JP2020128957A - 水道使用量測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通信量を削減し、消費電力を抑える。【解決手段】撮像部１１は、水道メーターの直読式指示部を、繰返し撮影する。判定部１８は、前記撮像部１１が撮影した画像を、前記撮像部１１がそれより前に撮影した画像と比較して、同一であるか否かを判定する。送信部１９は、前記判定部１８が同一でないと判定した場合に、前記画像を送信する。前記撮像部１１が撮影する画像にパイロットマークが含まれる場合は、パイロットマークの動きを無視してもよい、前記撮像部１１が撮影する画像に円読式指示部が含まれる場合は、円読式指示部を含まない範囲の画像を抽出してもよい。【選択図】図３

Description

本発明は、水道の使用量を測定する装置に関する。

超音波や電磁気を用いて水道の使用量を測定し、測定結果を自動的にサーバーに送信するスマートメーターが知られている。
特許文献１は、既存の水道メーターに据え付けて、水道メーターの円読式指示部における針の回転を検出して、流量を算出する流量計を開示している。
特許文献２は、水道検針員が携行して、水道メーターの直読式指示部を撮影し、画像認識技術により、指針値を読み取る検針装置を開示している。

特開２０１８−１９４４９０号公報 特開２０１１−１１２６２６号公報

前記スマートメーターは、測定結果を自動的にサーバーに送信するので、検針作業が不要になる。これにより、従来のように２ヶ月に１回ではなく、もっと短い間隔（例えば１時間に１回など）で水道の使用量を把握することが可能になり、このようにして集めた膨大なデータを用いて、例えば、水道の使用量を予測したり、漏水を発見したりすることが可能になる。
しかし、前記スマートメーターは、超音波や電磁気を用いて水道の使用量を測定するので、測定装置のコストが高い。また、設置位置周辺の管形状などの制約があるので、設備コストが高くなる。更に、常に測定を続けていないといけないので、消費電力が大きくなり、故障の可能性も高くなる。
特許文献１の流量計は、既存の水道メーターに据え付けるので、設備コストを抑えることができるが、水道メーターの円読式指示部における針の回転を検出する方式であるため、誤検出の可能性がある。また、前記スマートメーターと同様、常に検出を続けていないといけないので、消費電力が大きくなり、故障の可能性も高くなる。
特許文献２の検針装置は、水道メーターの直読式指示部に表示された数字を読み取るので、誤検出の可能性を抑えることができる。
特許文献２の検針装置は、水道検針員による検針作業を補助するためのものであるが、これを、特許文献１の流量計のように、水道メーターに据え付けて使用すれば、スマートメーターや特許文献１の流量計と同様、検針作業を不要にすることも可能である。その場合、測定時のみ稼働すればよいので、消費電力や故障の可能性を抑えることができる。
しかし、前記検針装置は、精度の高い画像解析及び文字認識機能が求められるので、製造コストが高く、多数の水道メーターそれぞれに据え付けるには、不向きである。
そこで、前記検針装置から画像解析及び文字認識機能を省き、撮影した画像をそのままサーバ装置などに送信し、サーバ装置の側で精度の高い画像解析及び文字認識処理を実行することが考えられる。
しかし、例えば１時間に１回測定をするとなると、サーバ装置との通信における通信量が多くなる。検針装置を水道メーターに据え付けて使用する場合、外部から電力の供給を受けることが難しいので、バッテリーで駆動することになるが、通信量が多くなると、消費電力が大きくなるので、バッテリーの消耗が速くなる。
本発明は、例えばこのような課題を解決することを目的とする。

