JP2005339541A - ガス管上の信号を介して給電されるシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 システムを複雑化することなく、顧客サイトにおけるガスの使用量を遠隔地にあるガス供給元で読み取り可能とする。
【解決手段】 地中に埋設される供給側ガス管には陰極防食電圧が印加されていて、腐食が抑制される。供給側ガス管と顧客側ガス管との間にはガスメータが介装されて、顧客のガス消費量が計測される。センサ１０２は、給電線１１０を介して供給側ガス管と接続され、防食用の電流を入力し、それをセンサ１０２作動用の電源とする。ガスメータからの信号は導通路１１２を介してセンサ１０２に入力される。通信回路１３２は、無線または有線の回線を経てガス消費量に係る信号をガス供給元へ送る。
【選択図】 図５

Description

本発明は、ガス使用量を検出するセンサ等のシステムに関し、特にガス管に印加されている陰極防食電圧を入力してそれを電源として作動可能なシステムに関する。

天然ガス配給システムでは、管路網を介して顧客へガスが配給される。各顧客のところに設けられるガスメータが、顧客の使用した燃料の量を計量する。ガスメータはガスをどれ位使用したかを読み取るのに用いられ、ガス会社はこのガスメータの読み取り値に基づき顧客へ課金する。

ガスメータの読み取り値を得るため、ガス会社の従業員はガスメータを検針するか、又は自動化システムでは自動ガスメータ読み取り器がガスメータからガスメータ読み取り値を得ることができる。自動ガスメータ読み取り器は、ガスメータに結合した一種のセンサである。自動化ガスメータ読み取り器は、ガスメータからの読み取り値を収集しガス会社へ使用量データを送信する。一つのシステムでは、自動化ガスメータ読み取り器はコンピュータ装備車両で街路沿いに運転するガス会社従業員へ無線で使用量データを送信する。各顧客サイトに設置した自動化されたガスメータ読み取り器を用いることで、メータ読み取り値の収集はよりずっと迅速にかつより経済的に行なうことができる。

自動化ガスメータ読み取り器等のセンサを含むシステムでは、センサは好都合な電源（簡単に利用できる電源）の近くではない場所に設置されていることがある。各センサは電池や太陽光発電ユニットや振動電源ユニット等の専用電源を含むことができ、かつ／又は各センサは電源へ結線接続することもできる。

センサへの給電用のこれらの技術はそれぞれ、１以上の欠点を有する。センサは、太陽発電ユニット用に十分な光を受光することができない場所や、振動発電ユニット用に十分な振動を受けることができない場所に配置されることがある。また、振動電源ユニットは一般に他の解決策よりも高くつく。配線は特に既設の施設や家屋内に組み込むには高過ぎ、電池は製品運転寿命が尽きる前に放電してしまうことがある。これら及び他の理由から、本発明の必要性が存在する。

本発明の一つの態様は、供給側ガス管を介して得られる信号を受信するように構成された第１の導線と、基準線路を介して得られる基準信号を受信するように構成された第２の導線と、第１の導線及び第２の導線に結合した回路とを備えるシステムを提供するものである。この回路は、信号と基準信号とを受信してシステムへ給電するように構成される。

以下の詳細な説明では添付図面を参照するが、図面はその一部を形成しており、そこには本発明を実施する具体的実施形態が例示により図示してある。この点で、「上部」や「底部」や「前面」や「底面」や「始端」や「終端」等の方向を表わす述語は、説明する図面の方位を基準に用いるものとする。本発明の実施形態の構成要素は幾つかの異なる方位に配置できるため、方向を表わす述語は例示目的に用いるもので、決して限定ではない。本発明範囲から逸脱することなく、他の実施形態を用いたり構造的或いは論理的な変形をなし得ることは理解されたい。以下の詳細な説明は、それ故に限定的な意味合いに取ってはならず、本発明は添付特許請求の範囲により規定されるものである。

図１は、天然ガス配給システム２０の一部の一実施形態を示す線図である。天然ガス配給システム２０には、ガス管２２とガスメータ２４ａ〜２４ｃとセンサ２６ａ〜２６ｃと顧客サイト２８ａ〜２８ｃが含まれる。顧客サイト２８は、顧客サイト２８ａ，２８ｂ等の居住顧客サイトと、顧客サイト２８ｃ等の商用顧客サイトが含まれる。

ガス管２２には、各ガスメータ２４ａ〜２４ｃが結合してある。ガスメータ２４ａは、顧客側ガス管３０ａを介して顧客サイト２８ａに結合してある。ガスメータ２４ｂは顧客側ガス管３０ｂを介して顧客サイト２８ｂに結合してあり、ガスメータ２４ｃは顧客側ガス管３０ｃを介して顧客サイト２８ｃに結合してある。各顧客側ガス管３０ａ〜３０ｃは対応顧客サイト２８ａ〜２８ｃ内に敷設してあり、対応顧客サイト２８ａ〜２８ｃにおいてガスを使用する１以上の箇所へ天然ガスを給送する。

