ガス使用状況判断装置及びガス使用状況判断方法
【課題】ガス器具の使用中においてガス器具を判断できたか否かに拘わらず、使用終了時にガス器具を判断することが可能なガス使用状況判断装置及びガス使用状況判断方法を提供する。
【解決手段】ガスメータ40はセンサ41,42からの信号に基づいて、流路内を流れるガスの圧力値が立ち上がったこと、及び、ガスの流量値が立ち下がったことの少なくとも一方の使用終了時の変動を判断する変動判断部43bと、変動判断部43bにより使用終了時の変動が判断された場合、使用終了時の変動後にセンサ41,42から得られた信号に基づく振動波形から、使用が終了したガス器具10を判断するガス使用状況判断部43aと、を備えている。
【解決手段】ガスメータ40はセンサ41,42からの信号に基づいて、流路内を流れるガスの圧力値が立ち上がったこと、及び、ガスの流量値が立ち下がったことの少なくとも一方の使用終了時の変動を判断する変動判断部43bと、変動判断部43bにより使用終了時の変動が判断された場合、使用終了時の変動後にセンサ41,42から得られた信号に基づく振動波形から、使用が終了したガス器具10を判断するガス使用状況判断部43aと、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ガス使用状況判断装置及びガス使用状況判断方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、使用されているガス器具を判断するガス器具判断装置が提案されている。このガス器具判断装置では、流路内を流れるガスの流量値パターンからガス器具を判断する(例えば特許文献1〜3参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2009−109256号公報
【特許文献2】特開2009−14686号公報
【特許文献3】特開2007−199002号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来装置においてガス器具の使用終了を判断するためには、ガスの流量値パターンを長期的に観察し、使用されているガス器具を特定し、特定されたガス器具の流量がなくなったか否かを判断する必要がある。このため、ガス器具の使用中においてガス器具を判断できなかった場合には、使用が終了したガス器具も判断できない。
【0005】
本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その発明の目的とするところは、ガス器具の使用中においてガス器具を判断できたか否かに拘わらず、使用終了時にガス器具を判断することが可能なガス使用状況判断装置及びガス使用状況判断方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明のガス使用状況判断装置は、計測センサからの信号に基づいて、流路内を流れるガスの圧力値が立ち上がったこと、及び、ガスの流量値が立ち下がったことの少なくとも一方の使用終了時の変動を判断する変動判断手段と、前記変動判断手段により使用終了時の変動が判断された場合、使用終了時の変動後に前記計測センサから得られた信号に基づく振動波形から、使用が終了したガス器具を判断するガス使用状況判断手段と、を備えることを特徴とする。
【0007】
このガス使用状況判断装置によれば、計測センサからの信号に基づいて、ガスの圧力値が立ち上がったこと、及び、ガスの流量値が立ち下がったことの少なくとも一方を判断する。ここで、ガス器具の使用終了時には、ガス圧力値の立ち上がりやガス流量値の立ち下がりが検出される。そして、上記変動が判断された場合に、計測センサから得られた信号に基づく振動波形から、使用が終了したガス器具を判断する。ここで、本件発明者らは、ガス器具の使用終了時における波形が、ガス器具毎に固有の振動を示すことを見出した。よって、変動判断後の振動波形から、使用が終了したガス器具を判断することで、ガス器具の使用中においてガス器具を判断できたか否かに拘わらず、使用終了時にガス器具を判断することができる。
【0008】
また、本発明のガス使用状況判断装置において、前記変動判断手段は、流路内を流れるガスの圧力値が立ち下がったこと、及び、ガスの流量値が立ち上がったことの少なくとも一方の使用開始時の変動を判断し、前記ガス使用状況判断手段は、前記変動判断手段により使用開始時の変動が判断された場合、使用開始時の変動後に前記計測センサから得られた信号に基づく振動波形から、使用が開始したガス器具を判断することが好ましい。
【0009】
このガス使用状況判断装置によれば、計測センサからの信号に基づいて、ガスの圧力値が立ち下がったこと、及び、ガスの流量値が立ち上がったことの少なくとも一方を判断する。ここで、ガス器具の使用開始時には、ガス圧力値の立ち下がりやガス流量値の立ち上がりが検出される。そして、上記変動が判断された場合に、計測センサから得られた信号に基づく振動波形から、使用が開始したガス器具を判断する。ここで、本件発明者らは、ガス器具の使用開始時における波形が、ガス器具毎に固有の振動を示すことを見出した。よって、変動判断後の振動波形から、使用が開始したガス器具を判断することで、使用終了時と使用開始時とで複数回のガス器具判断を行うことができ、判断精度を向上させることができる。
【0010】
また、本発明のガス使用状況判断装置において、前記ガス使用状況判断手段は、前記使用開始時の変動後に前記計測センサから得られた信号に基づく振動波形から、ガス漏れを判断することが好ましい。
【0011】
このガス使用状況判断装置によれば、使用開始時の変動後に計測センサから得られた信号に基づく振動波形から、ガス漏れを判断する。ここで、本件発明者らは、ガス漏れ発生時における波形が、ガス漏れ特有の振動を示すことを見出した。よって、変動判断後の振動波形から、ガス漏れを判断することができる。
【0012】
また、本発明のガス使用状況判断装置において、前記ガス使用状況判断手段は、使用が開始したガス器具を判断するのに先立って、ガス漏れを判断することが好ましい。
【0013】
このガス使用状況判断装置によれば、使用が開始したガス器具を判断するのに先立って、ガス漏れを判断するため、緊急性の高いガス漏れ判断を優先して行うこととなり、安全性の向上を図ることができる。
【0014】
また、本発明のガス使用状況判断装置において、前記ガス使用状況判断手段は、変動後の微小時間において前記計測センサから得られた信号に基づく振動波形から、判断を実行することが好ましい。
【0015】
このガス使用状況判断装置によれば、変動後の微小時間において計測センサから得られた信号に基づく振動波形から、判断を実行する。ここで、上記した振動波形は、圧力や流量の変動後の微小時間(最大で2秒)に発生する。このため、微小時間以降の波形については判断対象とする必要がなく、微小時間の振動波形から判断を実行することで、演算に要するデータ量を少なくすることができる。
【0016】
また、本発明のガス使用状況判断装置において、前記計測センサから得られた信号に基づく振動波形と所定の振動波形との類似度推移を算出する類似度推移算出手段をさらに備え、前記ガス使用状況判断手段は、前記類似度推移算出手段により算出された類似度推移に基づいて、判断を実行することが好ましい。
【0017】
このガス使用状況判断装置によれば、計測センサから得られた信号に基づく振動波形と所定の振動波形との類似度推移を算出し、算出された類似度推移に基づいて、判断を実行する。ここで、所定の振動波形が特定のガス器具の振動波形であるとする。そして、計測センサから得られた信号に基づく振動波形が特定のガス器具の振動波形である場合、算出される類似度は高くなる傾向にあり、類似度推移についても全体的に高い値を示す傾向にある。また、計測センサから得られた信号に基づく振動波形が他のガス器具の振動波形であっても、類似度推移は特定の推移を示す。ガス漏れ時も同様である。従って、上記のように類似度推移に基づいて判断を実行することで、振動波形の特徴をとらえて、上記判断を行うことができる。
【0018】
また、本発明のガス使用状況判断装置において、前記計測センサから得られた信号に基づく振動波形を解析して、周波数と振幅との相関を示すスペクトルデータを算出する解析手段をさらに備え、前記ガス使用状況判断手段は、前記解析手段により算出されたスペクトルデータに基づいて、判断を実行することが好ましい。
【0019】
このガス使用状況判断装置によれば、計測センサから得られた信号に基づく振動波形を解析して、周波数と振幅との相関を示すスペクトルデータを算出し、算出されたスペクトルデータに基づいて、判断を実行する。ここで、ガス器具使用時及び終了時やガス漏れ時における振動波形それぞれには、圧力や流量の波形の周波数及び振幅に特徴があらわれる。よって、波形を解析して周波数と振幅との相関を示すスペクトルデータを得ると共に、このスペクトルデータに基づいて判断を実行することで、上記判断を行うことができる。
【0020】
また、本発明のガス使用状況判断装置において、前記変動判断手段により変動が判断された場合、前記計測センサからの信号のサンプリング時間を、通常のサンプリング時間よりも短縮するサンプリング時間調整手段をさらに備えることが好ましい。
【0021】
このガス使用状況判断装置によれば、変動が判断された場合、計測センサからの信号のサンプリング時間を、通常のサンプリング時間よりも短縮するため、微小時間内に発生する振動波形を適切に計測することができる。
【0022】
また、本発明のガス使用状況判断方法は、計測センサからの信号に基づいて、流路内を流れるガスの圧力値が立ち上がったこと、及び、ガスの流量値が立ち下がったことの少なくとも一方の使用終了時変動を判断する変動判断工程と、前記変動判断工程において使用終了時の変動が判断された場合、使用終了時の変動後に前記計測センサから得られた信号に基づく振動波形から、使用が終了したガス器具を判断するガス使用状況判断工程と、を有することを特徴とする。
【0023】
このガス使用状況判断方法によれば、計測センサからの信号に基づいて、ガスの圧力値が立ち上がったこと、及び、ガスの流量値が立ち下がったことの少なくとも一方を判断する。ここで、ガス器具の使用終了時には、ガス圧力値の立ち上がりやガス流量値の立ち下がりが検出される。そして、上記変動が判断された場合に、計測センサから得られた信号に基づく振動波形から、使用が終了したガス器具を判断する。ここで、本件発明者らは、ガス器具の使用終了時における波形が、ガス器具毎に固有の振動を示すことを見出した。よって、変動判断後の振動波形から、使用が終了したガス器具を判断することで、ガス器具の使用中においてガス器具を判断できたか否かに拘わらず、使用終了時にガス器具を判断することができる。
【発明の効果】
【0024】
本発明によれば、ガス器具の使用中においてガス器具を判断できたか否かに拘わらず、使用終了時にガス器具を判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本発明の実施形態に係るガス使用状況判断装置を含むガス供給システムの構成図である。
【図2】図1に示したガスメータの詳細を示す構成図である。
【図3】ガス器具の使用過程における流量推移の一例を示す図である。
【図4】図2に示した生成部により生成されるガス漏れ振動波形の概略を示す図である。
【図5】ガス器具使用終了時における圧力変化を示すグラフであって、(a)はガステーブル使用終了時における圧力変化を示し、(b)は小型湯沸器使用終了時における圧力変化を示し、(c)は給湯器使用終了時における圧力変化を示している。
【図6】図2に示した類似度推移算出部により算出される連続NCCを示すグラフであって、(a)はガステーブル使用終了時における連続NCCを示し、(b)は小型湯沸器使用終了時における連続NCCを示し、(c)は給湯器使用終了時における連続NCCを示している。
【図7】ガス器具使用開始時における圧力変化を示すグラフであって、(a)はガステーブル使用開始時における圧力変化を示し、(b)は小型湯沸器使用開始時における圧力変化を示し、(c)は給湯器使用開始時における圧力変化を示している。
【図8】図2に示した類似度推移算出部により算出される連続NCCを示すグラフであって、(a)はガステーブル使用開始時における連続NCCを示し、(b)は小型湯沸器使用開始時における連続NCCを示し、(c)は給湯器使用開始時における連続NCCを示している。
【図9】ガス漏れ時に、図2に示した類似度推移算出部により算出される連続NCCを示すグラフである。
【図10】圧力波形の一例を示す図である。
【図11】本実施形態に係るガスメータの動作の一例を示すメインフローチャートである。
【図12】図11に示した終了ガス器具判断処理(S3)の詳細を示すフローチャートである。
【図13】図11に示したガス漏れ/開始ガス器具判断処理(S4)の詳細を示すフローチャートである。
【図14】第2実施形態に係るガスメータの詳細を示す構成図である。
【図15】図14に示した解析部により算出されるスペクトルデータを示すグラフであって、(a)はガステーブル使用終了時におけるスペクトルデータを示し、(b)は小型湯沸器使用終了時におけるスペクトルデータを示し、(c)は給湯器使用終了時におけるスペクトルデータを示している。
【図16】図14に示した解析部により算出されるスペクトルデータを示すグラフであって、(a)はガステーブル使用開始時におけるスペクトルデータを示し、(b)は小型湯沸器使用開始時におけるスペクトルデータを示し、(c)は給湯器使用開始時におけるスペクトルデータを示している。
【図17】ガス漏れが発生したときの圧力波形をフーリエ変換して得られるスペクトルデータを示すグラフである。
【図18】図11に示した終了ガス器具判断処理(S3)の詳細を示すフローチャートである。
【図19】図11に示したガス漏れ/開始ガス器具判断処理(S4)の詳細を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の実施形態に係るガス使用状況判断装置を含むガス供給システムの構成図である。ガス供給システム1は、ガスストーブ、ファンヒータ、給湯器、床暖房及びガステーブルなどの各ガス器具10に燃料ガスを供給するものであって、複数のガス器具10と、ガス供給元の調整器20と、配管31,32と、ガスメータ(ガス使用状況判断装置)40とを備えている。なお、図1に示す例では、ガスメータ40をガス使用状況判断装置の一例として挙げるが、ガス使用状況判断装置はガスメータ40に限るものではない。
【0027】
調整器20は上流からの燃料ガスを所定圧力に調整して第1配管31に流すものである。第1配管31は、調整器20とガスメータ40とを接続するものである。第2配管32はガスメータ40とガス器具10とを接続する配管である。ガスメータ40は、燃料ガスの流量を測定して積算流量を表示するものである。このようなガス供給システム1では、ガスメータ40内に第1配管31及び第2配管32とつながる流路が形成されており、調整器20を通じて流れてきた燃料ガスは第1配管31からガスメータ40、及び第2配管32を通じてガス器具10に到達し、ガス器具10において燃焼されることとなる。
【0028】
図2は、図1に示したガスメータ40の詳細を示す構成図である。図2に示すようにガスメータ40は、圧力センサ(計測センサ)41と、流量センサ(計測センサ)42と、制御部43とを有している。圧力センサ41は、ガスメータ40の流路内におけるガス圧力に応じた計測値の信号を出力するものであって、ピエゾ抵抗式や静電容量式などのセンサによって構成される。流量センサ42は、ガスメータ40の流路内におけるガス流量に応じた計測値の信号を出力するものであって、超音波センサやフローセンサなどで構成される。
