JP2008111676A - ガス器具判別装置と判別方法および判別システム、ガス流路監視装置および監視方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ガス流路に設けられたガス流量測定部11とガス圧力測定部12から、ガス流量とガス圧力の測定信号i(t),v(t)が、一定の周期で微分積分手段13,14にそれぞれ与えられると、微分積分手段13,14では、回路モデル用の微分値および積分値がそれぞれ求められ、出力抵抗推定手段15に与えられる。出力抵抗推定手段15では、ガス流路を流れるガスを電気回路に置き換えた回路モデルと、この回路モデルに対して予め設定された出力抵抗推定用の推定式を用いて、微分値および積分値から出力抵抗推定値を計算する。器具判別手段16では、出力抵抗推定手段15から出力抵抗の推定値を受け取り、その逆数の時間軸上における変動パターンに基づき、ガス器具の種別およびガス漏れの有無を判別する。
【選択図】図3
Description
図1は、本発明の適用対象となるガス流路の構成を示す模式図である。この図1に示すように、ガス流路は、ガスメータ1、配管2、ガス器具3から構成されており、本発明のガス器具判別装置は、一般的に、ガスメータ1に設置される。このようなガス流路において、配管2にガス漏れ穴4が存在する場合には、このガス漏れ穴4からのガス漏れを検出する必要がある。ガスメータ1で測定されるガス圧力はp、ガス流量はqであり、また、ガスメータ1の供給側の供給ガス圧力はpsである。なお、本明細書中において、「ガスメータ」は適宜「メータ」と略称する。
図2は、図1に示すガス流路を電気回路に置き換えた回路モデルの一例を示す図である。ここで、図2の(a)は、インピーダンスをまとめて表記した例であり、図2の(b)は、(a)のインピーダンスを分解して表記した例である。この図2に示すように、(a)中に示される供給配管インピーダンスZ0は、(b)において、供給配管抵抗R0、供給配管インダクタンスL0、供給配管容量C0により示され、(a)中に示される配管インピーダンスZ1は、(b)において、供給配管抵抗R1、供給配管インダクタンスL1、供給配管容量C1により示されている。また、R2は、ガス漏れあるいはガス器具のガス出力抵抗である。さらに、ガスメータでのガス流量i=q、ガスメータでのガス圧力の平方根v=√p、供給ガス圧力の平方根vs=√psなどが示されている。
なお、図1、図2および以下の各実施形態中で説明する数式に使用する記号のうち、小文字の「i」はガス流量、小文字の「v」はガス圧力の平方根、大文字の「I」は周波数領域のガス流量、大文字の「V」は周波数領域におけるガス圧力の平方根、をそれぞれ示している。また、各記号の末尾の下付き文字は、ガス流路中の異なる位置をそれぞれ意味している。末尾の下付き文字「s」は供給部、末尾の下付き文字「0」はメータの上流側の供給配管、末尾の下付き文字がないものはメータ部分、末尾の下付き文字「1」はメータの下流側(ガス器具側)の配管、末尾の下付き文字「2」はガス漏れあるいはガス器具である。
[構成]
図3は、本発明を適用した第1の実施形態に係るガス器具判別装置の構成を示す機能ブロック図である。この図3に示すように、本実施形態のガス器具判別装置10は、ガス流路に設けられたガス流量測定部11とガス圧力測定部12、測定流量と測定圧力から回路モデル用の微分値および積分値をそれぞれ計算する微分積分手段13,14、回路モデル用の微分値および積分値から出力抵抗推定値を計算する出力抵抗推定手段15、出力抵抗推定値に基づき、その変動パターンに着目してガス器具の種別およびガス漏れの有無を判別する器具判別手段16から構成されている。
次に、以上のような構成を有する第1の実施形態のガス器具判別装置によるガス器具判別方法の手順について説明する。
以上のような第1の実施形態によれば、次のような効果が得られる。
まず、ガス流路を流れるガスを電気回路に置き換えて回路モデル化し、この回路モデルに対して出力抵抗推定用の推定式を予め設定しておき、この推定式に用いる回路モデル用の指標値を、ガス流量とガス圧力の測定信号から微分積分法により取得することによって、出力抵抗推定値を数式計算で効率よく高精度に取得できる。そして、得られた出力抵抗推定値に基づき、ガス器具の種別およびガス漏れの有無を効率よく高精度に判別できる。
