そして、閾値により分類される粒子の粒径毎に、粒子数は計数部によって計数され、粒子の粒径毎の計数値が、通信部に対して出力される。
上で述べたように、閾値電圧値と標準粒子の粒径とは対応関係にあるので、上記閾値を適切に設定することで、粒径別に粒子個数を計数することが可能となる。

なお、図１，２，３，８，９，１０，１１，１２，１４，１５における大気汚染物質の計測処理と、センサインタフェース及び大気汚染物質センサ間のデータの送受信機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより計測処理及びデータの送受信を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

本発明の第１の実施形態による「電源がセンサステーションから供給される大気汚染物質センサを一つ搭載可能なセンサステーション」の一構成例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態による「センサステーション１及び大気汚染物質センサ２Ｂから構成されるモニタリングシステム」の一構成例を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態による「複数の大気汚染物質センサを搭載可能なセンサステーション」の一構成例を示すブロック図である。 従来技術による大気汚染物質センサの構成を示すブロック図である。 従来技術による半自動独立型の大気汚染モニタリング端末の構成を示す概念図である。 本発明において用いているワンチップマイコンの構成を示す概念図である。 本発明における高精度で変換を行う高分解能Ａ／Ｄコンバータを用いた信号処理系の概念図である。 本発明の第４の実施形態による「大気汚染物質センサ側において、センサ電源の制御を行う接続インタフェース」の一構成例を示すブロック図である。 本発明の第５の実施形態による「センサステーションヘの複数の大気汚染物質センサの直接接続型の接続インタフェース」の一構成例を示すブロック図である。 図９における半導体薄膜式ガスセンサ及びこのセンサに設けられている接続インタフェースの一構成例を示すブロック図である。 本発明の第６の実施形態を示すものであり、センサ接続インターフェースにＵＳＢインタフェースを利用した接続概念図を示す。 図１１に示したセンサステーションのＵＳＢによるセンサ接続インタフェース１５Ｄを複数備えた構成例を示している。 従来の大気汚染物質センサにおけるデータ通信インタフェースの構成例を示すブロック図である。 センサステーション１による大気汚染物質センサ２の制御の典型的一動作フローを示すシーケンス図である。 本発明の第９の実施形態によるセンサステーションの構成例を示すブロック図である。 センサステーションと大気汚染物質センサとのデータハンドシェイクを説明するタイミングチャートである。 浮遊粒子状物質検出光学系の一構成例を示す図である。 散乱光パルスの波高分析による粒径弁別法を説明するグラフであり、縦軸が波高値（散乱光強度）、横軸が時間を示している。 浮遊粒子状物質センサの配管構成と信号処理ブロックの構成とを示す概念図である。

符号の説明

１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ…センサステーション
２，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ，２Ｆ，２Ｇ，２Ｈ…大気汚染物質センサ
１１…通信制御インタフェース
１２，１２Ｂ…ステーション制御部
１３，１３Ｂ…センサ電源制御部
１４…ステーション電源部
１５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ…センサ接続インタフェース
１６，１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅ…センサ電源供給口
１７，１７Ｈ…信号処理部
２１，２１Ｂ，２１Ｅ，２１Ｆ，２１Ｇ，２１Ｈ…接続インタフェース
２２…通信部
２３，２３Ｂ，２３Ｇ…電源制御部
２４，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄ，２４Ｅ…センサ電源受口
２５，２５Ｆ，２５Ｇ，２５Ｈ…センサ制御部
２６…大気汚染物質検出部
２６Ｃ…透過率測定器
２６Ｄ…浮遊粒子状物質センサ
２６Ｅ…アナログ出力センサ
２７，２７Ｇ…センサ内蔵電源
２９，２９Ｆ…信号処理部（Ｖ−Ｆ変換器）

Claims (6)