水道使用量測定装置は、水道メーターの直読式指示部を、繰返し撮影する撮像部と、前記撮像部が撮影した画像を、前記撮像部がそれより前に撮影した画像と比較して、同一であるか否かを判定する判定部と、前記判定部が同一でないと判定した場合に、前記画像を送信する送信部とを備える。
前記撮像部は、前記水道メーターのパイロットマークを更に含む範囲を撮影してもよい。前記判定部は、前記パイロットマークを含む範囲における違いは無視して、前記判定をしてもよい。
前記撮像部は、前記水道メーターの円読式指示部を更に含む範囲を撮影してもよい。前記水道使用量測定装置は、前記撮像部が撮影した画像から、前記直読式指示部を含み前記円読式指示部を含まない範囲の画像を抽出する抽出部を更に備えてもよい。前記判定部は、前記抽出部が抽出した画像について、前記判定をしてもよい。
前記送信部は、前記判定部が同一でないと判定した場合に、前記抽出部が抽出した画像を送信してもよい。
前記水道使用量測定装置は、前記撮像部が撮影した画像から、前記直読式指示部を含まず前記円読式指示部を含む範囲の画像を抽出する第二抽出部を更に備えてもよい。前記判定部は、前記抽出部が抽出した画像について、同一であると判定した場合、前記第二抽出部が抽出した画像について、前記判定をしてもよい。前記送信部は、前記第二抽出部が抽出した画像について前記判定部が同一でないと判定した場合に、前記第二抽出部が抽出した画像を送信してもよい。
前記水道使用量測定装置は、前記撮像部が撮影した画像の部分的な明るさに基づいて、前記直読式指示部を含む範囲と前記円読式指示部を含む範囲との間の境界線を判定する境界判定部を更に備えてもよい。前記抽出部は、前記境界判定部が判定した境界線に基づいて、前記直読式指示部を含み前記円読式指示部を含まない範囲を判定して抽出してもよい。
前記水道使用量測定装置は、前記撮像部が撮影した画像を、複数の範囲に分割して、それぞれの範囲について、変化する頻度を算出する変化頻度算出部を更に備えてもよい。前記抽出部は、前記変化頻度算出部が算出した頻度に基づいて、前記直読式指示部を含み前記円読式指示部を含まない範囲を判定して抽出してもよい。
前記撮像部は、前記直読式指示部の数字が写り前記水道メーターの円読式指示部の針が写らない特定の範囲の波長の光を使って撮影してもよい。

前記水道使用量測定装置によれば、画像が変化した場合のみ送信するので、通信量を削減することができる。これにより、消費電力を抑え、例えばバッテリーを長持ちさせることができる。
パイロットマークや円読式指示部の動きを無視すれば、通信量を更に削減できる。
直読式指示部の画像だけを送信すれば、通信量を更に削減できる。
円読式指示部だけが動いた場合に、円読式指示部の画像だけを送信すれば、通信量を更に削減できる。
境界線や画像の変化頻度に基づいて直読式指示部を含む範囲を判定すれば、簡単な画像解析をするだけでよく、高度な画像解析や文字認識などをする必要がないので、製造コストや消費電力を抑えつつ、正しく判定することができる。
特定の範囲の波長の光を使って撮影すれば、直読式指示部を含む範囲を判定する必要がなく、製造コストや消費電力を抑えることができる。

水道メーターの一例を示す斜視図。 表示部の一例を示す平面図。 水道使用量測定装置の一例を示すブロック図。 水道使用量測定装置の別の例を示すブロック図。 画像の一例を示す図。 変化頻度の一例を示す図。

図１に示すとおり、水道メーター９０は、例えば、表示部９１を備える。表示部９１は、水道の積算使用量などが表示される表示盤であり、ガラスなどの透明板によって覆われている。

図２に示すとおり、表示部９１は、例えば、以下を備える。
＜直読式指示部９２＞水道の積算使用量を表す数字を表示する。
＜円読式指示部９３及び９４＞水道の積算使用量のうち１０リットル及び１リットルの桁を、回転する針で示す。円読式指示部９３の針は、１００リットルの通水で１回転する。円読式指示部９４の針は、１０リットルの通水で１回転する。
＜パイロットマーク９５＞通水により回転する回転指標である。回転量は、水道管の管径によって異なり、例えば、呼び径１３ｍｍの場合、０．０９リットルで１回転、２０ｍｍ又は２５ｍｍの場合、０．１５リットルで１回転、３０ｍｍの場合、０．３６リットルで１回転である。

