JP2015014562A - メータシステム、および、異常診断方法 - Google Patents

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Kenchi Kobayashi
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Abstract

【課題】スマートメータで集約したデータを利用し、低コストかつ高精度に各需要箇所の保全を図る。【解決手段】メータシステム100では、メータ110は、流動媒体の使用量を検知する使用量検知部と、検知された使用量をセンター装置114に送信するメータ通信部とを備え、センター装置は、メータから使用量を受信するセンター通信部と、受信した使用量をメータに関連付けて蓄積する使用量記憶部と、使用量記憶部に記憶された過去の使用量の推移に基づいて現在の使用量が異常であるか否か診断する異常診断部とを備える。【選択図】図1

Description

本発明は、複数のメータから情報を収集するメータシステム、および、異常診断方法に関する。
ガス事業者は、需要者が消費したガスの使用量を把握するため、需要箇所にガスメータを配置している。ガスメータは、ガスの使用量を積算するとともに、ガスの供給を続けることが困難または危険な状態になると、自動または手動でガスの供給を遮断する機能を有している。
また、ガスの使用状況を個別に監視するためには、需要箇所で利用する機器を特定するのが望ましい。例えば、需要箇所で使用するガス機器の種類または使用形態等の機器情報をガス事業者に申請し、その機器情報に対応したガスの流量パターンをガスメータに記憶することで精度の高い機器判別を行う技術が開示されている(例えば、特許文献1)。
特許第4556923号公報
上述したように、ガスメータでは、ガスの使用量が異常状態を示し、ガスの供給を続けることが危険と判断されると、ガスの供給が遮断されて安全が確保される。このような異常状態としては、例えば、定格が1000L/hのガスメータで1700L/h以上の瞬間的な流量の検知や、5L/h以上の流量の継続的検知等がある。しかし、所定流量の継続的検知は、ガスの漏洩のみならず、需要箇所に口火機器が追加された可能性を含んでいる。したがって、ガスを利用する機器を把握できないガスメータにおいては、新たな大型ガス器具の買い増しや口火機器が追加された可能性を考慮し、誤報抑制のために都市ガスでは30日、LPガスでは15日程度の猶予期間を設けて異常と診断するようにしている。したがって、実際はガスの漏洩であったとしても、その猶予期間は異常を認識することができなかった。また、新たなガス器具を買い増した場合には、過剰に遮断弁を動作させてしまうリスクもあった。
ここで、特許文献1の技術を用いることも考えられるが、機器を判別する装置等の追加投資が生じ、また、口火機器を追加する度にガス業者に申請しなければならないといった手間がかかることになる。
ところで、近年、通信機能を備え、ガスメータとガス事業者との間で双方向にデータ通信を行い、ガスの使用量を自動的に遠隔検針することが可能なスマートメータが脚光を浴びている。かかるスマートメータは、ガス等のインフラ網の安全性や利用効率を高めるための情報源としても利用されている。
しかし、かかるスマートメータを用いたメータシステムでは、個々のスマートメータの異常診断といった保全にまでは至っておらず、スマートメータで集約したデータは、例えば、需給逼迫の予想されるピーク時間帯にガス料金が高くなるように動的に料金を変更する、所謂、デマンドレスポンス等に利用されているに過ぎない。
本発明は、このような課題に鑑み、スマートメータで集約したデータを利用し、低コストかつ高精度に各需要箇所の保全を図ることが可能なメータシステム、および、異常診断方法を提供することを目的としている。
上記課題を解決するために、1または複数のメータと、メータと通信可能に接続されたセンター装置とを含む本発明のメータシステムでは、メータは、流動媒体の使用量を検知する使用量検知部と、検知された使用量をセンター装置に送信するメータ通信部と、を備え、センター装置は、メータから使用量を受信するセンター通信部と、受信した使用量をメータに関連付けて蓄積する使用量記憶部と、使用量記憶部に記憶された過去の使用量の推移に基づいて現在の使用量が異常であるか否か診断する異常診断部と、を備えることを特徴とする。
