JP2021513182A - 無線水制御システム - Google Patents

Abstract

漏水センサと給水ラインに設置するための水制御ユニットを含む水制御システムであって、これらは、漏水センサおよび水制御ユニットとクラウドサーバーまたはリモートユーザーアプリケーションとの間のインターフェースとして機能するゲートウェイと無線データ通信を行うことができる。

Description

関連出願の相互参照

本出願は、２０１８年４月１９日に出願された仮出願第６２／６５９，７４１号に対する第１１９条（ｅ）の下での優先権を主張し、その内容はその全体が本明細書に組み込まれている。

技術分野および背景技術

連続した小さな漏れは、しばしば家の中で検出されず、重大なカビの蓄積と財産の損傷を引き起こす可能性がある。なぜならば、漏水が発生する可能性のある家の様々な領域へのアクセスは、視覚的およびリアルタイムの監視の制約のために困難だからである。そのような領域の例としては、アクセスが非常に制限されている食器洗い機の下があり、スペースの制約により、市場で販売されている漏水検知装置のすべてではないにしても、ほとんどのものを設置することが困難になっている。市場に出回っているほとんどの漏水検知器はスポット漏水検知器と考えられており、影響を受ける領域が漏水センサに水が接触するほど広範囲ではない連続した／断続的な小規模で遅い漏水に対処する能力には限界がある。スポット漏水検知器は、また、オンボード漏水検知回路を収容する筐体のために、形状の要因による制約もある。これらのスポット漏水検知装置の設置は、食器洗浄機、製氷機、冷凍製品などの機器では、しばしば取り外しや設置に手間がかかるため、問題となる。ストリップセンサの中には、漏れが疑われるゾーンの周囲に配置しなければならない形状の要因を利用したものもあるが、これは、漏れている液体が、前述の周囲の接触ストリップのセットアップ以外の最小抵抗の経路を持っている場合には効果がない可能性がある。また、ロープのような特性を持ち、特定の疑わしい漏水源の下に配置することができる漏水検知プローブもあるが、これらの検知プローブはまた、より大きな水溜りに集まらない小さな漏水を検知する能力に欠けている。

水道メーターは、かなりの期間市場に出回っており、工業用、商業用、および住宅用で用途が異なる。メーターは、水の流れを測定するために使用される技術の種類によっても異なる。メーターのいくつかは内部のネットワークに接続され、他はデータ分析やシステム制御のために外部のネットワークに接続される。ほとんどのシステムは、独自のソフトウェアと通信方法を使用して管理される。これらのタイプの接続されたメーターは、消費者が実装するのに入手可能ではなく、一般的には、ユーティリティプロバイダによって住宅用および商業用の消費データが管理され請求される道路に、水道ユーティリティプロバイダによって設置される。標準的なユーティリティメーターの消費データは、通常、約６０日毎に１回フィールドサービスワーカーによってチェックされ、その後、段階的な料金に基づいて請求するために平均化される。標準的なユーティリティメーターは、長い耐用年数とメンテナンスの必要性が非常に低いため、非常に信頼性が高い。しかし、これらのメーターは時間の経過とともに老朽化し、精度を失う可能性がある。メーターは時々校正されるが、精度を保つためにメンテナンスされることは殆どない。メーターの内部部品は劣化し、水質汚染の原因となる。これらのメーターのほとんどは、データ分析とエンドユーザーの管理のために、一般に利用可能なネットワークに接続されていない。米国では、ネットワークに接続されたメーターとみなされているのは、ストリートメーターの２０％のみである。ほとんどの水道事業者は財政的な制約があるため、スマートメータリング技術の採用は困難であり導入にはコストがかかる。

ストリートメーターは、使用や、圧力や温度などの水道供給のリアルタイムの状況のための他の貴重な洞察を提供しないことが多い。ほとんどのストリートメーターはまた、給水ラインに組み込まれた機械的な遮断弁を持っているが、適切な機器がなければ遮断することは難しいかも知れない。建物の構造内に設置された圧力調整器は、水道事業者からの供給圧力を制御するために調整される。ほとんどの圧力調整器は、遠隔監視や遠隔制御されていないため、いつ故障が発生しているか、または発生しそうかはわからない。パイプの破裂、水の損失、水漏れなどの故障は、水道事業者によって適切に監視または制御されていないため、商業用および住宅用のエンドユーザーにとってはコストがかかる。損傷や損失の原因がユーティリティーのストリートメーターの後の水道管で発生した場合、水の損傷や損失はエンドユーザーのみの責任となる。このコストは、住宅所有者、商業用不動産所有者、および保険会社にとって大きなものとなる可能性がある。

水のろ過については、世界保健機関（World Health Orgnization）／ユニセフ（UNICEF）の報告書によると、約２１億人が、細菌汚染のない、必要なときに利用できる家庭の水が不足しており、これは、飲料水、衛生、および衛生のための持続可能な開発目標に向けた世界の進歩を測る基準線を設定している。ほとんどの住宅所有者や商業施設では、水道事業者の処理施設で行われる水処理に加えて、水のろ過に大きく依存している。しかしながら、水道事業のインフラの老朽化により、エンドユーザーが消費する水の品質を管理することが難しくなっている。

構造物に流入する水の量、タイミング、位置、および質を感知することは、水の損失または侵入がいつ、どこで発生するかを判断するのに役立つ。水効率を測定するためにこれらの構成要素を考慮する解決策は、貧弱なメータリング、非効率的なインフラストラクチャ、または検出されない水損失のコストのかかる結果に関する、住宅、商業施設、および自治体の懸念を解決する可能性がある。ここで説明する水制御システムの具体例は、超音波水流計を組み込む。所定の具体例では、この流量計からのデータは、低電力無線送信機を介してゲートウェイおよびハブアセンブリに送信される。これらの具体例では、流量計のデータは、限定された帯域幅信号との互換性のために圧縮される。フローパターンは、遅い漏水の判定、水を使用している備品および器具の識別、および逆流シナリオの判定に使用することができる。局所的な水の侵入は、水道水源（食器洗い機、冷蔵庫など）および非水道水源（ＨＶＡＣ、凝縮乾燥機など）の両方からの水漏れを検出するために、ここに記載されたリークセンサの具体例により検出される。温度センサと圧力センサは、構造物に流れる水の質を測定するのに役立つ。即ち、水の凍結はパイプを損傷する可能性があり、圧力の上昇や低下は他の問題の兆候である可能性がある。水のろ過を追加することにより、この解決策は、人間に悪影響を与えるだけでなく、漏水を引き起こす可能性のある製品の損傷を引き起こす有害な汚染物質を検出し、除去することができる。水制御システムの具体例では、オンボード電池を充電するマイクロタービンが組み込まれており、外部電源に接続することなく自律的な動作を可能にする。水制御装置の具体例はまた、限られた帯域幅の信号との互換性のために圧縮されたフローデータを送受信することができる低消費電力の無線送信機を組み込んでいる。