図３に示すとおり、水道使用量測定装置１０は、例えば、以下を備える。
＜撮像部１１＞水道メーター９０の表示部９１を、例えば１時間に１回の頻度で繰返し撮影し、直読式指示部９２、円読式指示部９３及び９４、並びにパイロットマーク９５が写った画像データを生成する。例えば、ＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサなどを用いたカメラと、撮影時に前記表示部９１を一定の明るさで照らすＬＥＤなどの照明装置と、撮影時に外光を遮って外光の変化により画像が変化するのを防ぐ遮光部とを有する。
＜画像記憶部１２＞前記撮像部１１が生成した画像データを記憶する。前記撮像部１１が繰返し撮影した画像のうち、少なくとも、最新の画像とその一つ前の画像とを表す２つの画像データを記憶する。例えば、前記撮像部１１が新しい画像を撮影したとき、既に記憶している画像データが２つある場合は、古いほうの画像データを削除し、残った画像データと、前記撮像部１１が新しく撮影した画像の画像データとを記憶する。記憶容量に余裕があれば、例えば送信に失敗した画像を再送できるよう、もっと多くの画像データを記憶してもよい。
＜判定部１８＞前記画像記憶部１２が記憶した最新の画像の画像データを、一つ前の画像の画像データと比較して、同一か否かを判定する。なお、前記水道使用量測定装置１０が動作を開始した直後は、前記画像記憶部１２が一つ前の画像を記憶していないので、同一ではないと判定する。

＜送信部１９＞前記画像記憶部１２が記憶した最新の画像の画像データを、サーバー装置８０に対して送信する。サーバー装置８０は、例えば、画像認識機能を有し、水道使用量測定装置１０から送信された画像を解析し、直読式指示部９２に表示された数値を判読する。あるいは、サーバー装置８０は、通信中継機能を有し、水道使用量測定装置１０から送信された画像を受信して、画像認識機能を有する装置に転送する。
前記送信部１９は、前記判定部１８による判定にしたがい、最新の画像が一つ前の画像と同じである場合は、画像データを送信しない。これにより、通信量を抑制することができる。

一般の家庭において、１日のうち、水道を使用するのは、洗顔、炊事、洗濯、入浴時などに限られ、３〜４時間程度であると考えられる。水道を使用していなければ、撮像部１１が撮影する画像が変化しないので、画像データを送信するのは、１日に５回程度で済む。
例えば、前記撮像部１１が撮影した画像が３２０×２４０画素の白黒画像であるとすると、１つの画像データの大きさは、約９．６ｋバイトである。これを１時間に１回の頻度で送信すると、１日の通信量は、２３０．４ｋバイトになる。これに対し、１日に５回しか送信しなければ、１日の通信量は、４８ｋバイトに抑えられる。
水道使用量測定装置１０が例えばバッテリーで駆動されている場合、通信をするたびに電力を消費し、バッテリーが消耗する。したがって、通信量を抑えれば、消費電力が少なくなり、バッテリーを長持ちさせることができる。

前記送信部１９は、画像データを送信しない場合に、通信障害や故障ではないことをサーバー装置８０に知らせるための生存信号を送信してもよい。あるいは、所定の期間（例えば１日）以上、送信をしなかった場合のみ、生存信号を送信してもよい。

また、水道をわずかに使用しただけでも、パイロットマーク９５は動くので、パイロットマーク９５だけが動いた場合は無視するようにしてもよい。例えば、撮像部１１が撮影する画像にパイロットマーク９５が写らないようカメラの位置や向きを設定してもよい。あるいは、撮像部１１が撮影した画像から、パイロットマーク９５の部分を除き、それ以外の部分を前記判定部１８が比較して、同一であるか否かを判定してもよい。

図４に示すとおり、水道使用量測定装置１０は、更に、例えば、以下を備えてもよい。
＜比較部１３＞前記画像記憶部１２が記憶した画像を複数の領域に分割し、分割したそれぞれの領域について、最新の画像と一つ前の画像とを比較し、同一か否かを判定する。例えば、図５に示すように、画像を８×６＝４８の正方形領域に分割する。分割数は、もっと多くても少なくてもよく、分割した領域の形状は、長方形など他の形状であってもよい。

