WO2009110214A1 - 流量計測装置 - Google Patents
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- F23N2225/00—Measuring
- F23N2225/04—Measuring pressure
Definitions
- the present invention relates to a flow rate measuring device capable of detecting a leak or the like based on a pressure and a flow rate when using a fluid.
- This conventional apparatus includes a gas flow rate detection means, a gas pressure sensor, and a gas pressure fluctuation means.
- a gas flow rate detection means When a large flow rate is detected or when a gas appliance cannot be determined, the gas supply pressure is varied to correspond to the pressure fluctuation. By detecting the presence or absence of changes, leakage etc. are detected.
- JP 2003-149075 A JP 2003-149075 A
- Patent Document 1 an example in which a simple waveform is used for the flow rate and pressure is disclosed, and an alternative determination as to whether there is a change in gas flow rate has been made.
- changes in flow rate and pressure are complicated in an actual usage environment, and the conventional example has not been devised to deal with such complicated waveforms, and sufficient determination may not be possible.
- the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a flow rate measuring device capable of accurately determining leakage or the like based on pressure and flow rate when using a fluid.
- the flow rate measuring device inputs a flow rate measurement unit that measures the flow rate of the fluid flowing in the flow path, a pressure measurement unit that measures the pressure of the fluid, and the measured flow rate data and pressure data, An analysis unit that analyzes the follow-up of the flow rate change with respect to the pressure change, and determines whether there is a follow-up change in the flow rate, no follow-up change, or unknown follow-up change based on the magnitude of the flow rate change amount with respect to the pressure change amount greater than or equal to a predetermined amount; And a processing unit that performs processing corresponding to the analysis result.
- the present invention is the above flow rate measurement device, wherein the analysis unit calculates the flow rate change amount by a sequential difference method for obtaining a difference from a previous flow rate value at a predetermined timing, and follows the flow rate. Includes those that determine change.
- the flow rate change amount with respect to the pressure change amount equal to or greater than the predetermined amount can be calculated by obtaining the difference from the previous flow rate value at each predetermined timing, and the change in flow rate can be accurately determined.
- the present invention is the above flow rate measuring apparatus, wherein the analysis unit calculates the flow rate change amount by a reference value difference method for obtaining a difference from a predetermined reference value at every predetermined timing, and Includes those that determine follow-up changes. Accordingly, the flow rate change amount with respect to the pressure change amount equal to or greater than the predetermined amount can be calculated by obtaining the difference from the predetermined reference value at every predetermined timing, and the change in flow rate can be accurately determined.
- the present invention is the above flow rate measuring device, wherein the analysis unit determines the change in the flow rate by using different methods for the determination of whether there is a follow-up change and the determination that there is no follow-up change. Including things.
- the determination can be made by a method suitable for the determination condition for each state with and without the follow-up change, and the determination accuracy can be further improved.
- the present invention is the flow rate measurement device described above, wherein the analysis unit obtains a difference from the previous flow rate value at a predetermined timing in the flow rate change amount in the determination of the follow-up change. To determine the change in follow-up of the flow rate. As a result, the determination that there is a follow-up change can be made by calculating the flow rate change amount by a method suitable for the determination condition, and the determination accuracy can be improved.
- the present invention is the above flow rate measurement device, wherein the analysis unit obtains a difference from a predetermined reference value at a predetermined timing for the flow rate change amount in the determination of the absence of the follow-up change. It includes those that are calculated by a method and that determine the change in follow-up of the flow rate. Thereby, the determination of no follow-up change can be made by calculating the flow rate change amount by a method suitable for the determination condition, and the determination accuracy can be improved.
- the present invention includes the above-described flow rate measuring device, wherein the analysis unit determines a fluid leak when it is determined that there is a change in flow rate with respect to a pressure change.
- the analysis unit determines a fluid leak when it is determined that there is a change in flow rate with respect to a pressure change.
- the present invention is the above flow rate measurement device, wherein the analysis unit has an instrument discrimination function for discriminating an instrument that uses a fluid based on the measured flow rate, When it is determined that there is a follow-up change and the operation of a device without a pressure regulator (governor) is not detected, this includes determining whether a fluid leaks. As a result, fluid leakage can be determined with high accuracy by device determination and determination that there is a follow-up change, and the determination accuracy of leakage detection can be improved.
- the analysis unit has an instrument discrimination function for discriminating an instrument that uses a fluid based on the measured flow rate
- the present invention also includes a flow rate measuring step for measuring the flow rate of the fluid flowing through the flow path by a flow meter, a pressure measuring step for measuring the pressure of the fluid by a pressure meter, and the measured flow rate data and pressure data. Then, analyzing the follow-up of the flow rate change with respect to the pressure change, and an analysis step for determining whether there is a follow-up change in the flow rate, no follow-up change, or unknown follow-up change based on the magnitude of the flow rate change amount with respect to the pressure change amount of a predetermined amount or more, And a processing step of performing a corresponding process according to the analysis result.
- the present invention provides a program that causes a computer that controls a flow rate measuring apparatus to execute the above steps.
- the present invention also provides a fluid supply system using the above flow rate measuring device, flow rate measuring method, and program.
- a flow rate measuring device capable of accurately determining leakage or the like based on the pressure and flow rate when using a fluid.
- the block diagram which shows the structure of the gas supply system containing the flow measuring device in embodiment of this invention.
- the flowchart which shows the process sequence of the operation
- FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a gas supply system including a flow rate measuring device according to an embodiment of the present invention.
- the gas supply system according to the present embodiment includes a gas meter 100 as a flow rate measuring device, and a monitoring center 200 that performs monitoring of a security function related to gas supply, management of a use state of each user, and the like.