ここでは、搭載された低電圧バッテリーバンクを充電するためのエネルギーハーベスティング電磁ハイドロタービンを備え、超音波流量計、流体圧力センサ、温度センサ、自動バルブ制御用サーボモーター、水質およびろ過分析システムを含む、バッテリー作動式の長距離無線流体制御システムが記載されている。制御システムはまた、ワイヤレスメッシュ機能を備えた液体漏れ検出器のアレイをワイヤレスで監視し、液体漏れの可能性のある領域や実際の液体漏れの領域を部分的およびリモートで監視するために使用できる。漏れは超音波流量計によっても検出することができ、超音波流量計は、極めて少量の流体損失を監視することができるが、これは必ずしも敷地内の物理的な漏れではなく、むしろ便器、蛇口、シャワーヘッドなどの備品を介した水の損失である。圧力センサは、圧力調整バルブに物理的な変化があった場合や、物件の外部または内部の給水ラインの漏れの可能性を判断することを目的とする。温度プローブは、凍結状態が差し迫っているときに判断するように設計されており、システムに統合されているため、温水再循環システム、パイプヒーター、またはスロードリップラインを作動させることにより、敷地内のパイプ破裂を回避するために、自動化された事前プログラムされたアクションを取ることができる。システムはまた、液体の不要な存在を検出するために使用される両面の薄膜非吸収性膜の片面にパターンで配置された１組の導電性ストリップを使用する膜リーク検出センサを含む。液体の検出は、自動応答プロトコルをトリガーにして、構造物の漏れをシステムユーザーに警告する。薄膜粘着膜は、戦略的に配置されたミシン目で構成されており、液体が膜の非導電性側から反対側に移動するのを可能にし、自然な流体力学と毛細管現象を介して、わずか１ｍｌの液体で移動することができるようになっている。

薄膜膜の導電性側の電気ストリップは、トリガー作動の間に、ノーマリオープンの電気回路を閉じて完了する液体導管を介して電気的な流れを受信したときに検出するために使用される漏水検知装置に、電気的に接続されている。この情報はその後、水制御システムによって処理され、様々なトリガーと応答が開始され、信号は様々な無線伝送プロトコルとストリームを使用して無線で双方向にゲートウェイとクラウドサーバーに送信され、システムのエンドユーザーのための実用的なデータに変換することができる。トリガーアラートは、指定された検出ゾーン内の液体の存在を局所化されたユーザーに警告するために、物理センサの入力装置および出力装置に本質的に搭載された可聴性と可視性を持つことができる。また、リーク検出ゾーンを広げ、リークセンサ膜と入出力センサ装置の間の電気的導管によって分離された複数のリーク検出ゾーンを提供する装置自体でリークを検出するために、電気的プローブコンタクトの形で、入力および出力検出装置に液体検出コンタクトを本質的に搭載することもできる。流体検出イベントは処理され、ユーザーが好むスマートビルディングデバイスとアプリケーション層のネットワーク層に送信され、その後、漏水検出のトリガーイベントの場所のリモートシステムユーザーにも警告する。漏水センサは、センサハウジングの内部に温度および動作変更検出能力を有しても有さなくて良い。所有者に漏水の存在を警告することに加えて、漏水の検出は、漏水が検出された場所への水の流れを制御するバルブアクチュエータに無線でコマンドが送信することもできる。

全体的な水制御システムの１つの具体例の機能ブロック図である。 全体的な水制御システムの他の具体例の機能ブロック図である。 リークセンサの１つの具体例の平面図を示す。 リークサイズを決定するためのリークセンサの代わりの具体例を示す。 フレキシブルリボン構成のリークセンサの代わりの具体例を示す。 水制御装置の１つの具体例の分解等角図である。 マイクロタービンの１つの具体例の等角切断図である。 図６Ａに示された具体例の断面Ａ−Ａ’を通る断面等角図である。 水制御システムの１つの具体例の動作論理フローを示すフローチャートである。 水制御システムの１つの具体例の動作論理フローを示すフローチャートである。 水制御システムの１つの具体例の動作論理フローを示すフローチャートである。 水制御システムの１つの具体例の動作論理フローを示すフローチャートである。 水制御システムの１つの具体例の動作論理フローを示すフローチャートである。 水制御システムの１つの具体例の動作論理フローを示すフローチャートである。 水制御システムの１つの具体例の動作論理フローを示すフローチャートである。 水制御システムの１つの具体例の動作論理フローを示すフローチャートである。 符号化されたデータビットと復号化された値との間の計算された関係を示すグラフである。

本発明は、本開示の一部を形成する添付の図面に関連した以下の詳細な説明を参照することにより、より容易に理解されるであろう。請求された発明は、ここに記載または示された特定の装置、方法、条件、またはパラメータに限定されず、ここで使用される用語は、例示の方法のみで特定の具体例を説明する目的のためのものであり、請求された発明を限定することを意図していないことが理解される。

本発明の記載された特徴、構造、または特徴は、１つまたはそれ以上の具体例において、任意の適切な方法で組み合わせられ得る。以下の説明では、本発明の具体例の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が挙げられる。しかしながら、当業者は、本発明は、具体的な詳細の一つまたはそれ以上無いに、または他の方法、構成要素、材料などを用いて実施され得ることを認識するであろう。他の例では、よく知られた構造、材料、または操作は、本発明の形態を不明瞭にすることを避けるために、詳細に示されていないか、または説明されていない。

また、添付の特許請求の範囲を含む明細書において、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は複数形を含み、特定の数値への参照は、文脈から明らかにそうでないことが指示されない限り、少なくともその特定の数値を含む。範囲は、ここでは、ある特定の値から「約」または「約」の範囲、および／または別の特定の値から「約」または「約」の範囲として表現されてもよい。そのような範囲が表現される場合、他の具体例では、ある特定の値から、および／または他の特定の値への範囲が含まれる。同様に、前置詞「約」の使用により、値が近似値として表現される場合、特定の値が他の具体例を形成することが理解されるであろう。

本開示にかかる具体例は、装置、方法、またはコンピュータプログラム製品として具体化されてもよい。従って、本開示は、全体がハードウェアで構成された具体例、全体がソフトウェアで構成された具体例（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）、またはここで一般的に「回路」、「モジュール」、または「システム」と呼ばれることがあるソフトウェアとハードウェアの形態を組み合わせた具体例でもよい。さらに、本開示の具体例は、媒体に具体化されたコンピュータ使用可能なプログラムコードを有する任意の有形の表現媒体に具体化されたコンピュータプログラム製品の形態をとることができる。