ガス管２２は、天然ガスを各ガスメータ２４ａ〜２４ｃへ給送する供給側ガス管２２である。顧客サイト２８ａ〜２８ｃの一つでガスが使用されると、ガスは対応ガスメータ２４ａ〜２４ｃを介して対応顧客側のガス管３０ａ〜３０ｃへ流れる。各ガスメータ２４ａ〜２４ｃは、対応する顧客サイト２８ａ〜２８ｃへ流入するガスの量を計量する。

各センサ２６ａ〜２６ｃは、一つの顧客サイト２８ａ〜２８ｃに関連付けてある。センサ２６ａは顧客サイト２８ａに関連付けてあり、センサ２６ｂは顧客サイト２８ｂに関連付けてあり、センサ２６ｃは顧客サイト２８ｃに関連付けてある。また、各センサ２６ａ〜２６ｃは供給側ガス管２２に電気的に結合してある。センサ２６ａは導線３２ａを介してガス管２２へ電気的に結合してあり、センサ２６ｂは導線３２ｂを介してガス管２２へ電気的に結合してあり、センサ２６ｃは導線３２ｃを介してガス管２２へ電気的に結合してある。センサ２６ａ〜２６ｃは、ガス管２２と対応導線３２ａ〜３２ｃを介して電力を受給する。センサ２６ａ〜２６ｃは、任意の適宜な読み取り値を計測及び／又は受信する任意の適宜のセンサとすることができる。他の実施形態では、水道メータ、電気メータ及び／又は光ファイバ中継器等の、様々な他種の適宜の電気デバイスに含まれる他の回路が、ガス管２２および対応する導線３２ａ〜３２ｃを介して電力を受給する。

一実施形態では、各センサ２６ａ〜２６ｃはガス配給システム２０に関する読み取り値を受信する。一実施形態では、センサ２６ａ〜２６ｃは自動ガスメータ読み取り器として動作し、ガスメータ２４ａ〜２４ｃからメータ読み取り値を収集する。センサ２６ａはガスメータ２４ａからガスメータ読み取り値を収集し、センサ２６ｂはガスメータ２４ｂからガスメータ読み取り値を収集し、センサ２６ｃはガスメータ２４ｃからガスメータ読み取り値を収集する。一実施形態では、各センサ２６ａ〜２６ｃは対応するガスメータ２４ａ〜２４ｃからガス使用量を示す電気パルスを受信する。別の実施形態では、各センサ２６ａ〜２６ｃは対応ガスメータ２４ａ〜２４ｃの計器盤を読み取ってガスメータ読み取り値を得る撮像器を含む。

一実施形態では、各センサ２６ａ〜２６ｃがガス管２２上の信号レベルを計測する。ガス管２２上の信号は、センサ２６ａ〜２６ｃへの給電に用いる陰極防食電圧信号である。各センサ２６ａ〜２６ｃは、対応する顧客サイト２８ａ〜２８ｃでガス管２２上の信号レベルを計測する。センサ２６ａは顧客サイト２８ａのガス管２２上で信号を計測し、センサ２６ｂが顧客サイト２８ｂのガス管２２上で信号を計測し、センサ２６ｃが顧客サイト２８ｃのガス管２２上で信号を計測する。ガス管２２上の信号レベルは各顧客サイト２８ａ〜２８ｃで計測され、ガス管２２に沿う幾つかの位置において検知される。

一実施形態では、各センサ２６ａ〜２６ｃが対応顧客サイト２８ａ〜２８ｃから保安データを受け取る。保安データには、周辺部保安警報やガスメータ改竄（不正操作）警報等の保安情報が含まれる。

センサ２６ａ〜２６ｃは、読み取り値を収集してデータをガス会社等の報告会社へ通報する。一実施形態では、データは電話回線等の電線を介して各センサ２６ａ〜２６ｃからガス会社へ通報される。一実施形態では、データは各センサ２６ａ〜２６ｃからガス会社へ無線で通報される。センサ２６ａ〜２６ｃは、近隣を走行するコンピュータ装備トラック（貨物自動車）内のコンピュータへ無線で通報することができる。各センサ２６ａ〜２６ｃは、トラック内のコンピュータへデータをダウンロードする。ダウンロードされたデータには、ガス使用データや保安改竄警報データやガス管２２上の信号レベルを含めることもできる。

供給側ガス管２２上の信号レベルは、ガス管２２上の陰極防食レベルを示す。ガス管２２上の陰極防食電圧信号は、ガス管２２を腐食から護るべくガス会社により保守管理される。陰極防食電圧を担持しない（印加されていない）金属ガス管は、腐食しやすい。

図２は、陰極防食電圧を担持しない埋設ガス管５０を示す線図である。埋設ガス管５０は、被覆領域５２と非被覆領域５４，５６を含む。埋設ガス管５０は鋼鉄で出来ており、それには周囲環境と反応して腐食する鉄が含まれる。鉄は、酸化して錆となる。錆のひどい場合には、埋設ガス管５０内に孔が開き、この孔を通って周囲環境へガスが漏れることもある。

