KR20130077838A

KR20130077838A - 가스 사용을 검출하도록 구성된 장치, 이를 제공하는 방법, 및 가스 사용을 검출하는 방법

Info

Publication number: KR20130077838A
Application number: KR1020127032591A
Authority: KR
Inventors: 슈텍 엔. 파텔; 시핸트 굽타; 매튜 에스. 레이놀즈
Original assignee: 벨킨 인터내셔널 인크
Priority date: 2010-05-14
Filing date: 2011-04-29
Publication date: 2013-07-09
Also published as: EP2569598B1; KR101899164B1; BR112012029154A2; CN103003670A; AU2011253366B2; JP6093840B2; MX347748B; CN103003670B; CA2799382C; NZ603580A; US9222816B2; EA201270770A1; EP2569598A2; US20110282596A1; CA2799382A1; AU2011253366A1; EA201791242A1; EP2569598A4; MX2012013214A; EA035060B1

Abstract

일부 실시예에서, 본 장치는 가스 사용을 검출하도록 구성될 수 있다. 상기 장치는: (a) 계산 유닛 상에서 구동하도록 구성된 프로세싱 모듈; 및 (b) 가스 압력 조정기에 연결되도록 구성된 감지 유닛을 포함할 수 있으며, 상기 감지 유닛은: (1) 가스 압력 조정기에 의해 생성된 둘 이상의 음향 신호를 검출하고 이 둘 이상의 음향 신호를 하나 이상의 제1 데이터 신호로 변환하도록 구성된 적어도 하나의 음향 센서; 및 (2) 적어도 하나의 음향 센서와 전기적으로 연결되고 하나 이상의 제1 데이터 신호를 계산 유닛으로 송신하도록 구성된 송신기를 가진다. 프로세싱 모듈은 하나 이상의 제1 데이터 신호를 이용하여 가스 사용을 결정하도록 구성된다. 다른 실시예들이 개시된다.

Description

가스 사용을 검출하도록 구성된 장치, 이를 제공하는 방법, 및 가스 사용을 검출하는 방법{APPARATUS CONFIGURED TO DETECT GAS USAGE, METHOD OF PROVIDING SAME, AND METHOD OF DETECTING GAS USAGE}

관련된 출원의 교차 참조

본 출원은 2010년 5월14일 출원된 미국 특허출원 제12/780,713호의 이익을 주장한다. 미국 특허출원 제12/780,713호는 참고로서 본 명세서에 통합된다.

본 발명은, 개괄적으로는 기반시설 매개 감지를 위한 장치 및 방법에 관한 것이며, 보다 구체적으로는, 가스 사용을 검출하기 위한 장치, 이를 제공하는 방법 및 가스 사용을 검출하는 방법에 관한 것이다.

천연 가스는 미국 가정에서 가장 널리 소비되는 에너지 원이다. 천연 가스는 보일러, 온수기, 난로, 벽난로, 수영장 히터, 그리고 일부의 경우에는, 의류 건조기에 사용된다. 미국에서, 천연 가스 가격은 수요의 증가와 제한된 파이프 라인 용량으로 인해 지난 10년 동안 4배가 되었다. 그 결과, 정부 기관과 가스 회사들은 수요를 줄이고 고객이 에너지 비용을 관리하는 데 보다 도움을 줄 수 있는 보존 프로그램을 구현하기 위해 앞다투어 왔다. 천연 가스가 유틸리티 파이프 라인에 의해 제공되지 않는 지역에서는, 특정한 가구, 건물 또는 건물의 그룹에 가스 서비스를 제공하기 위해 프로판 탱크가 보통 사용된다. 최근의 연구 작업이 가정에서 전기와 물 사용량 감지에 초점이 맞춰져 있긴 하지만, 천연 가스 또는 프로판 가스 사용에 대한 관심은 적다.

TV를 시청하고, 세탁을 하고, 또는 샤워를 하는 것과 같이 인간의 직접적인 행위의 결과가 되는 전기와 물의 사용과는 달리, 가스 사용은 보일러나 온수 히터와 같은 자동화된 시스템에 의해 지배된다. 이것은 활동과 소비간 연결을 끊어 버리게 되어, 가정에서 가스가 어떻게 사용되는지, 특히 어느 제품이 가스 사용에 가장 큰 책임이 있는지에 대한 소비자의 이해 부족으로 이어진다. 대부분의 사람들은 월별 청구서 이외에, 자신의 가정에서 가스 소비를 판단하는 수단을 가지고 있지 않는데, 심지어 이 청구서도 가스 소비에 대한 항목 별 세부 정보를 제공하지 않는다.

각 가정에서의 천연 가스 또는 프로판 기기가 소수임을 감안할 때, 가스 사용을 감지하기 위한 분산 직접 감지 접근법이 고려되고 있다(예를 들어, 각각의 기기 뒤에 유량 센서를 설치). 이 방법에는 세가지 잠재적인 문제가 있는데: 첫째로, 비침투 방식으로 기존의 다양한 가스 장비 모델에 맞도록 충분히 유연하고 견고한 센서를 구성할 것이 요구되고; 두번째로, 본래 다양한 센서들을 포함하고 있는 데, 이는 비용을 증가시키고 배치에 기술적인 복잡성을 증가시키며; 그리고 마지막으로, 천연 가스와 프로판은 높은 가연성 화합물이기 때문에, 감지 방법은 안전해야 하며, 바람직하게는, 설치 전문가의 도움을 필요로 하지 않아야 한다. 시중의 가스 사용 센서는 이러한 과제를 충족하지 않는다. 기존의 가스 사용 센서들은 다양한 가스 기기와 같이 사용되는 정도의 유연성이 없을 수 있으며, 설치와 유지가 복잡하고 비용이 많이 들 수 있고, 대게는 전문적인 설치를 요구할 수 있다.

따라서, 가정이나 다른 구조물에서 가스 사용에 대한 상세한 정보를 제공할 수 있는 장치 및 방법에 대한 요구 또는 잠재적 이익이 존재하고, 상대적으로 저렴한 배치비용을 가지며 전문적 설치를 필요로 하지는 않아야 한다.

일부 실시예에서, 장치는 가스 사용을 검출하도록 구성될 수 있다. 이러한 장치는: (a) 계산 유닛 상에서 동작하도록 구성된 프로세싱 모듈; 및 (b) 가스 압력 조정기(gas regulator)와 연결되도록 구성된 감지 유닛을 포함할 수 있고, 감지 유닛은: (1) 가스 압력 조정기에 의해 만들어진 둘 이상의 음향 신호를 검출하고, 둘 이상의 음향 신호를 하나 이상의 제1 데이터 신호로 변환하도록 구성된 적어도 하나의 음향 센서; 및 (2) 적어도 하나의 음향 센서와 전기적으로 연결되고 하나 이상의 제1 데이터 신호를 계산 유닛으로 송신하도록 구성된 송신기를 가진다. 프로세싱 모듈은 하나 이상의 제1 데이터 신호를 이용하여 가스 사용량을 결정하도록 구성된다.

또 다른 실시예는 건물 내의 가스 사용을 검출하기 위한 방법에 관한 것이다. 건물은 압력 방출구가 있는 가스 압력 조정기를 가질 수 있다. 이 방법은: 가스 압력 조정기의 압력 방출구로부터 하나 이상의 제1 음향 신호를 수신 하도록 적어도 하나의 음향 센서를 이용하는 단계; 하나 이상의 제1 음향 신호를 하나 이상의 제1 전기 신호로 변환하는 단계; 및 하나 이상의 제1 전기 가스를 이용하여 제1 가스 흐름을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

다른 실시예들은 가스 감지 장치를 제공하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은: 가스 압력 조정기 내에 둘 이상의 음향 신호를 검출하고, 둘 이상의 음향 신호를 하나 이상의 제1 데이터 신호로 변환하도록 구성된 적어도 하나의 음향 센서를 제공하는 단계; 하나 이상의 제1 데이터 신호를 송신하도록 구성된 송신기를 제공하는 단계; 송신기를 적어도 하나의 음향 센서와 전기적으로 연결시키는 단계; 가스 압력 조정기와 기계적으로 연결 하도록 구성된 센서 마운트를 제공하는 단계; 적어도 하나의 음향 센서 및 송신기를 센서 마운트에 기계적으로 연결시키는 단계; 및 계산 유닛 상에서 동작하도록 구성된 프로세싱 모듈을 제공하는 단계를 포함할 수 있고, 프로세싱 모듈은 하나 이상의 제1 데이터를 사용하도록 구성된 이벤트 검출 모듈을 가진다.

또 다른 실시예에서, 가스 압력 조정기 유닛은: (a) 가스 조정기로서, (1) 가스 입구; (2) 가스 압력 조정기를 통해 흐르는 가스량을 제어하도록 구성된 다이어프램 챔버; (3) 다이어프램 챔버와 연결된 방출 밸브; 및 (4) 방출 밸브와 연결된 방출구를 가지는, 가스 압력 조정기; (b) 가스 압력 조정기에 위치하며, 가스 압력 조정기 내의 둘 이상의 음향 신호를 검출하고, 둘 이상의 음향 신호를 하나 이상의 제1 데이터 신호로 변환하도록 구성되는 적어도 하나의 음향 센서; 및 (c) 계산 유닛 상에서 구동하도록 구성된 프로세싱 모듈을 포함한다. 프로세싱 모듈은 하나 이상의 제1 데이터 신호를 이용하여 하나 이상의 가스 기기에 의한 가스 사용을 결정하도록 구성될 수 있다.

실시예에 대한 설명을 원활히 하기 위해 하기 도면이 제공된다.
도 1은 제1 실시예에 따른, 가스 감지 장치의 블록도를 나타낸다.
도 2는 제1 실시예에 따른, 도 1의 가스 감지 장치의 감지 유닛의 예를 나타낸다.
도 3은 제1 실시예에 따른, 가스 압력 조정기와 연결된 도 2의 감지 유닛의 예를 나타낸다.
도 4는 제1 실시예에 따른, 도 3의 가스 압력 조정기와 연결된 도 2의 감지 유닛의 단면도를 나타낸다.
도 5는 제2 실시예에 따른, 예시적 가스 압력 조정기 유닛의 구현을 나타낸다.
도 6은 일 실시예에 따른, 가스 감지 장치를 제공하는 방법의 실시예를 위한 순서도를 나타낸다.
도 7은 일 실시예에 따른, 하나 이상의 가스 기기에 의한 가스 사용을 감지하는 방법의 실시예를 위한 순서도를 나타낸다.
도 8은 일 실시예에 따른, 계산 유닛을 훈련시키기 위해 하나 이상의 전기 신호를 이용하는 단계의 순서도를 나타낸다.
도 9는 일 실시예에 따른, 예시적 가스 압력 조정기에서의 단계 및 주변 잡음의 주파수 스펙트럼을 나타낸다.
도 10은 일 실시예에 따른, 유량 대 예시적 가스 감지 장치로부터의 미가공(raw) 음향 신호에 대한 시간의 그래프를 나타낸다.
도 11은 일 실시예에 따른, 유량 대 예시적 가스 감지 장치로부터 평활화된(smoothed) 음향 신호에 대한 시간의 그래프를 나타낸다.
도 12는 일 실시예에 따른, 유량 대 예시적 구조물에서 예시적 가스 감지 장치의 예시적 교정 절차로부터의 데이터의 음향 강도의 그래프를 나타낸다.
도 13은 일 실시예에 따른, 예시적 구조물에서 예시적 가스 감지 장치의 예시적 교정 절차로부터의 데이터의 음향 강도의 선형성을 보여주는 그래프를 나타낸다.
도 14는 일 실시예에 따른, 유량 대 예시적 가스 감지 장치의 예시적 배치 동안의 시간의 그래프를 나타내다.
도 15는 일 실시예에 따른, 유량 대 예시적 가스 감지 장치의 예시적 배치 동안 시간의 또 다른 그래프를 나타낸다.
도 16은 일 실시예에 따른, 주파수 대 예시적 가스 감지 장치의 예시적 배치 동안 예시적 가스 보일러에 의한 저주파 섬프(thump)를 보여주는 시간의 그래프를 나타낸다.
도 17은 일 실시예에 따른, 예시적 가스 감지 장치의 예시적 배치에서 사용되는 구조물에 대한 통계 데이터 표를 나타낸다.
도 18은 일 실시예에 따른, 예시적 배치 동안 예시적 가스 감지 장치의 성능을 보여주는 표를 나타낸다.
도 19는 일 실시예에 따른, 예시적 배치 동안 예시적 가스 감지 장치의 성능을 보여주는 또 다른 표를 나타낸다.
도 20은 도 1의 계산 유닛의 실시예를 구현하기에 적합한 컴퓨터를 나타낸다.
도 21은 도 20의 컴퓨터 섀시 내부의 회로 보드에 포함된 구성요소의 일례의 대표적 블록도를 나타낸다.