１つまたはそれ以上のコンピュータ使用可能な媒体またはコンピュータ読み取り可能な媒体の任意の組み合わせが利用されてもよい。例えば、コンピュータ読み取り可能な媒体は、ポータブルコンピュータディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）装置、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）装置、消去可能なプログラム可能読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）装置、ポータブルコンパクトディスク読み取り専用メモリ（ＣＤＲＯＭ）、光記憶装置、および磁気記憶装置のうちの１つまたは複数を含むことができる。本開示の動作を実行するためのコンピュータプログラムコードは、１つまたはそれ以上のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されてもよい。そのようなコードは、ソースコードから、そのコードが実行されるデバイスまたはコンピュータに適したコンピュータ読み取り可能なアセンブリ言語またはマシンコードにコンパイルされてもよい。

具体例はまた、クラウドコンピューティング環境で実行されても良い。本明細書および以下の請求項において、「クラウドコンピューティング」とは、設定可能なコンピューティングリソース（例えば、ネットワーク、サーバ、ストレージ、アプリケーション、およびサービス）の共有プールへのユビキタスで便利なオンデマンドのネットワークアクセスを可能にするためのモデルとして定義することができ、仮想化を介して迅速にプロビジョニングされ、最小限の管理労力またはサービスプロバイダとの相互作用でリリースされ、それに応じてスケーリングされる。クラウドモデルは、様々な特徴（例えば、オンデマンドセルフサービス、広範なネットワークアクセス、リソースプーリング、迅速な弾力性、測定されたサービス）、サービスモデル（例えば、Software as a Service(SaaS)、Platform as a Service(PaaS)、Infrastructure as a Service(IaaS)）、およびデプロイメントモデル（例えばプライベートクラウド、コミュニティクラウド、パブリッククラウド、およびハイブリッドクラウド）で構成することができる。

添付の図面のフロー図およびブロック図は、本開示の様々な具体例に従ったシステム、方法、およびコンピュータプログラム製品の可能な具体例のアーキテクチャ、機能、および動作を例示する。これに関して、フロー図またはブロック図の各ブロックは、モジュール、セグメント、またはコードの一部を表してもよく、これは、特定の論理機能を実行するための１つまたはそれ以上の実行可能な命令を含む。また、ブロック図および／またはフロー図の各ブロック、ならびにブロック図および／またはフロー図の各ブロックの組み合わせは、特定の機能または行為を実行する特別目的のハードウェアベースのシステム、または特別目的のハードウェアとコンピュータ命令との組み合わせ、によって実行されてもよいことにも留意されたい。また、これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置を特定の方法で機能させるように指示することができるコンピュータ可読媒体に記憶されていてもよく、そのようなコンピュータ可読媒体に記憶された命令は、フロー図および／またはブロック図のブロックまたはブロックの組み合わせで指定された機能／行為を実施する命令手段を含む製品を形成する。

水制御システムの１つの具体例の機能ブロック図が図１に示されている。この水制御システム１０の具体例は、漏水センサ２０、水制御ユニット３０、ゲートウェイ４０、およびリモートユーザアプリケーション５０を含む。

好ましい具体例におけるリークセンサ２０は、マイクロコントローラ２１、電源２２、トランシーバ２３、膜センサ２４、可聴および視覚アラーム２５、およびチルトスイッチ２６を含む。ゲートウェイ４０は、トランシーバ４２に電子的に接続されたネットワークサーバ４１と、特定の具体例ではバッテリバックアップ４３とを含む。クラウドサーバ４４は、ゲートウェイ４０をリモートユーザアプリケーション５０にリンクさせ、エンドユーザが水制御システムと対応するための手段、例えばコマンドの送信、システムの設定などを提供する。特定のクラウドコンピューティングの具体例では、クラウドサーバ４４は、漏水センサ２０および水制御ユニット３０によって収集されるデータを収集し、処理し、分析する。図１Ａは、ゲートウェイ４０が水制御ユニット３０の構成要素である水制御システムの代わりの具体例を示す。特定の好ましい具体例におけるトランシーバ２３、３３、および４２は、低電力要件を有する無線トランシーバであり、例えば、ＬｏＲａ（登録商標）通信プロトコルを採用するものである。しかしながら、サイズが考慮されない他の具体例では、より大きく、より高電力のトランシーバ、例えばＷｉ−Ｆｉプロトコルを採用したものが使用されてもよい。

図２〜図４は、膜センサ２４の異なる具体例を示す。膜センサ２４は、トイレ、配管のあるカウンター下のキャビネットエリア、屋根の下層、床下、ＨＶＡＣエアハンドラー、給湯器、あらゆるタイプの配管器具、および水のラインを有する器具（例えば、冷蔵庫、食器洗浄機）のような潜在的な漏れの可能性のあるエリアでの大規模な漏れだけでなく、非常に小さい漏れ、一貫した漏れ、または断続的な漏れの両方を検出することが可能である。図２〜４は、膜センサ２４の特定の具体例を示しており、これは、一般に、カソードおよびアノードが、カソードとアノードの間に隙間を有して一方の面に平面的に配列されて貼着された、穿孔された薄膜膜からなる。膜の穿孔は、液体が膜の非導電性側からカソードおよびアノードが貼られている側へと流体力学および毛細管作用を介して通過することを可能にし、カソード−アノードパターンは、漏れからの流体が穿孔を通過するとき、流体がアノードとカソードの間のギャップを橋渡しし、それによって電気回路を閉じるように配置されている。電気回路を閉じると、Ｉ２Ｃ、ＲＳ４８５、ＲＳ２３２、１−Ｗｉｒｅ、ＳＰＩ、またはＡＤＣなどの様々なシリアルまたはパラレル通信プロトコルのいずれかを使用してマイクロコントローラ２１に送信されるアラーム信号がトリガーされる。アラーム信号は、可聴（例えばブザー）および視覚（例えばＬＥＤライト）アラーム２５を作動させるためにマイクロコントローラ２１から送信される。チルトスイッチ２６はまた、マイクロコントローラ２１に信号を送信するリークセンサに組み込まれており、この信号は、チルトスイッチが装備された後にリークセンサが故意にまたは不注意で移動された場合に、可聴および視覚的なアラーム２５を作動させる。アラーム信号はトランシーバ２３にも電子的に送信され、適切な無線伝送プロトコルを使用してワイヤレスでゲートウェイ４０にアラーム信号を送信する。ゲートウェイ４０は、次に、アラーム信号を水制御ユニット３０に中継し、ゲートウェイ４０がどのように構成されているか及びネットワーク接続性に応じて、インターネットを介してリモートユーザアプリケーション５０に中継する。このように、特定の具体例では、膜センサ２４が漏水を検出すると、漏水センサ２０は、ローカルおよびリモートのエンドユーザの両方に送信される警報信号を生成する。