- the gas meter 100 is disposed outside or inside a building where a gas appliance is provided.
- the monitoring center 200 is a device that is installed in a management department such as a gas company, a propane supplier, or a company related to these, and centrally manages the gas meter 100 arranged in each building.
- the gas meter 100 and the monitoring center 200 are communicably connected via a communication line 300 such as a wireless communication line, a telephone line, and the Internet, and various signals and data can be exchanged between them.
- the gas meter 100 is connected to a flow path 102 to which gas is supplied, and a shut-off valve 104, a flow rate measurement unit 106, and a pressure measurement unit 108 are provided in the flow path 102.
- the gas meter 100 includes a flow rate calculation unit 110, an analysis unit 112, a processing unit 114, a storage unit 120, a display unit 122, and a communication unit 124.
- the functions of the respective units of the flow rate calculation unit 110, the analysis unit 112, and the processing unit 114 are realized by an arithmetic processing device that includes a processor such as a microcomputer and a memory.
- gas appliances A151, gas appliances B152, and gas appliances C153 are connected to the flow path on the downstream side of the gas meter 100.
- the gas appliance A151 is a gas table or the like that is not provided with a governor that is a pressure regulator
- the gas appliance B152 is a water heater that is provided with a governor.
- the flow rate measuring unit 106 includes a flow meter that measures the flow rate of the gas flowing through the flow path 102, and is configured by an ultrasonic flow meter or the like.
- a configuration example in which an ultrasonic flow meter is used as the flow measurement unit 106 will be described.
- a fluidic flow meter or the like may be used as long as the gas flow rate can be measured at a predetermined time interval.
- Various flow rate measuring means may be used.
- the flow rate measurement unit 106 transmits and receives ultrasonic waves alternately at predetermined time intervals (for example, 2 seconds) between the ultrasonic transmitters and receivers provided on the upstream side and the downstream side in the flow path 102, and in order with respect to the flow of the fluid. The difference in the propagation time of the ultrasonic waves in the opposite direction and the direction is obtained, and the flow velocity and flow rate of the fluid to be measured are measured from the difference in propagation time.
- the flow rate calculation unit 110 uses the measured flow rate value output from the flow rate measurement unit 106 to calculate the flow rate of the gas used, the flow rate pattern corresponding to the measurement time, and the like.
- the flow rate data relating to the flow rate and time, such as the calculated integrated flow rate and flow rate pattern, is output to the analysis unit 112.
- the calculated flow rate data is transferred from the analysis unit 112 to the storage unit 120 via the processing unit 114 and stored.
- the pressure measuring unit 108 includes a pressure gauge such as a pressure sensor, and measures the pressure of the gas in the flow path 102.
- the pressure data obtained by the pressure measurement unit 108 is output to the analysis unit 112.
- the acquired pressure data is transferred from the analysis unit 112 to the storage unit 120 via the processing unit 114 and stored.
- the storage unit 120 can store various data in addition to the flow rate data and pressure data.
- the analysis unit 112 inputs the flow rate data and pressure data obtained by the measurement, analyzes the flow rate data or the relationship between the flow rate data and the pressure data, determines the instrument being used, detects leaks, etc. I do.
- the analysis unit 112 analyzes the follow-up of the flow rate change with respect to the pressure change as an analysis operation characteristic of the present embodiment.
- the processing unit 114 executes a corresponding process based on the analysis result in the analysis unit 112.
- Various processes such as information display by 122 and storage of analysis results in the storage unit 120 can be executed.
- the communication unit 124 has a wired or wireless communication function, and communicates with the monitoring center 200 via the communication line 300 to transmit and receive signals and data.
- the display unit 122 includes a display device such as a liquid crystal display panel, and displays various information related to the gas meter.
- FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure of an operation related to gas leak detection of the gas meter in the embodiment of the present invention.
- the pressure measurement unit 108 measures the gas supply pressure in the flow path 102 and outputs the pressure data to the analysis unit 112 (step S11). And the analysis part 112 determines whether there exists a pressure change based on the input pressure data (step S12). In step S12, when there is no pressure change, it waits for a predetermined interval period (step S13), returns to step S11, and repeats the same processing.
- step S12 the analysis unit 112 subsequently determines whether there is a follow-up change in the flow rate with respect to the pressure change (step S14).
- step S14 when there is a follow-up change in the flow rate, the analysis unit 112 further determines whether or not an instrument without a governor such as a gas table is operating (step S15).
- step S15 when the instrument without the governor is not in operation, it is determined that there is a gas leak, and the analysis result of the gas leak detection is output to the processing unit 114.
- the process part 114 performs the process 1 corresponding to a gas leak detection (step S16). As processing contents of the processing 1, notification to the monitoring center 200 by the communication unit 124, shutoff of gas supply by the shutoff valve 104, and the like are performed.
- step S15 when the instrument without the governor is operating, the analysis unit 112 determines that the flow rate has changed due to the operation of the instrument without the governor, and outputs the analysis result during the operation of the instrument without the governor to the processing unit 114. To do. And the process part 114 performs the process 2 corresponding during the action
- step S14 if it is unknown whether there is a change in the flow rate, the analysis unit 112 outputs an analysis result indicating that the flow rate change is unknown to the processing unit 114. And the process part 114 performs the process 3 corresponding to the follow-up change unknown of flow volume (step S18). As processing contents of processing 3, notification to the monitoring center 200 by the communication unit 124 is performed.
- step S14 when there is no change in the flow rate, the analysis unit 112 determines that a device with a governor such as a water heater is in operation, and the processing unit 114 determines the analysis result during operation of the device with a governor. Output to. (Step S19). And the process part 114 performs the process 4 corresponding during the action
- the processes 2 to 4 include a case where the analysis result is only stored in the storage unit 120 and a case where nothing is done.
