JP2014519034A - 液体パイプ構造に於ける漏洩を識別するための方法とシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、液体パイプ構造の中の漏洩を識別するシステムを提供する。このシステムは、前記パイプ構造の少なくとも１つの出口ポイントに近接して設置され、音響センサとワイヤレス通信ユニットを含む少なくとも１つの検出ユニットと；パイプ構造の入口ポイントに設置され、バルブと、音響センサと、ワイヤレス通信ユニットを含み、水流データを送信し、制御信号を受信するように配置された電子制御遮断ユニットと；すべてのセンサからの測定データを受信するためのコントローラネットワーク装置とを備えている。コントローラは、入口ポイントで測定された流れと出口ポイントで測定された流れの違いを識別する時に、漏洩を検出するようにプログラムされている。

Description

本発明は、パイプ構造に於ける液体漏洩を識別する分野に関し、特に、音響センサによって漏洩を識別することに関する。

漏洩検知のための様々なシステムがこの分野で知られている。米国特許出願番号第２００６／１７４７０７号は、音響センサを使用して、液体又はガス運搬インフラに於ける異常な流れの発生を検知し制御するための装置を開示している。米国特許番号第５０４０４０９号は、いつ漏洩がスプリンクラー装置で発生するか判定するための音響センサを開示している。最悪の漏洩を検出した時、アラーム信号が発生し、散布されている液体の局所的な高圧の流れのために、液体の損失と起こる可能性のある破壊を防止するために遮断バルブが作動することが可能である。米国特許出願番号第２００４／１２８０３４号は、パイプを通した液体の流れの音響の特徴を検知するために、マイクロホン又はその他の音響センサを使用して液流検知することを開示している。液体の流れの音響の特徴の分析に基づいて、ラインに故障又は漏洩が発生しているかどうか判定する。

国際特許出願公開第０１５１９０４号は、圧力下で漏れた水によって、パイプで発生した音又は振動を処理することによって、プラスチックの排水パイプの漏洩を検知する方法を開示している。漏洩は、漏洩検知アプリケーションで伝統的に使われる相互相関機能又は強化された衝撃応答機能から判断するように、２つの漏洩信号の到着時間の違いを使うことによって位置決めする。

欧州特許出願公開第１０７７３７１号は、漏洩特有の音信号を使用して漏洩を検知するか／又は少なくとも１つの接続具及び／又はパイプラインに設置した設備を使って取付具のレベルを検知し、もし漏洩が検知された場合には、漏洩アラーム信号、又は、もしレベルがある値を超えるか又は下がった場合にはレベル警告信号を出力する方法を開示する。

上記の様々な漏洩検知方法は、パイプ内部に設定した音響センサを使い、この音響センサは、パイプに沿った漏洩を識別するための複雑なアルゴリスムを必要するが、そのような解決法は、遮断バルブを即作動させるために、パイプ構造内のリアルタイム液体漏洩を検出するためには使わなくても良い。

本発明は、液体パイプ構造の漏洩を識別するためのシステムを提供する。
このシステムは：音響センサと、ワイヤレス通信ユニットとを含む前記パイプ構造の少なくとも１つの出口ポイントの近くに位置付けされる少なくとも１つの検出ユニットと；パイプ構造の入口ポイントに設置された、電子制御された遮断ユニットとであって、バルブと、音響センサと、水流データを送信し、制御データを受信するように配置されたワイヤレス通信ユニットとを含む遮断ユニットと；すべてのセンサからの測定データを受信するためのコントローラネットワーク装置とから構成されている。コントローラは、入口ポイントで測定された液体流と出口ポイントで測定された流れの間の違いを識別する時に、漏洩を検出するようにプログラムされる。

本発明の幾つかの実施形態によるコントローラは、漏洩を識別した時、入口ポイントをブロックするようにプログラムされている。

コントローラ装置は更に携帯電話ネットワークモジュールと所定の電話番号に漏洩警告を送信するためのＳＩＭカードを備えている。

本発明の幾つかの実施形態によれば、コントローラは、入口ポイントで測定された液体の流れを識別し、すべての出口ポイントで測定された流れを識別しない場合、漏洩を検出するようにプログラムされている。

本発明の幾つかの実施形態によれば、パイプ構造は、１つ以上の入口ポイントを備え、コントローラは、入口ポイントで測定された液の流れと出口で測定された流れの合計の違いを識別する時に漏洩を検出するようにプログラムされている。

