JP7008304B2 - 検出装置およびシステム - Google Patents
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Description
請求の範囲における独立請求項に記載の構成により達成される。また従属請求項は、例えば各々の従属請求項で単独に、あるいは従属請求項を組み合わせて、本願目的を達成する際の更なる有利な具体例を提供する。
見た人が感じる汚れの程度などとすると良い。堆積物は、例えば風、雨などの気象条件により、あるいは人や装置により除去、洗浄される等により、堆積面から除去されるものとすると良い。堆積態様としては、堆積物が、対象物、および被照射部の堆積面上に堆積しあるいは除去される際の状況とすると良い。例えば、風、雨などの当り具合が同等で堆積物が排除される状態が同等であり、人や装置による堆積物の除去や洗浄の状態が同等である状況にあるものとすると良い。堆積態様が同じ環境下としては、堆積物が堆積しあるいは除去される状況が、対象物と、被照射部との間で同等であるものとすると良い。照射部により照射される光は、例えば、赤外光、可視光、紫外光などとすると良いが、特に(8)のようにすると良い。照射部により照射された光を用いることにより、例えば天候により光の強度が左右される太陽光などを用いるよりも、環境によらず安定して検出することができる。照射部は例えば、発光ダイオード、半導体レーザなどにより実現すると良い。受光部は、例えばフォトダイオード、フォトトランジスタなどにより実現すると良い。
物に堆積する堆積物の堆積の程度をより正確に検出することができる。被照射部は例えば、対象物そのものとしても良いが、対象物とは異なる物とすると良い。例えば、養殖魚の育成状態を監視するシステムに活用する場合には、本検出装置を魚群囲い近傍の陸地に設置しても良いが、魚群囲いに隣接させて海上に設置すると良い。本検出装置を海上に設置する場合には、(31)のように、ネットワーク、特に無線ネットワークにより堆積の程度を出力する構成とすると良い。堆積の程度を転送された陸上のモニタシステムにて、ユーザは状況を把握することができる。また、本検出装置の電源は、上記したように、太陽電池パネルの発電した電力を利用するようにするとよい。また、対象物を複数としても良い。例えば、本検出装置を設置する魚群囲いと同等の海域と、本検出装置への給電用の太陽光パネルとを、対象物としても良い。対象物が複数の場合、(25)の所定値は後述するように、対象物により異なる場合があるため、各々の所定値に基づいて(25)の指示信号を出力する構成とすると良い。このようにすれば、対象物が複数で、所定値以下となるタイミングが異なる場合にも、複数の対象物について(25)の指示信号を出力することができる。
対象物への堆積物の堆積が妨げられない位置に離間して配置されるため、対象物、被照射部は、堆積物の堆積態様が同じ環境下にあるため、各々の間で堆積の程度は同等となり、堆積の程度を精度良く検出することができる。尚、(4)と(5)の構成を組み合わせる構成としては、例えば被照射部の一端を対象物の堆積面に載置し、他端を対象物と離間した位置に配置する構成とすると良い。
、店舗や住宅などの照明は、光源の方向が特定できるので、光源方向を避けた方向に受光部を配置すると良い。
射光を受光し第2電気信号に変換する第2受光部と、第1電気信号を増幅して第1増幅信号を出力する第1増幅器と、第2電気信号を増幅して第2増幅信号を出力する第2増幅器と、を備える構成とすると良い。
、堆積の程度を検出することができる。出力手段は、例えば汎用のRSSI(Received Signal Strength Indicator)を出力する検波ICとすると良い。
堆積の程度を認知可能なように堆積の程度を報知する報知部を備える構成とすると良い。
ことを見出した。尚、図13~15は、太陽電池に降灰させ、PR値の変化を調査した実験結果である。
よい。特に降灰量と洗浄中か否かの表示をともに行うようにするとよい。
載の効果と同様の効果を奏するシステムとなる。
機2が備える洗浄ノズル2aから水を噴射して、ソーラーパネル3の上面である堆積面に堆積した火山灰を洗浄する。また、洗浄機2はソーラーパネル3の堆積面を洗浄するのと一緒に、白黒板20の上面である堆積面に堆積した火山灰を洗浄する。白黒板20は、ソーラーパネル3の堆積面上の本体部10の直下を除く位置に配置されている。白黒板20を通る上下方向に対して本体部10は斜めに配置されている。これにより、火山灰が重力に応じて落下する場合、本体部10が影となり白黒板20への火山灰の堆積が妨げられることが抑制される。