図２は、膜センサ２４を特徴とするリークセンサ２０の１つの具体例の詳細な平面図であり、同図の線Ａ−Ｂに沿った断面図２４’と共に示されている。膜センサ２４は、プラスチック、ビニール、または他の適切な高抵抗（すなわち非導電性）材料で作られた薄い膜２４０を含む。アノード２４２およびカソード２４３は、適切な導電性材料で作られており、それらがギャップ２４４によって横方向に分離されるように、膜２４０の片側に付着されている。アノードおよびカソードの配置の幾何学的形状は、両者の間のギャップの大きさを含めて、リークに対する膜センサ２４の感度を決定する。さらに、膜２４０は、ギャップ２４４に重畳された多数の穿孔２４１を有する。使用時には、膜センサは、アノード２４２およびカソード２４３が床と接触した状態、すなわち床と膜２４０との間に配置された状態で、下地の表面（例えば床）２４７上に配置される。このようにして、リーク２４５が発生した場合、液体は毛細管作用によって穿孔を通って間隙２４４に引き込まれ、それによって回路が閉じられる。アノード２４２およびカソード２４３は、マイクロコントローラ２１に接続された電気回路の一部である。回路を閉じることにより、マイクロコントローラ２１において電気信号が検出され、これにより視覚アラーム２５１および可聴アラーム２５２がトリガーされる。次に、マイクロコントローラ２１は、トランシーバ２３を介して無線で送信されるアラームメッセージを生成する。

図３は、マット型センサ２４の異なる領域における漏れを検出するための複数のカソードの形態で膜センサ２４を備えることを特徴とする、漏れセンサ２０の代わりの具体例を示す。カソード２４３１、２４３２、２４３３、２４３４は、それぞれ、膜センサの左上、右上、左下、および右下の領域のための別個の信号領域を表す。リークの深刻さは、トリガーされた領域の数によって決定することができる。これは一つの具体例に過ぎず、他の具体例が想像され得ることに留意すべきである。例えば、より多くの領域を含むように、また異なる構成でより多くのカソードを追加することなどである。小さなリーク２４５１は、カソード２４３１とアノード２４２とをブリッジするだけで、マットの左上領域のリークで信号を発し、一方、大きなリーク２４５２は、カソード２４３３および２４３４とアノード２４２とをブリッジし、マットの左下および右下領域にまたがるリークで信号を発する。

図２および図３は、膜センサ２４のマット型の具体例を示しているが、図４は、ストリップ形状の膜センサ２４、すなわちストリップ型の膜センサの他の具体例を示している。この具体例はまた、水が通過してアノード２４２およびカソード２４３に接触することを可能にするミシン目２４１を有する膜２４０を特徴とし、それによって回路を閉じ、マイクロコントローラ２１で信号が生成される。マット型およびリボン型の両方の具体例において、膜センサ２４は、平面状のアノード−カソードアレイが下地表面と接触するように設置される。膜が下地表面と接触している先行技術で開示された他の膜センサとは対照的に、この具体例では、回路を短絡させて誤報信号を引き起こす可能性のある汚れや破片から平面状のアノード−カソードアレイを保護している。

図１は、マイクロコントローラ３１、電源３２、トランシーバ３３、水フィルタ３４、バルブおよびアクチュエータアセンブリ３５、マイクロタービン発電機３６、超音波流量センサ３７、温度センサ３８、圧力センサ３９、および配管セグメント３１０からなる水制御ユニット３０の１つの具体例の機能ブロック図である。漏水センサ２０によって漏水が検出されると、ゲートウェイ４０に警報信号を送信し、ゲートウェイ４０はこの警報を水制御ユニット３０のトランシーバ３３に中継する。マイクロコントローラ３１は、トランシーバ３３からの信号を受信し、バルブおよびアクチュエータアセンブリ３５、温度センサ３８、圧力センサ３９、および超音波流量センサ３７に電子的に結合されている。電源３２は、バルブおよびアクチュエータアセンブリ３５を含む水制御ユニット３０全体に電力を供給する。１つの具体例における電源３２は、充電可能なバッテリバンクからなる。二次電池バンクは、マイクロタービン発電機３６によって充電され、この発電機は、電池バンクに電気的に接続されている。これにより、水制御ユニット３０は、外部からの電力を必要とせずに独立して動作することができる。温度センサ３８は、リアルタイムの温度データを収集し、流入水の温度を監視して、条件がパイプの凍結を助長するかどうかを判断するために使用される。圧力センサ３９は、給水圧力を測定し、リアルタイムの水圧データをマイクロコントローラ３１に送信する。図１Ａに示す代わりの具体例では、ゲートウェイ４０は、水制御ユニット４０内に含まれている。

図５は、水制御ユニット３０の例示的な具体例の斜視図である。水制御ユニット３０は、建物または住宅に水を供給する給水管に取り付けるために設計されている。水制御ユニット３０を設置するためには、給水管のセグメントが除去され、水制御ユニットがその場所に設置される。アダプタ３０２は、既存の給水ラインと水制御ユニットの配管セグメント３１０とを結合する。電源３２は、マイクロタービン発電機３６によって生成された電気エネルギーを用いて充電される二次電池バンクである。水制御ユニット３０のこの具体例では、マイクロコントローラ３１は、（例えば、ＬｏＲａ（登録商標）通信規格を使用して）低電力トランシーバ３３と結合されている。バルブおよびアクチュエータアセンブリ３５、超音波流量センサ３７、温度センサ３８および圧力センサ３９は、すべて内部配管セグメント３１０に取り付けられている。少なくとも１つの具体例におけるバルブおよびアクチュエータアセンブリ３５は、電源３２に接続された電気モータで構成されている。このモータは、配管セグメント３１０に直接取り付けられたバルブを作動させる。バルブは、ほとんどの具体例では、ボールバルブまたはゲートバルブであり、配管セグメント３１０を通る水の流れを絞りまたは完全に遮断することを可能にする。前述のすべての構成要素は、典型的には射出成形プラスチック、ファイバーグラス、または他の適切な材料からなるハウジング３０１内に収容されている。超音波流量センサ３７は、ユーザ（例えば、保守作業員、建築技術者および住宅所有者）に、市営水道メータを独立して評価する正確さを与える。それはまた、ユーザによるデータ収集、大きな水損失状態および非常に小さな水損失状態の検出を可能にし、また、構造物内の個々の水道器具のフィンガープリントを可能にし、いつでもどの機能が使用されているかを検出することを可能にする。超音波流量センサ３７から収集されたデータは、ユーザに、反応的、予防的、および予測的な勧告を提供する。

