JP2019509531A - 施設内のリソースフローを監視することによるエラー状態の検出 - Google Patents

Abstract

通信モジュールは、同じネットワークデバイス内の計測モジュールから受信した情報と、供給能力及びパルス量などの、特定の計測モジュールのプロパティに関する情報とを使用して、エラー状態がいつ終了するかを決定する。通信モジュールは、累積期間中にパルスを累積し、累積期間中に累積されたパルス数をしきい値パルス数と比較して、エラー状態が存在するか否かを判定する。エラー状態が存在する場合、通信モジュールは警報を生成し、スケジュールされた通信を待つことなく警報を送信することができる。

Description

本発明は、一般に、施設に提供されるリソースのフローを監視し、計測器特有の特性を考慮することによって、施設内のエラー状態を検出することに関する。

本出願は、２０１５年１２月２１日に出願され、「施設でのフローの監視」と題する米国仮特許出願第６２／２７０，２８２号に基づく優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

計測器は、施設内のガス、電気、水などのリソースの消費量を測定することができる。計測器は、ネットワーク上のノードに含まれてもよいノードは、計測器と通信モジュールの両方を含む。ノードは、通信モジュールを介して消費情報を中央システム又はヘッドエンドシステムに通信する。中央システムは、各施設におけるリソースを管理し、システムの他の側面を管理するために消費情報を分析することができる。

中央システムは、消費情報を分析し、施設内に全体のフロー量、すなわち、通常よりもはるかに大きいフロー量があることを決定することによって、開放されたガス管のような施設内の故障を識別することができる。しかし、中央システムは、通常、各デバイスタイプに対して同じルールセットを使用する。特定の装置の特性を考慮したり、計測器の容量などの計測器の特性に基づいて異なるルールを適用したり、履歴消費情報を考慮したりすることはない。商業施設又は産業施設に勤務する計測器が異なるスケジュールで報告する可能性があるため、住宅施設を提供する計測器とは異なる能力を有することがあるので、計測器及び施設の個々の特性を考慮することがより有用であろう。従って、障害又は他のエラー状態が、より正確かつより少ない遅延で特定され得るならば、有用であろう。

本発明のシステム及び方法は、施設内のエラー状態のより適時かつ正確な検出を提供する。施設に位置する装置は、通信モジュール及び計測モジュールを含むことができる。この装置は、多数の他の装置と共にネットワークに接続されてもよく、ネットワークを介して中央システムと通信してもよい。当該装置は、ある時間期間にわたる施設のリソース使用に関する情報を収集するように構成されてもよく、その情報を通常の状況下でスケジュールに従って中央システムに伝達することができるように構成してもよい。

通信モジュールは、計測モジュールから受信した情報と、特定の計測モジュールの特性に関する情報を使用して、エラー状態がいつ終了するかを判定する。一例では、通信モジュールは、エラー状態を示す累積期間に対するしきい値パルス数を決定する。しきい値パルス数は、特定の計測モジュールの特性又は特性に基づいており、例えば、供給能力及びパルスボリューム値、累積期間の持続時間、及び検出されるエラー状態のタイプなどの情報を含む。
通信モジュールは、累積期間中にパルスを累積する。累積期間が終了した後、通信モジュールは、累積期間中に累積されたパルス数をしきい値パルス数と比較して、エラー状態が存在するか否かを判定する。エラー状態がある場合、通信モジュールは警報を生成し、警報を中央システムに送信する。通信モジュールは、警報が生成されると直ちにそれを送信することができる。それは消費情報の次のスケジュールされた通信を待つことができない。また、警報が生成されるとすぐには送信されず、別の時間に送信されることもある。

本開示のこれら及び他の特徴、態様、及び利点は、以下の詳細な説明を添付の図面を参照して熟読することでよりよく理解されるであろう。

例示的なネットワークを示すブロック図である。 通信モジュール及び計測モジュールを含む例示的なノードを示すブロック図である。 通信モジュールの例示的な方法を示すフローチャートである。 通信モジュールの別の例示的な方法を示すフローチャートである。

