JP6857814B2 - マイコン式ガスメーター - Google Patents

Description

本発明は、加速度による地震検出機能を有するマイコン式ガスメーターに関するものである。

従来、加速度を測定し地震の検知を行う感震センサーにおいて、電力を抑えた待機モードと待機モードよりも電力の大きい測定モードを遷移して動作し、加速度が所定の閾値を越えた場合に待機モードから測定モードに移行し、加速度をフィルタリングしてこのフィルタリングの結果に基づき地震か否かを判定（いわゆるノイズ判定）し、地震が発生したと判定した場合は地震の規模の指標値を計算した後、待機モードに移行し、また、地震が発生していないと判断した場合は待機モードにすぐに移行することで、加速度センサーのサンプリング回数やマイクロコンピューターの処理能力を制御して、感震センサーの消費電流を抑制する提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７−０１５６０４号公報

このように、加速度センサーが検出する加速度情報は地震発生による加速度パターンだけには限らず、特にガスメーターの感震機能に応用する場合は、ガス配管への衝撃によるメーターの揺れや、屋外設置であるがゆえ自動車や列車などの通過による振動の伝搬、暴風雨などによる揺れや振動など多くのノイズ要因が存在する。

そして、ノイズ除去を目的とし、移動平均によるローパスフィルタなどによるフィルタリングが提案されているが、マイコンのプログラムロジックに頼った人為的なものであり、設置環境で生じる加速度情報を必ずしも地震か否かに判別できるとは限らない。地震か否かが判別できず、測定モードが継続すると想定以上に電流を消費するとこになる。また、その要因は設置環境に拠るところが大きく、繰り返し発生する可能性がある。

従って、限られた電池電源で検満期間（例えば、１０年間）を動作しなければならないマイコン式ガスメーターの寿命に関わる課題となる。

本発明は、かかる事情を鑑みてなされたもので、予期できない揺れで生じる不具合事象を顕在化し、対処を促すようにすることを目的とする。

このような課題を解決するために、本発明のマイコン式ガスメーターは、ガスを計量するガス計量部と、ガスの遮断と供給を行うガス遮断弁と、ガスの計量や遮断を制御するメーター制御部と、電池電源を備えたマイコン式ガスメーターであって、前記メーター制御部は、加速度を測定して地震を検出する感震部を有し、前記感震部は、電力を抑えた待機モード及び待機モードよりも電力の大きい測定モードで動作し、加速度が所定の閾値を越えた場合、前記待機モードから前記測定モードに移行し、測定した加速度から地震か否かを判定するものであり、前記メーター制御部は、前記感震部が地震か否かを判定できない状況が所定時間継続または所定回数発生した場合、報知する。

これによって、感震部での地震か否かの判断の時間が継続したり、その状況が頻発したりして電力の大きい測定モードでの動作機会が増えると、メーター制御部が警報を発することが出来る。

本発明のマイコン式ガスメーターは、地震かノイズかを判断できない状況を監視し、想定外に電池消耗するような時に、外部に警報を発することができる。

本発明の実施の形態におけるマイコン式ガスメーターの構成の一例を示すブロック図 本発明の実施の形態における感震部の機能の一例を示すブロック図 （１）本発明の実施の形態における感震処理の一例を示すフローチャート、（２）本実施の形態における警報処理の一例を示すフローチャート 本発明の実施の形態で測定される加速度と閾値を示すチャート図

第１の発明は、ガスを計量するガス計量部と、ガスの遮断と供給を行うガス遮断弁と、ガスの計量や遮断を制御するメーター制御部と、電池電源を備えたマイコン式ガスメーターであって、前記メーター制御部は、加速度を測定して地震を検出する感震部を有し、前記感震部は、電力を抑えた待機モード及び待機モードよりも電力の大きい測定モードで動作し、加速度が所定の閾値を越えた場合、前記待機モードから前記測定モードに移行し、測定した加速度から地震か否かを判定するものであり、前記メーター制御部は、前記感震部が地震か否かを判定できない状況が所定時間継続または所定回数発生した場合、報知することを特徴とすることにより、電力の大きい測定モードにおいて地震か否かの判断ができない状況となった場合でも、その発生時間や発生頻度により、メーター制御器が警報を出力するので、メーターが異常な環境に設置されていることが顕在化され、メンテナンス処置により想定外の過度な電力消費を防ぐことができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、前記メーター制御部は、前記感震部が地震か否かを判定できない状況が所定時間継続または所定回数発生した場合、前記ガス遮断弁によりガスを遮断し、前記感震部への給電を止めることを特徴とすることにより、ガスを遮断し安全確保した上で感震部の動作を止め、自律的に過度な電力消費を防ぐことができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態におけるマイコン式ガスメーターの構成の一例を示すブロック図、図２は感震部の機能の一例を示すブロック図、図３は感震処理と警報処理の一例を示すフローチャート、図４は加速度と閾値を示すチャート図である。

