JP5882519B1 - メータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】既存の水道メータ等のメータ装置の蓋だけを交換することで、遠隔検針できる画像認識手段を備えたメータ装置を提供する。【解決手段】蓋体３に透明プレート７を取付け、密閉空間を形成している。この密閉空間を形成する蓋体３の内側面の天井部には回路基板８が取付けられ、この回路基板８の中心部にはピンホールカメラ９が固着され、蓋体３の内側には筒体１０が抜け落ちないように軽圧入され、この筒体１０の外周面には上下方向に４本の溝部１１が形成され、この溝部１１には側面発光タイプのＬＥＤ１２の給電線１３が収められ、給電線１３の上端は回路基板８に接続され、またＬＥＤ１２は透明プレート７の上面に接触させて保持するか、前記溝部１１で上端部を保持するようにしている。ＬＥＤ１２は透明プレート７表面での反射像およびカバープレート４での反射像がカメラ９に映り込まないように、カメラを基準として下方外側に配置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、外部から水の使用量や漏れなどを監視することができる水道メータやガスメータなどのメータ装置に関する。

水道メータやガスメータが店舗内やオートロックマンション内に設置されている場合には、検査員が検針できる時間や日時が制限され、またメータ装置に蓋が付いている場合には、蓋を開けるのが面倒で、時として蓋の上に荷物などが乗っている場合がある。更に雪などが降り積もっていたり、台風の後などでは水道メータのボックス内が水没している場合がある。

上記のようなメータ装置の検針に伴う人的労力の軽減を図るため、特許文献１には、多種多様な形式のメータを自動的に読み取る装置として、カバー（蓋体）の内側中央部にＣＣＤカメラを取付け、このＣＣＤカメラの周囲のカバーの天板にリングライトを配置し、リングライトからの光でメータの表示面を照射し、ＣＣＤカメラでメータの表示面を撮像し、撮像した内容に必要な補正を加えて指針位置を決定する内容が提案されている。

特許文献２には、電気、水道、ガスなどの積算量を無線遠隔検針するための積算計量器の無線遠隔検針システムが開示されている。特にこの特許文献２では、メータ類を覆う透明カバーの外側にイメージセンサモジュールを取付け、このイメージセンサモジュールでメータの指針を読み取る際に、プリズムによってメータからの反射光を屈折させてイメージセンサモジュールに入射させる構造が開示されている。

特許文献３および特許文献４には、メータ類の検針を支援する装置として、電力量計の数値表示部を第１ミラーに映し出し、この第１ミラーに映った鏡像を第２ミラー及び第３ミラーに映し出し、第２ミラーに映し出された鏡像をカメラで撮像するとともに第３ミラーに映し出された鏡像を検査員が同時に確認する内容が開示されている。

特開２０００−１８２０２１号公報 特表２００３−５２１７６８号公報 特開２００７−３４７５５号公報 特開２００７−３３２７５号公報

特許文献１にあっては、ＣＣＤカメラの根元部分にリングライトが配置され、このリングライトとメータのカバーガラスとの距離が離れているため、カバーガラス表面でのリングライトの反射をＣＣＤカメラが拾ってしまう映り込みが発生し、画像品質の劣化を招いてしまう。

特許文献２にあっては、蓋体（ケース）自体を透明材料で構成しており、メータ類を照射する照明部材を備えていないため、映り込みの問題は生じないが、照明装置を備えていないため、外部が暗い場合にはメータ類を読むことができない。
また、ケースの外側に照明装置を配置するにはそれなりのスペースが必要になり、照射範囲も広くなり無駄が生じる。特に、水道メータのように地中のボックス内にメータ装置がある場合には、水没などの劣悪な環境も考慮するとボックスに照明装置を配置することは現実的ではない。

