JP2004171300A - 計量器検針システム - Google Patents
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Abstract
【課題】既存の設備をそのまま使用して、外部より計量器の指示針の動きを簡単な構成で安価に、しかも確実に計測できる計量器検針システムを提供する。
【解決手段】この検針システムは、被測定器としての計量器１と、この計量器の所定の位置を照射する発光器３、及び発光器３からの反射光を受光する受光センサ４を備える検針センサ５と、受光センサ４からの信号を増幅する増幅器６と、その出力信号を処理して計数する制御装置７から構成されている。
【選択図】 図１
【解決手段】この検針システムは、被測定器としての計量器１と、この計量器の所定の位置を照射する発光器３、及び発光器３からの反射光を受光する受光センサ４を備える検針センサ５と、受光センサ４からの信号を増幅する増幅器６と、その出力信号を処理して計数する制御装置７から構成されている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、計量器検針システムに関し、さらに詳しくは、既存のアナログ形式の計量器の指示針の動きを、光の変化として読み取る計量器検針システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、電力使用量の確認作業、即ち電力量計の検針作業は、検針員が各顧客ごとに設置された電力量計の計量値を目視により読取り、その値を所定の用紙上に記帳することによって行っていた。また、工場等の製造設備に対しては外部から電力、冷却水、ガス、油等が供給されるが、これらが正常に供給されているか否かを監視することが重要である。通常この監視作業は検針作業者により行われ、工場の設備を定期的に巡回して計器を読み取って監視を行うと共に、その計量値を一覧表として記録することが行われている。そして、その記録結果は巡回日誌のような形態で保存される。しかしながら、このような目視による確認および手書きによる記帳では、計量値の読み間違いや用紙上への記帳間違い等の人為的なミスを完全に防止できないという問題があった。
そこで、これらの問題点を解決するために、特開２００２−３２８８８公報には、カメラの映像に当該カメラ自身が写り込まれないようにして、計器上の文字や数字等を明瞭に読み取れるようにした計器情報認識装置ならびに計器情報の集計システムおよびその方法について開示されている。この計器情報認識装置は、読取り開口部と、読取り開口部から外部を見込むように配置された複数の撮像カメラと、読取り開口部と撮像カメラとの間に設けられたハーフミラーと、読取り開口部から外部を照らす照明手段と、照明手段が発する照明光をハーフミラーに向けて散乱反射させる複数の散乱反射板とを含み、照明手段から照射された照明光は各散乱反射板で散乱反射され、さらにハーフミラーで反射された後に、読取り開口部において計器の正面に照射する、という構成を備えている。
また、特開平１１−２２４３２８号公報には、作業負荷が小さく、異常の見落としや記録の誤り等を避けることができる、計器と計器読取装置について開示されている。それによると、目盛の所定の位置を示す目盛回帰反射面および指針の位置を示す指針回帰反射面を備える計器、および、計器の所定の位置を示す目盛回帰反射面と計器の指針の位置を示す指針回帰反射面とを光学的に走査する計器走査手段と、目盛回帰反射面の位置に対する指針回帰反射面の相対位置を演算する相対位置演算手段と、計器を特定するコードを走査するコード走査手段と、計器の目盛回帰反射面の位置に相当する目盛データを記憶する目盛データ記憶手段と、特定された計器の目盛データと、指針回帰反射面の相対位置とに基づいて指針が示す指針データを演算する指針目盛演算手段と、指針データと記憶する指針データ記憶手段を有することにより、検針者が携帯して計器指針を読み取らせる作業を行うためのデータ収集端末を実現できるとしている。
【特許文献１】特開２００２−３２８８８公報
【特許文献２】特開平１１−２２４３２８号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１は撮像カメラにより文字や数字等を画像認識して読み取る方式であり、既存の設備を改良することなしに実現できるが、カメラ、照明装置、画像認識装置等多くの設備が必要であり、コスト的にも高価になるといった問題がある。
また、特許文献２は計器の計器盤や指示針に回帰反射面を取り付ける必要があり、既存の設備をそのまま使用して検針することができないので、設備の交換のために多大な費用と時間を要するといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑み、既存の設備をそのまま使用して、外部より計量器の指示針の動きを簡単な構成で安価に、しかも確実に計測できる計量器検針システムを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、計量器の指示針の動きに基づいて該計量器の計量値を計測する計量器検針システムであって、所定のビーム径に収束した光を前記計量器の所定の位置に発光する発光手段と、該発光手段により発光された光の前記計量器の所定の位置からの反射光の変化を電気信号に変換する受光手段と、該受光手段により変換された電気信号に基づいて計量器の指示針の回転数を計数する計数手段と、を備え、前記計数手段による計数値に基づいて当該計量器の計量値を計測することを特徴とする。
本発明の計量器検針システムの特徴は、既存のアナログ式（指示針の動きにより計量値を指示するタイプ）の計量器の指示針の動きを検出するために、外部から光のビームを照射し、その反射光を受光手段により受光する点にある。このとき、計器盤の反射率が指示針の反射率より大きい場合と、その逆の場合があるが、どちらの場合も信号処理によりその変化点を検出することにより、指示針が発光ビームを横切ったことを検出することは可能である。そして、その光の変化を計数手段により計数することにより、指示針が何回転したかを計数して計量することができる。
かかる発明によれば、光の反射光の変化を検出して指示針の回転数を計数するので、既存の計量器を加工することなく、容易に計量値を計数することができ、検針の省力化と検針の誤りを減少することができる。
【０００５】
請求項２は、計量器の指示針の動きに基づいて該計量器の計量値を計測する計量器検針システムであって、所定のビーム径に収束した光を前記計量器の所定の位置に発光する複数の発光手段と、該夫々の発光手段により発光された光の前記計量器の所定の位置からの反射光の変化を電気信号に変換する複数の受光手段と、該複数の受光手段により変換された夫々の電気信号の合成値に基づいて計量器の指示針の回転数を計数する計数手段と、を備え、前記計数手段の計数値に基づいて当該計量器の計量値を計測することを特徴とする。
請求項１の発明は、発光手段と受光手段が夫々１つで計量する方式であるが、計量の誤差は最大１回転分存在する。この計量誤差を可能な限り少なくするには、発光手段と受光手段の数を増加することが有効である。しかし、それに伴って部品コストが上昇するため、計量器の目盛の単位が大きいもの（指示針の動きが少ない計量器）に限定して採用するのが好ましい。
かかる発明によれば、発光手段と受光手段を計量器の周囲（円周方向）に複数配置するので、検針の精度をより細かくすることができ、検針誤差を少なくすることができる。
請求項３は、前記計数手段は、前記受光手段が前記計量器の計器盤からの反射光と指示針からの反射光の光量変化を検出し、該光量変化が所定のレベル以上になった場合に、前記指示針を検出したと判断して計数を開始することを特徴とする。
計量器の計器盤と指示針の反射率（例えば、色）は計量器により異なる。例えば、計器盤の色が白で指示針の色が黒であれば、通常は発光光は計器盤に反射してその反射光は大きくなり、指示針が発光光を横切ると反射光は弱くなる。受光手段はこの変化を読み取り、所定の閾値を予め設定しておけば容易にその変化を検出することは可能である。また、計器盤と指示針の色が逆の場合は、受光手段の信号が逆になるので、通常は反射光が少なく、指示針が横切ると反射光が大きくなる。従って、論理手段により信号処理すれば検出は容易に可能である。