図１において、マイコン式ガスメーターは、通過ガス中の超音波の伝搬速度により通過ガスの流速を測定しガス流量を計測するガス計量部１と、ガスを遮断または供給するガス遮断弁２と、ガスメーター機能の制御を担うメーター制御器３と、電気系統全体に給電する電池電源４と、ガス供給経路の圧力を監視する圧力センサー５を有する。

電池電源４は、リチウム一次電池を複数本並列接続して構成し、電気系統が検定満了期間（例えば１０年間）に消費する電流容量に見合った分の電池容量を保有する。

ガス計量部１は、他にサーマルフローセンサー方式のものや所定容積の計量膜の動きに連動して磁石を回転させて磁界の変化を磁気スイッチで検出する方式（膜式）のものでもよい。また、ガス遮断弁２は、ステッピングモータで駆動するものやソレノイドの磁力の反発力を利用して駆動するものがある。また、圧力センサー５は、ガスメーターのガス流入側の圧力を監視するもの、およびガス流出側の圧力を監視するものがある。

メーター制御器３は、メーターマイコン３０を有し、メーターマイコン３０には、地震の揺れを加速度として検知する加速度センサー３１と、各種情報を記憶するデータメモリ３０１と、ガス計量部１の信号を取込む計測回路３２、ガス遮断弁２を駆動する遮断弁駆動回路３３、圧力センサー５の信号を取込む圧力検知回路３４、ガス遮断弁２の負荷相当に電流を流しながら電池電圧の低下を検出する電圧検出回路３５、ガス漏れ警報器の信号を取込む警報器回路３６、定められた信号体系の有線通信電文をバス方式でやり取りする通信回路３７、計量したガス使用量の積算値などを表示する表示部３８、各種操作を受付ける接点スイッチや磁気スイッチからなる操作部３９が接続されている。

警報器回路３６と通信回路３７は外部端子６に接続され、警報器などの外部機器が接続可能な構成としてある。

ここで、感震部１００は、加速度センサー３１とデータメモリ３０１とメーターマイコン３０のソフトウェアの処理の実行により実現される。

加速度センサー３１の電源端子はＦＥＴなどによるスイッチ素子（図示なし）を介して電池電源４に接続されており、スイッチ素子はメーターマイコン３０よりオンオフし、加速度センサー３１の電源供給を制御できる構成である。

また、計測震度やＳＩ値などの地震指標値を計算する処理は負担が大きいので、感震処理を専用に行う感震マイコン（図示なし）を設け、メーターマイコン３０と端子間で信号伝達するようにして感震部を構成することもできる。しかし、メーターマイコン３０により感震処理を行うことは、感震用として設けるマイコンのソフト処理負荷とは関係しない常時流れるデバイス電流を削減することができ、感震部の消費電流の抑制には有効な手段となる。

データメモリ３０１は、加速度や基準値を記憶するＲＡＭや不揮発性メモリーなどで、これは、メーターマイコン３０に用意したフラッシュメモリにて実現することもできる。

図２に示す感震部１００のブロック図において、感震部の機能は、加速度センサー３１で構成された加速度測定部１０１と、データメモリ３０１に組み込まれた加速度記憶部１０２と、メーターマイコン３０で実現される起動判定部１０３、地震判定部１０４、オフセット調整部１０５、地震指標値算出部１０６、誤振動判定部１０７、遮断判定部１０８、出力部１０９とで構成される。

加速度測定部１０１は、設定された周期で加速度を測定する。通常、地震を待ち受ける時は、比較的低速（すなわち比較的大きな周期）で加速度の測定を繰り返す（低速サンプリングと言う）。この時、メーターマイコン３０は低速動作で処理動作する。このように低速サンプリングで低速処理を行い、消費電力が抑制された状態を「待機モード」と呼ぶものとする。また、加速度測定部１０１は、予め設定されている閾値よりも大きな加速度を検出した場合、「待機モード」よりも高速（すなわち比較的小さな周期）で加速度の測定を繰り返す（高速サンプリングと言う）。このように高速サンプリングの時は、メーターマイコン３０は低速動作または高速動作いずれかで動作する。

なお、地震判定部１０４、地震指標値算出部１０６、誤振動判定部１０７が後述する処理を行う時は高速動作で処理動作する。このように高速サンプリングの状態を「測定モード」と呼ぶものとする。「測定モード」は「待機モード」より加速度の検出精度は向上するが、消費電力が大きくなる。また、「待機モード」から「測定モード」への動作状態の移行を「起動」と呼ぶものとする。