埋設ガス管５０を塗料等の塗装でもって被覆することで、埋設ガス管５０は周囲環境から絶縁され、腐食速度は減少する。しかしながら、埋設ガス管５０は、例えば塗装の被覆内の気孔や擦り傷や他の切れ目等の完全な絶縁が達成されない箇所で錆続ける。また、埋設ガス管５０は、被覆が埋設ガス管５０から浮き上がり湿気が被覆を通って漏洩する箇所で錆続ける。

腐食は、陽極反応と陰極反応を含む電気−化学プロセスの結果である。陽極反応では電子が放出され、金属は正イオンとなって周囲環境中に入って行く。陽極反応を生じている陽極から陰極反応を生じている陰極へ、電流が電解質内を流れる。陽極反応により放出される電子は、電解質を介しては移動しない。その代わりに、電子は外部回路内、例えば金属管を通り、陽極から陰極へ移動する。陰極反応では、陽極反応により放出された電子が放電（中和）されて電気的中性が維持される。鉄の腐食の陽極反応と陰極反応は、以下の通りに書き表わすことができる。

金属が周囲環境へ出て行く陽極では、
Ｆｅ（固体）→Ｆｅ⁺⁺（イオン）＋２ｅ^-（電子）
陰極では、
２Ｈ⁺（イオン）＋２ｅ^-→Ｈ₂（ガス）
或いは、
２Ｈ⁺（イオン）＋１／２Ｏ₂（空気）＋２ｅ^-→Ｈ₂Ｏ
或いは、
Ｏ₂＋２Ｈ₂Ｏ＋４ｅ^-→４ＯＨ^-（水酸イオン）
陽極反応により放出された鉄イオン（Ｆｅ⁺⁺）は陰極反応により生成された水酸イオン（ＯＨ^-）と反応し、陽極領域と陰極領域の境界近傍にＦｅ（ＯＨ）₂を形成する。Ｆｅ（ＯＨ）₂に達する酸素がそれと反応し、Ｆｅ（ＯＨ）₃を、そして結果的には錆（Ｆｅ₂Ｏ₃）を形成する。

鋼鉄表面では、鋼鉄表面の一部が陽極として機能し、鋼鉄表面の他の部分が陰極として機能する。鋼鉄表面の特定の領域が陽極か又は陰極として機能するかどうかは、幾つかの要因によって決まる。一つの要因は、乾燥した鋼鉄上に存在する大気中で出来た薄い酸化膜の状態である。この種の皮膜は、皮膜被覆面を大気中で出来た酸化膜が覆っていない領域よりも多量に陰極化する多少のレベルの不動態を誘発する。数日間水に浸漬した鋼鉄面の観察では、表面の約５０％が陽極として腐食し、残りの５０％が陰極として機能することが示されている。時間が経過するにつれ、元々の陰極面上の保護フィルムの破損が生じ、腐食が表面全体に拡散するようになる。しかしながら、陽極領域と陰極領域の間の分離が（陽極領域と陰極領域との間が離れていることにより）、周囲環境を経て隣接陽極領域から流れる電流によって腐食から保護された陰極領域を維持し続ける。鉄イオンは陽極領域から陰極領域へ流れ、電子は金属中を陽極領域から陰極領域へ流れる。鋼鉄表面を塗料等の塗装で被覆することで、塗装内の気孔や擦り傷や他の切れ目等の、完全な絶縁が達成されていない領域よりも被覆領域をより陰極化させる。非被覆領域は陽極として機能し、腐食して錆を生ずる。

埋設ガス管５０は塗料等の塗装を用いて被覆してあり、埋設ガス管５０をより陰極化し、腐食を防止する。埋設ガス管５０は、陰極性である被覆領域５２と埋設ガス管５０上の塗装の切れ目に位置する陽極領域である非被覆領域５４，５６とを含む。非被覆領域５４，５６は陽極として機能し、矢印で示す如く土壌中にそして陰極被覆領域５２へ流れ込む鉄イオンを供給する。土壌は、電解質として機能する。陽極反応において放出される電子は、埋設ガス管５０を通って陰極被覆領域５２へ流れることにより、陰極被覆領域５２における水素イオンおよび酸素の低減に寄与する。非被覆領域５４，５６から陰極被覆領域５２へ電子が供給されることで、被覆領域５２では鉄は酸化しない。

埋設ガス管５０全体の陰極防食は、もし何の処置もしなければ生じるであろう、非被覆領域５４，５６での陽極反応による電子を、外部ソースからの電子で置換することで達成される。外部ソースから埋設ガス管５０へ供給される代替電子が、埋設ガス管５０の全表面における低減された水素イオンと酸素イオンに寄与する。鋼鉄上における、土壌や大地に対する小さなマイナス電位から約−８５０ミリボルト等のより大きなマイナス電位へ変化したときに、鋼鉄の陰極防食が達成される。塗料の水素気泡形成として知られる現象を防止すべく、陰極防食によってもたらされる電位は−１．２ボルトよりも負ではない電圧に保たれる。