センター通信部は、異常と診断されたメータに対して遮断指令を送信し、メータは、センター装置から受信した遮断指令に応じて流動媒体の受給を遮断する遮断部を備えてもよい。
異常診断部は、使用量記憶部に記憶された過去の使用量の推移に基づいて、継続的な異常を診断するための長時間閾値を導出し、現在の使用量が継続的に長時間閾値以上維持された場合に異常と診断してもよい。
異常診断部は、使用量記憶部に記憶された過去の使用量の推移に基づいて、長時間閾値より大きい短時間閾値を導出し、現在の使用量が短時間閾値以上であれば、異常と診断してもよい。
センター通信部は、長時間閾値および短時間閾値のいずれか一方または双方をメータに送信してもよい。
センター装置は、メータを経由して使用する機器をメータに関連付けて記憶する機器記憶部を備え、異常診断部は、機器における流動媒体の定格使用量に基づいて異常を診断してもよい。
上記課題を解決するために、1または複数のメータと、メータと通信可能に接続されたセンター装置とを含むメータシステムを用いてメータの異常を診断する本発明の異常診断方法では、メータは、流動媒体の使用量を検知し、検知された使用量をセンター装置に送信し、センター装置は、メータから使用量を受信し、受信した使用量をメータに関連付けて蓄積し、過去の使用量の推移に基づいて現在の使用量が異常であるか否か診断することを特徴とする。
本発明によれば、スマートメータで集約したデータを利用し、低コストかつ高精度に各需要箇所の保全を図ることが可能となる。
メータシステムの概略的な構成を示した説明図である。 メータの概略的な構成を示した機能ブロック図である。 センター装置の概略的な構成を示した機能ブロック図である。 異常診断部の動作を説明するための説明図である。 異常診断方法の処理の流れを示したフローチャートである。 異常診断方法の処理の流れを示したフローチャートである。 異常診断方法の処理の流れを示したフローチャートである。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
本実施形態では、メータを経由して使用される流動媒体の使用量が異常な値になったことを、メータシステムの上位において統計的かつ画一的に把握する。ここでは、メータとしてガスメータを、流動媒体としてガスを挙げて説明するが、水道メータ等、他のメータを用いることもできる。また、本実施形態では、ガスメータとして、所謂スマートメータを適用しているが、かかる場合に限らず、通信機能やガスの使用量の検知機能を有す様々なメータを適用してもよい。
(メータシステム100)
図1は、メータシステム100の概略的な構成を示した説明図である。図1に示すように、メータシステム100は、複数のメータ110と、複数のゲートウェイ機器112と、センター装置114とを含んで構成される。
メータ110は、その需要箇所120に供給されるガスの使用量を検知し、また、センター装置114からの指令に応じて需要箇所120に設置された機器122を制御する。ゲートウェイ機器112は、1または複数のメータ110のデータを収集し、また、1または複数のメータ110に対してデータを配信する。
センター装置114は、コンピュータ等で構成され、ガス事業者等、メータシステム100の管理者側に属する。センター装置114は、1または複数のゲートウェイ機器112のデータを収集し、また、1または複数のゲートウェイ機器112に対してデータを配信する。したがって、あらゆる需要箇所120に配置されるメータ110が有する情報を、センター装置114で一括管理することができる。
ここで、ゲートウェイ機器112とセンター装置114との間は、例えば、基地局116を含む携帯電話網やPHS(Personal Handyphone System)網等の既存の通信網を通じた無線通信が実行される。また、メータ110同士およびメータ110とゲートウェイ機器112との間は、例えば、920MHz帯を利用するスマートメータ用無線システム(U−Bus Air)を通じた無線通信が実行される。以下、メータ110とセンター装置114の構成を詳述する。
(メータ110)
