JP2004150983A - 異常事象検出機能付電子メータ - Google Patents

Abstract

【課題】コスト高を招くことなく、確実に異常事象を検出できるようにした異常事象検出機能付電子メータを提供する。
【解決手段】所定のタイミングで所定の観察期間だけ、流体管路１０に設けられた遮断弁９が制御されて流体管路１０が遮断される。そして、この観察期間における流量が遮断時流量として取得され、この遮断時流量と、流体管路１０を遮断された場合に想定される予め定められた基準流量と、の比較に基づき異常事象が検出され、異常事象が検出された場合には所定の異常処理が行われる。このように、本来、流量無状態に対応した流量であるべき遮断時流量を、異常事象検出に利用することにより、新たに異常事象検出用素子を設けることなく、ソフトウエアの変更だけで、正確に異常事象を検出することができるようになる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス等の流量を検出する電子メータに関し、特に、電磁波ノイズ等による異常事象を検出する機能を有する電子メータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の電子メータとして、例えば、下記特許文献１に示される超音波信号振動子を用いたガスメータがある。このガスメータにおいては、流体管路に一対の超音波信号振動子が配設され、両超音波信号振動子間の信号伝搬時間差に基づいて流量が算出される。
【０００３】
なお、本明細書中で引用する特許文献及び非特許文献は、以下の通りである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１２２１１７号公報
【非特許文献１】
「流量計測Ａ ｔｏ Ｚ」工業技術社、平成７年１１月１日初版、１３０頁〜１３２頁
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、近年、携帯電話等の普及により多くの基地局が建設され、その近辺では強い電磁波が発生していることがある。また、近年、鉄筋のビルの建設も多く、電子メータは、その反射により予期しない強電界を受けることもある。更に、違法改造した送受信器を搭載した車両も走行しており、電子メータはこれらの影響を受けることも多い。このような強磁界や予期しない電界等の異常事象の影響により、上記超音波信号振動子間の信号伝搬に乱れが生じ、これに伴い流量検出に利用する流速センサ出力も乱れるという問題が発生している。上記異常事象を検出する検出素子を新たに追加装備したり、上記異常事象としての強磁界や電界にも耐えうる電子メータを再設計すればよいが、そうすればコスト高になる。
【０００６】
よって本発明は、上述した現状に鑑み、コスト高を招くことなく、確実に異常事象を検出できるようにした異常事象検出機能付電子メータを提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の異常事象検出機能付電子メータは、図１の基本構成図に示すように、流体管路を通過する流体の流速の検出動作をし、この流速に応じた電気信号を生成する流速検出手段３１と、前記電気信号に基づいて前記流体管路を通過する流体の流量を算出する流量算出手段３２と、所定のタイミングで所定の観察期間だけ、前記流体管路に設けられた遮断弁を制御して前記流体管路を遮断する遮断制御手段３３と、前記観察期間において、流量算出手段３２にて算出される流量を遮断時流量として取得する遮断時流量取得手段３４と、この遮断時流量と、前記流体管路を遮断された場合に想定される予め定められた基準流量との比較に基づき、異常事象を検出する異常事象検出手段３５と、この異常事象検出手段３５により前記異常事象が検出された場合、所定の異常処理を行う異常処理手段３６と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
請求項１記載の発明によれば、所定のタイミングで所定の観察期間だけ、流体管路に設けられた遮断弁が制御されて流体管路が遮断される。そして、この観察期間における流量が遮断時流量として取得され、この遮断時流量と、流体管路を遮断された場合に想定される予め定められた基準流量と、の比較に基づき異常事象が検出され、異常事象が検出された場合には所定の異常処理が行われる。このように、本来、流量無状態に対応した流量であるべき遮断時流量を、異常事象検出に利用することにより、新たに異常事象検出用素子を設けることなく、ソフトウエアの変更だけで、正確に異常事象を検出することができる。