설명의 간략화 및 명확화를 위해, 도면의 그림들은 일반적인 구성 방식을 설명하고 있으며, 공지된 특징 및 기술들에 대한 설명 및 세부내용들은 본 발명을 불필요하게 모호하게 하는 것을 방지하기 위해 생략될 수 있다. 또한, 도면의 구성요소들은 일정한 비율로 그려질 필요는 없다. 예를 들어, 도면상의 일부 구성요소들의 치수는 본 발명의 실시예에 대한 이해를 돕기 위해 다른 구성요소들에 대해 상대적으로 과장될 수 있다. 서로 다른 도면에서 동일한 참조 번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

상세한 설명 및 특허청구범위에서 "제1", "제2", "제3", "제4" 등의 용어들은, 만약 있다면, 유사한 구성요소들을 구분하기 위해 사용될 수 있으며 특정한 연속적인 또는 시간순서를 설명하기 위해 필요한 것은 아니다. 그렇게 사용되는 용어들은 본원에서 설명된 실시예들을 설명하는 적절한 상황에서 서로 교환 가능하며 교체될 수 있으며 달리 본원에 설명되거나 묘사된 것과 다르게 동작할 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 용어 "포함하다" 및 "가지다" 라는 용어 그리고 이의 변형된 용어들은 구성요소 리스트를 구비하는 프로세스, 방법, 시스템, 물건, 디바이스 또는 장치가 반드시 이들 구성요소로 한정되지는 않으며 그러한 프로세스, 방법, 시스템, 물건, 디바이스 또는 장치에 목록으로 표현되지 않거나 고유하지 않은 다른 구성요소를 포함 할 수 있도록, 비배타적으로 포함된 것들을 망라하도록 의도된다.

상세한 설명 및 청구범위에 있는 "왼쪽", "오른쪽", "앞", "뒤", "상부", "하부", "위에", "아래" 등의 용어는, 만약 있다면, 설명을 목적으로 사용되며 영구적인 상대적 위치를 설명하기 위해 필요한 것은 아니다. 그렇게 사용되는 용어들은 예를 들어, 본원에서 설명된 본 발명의 실시예들이 본원에서 표현되거나 달리 설명된 것 보다 다른 방향에서 작동 할 수 있도록 적절한 환경에서 상호 교체될 수 있음을 이해해야 할 것이다.

"연결", "연결된", "연결하다", "연결하는" 등의 용어들은 넓게 이해되어야 하며 둘 이상의 구성요소나 신호를 전기적, 기계적 및/또는 기타 방식으로 연결하는 것을 언급한다. 두 개 이상의 전기적 구성요소가 전기적으로 연결될 수는 있으나 기계적 또는 기타 방식으로는 연결될 수는 없거나; 두 개 이상의 기계적 구성요소는 기계적으로는 연결될 수 있지만, 전기적 또는 기타 방식으로는 연결될 수 없거나; 두 개 이상의 전기적 구성요소는 기계적으로 연결될 수 있지만, 전기적으로 또는 다른 방식으로는 연결되지 않을 수 있다. 연결은 영구적, 반-영구적, 또는 오직 한 순간과 같은 어떠한 시간 길이 동안일 수 있다.

"전기적 연결" 등은 넓게 이해되어야 하며 전력 신호, 데이터 신호, 및/또는 전기적 신호의 다른 유형이나 조합인 어떠한 전기적 신호를 포함하는 연결을 포함한다. "기계적 연결" 등은 넓게 이해되어야 하며 모든 유형의 기계적 연결을 포함한다. "연결된"등의 단어 근방의 "분리가능하게", "분리가능한" 등의 단어의 부재는 해당 연결 등이 분리 가능하거나 분리 가능하지 않음을 의미하지는 않는다. 본원에서 사용된 용어인 "음향 신호"에는 가청 신호 (20헤르쯔(Hz)에서 15킬로헤르쯔(kHz)), 서브-가청 (20Hz 미만) 신호, 또는 초음파(15kHz 초과) 신호를 포함할 수 있다.

도면으로 돌아가서, 도 1은 제1 실시예에 따른 가스 감지 장치(100)의 블록도를 나타낸다. 도 2는 제1 실시예에 따른, 가스 감지 장치(100)의 감지 유닛(110)의 예를 나타낸다. 도 3은 제1 실시예에 따른, 가스 압력 조정기(350)에 연결된 가스 감지 장치(100)의 감지 유닛(110)의 예를 나타낸다. 도 4는 제1 실시예에 따른 가스 압력 조정기(350)에 연결된 감지 유닛(110)의 단면도를 나타낸다. 가스 감지 장치(100)는 단지 예이며 본원에서 나타낸 실시예들로 제한되는 것은 아니다. 가스 감지 장치(100)는 본원에서 특별하게 묘사되거나 설명되지 않은 많은 다양한 실시예 또는 예들로 구현될 수 있다.

가정 감지에 있어서 이전 작업은 두 개의 독립된 관심 중 하나에 의해 동기부여가 되었는데, 이는 (1) 보조적인 돌봄 환경을 위한 인간 활동을 감지(예를 들어, 노인 의료 모니터링)하는 것, 또는 (2) 매우 세밀한 에코피드백(ecofeedback) 애플리케이션이 낭비적인 소비 관행을 감소할 수 있도록 하는 것이다. 비록 가정 내 가스 사용량을 자동으로 파악하는 것은 실제로 해당 인간의 활동에 대한 이해(예를 들어, 가스 렌지 사용은 요리를, 오랜 온수 사용은 샤워를 나타냄)를 제공 할 수는 있지만, 대부분의 가스 사용은 자동화 기계 시스템 (예를 들어, 가정의 보일러 및 온수기)으로부터 기인하며, 이는 직접적으로 현재의 인간의 활동과 일치할 수도 혹은 일치하지 않을 수도 있다. 따라서, 가스 감지의 주요 초점은 가정에서 가스 사용에 대한 에코피드백의 새로운 타입을 사용하도록 하는 두 번째 관심을 지원하는 것에 있다. 그러한 피드백은 재설계된 청구서, 홈 인터넷 포털, 또는 주변 홈 디스플레이의 형태로 나타날 수 있다. 이러한 피드백 중 하나의 구성요소는 시설들 및 소비자들에게 총액 숫자뿐만 아니라 그 소스로 가스 사용의 항목별 분석을 제공하기도 한다. 이러한 상세 데이터는 주민들이 자신의 집에서의 가스 소비 방식(예를 들어, 온수 히터의 온도 설정, 세탁기에서 온수 사용)에 대한 비용과 이익에 관하여 잘 아는 결정을 하도록 한다.

가스 감지 장치(100)는 가정이나 다른 구조물의 가스 사용에 대한 매우 세부적인 정보를 제공하여 가정이나 다른 구조물의 가스 사용에 대한 지식 격차를 제거하는 데 도움을 줄 수 있다. 가스 감지 장치(100)는 가스 이벤트의 음향 강도 변화를 사용하여 소스에 대한 가스 사용(예를 들어, 온수기, 보일러, 또는 벽난로)을 자동으로 식별하고 가스 흐름의 추정치를 제공하는 저비용의 단일-지점 감지 해법이 될 수 있다. 가정에서의 각 가스 장치는 동작 시의 고유량의 가스를 끌어오며, 변화 유량은 기기의 유형에 근거하며, 어느 정도 까지는, 가정 내에서의 위치(즉, 가스 기기의 파이프 경로)에 근거한다. 따라서, 가스 감지 장치(100)는 흐름량과 변화율에 기초하여 소스에 대한 가스 사용을 자동으로 분류할 수 있다.

가스 감지 장치(100)는 가스 이벤트의 음향 시그니쳐를 분석하기 때문에, 가스 자체와 직접 접촉하여 측정 및 계산을 수행 할 필요가 없다. 이러한 직접 접촉을 하지 않는 것은, 동작을 위해 가스와 인-라인 접촉을 필요로 하고, 보통 전문적인 설치를 필요로 하는, 총 사용 측정치만을 제공하는 기존의 가스 감지 방식과는 대비되는 것이다.

도 1 및 2에 설명된 바와 같이, 가스 사용을 감지하는 장치 또는 가스 감지 장치(100)는: (a) 감지 유닛(110); 및 (b) 계산 유닛(120)을 포함할 수 있다. 감지 유닛(110)은: (a) 음향 신호를 검출하고 그 음향 신호를 데이터 신호로 변환하도록 구성된 적어도 하나의 음향 센서(130); (b) 음향 센서(130)의 출력에 연결된 적어도 하나의 앰프(131)(예를 들어, 연산 증폭기 또는 op-앰프); (c) 메모리(119)와 아날로그-디지털 (A/D) 변환기(115)를 가지는 적어도 하나의 컨트롤러(118); (d) 전원(117); (e) 음향 센서(130)와 전기적으로 연결되어 있고 계산 유닛(120)으로 데이터 신호를 송신하도록 구성된 적어도 하나의 송신기(116); 및 (f) 센서 마운트를 포함할 수 있다.

일부 예에서, 가스 감지 장치(100)는, 왜곡 발생시 음향 센서(130)에 의해 검출된 음향 신호의 증폭 이득을 자동적으로 감소시키기 위한 이득 컨트롤러(138)도 포함할 수 있다. 이득 컨트롤러(138)도 앰프 또는 A/D 컨버터 왜곡 발생시 자동으로 증폭 이득을 감소시키기 위해 사용될 수도 있다. 동일하거나 다른 예에서, A/D 변환기(115) 및/또는 메모리(119)는 컨트롤러(118)와 분리될 수 있고; 및/또는 앰프(131) 및/또는 이득 컨트롤러(138)는 컨트롤러(118)의 일부일 수 있다. 다른 실시예에서, 이러한 구성요소들 중 하나 이상은 단일 집적 회로에 결합됩니다. 또 다른 실시예에서, 음향 센서는 마이크로-전자기계 시스템(MEMS) 기술에 의해 상기 다른 구성요소의 일부 또는 모두로서 동일한 집적 회로 상에 구현된다.

계산 유닛(120)은: (a) 송수신기 또는 수신기(121); (b) 프로세싱 모듈(122); 및 (c) 저장 모듈(126)을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 프로세싱 모듈(122)은: (a) 특정 기기에 의한 가스 사용을 음향 센서(130)에 의해 수신된 음향 신호와 상관 시키기 위해 프로세싱 모듈(122)을 훈련시키도록 구성된 트레이닝 모듈(123); (b) 적어도 하나의 특정 기기의 가스 사용과 수신된 음향 신호를 연관시키도록 구성된 이벤트 검출 모듈(124); 및 (c) 사용자와 통신하도록 구성된 통신 모듈(125)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로세싱 모듈(122)은 하나 이상의 소프트웨어 프로그램일 수 있다. 수신기(121)는 송신기(116)로부터 데이터 신호를 수신하도록 구성될 수 있다.

천연 가스 기반시설에서, 가스는 압력 배관 기반시설을 통해 가정 및 다른 구조물로 전달된다. 고압 전송 파이프 라인은 생산 회사의 세척 공장(cleaning plant)으로부터 가스 분배 스테이션으로 가스를 이동시킨다. 조정기 및 제어 밸브는 가스가 이 파이프 라인을 따라 이동 시 고압 가스를 제어한다. 도시 게이트 스테이션에서, 가스 압력 조정기는 파이프 라인 가스 압력을 분배 압력으로 감소시킨다. 일정하고, 측정 가능한 가스 압력을 제공하기 위해, 가스 압력 조정기는 가스 계량기 및 가정으로 들어가지 직전에 가스 압력을 제어한다. 프로판의 경우, 가스는 현장 탱크에 저장되어 있고, 프로판은 보통 로컬 프로판 저장 탱크와 가정 또는 건물 간에 계량되지 않으므로, 하나 이상의 압력 조정기를 통해 가정이나 건물로 들어간다.

