特許 6208036 バイオ水質監視装置、水質監視システムおよび水質監視方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6208036

(24)【登録日】2017年9月15日

(45)【発行日】2017年10月4日

(54)【発明の名称】バイオ水質監視装置、水質監視システムおよび水質監視方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 33/18 20060101AFI20170925BHJP

【ＦＩ】

   G01N33/18 E

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-23241(P2014-23241)

(22)【出願日】2014年2月10日

(65)【公開番号】特開2015-152304(P2015-152304A)

(43)【公開日】2015年8月24日

【審査請求日】2016年10月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】507214083

【氏名又は名称】メタウォーター株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100074099

【弁理士】

【氏名又は名称】大菅 義之

(72)【発明者】

【氏名】山口 太秀

(72)【発明者】

【氏名】田中 良春

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 祥樹

【審査官】 海野 佳子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−２４３６９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０７１４３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−００８７５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ３３／１８

Ｃ０２Ｆ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のバイオ水質監視装置を相互に送受信可能に接続し、水質の安全性を連続監視する水質監視システムにおける、バイオ水質監視装置であって、
各バイオ水質監視装置は、
有害物質に感応する微生物を利用して水中の有害物質を監視する水質監視手段と、
前記水質監視手段における一定周期で所定時間の校正を開始する校正開始時刻を設定する校正時刻設定手段と、
前記水質監視手段が監視状態から監視中断状態に移行するときに監視中断信号を送信し、前記水質監視手段が監視中断状態から監視状態に移行したときに監視回復信号を送信する送信手段と、
他のバイオ水質監視装置からの監視中断信号及び監視回復信号を受信して前記水質監視手段に出力する受信手段と、を備え、
前記水質監視手段は、
前記受信手段から監視中断信号が入力される前に前記校正開始時刻になった場合、監視状態から監視中断状態に移行し、前記所定時間の校正処理を実行し、校正処理終了後に監視中断状態から監視状態へ移行し、
前記校正開始時刻になる前に前記受信手段から監視中断信号が入力された場合、前記校正開始時刻になっても、前記受信手段から監視回復信号が入力されるまで監視状態を維持し続ける、ことを特徴とするバイオ水質監視装置。

【請求項2】

前記一定周期は、バイオ水質監視装置における毒物の検出能力を保証し得る最大の連続監視可能時間から想定し得る最大の監視中断時間を減じた時間である、ことを特徴とする請求項１に記載のバイオ水質監視装置。

【請求項3】

複数のバイオ水質監視装置を相互に送受信可能に接続し、水質の安全性を連続監視する水質監視システムであって、
前記複数のバイオ水質監視装置の各々は、
有害物質に感応する微生物を利用して水中の有害物質を監視する水質監視手段と、
前記水質監視手段における一定周期で所定時間の校正を開始する校正開始時刻を設定する校正時刻設定手段と、
前記水質監視手段が監視状態から監視中断状態に移行するときに監視中断信号を送信し、前記水質監視手段が監視中断状態から監視状態に移行したときに監視回復信号を送信する送信手段と、
他のバイオ水質監視装置からの監視中断信号及び監視回復信号を受信して前記水質監視手段に出力する受信手段と、を備え、
前記水質監視手段は、
前記受信手段から監視中断信号が入力される前に前記校正開始時刻になった場合、監視状態から監視中断状態に移行し、前記所定時間の校正処理を実行し、校正処理終了後に監視中断状態から監視状態へ移行し、
前記校正開始時刻になる前に前記受信手段から監視中断信号が入力された場合、前記校正開始時刻になっても、前記受信手段から監視回復信号が入力されるまで監視状態を維持し続ける、ことを特徴とする水質監視システム。

【請求項4】

前記一定周期は、バイオ水質監視装置における毒物の検出能力を保証し得る最大の連続監視可能時間から想定し得る最大の監視中断時間を減じた時間である、ことを特徴とする請求項３に記載の水質監視システム。

【請求項5】

前記水質監視システムを構成する各バイオ水質監視装置の前記一定周期の開始時刻は、前記一定周期を、前記水質監視システムを構成するバイオ水質監視装置の台数で割った時間ずつずらして初期設定し、
前記所定時間が延びることにより各バイオ水質監視装置における一定周期のスタート時刻の相互の間隔がずれた場合、前記水質監視システムを構成する全てのバイオ水質監視装置が監視状態になったとき、最後に監視中断から監視状態に回復したバイオ水質監視装置が監視回復信号を送信するタイミングで、前記初期設定を改めて行う、ことを特徴とする請求項４に記載の水質監視システム。