【０００９】
上記課題を解決するためになされた請求項２記載の異常事象検出機能付電子メータは、図１の基本構成図に示すように、請求項１記載の異常事象検出機能付電子メータにおいて、前記遮断制御手段３３は、予め定められた周期毎に前記観察期間だけ、前記流体管路を遮断する周期的遮断手段３３１を含む、ことを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明によれば、予め定められた周期毎に流体管路が遮断されるので、周期的に異常事象の検出が行なわれる。したがって、異常事象の検出により、本来の流量算出処理に支障をきたすことがない。
【００１１】
上記課題を解決するためになされた請求項３記載の異常事象検出機能付電子メータは、図１の基本構成図に示すように、請求項２記載の異常事象検出機能付電子メータにおいて、前記異常事象検出手段３５は、前記観察期間において前記遮断時流量が前記基準流量を超えた累積時間に基づき、前記異常事象を検出する、ことを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、所定の観察期間において遮断時流量が基準流量を超えた累積時間に基づき異常事象を検出するようにしているので、偶発的なノイズには反応しない実用的な異常事象検出機能付電子メータが得られる。
【００１３】
上記課題を解決するためになされた請求項４記載の異常事象検出機能付電子メータは、図１の基本構成図に示すように、請求項２記載の異常事象検出機能付電子メータにおいて、前記異常事象検出手段３５は、前記観察期間において前記遮断時流量が前記基準流量を上下した繰り返し回数に基づき、前記異常事象を検出する、ことを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明によれば、所定の観察期間において遮断時流量が基準流量を繰り返し上下した回数に基づき、異常事象を検出するようにしているので、偶発的なノイズには反応しない実用的な異常事象検出機能付電子メータが得られる。
【００１５】
上記課題を解決するためになされた請求項５記載の異常事象検出機能付電子メータは、図１の基本構成図に示すように、請求項３又は４記載の異常事象検出機能付電子メータにおいて、前記異常処理手段３６は、前記異常事象が検出された場合、その旨を可視表示する異常事象表示手段３６１を含む、ことを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の発明によれば、異常事象が検出された場合、その旨を可視表示するようにしているので、これによりユーザはガス業者に連絡する等の適切な対応がとれる。
【００１７】
上記課題を解決するためになされた請求項６記載の異常事象検出機能付電子メータは、図１の基本構成図に示すように、請求項５記載の異常事象検出機能付電子メータにおいて、前記流体は、燃料ガスであり、前記異常処理手段３６は、前記異常事象が検出された場合、前記観察期間の経過後も前記遮断弁を制御して前記流体管路を遮断し続ける遮断継続手段３６２を更に含む、ことを特徴とする。
【００１８】
請求項６記載の発明によれば、流体は燃料ガスであり、異常事象が検出された場合流体管路を継続して遮断するようにしているので、異常事象により、電子メータが万が一、破損又は故障した場合でも安全性が確保される。
【００１９】
上記課題を解決するためになされた請求項７記載の異常事象検出機能付電子メータは、図１の基本構成図に示すように、請求項１〜６のいずれか一項に記載の異常事象検出機能付電子メータにおいて、前記流速検出手段３１は、前記流体管路に設けられ超音波信号を交互に発信受信する一対の超音波振動子４、５を含み、前記流量算出手段３２は、前記超音波信号の前記振動子間の信号伝搬時間差に基づいて、前記流量を算出する、ことを特徴とする。
【００２０】
請求項７記載の発明によれば、強電界や電磁波等の影響を受けやすい超音波振動子４、５間の超音波信号伝搬時間差に基づいて流量を算出するタイプの電子メータに適用されるので、上記１〜６の発明がより有効に作用する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の異常事象検出機能付電子メータの一実施形態を図２〜図４を用いて説明する。
