JP5140556B2 - 計量システム - Google Patents

Description

本発明は、パルス数を計測することにより計量を行う計量システムに関し、特に計測データの欠落を防止する技術に関する。

例えば水道メータやガスメータといった流体の流量をパルス信号に変換し、このパルス信号を計数することにより流量を計測する計量システムが知られている。このような計量システムでは、回路の故障などによって計量が誤るのを防止するために、回路を二重化することが行われている。

なお、このような計量システムに関連する技術として、特許文献１には、低消費電流で高精度な速度表示装置及び水道メータが記載されており、サンプリング制御部は被測定物の移動量に比例したパルスを発生するセンサを間欠的に起動させ、パルス変換部によりサンプリングされたセンサ出力状態から被測定物の移動量に比例したパルスを再現する。演算制御部は、記憶部で記憶しているインターバルタイマで指定される一定時間のパルスを計数した計数部の計数値を、記憶部に記憶される前回計数値と補正保存部に記憶されている前回補正値により補正する。補正された計数値とインターバルタイマで指定した一定時間から一定時間内の平均パルス速度に比例する被測定物の移動速度を補正演算し、表示部に被測定物の移動速度として表示する。

特許文献２には、制御部とメータおよび接点機器との間を接続するインターフェイス部を有するインターフェイス回路が記載されており、制御部は、接点機器のオン・オフ状態を判別する判別手段を有し、インターフェイス部は、制御部がメータへ信号を送信時を除き制御部とメータとの間の信号経路を電気的に分離する第１の分離手段と、制御部の判別手段が接点機器のオン・オフ状態の判別時を除き制御部と接点機器との間の信号経路を電気的に分離する第２の分離手段と、制御部がメータから送信される情報に基づく信号の受信時又は接点機器のオン・オフ状態に基づく信号の受信時を除き制御部とメータ又は接点機器との間の信号経路を電気的に分離する第３の分離手段とを有し、制御部がメータから送信される情報に基づく信号及び接点機器のオン・オフ状態に基づく信号の受信時の信号経路を共通にしている。
特開平８−５０１３７号公報 特開平１１−１２０４７５号公報

しかしながら、上述した従来の計量システムでは、外部から送られてくるパルス信号を入力するインタフェース回路から後段の回路のみが二重化されているので、インタフェース回路に故障が発生した場合には、誤った計量が行われるという問題がある。

本発明の課題は、回路の故障によって誤った計量が行われるのを防止できる計量システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、第１の発明は、パルス信号を入力し、第１パルス信号として出力する第１インタフェース回路と、第１インタフェース回路からの第１パルス信号をカウントする第１カウンタと、パルス信号と同じパルス信号を入力し、第２パルス信号として出力する第２インタフェース回路と、第２インタフェース回路からの第２パルス信号をカウントする第２カウンタと、第１インタフェース回路からの第１パルス信号と第２インタフェース回路からの第２パルス信号とを比較し、該比較の結果を表す比較結果信号を出力する比較器と、比較器からの比較結果信号が不一致を示している場合に、チェック用のパルス信号の生成を指示する制御部と、制御部からの指示に応じて、比較器から出力される比較結果信号のオン期間内でオン／オフするチェック用のパルス信号を生成して第１インタフェース回路および第２インタフェース回路に送るチェックパルス生成回路とを備え、制御部は、第１インタフェース回路または第２インタフェース回路のうちの、チェックパルス生成回路からのチェック用のパルス信号に対応する信号を出力しない方のインタフェース回路を故障と判断し、他方のインタフェース回路に接続されたカウンタを用いて計量処理を実行することを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、制御部は、第１インタフェース回路または第２インタフェース回路のうちの、チェックパルス生成回路からのチェック用のパルス信号に対応する信号を出力しない方のインタフェース回路を故障と判断し、他方のインタフェース回路に接続されてチェック用のパルス信号に応答してカウント値がインクリメントされた方のカウンタの内容をデクリメントした後に、該カウンタを用いて計量処理を実行することを特徴とする。