가스 압력 조정기는 가정의 배관 시스템에 안전한 압력 수준을 제공하기 위해 미국 국가 규정(ANSI 규정 B109.4-1998)에 의해 조정된다. 이러한 정부 규정을 감안할 때, 가스 규제는 가정 및 기타 구조물에 걸쳐 일관되게 존재하게 되는 합리적인 기대 수준이 있게 된다.

도 3 및 도 4는 예시적인 가스 압력 조정기(350)를 보여준다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 가스 압력 조정기(350)는: (a) 다이어프램 챔버(353), (b) 조정기 제어부(454), (c) 가스 입구(455); (d) 가스 흐름 밸브(456), (e) 가스 출구(457), (f) 통기(breather) 또는 방출(relief) 밸브(452); 및 (g) 방출구(451)를 포함할 수 있다.

다이어프램 챔버(353)는 가스 흐름의 양을 제어하는 스프링 장착 케이스를 포함할 수 있다. 만약 다이어프램 챔버(353)가 고압 또는 저압 변화를 감지하면, 그에 따라 가스의 흐름을 제한하거나 증가하는 조정을 한다. 추가된 안전 기능으로서, 가스 라인이 지나치게 가압되거나 가스 압력 조정기(350)가 오작동하는 경우, 방출 밸브(452)는 무해하게 가스를 배기시키도록 존재한다. 방출 밸브(452)는 다이어프램 챔버(353)에 연결되고 방출구(451)(예를 들어, 외부 강철관)를 통해 가스를 내보낸다. 가스가 하나 이상의 기기에서 소비되는 경우, 일반적으로 약간의 쉿쉿 거리는 치찰음 잡음처럼 들리는, 가스 흐름 밸브(456)에서 가스 압력 조정기(350)를 통한 가스 흐름을 들을 수 있다. 이 음향 신호는 공진 공동 역할을 하는 다이어프램 챔버(353)에 의해 증폭된다.

가스의 흐름은 방출구(451)에 인접 배치된 음향 센서(130)를 경유하여 가스 흐름 밸브(456)를 통해 감지될 수 있다. 즉, 감지 유닛(110)은 가스 압력 조정기(350)의 압력 방출구(451)에 연결되도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 음향 센서(130)는 다이어프램 챔버(353) 또는 방출구(451)로의 기계적 연결에 의해 가스 압력 조정기(350)와 직접적인 물리적 접촉을 하며 배치될 수 있다. 이 경우, 음향 신호는 가스 압력 조정기(350)를 포함하는 물질 내에서 기계적 진동으로서 전달되고 오픈-에어 갭(open-air gap)을 통과하는 대신 오히려 음향 센서(130)에 의해 바로 변환된다.

비록 음향 센서가 가스의 흐름을 측정하는 것이 간접적 방식처럼 보일 수 있지만, 여러 이론적인 토대를 갖추고 있다. 첫째, 고정된 챔버에 대해서는, 공진 주파수도 챔버의 크기에 따라 완전히 고정되고, 결정된다. 이 관계는 호루라기의 공진과 유사한데 - 어떤 사람이 호루라기를 세게 부는 경우에도, 그 사람은 음의 높이는 변경하지 못하며, 단지 소리의 세기만 변화한다. 둘째, 튜브를 통한 보다 큰 흐름은 그 튜브의 한쪽 끝에서의 더 큰 압력에서만 기인할 수 있다. 튜브 내부 가스 흐름이 층류인 경우, 튜브 끝단에 가해지는 압력 사이의 관계는 튜브를 통과한 흐름과 선형적으로 관련되어 있다. 또한, 흐름에 비례하는 이러한 압력은, 공진 주파수의 진폭처럼 나타나고, 그리고 음향 센서(130)를 통한 측정에 이상적으로 적합하다. 가스 압력 조정기(350)상의 또는 근처의 위치에서 마이크 또는 음향 센서(130)의 선택적 위치도 고려될 수 있지만 방출구(451)는 음향 신호가 그 환경에서 바깥쪽으로 진행하도록 하여 센서 위치에 이상적으로 적합하게 하는 다이어프램 챔버(353)에서의 유일한 개구여서 센서 위치에 이상적으로 적합하게 한다. 또한, 앞서 언급한 바와 같이, 공기를 통해 연결되는 또는 가스 압력 조정기(350)를 포함하는 물질을 통해 기계적 전도를 통한 직접 연결도 고려된다. 적절한 필터링 및 노이즈 제거 기술을 통해, 이러한 음향 신호는 분리되고 보정되어 주변 잡음이 존재하는 경우에서도 가스 흐름의 총합을 반영할 수 있다.

도 1 내지 4를 참고하면, 음향 센서(130)는 음향 신호를 수신하고 음향 신호를 데이터 신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 일부 예에서, 음향 센서(130)는 전-방향 마이크 일 수 있다. 다른 예에서, 음향 센서(130)는 단-방향 마이크 일 수 있다. 다른 예에서, 음향 센서(130)는 전기 마이크, 압전 센서, 음향-전기 변환기, 마이크로 전자 센서 또는 초음파 마이크 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 동일하거나 다른 예에서, 음향 센서(130)는 100헤르쯔(Hz)에서 10킬로헤르쯔(kHz)까지의 주파수 범위상에서 -44 데시벨(dB)의 감도를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 높은 동적 범위를 가지는 op-앰프의 음향 센서를 사용하여 보다 선형적인 진폭 응답을 생성할 수 있다. 다른 실시예에서, 음향 센서(130)는 가스 압력 조정기(350)의 하나 이상의 구성 요소와 기계적으로 연결되고 가스 압력 조정기(350)에 의해 생성된 음향 신호의 고유한 직접 연결은 가스 압력 조정기(350)와 음향 센서 또는 마이크(130) 사이의 에어갭을 포함하는 다른 실시예 보다 더 높은 신호 대 잡음비를 나타낸다.

또한, 다양한 실시예에서, 가스 감지 장치(100)는, 메인 음향 센서 부근에는 있으나 가스 압력 조정기(350)의 방출구(451)에 인접하지는 않는, 제2 음향 센서(도 3 또는 도 4에는 미도시)를 포함할 수도 있다. 이 제2 음향 센서는 배경 잡음을 기록할 수 있으며, 소음 제거를 위해 사용될 수 있다. 소음 제거는 신호 대 잡음비를 드라마틱하게 증가시킬 수 있고, 가스 감지 장치(100)가 가스 압력 조정기(350)로부터 매우 조용한 치찰음(hissing)을 측정할 수 있게 한다.

음향 센서(130)는 작은 인쇄 회로 기판(PCB)(234)에 부착될 수 있다. PCB(234)는 일부 예에서 데이터 신호를 증폭하기 위한 증폭기(131)(도 1)를 포함 할 수 있다. 앰프(131)는 음향 센서(130)로부터의 데이터 신호를 증폭하고 컨트롤러(118)(도 1)로 증폭된 데이터 신호를 전달하도록 구성될 수 있다.

PCB(234)는, 가스 압력 조정기(350)의 방출구(451)에 단부 상에서 또는 가장 가까이 맞을 수 있는 센서 마운트(132)에 부착된다. 센서 마운트(132)는, 음향 센서(130)가 방출구(451) 바로 아래에서 안전하고, 평형하며, 그리고 중심에 위치하도록 할 수 있고, 또한, 음향 센서(130)를 바람, 비 및 먼지로부터 보호할 수 있다. 도 3 및 도 4는 감지 유닛(110)이 가스 압력 조정기(350)에 장착된 것을 보여준다. 다른 예에서, 다른 마운팅 장치를 사용하여 가스 압력 조정기(350)에 감지 유닛(110)을 연결시킬 수 있다. 도 2 내지 도 4에 도시된 예에서, 전원(117)(도 1)은 와이어(233)를 이용하여 PCB(234)에 연결된다. 다양한 실시예에서, 전원(117)은 감지 유닛(110)의 나머지 부분에 전원을 제공하기 위한 하나 이상의 배터리를 포함 할 수 있다. 다른 일 실시예에서, 전원(117)은 또한 태양 전지판을 포함하여 하나 이상의 배터리를 충전 할 수도 있다.

일부 예에서, 컨트롤러(118)(도 1)는 PCB(234)상에 장착될 수 있고 음향 센서(130)로부터 데이터 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 일부 예에서, 컨트롤러(118)는 감지 유닛(110)을 제어할 수 있고 송신기(116)(도 1)를 통해 계산 유닛(120)으로 데이터 신호를 통신하기 전에 그 데이터 신호의 일부 처리(예를 들어, A/D 변환기(115)를 사용하여 아날로그 신호에서 디지털 신호로 데이터 신호를 변환) 할 수 있다.

도 1로 돌아가서, 송신기(116)는 PCB(234)에 장착될 수 있고, 증폭기(131), 음향 센서(130) 및/또는 컨트롤러(118)에 전기적으로 연결될 수 있다. 일부 예에서, 송신기(116)는 계산 유닛(120)의 수신기(121)에 데이터 신호를 전달한다. 일부 예에서, 송신기(116)는 무선 송신기일 수 있으며, 수신기(121)는 무선 수신기일 수 있다. 일부 예에서, 전기 신호는 WI-FI(무선 충실도), IEEE(전기 전자 기술자 협회) 802.11 무선 프로토콜, 또는 블루투스 3.0 + HS (고속) 무선 프로토콜을 사용하여 전송될 수 있다. 다른 예에서, 지그비(IEEE 802.15.4) 또는 Z-웨이브 무선 프로토콜이 사용될 수 있다. 다른 예에서, 송신기(116)는 전기 신호를 전송할 수 있다.

계산 유닛(120)은 가스 사용량을 결정하기 위해 음향 센서(130)로부터의 데이터 신호를 사용하도록 구성될 수 있다. 일부 예에서, 계산 유닛(120)은 가정이나 다른 건물에 의한 총 가스 사용량을 결정하도록 구성될 수 있다. 동일하거나 다른 예에서, 계산 유닛(120)은 가정이나 다른 구조물 내의 가스 기기 중 하나 이상에 의한 가스 사용을 결정하도록 구성된다.

본원에서 사용되는 "계산 유닛(120)"는, 단일 컴퓨터, 단일 서버 또는 컴퓨터 및/또는 서버의 클러스터 또는 집합체를 언급하는 것일 수 있다. 일부 예에서, 계산 유닛(120)은 사용자에게 로컬이 될 수 있다. 다른 예에서, 사용자 또는 가스 감지 장치(100)는 인터넷이나 다른 네트워크를 통해 계산 유닛(120)에 접근할 수 있다.

일부 예에서, 계산 유닛(120)은 가스 감지 장치(100)의 사용자의 가정용 컴퓨터 또는 가스 감지 장치(100)가 설치되어있는 구조물의 소유자가 소유한 컴퓨터일 수 있다. 다른 예에서, 제1 서버 또는 컴퓨터(예를 들어, 가정용 컴퓨터)는 수신기(121), 스토리지 모듈(126), 트레이닝 모듈(123), 이벤트 검출 모듈(124), 및 통신 모듈(125)의 제1 부분을 포함 할 수 있다. 하나 이상의 제2 서버 (예를 들어, 또는 가스 감지 장치(100)의 제조업체가 소유 또는 운영하거나 또는 제조업체를 대신하여 소유 또는 운영하는 컴퓨터 또는 서버)는 이러한 모듈의, 중복될 수도 있는, 제2 부분을 포함 할 수 있다. 이들 예에서, 계산 유닛(120) 제1 컴퓨터와 하나 이상의 제2 서버의 조합을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 스토리지 모듈(126)은 특정 제품에 의한 가스 사용으로 특정 데이터 신호(예를 들어, 음향 신호)들 간의 상관 관계 정보를 저장할 수 있다.

이벤트 검출 모듈(124)은: (a) 사용되는 가스의 총량 및 (b) 가스를 사용하는 특정 기기를 결정하고, 만약 하나 이상의 가스 기기가 한 번에 활성화 되는 경우, 각각의 기기에 의해 사용되는 가스의 양을 결정할 수 있다. 일부 예에서, 이벤트 검출 모듈(124)은 3-단계 접근법을 사용하여 음향 센서(130)로부터의 데이터 신호를 가스 흐름 추정치로 변환하고 및 기기-레벨 활동을 추론할 수 있다. 먼저, 이벤트 검출 모듈(124)은, 푸리에 변환 및/또는 대역 통과 필터링 등을 이용하여 감시 유닛(110)으로부터의 미가공 음향 신호 데이터세트를 정제(cleanse)할 수 있다. 일부 예에서, 정제는 환경 소음으로 인한 신호를 제거 할 수 있다. 둘째, 이벤트 검출 모듈(124)은 음향 강도와 가스 흐름간의 관계의 수학적 모델을 사용하여 가스 사용량을 측정한다. 마지막으로, 이벤트 검출 모듈(124)은, 기기가 소비하는 가스를 분류하는데 사용되는, 가스 흐름 볼륨 및 변화율을 계산할 수 있다.