【００２２】
図２は、本発明の一実施形態に関わる異常事象検出機能付電子メータを示すブロック図である。図２に示すように、流体管路１０の途中には、一対の超音波信号振動子４、５が流体管路１０に所定の角度をもって配設されている。これらの超音波信号振動子４、５は、切替スイッチ１３、１４を介して超音波信号振動子駆動回路１に接続されており、マイクロコンピュータ３（以下、単にマイコンともよぶ）に指令されて、波線矢印で示すように交互に流速測定用の超音波信号を送信する。
【００２３】
超音波信号振動子４、５はまた、切替スイッチ１１、１２を介して超音波信号受信増幅回路２にも接続されており、マイコン３に指令されて、上記交互に送信される超音波信号の送信タイミングに同期して、交互に超音波信号を受信する。すなわち、超音波信号振動子４、５は共に、流速測定用の超音波信号の送受信機能を備えており、一方が送信機として機能しているとき他方は受信機として機能し、一方が受信機として機能しているとき他方は送信機として機能するように、送受信動作を交互に行うように制御されている。
【００２４】
超音波信号受信増幅回路２は、上記超音波信号振動子４、５から供給される流速に応じた電気信号を受けて増幅する。この増幅された電気信号はここではアナログ信号なので、Ａ／Ｄ変換器８でマイコン３のＣＰＵで処理できるようなディジタル信号に変換されて、ＣＰＵに供給される。
【００２５】
マイコン３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを含む。ＲＯＭには流速検出及び流量算出のための基本プログラムや後述の実施形態に関わる制御プログラムが予め格納される。ＣＰＵはＲＯＭに格納されるプログラムにしたがって動作する。ＲＡＭは、基本的にＣＰＵが行う処理の過程で発生する変数、データを一時的に格納するワークエリアとして機能する。なお、マイコン３は、後述する経過時間を計時するためのタイマ機能も含む。
【００２６】
後述するが、マイコン３は、例えば、１秒毎に上記超音波信号振動子４、５が送受信動作をするように制御し、これに基づいて流量の算出及び積算処理を行っているが、更に、１時間に１度程度の割合で異常事象の検出も行っている。すなわち、マイコン３は、１時間に１度程度、上記流速測定を行っていないタイミングで、上記異常事象の検出を行う。これに関しては、図３及び図４を用いて再度説明する。
【００２７】
そして、異常事象が検出されると異常処理として、表示部６から異常警報が出されたり、遮断弁制御機構７により遮断弁９が継続的に遮断制御される。この表示部６は、公知のＬＣＤやＬＥＤが用いられる。遮断弁制御機構７も公知のガス管路遮断機構が用いられる。
【００２８】
なお、超音波信号を利用して、流体管路１０を通過する太線矢印で示す燃料ガス等の流体の流量を、両超音波信号振動子４、５間の上り下りの信号伝搬時間差を利用して測定する方法は、例えば、上記特許文献１や非特許文献１等に記載される公知の方法が採用されるので、ここでは説明を省略する。
【００２９】
次に図３及び図４を用いて、本発明の一実施形態に関わる処理手順及び異常事象の判断方法を説明する。図３は、本発明の一実施形態に関わる処理手順を示すフローチャートである。図４（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、異常事象検出時の遮断時流量を例示するグラフである。
【００３０】
まず、図３のステップＳ１において、上り超音波送信処理が行われる。すなわち、ここでは、マイコン３に制御されて、切替スイッチ１３が閉、切替スイッチ１４が開とされて、超音波振動子４から超音波信号が送信される。これと共にステップＳ２において、下り超音波受信増幅処理が行われる。すなわち、ここでは、超音波振動子５が受信動作を行うべく、マイコン３に制御されて、切替スイッチ１２が閉、切替スイッチ１１が開とされて、超音波振動子４からの超音波信号が受信される。
【００３１】
また、ステップＳ３において、下り超音波送信処理が行われる。すなわち、ここでは、マイコン３に制御されて、切替スイッチ１４が閉、切替スイッチ１３が開とされて、超音波振動子５から超音波信号が送信される。これと共にステップＳ４において、上り超音波受信増幅処理が行われる。すなわち、ここでは、超音波振動子４が受信動作を行うべく、マイコン３に制御されて、切替スイッチ１１が閉、切替スイッチ１２が開とされて、超音波振動子５からの超音波信号が受信される。