通信モジュールは、関連する計測モジュールから受信した情報と、特定の計測モジュールの特性に関する情報を使用して、エラー状態がいつ終了するかを決定する。特定の計測モジュールの特性又は特性は、パルス数のしきい値を決定するために使用される。しきい値パルス数を決定する際に使用されるときに、供給能力及びパルスボリューム値のような特性、ならびにエラー状態のタイプが考慮されてもよい。通信モジュールは、累積期間中にパルスを累積する。累積期間が終了した後、通信モジュールは、累積期間中に累積されたパルス数をしきい値パルス数と比較して、エラー状態が存在するか否かを判定する。エラー状態がある場合、通信モジュールは警報を生成し、警報を中央システムに送信する。

例示的な動作環境
本発明は、通信モジュールと計測モジュールとを含むネットワークのノード内で動作することができる。図１は、例示的なネットワーク１００を示す。ネットワークは、異なる施設に位置するノード１２０，１３０，１４０，１５０，１６０，１７０、及び中央システム１１０を含む。ネットワークは、他のネットワーク装置１８０も含むことができる。ノード及び中央システムは、例えば、無線メッシュネットワーク、ＰＬＣ、セルラーネットワーク、又は他の適切なネットワーク、又はネットワークの組み合わせなどの、ネットワーク１００を介して通信する。

ノードの少なくともいくつかは、通信モジュール及び計測モジュールを含む。例えば、ノード１２０は、通信モジュール１２４及び計測モジュール１２２を含む。ノード１３０，１４０，１５０，１６０，１７０はそれぞれ、通信モジュール１３４，１４４，１５４，１６４，１７４、及び計測モジュール１３２，１４２，１５２，１６２，１７２を含む。ノード１２０，１３０，１４０，１５０，１６０，１７０の計測モジュールは、異なる特性又は特性を有することができる。例えば、計測モジュールの供給能力が異なり、計測モジュールがリソース消費を測定する方法が異なり、又は計測モジュールが通信モジュールと通信する方法が異なる場合がある。さらに、ノードに関連する施設のリソース消費は、消費量又は消費率などの異なる特性を有する可能性がある。ノード１２０，１３０，１４０，１５０，１６０，１７０の通信モジュールは、異なる特性又は特性を有することもできる。

いくつかのシステムでは、ノード１２０，１３０，１４０，１５０，１６０，１７０は、本明細書では読み出し期間と呼ばれる所定の期間にわたってリソース消費情報を収集し、収集された情報をスケジュールに従って中央システム１１０に送信することができる。例えば、商業施設又は産業施設に関連付けられたノードは、消費情報を１時間以上収集してもよい（すなわち、読み出し期間が１時間である）。次の１時間又は次の読み出し期間の間に情報を中央システムに送信することができる。住宅施設に関連するノードは、２４時間にわたって消費情報を収集してもよい（すなわち、読み出し期間は２４時間である）、次の２４時間又は次の読み出し期間の間に情報を中央システムに送信する。

これらのシステムでは、中央システムは、エラー状態が発生するまで情報を受信しない可能性があるから、中央システムで受信された消費情報に基づいて、オープンフローなどの施設内のエラー状態をタイムリーに識別することは困難である。さらに、中央システムは、消費情報を分析してエラー状態を検出するための基本ルールのみを有することができる。例えば、中央システムは、個々の計測器の容量を考慮することなく、あるタイプのすべての計測器から受信したすべての情報を分析するために、同じルールセットを使用することができる。

いくつかのノードは、複数の低電力エンドポイント（ＬＰＥ）であってもよい。低消費電力エンドポイントには、例えば、バッテリー、待機タップ電力、又は収穫電力などの制限された電源がある。ＬＰＥは電力を節約するために低電力モードに入ることができる。ＬＰＥは、１つ又は複数のコンポーネントをオフにするか、低消費電力モードでは低消費電力状態にすることがある。例えば、ＬＰＥは通常電力モードでは高電力、高精度ＴＣＸＯを使用することができるが、低電力モードではＴＣＸＯの電力を低下させることがあり、低電力、低精度発振器を使用する。ＬＰＥはウェイクアップして周期的に通常電力モードに入り、ネットワークと同期し、通常の電力モードの間にネットワーク上で通信することができる。

