JP4958617B2 - ガスメータにおける流量有無判定方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えばガス供給源とガス消費設備とをつなぐガス管路においてガスの微少漏洩を検出するためのガスメータにおける流量有無判定方法に関する。

従来、電子式のガスメータは、ガス流路を流れるガスの流量を計測する機能の他に、ガス流路中の流量の有無を検出して、ガスの微少漏洩を検出及び警告する機能を有するものがある。このようなガスの微少漏洩の検出は、通常１４日間という長い期間で判定している。流れが安定している環境下では、ガスメータは瞬時流量計であるので判定に時間を要しない。

しかし、ＧＨＰ（ガスヒートポンプ）などの外来影響を受けて流れに脈動が生じている状況においても、乱れた流量をそのまま捉えしまうため、精度に欠けることにもなってしまう。そこで、このようなガスの流れの脈動を考慮すると、流量があるにもかかわらず流量無しと判定するような誤判定を防止する必要がある。この対策として、２秒毎の瞬時流量のデータを複数個（例えば３０個）計測し、この複数個のデータを平均化し、その平均値がしきい値よりも上であれば流量有り、その平均値がしきい値以下であれば流量無しといった判断を行う。また、この判定は１回では不十分であり、複数回判定している。つまり、瞬時流量を平均化した値が流量無しと見なされるものであっても、それが連続して複数回あったときに初めて流量無しと確定するものである。

図４は上記流量の有無を判定する従来の判定処理の一例を示すフローチャートである。この処理では、ステップＳ２１，Ｓ２２で、一定期間（時間）内に所定回数（期間回数）のサンプリングを行うことで流量を計測し、ステップＳ２３で期間中の流量の平均値Ｑａｖｅを瞬時流量値として計算する。そして、ステップＳ２４で平均値（瞬時流量値）を規定値（しきい値）と比較し、平均値が規定値より大きければステップＳ２８で流量有りを判定する（流量有り判定処理）。一方、平均値が規定値以下の場合には、ステップＳ２５，Ｓ２６の判定により、平均値（瞬時流量）が規定値以下の状態が所定回数（Ｎ回）連続して発生するのを監視し、連続して発生した場合に、ステップＳ２７で流量無しと確定する（流量無し判定処理）。

なお、特開２００５−２３３４３７号公報（特許文献１）には、ガスの流れに脈動が発生している状態でも、正確な圧力低下異常検知を行う技術が開示されている。また、特開２００５−２７４２６３号公報（特許文献２）には、積算値を基に料金を決めるガスメータ等において、適正な積算を行うために流量の変動の大小を判定する技術が開示されている。

なお、特開２００５−３０８４６８号公報（特許文献３）に開示されているように、ガスの漏洩検出等で弁閉したガス遮断弁を弁開して復帰させる際（復帰安全確認時）にも、ガスの瞬時流量を計測してガスの流量の平均値により有無を判定することが行われている。
特開２００５−２３３４３７号公報 特開２００５−２７４２６３号公報 特開２００５−３０８４６８号公報

ガス使用量の計量については、瞬時的な流れの乱れであっても長期でみれば平均化されるため大きな影響はない。しかし、微少漏洩を検出するような保安については、安全を確保する必要があるため短時間での判断が必要であり、さらに脈動等による流量変動による誤判定はあってはならないものである。そこで、保安に関しては、流量変動によって発生しうる変動を考慮して、それなりの流量変動があっても誤判定しないようなサンプリング数で判定を行っている。つまり、変動がある場合でもサンプリングの数で平均することで変動を小さくする統計的な考え方を採用している。

また、流量有無判定についてもこのようなサンプリング数に基づく統計的な方法で誤判定を防止するようにしている。すなわち、前掲の図４のステップＳ２４，Ｓ２５，Ｓ２６→Ｓ２１のフローのように、流量無し判定処理により、サンプリング数が規定値になるまで流量が少ない状態が続くのをまって、流量無しと確定するようにしている。

しかしながら、このサンプリング数の規定値は流量変動を想定した場合の値であるが、流量変動がない環境下でも同じ条件が採用されるため、本来、もっと短時間で流量無しと判定できる状況であっても時間をかけた判定となっている。すなわち、安全方向であるので時間がかかってもそれで良しとしており、改良の余地がある。