【００３２】
次に、ステップＳ５及びステップＳ６において到達時間差算出及び流量換算が行われる。すなわち、ステップＳ５においては、上記ステップＳ１〜ステップＳ４により得られたデータから、上り及び下り方向の超音波到達時間差が算出される。そして、ステップＳ６においては、上記上り及び下り方向の超音波到達時間を利用して、以下に示す公知の方法によって流量が算出される。
【００３３】
すなわち、伝搬経路上の平均流速をｖ、超音波振動子４、５間距離をＬ、両超音波振動子４、５を結ぶ線と流体管路１０の中心軸とがなす角度をθ、超音波信号の上り及び下りの到達時間をそれぞれｔｕ及びｔｄとすると、
ｖ＝Ｌ／２ＣＯＳθ（１／ｔｄ−１／ｔｕ）となる。
そして、流量をＱ、通過面積をＳ、補正計数をＫとすると、
Ｑ＝ＫＳｖと表せるので、これにより流体管路１０を通過する流体の流量が算出されることになる。
【００３４】
このように算出された流量は、ステップＳ７において積算された後、その積算値がステップＳ８において表示部６に表示される。なお、これらステップＳ１〜ステップＳ８は、公知の流量計測方法であり、請求項の流速検出手段及び流量算出手段に対応する。
【００３５】
この実施形態では、上記ステップＳ１〜ステップＳ８で示す処理を１秒ごとに行うこととしているので、ステップＳ９において、前回の流速測定からの経過時間Δｔが１秒に到達するのが待機されており（ステップＳ９のＮ）、１秒経過すると再度経過時間Δｔを計測すべくステップＳ１０に移行する（ステップＳ９のＹ）。ステップＳ１０においては、経過時間Δｔがリセットされて、再度計時動作が開始されて、ステップＳ１１に移行する。
【００３６】
ステップＳ１１においては、６０分毎に、異常事象を検出するための経過時間ΔＴが監視されている。すなわち、このステップＳ１１においては、前回の異常事象測定からの経過時間ΔＴが６０分に到達するのが待機されており（ステップＳ１１のＮ）、経過時間ΔＴが６０分に到達すると、異常事象を計測すべくステップＳ１２以降に移行する（ステップＳ１１のＹ）。このように、６０分毎に異常事象の検出を行うようにしているので、より確実に異常事象を検出できるようになる。本来の流量算出処理に支障をきたすこともない。
【００３７】
次に、ステップＳ１２においては、異常事象検出のために、遮断弁閉制御が行われる。すなわち、図２の遮断弁制御機構７が閉指令されて遮断弁９が遮断制御されて、これにより流体管路１０が遮断される。但し、超音波振動子駆動回路１及び超音波受信増幅回路２も稼働しており、ステップＳ１３において、流速計測が継続される。なお、ステップＳ１１及びステップＳ１２は、請求項の遮断制御手段及び周期的遮断手段に対応する。
【００３８】
ステップＳ１３においては、上記ステップＳ１〜ステップＳ６と同等の処理が行われる。すなわち、切替スイッチ１３及び１４が開閉制御されて超音波信号の送受信が行なわれ、超音波信号の上り下りの到達時間差に基づき上述したように流量が求められる。ここで、この流量は、上記異常事象を検出するための遮断時流量として取得される。この遮断時流量は、実際に流れた流量というよりも、この期間において、上記算出方式に基づいて計算された仮想的な流量のようなものである。
【００３９】
次に、ステップＳ１４においては、上記遮断時流量と予め定められた基準流量との比較が行われる。基準流量とは、流体管路１０が遮断された場合に想定される予め定められた流量であり、基本的には零である。但し、超音波振動子４及び５の性能等に依存して多少変動する。実際的には、基準流量は、流量無しのときに、上記算出方式に基づいて計算される流量を、所定量だけオフセットさせた値となる。ここでは、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、一定の観察期間Ｇ、例えば、１分間、上記比較がおこなわれる。
【００４０】
観察期間Ｇ中、メータに対して、強電界や電磁波等の異常事象の影響がなく、図４（Ａ）に示すように遮断時流量が、基準流量を超えない範囲内に収まっていれば異常事象無と判断する（ステップＳ１４の異常事象無）。また、観察期間Ｇ中、図４（Ｂ）に示すように遮断時流量が、基準流量を一度だけ、或いは、突発的と想定される回数だけ、上下した場合には、これは突発的なノイズによるものと判断し、これも異常事象無と判断する（ステップＳ１４の異常事象無）。