＜変化頻度算出部１４＞前記比較部１３が分割した各領域について、変化頻度を算出する。
＜変化頻度記憶部１５＞前記変化頻度算出部１４が算出した変化頻度を記憶する。
例えば、初期状態において、変化頻度記憶部１５は、前記撮像部１１が撮影した画像の全体数として０を記憶し、各領域について、変化回数としてやはり０を記憶している。前記撮像部１１が新しい画像を撮影すると、前記変化頻度算出部１４は、前記変化頻度記憶部１５が記憶した全体数に１を加え、前記比較部１３が画像の変化を検出した領域について、前記変化頻度記憶部１５が記憶した変化回数に１を加える。なお、すべての領域が変化していない場合は、全体数を更新しなくてもよい。そして、前記変化頻度記憶部１５が記憶した変化回数を全体数で割ることにより、各領域の変化頻度を算出する。

＜抽出部１６＞前記変化頻度算出部１４が算出した変化頻度に基づいて、前記比較部１３が分割した領域のなかから、前記直読式指示部９２が写っている領域を抽出する。
＜第二抽出部１７＞前記変化頻度算出部１４が算出した変化頻度に基づいて、前記比較部１３が分割した領域のなかから、前記円読式指示部９３及び９４が写っている領域を抽出する。

図６では、前記変化頻度算出部１４が算出した変化頻度を、ハッチングの密度で表現している。例えば、表示部９１のうち、外枠の部分や、メーター番号が記載された部分では、画像が変化しない。これに対し、パイロットマーク９５の部分では、画像が常に（あるいは非常に頻繁に）変化する。円読式指示部９３及び９４の部分でも、画像が頻繁に変化するが、パイロットマーク９５の部分ほどではない。更に、直読式指示部９２の部分では、画像が変化する頻度が更に低い。特に、上の桁ほど、変化する頻度が低くなる。
したがって、変化頻度に基づいて、その部分に何が写っているのかを判別できる。

水道メーター９０のメーカーによって、表示部９１における直読式指示部９２などの配置が異なっている可能性がある。また、水道メーター９０の表示部９１は通常円形なので、水道使用量測定装置１０の設置の仕方によっては、撮像部１１が撮影する画像が正しい向きではなく、図５のように回転した向きになる可能性がある。
変化頻度に基づいて、直読式指示部９２などがどこに写っているかを判断することにより、直読式指示部９２などの配置が異なっていたり、撮影した画像が回転していたりした場合でも、正しく判別することができる。画像認識などをする必要がないので、処理能力が低くてもよく、前記水道使用量測定装置１０の製造コストを抑えることができる。

前記判定部１８は、図３の場合と異なり、前記撮像部１１が撮影した画像全体についてではなく、前記抽出部１６が抽出した領域、すなわち、直読式指示部９２が含まれる範囲の画像について、一つ前の画像と同一であるか否かを判定する。例えば、前記抽出部１６が抽出した領域についての前記比較部１３による判定結果に基づいて、判定をする。前記比較部１３が分割した領域のなかに、前記直読式指示部９２が写っている領域が複数ある場合は、その領域すべてが同一である場合に、同一であると判定し、いずれか一つでも異なっている場合は、同一でないと判定する。

前記送信部１９は、直読式指示部９２が含まれる範囲の画像が同一でないと判定部１８が判定した場合に、前記画像記憶部１２が記憶した最新の画像の画像データを前記サーバー装置８０に対して送信する。
なお、前記送信部１９は、前記比較部１３による判定結果に基づいて、前記画像記憶部１２が記憶した最新の画像のうち、変化した領域の画像データだけを送信してもよいし、前記抽出部１６が抽出した領域、すなわち、直読式指示部９２が含まれる範囲の画像だけを送信してもよい。これにより、通信量を更に削減することができる。

直読式指示部９２が含まれる範囲の画像が変化していない場合、前記送信部１９は、画像を送信しなくてもよいし、前記比較部１３による判定結果に基づいて、前記画像記憶部１２が記憶した最新の画像のうち、変化した領域の画像データだけを送信してもよい。
あるいは、更に、前記第二抽出部１７が抽出した領域、すなわち、円読式指示部９３及び９４が写っている範囲の画像について、前記判定部１８が、一つ前の画像と同一であるか否かを判定してもよい。そして、円読式指示部９３及び９４が含まれる範囲の画像が同一でないと判定部１８が判定した場合に、前記送信部１９が、画像データを前記サーバー装置８０に対して送信する。これにより、パイロットマーク９５の動きを無視することができる。送信する画像データは、画像記憶部１２が記憶した最新の画像全体についてのものであってもよいし、変化した領域についてのものだけであってもよい。あるいは、前記第二抽出部１７が抽出した領域、すなわち、円読式指示部９３及び９４が含まれる範囲についてのものだけであってもよい。これにより、通信量を更に削減することができる。