【0029】
制御部43は、ガス使用状況判断部(ガス使用状況判断手段)43aを備え、ガス使用状況判断部43aによって使用が終了したガス器具10を判断するものである。なお、この制御部43はマイコンによって構成することができる。
【0030】
図3は、ガス器具10の使用過程における流量推移の一例を示す図である。図3に示すように、時刻t1において第1のガス器具10(例えばガステーブル)が使用開始されたとする。このとき、流量値はF1を示す。そして、時刻t2において第2のガス器具10(例えば給湯器)が使用開始されたとすると、流量値はF3(=F1+F2)を示す。
【0031】
その後、時刻t3において第1のガス器具10の使用が終了したとすると、流量値は第2のガス器具10のみの流量であるF2を示す。次いで、時刻t4において第2のガス器具10についても使用が終了したとすると、流量値は「0」を示す。
【0032】
本実施形態において制御部43は、時刻t3や時刻t4のように、ガス器具10の使用が終了したときにおけるセンサ41,42からの信号の波形に基づいて、使用が終了したガス器具10を判断する。すなわち、本実施形態に係る制御部43は、時刻t3における波形から第1のガス器具10が使用を終了したことを判断し、時刻t4における波形から第2のガス器具10が使用を終了したことを判断する。
【0033】
特に、本実施形態に係る制御部43は、時刻t3から微小時間(例えば最大で2秒)経過するまでの波形や、時刻t4から微小時間経過するまでの波形から、使用が終了したガス器具10を特定する。ここで、本件発明者らは、ガス器具10の使用終了時における圧力波形や流量波形が、ガス器具10毎に固有の振動を示すことを見出した。また、本件発明者らは、この振動がガス器具10の使用終了時から微小時間経過するまでの間に発生することを見出した。よって、制御部43は、微小時間における振動波形から、使用が終了したガス器具10を判断することができる。
【0034】
なお、振動は微小時間中に発生するが、制御部43は微小時間よりも長い時間の圧力波形や流量波形を観測し、その波形内に含まれる振動波形から使用が終了したガス器具10を判断するようにしてもよい。
【0035】
次に、制御部43について詳細に説明する。制御部43は、ガス使用状況判断部43aに加えて、変動判断部(変動判断手段)43b、生成部43c、類似度推移算出部(類似度推移算出手段)43d、記憶部43e、後処理部43f、及び、サンプリング時間調整部(サンプリング時間調整手段)43gを備えている。また、ガス使用状況判断部43aはガス器具判断部43a1とガス漏れ判断部43a2とを有している。
【0036】
変動判断部43bは、センサ41,42からの信号に基づいて、ガスの圧力値が立ち上がったこと、及び、ガスの流量値が立ち下がったことの少なくとも一方の使用終了時の変動を判断するものである。ここで、ガス器具10の使用終了時には、ガス圧力値の立ち上がりやガス流量値の立ち下がりが検出される。すなわち、変動判断部43bは、図3に示すところの時刻t3及び時刻t4のタイミングを検出することとなる。なお、この変動判断部43bは、例えば微分回路を含んで構成され、微分回路により変動を検出してもよいし、マイコンによる演算によって変動を検出してもよい。
【0037】
生成部43cは、所定の振動波形を生成するものである。この生成部43cによって生成される所定の振動波形は、後の処理において、微小時間中にセンサ41,42で計測された振動波形と比較される。
【0038】
類似度推移算出部43dは、センサ41,42によって計測された微小時間中の振動波形と、生成部43cによって生成された所定の振動波形との類似度推移を算出するものである。ガス使用状況判断部43aのガス器具判断部43a1は、類似度推移算出部43dによって算出された類似度推移に基づいて、使用が終了したガス器具10を判断する。
【0039】
判断の概略を説明すると、例えば生成された所定の振動波形が給湯器の使用終了と仮定されたときの振動波形であって、実際に給湯器の使用が終了したとする。この場合、実際にセンサ41,42によって計測される振動波形と生成された振動波形とは、類似度が高くなり、類似度推移についても高くなる。このため、ガス器具判断部43a1は、給湯器の使用が終了したと判断できる。なお、類似度推移とは、類似度を連続的に求めて得られるものである。
【0040】
また、生成された所定の振動波形が給湯器の使用終了と仮定されたときの振動波形であって、実際にガステーブルの使用が終了したとする。この場合、実際にセンサ41,42によって計測される振動波形と生成された振動波形とは、類似度が高くならず、類似度推移についても高くならない。このため、ガス器具判断部43a1は、給湯器の使用が終了したと判断しない。この際、類似度推移には、給湯器とガステーブルとの相違が生じる。この相違は、ガス器具10毎に異なる。例えば、給湯器とガステーブルとの相違と、給湯器と小型湯沸器との相違とは異なっており、ガス使用状況判断部43aは、相違の状態からガステーブルの使用が終了したと判断できる。
【0041】
なお、上記は、生成部43cが所定の振動波形として1つのガス器具10の振動波形を生成した場合における、ガス器具判断部43a1のガス器具判断である。しかし、これに限らず、生成部43が全ガス器具10の振動波形(複数の振動波形)を生成し、類似度推移算出部43dは、生成された全ガス器具10の振動波形と、センサ41,42によって計測された振動波形との類似度推移を算出して、類似度推移が最も高いガス器具10の使用が終了したと判断してもよい。さらに、生成部43cが所定の振動波形を1つしか生成しない場合には、ガス漏れ発生と仮定されたときの振動波形を生成するようにしてもよい。すなわち、生成部43cは、振動波形を1つしか生成しない場合、基準となる振動波形を生成すればよく、その振動波形は何の振動波形であってもよい。
【0042】
次に、使用が終了したガス器具10の判断についてより詳細に説明する。また、以下の実施形態において生成部43cは、基準となる所定の振動波形として、ガス漏れ時における振動波形を生成する場合を例に説明する。さらに、以下の実施形態では、ガス圧力の振動波形に基づいて使用が終了したガス器具10を判断する手法について説明する。
【0043】
図4は、図2に示した生成部43cにより生成されるガス漏れ振動波形の概略を示す図である。図4に示すように、生成部43cは、圧力が時間の経過と共に低下しながら振動するガス漏れ振動波形を生成する。このガス漏れ振動波形は、減衰振動の周波数、ゲイン、及び減衰比を含む2次遅れのステップ応答の式に基づいて生成された波形である。ここで、本件発明者らは、ガス漏れ発生直後の微小時間において圧力や流量の計測値に振動が発生することについても見出した。このため、生成部43cは、2次遅れのステップ応答の式に基づいてガス漏れ振動波形を生成する。
【0044】
再度、図2を参照する。類似度推移算出部43dは、センサ41,42からの信号の振動波形と、生成部43cに生成されたガス漏れ振動波形との類似度推移を算出するものである。なお、類似度推移とは、本実施形態において連続的な正規相互相関(NCC:Normalized Cross Correlation)をいう。より具体的には、以下の式(1)により類似度RNCCが求められる。類似度推移算出部43dは、この式(1)による類似度RNCCの算出を連続的に行うことにより、類似度推移(以下、連続NCCという)を求める。
【数1】
【0045】
図5は、ガス器具使用終了時における圧力変化を示すグラフであって、(a)はガステーブル使用終了時における圧力変化を示し、(b)は小型湯沸器使用終了時における圧力変化を示し、(c)は給湯器使用終了時における圧力変化を示している。
【0046】
図5(a)に示すように、ガステーブルの使用終了時には圧力が2.85kPa程度で滑らかに振動する圧力波形が得られる。また、図5(b)に示すように、小型湯沸器の使用終了時には圧力が2.85kPaを基準にして±0.1kPa程度振動する圧力波形が得られる。さらに、図5(c)に示すように、給湯器の使用終了時には圧力が2.88kPaを基準にしてガステーブルよりもやや粗い振動を示す圧力波形が得られる。
【0047】
図6は、図2に示した類似度推移算出部43dにより算出される連続NCCを示すグラフであって、(a)はガステーブル使用終了時における連続NCCを示し、(b)は小型湯沸器使用終了時における連続NCCを示し、(c)は給湯器使用終了時における連続NCCを示している。
【0048】
ガステーブルの使用が終了した場合、図5(a)の振動波形が得られ、類似度推移算出部43dにより算出される連続NCCは図6(a)に示すようになる。すなわち、連続NCCは、初期的に「0.9」程度を示し、その後「0.2」を下回り、約0.03秒において「0.8」まで復帰する。そして、連続NCCは、約0.1秒において「0.6」弱となり、その後「0.6」付近を維持する。
【0049】
また、小型湯沸器の使用が終了した場合、図5(b)の振動波形が得られ、類似度推移算出部43dにより算出される連続NCCは図6(b)に示すようになる。すなわち、連続NCCは、初期的に「0.9」程度を示し、その後「0.4」を下回り、約0.01秒において「0.8」まで復帰する。そして、連続NCCは、「0.3」程度まで低下し、次いで「0.6」強まで復帰する。次に、連続NCCは小さな振動を繰り返しながら約0.1秒において「0.6」程度となる。以後、連続NCCは「0.7」付近までゆっくりと上昇する。
【0050】
また、給湯器の使用が終了した場合、図5(c)の振動波形が得られ、類似度推移算出部43dにより算出される連続NCCは図6(c)に示すようになる。すなわち、連続NCCは、初期的に「0.9」弱を示し、その後「0.2」を下回り、約0.02秒において「0.6」まで復帰する。そして、連続NCCは、再度「0.45」程度まで低下し、次いで「0.6」程度まで復帰する。その後、連続NCCは再び「0.45」程度まで低下した後に、約0.1秒において「0.6」程度となる。以後、連続NCCは「0.7」付近までゆっくりと上昇いていく。
【0051】
このように連続NCCはガス器具10毎に異なり、ガス器具判断部43a1は、このような連続NCCのパターンから使用が終了したガス器具10を判断する。具体的には図2に示す記憶部43eに、各ガス器具10の連続NCCのパターンを記憶させておく。すなわち、記憶部43eは、ガステーブルについて図6(a)に示したような連続NCCのパターンを記憶し、小型湯沸器について図6(b)に示したような連続NCCのパターンを記憶し、給湯器について図6(c)に示したような連続NCCのパターンを記憶している。そして、ガス器具判断部43a1は、記憶部43eにより記憶された連続NCCデータのうち、算出された連続NCCと最も近い連続NCCデータが示すガス器具10の使用が終了したと判断する。
【0052】
さらに、本実施形態に係るガスメータ40では、使用開始時においても使用が開始されたガス器具10を判断するようになっている。すなわち、時刻t1から微小時間経過するまでの波形や、時刻t2から微小時間経過するまでの波形から、使用が開始したガス器具10を特定する。ここで、本件発明者らは、ガス器具10の使用開始時においても圧力波形や流量波形が、ガス器具10毎に固有の振動を示すことを見出した。また、本件発明者らは、この振動がガス器具10の使用開始時から微小時間経過するまでの間に、発生することを見出した。よって、制御部43は、微小時間における振動波形から、使用が開始したガス器具10を判断することができる。
【0053】
この場合において変動判断部43bは、センサ41,42からの信号に基づいて、ガスの圧力値が立ち下がったこと、及び、ガスの流量値が立ち上がったことの少なくとも一方の使用開始時の変動を判断する。ここで、ガス器具10の使用開始時には、ガス圧力値の立ち下がりやガス流量値の立ち上がりが検出される。すなわち、変動判断部43bは、図3に示すところの時刻t1及び時刻t2のタイミングを検出することとなる。
【0054】
また、生成部43c及び類似度推移算出部43dは、上記と同様にする。すなわち、生成部43cは、ガス漏れが発生したと仮定したときのガス漏れ振動波形を生成し、類似度推移算出部43dは、ガス漏れ振動波形と、センサ41,42によって計測された微小時間中の振動波形との類似度推移を式(1)に従って算出する。
【0055】
図7は、ガス器具使用開始時における圧力変化を示すグラフであって、(a)はガステーブル使用開始時における圧力変化を示し、(b)は小型湯沸器使用開始時における圧力変化を示し、(c)は給湯器使用開始時における圧力変化を示している。
【0056】
図7(a)に示すように、ガステーブルの使用開始時には圧力が2.9kPa程度で滑らかに振動する圧力波形が得られる。また、図7(b)に示すように、小型湯沸器の使用終了時には圧力が2.93kPaを基準にして0.1kPa強振動する圧力波形が得られる。さらに、図7(c)に示すように、給湯器の使用終了時には圧力が2.93kPaを基準にして小型湯沸器よりもやや粗い振動を示す圧力波形が得られる。
【0057】
図8は、図2に示した類似度推移算出部43dにより算出される連続NCCを示すグラフであって、(a)はガステーブル使用開始時における連続NCCを示し、(b)は小型湯沸器使用開始時における連続NCCを示し、(c)は給湯器使用開始時における連続NCCを示している。
【0058】
ガステーブルの使用が開始した場合、図7(a)の振動波形が得られ、類似度推移算出部43dにより算出される連続NCCは図8(a)に示すようになる。すなわち、連続NCCは、初期的に「1.0」程度を示し、その後「0.2」を下回り、約0.04秒において「0.95」まで復帰する。そして、連続NCCは、約0.1秒において「0.5」程度となり、その後「0.65」付近までゆっくりと上昇する。
【0059】
また、小型湯沸器の使用が開始した場合、図7(b)の振動波形が得られ、類似度推移算出部43dにより算出される連続NCCは図8(b)に示すようになる。すなわち、連続NCCは、初期的に「1.0」程度を示し、その後「0.2」を下回り、約0.04秒において「0.9」まで復帰する。そして、連続NCCは、再度「0.4」程度まで低下し、その後、「0.7」付近までゆっくりと上昇する。
【0060】
また、給湯器の使用が開始した場合、図7(c)の振動波形が得られ、類似度推移算出部43dにより算出される連続NCCは図8(c)に示すようになる。すなわち、連続NCCは、初期的に「0.8」弱を示し、その後「0.2」を下回り、約0.02秒において「0.7」まで復帰する。そして、連続NCCは、「0.6」程度まで低下し、次いで「0.7」程度まで復帰する。その後、連続NCCは再び「0.5」程度まで低下した後に、約0.1秒において「0.6」弱となる。以後、連続NCCは「0.65」付近までゆっくりと上昇していく。
【0061】
このようにガス器具10の使用開始時においても、連続NCCはガス器具10毎に異なり、ガス器具判断部43a1は、このような連続NCCのパターンから使用が開始したガス器具10を判断する。具体的には図2に示す記憶部43eに、各ガス器具10の連続NCCのパターンを記憶させておく。すなわち、記憶部43eは、ガステーブルについて図8(a)に示したような連続NCCのパターンを記憶し、小型湯沸器について図8(b)に示したような連続NCCのパターンを記憶し、給湯器について図8(c)に示したような連続NCCのパターンを記憶している。そして、ガス器具判断部43a1は、記憶部43eにより記憶された連続NCCデータのうち、算出された連続NCCと最も近い連続NCCデータが示すガス器具10の使用が開始したと判断する。
