JP7438153B2 - におい検出装置、におい解析システム及びにおい解析方法 - Google Patents
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Description
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の発明を実施するための形態の説明により明らかにされる。
各種情報の例として、「テーブル」、「リスト」、「キュー」等の表現にて説明することがあるが、各種情報はこれら以外のデータ構造で表現されてもよい。例えば、「XXテーブル」、「XXリスト」、「XXキュー」等の各種情報は、「XX情報」としてもよい。識別情報について説明する際に、「識別情報」、「識別子」、「名」、「ID」、「番号」等の表現を用いるが、これらについてはお互いに置換が可能である。
そのため、プログラムを実行して行う処理の主体を、プロセッサとしてもよい。同様に、プログラムを実行して行う処理の主体が、プロセッサを有するコントローラ、装置、システム、計算機、ノードであってもよい。プログラムを実行して行う処理の主体は、演算部であれば良く、特定の処理を行う専用回路を含んでいてもよい。ここで、専用回路とは、例えばFPGA(Field Programmable Gate Array)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)、CPLD(Complex Programmable Logic Device)等である。
(におい検出装置1)
図1は、第1実施形態に係るにおい検出装置1の構成を示す図であり、図2は図1に示すダクト112の断面図を示す図である。
図1に示すように、におい検出装置1は、接続部12を有する基板11上に複数のにおいセンサ111を有している。そして、図1及び図2に示すように、それぞれのにおいセンサ111は、筒状のダクト112の内部に設置される。なお、図1及び図2に示す例では、4つのにおいセンサ111(111a~111d)が設けられているが、1つ以上であればよい。4つのにおいセンサ111a~111dは、それぞれ特定の物質に対する感度が異なるものである。以降、単ににおいセンサ111と記載する場合、4つのにおいセンサ111a~111dを総称するものとする。図1、2では、4つのにおいセンサを記載しているが、5つ以上のセンサを用いてもよい。
図3は、におい解析システムZ1の構成を示す図である。
におい解析システムZ1は、携帯端末3ににおい検出装置1が接続されることによって構成される。
におい検出装置1の接続部12が、携帯端末3の差込部32に差し込まれることで、におい検出装置1が携帯端末3に装着される。携帯端末3の差込部32は、例えば携帯端末3に設けられているUSB端子差込部である。なお、図3において、図1に示す基板11、ダクト112、においセンサ111、ファン113は、筐体13の内部に収納されている。
携帯端末3は、接続部12を介して電力をにおい検出装置1へ供給する。つまり、におい検出装置1の基板11に設けられている電子部品、においセンサ111、ファン113は、接続部12を介して携帯端末3から電力の供給を受ける。
図4は、第1実施形態に係るにおい検出装置1の構成を示す機能ブロック図である。
図4では、携帯端末3ににおい検出装置1が接続されているにおい解析システムZ1が示されている。
におい検出装置1は、においセンサ部110、測定制御装置121、A/D(Analogue/Digital)変換器122、解析装置200、通信装置123を有する。なお、図4において一点鎖線は電力の供給を示している。ちなみに、測定制御装置121、A/D変換器122、通信装置123、解析装置200は図1に示す基板11に設けられている集積回路等の電子部品によって実現されるものである。
解析装置200は、においセンサ111が出力する出力値を基に、後記するにおい判定等を行う。解析装置200の構成については後記する。
通信装置123は、解析装置200から出力されるにおい判定結果等を携帯端末3へ送信する。なお、通信装置123と携帯端末3とをつなぐ2本の線は、におい検出装置1から携帯端末3への通信経路と、携帯端末3からにおい検出装置1への通信経路を示している。前記したように、通信装置123と、携帯端末3との通信は図1に示す接続部12を介した有線通信が用いられる。
携帯端末3は、解析装置200から出力されるにおい判定結果等を基に、表示部31(図3参照)に注意喚起等を表示する。