以下でより詳細に論じられるように、温度、圧力、および超音波流量センサからのセンサデータは、水制御装置によって収集され、トランシーバ３３およびゲートウェイ４０を介して定期的にリモートユーザアプリケーション５０に送信される。リモートユーザアプリケーション５０は、温度、圧力、および流量データについて計算を実行し、このデータを統計的に分析してもよいが、これはダウドサーバ４４によって実行されてもよい。このような処理の１つの具体例は、図７のフローチャートで表される。１つの具体例では、ある閾値を超える圧力の低下が、破裂管の状態を示す圧力センサ３９によって検出されると、マイクロコントローラ３１は、壊滅的な制御されていない水漏れを防止するために、流入水を遮断するために、バルブおよびアクチュエータアセンブリ３５に信号を送信する。遠隔ユーザアプリケーションはまた、その持続時間、大きさを含む、より微妙な圧力低下の特性を分析し、このようにして、特定の電化製品および家庭用配管器具の水消費信号をフィンガープリントすることができる。

ＬｏＲａ（登録商標）は、ＬｏＲａアライアンスが、ＬｏＴデバイス通信の分野の主要な利害関係者のために開発した低消費電力無線プロトコルをいう。これは、ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｍｅｔ−ｏｆ−Ｔｈｉｎｇｓ）に接続するデバイスのための低消費電力トランシーバーソリューションを提供するように設計されている。このプロトコルは、ＬｏＲａゲートウェイを介してネットワークサーバーとエンドポイントデバイス間で安全な双方向通信を行う測定可能な解決を実行する。ゲートウェイは、標準的なＩＰ接続を使用してネットワークサーバーに接続される。エンドデバイスは、１つまたは多数のゲートウェイへの無線通信を利用し、すべてのエンドポイント通信は双方向であるだけでなく、オンエア通信時間を短縮するためにオンエアまたは他の大量配信メッセージでソフトウェアのアップグレードを可能にするマルチキャストなどの操作をサポートする。

ＬｏＲａのような低電力無線アプリケーションでは、帯域幅が制限されている。その結果、ＬｏＲａデータプロトコルを採用している漏水センサ２０と水制御装置３０の具体例は、１１バイト以下のサイズのペイロードでデータを送信する。これらの具体例では、各送信の最初のバイトは、次の１０バイトが、水制御ユニットアップリンク１７、水制御ユニットダウンリンク５、リークセンサップリンク７、またはリークセンサダウンリンク６のカテゴリの１つとして解釈されるべきかどうかを識別するヘッダである。これらのカテゴリは、センサからクラウドサーバ４４に本質的なデータを得るために、様々な符号化方法の組み合わせであってもよい。カテゴリの例としては、センサの正常および異常な読み取り値（正常、高流量、長流量、圧力および温度のパターン、リークアラーム、バイタルチェック、タンパーアラームなど）が挙げられる。符号化されたデータは、以下の解釈で分類されてもよい。即ち、日付時間（明示的）、日付時間（黙示的）、一定のステップを有するセンサ、可変のステップを有するセンサ、センサの桁数表現である。

アップリンクメッセージ

アップリンクメッセージは、漏水センサ２０または水制御装置３０のいずれかからゲートウェイ４０に無線伝送を介して送信され、クラウド上のＭＱＴＴブローカーに転送されるペイロードである。日付と時間は、アップリンクのタイプに応じて様々な方法でこれらの送信の間に共有される。メッセージは、ゲートウェイ４０で、または漏水センサ２０または水制御ユニット３０で局所的に収集され、後で共有されることができるので、正確なタイムスタンプが必要とされる。停電後にゲートウェイ４０を介して漏水センサ２０または水制御ユニット３０によってクラウドサーバ４４に送信されたメッセージの時間受信を読み取ることは、不正確なタイムスタンプをもたらし、後述する漏水検出ロジックサブルーチンにおいて誤報を誘発する可能性がある。タイムスタンプは、明示的または黙示的なものとして特徴付けられる。明示的とは、年と月、日、時、分、秒として報告されるタイムスタンプをいう。それぞれの値は、タイムスタンプを送信したデバイスが読み取ったものと同じように正確に報告される。２５６ビットで２１年間の動作を表すことができるため、年と月の両方に１バイトだけが割り当てられていることに注意すべきである。黙示的なタイムスタンプとは、年と月、日、時として報告されるタイムスタンプ、または２４時間の１日の中で６分間隔を表す１バイトだけのタイムスタンプをいう。黙示的なタイムスタンプの場合、実際の日付と時間は、他の時間構成要素を推論するためにゲートウェイで検証されなければなりません。黙示的な値は、完全なフローと圧力プロファイルを送信するのに十分なバイト数があることを保証するために、フロー・イベント・ペイロードに使用される。温度および圧力測定の毎日の平均値は、ゲートウェイ４０を介してリークセンサ２０および水制御ユニット３０によって１２時間単位で共有される。このため、精度は１２時間間隔であればよく、したがって黙示的なタイムスタンプでよい。最小（０）および最大（２５５）ビット値は、オーバーフロー、または範囲外の読取値のために予約されている。エンコードされた０の値は、２番目のビットのデコードされた値によって決定されるエンコード可能な最小値よりも小さい値として解釈される。２５５のエンコードされた値は、２５４番目のビットのデコードされた値によって決定されるエンコード可能な最大値よりも大きい値として解釈される。特定のセンサに対して符号化される最大値と最小値の範囲は、興味深い値の範囲と、センサデータの意味のある分析を作成するために必要な最適な分解能との間のバランスに基づいている。