また、第３の発明は、パルス信号を入力し、第１パルス信号として出力する第１インタフェース回路と、第１インタフェース回路からの第１パルス信号をカウントする第１カウンタと、パルス信号と同じパルス信号を入力し、第２パルス信号として出力する第２インタフェース回路と、第２インタフェース回路からの第２パルス信号をカウントする第２カウンタと、第１カウンタに保持されているカウント値および第２カウンタに保持されているカウント値を取り込むとともに、第１インタフェース回路からの第１パルス信号または第２インタフェース回路からの第２パルス信号が入力される毎にチェック用のパルス信号の生成を指示する制御部と、制御部からの指示に応じて、第１パルス信号または第２パルス信号のオン期間内でオン／オフするチェック用のパルス信号を生成して第１インタフェース回路および第２インタフェース回路に送るチェックパルス生成回路とを備え、制御部は、第１カウンタのカウント値と第２カウンタのカウント値とが相違する場合に、大きいカウント値を保持している方のカウンタの内容を半分にした値を正常なカウント値とし、その後、該カウンタを用いて計量処理を実行することを特徴とする。

第１の発明によれば、二重化されたインタフェース回路の出力が相違する場合に、インタフェース回路の出力がオンになるべきタイミングでチェック用のパルス信号を入力して、各インタフェース回路の出力を確認することにより故障していない方のインタフェース回路を用いて計量を行うので、インタフェース回路の出力がオンにならないというモードの故障によって誤った計量が行われるのを防止できる。

第２の発明によれば、二重化されたインタフェース回路の出力が相違する場合に、インタフェース回路の出力がオフになるべきタイミングでチェック用のパルス信号を入力して、各インタフェース回路の出力を確認することにより故障していない方のインタフェース回路を用いて計量を行うので、インタフェース回路の出力がオフにならないというモードの故障によって誤った計量が行われるのを防止できる。

第３の発明によれば、インタフェース回路からのパルス信号が入力される毎にチェック用のパルス信号を入力し、各インタフェース回路に接続されたカウンタの内容を確認して故障していない方のインタフェース回路を用いて計量を行うので、インタフェース回路の出力が故障によって誤った計量が行われるのを防止できる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明の実施例１に係る計量システムの構成を示すブロック図である。この計量システムは、メータ１、第１論理和回路（ＯＲ回路）２ａ、第２論理和回路（ＯＲ回路）２ｂ、第１インタフェース回路（Ｉ／Ｆ回路）３ａ、第２インタフェース回路（Ｉ／Ｆ回路）３ｂ、第１カウンタ４ａ、第２カウンタ４ｂ、比較器５、制御部６、メモリ７およびチェックパルス生成回路８を備えている。

メータ１は、例えば水道メータやガスメータから構成されており、水やガスの流量を検出する。メータ１で検出された流量は、流量に応じた周期を有するパルス信号として第１論理和回路２ａおよび第２論理和回路２ｂに送られる。

第１論理和回路２ａは、メータ１から送られてくるパルス信号とチェックパルス生成回路８から送られてくるチェック用のパルス信号との論理和演算を実行し、論理和演算の結果を第１インタフェース回路３ａに送る。

第２論理和回路２ｂは、メータ１から送られてくるパルス信号とチェックパルス生成回路８から送られてくるチェック用のパルス信号との論理和演算を実行し、論理和演算の結果を第２インタフェース回路３ｂに送る。

第１インタフェース回路３ａは、第１論理和回路２ａから送られてくる信号を受信し、第１パルス信号として第１カウンタ４ａ、比較器５および制御部６に送る。同様に、第２インタフェース回路３ｂは、第２論理和回路２ｂから送られてくる信号を受信し、第２パルス信号として第２カウンタ４ｂ、比較器５および制御部６に送る。

第１カウンタ４ａは、第１インタフェース回路３ａから送られてくる第１パルス信号をカウントする。具体的には、第１パルス信号がオンになった場合にカウントアップする。第１カウンタ４ａでカウントすることにより得られたカウント値は、制御部６に送られる。

