CN101765760A - 记录物理量变化历史的方法及其程序、流量测量装置以及流体供应系统 - Google Patents

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Abstract

当提供一种器具识别技术时，计算速度和识别精度得到提高，同时所需的存储量等得到减小。在燃气表(100)中，超声波流量计(104)以给定的时间间隔来测量流入流动路径(102)中的燃气的流量，并且计算部(108)计算在测量的流量之间的每给定的时间的差分值。差分值转换部(112)基于流量分类表将计算的差分值转换为代码，在该流量分类表中，与差分值的大小相对应的差分值的分类和表示分类的代码彼此关联。此外，流量变化历史生成部(114)基于每给定的时间的代码的集合来生成近似地表示燃气的流量变化的流量变化历史。

Description

记录物理量变化历史的方法及其程序、流量测量装置以及流体供应系统
技术领域
本发明涉及通过捕捉如流体流量这样的物理量的变化来正确识别现象的技术。
背景技术
例如，迄今为止，燃气表已经可用来作为用于捕捉物理量的变化和识别现象的装置。专利文献1描述了用于识别在具有燃气表的流体管道系统中的工作器具的燃气表。在文献中的燃气表1具有：流量测量单元3，其被放置在连接到家用燃气供应管道上的流动路径6中，用于以给定的时间间隔来测量燃气流量；计算单元4，其用于获得从流量测量单元3输出的流量值之间的差分值；以及比较和确定单元7，其用于在由计算单元4计算的差分值和在存储单元5中注册的变化确定值之间进行比较，并且确定每个燃气器具的工作状态的变化，如图7所示。通过控制电路8来控制计算单元4、比较和确定单元7、以及燃气切断阀2。
在上述的燃气表1中，在从流量测量单元3中输出的瞬时流量之间的差分值的变化被连续地计算，并且根据变化量来识别燃气器具的工作状态的变化；注册的数据和测量的燃气流量变化(差分值)被彼此相互比较，并且使得工作燃气器具13、14、以及15的识别变得可能。
专利文献1：日本专利公开No.2006-313114A
发明内容
本发明解决的问题
在上述的构造中，因为差分值被直接地用于识别，基本上仅在有限的时间段中识别能够被执行，并且因此很难说器具识别的精度是足够的；如果尝试着基于在长时间内测量的流量值的整体来进行识别，需要在燃气器具识别上花费时间，并且所需的存储量等会变得巨大。
本发明被实施用于解决上述的问题，并且本发明的目的在于通过简化计算，改善计算速度和识别精度，同时减小计算所需的存储量，等。
解决问题的方法
根据本发明的记录物理量变化历史的方法包括如下步骤：以给定的时间间隔测量物理量；计算在所测量的物理量之间的每给定的时间的差分值；参照物理量分类表，将计算的差分值转换代码，通过所述物理量分类表中，与差分值的大小相对应的差分值的分类和表示分类的代码相互关联；以及，基于每给定的时间的代码的集合，产生近似地表示流体的物理量变化的拟似物理量波形图案。
根据本发明，使用通过对物理量之间的差分值进行编码(转换)而提供的代码。因此，计算得到简化，并且可以改善计算速度和识别精度，同时减小计算所需的存储量，等。
在根据本发明的记录物理量变化历史的方法中，物理量分类表中的分类被分组为四种情形：其中确定物理量为0的区域，其中确定物理量是稳定的区域，其中确定物理量增加的区域，以及其中确定物理量减小的区域；分类的数量可以是按任意数量的位的单元而被设置成的数量，该分类的数量例如是，被用于分类成四种情形的“4”，或者被用于对区域中的每个进行细分并且与物理量稳定性、物理量增加度、以及物理量减小度相对应地进行分类的“16”，并且可以改善计算速度和识别精度，同时减小计算所需的存储量，等。具有分类数量16的物理量分类表和具有分类数量4的物理量分类表可以如需要地进行切换。根据布局，可以与现场情况相应地使用适当的物理量分类表。
此外，本发明提供了一种用于执行记录物理量变化历史的方法的程序。