【0062】
さらに、本実施形態に係るガスメータ40では、ガス漏れについても判断する。この場合、使用が開始されたガス器具10の判断時に同時的にガス漏れが判断される。すなわち、変動判断部43bは、センサ41,42からの信号に基づいて、ガスの圧力値が立ち下がったこと、及び、ガスの流量値が立ち上がったことの少なくとも一方の使用開始時の変動を判断する。また、生成部43cは、ガス漏れが発生したと仮定したときのガス漏れ振動波形を生成し、類似度推移算出部43dは、ガス漏れ振動波形と、センサ41,42によって計測された微小時間中の振動波形との類似度推移を式(1)に従って算出する。
【0063】
図9は、ガス漏れ時に、図2に示した類似度推移算出部43dにより算出される連続NCCを示すグラフである。なお、図9において実線と破線は、各家庭における配管状態の相違、ガス漏れ箇所の相違、及び、ガス漏れ流量の相違などの条件が異なる場合の連続NCCを示している。
【0064】
図9に示すように、ガス漏れ時において連続NCCは、初期的に「1.0」を示し、その後「0.8」弱に低下する。しかし、時刻0.025秒以降について連続NCCは「0.9」以上の値を示す。従って、ガス漏れ判断部43b2は、このような連続NCCのパターンからガス漏れを判断する。具体的には図2に示す記憶部43eに、ガス漏れ時の連続NCCのパターンを記憶させておく。すなわち、記憶部43eは、図9に示したような連続NCCのパターンを記憶している。そして、ガス漏れ判断部43a2は、記憶部43eにより記憶された連続NCCのパターンと、算出された連続NCCとを比較し、両者が近い場合にガス漏れと判断する。
【0065】
なお、ガス漏れ時において連続NCCは、NCCが全体に亘って「0.9」以上を示す。このため、ガス漏れ判断部43a2は、類似度推移算出部43dにより算出された類似度推移の代表値が閾値(例えば「0.9」)以上である場合に、ガス漏れが発生していると判断してもよい。ここで、代表値とは、類似度全体又は類似度全体のうち特定期間の平均値であってもよいし、圧力や流量の変化が発生してから、ある特定の時刻における類似度であってもよいし、他の値であってもよい。
【0066】
次に、生成部43cによって生成される所定の振動波形の生成手法について説明する。生成部43cは、以下のようにしてガス漏れ振動波形を生成する。まず、生成部43cは以下の式(2)を記憶している。
【数2】
【0067】
ここで、y(t)は圧力の変化量を示し、Kはゲインを示し、ωdは減衰振動の周波数を示し、ζは減衰比を示している。特に、ゲインK、減衰振動の周波数ωd、及び減衰比ζは、圧力センサ41によって実際に計測された波形から求められるものである。次に、これらの算出方法について図10を参照して説明する。図10は、圧力波形の一例を示す図である。
【0068】
生成部43cは、以下の式(3)から、減衰振動の周波数ωdを算出する。
【数3】
【0069】
ここで、Tpは行き過ぎ時間であり、図10で示すように、圧力変化発生時から最初の極値V1(極小値V1)までの時間をいう。生成部43cは、圧力センサ41の信号から最初の極値V1が確認されると、行き過ぎ時間Tpを求め、式(3)から減衰振動の周波数ωdを算出する。
【0070】
なお、減衰振動の周波数ωdは、式(3)から求める場合に限らず、圧力変化発生時から2つ目の極値M(極大点M)や、3つ目の極値V2(極小点V2)に基づいて算出してもよい。
【0071】
次に、生成部43cは、以下の式(4)から、ゲインKを算出する。
【数4】
【0072】
このような式であるため、生成部43cは、圧力センサ41の信号から極値V1,M,V2が確認されると、式(4)からゲインKを算出する。
【0073】
なお、図10から明らかなように、ゲインKは圧力変化発生前の圧力値と圧力変化発生後の圧力値との差分によっても求めることができる。従って、生成部43cは、圧力変化が発生して圧力値が略一定値となったとき(図10では時刻0.4秒)に、差分からゲインKを求めてもよい。さらに、類似度推移算出部43cは、圧力変化発生時から4つ目以降の極値を加味してゲインKを算出してもよい。
【0074】
次いで、生成部43cは、以下の式(5)から、減衰比ζを算出する。
【数5】
【0075】
ここで、δは対数減衰率であり、mは周期数である。式(5)の場合、周期数mは「0.5」となる。
【0076】
このような式であるため、生成部43cは、圧力センサ41の信号から極値V1,Mが確認されると、式(5)から減衰比ζを算出する。
【0077】
以上のように、生成部43cは、ゲインK、減衰振動の周波数ωd、及び減衰比ζを算出し、式(2)より振動波形の式を求める。そして、類似度推移算出部43cは、求めた式と、圧力センサ41の信号に基づく圧力波形とから、式(1)に従って連続NCCを求めることとなる。
【0078】
ここで、生成部43cは、減衰振動の周波数ωd、及び減衰比ζを以下のようにして算出するようにしてもよい。すなわち、図10に示す振動波形は、ガス漏れ時の流量に依存する傾向にある。このため、生成部43cは、流量値のみを変数に含む式を予め記憶し、この式に流量センサ42によって計測された流量値を代入して、減衰振動の周波数ωd、及び減衰比ζを求めるようにしてもよい。
【0079】
具体的に生成部43cは、以下の式(6)から減衰振動の周波数ωd、及び減衰比ζを求める。
【数6】
【0080】
ここで、Lは流量値であり、a1,a2,b1,b2は定数である。このように、式(6)から求めることで演算量を減らして、算出処理の簡素化を図るようにしてもよい。なお、流量と圧力には一定の相関がある。このため、式(6)に代えて圧力値のみを変数に含む式を記憶し、この式から減衰振動の周波数ωd、及び減衰比ζを求めるようにしてもよい。
【0081】
さらに、この場合、生成部43cは、ゲインKについて式(4)から算出することなく、圧力変化発生前の圧力値と圧力変化発生後の圧力値との差分によっても求めることが望ましい。これにより、一層演算量を減らすことができるからである。
【0082】
再度、図2を参照する。後処理部43fは、ガス使用状況判断部43aの判断結果に基づいて各種の処理を実行するものである。具体的に後処理部43fは、ガス使用状況判断部43aによりガス漏れと判断された場合、遮断弁を弁閉させたり、警報を発したりする。また、ガス管理センターに通報してもよい。一方、後処理部43fは、ガス使用状況判断部43aにより使用が判断されたガス器具10について、使用開始から終了までの期間において、そのガス器具10について連続使用時間を監視したり、ガス使用量について割引をしたりする。
【0083】
サンプリング時間調整部43gは、圧力センサ41及び流量センサ42のサンプリング時間を調整するものである。本実施形態に係るガスメータ40では、微小時間において詳細に計測値を計測する必要がある。一般的に圧力センサ41は通常のサンプリング時間が10秒であり、流量センサ42は通常のサンプリング時間が2秒である。このため、サンプリング時間調整部43gは、この間隔を短縮する。具体的には変動判断部43bによって変動が判断された場合に、サンプリング時間を通常のサンプリング時間よりも短縮して、例えば1マイクロ秒程度とする。これにより、微小時間における詳細な計測を可能とする。
【0084】
次に、フローチャートを参照して、本実施形態に係るガスメータ40の動作を説明する。図11は、本実施形態に係るガスメータ40の動作の一例を示すメインフローチャートである。
【0085】
まず、変動判断部43bは、センサ41,42からの信号に基づいて、使用開始時又は使用終了時の変動があったか否かを判断する(S1)。変動がなかったと判断した場合(S1:NO)、変動があったと判断するまで、この処理が繰り返される。また、変動があったと判断した場合(S1:YES)、変動判断部43bは、ステップS1における変動が使用終了時の変動であるか否かを判断する(S2)。
【0086】
使用終了時の変動であると判断した場合(S2:YES)、終了ガス器具判断処理が実行され(S3)、使用が終了したガス器具10が判断される。その後、図11に示す処理は終了する。一方、使用終了時の変動でないと判断した場合(S2:NO)、ガス漏れ/開始ガス器具判断処理が実行され(S4)、ガス漏れ及び使用が開始したガス器具10が判断される。その後、図11に示す処理は終了する。
【0087】
図12は、図11に示した終了ガス器具判断処理(S3)の詳細を示すフローチャートである。図12に示すように、まず、サンプリング時間調整部43dは、サンプリング時間を通常のサンプリング時間よりも短縮し、短縮されたサンプリング時間で圧力を計測する(S11)。その後、制御部43は、微小時間経過したか否かを判断する(S12)。微小時間経過していないと判断した場合(S12:NO)、処理はステップS11に移行する。なお、ステップS11では、圧力のサンプリング時間を短縮しているが、圧力のサンプリング時間に代えて、流量のサンプリング時間を短縮するようにしてもよい。
【0088】
微小時間経過したと判断した場合(S12:YES)、生成部43cは、微小時間中に得られた振動波形から、減衰振動の周波数ωd、ゲインK、及び減衰比ζを決定する(S13)。このとき、生成部43cは、減衰振動の周波数ωd、ゲインK、及び減衰比ζを式(3)〜式(5)に基づいて算出してもよいし、式(6)から求めてもよい。
【0089】
次に、生成部43cは、ステップS13により決定された減衰振動の周波数ωd、ゲインK、及び減衰比ζから、2次遅れのステップ応答の式に基づいてガス漏れ振動波形を生成する(S14)。このとき、生成部43cは、ステップS13により決定された減衰振動の周波数ωd、ゲインK、及び減衰比ζを式(2)に代入することにより、ガス漏れ振動波形を生成する。
【0090】
そして、ガス器具判断部43a1は、ステップS14により決定されたガス漏れ振動波形と、ステップS11において計測された計測値からなる振動波形とに基づいて、式(1)から連続NCCを算出する(S15)。
【0091】
次いで、ガス器具判断部43a1は、記憶部43eからガス器具毎の類似度推移データを読み出す(S16)。そして、ガス器具判断部43a1は、ステップS16にて読み出したガス器具毎の連続NCCデータのうち、ステップS15において算出した連続NCCと最も近いものを特定し、使用が終了したガス器具10を判断する(S17)。その後、図12に示す処理は終了する。
【0092】
図13は、図11に示したガス漏れ/開始ガス器具判断処理(S4)の詳細を示すフローチャートである。まず、図13に示すステップS21〜S25では、図12に示したステップS11〜S15と同様の処理が実行される。
【0093】
その後、ガス漏れ判断部43a2は、連続NCCの代表値を決定し、代表値が閾値以上であるか否かを判断する(S26)。代表値が閾値以上であると判断した場合(S26:YES)、ガス漏れ判断部43a2は、ガス漏れが発生していると判断する(S27)。その後、図13に示す処理は終了する。
【0094】
一方、代表値が閾値以上でないと判断した場合(S26:NO)、ステップS28,S29において、図12に示したステップS16,S17と同様の処理が実行され、図13に示す処理は終了する。なお、図13に示す処理では、使用が開始したガス器具10を判断するのに先立って、ガス漏れを判断することにより、迅速性を必要とするガス漏れの判断を優先し、安全性の向上を図っている。
【0095】
このようにして、本実施形態に係るガスメータ40及びガス使用状況判断方法によれば、センサ41,42からの信号に基づいて、ガスの圧力値が立ち上がったこと、及び、ガスの流量値が立ち下がったことの少なくとも一方を判断する。ここで、ガス器具10の使用終了時には、ガス圧力値の立ち上がりやガス流量値の立ち下がりが検出される。そして、上記変動が判断された場合に、センサ41,42から得られた信号に基づく振動波形から、使用が終了したガス器具10を判断する。ここで、本件発明者らは、ガス器具10の使用終了時における波形が、ガス器具10毎に固有の振動を示すことを見出した。よって、変動判断後の振動波形から、使用が終了したガス器具10を判断することで、ガス器具10の使用中においてガス器具10を判断できたか否かに拘わらず、使用終了時にガス器具10を判断することができる。
【0096】
また、センサ41,42からの信号に基づいて、ガスの圧力値が立ち下がったこと、及び、ガスの流量値が立ち上がったことの少なくとも一方を判断する。ここで、ガス器具10の使用開始時には、ガス圧力値の立ち下がりやガス流量値の立ち上がりが検出される。そして、上記変動が判断された場合に、センサ41,42から得られた信号に基づく振動波形から、使用が開始したガス器具10を判断する。ここで、本件発明者らは、ガス器具10の使用開始時における波形が、ガス器具10毎に固有の振動を示すことを見出した。よって、変動判断後の振動波形から、使用が開始したガス器具10を判断することで、使用終了時と使用開始時とで複数回のガス器具判断を行うことができ、判断精度を向上させることができる。
【0097】
また、使用開始時の変動後にセンサ41,42から得られた信号に基づく振動波形から、ガス漏れを判断する。ここで、本件発明者らは、ガス漏れ発生時における波形が、ガス漏れ特有の振動を示すことを見出した。よって、変動判断後の振動波形から、ガス漏れを判断することができる。
【0098】
また、使用が開始したガス器具10を判断するのに先立って、ガス漏れを判断するため、緊急性の高いガス漏れ判断を優先して行うこととなり、安全性の向上を図ることができる。
【0099】
また、変動後の微小時間においてセンサ41,42から得られた信号に基づく振動波形から、判断を実行する。ここで、上記した振動波形は、圧力や流量の変動後の微小時間(最大で2秒)に発生する。このため、微小時間以降の波形については判断対象とする必要がなく、微小時間の振動波形から判断を実行することで、演算に要するデータ量を少なくすることができる。
【0100】
また、センサ41,42から得られた信号に基づく振動波形と所定の振動波形との類似度推移を算出し、算出された類似度推移に基づいて、判断を実行する。ここで、所定の振動波形が特定のガス器具10の振動波形であるとする。そして、センサ41,42から得られた信号に基づく振動波形が特定のガス器具10の振動波形である場合、算出される類似度は高くなる傾向にあり、類似度推移についても全体的に高い値を示す傾向にある。また、センサ41,42から得られた信号に基づく振動波形が他のガス器具10の振動波形であっても、類似度推移は特定の推移を示す。ガス漏れ時も同様である。従って、上記のように類似度推移に基づいて判断を実行することで、振動波形の特徴をとらえて、上記判断を行うことができる。
【0101】
また、変動が判断された場合、センサ41,42からの信号のサンプリング時間を、通常のサンプリング時間よりも短縮するため、微小時間内に発生する振動波形を適切に計測することができる。
【0102】
次に、本発明の第2実施形態を説明する。第2実施形態に係るガスメータ40及びガス使用状況判断方法は、第1実施形態のものと同様であるが、構成及び処理内容が一部異なっている。以下、第1実施形態との相違点を説明する。
【0103】
図14は、第2実施形態に係るガスメータ40の詳細を示す構成図である。図14に示すように、第2実施形態に係るガスメータ40は、生成部43c及び類似度推移算出部43dに代えて、解析部(解析手段)43hを備えている。
【0104】
