JP4552587B2 - 流量計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガスや水道水等の流量を計測する流量計測装置に関するものである。

従来の流量計測装置、例えばガスメータの場合は、図２に示すように、通過流量に応じて流量信号を出力する流量計測手段５１と、この流量計測手段５１から送られる流量信号Ｓを受けとる毎に予め記憶している積算用重み付け値をもとに流量積算値Ｎ（例えばＮ＝Ｇ×Ｓ）を出力する流量積算手段５２と、前記流量積算値Ｎを表示する流量表示手段５３と、流量計測に必要な所定の情報を記憶する記憶手段５４と、無電源でも記憶内容を保持する不揮発性記憶手段５５と、前記不揮発性記憶手段５５の読み書きを制御する制御手段５６と、前記制御手段５６の動作時に不揮発性記憶手段５５に電源を供給する間欠電源供給手段５７と、前記各手段に電源を供給する電源部５８を備えたものである（例えば、特許文献１参照）。

なお、図２において、流量積算手段５２の流量積算値Ｎが記憶手段５４の所定記憶値になったときにガス供給路に接続した遮断手段５９が閉成するようにしており、またその情報は通信手段６０から入出力部６１を介して外部の保安業者などに送られるようにしてある。
特許第３０４７６９７号公報

しかしながら上記のような構成で、流量表示手段５３は、それまでに使用した累積使用量である流量積算値が表示されるのみである。

したがって、その時点での最新の流量積算値がいくらであるかを知ることはできるが、その流量積算値が過去どのように変化をしてきたか、また、過去瞬時流量がどのように変化してきたかは知ることはできなかった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、流量計測装置の本来の計測機能を損なうことなく、長期間（例えば１ヶ月間等）にわたって流量積算値がどのように変化してきたか、また、ある期間（例えば２時間位）の瞬時流量がどのように変化しているかを収集可能な流量計測装置を提供することを目的としている。

前記従来の課題を解決するために、本発明の流量計測装置は、流体の通過流量に対応した流量計測データを出力する流量計測手段、前記流量計測データをもとに演算処理し、瞬時流量や流量積算値を求める計測側マイクロコンピュータ、無電源でも記憶内容を保持し、データ転送の中継に用いる計測側不揮発性記憶手段、前記計測側不揮発性記憶手段の動作時にこの計測側不揮発性記憶手段に電源を供給する計測側間欠電源供給手段、前記計測側不揮発性記憶手段に書き込む瞬時流量や流量積算値の流量データを選択する書き込み流量データ選択手段、前記計測側マイクロコンピュータで演算処理した瞬時流量や流量積算値を表示する流量表示手段、および計測側電源とを備えた流量計測部と、前記計測側不揮発性記憶手段に書き込まれた流量データを読み出す収集側マイクロコンピュータ、前記計測側不揮発性記憶手段に電源を供給する収集側間欠電源供給手段、前記収集側マイクロコンピュータで読み出された流量データを保存し、無電源でも記憶内容を保持する収集側不揮発性記憶手段、前記収集側マイクロコンピュータにデータ収集の開始あるいは終了を指令するデータ収集開始／終了選択手段、前記収集側不揮発性記憶手段に蓄えられた流量データを外部へデータ転送する入出力手段、および収集側電源を備えたデータ収集部とからなり、前記計測側マイクロコンピュータが前記計測側不揮発性記憶手段に流量データを書き込む時、及び、前記収集側マイクロコンピュータで前記計測側不揮発性記憶手段に記憶された流量データを読み出す時、前記収集側間欠電源供給手段により、前記収集側電源から前記計測側不揮発性記憶手段に電源を供給するように構成したものである。

これによって、流量計測装置の本来の計測機能を実行しながら、流量計測間隔毎の空き時間を利用して瞬時流量あるいは流量積算値を無電源でも記憶内容を保持する計測側不揮発性記憶手段に逐次保存し、そして収集側間欠電源供給手段により前記計測側不揮発性記憶手段に電源を供給することにより、この不揮発性記憶手段に保存された瞬時流量あるいは流量積算値を収集側マイクロコンピュータで読み出し、大メモリ容量の収集側不揮発性記憶手段に逐次蓄積保存ができるようになり、長期間（例えば１ヶ月間など）にわたる流量積算値データの蓄積、およびある期間（例えば２時間位）の瞬時流量データの蓄積をすることが可能となる。