かかる発明によれば、予め計器盤の反射光のレベルと指示針の反射光のレベルを調べて所定の閾値を設定するので、計器盤の色と指示針の色が異なれば指示針の検出が可能となり、幅広い既存の計量器に対応することができる。
【０００６】
請求項４は、前記計数手段は、前記受光手段が前記計量器の計器盤からの反射光と指示針からの反射光の光量変化を検出し、該光量変化が所定のレベル以上で、且つ、所定の時間以上継続した場合、前記指示針を検出したと判断して計数を開始することを特徴とする。
計量器の設置条件として全ての計量器が必ずしも良い環境に設置されるとは限らない。例えば、プラント設備のように、ガスや塵埃あるいは蒸気といった環境に設置された計量器も存在する。そのような場合、受光手段を一時的に横切る異物があった場合、或いは電気的なノイズが受光手段を誤動作させた場合、これらの動作が指示針を検出したとの誤判断を惹起する可能性もある。そこで本発明では、光量変化のレベルだけではなく、そのレベルが所定の時間継続するか否かも併せて検出することにより、ノイズによる誤判断の可能性を減少するものである。
かかる発明によれば、光量変化が所定のレベル以上で、且つ、所定の時間以上継続した場合のみ指示針を検出したと判断するので、ノイズによる誤判断の可能性を減少することができる。
請求項５は、前記所定の時間は、当該計量器の指示針が最も速く動作する時間と略等しいことを特徴とする。
ノイズと正しい信号を区別するために、光量変化のレベルのみならず、そのレベルを維持する時間を監視する必要がある。この時間は、あまり短く設定するとノイズとの区別が困難となり、また長すぎると検出速度が遅くなる。そこで本発明では、計量器の指示針が最も速く動作する時間に略等しく設定することにより、前記課題を解決するものである。
かかる発明によれば、正しい信号として認識する時間を光量変化のレベルが計量器の指示針が最も速く動作する時間に略等しく設定するので、ノイズの除去と検出時間の短縮化の両方を実現することができる。
【０００７】
請求項６は、前記計数手段は、前記光量変化が所定のレベル以上で、且つ、所定の時間以上継続して計数を開始後、予め設定した時間を経過しても前記光量変化が所定のレベル以上の場合、異常が発生したと判断することを特徴とする。
プラント設備のガスや塵埃あるいは蒸気といった環境に設置された計量器の場合、計量器の前面のガラス面に異物が付着して受光手段が指示針を検出したと誤判断する場合がある。正規の指示針であれば所定の時間後に発光光を横切る動作を終了するが、異物の場合、予め設定した時間を経過しても横切る動作を終了しない可能性がある。そこで本発明では、予め設定した時間を経過しても前記光量変化が所定のレベル以上の場合、異常が発生したと判断するものである。
かかる発明によれば、計数を開始した後、その状態が予め設定した時間を経過した場合、異常事態が発生したと判断するので、計量器に異物が付着したか、或いは故障の可能性があることを早期に検出することができる。
請求項７は、前記発光手段は、前記計量器が計量値を計測中は連続して発光していることを特徴とする。
発光手段は、所定の波長の光を計量器の計器盤に照射する。このとき最も簡易な制御方法は電源投入と同時に発光光を連続的に照射することである。
かかる発明によれば、計量中は常に発光光が照射されるので、発光手段の制御が不要となり、それにより受光手段から反射光を検出する制御も簡単となり、制御回路のコストダウンが可能となる。
請求項８は、前記発光手段は、所定の時間間隔で断続的に発光することを特徴とする。
請求項７に対して、発光手段の発光光をパルス状に断続して照射する方法がある。これは、発光手段の寿命の点で有利となり、しかも、ノイズを検出する確率を減少することができる。
かかる発明によれば、計量中は発光光が断続的に照射されるので、発光手段の寿命を永くすることができ、ノイズを検出する確率を減少することができる。
【０００８】
請求項９は、前記複数の発光手段及び受光手段は、前記計量器の指示針の回転方向に対して順次配置され、前記複数の受光手段からの電気信号が合成されて出力されることを特徴とする。
複数の検出器（発光手段と受光手段）を設置する場合、それらの検出器は計量器の指示針が回転する方向に順次配置される。それにより、指示針が順次動く動作を順番に検出することができる。例えば、検出器を計量器の円周上の０度の位置と１８０度の位置に２つ配置した場合、１／２回転毎に指示針の回転を検出することができる。そして、その２つの検出器からの信号は１つの信号に合成されて計数手段に入力される。
かかる発明によれば、複数の発光手段及び受光手段を計量器の指示針の回転方向に対して順次配置するので、配置する位置と数により計量器の計量値を細かく計量することができる。
請求項１０は、計量器の指示針の動きに基づいて該計量器の計量値異常を検出する計量器検針システムであって、所定のビーム径に収束した光を前記計量器の所定の位置に発光する第１及び第２の発光手段と、該第１及び第２の発光手段により発光された光の前記計量器の所定の位置からの反射光の変化を電気信号に変換する第１及び第２の受光手段と、該第１及び第２の受光手段により変換された夫々の電気信号に基づいて計量器の計量値異常を検出する異常検出手段と、を備え、前記第１の発光手段及び受光手段を前記計量器の最低値を示す位置に配置し、前記第２の発光手段及び受光手段を前記計量器の最高値を示す位置に配置することにより、前記計量器の指示針が前記第１と第２の発光手段及び受光手段の間にあるときは、前記異常検出手段は、当該計量器の計量値を異常とみなさないことを特徴とする。
複数の検出器の使い方として、所定の範囲外を異常値として検出する計量器がある。例えば、圧力計の場合、所定の範囲内の場合は正常な圧力とし、それ以下或いは以上を異常値として検出する。この場合、２つの検出器を正常値以下の場所と正常値以上の場所に夫々配置し、指示針がこれらの間にあるときは正常とみなし、指示針が正常値以下よりも更に低下した場合、或いは正常値以上を超えた場合を異常とする。
かかる発明によれば、指示針が２つの検出器の間にあるときを正常とみなすので、その範囲以外を異常として検出することにより、正常と２種類の異常値を検出することができる。
【０００９】
請求項１１は、前記発光手段の光源は、レーザ光若しくは赤外光若しくは可視光の何れかであることを特徴とする。
発光手段の光源としてレーザ、赤外線、及び可視光が考えられる。レーザ光はビーム径を極力細くすることができるため、検出器と計量器との距離が比較的大きく取れる。また、赤外光は比較的近距離で、外光の影響を受けにくいためそのような環境で使用するのに好都合である。また、可視光は最も安価に構成できるのでコスト的に安価に実現するシステムに好ましい。
かかる発明によれば、夫々の光源の種類により最適な環境でシステムを構成することができるので、システムの使用環境とバリエーションを広くすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００１１】
図１は本発明の計量器検針システムの概略構成図である。この検針システムは、被測定器としての計量器１と、この計量器１の表示面に検出光を出射する発光器３、及び発光器３から出射され表示面にて反射した反射光を受光する受光センサ４を備える検針センサ５と、受光センサ４からの信号を増幅する増幅器６と、増幅器６からの出力信号を処理して指示針２の回転数を計数する制御装置７から構成されている。
この計量器検針システムでは、計量器１の計器盤８に発光器３から光が照射され、その反射光が受光センサ４により受光される。例えば、計器盤８の色が白で、指示針２の色が黒い場合、図４（ａ）のように計器盤からの反射光は波形７０ａのようにレベルが高くなり（Ｈ）、指示針の反射光は波形７０ｂのようにレベルが低くなる。これにより、閾値レベル（ＴＨ）を図のように設定することにより、波形７０ｂがその閾値レベル（ＴＨ）以下になると指示針を検出したと認識することができる。逆に、計器盤８の色が黒で、指示針２の色が白い場合、図４（ｂ）のように計器盤８からの反射光は小さく波形７１ａのようにレベルが低くなり（Ｌ）、指示針２の反射光は波形７１ｂのようにレベルが高くなる。これにより、閾値レベル（ＴＨ）により波形７１ｂがその値以上になると指示針を検出したと認識する。以上は、計器盤８と指示針２の色を夫々白色と黒色とで色分けし、これらの色の組合わせで比較的コントラストが大きい場合であるが、似かよった色の場合は、図４（ｃ）の波形７２ｂのようになり、計器盤８からの反射光７２ａとの差が小さくなり、ノイズに弱くなる。従って、可能な限り計器盤８と指示針２の色のコントラストを大きくとることが好ましい。例えば、コントラストが小さいと図４（ｄ）のように、ノイズ７３が信号７４と略同じレベルの場合、ノイズ７３を誤って検出してしまう可能性がある（ノイズを除去する方法は後述する）。