加速度記憶部１０２は、加速度測定部１０１が測定した加速度の値を保持する。起動判定部１０３は、加速度測定部１０１が測定した加速度の値と、基準値記憶部（図示なし）に保持されている起動するかどうかの判定を行う値である起動閾値とを比較し。加速度の値が起動閾値を超える場合、待機モードから測定モードへ起動させる。また地震判定部１０４は、加速度測定部１０１が測定モードで測定した加速度と基準値記憶部（図示なし）に予め設定されたノイズ判定の閾値とを用いて、測定した加速度が地震を示すかノイズであるかを判定する。

地震判定部１０４がノイズであると判定した場合、オフセット調整部１０５は、加速度値に対していわゆるオフセット調整を行う。一方、地震判定部１０４が地震であると判定した場合、地震指標値算出部１０６は地震の規模を示す指標値を算出し、出力部１０９に出力する。例えば、指標値は計測震度やＳＩ値を算出するものとする。また、誤振動判定部１０７は、加速度測定部１０１が測定した加速度を分析した傾向から誤振動であるか否かを判断する。

そして、遮断判定部１０８は、誤振動判定部１０７が誤振動でないと判断し、且つ地震指標値が所定値以上である場合にガス遮断弁２を遮断する信号を出力部１０９に出力する。出力部１０９は、メーターマイコン３０のＲＡＭにデータを設定することで実現できる。

なお、感震マイコン（図示なし）を設けて構成する場合は、出力部１０９はマイコン端子（シリアル通信端子、デジタル出力端子）に地震指標値、遮断信号、地震判定中信号を出力することで実現できる。

次に、図３のフローチャートを用いて、本実施の形態における処理を説明する。

図３（１）は、感震部の感震処理の処理フローである。まず、加速度測定部１０１は、待機モードで加速度を測定する（Ｓ１）。待機モードにおいては、加速度測定部１０１は低速サンプリングを行う。また、起動判定部１０３は起動する（すなわち測定モードへ移行する）か否かの判定を行う（Ｓ２）。本ステップでは、処理Ｓ１で測定された加速度が起動閾値（図４に示す閾値１であり、例えば５０ｇａｌ）以下の場合（Ｓ２でＮＯ）、処理Ｓ１に遷移し待機モードを継続する。一方、処理Ｓ１で計測された加速度が起動閾値よりも大きい場合（Ｓ２でＹＥＳ）、加速度測定部１０１は測定モードに移行し、高速サンプリングを行う（Ｓ３）。

また、地震判定部１０４は、地震判定（言換えればノイズ判定）を行う（Ｓ４、Ｓ５）。本ステップでは、検知した振動が地震によるものかノイズかを判定する。例えば、振動が所定時間以上続かなければノイズと判定する（Ｓ４でＹＥＳ）。そしてオフセット調整を行い（Ｓ７）、地震判定が「判定中」であることをクリアする（Ｓ９）。

一方、ノイズと判定できなければ（Ｓ４でＮＯ）、地震であるか否かの判定を行う（Ｓ５）。例えば、所定時間の振動を分析した後、加速度が起動閾値よりも大きい閾値（図４に示す閾値２であり、例えば１００ｇａｌ）よりも大きい値を示せば地震と判定（Ｓ５で
ＹＥＳ）し、地震指標値を算出し（Ｓ８）、地震判定が「判定中」であることをクリアする（Ｓ９）。地震と判定できなければ（Ｓ５でＮＯ）、ノイズでもなく地震でもないこととなり、地震判定を「判定中」とし（Ｓ６）、測定モードのまま地震判定を継続する。即ち、ノイズとも地震とも判定できない場合は、処理Ｓ３→処理Ｓ４→処理Ｓ５→処理Ｓ６→処理Ｓ３を繰返すことになる。

図４（１）のチャート図は、加速度が起動閾値である閾値１を越え測定モードが起動し、その後、地震判定を行う閾値２を越え地震と判定される（図３（１）の処理Ｓ５でＹＥＳとなる）場合の加速度変化を示す。

図４（２）のチャート図は、加速度が起動閾値である閾値１を越え測定モードが起動した後、地震判定を行う閾値２を超える加速度が現れず、比較的小さな（５０ｇａｌから１００ｇａｌの間の）加速度変化が継続している状態の加速度変化を示す。ノイズでもなく地震でもなく（図３（１）の処理Ｓ５でＮＯ）、地震判定部１０４は地震判定を継続することになる。

この状態は、ガス配管を経由してメーター筐体が微振動するような場合が想定でき、メーターの使用期間において、継続的また断続的に発生すると、比較的消費電力の大きい測定モードのまま地震判定を続けることとなり、予め想定した電池容量を超える電力を消費してしまう可能性が生じる。