本発明の流量計測装置は、本来の流量計測機能を損なうことなく、長期間（例えば１ヶ月間等）にわたって流量積算値がどの様に変化してきたか、あるいはある期間（例えば２時間位）の瞬時流量がどの様に変化してきたか収集できるようになり、例えば流体がガスの場合、蓄積された積算値データの変化からそのデータ収集期間の時間帯別のガス使用量や曜日別のガス使用量等を分析したりすることができるようになる。また蓄積された瞬時流量データの変化から、例えばガス配管でのガス漏れの状況を検証したり、流量計測装置が取り付けられている配管内でどの様な圧力変動（変動周波数、変動の大きさ等）が発生しているかなどの分析を行なうことが可能となる。

第１の発明は、流体の通過流量に対応した流量計測データを出力する流量計測手段、前記流量計測データをもとに演算処理し、瞬時流量や流量積算値を求める計測側マイクロコンピュータ、無電源でも記憶内容を保持し、データ転送の中継に用いる計測側不揮発性記憶手段、前記計測側不揮発性記憶手段の動作時にこの計測側不揮発性記憶手段に電源を供給する計測側間欠電源供給手段、前記計測側不揮発性記憶手段に書き込む瞬時流量や流量積算値の流量データを選択する書き込み流量データ選択手段、前記計測側マイクロコンピュータで演算処理した瞬時流量や流量積算値を表示する流量表示手段、および計測側電源とを備えた流量計測部と、前記計測側不揮発性記憶手段に書き込まれた流量データを読み出す収集側マイクロコンピュータ、前記計測側不揮発性記憶手段に電源を供給する収集側間欠電源供給手段、前記収集側マイクロコンピュータで読み出された流量データを保存し、無電源でも記憶内容を保持する収集側不揮発性記憶手段、前記収集側マイクロコンピュータにデータ収集の開始あるいは終了を指令するデータ収集開始／終了選択手段、前記収集側不揮発性記憶手段に蓄えられた流量データを外部へデータ転送する入出力手段、および収集側電源を備えたデータ収集部とからなり、前記計測側マイクロコンピュータが前記計測側不揮発性記憶手段に流量データを書き込む時、及び、前記収集側マイクロコンピュータで前記計測側不揮発性記憶手段に記憶された流量データを読み出す時、前記収集側間欠電源供給手段により、前記収集側電源から前記計測側不揮発性記憶手段に電源を供給するように構成したものである。

これにより、流量計測装置の本来の計測機能を実行しながら、流量計測間隔毎の空き時間を利用して瞬時流量あるいは流量積算値を、無電源でも記憶内容を保持する計測側不揮発性記憶手段に逐次保存し、そして収集側間欠電源供給手段により前記計測側不揮発性記憶手段に電源を供給することにより、その不揮発性記憶手段に保存された瞬時流量や流量積算値の流量データを収集側マイクロコンピュータで読み出し、大メモリ容量の収集側不揮発性記憶手段に逐次蓄積保存ができるようになり、長期間（例えば１ヶ月間等）にわたる流量積算値データの蓄積、及びある期間（例えば２時間位）の瞬時流量データの蓄積をすることが可能となる。

そして、その蓄積された積算値データの変化から、例えばそのデータ収集期間の時間帯
別のガス使用量や曜日別のガス使用量等を分析したりすることができるようになる。

また、蓄積された瞬時流量データの変化からガス配管でガス漏れの状況を検証したり、流量計測装置が取り付けられている配管内で、どの様な圧力変動（変動周波数、変動の大きさ等）が発生しているか等の分析を行なうことが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１において、流量計測部１には通過流量に対応した流量計測データを出力する流量計測手段２が配置してある。そしてこの流量計測手段２から出力された流量計測データをもとに計測側マイクロコンピュータ３が瞬時流量や流量積算値を演算処理するようにしている。