本発明の幾つかの実施形態によれば、検出ユニットは更に、処理ユニットと、フィルタリングユニットと、増幅器ユニットと、タイマーユニットと、指定された音認識アルゴリスムに基づいて、出口ポイントのそばの音信号を分析するように配置された比較器ユニットを備えている。

本発明の幾つかの実施形態によれば、音認識アルゴリスムは、所定距離の「水滴」音を含む水流に関係する音信号を識別し、背景の騒音をフィルタリングするようにプログラムされている。

本発明の幾つかの実施形態によれば、検出ユニットは、制御ユニットが、特定の制御された出口ポイントの不規則な流れを識別するのを可能にし、パイプの中の液体の流れの量的データ分析を可能にする固有の識別子コードを有している。

本発明の幾つかの実施形態によれば、遮断バルブは、少なくとも、音響センサと、ワイヤレス通信ユニットと、プロセッサと、電子制御バルブとから構成されている。

本発明の幾つかの実施形態によれば、液体のパイプ構造の漏洩を識別するための方法を提供する。この方法は、パイプ構造の少なくとも１つの出口ポイントに近接した音信号を識別するステップと；前記パイプ構造の少なくとも１つの入口ポイントに近接した音信号を識別するステップと；前記出口ポイント又は前記入口ポイントでの液体の流れを識別するために、前記音信号を分析するステップと；液体の流れを示す前記測定された音を制御ユニットに送信するステップと；前記入口ポイントで測定された液体の流れと前記出口ポイントで測定された流れの違いを識別する時に、漏洩を検出するステップから成る。

本発明の幾つかの実施形態によれば、漏洩を識別する場合、前記入口ポイントをブロックするステップを更に含む。

本発明の幾つかの実施形態によれば、所定の電話番号に前記漏洩警告を送信するステップを更に含む。

本発明の幾つかの実施形態によれば、液体の流れが入口ポイントで検出され、流れがすべての出口ポイントで測定されない場合、漏洩が識別される。

本発明の幾つかの実施形態によれば、前記パイプ構造は、１つ以上の入口ポイントを含み、前記入口ポイントで測定された液体の流れと、前記出口で測定された流れの合計の間に違いを識別した時に漏洩が検出される。

本発明の幾つかの実施形態によれば、出口ポイントからの水流を識別するための音信号の前記分析は、水流に関係する音信号を識別するために、指定された音認識アルゴリスムに基づいている。

本発明の幾つかの実施形態によれば、音認識アルゴリスムは、所定距離で水滴音を識別することと、背景の騒音をフィルタリングすることを含む。

本発明は、以下の添付された図面を併用して成された実施形態の詳細な記述から容易に理解される。
本発明の幾つかの実施形態による漏洩検出システムの構成要素を示すブロック図である。 本発明の幾つかの実施形態による制御装置を示すブロック図である。 本発明の幾つかの実施形態による検出ユニットのブロック図である。 本発明の幾つかの実施形態による流れ漏洩検出処理を示す図。 本発明の幾つかの実施形態による流れ漏洩検出処理を示す図。 本発明の幾つかの実施形態による遮断ユニットのブロック図である。 本発明の幾つかの実施形態による水道の蛇口とその関連検出ユニットの図である。 本発明の幾つかの実施形態による遮断ユニットの図である。

本発明の少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、その応用に於いて、次の記述に説明されるか又は図面に図示した構成要素の構造や配置の詳細に限定されないことを理解すべきである。本発明は、その他の実施形態に応用可能であり、また様々な方法で実施されるか実行され得る。また、ここで用いられる表現と専門用語は、記述目的であって、限定的であると考えるべきではない。

図１は、本発明よるパイプ構造システムで実施された漏洩検知システムの主要構成要素を図示している。システムは、制御ユニット１００と、入口ポイントバルブ１１０と、測定ユニット１１２と、入口ポイントに設置された遮断ユニット１３０と、パイプ構造の制御された出口ポイントの近傍に設置された複数の検出装置１４０を備えている。コントローラは、ワイヤレス通信リンクを介して、検出装置１４０と通信しており、入口ポイント及び出口ポイントの音響センサから受信した測定値に基づいて入口ポイントと出口ポイントのバルブを管理するようにプログラムされている。検出ユニット１１２は、異なるポイントに設置され、各ユニットは、少なくとも１個の、蛇口などの制御された出口ポイントに隣接している。