図2は、メータ110の概略的な構成を示した機能ブロック図である。メータ110は、流量計150と、遮断弁152と、通信回路154と、メータ記憶部156と、メータ制御部158とを含んで構成される。流量計150は、メータ110を経由するガスの流量を計測する。遮断弁152は、例えばソレノイドやステッピングモータを用いた電磁弁等で構成され、ガスの流路を遮断または開放する。通信回路154は、ゲートウェイ機器112や他のメータ110と無線通信を確立する。メータ記憶部156は、ROM、RAM、フラッシュメモリ、HDD等で構成され、メータ110に用いられるプログラムや各種データを記憶する。
メータ制御部158は、CPUやDSPで構成され、メータ記憶部156に格納されたプログラムを用い、メータ110全体を制御する。また、メータ制御部158は、使用量検知部160、遮断部162、メータ通信部164として機能する。使用量検知部160は、流量計150で計測された流量に基づいてガスの使用量を検知する。遮断部162は、遮断弁152を制御してガスの需給を遮断する。メータ通信部164は、通信回路154を通じてセンター装置114と情報交換し、例えば、使用量検知部160で検知された使用量を1時間毎にセンター装置114に送信する。ただし、遮断部162や遮断弁152を備えない構成でも本実施形態は成り立つ。
(センター装置114)
図3は、センター装置114の概略的な構成を示した機能ブロック図である。センター装置114は、通信回路180と、使用量記憶部182と、機器記憶部184と、センター制御部186とを含んで構成される。通信回路180は、基地局116を解してゲートウェイ機器112と無線通信を確立する。使用量記憶部182は、ROM、RAM、フラッシュメモリ、HDD等で構成され、各メータ110から受信した使用量を、そのメータ110に関連付けて蓄積する。したがって、使用量記憶部182には、メータ110毎の過去の使用量の推移が保持されている。機器記憶部184は、使用量記憶部182同様、ROM、RAM、フラッシュメモリ、HDD等で構成され、口火機器等、メータ110を経由して使用する機器122を、そのメータ110に関連付けて記憶する。
センター制御部186は、CPUやDSPで構成され、使用量記憶部182や機器記憶部184に記憶された情報に基づいてセンター装置114全体を制御する。また、センター制御部186は、異常診断部190、センター通信部192として機能する。異常診断部190は、使用量記憶部182に記憶された過去の使用量の推移に基づいて現在の使用量が異常であるか否か診断する。また、異常診断部190は、機器記憶部184に記憶された機器122におけるガスの定格使用量に基づいても異常を診断することができる。センター通信部192は、通信回路180を通じて各メータ110と情報交換し、例えば、メータ110から使用量を受信する。以下、異常診断部190による異常診断を具体的に説明する。
(異常診断部190)
図4は、異常診断部190の動作を説明するための説明図である。異常診断部190は、まず、使用量記憶部182に記憶された過去の使用量の推移、および、機器記憶部184に記憶されたメータ110を経由して使用する機器122に基づいて、継続的な異常を診断するための長時間閾値、および、長時間閾値より大きい短時間閾値を導出する。
具体的に、異常診断部190は、使用量記憶部182を参照し、過去における、その時間帯の使用量および1年のうちのその時期(季節)の使用量に基づいて今の時点の使用量を予測して予測値とする。例えば、任意の日におけるその時間帯の使用量が記憶されている場合、その使用量を抽出し、時期的な変動(季節、月、日、曜日、時)や環境の変動(温度、湿度、天候)を考慮して、図4(a)、(b)に示すように、例えば、15L/hを予測値とする。
続いて、異常診断部190は、機器記憶部184を参照し、過去の使用量が最後に記憶された時点以降に、そのメータ110に属する新規の機器122が登録されているか否か判定する。そして、新規の機器122が登録されていれば、その機器122の定格使用量を加えて予測値を更新する。例えば、図4(a)、(b)に示すように、新規の機器122が口火機器であり、常時18L/hの使用量が見込まれる場合、予測値にその定格使用量を加え、例えば、予測値を33L/hに更新する。かかる機器122の定格使用量は、機器122の仕様に基づいたものでもよいし、同機器122を使用している他のメータ110の使用量記憶部182に記憶された平均的な使用量に基づいて導出された値でもよい。こうして、当該機器122を使用した場合の適切な使用量を適用することが可能となる。