特許文献３および４には、本発明の蓋体に相当する撮像アタッチメントが存在するが、この撮像アタッチメントは特許文献２と同様に透明体から構成されている。そのため撮像アタッチメント内には照明装置は設けられていないので、映り込みの問題は生じない、しかしながら、水道メータのように外部に照明装置を配置できないものについては特許文献３、４を適用することはできない。

上述したように、先行技術の多くは蓋体内に照明装置を配置しておらず、また蓋体内に照明装置を配置した特許文献１のような構造では、照明装置の映り込みを防止する構造になっていない。

上記の課題を解決するため請求項１に係るメータ装置は、メータ類を透明カバープレートで覆った本体と、この本体に対し着脱自在とされた蓋体と、前記メータ類を照射するために前記蓋体内に配置されたＬＥＤ等の光源と、表示盤を撮影すべく前記蓋体内に配置されたカメラと、前記光源とカメラをコントロールするとともにこれらに給電するために前記蓋体内に配置された回路基板と、前記カメラによって取得した画像データを外部へ送信する送信手段とを備え、前記回路基板は蓋体内側面の天井部に設けられ、前記光源は蓋体の開口端近傍に配置され、前記蓋体の内側には筒体を配置し、この筒体に形成された溝部に前記光源と回路とをつなぐ給電線を配置した構造である。

また、上記の課題を解決するため請求項２に係るメータ装置は、メータ類を透明カバープレートで覆った本体と、この本体に対し着脱自在とされた蓋体と、前記メータ類を照射するために前記蓋体内に配置されたＬＥＤ等の光源と、表示盤を撮影すべく前記蓋体内に配置されたカメラと、前記光源とカメラをコントロールするとともにこれらに給電するために前記蓋体内に配置された回路基板と、前記カメラによって取得した画像データを外部へ送信する送信手段とを備え、前記回路基板は蓋体内側面の天井部に設けられ、前記光源は前記回路基板に取付けられ、前記蓋体の内側には光源からの光を蓋体の開口端近傍まで導く導光体を設けた構造である。

また、上記の課題を解決するため請求項３に係るメータ装置は、メータ類を透明カバープレートで覆った本体と、この本体に対し着脱自在とされた蓋体と、蓋体の内側に密閉空間を形成する透明プレートと、前記メータ類を照射するために前記蓋体内に配置されたＬＥＤ等の光源と、表示盤を撮影すべく前記透明プレートの密閉空間側に取り付けられたカメラと、前記光源とカメラをコントロールするとともにこれらに給電するために前記透明プレート上に設けられた回路基板と、前記カメラによって取得した画像データを外部へ送信する送信手段とを備え、前記光源は蓋体の開口端近傍に配置され、前記蓋体の内側には筒体を配置し、この筒体に形成された溝部に前記光源と回路とをつなぐ給電線を配置した構造である。

また、上記の課題を解決するため請求項４に係るメータ装置は、メータ類を透明カバープレートで覆った本体と、この本体に対し着脱自在とされた蓋体と、蓋体の内側に密閉空間を形成する透明プレートと、前記メータ類を照射するために前記蓋体内に配置されたＬＥＤ等の光源と、表示盤を撮影すべく前記透明プレートの密閉空間側に取り付けられたカメラと、前記光源とカメラをコントロールするとともにこれらに給電するために前記透明プレート上に設けられた回路基板と、前記カメラによって取得した画像データを外部へ送信する送信手段とを備え、前記光源は前記回路基板に取付けられ、前記蓋体の内側には光源からの光を蓋体の開口端近傍まで導く導光体を設けた構造である。

本発明にメータ装置によれば、メータ装置の蓋体内に照明用光源を配置した場合でも、光源の映り込みを防止することができ、同じく蓋体内に配置したピンホールカメラ等と通信手段を用いて、蓋を開けずに正確な検針を行うことができる。

また本発明によれば、メータ本体については何らの変更を加えることなく、蓋体のみを取り換えるだけで、遠隔管理可能な水道メータにすることができる。したがって、交換作業も簡単で、コスト的にも極めて有利である。