４は無電源でも記憶内容を保持し、前記計測側マイクロコンピュータ３から送られてくる瞬時流量あるいは流量積算値を記憶保存し、データ収集部５へのデータ転送の中継に用いる計測側不揮発性記憶手段、６は前記計測側不揮発性記憶手段４の動作時に同不揮発性記憶手段４に電源を供給する計測側間欠電源供給手段、７は前記計測側不揮発性記憶手段４に書き込む流量データとして瞬時流量か、流量積算値かを選択する書き込み流量データ選択手段、８は前記計測側マイクロコンピュータ３で演算処理した瞬時流量あるいは流量積算値を表示する流量表示手段、９は前記各手段に電源を供給する計測側電源である。

一方、データ収集部５は、前記計測側不揮発性記憶手段４に書き込まれた瞬時流量や流量積算値の流量データを読み出す収集側マイクロコンピュータ１０と、同マイクロコンピュータ１０で前記計測側不揮発性記憶手段４に書き込まれた瞬時流量や流量積算値の流量データを読み出す時、同不揮発性記憶手段４に電源を供給する収集側間欠電源供給手段１１、前記収集側マイクロコンピュータ１０で前記計測側不揮発性記憶手段４から読み出した瞬時流量や流量積算値の流量データを蓄積保存し、無電源でも記憶内容を保持する収集側不揮発性記憶手段１２、収集側マイクロコンピュータ１０にデータ収集の開始あるいは終了を指令するデータ収集開始／終了選択手段１３、前記収集側不揮発性記憶手段１２に蓄積保存された瞬時流量や流量積算値の流量データを外部へデータ転送する入出力手段１４、前記収集側の各手段に電源を供給する収集側電源１５とで構成されている。

以上のように構成された流量計測装置について、以下その動作、作用を説明する。

まず通過流量に対応した流量計測データを出力する流量計測手段２は、例えば超音波流量計測手段が用いられる。

超音波式の流量計測手段２は、流路に１対の超音波送受信器が設けられ、一方の超音波送受信器が送信の時、もう一方の超音波送受信器が受信を受け持つようになっている。

そして交互に送信、受信の役割を交替し、流路の上流側から下流側に超音波が送信される時の伝搬時間Ｔ１と、下流側から上流側に超音波が送信される時の伝搬時間Ｔ２を計時カウンタでカウントするようになっている。

時間に比例した上記カウンタ値の流量計測データが計測側マイクロコンピュータ３に送られ、下記演算式により瞬時流量が求められる。

Ｑ＝Ｋ×Ｓ×（１／Ｔ１―１／Ｔ２）
Ｋ：流路構造で決まる比例定数
Ｓ：流路断面積
そして、上記の例の流量計測手段１で、例えば計測周期が２秒毎に繰り返される場合、２秒毎の瞬時流量を求めることができるようになる。また、この求めた瞬時流量が計測周期の２秒間一定に流れるとして時間積分することにより、この２秒間の流量積算値の増分を求めることができる。その時点の最新の流量積算値としては、前回までの積算値に今回の積算値の増分を加えたものとして計算される。

この様にして求められた瞬時流量及び流量積算値は前記計測側マイクロコンピュータ３のＲＡＭ領域に記憶保存される。同マイクロコンピュータ３のＲＡＭ領域に記憶される瞬時流量及び流量積算値は、例えば流量計測周期が２秒毎の場合、２秒毎に新しい瞬時流量及び流量積算値に更新されていく。

書き込み流量データ選択手段７は計測側マイクロコンピュータ３へ指令を与えるもので、例えば瞬時流量データが選択されたときには、同マイクロコンピュータ３のＲＡＭ領域に記憶されている前記瞬時流量が計測側不揮発性記憶手段４に書き込み保存され、また、流量積算値データが選択されたときには、同マイクロコンピュータ３のＲＡＭ領域に記憶されている前記流量積算値が不揮発性記憶手段４に書き込み保存されるようになる。