次に、異常診断部190は、図4(a)の如く、所定の継続時間(例えば、12時間)、継続的な供給が許可されるべき値(継続供給許可値:例えば、120L/h)を予測値に加算して長時間閾値(例えば、33+120=153L/h)を導出し、また、図4(b)の如く、2時間程度の短時間の供給が許可されるべき値(短時間供給許可値:例えば、500L/h)を予測値に加算して短時間閾値(ここでは33+500=533L/h)を導出する。
そして、異常診断部190は、現在の使用量が継続的に、例えば、12時間の間、長時間閾値(例えば153L/h)以上維持された場合、または、現在の使用量が短時間閾値(例えば、533L/h)以上であれば、そのメータ110が異常であると診断する。
ここで、異常診断部190が異常と診断すると、センター通信部192は、異常と診断されたメータ110に対して遮断指令を送信する。そして、メータ110の遮断部162は、センター装置114から受信した遮断指令に応じて受給を遮断する。また、センター装置114は、メータ110のガスの使用を直接遮断する代わりに、または、加えて、当該メータ110の異常を、需要箇所120、コールセンター、または、ガスを管理する機関に通知するとしてもよい。
このように個々のメータ110の過去の使用量の推移やメータ110を経由して使用する機器122に基づいて、閾値を動的に変化させ、その閾値との比較でメータ110の異常を診断する構成により、需要箇所120における機器122の仕様状況を適切に反映して高精度に各需要箇所120の保全を図ることができる。
また、異常診断を、個々のメータ110ではなく、センター装置114で総括的に実行することで、統計的、かつ、画一的な異常診断が可能となる。また、個々のメータ110に、このような高精度な診断手段を設ける必要がないので、低コストで高精度な異常診断が可能となる。したがって、当該メータシステム100に診断機能を有していないメータ110が含まれていたとしても、他のメータ110と同等の高精度な異常診断を受けることができる。
さらに、想定していなかった新たな診断基準が生じた場合でも、個々のメータ110全てに新たな診断基準を更新することなく、センター装置114のみ更新すればよい。
上述した実施形態では、使用量が閾値(長時間閾値、短時間閾値)以上となった場合に異常と診断しているが、かかる場合に限らず、口火機器の使用範囲(最低使用量と最高使用量)が把握されている場合、所定の閾値以下となっていることをもって異常と診断してもよい。例えば、口火機器の使用量が50〜500L/hである場合、検知された使用量が50L/h未満となると、その使用量が口火機器によるものではないと判断でき、それを漏れなどの異常と診断することができる。また、50〜500L/hの口火機器と700〜5000L/hの口火機器とが併用されている場合に、その間に相当する600L/hの使用量は口火機器によるものではないと判断でき、それを異常と診断することができる。
ただし、本実施形態では、メータ110が、1時間内に使用した総量(使用量)を、1時間毎に1回、センター装置114に送信している。この場合、仮に、500L/hで30分、700L/hで30分使用した場合に、正常な使用でありながら、使用量が(500+700)/2=600L/hとなってしまい異常と診断されるおそれがある。ここでは、メータ110側から、使用機器が変化したタイミング情報をセンター装置114に送信することで、上記の誤診断を回避する。
また、センター通信部192は、長時間閾値および短時間閾値のいずれか一方または双方をメータ110に送信してもよい。そして、メータ110では、かかる長時間閾値および短時間閾値のいずれか一方または双方を保持し、使用量検知部160で検知された使用量と、当該長時間閾値や短時間閾値とを比較して、メータ110個々で自律的に異常を診断するとしてもよい。
かかる構成により、センター装置114から独立して、メータ110が、センター装置114で導出された高精度な長時間閾値や短時間閾値を用いて異常を診断できる。したがって、センター装置114とメータ110とで二重に異常を診断することが可能となり、安全性を高めることができる。また、メータ110で使用量が導出されると、センター装置114に送信する前にメータ110自体で異常を判断できるので、リアルタイム性も高くなる。さらに、何らかの原因によりメータ110とセンター装置114との通信が途切れた場合であっても、メータ110単体で継続的に高精度の異常診断を行うことができる。
