JP7024165B2 - 洪水検出装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、洪水検出器に関し、より詳細には、低水分レベルを検出するためのアラームと、中間水分レベルを検出するためのアラームと、高水分レベルを検出するためのアラームとを含む家庭用洪水検出器に関する。

大規模および小規模コミュニティに洪水の警告を提供するために使用される洪水検出システムは、従来技術で知られている。このような警報タイプの洪水警報システムは、洪水予測ソフトウェアを使用するマイクロコンピュータを有する基地局を含み、この基地局は、無線によって、上記局から遠く離れて配置された雨量計にリンクされる。遠隔雨量計は、雨量を記録し、前記量は、所定の閾値量に達したときに送信される。

一般的に、このような洪水警報システムは、適切な技術的資格を有する人々のグループが装置を運転中に維持するのを支援することができる大規模なコミュニティに対して良好に機能してきた。しかしながら、洪水警報システムで作業する技術者及び技能者のチームを選ぶことができない小規模なコミュニティがあり、当該コミュニティはいかなる警報システムもなしに実際に取り残されている。

特許文献１は、コミュニティの上流の流域の場所に高水位の水が到達したことを知らせる、差し迫った洪水の事前警告をコミュニティに提供するための、低コストで、保守が容易で、操作が容易な洪水警告システムを記載している。詳細には、当該発明は、洪水の水位を検出するための垂直方向に間隔を置いて配置された3つのフロートスイッチをその中に有する減衰シリンダを含む。水位が最低水位フロートスイッチに達して閉じると、電話警報ダイヤラが作動して、電話回線を介して遠隔地に第1の低段階洪水警報メッセージを送信する。水位が第2または中レベルフロートスイッチに達して閉じると、最低レベルフロートスイッチがディスエーブルされ、上レベルフロートスイッチがイネーブルされる。水が上位レベルフロートスイッチに到達して閉じると、電話アラームダイヤラは、遠隔地に高段階洪水警告メッセージを送信するように作動される。水が後退し、中間レベルフロートスイッチの下に降下して開くと、最低レベルフロートスイッチがイネーブルされ、上レベルフロートスイッチがディスエーブルされ、それにより、電話アラームダイヤラを作動させて、第2の低ステージ洪水警告メッセージを遠隔位置に送信する。この第2の低段階洪水警告メッセージは、洪水が頂点を超えたことを示す。

米国特許第5283569号明細書 米国特許公開公報第2015/091723号明細書

これらのシステムは、家庭用用途には直接適用できない。一般に、家庭用洪水検出器は、電子システムの少なくとも2つのピン間の導電率の変化に基づいている。そのようなシステムの一例は、洪水センサ内の金属プローブの少なくとも一対の間の抵抗を測定することと、温度を検出することと、1つ以上のレベルセンサを使用して重力に対するセンサの向きを検出することと、によって建物内の水の存在を検出することとを含むことができる、洪水および温度センサのための異なる方法およびシステムに関する、特許文献２に記載されているシステムである。金属プローブは伸長可能であってもよい。金属プローブは金メッキされていてもよい。水の存在は、遠隔プローブを用いて検出することができる。センサは、無線トランシーバを使用して、1つまたは複数の外部デバイスと無線で通信することができる。

とはいえ、この文献は、低洪水レベルから高洪水レベルまでの異なる洪水レベルを検出する方法を記載していない。

本発明の目的は、保護すべき乾燥表面上の異なる水位を検出することを可能にすることである。上述のように、現在の先行技術は、3つの異なるレベルで決定される水漏れを検出するためのシステムを記載していない。即ち、床上の水分（低洪水レベル）、水たまり（中間洪水レベル）および床に対して2センチメートル以上の水による洪水、である。

その目的のために、本発明は、基本的に、ピンの端部によって画定される水平に対して高さ「h」に追加の検出器またはピンを有し、さらに、検出器を収容する本体が正の浮力特性を有し、ピンの間の抵抗計によって互いに内部的に接続された3つのピンによって水分を測定することを含む。