트레이닝 모듈(123)은 특정 음향 신호를 특정 장소에서의 특정 이벤트와 상관 시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 트레이닝 모듈(123)은 도 14에 도시된 이벤트가 가스 난로의 사용임을 결정하도록 구성될 수 있다.

일부 예에서, 트레이닝 모듈(123)은 트레이닝 또는 보정 시퀀스를 수행하여 음향 센서(130)에서 검출된 음향 신호를 특정 장소에서의 특정 이벤트와 상관시키도록 구성될 수 있다. 보정 시퀀스를 수행한 후, 트레이닝 모듈(123)은 트레이닝 상관 데이터를 이벤트 검출 모듈(124)에 제공하여 이벤트 검출 모듈(124)이 그 트레이닝 상관 데이터에 기초하여 음향 센서(130)에서 검출된 음향 신호를 특정 장소에서의 특정 움직임 이벤트와 상관시킬 수 있다. 트레이닝 및 보정 시퀀스는 도 7의 방법(700)의 단계(735)와 관련하여 설명되어 있다.

통신 모듈(125)은 가스 감지 장치(100)의 하나 이상의 사용자로부터 정보를 수신하고 사용자와 정보를 통신하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 사용자는 트레이닝 또는 보정 시퀀스 동안 정보를 입력하기 위해 통신 모듈(125)을 이용할 수 있다. 또한, 통신 모듈(125)은 가스 사용 이벤트가 발생하는 때를 사용자에게 알려줄 수 있다. 일부 실시예에서, 통신 모듈(125)은, 도 20의 모니터(2006), 키보드(2004) 및/또는 마우스(2010)를 사용할 수 있다.

또 다른 실시예에서, 도 5는, 제2 실시예에 따른, 예시적 가스 압력 조정기 유닛(500)에서의 감지 유닛(510)의 구현을 보여준다. 가스 압력 조정기 유닛(500)은 단지 예시적인 것이며, 본원에 제시된 실시예들로 제한되는 것은 아니다. 가스 압력 조정기 유닛(500)은 본원에 특정하게 명시되거나 설명되지 않은 많은 다양한 실시에 및 예들로 구현될 수 있다.

도 5에 설명된 예에서, 가스 압력 조정기 유닛(500)은: (a) 가스 압력 조정기(550); (b) 감지 유닛(510); 및 (c) 계산 유닛(120)(도1)을 포함한다. 본 예에서, 감지 유닛(510)은 가스 압력 조정기(550)와 일체화 되고/되거나 영구적으로 결합된다.

감지 유닛(510)은 도 1의 감지 유닛(110)과 유사할 수 있으며: (a) 가스 압력 조정기(550)의 음향 신호를 검출하고 그 음향 신호를 하나 이상의 제1 데이터 신호로 변환하도록 구성된 적어도 하나 이상의 음향 센서(530); (b) 음향 센서(530)의 출력과 연결된 적어도 하나의 증폭기(131)(도 1); (c) 적어도 하나의 컨트롤러(118)(도 1); (d) 전원(117)(도 1); (e) 음향 센서(530)와 전기적으로 연결된 송신기(116); 및 (f) 센서 마운트(559)를 포함할 수 있다.

가스 압력 조정기(550)는: (a) 다이어프램 챔버(353); (b) 조정기 제어부(454); (c) 가스 입구(455); (d) 가스 흐름 밸브(456); (e) 가스 출구(457); (f) 통기 또는 방출 밸브(452); 및 (g) 방출구(551)를 포함할 수 있다.

본 예에서, 음향 센서(530)는 방출구(551)와 연결되고 방출구(551) 내부에 위치할 수 있다. 송신기(116), 전원(117), 그리고 증폭기(131)는 가스 압력 조정기(550)와 연결된 센서 마운트(559) 내에 위치할 수 있다. 다른 예에서, 음향 센서(530)는 다이어프램 챔버(353), 가스 출구(457), 또는 가스 입구(455) 중 적어도 하나에 위치 할 수 있다.

도 6은, 일 실시예에 따른, 가스 센서를 제공하는 방법(600)의 일 실시예에 대한 순서도를 보여준다. 방법(600) 단지 예이며, 본원에 제시된 실시예들로 제한되지 않는다. 방법(600)은 본원에서 구체적으로 명시되거나 설명되지 않은 많은 다양한 실시예 및 예들에서 채용될 수 있다. 일부 실시예에서, 방법(600)의 단계, 절차, 및/또는 프로세스는 제시된 순서대로 수행될 수 있다. 다른 실시예에서, 방법(600)의 단계, 절차, 및/또는 프로세스는 다른 적절한 순서로 수행될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 방법(600)의 단계, 절차, 및/또는 프로세스는 조합되거나 생략될 수 있다.

도 6을 참고하면, 방법(600)은 적어도 하나의 음향 센서를 제공하는 단계(610)를 포함한다. 일부 실시예에서, 음향 센서는 가스 압력 조정기에서 음향 신호를 감지하고 그 음향 신호를 하나 이상의 제1 데이터 신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 음향 센서는 도 1 및 도 5의 음향 센서(130 또는 530) 각각과 유사하거나 동일할 수 있다. 동일하거나 다른 예에서, 단계(610)는 제2 음향 센서를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 제2 음향 센서는 가스 압력 조정기 외부에 위치할 수 있으며, 제2 음향 센서에 의해 검출된 음향 신호는 소음 제거를 위해 사용될 수 있다.

도 6의 방법(600)은 송신기를 제공하는 단계(615)로 계속된다. 일부 실시예에서, 송신기는 하나 이상의 제1 데이터 신호를 송신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 송신기는 도 1의 송신기(116)와 유사하거나 동일할 수 있다.

이어서, 도 6의 방법(600)은 컨트롤러를 제공하는 단계(620)를 포함한다. 예를 들어, 컨트롤러는 도 1의 컨트롤러(118)와 유사하거나 동일할 수 있다.

다음으로, 도 6의 방법(600)은 송신기, 적어도 하나의 음향 센서 및 컨트롤러를 전기적으로 연결시키는 단계(625)를 포함한다. 예를 들어, 송신기, 적어도 하나의 음향 센서 및 컨트롤러를 전기적으로 연결시키는 단계는 도 1에 설명된 바와 같은 송신기(116), 음향 센서(130) 및 컨트롤러(118)를 전기적으로 연결시키는 단계와 유사하거나 동일할 수 있다.

도 6의 방법(600)은 센서 마운트를 제공하는 단계(630)로 계속된다. 일부 실시예에서, 센서 마운트는 가스 압력 조정기에 연결되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 센서 마운트는 가스 압력 조정기의 압력 방출구에 연결되도록 구성될 수 있다. 센서 마운트는 도 1의 센서 마운트(132) 및/또는 도 5의 센서 마운트(559)와 유사하거나 동일할 수 있다.

이어서, 도 6의 방법(600)는 적어도 하나의 음향 센서, 컨트롤러 및 송신기를 센서 마운트에 기계적으로 연결시키는 단계(635)를 포함한다. 적어도 하나의 음향 센서, 컨트롤러 및 송신기를 센서 마운트에 기계적으로 연결시키는 단계는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은, 음향 센서(130), 컨트롤러(118) 및 송신기(116)를 센서 마운트(132)에 기계적으로 연결시키는 단계와 유사하거나 동일할 수 있다.

다음으로, 도 6의 방법(600)은 계산 유닛을 제공하는 단계(640)를 포함한다. 일부 실시예에서, 계산 유닛은 하나 이상의 제1 데이터 신호를 사용하여 하나 이상의 가스 기기에서의 가스 사용을 결정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 계산 유닛은 도 1의 계산 유닛(120)과 유사하거나 동일할 수 있다.

일부 예에서, 단계(640)는 계산 유닛을 제공하는 단계를 포함할 수 있는 데, 여기서 계산 유닛은: (a) 하나 이상의 가스 기기에서의 가스 사용을 결정하기 위한 둘 이상의 제1 데이터 신호를 사용하도록 구성된 이벤트 검출 모듈; (b) 송신기로부터 하나 이상의 제1 데이터 신호를 수신하도록 구성되는 수신기; (c) 하나 이상의 가스 기기에 의한 가스 사용과 하나 이상의 제1 데이터 신호간의 관계를 결정하도록 구성된 트레이닝 모듈; 및 (c) 사용자와의 통신을 위해 구성된 통신 모듈을 포함한다. 예로서, 이벤트 검출 모듈, 수신기, 트레이닝 모듈, 통신 모듈은 도 1의 이벤트 검출 모듈(124), 수신기(121), 트레이닝 모듈(123) 및 통신 모듈(125) 각각과 유사하거나 동일할 수 있다.

도 7은 일 실시예에 따른, 하나 이상의 가스기기에 의한 건물 내에서의 가스 사용을 검출하는 방법(700)의 실시예에 대한 순서도를 보여준다. 방법(700)는 단지 예이며, 본원에서 제시된 실시예들로 제한되는 것은 아니다. 방법(700)은 본원에서 특별히 제시되거나 설명되지 않은 많은 다른 실시예 또는 예들에서 채용될 수 있다. 일부 실시예에서, 방법(700)의 단계, 절차 및/또는 프로세스는 제시된 순서대로 수행될 수 있다. 다른 실시예에서, 방법(700)의 단계, 절차 및/또는 프로세스는 다른 적절한 순서로 수행될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 방법(700)의 단계, 절차 및/또는 프로세스는 조합되거나 생략될 수 있다.

도 7을 참고하면, 방법(700)은 건물의 가스 압력 조정기에 적어도 하나의 음향 센서를 연결시키는 단계(710)를 포함할 수 있다. 건물에 대한 가스의 소스(천연가스 인지 또는 프로판 인지)는 그 건물로 들어오는 가스의 압력을 조정하는 가스 압력 조정기를 가질 수 있다. 일부 예에서, 적어도 하나의 음향 센서는 가스 압력 조정기의 압력 방출구에 연결될 수 있다.

예로서, 적어도 하나의 음향 센서는 도 1 및 도 5의 음향 센서(130 또는 150) 각각과 유사하거나 동일할 수 있다. 가스 압력 조정기와 압력 방출구는 도 3 및 도 4의 가스 압력 조정기(350) 및 압력 방출구(451) 각각과 유사하거나 동일할 수 있다. 적어도 하나의 음향 센서를 가스 압력 조정기와 연결시키는 것은 도 3 또는 도 4에 나타낸 바와 같이 음향 센서(130)를 가스 압력 조정기(350)과 연결시키는 것 또는 도 5에 설명된 바와 같은 음향 센서(530)를 가스 압력 조정기(550)와 연결시키는 것과 유사하거나 동일할 수 있다. 일부 예에서, 적어도 하나의 음향 센서는 센서 마운트(예를 들어, 도 1 내지 4의 센서 마운트(132) 또는 도 5의 센서 마운트(559))를 이용하여 가스 압력 조정기에 연결될 수 있다.

이어서, 도 7의 방법(700)에는 적어도 하나의 음향 센서를 가지고 하나 이상의 제1 음향 신호를 수신하고 그 하나 이상의 제1 음향 신호를 하나 이상의 제1 전기 신호로 변환시키는 단계(715)를 포함한다.

다음으로, 도 7의 방법(700)은 하나 이상의 제1 전기 신호를 증폭하는 단계(720)를 포함한다. 일부 예에서, 하나 이상의 제1 전기 신호는 op-앰프를 이용하여 증폭될 수 있다. 예로서, op-앰프는 도 1의 증폭기(131)과 유사하거나 동일할 수 있다.

또한, 일부 예에서, 하나 이상의 제1 전기 신호는 단계(725)에 앞서 A/D 컨버터(예를 들어, A/D 컨버터(115))에 의해 아날로그에서 디지털 신호로 변환될 수 있다.