(異常診断方法)
図5〜図7は、異常診断方法の処理の流れを示したフローチャートである。図5を参照すると、メータ110では、タイマによる割込待機をしており(S200におけるNO)、タイマによる割込(ここでは1時間毎)が生じると(S200におけるYES)、使用量検知部160が、流量計150で計測された流量に基づいてガスの使用量を検知し(S202)、メータ通信部164が、検知された使用量をセンター装置114に送信して(S204)、割込待機状態(S200)に戻る。
図6を参照すると、センター装置114では、センター通信部192が受信待機をしており(S210におけるNO)、メータ110から使用量を受信すると(S210におけるYES)、センター通信部192は、受信した使用量をメータ110に関連付けて使用量記憶部182に蓄積する(S212)。そして、異常診断部190は、使用量記憶部182に記憶された過去の使用量の推移、および、機器記憶部184に記憶されたメータ110を経由して使用する機器122に基づいて、長時間閾値、および、短時間閾値を導出する(S214)。
次に、異常診断部190は、現在の使用量が継続的に、例えば、12時間の間、長時間閾値以上維持されているか否か判定する(S216)。その結果、長時間閾値以上維持されていれば(S216におけるYES)、そのメータ110が異常であると診断し(S218)、メータ110に対して遮断指令を送信して(S220)、受信待機状態(S210)に戻る。また、長時間閾値以上維持されていない場合(S216におけるNO)、異常診断部190は、現在の使用量が短時間閾値以上であるか否か判定する(S222)。その結果、短時間閾値以上であれば(S222におけるYES)、そのメータ110が異常であると診断し(S218)、メータ110に対して遮断指令を送信して(S220)、受信待機状態(S210)に戻る。また、短時間閾値未満であれば(S222におけるNO)、何ら処理を行わずに受信待機状態(S210)に戻る。
図7を参照すると、メータ110では、メータ通信部164が受信待機をしており(S230におけるNO)、センター装置114から遮断指令を受信すると(S230におけるYES)、遮断部162が受信した遮断指令に応じて受給を遮断して(S232)、受信待機状態(S230)に戻る。
以上、説明したように、本実施形態のメータシステム100、および、異常診断方法によって、スマートメータで集約したデータを利用し、低コストかつ高精度に各需要箇所の保全を図ることが可能となる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、上述した実施形態では、ガスメータを例に挙げて説明したが、かかる場合に限らず、水道メータ等、他のメータを用いることもできる。水道メータに適用する場合、異常診断部190は、使用量記憶部182を参照し、過去における、その時間帯の使用量および1年のうちのその時期(季節)の使用量に基づいて今の時点の使用量を予測して予測値とする。例えば、任意の日におけるその時間帯の使用量が記憶されている場合、その使用量を抽出し、時期的な変動(季節、月、日、曜日、時)や環境の変動(温度、湿度、天候)を考慮し、毎朝、洗面と炊事のために用いる使用量を踏まえて10L/hを長時間閾値とする。同様に週日の夜間18時から早朝2時には風呂・シャワーに2時間程度の短時間の供給が許可されるべきとして、それに用いられる使用量150〜280L/hを短時間閾値とする。
異常診断部190は、想定外の時間、例えば、週日の正午から1時間に200L/hの流量が生じた場合には、想定している時間とは異なるので、水道管の破断の可能性があるとし、お客さま宅や、登録されている管理人室などに連絡する。また、異常診断部190は、想定外の時間、例えば、休日の正午から1時間に200L/hの流量が生じた場合には、水道管の破断の可能性があるとしてお客さま宅や、登録されている管理人室などに連絡する。そして、その結果、異常でないことが判明した場合には、改めて休日には正午からの1時間に200L/hの流量が生じることがあり得ることを使用量記憶部182に記憶する。