なお、第1の実施形態の変形例として、器具判別手段16による器具判別方式を若干変更することも可能である。すなわち、上記の説明では、「出力抵抗の逆数の時間軸上における変動パターンを用いた器具判別方式」について説明したが、この他にも、例えば、「出力抵抗の逆数の微分値を用いた器具判別方式」や「出力抵抗の逆数の微分値と他のパラメータを用いた器具判別方式」を用いて器具判別を行うことが可能である。以下には、これらの変形例について順次説明する。
図5は、器具判別手段16により、出力抵抗の逆数1/R2および出力抵抗の逆数の微分値(d/dt)・(1/R2)を判定空間とし、その領域からガス器具の種別およびガス漏れの有無を判別する場合の器具判別方式を示す図である。この図5では、3つの器具A〜Cの領域パターンがそれぞれ模式的に示されている。
図7の(a)(b)は、器具判別手段16により、流量i2および出力抵抗の逆数の微分値(d/dt)・(1/R2)を判定空間とし、その領域からガス器具の種別およびガス漏れの有無を判別する場合の器具判別方式を示す図である。この図7の(a)(b)は、器具判別方式において使用する具体的なガス器具の領域として、床暖房の領域およびコンロの領域パターンをそれぞれ示す図である。
[構成]
図8は、本発明を適用した第2の実施形態に係るガス器具判別装置の構成を示す機能ブロック図である。この図8に示すように、本実施形態のガス器具判別装置20は、図3に示した第1の実施形態の構成において、微分積分手段13,14の代わりに、測定流量と測定圧力を時間領域の関数から周波数領域の関数に変換する周波数領域変換手段23,24を使用するものである。
次に、以上のような構成を有する第2の実施形態のガス器具判別装置によるガス器具判別方法の手順について説明する。
以上のような第2の実施形態によれば、次のような効果が得られる。
まず、ガス流路を流れるガスを電気回路に置き換えて回路モデル化し、この回路モデルに対して出力抵抗推定用の推定式を予め設定しておき、この推定式に用いる回路モデル用の指標値を、ガス流量とガス圧力の測定信号から周波数解析法により取得することによって、出力抵抗推定値を数式計算で効率よく高精度に取得できる。そして、得られた出力抵抗推定値に基づき、ガス器具の種別およびガス漏れの有無を効率よく高精度に判別できる。
[構成]
図10は、本発明を適用した第3の実施形態に係るガス流路監視装置の構成を示す機能ブロック図である。この図10に示すように、本実施形態のガス流路監視装置30は、図3に示した第1の実施形態の構成において、出力抵抗推定手段15と器具判別手段16の代わりに、回路モデル用の微分値および積分値から脈動の有無を判定する脈動判定手段35を使用するものである。
次に、以上のような構成を有する第3の実施形態のガス流路監視装置によるガス流路監視方法の手順について説明する。
以上のような第3の実施形態によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、ガス流路を流れるガスを電気回路に置き換えて回路モデル化し、この回路モデルに対して脈動判定用の判定式を予め設定しておき、この判定式に用いる回路モデル用の指標値を、ガス流量とガス圧力の測定信号から微分積分法により取得することによって、取得した微分値または積分値に基づき、脈動の有無を効率よく高精度に検出できる。
[構成]
図11は、本発明を適用した第4の実施形態に係るガス流路監視装置の構成を示す機能ブロック図である。この図11に示すように、本実施形態のガス流路監視装置30は、図10に示した第3の実施形態の構成において、微分積分手段13,14の代わりに、測定流量と測定圧力を時間領域の関数から周波数領域の関数に変換する周波数領域変換手段23,24を使用するものである。
次に、以上のような構成を有する第4の実施形態のガス流路監視装置によるガス流路監視方法の手順について説明する。