図２は、図１の計量器検針システムを更に詳しく説明するためのタイミングチャートである。（ａ）はクロック信号を表し、充分高い周波数から構成される基準信号である。（ｂ）は受光センサ４の出力信号を模式化した図であり、（ｃ）は制御装置７内の図示しない計量カウンタの計量値を表す図である。
【００１２】
図を参照して動作について説明する。この例では、発光光を指示針２が横切った場合に受光センサ４から信号が出力されるものとする。発光器３から発光された光が計量器１に照射され、その反射光は受光センサ４により受光される。そのとき発光器３からの発光光を指示針２が横切らなければ、受光センサ４の信号は（ｂ）のようにローレベルである。指示針２が移動して発光光を横切ると受光センサ４から信号１０が発生する。このときの指示針２が横切る時間をｔ１とする。これにより計量カウンタは１を計数する。指示針２がｔ１時間横切った後、Ｔ１時間経過後さらに１回転すると受光センサ４から信号１１が出力され、これにより計量カウンタは２を計数する。以下同様に信号１２、１４により計量カウンタが３回転、４回転を計数する。ここで、信号１３のようなノイズが受光センサ４から出力された場合は、後述する方法により、クロック信号を計数することにより正しい信号と区別して、計量カウンタの計数を行わないようにする。また、指示針２の信号幅（ｔ１〜ｔ３）が異なるのは、使用量により指示針の移動速度が異なるためである。さらに、１回転の回転時間（Ｔ１〜Ｔ３）も夫々異なる時間となる。
また、発光器３の光源の寿命は、その使用時間により決定される。従って、計量器の指示針の動きが緩慢な場合は、常時発光器３から光を照射する必要はない。そこで本実施形態では、発光光を一定の時間間隔で断続的に発光して、発光時間を短縮して光源の寿命を永くするようにしている。図３（ａ）は、発光器３から発光された発光光の波形であり、（ｂ）は指示針２が発光光を横切る時間であり、（ｃ）は受光センサ４の出力信号である。この例では（ａ）の発光光はデュティ５０％の波形であり、発光と非発光の時間が略等しい時間である。これにより実発光時間は半分となる。そして、（ｂ）のように指示針２が光を横切るとその時間だけ（ａ）の発光光が受光センサから出力される。このような発光方法の場合、制御回路として発光タイミングに同期して信号の取り込みを行えば、容易に制御が可能となる。尚、発光光のデュティは５０％以外の値であっても構わない。極端な場合は指示針の最高移動速度に合わせて発光するようにしても良い。
【００１３】
図５は、本発明の計量器検針システムの構成を模式的に表した図である。同じ構成要素には同じ参照番号が付されている。このシステムは、既存のアナログ式の計量器１と、その計量器１の図示しない計器盤８の所定の位置に光を照射する発光素子３と、計量器１の計器盤８からの反射光を受光して光電変換する受光素子４と、前記発光素子３に電流を供給して光源を駆動するドライバ３０と、受光素子４により光電変換された電気信号を増幅してデジタル信号に変換する増幅器３１と、所定の周波数でクロック信号を発生するクロック発生器３３と、増幅器３１とクロック発生器３３の論理積をとるＡＮＤゲート３２と、ＡＮＤゲート３２の出力信号をカウントするクロックカウンタ３４と、クロックカウンタ３４の計数結果をメモリ３６に記憶したり、システム全体の制御を司る制御部３５と、を備えて構成されている。尚、発光素子３の光源としては、レーザ光、赤外線、可視光の何れでも良く、夫々の光源により発光素子３と計量器１との距離及び配置が適正になされるのは言うまでもない。また、受光素子４としては、発光素子３の光源により決定され、光源がレーザ光及び赤外線であれば、フォトダイオードやフォトトランジスタが最適であり、可視光であれば前者以外にｃｄｓセンサが使用される。それに伴って、増幅器３１は受光素子の種類により最適な回路が構成される。また、これ以外のＡＮＤゲート３２、クロックカウンタ３４、制御部３５及びメモリ３６は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）により構成して、その制御は図示しないＲＯＭにプログラム形式で格納したソフトウェアにより実行する形式でも良い。
【００１４】
次に、本発明の計量器検針システムの動作について、図６のフローチャートを参照して説明する。ここでは発光素子３はドライバ３０が作動すると、駆動電流が供給されて常時点灯しているものとする。また、計量器１の計器盤８の色が白で指示針２の色が黒である場合、反射光を受光した場合は指示針２が光を横切っておらず、反射光を受光していない場合は、指示針２が光を横切っているものとする。
【００１５】
まず、発光素子３からの発光光は計量器１の計器盤８に照射され、その光が反射されて受光素子４が反射光を受光しているか否かを判断する（Ｓ１）。もし、反射光を受光していれば（Ｓ１でＹＥＳのルート）、指示針２が光を横切っていないのでその動作を継続する。ここで、図５の回路ではこの状態の場合は、増幅器３１の信号はローレベルになるように構成される。それによりＡＮＤゲート３２は閉じられてクロックカウンタ３４にはクロック３３は入力されない。しかも、その信号は同時に信号線４０として制御部３５に入力され、制御部３５はその状態を認識することができる。計量器１の指示針２が動いてステップＳ１で反射光を受光しなくなると（Ｓ１でＮＯのルート：指示針が光を横切る）、増幅器３１の出力はハイレベルとなり、ＡＮＤゲート３２を開きクロック３３を通過させる。すると、クロックカウンタ３４はそのクロックの計数を開始する（Ｓ２）。
それと同時に制御部３５はクロックカウンタ３４の計数値が所定の値に達したか否かを信号線３９により監視する（Ｓ３）。信号線３９は、予めクロックカウンタ３４が所定値を計数するとキャリア信号を発生するように構成しておく。更に制御部は図示しないタイマを起動してステップＳ３でクロックカウンタ３４が所定値に達しないと（Ｓ３でＮＯのルート）、信号線３９からの信号が所定の時間経過しても発生されないか否かを監視する（Ｓ７）。ここで、タイムオーバでなければＳ２、Ｓ３を繰り返し、所定の時間内にクロックが所定値に達しないとタイムオーバとなり、この信号がノイズであると判断してステップＳ５に進んで計量カウンタをインクリメントしない。ステップＳ３でクロックカウンタ３４が所定値に達して、信号線３９からキャリア信号が出力されると（Ｓ３でＹＥＳのルート）、制御部３５内部の図示しない計量カウンタをインクリメントする（Ｓ４）。ここで、計量器１の指示針２の動きは一般的に緩慢であり、所定の時間が経過しないと指示針が光を横切る動作を終了しない。そこで、その時間を計測するために、当該計量器の指示針の最も速い速度を予め調べておき、制御部内部のタイマにセットしておく。従って、ステップＳ４で計量カウンタをインクリメントした後、反射光を受光しているか否かを監視し（Ｓ５）、受光していなければ、まだ指示針２が光を横切っていると判断してタイマを監視し（Ｓ８）、タイムオーバでなければ（Ｓ８でＮＯのルート）ステップＳ５を繰り返し、ステップＳ８でタイムオーバになると（Ｓ８でＹＥＳのルート）、計量器１が何らか原因による故障で停止したか、或いは計器盤が何かで塞がれたと判断して異常信号４１を送信する（Ｓ９）。ステップＳ５で指示針２が動いて反射光を受光しなくなると（Ｓ５でＹＥＳのルート）、制御部３５は信号線３８によりクロックカウンタ３４をリセットして（Ｓ６）、ステップＳ１に戻って再び同じ動作を繰り返す。
【００１６】