通信モジュールは、エラー状態を検出するために計測モジュールの動作を監視することができる。このようにして通信モジュールを使用することにより、エラー状態をより正確かつ適時に検出することができる。通信モジュールは、フローを監視し、フローの著しい変動を検出するように構成されてもよい。重要な変動がある場合、通信モジュールは、中央システムに警告することができる。次の正常にスケジュールされた通信まで待つのではなく、フローの変化が検出されたときに、警報が送信されることがある。通信モジュールは、他のシステム又はユーザに警報を提供することもできる。

例示的なノード
図２は、例示的なノード２００を示す。ノードは、計測モジュール２１０及び通信モジュール２２０を含む。計測モジュールはパルス発生器２１２を含むことができる。一例では、計測モジュールは、磁石を有する回転ダイヤルポインタを含む。ポインタが回転すると、磁石はスイッチを通過し、スイッチはパルスを生成する状態を変化させる。パルスは、接続２１４を介して通信モジュール２２０に通信される。他の計測モジュールは、パルスを生成する他の方法を使用してもよく、消費データを通信モジュールに通信する他の方法を使用してもよい。

通信モジュール２２０は、処理装置２２８と、送受信機２３０と、メモリ２２２とを含む。処理装置２２８は、パルス発生器から受信したパルスの数をカウントし、そのカウントを記憶するためのアキュムレータ（累算器）を含むことができる。送受信機２３０は、アンテナ２５０に接続されてもよい。送受信機は、ネットワーク上で通信を送受信するために使用されてもよい。メモリ２２２は、例えば供給能力２２２及びパルスボリューム値２２６などの、ノード内の特定の計測器又は計測モジュールに関する情報を格納する。パルスボリューム値は、計測モジュール２１０のパルスの容積当量（等価値）を示す。他の情報及び設定もメモリに記憶されてもよい。メモリは、コンピュータ可読媒体であってもよく、情報を格納することに加えて、設定は、コンピュータ実行可能命令であってもよく、当該命令は、実行時に、本明細書に記載の動作を実行するように通信モジュールを構成することができる。

他の構成要素、構成要素間の接続、及び図２に示された構成要素以外の構成要素の構成も可能である。例えば、メモリ及び処理装置は、例えばマイクロコントローラのような単一の構成要素に含まれてもよい。エンドポイントがＬＰＥである場合、制限された電源２４０を含み、さらに、高精度発振器（図示せず）及び低精度発振器（図示せず）を含むことができる。

例示的な操作方法
図３は、通信モジュールによって実行される例示的な方法３００を示す。方法は３０２で開始し、３０４に進む。３０４において、通信モジュールは、エラー状態を示す累積期間に対するパルス数のしきい値を決定する。しきい値パルス数は、例えば、供給能力及びパルスボリューム値、累積期間の持続時間、及び検出されるエラー状態のタイプなどの情報を含む、特定の計測モジュールの特性に基づいている。図３は、エラー条件が、破損したパイプのようなオープンフロー条件である例を示している。

この方法は、３０４から３０６に進み、通信モジュールは、累積期間中にパルスを累積する。３０８において、通信モジュールは、累積期間が終了したかどうかを判定する。累積期間が終了している場合、本方法はＹｅｓ分岐を経て３１０に進む。累積期間が満了していない場合、方法はＮｏブランチを経て３０６に戻り、パルスを累積し続ける。

３１０において、通信モジュールは、累積期間中に累積されたパルス数をしきい値パルス数と比較する。一例では、累積期間中に累積されたパルスの数は、累積レジスタを読み出すことによって決定される。