以上のような第4の実施形態によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、ガス流路を流れるガスを電気回路に置き換えて回路モデル化し、この回路モデルに対して脈動判定用の判定式を予め設定しておき、この判定式に用いる回路モデル用の指標値を、ガス流量とガス圧力の測定信号から周波数解析法により取得することによって、取得した周波数領域の関数に基づき、脈動の有無を効率よく高精度に検出できる。
[構成]
図12は、本発明を適用した第5の実施形態に係るガス流路監視装置の構成を示す機能ブロック図である。この図12に示すように、本実施形態のガス流路監視装置50は、図10に示した第3の実施形態の構成において、脈動判定手段35の代わりに、回路モデル用の微分値および積分値から配管インピーダンス推定値を計算する配管インピーダンス推定手段55を使用するものである。
次に、以上のような構成を有する第5の実施形態のガス流路監視装置によるガス流路監視方法の手順について説明する。
以上のような第5の実施形態によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、ガス流路を流れるガスを電気回路に置き換えて回路モデル化し、この回路モデルに対して配管インピーダンス推定用の推定式を予め設定しておき、この推定式に用いる回路モデル用の指標値を、ガス流量とガス圧力の測定信号から微分積分法により取得することによって、取得した微分値または積分値に基づき、配管インピーダンス推定値を数式計算で効率よく高精度に取得できる。
[構成]
図14は、本発明を適用した第6の実施形態に係るガス流路監視装置の構成を示す機能ブロック図である。この図14に示すように、本実施形態のガス流路監視装置60は、図12に示した第5の実施形態の構成において、微分積分手段13,14の代わりに、測定流量と測定圧力を時間領域の関数から周波数領域の関数に変換する周波数領域変換手段23,24を使用するものである。
次に、以上のような構成を有する第6の実施形態のガス流路監視装置によるガス流路監視方法の手順について説明する。
以上のような第6の実施形態によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、ガス流路を流れるガスを電気回路に置き換えて回路モデル化し、この回路モデルに対して配管インピーダンス推定用の推定式を予め設定しておき、この推定式に用いる回路モデル用の指標値を、ガス流量とガス圧力の測定信号から周波数解析法により取得することによって、取得した周波数領域の関数に基づき、配管インピーダンス推定値を数式計算で効率よく高精度に取得できる。
[構成]
図15は、本発明を適用した第7の実施形態に係るガス流路監視装置の構成を示す機能ブロック図である。この図15に示すように、本実施形態のガス流路監視装置70は、図12に示した第5の実施形態の構成において、配管インピーダンス推定手段55の代わりに、回路モデル用の微分値および積分値からガス漏れの有無を判定するガス漏れ判定手段75を使用するものである。
次に、以上のような構成を有する第7の実施形態のガス流路監視装置によるガス流路監視方法の手順について説明する。
以上のような第7の実施形態によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、ガス流路を流れるガスを電気回路に置き換えて回路モデル化し、この回路モデルに対して配管インピーダンス推定用の推定式を予め設定しておき、この推定式に用いる回路モデル用の指標値を、ガス流量とガス圧力の測定信号から微分積分法により取得することによって、取得した微分値または積分値に基づき、配管のガス漏れの有無を数式計算で効率よく高精度に検出できる。
[構成]
図17は、本発明を適用した第8の実施形態に係るガス流路監視装置の構成を示す機能ブロック図である。この図17に示すように、本実施形態のガス流路監視装置80は、図15に示した第7の実施形態の構成において、微分積分手段13,14の代わりに、測定流量と測定圧力を時間領域の関数から周波数領域の関数に変換する周波数領域変換手段23,24を使用するものである。