本発明によれば、保護すべき乾燥表面上の異なる水位を検出することを可能にすることができる。

自動化ネットワークに統合された本発明のオブジェクトである洪水検出器100の使用例を示す図である。 本発明の好ましい実施形態による洪水検出器100を示すブロック図である。 本発明の好ましい実施形態による洪水検出器を動作させるステップを示す流れ図を示す。

本発明の範囲は、参照によりこのセクションに組み込まれる特許請求の範囲によって定義される。明細書および特許請求の範囲を通して、単語「備える（comprises）」およびその変形は、他の技術的特徴、アクセサリ、コンポーネントまたはステップを除外しようとするものではない。当業者であれば、本発明の他の目的、利点、および特徴は、一部は説明から、また一部は本発明を実践することから推論されるであろう。以下の実施例および図面は、例示のために提供され、本発明を限定しようとするものではない。さらに、本発明は、本明細書で示される特定の実施形態および好ましい実施形態の全ての可能な組み合わせを包含する。

本発明をより良く理解するのに役立ち、その非限定的な例として提示される本発明の実施形態に明確に関係する一連の図面を参照して説明する。

本発明の異なる態様は、3つ以上の洪水レベルを検出することができる洪水検出器と、前記検出器において実施される洪水検出方法とを含む。本明細書で使用するとき、用語「回路」および「回路」は、物理的な電子構成要素（すなわち、ハードウェア構成要素）、ならびにハードウェアの構成および／または異なる方法でハードウェアに関連付けられることのできる、またはハードウェアの構成および／または構成の影響を受けやすい任意のソフトウェアおよび／またはファームウェア（コード）を指す。本明細書の特定の部分では、ハードウェアおよびソフトウェアは、それぞれHWおよびSWと略記することができる。

図1を参照すると、本発明の目的である洪水検出器100を使用する例が示されている。洪水検出器100は、洪水検出器100が配置されるハウジング2の床1のような水平面上に配置される。

洪水検出器100は、管理システム3、好ましくは自動管理システムと無線で接続され、管理システム3は、単一のデバイスに統合され得るか、または分散システムであり得るコンピュータまたは中央処理ユニットとして構成される。統合システムは、例えば、単一のコンピュータまたは中央処理装置（CPU）、サーバ、電子機械、またはデバイスを備えることができ、統合システムは、本文書に記載されるように、管理システム3の機能、特徴、および／または動作のいずれかまたはすべてを実行するように構成することができる。分散システムは、互いに、好ましくは無線で、接続された複数のコンポーネントで実施することができ、各コンポーネントは、管理システム3の機能、特徴、および／または動作のいずれかまたはすべてを実行するように構成される。

一実施形態では、管理システム3は、1つまたは複数の洪水検出器100を制御するための1つまたは複数のマスタコントローラの形態である1つまたは複数のノードを実装する。マスタコントローラは、例えば、リモートコントローラを備えることもできる。

図1は、単一の管理システム3を参照するが、論理的には、説明は、単一の実施形態に限定されない。例えば、データネットワーク4を介して互いに接続されるいくつかの自動化された管理システムが存在し、それにより、単一の管理システム3よりもずっと大きな空間2をカバーすることが可能である。

洪水検出器100と管理システム3との間の通信は、本質的に無線であり、例えば、Bluetooth（登録商標）、ZigBee（登録商標）、Bluetooth LE、Smart Bluetooth、iBeacon、近距離通信（NFC）プロトコルまたはWLAN WIFI (プロトコル802．11）、あるいは管理システム3と洪水検出器または複数の検出器100との間のデータ交換に適した任意の他のタイプの無線リンクまたはプロトコルなどの異なるリンクおよび／またはプロトコルを備えることができる。

さらに、管理システム3は、データネットワーク4を介して少なくとも1つのユーザ端末5と通信する。この通信は、直接的であってもよいし、アラームサービスのサーバを介してでもよく、いずれの場合にも同じ結果を有し、洪水検出器100によって測定された発生をユーザ端末5を所有するユーザに通信するだけである。このユーザ端末5は、携帯電話、タブレット、またはパーソナルコンピュータであり、一般に、データネットワーク4または携帯電話ネットワーク、または両方の組合せを介して管理システム3から来るデータを受信し、解釈することができる任意の電子デバイスである。