必要とされるセンサ情報の多様性と正確な分析に必要とされる解像度に基づいて、センサの読み取り値を符号化するために２つのアプローチが使用される。これらのアプローチは、シングルバイトエンコーディングとマルチバイトエンコーディングである。シングルバイトエンコーディングは最も単純な方法で、ペイロードに最大１０個のセンサを搭載することができる（最初のバイトは常にヘッダである）。シングルバイトエンコーディングには、一定ステップと可変ステップの２つのバリエーションがある。定数ステップとは、エンコードされた値が一定のステップで等間隔になることを意味する。このシングルバイトエンコーディングのバリエーションは、センサの適用可能な読み取り範囲と解像度が２５６ビット以内に収まる場合が最適である。可変ステップ方式では、デコードされた値の間に不均一なステップサイズを作成する。この方法では、１つのセンサを１バイトだけで表現することができ、他のセンサデータのために他のバイトを空けることができる。フローイベント後のフロー特性の分析に使用される流量統計サマリーは、この方法を使用して説明されたシステムの一例である。フローイベント後の単一の送信は、ヘッダ（１バイト）、黙示的なタイムスタンプ（１バイト）、持続時間（２バイト）、平均／標準偏差／最大流量（３バイト）、平均／標準偏差／最大／最小圧力（４バイト）を送信しなければならない。流量の最大値、標準偏差、および平均値は、非常に低い分解能（０．００４４ｇｐｍ）で広い範囲の値（−１〜３２ｇｐｍ）をカバーする。漏れ検出システムは、測定値がゼロに近づくにつれて最高の分解能と精度を必要とし、流量が極端な値に近づくにつれて精度が犠牲になる可能性がある。通常とは反対の方向への流れは稀で予想外であるが、通りの配管に実際に問題があることを示す可能性がある。したがって、それは捕捉されるが、解像度は主要な関心事ではない。以下のモデルは、流量の平均値、最大値、標準偏差を表すために開発され、２５６ビットにエンコードされている。
ここで、ｉ＝０から２５５までのビット、ｑ＝流量（ｇｐｍ）、ｑ_ｒｅｓ＝流量センサの解像度、ｉ_０＝１１（ゼロリファレンス）、ｑ_ｒｅｓ＝０．００４４ｇｐｍ、Ｃ＝１．０２０８１３２１１である。

その結果得られる符号化ビット（ｘ）と復号値（ｙ）は、図８に示すような指数曲線で表される。

実際のセンサ読み取り値の桁の組に対して別々のバイトをエンコードするので、センサ読み取り値の最も正確な表現は、このタイプのエンコードによって達成され得る、例えば、毎分１２５．３２４１ガロンの流量は、次のように表現され得る。
・第１のバイトは数百と数十を１２（１２０ｇｐｍ）としてエンコードしている。
・第２のバイトは１と１０を５３（５．３ｇｐｍ）としてエンコードしている。
・第３のバイトは１００分の１と１０００分の１を２４（０．０２４ｇｐｍ）としてエンコードしている。
・第４のバイトは１万分の１を１（０．０００１ｇｐｍ）としてエンコードしている。
最高の精度が必要とされるのは、以下の場合である。
・ユーザが現在の流量を特に要求する場合。
・システムが圧力チェックを行い、圧力損失を報告する場合。
・システムが流量または圧力の異常に気付き、瞬時の流量および／または圧力を報告する場合。
１秒の分解能が必要であり、時間イベントが数時間続くことがあるため、流れの持続時間は、この水検知アプリケーションでは常に２バイトを必要とする。

ダウンリンクメッセージ

ダウンリンクメッセージは、クラウドからゲートウェイ４０に送信され、漏水センサ２０および水制御装置３０に無線で転送されるペイロードである。これらのペイロードは、デバイス上の設定の更新、特定のセンサデータによる即時アップリンクの要求、または水制御装置のシャットオフバルブを閉じるなどの特定のハードウェアアクションコマンドの形でデータを含む。設定とは、クラウドとのチェックイン頻度、アラートをアクティブにするための許容範囲、日付と時刻の更新、自動動作設定などを制御するデバイス固有の変数である。ペイロードは、デバイスに送信して、すべてのセンサまたは一部のセンサのみの情報を直ちにアップリンクするように指示することができる。ダウンリンクは、ハードウェアの構成要素をアクティブにするようにシステムに指示するペイロードを含むことができる。本明細書に記載される具体例では、１つの例示的なコマンドは、水の流れを停止、開始、または絞るように水制御システムに指示することである。

典型的な具体例におけるゲートウェイ４０は、ネットワークサーバ４１およびインターネット接続を介して、漏水センサ２０および水制御装置３０から低電力トランシーバリンクを介して送信されたデータを、リモートユーザアプリケーション５０に中継する。すなわち、これらの典型的な具体例におけるゲートウェイ４０は、近距離低電力トランシーバを有するリークセンサ２０および水制御ユニット３０と、インターネットを介してリモートユーザアプリケーション５０とをリンクするＷｉ−Ｆｉルータに類似している。それは、トランシーバ４２を介して、典型的には低電力無線ブロードキャストを介して漏水センサ２０および水制御ユニット３０から情報を受信する。典型的な具体例では、ゲートウェイ４０は、ネットワークサーバ４１を含み、リモートユーザアプリケーション５０を使用して設定されたユーザ設定を受信し、更新し、保存する。特定の具体例では、ゲートウェイ４０はまた、内部電源４３、典型的には、構造物への主電源が失われた場合に電力を供給しシステムが一定期間機能し続けることを可能にすることができる充電式電池を有する。１つの具体例では、この充電式電池は、容量２．１ＡｈのＴａｄｉｒａｎ ＴＬ−５１０４／Ｓ ３．６ＶリチウムＡＡ電池を使用した４セルの電池パックであり得る（即ち、並列に配置されたセルの合計容量は８．４Ａｈであろう）。

図１および図１Ａに示す具体例におけるクラウドサーバ４４は、サーバおよびデータベースを含み、漏水センサ２０および水制御ユニット３０によって収集されたデータを収集、処理、および分析する。特に、センサデータを分析し、建物内の特定の電化製品や備品の水使用信号を開発することができる。また、設定データを保存し、リモートユーザアプリケーション５０からのコマンドをゲートウェイ４０を介して漏水センサ２０および水制御ユニット５０に中継する。

リモートユーザアプリケーション５０は、水制御システムの一次エンドユーザインタフェースを提供するソフトウェアアプリケーションである。典型的な具体例では、センサからのデータを処理し、分析および可視化のためにデータを処理し、ユーザがシステム設定を構成しシステムコマンド（例えば、水バルブの閉鎖）を発行できるようにする。したがって、例えば、水漏れに関するアラートを受信したユーザは、水遮断弁を閉じるための信号をモバイルデバイスから送信することができる。