図７（ａ）は、本発明の他の実施形態の計量器とセンサの位置関係を模式的に表した図である。本実施形態は、例えば、計量器４５の計器盤の所定の位置に、発光素子及び受光素子を対にしたセンサＡ４６とセンサＢ４７を配置し、両センサに囲まれた領域４９に指示針４８があるときは、計量器４５は正常値を示しているとする。従って、この図で指示針４８がセンサＡ４６よりも上方にあるときは圧力不足であり、指示針４８がセンサＢ４７よりも下方にあるときは圧力過剰であることを示している。このような計量器は、例えばガスの圧力が一定の圧力範囲内であるか否かを監視する場合に使用される。図７（ｂ）は、センサＡ４６、センサＢ４７の出力信号と、その判定結果を表す図である。
通常は、指示針４８は領域４９内にあるためセンサＡ４６、センサＢ４７からは信号が出力されないので、判定は正常である。しかしその状態からセンサＡ４６から信号５０が出力されると、指示針４８が上方に移動したことになり、圧力が不足している異常値として検出される。そして圧力を上昇してセンサＡ４６から信号５１が出力されると、指示針４８が領域４９に戻ったと判断して正常として判断される。同様にして、その状態から指示針４８が下方に移動してセンサＢ４７に達すると、センサＢ４７から信号５２が出力されて、圧力が過剰となったことを示し、異常値として検出される。そして圧力を降下させてセンサＢ４７から信号５３が出力されると、指示針４８が領域４９に戻ったと判断して正常として判断される。このように本実施形態では計量センサを２つ使用して、図５の計量器検針システムにより、圧力の異常、正常を監視するシステムに応用することができる。尚、本実施形態では２つのセンサを使用したが、２つに限らずさらに多くのセンサを使用しても構わない。
【００１７】
図８（ａ）は、本発明のさらに他の実施形態の計量器とセンサの位置関係を模式的に表した図である。本実施形態は、例えば、計量器６１の計器盤の所定の位置に、発光素子及び受光素子を対にしたセンサＡ６０とセンサＢ６４を配置し、この図では、センサＡ６０とセンサＢ６４は計器盤の円周上で１８０度異なる位置に配置されている。これにより、指示針６２が１８０度回転して指示針６３の位置に来たときにセンサＢ６４により検出され１／２回転したことを検出できる。更に、指示針６３が１８０度回転してセンサＡ６０により検出され１回転したことを検出できる。
図８（ｂ）は、センサＡ６０、センサＢ６４の出力信号と、図示しない計量カウンタの計数値を表す図である。前記でも説明したように、指示針６２が１８０度回転して指示針６３の位置に到達したときにセンサＢ６４により検出され信号６７を出力する。その信号により計量カウンタは１／２回転を計数し、次に、指示針６３が１８０度回転してセンサＡ６０により検出され信号６５を出力する。
その信号により計量カウンタは１回転を計数する。このように順次、信号６８により１・１／２回転、信号６６により２回転を検出することができる。このように、センサを１８０度の位置に２箇所設置することにより、より細かく計量することが可能となる。尚、本実施形態では２つのセンサを使用したが、２つに限らずさらに多くのセンサを使用しても構わない。また、その配置関係は任意の位置に配置することができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上記載のごとく請求項１の発明によれば、光の反射光の変化を検出して指示針の回転数を計数するので、既存の計量器を加工することなく、容易に計量値を計数することができ、検針の省力化と検針の誤りを減少することができる。
また請求項２では、発光手段と受光手段を計量器の周囲（円周方向）に複数配置するので、検針の精度をより細かくすることができ、検針誤差を少なくすることができる。
また請求項３では、予め計器盤の反射光のレベルと指示針の反射光のレベルを調べて所定の閾値を設定するので、計器盤の色と指示針の色が異なれば指示針の検出が可能となり、幅広い既存の計量器に対応することができる。
また請求項４では、光量変化が所定のレベル以上で、且つ、所定の時間以上継続した場合のみ指示針を検出したと判断するので、ノイズによる誤判断の可能性を減少することができる。
また請求項５では、正しい信号として認識する時間を光量変化のレベルが計量器の指示針が最も速く動作する時間に略等しく設定するので、ノイズの除去と検出時間の短縮化の両方を実現することができる。
また請求項６では、計数を開始した後、その状態が予め設定した時間を経過した場合、異常事態が発生したと判断するので、計量器に異物が付着したか、或いは故障の可能性があることを早期に検出することができる。
また請求項７では、計量中は常に発光光が照射されるので、発光手段の制御が不要となり、それにより受光手段から反射光を検出する制御も簡単となり、制御回路のコストダウンが可能となる。
また請求項８では、計量中は発光光が断続的に照射されるので、発光手段の寿命を永くすることができ、ノイズを検出する確率を減少することができる。
また請求項９では、複数の発光手段及び受光手段を計量器の指示針の回転方向に対して順次配置するので、配置する位置と数により計量器の計量値を細かく計量することができる。
また請求項１０では、指示針が２つの検出器の間にあるときを正常とみなすので、その範囲以外を異常として検出することにより、正常と２種類の異常値を検出することができる。
また請求項１１では、夫々の光源の種類により最適な環境でシステムを構成することができるので、システムの使用環境とバリエーションを広くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の計量器検針システムの概略構成図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は本発明の計量器検針システムを更に詳しく説明するためのタイミングチャートである。
【図３】（ａ）は本発明の発光器３から発光された発光光の波形、（ｂ）は指示針２が発光光を横切る時間、（ｃ）は受光センサ４の出力信号をそれぞれ示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は本発明の受光センサの波形の種類を説明するための図である。
【図５】本発明の計量器検針システムの構成を模式的に表した図である。
【図６】本発明の計量器検針システムの動作フローチャートである。
【図７】（ａ）は本発明の他の実施形態の計量器とセンサの位置関係を模式的に表した図、（ｂ）はセンサＡ４６、センサＢ４７の出力信号と、その判定結果を表す図である。
【図８】（ａ）は本発明のさらに他の実施形態の計量器とセンサの位置関係を模式的に表した図、（ｂ）はセンサＡ６０、センサＢ６４の出力信号と、図示しない計量カウンタの計数値を表す図である。
【符号の説明】
１ 計量器、２ 指示針、３ 発光器、４ 受光センサ、５ 検針センサ、６
増幅器、７ 制御装置、８ 計器盤
【発明の属する技術分野】
本発明は、計量器検針システムに関し、さらに詳しくは、既存のアナログ形式の計量器の指示針の動きを、光の変化として読み取る計量器検針システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、電力使用量の確認作業、即ち電力量計の検針作業は、検針員が各顧客ごとに設置された電力量計の計量値を目視により読取り、その値を所定の用紙上に記帳することによって行っていた。また、工場等の製造設備に対しては外部から電力、冷却水、ガス、油等が供給されるが、これらが正常に供給されているか否かを監視することが重要である。通常この監視作業は検針作業者により行われ、工場の設備を定期的に巡回して計器を読み取って監視を行うと共に、その計量値を一覧表として記録することが行われている。そして、その記録結果は巡回日誌のような形態で保存される。しかしながら、このような目視による確認および手書きによる記帳では、計量値の読み間違いや用紙上への記帳間違い等の人為的なミスを完全に防止できないという問題があった。
そこで、これらの問題点を解決するために、特開２００２−３２８８８公報には、カメラの映像に当該カメラ自身が写り込まれないようにして、計器上の文字や数字等を明瞭に読み取れるようにした計器情報認識装置ならびに計器情報の集計システムおよびその方法について開示されている。この計器情報認識装置は、読取り開口部と、読取り開口部から外部を見込むように配置された複数の撮像カメラと、読取り開口部と撮像カメラとの間に設けられたハーフミラーと、読取り開口部から外部を照らす照明手段と、照明手段が発する照明光をハーフミラーに向けて散乱反射させる複数の散乱反射板とを含み、照明手段から照射された照明光は各散乱反射板で散乱反射され、さらにハーフミラーで反射された後に、読取り開口部において計器の正面に照射する、という構成を備えている。
