JP4866753B2 - 流量計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、流路に接続された器具を流量情報に基づいて判別する器具判別部を備えた流量計測装置に関する。

ガスメータとしての超音波式流体計測装置は、計測流路に流体（ガス）を流し、計測流路内に超音波を伝搬させて、超音波の伝搬時間を計測し、計測した情報に基づいてガスの流速を求めるものである。

この計測流路は、断面長方形の角筒形状で対向する短辺側面にそれぞれ送波部、受波部が設けられている。送波部、受波部は計測流路の流れ方向に対して所定の角度で交差する線に沿って超音波を送受するように配置されている。

そして、近年では、ガスメータに接続されたガス器具の起動、停止を個別に判定可能なガスメータ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このガスメータ装置は、例えば、ガス供給ラインで検出されたガス流量パターンとマッチング部分流量パターンを流量パターンテーブルから抽出する。そして抽出された部分流量パターンの組合せとマッチングするガス器具が、器具テーブルから抽出され、使用ガス器具が判別される。
特開２００３−１４９０７５号公報

しかしながら、流量情報からガス器具を判別する場合、器具特有の流量特性を利用して行うことが一般的であるが、その特徴的な流量特性も器具毎に異なる場合があり、１つの流量特性を用いてガス器具を判別すると誤判定を生ずる恐れがあり、また、ガス器具の流量は経年変化等の要因により、変化することが考えられる。このような変化を考慮せず判別を続行した場合、誤判定を生ずる可能性がある。
また、さまざまな器具が流通しており、新規な製品も増え続けており、各器具に対するデータを全て保持していくのは困難であり、家庭ごとに流量計測結果を判定しようとすると、使用するデータ量にも限りがあり、より高精度の判定を行う必要がある場合には限界があった。

本発明は、前述した課題を解決するためになされたもので、その目的は、起動したガス器具を、常に正確に判定できる流体計測装置を提供することにある。

本発明の流量計測装置は、流量と流量特性を組み合わせてマトリックス状に判別ゾーンを形成する判別ゾーン設定部と、前記流量計測部の計測流量を所定期間、前記判別ゾーン毎に割り当て、発生回数として記憶する判別ゾーン記憶部と、前記判別ゾーンのうち流量発生回数の多い判別ゾーンに対応する流量特性を前記流路の下流に接続されたガス器具の流量特性として登録するグルーピング部とを備えたものである。

上述の構成によれば、ガス器具などの特徴的な流量特性を複数個組み合わせて詳細に区分けした判別ゾーンを形成し、この判別ゾーンに所定期間の使用履歴を割り当て蓄積した記憶データに基づいてグルーピングするようにしているため、複数の特徴的な流量特性や流量使用履歴データに基づいた正確な器具判別を実行することが可能になると共に、所定期間の使用履歴に基づく判別ゾーンの登録により、異なるガス器具毎の個体差、ガス器具の経年変化等の要因に左右されることなく、より正確なガス器具判別を達成することが可能となる。

本発明の流体計測装置によれば、複数の特徴的な流量特性を組み合わせて形成した判別ゾーンに所定期間の使用履歴を割り当て蓄積した記憶データに基づいてグルーピングした判別ゾーンを登録し、この登録判別ゾーンに基づいて使用流量値を積算するようにしているため、複数の判別条件に基づく詳細な器具判別が可能になると共に、実際に使用する器具に基づいて異なるガス器具毎の個体差、ガス器具の経年変化等の要因に左右されない、より正確なガス器具判別を達成することが可能となるという効果を有する。
また、ある場合には、一旦管理会社に、計測データを持ち帰り、多数種の器具に対するデータを基準値として用いてデータ処理を行うことで、より高精度の器具判別が実現可能となる。あるいは通信装置を用いてデータを管理会社の処理端末で集中管理することで、より高精度化が実現される

次に本発明の実施の形態について説明する。
実施の形態の説明に先立ち、本発明の概念について説明する。
本発明は、流路に流れる流体の流量を計測する流量計測部と、流量と流量特性を組み合わせてマトリックス状に判別ゾーンを形成する判別ゾーン設定部と、前記流量計測部の計測流量を所定期間、前記判別ゾーン毎に割り当て、発生回数として記憶する判別ゾーン記憶部と、前記判別ゾーンのうち流量発生回数の多い判別ゾーンに対応する流量特性を前記流路の下流に接続されたガス器具の流量特性として登録するグルーピング部とを備えたことを特徴とする。

また本発明は、上記流量計測装置において、前記所定期間終了後に前記流量計測部で計測された流量の流量特性が、前記グルーピング部によって登録された前記ガス器具の流量特性と一致する場合、当該流量を前記ガス器具の使用流量として積算するものを含む。

また本発明は、上記流量計測装置において、前記流量特性とは、前記器具の起動時の流量波形、起動時の流量値または継続使用時間であるものを含む。
また本発明は、上記流量計測装置において、前記発生回数の多い流量特性とは、発生回数の多い上位ｎ個（ｎは１以上の整数）の流量特性または所定の発生回数以上の流量特性であるものを含む。

また本発明は、上記流量計測装置において、前記判別ゾーン設定部は、流量と複数の流量特性を組み合わせて前記判別ゾーンを形成するものを含む。

この構成によれば、ガス器具の特徴的な流量特性を１個または複数個組み合わせて詳細に区分けした判別ゾーンを形成し、この判別ゾーンに所定期間の使用履歴を割り当て蓄積した記憶データに基づいてグルーピングした判別ゾーンを登録すると共に、登録された判別ゾーン別に流量値を積算するようにしているため、複数の特徴的な流量特性に基づいた正確な器具判別を実行することが可能になると共に、所定期間の使用履歴に基づく判別ゾーンの登録により、異なるガス器具毎の個体差、ガス器具の経年変化等の要因に左右されることなく、より正確なガス器具判別を達成することが可能となる。なお、ガステーブルとファンヒータとしかないような場合には、複数の特性条件を組み合わせて区分けする必要はなく、波形情報のみで判別することも可能である。