- the analysis unit 112 analyzes the follow-up of the flow rate change with respect to the pressure change based on the flow rate data and the pressure data, and based on the magnitude of the flow rate change amount with respect to the pressure change amount greater than or equal to the predetermined amount, , “No follow-up change” and “follow-up change unknown”.
- FIG. 3 is a diagram showing a determination example of the flow rate change with respect to the pressure change using the sample data.
- 3A shows a case where “following change is present”
- FIG. 3B shows a case where “following change is not present”
- FIG. 3C shows a case where “following change is unknown”.
- FIG. 3A when there is a flow rate change (flow rate decrease) of a predetermined amount or more following a pressure change (pressure decrease) of a predetermined amount or more, it is determined that “following change is present”.
- FIG. 3B when the change in flow rate following the pressure change (pressure decrease) of a predetermined amount or more is small, it is determined that “no follow-up change”.
- FIG. 3C when the flow rate change (flow rate decrease) following the pressure change (pressure decrease) of a predetermined amount or more is unknown, it is determined that “following change is unknown”.
- the analysis unit 112 determines whether the gas appliance being used is in operation in addition to the determination of the change in the flow following the pressure change, and determines whether the instrument without the governor is in operation.
- the gas appliance can be identified by various methods. For example, there are the following methods.
- the flow rate data such as the flow rate at the time of start-up, the flow rate at the maximum combustion, the flow rate at the minimum combustion, and the characteristic flow rate change when controlling the combustion amount are stored as flow data for each device.
- the measured flow rate data is compared with the registered data to determine the instrument.
- whether the flow rates at the start-up match, whether the flow rate at the time of use is within the flow range at maximum combustion and minimum combustion, and the change in flow rate when controlled are registered features.
- the device can be specified by checking whether or not they match.
- FIG. 4 is a diagram showing examples of different flow rate change amount calculation methods, in which (a) shows a calculation example by each of the successive difference method and (b) shows a reference value difference method.
- the sequential difference method the flow rate differences ⁇ Q1, ⁇ Q2, and ⁇ Q3 from the previous flow rate value are sequentially calculated at each timing corresponding to the pressure change, and the amount of change due to these difference values is calculated.
- the reference value difference method the flow rate value at a certain time point (for example, the initial flow rate value at the determination start timing) is set as the reference value, and the flow rate from the reference value is changed at each timing corresponding to the pressure change.
- Differences ⁇ q1, ⁇ q2, and ⁇ q3 are sequentially calculated, and a change amount based on these difference values is obtained. Then, the presence or absence of a follow-up change is determined based on the change amount of the flow rate calculated by each method.
- the analysis unit 112 determines the determination of “with tracking change” and “without tracking change” using the different methods described above in the analysis of the tracking change of the flow rate with respect to the pressure change.
- the determination of “with follow-up change” is determined using the flow rate change amount calculated by the sequential difference method
- the determination of “no follow-up change” is determined using the flow rate change amount calculated by the reference value difference method.
- FIG. 5 shows the combination of the change in pressure and the change in the flow rate, which combination is used to determine whether there is a follow-up change, and which combination is used to determine whether there is no follow-up.
- Whether there is a follow-up change is determined when the corresponding phenomenon of the successive difference method shown in FIG. That is, it is determined that there is a follow-up change when the flow rate increases with respect to the pressure increase and when the flow rate decreases with respect to the pressure decrease.
- No change in follow-up is determined when a combination of the corresponding phenomena in the reference value difference method shown in FIG. That is, it is determined whether there is no follow-up change when there is no flow rate change with respect to pressure increase and when there is no flow rate change with respect to pressure decrease.
- FIG. 6 is a diagram for explaining an example of a method for determining the follow-up change determination.
- A is a threshold value for determination
- (b1-1) and (b1-2) are conditions for a simple determination method
- (b2-1) , (B2-2) exemplifies the conditions of the composite determination method.
- the determination with the follow-up change is determined by the simple determination method, it is determined by the determination condition shown in FIG. 6 (b1-1) by the sequential difference method. That is, when the change amount range A is m times or when the range B is n times, the determination of “following change is present” is confirmed. Other than that, it is not fixed.
- the determination is performed according to the determination condition shown in FIG. 6 (b1-2) by the reference value difference method. That is, when there is a change amount range C, the determination of “no change in follow-up” is confirmed. Other than that, it is not fixed.
- the determination with the following change is determined by the composite determination method, it is determined by the combination of the determination conditions shown in FIG. 6 (b2-1).
- the range A of the change amount is m times and the ranges C, D, and E are not present, or when the range B is n times and the ranges C, D, and E are not present, “following change is present”. Confirm the decision. Other than that, it is not fixed.
- the determination of no follow-up change is determined by the composite determination method, it is determined by a combination of the determination conditions shown in FIG. 6 (b2-2). That is, when there is a change amount range C and there are no ranges A, B, and E, or when there is a range C and there are no ranges A and E, the determination of “no change in follow-up” is established. Other than that, it is not fixed.
- the number of times m and n used for the determination condition in the simple determination method of FIGS. 6 (b1-1) and (b1-2) or the combined determination method of FIGS. 6 (b2-1) and (b2-2) is as follows.
- a predetermined determination period such as a minute unit, an hour unit, or a day unit is set, and the flow change change determination is executed in this determination period to finalize the determination result.
- the follow-up change of the flow rate is determined in an arbitrary period without determining the determination period, and the determination of the follow-up change is confirmed when the determination condition is satisfied using the determination condition of the above determination method. May be.