【請求項6】

有害物質を監視する機能を保証するために、バイオ水質監視装置における有害物質の検出能力を保証し得る最大の連続監視可能時間から想定し得る最大の監視中断時間を減じた時間である一定周期で所定時間の監視中断を必要とするバイオ水質監視装置を複数台用いて、水質の安全性を連続監視する水質監視方法であって、
前記複数台のバイオ水質監視装置の内のいずれか１台のバイオ水質監視装置が監視中断になるとき、前記１台のバイオ水質監視装置から前記複数台のバイオ水質監視装置の内の他のバイオ水質監視装置に対して監視中断信号を送信する第１処理と、
前記監視中断信号が受信されると、前記複数台のバイオ水質監視装置の中の少なくとも１台の他の前記バイオ水質監視装置は、前記一定周期で所定時間の監視中断設定によって監視中断時刻になっても前記監視中断信号を送信した前記１台のバイオ水質監視装置からの監視回復信号が受信されるまで監視状態を維持する第２処理と、
前記監視中断信号を送信した前記１台のバイオ水質監視装置は、監視中断から監視状態に移行したときに、前記複数台のバイオ水質監視装置の内の前記他のバイオ水質監視装置に対して監視回復信号を送信する第３処理と、
前記他のバイオ水質監視装置は、前記一定周期で所定時間の監視中断設定によって設定された監視中断時刻の前に前記監視回復信号を受信した場合、前記監視中断時刻に監視中断に移行し、前記一定周期で所定時間の監視中断時刻設定によって設定された監視中断時刻の後に前記監視回復信号を受信した場合、前記監視回復信号を受信した後に監視中断に移行する第４処理と、
を含むことを特徴とする水質監視方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水質の安全性を連続監視する水質監視システムを構成するために好適なバイオ水質監視装置と、このバイオ水質監視装置を複数用いた水質監視システムと、水質監視方法と、に関する。

【背景技術】

【0002】

有害物質に感応する微生物を利用して水中の毒素物質を監視するバイオ水質監視装置は、監視精度を維持するために一般に２４時間程度の一定周期ごとに所定時間の校正をしている。しかしながら、校正している間は監視が中断してしまうため、監視ができない期間が発生する。

【0003】

特許文献１には、環境水中の有害物質を検知するバイオセンサにおいて、ゼロ点校正とフルスケール（スパン）校正を安定にしかも短時間で行う技術が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６−７１４３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

バイオ水質監視装置は、水中の有害物質を監視するために、有害物質に極めて弱い微生物を生きたまま固定化したバイオセンサを用いる。バイオ水質監視装置を用いて監視精度を維持するためには、微生物固有の生育至適温度、生育至適pH等の至適条件を維持しつつ、成育に必要な微量栄養成分を含む緩衝溶液を用いて微生物により消費される酸素量の測定を行う必要がある。そのため、特許文献１で提案されている校正方法によっても、１〜２時間程度の校正時間が必要である。この校正期間中は、監視を中断する必要がある。この監視の中断を回避して水質の安全性を連続監視する方法として、２台のバイオ水質監視装置を用意し、２台の監視中断が重ならないように、２台のバイオ水質監視装置の校正時間をずらして設定しておく方法が考えられる。

【0006】

しかし、バイオ水質監視装置における監視中断は、校正の場合だけとは限らず、保守・点検、水槽の洗浄、故障等によっても発生する。しかも、バイオ水質監視装置における監視中断時間は、監視中断の原因により異なる。監視中断の原因によっては、バイオ水質監視装置が監視状態に回復するまでに半日〜最大１日程度の時間を要することも想定される。このような通常の校正時間を超える監視中断が発生した場合には、２台のバイオ水質監視装置の校正時間を予めずらして設定しておく方法では対処することができない。

【0007】

本発明は、複数のバイオ水質監視装置が相互に、監視中断、監視回復を連絡し合い、協働することにより、一日２４時間において、少なくとも１台のバイオ水質監視装置が監視状態を維持することにより、通常の校正時間を超える監視中断が発生した場合にも、水質の安全性を連続監視することを可能とするバイオ水質監視装置、水質監視システムおよび水質監視方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の第１の側面のバイオ水質監視装置は、複数のバイオ水質監視装置を相互に送受信可能に接続し、水質の安全性を連続監視する水質監視システムにおける、バイオ水質監視装置であって、各バイオ水質監視装置が、有害物質に感応する微生物を利用して水中の有害物質を監視する水質監視手段と、前記水質監視手段における一定周期で所定時間の校正を開始する校正開始時刻を設定する校正時刻設定手段と、前記水質監視手段が監視状態から監視中断状態に移行するときに監視中断信号を送信し、前記水質監視手段が監視中断状態から監視状態に移行したときに監視回復信号を送信する送信手段と、他のバイオ水質監視装置からの監視中断信号及び監視回復信号を受信して前記水質監視手段に出力する受信手段と、を備え、前記水質監視手段は、前記受信手段から監視中断信号が入力される前に前記校正開始時刻になった場合、監視状態から監視中断状態に移行し、前記所定時間の校正処理を実行し、校正処理終了後に監視中断状態から監視状態へ移行し、前記校正開始時刻になる前に前記受信手段から監視中断信号が入力された場合、前記校正開始時刻になっても、前記受信手段から監視回復信号が入力されるまで監視状態を維持し続けることを特徴とする。