また本発明は、上記流量計測装置において、前記グルーピング部は、前記発生回数の多い流量特性毎に対応する器具を登録するものである。

そして、判別対象の器具を用いた所定期間内の使用履歴データに基づいて判別基準となる判別ゾーンを登録するようにしているため、異なるガス器具毎の個体差、ガス器具の経年変化等の要因に左右されない正確な器具判別が可能になり、判別ゾーン登録後に初期化することで、判別ゾーンを更新あるいは再登録するときの使用履歴データの蓄積処理を容易に行うことができる。

本発明は、上記流量計測装置において、前記所定期間終了後に前記流量計測部で計測された流量の流量特性が、前記グルーピング部によって登録された前記ガス器具の流量特性と一致しない場合、前記流量特性の登録作業を再度実行するものを含む。

そして、判別ゾーン毎に記憶された所定期間内の流量発生回数から前記第２の条件、例えば発生回数の多い判別ゾーン上位ｎ個選別する選別条件、あるいは予め定めた発生回数が存在する判別ゾーンを選別する選別条件を用いてグルーピングするものである。そしてグルーピングされた判別ゾーンを登録し、登録された判別ゾーン毎に対応する器具を登録するようにしているため、使用器具や使用実態に即した判定基準を設定することができ、より正確なガス器具判別を達成することが可能となる。

さらに本発明は、上記流量計測装置において、前記ガス器具の流量特性または前記使用流量の積算結果を保存するデータベースをさらに備えるものを含む。
そして積算部は、学習期間終了後に流量計測部で計測される流量を登録された判別ゾーン別に積算するようにしてもよい。そして前記積算部が登録判別ゾーン以外の判別ゾーンに流量の積算処理が実行されたときは、登録器具以外の使用あるいは漏洩事象の発生として器具判別部が別途処理を実行するようにしてもよい。

そして、実際の使用器具や使用実態に即して設定された登録判別ゾーン別に使用流量値の積算を行うため、器具別の積算値を正確に計測することができると共に、新たに使用器具が追加されたこと、あるいは漏洩事象が発生したことを容易に確認することができ、使用器具の追加時は再登録処理を実行し、漏洩事象の発生が懸念される場合は漏洩検知処理を実行するというように、ガス器具の使用形態におけるあらゆる事象に対して容易に対応することが可能となる。

また本発明の器具判別システムは、上記流量計測装置の前記グルーピング部または前記積算部の出力を、基準データの格納されたデータベースに入力し、前記流体の使用器具を判別する器具判別部とを具備するようにしてもよい。
この構成によれば、判別ゾーン毎に記憶された所定期間内の流量発生回数から前記第２の条件、例えば発生回数の多い判別ゾーン上位ｎ個選別する選別条件、あるいは予め定めた発生回数が存在する判別ゾーンを選別する選別条件などによってしてグルーピングする。そしてグルーピングされた判別ゾーンを登録し、登録された判別ゾーン毎に対応する器具を登録するようにしているため、使用器具や使用実態に即した判定基準を設定することができ、より正確なガス器具判別を達成することが可能となる。

また本発明は、上記器具判別システムにおいて、前記データベースが、前記流量計測装置に装着され、書き換え可能なデータベースであるものを含む。
この構成によれば、必要に応じて適切なデータベースに書き換えることができるため、多数の機種に対応したデータを用いることができ、適切な器具判別が可能となる。

また本発明は、上記器具判別システムにおいて、前記データベースは、通信回線を介して前記ガス器具の流量特性または前記積算結果を取得する流量計測装置に接続されたものを含む。
この構成によれば、通信回線を介して多数のデータを備えたデータベースに接続することができるため、多数の機種に対応したデータを用いることができ、適切な器具判別が可能となる。

また本発明は、上記器具判別システムにおいて、前記データベースは、前記流量計測装置に接続される収集端末装置に接続可能であるものを含む。
この構成によれば、収集端末装置を介して適切なデータベースに接続することができるため、検針員により、より適切なデータを用いることができ、適切な器具判別が可能となる。

また本発明は、上記器具判別システムにおいて、前記データベースは、あらかじめ測定された器具ごとの波形データを、基準データとして格納しており、前記器具判別部で、前記基準データと、前記積算部または前記グルーピング部の出力とを比較し、流体がいずれの器具で使用されているかを判別するようにしてもよい。
この構成によれば、より適切な器具判別が可能となる。

また本発明は、上記器具判別システムにおいて、前記データベースは、家庭毎の使用条件を格納可能に構成されており、前記器具判別部は、前記基準データと前記使用条件とに基き、家庭別判別基準と、前記積算部の出力とを比較し、流体がいずれの器具で使用されているかを判別するようにしてもよい。
この構成によれば、より適切な器具判別が可能となる。

また本発明は、上記流量計測装置において、流路に流れる瞬時流量を計測する流量計測部と、器具起動時の流量波形を区分して設定する第１判別ゾーン区分け条件と、器具起動時の流量値を区分けして設定する第２判別ゾーン区分け条件と、器具の継続使用時間を区分けして設定する第３判別ゾーン区分け条件とを有し、前記各判別ゾーン区分け条件を組み合わせてマトリックス状に判別ゾーンを形成する判別ゾーン設定部と、前記流量計測部で計測される流量を前記判別ゾーン設定部で区分けされた判別ゾーン毎に割り当て流量発生回数として記憶する判別ゾーン記憶部と、前記判別ゾーン記憶部への流量割り当て処理を実行する学習期間を計時する計時部と、前記計時部で計時される期間内に前記判別ゾーン記憶部に記憶される判別ゾーン毎の流量発生回数より器具判別用の判別ゾーンを登録すると共に、登録された判別ゾーン毎に使用器具を対応づけてグルーピングするグルーピング部と、グルーピング後に前記流量計測部で計測される流量が登録された判別ゾーンに適合するか否かを判定する判別ゾーン判定部と、前記判別ゾーン判定部で適合すると判定したとき、登録された判別ゾーン毎に流量値を積算する積算部と、前記判別ゾーン判定部で適合しないと判定したとき、登録判別ゾーンの更新処理を実行する判別ゾーン更新部とを備えたことを特徴とするものである。