図２は本発明の幾つかの実施形態によるコントローラ装置設計を示すブロック図である。コントローラは、検出ユニットと交信するためのＲＦ送信器、受信した音響センサの測定値を分析し、以下で更に詳しく述べるアルゴリスムに従って、パイプ構造の中の各バルブのための制御操作を決めるようにプログラムされたマイクロプロセッサなどの通信モジュール１００２を備えている。（オプションとして、コントローラは更に、マイクロコントローラを備えている）。本発明の幾つかの実施形態によれば、携帯電話ネットワークモジュール１００８（ＧＳＭ（登録商標）モジュールのような）と、識別した漏洩に関する警報をパイプ構造の技術的サポートに関係する所定のユーザの電話番号に報告できるようにＳＩＭカード１０１０を加えることを提案している。

図３は、本発明の幾つかの実施形態による検出ユニット設計のブロック図である。検出ユニットは、指定された音認識アルゴリスムに従って、蛇口などの、制御可能な出口ポイントの水流を識別するための検出ユニットの近くの音信号を測定する音響センサ２００２を備えている。処理ユニット２０１０にプログラムされたそのような音認識アルゴリスムは、少なくとも、フィルターユニット２０１４、増幅器ユニット２０１２、タイマーユニット２００４、所定距離における「水滴」音を含む水流に関係した音信号を識別し、背景の騒音をフィルタリングするための比較器ユニット２００６を含む基本装置を使う。分析結果は、所定レベル以下の水流を検出したことを示すことを含むだけにすることも可能である。音信号を分析した後、マイクロプロセッサは、各々の出口ポイントに於ける水流測定値を伝達するために、ＲＦ送信器２０１６のような通信モジュールを操作する。本発明の幾つかの実施形態によれば、検出ユニットは、各々の出口ポイントのそばのオブジェクトに簡単に取り付けることが出来るステッカー（ラベル）の一部として一体化された小型電子チップとして実現出来る。本発明の幾つかの実施形態によれば、各検出ユニットは、固有の識別子を有している。識別された検出ユニットからの測定流れデータに基づいて、コントローラ装置は、特定の出口ポイントでの水流の不規則性に関して報告することが出来る。

図４は、本発明の幾つかの実施形態による流れ漏洩検出処理の図示である。入口ポイントでの音響センサからの測定値が水流を示す度に、アルゴリスムはコントローラによって作動する（ステップ４１０）。水流が識別されると、コントローラは、制御された出口ポイントに近接して設置された音響センサからリアルタイム測定値を要求し受信する（ステップ４１２）。測定は分析され、すべての出口ポイントでの水流及び水流の量を識別する（ステップ４１４）。次のステップでは、入口ポイントでの音響センサの測定値が出口ポイントでの音響センサの測定値と比較される（ステップ４１６）。入口ポイントでの水流が、すべての出口ポイントからの水量より多いことを検出した場合、アルゴリスムは、漏洩警告状態と判断することが出来る（ステップ４１８）。そうでない場合には、通常状態と判断される（ステップ４２０）。漏洩警告の場合、コントローラは、メイン入口のバルブを閉じるために遮断ユニットに制御信号を送信するか、又は所定の指定された電話番号へ警告メッセージを送信するか決める。本発明の幾つかの実施形態によれば、パイプ構造は、複数の出口ポイントに接続された複数の入口ポイントを含むことが出来る。そのような構造に於いて、アルゴリスムは、漏洩状態を判断するために、すべての入口ポイントからの水流測定値の合計をすべての出口ポイントからの水流測定値の合計と比較するようになっている。

図５は本発明の幾つかの実施形態による流れ漏洩検出処理の図示である。アルゴリスムは、図４に説明するアルゴリスムと同じであり、入口ポイントからのすべての測定された水流は、出口ポイントで検出されるものと仮定される。大部分の個人的な家庭用パイプ構造にあてはまるこの仮定に於いて、水流が、入口ポイントで検出さるが、出口ポイントでは検出されない場合には、漏洩は判断される（ステップ５１８、５２２及び５２２）。

図６は、本発明の幾つかの実施形態による遮断ユニット設計のブロック図である。検出ユニットは、指定された音認識アルゴリスムに基づいて、入口ポイントでの水流を識別するための音信号を測定する音響センサ６００２を含む。そのような音認識アルゴリスムは、処理ユニット６００６でプログラムされる。音信号を分析した後、各々の出口ポイントの水流を示している測定値を伝達するために、マイクロプロセッサは、ＲＦ送信器／受信器６００４などの通信モジュールを操作する。電子制御バルブ６００８は、受信器６００４を介した、コントローラからの信号命令に従って操作される。電子制御バルブは、所与の命令に従って、遮断バルブを作動する。