解析部43hは、センサ41,42から得られた信号に基づく振動波形を解析して、周波数と振幅との相関を示すスペクトルデータを算出するものである。具体的に本実施形態に係る解析部43hは、振動波形をフーリエ変換することにより、スペクトルデータを算出する。なお、解析部43hはフーリエ変換によりスペクトルデータを算出する場合に限らず、他の方法によってスペクトルデータを算出するようにしてもよい。
【0105】
また、解析部43hを備えるため、記憶部43eの記憶内容、及び、ガス使用状況判断部43aの判断手法が第1実施形態と異なっている。
【0106】
図15は、図14に示した解析部43hにより算出されるスペクトルデータを示すグラフであって、(a)はガステーブル使用終了時におけるスペクトルデータを示し、(b)は小型湯沸器使用終了時におけるスペクトルデータを示し、(c)は給湯器使用終了時におけるスペクトルデータを示している。
【0107】
図15(a)に示すように、ガステーブルの使用が終了した場合、得られる圧力波形には30Hz以下の周波数成分が多く、特に10〜20Hz付近において比較的大きな振幅を示す傾向がある。また、図15(b)に示すように、小型湯沸器の使用が終了した場合、圧力波形は200Hz付近までの圧力成分を含んでおり、特に90Hz程度で大きな振幅を示す傾向がある。さらに、図15(c)に示すように、給湯器の使用が終了した場合、30Hz程度でやや大きな振幅を示す程度であり、その他の周波数成分を殆ど含まない傾向がある、なお、50Hz付近において存在するピークは、商用電源によるノイズであると考えられる。
【0108】
再度、図14を参照する。記憶部43eは、図15に示したようなスペクトルデータを記憶している。そして、ガス器具判断部43a1は、このスペクトルデータに基づいて、使用が終了したガス器具10を判断する。
【0109】
すなわち、ガス器具10の使用終了時の変動が確認されると、解析部43hは変動後の微小時間において得られた信号に基づく圧力波形をフーリエ変換してスペクトルデータを算出する。ガス器具判断部43a1は、解析部43hにより算出されたスペクトルデータと、記憶部43eにより記憶されたスペクトルデータとを比較し、類似度が最も高いガス器具10について使用が終了したと判断する。ここで、類似度とは、上記したNCCであってもよいし、他の手法により算出された類似度であってもよい。
【0110】
さらに、第2実施形態では第1実施形態と同様に使用が開始されたガス器具10及びガス漏れについて判断するようになっている。
【0111】
図16は、図14に示した解析部43hにより算出されるスペクトルデータを示すグラフであって、(a)はガステーブル使用開始時におけるスペクトルデータを示し、(b)は小型湯沸器使用開始時におけるスペクトルデータを示し、(c)は給湯器使用開始時におけるスペクトルデータを示している。
【0112】
図16(a)に示すように、ガステーブルの使用が終了した場合、得られる圧力波形には30Hz以下の周波数成分が多く、特に10〜20Hz付近において比較的大きな振幅を示す傾向がある。また、図16(b)に示すように、小型湯沸器の使用が開始した場合、圧力波形は150Hzまでの圧力成分を含んでおり、特に30Hz程度では非常に大きな振幅を示す傾向がある。さらに、図16(c)に示すように、給湯器の使用が開始した場合、圧力波形は200Hzまでの圧力成分を含んでおり、特に20Hz程度では非常に大きな振幅を示す傾向がある。
【0113】
図17は、ガス漏れが発生したときの圧力波形をフーリエ変換して得られるスペクトルデータを示すグラフである。図17に示すように、ガス漏れが発生した場合、得られる圧力波形には20Hz以上の周波数成分が殆ど含まれていない。なお、60Hz付近において存在するピークは、商用電源によるノイズであると考えられる。
【0114】
再度、図14を参照する。記憶部43eは、図16及び図17に示したようなスペクトルデータを記憶している。そして、ガス器具判断部43a1及びガス漏れ判断部43a2は、このスペクトルデータに基づいて、使用が開始したガス器具10やガス漏れを判断する。
【0115】
すなわち、ガス器具10の使用開始時の変動が確認されると、解析部43hは変動後の微小時間において得られた信号に基づく圧力波形をフーリエ変換してスペクトルデータを算出する。その後、ガス漏れ判断部43a2は、記憶部43eから図17に示したようなガス漏れ時のスペクトルデータを読み出し、このスペクトルデータと解析部43hにより算出されたスペクトルデータとの類似度を算出し、類似度が特定値以上であればガス漏れが発生したと判断する。ガス漏れではない場合には、ガス器具判断部43a1が図16に示したような各ガス器具10のスペクトルデータを読み出し、類似度を算出して、最も類似度が高いガス器具10について使用が開始したと判断する。
【0116】
次に、フローチャートを参照して、第2実施形態に係るガスメータ40の動作を説明する。なお、第2実施形態においてメインフローは第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【0117】
図18は、図11に示した終了ガス器具判断処理(S3)の詳細を示すフローチャートである。まず、図18に示すステップS31,S32では、図12に示したステップS11,S12と同様の処理が実行される。
【0118】
次に、解析部43hは、微少時間中に得られた振動波形をフーリエ変換し、スペクトルデータを算出する(S33)。その後、ガス器具判断部43a1は、ガス器具10毎のスペクトルデータを読み出し(S34)、読み出したガス器具10毎のスペクトルデータと、ステップS33にて算出したスペクトルデータとの類似度を算出する(S35)。
【0119】
その後、ガス器具判断部43a1は、類似度が最大となったスペクトルデータが示す種類のガス器具10の使用が終了したと判断する(S36)。そして、図14に示す処理は終了する。
【0120】
なお、図18に示すステップS35,S36の処理では、記憶されたガス器具10毎の全スペクトルデータとの類似度を求めて最も高いスペクトルデータが示すガス器具10の使用が終了したと判断している。しかし、これに限らず、記憶されたガス器具10毎のスペクトルデータとの類似度を順次求めていき、類似度が予め定められた値以上となった時点でそのスペクトルデータが示すガス器具10の使用が終了したと判断し、その後類似度の算出を中止するようにしてもよい。このようにすることで、類似度の算出数が減り、消費電力の低下につなげることができるからである。
【0121】
さらに、第2実施形態では圧力センサ42からの信号によって得られる振動波形をフーリエ変換して、使用が終了したガス器具10を判断している。しかし、圧力と流量とには一定の相関があるため、流量センサ41からの信号によって得られる振動波形をフーリエ変換して、使用が終了したガス器具10を判断するようにしてもよい。
【0122】
図19は、図11に示したガス漏れ/開始ガス器具判断処理(S4)の詳細を示すフローチャートである。まず、図19に示すステップS41〜S43では、図18に示したステップS31〜S33と同様の処理が実行される。
【0123】
その後、ガス漏れ判断部43a2は、ガス漏れのスペクトルデータを読み出し(S44)、読み出したガス漏れのスペクトルデータと、ステップS43にて算出したスペクトルデータとの類似度を算出する(S45)。
【0124】
次に、ガス漏れ判断部43a2は、ステップS45にて算出した類似度が特定値以上であるか否かを判断する(S46)。ステップS45にて算出した類似度が特定値以上であると判断した場合(S46:YES)、ガス漏れ判断部43a2はガス漏れが発生したと判断する(S47)。そして、図19に示す処理は終了する。
【0125】
ところで、ステップS45にて算出した類似度が特定値以上でないと判断した場合(S46:NO)、ステップS48〜S50において図18に示したステップS34〜S36と同様の処理が実行され、図19に示す処理は終了する。
【0126】
このようにして、第2実施形態によれば、第1実施形態と同様にガス器具10の使用中においてガス器具10を判断できたか否かに拘わらず、使用終了時にガス器具10を判断することができる。
【0127】
さらに、第2実施形態によれば、センサ41,42から得られた信号に基づく振動波形を解析して、周波数と振幅との相関を示すスペクトルデータを算出し、算出されたスペクトルデータに基づいて、判断を実行する。ここで、ガス器具使用時及び終了時やガス漏れ時における振動波形それぞれには、圧力や流量の波形の周波数及び振幅に特徴があらわれる。よって、波形を解析して周波数と振幅との相関を示すスペクトルデータを得ると共に、このスペクトルデータに基づいて判断を実行することで、上記判断を行うことができる。
【0128】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。
【0129】
また、本実施形態においてガス使用状況判断装置はガスメータ40であるが、これに限らず、ガス使用状況判断装置をガスメータ40とは別に構成してもよい。
【0130】
さらに、第1実施形態において類似度推移を式(1)により算出しているが、これに限らず、他の方法で類似度推移を算出するようにしてもよい。
【0131】
また、第1実施形態においてガス器具判断部43a1は、記憶部43eに記憶された連続NCCデータのうち、ガス器具判断部43a1により算出された連続NCCと近いものが存在しない場合、記憶部43eに記憶された連続NCCデータが示すガス器具10に不足があると判断してもよい。
【0132】
また、本実施形態では燃料ガスをLPガスとする場合の例について説明したが、これに限らず、都市ガスの場合にも適用可能である。
【0133】
また、本実施形態では最大で2秒の微小時間におけるガス漏れ振動波形に基づいて、ガス漏れ及び使用ガス器具10を判断している。特に、本実施形態では、圧力や流量を計測する時間は2秒以内(望ましくは1秒以内)で充分であるが、予備的に2秒よりも長い時間の計測を行ってもよい。
【0134】
また、本実施形態において記憶部43eは、ガス器具10毎の連続NCCデータを記憶している。この連続NCCデータは、1つのガス器具10に対して1つだけ記憶されていてもよいし、1つのガス器具10に対して複数記憶されていてもよい。例えば、給湯器では給湯器内の水温によって連続NCCが異なってくる。この場合、記憶部43eに記憶される連続NCCデータが1つだけであると、給湯器の水温に応じて使用ガス器具10の判断を誤ってしまう可能性がある。そこで、このようなガス器具10に対しては複数の連続NCCデータを記憶しておくことが望ましい。これにより、より精度良く使用ガス器具10を判断することができるからである。同様に、第2実施形態において1つのガス器具10に対し、複数のスペクトルデータを記憶していてもよい。
【0135】
また、第2実施形態において解析部43hは、スペクトルデータの全周波数域で類似度を算出しているが、これに限らず一部の周波数域のみで類似度を算出してもよい。例えば、給湯器の使用終了時では100Hz以上の周波数域においてもスペクトルデータに大きな振幅が得られるという特徴があるため、100Hz以上の周波数域についてスペクトルデータの類似度を算出することによっても使用が終了したガス器具10を特定することができる。このように、一部の周波数域のみで類似度を算出して演算量を減らすこともできる。
【0136】
さらに、上記実施形態では、使用が終了したガス器具10、使用が開始したガス器具10、及び、ガス漏れについて、連続NCCを求めたり、スペクトルデータを求めたりすることで、判断している。しかし、これに限らず、例えば、図5や図7に示すような微小時間における波形を直接記憶しておき、波形同士の類似度などから、使用が終了したガス器具10、使用が開始したガス器具10、及び、ガス漏れを判断するようにしてもよい。さらには、波形の特定点など波形の直接の特徴から使用が終了したガス器具10、使用が開始したガス器具10、及び、ガス漏れを判断するようにしてもよい。
【符号の説明】
【0137】
1…ガス供給システム
10…ガス器具
20…調整器
31…第1配管
32…第2配管
40…ガスメータ(ガス使用状況判断装置)
41…圧力センサ(計測センサ)
42…流量センサ(計測センサ)
43…制御部
43a…ガス使用状況判断部(ガス使用状況判断手段)
43b…変動判断部(変動判断手段)
43c…生成部
43d…類似度推移算出部(類似度推移算出手段)
43e…記憶部
43f…後処理部
43g…サンプリング時間調整部(サンプリング時間調整手段)
43h…解析部(解析手段)
【技術分野】
【0001】
本発明は、ガス使用状況判断装置及びガス使用状況判断方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、使用されているガス器具を判断するガス器具判断装置が提案されている。このガス器具判断装置では、流路内を流れるガスの流量値パターンからガス器具を判断する(例えば特許文献1〜3参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2009−109256号公報
【特許文献2】特開2009−14686号公報
【特許文献3】特開2007−199002号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来装置においてガス器具の使用終了を判断するためには、ガスの流量値パターンを長期的に観察し、使用されているガス器具を特定し、特定されたガス器具の流量がなくなったか否かを判断する必要がある。このため、ガス器具の使用中においてガス器具を判断できなかった場合には、使用が終了したガス器具も判断できない。
【0005】
本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その発明の目的とするところは、ガス器具の使用中においてガス器具を判断できたか否かに拘わらず、使用終了時にガス器具を判断することが可能なガス使用状況判断装置及びガス使用状況判断方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明のガス使用状況判断装置は、計測センサからの信号に基づいて、流路内を流れるガスの圧力値が立ち上がったこと、及び、ガスの流量値が立ち下がったことの少なくとも一方の使用終了時の変動を判断する変動判断手段と、前記変動判断手段により使用終了時の変動が判断された場合、使用終了時の変動後に前記計測センサから得られた信号に基づく振動波形から、使用が終了したガス器具を判断するガス使用状況判断手段と、を備えることを特徴とする。
【0007】
このガス使用状況判断装置によれば、計測センサからの信号に基づいて、ガスの圧力値が立ち上がったこと、及び、ガスの流量値が立ち下がったことの少なくとも一方を判断する。ここで、ガス器具の使用終了時には、ガス圧力値の立ち上がりやガス流量値の立ち下がりが検出される。そして、上記変動が判断された場合に、計測センサから得られた信号に基づく振動波形から、使用が終了したガス器具を判断する。ここで、本件発明者らは、ガス器具の使用終了時における波形が、ガス器具毎に固有の振動を示すことを見出した。よって、変動判断後の振動波形から、使用が終了したガス器具を判断することで、ガス器具の使用中においてガス器具を判断できたか否かに拘わらず、使用終了時にガス器具を判断することができる。
【0008】
また、本発明のガス使用状況判断装置において、前記変動判断手段は、流路内を流れるガスの圧力値が立ち下がったこと、及び、ガスの流量値が立ち上がったことの少なくとも一方の使用開始時の変動を判断し、前記ガス使用状況判断手段は、前記変動判断手段により使用開始時の変動が判断された場合、使用開始時の変動後に前記計測センサから得られた信号に基づく振動波形から、使用が開始したガス器具を判断することが好ましい。