そして、上記発明を実現するために具体的構成要件を特定したものであって、複数の特徴的な流量特性を組み合わせて形成した判別ゾーンに所定期間の使用履歴を割り当て蓄積した記憶データに基づいて器具別にグルーピングした判別ゾーンを登録し、この登録判別ゾーンに適合するか否かを判定し、適合する場合に登録判別ゾーンに基づいて使用流量値を積算し、適合しない場合に登録判別ゾーンの更新処理を実行するようにしているため、複数の判別条件に基づく詳細な器具判別が可能になると共に、実際に使用する器具に基づいて異なるガス器具毎の個体差、ガス器具の経年変化等の要因に左右されない、より正確なガス器具判別を達成することが可能となるという効果を有する。

また本発明は、上記流量計測装置において、判別ゾーン設定部は、第２判別ゾーン区分け条件として登録された流量値区分を用いて所定期間計測を行い、所定期間の計測後、前記第２判別ゾーン区分け条件の流量値区分を最適な流量値区分に変更する学習部を備えたことを特徴とするものである。

そして、初期に登録された流量値区分を用いて形成された判別ゾーンによる使用履歴の蓄積パターンが適切でないと判断したとき、流量値区分を変更して使用履歴の蓄積パターンを確認し直すようにしているため、最適な判別ゾーンを設定することができ、より正確なガス器具判別を達成することが可能となる。

また本発明は、上記流量計測装置において、判別ゾーン設定部は、第３判別ゾーン区分け条件として登録された時間区分を用いて所定期間計測を行い、所定期間の計測後、前記第３判別ゾーン区分け条件の時間区分を最適な時間区分に変更する学習部を備えたことを特徴とするものである。

そして、初期に登録された時間区分を用いて形成された判別ゾーンによる使用履歴の蓄積パターンが適切でないと判断したとき、時間区分を変更して使用履歴の蓄積パターンを確認し直すようにしているため、最適な判別ゾーンを設定することができ、より正確なガス器具判別を達成することが可能となる。

本発明は、流量計測装置において、判別ゾーン設定部は、初期に形成された判別ゾーンによる使用履歴の蓄積パターンにおいて登録器具数に対応するグルーピングができないとき、流量値区分や時間区分を最適な区分に自動的に変更する学習部を備えたことを特徴とするものである。

そして、初期に形成された判別ゾーンによる使用履歴の蓄積パターンが適切でないと判断したとき、流量値区分や時間区分を変更して使用履歴の蓄積パターンを確認し直すようにしているため、最適な判別ゾーンを設定することができ、より正確なガス器具判別を達成することが可能となる。

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、この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に示すように、本発明の実施の形態１の流量計測装置１０は、流路に流れる流体の流量を計測する流量計測部１２と、前記流量計測部で計測される流量を所定の条件（第１の条件）で区分けした判別ゾーンに割り当てる判別ゾーン設定部１７と、各ゾーン情報を記憶する判別ゾーン記憶部１６と、前記判別ゾーン記憶部１６に記憶された判別ゾーン別記憶値から発生頻度の高いものを集めるなど（第２の条件）によりグルーピングするグルーピング部１８と、流量値または流量値の発生回数を積算する積算部２０を備え、前記積算部２０で積算された流量値または流量値の発生回数を前記グルーピングしたものを用いて流量計測装置１０内に設けられた器具判別部３０で器具判別を行う。ここで第１の条件、第２の条件については後述する。

すなわち、この流量計測装置１０は、流路としてのガス供給管１１に流れる流体としてのガスの流量を計測する、流量計測部としての超音波流量計１２と、超音波流量計１２で計測された瞬時流量から器具起動時の流量波形を認識し所定の波形区分に基づいて波形情報として分類し記憶する波形情報記憶部１４ａ及び、同様に超音波流量計１２で計測された瞬時流量を器具起動時の起動流量として記憶する起動流量記憶部１４ｂ及び、超音波流量計１２で計測された瞬時流量から使用継続時間を記憶する継続時間記憶部１４ｃとを有し、流量情報を記憶する記憶部１４を備えている。

そして、この記憶部１４に記憶される器具起動時の各種流量情報に基づいて確定される器具情報を予め定めた所定期間内において使用履歴蓄積データとして記憶する判別ゾーン記憶部１６を備え、計時部１５で計時される学習期間内にガス器具の使用に伴う発生流量を測定し、この測定値を使用履歴データとして蓄積する。

具体的には、第１の条件として３つのゾーン区分け条件を用いている。すなわち図２に示すように、ガス器具の特徴的な流量特性、例えば器具起動時の流量波形を区分して設定する第１判別ゾーン区分け条件と、器具起動時の流量値を区分けして設定する第２判別ゾーン区分け条件と、器具の継続使用時間を区分けして設定する第３判別ゾーン区分け条件とを有し、この各判別ゾーン区分け条件を組み合わせてマトリックス状に判別ゾーンを形成する判別ゾーン設定部１７を設けている。

この判別ゾーン設定部１７で詳細に区分けされた判別ゾーンに、記憶部１４に記憶された複数の流量情報に基づいて求められる使用履歴情報を割り当て、ガス器具が使用される度に蓄積していき、計時部１５で計時される学習期間内において使用履歴情報として判別ゾーン記憶部１６に蓄積する。

