JP4976940B2 - ガス器具判別装置 - Google Patents
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Description
(1) 計測された瞬時流量と瞬時流量時間微分値を平面状に表して領域分割することにより、その特徴を抽出する(請求項1)。
(2) 計測された瞬時流量と瞬時流量時間微分値を平面状に表して領域分割し、この分割された領域内を時系列に従って移動する瞬時流量と瞬時流量時間微分値の遷移を求めることで、特徴抽出を行う(請求項3、請求項4)。
[構成]
図1は、本発明を適用した第1の実施形態に係るガス器具判別装置の構成を示す機能ブロック図である。この図1に示すように、本実施形態のガス器具判別装置は、計測手段10、前処理手段20、特徴抽出手段30、器具判定手段40、判定結果出力手段50、から構成されている。各手段10〜50の詳細は次の通りである。
図2は、第1の実施形態のガス器具判別装置によるガス器具判別手順の一例を示すフローチャートである。本実施形態のガス器具判別装置において、流量計測手段11では、ガス供給流路(ガス配管)内を流れるガスの瞬時流量が、一定のサンプリング周期(例えば2秒毎)で常時計測されており、計測された瞬時流量データq[t]は、流量データノイズ除去手段21に送られる。
以下には、図2に示したガス器具判別手順におけるノイズ除去処理(S102)から判定結果出力処理(S108)までの各処理、およびルール生成処理(S109)の詳細について順次説明する。
流量データノイズ除去手段21によるノイズ除去処理(図2のS102)の手法としては、例えば、q:元の流量データ、Q:ノイズ除去後の流量データ、とした場合に、次の条件式(1)または(2)で表現される手法が考えられる。
then Q[t] = (q[t+1]+q[t]+q[t-1])/3
else Q[t] = q[t]
… 式(1)
または、
if |q[t+1]-q[t-1]| < q[t]*一定割合
then Q[t] = (q[t+1]+q[t]+q[t-1])/3
else Q[t] = q[t]
… 式(2)
移動平均値M0 =(Q0+Q1+Q2+Q3)/4
移動平均値M1 =(Q1+Q2+Q3+Q4)/4
… 式(3)
前述したように、流量データ対象切出手段22による対象切出処理(図2のS103)においては、前段のノイズ除去処理によるノイズ除去後の瞬時流量データq[t]から、流量の変化部分と平坦部分のデータが切出される。流量データ対象切出手段22による対象切出処理(図2のS103)の手法の一例としては、例えば、次の条件式(4)で表現される手法が考えられる。
| q[t+3]+q[t+2]+q[t+1]-q[t-3]-q[t-2]-q[t-1]|
> しきい値 あるいは q[t]*一定割合
then
変化部分=時点tとその前後各3時点のデータ
… 式(4)
前述したように、ガス流特徴抽出手段31によるガス流特徴抽出処理(図2のS104)においては、まず、前段の対象切出処理により切出された流量の変化部分と平坦部分のデータから、流量の変化部分の特徴として、その「長さ」、「初期流量」、「遷移する領域の並び」、が抽出され、流量の平坦部分の特徴として、その「長さ」、「平均値」、「傾き」、が抽出される。図5は、流量の変化部分の「長さ」、「初期流量」を抽出する一例を示す図である。
前述したように、判定モードの場合(図2のS105のYES)には、ガス流特徴抽出処理(図2のS104)で抽出された流量の変化部分と平坦部分の特徴は、ルール一致検索・ポイント加算手段43に渡され、ルール一致検索・ポイント加算手段43によるルール一致検索・ポイント加算処理(図2のS106)が行われる。
・ある器具が使用中であると決定した場合、その器具のポイントをゼロにする。
・すべての器具のポイントについて、一定時間毎にゼロにする。
・ある特定のルールで加算したポイントについては、一定時間後に減算する。
・流量がゼロになった場合に、全ての器具のポイントをゼロにする。
前述したように、判定結果出力手段50による判定結果出力処理(図2のS108)においては、使用器具決定手段44による使用器具決定処理(図2のS107)によって得られたガス器具種別情報やガス漏れ警告情報などの判定結果が、画面表示などの、人間系に対して判定結果を提示・通報できる形で出力される。この判定結果出力処理によれば、関係者は、使用中のガス器具種別やガス漏れ警告メッセージ等を即時的かつ容易に把握できるため、特に、ガス漏れ発生時には、ガス供給の遮断などの対応を迅速に実施可能である。