また、特開平１１−２２４３２８号公報には、作業負荷が小さく、異常の見落としや記録の誤り等を避けることができる、計器と計器読取装置について開示されている。それによると、目盛の所定の位置を示す目盛回帰反射面および指針の位置を示す指針回帰反射面を備える計器、および、計器の所定の位置を示す目盛回帰反射面と計器の指針の位置を示す指針回帰反射面とを光学的に走査する計器走査手段と、目盛回帰反射面の位置に対する指針回帰反射面の相対位置を演算する相対位置演算手段と、計器を特定するコードを走査するコード走査手段と、計器の目盛回帰反射面の位置に相当する目盛データを記憶する目盛データ記憶手段と、特定された計器の目盛データと、指針回帰反射面の相対位置とに基づいて指針が示す指針データを演算する指針目盛演算手段と、指針データと記憶する指針データ記憶手段を有することにより、検針者が携帯して計器指針を読み取らせる作業を行うためのデータ収集端末を実現できるとしている。
【特許文献１】特開２００２−３２８８８公報
【特許文献２】特開平１１−２２４３２８号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１は撮像カメラにより文字や数字等を画像認識して読み取る方式であり、既存の設備を改良することなしに実現できるが、カメラ、照明装置、画像認識装置等多くの設備が必要であり、コスト的にも高価になるといった問題がある。
また、特許文献２は計器の計器盤や指示針に回帰反射面を取り付ける必要があり、既存の設備をそのまま使用して検針することができないので、設備の交換のために多大な費用と時間を要するといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑み、既存の設備をそのまま使用して、外部より計量器の指示針の動きを簡単な構成で安価に、しかも確実に計測できる計量器検針システムを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、計量器の指示針の動きに基づいて該計量器の計量値を計測する計量器検針システムであって、所定のビーム径に収束した光を前記計量器の所定の位置に発光する発光手段と、該発光手段により発光された光の前記計量器の所定の位置からの反射光の変化を電気信号に変換する受光手段と、該受光手段により変換された電気信号に基づいて計量器の指示針の回転数を計数する計数手段と、を備え、前記計数手段による計数値に基づいて当該計量器の計量値を計測することを特徴とする。
本発明の計量器検針システムの特徴は、既存のアナログ式（指示針の動きにより計量値を指示するタイプ）の計量器の指示針の動きを検出するために、外部から光のビームを照射し、その反射光を受光手段により受光する点にある。このとき、計器盤の反射率が指示針の反射率より大きい場合と、その逆の場合があるが、どちらの場合も信号処理によりその変化点を検出することにより、指示針が発光ビームを横切ったことを検出することは可能である。そして、その光の変化を計数手段により計数することにより、指示針が何回転したかを計数して計量することができる。
かかる発明によれば、光の反射光の変化を検出して指示針の回転数を計数するので、既存の計量器を加工することなく、容易に計量値を計数することができ、検針の省力化と検針の誤りを減少することができる。
【０００５】
請求項２は、計量器の指示針の動きに基づいて該計量器の計量値を計測する計量器検針システムであって、所定のビーム径に収束した光を前記計量器の所定の位置に発光する複数の発光手段と、該夫々の発光手段により発光された光の前記計量器の所定の位置からの反射光の変化を電気信号に変換する複数の受光手段と、該複数の受光手段により変換された夫々の電気信号の合成値に基づいて計量器の指示針の回転数を計数する計数手段と、を備え、前記計数手段の計数値に基づいて当該計量器の計量値を計測することを特徴とする。
請求項１の発明は、発光手段と受光手段が夫々１つで計量する方式であるが、計量の誤差は最大１回転分存在する。この計量誤差を可能な限り少なくするには、発光手段と受光手段の数を増加することが有効である。しかし、それに伴って部品コストが上昇するため、計量器の目盛の単位が大きいもの（指示針の動きが少ない計量器）に限定して採用するのが好ましい。
かかる発明によれば、発光手段と受光手段を計量器の周囲（円周方向）に複数配置するので、検針の精度をより細かくすることができ、検針誤差を少なくすることができる。
請求項３は、前記計数手段は、前記受光手段が前記計量器の計器盤からの反射光と指示針からの反射光の光量変化を検出し、該光量変化が所定のレベル以上になった場合に、前記指示針を検出したと判断して計数を開始することを特徴とする。
計量器の計器盤と指示針の反射率（例えば、色）は計量器により異なる。例えば、計器盤の色が白で指示針の色が黒であれば、通常は発光光は計器盤に反射してその反射光は大きくなり、指示針が発光光を横切ると反射光は弱くなる。受光手段はこの変化を読み取り、所定の閾値を予め設定しておけば容易にその変化を検出することは可能である。また、計器盤と指示針の色が逆の場合は、受光手段の信号が逆になるので、通常は反射光が少なく、指示針が横切ると反射光が大きくなる。従って、論理手段により信号処理すれば検出は容易に可能である。
かかる発明によれば、予め計器盤の反射光のレベルと指示針の反射光のレベルを調べて所定の閾値を設定するので、計器盤の色と指示針の色が異なれば指示針の検出が可能となり、幅広い既存の計量器に対応することができる。
【０００６】
請求項４は、前記計数手段は、前記受光手段が前記計量器の計器盤からの反射光と指示針からの反射光の光量変化を検出し、該光量変化が所定のレベル以上で、且つ、所定の時間以上継続した場合、前記指示針を検出したと判断して計数を開始することを特徴とする。
計量器の設置条件として全ての計量器が必ずしも良い環境に設置されるとは限らない。例えば、プラント設備のように、ガスや塵埃あるいは蒸気といった環境に設置された計量器も存在する。そのような場合、受光手段を一時的に横切る異物があった場合、或いは電気的なノイズが受光手段を誤動作させた場合、これらの動作が指示針を検出したとの誤判断を惹起する可能性もある。そこで本発明では、光量変化のレベルだけではなく、そのレベルが所定の時間継続するか否かも併せて検出することにより、ノイズによる誤判断の可能性を減少するものである。
かかる発明によれば、光量変化が所定のレベル以上で、且つ、所定の時間以上継続した場合のみ指示針を検出したと判断するので、ノイズによる誤判断の可能性を減少することができる。
請求項５は、前記所定の時間は、当該計量器の指示針が最も速く動作する時間と略等しいことを特徴とする。
ノイズと正しい信号を区別するために、光量変化のレベルのみならず、そのレベルを維持する時間を監視する必要がある。この時間は、あまり短く設定するとノイズとの区別が困難となり、また長すぎると検出速度が遅くなる。そこで本発明では、計量器の指示針が最も速く動作する時間に略等しく設定することにより、前記課題を解決するものである。
かかる発明によれば、正しい信号として認識する時間を光量変化のレベルが計量器の指示針が最も速く動作する時間に略等しく設定するので、ノイズの除去と検出時間の短縮化の両方を実現することができる。
【０００７】
請求項６は、前記計数手段は、前記光量変化が所定のレベル以上で、且つ、所定の時間以上継続して計数を開始後、予め設定した時間を経過しても前記光量変化が所定のレベル以上の場合、異常が発生したと判断することを特徴とする。
プラント設備のガスや塵埃あるいは蒸気といった環境に設置された計量器の場合、計量器の前面のガラス面に異物が付着して受光手段が指示針を検出したと誤判断する場合がある。正規の指示針であれば所定の時間後に発光光を横切る動作を終了するが、異物の場合、予め設定した時間を経過しても横切る動作を終了しない可能性がある。そこで本発明では、予め設定した時間を経過しても前記光量変化が所定のレベル以上の場合、異常が発生したと判断するものである。