【００４１】
一方、観察期間Ｇ中、図４（Ｃ）のＰ１〜Ｐ５で示すように、遮断時流量が、基準流量を、複数回、例えば、３回以上、上下した場合には、異常事象有りと判断する（ステップＳ１４の異常事象無）。なお、この判断回数は、メータの使用環境等に基づき適宜変更可能である。また、例えば、観察期間Ｇ中、遮断時流量が基準流量を超えた累積時間に基づき異常事象を検出するようにしてもよいし（請求項２に対応）、上下回数と累積時間との組み合わせて異常事象を検出するようにしてもよい。
【００４２】
このように、観察期間Ｇにおいて遮断時流量が基準流量を超えた累積時間、或いは、遮断時流量が基準流量を繰り返し上下した回数に基づき、異常事象を検出するようにしているので、偶発的なノイズには反応しない実用的な異常事象検出機能付電子メータが得られる。なお、ステップＳ１４は、請求項の異常事象検出手段に対応する。
【００４３】
ステップＳ１４で異常事象有と判断された場合には、ステップＳ１５において、異常事象表示及び警報処理が行われる。例えば、図２の表示部６に、異常事象を示すメッセージが表示される。また、図示しないブザー等により、異常事象を音声により警報するようにしてもよい。これにより、ユーザはガス業者に連絡する等の適切な対応がとれるようになる。そして、ガス業者はシールドケース取り付けや機械式ガスメータへの交換等の対策をとることにより、早期に正確なガス流量計測ができるようになる。なお、異常事象有と判断された場合には、安全のために、観察期間Ｇの経過後も遮断弁９を制御して流体管路１０を遮断し続ける。なお、このステップＳ１５は、請求項の異常処理手段、異常事象表示手段及び遮断継続手段に対応する。
【００４４】
また、ステップＳ１４で異常事象無と判断された場合には、ステップＳ１６において、図２の遮断弁制御機構７が開指令されて遮断弁９が開かれ、ステップＳ１７において、上記経過時間ΔＴをリセットして再度計数を開始してステップＳ１に戻る。
【００４５】
このように、本実施形態によれば、遮断時流量を異常事象検出に利用することにより、新たに異常事象検出用素子を設けることなく、ソフトウエアの変更だけで、正確に異常事象を検出することができるようになる。したがって、コストアップを招くことなく、確実に、電子メータの流速検出に対する異常事象を検出できる。また、この実施形態に例示する両超音波振動子間の超音波信号伝搬時間に基づいて流量を算出するタイプの電子メータは、強電界や電磁波等の影響を受けやすいが、このようなタイプの電子メータに適用されて、本発明は特に有効となる。
【００４６】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されず、その主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本発明は、マイクロヒータを備える熱式フローセンサにも同様に適用可能である。また、異常事象検出結果を通信回線を介して保安センタ等に自動送信するようにしてもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、本来、流量無状態に対応した流量であるべき遮断時流量を、異常事象検出に利用することにより、新たに異常事象検出用素子を設けることなく、ソフトウエアの変更だけで、正確に異常事象を検出することができるようになる。したがって、コストアップを招くことなく、確実に、電子メータの流速検出に対する異常事象を検出できる。
【００４８】
請求項２記載の発明によれば、予め定められた周期毎に流体管路が遮断されるので、周期的に異常事象の検出が行なわれる。したがって、本来の流量算出処理に支障をきたすことなく、確実に異常事象を検出できる。
【００４９】
請求項３記載の発明によれば、所定の観察期間において遮断時流量が基準流量を超えた累積時間に基づき異常事象を検出するようにしているので、偶発的なノイズには反応しない実用的な異常事象検出機能付電子メータが得られる。
【００５０】
請求項４記載の発明によれば、所定の観察期間において遮断時流量が基準流量を繰り返し上下した回数に基づき、異常事象を検出するようにしているので、偶発的なノイズには反応しない実用的な異常事象検出機能付電子メータが得られる。
【００５１】
請求項５記載の発明によれば、異常事象が検出された場合、その旨を可視表示するようにしているので、これによりユーザはガス業者に連絡する等の適切な対応がとれるようになる。