前述したように、ルール生成モードの場合(図2のS105のNO)には、ガス流特徴抽出処理(図2のS104)で抽出された流量の変化部分と平坦部分の特徴は、ルール生成手段45に渡され、ルール生成手段43によるルール生成処理(図2のS109)が行われる。
・全体一致のポイントは、部分一致のポイント以上のポイントとする。
・複数のルールを生成した場合に、器具番号と全体の特徴が一致するルールは重複ルールであるため、1つのルールにする。
・器具番号が異なり、全体あるいは一部分の特徴が一致するルールは、異なる器具で似た特徴を持つため、ポイントを低くする。
・長さが長い変化部分のルールについては、特徴を多く含むと考えられるため、ポイントを高くする。
以上のような第1の実施形態によれば、次のような効果が得られる。
まず、ガスの瞬時流量と瞬時流量時間微分値との組み合わせに基づいて、ガス器具の種別およびガス漏れの判別を行うことにより、単に流量パターンとその範囲のみでは判別が不可能な器具であってもその判別が可能となる。その結果、ガス器具の判別が不可能なために、むやみにガス漏れと判定するような不都合もなくなり、保安性も向上する。
[構成]
図10は、本発明を適用した第2の実施形態に係るガス器具判別装置の構成を示す機能ブロック図である。この図10に示すように、本実施形態のガス器具判別装置は、第1の実施形態における計測手段10、前処理手段20、特徴抽出手段30、器具判定手段40、の構成を変更して、計測手段10a、前処理手段20a、特徴抽出手段30a、器具判定手段40aとしたものである。各手段10a〜40aの詳細は次の通りである。
図11は、第2の実施形態のガス器具判別装置によるガス器具判別手順の一例を示すフローチャートである。本実施形態のガス器具判別装置において、流量計測手段11と圧力計測手段12では、ガス供給流路(ガス配管)内を流れるガスの瞬時流量と圧力が、それぞれ一定のサンプリング周期(例えば、いずれも2秒毎)で常時計測されており、計測された瞬時流量データq[t]と圧力データp[t]は、流量・圧力データノイズ除去手段23に送られる。
以下には、図11に示したガス器具判別手順におけるノイズ除去処理(S202)から判定結果出力処理(S206)までの各処理の詳細について順次説明する。
流量・圧力データノイズ除去手段23によるノイズ除去処理(図11のS202)においては、計測された瞬時流量データq[t]および圧力データp[t]の中から、
・流量が一定値以下
・流量変化が一定値(一定割合)以上
・圧力平方根あるいは圧力の変化が一定値(一定割合)以上
という3つの条件のいずれかに該当するデータが除去される。
if
min(q[t-1],q[t],q[t+1]) < 一定値
または、
max(q[t-1],q[t],q[t+1])-min(q[t-1],q[t],q[t+1]))
< 一定値 あるいは q[t]*一定割合
または、
max(√p[t-1],√p[t],√p[t+1])-min(√p[t-1],√p[t],√p[t+1])
< 一定値 あるいは √p[t]*一定割合
then
q[t],p[t]は除去(以後の処理に使用しない)
… 式(5)
前述したように、流量・圧力データ対象切出手段24による対象切出処理(図11のS203)においては、前段のノイズ除去処理によるノイズ除去後の瞬時流量データq[t]および圧力データp[t]から、各サンプリングタイミングにおける一定時間範囲のデータがそれぞれ切出される。
前述したように、圧力関連特徴抽出手段33による圧力関連特徴抽出処理(図11のS204)においては、前段の対象切出処理により切出された一定時間範囲のデータの特徴として、「正規化流量ばらつき」、「正規化ノズルばらつき」、「流量平均」が抽出される。これらの特徴は、具体的には、例えば、次の手法により抽出される。
切出した一定時間範囲の流量データq[t−n]〜q[t]について、標準偏差と平均を求めることにより、
σq[t]=標準偏差/平均*100
とする。ノイズ除去処理により除去された結果、一定時間範囲の流量データ数が一定数よりも少ない場合は、σq[t]=ゼロとする。
切出した一定時間範囲の流量データq[t−n]〜q[t]および圧力データp[t−n]〜p[t]を用いて、
Nz[t]=q[t]/√p[t]
を計算し、求めた一定時間範囲のノズル開口量データNz[t−n]〜Nz[t]について、標準偏差と平均を求め、
σNz[t]=標準偏差/平均*100