次に、以上のような構成を有する第8の実施形態のガス流路監視装置によるガス流路監視方法の手順について説明する。
以上のような第8の実施形態によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、ガス流路を流れるガスを電気回路に置き換えて回路モデル化し、この回路モデルに対して配管インピーダンス推定用の推定式を予め設定しておき、この推定式に用いる回路モデル用の指標値を、ガス流量とガス圧力の測定信号から周波数解析法により取得することによって、取得した周波数領域の関数に基づき、配管のガス漏れの有無を数式計算で効率よく高精度に検出できる。
[構成]
図18は、本発明を適用した第9の実施形態に係るガス流路監視装置の構成を示す機能ブロック図である。この図18に示すように、本実施形態のガス流路監視装置90は、図15に示した第7の実施形態の構成において、ガス漏れ判定手段75の代わりに、回路モデル用の微分値および積分値からガス漏れ位置を推定するガス漏れ位置推定手段95を使用するものである。
次に、以上のような構成を有する第9の実施形態のガス流路監視装置によるガス流路監視方法の手順について説明する。
以上のような第9の実施形態によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、ガス流路を流れるガスを電気回路に置き換えて回路モデル化し、この回路モデルに対してガス漏れ位置推定用の推定式を予め設定しておき、この推定式に用いる回路モデル用の指標値を、ガス流量とガス圧力の測定信号から微分積分法により取得することによって、取得した微分値または積分値に基づき、配管のガス漏れ位置を数式計算で効率よく高精度に特定できる。
図22は、本発明を適用した第10の実施形態に係るガス器具判別システムの構成を示す機能ブロック図である。この図22に示すように、本実施形態のガス器具判別システム100は、第1の実施形態のガス器具判別装置10と、第3、第5、第7、第9の実施形態のガス流路監視装置30,50,70,90を組み合わせてシステム化したものである。
なお、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で、他にも多種多様な変形例が可能である。例えば、第10の実施形態では、第1、第3、第5、第7、第9の実施形態を組み合わせてシステム化した場合について説明したが、前記実施形態の組み合わせはこれに限らず、自由に選択してシステム化可能である。
11…ガス流量測定部
12…ガス圧力測定部
13,14…微分積分手段
15,25…出力抵抗推定手段
16,26…器具判別手段
17…出力手段
23,24…周波数領域変換手段
30,40,50,60,70,80,90…ガス流路監視装置
35,45…脈動判定手段
55,65…配管インピーダンス推定手段
75,85…ガス漏れ判定手段
95…ガス漏れ位置推定手段
100…ガス器具判別システム
101…管理手段
Claims (17)
- ガス流路に設けられたガス流量測定部とガス圧力測定部と、
これらのガス流量測定部とガス圧力測定部の測定信号から、微分積分法または周波数解析法により回路モデル用の指標値を取得する測定信号解析手段と、
前記ガス流路を流れるガスを電気回路に置き換えた回路モデルと、この回路モデルに対して予め設定された出力抵抗推定用の推定式を用いて、前記測定信号解析手段で得られた回路モデル用の指標値から出力抵抗推定値を計算する出力抵抗推定手段と、
この出力抵抗推定手段で得られた出力抵抗推定値に基づき、前記ガス流路に接続された供給先のガス器具の種別およびガス漏れの有無を判別して、判別結果を出力する器具判別手段
を有することを特徴とするガス器具判別装置。 - 前記測定信号解析手段は、微分積分法により回路モデル用の微分値または積分値を計算する微分積分手段を含み、