도 7의 방법(700)은 하나 이상의 전기 신호를 송신하는 단계(725)로 계속된다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 제1 전기 신호는 송신기를 사용하여 송신될 수 있다. 예를 들어, 송신기는 도 1의 송신기(116)와 유사하거나 동일할 수 있다. 일부 예에서, 송신기는 무선 송신기가 될 수 있다.

이어서, 도 7의 방법(700)은 하나 이상의 제1 전기 신호를 수신하는 단계(730)를 포함한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 제1 전기 신호는 수신기를 사용하여 수신될 수 있다. 예를 들어, 수신기는 도 1의 수신기(121)와 유사하거나 동일할 수 있다. 일부 예에서, 수신기는 무선 수신기가 될 수 있다.

다음으로, 도 7의 방법(700)은 하나 이상의 제1 전기 신호를 사용하여 하나 이상의 제1 음향 신호를 특정 가스 기기에 의한 가스 사용량과 상관시키는 단계(735)를 포함한다. 일부 예에서, 계산 유닛(120)(도 1)의 트레이닝 모듈(123)(그림 1)은 사용자와 훈련 또는 보정 과정을 수행 할 수 있다.

도 8은, 일 실시예에 따라, 하나 이상의 제1 전기 신호를 사용하여 하나 이상의 제1 음향 신호를 하나 이상의 가스기기의 특정 기기에 의한 가스 사용량과 상관시키기 위해 계산 유닛을 훈련시키는 단계(735)에 대한 순서도를 보여준다.

도 8의 단계(735)의 첫번째 절차는 분석을 위해 하나 이상의 제1 데이터 신호를 준비하는 절차(811) 이다. 일부 예에서, 이벤트 검출 모듈(124)은 제1 데이터 신호를 정제할 수 있다. 제1 데이터 신호는 가스 사용에 대한 정보가 추출되기 전에 정제를 필요로 하는 미가공 음향파일일 수 있다.

예를 들어, 제1 데이터 신호는 압축되지 않은 WAV(웨이브 폼 오디오 파일 형식) 레코딩일 수 있다. 압력 조정기의 비압축 WAV 레코딩은 중복되지 않는 시간 윈도우로 그룹화될 수 있으며, 각각의 윈도우는 일초의 데이터를 포함한다. 이러한 1초 윈도우를 사용하여 이벤트 검출 모듈(124)은 음향 신호의 짧은-시간 푸리에 변환(즉, 스펙트럼)을 계산할 수 있다. 도 9는 시간과 주파수 모두의 함수로서 데시벨로 나타낸 결과 스펙트럼(900)을 보여준다. 음향 신호(961)는 스펙트럼에서 특정 주파수를 주로 차지하고 것에 주목하라(도 9에서, 음향 신호는 7.5 kHz에서 발생). 공명 주파수는 조정기를 통해 조절될 수 있으나, 일반적으로 공진 주파수는 5 내지 9 kHz 범위 내에 있게 된다.

모든 음향-기반 접근법에서와 같이, 음향 신호는 주변 잡음에 민감하다. 다행히도, 이러한 잡음의 대부분은(예를 들어, 발소리, 바람, 잔디 깎는 기계) 저 주파수(4kHz 이하)의 잡음이다(바람, 비행기 및 자동차 잡음을 도 9에 표기하였음). 잡음이 5 내지 9 kHz 내에 들어가면, 종종 광대역 주파수 시그니쳐(signature)를 가지게 되어, 식별을 용이하게 해준다. 특히, 5 내지 9kHz 범위 밖의 평균 에너지가 공진 주파수 에너지의 1/10 보다 큰 경우, 이벤트 검출 모듈(124)은 그 시간 동안 데이터를 무시하고 이를 잡음 이벤트가 발생하기 2초 전에서 2초 후까지의 평균값으로 대체할 수 있다(도 10 참조).

스펙트럼에서 환경 잡음을 제거한 후, 이벤트 검출 모듈(124)은 5 내지 9kHz 범위에서 최대 공명을 취해 공진 주파수를 찾을 수 있다. 이벤트 검출 모듈(124)은 시간에 걸쳐 공진 주파수의 크기를 추출하여 직접적으로 유량과 상관되는 값들(시간, 공진 주파수 강도)의 시계열 벡터를 형성한다(도 10 및 도 11 참조). 그리고 나서, 5초 길이의 이동 평균 필터를 사용하여 이 벡터를 평활화되도록 한다.

다음으로, 도 8의 단계(735)는 가스 흐름량을 결정하는 절차(812)를 포함한다. 일부 예에서, 음향 강도와 가스 흐름간의 선형 관계를 사용하여 사용된 가스량을 추정할 수 있다. 다른 예에서, 비-선형 수학적 모델을 사용하여 사용된 가스량을 추정할 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 일부 예에서, 압력 조정기 밸브를 거친 가스의 음향 강도는 흐름과 선형 관계에 있다. 도 12는, 일 실시예에 따라, 유량 대 예시적 구조물에서 예시적 가스 감지 장치의 예시적 교정 절차로부터의 데이터 음향 신호 강도에 대한 그래프(1200)를 나타낸다. 지상 검증 자료 수집에서의 문제로 인해, 이 그래프는 완벽한 선형은 아니며, 특히 낮은 흐름값에서 그러하다. 이러한 이유로 인해, 비-선형 수학적 모델은 사용된 가스량을 추정하는데 적용될 수 있다.

또한, 음향 신호와 가스 흐름간에는 종종 선형 관계가 있기 때문에, 혼합된 이벤트의 전체적인 음향 신호 강도는 개별적으로 수집된 음향 신호 강도 부분의 합으로 가정할 수 있다. 이러한 관계는 전체적 가스 흐름이 각 기기로부터 개별적 흐름의 합이 되어야 하는 것과 같은 방법이다. 이 관계를 테스트하기 위해, 개별적으로 수집된(싱글-이벤트) 데이터세트(dataset)는 혼합 이벤트 데이터세트와 비교될 수 있다. 도 13은, 일 실시예에 따라, 예시적 구조물에서 예시적 가스 감지 장치의 예시적 교정 절차로부터의 데이터 음향 신호 강도의 선형성을 보여준다. 즉, 도 13은 테스트 데이터세트의 개별적 이벤트와 혼합 이벤트 모두에 대해 측정된 음향 신호 강도를 가지고 개별적 기기 강도를 합하는 것에 기초한 기대값들 간의 관계를 나타낸다. 포인트들이 하나의 기울기상에 놓여 있어 오디오 강도와 가스 유량간의 관계가 선형임을 나타내는 것임에 주목하라. 높은 가스 유량에서의 약간의 비-선형성은 매우 높은 진폭 신호의 op-앰프 왜곡에 기인하며, 이는 이벤트 검출 모듈(124)(도 1)을 사용하여 보상될 수 있다.

강도와 흐름간의 관계가 선형이기 때문에, 이벤트 검출 모듈(124)은 간단한 선형 회귀를 이용하여 가스의 상대적 흐름(즉, 강도)을, CCF(Centum Cubic Feet, 또는 100 큐빅 피트) 또는 섬(therm)으로 측정한, 절대 가스 유량으로 맵핑할 수 있다. 이 회귀는 가스 감지 장치(100)가 흐름 대 강도 그래프상의 두 포인트 또는 오직 한 포인트 중 하나를 가질 것을 요구하며, 원점 (배경 잡음 레벨)은 데이터세트의 일부인 것으로 가정한다. 따라서, 가스 감지 장치(100)는 서로 다른 유량을 가지는 두 개의 기기로부터 또는 가변 유량을 가지는 하나의 기기로부터 계산될 수 있다. 물론, 추가 기기로부터의 추가 데이터를 제공하는 것으로 회귀를 향상시킬 수 있고, 그 결과 가스 흐름을 예상할 수 있다. 3가지 교정 방법을 사용하여 가스 감지 장치(100)에서 추론된 상대적 흐름을 절대 소비값(예를 들어, CCF 또는 섬 등)으로 연관시키는데 필요한 데이터를 제공할 수 있다.

첫번째 방법은 구조물 가스 계량기로부터 가스 사용량을 판독하고 통신 모듈(125)(도 1)을 이용하여 이 데이터를 입력하는 것을 포함한다. 두번째 방법은 온수기 또는 보일러와 같은 어느 기기상의 유량을 판독하고 통신 모듈(125)(도 1)을 이용하여 이 데이터를 입력하는 것을 포함한다. 대형 기기들은 국가 규정에 의해 이들의 가스 소비량을 보여주도록 요구된다. 이 방법은 가정이 가스 계량기를 가지고 있지 않으므로, 프로판을 사용하는 가정에 특히 유용하다.

세번째로, 덜 집중적인 방법으로 가스 청구서상에 그 측정값을 이용하는 것이다. 가스 감지 장치(100)는 가스 사용 구간 및 그 상대적 흐름을 기록할 수 있고, 트레이닝 모듈(123) 및/또는 이벤트 검출 모듈(124)은 그 기간 동안 소비된 전체 가스량을 계산할 수 있다. 이러한 방식으로, 첫번째 가스 청구서(또는 심지어 가스 계량기로부터 듬성 듬성 측정된 측정 세트)를 이용하여 가스 감지 장치(100)를 유량의 절대 단위로 교정할 수 있다. 집주인은 사용 날짜 및 총 사용량만 입력하면 된다. 비록 미국 내 많은 가스 회사들은 가스 소비를 에너지 단위(보통 섬)로 청구하지만, 많은 가스 청구서 역시 미터(보통 CCF)로 측정된 가스의 전체 량을 보고하기도 하며, 이는 이 타입을 교정 방법으로 사용하도록 해준다.

이어서, 도 8의 단계(735)는 특정 가스 기기를 특정 가스 사용 이벤트와 연관시키는 절차(813)를 포함한다. 일부 예에서, 트레이닝 모듈(123)(도 1)은 사용자와 훈련 또는 교정 프로세스를 수행하여 이 연관성을 생성할 수 있다.

도 1을 다시 참조하면, 다양한 실시예에서, 교정 프로세스는 가스 감지 장치(100)의 사용자가 음향 신호를 특정 가스 이벤트에 연관시키는 것을 돕는 라벨링 프로세스를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 트레이닝 시퀀스는 가스 감지 장치(100)의 사용자가 트레이닝 모듈(123)이 동작 중이고 가스 압력 조정기에서 음향 신호를 기록하는 동안 가정 또는 구조물 내의 가스 기기 각각을 켜고 끄는 것을 포함한다.

가스 사용 이벤트를 식별하기 위해, 트레이닝 모듈(123)(또는 이벤트 검출 모듈(124))은 슬라이딩 윈도우 단계 검출기를 사용하여 공진 주파수 강도의 크기 변화를 계속 관찰할 수 있다(도 11 또는 도 14 참조). 트레이닝 모듈(123)(또는 이벤트 검출 모듈(124))은 평활화된 공진 주파수 벡터를 입력으로 사용할 수 있다. 학습된 또는 미리 결정된 임계값 보다 큰 변화율을 가지고 점진적으로 증가 또는 감소하는 신호와 만나는 경우 단계 검출기가 작동한다.

일부 예에서, 학습된 임계값은 임의의 큰 숫자로 설정되고 작은 단계로 감소한다. 각 단계에 대해, 트레이닝 모듈(123)(또는 이벤트 검출 모듈(124))은 별개로 발생되는 이벤트의 임의의 서브세트를 분할할 수 있다. 만약 올바른 이벤트 개수가 계산되면, 임계값은 수용된다. 그렇지 않다면, 임계값은 감소되고 프로세스는 반복된다. 예를 들어, 서브세트가 4개의 이벤트를 포함한다면, 분할된4 단계의 증가 및 4 단계의 감소가 있어야 한다. 트레이닝 모듈(123)(또는 이벤트 검출 모듈(124))은 이 패턴이 보일 때까지 검출 임계값을 점진적으로 감소시킬 수 있다. 이러한 방식으로, 학습된 임계값은 최소의 감독으로 설정된다.

가스 기기 각각에 전원을 순환한 후, 사용자는 통신 모듈(125)을 사용하여 트레이닝 모듈(123)에서 검출된 각 가스 이벤트에 라벨링할 수 있다. 예를 들어, 만약 사용자가: (1) 가스 벽난로를 켜고 끈다면; 그리고 (2) 난로의 4개 버너 각각을 켜고 끈다면, 가스 감지 장치(100)에서 검출된 첫번째 두 개의 가스 이벤트는 가스 벽난로가 턴온 및 턴오프된 것으로 라벨링되고, 다음의 8개의 가스 이벤트는 가스 난로 4개의 버너 각각을 턴온 및 턴오프한 것으로 라벨링될 수 있다. 유사하게, 사용자는 가정 또는 구조물 내의 모든 가스 기기의 가스를 순환 시키거나 순환을 막아 비슷한 라벨링 절차를 수행할 수 있다.