通信モジュールは、累積期間の間に累積されたパルスの数が３１２でオープンフロー状態を示すかどうかを判定する。一例では、通信モジュールは、累積期間中に累積されたパルスの数がしきい値パルス数に一致するかそれを超える場合、オープンフロー状態であると判定する。オープンフロー状態がある場合、方法はＹｅｓ分岐を介して３１４に進み、警報が生成される。オープンフロー状態が検出されない場合、方法は、Ｎｏ分岐を介して３１６に進み、累積期間中に累積されたパルスは、読み出し期間中に累積されたパルスに加算される。この方法は、通信モジュールが複数の累積期間の間にパルスを累積するように繰り返すことができる。

読み出し期間の持続時間は、累積期間の持続時間よりも長い。両方の期間は構成可能であってもよい。一例では、読み出し期間の持続時間は２４時間であり、累積期間の持続時間は１０秒である。この例では、２４時間周期のすべての累積期間中に累積されたパルス数は、２４時間読み出し期間中に累積されたパルス数に等しい。通信モジュールは、消費情報を中央システムに送信するために、２４時間の読み出し期間の間に累積されたパルス数を使用する。

他の例は、累積期間及び読み出し期間に対して異なる構成を使用することができる。例えば、累積期間の持続時間は１分であり、それは１分おきに発生することがあり、読み出し期間は２４時間とすることができる。この例では、２４時間周期内のすべての累積期間中に累積されたパルスの数は、２４時間読み出し期間用のパルス数よりも少ない。

３１４で警報が生成された後、通信モジュールは、エラー状態の存在を示すメッセージを中央システムに送信することができ、もしくは、中央システムにメッセージを送信する前に警報をさらに処理してもよい。一例では、通信モジュールは、警報が１つ以上の先行する累積期間で生成されたかどうかを判定する。警報が１つ以上の先行する累積期間で生成された場合、通信モジュールはメッセージを送信することができる。上記の累積期間の１つ以上で警報が生成されなかった場合、通信モジュールは、次の累積期間で警報が生成されるかどうかを待つことができる。複数の累積期間にわたって受信されたパルスの数を考慮すると、偽陽性に基づいてメッセージを送信することを避けることができるので、メッセージの信頼性を高めることができる。

図３はオープンフロー状態の検出を示しているが、過去又は予期されたフローからのフローの著しい変動、又はフロー計の定格容量を超えるフローなど、他の方法は他の条件を検出してもよい。異なる条件は、異なるしきい値数のパルスを使用してもよく、エラー状態の検出は、しきい値パルス数を上回る、下回る、又は上回るパルス数に基づくことができる。例えば、累積されたパルスの数が予想よりも著しく低い場合、アンダーフロー状態が識別されてもよい。累積期間中に累積されたパルスの数は、施設内の問題、もしくは、複数の累積期間にわたる特定のパターンのパルスは、施設内のエラー又は他の潜在的な問題を示し得る。

中央システムは、構成メッセージを介して通信モジュールへのエラー状態を検出するために必要なその他の情報とともに、例えば、供給能力やパルスボリューム値などの特定の計測器に関する情報を提供することができる。あるいは、情報は、ノードの設置時に提供されてもよい。

通信モジュールがＬＰＥである場合、一例では、通信モジュール内のプロセッサがウェイクアップして、計測モジュールからパルスを受信する。この例では、プロセッサは、パルスをカウントするのに十分なだけの短い時間だけ目を覚ますことができる。別の例では、プロセッサは、各パルスについてウェイクアップする必要はない。

エラー状態を検出するための代替方法が可能である。図４は、通信モジュールによって実行される別の例示的な方法４００を示す。方法は４０２で開始し、４０４に進む。４０４において、通信モジュールは、累積期間中にパルスを累積する。４０６において、通信モジュールは、累積期間が終了したかどうかを判定する。累積期間が終了した場合、方法はＹｅｓ分岐を経て４０８に進む。累積期間が満了していない場合、方法はＮｏ分岐を介して４０４に戻り、パルスを累積し続ける。

