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JP2018048749A - 推定装置、推定システム、推定方法及び推定プログラム - Google Patents

推定装置、推定システム、推定方法及び推定プログラム Download PDF

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JP2018048749A JP2016182696A JP2016182696A JP2018048749A JP 2018048749 A JP2018048749 A JP 2018048749A JP 2016182696 A JP2016182696 A JP 2016182696A JP 2016182696 A JP2016182696 A JP 2016182696A JP 2018048749 A JP2018048749 A JP 2018048749A
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Abstract

【課題】二酸化炭素の濃度を計測する二酸化炭素センサが建物に設置されていない場合でも、建物の室内における二酸化炭素の濃度の増加量を推定することができる推定装置、推定システム、推定方法及び推定プログラムを提供することである。【解決手段】実施形態の推定装置は、通信部と、推定部とを備える。通信部は、室内に設置された人感センサの検知範囲における人数を表す情報を取得する。推定部は、人数に基づいて、所定期間における二酸化炭素の排出量を推定する。推定部は、二酸化炭素の排出量を複数の人感センサについて集計した結果を所定期間における二酸化炭素の総排出量と推定する。推定部は、二酸化炭素の総排出量に基づく体積と室内の体積とに基づいて、所定期間における二酸化炭素の濃度の増加量を推定する。【選択図】図4

Description

本発明の実施形態は、推定装置、推定システム、推定方法及び推定プログラムに関する。
二酸化炭素センサは、建物の室内における二酸化炭素の濃度を計測する場合がある。二酸化炭素の濃度の増加量が一定以上となった場合、空調機は室内を換気する。二酸化炭素センサは高価であるため、多くの二酸化炭素センサを建物に設置するには、多額の費用が必要である。したがって、二酸化炭素センサが建物に設置されなくても室内における二酸化炭素の濃度の増加量を推定できることが、費用の点から望ましい。しかしながら、従来では、二酸化炭素センサが建物に設置されていない場合には、建物の室内における二酸化炭素の濃度の増加量を推定することができない場合があった。
特開2013−164260号公報
本発明が解決しようとする課題は、二酸化炭素の濃度を計測する二酸化炭素センサが建物に設置されていない場合でも、建物の室内における二酸化炭素の濃度の増加量を推定することができる推定装置、推定システム、推定方法及び推定プログラムを提供することである。
実施形態の推定装置は、通信部と、推定部とを持つ。通信部は、室内に設置された人感センサの検知範囲における人数を表す情報を取得する。推定部は、人数に基づいて、所定期間における二酸化炭素の排出量を推定する。推定部は、二酸化炭素の排出量を複数の人感センサについて集計した結果を所定期間における二酸化炭素の総排出量と推定する。推定部は、二酸化炭素の総排出量に基づく体積と室内の体積とに基づいて、所定期間における二酸化炭素の濃度の増加量を推定する。
実施形態の推定システムの構成の例を示す図。 実施形態の人感センサの構成の例を示す図。 実施形態のデータサーバの構成の例を示す図。 実施形態の空調制御装置の構成の例を示す図。 実施形態の推定システムの動作の例を示すフローチャート。
以下、実施形態の推定装置、推定システム、推定方法及び推定プログラムを、図面を参照して説明する。
図1は、推定システム1の構成の例を示す図である。推定システム1は、建物に設置された機器等を監視及び制御する監視制御システムの一部として、建物の室内における二酸化炭素の濃度を推定するシステムである。
推定システム1の構成の概要を説明する。
推定システム1は、人感センサ2−1〜2−N(Nは1以上の整数。)と、データサーバ3と、空調制御装置4と、空調機5と、端末6と、通信回線7とを備える。人感センサ2は、部屋100の内部(室内)に設置される。