【0009】
このガス使用状況判断装置によれば、計測センサからの信号に基づいて、ガスの圧力値が立ち下がったこと、及び、ガスの流量値が立ち上がったことの少なくとも一方を判断する。ここで、ガス器具の使用開始時には、ガス圧力値の立ち下がりやガス流量値の立ち上がりが検出される。そして、上記変動が判断された場合に、計測センサから得られた信号に基づく振動波形から、使用が開始したガス器具を判断する。ここで、本件発明者らは、ガス器具の使用開始時における波形が、ガス器具毎に固有の振動を示すことを見出した。よって、変動判断後の振動波形から、使用が開始したガス器具を判断することで、使用終了時と使用開始時とで複数回のガス器具判断を行うことができ、判断精度を向上させることができる。
【0010】
また、本発明のガス使用状況判断装置において、前記ガス使用状況判断手段は、前記使用開始時の変動後に前記計測センサから得られた信号に基づく振動波形から、ガス漏れを判断することが好ましい。
【0011】
このガス使用状況判断装置によれば、使用開始時の変動後に計測センサから得られた信号に基づく振動波形から、ガス漏れを判断する。ここで、本件発明者らは、ガス漏れ発生時における波形が、ガス漏れ特有の振動を示すことを見出した。よって、変動判断後の振動波形から、ガス漏れを判断することができる。
【0012】
また、本発明のガス使用状況判断装置において、前記ガス使用状況判断手段は、使用が開始したガス器具を判断するのに先立って、ガス漏れを判断することが好ましい。
【0013】
このガス使用状況判断装置によれば、使用が開始したガス器具を判断するのに先立って、ガス漏れを判断するため、緊急性の高いガス漏れ判断を優先して行うこととなり、安全性の向上を図ることができる。
【0014】
また、本発明のガス使用状況判断装置において、前記ガス使用状況判断手段は、変動後の微小時間において前記計測センサから得られた信号に基づく振動波形から、判断を実行することが好ましい。
【0015】
このガス使用状況判断装置によれば、変動後の微小時間において計測センサから得られた信号に基づく振動波形から、判断を実行する。ここで、上記した振動波形は、圧力や流量の変動後の微小時間(最大で2秒)に発生する。このため、微小時間以降の波形については判断対象とする必要がなく、微小時間の振動波形から判断を実行することで、演算に要するデータ量を少なくすることができる。
【0016】
また、本発明のガス使用状況判断装置において、前記計測センサから得られた信号に基づく振動波形と所定の振動波形との類似度推移を算出する類似度推移算出手段をさらに備え、前記ガス使用状況判断手段は、前記類似度推移算出手段により算出された類似度推移に基づいて、判断を実行することが好ましい。
【0017】
このガス使用状況判断装置によれば、計測センサから得られた信号に基づく振動波形と所定の振動波形との類似度推移を算出し、算出された類似度推移に基づいて、判断を実行する。ここで、所定の振動波形が特定のガス器具の振動波形であるとする。そして、計測センサから得られた信号に基づく振動波形が特定のガス器具の振動波形である場合、算出される類似度は高くなる傾向にあり、類似度推移についても全体的に高い値を示す傾向にある。また、計測センサから得られた信号に基づく振動波形が他のガス器具の振動波形であっても、類似度推移は特定の推移を示す。ガス漏れ時も同様である。従って、上記のように類似度推移に基づいて判断を実行することで、振動波形の特徴をとらえて、上記判断を行うことができる。
【0018】
また、本発明のガス使用状況判断装置において、前記計測センサから得られた信号に基づく振動波形を解析して、周波数と振幅との相関を示すスペクトルデータを算出する解析手段をさらに備え、前記ガス使用状況判断手段は、前記解析手段により算出されたスペクトルデータに基づいて、判断を実行することが好ましい。
【0019】
このガス使用状況判断装置によれば、計測センサから得られた信号に基づく振動波形を解析して、周波数と振幅との相関を示すスペクトルデータを算出し、算出されたスペクトルデータに基づいて、判断を実行する。ここで、ガス器具使用時及び終了時やガス漏れ時における振動波形それぞれには、圧力や流量の波形の周波数及び振幅に特徴があらわれる。よって、波形を解析して周波数と振幅との相関を示すスペクトルデータを得ると共に、このスペクトルデータに基づいて判断を実行することで、上記判断を行うことができる。
【0020】
また、本発明のガス使用状況判断装置において、前記変動判断手段により変動が判断された場合、前記計測センサからの信号のサンプリング時間を、通常のサンプリング時間よりも短縮するサンプリング時間調整手段をさらに備えることが好ましい。
【0021】
このガス使用状況判断装置によれば、変動が判断された場合、計測センサからの信号のサンプリング時間を、通常のサンプリング時間よりも短縮するため、微小時間内に発生する振動波形を適切に計測することができる。
【0022】
また、本発明のガス使用状況判断方法は、計測センサからの信号に基づいて、流路内を流れるガスの圧力値が立ち上がったこと、及び、ガスの流量値が立ち下がったことの少なくとも一方の使用終了時変動を判断する変動判断工程と、前記変動判断工程において使用終了時の変動が判断された場合、使用終了時の変動後に前記計測センサから得られた信号に基づく振動波形から、使用が終了したガス器具を判断するガス使用状況判断工程と、を有することを特徴とする。
【0023】
このガス使用状況判断方法によれば、計測センサからの信号に基づいて、ガスの圧力値が立ち上がったこと、及び、ガスの流量値が立ち下がったことの少なくとも一方を判断する。ここで、ガス器具の使用終了時には、ガス圧力値の立ち上がりやガス流量値の立ち下がりが検出される。そして、上記変動が判断された場合に、計測センサから得られた信号に基づく振動波形から、使用が終了したガス器具を判断する。ここで、本件発明者らは、ガス器具の使用終了時における波形が、ガス器具毎に固有の振動を示すことを見出した。よって、変動判断後の振動波形から、使用が終了したガス器具を判断することで、ガス器具の使用中においてガス器具を判断できたか否かに拘わらず、使用終了時にガス器具を判断することができる。
【発明の効果】
【0024】
本発明によれば、ガス器具の使用中においてガス器具を判断できたか否かに拘わらず、使用終了時にガス器具を判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本発明の実施形態に係るガス使用状況判断装置を含むガス供給システムの構成図である。
【図2】図1に示したガスメータの詳細を示す構成図である。
【図3】ガス器具の使用過程における流量推移の一例を示す図である。
【図4】図2に示した生成部により生成されるガス漏れ振動波形の概略を示す図である。
【図5】ガス器具使用終了時における圧力変化を示すグラフであって、(a)はガステーブル使用終了時における圧力変化を示し、(b)は小型湯沸器使用終了時における圧力変化を示し、(c)は給湯器使用終了時における圧力変化を示している。
【図6】図2に示した類似度推移算出部により算出される連続NCCを示すグラフであって、(a)はガステーブル使用終了時における連続NCCを示し、(b)は小型湯沸器使用終了時における連続NCCを示し、(c)は給湯器使用終了時における連続NCCを示している。
【図7】ガス器具使用開始時における圧力変化を示すグラフであって、(a)はガステーブル使用開始時における圧力変化を示し、(b)は小型湯沸器使用開始時における圧力変化を示し、(c)は給湯器使用開始時における圧力変化を示している。
【図8】図2に示した類似度推移算出部により算出される連続NCCを示すグラフであって、(a)はガステーブル使用開始時における連続NCCを示し、(b)は小型湯沸器使用開始時における連続NCCを示し、(c)は給湯器使用開始時における連続NCCを示している。
【図9】ガス漏れ時に、図2に示した類似度推移算出部により算出される連続NCCを示すグラフである。
【図10】圧力波形の一例を示す図である。
【図11】本実施形態に係るガスメータの動作の一例を示すメインフローチャートである。
【図12】図11に示した終了ガス器具判断処理(S3)の詳細を示すフローチャートである。
【図13】図11に示したガス漏れ/開始ガス器具判断処理(S4)の詳細を示すフローチャートである。
【図14】第2実施形態に係るガスメータの詳細を示す構成図である。
【図15】図14に示した解析部により算出されるスペクトルデータを示すグラフであって、(a)はガステーブル使用終了時におけるスペクトルデータを示し、(b)は小型湯沸器使用終了時におけるスペクトルデータを示し、(c)は給湯器使用終了時におけるスペクトルデータを示している。
【図16】図14に示した解析部により算出されるスペクトルデータを示すグラフであって、(a)はガステーブル使用開始時におけるスペクトルデータを示し、(b)は小型湯沸器使用開始時におけるスペクトルデータを示し、(c)は給湯器使用開始時におけるスペクトルデータを示している。
【図17】ガス漏れが発生したときの圧力波形をフーリエ変換して得られるスペクトルデータを示すグラフである。
【図18】図11に示した終了ガス器具判断処理(S3)の詳細を示すフローチャートである。
【図19】図11に示したガス漏れ/開始ガス器具判断処理(S4)の詳細を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の実施形態に係るガス使用状況判断装置を含むガス供給システムの構成図である。ガス供給システム1は、ガスストーブ、ファンヒータ、給湯器、床暖房及びガステーブルなどの各ガス器具10に燃料ガスを供給するものであって、複数のガス器具10と、ガス供給元の調整器20と、配管31,32と、ガスメータ(ガス使用状況判断装置)40とを備えている。なお、図1に示す例では、ガスメータ40をガス使用状況判断装置の一例として挙げるが、ガス使用状況判断装置はガスメータ40に限るものではない。
【0027】
調整器20は上流からの燃料ガスを所定圧力に調整して第1配管31に流すものである。第1配管31は、調整器20とガスメータ40とを接続するものである。第2配管32はガスメータ40とガス器具10とを接続する配管である。ガスメータ40は、燃料ガスの流量を測定して積算流量を表示するものである。このようなガス供給システム1では、ガスメータ40内に第1配管31及び第2配管32とつながる流路が形成されており、調整器20を通じて流れてきた燃料ガスは第1配管31からガスメータ40、及び第2配管32を通じてガス器具10に到達し、ガス器具10において燃焼されることとなる。
【0028】
図2は、図1に示したガスメータ40の詳細を示す構成図である。図2に示すようにガスメータ40は、圧力センサ(計測センサ)41と、流量センサ(計測センサ)42と、制御部43とを有している。圧力センサ41は、ガスメータ40の流路内におけるガス圧力に応じた計測値の信号を出力するものであって、ピエゾ抵抗式や静電容量式などのセンサによって構成される。流量センサ42は、ガスメータ40の流路内におけるガス流量に応じた計測値の信号を出力するものであって、超音波センサやフローセンサなどで構成される。
【0029】
制御部43は、ガス使用状況判断部(ガス使用状況判断手段)43aを備え、ガス使用状況判断部43aによって使用が終了したガス器具10を判断するものである。なお、この制御部43はマイコンによって構成することができる。
【0030】
図3は、ガス器具10の使用過程における流量推移の一例を示す図である。図3に示すように、時刻t1において第1のガス器具10(例えばガステーブル)が使用開始されたとする。このとき、流量値はF1を示す。そして、時刻t2において第2のガス器具10(例えば給湯器)が使用開始されたとすると、流量値はF3(=F1+F2)を示す。
【0031】
その後、時刻t3において第1のガス器具10の使用が終了したとすると、流量値は第2のガス器具10のみの流量であるF2を示す。次いで、時刻t4において第2のガス器具10についても使用が終了したとすると、流量値は「0」を示す。
【0032】
本実施形態において制御部43は、時刻t3や時刻t4のように、ガス器具10の使用が終了したときにおけるセンサ41,42からの信号の波形に基づいて、使用が終了したガス器具10を判断する。すなわち、本実施形態に係る制御部43は、時刻t3における波形から第1のガス器具10が使用を終了したことを判断し、時刻t4における波形から第2のガス器具10が使用を終了したことを判断する。
【0033】
特に、本実施形態に係る制御部43は、時刻t3から微小時間(例えば最大で2秒)経過するまでの波形や、時刻t4から微小時間経過するまでの波形から、使用が終了したガス器具10を特定する。ここで、本件発明者らは、ガス器具10の使用終了時における圧力波形や流量波形が、ガス器具10毎に固有の振動を示すことを見出した。また、本件発明者らは、この振動がガス器具10の使用終了時から微小時間経過するまでの間に発生することを見出した。よって、制御部43は、微小時間における振動波形から、使用が終了したガス器具10を判断することができる。
【0034】
なお、振動は微小時間中に発生するが、制御部43は微小時間よりも長い時間の圧力波形や流量波形を観測し、その波形内に含まれる振動波形から使用が終了したガス器具10を判断するようにしてもよい。
【0035】
次に、制御部43について詳細に説明する。制御部43は、ガス使用状況判断部43aに加えて、変動判断部(変動判断手段)43b、生成部43c、類似度推移算出部(類似度推移算出手段)43d、記憶部43e、後処理部43f、及び、サンプリング時間調整部(サンプリング時間調整手段)43gを備えている。また、ガス使用状況判断部43aはガス器具判断部43a1とガス漏れ判断部43a2とを有している。
【0036】
変動判断部43bは、センサ41,42からの信号に基づいて、ガスの圧力値が立ち上がったこと、及び、ガスの流量値が立ち下がったことの少なくとも一方の使用終了時の変動を判断するものである。ここで、ガス器具10の使用終了時には、ガス圧力値の立ち上がりやガス流量値の立ち下がりが検出される。すなわち、変動判断部43bは、図3に示すところの時刻t3及び時刻t4のタイミングを検出することとなる。なお、この変動判断部43bは、例えば微分回路を含んで構成され、微分回路により変動を検出してもよいし、マイコンによる演算によって変動を検出してもよい。
【0037】
生成部43cは、所定の振動波形を生成するものである。この生成部43cによって生成される所定の振動波形は、後の処理において、微小時間中にセンサ41,42で計測された振動波形と比較される。
【0038】
類似度推移算出部43dは、センサ41,42によって計測された微小時間中の振動波形と、生成部43cによって生成された所定の振動波形との類似度推移を算出するものである。ガス使用状況判断部43aのガス器具判断部43a1は、類似度推移算出部43dによって算出された類似度推移に基づいて、使用が終了したガス器具10を判断する。
【0039】
判断の概略を説明すると、例えば生成された所定の振動波形が給湯器の使用終了と仮定されたときの振動波形であって、実際に給湯器の使用が終了したとする。この場合、実際にセンサ41,42によって計測される振動波形と生成された振動波形とは、類似度が高くなり、類似度推移についても高くなる。このため、ガス器具判断部43a1は、給湯器の使用が終了したと判断できる。なお、類似度推移とは、類似度を連続的に求めて得られるものである。
【0040】