【0009】

本発明の第２の側面の水質監視システムは、複数のバイオ水質監視装置を相互に送受信可能に接続することにより、水質の安全性を連続監視する水質監視システムであって、前記複数のバイオ水質監視装置のいずれかが監視状態から監視中断状態に移行する際に他のバイオ水質監視装置に対して監視中断信号を送信すると共に、前記監視中断信号を送信したバイオ水質監視装置が監視中断状態から監視状態に移行したとき、他のバイオ水質監視装置に対し監視回復信号を送信し、前記他のバイオ水質監視装置の中の少なくとも１台のバイオ水質監視装置は、前記監視中断信号を受信した後、前記監視回復信号を受信するまで監視状態を維持し続けることを特徴とする。

【0010】

本発明の第３の側面の水質監視方法は、有害物質を監視する機能を保証するために、一定周期で所定時間の監視中断を必要とするバイオ水質監視装置を複数用いて、水質の安全性を連続監視する水質監視方法であって、前記複数の水質監視装置の内のいずれか１台のバイオ水質監視装置が監視中断になると、監視中断になったバイオ水質監視装置は、前記複数の水質監視装置の内の他のバイオ水質監視装置に対して監視中断信号を送信する第１処理と、前記監視中断信号が受信されると、前記複数のバイオ水質監視装置の中の少なくとも１台のバイオ水質監視装置は、監視中断が必要になっても監視状態を維持し続ける第２処理と、前記監視中断になったバイオ水質監視装置は、監視中断が解除されたときに、前記複数の水質監視装置の内のその他のバイオ水質監視装置に対して監視回復信号を送信する第３処理と、前記監視回復信号が受信されると、前記その他のバイオ水質監視装置の中のすくなくとも１台のバイオ水質監視装置は、監視中断に移行する第４処理と、を含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、バイオ水質監視装置は、有害物質に感応する微生物を利用して水中の有害物質を監視する水質監視手段と、校正時刻設定手段と、送信手段と、受信手段と、を備えている。水質監視手段は、校正時刻設定手段により設定された校正開始時刻になる前に、受信手段から監視中断信号が入力された場合、校正開始時刻になっても受信手段から監視回復信号が入力されるまで監視状態を維持するようにしている。これにより、他のバイオ水質監視装置で通常の校正時間を超える監視中断が発生した場合にも、他のバイオ水質監視装置が監視中断状態の間、それ以外のバイオ水質監視装置が監視状態を継続するので、水質の安全性を連続監視することが可能となるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施形態１のバイオ水質監視装置１０の概略を示すブロック図である。

【図2】図１中の水質監視手段１１の機能の概略を示す機能ブロック図である。

【図3】図２の水質監視手段１１の測定原理を説明するための図である。

【図4】図１中のバイオ水質監視装置における監視状態の移行処理を示すフローチャートである。

【図5】本発明の実施形態２の水質監視システムの概略を示すシステム構成図である。

【図6】図５の水質監視システムにおける監視状態の推移を示すタイミングチャートである。

【図7】本発明の実施形態３の水質監視システムの概略を示すシステム構成図である。

【図8】図７の水質監視システムにおける監視状態の推移を示すタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下図面に基づいて、実施形態について詳細に説明する。

【実施形態１】

【0014】

（実施形態１の構成）
図１は、本発明の実施形態１のバイオ水質監視装置１０の概略を示すブロック図である。

【0015】

バイオ水質監視装置１０は、水質監視手段１１と、校正時刻設定手段１２と、通信手段１３と、を有している。通信手段１３は、送信手段１３ａと受信手段１３ｂから構成されている。

【0016】

水質監視手段１１は、有害物質に感応する微生物を利用して水中の有害物質を監視するものであり、詳細は後述する。
校正時刻設定手段１２は、水質監視手段１１の有害物質の検知能力を維持するための校正開始時刻を設定するものである。校正は、例えば、２４時間の一定周期Ｔｃ、で実施され、実施に例えば、１〜２時間の所定時間を要する。

【0017】

送信手段１３ａは、水質監視手段１１が監視状態から監視中断状態に移行するときに監視中断信号を送信し、水質監視手段１１が監視中断状態から監視状態に移行したときに監視回復信号を送信するものである。

【0018】

受信手段１３ｂは、外部（他のバイオ水質監視装置）から監視中断信号及び監視回復信号を受信するものであり、受信した監視中断信号及び監視回復信号を水質監視手段１１に出力する。
水質監視手段１１は、校正時刻設定手段１２により設定された校正開始時刻になると、監視を中断し、校正を行い、所定時間の校正が終了すると、監視を再開する。設定された校正開始時刻前に、受信手段１３ｂから監視中断信号が入力された場合には、水質監視手段１１は、その後、受信手段１３ｂから監視回復信号が入力されるまで、校正開始時刻を過ぎても監視を中断することなく、監視状態を維持し続ける。更に、校正開始時刻を過ぎて監視状態を維持し続けている水質監視手段１１は、受信手段１３ｂから監視回復信号が入力されると、監視中断状態へ移行して、校正を行い、所定時間の校正が終了すると、監視を再開する。