本发明的流量测量装置包括：流量测量部，所述流量测量部用于以给定的时间间隔，对流入流动路径中的流体的流量进行测量；计算部，所述计算部用于计算在由流量测量部测量的流量之间的每给定的时间的差分值；流量分类表，通过所述流量分类表，与差分值的大小相对应的差分值的分类和表示分类的代码彼此关联；差分值转换部，所述差分值转换部用于参照流量分类表将由计算部计算的差分值转换为代码；以及流量变化历史生成部，所述流量变化历史生成部用于基于由差分值转换部提供的每给定的时间的代码的集合，生成近似地表示流体的流量变化的流量变化历史。
根据本发明，为了识别流体的使用器具，使用通过对流量之间的差分值进行编码(转换)而提供的代码。因此，计算得到简化，并且可以改善计算速度和器具识别精度，同时减小了计算所需的存储量，等。
在本发明的流量测量装置中，流量分类表中的分类可以被分组为四种情形：其中确定流量为0的区域，其中确定流量是稳定的区域，其中确定流量增加的区域，以及其中确定流量减小的区域；分类的数量可以是按任意数量的位的单元而被设置成的数量，该分类的数量例如是，被用于分类成四种情形的“4”，或者被用于对区域中的每个进行细分并且与流量稳定性、流量增加度、以及流量减小度相对应地进行分类的“16”，并且可以改善计算速度和识别精度，同时减小计算所需的存储量，等。具有分类数量16的流量分类表和具有分类数量4的流量分类表可以如需要地进行切换。根据布局，可以与现场情况相应地使用适当的流量分类表。
本发明的优点
根据本发明，提供与现象识别和器具识别相关的技术，可以改善计算速度和识别精度，同时减小所需的存储量、微计算机的电流消耗，等。
附图说明
图1是本发明实施例中的燃气表的框图。
图2是用于显示流量分类表的示例的图。
图3是用于显示在使用燃气器具A的情况下，根据流量分类表对流量之间的差分值进行分类的概念的图。
图4是用于显示在使用燃气器具B的情况下，根据流量分类表对流量之间的差分值进行分类的概念的图。
图5是用于显示流量分类表的另一示例的图。
图6是用于显示流量分类表的又一示例的图。
图7是现有技术中的燃气表的框图。
附图标记说明
13、14、15燃气器具
19燃气管道
100燃气表(流量测量装置)
102流动路径
104超声波流量计
106测量流量信息存储部
108计算部
110流量分类表保持部
112差分值转换部
114流量变化历史生成部
116器具识别部
118器具特有的流量历史信息保持部
120器具特有的流量计算部
122流动路径切断阀
具体实施方式
将参考附图对本发明的实施例进行描述。
图1是作为本发明的实施例中的流量测量装置(物理量测量装置)的燃气表的框图。
图1中，燃气表100包括：流动路径102、作为流量测量部的超声波流量计104、测量流量信息存储部106、计算部108、流量分类表保持部110、差分值转换部112、流量变化历史生成部114、器具识别部116、以及器具特有的流量历史信息保持部118。燃气表110进一步包括处于流动路径102上的流动路径切断阀122，用于在紧急情况等时切断燃气。
超声波流量计104以给定的时间间隔(例如，两秒等)向作为在流动路径102中流动的流体的燃气发射超声波，并且测量燃气的流量，并且可以使用通用型的流量计。测量流量信息存储部106存储目标数据，通过将在超声波流量计104中测量的测量流量值和对测量流量值进行测量的测量时间相互关联，来对所述目标数据进行描述。
计算部108每给定的时间计算由超声波流量计104测量的燃气流量值之间的差分值，其中，所述给定的时间与上述的超声波发射间隔相对应。例如，如果在随后描述的图3中，在给定时序处的流量(绝对流量)是60L/h(升每小时)，并且下一时序处的流量是120L/h，则在此时的差分值被计算为120-60＝60(L/h)。可以基于再下一个时序的流量(流量120L/h的下一个流量)来执行差分值计算。