かかる発明によれば、計数を開始した後、その状態が予め設定した時間を経過した場合、異常事態が発生したと判断するので、計量器に異物が付着したか、或いは故障の可能性があることを早期に検出することができる。
請求項７は、前記発光手段は、前記計量器が計量値を計測中は連続して発光していることを特徴とする。
発光手段は、所定の波長の光を計量器の計器盤に照射する。このとき最も簡易な制御方法は電源投入と同時に発光光を連続的に照射することである。
かかる発明によれば、計量中は常に発光光が照射されるので、発光手段の制御が不要となり、それにより受光手段から反射光を検出する制御も簡単となり、制御回路のコストダウンが可能となる。
請求項８は、前記発光手段は、所定の時間間隔で断続的に発光することを特徴とする。
請求項７に対して、発光手段の発光光をパルス状に断続して照射する方法がある。これは、発光手段の寿命の点で有利となり、しかも、ノイズを検出する確率を減少することができる。
かかる発明によれば、計量中は発光光が断続的に照射されるので、発光手段の寿命を永くすることができ、ノイズを検出する確率を減少することができる。
【０００８】
請求項９は、前記複数の発光手段及び受光手段は、前記計量器の指示針の回転方向に対して順次配置され、前記複数の受光手段からの電気信号が合成されて出力されることを特徴とする。
複数の検出器（発光手段と受光手段）を設置する場合、それらの検出器は計量器の指示針が回転する方向に順次配置される。それにより、指示針が順次動く動作を順番に検出することができる。例えば、検出器を計量器の円周上の０度の位置と１８０度の位置に２つ配置した場合、１／２回転毎に指示針の回転を検出することができる。そして、その２つの検出器からの信号は１つの信号に合成されて計数手段に入力される。
かかる発明によれば、複数の発光手段及び受光手段を計量器の指示針の回転方向に対して順次配置するので、配置する位置と数により計量器の計量値を細かく計量することができる。
請求項１０は、計量器の指示針の動きに基づいて該計量器の計量値異常を検出する計量器検針システムであって、所定のビーム径に収束した光を前記計量器の所定の位置に発光する第１及び第２の発光手段と、該第１及び第２の発光手段により発光された光の前記計量器の所定の位置からの反射光の変化を電気信号に変換する第１及び第２の受光手段と、該第１及び第２の受光手段により変換された夫々の電気信号に基づいて計量器の計量値異常を検出する異常検出手段と、を備え、前記第１の発光手段及び受光手段を前記計量器の最低値を示す位置に配置し、前記第２の発光手段及び受光手段を前記計量器の最高値を示す位置に配置することにより、前記計量器の指示針が前記第１と第２の発光手段及び受光手段の間にあるときは、前記異常検出手段は、当該計量器の計量値を異常とみなさないことを特徴とする。
複数の検出器の使い方として、所定の範囲外を異常値として検出する計量器がある。例えば、圧力計の場合、所定の範囲内の場合は正常な圧力とし、それ以下或いは以上を異常値として検出する。この場合、２つの検出器を正常値以下の場所と正常値以上の場所に夫々配置し、指示針がこれらの間にあるときは正常とみなし、指示針が正常値以下よりも更に低下した場合、或いは正常値以上を超えた場合を異常とする。
かかる発明によれば、指示針が２つの検出器の間にあるときを正常とみなすので、その範囲以外を異常として検出することにより、正常と２種類の異常値を検出することができる。
【０００９】
請求項１１は、前記発光手段の光源は、レーザ光若しくは赤外光若しくは可視光の何れかであることを特徴とする。
発光手段の光源としてレーザ、赤外線、及び可視光が考えられる。レーザ光はビーム径を極力細くすることができるため、検出器と計量器との距離が比較的大きく取れる。また、赤外光は比較的近距離で、外光の影響を受けにくいためそのような環境で使用するのに好都合である。また、可視光は最も安価に構成できるのでコスト的に安価に実現するシステムに好ましい。
かかる発明によれば、夫々の光源の種類により最適な環境でシステムを構成することができるので、システムの使用環境とバリエーションを広くすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００１１】
図１は本発明の計量器検針システムの概略構成図である。この検針システムは、被測定器としての計量器１と、この計量器１の表示面に検出光を出射する発光器３、及び発光器３から出射され表示面にて反射した反射光を受光する受光センサ４を備える検針センサ５と、受光センサ４からの信号を増幅する増幅器６と、増幅器６からの出力信号を処理して指示針２の回転数を計数する制御装置７から構成されている。
この計量器検針システムでは、計量器１の計器盤８に発光器３から光が照射され、その反射光が受光センサ４により受光される。例えば、計器盤８の色が白で、指示針２の色が黒い場合、図４（ａ）のように計器盤からの反射光は波形７０ａのようにレベルが高くなり（Ｈ）、指示針の反射光は波形７０ｂのようにレベルが低くなる。これにより、閾値レベル（ＴＨ）を図のように設定することにより、波形７０ｂがその閾値レベル（ＴＨ）以下になると指示針を検出したと認識することができる。逆に、計器盤８の色が黒で、指示針２の色が白い場合、図４（ｂ）のように計器盤８からの反射光は小さく波形７１ａのようにレベルが低くなり（Ｌ）、指示針２の反射光は波形７１ｂのようにレベルが高くなる。これにより、閾値レベル（ＴＨ）により波形７１ｂがその値以上になると指示針を検出したと認識する。以上は、計器盤８と指示針２の色を夫々白色と黒色とで色分けし、これらの色の組合わせで比較的コントラストが大きい場合であるが、似かよった色の場合は、図４（ｃ）の波形７２ｂのようになり、計器盤８からの反射光７２ａとの差が小さくなり、ノイズに弱くなる。従って、可能な限り計器盤８と指示針２の色のコントラストを大きくとることが好ましい。例えば、コントラストが小さいと図４（ｄ）のように、ノイズ７３が信号７４と略同じレベルの場合、ノイズ７３を誤って検出してしまう可能性がある（ノイズを除去する方法は後述する）。
図２は、図１の計量器検針システムを更に詳しく説明するためのタイミングチャートである。（ａ）はクロック信号を表し、充分高い周波数から構成される基準信号である。（ｂ）は受光センサ４の出力信号を模式化した図であり、（ｃ）は制御装置７内の図示しない計量カウンタの計量値を表す図である。
【００１２】
図を参照して動作について説明する。この例では、発光光を指示針２が横切った場合に受光センサ４から信号が出力されるものとする。発光器３から発光された光が計量器１に照射され、その反射光は受光センサ４により受光される。そのとき発光器３からの発光光を指示針２が横切らなければ、受光センサ４の信号は（ｂ）のようにローレベルである。指示針２が移動して発光光を横切ると受光センサ４から信号１０が発生する。このときの指示針２が横切る時間をｔ１とする。これにより計量カウンタは１を計数する。指示針２がｔ１時間横切った後、Ｔ１時間経過後さらに１回転すると受光センサ４から信号１１が出力され、これにより計量カウンタは２を計数する。以下同様に信号１２、１４により計量カウンタが３回転、４回転を計数する。ここで、信号１３のようなノイズが受光センサ４から出力された場合は、後述する方法により、クロック信号を計数することにより正しい信号と区別して、計量カウンタの計数を行わないようにする。また、指示針２の信号幅（ｔ１〜ｔ３）が異なるのは、使用量により指示針の移動速度が異なるためである。さらに、１回転の回転時間（Ｔ１〜Ｔ３）も夫々異なる時間となる。
また、発光器３の光源の寿命は、その使用時間により決定される。従って、計量器の指示針の動きが緩慢な場合は、常時発光器３から光を照射する必要はない。そこで本実施形態では、発光光を一定の時間間隔で断続的に発光して、発光時間を短縮して光源の寿命を永くするようにしている。図３（ａ）は、発光器３から発光された発光光の波形であり、（ｂ）は指示針２が発光光を横切る時間であり、（ｃ）は受光センサ４の出力信号である。この例では（ａ）の発光光はデュティ５０％の波形であり、発光と非発光の時間が略等しい時間である。これにより実発光時間は半分となる。そして、（ｂ）のように指示針２が光を横切るとその時間だけ（ａ）の発光光が受光センサから出力される。このような発光方法の場合、制御回路として発光タイミングに同期して信号の取り込みを行えば、容易に制御が可能となる。尚、発光光のデュティは５０％以外の値であっても構わない。極端な場合は指示針の最高移動速度に合わせて発光するようにしても良い。