【0019】

図２は、図１中の水質監視手段１１の機能の概略を示す機能ブロック図である。
水質監視手段１１は、検出部２１、制御部２２、表示部２３、ポンプ２５及び２６、濾過器２７、切替部２８、配管２９、純水容器３０、洗浄水容器３１、フィード液容器３２、校正液容器３３を有している。

【0020】

検出部２１は、試料水（原水または濾過した原水など）から酸素を取り込み呼吸する微生物を付着させて固定した膜（以降、微生物膜という）と、微生物膜を通過した酸素量に応じて電気信号を出力するセンサと、を有する。

【0021】

微生物膜に使用される微生物としては、硝化細菌が好ましく、特にアンモニア酸化細菌を用いることが望ましい。アンモニア酸化細菌としては、例えば、ニトロソモナスユーロピア（Nitroso monase uropaea ATCC25978）などが考えられる。この微生物膜は、例えば、硝化細菌をアルギン酸ナトリウム水溶液に懸濁し、この懸濁液を多孔質のセルロース膜上に滴下してからもう１枚のセルロース膜で挟み、塩化カルシウム水溶液でアルギン酸ナトリウムをゲル化させて菌体を固定させる。なお、検出部２１を恒温槽内に設け、例えば、硝化細菌を用いて硝化細菌の活性指標である、溶存酸素消費率が目標制御範囲内になるように温度調整をする。

【0022】

制御部２２は、図１の通信手段１３を介して他のバイオ水質監視装置１０と送受信可能に接続され、水質監視手段１１の各部を制御するものであり、Central Processing Unit（ＣＰＵ）、マルチコアＣＰＵ、プログラマブルなデバイス（Field Programmable Gate Array（ＦＰＧＡ）、Programmable Logic Device（ＰＬＤ）など）などで構成されることが考えられる。また、制御部２２は記憶部を備え、例えばRead Only Memory（ＲＯＭ）、Random Access Memory（ＲＡＭ）などのメモリやハードディスクなどが考えられる。なお、水質監視手段１１の外部に記憶部を設けてもよい。

【0023】

表示部２３は水質に関係する表示、制御に関する表示、入力をする際に用いる表示（タッチパネル）などを表示する。例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（electroluminescence）ディスプレイ、Cathode Ray Tube（ＣＲＴ）ディスプレイ、プリンタなどが考えられる。

【0024】

制御部２２は、図１中の通信手段１３を介し、電圧信号（２値信号）などで水質監視装置の状態を他の水質監視装置に知らせる。また、複数のバイオ水質監視装置１０が有線または無線で通信により状態を知らせてもよい。例えば、Local Area Network（ＬＡＮ）接続やインターネット接続や無線接続を行ってもよい。また、通信手段１３は必要に応じ、他のコンピュータとの間のＬＡＮ接続やインターネット接続や無線接続を行うためのインタフェースである。また、サーバなどの外部装置と通信をする。

【0025】

ポンプ２６は、純水容器３０、洗浄水容器３１、フィード液容器３２および校正液容器３３それぞれが配管２９を介して接続されている。配管２９は、例えば、パイプ、チューブ、ホースを用いることが考えられる。また、試料水、純水、洗浄水、フィード液、校正液を切替部２８を用いて、必要に応じて混合させた混合液を、ポンプ２５は検出部２１に送る。

【0026】

ポンプ２６は源水を濾過器２７に送る。濾過器２７は源水を濾過して試料水を吐出する。
切替部２８は、配管２９、純水容器３０、洗浄水容器３１、フィード液容器３２、校正液容器３３に接続されている配管２９に設けられた複数の電磁弁などで、試料水、純水、洗浄水、フィード液、校正液それぞれの流路を切り替える。流路の切り替えは制御部２２により制御される。

【0027】

配管２９は試料水が流れる管である。純水容器３０は純水を収めるタンクなどである。洗浄水容器３１は配管２９を洗浄するための洗浄水を収めるタンクなどである。洗浄には、例えば、硝酸などの酸を用いた洗浄が考えられる。フィード液容器３２はフィード液を収めるタンクなどである。フィード液は、試料水と基質および微生物に必要な栄養素とを含んだ緩衝溶液との混合液である。校正液容器３３は校正液を収めるタンクなどである。校正液は、純水と基質は含まずに微生物に必要な栄養素を含んだ緩衝溶液である。基質は、例えば、アンモニア性窒素を用いることが考えられる。

【0028】

なお、検出部２１を通過する試料水、純水、洗浄水、フィード液、校正液および混合液は、エアポンプなどでエアレーションされた後、熱交換器を介して温度調整がされ、検出部２１内を通過して排水される。

【0029】

また、水質監視手段１１の構成は、図２に示した構成に限定されるものではなく、微生物を用いて水質監視をすることができる構成であればよい。
（実施形態１の動作）
実施形態１のバイオ水質監視装置の動作について、（Ｉ）バイオ水質監視装置の動作原理と、（II）バイオ水質監視装置における監視状態の移行処理と、に分けて説明する。
（Ｉ）バイオ水質監視装置の動作原理
図３は、図２の水質監視手段１１の測定原理を説明するための図である。