本発明は、流量変動を監視し、状況に応じた判定を行うことで流量有無をできるだけ短時間で確定できるような判定方法を提供することを課題とする。

請求項１のガスメータにおける流量有無判定方法は、所定時間間隔の流量サンプリングにより瞬時流量を計測し、該計測された瞬時流量が予め設定された流量しきい値より大きい場合には流量有り判定処理を行い、該計測された瞬時流量が前記流量しきい値以下の場合には、該流量しきい値以下の状態が所定回数連続して発生したことで流量無しと確定する流量無し判定処理を行う、ガスメータにおける流量有無判定方法であって、前記所定時間間隔のサンプリング時にガスの流量変動を監視し、前記瞬時流量が流量しきい値以下で、かつ流量変動がある場合には前記流量無し判定処理を行うとともに、前記瞬時流量が流量しきい値以下で、かつ流量変動がない場合には前記流量無し判定処理を中止して流量無しと確定するようにしたことを特徴とする。なお、「中止する」とは、はじめから禁止すること、または途中で中断することである。

請求項２のガスメータにおける流量有無判定方法は、請求項１に記載のガスメータにおける流量有無判定方法であって、前記所定時間間隔の流量サンプリングにより得られる瞬時流量の最大値と最小値との差分と、予め設定された変動量しきい値とを比較することにより、前記流量変動の有無を判断することを特徴とする。

請求項１のガスメータにおける流量有無判定方法によれば、ガスの流量変動がある場合には、流量無し判定処理を続行して、瞬時流量が流量しきい値以下の状態が所定回数連続して発生したときに流量無しと確定するが、計測された瞬時流量が流量しきい値以下の状態で、かつガスの流量変動がない場合にはこの流量無し判定処理を中止して流量無しの判定を行わないで流量無しと確定するので、ガスの流量の有無を短時間で確定することができる。

請求項２のガスメータにおける流量有無判定方法によれば、請求項１の効果に加えて、流量サンプリングで得られた瞬時流量の情報を流量有無の判断とともに流量変動の有無の判断にも利用するので、処理が簡単になる。

次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態に係る流量有無判定方法を実施する電子式のガスメータの機能ブロック図、図２は同ガスメータの要部ブロック図である。図２に示すように、このガスメータ１００は、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）１０、流量検出部２０を備えている。マイコン１０は、処理プログラムに従って各種の処理を行うＣＰＵ１０ａと、ＣＰＵ１０ａが行う処理のプログラムなどを格納したＲＯＭ１０ｂと、ＣＰＵ１０ａでの各種の処理過程で利用するワークエリア（各種データを格納するデータ記憶エリア等）を有するＲＡＭ１０ｃ、流量サンプリング等のタイミングをとるためのタイマ１０ｄ等で構成されており、これらの各要素はバスラインによって接続されている。

流量検出部２０は、図示しないガス流路を流れるガスの瞬時流量を検出することができる超音波センサやフローセンサ等の流量センサからなる。

図１の機能ブロックは、制御部１、超音波計測部２、計測回数カウント部３、データ記憶部４、平均流量算出部５、比較部６、流量差分算出部７、流量変動判定部８、流量無し回数カウント部９からなる。なお、比較部６は流量有り判定処理部であり、流量無し回数カウント部９は流量無し判定処理部である。そして、これらの機能ブロックにより流量有無判定処理を行う。なお、これらの各機能ブロックは、マイコン１０のＣＰＵ１０ａが制御プログラムを実行することで得られる機能、ＲＯＭ１０ｂ及びＲＡＭ１０ｃにより構成される。

制御部１は、超音波計測部２に計測（流量サンプリング）を指示すると同時に、計測回数カウント部３に計測回数のカウントを指示し、データ記憶部４にそ間の計測データ、最大流量値、最小流量値の記憶を指示する。計測回数カウント部３での計測回数が期間中の規定回数に達したとき、平均流量算出部５に対して、データ記憶部４の計測データから計測回数中の平均流量（期間中平均値：Ｑａｖｅ）の算出を指示するとともに、流量差分算出部７に対して、データ記憶部４の計測データから最大流量値と最小流量値の差分である流量差分（期間中差分：Ｑｄｉｆ）の算出をする指示するとともに、比較部６、流量変動判定部８に処理を指示する。