- each step of the fluid measuring method is performed on the flow rate calculation unit 110, the analysis unit 112, the processing unit 114, and a computer (calculation device) (not shown) of the gas meter 100.
- a program to be executed is stored.
- a fluid supply system using a fluid measurement device, a fluid measurement method, and a program executed by a computer according to the present invention a fluid supply system including a supply source of a fluid such as gas, a monitoring center, and the like is also included in the present invention.
- the present embodiment it is possible to analyze the change in flow following the pressure change, determine whether there is a change in flow, no follow-up change, unknown follow-up change, and accurately determine leakage and the like. it can. If there is a follow-up change, it is possible that the gas appliance without a governor such as a gas table is operating or a gas leak is considered as an event of the gas use state. Leakage can be detected. At this time, the magnitude of the flow rate change amount with respect to the pressure change amount equal to or greater than a predetermined amount is determined, and the follow-up change of the flow rate is determined based on the range of the flow rate change amount.
- the present invention has an effect that it is possible to accurately determine a leak or the like based on a pressure and a flow rate when the fluid is used, and is useful for detecting a leak of a flow rate measuring device such as a gas meter.
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Abstract
流体使用時の圧力と流量とに基づいて精度良く漏れ等を検出可能にする。
流路102に流れるガスの流量を流量測定部106で測定するとともに、圧力測定部108で圧力を測定する。解析部112は、測定した流量データと圧力データとを入力し、圧力変化に対する流量変化の追従を解析する。ここで、所定量以上の圧力変化量に対する流量変化量の大小に基づき、流量の追従変化有り、追従変化無し、追従変化不明を判定する。
Description
本発明は、流体使用時の圧力と流量とに基づいて漏れ等を検出可能な流量計測装置に関する。
従来、ガス等の流体の流量を計測する流量計測装置において、漏れ等の不具合発生時に遮断等を行う保安機能のために、流体使用時の流量から漏れ等を検知する装置が提案されている。また、流体使用時の流量と共に圧力を検出し、流量と圧力とに基づいて漏れ等を検知する装置も提案されている(例えば、特許文献1)。
この従来例の装置では、ガス流量検出手段、ガス圧力センサ、ガス圧力変動手段を備え、大流量の検出時やガス器具を判定できない場合に、ガス供給圧力を変動させ、圧力変動に対応する流量の変化の有無を検出して、漏れ等を検知するようにしている。
特開2003-149075号公報
上記特許文献1の従来例では、流量及び圧力に関して単純な波形で判定する例が開示されており、ガス流量変化があるか否かの二者択一の判定が行われていた。しかしながら、実際の使用環境では流量及び圧力の変化が複雑であり、従来例ではこのような複雑な波形に対応する工夫はなされておらず、十分な判定が行えないことがある。また、圧力変動に対応する流量の変化を定量的に判定しようとした場合、流量Qと圧力Pとの関係はP=aQ2となり、圧力は流量の2乗に比例することから、2乗演算が必要となり、演算負荷が大きくなるという課題がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、流体使用時の圧力と流量とに基づいて漏れ等を精度良く判定することが可能な流量計測装置を提供することを目的とする。
本発明に係る流量計測装置は、流路に流れる流体の流量を測定する流量測定部と、前記流体の圧力を測定する圧力測定部と、前記測定された流量データ及び圧力データを入力して、圧力変化に対する流量変化の追従を解析し、所定量以上の圧力変化量に対する流量変化量の大小に基づき、流量の追従変化有り、追従変化無し、追従変化不明を判定する解析部と、前記解析部の解析結果に応じて対応する処理を行う処理部と、を備えるものである。
これにより、圧力変化に対する流量の追従変化有り、追従変化無し、追従変化不明を判定して、精度良く漏れ等を検出することが可能となる。この際、所定量以上の圧力変化量に対する流量変化量の大小を判定することで、実際の使用環境での流量及び圧力の複雑な変化にも対応可能であり、判定精度を向上できる。