そしてこの不揮発性記憶手段４に書き込み保存された前記瞬時流量あるいは前記流量積算値の流量データは、無電源でも記憶保持されることになる。

瞬時流量は時々刻々変化するものを捉えようとするものなので、ある期間の瞬時流量の変化をデータ収集しようとした場合、計測側不揮発性記憶手段４への書き込み保存は、計測周期のｎ（整数）倍の周期で書き込みむようにする。

例えば、上記の例の超音波式の流量計測手段２の場合、計測周期は２秒なので、瞬時流量の書き込み周期の最小は２秒周期となる。

また、前述したように流量積算値は瞬時流量を時間積分したものなので秒単位では大きく変化しない。したがって、ある期間の流量積算値の変化をデータ収集しようとした場合、計測側不揮発性記憶手段４への書き込み保存は、計測周期の［ｎ（整数）×３０］倍の分単位の周期で書き込むようにする。

例えば、上記の例の超音波式の流量計測手段１の場合、計測周期は２秒なので、流量積算値の書き込み周期の最小は１分周期となる。

次に計測側間欠電源供給手段６は、前記瞬時流量あるいは前記流量積算値の流量データを前記計測側不揮発性記憶手段４に書き込み保存する時にのみ同不揮発性記憶手段４に電源供給するためのものである。この間欠電源供給手段６は、例えばマイクロコンピュータ３からの出力でＯＮ／ＯＦＦするトランジスタで構成することができる。

計測側不揮発性記憶手段４に瞬時流量あるいは流量積算値が書き込み保存された後には、計測側マイクロコンピュータ３は流量計測処理の方に動作を専念させることができる。そのため不揮発性記憶手段４への上記の様な書き込み処理を行なっても本来の流量計測機能が損なわれることはない。

流量表示手段８は、前記マイクロコンピュータ３で演算処理し求められた瞬時流量あるいは流量積算値を表示し、視覚的に認識できるようにするものである。因みに、従来の流量計測装置における流量表示手段は、一般的に流量積算値を表示するようになっているが
、本実施の形態の流量計測装置における流量表示手段８は、書き込み流量データ選択手段７によって選択した瞬時流量あるいは流量積算値に対応して、瞬時流量あるいは流量積算値を表示するようにしている。この流量表示手段８は、例えば液晶表示のようなもので構成することができる。

次に、無電源でも前記計測側不揮発性記憶手段４に記憶保存されている瞬時流量あるいは流量積算値を読み出し、データ収集するデータ収集部５の動作について説明する。

データ収集部５は、計測側不揮発性記憶手段４に保存された瞬時流量あるいは流量積算値を長期間にわたってデータ収集するための処理部である。

データ収集開始／終了選択手段１３は収集側マイクロコンピュータ１０にデータ収集の開始あるいは終了を指令するものである。

データ収集の開始を選択するとこのマイクロコンピュータ１０は、前記計測側不揮発性記憶手段４に保存された瞬時流量あるいは流量積算値を逐次読み出すようになる。その読み出しタイミングは計測側マイクロコンピュータ３が計測側不揮発性記憶手段４に書き込みを終了してから、同不揮発性記憶手段４への次の書き込みが開始される前までの期間になる。

収集側マイクロコンピュータ１０が計測側不揮発性記憶手段４に保存されている瞬時流量あるいは流量積算値を読み出す場合、計測側マイクロコンピュータ３が同不揮発性記憶手段４に瞬時流量あるいは流量積算値を書き込むタイミングとバッティングすることのないように収集側マイクロコンピュータ１０は計測側マイクロコンピュータ３へ前記計測側不揮発性記憶手段４に保存された瞬時流量あるいは流量積算値を読み出したいという要求信号を送り、計測側マイクロコンピュータ３からの許可信号を認識することにより、その不揮発性記憶手段４から瞬時流量あるいは流量積算値を読み出すようにしている。