とが抑制される。尚、白黒板20と本体部10との距離を決めるにあたり、本体部10の大きさと、白黒板20から本体部10までの距離との比が重要である。本体部10が大きいほど、白黒板20から本体部10までの距離を長くすると良い。また、受光部13は周辺の外乱光が直接入射しない位置に配置されている。ここで、外乱光は、例えば、太陽光、街灯、自動車や鉄道などのライト、店舗や住宅などで使用される照明などである。特に、季節・日時により位置が変化する太陽については、太陽光、および、太陽光のソーラーパネル3および白黒板20により反射された光が年間を通して入射しない位置、あるいは入射する期間が短い位置に受光部13が配置されている。外乱光を受光しない位置に受光部13を配置することにより、受光部13に入射して検出誤差を招来するノイズ光を除去し、さらにノイズ光が受光部13の検出限界を超えた強い光である場合には検出自体が不能となってしまう事態を避けることができる。
ができる。尚、周波数455kHzはAMラジオの中間周波数、FMラジオの第2中間周波数である。
置し、受光部13に外乱光が直接入射しない位置に本体部10を配置するために、白黒板20と本体部10との位置は固定せずに、白黒板20および本体部10の配置の自由度を上げている。このため、配置状況により照射部12から照射される光の白黒板20への当たり具合、白黒板20と本体部10との角度、距離、位置は変化し、さらに外乱光などの環境により、白板反射光LW、黒板反射光LBの強度は変化する。また、例えば、振動などにより照射部12の位置がずれ、照射部12から照射される光の白黒板20への当たり方がずれた場合には、白板反射光LWおよび黒板反射光LBの強度の範囲がずれてしまう。また、例えば、経時劣化により、発光ダイオードLEDの発光強度が低下するに応じて、白板反射光LWおよび黒板反射光LBの強度が低下してしまう。発光強度の低下が進行すると、検出範囲が狭い場合には、黒板反射光LBの強度が先に検出範囲外となるため、白板反射光LW、黒板反射光LBの強度の違いを正確に検出できなくなるおそれがある。上記した場合においても、検波IC36を用いることにより、白板反射光LWおよび黒板反射光LBに係る強度の検出可能な範囲を広くすることができるため、堆積の程度を確実に検出することができる。尚、対数に変換せず、信号をリニアのまま扱う場合には、絶対値がずれると飽和しやすい。リニアの場合には、対数に変換するよりも、検出範囲が狭くなるおそれがある。黒板反射光LBの強度が固定され、黒板反射光LBの強度に対する白板反射光LWの強度が変化するのではなく、上記したように、黒板反射光LBおよび白板反射光LWの強度の絶対値が共に変動しやすい。このため、検出範囲が狭いリニアの場合には、黒板反射光LBおよび白板反射光LWの強度が検出範囲外となりやすい。
白板21および黒板22の反射率は互いに異なるため、白板反射光LWおよび黒板反射光LBの強度の違いは、白黒板20に火山灰が堆積していない状態で最も大きく、堆積の程度が大きくなるほど小さくなる。白板21および黒板22とは火山灰の堆積態様が同じ環境下にあるため、堆積の程度が大きくなるほど、白板反射光LWおよび黒板反射光LBの強度の違いは小さくなる。したがって、白板反射光LWおよび黒板反射光LBの強度の違いに基づいて、白板21および黒板22に堆積する火山灰の堆積の程度を検出すること
ができる。ここで、白黒板20は、火山灰の堆積態様がソーラーパネル3と同じ環境下にあるため、白黒板20に堆積する火山灰の堆積の程度を検出することにより、ソーラーパネル3に堆積する火山灰の堆積の程度を検出することができる。白黒板20を反射率の差の大きい白色と黒色とで構成することにより、火山灰が堆積していない初期状態での白板反射光LWおよび黒板反射光LBの強度の差を大きくすることができ、堆積の程度を検出する分解能を高めることができる。