다른 예에서, 통신 모듈(125)은, 특정 가스 이벤트가 발생하는 경우 타임스탬프를 표시할 수 있도록 하는 모바일 전자 장치(예를 들어, 캘리포니아 쿠퍼티노에 위치한 애플 컴퓨터사의 iPhone®에서 구동하는 일부를 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 사용자는 통신 모듈(125)의 일부를 구동시키는 전자 장치를 가지고 다는 공안 가정 또는 구조물 내의 모든 가스 기기상의 가스를 순환 시키고 순환 정지시킬 수 있다. 사용자는 통신 모듈(125)을 이용하여 언제 가스 이벤트가 발생하는 지를 표시할 수 있다. 예를 들어, 트레이닝 모듈(123)이 동작하고 가스 이벤트가 기록되는 동안, 사용자는 가스 수영장 히터를 켜고 모바일 전자 장치의 버튼을 눌러 전자 장치가 가스 이벤트의 내용을 기록하고 이벤트가 발생된 시간을 기록하도록 한다.

트레이닝 모듈(123)은 모바일 전자 장치에서 기록된 데이터 및 음향 센서(130)에서 기록된 음향 신호를 상관시킬 수 있다. 일부 예에서, 모바일 전자 장치는 그 데이터를 즉시(예를 들어, 실시간으로) 계산 유닛(120)으로 전달하고, 다른 예에서는, 그 데이터는 트레이닝 프로세스가 종료된 후(예를 들어, 배치 모드) 계산 유닛(120)으로 통신될 수 있다.

또 다른 예에서, 사용자는 가정 또는 건물 내 모든 가스 기기상의 가스 순환을 시키거나 순환을 정지시켜 트레이닝 모듈(123)이 스토리지 모듈(126)에 저장된 가스 기기의 음향 시그니쳐를 액세스할 수 있게 하고, 자동적으로 가스 이벤트를 특정 가스 기기의 음향 시그니쳐와 연관시킬 수 있다. 다른 실시예에서, 사용자는 건물 내 가스 기기에 관한 정보(예를 들어, 제조사, 모듈 번호, 및/또는 시리얼 번호)를 입력하여 트레이닝 모듈(123)이 가스 이벤트를 가정 내 기기의 음향 시그니쳐와 연관시키는 것을 돕도록 할 수 있다. 즉, 트레이닝 모듈(123)은 음향 센서(130)에서 검출된 음향 신호를 건물 내 가스 기기의 저장된 음향 시그니쳐와 비교하여 그 가스 이벤트를 특정 가스 기기와 연관시킨다. 일부 예에서, 가스 기기의 음향 시그니쳐는 제3자(예를 들어, 가스 감지 장치(100)의 제조사)에 의해 제공될 수도 있다.

계산 유닛(120)은 스토리지 모듈(126)에서의 연관 또는 교정 프로세스 결과를 저장할 수 있다. 이 정보는 나중에 하나 이상의 음향 신호를 특정 가스 기기에 의한 가스 사용량과 연관시키는 데 사용될 수 있다. 특정 가스 사용 이벤트로 특정 가스 기기를 연관시키는 것을 완료한 후, 도 8의 단계(735)는 종료된다.

도 7을 다시 참고하면, 방법(700)은 하나 이상의 음향 센서로 하나 이상의 제2 음향 신호를 수신하고 이 하나 이상의 제2 음향 신호를 하나 이상의 제2 전기 신호로 변환하는 단계(740)로 계속된다. 단계(740)는 단계(715)와 유사하거나 동일할 수 있다.

이어서, 도 7의 방법(700)은 하나 이상의 제2 전기 신호를 증폭하는 단계(745)를 포함한다. 단계(745)는 단계(720)와 유사하거나 동일할 수 있다.

다음으로, 도 7의 방법(700)은 하나 이상의 제2 전기 신호를 송신하는 단계(750)를 포함한다. 단계(750)는 단계(725)와 유사하거나 동일할 수 있다.

도 7의 단계(700)는 하나 이상의 제2 전기 신호를 수신하는 단계(755)를 포함한다. 단계(755)는 단계(730)와 유사하거나 동일할 수 있다.

이어서, 도 7의 방법(700)은 하나 이상의 제2 음향 신호를 적어도 하나의 특정 기기에 의한 가스 사용과 연관시키는 단계(760)를 포함한다. 일부 예에서, 단계(760)는 제2 가스 흐름을 적어도 하나의 특정 기기에 의한 가스 사용과 상관시키는 것으로 여겨질 수 있다.

가스 사용 이벤트를 식별하기 위해, 이벤트 검출 모듈(124)(도 1)은 슬라이딩 윈도우 단계 검출기를 사용할 수 있는데, 이는 음향 센서(130)(도 1)로부터 음향 신호의 공진 주파수 강도의 크기 변화를 계속 찾는다. 이벤트 검출 모듈(124)(도 1)은 평활화된 공진 주파수 벡터를 기기 식별 알고리즘에 대한 입력으로 사용한다. 이벤트 검출 모듈(124)(도 1)은 학습된 임계값 보다 큰 변화율로 점진적으로 증가하거나 감소하는 신호와 마주치는 경우 발생되는 단계를 작동하도록 한다. 이 단계를 위한 임계값은 교정 프로세스 (즉, 도 8의 절차(813)) 동안 각 구조물에 대해 결정된다. 예를 들어, 도 10 및 도 11에는 단계로서 식별된 여러 개의 강조된 영역을 포함한다.

이벤트 검출 모듈(124)이 음향 센서(130)(도 1)로부터 음향 신호의 단계 변화를 위치시킨 후, 이벤트 검출 모듈(124)은 그 신호로부터 다음과 같은 3개의 특징을 추출할 수 있다: (1) 단계 변화의 상대적 크기; (2) 유량-변화의 기울기; 및 (3) 미지의 이벤트의 상승 또는 하강 시간. 첫번째 특징(단계 크기)은 기기 사용자에게 가스량 추정치를 제공한다. 이 특징은 고정된 유량을 가지는 기기(예를 들어, 온수기는 보통 보일러 보다 적은 가스를 사용함)를 명확히 하는데 유용하다. 단계 크기는 또한 가변 흐름을 가지는 기기(예를 들어, 난로 또는 벽난로)를 명확히 하는데 유용한데, 그 이유는 이들 시스템은 작동이 되는 동안 최대 흐름에서 턴온 되고 안정적인 단계 증가를 제공하도록 디자인되기 때문이다. 전기기계적으로 스위칭되는 기기들은 수동이나 인간이 제어하는 기기와 비교할 때 매우 가파른 동작 기울기를 가지고 있기 때문에 두번째 및 세번째 특징(단계 기울기 및 상승 시간)은 유용하다.

특징 벡터가 각 분할된 이벤트를 위해 생성된 다음, k 최근접 이웃(KNN) 모델을 구축하는데 사용될 수 있다. KNN 모델은 가스 벤트의 소스를 자동으로 판단하기 위해 사용될 수 있다. 이벤트 검출 모듈(124)은 유클리드 거리 척도 및 역 가중치를 가지는 KNN(k=3)을 적용할 수 있으며, 이는 N-차원 공간 내의 작은 거리는 유사한 흐름 및 기울기를 가지는 가스 이벤트에 대응하기 때문에 이러한 종류의 특징 벡터에 매우 적합하다.

도 14 및 도 15는, 일 실시예에 따라, 예시적 가스 감지 장치의 예시적 사용 동안 유량 대 시간 그래프를 나타낸다. 예를 들어, 도 14는 예시적 가스 난로의 사용 동안 유량 대 시간의 그래프(1400)를 보여준다. 도 15는 예시적 혼합 이벤트 동안 유량 대 시간의 그래프(1500)를 보여준다. 즉, 도 15는 가스 벽난로가 턴온 되고, 가스 난로가 턴온 되고, 가스 보일러가 턴온 되고, 가스 온수기가 턴온 된 다음 이들 기기 각각이 연속적으로 턴오프 되는 경우의 예를 나타낸다.

일부 예에서, 이벤트 검출 모듈(124)은 음향 신호의 추가 특징을 사용하여, 예를 들어 보일러 및 온수 히터를 식별한다. 보일러 및 온수 히터는 밸브가 열리고 닫히는 때 점화 모듈에서 낮은 주파수 신호 즉 "섬프(thump)"를 만들어 낸다(도 16 참조). 이들 기기는 가스 흐름을 기계적으로 제어하는 2상 솔레노이드 밸브를 가져, 솔레노이드가 밸브를 닫을 때 특징 섬프를 생성할 수 있다. 이 섬프는 음향 센서(130)(도 1)을 사용하여 쉽게 감지되며 기기들 사이에서 현저하게 변화되어, 유사한 가스 이벤트를 구별하는데 도움이 되도록 사용될 수 있다.

불행하게도, 음향 센서(130)도 또한 집 밖의 사람들의 걸음, 통과하는 차량 또는 주변 환경으로부터 충분히 낮은 주파수 잡음을 잡아낸다. 이것은 잠재적으로 신뢰할 수 없는 주파수 레벨에서의 특징 추출을 하게 만든다. 잡음 제거 하드웨어 및 절차들은 이러한 문제를 완화하는데 도움을 줄 수 있다. 그러나, 특징에 대한 보다 낮은 주파수를 계속 탐색하는 대신, 이벤트 검출 모듈(124)은 낮은 주파수 분석을 사용하여 단지 흐름만을 기초로 하여 안정적으로 구별될 수 없는 기기들을 분명히 할 수 있다. 예를 들어, 저 주파수 섬핑(thumping) 특징은 가스 감지 장치(100)의 일부 테스트에서 서로 혼란을 일으키는 보일러와 가스 벽난로를 명확히 구별하는데 도움을 줄 수 있다.

마지막으로, 도 7의 방법(700)은 가스 사용을 사용자에게 표시하는 단계(765)를 포함한다. 일부 예에서, 통신 모듈(125)은 가스 사용 데이터를 사용자에게 표시할 수 있다. 이 데이터는 다양한 형식으로 표시될 수 있다. 일부 실시에에서, 특정한 시간 구간 동안 구조물 내의 가스 기기들 각각의 가스 사용이 챠트 또는 그래프 형태로 사용자에게 표현될 수 있다. 예를 들어, 그래프는 도 14 및 도 15에 유사하게 도시될 수 있고 사용자에게 제공되어 시간에 따른 하나 이상의 가스 기기의 가스 사용량을 보여줄 수 있다. 일부 실시예에서, 가스 사용량은 실시간으로 표시될 수 있다.

가스 감지 장치(100)의 테스트 결과를 본 명세서에 나타낸다. 가스 감지 장치(100)의 정확도를 평가하기 위해, 496개의 가스 이벤트의 전체 데이터세트를 9개 가구 및 5개 개별 기기 유형들(보일러, 온수기, 난로, 벽난로 및 수영장 히터) 상에서 수집하였다. 496개 가스 이벤트 중, 175개가 별도로 기록되었고, 321개가 혼합 형태로 기록되었다. 이들 테스트 결과는 가스 감지 장치(100)가 개별 기기들을 안정적으로 검출하고 식별하여 전체 평균 95.1%의 정확도를 나타냈다.

데이터는 4개 도시에서 다양한 크기와 연령을 가지는 9개의 서로 다른 가정에서 수집되고 라벨링 되었다(도 17의 표 1 참조). 각 집에는 지역성(고속도로에 근접, 인도 혼잡 등)에 따라 배경 잡음의 다양한 레벨을 가졌다. 각 집에서, 보일러, 온수 히터, 난로, (수동 또는 전기 스타터 모두를 가지는)벽난로, 및 수영장 히터를 포함하는 가용 가스 기기 모두를 테스트하였다. 천연 가스 기기에 초점이 맞춰져 있긴 했으나, 프로판을 사용하는 가구(즉, 도 17의 표 1의 H5)에서도 가스 감지 장치(100)를 테스트하였다. 각 데이터세트를 위해서, 트레이닝 절차는 기기를 턴 온하고 턴 오프하는 타임스탬프가 기록되면 수행되었다. 이 데이터는 이러한 접근법을 평가하기 위한 지상 검증 자료 역할을 하였다.