人感センサ2は、人に関する物理量を検知するセンサである。人感センサ2は、例えば、赤外線センサ、画像センサである。人感センサ2は、二酸化炭素の排出量と二酸化炭素の濃度と二酸化炭素の濃度の増加量との少なくとも一つを推定する推定装置として、自センサの検知範囲における人に関する物理量を検知した結果に基づいて、自センサの検知範囲における二酸化炭素の排出量と二酸化炭素の濃度と二酸化炭素の濃度の増加量との少なくとも一つを推定する。
人感センサ2は、人感センサ2が赤外線センサである場合、自センサの検知範囲における人から人感センサ2に届いた赤外線量を検知する。人感センサ2は、自センサの検知範囲における人から人感センサ2に届いた赤外線量に基づいて、自センサの検知範囲における人数を推定する。推定された人数が0であることは、自センサの検知範囲に人が不在であることを表す。人感センサ2は、人感センサ2が赤外線センサである場合、自センサの検知範囲における人数に基づいて、自センサの検知範囲における所定期間の二酸化炭素の排出量を推定する。所定期間は、例えば、30分間、1時間又は24時間である。
人感センサ2は、人感センサ2が画像センサである場合、自センサの検知範囲における人から人感センサ2に届いた光の量を画素ごとに検知する。人感センサ2は、自センサの検知範囲における人から人感センサ2に届いた光の量に基づいて、自センサの検知範囲における人数を推定する。人感センサ2は、自センサの検知範囲における人から人感センサ2に届いた光の量に応じた画像に、画像認識処理を施す。人感センサ2は、画像認識処理の結果に基づいて、自センサの検知範囲における人の活動量を推定する。人の活動量は、例えば、座っている又は歩いている等のように人の状態や運動によって表現される。人感センサ2は、人感センサ2が画像センサである場合、自センサの検知範囲における人数と人の活動量とに基づいて、自センサの検知範囲における所定期間の二酸化炭素の排出量を推定する。
データサーバ3は、データを記憶するサーバである。データサーバ3は、データを分散して記憶するクラウドサーバでもよい。データサーバ3は、人感センサ2の検知範囲における二酸化炭素の排出量を表す情報を、通信回線7を介して人感センサ2−1〜2−Nから取得する。データサーバ3は、人感センサ2の検知範囲における二酸化炭素の排出量を表す情報を、時刻に対応付けて人感センサ2ごとに履歴情報として記憶する。
なお、データサーバ3は、二酸化炭素の排出量と二酸化炭素の濃度と二酸化炭素の濃度の増加量との少なくとも一つを推定する推定装置として、人に関する物理量を検知した結果に基づいて二酸化炭素の総排出量を推定してもよい。
空調制御装置4は、空調機5を制御する装置である。空調制御装置4は、人感センサ2の検知範囲における二酸化炭素の排出量を表す情報を、通信回線7を介して人感センサ2−1〜2−Nから取得する。空調制御装置4は、人感センサ2の検知範囲における二酸化炭素の排出量を表す情報を、通信回線7を介してデータサーバ3から取得してもよい。
空調制御装置4は、人感センサ2の検知範囲における二酸化炭素の排出量を、人感センサ2−1〜2−Nについて集計(合計)する。空調制御装置4は、二酸化炭素の排出量と二酸化炭素の濃度と二酸化炭素の濃度の増加量との少なくとも一つを推定する推定装置として、二酸化炭素の排出量の集計結果に基づいて室内における所定期間の二酸化炭素の総排出量を推定する。
空調制御装置4は、室内における所定期間の二酸化炭素の総排出量に基づいて、空調機5を制御する。例えば、空調制御装置4は、室内における所定期間の二酸化炭素の総排出量に基づいて、空調機5のファンの風量を制御する。例えば、空調制御装置4は、室内における二酸化炭素の総排出量に基づいて、空調機5の外気ダンパ等の開度を制御する。
空調制御装置4は、人感センサ2の検知範囲における所定期間の二酸化炭素の排出量を、データサーバ3が記憶している二酸化炭素の排出量の履歴情報に基づいて予測してもよい。空調制御装置4は、人感センサ2の検知範囲における所定期間の二酸化炭素の排出量の予測結果に基づいて、空調機5を制御してもよい。
空調機5は、空調制御装置4による制御に応じて、部屋100の室内に外気を送る。空調機5は、空調制御装置4による制御に応じて、部屋100の室内から排気する。