前記器具判別手段は、前記出力抵抗推定手段で得られた出力抵抗推定値の時間軸上における変動パターンに基づき、ガス器具の種別およびガス漏れの有無を判別するように構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載のガス器具判別装置。 - 前記器具判別手段は、前記出力抵抗推定手段で得られた出力抵抗推定値の逆数の時間軸上における変動パターンに基づき、所定時間以上変化がない場合にガス漏れと判定し、非連続的な増減により階段状に変化する場合にガバナなし器具と判別し、連続的な増減により曲線波形状に変化する場合にガバナ付き器具と判別するように構成されている
ことを特徴とする請求項2に記載のガス器具判別装置。 - 前記測定信号解析手段は、微分積分法により回路モデル用の微分値または積分値を計算する微分積分手段を含み、
前記器具判別手段は、前記出力抵抗推定手段で得られた出力抵抗推定値の逆数および出力抵抗推定値の逆数の微分値を判定空間とし、その領域からガス器具の種別およびガス漏れの有無を判別するように構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載のガス器具判別装置。 - 前記測定信号解析手段は、微分積分法により回路モデル用の微分値または積分値を計算する微分積分手段を含み、
前記器具判別手段は、前記ガス流量測定部で得られた測定流量および前記出力抵抗推定手段で得られた出力抵抗推定値の逆数の微分値を判定空間として、その領域からガス器具の種別およびガス漏れの有無を判別するように構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載のガス器具判別装置。 - 前記測定信号解析手段は、周波数解析法により測定信号を時間領域の関数から周波数領域の関数に変換する周波数領域変換手段を含み、
前記器具判別手段は、前記出力抵抗推定手段で得られた出力抵抗推定値の周波数特性に基づき、ガス器具の種別およびガス漏れの有無を判別するように構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載のガス器具判別装置。 - 前記器具判別手段は、前記出力抵抗推定手段で得られた出力抵抗推定値の逆数の周波数軸上における成分分布パターンに基づき、高周波成分がない場合にガス漏れと判定し、高周波成分が予め設定された基準レベル以上である場合に手動出力操作のみの非出力制御型器具と判別し、高周波成分が前記基準レベル以下である場合に出力制御型器具と判別するように構成されている
ことを特徴とする請求項6に記載のガス器具判別装置。 - ガス流路に設けられたガス流量測定部とガス圧力測定部と、
これらのガス流量測定部とガス圧力測定部の測定信号から、微分積分法または周波数解析法により回路モデル用の指標値を取得する測定信号解析手段と、
前記ガス流路を流れるガスを電気回路に置き換えた回路モデルと、この回路モデルに対して予め設定された脈動判定用の判定式を用いて、前記測定信号解析手段で得られた回路モデル用の指標値から脈動の有無を判定して、判定結果を出力する脈動判定手段
を有することを特徴とするガス流路監視装置。 - ガス流路に設けられたガス流量測定部とガス圧力測定部と、
これらのガス流量測定部とガス圧力測定部の測定信号から、微分積分法または周波数解析法により回路モデル用の指標値を取得する測定信号解析手段と、
前記ガス流路を流れるガスを電気回路に置き換えた回路モデルと、この回路モデルに対して予め設定された配管インピーダンス推定用の推定式を用いて、前記測定信号解析手段で得られた回路モデル用の指標値から配管インピーダンス推定値を計算して、計算結果を出力する配管インピーダンス推定手段
を有することを特徴とするガス流路監視装置。 - ガス流路に設けられたガス流量測定部とガス圧力測定部と、
これらのガス流量測定部とガス圧力測定部の測定信号から、微分積分法または周波数解析法により回路モデル用の指標値を取得する測定信号解析手段と、
前記ガス流路を流れるガスを電気回路に置き換えた回路モデルと、この回路モデルに対して予め設定されたガス漏れ判定用の判定式を用いて、前記測定信号解析手段で得られた回路モデル用の指標値からガス漏れの有無を判定して、判定結果を出力するガス漏れ判定手段
を有することを特徴とするガス流路監視装置。 - ガス流路に設けられたガス流量測定部とガス圧力測定部と、