本発明に係るメータ装置の縦断面図 同メータ装置の本体と蓋体とを分離した図 同メータ装置の蓋体とその内部構造の分解斜視図 同メータ装置の本体の平面図 別実施例に係るメータ装置の縦断面図 図５に示したメータ装置を構成する導光体の斜視図 別実施例に係るメータ装置の縦断面図 別実施例に係るメータ装置の縦断面図 映り込みの現象を定性的に説明した図

実施例ではメータ装置として水道メータを示す。この水道メータ１は本体２と蓋体３からなり、本体２の上面は硬質ガラスからなるカバープレート４とされ、図４に示すように、カバープレート４の下方には１ｍ^３単位で表示するデジタル表示部５と、１リットル及び１０リットル単位で表示するアナログ表示部６が設けられている。

図１〜３に示すように、蓋体３の開口端には透明プレート７が取付けられ、蓋体３の内側にゴミや水が入り込まない密閉空間を形成している。この密閉空間を形成する蓋体３の内側面の天井部には回路基板８が取付けられ、この回路基板８の中心部にはカメラ９が固着されている。

前記カメラ９としては例えばピンホールカメラを用いる。ピンホールカメラは露光に時間を要するが、レンズを有さず被写界深度が深いため画像周辺の劣化がなく、本設置例のように近接した対象を撮影するカメラとしては優れている。ピンホールカメラを用いる場合には、ピンホールが下で多数の受光素子（センサ）からなる受光面が上になるように回路基板８に取付ける。

ピンホールカメラ９において、ＬＥＤからの照射光の波長をλ、ピンホールの半径をｒ、ホールから受光面までの距離をｂとすると、
ｂ＝ｒ^２／λ
の関係にあるとき、最も鮮明な画像となる。
例えば、ＬＥＤの波長を４００ｎｍ、ホールの直径を０．０７ｍｍとすると、ホールと受光面との間隔は３．４ｍｍとなり、蓋体３に取付けても他の機器の邪魔になることはない。

また、蓋体３の内側には筒体１０が抜け落ちないように軽圧入され、この筒体１０の外周面には上下方向に４本の溝部１１が形成され、この溝部１１には側面発光タイプのＬＥＤ１２の給電線１３が収められ、給電線１３の上端は回路基板８に接続され、またＬＥＤ１２は透明プレート７の上面に接触させて保持するか、前記溝部１１で上端部を保持するようにしている。

このようにＬＥＤ１２を蓋体３の開口部の近傍、即ちカメラを基準として下方外側に配置することで、ＬＥＤ１２の透明プレート７表面での反射像およびカバープレート４での反射像がカメラ９に捉えられることがなく映り込みを防止できる。

カバープレート４での映り込みを図９に基づいて説明する。図９において、Ｌ＝カメラとカバープレートとの距離（高さ）、Ｓ＝メータ読取辺長の１/２、ｄ＝カメラからの光源距離（水平）、ｈ＝カバープレートからの光源距離（高さ）、θ＝画角の１/２とすると、
ｄ＝Ｓ+ｈ・tanθ
Ｌ＝Ｓ／tanθ
カメラ面と同じ高さに光源がある場合、ｈ＝Ｌとなるので、ｄ＝２・Ｓとなる。
即ち、光源がカメラ面と同じ高さにある場合に映り込みを避けるには、Ｓの倍の距離が必要になり、装置が大型化する。
これに対し、カバープレートと同じ高さにある場合には、ｈ≒０であるため、ｄ≒Ｓとなる。即ち、カバープレートに接するように配置すればメータの読取辺長の１／２よりも外側に配置すれば映り込みを防止することができ、装置の小型化を達成できる。