A/D変換器122は、においセンサ111から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換し、解析装置200へ変換したデジタル信号を送る。
図5は、解析装置200の構成例を示す図である。
図5に示すように、解析装置200は、処理部210と、記憶部220とを有する。
処理部210は、解析部211と、記憶処理部212と、ファン制御処理部213とを有する。
解析部211は、導入された外気のにおい判定を行う。また、解析部211は、におい判定を行うための情報を作成する。
記憶処理部212は、におい源SCが存在しない環境での外気(無臭外気)について、においセンサ111の出力値を無臭データ221として記憶部220に格納する。
ファン制御処理部213は、ファン113の駆動を制御する。
無臭データ221はにおい源SC(図4参照)が存在しない環境での外気におけるにおいセンサ111の出力データである。
出力範囲222は無臭データ221を基に算出されるものであり、においセンサ111の出力が異常であるか否かを判定するための情報である。
図6は、第1実施形態における解析装置200が行うデフォルト設定処理の手順を示すフローチャートである。適宜、図4及び図5を参照する。
まず、ファン制御処理部213はファン113を駆動させ、におい源SCが存在しない環境での外気(無臭外気と称する)を導入する(S101)。
そして、記憶処理部212は、においセンサ111の出力値を無臭データ221として記憶部220に格納する(S102)。
無臭データ221が十分収集されていない場合(S103→No)、処理部210はステップS101へ処理を戻し、無臭データ221の収集を継続する。このようにすることで、処理部210は、ステップS101,S102の処理を繰り返す。繰り返し頻度は、1日に何度も行ってもよいし、3日に1回等でもよい。また、導入する場所もにおい源SCが存在しない環境であれば、同じ場所で繰り返されてもよいし、それぞれ異なる場所で繰り返されてもよい。
まず、ファン制御処理部213はファン113を駆動させ、検査対象環境での外気(検査外気と称する)をダクト112に導入する(S111)。
続いて、解析部211はにおいを検出したか否かを判定するにおい判定を行う(S112)。におい判定は、ステップS111で検査外気が導入された結果、それぞれのにおいセンサ111から出力される出力値が図6のステップS104で算出された出力値のばらつきを超えているか否かで判定される。ばらつきを超えていれば、解析部211は「異常」と判定し、超えていなければ「正常」と判定する。解析部211はばらつきを超えているにおいセンサ111が1つでも存在していれば、「異常」と判定してもよいし、すべてのにおいセンサ111がばらつきを超えていない場合のみ「正常」と判定してもよい。
その後、携帯端末3は表示部31(図3参照)に注意喚起を表示する(S132)。なお、ステップS132で、携帯端末3は注意喚起とともに判別されたにおい種別を表示してもよい。
図8は、におい解析システムZ1の別の例(におい解析システムZ1a)の構成を示す図である。図8において、図4と同様の構成については同一の符号を付して、説明を省略する。
図8に示すにおい解析システムZ1aにおいて、図4と異なる点は、以下の点である。
(A1)におい検出装置1から解析装置200が省略されたにおい検出装置1Aが用いられている。
(A2)携帯端末3に図4の解析装置200と同様の機能を有する携帯側解析部33が搭載されている点である。
つまり、出力されたにおいセンサ111の出力値はA/D変換器122でアナログ信号からデジタル信号に変換された後、通信装置123を介して携帯端末3へ送信される。そして、携帯端末3の携帯側解析部33は、送信されたにおい検出装置1Aの出力値を解析する。携帯側解析部33の構成は、図5で示す構成と同様であり、携帯側解析部33が行う処理は図6及び図7に示すものと同様である。
また、図3及び図4に示すように、におい検出装置1は携帯端末3の表示部31ににおい判定結果等を表示する。このようにすることにより、におい検出装置1は表示部31を備えず、におい検出装置1の小型化を実現することができる。つまり、軽量化を実現し、可搬性に優れたにおい検出装置1を提供することができる。
次に、本発明の第2実施形態を説明する。第2実施形態は、においセンサ111の出力値に応じてファン113の制御を行うものである。
なお、解析装置200の構成は、図5に示す構成と同様であるため、ここでの説明を省略する。
(解析装置200a)