この判別ゾーン記憶部１６に蓄積された使用履歴データは、計時部１５がカウントアップし学習期間が終了した時点で出力され、判別ゾーン毎の流量発生回数から、例えば発生回数の多い判別ゾーン上位ｎ個選別する選別条件、あるいは予め定めた発生回数が存在する判別ゾーンを選別する選別条件などの条件を上記第２の条件として用いてグルーピング部１８によってグルーピングされるものである。このグルーピング部１８では、さらに第２の条件として、発生回数分布の中心的な部分を選別する選別条件を用いて選別し、選別された判別ゾーンを以降の器具判別用として登録し、さらに登録された判別ゾーンに対応するガス器具を設定し、ガス器具毎にグルーピングする。

グルーピング手段１８で器具別判別ゾーンのグルーピングが続行される、そして終了すると、判別ゾーン記憶手段１６に蓄積された使用履歴データを初期化して、次の更新処理あるいは再登録処理時のデータ蓄積に備えることも可能である。

また、判別ゾーンの登録が完了し、器具判別動作に入ると、超音波流量計１２で計測される瞬時流量から記憶部１４に記憶される各種流量情報に基づいて求められる器具情報が登録された判別ゾーンに適合するか否かを判別ゾーン判定部１９で判定され、判定結果が適合する場合、積算部２０により登録されたゾーン毎に超音波流量計１２で計測される流量の積算処理が実行される。この積算部２０の積算処理によって判別ゾーン毎の積算値を求めることができ、これをグルーピング手段でグルーピングすることにより、ガス器具別の使用実態を把握することで、各種用途、例えば器具別料金、保安サービスに利用できるものである。

ここで、判別ゾーン判定部１９の判定結果が適合しない場合は、登録されたガス器具以外の器具が使用された、経年変化等で流量が変化したあるいは、漏洩事象が発生した等の原因が想定され、この場合は判別ゾーン更新部２６により器具判別動作を中止して、再度判別ゾーンの登録動作を実行する。そして、所定の学習期間の使用履歴蓄積データより判別ゾーンの更新処理を行い、判別ゾーンが新たに登録され器具別グルーピング処理が完了すると、器具判別部３０において器具判別動作を再開する。ここでグルーピングされた状態は、図２において同一ハッチングで示された領域である。

この判別ゾーンの更新処理においても判別ゾーンの適合が見られない流量発生がある場合は漏洩事象の発生が想定されるため、所定の漏洩検知処理モードを実行し精密な漏洩チェックを行う。

また、判別ゾーンの登録動作において、使用履歴データの蓄積パターンが一部の判別ゾーンに偏って蓄積され適切でないと判別したときは、判別ゾーン設定部１７の第２判別ゾーン区分け条件である流量値区分あるいは第３判別ゾーン区分け条件である時間区分を変更し、使用履歴データの蓄積パターンが適切な状態となる最適な判別ゾーン区分け条件に設定する学習部２７を備えている。さらに、学習部２７は、初期に形成された判別ゾーンによる使用履歴の蓄積パターンにおいて登録器具数に対応するグルーピングができないとき、流量値区分や時間区分を最適な区分に自動的に変更する機能も有している。

そして、ガス供給管１１には、超音波流量計１２の下流側に、各家庭内に設置された複数のガス器具（器具）２１〜２５が接続されている。

複数のガス器具２１〜２５としては、ファンヒータ２１、第１ガステーブル２２、第２ガステーブル２３、床暖房２４、ガスオーブン２５が挙げられる。

超音波流量計１２は、流量演算部（図示せず）を有し、ガス供給管１１に連通された計測流路（図示せず）内に超音波を伝搬させて、超音波の伝搬時間を計測し、計測した情報に基づいてガスの流速を求めるものである。

この計測流路は、断面長方形の角筒形状で対向する短辺側面にそれぞれ超音波送受信が設けられている。超音波送受信は計測流路のガス流れ方向に対して所定の角度で交差する線に沿って超音波を交互に送受信するように配置されている。

前記流量演算部は、超音波流量計１２からのガス流量検知信号に基づき、ガス流量の変化に相当する流量差分値を演算する。

判別ゾーン設定部１７は、複数のガス器具２１〜２５の特徴的な流量特性から複数個の流量特性を選択し、この複数の流量特性を組み合わせて詳細に区分した判別ゾーンを形成する。

複数のガス器具２１〜２５の流量特性としては、複数のガス器具２１〜２５の起動時の流量波形がありオーバーシュートの有無や傾きの緩急の判別で区分、また起動時流量を所定間隔で区分、さらには使用継続時間を所定間隔で区分することなどが挙げられる。

判別ゾーン記憶部１６は、所定の学習期間における複数のガス器具２１〜２５の使用中に、超音波流量計１２で計測される瞬時流量から器具起動時のオーバーシュートの有無および立上りの傾きの緩急に基づいて第１段階の区分けを行い、その後、立上り後の安定流量を起動流量として求め所定間隔で区分された流量域に基づいて第２段階の区分けを行い、さらに器具が起動してから停止するまでの使用継続時間を計測し所定間隔で区分された時間域に基づいて第３段階の区分けを行う。この区分け手順に従って得られた流量情報を判別ゾーン設定部１７で形成した判別ゾーンに割り当て、波形、所定の流量域、時間域の発生回数として蓄積していくものである。

以下、起動流量波形のオーバーシュートの有無および傾きの緩急について説明する。

図３に示すグラフＧ１に基づいてガス器具の起動の判別、オーバーシュートの判別、安定判別の基準について説明する。

まず、ガス器具が起動したか否かの判別について説明する。

超音波流量計１２でガス流量を計測した際に、計測したガス流量の流量変化Ｑ１が所定流量（例えば、＋５〜＋４００Ｌ（リットル）／ｈ（時間）、最適範囲は、＋２０〜＋８０Ｌ（リットル）／ｈ（時間））以上の場合にガス器具が起動したと判別する。