輸送管路および他の地下構造に対する塗装が、非常に大面積の地中金属の保護にしばしば必要になる。この種の大面積は、被覆し埋設したときにあらゆるピンホールや進行した欠陥や外部損傷から恒久的に無縁のままでいることはできない。被覆は塗装が当初は皮膜の穴とは無縁であったとしても、温度変化や土壌応力や外部ソースからの損傷が最終的には剥き出しの金属を周囲環境（土壌及び／又は水）の腐食効果にさらすことになる。表面積の９９．９９９９％が被覆によって完全にかつ効果的に保護されたままであったとしても、残る０．０００１％が問題となり得る。１０マイルの４８インチパイプでは、この０．０００１％は０．６６３５平方フィートの露出金属に相当し、それは輸送管路の各マイルごとに被覆内の５０¹／₂インチの直径の孔がるのと同級である。外部ソースからの置換電子を含む陰極防食方式は、周囲環境に対して輸送管路の全表面領域を陰極性とし、被覆内の切れ目での腐食から管路を保護する。

図３は、埋設ガス管５０と直流電流源６０の一実施形態を示す。埋設ガス管５０は、被覆領域５２と非被覆領域５４，５６を含む。直流電流源６０から周囲の土壌へ、そしてさらに埋設ガス管５０の表面へ、直流電流が流れる。直流電流が、もし何の処置もしなければ生じるであろう、非被覆領域５４，５６からの自然腐食電流を中和し打ち消す。

直流電流源６０は、負極端子６２と正極端子６４とを含む。負極端子６２は、導線６６を介して埋設ガス管５０と電気的に結合してある。正極端子６４は、埋設ガス管５０とは別個に土壌中に配置した接地導線６８へ電気的に結合してある。接地導線６８は、正イオンの形で埋設ガス管５０へ正電流を放電する。電子は、負極端子６２から導線６６を通って埋設ガス管５０へ流れる。慣例により、電流の流れの方向は電子の流れとは逆である。

陰極防食システムは、陰極防食電流として接地導線６８から放出される電流量を安定化するよう設計してある。陰極防食電流は、非被覆領域５４，５６を陰極領域へ変えることにより、この非被覆領域からの腐食電流の流れを除去する。土壌から、かつての陽極非被覆領域５４，５６に向かう正味の流れが確立される。陰極防食システム接地導線６８は、接地ベッド或いは陽極ベッドとしても知られるが、電流を放電し腐食にさらされる。かくして、陰極防食システムは埋設ガス管５０の表面等の保護面構造を腐食とは無縁とするが、陰極防食システムには腐食は無くならない。その代わりに、それは埋設ガス管５０等の重要動作構造（重要な機能を果たす構造）からの腐食の影響を接地導線６８等の既知の位置へ転移させる。接地導線６８は、保護埋設ガス管５０の運転休止を必要とせずに周期的に換装される。

埋設ガス管５０等の構造が完全に陰極性となり、それが腐食から完全に保護されるようになったと見極めることができる程に、判定基準は発展してきた。最も使用されている判定基準の一つが、保護構造と隣接土壌との間の電位の計測に基づくものである。鋼鉄や鋳鉄構造用の能動インジケータは、構造面と、土壌に接する基準電極との間で計測される少なくともほぼ−８５０ミリボルトの負電圧である。一実施形態では、基準電極は銅−硫酸銅基準電極である。

埋設ガス管５０が陰極防食下にあるときは、直流電流が接地導線６８から土壌中へ、さらに埋設ガス管５０上へ流れる。矢印で示す戻り電流は、埋設ガス管５０および導線６６を通って負極端子６２へ流れる。電子は負極端子６２から反対方向へ流れ、さらに埋設ガス管５０へ流れる。かつての陽極被覆領域５４，５６は接地導線６８から電流を受給し、陰極領域へ変換される。電流の流れは、埋設されたガス管５０に土壌に対し負の電気極性をとることを強いる。埋設ガス管５０上の陰極防食電圧が土壌に関してほぼ−８５０ミリボルトであるか又は−８５０ミリボルトよりも負であるときに、腐食からの完全な保護が達成された。

埋設ガス管５０を保守管理する会社は、大半の場合がガス会社であるが、直流電流源６０と接地導線６８を含む陰極防食システムを提供し保守管理する。ガス会社は埋設ガス管５０上の陰極防食電圧信号を計測し、埋設ガス管５０上でほぼ−８５０ミリボルトを維持する。−８５０ミリボルトよりも負の電位は、浪費エネルギを示す。実際には、ドレイン箇所から離れた位置でほぼ−８５０ミリボルトを維持すべく、導線６６が埋設ガス管５０に当接する箇所等のドレイン箇所で、より負の電位を維持することが通常は必要である。これは、主としてドレイン箇所と直流電流源６０の負極端子６２へ戻るべく、埋設ガス管５０の抵抗を介して流れる埋設ガス管５０上の陰極防食電流により生ずる減衰すなわち電圧降下の結果である。