【0030】

水質監視手段１１の検出部２１に収納されている固体化微生物膜の中に充填されている硝化菌は、アンモニアＮＨ_４と酸素Ｏ_２を取り込み、亜硝酸ＮＯ_２を生成する。固定化微生物膜を通過する酸素Ｏ_２は、一部がこの硝化菌の呼吸によって消費され、残りは溶存酸素電極に達し、一定の信号出力を出力する。有害物質が試料水に混入した場合、微生物の呼吸が阻害され酸素の消費量が減り、消費されない酸素量が増加するため、溶存酸素電極の出力も増加する。この溶存酸素電極の出力の変化を観測することにより、有害物質の有無を検出することができる。

【0031】

上述したバイオ水質監視装置の測定には、ゼロ及びスパンの出力校正が必要である。通常、ゼロ校正液には、蒸留水又はイオン交換水に空気を約１（ｌ／min）の流量で通気して溶存酸素を飽和させたものを使用する。また、水中の飽和溶存酸素の分圧と大気中の酸素の分圧がほぼ等しいため、簡易的に大気中の酸素分圧を利用して校正する方法もある。

【0032】

バイオ水質監視装置１０が校正を行わずに連続して試料水中に含まれる有害物質を精度良く検出できる連続監視可能時間から故障・障害時に想定される最大の監視中断時間を減じた時間を、校正を行う一定周期としている。例えば、連続監視可能時間が４８時間であり、故障・障害時に想定される最大の監視中断時間が２４時間である場合、校正周期Ｔｃは２４時間となる。
（II）バイオ水質監視装置における監視状態の移行処理
図４は、図１中のバイオ水質監視装置１０における監視状態の移行処理を示すフローチャートである。

【0033】

監視を開始すると、監視状態になり、ステップＳ１へ進み、制御部２２は、受信手段１３ｂから監視中断信号が入力されたかを判定し、入力された（Ｙｅｓ）と判断した場合、ステップＳ４へ進み、入力されていないと判断した場合（Ｎｏ）、ステップＳ２へ進む。

【0034】

ステップＳ２において、制御部２２は、校正開始時刻になったかを判定し、校正開始時刻になるまで（Ｎｏ）、ステップＳ３に進んで、監視状態を継続する。ステップＳ２で校正開始時刻になると（Ｙｅｓ）制御部２２が判断した場合、ステップＳ６へ進む。

【0035】

ステップＳ４において、制御部２２は、受信手段１３ｂから監視回復信号が入力されるまで（Ｎｏ）、ステップＳ５に進んで、監視状態を継続する。ステップＳ４で監視回復信号が入力されると（Ｙｅｓ）と制御部２２が判断した場合、ステップＳ１に戻る。

【0036】

ステップＳ６において、水質監視手段１１は、監視状態から監視中断状態へ移行し、監視中断信号を送信手段１３ａへ出力する。送信手段１３ａは、監視中断信号を他のバイオ水質監視装置１０に送信し、ステップＳ７へ進む。

【0037】

ステップＳ７において、水質監視手段１１は、校正処理を実行し、校正処理が終了すると、ステップＳ８に進む。ステップＳ８において、水質監視手段１１は、監視中断状態から監視状態へ移行し、監視回復信号を送信手段１３ａへ出力する。送信手段１３ａは、監視回復信号を他のバイオ水質監視装置１０に送信し、ステップＳ１へ戻る。

【0038】

図４に示されたフローチャートは、自らのバイオ水質監視装置１０は正常であり、他のバイオ水質監視装置１０から校正開始時刻の前後に監視中断信号を受信した場合の監視状態の移行処理を示している。自らのバイオ水質監視装置１０が校正以外の理由で監視中断する場合、図４のフローチャートには記載されていないが、校正以外の理由で監視中断する場合は、当然、水質監視を中断し、監視中断信号を他のバイオ水質監視装置１０に送信し、監視中断の理由が無くなった時点で、水質監視を再開し、監視回復信号を他のバイオ水質監視装置１０に送信して、その後、水質監視を継続する。

【0039】

（実施形態１の効果）
本発明の実施形態１のバイオ水質監視装置１０によれば、校正開始時刻前に監視中断信号を受信し、校正開始時刻になるまで、監視回復信号を受信していない場合には、校正開始時刻になっても監視回復信号が受信されるまで監視状態を維持し、監視回復信号が受信された後に、監視状態から監視中断状態に移行して校正処理を行うようにしている。これにより、他のバイオ水質監視装置が監視中断状態の間、バイオ水質監視装置１０は監視状態を継続するので、水質の安全性を連続監視することが可能となるという効果を奏する。

【実施形態２】

【0040】

（実施形態２の構成及び動作）
図５は、本発明の実施形態２の水質監視システムの概略を示すシステム構成図である。
本発明の実施形態２の水質監視システムは、２台のバイオ水質監視装置１０−１、１０−２を有し、双方向に通信可能な通信回線５０により相互に接続されている。通信回線５０は、例えばツイストペア線である。