これにより、圧力変化に対する流量の追従変化有り、追従変化無し、追従変化不明を判定して、精度良く漏れ等を検出することが可能となる。この際、所定量以上の圧力変化量に対する流量変化量の大小を判定することで、実際の使用環境での流量及び圧力の複雑な変化にも対応可能であり、判定精度を向上できる。
また、本発明は、上記の流量計測装置であって、前記解析部は、前記流量変化量を、所定タイミング毎に前回の流量値からの差分を求める逐次差分方式によって算出し、前記流量の追従変化を判定するものを含む。
これにより、所定量以上の圧力変化量に対する流量変化量を、所定タイミング毎に前回の流量値からの差分を求めることで算出でき、流量の追従変化を精度良く判定可能である。
これにより、所定量以上の圧力変化量に対する流量変化量を、所定タイミング毎に前回の流量値からの差分を求めることで算出でき、流量の追従変化を精度良く判定可能である。
また、本発明は、上記の流量計測装置であって、前記解析部は、前記流量変化量を、所定の基準値からの差分を所定タイミング毎に求める基準値差分方式によって算出し、前記流量の追従変化を判定するものを含む。
これにより、所定量以上の圧力変化量に対する流量変化量を、所定の基準値からの差分を所定タイミング毎に求めることで算出でき、流量の追従変化を精度良く判定可能である。
これにより、所定量以上の圧力変化量に対する流量変化量を、所定の基準値からの差分を所定タイミング毎に求めることで算出でき、流量の追従変化を精度良く判定可能である。
また、本発明は、上記の流量計測装置であって、前記解析部は、前記追従変化有りの判定と、前記追従変化無しの判定とでそれぞれ異なる方法を用いて前記流量の追従変化を判定するものを含む。
これにより、追従変化有りと追従変化無しのそれぞれの状態毎の判定条件に適した方法で判定することができ、判定精度をより向上できる。
これにより、追従変化有りと追従変化無しのそれぞれの状態毎の判定条件に適した方法で判定することができ、判定精度をより向上できる。
また、本発明は、上記の流量計測装置であって、前記解析部は、前記追従変化有りの判定において、前記流量変化量を、所定タイミング毎に前回の流量値からの差分を求める逐次差分方式によって算出し、前記流量の追従変化を判定するものを含む。
これにより、追従変化有りの判定について、判定条件に適した方法で流量変化量を算出して判定することができ、判定精度を向上できる。
これにより、追従変化有りの判定について、判定条件に適した方法で流量変化量を算出して判定することができ、判定精度を向上できる。
また、本発明は、上記の流量計測装置であって、前記解析部は、前記追従変化無しの判定において、前記流量変化量を、所定の基準値からの差分を所定タイミング毎に求める基準値差分方式によって算出し、前記流量の追従変化を判定するものを含む。
これにより、追従変化無しの判定について、判定条件に適した方法で流量変化量を算出して判定することができ、判定精度を向上できる。
これにより、追従変化無しの判定について、判定条件に適した方法で流量変化量を算出して判定することができ、判定精度を向上できる。
また、本発明は、上記の流量計測装置であって、前記解析部は、圧力変化に対する流量の追従変化有りを判定した場合に、流体の漏れを判定するものを含む。
これにより、追従変化有りの判定によって流体の漏れを精度良く判定することができ、漏れ検知の判定精度を向上できる。
これにより、追従変化有りの判定によって流体の漏れを精度良く判定することができ、漏れ検知の判定精度を向上できる。
また、本発明は、上記の流量計測装置であって、前記解析部は、前記測定された流量に基づいて流体を使用している器具を判別する器具判別機能を有し、圧力変化に対する流量の追従変化有りを判定した場合で、圧力調整器(ガバナ)の無い器具の作動が検知されなかった場合に、流体の漏れを判定するものを含む。
これにより、器具判別と追従変化有りの判定によって流体の漏れを精度良く判定することができ、漏れ検知の判定精度を向上できる。
これにより、器具判別と追従変化有りの判定によって流体の漏れを精度良く判定することができ、漏れ検知の判定精度を向上できる。
また、本発明は、流量計により流路に流れる流体の流量を測定する流量測定ステップと、圧力計により前記流体の圧力を測定する圧力測定ステップと、前記測定された流量データ及び圧力データを入力して、圧力変化に対する流量変化の追従を解析し、所定量以上の圧力変化量に対する流量変化量の大小に基づき、流量の追従変化有り、追従変化無し、追従変化不明を判定する解析ステップと、前記解析結果に応じて対応する処理を行う処理ステップと、を有する流量計測方法を提供する。
また、本発明は、流量計測装置を制御するコンピュータに、上記の各ステップを実行させるプログラムを提供する。また、本発明は、上記の流量計測装置、流量計測方法、プログラムを使用した流体供給システムを提供する。
また、本発明は、流量計測装置を制御するコンピュータに、上記の各ステップを実行させるプログラムを提供する。また、本発明は、上記の流量計測装置、流量計測方法、プログラムを使用した流体供給システムを提供する。
本発明によれば、流体使用時の圧力と流量とに基づいて漏れ等を精度良く判定することが可能な流量計測装置を提供できる。
100 ガスメータ
102 流路
104 遮断弁
106 流量測定部
108 圧力測定部
110 流量演算部
112 解析部
114 処理部
120 記憶部
122 表示部
124 通信部
151、152、153 ガス器具
200 監視センタ
300 通信回線
102 流路
104 遮断弁
106 流量測定部
108 圧力測定部
110 流量演算部
112 解析部
114 処理部
120 記憶部
122 表示部
124 通信部
151、152、153 ガス器具
200 監視センタ
300 通信回線