埋設ガス管５０上の陰極防食電圧は、埋設ガス管５０上の場所場所に応じて変化する。ガス会社にとって、埋設ガス管５０沿いの各位置における陰極防食電圧がどれくらいかを知ることと、埋設ガス管５０上で少なくとも約−８５０ミリボルトの陰極防食電圧を維持することは重要である。

図４は、天然ガスメータ読み取りシステム１００の一実施形態を示す線図である。メータ読み取りシステム１００には、センサ１０２とガスメータ１０４が含まれる。ガスメータ１０４は、供給側ガス管１０６と顧客側ガス管１０８とに機械的に結合してある。ガスメータ１０４は、顧客側ガス管１０８から供給側ガス管１０６を電気的に絶縁する。ガスメータ１０４は、供給側ガス管１０６から顧客側ガス管１０８へ流れるガス量を計量する。

一実施形態では、メータ読み取りシステム１００は図１のガス配給システム等のガス配給システムの一部をなす。センサ１０２はセンサ２６ａ〜２６ｃのうちの一つに類似しており、ガスメータ１０４はガスメータ２４ａ〜２４ｃのうちの一つに類似している。また、供給側ガス管１０６はガス管２２に類似し、顧客側ガス管１０８は顧客側ガス管３０ａ〜３０ｃのうちの一つに類似する。

センサ１０２は、給電導線１１０を介して供給側ガス管１０６へ、また導電路１１２を介してガスメータ１０４へ電気的に結合してある。一実施形態では、センサ１０２はガスメータ１０４の目盛盤を撮像することでガスメータ１０４を読み取る視覚的撮像器等の撮像器を含む。他の実施形態では、センサ１０２はガスメータ１０４から導電路１１２を介して電気信号を受信する。

センサ１０２は、基準導線１１４を介して大地等の基準へ電気的に結合してある。一実施形態では、基準導線１１４は顧客側ガス管１０８に電気的に結合してあり、このガス管は接地水道管やアース棒を介して大地へ電気的に結合してある。一実施形態では、基準導線１１４は、破線で示す如く、接地された水道管１１６へ直接電気的に結合してある。他の実施形態では、基準導線１１４はアース棒へ直接等、任意の適当な仕方でもって大地へ電気的に結合してある。

供給側ガス管１０６は、陰極防食電圧信号を搬送する埋設ガス管である。陰極防食電圧信号は−８５０ミリボルト、あるいはそれよりもさらにマイナス等の電圧レベルに保たれて供給側ガス管１０６の腐食を防止する。

センサ１０２は、給電導線１１０を介して供給側ガス管１０６上の陰極防食電圧信号を受信する。センサ１０２は、供給電圧を出力するための陰極防食電圧信号と、センサ１０２へ供給する電力とを供給する。供給側ガス管１０６上の陰極防食電圧信号が−８５０ミリボルト以上（−８５０ミリボルトよりもプラス電位寄りの値）であるとしても、センサ１０２は依然としてセンサ１０２へ供給するための十分なエネルギを陰極防食電圧信号から得ることができる。一実施形態では、センサ１０２は陰極防食電圧と大地の間の電圧差を昇圧し、電源電圧を供給する。昇圧された電源電圧により、センサ１０２へ給電する。

センサ１０２は、供給側ガス管１０６上の陰極防食電圧信号を計測する。一実施形態では、陰極防食電圧信号計測値は給電導線１１０を介して採取する。他の実施形態では、陰極防食電圧信号計測値は供給側ガス管１０６とセンサ１０２へ電気的に結合した個別導線を介して採取する。

陰極防食電圧信号の計測値はセンサ１０２に保存し、予め定められた１個以上の陰極防食警報トリガレベルすなわち閾値と比較する。一実施形態では、計量した陰極防食電圧レベルが−８５０ミリボルトよりもプラス電位寄りになった場合、警報フラグがセットされ、必要に応じて陰極防食警報状態を示すためにラッチされる。一実施形態では、計量された陰極防食電圧レベルが−１．２ボルトよりも負となった場合、警報フラグがセットされ、必要に応じて、異なる陰極防食警報状態を指示するためにラッチされる。センサ１０２は、ガス会社へ送信するため、陰極防食警報状態を指示する警報フラグを保存する。

一実施形態では、ある警報フラグではセンサ１０２の読み取った時に陰極防食電圧レベルがローであることを示し、別の警報フラグではセンサ１０２を前回読み取ったときから陰極防食電圧レベルが継続的にローになっていることを示す。一実施形態では、陰極防食電圧レベルがローとなって警報フラグがセットされ、必要に応じてラッチされたときに、メータ読み取り値が収集される。メータ読み取り値は、警報フラグがセットされた時点におけるものが示される。別の実施形態では、陰極防食電圧レベルがローとなって警報フラグがセットされ、必要に応じてラッチされた時点でタイムスタンプが取り込まれる。タイムスタンプは、警報フラグがいつ設定されたかを示す。他の実施形態では、警報フラグがいつセットされたのかや、センサ１０２を前回読み取ったときから陰極防食電圧レベルが何回ローになったか等の、警報フラグに対応するあらゆる適宜の情報を供給するよう、任意の方式を用いることができる。

