JP6851275B2

JP6851275B2 - Ｌｐガスの消費予測装置、及び、ｌｐガスの消費予測方法

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Publication number: JP6851275B2
Application number: JP2017136312A
Authority: JP
Inventors: 村上　英治; 英治村上
Original assignee: アズビル金門株式会社
Priority date: 2017-07-12
Filing date: 2017-07-12
Publication date: 2021-03-31
Anticipated expiration: 2037-07-12
Also published as: JP2019020830A; US20190019093A1

Description

この発明は、ＬＰ（ＬｉｑｕｅｆｉｅｄＰｅｔｒｏｌｅｕｍ）ガスの消費を予測する装置に関するものである。

例えば特許文献１に記載されているように、容器内のガスが配管を通じてガスメータに供給され、当該ガスメータから更に配管を通じて末端のガス燃焼器にガスが供給されるＬＰガス供給システムが一般に知られている。特許文献１のＬＰガス供給システムでは、ガスメータに設けた流量センサを用いてガスの使用量が積算され、その積算値は、予め定められた日時刻に検針値として情報センタへ通報される。多くの場合、検針値の通報は月一回である。

特許第３５２５４０４号公報

ＬＰガスのタンクは、空になる前に、ガスが充填された別の新しいタンクと交換する必要がある。しかしながら、従来のようにガスの使用量の通報が月一回であると、残量の予測は難しかった。上記特許文献１においても、残量が残量警告レベルをまたぐたびに情報センタへの発呼処理が行われてはいるが、残量の予測は行われていない。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ＬＰガスのタンク内の残量を予測することができるＬＰガスの消費予測装置を得ることを目的とする。

この発明に係るＬＰガスの消費予測装置は、日ごとのガス消費量を取得する取得部と、設定日数分の今後の日ごとのガス消費量を、取得部が取得したガス消費量の中から同じ曜日の直近のガス消費量を用いて予測する消費量予測部と、取得部が取得したガス消費量と、消費量予測部が予測した設定日数分の今後のガス消費量とを用いて、タンク内のガスの残量を予測する残量予測部とを備え、取得部が取得したガス消費量のうち消費量予測部での予測に用いられたガス消費量が特異日のものである場合、残量予測部は、当該特異日と曜日が同じ予測対象日のガスの残量を、過去の期間での使用経過日数と曜日とタンク内のガスの残量との線形回帰モデルを用いて補正することを特徴とするものである。

この発明によれば、設定日数分の今後の日ごとのガス消費量を、既に取得したガス消費量の中から同じ曜日の直近のガス消費量を用いて予測することで、ＬＰガスのタンク内の残量を予測することができる。

実施の形態１に係る消費予測装置の構成を示すブロック図である。実施の形態１に係る消費予測装置の処理の一例を示すフローチャートである。実施の形態１に係る消費予測装置の予測処理を具体的な数値を挙げて説明するための表である。使用経過日数と曜日とタンク内のガスの残量との関係を示した線形回帰モデルである。使用経過日数と曜日とタンク内のガスの残量との関係を示した非線形回帰モデルである。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るＬＰガス（以下、単に「ガス」とも称す）の消費予測装置１の構成を示すブロック図である。図１には、ＬＰガスのタンク２、ガスメータ３、ガス燃焼器４及び通信回線５等についても示している。
タンク２内のガスは、ガスメータ３を介してガス燃焼器４へ供給される。ガスメータ３は、タンク２から流出するガスの量を計測し、通信回線５を介してガスの消費量を消費予測装置１へ送信する。
ガス燃焼器４は、例えばガスコンロ、ガス給湯器又はガスストーブである。
なお、通信回線５を介して消費予測装置１と接続するガスメータ３及び当該ガスメータ３の計測対象であるタンク２は、それぞれ複数個あってよいが、図１では説明を単純化するために、タンク２及びガスメータ３をそれぞれ１つだけ示している。

消費予測装置１は、取得部１０と消費量予測部１１と交換日予測部１２と記憶部１３とを有する。消費予測装置１は、ガス供給事業者等が管理するサーバ内に構築されている。当該サーバは、通信回線５を介してガスメータ３と通信可能に接続されている。
取得部１０は、通信回線５を介してガスメータ３から、タンク２の日ごとのガス消費量を取得する。なお、取得部１０は、ガスメータ３から一日のガス消費量を一日に一回受信するものでもよいし、ガスメータ３からより短周期（例えば一時間ごと）のガス消費量を受信して一日分を積算することで、実質的に一日のガス消費量を受信するものでもよい。つまり、ガスメータ３は、日ごとのガス消費量が分かるような情報を送信するように構成されている。取得部１０は、日ごとのガス消費量を取得すると、当該ガス消費量を記憶部１３に蓄積する。