1. 主に屋外環境に設置されるものであって、大気の汚染状況を測定する一つまたは複数の大気汚染物質センサと前記大気汚染物質センサを搭載するセンサステーションとから構成されるモニタリングシステムにおいて、
   前記大気汚染物質センサが、大気汚染物質検出部と、センサ制御部と、前記センサステーションとデータの送受信を行う通信部と、該通信部に入力された信号により通電制御する電源制御部とからなる接続インタフェースと、センサ内蔵電源とを備えており、
   前記センサステーションが通信制御インタフェースと、ステーション電源部と、前記通信インタフェースに接続するステーション制御部と、該ステーション制御部からの信号を前記大気汚染物質センサの通信部に伝達するセンサ接続インタフェースと、ステーション電源部とを備えており、
   前記ステーション制御部から出力される制御信号が前記通信部を介して前記電源制御部に入力され、前記制御信号によって前記電源制御部が前記センサ制御部及び前記大気汚染物質検出部に供給する前記センサ内蔵電源からの駆動電力を制御する
   ことを特徴とする大気汚染物質モニタリングシステム。
2. 前記大気汚染物質センサが、センサ電源受口を有し、前記センサ内臓電源に接続された大気汚染物質検出部と、前記センサ電源受口を介した電力投入により動作する継電器を含んだ通信部と、前記大気汚染物質検出部からの出力信号が通信部内に設けられた継電器の接続接点を介して接続された信号接続口と、を有することを特徴とする請求項１に記載の大気汚染物質モニタリングシステム。
3. 前記大気汚染物質センサが、入出力フォーマットを含むインタフェース制御情報を記憶する手段を備え、
   前記センサステーションの前記センサ接続インタフェースが、接続された前記大気汚染物質センサの制御手続を記憶した手段からインタフェース制御手続を読み出し、前記大気汚染物質センサ及び前記センサステーション間のデータ通信の際に、その制御手続に沿って相互のデータ通信を行うこと特徴とする請求項１または請求項２に記載の大気汚染物質モニタリングシステム。
4. 請求項３に記載のセンサ接続インタフェースの制御方法であり、
   前記大気汚染物質センサ側の前記接続インタフェースが、前記大気汚染物質センサの入出力信号フォーマットを含むインタフェース制御情報をセンサ記憶部に記憶する過程を有し、
   前記センサステーション側の前記センサ接続インタフェースが、接続された前記大気汚染物質センサの前記センサ記憶部から前記インタフェース制御情報を読み出し、前記大気汚染物質センサと前記センサステーション間のデータ通信の際に、そのインタフェース制御情報の手続に従って、相互のデータ通信を行うことを特徴とするセンサ接続インタフェース制御方法。
5. 請求項３に記載のセンサ接続インタフェースの制御方法であり、
   前記センサステーションにおける前記ステーション制御部が発する接続先センサ制御命令が、センサステータス要求命令、指定時間一回測定命令、指定時間間隔連続測定命令、測定停止命令、計測データ送出命令、センサ電源ｏｆｆ命令を少なくとも含み、これら制御命令の組み合わせにより、該センサ接続インタフェースに接続された該大気汚染物質センサを遠隔制御・動作させることを特徴とするセンサ接続インタフェース制御方法。
6. 前記センサステーション側から指定測定時間の略半分の周期で発せられる計測データ送出命令に応じて、連続測定中の該大気汚染物質センサが、その最新計測データ列の先頭に一桁の最新シリアル番号を付して送出する過程と、該最新計測データ列を受信した該ステーション側が、該最新計測データ列の先頭に付与された該最新シリアル番号を読み出し、一回前に該センサより送出された旧データ列に添付されている旧シリアル番号と比較する過程と、該比較の結果、両者のシリアル番号が同一であれば該最新計測データ列を棄却し、両者の該シリアル番号が連番で異なっていれば該最新計測データ列をその時間の計測データとして記憶する過程とから構成されることを特徴とする請求項５に記載のセンサ接続インタフェース制御方法。

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