これらのガス流量測定部とガス圧力測定部の測定信号から、微分積分法により回路モデル用の指標値となる微分値または積分値を計算する微分積分手段と、
前記ガス流路を流れるガスを電気回路に置き換えた回路モデルと、この回路モデルに対して予め設定されたガス漏れ位置推定用の推定式を用いて、前記測定信号解析手段で得られた回路モデル用の指標値からガス漏れ位置を推定して、推定結果を出力するガス漏れ位置推定手段
を有することを特徴とするガス流路監視装置。 - ガス流路に接続された供給先のガス器具の種別およびガス漏れの有無を判別するガス器具判別システムにおいて、
請求項1乃至請求項7に記載のガス器具判別装置の中から選択されたガス器具判別装置と、請求項8乃至請求項11に記載のガス流路監視装置の中から選択された1つ以上のガス流路監視装置を組み合わせたことを特徴とするガス器具判別システム。 - ガス流路を流れるガス流量とガス圧力を測定する測定ステップと、
この測定ステップで得られたガス流量とガス圧力の測定信号から、微分積分法または周波数解析法により回路モデル用の指標値を取得する測定信号解析ステップと、
前記ガス流路を流れるガスを電気回路に置き換えた回路モデルと、この回路モデルに対して予め設定された出力抵抗推定用の推定式を用いて、前記測定信号解析ステップで得られた回路モデル用の指標値から出力抵抗推定値を計算する出力抵抗推定ステップと、
この出力抵抗推定ステップで得られた出力抵抗推定値に基づき、前記ガス流路に接続された供給先のガス器具の種別およびガス漏れの有無を判別して、判別結果を出力する器具判別ステップ
を有することを特徴とするガス器具判別方法。 - ガス流路を流れるガス流量とガス圧力を測定する測定ステップと、
この測定ステップで得られたガス流量とガス圧力の測定信号から、微分積分法または周波数解析法により回路モデル用の指標値を取得する測定信号解析ステップと、
前記ガス流路を流れるガスを電気回路に置き換えた回路モデルと、この回路モデルに対して予め設定された脈動判定用の判定式を用いて、前記測定信号解析ステップで得られた回路モデル用の指標値から脈動の有無を判定して、判定結果を出力する脈動判定ステップ
を有することを特徴とするガス流路監視方法。 - ガス流路を流れるガス流量とガス圧力を測定する測定ステップと、
この測定ステップで得られたガス流量とガス圧力の測定信号から、微分積分法または周波数解析法により回路モデル用の指標値を取得する測定信号解析ステップと、
前記ガス流路を流れるガスを電気回路に置き換えた回路モデルと、この回路モデルに対して予め設定された配管インピーダンス推定用の推定式を用いて、前記測定信号解析ステップで得られた回路モデル用の指標値から配管インピーダンス推定値を計算して、計算結果を出力する配管インピーダンス推定ステップ
を有することを特徴とするガス流路監視方法。 - ガス流路を流れるガス流量とガス圧力を測定する測定ステップと、
この測定ステップで得られたガス流量とガス圧力の測定信号から、微分積分法または周波数解析法により回路モデル用の指標値を取得する測定信号解析ステップと、
前記ガス流路を流れるガスを電気回路に置き換えた回路モデルと、この回路モデルに対して予め設定されたガス漏れ判定用の判定式を用いて、前記測定信号解析ステップで得られた回路モデル用の指標値からガス漏れの有無を判定して、判定結果を出力するガス漏れ判定ステップ
を有することを特徴とするガス流路監視方法。 - ガス流路を流れるガス流量とガス圧力を測定する測定ステップと、
この測定ステップで得られたガス流量とガス圧力の測定信号から、微分積分法により回路モデル用の指標値となる微分値または積分値を計算する微分積分ステップと、
前記ガス流路を流れるガスを電気回路に置き換えた回路モデルと、この回路モデルに対して予め設定されたガス漏れ位置推定用の推定式を用いて、前記測定信号解析ステップで得られた回路モデル用の指標値からガス漏れ位置を推定して、推定結果を出力するガス漏れ位置推定ステップ
を有することを特徴とするガス流路監視方法。
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