記憶部１３は、取得部１０、消費量予測部１１及び交換日予測部１２によるアクセスが可能な記憶部である。また、記憶部１３には、タンク２が以前のタンクと交換された日、つまりタンク２の使用開始日、タンク２の容量及びタンク２の設置場所等、タンク２に関する情報が記憶されている。

消費量予測部１１は、今後のガス消費量を日ごとに予測する。その際、消費量予測部１１は、取得部１０が取得したガス消費量の中から、予測したい日と同じ曜日のガス消費量であって直近のものを用いて予測を行う。消費量予測部１１によるガス消費量の予測方法の詳細については、後述する。消費量予測部１１は、予測した今後のガス消費量を交換日予測部１２へ出力する。

交換日予測部１２は、取得部１０が取得したガス消費量と、消費量予測部１１が予測した今後のガス消費量とを用いて、タンク２内のガスの残量、また、タンク２内のガスの残量が無くなる日、つまりは交換日を予測する。

消費予測装置１は、通信装置、メモリ及びプロセッサ等で構成されており、当該プロセッサが当該メモリに記憶されたプログラムを実行することにより、取得部１０、消費量予測部１１及び交換日予測部１２の各部の処理が実現される。なお、複数のプロセッサ及び複数のメモリを連携させてもよい。

次に、上記のように構成された消費予測装置１の処理の一例について、図２に示すフローチャート及び図３に示す表を用いて説明する。
取得部１０は、通信回線５を介してガスメータ３から、タンク２の日ごとのガス消費量を取得する（ステップＳＴ１）。取得したガス消費量は、曜日情報等と紐付けられて記憶部１３に蓄積される。
続いて、消費量予測部１１は、設定日数分の今後の日ごとのガス消費量を、取得部１０により取得されて記憶部１３に蓄積されたガス消費量を用いて予測する（ステップＳＴ２）。予測されたガス消費量は、交換日予測部１２へ出力される。

図３は、消費予測装置１の予測処理を具体的な数値を挙げて説明するための表である。
タンク２が、使用経過日数０の時点で残量２００リットル、つまり容量が２００リットルのものである場合を例に以下説明する。使用経過日数は、タンク２の使用が開始されてからの日数である。
図３に示すように、使用経過日数１〜使用経過日数７でのガス消費量がそれぞれ、１０リットル、２リットル、３リットル、２リットル、３リットル、２リットル、９リットルであったとする。使用経過日数１の日は日曜、使用経過日数７の日は土曜である。

消費量予測部１１は、少なくとも月曜〜日曜の各曜日のガス消費量が一通り得られた場合に、タンク２に関して、設定日数分の今後の日ごとのガス消費量を予測し始める。設定日数は、予め設定されている「予測したい日数」を元に決定される。例えば、予測したい日数をそのまま設定日数としてもよいし、予測したい日数＋数日を設定日数としてもよい。以下では、予測したい日数が、一週間であり、設定日数が、予測したい日数×２である場合を例に説明する。
消費量予測部１１は、取得部１０によってガスメータ３で計測されたガス消費量が使用経過日数７まで得られると、設定日数分である二週間分の今後のガス消費量、つまり使用経過日数８〜使用経過日数２１でのガス消費量を日ごとに予測する。その際、消費量予測部１１は、取得部１０により取得されたガス消費量の中から同じ曜日の直近のガス消費量と同じ量のガス消費が生じるとして、予測を行う。これは、一般的にガスの消費行動は、曜日に依存する傾向が見られるからである。

例えば、使用経過日数８の日は日曜であるので、日曜のガス消費量として直近に得られた使用経過日数１の日でのガス消費量１０リットルが、使用経過日数８の日のガス消費量として予測される。
同様に、使用経過日数９の日は月曜であるので、月曜のガス消費量として直近に得られた使用経過日数２の日でのガス消費量２リットルが、使用経過日数９の日のガス消費量として予測される。
使用経過日数１０〜使用経過日数２１についても同様であり、使用経過日数１〜使用経過日数７を学習期間として、使用経過日数８〜使用経過日数２１の一日のガス消費量が予測される。