図1は、本発明の実施形態における流量計測装置を含むガス供給システムの構成を示すブロック図である。本実施形態に係るガス供給システムは、流量計測装置としてのガスメータ100と、ガスの供給に関する保安機能の監視、各使用者における使用状態の管理等を行う監視センタ200とを備えて構成される。ガスメータ100は、ガス器具が設けられる建物の外部または内部に配置される。監視センタ200は、ガス会社、プロパン業者、もしくはこれらと関係のある会社などの管理部署に設置され、各建物に配置されたガスメータ100を集中管理する装置である。ガスメータ100と監視センタ200とは、無線通信回線、電話回線、インターネットなどの通信回線300を介して通信可能に接続され、両者の間で各種信号やデータのやり取りが可能となっている。
ガスメータ100は、ガスが供給される流路102に接続され、この流路102中には、遮断弁104、流量測定部106、圧力測定部108が設けられる。また、ガスメータ100は、流量演算部110、解析部112、処理部114、記憶部120、表示部122、通信部124を備えている。ここで、流量演算部110、解析部112、処理部114は、マイコン等のプロセッサ及びメモリを有して構成される演算処理装置によって各部の機能が実現される。
ガスメータ100の下流側の流路には、ガステーブル、ファンヒータ、給湯器、床暖房等、1台以上の種々のガス器具A151,ガス器具B152,ガス器具C153が接続されている。例えば、ガス器具A151は、圧力調整器であるガバナが設けられていないガステーブル等であり、ガス器具B152は、ガバナが設けられた給湯器であるものとする。
流量測定部106は、流路102に流れるガスの流量を計測する流量計を有し、超音波流量計などによって構成される。なお本実施形態では、流量測定部106として超音波流量計を用いた場合の構成例を説明するが、所定時間間隔でガスの流量を計測できるものであれば、フルイディック式流量計など、他の種々の流量計測手段を用いてもよい。流量測定部106は、流路102中の上流側と下流側に設けた超音波送受信器間で一定時間間隔(例えば2秒など)で交互に超音波を送受信させ、流体の流れに対して順方向と逆方向の超音波の伝搬時間の差を求め、この伝搬時間差から被計測流体の流速及び流量を計測する。
流量演算部110は、流量測定部106から出力される計測流量値を用いて、使用されたガスの流量、その計測時間に対応する流量パターンなどを算出する。算出した積算流量や流量パターンなどの流量及び時間に関する流量データは、解析部112に出力する。また、算出した流量データは、解析部112から処理部114を介して記憶部120に転送して記憶する。
圧力測定部108は、圧力センサ等の圧力計を有して構成され、流路102におけるガスの圧力を計測する。圧力測定部108で得られた圧力データは、解析部112に出力する。また、取得した圧力データは、解析部112から処理部114を介して記憶部120に転送して記憶する。記憶部120は、流量データ、圧力データの他に、各種データを記憶可能である。
解析部112は、測定により得られた流量データと圧力データとを入力し、この流量データ、または流量データと圧力データとの関係を解析して、使用されている器具の判別、漏れの検知などを行う。ここで、解析部112は、本実施形態に特徴的な解析動作として、圧力変化に対する流量変化の追従を解析する。処理部114は、解析部112における解析結果に基づき、対応する処理を実行する。処理としては、ガス漏れを含む異常検出時の通信部124による監視センタ200への通報、この異常検出時の遮断弁104によるガス供給の遮断、異常検出時や通常時における解析結果等の表示部122による情報表示、解析結果の記憶部120への記憶、などの各種処理を実行可能である。
通信部124は、有線または無線による通信機能を有し、通信回線300を介して監視センタ200との間で通信を行って信号やデータを送受信する。表示部122は、液晶表示パネル等の表示装置を有して構成され、ガスメータに関連する各種情報を表示する。
次に、本実施形態におけるガスメータの特徴的な動作について詳細に説明する。図2は、本発明の実施形態におけるガスメータのガス漏れ検知に関する動作の処理手順を示すフローチャートである。
まず、圧力測定部108により、流路102におけるガスの供給圧力を測定し、圧力データを解析部112に出力する(ステップS11)。そして、解析部112は、入力される圧力データに基づき、圧力変化があるかどうかを判定する(ステップS12)。ステップS12において、圧力変化が無い場合は、所定のインターバル期間待機し(ステップS13)、ステップS11に戻って同様の処理を繰り返す。
ステップS12において圧力変化がある場合、続いて解析部112は、圧力変化に対して流量の追従変化があるかどうかを判定する(ステップS14)。ステップS14において、流量の追従変化がある場合は、さらに解析部112は、ガステーブル等のガバナ無しの器具が作動中であるかどうかを判定する(ステップS15)。ステップS15において、ガバナ無しの器具が作動中でない場合は、ガス漏れであると判定し、ガス漏れ検知の解析結果を処理部114に出力する。そして、処理部114は、ガス漏れ検知に対応する処理1を実行する(ステップS16)。処理1の処理内容としては、通信部124による監視センタ200への通報、遮断弁104によるガス供給の遮断などを行う。
ステップS15において、ガバナ無しの器具が作動中である場合は、解析部112はガバナ無しの器具の作動による流量変化であると判定し、ガバナ無し器具の作動中の解析結果を処理部114に出力する。そして、処理部114は、ガバナ無し器具の作動中に対応する処理2を実行する(ステップS17)。処理2の処理内容としては、表示部122による器具作動状態の表示、通信部124による監視センタ200への通報などを行う。
また、ステップS14において、流量の追従変化があるかどうか不明の場合は、解析部112は流量の追従変化不明の解析結果を処理部114に出力する。そして、処理部114は、流量の追従変化不明に対応する処理3を実行する(ステップS18)。処理3の処理内容としては、通信部124による監視センタ200への通報などを行う。
また、ステップS14において、流量の追従変化が無い場合は、解析部112は、給湯器等のガバナ付きの器具が作動中であると判定し、ガバナ付き器具の作動中の解析結果を処理部114に出力する。する(ステップS19)。そして、処理部114は、ガバナ付き器具の作動中に対応する処理4を実行する(ステップS20)。処理4の処理内容としては、表示部122による器具作動状態の表示、通信部124による監視センタ200への通報などを行う。