マイクロタービン発電機３６の１つの具体例の内部構造を、図６Ａ〜図６Ｂに示す。マイクロタービン発電機３６は、水制御ユニットが内部的に電力を供給されることを可能にし（即ち、外部電力を接続する必要がない）、電源３２に接続されている。それは、羽根車３６１、誘導磁石３６２、および誘導コイル３６３を使用して、構造物に流入する水からエネルギーを捕捉する。オンボード充電式電池バンクを含む具体例では、マイクロタービン発電機３６は、電池を常に充電しておくための手段を提供する。典型的な具体例におけるマイクロタービン発電機３６は、ハウジング３６４内にリング状に配置された誘導磁石３６２および誘導コイル３６３によって囲まれた羽根車３６１を含む。都市の水圧から内部の水道管３１０を流れる水によって羽根車が回転すると、羽根車に取り付けられた誘導電磁石３６２のリングもそれに伴って回転する。誘導電磁石の他端には、誘導コイル３６３が巻かれている。これらのコイルは鉄心に巻き付けられている。水で回転する羽根車３６１によって駆動された磁石は、これらのコイルを通過することにより、電源３２の二次電池バンクに接続された電源リード３６６に起電力を誘導する。羽根車自体は、ハウジング３６４の壁に取り付けられた支柱３６５によってパイプの中心内で支持されている。図６Ｂは、図６Ａの断面Ａ−Ａ’に沿った切断図であり、ストラット３６５内に収容された軸受リングを用いてシャフト３６７を支持しているストラット３６５の様子がよくわかる。

図７は、システムの１つの具体例に従った疑似コードの論理的ステップを示すフローチャートである。ボックス７０００は、例えばデスクトップまたはポータブルコンピュータ（スマートフォンおよびタブレットコンピュータデバイスを含む）を使用した、ユーザによって設定された初期設定を使用したシステムの初期化を例示する。これらのデバイスは、ゲートウェイ４０に送信するために、適切なＷｉ−Ｆｉプロトコルを使用してリモートユーザアプリケーション５０に接続され、ゲートウェイ４０を介して、これらの初期設定は、ＬｏＲａ（登録商標）プロトコルを使用してリークセンサ２０に送信される。図７を参照すると、ユーザ設定は、通信ネットワークの状態に応じて、クラウド内のリモートまたはゲートウェイ４０のいずれかに保存される。これらの初期設定がインストールされると、図７の「Ａ」で始まる動作オンボード論理部分が開始される。ボックス７１００に示されるように、監視ループは、３つの主要な離散イベント、すなわち、フローの開始／停止、漏れ検出、およびタンパー検出を記録する。１つの具体例では、タンパーセンサは、ＳｅｎｓｏｒＱｕｅｓｔ ＳＱ−ＳＥＮ−２００ 傾斜・振動センサであってもよい。後者の２つのイベントでは、日付／タイムスタンプが記録され、警告が送信される。さらに、構成によっては、自動遮断信号が水制御装置３０に送られてもよい。初期化中に圧力ベースのチェックが設定されている場合、システムは、ボックス８１００に記載された論理に従ってこのチェックを実行する。

上記イベントのうちの１つが記録されていない場合でも、システムロジックは、物理センサを継続的に監視し、これらのセンサからのデータを定期的に投票して記録し、このデータを使用してレート（例えば流量）を計算し、計算されたレートに基づいて予測温度などの値を予測する。これらの物理センサは、ボックス７２００に示すように、流量、漏水、タンパー、温度、圧力、バッテリ、発電機出力、バルブの状態を含む。ボックス７３００は、予測温度の適用例を示す。予測温度が氷点下である場合には、ユーザに警告を送ることができる。このような低温状態の間、データサンプリングレートは、凍結管が原因である可能性がある低流量表示に応答して自動的に増加してもよい。１つの具体例では、この温度センサは、Ｖｉｓｈａｙ社のＮＴＣサーミスタ（ＮＴＣＬＥ１００Ｅ３）であっても良い。ボックス７３００に示された温度監視サブルーチンの終了「Ｃ」では、タイヤシステムは、ボックス７４００に示された圧力監視サブルーチンに進む。非常に高い圧力（例えば８０ｐｓｉ以上）が検出された場合、警告メッセージが送信される。逆に、非常に低い圧力が検出され、漏れが存在する可能性があることを示す場合、警告が送信され、初期システム構成およびネットワーク通信状態に応じて、バルブ遮断信号がバルブおよびアクチュエータアセンブリ３５に自動的に送信され得る。１つの具体例では、この圧力センサは、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ ３．３Ｖ低電力１５０ ｐｓｉレンジ圧力センサ（ＨＳＣＤＡＮＶ１５０ＰＧＳＢ３）であっても良い。

流量監視サブルーチンをボックス７５００に示す。このサブルーチンでは、流量状態が監視され、流量値、圧力値、および関連する時系列データと、最小値、最大値、標準偏差、平均値などの統計値が記憶される。また、センサデータの監視と記録の頻度は、例えば温度値に基づいて調整される。このサブルーチンは、バッテリの充電レベルを監視するボックス７６００に示すバッテリチェックサブルーチンの先頭で終了する。バッテリ充電レベルが予め定義されたレベルに達すると、アラートが生成される。ボックス７７００および７８００に示すように、バルブおよびアクチュエータアセンブリ３５とマイクロタービン発電機３６の両方の位置が監視され、適切な警告が生成される。ボックス７９００は、配管源からの漏れと、非配管源からの漏れとを区別する監視サブルーチンを示す。前者の場合には、自動遮断が有効になっている場合には、バルブおよびアクチュエータアセンブリ３５に信号が送られ、バルブを遮断するように命令される。このサブルーチンは、漏水センサ２０と水制御ユニット３０との間で共有される情報が、どのようにして水を失っているかについての情報をユーザに証明するかを示している。ロジックは、配管されている漏水と配管されていない漏水とを区別するので、配管されていない電化製品／設備を監視する漏水センサからの漏水であれば、水を遮断する必要はない。〜サブルーチンから収集された全てのデータは、ボックス８０００に示されるように、ローカルログファイル（すなわち、ゲートウェイ４０）に保存されるだけでなく、接続性が利用可能である場合には、クラウドサーバにも保存される。１つの具体例では、この水流メーターは、メーター本体内の超音波トランスデューサによってピックアップされた信号を読み取るために、テキサス・インスツルメンツＭＳＰ４３０ＦＲ６０４７ＩＰＺＲ超音波ＭＣＵを使用して、アウディウェルＤＮ２５超音波冷水流メーター本体によって測定され得る。

図７のボックス８２００は、リークセンサ２０の１つの具体例の通信ネットワークロジックを図示している。初期化後、リークセンサ２０は、水制御ユニット３０からの信号をスキャンして、水制御ユニットが近くにあるかどうかを判断する。もしそうであれば、漏水センサ２０は、漏水が検出されると、水制御装置３０に直接警報を送信し、漏水を軽減するための自動断水を可能にする。そうでなければ、漏水センサ２０は、ゲートウェイ４０と直接通信し、ゲートウェイ４０は、リモートユーザアプリケーション５０を介してエンドユーザと通信する。１つの具体例では、ＬｏＲａ通信無線は、Ｇｅｍｔｅｋ社のＧＩＯＴ Ｇ７６ ＳｉＰモジュールであっても良い。