ガスメータ１０４は使用したガスの量を計量し、導電路１１２を介してセンサ１０２へ読み取り値を供給する。センサ１０２は、ガスメータ１０４からガス使用読み取り値を受け取り、ガス会社による検索用にガス使用データを編集する。一実施形態では、センサ１０２は電流計読み取り値を報告し、この読み取り値からガス会社は以前のメータ読み取り値を減算し、使用したガスの量を割り出す。

別の適宜な実施形態では、センサ１０２は視覚撮像装置等の撮像装置を含む。センサ１０２は、ガスメータ１０４の計器盤を撮像することでガスメータ１０４を読み取る。計器盤の画像を処理し、ガスメータ１０４のガスメータ読み取り値を割り出す。ガスメータ読み取り値を得るための画像処理は、センサ１０２内で或いはガス会社で（データを）取り込んだ後で行なうこともできる。

ガスメータ１０４は、改竄警報装置を含む。誰かがガスメータ１０４を開けかつ／又はその読み取り値を操作した場合、改竄警報が起動される。改竄警報の起動時に、ガスメータ１０４は導電路１１２を介してセンサ１０２へ改竄警報信号を供給するか、或いは別法として改竄導線がガスメータ１０４とセンサ１０２との間で電気的に結合されていてもよい。センサ１０２は改竄警報を保存し、ガス会社へ報告する。

センサ１０２は、ガス会社と通信する通信回路を含む。センサ１０２はガス会社と直接に、或いはガス会社と通信するホームオートメーションシステム等の別のシステムと通信することができる。一実施形態では、センサ１０２は読み取り要請に応答する。一実施形態では、センサ１０２はガス会社を自動的に呼び出して読み取り値を供給する。読み取り期間中にセンサ１０２から送信されるデータには、陰極防食信号レベルや警報や改竄警報や電流計読み取り値等のガス使用データが含まれる。

一実施形態では、センサ１０２は電話回線等の有線線路を介してガス会社と通信する。一実施形態では、センサ１０２はガス会社と無線で通信する。ガス会社従業員は、センサ１０２の場所のそばを歩行或いは走行し、センサ１０２からの読み取りを無線で要請することができる。センサ１０２は、陰極防食信号レベルと警報と改竄警報とガス使用データを含む読み取り値をもって応答する。他の実施形態では、無線データは、以上のものとは違って、集中的に収集される。センサ１０２は、衛星内や電柱上や丘陵上等に適宜設置された無線送／受信器と無線通信し、ガス会社へ読み取り値を送信することができる。

図１に示すガス配給システム２０と類似したガス配給システム内のメータ読み取りシステム１００を用いることで、供給側ガス管１０６上の陰極防食電圧信号レベルが各顧客サイトにて読み取られる。陰極防食警報が顧客サイトの一つでトリガされた場合、問題点を検証すべくガス会社職員を派遣し、陰極防食を維持し供給側ガス管１０６の腐食を防止する解決策をもたらすことができる。

図５は、センサ１０２の一実施形態を示す線図である。センサ１０２は、制御回路１３０と通信回路１３２と電源回路１３８を含む。制御回路１３０は、導電路１１２を介してガスメータ１０４（図４に図示）に、また給電導線１１０を介して供給側ガス管１０６（図４に図示）に電気的に結合してある。加えて、制御回路１３０は導電路１３４を介して通信回路１３２へ電気的に結合してある。

通信回路１３２は、通信導線１３６へ電気的に結合してある。一実施形態では、通信導線１３６は電話回線へ電気的に結合された構成とする。他の実施形態では、通信導線１３６は無線通信用にアンテナへ電気的に結合された構成とする。

電源回路１３８は、給電導線１１０を介して供給側ガス管１０６へ電気的に結合してある。電源回路１３８は、供給側ガス管１０６に供給された陰極防食電圧信号を給電導線１１０を介して受信する。加えて、電源回路１３８は基準線路１１４を介して大地へ電気的に結合してある。一実施形態では、基準線路１１４は接地された顧客側ガス管１０８（図４に図示）に電気的に結合される。一実施形態では、基準線路１１４は接地した水道管１１６（図４に図示）に電気的に結合される。他の実施形態では、基準線路１１４はアース棒を介する等して任意の適宜の方法で大地へ電気的に結合される。

制御回路１３０は、導電路１１２を介してガスメータ１０４からガス読み取り値を受け取る。一実施形態では、ガス読み取り値は使用したガス量に基づいて周波数が増減する電気パルスである。制御回路１３０が電気パルスを計数し、使用したガス量を表わすガス使用量を編集する。一実施形態では、ガス使用量はガス会社がセンサ１０２を読み取る度に零へリセットされる。本実施形態では、ガス使用量はガス会社によるセンサ１０２の最後の読み取り以降使用されたガス量を表わす。一実施形態では、ガス使用量はセンサ１０２を読み取る度に零へリセットすることはない。その代わりに、累積総量が、センサ１０２の前回の読み取り後に使用されたガス量の算出に用いられる。