なお、前記撮像部１１が撮影した画像が変化しても前記送信部１９がそれを送信しない場合があるので、前記画像記憶部１２は、一つ前の画像の画像データの代わりに、最後に送信した画像の画像データを記憶してもよい。例えば、前記撮像部１１が新しい画像を撮影したとき、既に記憶している画像データが２つある場合は、新しいほうの画像データを前記送信部１９が送信したか否かを判定し、送信した場合は古いほうの画像データを削除し、送信しなかった場合は新しいほうの画像データを削除して、残った画像データと、前記撮像部１１が新しく撮影した画像の画像データとを記憶する。

なお、直読式指示部９２が写っている範囲を抽出する方式は、画像の変化頻度に基づくものに限らず、他の方式でもよい。
例えば、図２に示すように、前記水道メーター９０の表示部９１は、直線を境界として、比較的暗い色に塗られた部分と、比較的明るい色に塗られた部分とに分けられている。直読式指示部９２は、このうち、比較的暗い色に塗られた部分のなかにある。
そこで、前記水道使用量測定装置１０は、画像の部分的な明るさに基づいて、境界となる前記直線の位置を判定する境界判定部を備えてもよい。そして、前記境界判定部が判定した境界線の位置に基づいて、直読式指示部９２が写っている範囲を前記抽出部１６が抽出してもよい。そうすれば、画像の変化を蓄積することなく、直読式指示部９２が含まれる範囲を抽出することができる。

あるいは、特定の範囲の波長の光のみに反応するカメラを用いて、前記撮像部１１を構成してもよい。直読式指示部９２の数字部分とそれ以外の部分との間で、前記特定の範囲の波長の光の反射率が異なれば、前記撮像部１１が撮影した画像に直読式指示部９２の数字部分が写る。これに対して、円読式指示部９３及び９４の針部分とそれ以外の部分との間で、前記特定の範囲の波長の光の反射率が同じであれば、前記撮像部１１が撮影した画像に円読式指示部９３及び９４の針部分は写らない。したがって、直読式指示部９２が含まれる範囲を抽出する処理が不要になる。
なお、水道メーター９０において、直読式指示部９２の数字部分に、前記特定の範囲の波長の光を反射する特殊なインクを使用するなどして、このような構成の水道使用量測定装置１０に対応するようにしてもよい。前記特定の範囲の波長は、赤外線や紫外線など可視光以外の波長であってもよく、そうすれば、人間の目で見た場合は、普通の水道メーターと変わらないようにすることができる。

また、水道使用量測定装置１０は、様々な付加的機能を有していてもよい。
例えば、水道使用量測定装置１０は、漏水判定部を備えていてもよい。前記漏水判定部は、例えば、所定の時間（例えば２４時間）または回数（例えば２４回）以上連続して、前記送信部１９が画像を送信した場合に、漏水の可能性があると判定してもよい。
あるいは、前記漏水判定部は、例えば、水道管を伝わる振動を検出し、継続して振動が検出された場合に、漏水の可能性があると判定してもよい。
更に、継続して振動が検出され、所定の時間または回数以上連続して前記送信部１９が画像を送信した場合は、前記水道使用量測定装置１０よりも下流における漏水（いわゆる宅内漏水）であると判定し、前記送信部１９が画像を送信していない場合は、前記水道使用量測定装置１０よりも上流における漏水であると判定してもよい。

また、水道使用量測定装置１０は、見守り部を備えていてもよい。前記見守り部は、例えば、所定の時間（例えば２４時間）または回数（例えば２４回）以上連続して、前記送信部１９が画像を送信しなかった場合に、水道利用者に何か異常があった可能性があると判定してもよい。
あるいは、見守り部は、過去の送信パターンに基づいて、前記送信部１９が画像を送信するときを予測し、予測したときに前記送信部１９が画像を送信しなかった場合に、水道利用者に何か異常があった可能性があると判定してもよい。