このような予測は、取得部１０が新たに一日のガス消費量を取得するたびに行われる。つまり、使用経過日数８でガスメータ３からその日のガス消費量が送信されると、消費量予測部１１は、使用経過日数２〜使用経過日数８までのガス消費量を用いて、使用経過日数９〜使用経過日数２２でのガス消費量を予測する。このようにして、取得部１０が新たに一日のガス消費量を取得するたびに予測値が更新されていく。

交換日予測部１２は、取得部１０が取得したガス消費量と、消費量予測部１１が予測した設定日数分の今後のガス消費量とを用いて、タンク２内のガスの残量が無くなる日を予測する（ステップＳＴ３）。
交換日予測部１２は、タンク２の容量から、現在までに取得部１０により取得されたガス消費量の累積値を減算すると共に、消費量予測部１１が予測した設定日数先までのガス消費量の予測値を減算することで、設定日数先までの各日でのガスの残量を予測することができる。このように、交換日予測部１２は、設定日数分の今後のガスの残量を予測する残量予測部として機能する。そして、交換日予測部１２は、当該残量予測部による予測を受けて、設定日数先までのどこかの日でガスの残量が０になると予測できた場合は、ガスの残量が０になると予測した日を処理結果として出力する。

図３の例では、使用経過日数２９〜使用経過日数３５までのガス消費量を用いて使用経過日数３６〜使用経過日数４９のガス消費量を予測した際に、使用経過日数４５でガスの残量が０になると予測される。
このように、消費予測装置１は、日ごとのガス消費量をガスメータ３から取得することで今後のガス消費量そしてタンク２の残量及び交換日を精緻に予測することができる。

上記で示した予測方法は、いわゆるヒューリスティック予測である。しかしながら、ヒューリスティック予測では、学習期間の中にゴールデンウィーク又は年末年始等の特異日があると、予測が不正確になりやすい。このため、ヒューリスティック予測単独ではなく、線形回帰モデル又は非線形回帰モデルと組み合わせて、消費予測装置１が予測を行うように構成してもよい。

まず、線形回帰モデルを組み合わせた場合の予測方法について説明する。当該線形回帰モデルは、使用経過日数と曜日とタンク内のガスの残量との関係を、以下の式（１）のように示したものである。図３で示したものを対象にすると、図４に示す直線Ｌ１のようにモデル化される。なお、図４には、累積のガス消費量も示している。また、図４において残量が０の付近及び負となる区間は、外挿区間である。
Ｙ＝β_０＋β_１Ｘ_１＋β_２Ｘ_２＋・・・＋β_ｐＸ_ｐ＋ε ・・・（１）
式（１）において、Ｙは残量、Ｘ_１は使用経過日数、Ｘ_２はダミー変数化した曜日情報である。

交換日予測部１２は、残量予測部として残量を予測する際に、取得部１０が取得したガス消費量のうち消費量予測部１１での予測に用いられたガス消費量が特異日のものである場合、つまり、学習期間に特異日がある場合、当該特異日のガス消費量を用いて予測が行われた日の残量を補正する。当該補正には、例えば前月の日ごとのガス消費量から算出可能な、上記のような線形回帰モデルを用いる。なお、補正に用いる線形回帰モデルは、前月のガス消費に基づくものに限らず、前月に加えて前々月のガス消費に基づくもの、又は、前回のタンクの使用開始から交換までの間のガス消費に基づくものなど、過去の期間でのガス消費に基づくものであればよい。

例えば、消費量予測部１１が予測したガス消費量を用いて、交換日予測部１２が設定日数分の今後の日ごとの残量を残量予測部として算出した際、二日後の木曜で残量がＲ１となったが、学習期間内の木曜が特異日であったとする。この場合、残量予測部である交換日予測部１２は、残量がＲ１となった二日後の木曜である予測対象日Ｄの残量を、上記した線形回帰モデルを用いて別途算出する。なお、予測対象日とは、消費予測装置１による予測の対象となる日のことであり、設定日数分の今後の各日を意味する。
線形回帰モデルを用いて別途算出された予測対象日Ｄの残量をＲ２とすると、交換日予測部１２は、以下の式（２）に示すように重み付けをして残量の補正値Ｒを残量予測部として算出する。そして、二日後の木曜では、残量が補正値Ｒになるとして当該二日後の木曜以降の日々の残量が算出される。
Ｒ＝ａＲ１＋ｂＲ２・・・（２）
なお、ａとｂは、合計値が１となる関係を有する。