制御回路１３０は、導電路１１２を介してガスメータ１０４から改竄警報信号を受信する。ガスメータ１０４が開けられたり改竄を受けたりした場合、改竄警報信号がガスメータ１０４から制御回路１３０へ送られる。制御回路１３０は、ガスメータ１０４が改竄され、読み取り値が正確でないかも知れないことを示すようフラグをセットすることで改竄事象を記録する。

制御回路１３０は、給電導線１１０を介して供給側ガス管１０６上に供給される陰極防食電圧信号を受信する。制御回路１３０は、受信した陰極防食電圧信号をディジタル値へ変換するアナログ／ディジタル変換器を含む。このディジタル値は、１個以上の所定の陰極防食電圧トリガレベルと周期的に比較される。トリガレベルを上回った場合は、制御回路１３０は陰極防食電圧が所定限界内にない旨を示す警報フラグをセットする。一実施形態では、所定のトリガレベルすなわち限界は−８５０ミリボルトに設定される。陰極防食電圧が−８５０ミリボルトよりもプラス寄りである場合、制御回路１３０により警報フラグがセットされる。一実施形態では、予め定められた限界は−１．２ボルトに設定される。陰極防食電圧が−１．２ボルトよりも負である場合、制御回路１３０により警報フラグがセットされる。他の実施形態では、予め定められた限界を任意の適宜なレベルに設定して対応する警報フラグをセットすることができる。

制御回路１３０は、アナログ回路とディジタル回路とメモリを含む。一実施形態では、制御回路１３０はマイクロプロセッサである。一実施形態では、制御回路１３０はアナログ入力とソフトウェアプログラムを含むマイクロコントローラである。制御回路１３０は、導電路１３４を介して通信回路１３２と通信する構成としてある。

通信回路１３２は、通信導線１３６を介して外部ソースから通信信号を受信し、受信した信号を制御回路１３０へ送信する。また、通信回路１３２は導電路１３４を介して制御回路１３０から信号を受信し、受信した信号を通信導線１３６を介して外部受信器へ送信する。一実施形態では、外部ソースは電話回線を介してセンサ１０２と通信する。他の実施形態では、外部ソースは無線送／受信器を介してセンサ１０２と通信する。

センサ１０２は、読み取り値を外部ソースへ、最終的にはガス会社へ供給する。一実施形態では、通信回路１３２は読み取り要請を受信し、この要請を制御回路１３０へ送信する。これに応答し、制御回路１３０は読み取り値を通信回路１３２へ送信し、この通信回路が外部ソースへ読み取り値を送信する。読み取り値には、陰極防食電圧信号レベル及び／又は警報や改竄警報やガス使用量等のガス使用データが含まれる。

一実施形態では、制御回路１３０はクロックを含み、制御回路１３０は特定の日時に外部ソースへ読み取り値を送信するようプログラムしてある。制御回路１３０は読み取り値を通信回路１３２へ送信し、この通信回路が外部ソースへ所定日時に読み取り値を送信する。また、一実施形態では、警報発生時に陰極防食警報と改竄警報を含む警報情報を外部ソースへ送信する。

電源回路１３８は、制御回路１３０と通信回路１３２へ電力を供給する。制御回路１３０と通信回路１３２は、給電線路を介して電源回路１３８へ電気的に結合してある。加えて、制御回路１３０と通信回路１３２は大地接続した基準線路に電気的に結合してある。給電線路と基準線路は、明瞭にする（煩雑化を避ける）ために図示はしていない。

電源回路１３８は、給電導線１１０を介して供給側ガス管１０６上の陰極防食電圧信号を受信する。たとえ供給側ガス管１０６上の陰極防食電圧信号が−８５０ミリボルトよりもプラス寄りであったとしても、センサ１０２は依然として陰極防食電圧信号から電力センサ１０２へ十分なエネルギを得ることができる。

一実施形態では、電源回路１３８は発振器とチャージポンプを含む。発振器とチャージポンプは、陰極防食電圧と大地の間の差分を昇圧して２．５ボルト以上等の安定化電源電圧レベルを供給する昇圧レギュレータの一部をなす。安定化電源電圧は、２．２５ボルト乃至２．７５ボルト等の電源電圧範囲内に保たれる。電源回路１３８は、給電線路を介して制御回路１３０と通信回路１３２へ昇圧電源電圧を供給する。

一実施形態では、電源回路１３８は予備電池を含む。電源回路１３８は、陰極防食電圧信号レベルが予め定めた最小限の値未満に低下したとき、予備電池に切り換える。

本願明細書では特定の実施形態を図示して説明してきたが、本発明範囲から逸脱することなく図示し説明した特定の実施形態について様々な代替例及び／又は等価物が置換できることは当事者には理解されよう。本出願は、本願明細書に記載した特定の実施形態のどのような適用例も変形例も網羅することを意図するものである。それ故、本発明は特許請求の範囲とその等価物によってのみ限定することを意図するものである。