空調機5は、給気部50と、換気部51と、還気ダンパ52とを備える。給気部50は、空調制御装置4による制御に応じて、送風管101を介して部屋100の室内に風を送る。給気部50は、外気ダンパ500と、ファン501とを備える。外気ダンパ500は、空調制御装置4による開度の制御に応じて開閉する。ファン501は、空調制御装置4による風量の制御に応じて、送風管101を介して部屋100の室内に風を送る。
換気部51は、排気ダンパ510と、ファン511とを備える。換気部51は、空調制御装置4による制御に応じて、送風管102を介して部屋100の室内から部屋100の外部に風を送る。
還気ダンパ52は、空調制御装置4による開度の制御に応じて開閉する。還気ダンパ52は、還気ダンパ52が開いた状態では、給気部50及び換気部51の間を流れる風の量を調整する。
端末6は、パーソナルコンピュータ等の情報処理端末である。端末6は、空調制御装置4が二酸化炭素の総排出量を推定するための命令信号を、ユーザによる操作に応じて空調制御装置4に送信する。端末6は、空調制御装置4の動作状況を表す情報を、空調制御装置4から取得する。端末6は、空調制御装置4の動作状況を表示部に表示する。
端末6は、通信部60と、操作部61と、表示部62とを備える。通信部60は、人感センサ2、データサーバ3及び空調制御装置4と端末6との間の通信を実行する。操作部61は、キーボード、マウス、タッチパネル等の操作デバイスである。操作部61は、ユーザによる操作に応じた信号を、通信部60を介して、人感センサ2、データサーバ3及び空調制御装置4に送信する。表示部62は、液晶ディスプレイ等の画面を備える。表示部62は、例えば、部屋100の室内の二酸化炭素の濃度を表す情報を表示する。
通信回線7は、推定システム1の各部の通信データを伝送する回線である。通信回線7は、例えば、メタルケーブル、光ファイバである。通信回線7は、無線通信データを伝送する回線でもよい。
次に、推定システム1の構成の詳細を説明する。
図2は、人感センサ2の構成の例を示す図である。人感センサ2は、センサ20と、記憶部21と、推定部22と、通信部23(取得部)とを備える。センサ20は、人感センサ2が画像センサである場合、撮像素子である。センサ20は、人感センサ2が赤外線センサである場合、赤外線受光素子である。
記憶部21は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の不揮発性の記録媒体(非一時的な記録媒体)を有する記憶装置である。記憶部21は、センサ20が検知した物理量を表すデータを記憶する。記憶部21は、例えば、赤外線量データ、画像データを時刻に対応付けて記憶する。
推定部22は、人感センサ2が赤外線センサである場合、自センサの検知範囲における人数に基づいて、自センサの検知範囲における所定期間の二酸化炭素の排出量を推定する。自センサの検知範囲における所定期間の二酸化炭素の排出量C1(kg)は、人感センサ2が赤外線センサである場合、式(1)を用いて表される。
C1=(x1+x2)×z×t …(1)
ここで、x1は、人感センサ2の検知範囲において座っている人の推定人数(人)を表す。x2は、人感センサ2の検知範囲において歩いている人の推定人数(人)を表す。zは、所定期間における一人当たりの二酸化炭素の排出量(kg/(人・時間))を表す。tは、30分間、1時間又は24時間等の所定期間(時間)を表す。
推定部22は、人感センサ2が画像センサである場合、自センサの検知範囲における人数と人の活動量とに基づいて、自センサの検知範囲における所定期間の二酸化炭素の排出量を推定する。自センサの検知範囲における所定期間の二酸化炭素の排出量C2(kg)は、人感センサ2が画像センサである場合、式(2)を用いて表される。
C2=(x1×y1+x2×y2)×z×t …(2)
ここで、x1は、人感センサ2の検知範囲において座っている人の推定人数(人)を表す。x2は、人感センサ2の検知範囲において歩いている人の推定人数(人)を表す。y1は、座っている人の活動量を表す係数を表す。y1は、例えば1である。y2は、座っている人の活動量を表す係数を表す。y2は、y1よりも大きい値であり、例えば2である。zは、所定期間における一人当たりの二酸化炭素の排出量(kg/(人・時間))を表す。tは、30分間、1時間又は24時間等の所定期間(時間)を表す。