次に、検出装置101を備えるモニタリングシステム100の構成について図5を用いて説明する。モニタリングシステム100は、対象物上に堆積する火山灰(堆積物の一例)の降灰量をモニタリングするためのシステムである。モニタリングシステム100は、図5に示す様に、検出装置101、無線通信器(図5ではZigBee(登録商標)と記載)の親機と子機、RCフィルタ、マイコン(図5ではmbed(登録商標)と記載)、PCなどを備えている。無線通信器の親機と子機とは、ZigBeeの通信規格に準拠した無線通信を行う。マイコンはmbedである。検出装置101は、発振回路、LED(照射部の一例)、白黒反射板(被照射部の一例)、PD(受光部の一例)、検波IC、整流回路、閾値判定回路(図5では閾値判定と記載)などを備える。発振回路、LED、白黒反射板、PD、検波IC、整流回路、閾値判定回路は、夫々、検出装置1の制御部31、照射部12、白黒板20、受光部13、検波IC36、電圧出力部37、比較判定部38に相当するため、説明を省略する。整流回路から出力される、検出装置1において信号O2に相当する、アナログ出力信号は無線通信器の親機に入力される。無線通信器の親機は、入力されたアナログ出力信号の電圧値に応じてデューティ比を調整したPWM(Pulse Width Modulation)出力信号を無線通信器の子機へ送信する。無線通信器の子機はPWM出力信号をRCフィルタへ出力する。RCフィルタは、PWM出力信号のデューティ比に応じた電圧値であるアナログ出力信号をマイコンに対して出力する。マイコンは、入力されたアナログ出力信号に基づく信号をPCへ出力する。これにより、PC上で、信号O2に相当する信号の変化をリアルタイムでモニタリングすることができる。尚、信号O2に相当する信号は、堆積の程度が大きい程、降灰量が多い程、電圧値が下がる信号である。
が、対象物付近では、上から降り積もる場合が多い。そこで、白黒反射板を降灰センサの直下を除く位置に配置することで、降灰センサが白黒反射板への降灰を妨げることを抑制することができる。
次に、検出装置201を備える灰除去装置システム200の構成について図8を用いて説明する。灰除去装置システム200は、太陽光パネル(対象物の一例)上に堆積する火山灰(堆積物の一例)の降灰量に応じて自動洗浄するとともに、降灰量をモニタリングするためのシステムである。灰除去装置システム200は、図8(a)に示す様に、日射計、噴霧装置(洗浄部、洗浄ノズルの一例)、検出装置201、マイコン(図8ではmbedと記載)、無線通信器(図8ではZigBeeと記載)の親機と子機、PC、リレーを有するバルブ制御回路、太陽電池パネル(図8では太陽電池と記載)、I-Vチェッカーなどを備えている。噴霧装置はポンプおよび噴霧器を有している。噴霧器は、ポンプから給水される水を霧状にして噴射することにより、太陽電池パネル上に堆積した火山灰などの堆積物を洗浄する。マイコンとポンプとはバルブ制御回路(図8(b))を介して電気的に接続されている。無線通信器の親機と子機とは、ZigBeeの通信規格に準拠した無線通信を行う。マイコンはmbedである。
プが作動する。ポンプが作動すると、噴霧器が噴霧を開始する。
次に、検出装置301を備える灰除去装置システム300の構成について図11を用いて説明する。灰除去装置システム300は、日射量サンサ、噴霧装置、気象センサ、降灰センサ、マイコン(ネットワーク出力手段、情報出力手段の一例)、データ収集サーバ、2台の監視・遠隔操作PC(以下、PCと略記する)などを備えている。噴霧装置は噴霧装置全体を制御する噴霧コントローラ、および噴霧器(不図示)を有している。日射量サンサ、噴霧器、気象センサ、降灰センサは、太陽電池パネル(図11では太陽電池アレイと記載している)の近傍に設置されており、各々、マイコンに電気的に接続されている。マイコンおよびPCはインターネットを介して、データ収集サーバと接続されている。PCには、検出情報を可視化して表示させるアプリケーションプログラムおよび、噴霧装置を制御できるアプリケーションプログラムがインストールされている。
上記では白黒板20はソーラーパネル3の堆積面の上に配置されると説明したが、ソーラーパネル3とは離間した位置であって、ソーラーパネル3への火山灰の堆積が妨げられないとともに、ソーラーパネル3の有する作用効果が妨げられない位置に配置される構成としても良い。例えば、ソーラーパネル3の横に配置すれば、白黒板20が太陽光を遮らないため、太陽光発電を妨げることがない。また、洗浄機2により、ソーラーパネル3と同様に洗浄される位置に配置することにより、ソーラーパネル3と堆積態様を同等とすることができる。
フォトトランジスタ、硫化カドミウムセルなどのフォトレジスタなどでも良い。