【００１３】
図５は、本発明の計量器検針システムの構成を模式的に表した図である。同じ構成要素には同じ参照番号が付されている。このシステムは、既存のアナログ式の計量器１と、その計量器１の図示しない計器盤８の所定の位置に光を照射する発光素子３と、計量器１の計器盤８からの反射光を受光して光電変換する受光素子４と、前記発光素子３に電流を供給して光源を駆動するドライバ３０と、受光素子４により光電変換された電気信号を増幅してデジタル信号に変換する増幅器３１と、所定の周波数でクロック信号を発生するクロック発生器３３と、増幅器３１とクロック発生器３３の論理積をとるＡＮＤゲート３２と、ＡＮＤゲート３２の出力信号をカウントするクロックカウンタ３４と、クロックカウンタ３４の計数結果をメモリ３６に記憶したり、システム全体の制御を司る制御部３５と、を備えて構成されている。尚、発光素子３の光源としては、レーザ光、赤外線、可視光の何れでも良く、夫々の光源により発光素子３と計量器１との距離及び配置が適正になされるのは言うまでもない。また、受光素子４としては、発光素子３の光源により決定され、光源がレーザ光及び赤外線であれば、フォトダイオードやフォトトランジスタが最適であり、可視光であれば前者以外にｃｄｓセンサが使用される。それに伴って、増幅器３１は受光素子の種類により最適な回路が構成される。また、これ以外のＡＮＤゲート３２、クロックカウンタ３４、制御部３５及びメモリ３６は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）により構成して、その制御は図示しないＲＯＭにプログラム形式で格納したソフトウェアにより実行する形式でも良い。
【００１４】
次に、本発明の計量器検針システムの動作について、図６のフローチャートを参照して説明する。ここでは発光素子３はドライバ３０が作動すると、駆動電流が供給されて常時点灯しているものとする。また、計量器１の計器盤８の色が白で指示針２の色が黒である場合、反射光を受光した場合は指示針２が光を横切っておらず、反射光を受光していない場合は、指示針２が光を横切っているものとする。
【００１５】
まず、発光素子３からの発光光は計量器１の計器盤８に照射され、その光が反射されて受光素子４が反射光を受光しているか否かを判断する（Ｓ１）。もし、反射光を受光していれば（Ｓ１でＹＥＳのルート）、指示針２が光を横切っていないのでその動作を継続する。ここで、図５の回路ではこの状態の場合は、増幅器３１の信号はローレベルになるように構成される。それによりＡＮＤゲート３２は閉じられてクロックカウンタ３４にはクロック３３は入力されない。しかも、その信号は同時に信号線４０として制御部３５に入力され、制御部３５はその状態を認識することができる。計量器１の指示針２が動いてステップＳ１で反射光を受光しなくなると（Ｓ１でＮＯのルート：指示針が光を横切る）、増幅器３１の出力はハイレベルとなり、ＡＮＤゲート３２を開きクロック３３を通過させる。すると、クロックカウンタ３４はそのクロックの計数を開始する（Ｓ２）。
それと同時に制御部３５はクロックカウンタ３４の計数値が所定の値に達したか否かを信号線３９により監視する（Ｓ３）。信号線３９は、予めクロックカウンタ３４が所定値を計数するとキャリア信号を発生するように構成しておく。更に制御部は図示しないタイマを起動してステップＳ３でクロックカウンタ３４が所定値に達しないと（Ｓ３でＮＯのルート）、信号線３９からの信号が所定の時間経過しても発生されないか否かを監視する（Ｓ７）。ここで、タイムオーバでなければＳ２、Ｓ３を繰り返し、所定の時間内にクロックが所定値に達しないとタイムオーバとなり、この信号がノイズであると判断してステップＳ５に進んで計量カウンタをインクリメントしない。ステップＳ３でクロックカウンタ３４が所定値に達して、信号線３９からキャリア信号が出力されると（Ｓ３でＹＥＳのルート）、制御部３５内部の図示しない計量カウンタをインクリメントする（Ｓ４）。ここで、計量器１の指示針２の動きは一般的に緩慢であり、所定の時間が経過しないと指示針が光を横切る動作を終了しない。そこで、その時間を計測するために、当該計量器の指示針の最も速い速度を予め調べておき、制御部内部のタイマにセットしておく。従って、ステップＳ４で計量カウンタをインクリメントした後、反射光を受光しているか否かを監視し（Ｓ５）、受光していなければ、まだ指示針２が光を横切っていると判断してタイマを監視し（Ｓ８）、タイムオーバでなければ（Ｓ８でＮＯのルート）ステップＳ５を繰り返し、ステップＳ８でタイムオーバになると（Ｓ８でＹＥＳのルート）、計量器１が何らか原因による故障で停止したか、或いは計器盤が何かで塞がれたと判断して異常信号４１を送信する（Ｓ９）。ステップＳ５で指示針２が動いて反射光を受光しなくなると（Ｓ５でＹＥＳのルート）、制御部３５は信号線３８によりクロックカウンタ３４をリセットして（Ｓ６）、ステップＳ１に戻って再び同じ動作を繰り返す。
【００１６】
図７（ａ）は、本発明の他の実施形態の計量器とセンサの位置関係を模式的に表した図である。本実施形態は、例えば、計量器４５の計器盤の所定の位置に、発光素子及び受光素子を対にしたセンサＡ４６とセンサＢ４７を配置し、両センサに囲まれた領域４９に指示針４８があるときは、計量器４５は正常値を示しているとする。従って、この図で指示針４８がセンサＡ４６よりも上方にあるときは圧力不足であり、指示針４８がセンサＢ４７よりも下方にあるときは圧力過剰であることを示している。このような計量器は、例えばガスの圧力が一定の圧力範囲内であるか否かを監視する場合に使用される。図７（ｂ）は、センサＡ４６、センサＢ４７の出力信号と、その判定結果を表す図である。
通常は、指示針４８は領域４９内にあるためセンサＡ４６、センサＢ４７からは信号が出力されないので、判定は正常である。しかしその状態からセンサＡ４６から信号５０が出力されると、指示針４８が上方に移動したことになり、圧力が不足している異常値として検出される。そして圧力を上昇してセンサＡ４６から信号５１が出力されると、指示針４８が領域４９に戻ったと判断して正常として判断される。同様にして、その状態から指示針４８が下方に移動してセンサＢ４７に達すると、センサＢ４７から信号５２が出力されて、圧力が過剰となったことを示し、異常値として検出される。そして圧力を降下させてセンサＢ４７から信号５３が出力されると、指示針４８が領域４９に戻ったと判断して正常として判断される。このように本実施形態では計量センサを２つ使用して、図５の計量器検針システムにより、圧力の異常、正常を監視するシステムに応用することができる。尚、本実施形態では２つのセンサを使用したが、２つに限らずさらに多くのセンサを使用しても構わない。
【００１７】
図８（ａ）は、本発明のさらに他の実施形態の計量器とセンサの位置関係を模式的に表した図である。本実施形態は、例えば、計量器６１の計器盤の所定の位置に、発光素子及び受光素子を対にしたセンサＡ６０とセンサＢ６４を配置し、この図では、センサＡ６０とセンサＢ６４は計器盤の円周上で１８０度異なる位置に配置されている。これにより、指示針６２が１８０度回転して指示針６３の位置に来たときにセンサＢ６４により検出され１／２回転したことを検出できる。更に、指示針６３が１８０度回転してセンサＡ６０により検出され１回転したことを検出できる。
図８（ｂ）は、センサＡ６０、センサＢ６４の出力信号と、図示しない計量カウンタの計数値を表す図である。前記でも説明したように、指示針６２が１８０度回転して指示針６３の位置に到達したときにセンサＢ６４により検出され信号６７を出力する。その信号により計量カウンタは１／２回転を計数し、次に、指示針６３が１８０度回転してセンサＡ６０により検出され信号６５を出力する。