４０８において、通信モジュールは、累積期間の間に累積されたパルスの数、累積期間の持続時間、及び計測モジュールに固有の情報を使用してフローレートを決定する。計測モジュールに特有の情報は、計測モジュールの供給能力及びパルスボリューム値を含むことができる。通信モジュールは、４０８で計算されたフローを４１０でオープンフローしきい値と比較する。通信モジュールは、ステップ４０８で計算されたフローが、ステップ４１２でオープンフロー状態を示すかどうかを判定する。一例では、通信モジュールは、計算されたフローがオープンフローしきい値に一致するか又はそれを超える場合に、オープンフロー条件があると判定する。オープンフロー状態がある場合、方法はＹｅｓ分岐を介して４１４に進み、警報が生成される。オープンフロー状態が検出されない場合、方法は、Ｎｏ分岐を介して４１６に進み、累積期間中に累積されたパルスは、読み出し期間中に累積されたパルスに加算される。

上記は、本発明の態様を説明し、説明し、説明するために提供され、包括的であること、又は本発明を開示された正確な形態に限定することを意図するものではない。これらの実施形態のさらなる改変及び適合は、当業者には明らかであろう。また、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく行うことができる。上述した構成要素の異なる構成、及び図示又は記載していない構成要素及びステップも可能である。同様に、いくつかの特徴及びサブコンビネーションは有用であり、他の特徴及びサブコンビネーションを参照することなく使用することができる。本発明の実施形態は、限定ではなく例示的なものであり、代替実施形態は、この特許の読者に明らかになるであろう。

Claims (18)