つぎに、ガス流量がオーバーシュートであるか否かの判別について説明する。

ガス器具が起動したと判別された後、ガス流量が安定するまでに、流量変化Ｑ２が−１０Ｌ／ｈ以上である場合が一度でもあったときガス流量がオーバーシュートであると判別する。その他にも、流量変化Ｑ２を計測する時間幅を変えたり、流量が安定した時の安定流量とオーバーシュートのピーク流量との比較によってオーバーシュートを判別する方法などがある。

ついで、ガス流量が安定であるか否かの判別について説明する。

ガス器具が起動したと判別された後、ガス流量の流量変化Ｑ３が所定流量（例えば、±５Ｌ／ｈ、すなわち、一定時間内の流量の増減が１０Ｌ／ｈ以内）以内に収束された場合を安定で有ると判別し起動流量とする。

図４のグラフＧ２に基づいて、起動時に生じるガス流量の傾きの緩急の判別基準について説明する。

グラフＧ２に示すように、ガス流量に４秒、６秒、１０秒の時間の経過に応じて、４秒差分流量＜６秒差分流量＜１０秒差分流量の関係が成立する場合、ガス流量の傾きが緩（緩やか）であると判別する。また、判別方法としては、４秒差分流量＜６秒差分流量＜８秒差分流量というように、測定時間を組合わせて傾きを判断する判別の方法もある。

この場合、ガス流量に、４秒差分流量＜６秒差分流量＜１０秒差分流量の関係が成立しない場合、ガス流量の傾きが急であると判別し、４秒差分流量＜６秒差分流量＜１０秒差分流量の関係が成立する場合、ガス流量の傾きが緩やかであると判別する。

以上のように構成された流量計測装置１０の動作について、図５に示すフローチャートを用いて説明する。

まず、ステップ１（Ｓ１）で判別ゾーンの設定処理として、器具判別を行う複数のガス器具の流量特性より特徴的な流量特性を複数個選択し、本実施の形態においては図２に示すように、起動時の流量波形と起動流量と起動から停止までの継続時間を選択し、各流量波形において起動流量と継続時間を所定の間隔で設定しマトリックス状に区分して判別ゾーンを形成する。

次に、所定の学習期間を計時する計時部１５を動作させ学習期間内におけるガス器具の使用実績データの蓄積を行う（Ｓ２）。ステップ４（Ｓ４）でガス器具の起動があるか否かを判別し、起動がない場合は待機、起動がある場合は流量計測部１２で計測される瞬時流量から起動時の過渡的な流量変化を検出し、予め定めた波形区分のうちどの区分に該当するかを判別し、記憶部１４の波形情報記憶部１４ａに記憶する（Ｓ５）。本実施の形態では波形区分として、立ち上がりの流量変化が緩やかであるか、あるいは急峻であるか、あるいはオーバーシュートを伴う変化であるか、で区分するようにしている。

次に、ステップ６（Ｓ６）で立ち上がり後の安定流量を起動流量として求め、予め定めた流量区分のうちどの区分に該当するかを判別し、記憶部１４の起動流量記憶部１４ｂに記憶する。また、器具の起動と同時に使用時間をカウントするタイマー（図示せず）を起動させステップ７（Ｓ７）で器具の停止有無を確認し、停止した場合はステップ８（Ｓ８）で使用継続時間を計測し、予め定めた時間区分のうちどの区分に該当するかを判別し、記憶部１４の継続時間記憶部１４ｃに記憶する。

そして、ステップ９（Ｓ９）で記憶部１４に記憶された各種情報を起動した器具の流量情報として確定する。この流量確定情報は判別ゾーン設定部１７で設定され複数の判別ゾーンに区分された判別ゾーン記憶部１６の適合する判別ゾーンに割り当てられ、器具の流量発生回数として記憶される（Ｓ１０）。

このステップを計時部１５で計時される学習期間において繰り返され、器具の使用が確認される度に判別ゾーン記憶部１６の判別ゾーン毎に流量発生回数として蓄積されていく。

そして、計時部１５がカウントアップし学習期間が経過すると、判別ゾーン記憶部１６に蓄積記憶された器具使用履歴データが判別ゾーン別に出力され、学習期間内に使用されたガス器具の使用履歴が特徴的な流量特性で区分した判別ゾーン別にパターン化されて確認することができる（Ｓ１１）。この判別ゾーン別にパターン化された使用履歴結果より、前記第２の条件としてどの判別ゾーンで使用実績が多いかという条件を用いて特定し、この使用実績の多い判別ゾーンを登録することで、以降の器具判別動作を正確に実行することができる（Ｓ１２）。ここで、判別ゾーンを登録するときの判断基準として、例えば発生回数の多い判別ゾーン上位ｎ個選別、あるいは予め定めた発生回数が存在する判別ゾーンを選別、さらには発生回数分布の中心的な部分を選別、するという方法が考えられる。

次に、ステップ１３（Ｓ１３）で登録された判別ゾーン毎に対応するガス器具を登録する。この登録判別ゾーンの器具対応付けは、判別ゾーン区分け条件から判断して手動操作で登録してもよく、予め判別ゾーン毎に対応するガス器具を記憶させておく判別ゾーンが登録された時点で一括処理で対応ガス器具を登録するようにしてもよい。

そして、登録された判別ゾーン毎に対応するガス器具が登録されると、器具別に判別ゾーンをグルーピングして、以降の器具判別の判断基準として設定する（Ｓ１４）。

器具別の判別ゾーンが設定されると、器具判別動作を開始し、以降発生するガス器具の使用に伴う流量変化を検知しておき、登録された判別ゾーンに適合するか否かを判定し、適合する場合は登録された判別ゾーン毎に流量値を積算し、適合しないと判定したときは登録判別ゾーンの更新処理を行うようにする（Ｓ１５）。