マイコン式ガスメーターにおける感震部１００の役割は、いつ発生するか判らない地震を待ち受け判定することであり、加速度変化があれば加速度を測定し判定を続けなければならない。例えば、地震判定の継続、即ち、図３（１）で処理Ｓ３→処理Ｓ４→処理Ｓ５→処理Ｓ６→処理Ｓ３を繰返す場合に、意図的に終了し待機モード（図３（１）の処理Ｓ１）に遷移するようにしても、図４の閾値１から閾値２の間くらいの加速度変化が生じる要因があれば、再度起動判定（図３（１）の処理Ｓ２）し、測定モード（図３（１）Ｓ３）に至ることとなる。

そこで、本実施の形態においては、図３（２）のフローチャートに示す処理により地震判定が継続する場合に警告を行うことができる。

図３（２）は、感震処理での地震判定の状況を監視する警報処理の処理フローである。地震判定が「判定中」であれば（Ｓ１０でＹＥＳ）、その状態が継続する時間を判定する（Ｓ１１）。所定時間（例えば、１時間）が経過すれば（Ｓ１１でＹＥＳ）、異常警報を出力する（Ｓ１２）。例えば、マイコン式ガスメーターの表示部３８に警告記号を表示する。または、マイコン式ガスメーターの通信機能を使い外部端子６に接続された無線器（図示なし）にて、警報電文を管理センター（図示なし）に発信するなどができる。または、積極的に表示や発信をせずとも、異常警報データをデータメモリ３０１に残しておき、管理センターより要求があった時に異常警報を発信することとしても良い。

なお、処理Ｓ１２で異常警報を出力する判定条件を、上記所定時間より短い時間（例えば、１０分）が所定回数（例えば、１０回）発生した時としても良く、メーターマイコン３０のプログラムの処理手順を変更することで容易に実現できる。

更に、異常警報を出力したことを数えるカウンタを加算し（Ｓ１３）、そのカウンタが所定回数に到達したかを判定する（Ｓ１４）。所定回数（例えば、１００回）に到達すれば（Ｓ１４）、地震判定の動作が異常に長く継続した、または多くの頻度で発生したと判断でき、ガス遮断弁２を遮断し（Ｓ１５）、加速度センサー３１への給電を止める（Ｓ１６）。

以上のように構成されたマイコン式ガスメーターおいて、継続的または断続的に微振動
を受ける環境に設置されるなど、感震部１００が地震判定を継続する状況になっても、メーター制御器３が地震判定の状況を監視し、地震判定動作が所定時間に渡り継続的にまたは断続的に発生した時、表示部３８や通信回路３７により報知を行うことができる。

また、地震判定動作する状況が更に続き、異常警報が継続的にまた断続的に発生繰り返し発生する時、ガスを遮断し、加速度センサー３１への給電を停止する。

以上のように、本実施の形態において、メーター制御器３が感震部１００の電力を要する測定モードでの地震判定（ノイズ判定）動作の状況を監視することにより、地震判定が継続する時に報知を行い、電池消耗が進んでいることを顕在化でき、設置条件改善などのメンテナンスの活動につなげられる。

また、地震判定が更に継続する時、継続的な地震判定が繰り返し発生する時は、ガスを遮断し、感震部１００の機能停止することで、電池消耗の進行を防ぐことができる。

以上のように、本発明にかかるマイコン式ガスメーターは、電池消耗の進行の顕在化や防止が可能となるので、水道メーターなど、加速度センサーを利用した感震装置を搭載した電池機器の用途にも適用できる。

１ ガス計量部
２ ガス遮断弁
３ メーター制御器
４ 電池電源
３０ メーターマイコン（感震部）
３１ 加速度センサー（感震部）
１００ 感震部
１０１ 加速度測定部
１０２ 加速度記憶部
１０３ 起動判定部
１０４ 地震判定部
３０１ データメモリ（感震部）

Claims (2)

1. ガスを計量するガス計量部と、ガスの遮断と供給を行うガス遮断弁と、ガスの計量や遮断を制御するメーター制御部と、電池電源を備えたマイコン式ガスメーターであって、
   前記メーター制御部は、加速度を測定して地震を検出する感震部を有し、
   前記感震部は、電力を抑えた待機モード及び待機モードよりも電力の大きい測定モードで動作し、加速度が所定の閾値を越えた場合、前記待機モードから前記測定モードに移行し、測定した加速度から地震か否かを判定するものであり、
   前記メーター制御部は、前記感震部が地震か否かを判定できない状況が所定時間継続または所定回数発生した場合、報知することを特徴とするマイコン式ガスメーター。
2. 前記メーター制御部は、前記感震部が地震か否かを判定できない状況が所定時間継続または所定回数発生した場合、前記ガス遮断弁によりガスを遮断し、前記感震部への給電を止めることを特徴とする請求項１に記載のマイコン式ガスメーター。

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