を求める。ノイズ除去処理により除去された結果、一定時間範囲のノズル開口量データ数が一定数よりも少ない場合は、正規化ノズルばらつきσNz[t]=ゼロとする。なお、計算量を減らすため、圧力平方根√pを圧力pで代用することも可能である。この理由については、ノイズ除去処理について前述した通りである。
切出した一定時間範囲の流量データq[t−n]〜q[t]について、平均を求め、
ave q[t]=平均
とする。ノイズ除去処理により除去された結果、一定時間範囲の流量データ数が一定数よりも少ない場合は、流量平均ave q[t]=ゼロとする。
前述したように、ガバナ有無判定手段46によるガバナ有無判定処理(図11のS205)においては、前段の圧力関連特徴抽出処理により抽出された一定時間範囲のデータの特徴である「正規化流量ばらつき」、「正規化ノズルばらつき」、「流量平均」に基づき、「ガバナ有」、「ガバナなし」、「判定不可」、「圧力変化なし」、のいずれであるかが判定され、判定結果が出力される。
正規化流量・ノズルばらつき最小値minσG[t]を、
minσG[t] = min(σq[t],σNz[t])
で求め、
正規化流量・ノズルばらつき差ΔσG[t]を、
ΔσG[t] = σNz[t] -σq[t]
で求め、得られた値を、minσGーΔσG平面にプロットし、プロットされた領域に応じてガバナの有無を判定する手法を示している。
前述したように、判定結果出力手段50による判定結果出力処理(図11のS206)においては、ガバナ有無判定手段46によるガバナ有無判定処理(図11のS205)によって得られた「ガバナ有」、「ガバナなし」、「判定不可」、「圧力変化なし」、のいずれかの判定結果が、画面表示などの、人間系に対して判定結果を提示・通報できる形で出力される。この判定結果出力処理によれば、関係者は、ガバナ付のガス器具を使用中であるか否かを即時的かつ容易に把握できる。
以上のような第2の実施形態によれば、次のような効果が得られる。
まず、ガバナ有無の判別に流量と圧力の平方根の比あるいはその代用値を利用することで、ガス器具のガス噴出ノズル開口量の状態を把握できる。すなわち、流量と圧力の平方根の比を求めると、この値は、ガス器具のガス噴出ノズル部分の開口量に相当するため、圧力変動に対して流量が一定になるようにガス噴出ノズル開口量を変化させている場合はガバナ有、ガス噴出ノズル開口量が一定で流量が変化している場合はガバナなしと判定できる。
なお、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で、他にも多種多様な変形例が可能である。例えば、第1と第2の実施形態を組み合わせる構成などが考えられ、この場合には、両方の実施形態の相乗的な効果が得られる。また、実施形態に示した装置の構成は、一例にすぎず、具体的な装置構成や各手段の構成は自由に選択可能であり、それに応じて、具体的な処理手順や各処理の詳細も自由に選択可能である。
11…流量計測手段
12…圧力計測手段
20,20a…前処理手段
21…流量データノイズ除去手段
22…流量データ対象切出手段
23…流量・圧力データノイズ除去手段
24…流量・圧力データ対象切出手段
30,30a…特徴抽出手段
31…ガス流特徴抽出手段
32…区分表記憶手段
33…圧力関連特徴抽出手段
40,40a…判定手段
41…器具判定手段
42…ルール記憶手段
43…ルール一致検索・ポイント加算手段
44…使用器具決定手段
45…ルール生成手段
46…ガバナ有無判定手段
50…判定結果出力手段
Claims (13)
- ガス流路内を流れるガスの瞬時流量を計測する流量計測手段と、
前記流量計測手段により計測された瞬時流量データのノイズを除去するノイズ除去手段と、
前記ノイズ除去手段によりノイズ除去された瞬時流量データから、流量の変化部分と平坦部分のデータを切出す対象切出手段と、
前記対象切出手段により切出された流量の変化部分と平坦部分のデータの特徴をガス流の特徴として抽出する特徴抽出手段と、
ガス器具種別あるいはガス漏れ毎に流量の変化部分と平坦部分の特徴データをそれぞれ含む各ルールを記憶するルール記憶手段と、
前記ルール記憶手段に記憶されたルールに含まれる特徴データと前記特徴抽出手段により抽出されたガス流の特徴とを比較して、使用中のガス器具種別あるいはガス漏れの有無を判定し、判定結果を出力する器具判定手段を備え、
前記特徴抽出手段は、前記流量の変化部分の特徴として、瞬時流量と瞬時流量時間微分値との組み合わせを含む特徴を抽出するように構成され、前記対象切出手段により切出されたデータのうち、流量の変化部分については、その「長さ」、「初期流量」、および瞬時流量と瞬時流量時間微分値を平面状に表して領域分割した場合の「領域の特徴」、を抽出し、流量の平坦部分については、その「長さ」、「平均値」、「傾き」、を抽出するように構成されている