이 데이터 모두는 배치된 랩톱의 사운드카드를 사용하여 수집되고 초기에 처리되었다. 음향 신호를 초당 22,050 샘플로 샘플링하고, 음향 센서의 전체 주파수 범위상에서 주파수 분석을 수행하였다. 미가공 데이터를 16-비트 정수를 사용하여 비압축 WAV 파일로 기록하고 각 샘플을 반복하였다.

이어서 미리 정해진 실험 절차를 진행하여 배치 장소에 걸쳐 데이터가 일정하게 하도록 하였다. 각 가정에 대해, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 센서를 가스 압력 조정기의 방출구에 부착하였다. 각 가스 기기는 개별적으로 최소 15분 켠 다음 껐다. 이 프로세스는 각 기기에 대해 최소 3번 반복하였다. 이 절차는 각 기기가 전체 집안 내에서 오직 가스 기기만이 되도록 하는 정제된 데이터세트 획득을 가능하게 한다.

많은 가스 장치들은 가스 흐름량을 제어하기 위한 메커니즘을 제공하지는 않는다[장치는 단순히 온 또는 오프 됨(보일러, 온수기, 건조기 및 일부 벽난로)]. 흐름이 제어될 수 있는 장치들 모두에 대해, 장치는 각 흐름 레벨을 통해 서서히 조절 되어 가변율 장치의 효과를 캡쳐하였다. 예를 들어, 가스 난로를 이용하여, 하나의 버너를 최대에서 최소 흐름까지 경사지게 하고 이를 되돌렸다(도 14).

각 기기를 개별적으로 테스트하는 것에 이 외에, 둘 이상의 가스 기기를 동시에 사용하는 보다 현실적인 시나리오를 포함하여 데이터를 수집하였다(예를 들어, 우리는 보통 보일러, 온수기 및 난로를 작동시킨다). 이러한 혼합 이벤트는 모든 가정에서 흔하게 발생할 수 있으며 따라서 특별한 관심이 요구된다. 혼합 이벤트를 시뮬레이션하기 위해, 복수의 가스 기기들을 따로따로 4개 기기까지 15초 간격으로 턴 온 시켰다. 도 15는 혼합 이벤트 테스트에서 수집된 데이터를 보여준다.

자동 제어(보일러 및 온수기) 및 수동 제어(난로 및 벽난로) 가스 기기 모두에서 유량 정보가 또한 수집되었다. 지상 검증 자료로 가스 흐름을 수집하기 위해 2가지 방법이 사용되었다: 천연가스 계량기 및 가스 기기 라벨/수동인데, 불행하게도, 어느 것도 완벽하게 정확한 지상 검증 자료를 제공하지 못하였다. 비록 천연 가스 계량기가 가스 흐름 측정을 확실히 제공하긴 하지만, 순간 흐름에 관한 정확한 데이터를 시각화 하도록 디자인된 것은 아니다. 일정한 레이트로 가스가 흐르는 경우에서도, 가스 계량기 눈금은 보통 더듬거리다가 이후에 따라서 전체 회전만큼 점프한다. 이들 효과를 완화하기 위해, 흐름 측정 데이터를 좀 더 긴 구간에서 수집(보통 4분 이상)하며, 이는 가스의 적어도 2 큐빅 피트에 해당하며, 그 결과를 평균하여 유량을 얻는다. 이 방법은, 계량기가 없는 프로판을 사용하는 H5를 제외한 모든 가정에서 사용하였다.

가스 계량기의 대안으로서, 지상 검증 자료로서 가스 기기 상에 리스트된 소비 정보를 사용하였다. 대부분의 대형 기기들은 그들의 전력 소비를 직접 표시한다(보통 BTU/hr). 이러한 방법을 사용하여 개별 기기들의 가스 소비 추정치를 제공한다. 그러나, 기기 설명서를 통해 얻은 전력 소비는 가스 흐름으로 간단히 변환될 수 없는 데, 이는 이러한 변환이 온도, 압력 및 습도로 변화하기 때문이다. 따라서, 이러한 교정 방법은 대략적인 사용 추정치를 제공할 수 있을 뿐이다. 미터가 없는 가정에 대해서는(예를 들어, 프로판 가스 가정), 이 방법이 흐름을 추정하기 위한 유일한 방법이다. 이러한 분석을 위해, 이 방법은, 미계량된 프로판을 사용하는 유일한 가구인, H5에서 사용되었다.

이벤트 검출 알고리즘의 정확도를 평가하기 위해(즉, 도 7의 단계(760)), 데이터세트 내의 각 가스 기기 이벤트(단일 또는 혼합 이벤트 모두를 포함)를 반복하였다. 이벤트 검출 알고리즘의 출력은 각 이벤트에 대하여 사람이 만든 라벨과 비교하였다. 가스 감지 장치(100)은 상당한 주변 잡음의 존재에도 불구하고 모든 가스 이벤트에서 98.22%로 정확히 검출할 수 있었다(도 18의 표 2의 두번째 열). 예를 들어, 낙엽 송풍기(leaf blower), 주행중인 자동차, 및 연설이 데이터세트의 많은 곳에 존재했으나, 어떠한 오류도 일으키지는 않았다. 사실, H5를 제외한 모든 가정에서 100% 정확도를 가졌다. 그러나, H5는 특별한 경우로서, 데이터세트에서 유틸리티가 제공하는 천연 가스가 아닌 프로판을 사용하는 유일한 가구이다. 유입되는 가스를 안정화 시키기 위해 하나의 압력 조정기에 의존하는 천연 가스 계량기와 달리, 프로판 가구는 두 개의 조정기를 사용한다(안전 및 효율 때문에). 이들 2개 조정기는 압력을 비례적으로 조정하지 않기 때문에, 가스 흐름량은 오직 하나의 조정기를 모니터링해서는 정확하게 결정될 수 없다. 예를 들어, 가스 난로 이벤트가 4개의 별도의 시험에서 완전히 놓쳤다.

일단 가스 이벤트가 검출되고 분리되면, 이벤트 검출 모듈(124)(도 1)은 그 이벤트의 소스를 식별한다. 기기 분류 알고리즘의 정확도를 테스트하기 위해, 10-배 교차 검증 실험을 모든 가구에서의 검출된 가스 이벤트 각각에서 수행하였다. 도 18의 표 2의 세번째 열은 이 실험 결과를 보여준다. 모든 가구에서의 전체 평균은 95.1% 였으며, 최악의 성능 가구인 H5도 여전히 85%를 넘는 정확도였다. 다시, 두 개의 프로판 가스 압력 조정기 중 하나만을 모니터링한 경우, H5에서의 문제는 음향 신호의 강도였다.

추가적인 분석 결과, 75%의 시간에서 온수기가 보일러로 잘못 분류된 것으로 관찰되었다. 앞서 설명한 바와 같이, 보일러와 온수기 이벤트를 구별하고 이들 구 기기의 분류 정확도를 향상시키는데 사용될 수 있는 특징적인 낮은 주파수 신호 또는 "섬프"가 있다.

데이터는 기기 타입이 아니라 개별 기기에 따라 라벨링되었음에 주의하라. 이렇게 하여 가스 감지 장치(100)가 동일한 유형이나 가정 내에서 다른 위치에 있는 기기들을 자동으로 구별할 수 있는지 여부에 대해 조사 할 수 있었다. 예를 들어, H2 데이터세트는 100% 정확도와 같이 정확하게 분류된 두 개의 서로 다른 벽난로를 포함하였다.

10-배 교차 유효성은 특정 KNN-기반의 분류기가 소스 기기로 가스 이벤트를 제대로 분류함에 있어 잘 수행된 것을 보여준다. 그러나, 실제 배치 시나리오에서 트레이닝 데이터는 적을 수 있다. 즉, 주택 소유자는 각 기기의 오직 한 예시적인 사용만을 제공할 의향이 있었다. 이러한 시나리오 종류를 테스트하려면, 각 기기를 위한 하나 또는 두 개의 개별 가스 이벤트가 트레이닝을 위해 사용되었고, 데이터세트의 나머지는 테스트 데이터로 사용되었다. 이 결과는 도 18의 표 2의 맨 오른쪽 열 및 도 19의 표 3의 마지막 두 열에 표시되었다.

이 테스트에 H9의 낮은 감지 정확도는 H8과 H9 모두에 영향을 미친, 감지된 신호에 비-선형성을 도입한 결과이다. 데이터 세트의 이 유도된 비-선형성은 수집된 모든 데이터를 효과적으로 표현하는 교정 서브세트를 찾는 것을 불가능하게 했다. 그 결과, 혼합 이벤트 기간 동안 단계 증가는 훈련된 단계 증가를 나타내지지는 못했다. 철저한 분석 결과, 이는 op-앰프의 낮은 동적 범위 때문인 것을 알았다.

또한, 더 많은 가스 기기들이 동시에 실행하는 바와 같이 경우(즉, 더 높은 전체 흐름), 잡음도 증폭되었고 이것은 혼합 이벤트에에 대한 일부 잘못된 분류 (특히 작은 부하들)를 설명하는 것으로 확인되었다. 최소한의 교육 세트 결과와는 달리, H9는 교차 검증에서 잘 수행된다. 이 성능은 보다 더 많은 트레이닝 데이터에 의해 설명될 수 있다. 교차 검증은 각각의 배수에서 훈련을 위해 전체 경우의 90%를 그리고 테스트를 위해 나머지를 임의적으로 선택한다. 이러한 교차 검증 결과 비선형 경우에서도 또한 학습하는 분류기가 되어, 그 결과 보다 견고한 모델이 된다.

도 20은 계산 유닛(120)(도 1)의 적어도 일부의 실시예를 구현하기에 적합한 컴퓨터(2000)를 보여준다. 컴퓨터(2000)에는 하나 이상의 회로 보드(미도시)를 포함하는, 섀시(2002), 플로피 드라이브(2012), 컴팩트 디스크 판독-전용 메모리(CD-ROM) 및/또는 디지털 비디오 디스크(DVD) 드라이브(2016), 그리고 하드 드라이브(2014)를 포함한다. 섀시(2002) 내부의 회로 보드상에 포함된 구성요소들의 대표적인 블록도가 도 21에 도시되어 있다. 도 21의 중앙처리장치(CPU)(2110)는 도 21의 시스템 버스(2114)와 연결된다. 다양한 실시예에서, CPU(1710)의 아키텍처는, ARM(어드밴스드 RISC(reduced instruction set) 계산 머신), MIPS(인터로크된 파이프라인 스테이지가 없는 마이크로프로세서), RS/600 패밀리, 모로톨라 68000 패밀리, 또는 인텔 x86 패밀리를 포함하는 다양한 상업적 배포 아키텍쳐 패밀리 중 어느 것과도 부합할 수 있다.

시스템 버스(2114)는 또한 판독 전용 전용 메모리(ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM)를 모두 포함되어 메모리(2108)에 연결된다. 메모리(2108) 또는 ROM의 비 휘발성 부분은 시스템 초기화 후 기능 상태로 컴퓨터(2000)(도 20) 재구성에 적합한 부트 코드 시퀀스로 인코딩 될 수 있다. 또한, 메모리(2108)는 기본 입-출력 시스템(BIOS)과 같은 마이크로코드를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 메모리(2108)는 스토리지 모듈(126)(도 1)을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 스토리지 모듈(126)(도 1)은 메모리(2108), 플로피 드라이브(2012), 하드 드라이브(2014) 및/또는 CD-ROM 또는 DVD 드라이브(2016)를 포함할 수 있다.

도 21에 도시된 실시예에서, 디스크 컨트롤러(2104), 그래픽 어댑터(2124), 비디오 컨트롤러(2102), 키보드 어댑터(2126), 마우스 어댑터(2106), 네트워크 어댑터(2120) 및 기타 I/O 장치(2122)와 같은 다양한 I/O 장치가 시스템 버스(2114)에 연결될 수 있다. 키보드 어댑터(2126)와 마우스 어댑터(2106)는 컴퓨터(2000)(도 20)의 키보드(2004)(도 20 및 도 21) 및 마우스(2010)(도 20 및 도 21)에 각각 연결된다. 그래픽 어댑터(2124)와 비디오 제어기(2102)가 도 21에 별개 단위로서 표시되어 있는 동안, 비디오 제어기(2102)는 그래픽 어댑터(2124)에 집적화 될 수 있고, 또는 다른 실시예에서는 그 반대일 수 있다. 비디오 컨트롤러(2102)는 모니터(2006)(도 20 및 도 21)를 리플레쉬하여 컴퓨터(2000)(도 20)의 스크린(2008)(그림 20) 상에 이미지를 표시하기에 적합하다. 디스크 제어기(2104)는 하드 드라이브(2014)(도 20 및 21), 플로피 디스크 드라이브(2012)(도 20 및 21), 그리고 CD-ROM 또는 DVD 드라이브(2016)(도 20 및 21)을 제어할 수 있다. 다른 실시예에서, 서로 다른 유닛은 이러한 장치의 각각을 개별적으로 제어하는데 사용될 수 있다.