図9は、第1実施形態における解析装置200aの構成例を示す図である。図9において、図5と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
図9に示す解析装置200aの構成が、図5に示す解析装置200と異なる点は、処理部210aがファン制御処理部213aを有している点である。ここで、図5に示すファン制御処理部213はファン113のオン・オフを制御しているのみである。これに対して、図9に示すファン制御処理部213aは、オン・オフ制御に加えてにおいセンサ111の出力に応じてファン113の回転量(回転速度)を制御する。
次に、図10、図11及び図12を参照してにおい検出装置1による風量制御の説明を行う。適宜、図9を参照する。
図10は、ファン113の風量が小さい場合におけるにおいセンサ111の出力例を示し、図11はファン113の風量が大きい場合におけるにおいセンサ111の出力例を示す図である。
図10及び図11において、グラフL1はにおいセンサ111a(図1参照)が示す出力値を示し、グラフL2はにおいセンサ111b(図1参照)が示す出力値を示す。また、グラフL3はにおいセンサ111c(図1参照)が示す出力値を示し、グラフL4はにおいセンサ111d(図1参照)が示す出力を示す。なお、図10及び図11において、においセンサ111が示す出力とは、においセンサ111が出力する電圧(センサ電圧(V))として示されている。
また、棒グラフG2はファン113の風量が「小」である場合のにおいセンサ111の出力値(センサ出力電圧)の平均値を示している。棒グラフG1,G2それぞれの上部には標準偏差の範囲R1,R2が示されている。
このように、においセンサ111の出力レンジに応じてファン113の風量を制御することで、複数のにおいセンサ111のレンジに幅がある場合でも対応が可能となる。
ステップS111の後、ファン制御処理部213aはファン113の制御が必要か否かを判定する(S141)。ファン113の制御が必要か否かは、においセンサ111の出力値がレンジオーバしている、あるいは、出力値が所定の値以下となっているにおいセンサ111が存在するか否かで判定される。ファン制御処理部213aは、においセンサ111の出力値がレンジオーバしている、あるいは、出力値が所定の値以下となっているにおいセンサ111が存在する場合、ファン113の制御が必要と判定する。
ステップS141の結果、ファン113の制御が必要である場合(S141→「必要」)、解析部211は、現時点で解析可能なにおいセンサ111の出力値をメモリ601(図24参照)等に一時記憶する(S142)。例えば、現状が図10の状態であれば、グラフL4を示しているにおいセンサ111dの出力値は解析に使用可能である。従って、解析部211は、においセンサ111dの出力値を風量の情報とともにメモリ601等に一時記憶する。
このとき、ファン制御処理部213aは、ステップS142において、においセンサ111それぞれの出力値を監視し、すべてのにおいセンサ111がレンジオーバしないようファン113の風量を大きくする。あるいは、すべてのにおいセンサ111の出力値が所定の値以上となるよう、ファン113の風量を小さくする。
ステップS143の処理が行われた後、処理部210aはステップS111へ処理を戻す。
(B1)ステップS112,S113において、解析部211は現在の風量(S143による風量制御後)において、出力値が適切でないものについてはステップS142で一時記憶した出力値を使用する。例えば、ステップS143による風量制御が行われた結果、図11に示す状態になったものとする。この場合、グラフL4(においセンサ111dの出力値)は小さすぎて適切ではない。このような場合、解析部211はステップS142で一時記憶した出力値、即ち、図10のグラフL4に示す出力値を用いてステップS112,S113の処理を行う。
(解析装置200b)
図14は、第3実施形態における解析装置200bの構成例を示す図である。図14において、図5と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。適宜、図4を参照する。
図14に示す解析装置200bが図5に示す解析装置200と異なる点は、以下の通りである。
(C1)処理部210bが学習部214を有している。
(C2)記憶部220bにおいて、図5に示す無臭データ221と、出力範囲222とが省略され、学習データ223が格納されている。
学習部214は、におい検出装置1に導入された外気に関し、においセンサ111の出力パターンを「異常」、「正常」で分ける学習処理を行う。