また、異常診断部190は、例えば、10L/h以上の流れが昼夜を問わずに24時間継続している場合には、微小な漏れが生じた可能性があるとして、お客さま宅や、登録されている管理人室などに連絡する。また、異常診断部190は、例えば、10L/h以上の流れが深夜の午前3〜4時を含む12時間継続している場合には、微小な漏れが生じた可能性があるとして、お客さま宅や、登録されている管理人室などに連絡する。このようにして、ガスメータ同様、低コストかつ高精度に各需要箇所の保全を図ることが可能となる。
また、コンピュータを、上記メータ110やセンター装置114として機能させるプログラムや当該プログラムを記録した、コンピュータで読み取り可能なフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD、DVD、BD等の記憶媒体も提供される。ここで、プログラムは、任意の言語や記述方法にて記述されたデータ処理手段をいう。
なお、本明細書の異常診断方法における各工程は、必ずしもフローチャートして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。
本発明は、複数のメータから情報を収集するメータシステム、および、異常診断方法に利用することができる。
100 メータシステム
110 メータ
114 センター装置
122 機器
158 メータ制御部
160 使用量検知部
162 遮断部
164 メータ通信部
182 使用量記憶部
184 機器記憶部
190 異常診断部
192 センター通信部

Claims (7)

  1. 1または複数のメータと、該メータと通信可能に接続されたセンター装置とを含むメータシステムであって、
    前記メータは、
    流動媒体の使用量を検知する使用量検知部と、
    検知された使用量を前記センター装置に送信するメータ通信部と、
    を備え、
    前記センター装置は、
    前記メータから使用量を受信するセンター通信部と、
    受信した使用量を前記メータに関連付けて蓄積する使用量記憶部と、
    前記使用量記憶部に記憶された過去の使用量の推移に基づいて現在の使用量が異常であるか否か診断する異常診断部と、
    を備えることを特徴とするメータシステム。
  2. 前記センター通信部は、異常と診断された前記メータに対して遮断指令を送信し、
    前記メータは、前記センター装置から受信した遮断指令に応じて前記流動媒体の受給を遮断する遮断部を備えることを特徴とする請求項1に記載のメータシステム。
  3. 前記異常診断部は、前記使用量記憶部に記憶された過去の使用量の推移に基づいて、継続的な異常を診断するための長時間閾値を導出し、現在の使用量が継続的に該長時間閾値以上維持された場合に異常と診断することを特徴とする請求項1または2に記載のメータシステム。
  4. 前記異常診断部は、前記使用量記憶部に記憶された過去の使用量の推移に基づいて、前記長時間閾値より大きい短時間閾値を導出し、現在の使用量が該短時間閾値以上であれば、異常と診断することを特徴とする請求項3に記載のメータシステム。
  5. 前記センター通信部は、前記長時間閾値および前記短時間閾値のいずれか一方または双方を前記メータに送信することを特徴とする請求項4に記載のメータシステム。
  6. 前記センター装置は、前記メータを経由して使用する機器を該メータに関連付けて記憶する機器記憶部を備え、
    前記異常診断部は、前記機器における前記流動媒体の定格使用量に基づいて異常を診断することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のメータシステム。
  7. 1または複数のメータと、該メータと通信可能に接続されたセンター装置とを含むメータシステムを用いて該メータの異常を診断する異常診断方法であって、
    前記メータは、
    流動媒体の使用量を検知し、
    検知された使用量を前記センター装置に送信し、
    前記センター装置は、
    前記メータから使用量を受信し、
    受信した使用量を前記メータに関連付けて蓄積し、
    過去の使用量の推移に基づいて現在の使用量が異常であるか否か診断することを特徴とする異常診断方法。
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