これにより、比較部６は平均流量算出部５の期間中平均値（Ｑａｖｅ）と予め設定されている第１規定値（しきい値）を比較し、期間中平均値に基づく流量有無の判定を行う。比較部６の比較結果が流量有りの場合は制御部１に入力され、比較部６の比較結果が流量無しの場合は、その結果により流量変動判定部８と流量無し回数カウント判定部９より流量無しの判定が行われる。

すなわち、流量変動判定部８は、流量差分算出部７の期間中差分（Ｑｄｉｆ）と予め設定されている第２規定値（しきい値）を比較し、流動変動無の判定を行う。そして、流量変動有りと判断されるときは流量無し回数カウント判定部９の処理を実行し、流量変動無しと判断されるときは、流量無しと確定してその結果が即座に制御部１に入力される。具体的には、流量無し中であっても、流量変動有りの場合は、流量無し回数カウント部９に１回の流量無し判定が成立した情報を伝え、流量無し累積回数が規定回数に満たない場合は計測して流量有無を監視する。一方、流量無しであって流量変動無しの場合、流量変動判定部８は流量無しと確定して制御部１に伝える。

図３は実施形態におけるガスメータ１００のＣＰＵ１０ａの制御プログラムの要部フローチャートであり、同図に基づいて動作を説明する。なお、以下の処理において、期間中の瞬時流量値の最大値を格納するレジスタ（期間中ｍａｘ）、期間中の瞬時流量値の最小値を格納するレジスタ（期間中ｍｉｎ）、期間中の瞬時流量値の平均値を格納するレジスタ（Ｑａｖｅ）、期間中の最大値と最小値の差分値を格納するレジスタ（Ｑｄｉｆ）、流量無し累積回数を格納するレジスタ（Ｎ）等がＲＡＭ１０ｃに予め設定されている。初期状態では各レジスタはリセットされている。また、予め設定されている期間回数、既定値等はＲＯＭ１０ｂに記憶されている。

この図３の処理は微少漏洩監視機能を開始すると起動され、まず、ステップＳ１で超音波計測部２により流量計測を実施して計測データＱｎを取得し、この計測データＱｎをデータ記憶部４（ＲＡＭ１０ｃ）に記憶する。次に、ステップＳ２で期間中最大値（期間中ｍａｘ）より大きければ、ステップＳ３で期間中最大値をその計測データＱｎにより更新して、ステップＳ６に進む。大きくなければステップＳ４で期間中最小値（期間中ｍｉｎ）より小さければ、ステップＳ５で期間中最小値をその計測データＱｎにより更新して、ステップＳ６に進む。いずれでもなければそのままステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、流量サンプリングの回数が期間回数をオーバーしたかを判定し、オーバーしていなければステップＳ１に戻り、オーバーしていればステップＳ７に進む。ステップＳ７では、瞬時流量値の期間中平均値Ｑａｖｅを算出し、ステップＳ８で、瞬時流量値の期間中差分（Ｑｄｉｆ＝期間中ｍａｘ−期間中ｍｉｎ）を算出し、ステップＳ９に進む。

ステップＳ９では、期間中有平均値Ｑａｖｅが予め設定された第１規定値より大きいかを判定し、大きければステップＳ１０で流量有り判定の処理を行って処理を終了する。なお、この流量有り判定の処理は、流量有りと確定して微少漏洩有りの警告を行う。

ステップＳ９で期間中平均値Ｑａｖｅが第１規定値以下であれば、ステップＳ１１で、期間中差分Ｑｄｉｆが予め設定された第２規定値より大きいかを判定し、大きければステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、流量無し累積回数Ｎを更新し、ステップＳ１４で流量無し累積回数Ｎが規定値より大きいかを判定し、規定値以下であればステップＳ１に戻り、大きければステップＳ１５で流量無しと確定して処理を終了する。一方、ステップＳ１１で期間中差分Ｑｄｉｆが第２規定値以下であれば、即座にステップＳ１２で流量無しと確定して処理を終了する。