【0041】

通信回線５０を介して２台のバイオ水質監視装置１０−１、１０−２間で行われる通信は、例えば、ＲＳ−４５５準拠の電気的仕様、２線半２重の通信方式であり、調歩同期方式である。通信は、信頼性の高いものであればよく、例示した電気的仕様、方式に限定されない。

【0042】

図６（ａ），（ｂ）は、図５の水質監視システムにおける監視状態の推移を示すタイミングチャートであり、図６（ａ）は、通常時の監視状態の推移を示し、図６（ｂ）は、メンテナンス・修理時の監視状態の推移を示している。

【0043】

図６（ａ），（ｂ）に表示されたｔ１、ｔ３は、図５中のバイオ水質監視装置１０−１及び１０−２の通常状態での校正開始時刻であり、一定周期Ｔｃは２４時間とし、校正に要する時間Ｔｍは２時間とする。

【0044】

図６（ａ）に示されたように、通常時において、バイオ水質監視装置１０−１は、時刻ｔ０〜時刻ｔ１の間は、監視状態を維持する。校正開始時刻の時刻ｔ１になると、バイオ水質監視装置１０−１は、監視状態から監視中断状態に移行すると共に、監視中断信号を送信し、時刻ｔ１〜ｔ２の校正に要する時間Ｔｍの間に校正処理が実行される。時刻ｔ２に、校正処理が終了すると、バイオ水質監視装置１０−１は、監視回復信号を他のバイオ水質監視装置１０−２に送信し、監視中断状態から監視状態に移行し、その後、監視状態を維持し続ける。

【0045】

バイオ水質監視装置１０−２は、時刻ｔ０〜時刻ｔ３の間は、監視状態を維持する。校正開始時刻の時刻ｔ３になると、バイオ水質監視装置１０−２は、監視状態から監視中断状態に移行すると共に、監視中断信号を送信し、時刻ｔ３〜ｔ４の校正に要する時間Ｔｍの間に校正処理が実行される。時刻ｔ４に、校正処理が終了すると、他のバイオ水質監視装置１０−２は、監視回復信号をバイオ水質監視装置１０−１に送信し、監視中断状態から監視状態に移行し、その後、監視状態を維持し続ける。

【0046】

２つの校正開始時刻ｔ１，ｔ３は、２台のバイオ水質監視装置１０−１、１０−２の監視中断状態が重ならないように、通常、一定周期Ｔｃ（例えば、２４時間）の半分の１２時間程度ずらして設定される。通常、バイオ水質監視装置１０−１は、校正開始時刻ｔ１から校正に要する時間Ｔｍ＝２時間経過後の時刻ｔ２に監視状態に移行する。そのため、バイオ水質監視装置１０−１が監視状態に移行する時刻ｔ２とバイオ水質監視装置１０−２の校正開始時刻ｔ３との差は、１０時間の余裕があり、２台のバイオ水質監視装置１０−１，１０−２が同時に、監視中断状態になることはない。

【0047】

しかし、バイオ水質監視装置１０−１が、通常の校正処理以外の理由で、監視中断状態になる場合もある。例えば、半年に１度の定期メンテナンスや障害の修理等で、監視中断状態が１２時間から最大２４時間継続する場合が想定される。このように、メンテナンス・修理時に、バイオ水質監視装置１０−２の校正開始時刻ｔ３を超えて、バイオ水質監視装置１０−１の監視中断状態が継続した場合、時刻ｔ３にバイオ水質監視装置１０−２が監視状態から監視中断状態に移行して、校正処理を開始すると、２台のバイオ水質監視装置１０−１，１０−２が同時に監視中断状態となり、水質の安全性を連続監視できなくなる。

【0048】

メンテナンス・修理時、図６（ｂ）において、バイオ水質監視装置１０−１は、時刻ｔ０〜時刻ｔ１の間は、監視状態を維持する。校正開始時刻の時刻ｔ１に、バイオ水質監視装置１０−１は、監視状態から監視中断状態に移行すると共に、監視中断信号を送信し、時刻ｔ１〜ｔ６の間、メンテナンス・修理のために監視中断状態である。メンテナンス・修理が終了した時刻ｔ６に、バイオ水質監視装置１０−１は、監視中断状態から監視状態に移行すると共に、監視回復信号を送信し、その後、水質監視を継続する。

【0049】

一方、通常、バイオ水質監視装置１０−２は、校正開始時刻ｔ３で監視状態から監視中断状態に移行するが、時刻ｔ３の前の時刻ｔ１に監視中断信号を受信しているので、時刻ｔ０から監視回復信号を受信する時刻ｔ６までの間、監視状態を維持する。時刻ｔ６に、監視回復信号を受信すると、校正開始時刻ｔ３を経過しているバイオ水質監視装置１０−２は、監視状態から監視中断状態に移行すると共に監視中断信号を送信する。時刻ｔ６〜ｔ７の校正時間Ｔｍに校正処理が終了すると、時刻ｔ７に、バイオ水質監視装置１０−２は、監視中断状態から監視状態に移行すると共に監視回復信号を送信する。その後、バイオ水質監視装置１０−２は、水質監視を継続する。