なお、推定部22は、他の人感センサ2の検知範囲における人数と人の活動量とに基づいて、他の人感センサ2の検知範囲における所定期間の二酸化炭素の排出量を推定してもよい。推定部22は、二酸化炭素の排出量を人感センサ2−1〜2−Nについて集計することによって、室内における所定期間の二酸化炭素の総排出量を推定してもよい。推定部22は、室内における所定期間の二酸化炭素の総排出量と室内の体積とに基づいて、室内における所定期間の二酸化炭素の濃度の増加量を算出してもよい。推定部22は、室内における所定期間の二酸化炭素の濃度の増加量を表す情報を、通信部23を介して空調制御装置4に送信してもよい。
通信部23は、人感センサ2の検知範囲における二酸化炭素の排出量を表す情報を、データサーバ3及び空調制御装置4に送信する。通信部23は、人感センサ2−1〜2−Nの検知範囲における二酸化炭素の排出量を表す情報を、推定部22に送信してもよい。通信部23は、人感センサ2の識別情報を、データサーバ3及び空調制御装置4に送信してもよい。
図3は、データサーバの構成の例を示す図である。データサーバ3は、通信部30と、記憶部31と、推定部32とを備える。通信部30は、人感センサ2の検知範囲における二酸化炭素の排出量を表す情報を、通信回線7を介して人感センサ2−1〜2−Nから取得する。
記憶部31は、人感センサ2の検知範囲における二酸化炭素の排出量を表す情報を、時刻に対応付けて人感センサ2ごとに履歴情報(ログ)として記憶する。
推定部32は、人感センサ2の推定部22と同様に、人感センサ2の検知範囲における二酸化炭素の排出量を人感センサ2ごとに推定する。推定部32は、人感センサ2の検知範囲における二酸化炭素の排出量を、人感センサ2ごとに空調制御装置4に送信してもよい。
なお、推定部32は、人感センサ2の検知範囲における人数と人の活動量とに基づいて、人感センサ2の検知範囲における所定期間の二酸化炭素の排出量を推定してもよい。推定部32は、二酸化炭素の排出量を人感センサ2−1〜2−Nについて集計することによって、室内における所定期間の二酸化炭素の総排出量を推定してもよい。推定部32は、室内における所定期間の二酸化炭素の総排出量と室内の体積とに基づいて、室内における所定期間の二酸化炭素の濃度の増加量を算出してもよい。推定部32は、室内における所定期間の二酸化炭素の濃度の増加量を表す情報を、通信部30を介して空調制御装置4に送信してもよい。
図4は、空調制御装置4の構成の例を示す図である。空調制御装置4は、制御部40と、記憶部41と、推定部42と、通信部43と、予測部44とを備える。制御部40と推定部42と通信部43と予測部44とのうち一部又は全部は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサが、記憶部に記憶されたプログラムを実行することにより実現されてもよい。制御部40と推定部42と通信部43と予測部44とのうち一部又は全部は、LSI(Large Scale Integration)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)等のハードウェアを用いて実現されてもよい。なお、空調制御装置4は、クラウド技術を用いて分散処理を実行してもよい。
制御部40は、室内における所定期間の二酸化炭素の総排出量に基づいて、空調機5を制御する。例えば、制御部40は、室内における所定期間の二酸化炭素の総排出量に基づいて、空調機5のファンの風量を制御する。例えば、制御部40は、室内における所定期間の二酸化炭素の総排出量に基づいて、空調機5の外気ダンパ等の開度を制御する。
例えば、制御部40は、室内における所定期間の二酸化炭素の濃度の増加量に基づいて、空調機5のファンの風量を制御する。例えば、制御部40は、室内における所定期間の二酸化炭素の濃度の増加量に基づいて、空調機5の外気ダンパ等の開度を制御する。
例えば、制御部40は、室内における所定期間の終了時刻の二酸化炭素の濃度に基づいて、空調機5のファンの風量を制御する。例えば、制御部40は、室内における所定期間の終了時刻の二酸化炭素の濃度に基づいて、空調機5の外気ダンパ等の開度を制御する。