【００５２】
請求項６記載の発明によれば、流体は燃料ガスであり、異常事象が検出された場合流体管路を継続して遮断するようにしているので、異常事象により、電子メータが万が一、破損又は故障した場合でも安全性が確保される。
【００５３】
請求項７記載の発明によれば、強電界や電磁波等の影響を受けやすい超音波振動子４、５間の超音波信号伝搬時間差に基づいて流量を算出するタイプの電子メータに適用されるので、上記１〜６の効果がより顕著に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の異常事象検出機能付電子メータの基本構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に関わる異常事象検出機能付電子メータを示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に関わる処理手順を示すフローチャートである。
【図４】図４（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、異常事象検出時の遮断時流量を例示するグラフである。
【符号の説明】
１ 超音波振動子駆動回路
２ 超音波受信増幅回路
３ マイクロコンピュータ（マイコン）
４、５ 超音波振動子
６ 表示部
７ 遮断弁制御機構
８ Ａ／Ｄ変換器
９ 遮断弁
１０ 流体管路
１１〜１４ 切替スイッチ

Claims (7)

1. 流体管路を通過する流体の流速の検出動作をし、この流速に応じた電気信号を生成する流速検出手段と、
   前記電気信号に基づいて前記流体管路を通過する流体の流量を算出する流量算出手段と、
   所定のタイミングで所定の観察期間だけ、前記流体管路に設けられた遮断弁を制御して前記流体管路を遮断する遮断制御手段と、
   前記観察期間において、流量算出手段にて算出される流量を遮断時流量として取得する遮断時流量取得手段と、
   この遮断時流量と、前記流体管路を遮断された場合に想定される予め定められた基準流量との比較に基づき、異常事象を検出する異常事象検出手段と、
   この異常事象検出手段により前記異常事象が検出された場合、所定の異常処理を行う異常処理手段とを含む、
   ことを特徴とする異常事象検出機能付電子メータ。
2. 請求項１記載の異常事象検出機能付電子メータにおいて、
   前記遮断制御手段は、予め定められた周期毎に前記観察期間だけ、前記流体管路を遮断する周期的遮断手段を含む、
   ことを特徴とする異常事象検出機能付電子メータ。
3. 請求項２記載の異常事象検出機能付電子メータにおいて、
   前記異常事象検出手段は、前記観察期間において前記遮断時流量が前記基準流量を超えた累積時間に基づき、前記異常事象を検出する、
   ことを特徴とする異常事象検出機能付電子メータ。
4. 請求項２記載の異常事象検出機能付電子メータにおいて、
   前記異常事象検出手段は、前記観察期間において前記遮断時流量が前記基準流量を上下した繰り返し回数に基づき、前記異常事象を検出する、
   ことを特徴とする異常事象検出機能付電子メータ。
5. 請求項３又は４記載の異常事象検出機能付電子メータにおいて、
   前記異常処理手段は、前記異常事象が検出された場合、その旨を可視表示する異常事象表示手段を含む、
   ことを特徴とする異常事象検出機能付電子メータ。
6. 請求項５記載の異常事象検出機能付電子メータにおいて、
   前記流体は、燃料ガスであり、
   前記異常処理手段は、前記異常事象が検出された場合、前記観察期間の経過後も前記遮断弁を制御して前記流体管路を遮断し続ける遮断継続手段を更に含む、
   ことを特徴とする異常事象検出機能付電子メータ。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の異常事象検出機能付電子メータにおいて、
   前記流速検出手段は、前記流体管路に設けられ超音波信号を交互に発信受信する一対の超音波振動子を含み、
   前記流量算出手段は、前記超音波信号の前記振動子間の信号伝搬時間差に基づいて、前記流量を算出する、
   ことを特徴とする異常事象検出機能付電子メータ。

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