1. 無線送受信機と処理装置とを含み、無線ネットワーク上で通信するための通信モジュールと、
   ネットワーク装置に関連する施設に提供されるリソースを測定するための計測モジュールとを備えるネットワーク装置であって、
   前記計測モジュールは、リソースが施設に提供されるときにパルスを生成し、前記処理装置にパルスを送信するパルス発生器を含み、
   前記通信モジュールは、
   計測モジュールの供給能力値と、計測モジュールのパルス発生器から受け取ったパルスのパルスボリューム値とを保持し、
   累積期間中に前記パルス発生器から受信したパルスを累積し、
   前記累積期間が終了した後、前記累積期間の間に累積されたパルス数をしきい値パルス数と比較し、
   前記しきい値パルス数は、供給能力値、パルスボリューム値、及び累積期間の持続時間に基づいており、
   前記累積期間中に累積されたパルスの数が前記しきい値パルス数以上であるとき、エラー状態を示す警告を生成し、
   前記ネットワークを介して施設内のエラー状態を示すメッセージを中央システムに送信するように構成されるネットワーク装置。
2. 前記通信モジュールはさらに、
   累積期間中に累積されたパルス数がしきい値パルス数を超えない場合には、累積期間中に累積されたパルス数を読み出し期間中に累積されたパルス数に加算し、
   前記読み出し期間の持続時間は前記累積期間の持続時間よりも長く、
   前記読み出し期間が終了すると、前記ネットワークを介して中央システムに消費メッセージを送信し、
   前記消費メッセージ内の消費情報は、読み出し期間中に累積されたパルスの数に基づく請求項１に記載のネットワーク装置。
3. 前記ネットワーク装置はさらに、制限された電源を備え、
   前記通信モジュールは、施設内のエラー状態を示すメッセージを中央システムに送信する前に、低電力モードを終了し、通常の電力モードに入る請求項１に記載のネットワーク装置。
4. 前記ネットワーク装置はさらに、第１の発振器及び第２の発振器とを備え、
   前記第１の発振器は前記第２の発振器よりも多くの電力を必要とし、
   前記通信モジュールは、通常電力モード中に第１の発振器を使用し、低電力モード中に第２の発振器を使用するようにさらに構成される請求項３に記載のネットワーク装置。
5. 前記通信モジュールは、ノードでのエラー状態を示すメッセージを、前記ネットワークを介して中央システムに送信する前に、前記累積期間中に累積された前記パルスの数を、前の累積期間中に累積されたパルスの数と比較するように構成される請求項１に記載のネットワーク装置。
6. 前記通信モジュールは、第２のシステムに警報を通信するようにさらに構成される請求項１に記載のネットワーク装置。
7. 施設におけるエラー状態を検出する方法であって、
   計測モジュールの供給能力値及び計測モジュールから受信されたパルスのパルスボリューム値を保持するステップを含み、
   前記計測モジュールは、前記施設に提供されるリソースを測定し、前記リソースが前記施設に提供されるときにパルスを生成し、
   前記供給ボリューム値と、前記パルスボリューム値と、前記累積期間の持続時間とに基づいて、エラー状態のためのしきい値パルス数を決定するステップと、
   累積期間中に前記計測モジュールから受信したパルスを累積するステップと、
   累積期間が終了した後、前記累積期間中に累積されたパルス数を前記しきい値パルス数と比較するステップと、
   累積期間中に累積されたパルス数がしきい値パルス数以上になると、前記エラー状態の警報を生成するステップと、
   警報に応答して、中央システムとの通信を開始し、前記施設内の前記エラー状態を示すメッセージを前記中央システムに送信するステップとを含む施設におけるエラー状態を検出する方法。
8. 累積期間中に累積されたパルス数を、前記中央システムとの通信を開始する前の事前累積期間中に累積されたパルス数と比較するステップをさらに含む請求項７に記載の方法。
9. 累積期間中に累積されたパルス数を、前記中央システムとの通信を開始する前にエラーパターンへの事前累積期間中に累積されたパルス数と比較するステップをさらに含む請求項７に記載の方法。
10. 累積期間中に累積されたパルス数がしきい値パルス数を超えない場合には、前記累積期間中に累積されたパルス数を、読み出し期間中に累積されたパルス数に加算し、
    読み出し期間の持続時間は、累積期間の持続時間よりも長い請求項７に記載の方法。
11. 読み出し期間が終了した後、読み出し期間中に累積されたパルスの数に基づく消費情報を含む消費メッセージを中央システムに送信するステップをさらに含み、
    前記消費メッセージは、スケジュールに基づいて送信される請求項１０に記載の方法。
12. 前記エラー状態はオープンフロー状態であるか、又は前記計測モジュールの定格容量を超えるフローに対応する請求項７に記載の方法。
13. 施設におけるオープンフローを検出する方法であって、
    計測モジュールの供給能力値、前記計測モジュールから受信したパルスのパルスボリューム値、及びオープンフローしきい値を保持するステップを含み、
    前記計測モジュールは、前記施設に提供されるリソースを測定し、リソースが施設に提供されるときにパルスを生成し、
    累積期間中に前記計測モジュールから受信したパルスを累積するステップと、
    前記累積期間の間に累積された前記パルスの数と前記供給能力値と前記パルスボリューム値とを用いて前記累積期間のフロー値を計算するステップと、
    累積期間のフロー値をオープンフローしきい値と比較するステップと、
    累積期間のフロー値がオープンフローしきい値に一致するかそれを超えるとき、警報を生成するステップと、
    警報を生成することに応答して、警報を中央システムに送信するステップとを含む施設におけるオープンフローを検出する方法。
14. 前記計測モジュールの供給能力値及びパルスボリューム値を含むメッセージを前記中央システムから受信するステップをさらに含む請求項１３に記載の方法。
15. 供給能力値及びパルスボリューム値を用いてオープンフローしきい値を計算するステップとを含む請求項１３に記載の方法。
16. 前記累積期間のフロー値を、以前の累積期間のフロー値と比較するステップを含む請求項１３に記載の方法。
17. 前記累積期間のフロー値及び以前の累積期間のフロー値を、誤差パターンと比較するステップとを含む請求項１３に記載の方法。
18. 前記累積期間は低電力モード中に発生し、
    前記方法は、
    警報の生成に応答して、低電力モードを終了し、通常電力モードに入る請求項１３に記載の方法。

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