第２カウンタ４ｂは、第２インタフェース回路３ｂから送られてくる第２パルス信号をカウントする。具体的には、第２パルス信号がオンになった場合にカウントアップする。第２カウンタ４ｂでカウントすることにより得られたカウント値は、制御部６に送られる。

比較器５は、例えば排他的論理和回路から構成されており、第１インタフェース回路３ａから送られてくる第１パルス信号と第２インタフェース回路３ｂから送られてくる第２パルス信号とを比較する。比較器５における比較結果は、比較結果信号として制御部６に送られる。

制御部６は、例えばマイクロコンピュータから構成されており、比較器５から送られてきた比較結果信号が、第１パルス信号と第２パルス信号とが一致することを表していれば、第１カウンタ４ａまたは第２カウンタ４ｂから送られてくるカウント値をメモリ７に送る。一方、制御部６は、比較器５から送られてきた比較結果信号が、第１パルス信号と第２パルス信号とが不一致であることを表していれば、チェックパルス生成回路８に対し、チェック用のパルス信号の生成を指示する。

メモリ７は、制御部６から送られてくるカウント値を順次に記憶する。メモリ７に記憶されたカウント値に基づいて流量が算出され、算出された流量に応じて例えば課金が行われる。

チェックパルス生成回路８は、制御部６からの指示に応答してチェック用のパルス信号を生成する。チェック用のパルス信号は、比較器５から出力される比較結果信号のオン期間内またはオフ期間内でオン／オフする信号である。チェックパルス生成回路８で生成されたチェック用のパルス信号は、第１論理和回路２ａおよび第２論理和回路２ｂに送られる。

次に、このように構成された本発明の実施例１に係る計量システムの動作を説明する。図２は第１インタフェース回路２ａが故障した場合の動作を示すタイミングチャートである。

まず、メータ１から送られてくるパルス信号が、第１論理和回路２ａを介して第１インタフェース回路３ａに入力されると同時に、第２論理和回路２ｂを介して第２インタフェース回路３ｂに入力されている状態を考える。この場合、第１インタフェース回路３ａおよび第２インタフェース回路３ｂに故障がない場合には、周期Ｔ１、Ｔ２およびＴ３において、第１インタフェース回路３ａからは図２（ａ）に示すような第１パルス信号が順次に出力され、第２インタフェース回路３ｂからは図２（ｂ）に示すような第２パルス信号が順次に出力される。

ここで、第１インタフェース回路３ａにおいて、周期Ｔ４で第１パルス信号がオンにならないモードの故障が発生した場合を考える。この場合、第１インタフェース回路３ａから出力される第１パルス信号がオンにならず、第２インタフェース回路３ｂから出力される第２パルス信号のみがオンになる。したがって、比較器５は、図２（ｃ）に示すように、第２パルス信号のオン期間がオンになる比較結果信号を生成して制御部６に送る。

この比較結果信号を受け取った制御部６は、チェック用のパルス信号の生成をチェックパルス生成回路８に指示する。チェックパルス生成回路８は、制御部６からの指示に応答して、図２（ｄ）に示すような、比較結果信号のオン期間（第１パルス信号または第２パルス信号のオン期間）内でオン／オフするチェック用のパルス信号を生成し、第１論理和回路２ａを介して第１インタフェース回路３ａに送るとともに、第２論理和回路２ｂを介して第２インタフェース回路３ｂに送る。

第１インタフェース回路２ａは故障しているので、チェック用のパルス信号に応答することができず、何らの信号も出力しない（低レベルを維持する）。一方、第２インタフェース回路２ｂは故障していないので、チェック用のパルス信号に応答することができるが、チェック用のパルス信号は、第２パルス信号と論理和がとられた後に第２インタフェース回路２ｂに入力されるので、第２インタフェース回路３ｂからは、第２パルス信号と同一波形の信号が出力される。