記憶部41は、人感センサ2の検知範囲における二酸化炭素の排出量を表す情報を、時刻に対応付けて人感センサ2ごとに履歴情報として記憶する。記憶部41は、室内における二酸化炭素の総排出量を表す情報を記憶する。
推定部42は、式(1)に示す排出量C1を、人感センサ2−1〜2−Nについて集計する。推定部42は、式(2)に示す排出量C2を、人感センサ2−1〜2−Nについて集計してもよい。推定部42は、二酸化炭素の排出量の集計結果を、室内における所定期間の二酸化炭素の総排出量Csumと定める。
推定部42は、室内における所定期間の二酸化炭素の総排出量Csumの体積を算出する。例えば、1kg当たりの二酸化炭素の体積は、摂氏20度、1気圧で、0.546(m)である。推定部42は、室内における所定期間の二酸化炭素の総排出量Csumに、1kg当たりの二酸化炭素の体積を乗算することによって、室内における所定期間の二酸化炭素の総排出量Csumの体積M1(m)を算出する。
M1=Csum×0.546 …(3)
推定部42は、部屋100の室内の体積M2(m)を表す情報を、記憶部41から取得する。室内における所定期間の二酸化炭素の濃度Dの増加量d(ppm)は、式(4)を用いて表される。
d=M1/M2×1000000 …(4)
推定部42は、所定期間の開始時刻における二酸化炭素の濃度に増加量dを加算することによって、所定期間の終了時刻における二酸化炭素の濃度(ppm)を推定してもよい。
なお、推定部42は、室内における所定期間の二酸化炭素の総排出量を表す情報を、人感センサ2に送信してもよい。人感センサ2の推定部22は、推定部42と同様に、室内における所定期間の二酸化炭素の濃度の増加量を推定してもよい。人感センサ2の推定部22は、推定部42と同様に、所定期間の終了時刻における二酸化炭素の濃度を推定してもよい。
通信部43は、人感センサ2、データサーバ3及び端末6と空調制御装置4との間の通信を実行する。例えば、通信部43は、人感センサ2の検知範囲における二酸化炭素の排出量を表す情報を、人感センサ2から取得する。例えば、通信部43は、人感センサ2の検知範囲における人数情報と人の活動量情報とを、人感センサ2から取得してもよい。通信部43は、二酸化炭素の排出量と二酸化炭素の濃度と二酸化炭素の濃度の増加量とを表す情報を、端末6に送信してもよい。
予測部44は、人感センサ2の検知範囲における二酸化炭素の排出量の履歴情報を、データサーバ3から取得する。例えば、異なる日であっても同じ曜日であれば、室内における所定期間の二酸化炭素の総排出量同士が似た値になる場合がある。予測部44は、推定対象日よりも前の同じ曜日の日における二酸化炭素の排出量の履歴情報に基づいて、推定対象日の室内における所定期間の二酸化炭素の総排出量を予測してもよい。
次に、推定システム1の動作の例を説明する。
図5は、推定システム1の動作の例を示すフローチャートである。空調制御装置4の推定部42は、推定された人数を表す人数情報を取得する(ステップS101)。推定部42は、人の活動量を表す活動量情報を取得する(ステップS102)。推定部42は、人数情報及び活動量情報に基づいて、所定期間の二酸化炭素の総排出量を算出する(ステップS103)。推定部42は、二酸化炭素の総排出量と室内の体積とに基づいて、二酸化炭素の濃度を算出する(ステップS104)。制御部40は、空調機5を制御することによって、部屋100に対して換気処理を実行する(ステップS105)。
以上のように、実施形態の推定装置は、通信部と、推定部とを備える。通信部は、室内に設置された人感センサの検知範囲における人数を表す情報を取得する。推定部は、人数に基づいて、所定期間における二酸化炭素の排出量を推定する。推定部は、二酸化炭素の排出量を複数の人感センサについて集計した結果を所定期間における二酸化炭素の総排出量と推定する。推定部は、二酸化炭素の総排出量に基づく体積と室内の体積とに基づいて、所定期間における二酸化炭素の濃度の増加量を推定する。
これによって、実施形態の推定装置は、二酸化炭素の濃度を計測する二酸化炭素センサが建物に設置されていない場合でも、建物の室内における二酸化炭素の濃度の増加量を推定することができる。