次に、非線形回帰モデルを組み合わせた場合の予測方法について説明する。当該非線形回帰モデルは、使用経過日数と曜日とタンク内のガスの残量との関係を、以下の式（３）のように示したものである。図３で示したものを対象にして過学習を行うと、図５に示す曲線Ｌ２のようにモデル化される。なお、図５には、累積のガス消費量も示している。また、図５において残量が０の付近及び負となる区間は、外挿区間である。
ｙ＝ｆ（ｘ，β）・・・（３）
式（３）において、ｙは残量、ｘは使用経過日数及び曜日情報を示すベクトルである。

交換日予測部１２は、残量予測部として残量を予測する際に、取得部１０がガスメータ３から取得したガス消費量の累積値をタンク２の容量から減算して算出した現在のガスの残量Ｒ３と、使用経過日数と曜日とタンク内のガスの残量との非線形回帰モデルを用いて別途算出した現在のガスの残量Ｒ４とを比較する。当該非線形回帰モデルは、例えば前月の日ごとのガス消費量から算出されたものである。なお、当該非線形回帰モデルは、前月のガス消費に基づくものに限らず、前月に加えて前々月のガス消費に基づくもの、又は、前回のタンクの使用開始から交換までの間のガス消費に基づくものなど、過去の期間でのガス消費に基づくものであればよい。

比較の結果、残量Ｒ３が残量Ｒ４よりも少なく、前月等の過去の期間よりも速いスピードでガスの残量が減っているとされる場合、交換日予測部１２は、消費量予測部１１が予測したガス消費量を用いて算出した各予測対象日での残量に対して、例えば一定の値を一律に減算するなどして残量が少なくなる補正を残量予測部として行ったうえで、残量が無くなる日を予測する。
また、比較の結果、残量Ｒ３が残量Ｒ４よりも多く、前月等の過去の期間よりも遅いスピードでガスの残量が減っているとされる場合、交換日予測部１２は、消費量予測部１１が予測したガス消費量を用いて算出した各予測対象日での残量に対して、例えば一定の値を一律に加算するなどして残量が多くなる補正を残量予測部として行ったうえで、残量が無くなる日を予測する。

このように、消費予測装置１が、線形回帰モデル又は非線形回帰モデルと組み合わせた予測を行うようにすると、予測の信頼性を向上させることができる。

なお、上記では、消費予測装置１はガス供給事業者等が管理するサーバ内に構築されているとして説明した。しかしながら、ガスメータ３のメモリ容量が大きい場合等には、消費予測装置１がガスメータ３内に構築されて、ガスの残量又は残量が無くなると予測した日をガス供給事業者等が管理するサーバに通知するようにしてもよい。

また、消費予測装置１をガスの残量を予測するためだけの装置として用いる場合には、交換日予測部１２は、設定日数分の今後のガスの残量を予測する残量予測部として機能すればよく、交換日の予測までを行うものでなくてよい。

以上のように、実施の形態１によれば、取得部１０が既に取得した日ごとのガス消費量の中から、同じ曜日の直近のガス消費量を用いることで、消費量予測部１１は、今後のガス消費量を日ごとに予測する。そして、交換日予測部１２は残量予測部として、予測されたガス消費量を用いて、タンク２内のガスの残量を予測する。ガスの消費行動は曜日に依存することから、実施の形態１のように曜日を考慮した予測が行われることで、信頼性のある予測結果を得ることができる。

また、交換日予測部１２が、タンク内のガスの残量が無くなる日を予測することにより、ガス供給事業者等は当該タンクの交換日を容易に把握することができる。

また、取得部１０が取得したガス消費量のうち消費量予測部１１での予測に用いられたガス消費量が特異日のものである場合、残量予測部である交換日予測部１２は、当該特異日と曜日が同じ予測対象日のガスの残量を、過去の期間での使用経過日数と曜日とタンク内のガスの残量との線形回帰モデルを用いて補正することとした。これにより、予測の信頼性を向上させることができる。

また、残量予測部である交換日予測部１２は、過去の期間での使用経過日数と曜日とタンク内のガスの残量との非線形回帰モデルとの比較により、当該過去の期間よりも速いスピードでガスの残量が減っているとされる場合に、予測対象日でのガスの残量を少なくする補正を行い、当該過去の期間よりも遅いスピードでガスの残量が減っているとされる場合に、予測対象日でのガスの残量を多くする補正を行うこととした。これにより、予測の信頼性を向上させることができる。