また、回路基板８にはピンホールカメラ９が撮影した画像をデータファイルとして外部の受信機（親機）やインターネットを介してスマートホンに送信するための送信手段１４が取付けられている。この送信手段１４は給電線を兼ねる信号線１５により室内に配置した通信機器とイーサネット（登録商標）などのＬＡＮを介して接続されている。例えば、給電線を兼ねる信号線１５を家の中の台所まで水道管の内部または外面に沿って配線し、台所等に配置した電源を入れた通信ボックスに接続することが考えられる。

また、上記した有線による送信に限らず、蓋体３内にバッテリを配置し、バッテリを電源として，Ｗｉ−Ｆｉ、Ｗｉ−Ｓｕｎの帯域を利用した無線通信で外部からデータを取り出すようにしてもよい。

無線或いは有線で取り出されたデータは、インターネットを介して管理サーバに接続され、この管理サーバで一定区域内の家庭の水道やガスあるいは電気の使用状態を管理することができる。例えば、外出先でスマートホンなどから前記通信機器に信号を送り前記通信機器からの信号で、風呂を沸したり、室温を調整したり、室内に設置したカメラで室内の様子を確認することも可能である。

前記送信手段１４についてはカメラ９に組み込んでもよい。また、回路基板８にＣＰＵを設けることで、カメラによる撮影のタイミング、送受信のコントロールなどを行う。

また、前記したようにピンホールカメラ９は長い露光時間を必要とする。しかしながら、水道メータは殆どが静止画像であり、動いているのはアナログ表示部の針のみである。そこで、１リットル単位の針が移動する程度の時間を露光時間として設定すれば、十分に鮮明な画像が得られる。

図５及び図６は別実施例に係るメータ装置を示す。この実施例にあっては、前記筒体１０の代わりにガラスや透明樹脂からなる筒状導光体２０を蓋体３の内側に抜け落ちないように軽圧入している。

蓋体３の内側面の天井部に取り付けられた回路基板８の下面外周部にはＬＥＤ１２が取付けられ、このＬＥＤ１２は下面から発光する。またＬＥＤ１２の下面は筒状導光体２０の上面に接触し、ＬＥＤ１２から放射された光は筒状導光体２０内を通り、筒状導光体２０の傾斜した下端面２１からメータの中央向けて照射される。
また、筒状導光体２０の下端部には透明プレート７が嵌め付けられ、蓋体３の内側に密閉空間を形成している。

この実施例の場合は、ＬＥＤ１２からの光を筒状導光体２０の下端面２１からカバープレート４に向けて放射するようにしている。そして、放射面である下端面２１が蓋体３の開口部の近傍、即ちカメラを基準として下方外側に配置したので、ＬＥＤ１２のカバープレート４での反射像がカメラ９に捉えられることがなく映り込みを防止できる。

図７は別実施例に係るメータ装置を示す。この実施例にあっては、筒体１０が蓋体３の内側に軽圧入され、この筒体１０の上端部が透明プレート７で閉塞され、この透明プレート７の上面中央にカメラ９が取付けられ、このカメラ９の周囲で透明プレート７の上面に回路基板８が設けられ、この回路基板８の上面と蓋体３の内側面で密閉空間が形成され、この密閉空間に前記カメラ９が配置される。
ＬＥＤ１２や本体２に関する構成は図１に示した実施例と同様のため、説明は省略する。

この実施例にあっては、予め筒体１０に透明プレート７、回路基板８、カメラ９及びＬＥＤ１２を組付けてユニット化している。このようにユニット化しておくことで、ユニットを蓋体３に嵌め付けるだけで装置が完成するため、取付け作業は大幅に簡略化される。

また、回路基板８上に取付けられる送信手段１４としてはＷｉ-ＦｉやＷｉ-Ｓｕｎに対応した無線送信手段とすることができる。この場合、バッテリは回路基板８上に設ける。

図８は別実施例に係るメータ装置を示す。この実施例にあっては、前記実施例と同様の筒状導光体２０が蓋体３の内側に軽圧入され、この筒状導光体２０の上端部が透明プレート７で閉塞され、この透明プレート７の上面中央にカメラ９が取付けられ、このカメラ９の周囲で透明プレート７の上面に回路基板８が設けられ、この回路基板８の下面周縁部に取り付けられたＬＥＤ１２の下面（発光面）が前記筒状導光体２０の上面に接触している。