さらに、洪水検出器100は、例えば、GPS、IPSおよび／またはマイクロマッピング測位を通じて、および／または管理システム3において定義された位置基準に基づいて、それ自体の位置を定義することができる。例えば、洪水検出器100がその所望の位置から移動すると、管理システム3に通知が送られ、管理システム3からデータネットワーク4を介してユーザ端末5に通知が送られる。同様に、洪水検出器100における任意のレベルの警報の検出は、管理システム3またはユーザ端末5の、警報源を遠隔的に遮断または閉鎖する命令、すなわち、検出器100が位置し、論理的には警報が生成された場所である位置２への水の通路を遮断する命令をもたらすことができる。

図2は、本発明のオブジェクトである洪水検出器100のブロック図を示す。図から分かるように、本発明の特定の実施形態では、検出器100は、水分センサ101、ジャイロスコープ102、加速度計103、操作センサ104、プロセッサ105、メモリ106、バッテリ107、無線範囲チェックセンサ108、無線トランシーバ109、光インジケータ110、音響インジケータ111、3つの第1の検出プローブ112a、112b、112c、第2の検出プローブ113、および任意選択で検出水位センサ115を有する。

上述の要素からなるアセンブリは、高さ「h」より高い水位（位置2の床1上）の存在下で正の浮力を有する漏れ防止シェル114内に封入される。この高さ「h」は、3つの第1の検出プローブ112a、112b、112cの下端によって画定される水平面と、第2の検出プローブ113の中間水平軸によって画定される面との間に存在する距離として定義される。好ましい実施形態では、距離「h」は、1～2cmの間に含まれる。

水分センサ101は、位置2の床1上の水分の存在を決定するために、3つの第1の検出プローブ112a、112b、112c間のインピーダンスを測定するのに適した回路および論理またはコードを含む。洪水検出器100のアセンブリは、3つの第1の検出プローブ112a、112b、112cによって支持される床1上に配置されることに留意されたい。したがって、位置2の床または構造物上のパイプまたは水分から水漏れがあった場合、3つの第1の検出プローブ112a、112b、112cの間の抵抗は、大幅に低下し得る。特定の実施形態は、固定式または格納式に床1によって支持される3つのプローブを記載する。プローブの数は、変化し得るが、2つ未満ではなく、洪水検出器100のサイズによってのみ制限される。

水検出器100は、ジャイロスコープ102および／または加速度計103を備えるが、この特定の実施形態では、両者の存在が示されている。これらの要素の存在は二重の目的を果たす。一方では、以下に説明するように、検出器100が浮いているときに検出器100の動きを検出し、他方では、例えば、子供、ペットなどによる操作によって、洪水検出器100がその位置から不適切に動いているかどうかを検出する。いずれの場合も、プロセッサ105は、行われている動きのタイプを識別するための命令を含む。したがって、3つの第1の検出プローブ112a、112b、112c、第2の検出プローブ113およびジャイロスコープ102または加速度計103がアクティブである場合、洪水が大規模洪水であることは明らかである。対照的に、プローブがアクティブでない場合、および加速度計103および／またはジャイロスコープ102がアクティブである場合、洪水検出器100の位置2の変化が明らかである。

洪水検出器100はさらに、漏れ防止シェル114が操作または強制開放されているときを検出するのに適した回路およびロジックを備える操作センサ104または改ざん検出器を有し、その場合、検出器100は管理システム3を介してユーザ端末5に警報信号を送信する。操作センサ104は、漏れ防止シェル114が開放または閉鎖するときに開放または閉鎖することができる漏れ防止シェル114内の1つまたは複数のスイッチを含むことができる。換言すれば、この操作センサ104は、検出器100のアセンブリの耐漏洩性を保証するように構成されている。