비록 컴퓨터(2000)(도 20)의 다른 많은 구성요소가 도시되지 않았으나, 그러한 구성요소 및 그들 간의 상호연결은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 잘-알려져 있다. 따라서, 컴퓨터(2000)의 구성 및 조합 그리고 섀시(2002)(도 20) 내부의 회로 기판에 관한 보다 자세한 내용은 본원에서는 설명 할 필요가 없다.

도 20의 컴퓨터(2000)가 구동하면, 플로피 디스크 드라이브(2012) 내의 플로피 디스크상에, CD-ROM 및/또는 DVD 드라이브(2016) 내의 CD_ROM 또는 DVD상에, 하드 드라이브(2014)상에, 또는 메모리(2108)(도 21) 내에 저장된 프로그램 명령은 CPU(2110)(도 21)에 의해 실행된다. 이들 장치에 저장된 프로그램 명령의 일부는 도 1 내지 5 및 도 7 내지 18에 대해 앞서 설명된 바와 같이, 방법(700)(도 7) 수행에 적합할 수 있다.

비록 본 발명이 특정 실시예를 참조하여 설명되었지만, 다양한 변경 사항이 본 발명의 사상 및 범주에서 벗어남 없이 만들어질 수 있음은 본 발명이 속한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해될 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들의 개시는 본 발명의 범위를 설명하기 위한 것이며, 그것으로 제한되는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 필요한 정도로만 제한되는 것으로 의도된다. 예를 들어, 본 발명이 속한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는, 도 6의 단계(610, 615, 620, 625, 630, 635 및 640), 도 7의 단계(710 715, 720, 725, 730, 735, 740, 745, 750, 755, 760 및 765), 그리고 절차(811 내지 813)는 많은 다양한 단계, 절차를 포함할 수 있고 많은 다양한 모듈에 의해 수행될 수 있으며, 다양한 순서로 도 1의 어떠한 구성요소는 수정될 수 있고 이러한 실시예의 특정의 상술한 논의가 모든 가능한 실시예에 대한 완전한 설명을 반드시 대표하는 것은 아니라고 하는 것은 분명하다.

어떠한 특정한 청구항에 청구된 모든 구성요소들은 그 특정 청구항에서 청구된 실시예에는 필수적이다. 따라서, 하나 이상의 청구된 구성요소의 대체는 수리가 아닌 재구성을 이룬다. 또한, 혜택, 다른 장점 및 문제에 대한 해결책이 구체적인 실시예와 관련하여 설명되었다. 그러나, 혜택, 장점, 문제에 대한 해결책, 그리고 이러한 혜택, 장점, 해결책을 발생하도록 하거나 보다 확연해 질 수 있도록 하는 어떠한 구성요소 또는 구성요소들은 그러한 혜택, 장점, 해결책 또는 구성요소들이 청구범위에 언급되지 않는 한 청구범위의 전부 또는 일부의 중요한, 필요한, 또는 필수적 특징이나 구성요소로 해석 되어서는 안 된다.

더욱이, 본원에 개시된 실시예 및 제한들은, 이 실시예 및/또는 제한들이 (1) 청구범위에 분명히 청구되지 않고, (2) 균등론에 따라 청구범위에서 표현된 구성요소 및/또는 제한들에 균등하거나 잠재적으로 균등한 경우에는, 공중에 대한 기부에 의한 제한 원칙에 따라 공중에 바쳐지는 것은 아니다.

Claims

가스 사용을 검출하도록 구성된 장치에 있어서,
계산 유닛 상에서 구동하도록 구성된 프로세싱 모듈; 및
가스 압력 조정기에 연결되도록 구성된 감지 유닛을 포함하되,
상기 감지 유닛은:
상기 가스 압력 조정기에 의해 생성된 둘 이상의 음향 신호를 검출하고 상기 둘 이상의 음향 신호를 하나 이상의 제1 데이터 신호로 변환시키도록 구성된, 적어도 하나의 음향 센서; 및
상기 적어도 하나의 음향 센서에 전기적으로 연결되고 상기 계산 유닛으로 상기 하나 이상의 제1 데이터 신호를 송신하도록 구성되는 송신기를 포함하며,
상기 프로세싱 모듈은 상기 하나 이상의 제1 데이터 신호를 사용하여 가스 사용을 결정하도록 구성되는, 장치.
제1항에 있어서,
상기 프로세싱 모듈은, 가스 난로, 온수기 또는 가스 보일러 중 적어도 하나에 의한 가스 사용을 결정하도록 구성된, 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 프로세싱 모듈은 또한 상기 하나 이상의 제1 데이터 신호로부터 주변 잡음에 의한 데이터 신호를 제거하도록 구성되는, 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프로세싱 모듈은 또한 상기 하나 이상의 제1 데이터 신호에 푸리에 변환 또는 밴드 패스 필터 중 적어도 하나를 적용하도록 구성된, 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
와이어를 더 포함하고,
상기 계산 유닛은 수신기를 포함하며; 그리고
상기 계산 유닛의 상기 수신기는 상기 와이어를 사용하여 상기 감지 유닛의 송신기에 전기적으로 연결되고;
상기 감지 유닛의 상기 송신기는 상기 와이어를 통해 상기 하나 이상의 제1 데이터 신호를 송신하도록 구성된, 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 감지 유닛의 상기 송신기는 무선 송신기를 포함하며; 그리고
상기 계산 유닛은:
상기 감지 유닛의 상기 무선 송신기로부터 상기 하나 이상의 제1 데이터 신호를 수신하도록 구성된 무선 수신기를 포함하는, 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 음향 센서는 전방향 마이크를 포함하는, 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프로세싱 모듈은:
트레이닝 모듈; 및
이벤트 검출 모듈을 포함하고,
상기 트레이닝 모듈은 제1 가스 이벤트를 상기 하나 이상의 제1 데이터 신호 중 적어도 첫번째 하나와 상관시키고, 제2 가스 이벤트를 상기 하나 이상의 제1 데이터 신호 중 적어도 두번째 하나와 상관시키도록 구성되며; 그리고
상기 이벤트 검출 모듈은 상기 하나 이상의 제1 데이터 신호를 이용하여 가스 사용의 원인이 되는 하나 이상의 가스 기기를 식별하도록 구성되는, 장치.
제8항에 있어서,
상기 프로세싱 모듈은:
사용자와 통신하도록 구성된 통신 모듈을 더 포함하는, 장치.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 압력 조정기는 압력 방출구를 포함하고;
상기 적어도 하나의 음향 센서는 상기 가스 압력 조정기의 상기 압력 방출구에 둘 이상의 음향 신호를 검출하도록 구성되며; 그리고
상기 감지 유닛은 상기 가스 압력 조정기의 상기 압력 방출구와 연결되도록 구성된, 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 음향 센서는 집적회로의 구성요소인, 장치.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 음향 신호는 상기 가스 압력 조정기의 하우징과 기계적으로 연결되는, 장치.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 마이크 또는 음향 센서는: 전기 마이크, 압전 센서, 음향-전기 변환기, 마이크로-전기기계 센서, 또는 초음파 마이크 중 적어도 하나를 포함하는, 장치.
압력 방출구가 있는 가스 압력 조정기를 가지는 건물 내의 가스 사용을 검출하는 방법에 있어서,
적어도 하나의 음향 센서를 이용하여 가스 압력 조정기의 압력 방출구로부터 하나 이상의 제1 음향 신호를 수신하는 단계;
상기 하나 이상의 제1 음향 신호를 하나 이상의 제1 전기 신호로 변환하는 단계; 및
상기 하나 이상의 제1 전기 신호를 이용하여 제1 가스 흐름을 결정하는 단계를 포함하는 방법.
제14항에 있어서,
상기 제1 가스 흐름을 적어도 하나의 가스 기기에 의한 가스 사용과 연관시키는 단계를 더 포함하는 방법.
제15항에 있어서,
상기 적어도 하나의 음향 센서를 이용하여 하나 이상의 제2 음향 신호를 수신하는 단계;
상기 하나 이상의 제2 음향 신호를 하나 이상의 제2 전기 신호로 변환시키는 단계; 및
상기 하나 이상의 제2 전기 신호를 이용하여 상기 하나 이상의 제2 음향 신호를 상기 적어도 하나의 가스 기기 중 다른 가스 기기에 의한 가스 사용과 상관시키는 단계를 더 포함하는 방법.
제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 이상의 제1 전기 신호를 무선으로 송신하는 단계; 및
상기 제1 가스 흐름을 결정하기 전에, 상기 하나 이상의 제1 전기 신호를 무선으로 수신하는 단계를 더 포함하는 방법.
제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 가스 흐름을 결정하기 전에 상기 하나 이상의 제1 전기 신호를 증폭하는 단계를 더 포함하는 방법.
제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 음향 센서를 가스 압력 조정기의 상기 압력 방출구에 연결시키는 단계를 더 포함하는 방법.
가스 감지 장치를 제공하는 방법에 있어서,
가스 압력 조정기의 둘 이상의 음향 신호를 감지하고 상기 둘 이상의 음향 신호를 상기 하나 이상의 제1 데이터 신호로 변환시키도록 구성된 적어도 하나의 음향 센서를 제공하는 단계;
상기 하나 이상의 제1 데이터 신호를 송신하도록 구성된 송신기를 제공하는 단계;
상기 송신기를 상기 적어도 하나의 음향 센서와 전기적을 연결시키는 단계;
상기 가스 압력 조정기와 기계적으로 연결하도록 구성된 센서 마운트를 제공하는 단계;
상기 적어도 하나의 음향 센서 및 상기 송신기를 상기 센서 마운트에 기계적으로 연결시키는 단계; 및
계산 유닛 상에서 구동되도록 구성된 프로세싱 모듈을 제공하는 단계를 포함하되,
상기 프로세싱 모듈은 하나 이상의 가스 기기에서의 가스 사용을 결정하기 위해 상기 하나 이상의 제1 데이터 신호를 이용하도록 구성된 이벤트 검출 모듈을 포함하는, 방법.
제20항에 있어서,
상기 송신기로부터 상기 하나 이상의 제1 데이터 신호를 수신하도록 구성된 수신기를 제공하는 단계를 더 포함하는 방법.
제20항 또는 제21항에 있어서,
상기 하나 이상의 제1 데이터 신호와 상기 하나 이상의 가스 기기에 의한 가스 사용간의 관계를 결정하도록 구성된 트레이닝 모듈을 더 포함하는 상기 프로세싱 모듈을 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
가스 압력 조정기 유닛에 있어서,
가스 압력 조정기로서,
가스 입구;
상기 가스 압력 조정기를 통해 흐르는 가스량을 제어하도록 구성된 다이어프램 챔버;
상기 다이어프램 챔버와 연결된 방출 밸브; 및
상기 방출 밸브와 연결된 방출구를 포함하는 가스 압력 조정기;
상기 가스 압력 조정기에 위치하되, 상기 가스 압력 조정기 내의 둘 이상의 음향 신호를 검출하고 상기 둘 이상의 음향 신호를 하나 이상의 제1 데이터 신호로 변환하도록 구성되는 적어도 하나의 음향 센서; 및
계산 유닛 상에서 구동하도록 구성되며, 상기 하나 이상의 제1 데이터 신호를 이용하여 하나 이상의 가스 기기에 의한 가스 사용을 결정하도록 구성되는 프로세싱 모듈을 포함하는 가스 압력 조정기 유닛.
제23항에 있어서,
상기 적어도 하나의 음향 센서와 연결되고 상기 하나 이상의 제1 데이터 신호를 송신하도록 구성된 송신기를 더 포함하고,
상기 계산 유닛은 상기 송신기로부터 상기 하나 이상의 제1 데이터 신호를 수신하도록 구성된 수신기를 구비하는, 가스 압력 조정기.