なお、直読式指示部９２が変化しなければ画像を送信しない構成の場合のように、画像の一部が変化しても送信部１９が画像を送信しないことがある場合は、前記送信部１９が画像を送信したか否かではなく、例えば、撮像部１１が撮影した画像が変化したか否かに基づいて、前記漏水判定部や前記見守り部が漏水や異常の可能性を判定してもよい。

前記送信部１９は、漏水の可能性があると前記漏水判定部が判定した場合や、異常の可能性があると前記見守り部が判定した場合に、その判定結果を前記サーバー装置８０に送信してもよい。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするための一例である。本発明は、これに限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲によって定義される範囲から逸脱することなく様々に修正し、変更し、追加し、又は除去したものを含む。これは、以上の説明から当業者に容易に理解することができる。

１０ 水道使用量測定装置、１１ 撮像部、１２ 画像記憶部、１３ 比較部、１４ 変化頻度算出部、１５ 変化頻度記憶部、１６ 抽出部、１７ 第二抽出部、１８ 判定部、１９ 送信部、８０ サーバー装置、９０ 水道メーター、９１ 表示部、９２ 直読式指示部、９３，９４ 円読式指示部、９５ パイロットマーク。

Claims (8)

1. 水道メーターの直読式指示部を、繰返し撮影する撮像部と、
   前記撮像部が撮影した画像を、前記撮像部がそれより前に撮影した画像と比較して、同一であるか否かを判定する判定部と、
   前記判定部が同一でないと判定した場合に、前記画像を送信する送信部と
   を備える、水道使用量測定装置。
2. 前記撮像部は、前記水道メーターのパイロットマークを更に含む範囲を撮影し、
   前記判定部は、前記パイロットマークを含む範囲における違いは無視して、前記判定をする、
   請求項１の水道使用量測定装置。
3. 前記撮像部は、前記水道メーターの円読式指示部を更に含む範囲を撮影し、
   前記撮像部が撮影した画像から、前記直読式指示部を含み前記円読式指示部を含まない範囲の画像を抽出する抽出部を更に備え、
   前記判定部は、前記抽出部が抽出した画像について、前記判定をする、
   請求項１又は２の水道使用量測定装置。
4. 前記送信部は、前記判定部が同一でないと判定した場合に、前記抽出部が抽出した画像を送信する、
   請求項３の水道使用量測定装置。
5. 前記撮像部が撮影した画像から、前記直読式指示部を含まず前記円読式指示部を含む範囲の画像を抽出する第二抽出部を更に備え、
   前記判定部は、前記抽出部が抽出した画像について、同一であると判定した場合、前記第二抽出部が抽出した画像について、前記判定をし、
   前記送信部は、前記第二抽出部が抽出した画像について前記判定部が同一でないと判定した場合に、前記第二抽出部が抽出した画像を送信する、
   請求項３又は４の水道使用量測定装置。
6. 前記撮像部が撮影した画像の部分的な明るさに基づいて、前記直読式指示部を含む範囲と前記円読式指示部を含む範囲との間の境界線を判定する境界判定部を更に備え、
   前記抽出部は、前記境界判定部が判定した境界線に基づいて、前記直読式指示部を含み前記円読式指示部を含まない範囲を判定して抽出する、
   請求項３乃至５いずれかの水道使用量測定装置。
7. 前記撮像部が撮影した画像を、複数の範囲に分割して、それぞれの範囲について、変化する頻度を算出する変化頻度算出部を更に備え、
   前記抽出部は、前記変化頻度算出部が算出した頻度に基づいて、前記直読式指示部を含み前記円読式指示部を含まない範囲を判定して抽出する、
   請求項３乃至５いずれかの水道使用量測定装置。
8. 前記撮像部は、前記直読式指示部の数字が写り前記水道メーターの円読式指示部の針が写らない特定の範囲の波長の光を使って撮影する、
   請求項１又は２の水道使用量測定装置。

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