検出器100は、メモリ106に記憶され、1つまたは複数のプロセッサ105によって実行されるように構成された1つまたは複数のプログラムを含む。プログラムは、図3に関連して説明される方法を実行するための命令を含み、メモリ106は、例えば、ソフトウェア及び／又はファームウェアを含むパラメータ及び／又はコードを含むことができる構成データを格納することができる。メモリは、例えば、リードオンリーメモリ（ROM）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（EEPROM）、ランダムアクセスメモリ（RAM）、低レイテンシ不揮発性メモリ、フラッシュメモリ、ソリッドステートディスク（SSD）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA）、及び／又はデータ、コード及び／又は他の情報を記憶することができる他の適切な電子データ記憶媒体を含む、異なるメモリ技術を含むことができる。

メモリ106は、水分センサ101、ジャイロスコープ102、加速度計103、操作センサ104、および／またはプロセッサ105によって生成された処理済みデータを記憶するために使用することができる。メモリ106は、洪水検出器100の動作を制御するために使用することができる構成情報のような情報を記憶するために使用することもできる。例えば、メモリ106は、適切な周波数帯域および所望の通信プロトコルでRF信号を受信できるように無線トランシーバ109を構成するために必要な情報を含むことができる。

一実施形態では、検出器100は、メモリ（例えば、メモリ106）に記憶され得るソフトウェアおよび／またはファームウェア更新を受信するように動作可能であり得る。例えば、検出器100は、ネットワークマネージャ（例えば、管理システム3）からソフトウェアおよび／またはファームウェアの更新を受信することができる。本開示の一実施形態では、ソフトウェアおよび／またはハードウェアの更新は、自動的におよび／または手動で受信、処理、および／またはインストールすることができる。例えば、プロセスは、完全に自動的であってもよく（例えば、ネットワーク管理者が、検出器100に更新を送信することができる）、および／または半自動的であってもよい（例えば、更新は、ユーザが、例えば、ユーザ端末5を介して開始することができる）。

バッテリ107は、CC入力電圧が使用されるとき、エネルギーを提供するため、またはバックアップ電源のための、洪水検出器100内の交換可能なバッテリを備えることができる。洪水検出器100は、バッテリ107で給電されるときに、センサの測定を行うことができ、および／または他のデバイスとの通信をあまり頻繁に行うことができず、外部CC電源が使用されるときにのみ、連続的な検出／通信を行うことができ、したがって、エネルギー節約が達成される。

無線距離センサ108は、例えば、検出器100が管理システム3の範囲内にあるかどうかを判定するのに適した論理または回路を含むことができる。この意味で、無線距離センサ108は、洪水検出器100が管理システム3の範囲内にない場合に警報状態を発生するように動作可能である。一実施形態では、検出器100が範囲外である場合、光信号を光インジケータ110で生成するか、または音インジケータ111で音信号を生成することができる。

検出器100は、Z-Wave、IEEE 802．11x、Bluetooth、およびZigBeeなどの1つまたは複数の無線通信プロトコルを介した通信に適した回路および論理を備えることができる無線トランシーバ109を備える。したがって、無線トランシーバ109は、RF送信手段、増幅手段、復調／変調手段、および信号送信および受信のための他の回路を備えることができる。さらに、無線トランシーバ109は、洪水検出器100にソフトウェア／ファームウェア更新を提供するために使用することができる。

上述したように、洪水検出器100は、メモリ106に記憶され、1つまたは複数のプロセッサ105によって実行されるように構成された1つまたは複数のプログラムを含む。プログラムは、図3に関連して説明した方法を実行するための命令を含む。より詳細には、この方法は、検出器100を初期化し（301）、通信を確立し（302）、洪水検出器100が位置2のフロア1に配置されると、洪水検出器100を起動する（303）ことから始まる。