上記の処理では、期間中平均値Ｑａｖｅにより流量有無の判定を行った後に、流量無しの場合に期間中差分Ｑｄｉｆにより流量変動の有無を判定し、それぞれの状態に応じた処理を行うようにしているが、この流量有無と流量変動の有無の判定順序を逆にしてもよい。この場合、図３のステップＳ８の次に、期間中差分Ｑｄｉｆと第２規定値とを比較し、期間中差分Ｑｄｉｆが第２規定値より大きければ流量変動有りとして期間中平均値Ｑａｖｅと第１規定値とを比較する。そして、期間中平均値Ｑａｖｅが第１規定値より大きければ流量有りの判定を行って流量有りと確定し、期間中平均値Ｑａｖｅが第１規定値以下であれば流量無し判定処理（Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５）を行う。また、期間中差分Ｑｄｉが第２規定値以下であれば、期間中平均値Ｑａｖｅと第１規定値とを比較し、期間中平均値Ｑａｖｅが第１規定値より大きければ流量有りの判定を行って流量有りと確定し、期間中平均値Ｑａｖｅが第１規定値以下であれば流量無しと確定する。

このように、前記図３に示すフローチャートの場合は、流量無しの回数を累積してその回数が規定値に達した場合に流量無し確定する流量無し判定処理を行い、その間に期間中差分により流量変動の有無を検出するようにしている。しかし、これに限らず、まず期間中差分をによる流量変動の有無を判定し、流量変動が有れば期間中平均に基づいて流量有り判定処理または流量無し判定処理を行い、流量変動が無ければ期間中平均に基づいて流量無しの確定、または流量有り判定の処理を行うようにしてもよい。

以上のように、流量変動が無い（きわめて少ない）場合には安定しているので、複数回の判定（流量無し判定処理）を行わなくても誤判定しないことになり、流量有無を確定するチャンスを増やすことができ、判定精度を向上させることが可能である。

また、例えば２４時間営業している業務的な消費者の場合のように、例えば１４日間の間にガスの使用により流量があれば当然に微少漏洩の警告は出るが、例えば容器交換を行う場合のように期間中にわずかな停止期間があれば、その間に流量変動の有無の監視を行い、流れが安定しているのであればその停止期間中に直ぐに流量有無の判定を行うこともできる。

なお、前掲の特許文献３の技術のような復帰安全確認時の流量有無の判定にも本発明を適用することができる。

本発明の実施の形態に係る流量有無判定方法を実施する電子式のガスメータの機能ブロック図である。 同ガスメータの要部ブロック図である。 本発明の実施形態におけるガスメータのＣＰＵの制御プログラムの要部フローチャートである。 従来の判定処理の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ マイコン
１０ａ ＣＰＵ
１０ｂ ＲＯＭ
１０ｃ ＲＡＭ
２０ 流量検出部
１００ ガスメータ

Claims (2)

1. 所定時間間隔の流量サンプリングにより瞬時流量を計測し、該計測された瞬時流量が予め設定された流量しきい値より大きい場合には流量有り判定処理を行い、該計測された瞬時流量が前記流量しきい値以下の場合には、該流量しきい値以下の状態が所定回数連続して発生したことで流量無しと確定する流量無し判定処理を行う、ガスメータにおける流量有無判定方法であって、
   前記所定時間間隔のサンプリング時にガスの流量変動を監視し、
   前記瞬時流量が流量しきい値以下で、かつ流量変動がある場合には前記流量無し判定処理を行うとともに、前記瞬時流量が流量しきい値以下で、かつ流量変動がない場合には前記流量無し判定処理を中止して流量無しと確定するようにしたことを特徴とするガスメータにおける流量有無判定方法。
2. 前記所定時間間隔の流量サンプリングにより得られる瞬時流量の最大値と最小値との差分と、予め設定された変動量しきい値とを比較することにより、前記流量変動の有無を判断することを特徴とする請求項１に記載のガスメータにおける流量有無判定方法。

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