流量分类表保持部110保持流量分类表110a，通过该流量分类表110a，与差分值的大小相对应的差分值的分类与表示分类的代码相互关联，如图2中所示。流量分类表110a作为如下的转换表，其用于将测量的差分值分类为预定的分类，并且将每个分类转换为表示分类的代码。在流量分类表110a中的分类的数量没有限制；在图2中设置为16(N1)和4(N2)的两类。即，通过在分类数量是16的流量分类表和分类数量是4的流量分类表之间适当地切换，可以使用燃气表100。
如图2中所示，由代码N1和代码N2表示的两种类型的分类被提供在流量分类表中。在代码N1中，在流量分类表中的分类被分组为四种情形：其中确定流量为0的区域，其中确定流量是稳定的区域(稳定区域，其中确定流量增加的区域(增加区域)，以及其中确定流量减少的区域(减少区域)。如表中所示，四个区域与四个数字0、1、2、和3相关联，并且每一个都通过2位的代码来表示。即，0、1、2、和3可以被分别表示为“00”、“01”、“10”、和“11”。因此，使用代码而不是使用传统的差分值来表示分类，由此，确保了用于微计算机程序的更好的亲和性(affinity)，并且可以以小的存储器尺寸和小的计算量来提供识别指标(index)。
在该示例中，指定了其中确定流量为0的区域；然而，在实际的装置中，实际测量的流量具有稍微的变化，并且因此几乎不会完全变为0。因此，其中流量变为0的情况还包括其中流量几乎变为0的情况和其中流量实质变为0的情况。
代码N2通过对上述区域中的每个进行细分而生成；其通过将稳定区域细分为与流量稳定性相对应的七份，将增加区域分割为与增加度相对应的四份，并且将减小区域分割为与流量减小度相对应的四份来生成。其中确定流量为0的区域没有被细分。因此，代码N2可以通过4位代码来表示(0-9，A-F)。
在代码N1中，每个区域被细分为具有不同的流量宽度。例如，在增加区域中，其中差分流量较小的区域被细分为较小的流量宽度。例如，在代码为“6”的区域中，差分流量宽度为150-100＝50L/h；在代码为“4”的区域中，流量宽度为50-10＝40L/h；并且在代码为“3”的区域中，流量宽度为10-1＝9L/h。采用该种布局是出于考虑到为了增强识别精度而缩窄小流量中的流量宽度的需要，因为许多类型的器具操作在差分流量小的区域中。
差分值转换部112将由计算部108计算的差分值转换为表示分类的代码，参照流量分类表110a将(超声波发射的)每给定的时间的差分值分类为所述分类。流量变化历史生成部114基于每给定的时间由差分值转换部112提供的代码集合，生成近似地表示流体的流量变化的流量变化历史，并且如所需地将历史记录在没有示出的存储器中。
器具识别部116基于由流量变化历史生成部114生成的流量变化历史，识别使用燃气来作为流体的燃气器具。在此，器具识别部116在流量变化历史和事先为每一燃气器具存储在器具特有的流量历史信息保持部118中的每一燃气器具专有的流量历史信息之间进行比较，并且从器具之间的相似度等中识别使用燃气的燃气器具。
器具特有的流量计算部120可以为通过器具识别部116识别的每一燃气器具计算流量。燃气表100被连接到燃气管道19的上游侧，并且也连接到下游侧的诸如燃气桌(gas table)、暖风机、以及地板加热器这样的各种燃气器具13、14、15。
将在下文中描述使用实施例的燃气表100来记录流量变化历史的方法：首先，通过超声波流量计104以给定的时间间隔(例如，两秒等)测量的流量(绝对流量)Q(n)和前一次测量的流量Q(n-1)被一次存储到测量流量信息存储部106中。然后，计算部108计算差分值ΔQ(n)＝Q(n)-Q(n-1)，即，在Q(n)和前一次测量的流量Q(n-1)之间的差。在此，给定间隔可以是四或者六秒。
差分值转换部112参考图2中的流量分类表110a，并且将由计算部108计算的差分值ΔQ(n)转换为表示分类的代码的分类代码(4位代码N1或者2位代码N2)，每给定的时间的差分值被分类成上述分类。在此，可以自由地选择使用分类代码N1或N2中的哪一个。