初期化されると、検出器100は、3つの警報レベル304a、304b、304cのうちの1つの作動を待機する。詳細には、第1の警報レベル304aは、低度の水分の検出に対応する。この検出は、水分センサ101がアクティブであるときに行われる。これは、3つの第1の検出プローブ112a、112b、112cが、3つの第1の検出プローブ112a、112b、112cのうちの少なくとも2つの間の抵抗率の変化を検出するときに生じる。実際、少なくとも2つの検出プローブ112a、112b、112cに導電率の変化がある場合、それは、洪水検出器100が位置する位置２の床1に水分があることを示す。

第2の警報レベル304bは、第2の検出プローブ113がアクティブであるときにアクティブにされる。警報があるためには、第1のプローブ112a、112b、112cおよび第2のプローブ113の両方が水分を検出しなければならず、すなわち、それらの間の導電率が変化していなければならないことに留意されたい。第2の検出プローブ113は、第1のプローブ112a、112b、112cの下端によって画定される水平に対して高さhに配置される。この意味で、第2のプローブ113は、位置2の床1上に存在する水が高さレベル「h」に達した場合にのみアクティブになる。このインジケータは、水たまりまたは所定の水位があることを意味する。好ましい実施形態では、高さ「h」は、位置2における床1の水平面とさらに一致する、示された水平面に対して1cmと2cmの間に含まれる。

最後に、第3のアラームレベル304cは、検出プローブ112a、112b、112c、113およびジャイロスコープ102および／または加速度計103の作動によって定義される。この作動は、検出器100が水上に浮いており、したがって、漏れ防止シェル114が前記閾値から正の浮力に達すると、第2のプローブ113によって画定される高さレベル「h」を超え、洪水が最大となることを、単に意味する。

最後に、これらの場合のいずれにおいても、アラームが起動され（305）、管理システム3を介してユーザ端末5に送信され（306）、アラームの状況（305）は、アラームの状態（304a、304b、304c）が、もはや水分がなくなったか、または検出器100が遠隔でリセットされたかのいずれかで停止するまで維持される。

要約すると、本発明の目的の1つは、水分の異なる状況によって引き起こされ得るアラームの異なる状況の効率的な検出である。従来技術（例えば、特許文献１など）で知られているセンサでは、検出および警報レベルは1つしかなく、位置2に存在する洪水レベルが確実にわからない。しかしながら、以下の表1に示されるように、位置2に存在する水分に関する8つまでの警報の状況を本発明で区別することができる。

前表において、「1」は、アクティブ状態（検出あり）であることを意味し、「0」は、非アクティブ状態（検出なし）であることを意味する。ケースは表2に示す意味を有する。

適切な場合、本開示において提供されるいくつかの実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの組み合わせを使用して実装され得る。また、適切であれば、特許請求の範囲で定義される本発明の目的から逸脱することなく、本文書で確立される様々なハードウェアコンポーネントおよび／またはソフトウェアコンポーネントを、ソフトウェア、ハードウェア、および／または両方を含む複合コンポーネントに組み合わせることができる。適切であれば、本明細書で確立された様々なハードウェアコンポーネントおよび／またはソフトウェアコンポーネントは、特許請求の範囲で定義された本発明の目的から逸脱することなく、ソフトウェア、ハードウェア、または両方を含むサブコンポーネントに分離することができる。さらに、適切な場合、ソフトウェアコンポーネントは、ハードウェアコンポーネントとして実装され得、逆もまた同様であることが企図される。

非一時的な命令、データおよび／またはプログラムコードなどの本説明によるソフトウェアは、1つまたは複数の非一時的な機械可読媒体に格納することができる。本明細書で識別されるソフトウェアは、1つまたは複数の汎用または特定目的ネットワーキング・コンピュータおよび／またはコンピューティング・システム、および／または別のタイプのネットワーク・コンピュータおよび／またはコンピューティング・システムを使用して実装することができることも企図される。適切であれば、本明細書で説明される様々なステップの順序は、本明細書で説明される特徴を提供するために、変更および／またはサブステップに分割することができる。

上述した実施形態は、本発明を例示するものであるが、本発明を限定するものではない。また、本発明の目的に従って、多くの変更および変形が可能であることも理解されたい。したがって、本発明の範囲は、請求項によってのみ定義される。