このようにして、高精度に器具判別がなされると、単一又は複数の使用ガス器具を判別した上でガス料金を算出することが可能となり、ガス器具の運転時間など、使用状況等に応じて、きめ細かにガス料金を設定することが可能となる。従って使用者の種々の要求に答えることが可能となる。

また、高精度に器具判別がなされると、異常検出も容易となり、事故につながるガスの異常供給を早期に検出することができる。

また、複数のガス器具がガス流路に接続されている場合、判別ゾーン毎のデータを蓄積することにより、ガス器具に応じた料金設定も可能となる。

また、ガス料金算出システムは、流量計測部により複数回周期的に計測された流量値に基づき、当該流量値の時間変化率に相当する流量差分値を演算する流量演算部を更に備え、動作判別部は、前記流量差分値とガス器具の前記判定情報に基づき、ガス器具の動作状況情報を生成するような構成であっても良い。

なお、前記実施の形態では、積算部２０で積算された流量値をグルーピング部１８でグルーピングするようにしたが、グルーピング部１８でグルーピングされたデータを積算部２０で積算するようにしてもよい。

（実施の形態２）
以下本発明の実施の形態２について説明する。
また本発明の器具判別システムは、図６に全体図を示すように、流量計測装置（ガスメータ）の外部に器具判別部を設けたことを特徴とするもので、前記実施の形態1において図1の積算部２０で積算された流量値をグルーピング部１８でグルーピングし、これを流量計測装置のグルーピング部または積算部の出力を、基準データの格納されたデータベースに入力し、流体の使用器具を判別する器具判別部とを具備したことを特徴とする。本実施の形態では器具判別部は、流量計測装置１００内ではなく、ガス管理会社などのガス器具管理装置３００で実施される。

この器具判別システムは、流量計測装置１００と、収集端末装置２００と、ガス器具管理装置３００とを具備している。このガス器具管理装置３００は、通信部３１０と、判定部３２０と、表示部３３０と、管理情報蓄積部３４０を含む。通信部３１０は、収集端末装置２００から流量計測装置１００の情報を取得するものであるが、収集端末装置２００を介することは必須ではなく、例えば流量計測装置１００の通信部（図示せず）から直接情報を取得することも可能である。判定部３２０は取得した情報に基づいて、ガス器具（機種）、ガス器具の動作状況、状態を判定する部分であり、表示部３３０はガス器具の機種、ガス器具の状態に関する判定結果情報を表示する。また、管理情報蓄積部３４０はデータベースを含み、多品種のガス器具についての１．波形情報、２．各家庭における器具種と台数、３．家族構成と生活パターンについての情報など、ガス器具の状態を判定するにあたって必要な情報を蓄積する部分である。これについては後に説明する。

ガス器具管理装置３００において判別されるガス器具の状態に関する種々の判定態様について、説明する。本発明で得られるガス器具の状態とは、ガス器具の更なる運転、使用の可否に関して判別する情報（運転可否情報）であり、このような情報は、保守点検の管理、ガス器具買い換えの通知等、保安への応用が可能である。
通常、現時点では３年に１度の安全点検で各家庭内でのガス器具の点検がなされ、使用機種や使用状況の把握と安全性が、管理会社によってなされているが、このような安全点検にもれる単身世帯や高齢世帯なども多いのが現状である。このような場合においても本発明の適用により、管理会社による戸外からの流量計測とそのデータ処理により、高精度の安全点検も可能となる。例えば、大容量のデータベースが使用可能であるため、汎用機種だけでなく、古い機種あるいは特定機種のデータとの照合による高精度の機種判別が可能となり、未然に使用停止警告を出すなど早期の安全管理が可能となる。
ただし、適用分野としては特に保安には限定されず、使用状態の把握による使用者の嗜好調査等、マーケッティング支援事業などにも適用可能である。

判定部３２０は、通信部３１０からグルーピング部１８の情報を取得すると、管理情報蓄積部３４０に記憶された各ガス器具の流量情報を参照し、器具判別を高精度に行う。また、ガス器具が判定されると、器具ごとの割引率を参照し、割引後のガス料金を演算する。このような構成では、ガス器具別にガス料金を割引くというような対応が可能となり、きめの細かい料金体系を構築することが可能となる。

図７は、ここで用いられた管理情報蓄積部３４０に記憶された各ガス器具の流量情報における機種毎の波形情報と、流量ばらつきに関するデータの一例を示す図である。ガス器具管理会社のもつ管理装置３００によってデータベース３４０を更新する。データベースは一例を図７に示すように、緩やかな立ち上がり波形の器具、急な立ち上がり波形の器具、変動波形の器具・・として多数のデータをグルーピング(第１区分)しており、さらに、緩やかな立ち上がりの器具の中でもＡ社のファンヒータＦＨ００１、Ａ社のファンヒータＦＨ００２・・など個別の流量とその使用ばらつき及び標準使用時間（継続時間）とそのばらつきなどのデータをデータベースとしてもっており、流量計測装置１００で得た流量情報から、器具を品番まで特定することができる。

例えば、図７の例では、発生回数の多い順にデータを検索すると、急な立上り区分の１２０Ｌ／ｈ以上かつ１４０Ｌ／ｈ未満の使用領域、かつ０から３分未満の使用時間領域で１１５３回の発生をカウントしたデータ１が蓄積されている。そして、このデータ１とデータベース３４０の内容を比較すると、Ａ社のガステーブルＧＴ００１が起動波形の特徴と流量域、標準使用時間で一致するので、データ１はＡ社のガステーブルＧＴ００１であると、器具を特定することができる。さらに、データ１のゾーンの周辺にも発生したカウントが積算されており、Ａ社のガステーブルＧＴ００１の流量ばらつきの範囲内なので、このゾーンのデータもＡ社のガステーブルＧＴ００１と特定する。このように、急な立上り区分の１００Ｌ／ｈ以上かつ１６０Ｌ／ｈ未満の使用領域で０から３分未満の使用時間の３つのゾーンを、Ａ社のガステーブルＧＴ００１としてグループ化して判別することで、ガス器具を特定することができる。そして、順次発生回数の多いゾーンからデータベース３４０の内容と比較しながら、器具を判別していくものである。