図７は、本発明の幾つかの実施形態による蛇口と関連の検出ユニットの図示である。検出ユニット２００は、オプションとして、典型的な蛇口構造１４０の後側に取り付けられている。蛇口出口ポイントに近接する検出ユニットのそのような位置は、蛇口から出てくる水流を感知することを可能にする。

図８は、本発明の幾つかの実施形態による遮断ユニットの図示である。遮断ユニットは、パイプ構造の入口ポイントに接続されたコネクター８００２、アラームＬＥＤ８００４、及びディスプレー８００８を有している。

明細書に於ける「幾つかの実施形態」、「ある実施形態」、「１つの実施形態」、又は「その他の実施形態」に対する言及は、その実施形態に関係して記述された特定の性質、構造、又は特質は、少なくとも幾つかの実施形態に含まれるが、必ずしも、本発明のすべての実施形態に含まれるのではないことを意味する。

ここに使われている表現と専門用語は、限定的と理解されるべきではなく、単に説明の目的のためであると理解すべきである。

本発明の教示の原理と使用は、添付される記述、図面、及び実施例を参考にしてより良く理解することが出来る。

ここに記述された詳細は、本発明の応用に対する制限を解釈しないと理解すべきである。

更に、本発明は様々な方法で実施され実行されることが出来、本発明は上記の記述に概要が示された実施形態とは別の実施形態で実施することも可能であると理解されるべきである。

「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ）」などの用語及びそれらの文法的な変形は１つ以上の構成要素、性質、ステップ、又は整数又はグループを付け加えることを排除するものではないと理解すべきで、それらの用語は、構成要素、特質、ステップ又は整数を規定するものと理解すべきである。

もし明細書又はクレームが「付加的」な要素に就いて言及している場合、それは、付加的要素が１つ以上あることを排除するものではない。

クレーム又は明細書が「一つ（ａ）」又は「一つ（ａｎ）」の要素に就いて言及している場合、そのような言及はその要素がたった１つしかないと理解されるべきではない。

明細書が、ある構成要素、特徴、構造又は特質が含まれ「ても良い（ｍａｙ）」、「ても良い（ｍｉｇｈｔ）」、「得る（ｃａｎ）」又は「得る（ｃｏｕｌｄ）」と記述された場合、その特定の構成要素、性質、構造、又は特質は含まれなくても良いと理解されるべきである。

適用出来る場合、状態図、フロー図又はその両方が実施形態を記述するために使用可能であるが、本発明は、これらの図や対応する記述に限定されない。例えば、フローは、各々の図示されたボックスや状態又は、図示され記述されたものと正確に同一の順番で流れる必要はない。

本発明の方法は、選択されたステップやタスクを手動で、自動的に、又はその組合せで行うことによって実施することが可能である。

「方法」という用語は、これに限定される訳ではないが、本発明が属す技術の実践者によって公知であるか及び／又は公知の方法、手段、技術及び手続きから容易に開発される方法、手段、技術及び手続きを含む、所与の仕事を実施するためのこれらの方法、手段、技術及び手続きについて言及するものである。

クレームと明細書で提供される記述、実施例、方法及び材料は、限定的と理解するのではなく、むしろ単に例示されたものと理解すべきである。

ここに用いられた技術的及び科学的用語の意味は、それ以外に規定されなければ、本発明が属す分野の通常のスキルの１つであると普通に理解すべきである。

本発明は、ここで記述したものと同じ又は類似の方法と材料で、試験や実務で実施することが出来る。

本明細書中で参照されるか言及される特許、特許出願、及び論文を含むいかなる公表も、各個々の公表が、特定的にかつ個別的に、この明細書に取り込まれていると示されるのと同程度に、それらの全体がこの本明細書に取り込まれている。加えて、本発明の幾つかの実施形態の記述の中でどのようなものであっても参考の引用又は識別、その参考が、本発明に対する従来技術として有用だと認めたと理解すべきではない。

本発明は、限定された数の実施形態に関して記述しているが、これらは本発明の範囲に関して限定するものと解釈されるべきではなく、むしろ、好ましい実施形態の幾つかの例示と理解すべきである。その他の可能な変形、改良、及び応用も発明の範囲内にある。従って、本発明の範囲は、今まで述べてきた内容によって限定されるべきではなく、添付されたクレームとそれらの法的等価物によって限定されるべきである。