ことを特徴とするガス器具判別装置。 - ガス流路内を流れるガスの瞬時流量を計測する流量計測手段と、
前記流量計測手段により計測された瞬時流量データのノイズを除去するノイズ除去手段と、
前記ノイズ除去手段によりノイズ除去された瞬時流量データから、流量の変化部分と平坦部分のデータを切出す対象切出手段と、
前記対象切出手段により切出された流量の変化部分と平坦部分のデータの特徴をガス流の特徴として抽出する特徴抽出手段と、
ガス器具種別あるいはガス漏れ毎に流量の変化部分と平坦部分の特徴データをそれぞれ含む各ルールを記憶するルール記憶手段と、
前記ルール記憶手段に記憶されたルールに含まれる特徴データと前記特徴抽出手段により抽出されたガス流の特徴とを比較して、使用中のガス器具種別あるいはガス漏れの有無を判定し、判定結果を出力する器具判定手段を備え、
前記対象切出手段は、流量変化が一定値以上あるいは一定の変化割合以上である部分を変化部分とし、流量変化が当該一定値未満あるいは当該一定の変化割合未満である部分を平坦部分とするように構成され、
前記特徴抽出手段は、前記流量の変化部分の特徴として、瞬時流量と瞬時流量時間微分値との組み合わせを含む特徴を抽出するように構成されている
ことを特徴とするガス器具判別装置。 - 前記特徴抽出手段は、前記領域分割により分割された各領域をそれぞれ特定する固有の領域番号を付した場合に、前記対象切出手段により切出された流量の変化部分の「領域の特徴」として、分割された領域内を時系列に従って移動する瞬時流量と瞬時流量時間微分値の遷移を求めることで、「遷移する領域の並び」を示す領域番号を抽出するように構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載のガス器具判別装置。 - 前記特徴抽出手段は、前記対象切出手段により切出された流量の変化部分の「遷移する領域の並び」として、瞬時流量の時間微分値が一定値以下に収まるまで、あるいは、瞬時流量の時間微分値の正負の符号が変化するまで、の範囲における瞬時流量と瞬時流量時間微分値の遷移を求めることで、「遷移する領域の並び」を示す通過点のサンプリング数と端点の領域番号を抽出するように構成されている
ことを特徴とする請求項3に記載のガス器具判別装置。 - 前記特徴抽出手段は、前記対象切出手段により切出された流量の変化部分と平坦部分について、数量的な大小を示す各指標値の想定範囲を複数に区分し、各区分を示す区分番号を対応付けてなる区分表を予め備え、この区分表を用いて、流量の変化部分の「長さ」、「初期流量」として、「長さ区分番号」、「初期流量区分番号」を抽出し、流量の平坦部分の「長さ」、「平均値」、「傾き」として、「長さ区分番号」、「平均値区分番号」、「傾き区分番号」を抽出するように構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載のガス器具判別装置。 - ガス流路内を流れるガスの瞬時流量を計測する流量計測手段と、
前記流量計測手段により計測された瞬時流量データのノイズを除去するノイズ除去手段と、
前記ノイズ除去手段によりノイズ除去された瞬時流量データから、流量の変化部分と平坦部分のデータを切出す対象切出手段と、
前記対象切出手段により切出された流量の変化部分と平坦部分のデータの特徴をガス流の特徴として抽出する特徴抽出手段と、
ガス器具種別あるいはガス漏れ毎に流量の変化部分と平坦部分の特徴データをそれぞれ含む各ルールを記憶するルール記憶手段と、
前記ルール記憶手段に記憶されたルールに含まれる特徴データと前記特徴抽出手段により抽出されたガス流の特徴とを比較して、使用中のガス器具種別あるいはガス漏れの有無を判定し、判定結果を出力する器具判定手段を備え、
前記特徴抽出手段は、前記流量の変化部分の特徴として、瞬時流量と瞬時流量時間微分値との組み合わせを含む特徴を抽出するように構成され、
前記器具判定手段は、前記ルール記憶手段に記憶されたルールの中から、前記特徴抽出手段により抽出された流量の変化部分、平坦部分の特徴と、特徴データが一致するルールを検索し、そのルールにより示されるガス器具種別あるいはガス漏れである確度を示すポイントをガス器具種別あるいはガス漏れ毎に加算するルール一致検索・ポイント加算手段を備え、このルール一致検索・ポイント加算手段は、ルールの全体が一致する場合と一部分が一致する場合とで異なるポイントを加算するように構成されている