ここに記載されているすべての具体例は、特許請求の範囲によって表される本発明の概念を例示するものであり、特許請求の範囲に記載されているように本発明の範囲を制限するように解釈されるべきではない。他の形態、利点、修正、および組み合わせは、本発明が属する技術に熟練した当業者にとって明らかであろうが、これらの形態および修正は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される本発明の範囲内にある。特定の構成要素および構成の例が本明細書の具体例で提示されているが、本発明は、請求の範囲の文言によって特に要求されない限り、そのような材料または寸法に限定されるものではない。本明細書の具体例で提示された構成要素および構成は、上記で具体的に説明された以外の方法で再配置および組み合わせが可能であり、任意のおよびすべての代替的な組み合わせおよび組み合わせは、特許請求の範囲で定義された本発明の範囲内に含まれる。

Claims (16)

1. 漏水センサであって、
   膜の下面に貼られたアノードとカソードのアレイの間のギャップに重畳された複数の穿孔を有する非導電性膜を含み、アレイは導電性流体がギャップを橋渡しした場合に閉じられる電気回路を形成する膜センサ、
   電気回路が閉じた場合に、第１の信号を検出して生成するように適合された第１のマイクロコントローラ、および、
   第１の信号を送信するように適合された、第１のマイクロコントローラに結合された第１の無線トランシーバ、を含む漏水センサと、
   水制御ユニットであって、
   給水管に取り付けられるように適合した配管セグメント、
   センサデータを収集し、送信に適したフォーマットにエンコードするために適合した第２のマイクロコントローラ、
   バルブおよびアクチュエータアセンブリ、
   充電式バッテリを含む電源、
   電源を充電するように適合されたマイクロタービン、
   超音波流量センサ、および、
   第２のマイクロコントローラに結合された第２の無線トランシーバ、を含む水制御ユニットと、
   ネットワークサーバおよび第３のワイヤレストランシーバを含むゲートウェイであって、ネットワークサーバはリモートユーザアプリケーションと電子的に通信するように適合されており、第３のトランシーバは第１のワイヤレストランシーバおよび第２のワイヤレストランシーバと通信するように適合されている、ゲートウェイと、
   ゲートウェイと電子的に通信するリモートユーザアプリケーションと、を含む水制御システム。
2. 第３のトランシーバは、１１バイト以下の送信ペイロードを採用する低電力無線通信プロトコルを使用して、第１の無線トランシーバおよび第２の無線トランシーバと通信する請求項１に記載のシステム。
3. 漏水センサおよび水制御ユニットは、ゲートウェイを介して無線で相互に通信するように適合された請求項１に記載のシステム。
4. 漏れセンサは、さらに第１のマイクロコントローラに結合された可聴アラームを含み、可聴アラームは、第１の信号を受信した場合に起動するように適合された請求項１に記載のシステム。
5. 漏れセンサは、第１のマイクロコントローラに結合された傾斜スイッチを内蔵しており、傾斜スイッチは、所定の変位または加速度の基準を超える動きを検出した場合に、タンパー信号を生成するように適合された請求項１に記載のシステム。
6. ゲートウェイおよびネットワーク制御アセンブリは、第１の無線トランシーバから漏水状態を示す第１の信号を受信した場合、バルブおよびアクチュエータアセンブリが水制御ユニットを通る水の流れを停止させる信号を生成するように適合された請求項１に記載のシステム。
7. 水制御ユニットは、さらにゲートウェイを含む請求項１に記載のシステム。
8. 水制御ユニットは、さらに水フィルタを含む請求項１に記載のシステム。
9. 水制御ユニットは、さらに第２のマイクロコントローラに温度データを送信するように適合された水温センサを含む請求項１に記載のシステム。
10. 水制御ユニットは、さらに第２のマイクロコントローラに圧力データを送信するように適合された水圧センサを含む請求項１に記載のシステム。
11. さらにゲートウェイおよびリモートユーザアプリケーションと電子的に通信するように構成されたクラウドコンピューティングサーバを含む請求項１に記載のシステム。
12. ネットワークサーバおよび第１の無線トランシーバを含むゲートウェイと、
    漏水センサであって、
    複数の穿孔を有する非導電性の膜と、ギャップを規定する横方向に分離したアノードとカソードとを含む平面アレイであって、ギャップにミシン目が重なるように膜の下面に貼り付けられ、下面の上に膜を支持し、ギャップが液体によって橋渡しされた場合に電気信号を生成するように適合されたアレイと、を含むセンサ、
    アレイにより生成された電気信号を検出するように適合された第１のマイクロコントローラ、
    第１のマイクロコントローラに結合された第２の無線トランシーバであって、第１の無線トランシーバと無線通信している間、１１バイト以下のペイロードでセンサデータをエンコードするように適合された第２の無線トランシーバ、とを含む漏水センサと、
    水制御ユニットであって、
    給水管に設置されるように適合された配管セグメント、
    水制御ユニットによって収集されたセンサデータを受信して処理するように適合された第２のマイクロコントローラ、
    第２のマイクロコントローラからの信号を受信するように適合されたバルブおよびアクチュエータアセンブリであって、配管セグメントを通る水の流れを制御するように操作可能なバルブおよびアクチュエータアセンブリ、
    配管セグメントに設置され、第２のマイクロコントローラと電子的に通信可能な超音波流量センサ、
    第２のマイクロコントローラに結合された第３の無線トランシーバであって、第１の無線トランシーバと無線通信し、１１バイト以下のペイロードで第２のマイクロコントローラからのセンサデータをエンコードするように適合された第３の無線トランシーバ、
    充電式バッテリを含む電源、
    配管セグメント内に設置され、電源を充電するように適合されたマイクロタービン発電機、を含む水制御ユニットと、を含む水制御システム。
13. さらにクラウドサーバおよびリモートユーザアプリケーションを含み、クラウドサーバは、ゲートウェイおよびリモートユーザアプリケーションと通信するように構成された請求項１２に記載のシステム。
14. 水制御ユニットは、さらにフィルタを含む請求項１２に記載のシステム。
15. 水制御ユニットは、さらに第２のマイクロコントローラに温度データを送信するように適合された水温センサを含む請求項１２に記載のシステム。
16. 水制御ユニットは、さらに第２のマイクロコントローラに温度データを送信するように適合された水圧センサを含む請求項１２に記載のシステム。

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