制御部６は、チェックパルス生成回路８に対するチェック用のパルス信号の生成の指示に対して、図２（ａ）の周期Ｔ４に示すように、第１インタフェース回路３ａからチェック用のパルス信号に対応する信号が得られなかった場合は、第１インタフェース回路３ａが故障であると判断する。一方、図２（ｂ）の周期Ｔ４に示すように、第２インタフェース回路３ｂからチェック用のパルス信号が包含された第２パルス信号に対応する信号が得られた場合は、第２インタフェース回路３ｂは正常であると判断する。したがって、以降は、制御部６は、第２カウンタ４ｂを用いて計量を継続する。

次に、第１インタフェース回路３ａにおいて、周期Ｔ１２で第１パルス信号がオフにならないモードの故障が発生した場合を考える。この場合、第１インタフェース回路３ａから出力される第１パルス信号がオフにならず、第２インタフェース回路３ｂから出力された第２パルス信号のみがオフになる。したがって、比較器５は、図２（ｃ）に示すように、第２パルス信号のオフ期間がオンになる比較結果信号を生成して制御部６に送る。

この比較結果信号を受け取った制御部６は、チェック用のパルス信号の生成をチェックパルス生成回路８に指示する。チェックパルス生成回路８は、制御部６からの指示に応答して、図２（ｄ）に示すような、比較結果信号のオン期間（第１パルス信号または第２パルス信号のオフ期間）内でオン／オフするチェック用のパルス信号を生成し、第１論理和回路２ａを介して第１インタフェース回路３ａに送るとともに、第２論理和回路２ｂを介して第２インタフェース回路３ｂに送る。

このチェック用のパルス信号は、第１パルス信号と論理和がとられた後に第１インタフェース回路３ａに入力されるが、第１インタフェース回路２ａは故障しているので、チェック用のパルス信号に応答することができず、第１インタフェース回路３ａからは高レベルの信号が出力されたままになる。一方、第２インタフェース回路２ｂは故障していないので、チェック用のパルス信号に応答し、該チェック用のパルス信号に対応する信号を出力する。

制御部６は、チェックパルス生成回路８に対するチェック用のパルス信号の生成の指示に対して、図２（ａ）の周期Ｔ１２に示すように、第１インタフェース回路３ａからチェック用のパルス信号に対応する信号が得られなかった場合は、第１インタフェース回路３ａが故障であると判断する。一方、図２（ｂ）の周期Ｔ１２に示すように、第２インタフェース回路３ｂからチェック用のパルス信号に対応する信号が得られた場合は、第２インタフェース回路３ｂは正常であると判断する。

この場合、第２カウンタ４ｂの内容は、チェック用のパルス信号に対応する信号によって余分にカウントアップされるので、制御部６は、第２カウンタ４ｂの内容をデクリメントする。その後、制御部６は、第２カウンタ４ｂを用いて計量を継続する。

以上は、第１インタフェース回路３ａに故障が発生した場合の動作であるが、第２インタフェース回路３ｂに故障が発生した場合の動作も、故障が検出された以降は第１カウンタ４ａを用いて計量が継続される点を除けば、第１インタフェース回路３ａに故障が発生した場合の動作と同様である。

次に、このように構成された実施例１に係る計量システムの動作を、制御部６で実行される異常処理を中心に、図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。

まず、第１パルス信号と第２パルス信号とが不一致かどうかが判定される（ステップＳ１１）。すなわち、制御部６は、比較器５から送られてくる比較結果信号が、第１パルス信号と第２パルス信号とが不一致であることを示しているかどうかを調べる。ステップＳ１１において、不一致でないことが判断されると、異常は発生していないことが判断され、異常処理は終了する。

一方、ステップＳ１１において、不一致であることが判断されると、次に、チェック用のパルス信号が発生される（ステップＳ１２）。すなわち、制御部６は、チェック用のパルス信号の生成をチェックパルス生成回路８に指示する。この指示に応答して、チェックパルス生成回路８は、チェック用のパルス信号を生成して第１論理和回路２ａを介して第１インタフェース回路３ａに送るとともに、第２論理和回路２ｂを介して第２インタフェース回路３ｂに送る。