また、消費予測装置１は、タンク２から流出するガスの量を計測するガスメータ３と通信可能に接続されたサーバに備えられていることとした。これにより、ＬＰガスのタンクを交換する日をサーバ上で一元的に管理することができる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１消費予測装置
２タンク
３ガスメータ
４ガス燃焼器
５通信回線
１０取得部
１１消費量予測部
１２交換日予測部
１３記憶部

Claims

日ごとのガス消費量を取得する取得部と、
設定日数分の今後の日ごとのガス消費量を、前記取得部が取得したガス消費量の中から同じ曜日の直近のガス消費量を用いて予測する消費量予測部と、
前記取得部が取得したガス消費量と、前記消費量予測部が予測した設定日数分の今後のガス消費量とを用いて、タンク内のガスの残量を予測する残量予測部とを備え、
前記取得部が取得したガス消費量のうち前記消費量予測部での予測に用いられたガス消費量が特異日のものである場合、前記残量予測部は、当該特異日と曜日が同じ予測対象日のガスの残量を、過去の期間での使用経過日数と曜日とタンク内のガスの残量との線形回帰モデルを用いて補正することを特徴とするＬＰガスの消費予測装置。
日ごとのガス消費量を取得する取得部と、
設定日数分の今後の日ごとのガス消費量を、前記取得部が取得したガス消費量の中から同じ曜日の直近のガス消費量を用いて予測する消費量予測部と、
前記取得部が取得したガス消費量と、前記消費量予測部が予測した設定日数分の今後のガス消費量とを用いて、タンク内のガスの残量を予測する残量予測部とを備え、
前記残量予測部は、過去の期間での使用経過日数と曜日とタンク内のガスの残量との非線形回帰モデルとの比較により、当該過去の期間よりも速いスピードでガスの残量が減っているとされる場合に、予測対象日でのガスの残量を少なくする補正を行い、当該過去の期間よりも遅いスピードでガスの残量が減っているとされる場合に、予測対象日でのガスの残量を多くする補正を行うことを特徴とするＬＰガスの消費予測装置。
前記残量予測部による予測を受けて、タンク内のガスの残量が無くなる日を予測する交換日予測部を備えることを特徴とする請求項１または請求項２記載のＬＰガスの消費予測装置。
タンクから流出するガスの量を計測するガスメータと通信可能に接続されたサーバに備えられていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のＬＰガスの消費予測装置。
取得部が、日ごとのガス消費量を取得する取得ステップと、
消費量予測部が、設定日数分の今後の日ごとのガス消費量を、前記取得ステップにより取得されたガス消費量の中から同じ曜日の直近のガス消費量を用いて予測する消費量予測ステップと、
残量予測部が、前記取得ステップにより取得されたガス消費量と、前記消費量予測ステップにより予測された設定日数分の今後のガス消費量とを用いて、タンク内のガスの残量を予測する残量予測ステップとを実行し、
前記取得部が取得したガス消費量のうち前記消費量予測部での予測に用いられたガス消費量が特異日のものである場合、前記残量予測部は、当該特異日と曜日が同じ予測対象日のガスの残量を、過去の期間での使用経過日数と曜日とタンク内のガスの残量との線形回帰モデルを用いて補正することを特徴とするＬＰガスの消費予測方法。
取得部が、日ごとのガス消費量を取得する取得ステップと、
消費量予測部が、設定日数分の今後の日ごとのガス消費量を、前記取得ステップにより取得されたガス消費量の中から同じ曜日の直近のガス消費量を用いて予測する消費量予測ステップと、
残量予測部が、前記取得ステップにより取得されたガス消費量と、前記消費量予測ステップにより予測された設定日数分の今後のガス消費量とを用いて、タンク内のガスの残量を予測する残量予測ステップとを実行し、
前記残量予測部は、過去の期間での使用経過日数と曜日とタンク内のガスの残量との非線形回帰モデルとの比較により、当該過去の期間よりも速いスピードでガスの残量が減っているとされる場合に、予測対象日でのガスの残量を少なくする補正を行い、当該過去の期間よりも遅いスピードでガスの残量が減っているとされる場合に、予測対象日でのガスの残量を多くする補正を行うことを特徴とするＬＰガスの消費予測方法。