なお、処理2~4については、解析結果を記憶部120に記憶するのみの場合、特に何もしない場合なども含まれる。
次に、本実施形態の解析部112における解析動作を詳しく説明する。本実施形態では、解析部112において、流量データと圧力データに基づき、圧力変化に対する流量変化の追従を解析し、所定量以上の圧力変化量に対する流量変化量の大小に基づき、「追従変化有り」、「追従変化無し」、「追従変化不明」の3つに区分して判定する。
図3は、サンプルデータを用いた圧力変化に対する流量の追従変化の判定例を示す図である。図3において、(a)は「追従変化有り」の場合、(b)は「追従変化無し」の場合、(c)は「追従変化不明」の場合をそれぞれ示している。図3(a)のように、所定量以上の圧力変化(圧力減少)に追従して所定量以上の流量変化(流量減少)があった場合は、「追従変化有り」と判定する。図3(b)のように、所定量以上の圧力変化(圧力減少)に追従する流量変化が小さい場合は、「追従変化無し」と判定する。図3(c)のように、所定量以上の圧力変化(圧力減少)に追従する流量変化(流量減少)が不明の場合は、「追従変化不明」と判定する。
また、解析部112は、圧力変化に対する流量の追従変化の判定に加えて、使用されているガス器具の器具判別を行い、ガバナ無し器具の作動中などを判定する。ガス器具の器具判別は、様々な方法で行えるが、例えば、下記のような方法がある。
まず、器具を動作させて、立上がり時の流量、最大燃焼時の流量、最小燃焼時の流量、燃焼量を制御したときの特徴的な流量変化等の流量データを、器具別の流量データとして記憶部120に記憶して登録する。その後、実際に器具が使用されたときに、計測された流量データと登録されたデータとを比較し、器具判別を行う。ここで、立上がり時の流量が一致するかどうか、また、使用時の流量が最大燃焼時と最小燃焼時の流量範囲にはいるかどうか、さらに、制御されたときの流量変化が登録された特徴に合致するかどうか等を調べることにより、器具の特定を行うことができる。
図4は、異なる流量変化量の算出方法の例を示した図であり、(a)は逐次差分方式、(b)は基準値差分方式のそれぞれの方法による算出例を示している。図4(a)のように、逐次差分方式では、圧力変化に対応したタイミング毎に、前回の流量値からの流量の差分ΔQ1、ΔQ2、ΔQ3を逐次算出し、これらの差分値による変化量を求める。図4(b)のように、基準値差分方式では、ある時点の流量値(例えば判定開始タイミングの初回流量値)を基準値とし、圧力変化に対応したタイミング毎に、基準値からの流量の差分Δq1、Δq2、Δq3を逐次算出し、これらの差分値による変化量を求める。そして、それぞれの方法で算出した流量の変化量によって追従変化の有無を判定する。
解析部112は、上記圧力変化に対する流量の追従変化の解析において、「追従変化有り」と「追従変化無し」のそれぞれの判定を、上記に示した異なる方法を用いて判定する。本実施形態では、「追従変化有り」の判定を逐次差分方式により算出した流量変化量を用いて判定し、「追従変化無し」の判定を基準値差分方式により算出した流量変化量を用いて判定する。ここで、「追従変化有り」と「追従変化無し」とをそれぞれ異なる方法を用いて判定することで、状態毎の判定条件に適した方法で判定することができ、判定精度をより向上できる。
図5は、圧力の変化と流量の変化の組合わせに対して、どの組合わせのとき追従変化有りを判別し、どの組合わせのとき追従化無しを判別するかを示したものである。追従変化有りは(a)に示した逐次差分方式の該当現象の組合わせのときに判別する。すなわち、圧力増加に対して流量増加があった場合、及び、圧力減少に対して流量減少があった場合に追従変化有りを判別する。追従変化無しは(b)に示した基準値差分方式の該当現象の組合わせのときに判別する。すなわち、圧力増加に対して流量変化無しの場合、及び、圧力減少に対して流量変化無しの場合に追従変化無しを判別する。
次に、圧力変化に対する流量の追従変化判定の確定方法について説明する。図6は、追従変化判定の確定方法の例を説明する図であり、(a)は確定の閾値、(b1-1)、(b1-2)は単純確定方法の条件、(b2-1)、(b2-2)は複合確定方法の条件をそれぞれ例示したものである。
上述した「追従変化有り」、「追従変化無し」、「追従変化不明」の3つの区分の追従変化を判定する際、まず、図6(a)に示す閾値によって圧力変化に追従する流量の変化量ΔQi/ΔqiをA~Eの5つの範囲に分類して判別を行う。ここで、変化量ΔQi/Δqiが100L/h(リットル/時間)以上を範囲A、50~100L/hを範囲B、-50~50L/hを範囲C、-100~-50L/hを範囲D、-100L/h以下を範囲Eとして判別する。なお、流量変化量の符号「-(マイナス)」は圧力変化に対して逆方向の変化を示す。また、上記数値は一例であり、対象とする現象に応じて、適宜、設定されるものである。
そして、単純確定方法によって追従変化有りの判定を確定する場合は、逐次差分方式により図6(b1-1)に示す判定条件によって確定する。すなわち、変化量の範囲Aがm回ある場合、あるいは範囲Bがn回ある場合に、「追従変化有り」の判定を確定する。それ以外については確定しない。
そして、単純確定方法によって追従変化無しの判定を確定する場合は、基準値差分方式により図6(b1-2)に示す判定条件によって確定する。すなわち、変化量の範囲Cがある場合に、「追従変化無し」の判定を確定する。それ以外については確定しない。
また、複合確定方法によって追従変化有りの判定を確定する場合、図6(b2-1)に示す判定条件の組合わせによって確定する。すなわち、変化量の範囲Aがm回あり、かつ、範囲C,D,Eが無い場合、あるいは範囲Bがn回あり、かつ、範囲C,D,Eが無い場合に、「追従変化有り」の判定を確定する。それ以外については確定しない。
また、複合確定方法によって追従変化無しの判定を確定する場合、図6(b2-2)に示す判定条件の組合わせによって確定する。すなわち、変化量の範囲Cがあり、かつ、範囲A,B,Eが無い場合、あるいは範囲Cがあり、かつ、範囲A,Eが無い場合に、「追従変化無し」の判定を確定する。それ以外については確定しない。
なお、上記に示したものは、これら複合確定方法における判別条件の組合わせの一例であって、適用する現象に応じて、組合わせは適宜、設定されるものである。