图3示出了使用该流量分类表的转换的示例。当启动与图1中的燃气器具13、14、或者15中的任何一种相对应的燃气器具A(例如，暖风机)，并且产生燃气流量时，测量的流量从Q(n)＝0变为Q(n)≠0，并且流量对应于如图3(a)中的“流量值”和图3(b)中的曲线图中所示的燃气使用量而进行变化。在超声波流量计104进行流量测量的同时，计算部108计算差分值，并且差分值转换部112执行到分类代码N1或者分类代码N2的转换。
从通过转换提供的代码中，流量变化历史生成部114生成与图3(a)中的“分类代码N1”、“分类代码N2”的2位代码或者4位代码相对应的流量变化历史。每给定的时间的代码的集合的流量变化历史近似地表示燃气的流量变化，并且流量变化历史生成部114如所需要地将所获得的流量变化历史记录在没有示出的存储器中。
即，不同于图3(a)中的“流量值”和图3(b)中的曲线图，在图3(a)中的“分类代码N1”、“分类代码N2”没有表示流量本身。然而，该代码分组主要用于表示燃气流量中的变化，即，近似地表示如下四种情形：在其中确定流量为0的区域，在其中确定流量稳定的区域，在其中确定流量增加的区域，以及在其中确定流量减小的区域；可以使用代码分组来保持对流量活动变化的大致的跟踪。
因为在相比于现有技术中的差分值所构成的历史而言信息量变小的同时，存储器大小减小，所以上述的代码分组的流量变化历史能够被容易地处理。因此，有利于由燃气表的装置等执行的各种计算处理，并且可以减小在该装置或者其他部分中的所需的存储量。与现有技术中相同的测量时间中的差分值所构成的历史相比较而言，存储本发明的流量变化历史所要求的存储器大小要小。因此，与现有技术中的差分值所构成的历史相比较而言，本发明的流量变化历史能够被容易地处理，即使在更长的测量时间中。
如果该代码分组，即，流量变化历史为每一燃气器具所专有，则可以识别使用燃气的燃气器具。
注意从开始使用燃气起到预定时间例如第三次采样时(经过6秒)的流量变化。在图3中的燃气器具A的示例中，分类代码N1是“0553”。另一方面，根据在图4中所示的以相似的方式提供的在燃气器具B(例如，热水器)开启之后的燃气流量，到第三次采样时的燃气流量的分类代码N1变为“0777”。
在燃气器具A的代码N1和燃气器具B的代码N1之间进行比较，燃气器具A沿着“0553”的流量变化历史上升，并且燃气器具B沿着“0777”的流量变化历史上升。每一燃气器具独特的上升特性被事先存储，并且如果由测量和转换所提供的分类编码N1是“0553”，则可以确定工作燃气器具是燃气器具A。如果提供的分类代码N1是“0777”，则可以确定工作燃气器具是燃气器具B。
基于由流量变化历史生成部114所生成的流量变化历史，根据上述的方法，器具识别部116识别使用燃气的燃气器具。在此，器具识别部116在流量变化历史和为每一燃气器具事先存储在器具特有的流量历史信息保持部118中的每一燃气器具所专有的流量历史信息之间进行比较，并且从其之间的相似度等中识别使用燃气的燃气器具。虽然上述的燃气器具A、燃气器具B、……的上升特性是每一燃气器具所专有的流量历史信息，但是如果信息能够被用于识别燃气器具，则该信息不限于此；还可以使用在启动期间的异常控制特性、停止时间特性等。存储在器具特有的流量历史信息保持部118中的每一燃气器具所专有的流量历史信息可以通过实际的流量测量而不是预设来进行学习和校正。
如上所述，与现有技术中相同的测量时间中的差分值所构成的历史相比较而言，存储本发明的流量变化历史所要求的存储器大小要小。因此，与现有技术中的差分值所构成的历史相比较而言，本发明的流量变化历史能够被容易地处理，即使在更长的测量时间中。使用长时间的流量变化历史，由此，可以改善精度。