また、生成された所定の振動波形が給湯器の使用終了と仮定されたときの振動波形であって、実際にガステーブルの使用が終了したとする。この場合、実際にセンサ41,42によって計測される振動波形と生成された振動波形とは、類似度が高くならず、類似度推移についても高くならない。このため、ガス器具判断部43a1は、給湯器の使用が終了したと判断しない。この際、類似度推移には、給湯器とガステーブルとの相違が生じる。この相違は、ガス器具10毎に異なる。例えば、給湯器とガステーブルとの相違と、給湯器と小型湯沸器との相違とは異なっており、ガス使用状況判断部43aは、相違の状態からガステーブルの使用が終了したと判断できる。
【0041】
なお、上記は、生成部43cが所定の振動波形として1つのガス器具10の振動波形を生成した場合における、ガス器具判断部43a1のガス器具判断である。しかし、これに限らず、生成部43が全ガス器具10の振動波形(複数の振動波形)を生成し、類似度推移算出部43dは、生成された全ガス器具10の振動波形と、センサ41,42によって計測された振動波形との類似度推移を算出して、類似度推移が最も高いガス器具10の使用が終了したと判断してもよい。さらに、生成部43cが所定の振動波形を1つしか生成しない場合には、ガス漏れ発生と仮定されたときの振動波形を生成するようにしてもよい。すなわち、生成部43cは、振動波形を1つしか生成しない場合、基準となる振動波形を生成すればよく、その振動波形は何の振動波形であってもよい。
【0042】
次に、使用が終了したガス器具10の判断についてより詳細に説明する。また、以下の実施形態において生成部43cは、基準となる所定の振動波形として、ガス漏れ時における振動波形を生成する場合を例に説明する。さらに、以下の実施形態では、ガス圧力の振動波形に基づいて使用が終了したガス器具10を判断する手法について説明する。
【0043】
図4は、図2に示した生成部43cにより生成されるガス漏れ振動波形の概略を示す図である。図4に示すように、生成部43cは、圧力が時間の経過と共に低下しながら振動するガス漏れ振動波形を生成する。このガス漏れ振動波形は、減衰振動の周波数、ゲイン、及び減衰比を含む2次遅れのステップ応答の式に基づいて生成された波形である。ここで、本件発明者らは、ガス漏れ発生直後の微小時間において圧力や流量の計測値に振動が発生することについても見出した。このため、生成部43cは、2次遅れのステップ応答の式に基づいてガス漏れ振動波形を生成する。
【0044】
再度、図2を参照する。類似度推移算出部43dは、センサ41,42からの信号の振動波形と、生成部43cに生成されたガス漏れ振動波形との類似度推移を算出するものである。なお、類似度推移とは、本実施形態において連続的な正規相互相関(NCC:Normalized Cross Correlation)をいう。より具体的には、以下の式(1)により類似度RNCCが求められる。類似度推移算出部43dは、この式(1)による類似度RNCCの算出を連続的に行うことにより、類似度推移(以下、連続NCCという)を求める。
【数1】
【0045】
図5は、ガス器具使用終了時における圧力変化を示すグラフであって、(a)はガステーブル使用終了時における圧力変化を示し、(b)は小型湯沸器使用終了時における圧力変化を示し、(c)は給湯器使用終了時における圧力変化を示している。
【0046】
図5(a)に示すように、ガステーブルの使用終了時には圧力が2.85kPa程度で滑らかに振動する圧力波形が得られる。また、図5(b)に示すように、小型湯沸器の使用終了時には圧力が2.85kPaを基準にして±0.1kPa程度振動する圧力波形が得られる。さらに、図5(c)に示すように、給湯器の使用終了時には圧力が2.88kPaを基準にしてガステーブルよりもやや粗い振動を示す圧力波形が得られる。
【0047】
図6は、図2に示した類似度推移算出部43dにより算出される連続NCCを示すグラフであって、(a)はガステーブル使用終了時における連続NCCを示し、(b)は小型湯沸器使用終了時における連続NCCを示し、(c)は給湯器使用終了時における連続NCCを示している。
【0048】
ガステーブルの使用が終了した場合、図5(a)の振動波形が得られ、類似度推移算出部43dにより算出される連続NCCは図6(a)に示すようになる。すなわち、連続NCCは、初期的に「0.9」程度を示し、その後「0.2」を下回り、約0.03秒において「0.8」まで復帰する。そして、連続NCCは、約0.1秒において「0.6」弱となり、その後「0.6」付近を維持する。
【0049】
また、小型湯沸器の使用が終了した場合、図5(b)の振動波形が得られ、類似度推移算出部43dにより算出される連続NCCは図6(b)に示すようになる。すなわち、連続NCCは、初期的に「0.9」程度を示し、その後「0.4」を下回り、約0.01秒において「0.8」まで復帰する。そして、連続NCCは、「0.3」程度まで低下し、次いで「0.6」強まで復帰する。次に、連続NCCは小さな振動を繰り返しながら約0.1秒において「0.6」程度となる。以後、連続NCCは「0.7」付近までゆっくりと上昇する。
【0050】
また、給湯器の使用が終了した場合、図5(c)の振動波形が得られ、類似度推移算出部43dにより算出される連続NCCは図6(c)に示すようになる。すなわち、連続NCCは、初期的に「0.9」弱を示し、その後「0.2」を下回り、約0.02秒において「0.6」まで復帰する。そして、連続NCCは、再度「0.45」程度まで低下し、次いで「0.6」程度まで復帰する。その後、連続NCCは再び「0.45」程度まで低下した後に、約0.1秒において「0.6」程度となる。以後、連続NCCは「0.7」付近までゆっくりと上昇いていく。
【0051】
このように連続NCCはガス器具10毎に異なり、ガス器具判断部43a1は、このような連続NCCのパターンから使用が終了したガス器具10を判断する。具体的には図2に示す記憶部43eに、各ガス器具10の連続NCCのパターンを記憶させておく。すなわち、記憶部43eは、ガステーブルについて図6(a)に示したような連続NCCのパターンを記憶し、小型湯沸器について図6(b)に示したような連続NCCのパターンを記憶し、給湯器について図6(c)に示したような連続NCCのパターンを記憶している。そして、ガス器具判断部43a1は、記憶部43eにより記憶された連続NCCデータのうち、算出された連続NCCと最も近い連続NCCデータが示すガス器具10の使用が終了したと判断する。
【0052】
さらに、本実施形態に係るガスメータ40では、使用開始時においても使用が開始されたガス器具10を判断するようになっている。すなわち、時刻t1から微小時間経過するまでの波形や、時刻t2から微小時間経過するまでの波形から、使用が開始したガス器具10を特定する。ここで、本件発明者らは、ガス器具10の使用開始時においても圧力波形や流量波形が、ガス器具10毎に固有の振動を示すことを見出した。また、本件発明者らは、この振動がガス器具10の使用開始時から微小時間経過するまでの間に、発生することを見出した。よって、制御部43は、微小時間における振動波形から、使用が開始したガス器具10を判断することができる。
【0053】
この場合において変動判断部43bは、センサ41,42からの信号に基づいて、ガスの圧力値が立ち下がったこと、及び、ガスの流量値が立ち上がったことの少なくとも一方の使用開始時の変動を判断する。ここで、ガス器具10の使用開始時には、ガス圧力値の立ち下がりやガス流量値の立ち上がりが検出される。すなわち、変動判断部43bは、図3に示すところの時刻t1及び時刻t2のタイミングを検出することとなる。
【0054】
また、生成部43c及び類似度推移算出部43dは、上記と同様にする。すなわち、生成部43cは、ガス漏れが発生したと仮定したときのガス漏れ振動波形を生成し、類似度推移算出部43dは、ガス漏れ振動波形と、センサ41,42によって計測された微小時間中の振動波形との類似度推移を式(1)に従って算出する。
【0055】
図7は、ガス器具使用開始時における圧力変化を示すグラフであって、(a)はガステーブル使用開始時における圧力変化を示し、(b)は小型湯沸器使用開始時における圧力変化を示し、(c)は給湯器使用開始時における圧力変化を示している。
【0056】
図7(a)に示すように、ガステーブルの使用開始時には圧力が2.9kPa程度で滑らかに振動する圧力波形が得られる。また、図7(b)に示すように、小型湯沸器の使用終了時には圧力が2.93kPaを基準にして0.1kPa強振動する圧力波形が得られる。さらに、図7(c)に示すように、給湯器の使用終了時には圧力が2.93kPaを基準にして小型湯沸器よりもやや粗い振動を示す圧力波形が得られる。
【0057】
図8は、図2に示した類似度推移算出部43dにより算出される連続NCCを示すグラフであって、(a)はガステーブル使用開始時における連続NCCを示し、(b)は小型湯沸器使用開始時における連続NCCを示し、(c)は給湯器使用開始時における連続NCCを示している。
【0058】
ガステーブルの使用が開始した場合、図7(a)の振動波形が得られ、類似度推移算出部43dにより算出される連続NCCは図8(a)に示すようになる。すなわち、連続NCCは、初期的に「1.0」程度を示し、その後「0.2」を下回り、約0.04秒において「0.95」まで復帰する。そして、連続NCCは、約0.1秒において「0.5」程度となり、その後「0.65」付近までゆっくりと上昇する。
【0059】
また、小型湯沸器の使用が開始した場合、図7(b)の振動波形が得られ、類似度推移算出部43dにより算出される連続NCCは図8(b)に示すようになる。すなわち、連続NCCは、初期的に「1.0」程度を示し、その後「0.2」を下回り、約0.04秒において「0.9」まで復帰する。そして、連続NCCは、再度「0.4」程度まで低下し、その後、「0.7」付近までゆっくりと上昇する。
【0060】
また、給湯器の使用が開始した場合、図7(c)の振動波形が得られ、類似度推移算出部43dにより算出される連続NCCは図8(c)に示すようになる。すなわち、連続NCCは、初期的に「0.8」弱を示し、その後「0.2」を下回り、約0.02秒において「0.7」まで復帰する。そして、連続NCCは、「0.6」程度まで低下し、次いで「0.7」程度まで復帰する。その後、連続NCCは再び「0.5」程度まで低下した後に、約0.1秒において「0.6」弱となる。以後、連続NCCは「0.65」付近までゆっくりと上昇していく。
【0061】
このようにガス器具10の使用開始時においても、連続NCCはガス器具10毎に異なり、ガス器具判断部43a1は、このような連続NCCのパターンから使用が開始したガス器具10を判断する。具体的には図2に示す記憶部43eに、各ガス器具10の連続NCCのパターンを記憶させておく。すなわち、記憶部43eは、ガステーブルについて図8(a)に示したような連続NCCのパターンを記憶し、小型湯沸器について図8(b)に示したような連続NCCのパターンを記憶し、給湯器について図8(c)に示したような連続NCCのパターンを記憶している。そして、ガス器具判断部43a1は、記憶部43eにより記憶された連続NCCデータのうち、算出された連続NCCと最も近い連続NCCデータが示すガス器具10の使用が開始したと判断する。
【0062】
さらに、本実施形態に係るガスメータ40では、ガス漏れについても判断する。この場合、使用が開始されたガス器具10の判断時に同時的にガス漏れが判断される。すなわち、変動判断部43bは、センサ41,42からの信号に基づいて、ガスの圧力値が立ち下がったこと、及び、ガスの流量値が立ち上がったことの少なくとも一方の使用開始時の変動を判断する。また、生成部43cは、ガス漏れが発生したと仮定したときのガス漏れ振動波形を生成し、類似度推移算出部43dは、ガス漏れ振動波形と、センサ41,42によって計測された微小時間中の振動波形との類似度推移を式(1)に従って算出する。
【0063】
図9は、ガス漏れ時に、図2に示した類似度推移算出部43dにより算出される連続NCCを示すグラフである。なお、図9において実線と破線は、各家庭における配管状態の相違、ガス漏れ箇所の相違、及び、ガス漏れ流量の相違などの条件が異なる場合の連続NCCを示している。
【0064】
図9に示すように、ガス漏れ時において連続NCCは、初期的に「1.0」を示し、その後「0.8」弱に低下する。しかし、時刻0.025秒以降について連続NCCは「0.9」以上の値を示す。従って、ガス漏れ判断部43b2は、このような連続NCCのパターンからガス漏れを判断する。具体的には図2に示す記憶部43eに、ガス漏れ時の連続NCCのパターンを記憶させておく。すなわち、記憶部43eは、図9に示したような連続NCCのパターンを記憶している。そして、ガス漏れ判断部43a2は、記憶部43eにより記憶された連続NCCのパターンと、算出された連続NCCとを比較し、両者が近い場合にガス漏れと判断する。
【0065】
なお、ガス漏れ時において連続NCCは、NCCが全体に亘って「0.9」以上を示す。このため、ガス漏れ判断部43a2は、類似度推移算出部43dにより算出された類似度推移の代表値が閾値(例えば「0.9」)以上である場合に、ガス漏れが発生していると判断してもよい。ここで、代表値とは、類似度全体又は類似度全体のうち特定期間の平均値であってもよいし、圧力や流量の変化が発生してから、ある特定の時刻における類似度であってもよいし、他の値であってもよい。
【0066】
次に、生成部43cによって生成される所定の振動波形の生成手法について説明する。生成部43cは、以下のようにしてガス漏れ振動波形を生成する。まず、生成部43cは以下の式(2)を記憶している。
【数2】
【0067】
ここで、y(t)は圧力の変化量を示し、Kはゲインを示し、ωdは減衰振動の周波数を示し、ζは減衰比を示している。特に、ゲインK、減衰振動の周波数ωd、及び減衰比ζは、圧力センサ41によって実際に計測された波形から求められるものである。次に、これらの算出方法について図10を参照して説明する。図10は、圧力波形の一例を示す図である。
【0068】
生成部43cは、以下の式(3)から、減衰振動の周波数ωdを算出する。
【数3】
【0069】
ここで、Tpは行き過ぎ時間であり、図10で示すように、圧力変化発生時から最初の極値V1(極小値V1)までの時間をいう。生成部43cは、圧力センサ41の信号から最初の極値V1が確認されると、行き過ぎ時間Tpを求め、式(3)から減衰振動の周波数ωdを算出する。
【0070】
なお、減衰振動の周波数ωdは、式(3)から求める場合に限らず、圧力変化発生時から2つ目の極値M(極大点M)や、3つ目の極値V2(極小点V2)に基づいて算出してもよい。
【0071】
次に、生成部43cは、以下の式(4)から、ゲインKを算出する。
【数4】
【0072】
このような式であるため、生成部43cは、圧力センサ41の信号から極値V1,M,V2が確認されると、式(4)からゲインKを算出する。
【0073】
なお、図10から明らかなように、ゲインKは圧力変化発生前の圧力値と圧力変化発生後の圧力値との差分によっても求めることができる。従って、生成部43cは、圧力変化が発生して圧力値が略一定値となったとき(図10では時刻0.4秒)に、差分からゲインKを求めてもよい。さらに、類似度推移算出部43cは、圧力変化発生時から4つ目以降の極値を加味してゲインKを算出してもよい。
【0074】
次いで、生成部43cは、以下の式(5)から、減衰比ζを算出する。
【数5】
【0075】
ここで、δは対数減衰率であり、mは周期数である。式(5)の場合、周期数mは「0.5」となる。
【0076】
このような式であるため、生成部43cは、圧力センサ41の信号から極値V1,Mが確認されると、式(5)から減衰比ζを算出する。