まず、におい検出装置1はファン113を駆動させ、様々な環境での外気を導入する(S151)。
そして、記憶処理部212は、においセンサ111の出力値を学習データ223として記憶部220bに格納する(S152)。この際、記憶処理部212は、無臭環境での出力値と、有臭環境での出力値とを区別して学習データ223に格納する。
その後、学習部214は格納した学習データ223を用いて学習処理を行う(S153)。
ステップS111において、検査外気が導入された後、解析部211は機械学習判定によるにおい判定を行う(S112a)。ステップS112aは、ステップS153で行われた学習の結果に基づいて行われる。
ステップS112aにおいて「正常」と判定された場合(S112a→「正常」)、記憶処理部212はにおいセンサ111から出力された出力値を記憶部220bの学習データ223に追加格納する(S161)。その後、学習部214は学習データ223を用いた学習を行う(S162)。
なお、ステップS162の学習処理は、図16の処理が終了した後、バックグラウンドで処理されてもよい。
図17は、第4実施形態に係る消臭システム400の構成例を示す図である。
消臭システム400は、受信制御装置410と、消臭機器401とを有する。受信制御装置410は、におい検出装置1が接続された携帯端末3(におい解析システムZ1)から、図19で後記する消臭動作の指示を受信する。消臭動作の指示を受信した受信制御装置410は、消臭機器401の電源をオンにしたり、消臭機器401の運転を強運転にしたりして消臭動作を行う。あるいは、消臭機器401の内部に芳香剤が予め導入されており、消臭動作時において、吹き出し空気に消臭剤や、芳香剤が含まれるようにしてもよい。
図18は、第4実施形態における解析装置200cの構成例を示す図である。図18において、図5と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
図18に示す解析装置200cが、図5に示す解析装置200と異なる点は、消臭動作制御部215を有している点である。
図18に示すように、解析装置200cは、処理部210cと、記憶部220とを有する。
消臭動作制御部215は、におい判定の結果、「異常」が判定された場合、エアコン401aや、空気清浄機401b等の消臭機器401を動作させて、周囲環境の消臭を行う。
まず、消臭動作制御部215は図7、図13のステップS112や、図16のステップS112aにおいて、「異常」と判定されたか否かを判定する(S201)。即ち、解析装置200cが、第1、第2実施形態の構成に消臭動作制御部215が追加されている構成であるならば、消臭動作制御部215は図7、図13のステップS112の判定を基にステップS201の判定を行う。また、解析装置200cが、第3実施形態の構成に消臭動作制御部215が追加されている構成であるならば、消臭動作制御部215は図16のステップS112aの判定を基にステップS201の判定を行う。
「異常」と判定されている場合(S201→Yes)、消臭動作制御部215は消臭動作を行うよう、携帯端末3を介して受信制御装置410に指示する(S202)。受信制御装置410は、消臭機器401(図17の例ではエアコン401aや、空気清浄機401b)に消臭動作指示を指示する。これによって、例えば、前記したように、エアコン401aや、空気清浄機401bの電源がオンになったり、強運転になったりすることで消臭動作が行われる。あるいは、前記したように、消臭機器401の内部に消臭剤や、芳香剤が予め導入されており、消臭動作時において、吹き出し空気に消臭剤や、芳香剤が含まれるようにすることで、消臭動作が行われてもよい。
そして、解析部211はにおいを検出したか否かを判定するにおい判定を行う(S212)。ステップS212は、図7、図13のステップS112や、図16のステップS112aと同様の処理である。即ち、解析装置200cが、第1、第2実施形態の構成に消臭動作制御部215が追加されている構成であるならば、ステップS212で消臭動作制御部215は図7、図13のステップS112と同様の判定を行う。また、解析装置200cが、第3実施形態の構成に消臭動作制御部215が追加されている構成であるならば、ステップS212で消臭動作制御部215は図16のステップS112aと同様の判定を行う。
ステップS212の結果、「異常」と判定された場合(S212→「異常」)、消臭動作制御部215はステップS202へ処理を戻すことで、消臭動作を継続する。
(システム構成)