なお、本発明は例として次の態様を含む。（ ）内の数字は添付図面の参照符号に対応する。
［１］ システムであって、
供給側ガス管（２２／１０６）を介して得られる信号を受信するように構成された第１の導線（３２ａ〜３２ｃ／１１０）と、
第１の基準線路を介して得られる基準信号を受信するように構成された第２の導線（１１４）と、
前記第１の導線及び第２の導線に結合され、前記信号と前記基準信号とを受信して前記システムへ電力を供給するように構成された第１の回路（１３８）と
を備えることを特徴とするシステム（２０／１００）。
［２］ 前記信号が、前記供給側ガス管上の陰極防食電圧を含み、前記第１の基準線路が、
顧客側ガス管（３０ａ〜３０ｃ／１０８）と、
水道管（１１６）と、
アース棒とのうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする上記［１］に記載のシステム。
［３］ 前記第１の回路が、
前記信号を受信し、前記システムへ安定化した供給電圧を供給するように構成されたブーストレギュレータであって、前記安定化した供給電圧と前記基準信号との間の電圧差が前記信号と前記基準信号との間の電圧差を上回る、ブーストレギュレータを備えることを特徴とする上記［１］に記載のシステム、
［４］ ガス使用を示すデータ信号を受信するように構成された制御回路（１３０）と、
外部デバイスと通信するように構成された通信回路（１３２）であって、無線及び有線のうち、少なくとも一方を介して通信するように構成された通信回路と
をさらに備えることを特徴とする上記［１］に記載のシステム。
［５］ 前記供給側ガス管上の信号を監視し、前記供給側のガス管の信号が予め定められた閾値をよぎったときに警報信号を供給するように構成された制御回路（１３０）をさらに備えることを特徴とする上記［１］に記載のシステム。
［６］ 前記供給側ガス管を介して得られる前記信号を受信するように構成された第３の導線（３２ａ〜３２ｃ／１１０）と、
第２の基準線路を介して得られる前記基準信号を受信するように構成された第４の導線（１１４）と、
前記第３の導線と前記第４の導線とに結合されて、前記信号と前記基準信号とを受信し、前記システムへ電力を供給するように構成された第２の回路（１３８）と
をさらに備えることを特徴とする上記［１］に記載のシステム。
［７］ 前記第１の回路から電力を受ける第１の制御回路（１３０）と、
前記第２の回路から電力を受ける第２の制御回路（１３０）とを備え、
前記第１の制御回路が、前記供給側ガス管上の信号を監視し、前記供給側ガス管上の前記信号が予め定められた第１の閾値をよぎった場合に第１の警報信号を供給し、前記供給側ガス管上の信号を監視し、前記供給側ガス管上の前記信号が予め定められた第２の閾値をよぎった場合に第２の警報信号を供給するように構成されたことを特徴とする上記［６］に記載のシステム。
［８］ センサ（２６ａ〜２６ｃ／１０２）へ電流を供給する方法であって、
供給側ガス管（２２／１０６）を介して得られる信号を受信することと、
基準線路を介して得られる基準信号を受信することと、
前記信号を安定化して前記センサへ給電することと
を有することを特徴とする方法。
［９］ 前記の、信号を安定化して前記センサへ給電することは、
前記信号と前記基準信号との間の差分を増倍し、前記センサへ電源電圧を供給することを含むことを特徴とする、上記［８］に記載の方法。
［１０］ 前記供給側ガス管上の信号を監視することと、
前記供給側ガス管上の信号が予め定められた閾値をよぎった場合に警報信号を供給することと
をさらに有することを特徴とする、上記［８］に記載の方法。

天然ガス配給システムの一部の一実施形態を示す図である。 陰極防食電圧の印加されない埋設ガス管を示す図である。 埋設ガス管と直流電源の一実施形態を示す図である。 天然ガスメータ読み取りシステムの一実施形態を示す図である。 図４の天然ガスメータ読み取りシステム内のセンサの一実施形態を示す図である。

符号の説明

２０ 天然ガス配給システム
２２ ガス管（供給側ガス管）
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ ガスメータ
２６ａ，２６ｂ，２６ｃ センサ
２８ａ，２８ｂ，２８ｃ 顧客サイト
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ 顧客側ガス管
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ 導線
５０ ガス管
５２ 被覆領域
５４，５６ 非被覆領域
６０ 直流電流源
６２ 負極端子
６４ 正極端子
６６ 導線
６８ 接地導線
１００ 天然ガスメータ読み取りシステム
１０２ センサ
１０４ ガスメータ
１０６ 供給側ガス管
１０８ 顧客側ガス管
１１０ 給電線
１１２ 導電路
１１４ 基準導線
１１６ 水道管
１３０ 制御回路
１３２ 通信回路
１３４ 導電路
１３６ 通信導線
１３８ 電源回路

Claims (1)

1. システムであって、
   供給側ガス管を介して得られる信号を受信するように構成された第１の導線と、
   第１の基準線路を介して得られる基準信号を受信するように構成された第２の導線と、
   前記第１の導線及び第２の導線に結合され、前記信号と前記基準信号とを受信して前記システムへ電力を供給するように構成された第１の回路と
   を備えることを特徴とするシステム。

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