計測側マイクロコンピュータ３の許可信号を認識すると、収集側マイクロコンピュータ１０から収集側間欠電源供給手段１１へ信号が送られ、同間欠電源供給手段１１により計測側不揮発性記憶手段４に収集側電源１５から電源供給するようにし、収集側マイクロコンピュータ１０で前記計測側不揮発性記憶手段４に記憶保存されている瞬時流量あるいは流量積算値を読み出し、収集側マイクロコンピュータ１０のＲＡＭ領域に一時記憶される。

このマイクロコンピュータ１０で計測側不揮発性記憶手段４に記憶保存されている瞬時流量あるいは流量積算値を読み出す場合、上記の様に収集側間欠電源供給手段１１により計測側不揮発性記憶手段４に収集側から電源供給するようにしているので、流量計測部１の電源９の電力消費はない。

流量計測部１の動作説明で前述したように瞬時流量の場合、計測側不揮発性記憶手段４への書き込み保存は、計測周期のｎ（整数）倍の周期（秒単位）で書き込まれる。 したがって、収集側のマイクロコンピュータ１０がその不揮発性記憶手段４に保存された瞬時流量を読み出す場合、計測周期のｎ（整数）倍の周期（秒単位）で読み出されることになる。

例えば前述の超音波式の流量計測手段２の場合計測周期が２秒であるので、読み出し周期の最小は２秒周期となる。

また、流量積算値の場合、計測側不揮発性記憶手段４への書き込み保存は、流量計測周
期の［ｎ（整数）×３０倍］の周期（分単位）で書き込まれる。したがって、収集側マイクロコンピュータ１０が計測側不揮発性記憶手段４に保存された流量積算値を読み出す場合、流量計測周期の［ｎ（整数）×３０倍］の周期（分単位）で読み出されることになる。例えば前述の超音波式の流量計測手段１の場合、計測周期が２秒であるので、読み出し周期の最小は１分周期となる。

収集側マイクロコンピュータ１０のＲＡＭ領域に一時記憶された瞬時流量あるいは流量積算値は、同マイクロコンピュータ１０により大容量の収集側不揮発性記憶手段１２に蓄積保存される。

このようにして、長期間（例えば１ヶ月間等）にわたる流量積算値データの蓄積あるいはある期間（例えば２時間位）の瞬時流量データの蓄積をすることが可能となる。

データ収集開始／終了選択手段１３においてデータ収集の終了を選択すると収集側マイクロコンピュータ１０は、計測側不揮発性記憶手段４からの瞬時流量あるいは流量積算値読み出しを終了する。

計測側不揮発性記憶手段４からの瞬時流量あるいは流量積算値の流量データの読み出しを終了した時点で、収集側不揮発性記憶手段１２に長期間にわたって蓄えられた瞬時流量あるいは流量積算値は入出力手段１４を経由してパソコン等の外部機器へ通信転送する。

（実施の形態２）
実施の形態２として、計測側マイクロコンピュータ３が計測側不揮発性記憶手段４に瞬時流量あるいは流量積算値を書き込む場合、このマイクロコンピュータ３から収集側マイクロコンピュータ１０へ書き込を開始したいという要求信号を送る。そして、収集側マイクロコンピュータ１０が収集側の間欠電源供給手段１１をイネーブル状態にし、収集側電源１５から計測側不揮発性記憶手段４に電源供給する。

そして前記計測側のマイクロコンピュータ３が収集側のマイクロコンピュータ１０からのデータ書き込み許可信号を認識により、同計測側マイクロコンピュータ３が瞬時流量あるいは流量積算値を計測側不揮発性記憶手段４に書き込み保存するようにしたものである。この様にすることにより流量計測部の電源９の電流消費をより少なくすることができ、長期間流量計測部の電源９の電池を交換することなく流量計測できるようになる。

（実施の形態３）
実施の形態３として、計測側マイクロコンピュータＡ３が計測側不揮発性記憶手段４に流量データ（瞬時流量値あるいは積算値）を書き込む時、時分データ（年・季節・月・週日・時・分・秒など）と一緒に書き込むようにすることにより、流量データ（瞬時流量値、るいは積算値）が発生した日時を明らかにし、データ収集後のデータ分析をし易くするようにしたものである。