図８は、ここで用いられた管理情報蓄積部３４０に記憶された家庭の器具種情報及び台数と家族構成、生活パターンに関する情報の一例を示す図である。この例においてもガス器具管理会社のもつ管理装置３００によってデータベース３４０を更新する。データベースは一例を図８に示すように、該当する家庭の登録された器具種情報、台数、家族構成と生活パターンなどの諸条件を格納しており、この諸条件と実際に計測したグループのデータとを照合して器具を特定することができる。同じように給湯器１台、ガステーブル１台３口のものであっても、家族構成と生活パターンで計測情報は異なる。たとえば、共働きの両親と子供二人（小学生、中学生）の家庭では、床暖房などの暖房器具の昼間の使用量はほとんどなく朝夕に集中しているのに対し、退職後の両親と２０代の若者２人の家庭とでは、昼間の暖房器具の使用が継続的に続くなど、ガスの使用パターン及び時間帯は大きく異なるが、これらの情報についても、特有のデータをデータベースとしてもっており、流量計測装置１００で得た流量情報から、パターン例を選び出し、この選び出されたデータと計測データとを照合することにより、器具を品番まで特定することができる。

例えば、図８の例では、流量計測装置（メータ情報）で収集した情報にプラスして、使用ガス器具情報や家族構成、生活パターン情報などを上記第２の条件として加味することで、その顧客データを作成する。またデータベース３４０は、家族構成と使用ガス器具から一般的なガス使用パターンのデータを多数蓄積している。そこで、顧客データとデータベースのガス使用パターンのデータを照合することで、一致するパターンを検索する。そして、一致したパターンデータから、判定部３２０がその顧客の使用した区分ごとのデータをそれぞれのガス器具の使用として特定することができる。このようにして、顧客情報とガス使用量を所定の区分にゾーン分けした検針データから、それぞれのゾーンのガス使用量をどのガス器具が使用したかまで特定することができるものである。ガス使用パターンのデータベースを多数蓄積、更新することで、高精度の器具判別が可能となり、新しいガス器具が開発されてもデータベースを更新することでガス器具の特定を可能とすることができる。
この構成によれば、より大きなデータを格納したデータベースから、登録された判別ゾーン毎に対応する器具を検索するようにしているため、使用器具や使用実態に即した判定基準を設定することができ、より正確なガス器具判別を達成することが可能となる。

また本発明は、上記器具判別システムにおいて、前記データベースは、あらかじめ測定された器具ごとの波形データを、基準データとして格納しており、前記器具判別部で、前記基準データと、前記積算部または前記グルーピング部の出力とを比較し、流体がいずれの器具で使用されているかを判別するようにすることができ、より適切な器具判別が可能となる。

なお、上記器具判別システムにおいて、前記データベースとして、収集端末装置に着脱自在に装着可能なものを用いることによっても、簡略的ではあるがより高精度の機種判別が可能となる。例えば、家族構成と生活パターン、登録された器具台数などの情報に応じたデータベースを収集端末装置に着脱自在に装着できるようにしてもよい。また書き換え可能なデータベースを用いるようにしてもよい。これは検針時に検針員により、メモリカードの差し替えを行うなどの方法によって、より適切な処理を行うことが可能である。
この構成によれば、参照する基準データを必要に応じて適切なデータベースに書き換えることができるため、多数の機種に対応したデータを用いることができ、適切な器具判別が可能となる。また、流量計測装置内でグルーピングされたデータをさらにガス器具管理装置３００内でさらに大きなデータベースを参照してグルーピングしなおすような場合も有効である。

さらにまた、上記器具判別システムにおいて、前記データベースは、収集端末装置を介して接続されているが、通信回線を介して前記流量計測装置とガス器具管理装置とを接続してもよい。
この構成によれば、通信回線を介して多数のデータを備えたデータベースに接続することができるため、多数の機種に対応したデータを用いることができ、適切な器具判別が可能となる。

以上のように、本実施の形態によれば、保有器具に関する情報とデータベースを参照して、グルーピングのなされた特徴量（立ち上がり時間、流量値など）に対して、器具判別を行うことが可能となる。
ここで用いられるデータベースとしては、器具に対応した波形情報と、各家庭の器具種及び台数、家族構成と生活パターンに対応した、使用時間情報などを用いることができ、これにより、より高精度の検出及び計測が可能となる。

また本発明は、上記器具判別システムにおいて、前記データベースは、家庭毎の使用条件を格納可能に構成されており、前記器具判別部は、前記基準データと前記使用条件とに基き、家庭別判別基準と、前記積算部の出力とを比較し、流体がいずれの器具で使用されているかを判別するものを含む。
この構成によれば、より適切な器具判別が可能となる。

なお前記実施の形態では、瞬時流量を測定したが、所定時間毎の積算流量を用いてもよいことはいうまでもない。
また前記実施の形態では、ガスの流量計測について説明したが、ガス以外の流体にも適用可能であることはいうまでもない。

本発明は、流路に接続された器具を流量情報に基づいて判別する器具判別部を備えた流量計測装置を提供するものであり、ガス料金算出システム、ガスの供給を安全に行う異常警告システムや保安システムなどへの適用に好適である。

本発明の実施の形態１に係る流量計測装置を示す概略構成図 ガス器具の流量特性を組み合わせて複数の判別ゾーンを形成した判別ゾーン記憶部の一例を示す図 ガス器具の起動の判別、オーバーシュートの判別、安定判別の基準について説明するグラフ ガス器具を起動した際に生じるガス流量の傾きの緩急の判別基準について説明するグラフ 本発明の実施の形態１に係る流量計測装置で複数のガス器具を判別する例を示すフローチャート 本発明の実施の形態２に係る器具判別システムを示す図 本発明の実施の形態２に係る器具判別システムで用いられるデータベースを示す図 本発明の実施の形態２に係る器具判別システムで用いられるデータベースを示す図