ことを特徴とするガス器具判別装置。 - 前記器具判定手段は、前記ルール一致検索・ポイント加算手段によりガス器具種別あるいはガス漏れ毎に加算されたポイントが、予め設定されたしきい値以上になった場合に、その種別のガス器具が使用中であると決定してそのガス器具種別を示す器具種別情報を判定結果として出力するか、あるいは、ガス漏れと決定してガス漏れを示すガス漏れ警告情報を判定結果として出力する決定手段を備えている
ことを特徴とする請求項6に記載のガス器具判別装置。 - 前記特徴抽出手段により抽出されたガス流の特徴と、別に取得したガス器具種別あるいはガス漏れを示す情報とに基づいて、当該ガス器具種別あるいはガス漏れ毎の流量の変化部分と平坦部分の特徴データを含む新たなルールを生成し、前記ルール記憶手段に記憶するルール生成手段
を備えていることを特徴とする請求項1に記載のガス器具判別装置。 - 前記特徴抽出手段により抽出された特徴と、前記ルール記憶手段に記憶された既存のルールに基づいて、前記器具判定手段により器具判別を行う判定モードと、
前記特徴抽出手段により抽出された特徴と、別に取得したガス器具種別あるいはガス漏れを示す情報とに基づいて、前記ルール生成手段により当該ガス器具種別あるいはガス漏れに応じた特徴データを含む新たなルールを生成するルール生成モード、という2つのモードで動作するように構成されている
ことを特徴とする請求項8に記載のガス器具判別装置。 - ガス流路内を流れるガスの瞬時流量および圧力を計測する流量計測手段および圧力計測手段と、
前記流量計測手段および前記圧力計測手段により計測された瞬時流量データおよび圧力データのノイズを除去するノイズ除去手段と、
前記ノイズ除去手段によりノイズ除去された瞬時流量データおよび圧力データから、各サンプリングタイミングにおける一定時間範囲のデータをそれぞれ切出す対象切出手段と、
前記対象切出手段により切出された一定時間範囲のデータの特徴として、流量と圧力の平方根の比あるいは流量と圧力の比についてのばらつきを含む特徴を抽出する特徴抽出手段と、
前記特徴抽出手段により抽出された一定時間範囲のデータの特徴に基づいて、使用中のガバナの有無を判定し、判定結果を出力するガバナ有無判定手段
を備え、
前記ノイズ除去手段は、前記流量計測手段および前記圧力計測手段により計測された瞬時流量データおよび圧力データの中から、流量が一定値以下、流量変化が一定値(あるいは一定割合)以上、圧力平方根あるいは圧力の変化が一定値(あるいは一定割合)以上、という3つの条件のいずれかに該当するデータを除去するように構成されている
ことを特徴とするガス器具判別装置。 - ガス流路内を流れるガスの瞬時流量および圧力を計測する流量計測手段および圧力計測手段と、
前記流量計測手段および前記圧力計測手段により計測された瞬時流量データおよび圧力データのノイズを除去するノイズ除去手段と、
前記ノイズ除去手段によりノイズ除去された瞬時流量データおよび圧力データから、各サンプリングタイミングにおける一定時間範囲のデータをそれぞれ切出す対象切出手段と、
前記対象切出手段により切出された一定時間範囲のデータの特徴として、流量と圧力の平方根の比あるいは流量と圧力の比についてのばらつきを含む特徴を抽出する特徴抽出手段と、
前記特徴抽出手段により抽出された一定時間範囲のデータの特徴に基づいて、使用中のガバナの有無を判定し、判定結果を出力するガバナ有無判定手段
を備え、
前記特徴抽出手段は、前記対象切出手段により切出されたデータのうち、流量について、その標準偏差と平均を求めると共に、流量と圧力の平方根の比あるいは流量と圧力の比について、その標準偏差と平均を求めるように構成されている
ことを特徴とするガス器具判別装置。 - 前記ガバナ有無判定手段は、前記特徴抽出手段により抽出された流量の標準偏差と平均、および、流量と圧力の平方根の比あるいは流量と圧力の比についての標準偏差と平均に基づいて、使用中のガバナの有無を判定するように構成されている
ことを特徴とする請求項11に記載のガス器具判別装置。 - 前記ガバナ有無判定手段は、前記特徴抽出手段により抽出された流量の標準偏差と平均により与えられる流量のばらつきと、流量と圧力の平方根の比あるいは流量と圧力の比についての標準偏差と平均により与えられるガス噴出ノズル開口量のばらつきとの組み合わせを平面状に表すことにより、表された領域に応じて、ガバナ有、ガバナなし、判定不可、圧力変化なし、のいずれであるかを判定するように構成されている
ことを特徴とする請求項12に記載のガス器具判別装置。
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