【0077】
以上のように、生成部43cは、ゲインK、減衰振動の周波数ωd、及び減衰比ζを算出し、式(2)より振動波形の式を求める。そして、類似度推移算出部43cは、求めた式と、圧力センサ41の信号に基づく圧力波形とから、式(1)に従って連続NCCを求めることとなる。
【0078】
ここで、生成部43cは、減衰振動の周波数ωd、及び減衰比ζを以下のようにして算出するようにしてもよい。すなわち、図10に示す振動波形は、ガス漏れ時の流量に依存する傾向にある。このため、生成部43cは、流量値のみを変数に含む式を予め記憶し、この式に流量センサ42によって計測された流量値を代入して、減衰振動の周波数ωd、及び減衰比ζを求めるようにしてもよい。
【0079】
具体的に生成部43cは、以下の式(6)から減衰振動の周波数ωd、及び減衰比ζを求める。
【数6】
【0080】
ここで、Lは流量値であり、a1,a2,b1,b2は定数である。このように、式(6)から求めることで演算量を減らして、算出処理の簡素化を図るようにしてもよい。なお、流量と圧力には一定の相関がある。このため、式(6)に代えて圧力値のみを変数に含む式を記憶し、この式から減衰振動の周波数ωd、及び減衰比ζを求めるようにしてもよい。
【0081】
さらに、この場合、生成部43cは、ゲインKについて式(4)から算出することなく、圧力変化発生前の圧力値と圧力変化発生後の圧力値との差分によっても求めることが望ましい。これにより、一層演算量を減らすことができるからである。
【0082】
再度、図2を参照する。後処理部43fは、ガス使用状況判断部43aの判断結果に基づいて各種の処理を実行するものである。具体的に後処理部43fは、ガス使用状況判断部43aによりガス漏れと判断された場合、遮断弁を弁閉させたり、警報を発したりする。また、ガス管理センターに通報してもよい。一方、後処理部43fは、ガス使用状況判断部43aにより使用が判断されたガス器具10について、使用開始から終了までの期間において、そのガス器具10について連続使用時間を監視したり、ガス使用量について割引をしたりする。
【0083】
サンプリング時間調整部43gは、圧力センサ41及び流量センサ42のサンプリング時間を調整するものである。本実施形態に係るガスメータ40では、微小時間において詳細に計測値を計測する必要がある。一般的に圧力センサ41は通常のサンプリング時間が10秒であり、流量センサ42は通常のサンプリング時間が2秒である。このため、サンプリング時間調整部43gは、この間隔を短縮する。具体的には変動判断部43bによって変動が判断された場合に、サンプリング時間を通常のサンプリング時間よりも短縮して、例えば1マイクロ秒程度とする。これにより、微小時間における詳細な計測を可能とする。
【0084】
次に、フローチャートを参照して、本実施形態に係るガスメータ40の動作を説明する。図11は、本実施形態に係るガスメータ40の動作の一例を示すメインフローチャートである。
【0085】
まず、変動判断部43bは、センサ41,42からの信号に基づいて、使用開始時又は使用終了時の変動があったか否かを判断する(S1)。変動がなかったと判断した場合(S1:NO)、変動があったと判断するまで、この処理が繰り返される。また、変動があったと判断した場合(S1:YES)、変動判断部43bは、ステップS1における変動が使用終了時の変動であるか否かを判断する(S2)。
【0086】
使用終了時の変動であると判断した場合(S2:YES)、終了ガス器具判断処理が実行され(S3)、使用が終了したガス器具10が判断される。その後、図11に示す処理は終了する。一方、使用終了時の変動でないと判断した場合(S2:NO)、ガス漏れ/開始ガス器具判断処理が実行され(S4)、ガス漏れ及び使用が開始したガス器具10が判断される。その後、図11に示す処理は終了する。
【0087】
図12は、図11に示した終了ガス器具判断処理(S3)の詳細を示すフローチャートである。図12に示すように、まず、サンプリング時間調整部43dは、サンプリング時間を通常のサンプリング時間よりも短縮し、短縮されたサンプリング時間で圧力を計測する(S11)。その後、制御部43は、微小時間経過したか否かを判断する(S12)。微小時間経過していないと判断した場合(S12:NO)、処理はステップS11に移行する。なお、ステップS11では、圧力のサンプリング時間を短縮しているが、圧力のサンプリング時間に代えて、流量のサンプリング時間を短縮するようにしてもよい。
【0088】
微小時間経過したと判断した場合(S12:YES)、生成部43cは、微小時間中に得られた振動波形から、減衰振動の周波数ωd、ゲインK、及び減衰比ζを決定する(S13)。このとき、生成部43cは、減衰振動の周波数ωd、ゲインK、及び減衰比ζを式(3)〜式(5)に基づいて算出してもよいし、式(6)から求めてもよい。
【0089】
次に、生成部43cは、ステップS13により決定された減衰振動の周波数ωd、ゲインK、及び減衰比ζから、2次遅れのステップ応答の式に基づいてガス漏れ振動波形を生成する(S14)。このとき、生成部43cは、ステップS13により決定された減衰振動の周波数ωd、ゲインK、及び減衰比ζを式(2)に代入することにより、ガス漏れ振動波形を生成する。
【0090】
そして、ガス器具判断部43a1は、ステップS14により決定されたガス漏れ振動波形と、ステップS11において計測された計測値からなる振動波形とに基づいて、式(1)から連続NCCを算出する(S15)。
【0091】
次いで、ガス器具判断部43a1は、記憶部43eからガス器具毎の類似度推移データを読み出す(S16)。そして、ガス器具判断部43a1は、ステップS16にて読み出したガス器具毎の連続NCCデータのうち、ステップS15において算出した連続NCCと最も近いものを特定し、使用が終了したガス器具10を判断する(S17)。その後、図12に示す処理は終了する。
【0092】
図13は、図11に示したガス漏れ/開始ガス器具判断処理(S4)の詳細を示すフローチャートである。まず、図13に示すステップS21〜S25では、図12に示したステップS11〜S15と同様の処理が実行される。
【0093】
その後、ガス漏れ判断部43a2は、連続NCCの代表値を決定し、代表値が閾値以上であるか否かを判断する(S26)。代表値が閾値以上であると判断した場合(S26:YES)、ガス漏れ判断部43a2は、ガス漏れが発生していると判断する(S27)。その後、図13に示す処理は終了する。
【0094】
一方、代表値が閾値以上でないと判断した場合(S26:NO)、ステップS28,S29において、図12に示したステップS16,S17と同様の処理が実行され、図13に示す処理は終了する。なお、図13に示す処理では、使用が開始したガス器具10を判断するのに先立って、ガス漏れを判断することにより、迅速性を必要とするガス漏れの判断を優先し、安全性の向上を図っている。
【0095】
このようにして、本実施形態に係るガスメータ40及びガス使用状況判断方法によれば、センサ41,42からの信号に基づいて、ガスの圧力値が立ち上がったこと、及び、ガスの流量値が立ち下がったことの少なくとも一方を判断する。ここで、ガス器具10の使用終了時には、ガス圧力値の立ち上がりやガス流量値の立ち下がりが検出される。そして、上記変動が判断された場合に、センサ41,42から得られた信号に基づく振動波形から、使用が終了したガス器具10を判断する。ここで、本件発明者らは、ガス器具10の使用終了時における波形が、ガス器具10毎に固有の振動を示すことを見出した。よって、変動判断後の振動波形から、使用が終了したガス器具10を判断することで、ガス器具10の使用中においてガス器具10を判断できたか否かに拘わらず、使用終了時にガス器具10を判断することができる。
【0096】
また、センサ41,42からの信号に基づいて、ガスの圧力値が立ち下がったこと、及び、ガスの流量値が立ち上がったことの少なくとも一方を判断する。ここで、ガス器具10の使用開始時には、ガス圧力値の立ち下がりやガス流量値の立ち上がりが検出される。そして、上記変動が判断された場合に、センサ41,42から得られた信号に基づく振動波形から、使用が開始したガス器具10を判断する。ここで、本件発明者らは、ガス器具10の使用開始時における波形が、ガス器具10毎に固有の振動を示すことを見出した。よって、変動判断後の振動波形から、使用が開始したガス器具10を判断することで、使用終了時と使用開始時とで複数回のガス器具判断を行うことができ、判断精度を向上させることができる。
【0097】
また、使用開始時の変動後にセンサ41,42から得られた信号に基づく振動波形から、ガス漏れを判断する。ここで、本件発明者らは、ガス漏れ発生時における波形が、ガス漏れ特有の振動を示すことを見出した。よって、変動判断後の振動波形から、ガス漏れを判断することができる。
【0098】
また、使用が開始したガス器具10を判断するのに先立って、ガス漏れを判断するため、緊急性の高いガス漏れ判断を優先して行うこととなり、安全性の向上を図ることができる。
【0099】
また、変動後の微小時間においてセンサ41,42から得られた信号に基づく振動波形から、判断を実行する。ここで、上記した振動波形は、圧力や流量の変動後の微小時間(最大で2秒)に発生する。このため、微小時間以降の波形については判断対象とする必要がなく、微小時間の振動波形から判断を実行することで、演算に要するデータ量を少なくすることができる。
【0100】
また、センサ41,42から得られた信号に基づく振動波形と所定の振動波形との類似度推移を算出し、算出された類似度推移に基づいて、判断を実行する。ここで、所定の振動波形が特定のガス器具10の振動波形であるとする。そして、センサ41,42から得られた信号に基づく振動波形が特定のガス器具10の振動波形である場合、算出される類似度は高くなる傾向にあり、類似度推移についても全体的に高い値を示す傾向にある。また、センサ41,42から得られた信号に基づく振動波形が他のガス器具10の振動波形であっても、類似度推移は特定の推移を示す。ガス漏れ時も同様である。従って、上記のように類似度推移に基づいて判断を実行することで、振動波形の特徴をとらえて、上記判断を行うことができる。
【0101】
また、変動が判断された場合、センサ41,42からの信号のサンプリング時間を、通常のサンプリング時間よりも短縮するため、微小時間内に発生する振動波形を適切に計測することができる。
【0102】
次に、本発明の第2実施形態を説明する。第2実施形態に係るガスメータ40及びガス使用状況判断方法は、第1実施形態のものと同様であるが、構成及び処理内容が一部異なっている。以下、第1実施形態との相違点を説明する。
【0103】
図14は、第2実施形態に係るガスメータ40の詳細を示す構成図である。図14に示すように、第2実施形態に係るガスメータ40は、生成部43c及び類似度推移算出部43dに代えて、解析部(解析手段)43hを備えている。
【0104】
解析部43hは、センサ41,42から得られた信号に基づく振動波形を解析して、周波数と振幅との相関を示すスペクトルデータを算出するものである。具体的に本実施形態に係る解析部43hは、振動波形をフーリエ変換することにより、スペクトルデータを算出する。なお、解析部43hはフーリエ変換によりスペクトルデータを算出する場合に限らず、他の方法によってスペクトルデータを算出するようにしてもよい。
【0105】
また、解析部43hを備えるため、記憶部43eの記憶内容、及び、ガス使用状況判断部43aの判断手法が第1実施形態と異なっている。
【0106】
図15は、図14に示した解析部43hにより算出されるスペクトルデータを示すグラフであって、(a)はガステーブル使用終了時におけるスペクトルデータを示し、(b)は小型湯沸器使用終了時におけるスペクトルデータを示し、(c)は給湯器使用終了時におけるスペクトルデータを示している。
【0107】
図15(a)に示すように、ガステーブルの使用が終了した場合、得られる圧力波形には30Hz以下の周波数成分が多く、特に10〜20Hz付近において比較的大きな振幅を示す傾向がある。また、図15(b)に示すように、小型湯沸器の使用が終了した場合、圧力波形は200Hz付近までの圧力成分を含んでおり、特に90Hz程度で大きな振幅を示す傾向がある。さらに、図15(c)に示すように、給湯器の使用が終了した場合、30Hz程度でやや大きな振幅を示す程度であり、その他の周波数成分を殆ど含まない傾向がある、なお、50Hz付近において存在するピークは、商用電源によるノイズであると考えられる。
【0108】
再度、図14を参照する。記憶部43eは、図15に示したようなスペクトルデータを記憶している。そして、ガス器具判断部43a1は、このスペクトルデータに基づいて、使用が終了したガス器具10を判断する。
【0109】
すなわち、ガス器具10の使用終了時の変動が確認されると、解析部43hは変動後の微小時間において得られた信号に基づく圧力波形をフーリエ変換してスペクトルデータを算出する。ガス器具判断部43a1は、解析部43hにより算出されたスペクトルデータと、記憶部43eにより記憶されたスペクトルデータとを比較し、類似度が最も高いガス器具10について使用が終了したと判断する。ここで、類似度とは、上記したNCCであってもよいし、他の手法により算出された類似度であってもよい。
【0110】
さらに、第2実施形態では第1実施形態と同様に使用が開始されたガス器具10及びガス漏れについて判断するようになっている。
【0111】
図16は、図14に示した解析部43hにより算出されるスペクトルデータを示すグラフであって、(a)はガステーブル使用開始時におけるスペクトルデータを示し、(b)は小型湯沸器使用開始時におけるスペクトルデータを示し、(c)は給湯器使用開始時におけるスペクトルデータを示している。
【0112】
図16(a)に示すように、ガステーブルの使用が終了した場合、得られる圧力波形には30Hz以下の周波数成分が多く、特に10〜20Hz付近において比較的大きな振幅を示す傾向がある。また、図16(b)に示すように、小型湯沸器の使用が開始した場合、圧力波形は150Hzまでの圧力成分を含んでおり、特に30Hz程度では非常に大きな振幅を示す傾向がある。さらに、図16(c)に示すように、給湯器の使用が開始した場合、圧力波形は200Hzまでの圧力成分を含んでおり、特に20Hz程度では非常に大きな振幅を示す傾向がある。
【0113】
図17は、ガス漏れが発生したときの圧力波形をフーリエ変換して得られるスペクトルデータを示すグラフである。図17に示すように、ガス漏れが発生した場合、得られる圧力波形には20Hz以上の周波数成分が殆ど含まれていない。なお、60Hz付近において存在するピークは、商用電源によるノイズであると考えられる。
【0114】
再度、図14を参照する。記憶部43eは、図16及び図17に示したようなスペクトルデータを記憶している。そして、ガス器具判断部43a1及びガス漏れ判断部43a2は、このスペクトルデータに基づいて、使用が開始したガス器具10やガス漏れを判断する。
【0115】
すなわち、ガス器具10の使用開始時の変動が確認されると、解析部43hは変動後の微小時間において得られた信号に基づく圧力波形をフーリエ変換してスペクトルデータを算出する。その後、ガス漏れ判断部43a2は、記憶部43eから図17に示したようなガス漏れ時のスペクトルデータを読み出し、このスペクトルデータと解析部43hにより算出されたスペクトルデータとの類似度を算出し、類似度が特定値以上であればガス漏れが発生したと判断する。ガス漏れではない場合には、ガス器具判断部43a1が図16に示したような各ガス器具10のスペクトルデータを読み出し、類似度を算出して、最も類似度が高いガス器具10について使用が開始したと判断する。