この実施例も図７に示した実施例と同様に、回路基板８の上面と蓋体３の内側面で密閉空間が形成され、この密閉空間に前記カメラ９が配置される。

本発明に係るメータ装置は、水道メータ、ガスメータの他にあらゆる種類のメータ装置に応用することができる。

１…水道メータ、２…メータ本体、３…蓋体、４…カバープレート、５…デジタル表示部、６…アナログ表示部、７…透明プレート、８…回路基板、９…カメラ、１０…筒体、１１…溝部、１２…ＬＥＤ、１３…給電線、１４…送信手段、１５…信号線、２０…筒状導光体、２１…筒状導光体の下端面。

Claims (4)

1. メータ類を透明カバープレートで覆った本体と、この本体に対し着脱自在とされた蓋体と、前記メータ類を照射するために前記蓋体内に配置されたＬＥＤ等の光源と、表示盤を撮影すべく前記蓋体内に配置されたカメラと、前記光源とカメラをコントロールするとともにこれらに給電するために前記蓋体内に配置された回路基板と、前記カメラによって取得した画像データを外部へ送信する送信手段とを備え、前記回路基板は蓋体内側面の天井部に設けられ、前記光源は蓋体の開口端近傍に配置され、前記蓋体の内側には筒体を配置し、この筒体に形成された溝部に前記光源と回路とをつなぐ給電線を配置したことを特徴とするメータ装置。
2. メータ類を透明カバープレートで覆った本体と、この本体に対し着脱自在とされた蓋体と、前記メータ類を照射するために前記蓋体内に配置されたＬＥＤ等の光源と、表示盤を撮影すべく前記蓋体内に配置されたカメラと、前記光源とカメラをコントロールするとともにこれらに給電するために前記蓋体内に配置された回路基板と、前記カメラによって取得した画像データを外部へ送信する送信手段とを備え、前記回路基板は蓋体内側面の天井部に設けられ、前記光源は前記回路基板に取付けられ、前記蓋体の内側には光源からの光を蓋体の開口端近傍まで導く導光体を設けたことを特徴とするメータ装置。
3. メータ類を透明カバープレートで覆った本体と、この本体に対し着脱自在とされた蓋体と、蓋体の内側に密閉空間を形成する透明プレートと、前記メータ類を照射するために前記蓋体内に配置されたＬＥＤ等の光源と、表示盤を撮影すべく前記透明プレートの密閉空間側に取り付けられたカメラと、前記光源とカメラをコントロールするとともにこれらに給電するために前記透明プレート上に設けられた回路基板と、前記カメラによって取得した画像データを外部へ送信する送信手段とを備え、前記光源は蓋体の開口端近傍に配置され、前記蓋体の内側には筒体を配置し、この筒体に形成された溝部に前記光源と回路とをつなぐ給電線を配置したことを特徴とするメータ装置。
4. メータ類を透明カバープレートで覆った本体と、この本体に対し着脱自在とされた蓋体と、蓋体の内側に密閉空間を形成する透明プレートと、前記メータ類を照射するために前記蓋体内に配置されたＬＥＤ等の光源と、表示盤を撮影すべく前記透明プレートの密閉空間側に取り付けられたカメラと、前記光源とカメラをコントロールするとともにこれらに給電するために前記透明プレート上に設けられた回路基板と、前記カメラによって取得した画像データを外部へ送信する送信手段とを備え、前記光源は前記回路基板に取付けられ、前記蓋体の内側には光源からの光を蓋体の開口端近傍まで導く導光体を設けたことを特徴とするメータ装置。

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