次に、第１インタフェース回路は正常であるかどうかが判定される（ステップＳ１３）。すなわち、制御部６は、上述した動作により、第１インタフェース回路３ａに、第１パルス信号がオンまたはオフにならないモードの故障が存在するかどうかを調べる。ステップＳ１３において、第１カウンタは正常であることが判断されると、第１カウンタの使用が設定される（ステップＳ１４）。すなわち、制御部６は、その以後、第１カウンタ４ａを使用して計量を行うように自己の内部を設定する。

次に、必要に応じて、カウント値がデクリメントされる（ステップＳ１５）。すなわち、制御部６は、第２インタフェース回路３ｂのオフにならないモードの故障により第１カウンタ４ａの内容が余分にインクリメントされている場合には、第１カウンタ４ａの内容をデクリメントした後、メモリ７に格納する。以上により、異常処理は終了し、以降は、第１カウンタ４ａのみを用いて計量が継続される。

ステップＳ１３において、第１カウンタは正常でないことが判断されると、次に、第２インタフェース回路は正常であるかどうかが判定される（ステップＳ１６）。すなわち、制御部６は、上述した動作により、第２インタフェース回路３ｂに、第２パルス信号がオンまたはオフにならないモードの故障が存在するかどうかを調べる。ステップＳ１６において、第２インタフェース回路は正常であることが判断されると、第２カウンタの使用が設定される（ステップＳ１７）。すなわち、制御部６は、その後、第２カウンタ４ｂを使用して計量を行うように自己の内部を設定する。

次に、必要に応じて、カウント値がデクリメントされる（ステップＳ１８）。すなわち、制御部６は、第１インタフェース回路３ａのオフにならないモードの故障により第２カウンタ４ｂの内容が余分にインクリメントされている場合には、第２カウンタ４ｂの内容をデクリメントした後、メモリ７に格納する。以上により、異常処理は終了し、以降は、第２カウンタ４ｂのみを用いて計量が継続される。

ステップＳ１６において、第２インタフェース回路は正常でないことが判断されると、「異常」が出力される（ステップＳ１９）。すなわち、制御部６は、第１インタフェース回路３ａおよび第２インタフェース回路３ｂの両方が正常でないので処理の続行が不可能である旨を判断し、計量システムが「異常」である旨のメッセージを外部に出力する。その後、異常処理は終了する。

なお、上記は比較器５が不一致信号を発生した場合にチェックパルスを発生するようにしたが、制御部６で時間管理を行い、予め設定された一定時間にカウントアップがなかった場合、チェックパルスを発生する構成としてもよい。

図４は本発明の実施例２に係る計量システムの構成を示すブロック図である。この計量システムは、図１に示した実施例１に係る計量システムから比較器５が除去されて構成されている。

制御部６ａは、第１インタフェース回路３ａから送られてくる第１パルス信号または第２インタフェース回路３ｂから送られてくる第２パルス信号のいずれかがオンになった時に、チェックパルス生成回路８に対し、チェック用のパルス信号の生成を指示する。したがって、第１カウンタ４ａのカウント値は、第１インタフェース回路３ａおよび第２インタフェース回路３ｂの両方が故障していない限り、第１パルス信号の数の２倍になる。ところが、第１インタフェース回路３ａの故障により第１パルス信号がオンまたはオフにならない状態が発生すると、第１カウンタ４ａのカウント値は、本来の第１パルス信号の数の２倍より「１」だけ少ない値になる。

同様に、第２カウンタ４ｂのカウント値は、第１インタフェース回路３ａおよび第２インタフェース回路３ｂの両方が故障していない限り、第２パルス信号の数の２倍になる。ところが、第２インタフェース回路３ｂの故障により第２パルス信号がオンまたはオフにならない状態が発生すると、第２カウンタ４ｂのカウント値は、本来の第２パルス信号の数の２倍より「１」だけ少ない値になる。