符号の説明

１０ 流量計測装置
１１ ガス供給管（流路）
１２ 超音波流量計（流量計測部）
１４ 記憶部
１４ａ 波形情報記憶部
１４ｂ 起動流量記憶部
１４ｃ 継続時間記憶部
１５ 計時部
１６ 判別ゾーン記憶部
１７ 判別ゾーン設定部
１８ グルーピング部
１９ 判別ゾーン判定部
２０ 積算部
２１〜２５ ガス器具（器具）
２６ 判別ゾーン判定部
２７ 学習部
３０ 器具判別部
１００ 流量計測装置
２００ 収集端末装置
３００ ガス器具管理装置
３１０ 通信部
３２０ 判定部
３３０ 表示部
３４０ 管理情報蓄積部

Claims (15)

1. 流路に流れる流体の流量を計測する流量計測部と、
   流量と流量特性を組み合わせてマトリックス状に判別ゾーンを形成する判別ゾーン設定部と、
   前記流量計測部の計測流量を所定期間、前記判別ゾーン毎に割り当て、発生回数として記憶する判別ゾーン記憶部と、
   前記判別ゾーンのうち流量発生回数の多い判別ゾーンに対応する流量特性を前記流路の下流に接続されたガス器具の流量特性として登録するグルーピング部とを備えた流量計測装置。
2. 請求項１に記載の流量計測装置であって、
   前記所定期間終了後に前記流量計測部で計測された流量の流量特性が、前記グルーピング部によって登録された前記ガス器具の流量特性と一致する場合、当該流量を前記ガス器具の使用流量として積算する流量計測装置。
3. 請求項１乃至２のいずれかに記載の流量計測装置であって、
   前記流量特性とは、前記器具の起動時の流量波形、起動時の流量値または継続使用時間である流量計測装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の流量計測装置であって、
   前記発生回数の多い流量特性とは、発生回数の多い上位ｎ個（ｎは１以上の整数）の流量特性または所定の発生回数以上の流量特性である流量計測装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の流量計測装置であって、
   前記判別ゾーン設定部は、流量と複数の流量特性を組み合わせて前記判別ゾーンを形成する流量計測装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の流量計測装置であって、
   前記グルーピング部は、前記発生回数の多い流量特性毎に対応する器具を登録する流量計測装置。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の流量計測装置であって、
   前記所定期間終了後に前記流量計測部で計測された流量の流量特性が、前記グルーピング部によって登録された前記ガス器具の流量特性と一致しない場合、前記流量特性の登録作業を再度実行する流量計測装置。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の流量計測装置であって、
   前記ガス器具の流量特性または前記使用流量の積算結果を保存するデータベースをさらに備える流量計測装置。
9. 請求項８に記載の流量計測装置であって、
   前記データベースは、書き換え可能なデータベースである流量計測装置。
10. 請求項８乃至９のいずれかに記載の流量計測装置であって、
    前記データベースは、通信回線を介して前記ガス器具の流量特性または前記積算結果を取得する流量計測装置。
11. 請求項１０に記載の流量計測装置であって、
    前記データベースはさらに、当該流量計測装置に接続される収集端末装置にも接続する流量計測装置。
12. 流路に流れる流体の瞬時流量を計測する流量計測部と、
    器具起動時の流量波形を区分して設定する第１判別ゾーン区分け条件と、器具起動時の流量値を区分けして設定する第２判別ゾーン区分け条件と、器具の継続使用時間を区分けして設定する第３判別ゾーン区分け条件とを有し、前記各判別ゾーン区分け条件を組み合わせてマトリックス状に判別ゾーンを形成する判別ゾーン設定部と、
    前記流量計測部で計測される流量を前記判別ゾーン設定部で区分けされた判別ゾーン毎に割り当て流量発生回数として記憶する判別ゾーン記憶部と、
    前記判別ゾーン記憶部への流量割り当て処理を実行する学習期間を計時する計時部と、
    前記計時部で計時される期間内に前記判別ゾーン記憶部に記憶される判別ゾーン毎の流量発生回数より器具判別用の判別ゾーンを登録すると共に、登録された判別ゾーン毎に使用器具を対応づけてグルーピングするグルーピング部と、
    グルーピング後に前記流量計測部で計測される流量が登録された判別ゾーンに適合するか否かを判定する判別ゾーン判定部と、
    前記判別ゾーン判定部で適合すると判定したとき、登録された判別ゾーン毎に流量値を 積算する積算部と、
    前記判別ゾーン判定部で適合しないと判定したとき、登録判別ゾーンの更新処理を実行する判別ゾーン更新部と、
    を備えた流量計測装置。
13. 請求項１２に記載の流量計測装置であって、
    判別ゾーン設定部は、第２判別ゾーン区分け条件として登録された流量値区分を用いて所定期間計測を行い、所定期間の計測後、前記第２判別ゾーン区分け条件の流量値区分を最適な流量値区分に変更する学習部を備えた流量計測装置。
14. 請求項１３に記載の流量計測装置であって、
    判別ゾーン設定部は、第３判別ゾーン区分け条件として登録された時間区分を用いて所定期間計測を行い、所定期間の計測後、前記第３判別ゾーン区分け条件の時間区分を最適な時間区分に変更する学習部を備えた流量計測装置。
15. 請求項１３に記載の流量計測装置であって、
    判別ゾーン設定部は、初期に形成された判別ゾーンによる使用履歴の蓄積パターンにおいて登録器具数に対応するグルーピングができないとき、流量値区分や時間区分を最適な区分に自動的に変更する学習部を備えた流量計測装置。

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