Claims (16)

1. 液体パイプ構造の中の漏洩を識別するシステムであって、前記システムは、
   液体の流れを測定する音響センサとワイヤレス通信ユニットを含む少なくとも１つの検出ユニットであって、前記パイプ構造の少なくとも１つの出口ポイントに近接して設置されるところの検出ユニットと；
   バルブと、音響センサと、ワイヤレス通信ユニットとを含む少なくとも１つの電子制御の遮断ユニットであって、前記パイプ構造の入口ポイントに設置されており、前記通信ユニットが水流のデータを送信し、制御信号を受信するように配置されるところの遮断ユニットと；
   すべてのセンサからの測定データを受信する少なくとも１つのコントローラネットワーク装置であって、入口ポイントで測定された液体流れと出口ポイントで測定された流れの間の違いを識別する時に漏洩を検出するようにプログラムされていることところのコントローラネットワーク装置と、
   を備えていることを特徴とするシステム。
2. 前記コントローラは、漏洩を識別した時、前記入口ポイントをブロックするようにプログラムされていることを特徴とする請求項１のシステム。
3. コントローラ装置は更に携帯電話ネットワークモジュールと所定の電話番号に漏洩警告を送信するためのＳＩＭカードを備えていることを特徴とする請求項１のシステム。
4. 前記コントローラは、入口ポイントで測定された液体の流れを識別し、すべての出口ポイントで測定された流れを識別しない場合、漏洩を検出するようにプログラムされていることを特徴とする請求項１のシステム。
5. 前記パイプ構造は、１つ以上の入口ポイントを備え、前記コントローラは、入口ポイントで測定された液の流れと出口で測定された流れの合計の違いを識別する時に漏洩を検出するようにプログラムされていることを特徴とする請求項１のシステム。
6. 前記検出ユニットは更に、処理ユニットと、フィルタリングユニットと、増幅器ユニットと、タイマーユニットと、指定された音認識アルゴリスムに基づいて、出口ポイントのそばの音信号を分析するように配置された比較器ユニットを備えていることを特徴とする請求項１のシステム。
7. 前記音認識アルゴリスムは、所定距離の「水滴」音を含む水流に関係する音信号を識別し、背景の騒音をフィルタリングするようにプログラムされていることを特徴とする請求項６のシステム。
8. 前記検出ユニットは、前記制御ユニットが、特定の制御された出口ポイントの不規則な流れを識別するのを可能にし、前記パイプの中の液体の流れの量的データ分析を可能にする固有の識別子コードを有していることを特徴とする請求項１のシステム。
9. 前記遮断バルブは、少なくとも、音響センサと、ワイヤレス通信ユニットと、プロセッサと、電子制御バルブとから構成されていることを特徴とする請求項１のシステム。
10. 液体パイプ構造の漏洩を識別するための方法であって、前記方法は：
    前記パイプ構造の少なくとも１つの出口ポイントに近接した音信号を識別するステップと；
    前記パイプ構造の少なくとも１つの入口ポイントに近接した音信号を識別するステップと；
    前記出口ポイント又は前記入口ポイントでの液体の流れを識別するために、前記音信号を分析するステップと；
    液体の流れを示す前記測定された音を制御ユニットに送信するステップと；
    前記入口ポイントで測定された液体の流れと前記出口ポイントで測定された流れの違いを識別する時に、漏洩を検出するステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
11. 漏洩を識別する場合、前記入口ポイントをブロックするステップを更に含むことを特徴とする請求項１０の方法。
12. 所定の電話番号に前記漏洩警告を送信するステップを更に含むことを特徴とする請求項１０の方法。
13. 液体の流れが入口ポイントで検出され、流れがすべての出口ポイントで測定されない場合、漏洩が識別されることを特徴とする請求項１０の方法。
14. 前記パイプ構造は、１つ以上の入口ポイントを含み、前記入口ポイントで測定された液体の流れと、前記出口で測定された流れの合計の間に違いを識別した時に漏洩が検出されることを特徴とする請求項１０の方法。
15. 出口ポイントからの水流を識別するための音信号の前記分析は、水流に関係する音信号を識別するために、指定された音認識アルゴリスムに基づいていることを特徴とする請求項１０の方法。
16. 音認識アルゴリスムは、所定距離で水滴音を識別することと、背景の騒音をフィルタリングすることを含むことを特徴とする請求項１５の方法。

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