なお、上記図6(b1-1)、(b1-2)の単純確定方法または図6(b2-1)、(b2-2)の複合確定方法において、判定条件に用いる回数m、nは、m<nの関係とし、例えば、m=1、n=3などのように、適宜定める。
また、上記の追従変化判定に関して、分単位、時間単位や日単位などの所定の判定期間を定めて、この判定期間において流量の追従変化の判定を実行し、判定結果を確定するようにしてもよい。あるいは、特に判定期間を定めずに、任意の期間において流量の追従変化を判定し、上記の確定方法の判定条件などを用いて、判定条件を満足した時点で追従変化の判定を確定するようにしてもよい。これらの判定方法を用いることにより、ガスの使用環境などの各種条件に応じて適宜流量の追従変化の判定を実行し、ガス漏れ等を精度良く判定することができる。
以上のような流体計測装置及び流体計測方法を実施するため、ガスメータ100の流量演算部110、解析部112、処理部114や図示しないコンピュータ(演算装置)には、流体計測方法の各ステップを実行させるプログラムが記憶されている。また、本発明の流体計測装置、流体計測方法、コンピュータに実行させるプログラムを用いた流体供給システムとして、ガス等の流体の供給源、監視センタ等を含む流体供給システムも本発明に含まれる。
上述したように、本実施形態によれば、圧力変化に対する流量の追従変化を解析し、流量の追従変化有り、追従変化無し、追従変化不明を判定して、漏れ等を精度良く判定することができる。追従変化有りの場合は、ガス使用状態の事象として、ガステーブル等のガバナ無しのガス器具の作動中か、あるいは、ガス漏れが考えられるが、器具判別を行うことで、追従変化有りの判定によって漏れを検知することができる。この際、所定量以上の圧力変化量に対する流量変化量の大小を判定し、この流量変化量の範囲によって流量の追従変化を判定するようにしている。これによって、実際の使用環境での流量及び圧力の複雑な変化にも対応可能であり、複雑な波形の測定データにおいても高い精度で流量の追従変化を判定でき、判定精度を向上できる。また、加減算等の単純な演算で流量の追従変化を判定可能であるので、流量解析時の演算負荷を軽減できる。
なお、本発明は上記の実施形態において示されたものに限定されるものではなく、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
本出願は、2008年3月7日出願の日本特許出願(特願2008-058790)、に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
本発明は、流体使用時の圧力と流量とに基づいて漏れ等を精度良く判定することが可能となる効果を有し、ガスメータ等の流量計測装置の漏れ検知等において有用である。
Claims (11)
- 流路に流れる流体の流量を測定する流量測定部と、
前記流体の圧力を測定する圧力測定部と、
前記測定された流量データ及び圧力データを入力して、圧力変化に対する流量変化の追従を解析し、所定量以上の圧力変化量に対する流量変化量の大小に基づき、流量の追従変化有り、追従変化無し、追従変化不明を判定する解析部と、
前記解析部の解析結果に応じて対応する処理を行う処理部と、
を備える流量計測装置。 - 請求項1に記載の流量計測装置であって、
前記解析部は、前記流量変化量を、所定タイミング毎に前回の流量値からの差分を求める逐次差分方式によって算出し、前記流量の追従変化を判定する流量計測装置。 - 請求項1に記載の流量計測装置であって、
前記解析部は、前記流量変化量を、所定の基準値からの差分を所定タイミング毎に求める基準値差分方式によって算出し、前記流量の追従変化を判定する流量計測装置。 - 請求項1に記載の流量計測装置であって、
前記解析部は、前記追従変化有りの判定と、前記追従変化無しの判定とでそれぞれ異なる方法を用いて前記流量の追従変化を判定する流量計測装置。 - 請求項4に記載の流量計測装置であって、
前記解析部は、前記追従変化有りの判定において、前記流量変化量を、所定タイミング毎に前回の流量値からの差分を求める逐次差分方式によって算出し、前記流量の追従変化を判定する流量計測装置。 - 請求項4に記載の流量計測装置であって、
前記解析部は、前記追従変化無しの判定において、前記流量変化量を、所定の基準値からの差分を所定タイミング毎に求める基準値差分方式によって算出し、前記流量の追従変化を判定する流量計測装置。 - 請求項1に記載の流量計測装置であって、
前記解析部は、圧力変化に対する流量の追従変化有りを判定した場合に、流体の漏れを判定する流量計測装置。 - 請求項1に記載の流量計測装置であって、
前記解析部は、前記測定された流量に基づいて流体を使用している器具を判別する器具判別機能を有し、圧力変化に対する流量の追従変化有りを判定した場合で、圧力調整器の無い器具の作動が検知されなかった場合に、流体の漏れを判定する流量計測装置。 - 流量計により流路に流れる流体の流量を測定する流量測定ステップと、
圧力計により前記流体の圧力を測定する圧力測定ステップと、
前記測定された流量データ及び圧力データを入力して、圧力変化に対する流量変化の追従を解析し、所定量以上の圧力変化量に対する流量変化量の大小に基づき、流量の追従変化有り、追従変化無し、追従変化不明を判定する解析ステップと、
前記解析結果に応じて対応する処理を行う処理ステップと、
を有する流量計測方法。 - 流量計測装置を制御するコンピュータに、以下のステップを実行させるプログラムであって、
流量計により流路に流れる流体の流量を測定する流量測定ステップと、
圧力計により前記流体の圧力を測定する圧力測定ステップと、
前記測定された流量データ及び圧力データを入力して、圧力変化に対する流量変化の追従を解析し、所定量以上の圧力変化量に対する流量変化量の大小に基づき、流量の追従変化有り、追従変化無し、追従変化不明を判定する解析ステップと、
前記解析結果に応じて対応する処理を行う処理ステップと、
をコンピュータに実行させるプログラム。 - 請求項1から10のいずれか1項記載の流量計測装置または流量計測方法またはコンピュータに実行させるプログラムを用いた流体供給システム。
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