制御部６ａは、第１カウンタ４ａから取り込んだカウント値と第２カウンタ４ｂから取り込んだカウント値とを比較し、これらが相違する場合に、小さいカウント値を保持するカウンタに故障が発生したと判断し、以降は、大きいカウント値を保持するカウンタのみを用いて計量を継続する。この際、メモリ７には、大きいカウント値を保持するカウンタのカウント値を半分にした値が格納される。カウント値を半分にするには、カウンタの内容を１ビットだけダウンシフトすることにより実現できる。

本発明は、例えばガスまたは水道の流量を計測する計量器に利用可能である。

本発明の実施例１に係る計量システムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１に係る計量システムの動作を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の実施例１に係る計量システムの動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施例２に係る計量システムの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ メータ
２ａ 第１論理和回路
２ｂ 第２論理和回路
３ａ 第１インタフェース回路
３ｂ 第２インタフェース回路
４ａ 第１カウンタ
４ｂ 第２カウンタ
５ 比較器
６ 制御部
７ メモリ
８ チェックパルス生成回路

Claims (3)

1. パルス信号を入力し、第１パルス信号として出力する第１インタフェース回路と、
   前記第１インタフェース回路からの第１パルス信号をカウントする第１カウンタと、
   前記パルス信号と同じパルス信号を入力し、第２パルス信号として出力する第２インタフェース回路と、
   前記第２インタフェース回路からの第２パルス信号をカウントする第２カウンタと、
   前記第１インタフェース回路からの第１パルス信号と前記第２インタフェース回路からの第２パルス信号とを比較し、比較結果を表す比較結果信号を出力する比較器と、
   前記比較器からの比較結果信号が不一致を示している場合に、チェック用のパルス信号の生成を指示する制御部と、
   前記制御部からの指示に応じて、前記比較器から出力される比較結果信号のオン期間内でオン／オフする前記チェック用のパルス信号を生成して前記第１インタフェース回路および前記第２インタフェース回路に送るチェックパルス生成回路とを備え、
   前記制御部は、前記第１インタフェース回路または前記第２インタフェース回路のうちの、前記チェックパルス生成回路からのチェック用のパルス信号に対応する信号を出力しない方のインタフェース回路を故障と判断し、他方のインタフェース回路に接続されたカウンタを用いて計量処理を実行することを特徴とする計量システム。
2. 前記制御部は、前記第１インタフェース回路または前記第２インタフェース回路のうちの、前記チェックパルス生成回路からのチェック用のパルス信号に対応する信号を出力しない方のインタフェース回路を故障と判断し、他方のインタフェース回路に接続されて前記チェック用のパルス信号に応答してカウント値がインクリメントされた方のカウンタの内容をデクリメントした後に、該カウンタを用いて計量処理を実行することを特徴とする請求項１記載の計量システム。
3. パルス信号を入力し、第１パルス信号として出力する第１インタフェース回路と、
   前記第１インタフェース回路からの第１パルス信号をカウントする第１カウンタと、
   前記パルス信号と同じパルス信号を入力し、第２パルス信号として出力する第２インタフェース回路と、
   前記第２インタフェース回路からの第２パルス信号をカウントする第２カウンタと、
   前記第１カウンタに保持されているカウント値および前記第２カウンタに保持されているカウント値を取り込むとともに、前記第１インタフェース回路からの第１パルス信号または前記第２インタフェース回路からの第２パルス信号が入力される毎にチェック用のパルス信号の生成を指示する制御部と、
   前記制御部からの指示に応じて、前記第１パルス信号または前記第２パルス信号のオン期間内でオン／オフする前記チェック用のパルス信号を生成して前記第１インタフェース回路および前記第２インタフェース回路に送るチェックパルス生成回路とを備え、
   前記制御部は、前記第１カウンタのカウント値と前記第２カウンタのカウント値とが相違する場合に、大きいカウント値を保持している方のカウンタの内容を半分にした値を正常なカウント値とし、その後、該カウンタを用いて計量処理を実行することを特徴とする計量システム。

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