图5示出了流量分类表110a的另一个示例。在图5中的流量分类表中的所分类的绝对值与图2中的流量分类表中的那些不同。在图2的示例中，16分类(N1)和4分类(N2)被设置在差分值为150L/h的范围内；然而，在图5的示例中，相似地，16分类(N1)和4分类(N2)被设置在差分值为30L/h的范围内。因此，当启动小(绝对)流量的燃气器具(具有小绝对流量并且具有小变化宽度的燃气器具)时，与图2中的表相比较，更加优选地使用图5中的表来识别燃气器具。例如，当使用流量Q(n)≥200L/h的燃气器具时，使用图2中的表，并且当使用流量Q(n)＜200L/h的燃气器具时，使用图5中的表，由此，可以准确的识别燃气器具。
在流量分类表中的分类(图2、图5)可以被进一步地细分，在代码N1中，在增加区域中和在减小区域中的代码可以相同，并且增加和减小代码可以被包括在代码N2侧，如图6中所示。该种布局使得可以容易地确定在稳定区域中的增加和减小，并且使得可以确定变化量例如绝对值。
为了实施如上所述的流量测量方法，用于执行记录流量变化历史的方法和流量测量方法的步骤的程序被存储在燃气表100的器具识别部116和未示出的计算机(计算装置)中。本发明还包括：流体供应系统，该流体供应系统还包括流体(燃气)的供应源，该供应源使用本发明的记录流量变化历史的方法、流量测量装置、流量测量方法、以及用于使计算机执行的程序。
虽然已经描述的是使用超声波流量计的情况，但是明显的是使用采样信号的其他的瞬时流量测量装置也可以提供相似的优点。虽然省略了在器具识别之后的处理的描述，但是明显的是，燃气表还能够提供有：为每一注册的器具或者为每一分类的分组通过测量积算的流量而确定的器具特有的费用设置，以及能够实现对每一注册的器具或者为每一分类的分组进行安全管理(安全功能)处理的器具特有的安全功能设置。如果燃气表和每一燃气器具可以装配有诸如无线设备这样的传输-接收单元，则明显的是，可以更加地提高器具识别的精度。此外，虽然本发明的实施例被利用燃气表和燃气器具来进行描述，但是在工业流量计和水表中，其还可以用于以与上述相似的方式识别连接到流量测量装置的下游侧的工作器具以及对工作器具进行分组。
在上述的流量分类表中的分类(图2、图5、和图6)的代码N1中，细分区域中的差分流量宽度从一个到另一个变化。然而，当然至少可以在增加区域和减小区域中进行大致相等的细分。
在上述的实施例中，对流体的燃气的流量之间的差分值进行编码。然而，在本发明中的被编码的对象不限于流量，其可以被广泛地理解为诸如温度、压力、或者重量这样的物理量。例如，如果温度(空气温度)被作为物理量来进行测量，则可以使用小存储量来对长时间上的温度变化(空气温度变化)进行记录，并且还可以将温度测量用于对天气情况和季节进行确定。因此，不仅仅可以将本发明应用在流量上，还可以广泛地应用到物理量上。
虽然已经对本发明的实施例进行了描述，但是应该理解，本发明不限于上述实施例中所示的项，并且本发明还旨在使得本领域的技术人员能够进行变化、修改、以及做出基于说明书和公知技术的应用，并且该变化、修改、以及应用都包括在要保护的范围内。
本申请基于于2007年5月28日提交的日本专利申请No.2007-141167，和于2007年5月28日提交的日本专利申请No.2007-141168，通过引用将其合并于此。
工业应用性
如上所述，根据本发明，差分值被转换为更容易处理的代码，使得当提供流体的工作器具的识别技术时，可以改善计算速度和识别精度，同时减小装置所需的存储量，等。

Claims (16)

1.一种记录物理量变化历史的方法，包括如下步骤：
以给定的时间间隔测量物理量；
计算在测量的物理量之间的每所述给定的时间的差分值；
参照物理量分类表，将计算的所述差分值转换为代码，通过所述物理量分类表，与所述差分值的大小相对应的差分值的分类和表示所述分类的代码彼此关联；以及
基于每所述给定的时间的代码的集合，生成近似地表示流体的物理量变化的物理量变化历史。
2.根据权利要求1所述的记录物理量变化历史的方法，其中
与所述差分值的大小相对应地提供多个物理量分类表。
3.根据权利要求1或者2所述的记录物理量变化历史的方法，其中
所述物理量分类表中的所述分类被分组为四种情形：其中确定物理量为0的区域、其中确定物理量稳定的区域、其中确定物理量增加的区域、以及其中确定物理量减小的区域。