実施形態の推定装置は、二酸化炭素の濃度を計測する二酸化炭素センサが建物に設置されていない場合でも、二酸化炭素の濃度の増加量に基づいて、建物の室内における二酸化炭素の濃度を推定することができる。実施形態の建物の管理者は、建物に二酸化炭素センサ及び制御ケーブルを設置する必要がないので、二酸化炭素センサを定期的に交換する必要がない。実施形態の建物の施工業者は、建物の建設費用を削減することができる。実施形態の建物の施工業者は、建物の工期を短縮することができる。
以上述べた少なくともひとつの実施形態によれば、人数に基づいて、所定期間における二酸化炭素の排出量を推定し、二酸化炭素の排出量を複数の人感センサについて集計した結果を所定期間における二酸化炭素の総排出量と推定し、二酸化炭素の総排出量に基づく体積と室内の体積とに基づいて、所定期間における二酸化炭素の濃度の増加量を推定する推定部を持つことにより、二酸化炭素の濃度を計測する二酸化炭素センサが建物に設置されていない場合でも、建物の室内における二酸化炭素の濃度の増加量を推定することができる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
1…推定システム、2…人感センサ、3…データサーバ、4…空調制御装置、5…空調機、6…端末、7…通信回線、20…センサ、21…記憶部、22…推定部、23…通信部、30…通信部、31…記憶部、32…推定部、52…還気ダンパ、60…通信部、61…操作部、62…表示部、100…部屋、101…送風管、102…送風管、500…外気ダンパ、501…ファン、510…排気ダンパ、511…ファン

Claims (6)

  1. 室内に設置された人感センサの検知範囲における人数を表す情報を取得する通信部と、
    前記人数に基づいて、所定期間における二酸化炭素の排出量を推定し、前記二酸化炭素の排出量を複数の前記人感センサについて集計した結果を前記所定期間における二酸化炭素の総排出量と推定し、前記二酸化炭素の総排出量に基づく体積と前記室内の体積とに基づいて、前記所定期間における二酸化炭素の濃度の増加量を推定する推定部と、
    を備える推定装置。
  2. 前記推定部は、前記人感センサの検知範囲における人の活動量と前記人数とに基づいて、前記所定期間における二酸化炭素の排出量を推定する、請求項1に記載の推定装置。
  3. 前記二酸化炭素の濃度、前記二酸化炭素の濃度の増加量、前記二酸化炭素の排出量又は総排出量に基づいて空調機の動作を制御する制御部
    をさらに備える、請求項1又は請求項2に記載の推定装置。
  4. 室内に設置され、検知範囲における人に関する物理量に基づいて前記検知範囲における人数を推定する人感センサと、
    前記人数に基づいて、所定期間における二酸化炭素の排出量を推定し、前記二酸化炭素の排出量を複数の前記人感センサについて集計した結果を前記所定期間における二酸化炭素の総排出量と推定し、前記二酸化炭素の総排出量に基づく体積と前記室内の体積とに基づいて、前記所定期間における二酸化炭素の濃度の増加量を推定する推定装置と、
    を備える推定システム。
  5. 推定装置が実行する推定方法であって、
    室内に設置された人感センサの検知範囲における人数を表す情報を取得するステップと、
    前記人数に基づいて、所定期間における二酸化炭素の排出量を推定し、前記二酸化炭素の排出量を複数の前記人感センサについて集計した結果を前記所定期間における二酸化炭素の総排出量と推定し、前記二酸化炭素の総排出量に基づく体積と前記室内の体積とに基づいて、前記所定期間における二酸化炭素の濃度の増加量を推定するステップと、
    を含む推定方法。
  6. コンピュータに、
    室内に設置された人感センサの検知範囲における人数を表す情報を取得する手順と、
    前記人数に基づいて、所定期間における二酸化炭素の排出量を推定し、前記二酸化炭素の排出量を複数の前記人感センサについて集計した結果を前記所定期間における二酸化炭素の総排出量と推定し、前記二酸化炭素の総排出量に基づく体積と前記室内の体積とに基づいて、前記所定期間における二酸化炭素の濃度の増加量を推定する手順と、
    を実行させるための推定プログラム。
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