（実施の形態４）
実施の形態４として収集側不揮発性記憶手段１２に取り外しが可能で、携帯可搬なフラッシュメモリカード（コンパクトフラッシュ（登録商標）カード、ＳＤメモリカードなど）を用いることにより、何かと不便な現場で時間を掛けてパソコンへのデータの吸い上げ作業をすることなく、新しい交換用のフラッシュメモリカードに交換するのみの単純な作業で、次回のデータ収集のスタートをかけることができるようにしたものである。

また、時分データと流量データ（瞬時流量値、るいは積算値）が書き込みされたメモリカードを持ち帰り、部屋でじっくりとデータ分析が可能となる。

このように上記した実施の形態の流量計測装置は、本来の流量計測機能を損なうことなく長期間（例えば１ヶ月間等）にわたって流量積算値がどの様に変化してきたか、あるいはある期間（例えば２時間位）の瞬時流量がどの様に変化してきたかデータ収集できるようになる。

例えば流体がガスの場合、蓄積された積算値データの変化からそのデータ収集期間の時間帯別のガス使用量や曜日別のガス使用量等を分析したりすることが出来るようになる。また、蓄積された瞬時流量データの変化からガス配管でのガス漏れの状況を検証したり、さらには、前記流量計測装置が取り付けられている配管内でどの様な圧力変動（変動周波数、変動の大きさなど）が発生しているか等の分析を行なうことが可能となる。

以上のように、本発明にかかる流量計測装置は、流量積算値がどの様に変化してきたか、あるいはある期間（例えば２時間位）の瞬時流量がどの様に変化してきたかデータ収集でき、ガスメータや水道メータなどへの利用が可能である。

本発明の実施の形態を示す流量計測装置のブロック図 従来の流量計測装置のブロック図

１ 流量計測部
２ 流量計測手段
３ 計測側マイクロコンピュータ
４ 計測側不揮発性記憶手段
５ データ収集部
６ 計測側間欠電源供給手段
７ 書き込み流量データ選択手段
８ 流量表示手段
９ 計測側の電源
１０ 収集側マイクロコンピュータ
１１ 収集側間欠電源供給手段
１２ 収集側不揮発性記憶手段
１３ データ収集開始／終了選択手段
１４ 入出力手段
１５ 収集側電源

Claims (1)

1. 流体の通過流量に対応した流量計測データを出力する流量計測手段、前記流量計測データをもとに演算処理し、瞬時流量や流量積算値を求める計測側マイクロコンピュータ、無電源でも記憶内容を保持し、データ転送の中継に用いる計測側不揮発性記憶手段、前記計測側不揮発性記憶手段の動作時にこの計測側不揮発性記憶手段に電源を供給する計測側間欠電源供給手段、前記計測側不揮発性記憶手段に書き込む瞬時流量や流量積算値の流量データを選択する書き込み流量データ選択手段、前記計測側マイクロコンピュータで演算処理した瞬時流量や流量積算値を表示する流量表示手段、および計測側電源とを備えた流量計測部と、前記計測側不揮発性記憶手段に書き込まれた流量データを読み出す収集側マイクロコンピュータ、前記計測側不揮発性記憶手段に電源を供給する収集側間欠電源供給手段、前記収集側マイクロコンピュータで読み出された流量データを保存し、無電源でも記憶内容を保持する収集側不揮発性記憶手段、前記収集側マイクロコンピュータにデータ収集の開始あるいは終了を指令するデータ収集開始／終了選択手段、前記収集側不揮発性記憶手段に蓄えられた流量データを外部へデータ転送する入出力手段、および収集側電源を備えたデータ収集部とからなり、前記計測側マイクロコンピュータが前記計測側不揮発性記憶手段に流量データを書き込む時、及び、前記収集側マイクロコンピュータで前記計測側不揮発性記憶手段に記憶された流量データを読み出す時、前記収集側間欠電源供給手段により、前記収集側電源から前記計測側不揮発性記憶手段に電源を供給するように構成した流量計測装置。

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