4.根据权利要求1或者2所述的记录物理量变化历史的方法，其中
所述物理量分类表中的所述分类被分组为四种情形：其中确定所述物理量为0的区域、其中确定所述物理量稳定的区域、其中确定所述物理量增加的区域、以及其中确定所述物理量减小的区域；并且进一步所述区域中的每一个被进行细分，并且所述区域被与物理量稳定性、物理量增加度、以及物理量减小度相对应地进行分类。
5.根据权利要求1或者2所述的记录物理量变化历史的方法，其中
在所述物理量分类表中的所述分类中，至少其中确定所述物理量增加的区域和其中确定所述物理量减小的区域被进行大致相等的细分，并且被与物理量稳定性、物理量增加度、以及物理量减小度相对应地进行分类。
6.根据权利要求1或者2所述的记录物理量变化历史的方法，其中
在所述物理量分类表中的所述分类中，至少其中确定所述物理量增加的区域和其中确定所述物理量减小的区域被进行具有不同间隔的细分，并且被与物理量稳定性、物理量增加度、以及物理量减小度相对应地进行分类。
7.根据权利要求1或者2所述的记录物理量变化历史的方法，其中
在预定的条件下，对多个物理量分类表进行切换。
8.一种使用于控制物理量测量装置的计算机执行如下步骤的程序，所述步骤包括：
以给定的时间间隔测量物理量；
计算在测量的所述物理量之间的每所述给定的时间的差分值；
参照物理量分类表，将计算的所述差分值转换为代码，通过所述物理量分类表，与所述差分值的大小相对应的差分值的分类和表示所述分类的代码彼此关联；以及
基于每所述给定的时间的代码的集合，生成近似地表示流体的物理量变化的物理量变化历史。
9.一种流量测量装置，包括：
流量测量部，所述流量测量部用于以给定的时间间隔对流入流动路径的流体的流量进行测量；
计算部，所述计算部用于计算在通过所述流量测量部测量的所述流量之间的每所述给定的时间的差分值；
流量分类表，通过所述流量分类表，与所述差分值的大小相对应的差分值的分类和表示所述分类的代码彼此关联；
差分值转换部，所述差分值转换部用于参照所述流量分类表将通过所述计算部计算的所述差分值转换为所述代码；以及
流量变化历史生成部，所述流量变化历史生成部用于基于通过所述差分值转换部提供的每所述给定的时间的代码的集合，生成近似地表示流体的流量变化的流量变化历史。
10.根据权利要求9所述的流量测量装置，包括：
与所述差分值的大小相对应的多个流量分类表。
11.根据权利要求9或10所述的流量测量装置，其中
所述流量分类表中的所述分类被分组为四种情形：其中确定所述流量为0的区域、其中确定所述流量稳定的区域、其中确定所述流量增加的区域、以及其中确定所述流量减小的区域。
12.根据权利要求9或10所述的流量测量装置，其中
所述流量分类表中的所述分类被分组为四种情形：其中确定所述流量为0的区域、其中确定所述流量稳定的区域、其中确定所述流量增加的区域、以及其中确定所述流量减小的区域；并且所述区域中的每一个被进行细分，并且所述区域被与流量稳定性、流量增加度、以及流量减小度相对应地进行分类。
13.根据权利要求9或10所述的流量测量装置，其中
在所述流量分类表中的所述分类中，至少其中确定所述流量增加的区域和其中确定所述流量减小的区域被进行大致相等的细分，并且被与流量稳定性、流量增加度、以及流量减小度相对应地进行分类。
14.根据权利要求9或10所述的流量测量装置，其中
在所述流量分类表中的所述分类中，至少其中确定所述流量增加的区域和其中确定所述流量减小的区域被进行具有不同间隔的细分，并且被与流量稳定性、流量增加度、以及流量减小度相对应地进行分类。
15.根据权利要求9或10所述的流量测量装置，其中
在预定条件下对多个流量分类表进行切换。
16.一种流体供应系统，所述流体供应系统使用如权利要求9至15中的任何一项所述的流量测量装置。
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