図20は、第5実施形態に係るサーバシステム500の構成を示す図である。
図20に示すサーバシステム500の構成では携帯端末3と、クラウドサーバ等の遠隔PC(Personal Computer)5とが通信可能に接続されている。なお、におい検出装置1の構成は、図4あるいは図8で示される構成である。また、におい検出装置1には、図5、図9、図14、図18に示す解析装置200,200a~200cのいずれが用いられてもよい。
遠隔PC5は、におい検出装置1が接続された携帯端末3から情報を収集する。そして、遠隔PC5は携帯端末3を介してにおいセンサ111の出力データ等の情報を収集し、収集した情報の解析を行ったり、解析装置200による解析(におい判定の結果等)を画面に表示したりする。また、必要に応じて、遠隔PC5が図6、図7、図13、図15、図16、図19に示す動作等を行ってもよい。ちなみに、図20において実線は有線通信を示し、破線は無線通信を示す。
図21は、クラウドサービスの例を示す図(その1)である。適宜、図2を参照する。
図21に示す例では、におい検出装置1が装着されている携帯端末3(におい解析システムZ1)が作業所WPに存在しているものとする。におい検出装置1が装着されている携帯端末3を介して、においセンサ111の出力値がクラウドサーバ等の遠隔PC5に送られる。におい解析システムZ1と遠隔PC5とでサーバシステム500が構成されている。
遠隔PC5は、図7、図16に示すようなにおい解析処理等を行い、そのにおい解析結果を携帯端末3へ送信する。そして、携帯端末3は、表示部31(図3参照)に符号311で示すようなにおい解析結果を表示部31(図3参照)に表示する。
図22は、クラウドサービスの例を示す図(その2)である。
図22に示す例では、それぞれにおい検出装置1が装着されている複数の携帯端末3から無臭データ221(図5、図9、図18参照)や、学習データ223(図14参照)がデータベース51へ送信されている。なお、データベース51は遠隔PC(図20参照)に接続されているものである。このようにすることで、多様な環境での無臭データ221や、学習データ223を収集することができる。この場合、遠隔PC5が図6に示す出力範囲の決定や、図17に示す出力範囲222の再決定や、図15、図16に示す学習処理を行ってもよい。このようにすることで、におい判定の精度を向上させることができる。
図23は、本実施形態に係るにおい検出装置1の変形例を示す図である。
本実施形態では、図3に示すように基板11に設けられている接続部12によって携帯端末3と接続されているが、これに限らない。例えば、図23に示すようにケーブルCAによってにおい検出装置1Cと携帯端末3とが接続されてもよい。ここで、ケーブルCAはにおい検出装置1Cと携帯端末3との間の情報の送受信が可能、かつ、携帯端末3によるにおい検出装置1Cへの電力供給が可能なものであり、例えば、USBケーブル等である。
図24は、演算装置6の構成例を示す図である。
演算装置6は、解析装置200(図5参照)、解析装置200a(図9参照)、解析装置200b(図14)、解析装置200c(図18)、携帯端末3(図4等参照)、遠隔PC5(図20参照)に相当するものである。
演算装置6は、メモリ601、CPU(Central Processing Unit)602、記憶装置603等を有している。このうち、記憶装置603は図5、図9、図18に示す記憶部220、図14に示す記憶部220bに相当する。
また、ダクト112の両端、すなわち、気流の出入り口にごみ等を除去するためのフィルタが設けられていてもよい。
3 携帯端末(外部装置、第1の外部装置)
5 遠隔PC(第2の外部装置)
11 基板(制御装置)
12 接続部(通信装置)
31 表示部
32 差込部
33 携帯側解析部(判定処理部)
51 データベース
110 においセンサ部
111,111a~111d においセンサ(においセンサ部)
112 ダクト
113 ファン
123 通信装置
200,200a,200b,200c 解析装置(判定処理部)
210,210a,210b,210c 処理部(判定処理部)
211 解析部(判定処理部)
212 記憶処理部
213,213a ファン制御処理部(風量制御部)
214 学習部
215 消臭動作制御部
220,220b 記憶部
221 無臭データ
222 出力範囲
401 消臭機器(消臭装置、芳香剤散布装置)
401a エアコン(消臭装置、芳香剤散布装置)
401b 空気清浄機(消臭装置、芳香剤散布装置)
500 サーバシステム
S111 検査外気の導入(外気導入ステップ)