が太陽光を受光する受光面に例えばガラスなどの透過率の高い表面保護材を備える構成である場合、表面保護材の下に白黒板20を備える構成としても良い。これにより、白黒板20の堆積面とソーラーパネル3の堆積面との堆積態様を同じ環境下とすることができる。
合に、侵入者があったものと判定してその旨を示す信号を外部に出力するようにするとよい。また、太陽電池パネルからの出力電圧等の監視に代えてまたは太陽電池パネルからの出力電圧等の監視とともに、本検出装置の照射部と被照射部との間に通路や侵入者の経路等を挟むように設置し、照射部と被照射部との間を横切ったときに生じる変動のパターンに相当するパターンになった場合に、侵入者があったものと判定してその旨を示す信号を外部に出力するようにするとよい。このようにすれば、堆積物の堆積の程度だけでなく侵入者の有無も判定できる。侵入者としては人または動物の少なくとも一方とするとよい。また侵入者に代えて侵入物の判定としてもよい。例えば風に舞って新聞紙などの物が飛んできて通過していった場合ソーラーパネルにその物がかかったままになると発電量が著しく低下することがあるがこのようにすれば、こうした物があったことを知ることができ対処することができる。洗浄信号を出力しているときに侵入が検知されたときには洗浄信号の出力を停止するようにしてもよい。このようにすれば例えば子供が誤ってソーラーパネルのある施設に入ってしまった場合により安全を確保できる。また例えば子供の侵入対策などが十分になされている施設等においては侵入が検知された場合に洗浄信号を出力して、侵入者を洗浄により威嚇するようにしてもよい。
3 ソーラーパネル
2 洗浄機
2a 洗浄ノズル
10 本体部
12 照射部
13 受光部
14 レンズ
15 白板受光部
16 黒板受光部
20 白黒板
21 白板
22 黒板
31 制御部
32、33 アンプ
34 スイッチ
35 バンドパスフィルタ
36 検波IC
37 電圧出力部
38 比較判定部
PDw、PDb フォトダイオード
LW 白板反射光
LB 黒板反射光
TD1 第1所定周期
TD2 第2所定周期
Opw、Opb 反射信号
Ow、Ob、O1、RSSI、O2、O3 信号
Claims (2)
- 被照射部に光を照射する照射部と、
前記照射部から照射された光の被照射部からの反射光である反射光を受光する受光部と、を備え、
前記反射光の強度に基づいて、対象物に堆積する堆積物の堆積の程度を検出する検出装置であって、
前記被照射部は、互いに反射率の異なる第1被照射部および第2被照射部を有し、
前記受光部は、前記照射部から照射された光の前記第1被照射部からの反射光である第1反射光および前記第2被照射部からの反射光である第2反射光を受光し、
前記反射光の強度に基づく前記対象物に堆積する堆積物の堆積の程度の検出は、前記第1反射光および前記第2反射光の強度の違いに基づくものであり、
前記受光部は、
前記第1反射光を受光し第1電気信号に変換する第1受光部と、
前記第2反射光を受光し第2電気信号に変換する第2受光部と、
を備え、
前記第1電気信号および前記第2電気信号を前記照射部の照射・非照射の周期である第1所定周期よりも長周期である第2所定周期で交互に切り替えて1つにされた第3電気信号に基づいて、前記強度の違いを求めること
を特徴とする検出装置。 - 被照射部に光を照射する照射部と、
前記照射部から照射された光の被照射部からの反射光である反射光を受光する受光部と、を備え、
前記反射光の強度に基づいて、対象物に堆積する堆積物の堆積の程度を検出する検出装置であって、
前記被照射部は、互いに反射率の異なる第1被照射部および第2被照射部を有し、
前記受光部は、前記照射部から照射された光の前記第1被照射部からの反射光である第1反射光および前記第2被照射部からの反射光である第2反射光を受光し、
前記反射光の強度に基づく前記対象物に堆積する堆積物の堆積の程度の検出は、前記第1反射光および前記第2反射光の強度の違いに基づくものであり、
前記受光部は、
前記第1反射光を受光し第1電気信号に変換する第1受光部と、
前記第2反射光を受光し第2電気信号に変換する第2受光部と、
を備え、
前記第1電気信号および前記第2電気信号を前記照射部の照射・非照射の周期である第1所定周期よりも長周期である第2所定周期で交互に切り替えて1つにされた第3電気信号を積分して第4電気信号を出力する手段を備え、
前記第4電気信号を前記強度の違いとすることを特徴とする検出装置。
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