【0116】
次に、フローチャートを参照して、第2実施形態に係るガスメータ40の動作を説明する。なお、第2実施形態においてメインフローは第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【0117】
図18は、図11に示した終了ガス器具判断処理(S3)の詳細を示すフローチャートである。まず、図18に示すステップS31,S32では、図12に示したステップS11,S12と同様の処理が実行される。
【0118】
次に、解析部43hは、微少時間中に得られた振動波形をフーリエ変換し、スペクトルデータを算出する(S33)。その後、ガス器具判断部43a1は、ガス器具10毎のスペクトルデータを読み出し(S34)、読み出したガス器具10毎のスペクトルデータと、ステップS33にて算出したスペクトルデータとの類似度を算出する(S35)。
【0119】
その後、ガス器具判断部43a1は、類似度が最大となったスペクトルデータが示す種類のガス器具10の使用が終了したと判断する(S36)。そして、図14に示す処理は終了する。
【0120】
なお、図18に示すステップS35,S36の処理では、記憶されたガス器具10毎の全スペクトルデータとの類似度を求めて最も高いスペクトルデータが示すガス器具10の使用が終了したと判断している。しかし、これに限らず、記憶されたガス器具10毎のスペクトルデータとの類似度を順次求めていき、類似度が予め定められた値以上となった時点でそのスペクトルデータが示すガス器具10の使用が終了したと判断し、その後類似度の算出を中止するようにしてもよい。このようにすることで、類似度の算出数が減り、消費電力の低下につなげることができるからである。
【0121】
さらに、第2実施形態では圧力センサ42からの信号によって得られる振動波形をフーリエ変換して、使用が終了したガス器具10を判断している。しかし、圧力と流量とには一定の相関があるため、流量センサ41からの信号によって得られる振動波形をフーリエ変換して、使用が終了したガス器具10を判断するようにしてもよい。
【0122】
図19は、図11に示したガス漏れ/開始ガス器具判断処理(S4)の詳細を示すフローチャートである。まず、図19に示すステップS41〜S43では、図18に示したステップS31〜S33と同様の処理が実行される。
【0123】
その後、ガス漏れ判断部43a2は、ガス漏れのスペクトルデータを読み出し(S44)、読み出したガス漏れのスペクトルデータと、ステップS43にて算出したスペクトルデータとの類似度を算出する(S45)。
【0124】
次に、ガス漏れ判断部43a2は、ステップS45にて算出した類似度が特定値以上であるか否かを判断する(S46)。ステップS45にて算出した類似度が特定値以上であると判断した場合(S46:YES)、ガス漏れ判断部43a2はガス漏れが発生したと判断する(S47)。そして、図19に示す処理は終了する。
【0125】
ところで、ステップS45にて算出した類似度が特定値以上でないと判断した場合(S46:NO)、ステップS48〜S50において図18に示したステップS34〜S36と同様の処理が実行され、図19に示す処理は終了する。
【0126】
このようにして、第2実施形態によれば、第1実施形態と同様にガス器具10の使用中においてガス器具10を判断できたか否かに拘わらず、使用終了時にガス器具10を判断することができる。
【0127】
さらに、第2実施形態によれば、センサ41,42から得られた信号に基づく振動波形を解析して、周波数と振幅との相関を示すスペクトルデータを算出し、算出されたスペクトルデータに基づいて、判断を実行する。ここで、ガス器具使用時及び終了時やガス漏れ時における振動波形それぞれには、圧力や流量の波形の周波数及び振幅に特徴があらわれる。よって、波形を解析して周波数と振幅との相関を示すスペクトルデータを得ると共に、このスペクトルデータに基づいて判断を実行することで、上記判断を行うことができる。
【0128】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。
【0129】
また、本実施形態においてガス使用状況判断装置はガスメータ40であるが、これに限らず、ガス使用状況判断装置をガスメータ40とは別に構成してもよい。
【0130】
さらに、第1実施形態において類似度推移を式(1)により算出しているが、これに限らず、他の方法で類似度推移を算出するようにしてもよい。
【0131】
また、第1実施形態においてガス器具判断部43a1は、記憶部43eに記憶された連続NCCデータのうち、ガス器具判断部43a1により算出された連続NCCと近いものが存在しない場合、記憶部43eに記憶された連続NCCデータが示すガス器具10に不足があると判断してもよい。
【0132】
また、本実施形態では燃料ガスをLPガスとする場合の例について説明したが、これに限らず、都市ガスの場合にも適用可能である。
【0133】
また、本実施形態では最大で2秒の微小時間におけるガス漏れ振動波形に基づいて、ガス漏れ及び使用ガス器具10を判断している。特に、本実施形態では、圧力や流量を計測する時間は2秒以内(望ましくは1秒以内)で充分であるが、予備的に2秒よりも長い時間の計測を行ってもよい。
【0134】
また、本実施形態において記憶部43eは、ガス器具10毎の連続NCCデータを記憶している。この連続NCCデータは、1つのガス器具10に対して1つだけ記憶されていてもよいし、1つのガス器具10に対して複数記憶されていてもよい。例えば、給湯器では給湯器内の水温によって連続NCCが異なってくる。この場合、記憶部43eに記憶される連続NCCデータが1つだけであると、給湯器の水温に応じて使用ガス器具10の判断を誤ってしまう可能性がある。そこで、このようなガス器具10に対しては複数の連続NCCデータを記憶しておくことが望ましい。これにより、より精度良く使用ガス器具10を判断することができるからである。同様に、第2実施形態において1つのガス器具10に対し、複数のスペクトルデータを記憶していてもよい。
【0135】
また、第2実施形態において解析部43hは、スペクトルデータの全周波数域で類似度を算出しているが、これに限らず一部の周波数域のみで類似度を算出してもよい。例えば、給湯器の使用終了時では100Hz以上の周波数域においてもスペクトルデータに大きな振幅が得られるという特徴があるため、100Hz以上の周波数域についてスペクトルデータの類似度を算出することによっても使用が終了したガス器具10を特定することができる。このように、一部の周波数域のみで類似度を算出して演算量を減らすこともできる。
【0136】
さらに、上記実施形態では、使用が終了したガス器具10、使用が開始したガス器具10、及び、ガス漏れについて、連続NCCを求めたり、スペクトルデータを求めたりすることで、判断している。しかし、これに限らず、例えば、図5や図7に示すような微小時間における波形を直接記憶しておき、波形同士の類似度などから、使用が終了したガス器具10、使用が開始したガス器具10、及び、ガス漏れを判断するようにしてもよい。さらには、波形の特定点など波形の直接の特徴から使用が終了したガス器具10、使用が開始したガス器具10、及び、ガス漏れを判断するようにしてもよい。
【符号の説明】
【0137】
1…ガス供給システム
10…ガス器具
20…調整器
31…第1配管
32…第2配管
40…ガスメータ(ガス使用状況判断装置)
41…圧力センサ(計測センサ)
42…流量センサ(計測センサ)
43…制御部
43a…ガス使用状況判断部(ガス使用状況判断手段)
43b…変動判断部(変動判断手段)
43c…生成部
43d…類似度推移算出部(類似度推移算出手段)
43e…記憶部
43f…後処理部
43g…サンプリング時間調整部(サンプリング時間調整手段)
43h…解析部(解析手段)
【特許請求の範囲】
【請求項1】
計測センサからの信号に基づいて、流路内を流れるガスの圧力値が立ち上がったこと、及び、ガスの流量値が立ち下がったことの少なくとも一方の使用終了時の変動を判断する変動判断手段と、
前記変動判断手段により使用終了時の変動が判断された場合、使用終了時の変動後に前記計測センサから得られた信号に基づく振動波形から、使用が終了したガス器具を判断するガス使用状況判断手段と、
を備えることを特徴とするガス使用状況判断装置。
【請求項2】
前記変動判断手段は、流路内を流れるガスの圧力値が立ち下がったこと、及び、ガスの流量値が立ち上がったことの少なくとも一方の使用開始時の変動を判断し、
前記ガス使用状況判断手段は、前記変動判断手段により使用開始時の変動が判断された場合、使用開始時の変動後に前記計測センサから得られた信号に基づく振動波形から、使用が開始したガス器具を判断する
ことを特徴とする請求項1に記載のガス使用状況判断装置。
【請求項3】
前記ガス使用状況判断手段は、前記使用開始時の変動後に前記計測センサから得られた信号に基づく振動波形から、ガス漏れを判断する
ことを特徴とする請求項2に記載のガス使用状況判断装置。
【請求項4】
前記ガス使用状況判断手段は、使用が開始したガス器具を判断するのに先立って、ガス漏れを判断する
ことを特徴とする請求項3に記載のガス使用状況判断装置。
【請求項5】
前記ガス使用状況判断手段は、変動後の微小時間において前記計測センサから得られた信号に基づく振動波形から、判断を実行する
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のガス使用状況判断装置。
【請求項6】
前記計測センサから得られた信号に基づく振動波形と所定の振動波形との類似度推移を算出する類似度推移算出手段をさらに備え、
前記ガス使用状況判断手段は、前記類似度推移算出手段により算出された類似度推移に基づいて、判断を実行する
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のガス使用状況判断装置。
【請求項7】
前記計測センサから得られた信号に基づく振動波形を解析して、周波数と振幅との相関を示すスペクトルデータを算出する解析手段をさらに備え、
前記ガス使用状況判断手段は、前記解析手段により算出されたスペクトルデータに基づいて、判断を実行する
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のガス使用状況判断装置。
【請求項8】
前記変動判断手段により変動が判断された場合、前記計測センサからの信号のサンプリング時間を、通常のサンプリング時間よりも短縮するサンプリング時間調整手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のガス使用状況判断装置。
【請求項9】
計測センサからの信号に基づいて、流路内を流れるガスの圧力値が立ち上がったこと、及び、ガスの流量値が立ち下がったことの少なくとも一方の使用終了時変動を判断する変動判断工程と、
前記変動判断工程において使用終了時の変動が判断された場合、使用終了時の変動後に前記計測センサから得られた信号に基づく振動波形から、使用が終了したガス器具を判断するガス使用状況判断工程と、
を有することを特徴とするガス使用状況判断方法。
【請求項1】
計測センサからの信号に基づいて、流路内を流れるガスの圧力値が立ち上がったこと、及び、ガスの流量値が立ち下がったことの少なくとも一方の使用終了時の変動を判断する変動判断手段と、
前記変動判断手段により使用終了時の変動が判断された場合、使用終了時の変動後に前記計測センサから得られた信号に基づく振動波形から、使用が終了したガス器具を判断するガス使用状況判断手段と、
を備えることを特徴とするガス使用状況判断装置。
【請求項2】
前記変動判断手段は、流路内を流れるガスの圧力値が立ち下がったこと、及び、ガスの流量値が立ち上がったことの少なくとも一方の使用開始時の変動を判断し、
前記ガス使用状況判断手段は、前記変動判断手段により使用開始時の変動が判断された場合、使用開始時の変動後に前記計測センサから得られた信号に基づく振動波形から、使用が開始したガス器具を判断する
ことを特徴とする請求項1に記載のガス使用状況判断装置。
【請求項3】
前記ガス使用状況判断手段は、前記使用開始時の変動後に前記計測センサから得られた信号に基づく振動波形から、ガス漏れを判断する
ことを特徴とする請求項2に記載のガス使用状況判断装置。
【請求項4】
前記ガス使用状況判断手段は、使用が開始したガス器具を判断するのに先立って、ガス漏れを判断する
ことを特徴とする請求項3に記載のガス使用状況判断装置。
【請求項5】
前記ガス使用状況判断手段は、変動後の微小時間において前記計測センサから得られた信号に基づく振動波形から、判断を実行する
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のガス使用状況判断装置。
【請求項6】
前記計測センサから得られた信号に基づく振動波形と所定の振動波形との類似度推移を算出する類似度推移算出手段をさらに備え、
前記ガス使用状況判断手段は、前記類似度推移算出手段により算出された類似度推移に基づいて、判断を実行する
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のガス使用状況判断装置。
【請求項7】
前記計測センサから得られた信号に基づく振動波形を解析して、周波数と振幅との相関を示すスペクトルデータを算出する解析手段をさらに備え、
前記ガス使用状況判断手段は、前記解析手段により算出されたスペクトルデータに基づいて、判断を実行する
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のガス使用状況判断装置。
【請求項8】
前記変動判断手段により変動が判断された場合、前記計測センサからの信号のサンプリング時間を、通常のサンプリング時間よりも短縮するサンプリング時間調整手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のガス使用状況判断装置。
【請求項9】
計測センサからの信号に基づいて、流路内を流れるガスの圧力値が立ち上がったこと、及び、ガスの流量値が立ち下がったことの少なくとも一方の使用終了時変動を判断する変動判断工程と、
前記変動判断工程において使用終了時の変動が判断された場合、使用終了時の変動後に前記計測センサから得られた信号に基づく振動波形から、使用が終了したガス器具を判断するガス使用状況判断工程と、
を有することを特徴とするガス使用状況判断方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【公開番号】特開2011−106774(P2011−106774A)
【公開日】平成23年6月2日(2011.6.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−263884(P2009−263884)
【出願日】平成21年11月19日(2009.11.19)
【出願人】(000006895)矢崎総業株式会社 (7,019)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年6月2日(2011.6.2)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年11月19日(2009.11.19)
【出願人】(000006895)矢崎総業株式会社 (7,019)
【Fターム(参考)】
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