【0050】

図６（ｂ）に示された例では、バイオ水質監視装置１０−１の監視中断時間は、１４時間であるが、監視中断時間が例えば、２０時間に及ぶ場合には、バイオ水質監視装置１０−２は、一定周期Ｔｃの間、監視状態を継続する。

【0051】

図６（ｂ）に示された例では、バイオ水質監視装置１０−１の監視中断時間が異常に長引いたために、２台のバイオ水質監視装置１０−１，１０−２の校正開始時刻の時間差が短くなっているが、図６（ｂ）における一定周期Ｔｃ経過後の時刻ｔ５のタイミングで、２台のバイオ水質監視装置１０−１，１０−２の校正開始時刻の設定時刻を図６（ａ）に示されたような初期設定に戻す。また、２台のバイオ水質監視装置１０−１，１０−２が共に監視状態に回復している時刻ｔ７のタイミングで、２台のバイオ水質監視装置１０−１，１０−２の校正開始時刻を初期設定に戻してよい。
（実施形態２の効果）
本発明の実施形態２の水質監視システムによれば、２台のバイオ水質監視装置１０−１，１０−２の内の一方のバイオ水質監視装置１０−２の校正開始時刻になったとき、他方のバイオ水質監視装置１０−１が監視中断状態であるときは、バイオ水質監視装置１０−１が送信する監視回復信号を受信した後に、バイオ水質監視装置１０−２は、監視状態から監視中断状態に移行して校正処理を実行するようにしている。これにより、一方のバイオ水質監視装置１０−１が監視中断状態の間、他方のバイオ水質監視装置１０−２は監視状態を継続するので、一方のバイオ水質監視装置１０−１がメンテナンス・修理等で通常の監視中断時間を超えて監視中断した場合にも、水質の安全性を連続監視することが可能となるという効果を奏する。

【実施形態３】

【0052】

（実施形態３の構成及び動作）
図７は、本発明の実施形態３の水質監視システムの概略を示すシステム構成図である。
本発明の実施形態３の水質監視システムは、３台のバイオ水質監視装置１０−１、１０−２、１０−３を有し、通信回線５０及び通信網６０を介して相互に送受信可能に接続されている。３台のバイオ水質監視装置１０−１、１０−２、１０−３間で行われる通信は、信頼性の高いものであればよい。信頼性の高い通信網６０が選択される。

【0053】

図８（ａ），（ｂ）は、図７の水質監視システムにおける監視状態の推移を示すタイミングチャートであり、図８（ａ）は、通常時の監視状態の推移を示し、図８（ｂ）は、メンテナンス・修理時の監視状態の推移を示している。

【0054】

図８（ａ），（ｂ）において、図７中のバイオ水質監視装置１０−１，１０−２，１０−３の校正開始時刻が、それぞれ時刻ｔ１、ｔ３、ｔ６であり、一定周期Ｔｃ＝２４時間、校正に要する時間Ｔｍ＝２時間とする。

【0055】

通常時、図８（ａ）において、バイオ水質監視装置１０−１は、時刻ｔ０〜時刻ｔ１の間は、監視状態を維持する。校正開始時刻の時刻ｔ１になると、バイオ水質監視装置１０−１は、監視状態から監視中断状態に移行すると共に、監視中断信号を他のバイオ水質監視装置１０−２、１０−３に送信し、時刻ｔ１〜ｔ２の校正に要する時間Ｔｍの間に校正処理が実行される。時刻ｔ２に、校正処理が終了すると、バイオ水質監視装置１０−１は、監視回復信号を他のバイオ水質監視装置１０−２、１０−３に送信し、監視中断状態から監視状態に移行し、その後、監視状態を維持し続ける。

【0056】

バイオ水質監視装置１０−２は、時刻ｔ０〜時刻ｔ３の間は、監視状態を維持する。校正開始時刻の時刻ｔ３になると、バイオ水質監視装置１０−２は、監視状態から監視中断状態に移行すると共に、監視中断信号を他のバイオ水質監視装置１０−３、１０−１に送信し、時刻ｔ３〜ｔ４の校正に要する時間Ｔｍの間に校正処理が実行される。時刻ｔ４に、校正処理が終了すると、バイオ水質監視装置１０−２は、監視回復信号を他のバイオ水質監視装置１０−３、１０−１に送信し、監視中断状態から監視状態に移行し、その後、監視状態を維持し続ける。

【0057】

バイオ水質監視装置１０−３は、時刻ｔ０〜時刻ｔ６の間は、監視状態を維持する。校正開始時刻の時刻ｔ６になると、バイオ水質監視装置１０−３は、監視状態から監視中断状態に移行すると共に、監視中断信号を他のバイオ水質監視装置１０−１、１０−２に送信し、時刻ｔ６〜ｔ７の校正に要する時間Ｔｍの間に校正処理が実行される。時刻ｔ７に、校正処理が終了すると、バイオ水質監視装置１０−３は、監視回復信号を他のバイオ水質監視装置１０−１、１０−２に送信し、監視中断状態から監視状態に移行し、その後、監視状態を維持し続ける。