Claims (6)

1. ａ）洪水検出器（１００）を初期化し（３０１）、
   ｂ）遠隔ユニット（３，５）との無線通信を確立し（３０２）、
   ｃ）位置（２）の床（１）上に位置したら、洪水検出器（１００）を作動させ（３０３）、
   ｄ）アラームの状態（３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ）を検出し（３０５）、
   ｅ）管理システム（３）を介して前記アラーム（３０５）をユーザ端末（５）に送信し（３０６）、アラーム（３０５）の状況は、前記アラームの状態（３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ）が終了するまで維持され、
   アラームの状態（３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ）は、ｅ．１～ｅ．３のように定義され、
   ｅ．１）洪水検出器（１００）の水分センサ（１０１）の作動による第１の水分レベル（３０４ａ）であって、前記水分センサ（１０１）が、位置（２）の床（１）と直接接触する洪水検出器（１００）の第１の水分検出プローブ（１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ）における導電率の変化を検出することを含む、第１の水分レベル（３０４ａ）、
   ｅ．２）第１の水分レベル（３０４ａ）がアクティブであり、少なくとも第２の検出プローブ（１１３）がアクティブである場合の第２の水分レベル（３０４ｂ）であって、前記第２の検出プローブ（１１３）は、位置（２）の床（１）に対して高さ「ｈ」に位置する、第２の水分レベル（３０４ｂ）、
   ｅ．３）第１の水分レベル（３０４ａ）および第２の水分レベル（３０４ｂ）がアクティブであり、洪水検出器（１００）の少なくとも１つのジャイロスコープ（１０２）または加速度計（１０３）がアクティブである場合の第３の水分レベル（３０４ｃ）、
   である、
   洪水検出器（１００）において実施される洪水検出方法。
2. 漏れ防止シェル（１１４）ハウジングを備える洪水検出器（１００）であって、
   ａ．１）位置（２）の床（１）と直接接触する第１の水分検出プローブ（１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ）を含む、ａ）水分センサ（１０１）と、
   ｂ）ジャイロスコープ（１０２）及び／又は加速度計（１０３）と、
   ｃ）無線トランシーバ（１０９）と、
   ｄ）プロセッサ（１０５）と、
   ｅ）メモリ（１０６）と、
   ｆ）位置（２）の床（１）に対して高さ「ｈ」に位置する第２の検出プローブ（１１３）と、
   を含み、
   漏れ防止シェル（１１４）は、高さ「ｈ」以上の水位の存在下で正の浮力を有し、
   洪水検出器（１００）は、メモリ（１０６）に格納され、プロセッサ（１０５）によって実行されるように構成された１つまたは複数のプログラムを含み、
   プログラムは、
   水分センサ（１０１）の作動による第１の水分レベル（３０４ａ）であって、前記水分センサ（１０１）が、第１の水分検出プローブ（１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ）における導電率の変化を検出することを含む、第１の水分レベル（３０４ａ）、
   第１の水分レベル（３０４ａ）がアクティブであり、第２の検出プローブ（１１３）がアクティブである場合の第２の水分レベル（３０４ｂ）、
   第１の水分レベル（３０４ａ）および第２の水分レベル（３０４ｂ）がアクティブであり、少なくともジャイロスコープ（１０２）および／または加速度計（１０３）がアクティブである場合の第３の水分レベル（３０４ｃ）、
   を検出するための命令を含み、
   水分レベル（３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ）を無線トランシーバ（１０９）によって外部装置（３，５）に送信する、
   洪水検出器（１００）。
3. 操作センサ（１０４）を含む、請求項２に記載の洪水検出器（１００）。
4. 無線範囲チェックセンサ（１０８）を含む、請求項２または３に記載の洪水検出器（１００）。
5. 複数の光インジケータ（１１０）および／または音インジケータ（１１１）を備える、請求項２～請求項４のいずれか１項に記載の洪水検出器（１００）。
6. 水位センサ（１１５）を備える、請求項２～請求項５のいずれか１項に記載の洪水検出器（１００）。

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