その信号により計量カウンタは１回転を計数する。このように順次、信号６８により１・１／２回転、信号６６により２回転を検出することができる。このように、センサを１８０度の位置に２箇所設置することにより、より細かく計量することが可能となる。尚、本実施形態では２つのセンサを使用したが、２つに限らずさらに多くのセンサを使用しても構わない。また、その配置関係は任意の位置に配置することができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上記載のごとく請求項１の発明によれば、光の反射光の変化を検出して指示針の回転数を計数するので、既存の計量器を加工することなく、容易に計量値を計数することができ、検針の省力化と検針の誤りを減少することができる。
また請求項２では、発光手段と受光手段を計量器の周囲（円周方向）に複数配置するので、検針の精度をより細かくすることができ、検針誤差を少なくすることができる。
また請求項３では、予め計器盤の反射光のレベルと指示針の反射光のレベルを調べて所定の閾値を設定するので、計器盤の色と指示針の色が異なれば指示針の検出が可能となり、幅広い既存の計量器に対応することができる。
また請求項４では、光量変化が所定のレベル以上で、且つ、所定の時間以上継続した場合のみ指示針を検出したと判断するので、ノイズによる誤判断の可能性を減少することができる。
また請求項５では、正しい信号として認識する時間を光量変化のレベルが計量器の指示針が最も速く動作する時間に略等しく設定するので、ノイズの除去と検出時間の短縮化の両方を実現することができる。
また請求項６では、計数を開始した後、その状態が予め設定した時間を経過した場合、異常事態が発生したと判断するので、計量器に異物が付着したか、或いは故障の可能性があることを早期に検出することができる。
また請求項７では、計量中は常に発光光が照射されるので、発光手段の制御が不要となり、それにより受光手段から反射光を検出する制御も簡単となり、制御回路のコストダウンが可能となる。
また請求項８では、計量中は発光光が断続的に照射されるので、発光手段の寿命を永くすることができ、ノイズを検出する確率を減少することができる。
また請求項９では、複数の発光手段及び受光手段を計量器の指示針の回転方向に対して順次配置するので、配置する位置と数により計量器の計量値を細かく計量することができる。
また請求項１０では、指示針が２つの検出器の間にあるときを正常とみなすので、その範囲以外を異常として検出することにより、正常と２種類の異常値を検出することができる。
また請求項１１では、夫々の光源の種類により最適な環境でシステムを構成することができるので、システムの使用環境とバリエーションを広くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の計量器検針システムの概略構成図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は本発明の計量器検針システムを更に詳しく説明するためのタイミングチャートである。
【図３】（ａ）は本発明の発光器３から発光された発光光の波形、（ｂ）は指示針２が発光光を横切る時間、（ｃ）は受光センサ４の出力信号をそれぞれ示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は本発明の受光センサの波形の種類を説明するための図である。
【図５】本発明の計量器検針システムの構成を模式的に表した図である。
【図６】本発明の計量器検針システムの動作フローチャートである。
【図７】（ａ）は本発明の他の実施形態の計量器とセンサの位置関係を模式的に表した図、（ｂ）はセンサＡ４６、センサＢ４７の出力信号と、その判定結果を表す図である。
【図８】（ａ）は本発明のさらに他の実施形態の計量器とセンサの位置関係を模式的に表した図、（ｂ）はセンサＡ６０、センサＢ６４の出力信号と、図示しない計量カウンタの計数値を表す図である。
【符号の説明】
１ 計量器、２ 指示針、３ 発光器、４ 受光センサ、５ 検針センサ、６
増幅器、７ 制御装置、８ 計器盤
Claims (11)
- 計量器の指示針の動きに基づいて該計量器の計量値を計測する計量器検針システムであって、
所定のビーム径に収束した光を前記計量器の所定の位置に発光する発光手段と、該発光手段により発光された光の前記計量器の所定の位置からの反射光の変化を電気信号に変換する受光手段と、該受光手段により変換された電気信号に基づいて計量器の指示針の回転数を計数する計数手段と、を備え、
前記計数手段による計数値に基づいて当該計量器の計量値を計測することを特徴とする計量器検針システム。 - 計量器の指示針の動きに基づいて該計量器の計量値を計測する計量器検針システムであって、
所定のビーム径に収束した光を前記計量器の所定の位置に発光する複数の発光手段と、該夫々の発光手段により発光された光の前記計量器の所定の位置からの反射光の変化を電気信号に変換する複数の受光手段と、該複数の受光手段により変換された夫々の電気信号の合成値に基づいて計量器の指示針の回転数を計数する計数手段と、を備え、
前記計数手段の計数値に基づいて当該計量器の計量値を計測することを特徴とする計量器検針システム。 - 前記計数手段は、前記受光手段が前記計量器の計器盤からの反射光と指示針からの反射光の光量変化を検出し、該光量変化が所定のレベル以上になった場合に、前記指示針を検出したと判断して計数を開始することを特徴とする請求項１又は２に記載の計量器検針システム。
- 前記計数手段は、前記受光手段が前記計量器の計器盤からの反射光と指示針からの反射光の光量変化を検出し、該光量変化が所定のレベル以上で、且つ、所定の時間以上継続した場合、前記指示針を検出したと判断して計数を開始することを特徴とする請求項１又は２に記載の計量器検針システム。
- 前記所定の時間は、当該計量器の指示針が最も速く動作する時間と略等しいことを特徴とする請求項４に記載の計量器検針システム。
- 前記計数手段は、前記光量変化が所定のレベル以上で、且つ、所定の時間以上継続して計数を開始後、予め設定した時間が経過しても前記光量変化が所定のレベル以上の場合、異常が発生したと判断することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の計量器検針システム。
- 前記発光手段は、前記計量器が計量値を計測中は連続して発光していることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の計量器検針システム。
- 前記発光手段は、所定の時間間隔で断続的に発光することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の計量器検針システム。
- 前記複数の発光手段及び受光手段は、前記計量器の指示針の回転方向に対して順次配置され、前記複数の受光手段からの電気信号が合成されて出力されることを特徴とする請求項２に記載の計量器検針システム。
- 計量器の指示針の動きに基づいて該計量器の計量値異常を検出する計量器検針システムであって、
所定のビーム径に収束した光を前記計量器の所定の位置に発光する第１及び第２の発光手段と、該第１及び第２の発光手段により発光された光の前記計量器の所定の位置からの反射光の変化を電気信号に変換する第１及び第２の受光手段と、該第１及び第２の受光手段により変換された夫々の電気信号に基づいて計量器の計量値異常を検出する異常検出手段と、を備え、
前記第１の発光手段及び受光手段を前記計量器の最低値を示す位置に配置し、前記第２の発光手段及び受光手段を前記計量器の最高値を示す位置に配置することにより、前記計量器の指示針が前記第１と第２の発光手段及び受光手段の間にあるときは、前記異常検出手段は、当該計量器の計量値を異常とみなさないことを特徴とする計量器検針システム。 - 前記発光手段の光源は、レーザ光若しくは赤外光若しくは可視光の何れかであることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の計量器検針システム。
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| JP2002337105A JP2004171300A (ja) | 2002-11-20 | 2002-11-20 | 計量器検針システム |
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