【0058】

３つの校正開始時刻ｔ１，ｔ３，ｔ６は、３台のバイオ水質監視装置１０−１,１０−２，１０−３の監視中断状態が重ならないように、通常、一定周期Ｔｃ（例えば、２４時間）の３分の１の８時間程度ずらして設定される。そのため、通常、校正開始時刻の差の８時間から校正に要する時間Ｔｍ＝２時間を減じた約６時間は、３台のバイオ水質監視装置１０−１,１０−２，１０−３が全て監視状態となり、３台のバイオ水質監視装置１０−１，１０−２，１０−３が同時に、監視中断状態になることはない。

【0059】

しかし、バイオ水質監視装置１０−１が、メンテナンス期間で監視中断状態であり、かつ、バイオ水質監視装置１０−２が障害修理により監視中断状態であって、バイオ水質監視装置１０−３の校正開始時刻ｔ６に、２台のバイオ水質監視装置１０−１，１０−２が同時に監視中断状態である場合も想定される。このような場合、２台のバイオ水質監視装置１０−１，１０−２の内のいずれか１台が送信した監視回復信号を受信した時刻ｔ８に、バイオ水質監視装置１０−３は、監視状態から監視中断状態に移行すると共に、監視中断信号を送信し、時刻ｔ８〜ｔ９の間に、校正処理を実行する。時刻ｔ９に、バイオ水質監視装置１０−３は、監視中断状態から監視状態に移行すると共に監視回復信号を送信し、その後、水質監視を継続する。

【0060】

図８（ｂ）に示された例では、２台のバイオ水質監視装置１０−１及び１０−２の監視中断時間が異常に長引いたために、３台のバイオ水質監視装置１０−１，１０−２，１０−３の校正開始時刻の時間差のバランスが初期設定からずれている。図８（ｂ）における一定周期Ｔｃ経過後の時刻ｔ１０のタイミングで、３台のバイオ水質監視装置１０−１，１０−２，１０−３の校正開始時刻の設定時刻を図８（ａ）に示されたような初期設定に戻すことが好ましい。また、３台のバイオ水質監視装置１０−１，１０−２，１０−３の全てが監視状態に回復している時刻ｔ９のタイミングで、３台のバイオ水質監視装置１０−１，１０−２，１０−３の校正開始時刻を初期設定に戻すようにすれば、３台の校正開始時刻の時間差のバランスの崩れが速やかに、初期設定に復帰する。

【0061】

図７に示されたような、３台のバイオ水質監視装置１０−１，１０−２，１０−３から構成されている水質監視システムにおいて、バイオ水質監視装置１０−１の監視中断時間が長引き、２台のバイオ水質監視装置１０−２，１０−３が正常の場合、図８（ａ）に示された例では、次回の校正時間までの時間が長いバイオ水質監視装置１０−３の監視状態を継続し、次回の校正時間までの時間が短いバイオ水質監視装置１０−２は通常の設定通りに動作させるようにしてもよい。

【0062】

（実施形態３の効果）
本発明の実施形態３の水質監視システムによれば、３台のバイオ水質監視装置１０−１，１０−２，１０−３の内の１台のバイオ水質監視装置１０−３の校正開始時刻になったとき、その他のバイオ水質監視装置１０−１，１０−２の全てが監視中断状態であるときは、バイオ水質監視装置１０−１，１０−２のいずれか１台が送信する監視回復信号を受信した後に、バイオ水質監視装置１０−３は、監視状態から監視中断状態に移行して校正処理を実行するようにしている。これにより、その他のバイオ水質監視装置１０−１，１０−２の全てが監視中断状態の間、バイオ水質監視装置１０−３は監視状態を継続するので、その他の全てのバイオ水質監視装置１０−１，１０−２の通常の監視中断時間を超えて監視中断した場合にも、水質の安全性を連続監視することが可能となるという効果を奏する。

【0063】

（変形例）
本発明は、実施形態１〜３に限定されるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能である。

【0064】

例えば、実施形態１〜３におけるバイオ水質監視装置１０の説明では、微生物膜に硝化細菌を用いた例を説明したが、微生物膜は硝化細菌に限定されない。有害物質に極めて弱く、生存中に酸素を消費する他の微生物を用いたものであっても良い。

【0065】

また、実施形態２，３において、複数のバイオ水質監視装置１０−１，１０−２，・・の相互間を送受信可能に接続する通信回線５０及び通信網６０は、有線回線及び有線通信網に限定されない。一定の信頼性が確保できる通信回線及び通信網であれば、例えば、無線回線及び無線通信網であってもよい。

【符号の説明】

【0066】

１０，１０−１，１０−２，１０−３ バイオ水質監視装置
１１ 水質監視手段
１２ 校正時刻設定手段
１３ 通信手段
１３ａ 送信手段
１４ｂ 受信手段
２１ 検出部
２２ 制御部
２３ 表示部
２５，２６ ポンプ
２７ 濾過器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】