S112,S112a におい判定(判定ステップ)
S143 ファン制御(風量制御ステップ)
S202 消臭動作の指示(消臭動作ステップ)
SC におい源
Z1,Z1a におい解析システム
Claims (7)
- 周辺のにおいを測定するためのにおいセンサと、
前記においセンサの周辺の空気を排気するファンと、
前記ファン及び前記においセンサを制御するための制御装置と、
を備えるにおい検出装置であって、
前記においセンサ、前記ファン及び前記制御装置へ供給される電力は、前記におい検出装置の外部から供給され、
前記制御装置は、前記におい検出装置とは別の装置である外部装置とデータの送受信が可能な通信装置を備え、
前記ファンは、前記においセンサに対して、当該ファン自身によって生じる気流の下流に設置され、
前記制御装置は、
前記においセンサの出力に応じて前記ファンの風量を変化させる風量制御部
を備え、
前記風量制御部は、
前記においセンサの出力が大きいほど、前記ファンの風量を大きくする
ことを特徴とするにおい検出装置。 - 前記においセンサは、筒状のダクトの中に設置される
ことを特徴とする請求項1に記載のにおい検出装置。 - 前記におい検出装置と、前記外部装置との前記データの送受信は有線接続を介して行われる
ことを請求項1に記載のにおい検出装置。 - 周辺のにおいを測定するためのにおいセンサと、
前記においセンサの周辺の空気を排気するファンと、
前記ファン及び前記においセンサを制御するための制御装置と、
を有し、
前記制御装置は、
前記においセンサの出力に応じて前記ファンの風量を変化させる風量制御部
を有し、
前記風量制御部は、
前記においセンサの出力が大きいほど、前記ファンの風量を大きくする
におい検出装置を備えるとともに、
前記におい検出装置と、データの送受信が可能な第1の外部装置を備えるにおい解析システムであって、
前記においセンサ、前記ファン及び前記制御装置へ供給される電力は、前記におい検出装置の外部から供給され、
前記制御装置は、前記第1の外部装置とデータの送受信が可能な通信装置を備え、
前記ファンは、前記においセンサに対して、当該ファン自身によって生じる気流の下流に設置され、
前記においセンサの出力値を基に、所定のにおい源が前記におい検出装置の周囲に存在するか否かを判定する判定処理部
を備えることを特徴とするにおい解析システム。 - 周辺のにおいを測定するためのにおいセンサと、
前記においセンサの周辺の空気を排気するファンと、
前記ファン及び前記においセンサを制御するための制御装置と、
を有するにおい検出装置を備えるとともに、
前記におい検出装置と、データの送受信が可能な第1の外部装置を備えるにおい解析システムであって、
前記においセンサ、前記ファン及び前記制御装置へ供給される電力は、前記におい検出装置の外部から供給され、
前記制御装置は、前記第1の外部装置とデータの送受信が可能な通信装置を備え、
前記ファンは、前記においセンサに対して、当該ファン自身によって生じる気流の下流に設置され、
前記においセンサの出力値を基に、所定のにおい源が前記におい検出装置の周囲に存在するか否かを判定する判定処理部
を備え、
前記判定処理部は、
前記ファンを駆動させて、外気を前記におい検出装置の内部に導入することで前記においセンサに前記外気を曝露させる外気導入ステップと、
前記においセンサの出力値を基に、前記所定のにおい源が前記におい検出装置の周囲に存在するか否かを判定する判定ステップと、
を実行し、
前記制御装置は、
前記においセンサの出力に応じて前記ファンの風量を変化させる風量制御ステップ
を実行し、
前記風量制御ステップにおいて、前記制御装置は、
前記においセンサの出力が大きいほど、前記ファンの風量を大きくする
ことを特徴とするにおい解析方法。 - 前記判定処理部は、
前記判定ステップにおいて、前記におい源が存在しない雰囲気で測定された前記においセンサの出力値と、においの元となる前記におい源が存在する雰囲気で測定された前記においセンサの出力値との学習結果を基に前記判定
を実行することを特徴とする請求項5に記載のにおい解析方法。 - 前記第1の外部装置は、
前記判定処理部が、前記所定のにおい源が前記におい検出装置の周囲に存在すると判定した場合、消臭処理を行う消臭装置、及び、芳香剤を散布する芳香剤散布装置のうち、少なくとも一方を動作させる消臭動作ステップ
を実行することを特徴とする請求項5に記載のにおい解析方法。
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